Nghiên cứu thiết kế chế tạo một số dụng cụ cứu sự cố cho công nghệ khoan mẫu luồn

BỘ CÔNG THƯƠNG CÔNG TY CỔ PHẦN KHOAN VÀ DỊCH VỤ KỸ THUẬT KHAI THÁC MỎ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MỘT SỐ DỤNG CỤ CỨU SỰ CỐ CHO CÔNG NGHỆ KHOAN MẪU LUÔN Ha Noi 12 - 2010 BỘ CÔNG THƯƠNG CÔNG TY CỔ PHẦN KHOAN VÀ DỊCH VỤ KỸ THUẬT KHAI THÁC MỎ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MỘT SỐ DỤNG CỤ CỨU SỰ CỐ CHO CÔNG NGHỆ KHOAN MẪU LUỒN CƠ QUAN CHỦ TRÌ CƠ QUAN QUẢN LÝ ĐỀ TÀI Chủ nhiệm để tài KS Pham Van Nham Ha Noi 12 - 2010 MỤC LỤC Mo dau Phần I: Mục tiêu nhiệm vụ phương pháp nghiên cứu - Đặc điểm tính ưu việt cơng nghệ khoan mẫu luồn 2- Mục tiêu nhiệm vụ 3- Phương pháp nghiên cứu Phân II: Kết nghiên cứu công nghệ chế tạo 1- Kết nghiên cứu 2- Công nghệ chế tạo 11 Phân II: Tổ chức thực 1- Nội dung thời gian thực 29 2- Sản phẩm chế tạo đánh giá kết 30 Phân IV: Hướng dẫn sử dụng dụng cụ 32 Tập vẽ chế tạo 34 Biên nghiệm thu thử nghiệm rại cơng trình 36 Biên nghiệm thu để tài cấp sở 40 Các văn pháp lý MỎ ĐẦU Cơng tác khoan thăm dị khống sản ngày gia tăng, chiều sâu thăm dò ngày lớn Mức độ phức tạp địa chất ngày cao, cơng tác khoan thăm dị than sâu ( từ 700 m đến 1200 m ) đặc điểm địa chất trầm tích khơng ổn định Do phức tạp địa chất vậy, nhiều trường hợp vượt khả kiểm soát người thợ khoan bình thường dẫn đến cố khơng thể tránh khỏi, Ở Việt Nam dụng cụ cứu cố rô sử dụng chủ yếu theo riêu chuẩn Liên Xô cũ Trung Quốc, đường kính ngồi dụng cụ lớn đường kính ngồi cần ống dẫn đến phá hỏng cần khoan q trình cứu Với cơng nghệ khoan mẫu luồn giá trị cần ống lớn, việc phá hỏng cần khoan gây tổn thất kinh tế nghiêm trọng Việc có dụng cụ cứu cố phù hợp, tổn thất điều cần rhiết Với nước có cơng nghiệp phát triển giới như: Canada Australia, Nhật có dụng cụ cứu cố rô, dao cắt cần phù hợp với loại cần ống khoan riêng biệt BQ —NQ - HQ - PQ Tuy nhiên nước chưa đáp ứng đủ yêu cầu vẻ chủng loại với nhu cầu công tác cứu cố Hiện chưa có rơ trái tháo cần Ngoài dụng cụ cứu cố nhập vào Việt Nam với giá thành cao nên giai đoạn không phù hợp với giá thành khoan aude Qua tham khảo số dụng cụ cứu cố Nhật, Australia chúng tơi thấy tính ưu việt dụng cụ là: Các ta rơ có đường kính phù hợp với cần ống khoan bắt vào đường kính ống mà khơng gây hư hịng ren cần Bộ dụng cụ cắt cần khoan sử dụng áp lực bơm để hiệu chỉnh độ mở dao cắt nên đưa dao xuống tới vị trí cần cắt riến hành cắt Trong q trình cắt biết khả cắt thông qua số báo đồng hồ bơm Đây sở tạo điều kiện giúp đỡ kinh phí Bộ Công thương Công ty cổ phần Khoan Dịch vụ kỹ thuật khai thác mò triển khai nghiên cứu gia công thành công dụng cụ cứu cố khoan mẫu luồn PHANI MỤC TIÊU NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1- Đặc điểm tính ưu việt công nghệ khoan ống mấu luỏn Đặc điểm khoan ống mẫu khác phương pháp khoan khác khoan kim cương tốc độ lớn: - Cột cần khoan nối trực tiếp cần với cần, tạo cột cần phẳng bể mặt va mat - Bộ ống lấy mẫu gồm hai ống: ống lắp trực tiếp với mũi khoan, đồng thời tiếp nhận áp lực chiểu trục tốc độ vòng quay truyền cho mũi khoan phá đá; ống đứng yên đón mẫu - Kéo ống chứa mẫu bên cột cần khoan bằng cáp hệ thống thiết bị, dụng cụ chuyên dụng So với phương