- 43 - 1. §Çu nèi 2. Th©n 3. Mò èc 4. B¹c lãt 5. §Öm ch¾n dÇu 6. Vá 7. æ bi ®ì 8. æ bi chÆn 9. Vßng tùa 10. æ bi ®òa chÆn 11. Chèt 12. §Öm ch¾n ®Çu trªn 13. §Öm ch¾n níc; 14. èng cao ¸p 15. Quang treo H×nh 22: CÊu t¹o ®Çu xa nhÝch - 44 - 2.2.3.Đầu quay di động (Top Driver) Đầu quay di động có nhiệm vụ nh đầu xoay thuỷ lực thông thờng vừa truyền động lên trục quay. Động cơ có thể là động cơ điện 1 chiều hoặc động cơ thuỷ lực. Loại động cơ thuỷ lực ít dùng vì cần phải lắp thêm một thiết bị có công suất thuỷ lực đặc biệt nên rất phức tạp. Hình 23: Cụm đầu quay di động - 45 - 2.2.3.1 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của đầu quay di động. Hình 24: Cấu tạo của đầu quay di động 2.2.3.2.Ưu điểm của đầu quay di động + Ưu điểm: - Không phải dùng cần chủ đạo - Lắp với bộ khoan cụ ở mọi độ cao - Có thể tiếp cần dựng (cần ba) - Có thể khoan doa ngợc. - Lấy mẫu lõi dài + Nhợc điểm - Phải lắp hệ thống dẫn hớng trong tháp để khử mô men cản - Phải gia cố kết cấu do phát sinh lực xoắn phụ - Phải tăng chiều cao của tháp vì đầu quay dài hơn đầu xoay thuỷ lực thông thờng. - Cần có ống mềm và cáp tải điện phụ trong tháp khoan - Tăng giá thành thiết bị và tốn công chăm sóc bão dỡng so với bàn Roto và đầu quay thuỷ lực. 2.3 Hệ thống tuần hoàn và thiết bị làm sạch dung dịch 2.3.1.Máy bơm khoan và thiết bị đờng ống cao cáp 2.3.1.1.Máy bơm khoan + Công dụng và đặc điểm máy bơm khoan Máy bơm khoan dùng để bơm dung dịch tuần hoàn trong quá trình - 46 - Hình 25: Sơ đồ động học của bơm piston khoan. Trong khoan dầu khí thờng sử dụng các loại máy bơm piston, đó là máy bơm 2 xi lanh nằm ngang tác dụng kép hoặc máy bơm 3 xi lanh nằm ngang tác dụng đơn. Yêu cầu đối với máy bơm khoan là: Bơm đợc dung dịch có độ nhớt cao, trọng lợng riêng lớn và chứa các pha rắn mài mòn nh cát, chất làm nặng v.V Đồng thời có đợc lu lợng và áp suất làm việc cao đảm bảo thắng đợc sức cản thuỷ lực khi tuần hoàn. Máy bơm bền chắc, hệ số tin tởng cao, lắp đặt và vận hành đơn giản. + Sơ đồ và nguyên lý làm việc của máy bơm 2 xi lanh tác dụng kép. 1:Piston 2:xi lanh 3:Van hút 5,6:van đẩy 7:Cần piston 8:con trợt 9:Thanh truyền 10:Tay quay 11:ống hút 12:Bể dung dịch 13:Bình điều hoà 14:Khoá nớc Nguyên lý làm việc của máy bơm là: Chuyển động từ động cơ qua hộp giảm tốc đợc truyền tới bánh đà, qua cơ cấu tay quay thanh truyền 10, 9 đã biến chuyển động quay của bánh đà thành chuyển động tịnh tiến nằm ngang của piston trong xi lanh. Giả sử piston chuyển động từ trái sang phải thì van hút 3 mở ra van đẩy 5 đóng lại, trong khi ở bên phải thì van 4 đóng lại và van 6 đợc mở ra, dung dịch qua van 6 đợc đẩy ra ngoài. Nếu piston chuyển động từ phải qua