pháp khoan kim cương phương pháp khoan truyền thống khác, công nghệ khoan ống mẫu ln có đặc điểm sau: Nhờ kéo ống chứa mẫu cáp, khoan liên tục mịn hịng mũi khoan kéo tồn cột cần khoan lên mặt đất để thay mũi khoan Đây đặc điểm khác phương pháp khoan khác Năng suất cao nhờ tăng thời gian khoan tuý giảm thời gian thời gian phụ trợ kéo thả cột cần, thao tác tháo lắp cần khoan, thay mũi khoan chiều dài hiệp khoan tính tuổi thọ mũi khoan, vv Bộ ống mẫu luồn có cấu trúc dạng ống mẫu nịng đơi, cho phép tăng chất lượng tỷ lệ mẫu khoan Chế độ công nghệ khoan với áp lực lớn, tốc độ vịng quay lớn; tăng tốc độ học khoan Khe hờ không gian vành xuyến thành lỗ khoan cân khoan nhỏ cho phép giảm cường độ cong lỗ khoan, đồng thời tăng tổn thất áp lực thủy lực rong hệ tuần hồn lỗ khoan Khoan mẫu luồn có ưu việt nên khoan thăm dị khống sản đạt hiệu cao từ tỷ lệ mẫu xấp xỉ 100% đến tốc độ thi công cao Nhưng vùng địa chất trầm tích khơng ổn định thăm dị than thi cơng việc bị kẹt cố xảy thường xuyên TI- Mục tiêu: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo số dụng cụ cứu cố cho công nghệ khoan lấy mẫu luồn Cụ thể là: - 02 dao cắt cần NQ 02 dao cắt cần HQ - 02 b6 mm rô cứu cần NQ (01 ren phải, O1 ren trái) - 02 b6 mà rô cứu cần NQ ( 01 ren phải, 01 ren trái) - Tap baa vẽ quy trình cơng nghệ chế tao ~_ Quy trình hướng dẫn sử dụng dụng cụ 3- Nhiệm vụ: Tổng hợp, nghiên cứu tài liệu Khảo sát dụng cụ phụ tùng phục vụ cho yêu cầu thiết kế -_ Lập, trình duyệt, đăng ký thuyết minh đề tài, ký hợp đồng - Phan tich vật liệu tiết dụng cụ: độ cứng, thành phân nguyên tố xác định mức thép cho phù hợp -_ Thiết kế dụng cụ dựa dao cắt NQ rô NQ phải tài liệu - Mua sam nguyên vật liệu Chế tạo hoàn thiện dụng cụ thử nghiệm công nghiệp Phương pháp nghiên cứu: Mục tiêu đẻ tài nghiên cứu chế rạo dụng cụ cứu cố cho cần NQ HQ nên dựa kích thước cần để tinh tốn kích thước cụ thể Kích thước cần khoan sau: Cân HQ: -_ Đường kính ngồi: 88,90 mm - Đường kính trong: 77,80 mm Cần NQ: -_ Đường kính ngồi: 69,90 mm -_ Đường kính trong: 60,30 mm Dựa tính tác dụng dụng cụ tham khảo dụng cụ cứu kẹt Liên Xô cũ để chon vật liệu gia công cho phù hợp Với cấu tạo dao cắt cần khoan dựa caralô dụng cụ khoan Hãng BoartLongyear Thử nghiệm dụng cụ để đánh giá khả làm việc độ tủn cậy chúng Các dụng cụ cứu cố chế rạo phải đạt được: -_ Kết cấu bên, đẹp -_ Sử dụng thuận tiện -_ Đáp ứng yêu cầu theo tính cơng dụng dụng cụ PHẨNII KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO 1- Kết nghiên cứu: Ta rô dùng để ren vào đâu cần khoan bị rơi kẹt lỗ khoan Cầu khoan bể mặt bên nhiệt luyện để chống mài mòn bên có độ dẻo để chịu lực uốn xoắn trình khoan Mặt ngồi ta rơ xếmenrít hơá, sau nhiệt luyện tơi ram Chiều sâu lớp xementít hố 0,2 — 0,7 mm Độ cứng bẻ mặt đạt 62 - 65 HRC Để đạt yêu cầu theo nguyên tắc chọn vật liệu nghành khí chế tạo, ta rơ chế tạo từ thép có độ thấm tơi sâu Cụ thể gia công rô NQ, HQ trái phải sử dụng thép 9XC + Bộ rôNGQ: Cần khoan NQ sử dụng khoan lấy mầu luồn sử dụng cần nối với cản ren đầu cần không qua zamốc cầu khoan kéo thả 42, ®50 Do chiều dày cần khoan có 4,8 mm, đầu ren cần khoan nhiệt luyện tới 30 — 35 HRC Khi ren bị hòng việc tiện lại ren cần nhiệt luyện Viet