trái thì 5 2 14 13 1 9 10 11 4 3 1 2 8 - 47 - quá trình xảy ra ngợc lại. Nh vậy trong một hành trình của piston xảy ra 2 lần hút và 2 lần xả gọi là tác dụng kép. Lu lợng của máy bơm trong 1s đợc tính nh sau: Q = m (2F - f) . L . n 60 . K. l/s F - diện tích tiết diện của xi lanh F - diện tích tiết diện của cần piston (ty bơm) L - Bớc piston n - Số hành trình của piston m - Số xi lanh K - Hệ số hút đầy (Phụ thuộc vào sự hao mòn của van, piston và xi lanh) 2.3.1.2.Các thiết bị trên đờng ống cao áp. A - Bình điều hoà: Công dụng của bình điều hoà là giảm bớt dao động áp suất nớc rửa và điều hoà lu lợng bơm trên đờng ống cao cáp do bơm làm việc không đều. Cấu tạo của nó là một bình chứa khí N 2 (ngăn A) có tác dụng nh lò xo để giảm bớt va đập thuỷ lực và đợc lắp ngay trên máy bơm. 3 1.Thân 2. Buồng khí nén 3. Van 1 4. Màng A 2 B 4 Hình 26: Cấu tạo bình điều hoà hình cầu Nếu áp suất ở B lớn hơn áp suất ở A thì dung dịch ở B sẽ ép màng chứa khí đến khi áp suất ở B cân bằng với A. Nếu nh áp suất ở B nhỏ hơn A thì áp suất trong buồng khí A sẽ ép màng chứa khí trở lại vị trí cũ. Nh vậy áp suất trong đờng ống ra sẽ đợc điều tiết và lu lợng bơm cũng đợc điều hoà. B), ống cao áp: Là đoạn dẫn dung dịch từ bình điều hoà đến ống đứng (chỗ chân tháp khoan). ống cao áp làm bằng cần khoan và 2 đầu có mặt bích để bắt - 48 - vào bình điều hoà và ống đứng. Đờng kính ống cao áp bằng đờng kính ống xả của máy bơm. C), ống thẳng đứng: Đợc đặt trong tháp khoan (theo cột tháp) để dẫn dung dịch từ ống cao áp vào tuy ô cao áp (ống mềm). D), Khoá nớc: Dùng để điều chỉnh lu lợng dung dịch đi vào lỗ khoan, đảm bảo chế độ không tải khi khởi động bơm khoan. Khi mới khởi động phải mở khoá nớc để xả dung dịch vào bể chứa sau đó dần dần để cho dung dịch đi vào lỗ khoan và áp suất cũng tăng dần lên theo lu lợng và áp suất làm việc. Đờng kính lỗ khoá nớc bằng đờng kính ống cao áp. E), Tuy ô cao áp: Đợc nối giữa ống đứng và cổ ngỗng của đầu xoay thuỷ lực hoặc đầu xoay di động. Tuy ô đợc cấu tạo bởi nhiều lớp cao su lới thép chịu áp suất cao nhng mềm dễ uốn, có đờng kính bằng đờng kính của các ống cao áp, ống đứng. 2.3.2.Các thiết bị điều chế và làm sạch dung dịch 2.3.2.1.Các thiết bị điều chế và gia công hoá học dung dịch: Để chế tạo dung dịch sét, tuỳ theo nguyên liệu sét ban đầu mà có thể dùng một trong hai loại là: thùng trộn (từ sét nguyên khai) và phễu trộn (từ sét bột). + Thùng trộn: Thờng có thể tích từ 4.000 12. 