Nam khơng đáp ứng u cầu nên hịng ren bị cần Vì u câu rô bắt chặt vào cần khoan không làm hòng ren cần khoan 'Từ yêu cầu nên với đường kính đỉnh ren cản NQ ®66 chứng tơi chọn đường kính lăn rơ lớn 63,5'°“5 mm, chiều dài lăn đạt từ 120 — 125 mm, độ côn 1: theo quy chuẩn ta rô cứu ống chống Liên Xô cũ Ta rô phải lăn phải ( chạy theo chiều kim đồng hồ ), phay 04 rãnh thoát phoi sâu 3*°' mm, bước Z = Ta r6 trái lăn trái ( chạy theo chiều ngược chiều kim đồng hồ ), phay 04 rãnh thoát phoi sâu 3*°-' mm, bước Z.= Với ta rõ NQ phải đầu không lăn tiện ren cần NQ để sử dụng cần NQ, với rô NQ trái tiện ren Zamốc 50 trái cần trái ®50 Giữa phần lăn phản lắp cần khoan kích thước ta rơ phải nhỏ đường kính cần dài chiều dài ren cần Tổng chiều dài ta rô không 210 mm Sau hồn thiện phần gia cơng tỉnh, tiến hành nhiệt luyện ta rô đạt độ cứng 62-65 HRC + Bộ m rô HQ: Giữa cần NQ HQ tính nhau, khác vẻ đường kính Với cần HQ đường kính đỉnh ren cần ®84 chúng tơi chọn đường kính lăn ta rơ lớn 82,5*°°5 mm, chiều đài lăn đạt từ 120 — 125 mm, độ côn 1: theo quy chuẩn ta rô cứu ống chống Liên Xô cũ Ta rô phải lăn phải ( chạy theo chiêu kim đồng hồ ), phay 04 rãnh thoát phoi sâu 3*°' mm, bước Z = Ta r6 trái lăn trái ( chạy theo chiều ngược chiều kim đồng hồ ), phay 04 rãnh thoát phoi sâu 3*°-' mm, bude ring Z = Với ta rô HQ phải đâu không lăn với rô HQ trái tiện ren Zamốc 50 phân lắp cần khoan kích thước ta dài chiều dài ren cần Tổng chiều tiện ren cần HQ để sử trái cần trái ®50 Giữa rơ phải nhỏ đường kính dài ta rơ khơng q 210 dụng cân HQ, phần lăn cần mm Sau hồn thiện phần gia cơng tỉnh, tiến bành nhiệt luyện ta rô đạt độ cứng 62-65 HRC + Bộ dao cắt cần NQ: Nguyên lý làm việc dao cất cần sử dụng áp lực nước dung dịch khoan thông qua bơm để mở lưỡi cắt cần Khi thả dao cắt tới vị trí cần tiến hành cắt, tồn lưỡi cắt nằm vỏ đầu cắt dao Lưỡi cắt lắp rong đầu cắt quay xung quanh trục Khi tăng áp lực bơm, trục dẫn tịnh tiến ống đắn Đâu trục dẫn tiện côn đẩy lưỡi cắt vào thành cần khoan để cắt Máy khoan vừa quay tăng dần áp lực bơm để lưỡi cắt cắt cần khoan Khi cần bị cắt đứt lúc trục dẫn tịnh tiến qua lỗ nước ống trụ dẫn, tồn nước ngồi vách lỗ khoan, ngừng bơm nước tác dụng lò xo nến đưa trục dẫn vị trí ban đầu, lưỡi cắt trở lại nằm đầu cắt Với cần NQ HQ chiều dày cần từ 4,8 — 5,6 mm nên để cắt cần khoan, độ mờ lưỡi cắt phải đạt từ — 10 mm Lưỡi cắt chế tạo thép gió thép có độ thấm sâu thép 45 Vỏ dao trục dẫn mở dao thép 40X Dựa caralô giới thiệu sản phẩm Hãng Boartlongyear kích thước cần khoan thống lựa chọn: * Bộ dao cắt NQ : Bộ dao cắt gồm có phận: đầu cắt, lưỡi cắt, rục dẫn dao, lò xo nén ống trụ chứa trục dẫn, đầu ống trụ nối trục dẫn tiện ren nối với đầu nối lắp vào cần khoan + Lưỡi cắt: Công dụng lưỡi cắt để cắt đứt cần khoan bị kẹt, cấu tạo dao dao tiện thông thường Do điều kiện làm việc lưỡi cắt khác với máy tiện nơi người thợ khơng nhìn mắt thường để tránh tượng vấp đao dẫn đến mẻ sứt dao, sử dụng loại dao liên ( làm loại vật liệu ) 'Vật liệu để chế tạo lưỡi cắt phải có độ cứng, tính chịu nhiệt ( khả giữ độ cứng nhiệt độ cao ), tính chịu mài mịn ( khả chống lại mài mòn ), độ dai cao ( chịu tải rong va dap ) Vì lưỡi cắt dùng chung cho hai loại 10