000 l. Bên trong lắp từ 1 đến 2 trục và trên đó đợc gắn các cánh, quay đợc nhờ động cơ điện. Nguyên liệu sét, nớc đợc đa vào thùng trộn qua cửa ở phía trên. 1. Thùng 2. Trục 3. Cánh quạt 4. Bánh răng 5. Puly 6. Cửa bỏ đất Hình 27: Thùng trộn - 49 - + Phễu trộn: Để điều chế dung dịch sét ngời ta cấp liên tục sét bột vào, phễu (1) đồng thời bơm nớc vào ống dẫn (2) qua vòi phun (3) ở buồng trộn (4) nớc sẽ trộn với sét bột để tạo thành hệ thống sét nớc và đi ra ống (5). Ngời ta cũng dùng phễu trộn này để gia công hoá học dung dịch khoan 1:Phễu nạp sét bột 2: ống dẫn nớc vào 3:Vòi phun 4:Buồng trộn 5:ống dẫn dung dịch ra 2.3.2.2. Các thiết bị làm sạch dung dịch A.Sàng Rung: 1:Dung dịch từ lỗ khoan 2:Lò xo 3:Trục lệch tâm 4:Sàng 5:mùn khoan 6:Hố chứa mùn khoan 7:Bể chứa dung dịch sạch 8:Môtơ điện 4,5kw Hình 29 Nguyên lý làm việc của sàng: Động cơ điện (8); truyền chuyển động cho trục lệch tâm (3) làm cho sàng rung (4) rung với tần số 1750 2000 lần/phút, biên độ dao động từ 1,5 4,5 mm. Khi dung dịch qua sàng rung mùn khoan đợc tách ra khỏi dung dịch và đợc chuyển động về phía hố chứa mùn (6). Còn dung dịch đợc chảy vào bể chứa dung dịch sạch (7). Sàng đợc đặt nghiêng một góc 13 15 0 . Có các loại sàng 3 x2; 6 x 5; 7 x 8; 10 x 8 mắt/ 2 1 4 3 5 Hình 28:Phiễu trộn và gia công dung dịch 8 1 2 3 4 5 7 ` - 50 - cm 2 . Lu lợng dung dịch cần làm sạch Q > 35 l/s ngời ta phải cho 2 sàng cùng làm việc. B.Máy xoáy lốc thuỷ lực ( máy lọc cát) - Sơ đồ cấu tạo của máy xoáy lốc thuỷ lực 1,2:ống dẫn dung dịch vào ra 3:Lỗ thoát mùn 4:chỗ thu hẹp ở ống dẫn vào - Nguyên lý làm việc: Hình 30 Dung dịch từ lỗ khoan chảy ra đợc bơm vào ống (1) gắn tiếp tuyến với thành máy xoáy lốc thuỷ lực. Do tác dụng của lực ly tâm, các phần tử nặng hơn (pha rắn nh các hạt cát có kích thớc 74 ) sẽ văng ra xa tâm đập vào thành bình dịch chuyển xuống phía dới qua lỗ thoát (3). Dung dịch nhẹ sẽ chảy xoáy ngợc trở lên qua lỗ thoát (2). Máy xoáy lốc thuỷ lực có áp suất làm việc từ 25 KG/cm 2 (0,2 0,5 MN/m 2 ). Trên thực tế đợc bố trí thành từng cụm, mỗi cụm gồm có từ 3 - 4 máy. C.Các thiết bị làm sạch dung dịch khác: Để làm sạch dung dịch một cách triệt để (tách hạt mùn có kích thớc nhỏ hơn 74 trong điều kiện dung dịch có độ nhớt cao) ngời ta phải sử dụng các thiết bị khác nhau nh: Máy lắng bùn. Máy lắng bùn làm việc theo nguyên lý là: hớng dòng dung dịch nặng chảy từ miệng rơi xuống lới rung (có từ 100 đến 325 mắt/cm 2 ). A - A 1 2 3 A A Máy xoáy lốc thuỷ lực - 51 - Máy li tâm: Đó là một hộp nằm ngang có bố trí một trục quay 1500 đến 3000 v/ph và một vít tải quay với vận tốc nhỏ hơn chút ít. Thiết bị này cho phép xử lý một phần lu lợng trở về. D. Thiết bị tách khí. - Mục đích để tách khí bị xâm nhiễm trong quá trình tuần hoàn ra khỏi dung dịch - Mô tả thiết bị - Nguyên lý làm việc Động cơ điện (2) truyền chuyển động quay cho bơm cánh quạt (1) Khi đợc bơm vào bình tách khí (3), dung dịch đập vào đĩa chắn (4) và toả ra thành bình 1 lớp mỏng và chảy theo chế độ chảy rối. Bọt khí tách ra khỏi dung dịch và bay ra ngoài khí quyển. Dung dịch sạch chảy vào bể chứa bên cạnh. E. Máng lắng mùn khoan: Dùng để lắng đọng và tách mùn khoan sau khi đi qua sàng rung. Thông thờng máng lắng đợc làm bằng tôn theo tiết diện hình thang hoặc chữ nhật rông từ 0,6 0,8 m cao từ 0,3 0,4 m dài 30 50m và nghiêng từ 1 2,5%. Để dung dịch chảy trong máng có vận tốc 10 15 cm/s. Cứ cách độ 22,5 m lại đặt một tấm ngăn trên suốt chiều dài máng để phá vỡ cấu trúc của dung dịch, tạo điều kiện cho mùn khoan lắng đọng tốt hơn. Máng đợc bố trí gấp khúcvừa để giảm diện tích lắp đặt và ở mỗi chỗ gấp khúc lại bố trí một hố lắng để tạo điều kiện cho mùn khoan lắng đọng triệt để trớc khi chảy vào bể chứa. 2.4.Thiết bị động lực dùng cho công tác khoan. Thiết bị động lực là toàn bộ hệ thống để biến điện năng hoặc năng lợng của nhiên liệu thành cơ năng và hệ thống điều khiển cơ năng. Công suất của thiết bị động lực chủ yếu dùng để quay cột cần khi khoan, dùng cho máy bơm để thực hiện công việc tuần hoàn nớc rửa, dùng cho công việc nâng thả cột cần khoan, ống chống. Ngoài ra còn đợc sử dụng đối với những công tác phụ khác. Tháp sáng, gia công cơ khí sửa chữa, các công tác điều khiển v.v. - 52 - Yêu cầu cơ bản đối với thiết bị động lực là phải có đờng đặc tính mềm Nghĩa là có khả năng tự động hoặc có điều khiển thích ứng một cách nhanh chóng với sự thay đổi của phụ tải, bảo đảm sử dụng công suất động cơ một cách tốt nhất. Ô Đặc tính mềm đợc đặc trng bởi hệ số chịu tải k và khoảng điều chỉnh tốc độ R. Hệ số k còn thể hiện ở khả năng quá tải, k = M max M đ.Km M max - Mô men quay lớn nhất củ động cơ làm việc ở chế độ ổn định M đ.M - Mô men quay định mức. Khả năng điều chỉnh tốc độ R = n max n min Nmax - Số vòng quay lớn nhất. Nmin - Số vòng quay nhỏ nhất Động cơ điện 1 chiều và động cơ đốt trong có bộ truyền thuỷ lực sẽ có đợc đặc tính mềm cao . Nghĩa là có hệ số chịu tải và khoảng điều chỉnh tốc độ tốt. Ngoài đặc tính cơ bản trên, yêu cầu động cơ chạy tời và Roto phải có là: - Mômen khởi động cao (để thắng quán tính của cột cần khoan và lực ma sát với thành lỗ khoan). - Khởi động êm: Vì nếu gia tốc lớn thì ứng suất động trong cột cần sẽ lớn và nh thế có thể gây ra sự cố - Có thể đảo chiều quay dễ dàng. - Khả năng quá tải cao. Yêu cầu chung: Động cơ phải có cấu tạo đơn giản, làm việc chắc chắn, có thể dừng lại ngay khi cần thiết, an toàn cháy nổ và kinh tế. Động cơ cho máy bơm: Không cần đảo chiều quay, không cần mô men khởi động lớn, còn các yếu tố khác cũng giống nh động cơ chạy tời và Roto. Sau đây là tóm tắt bảng phân bố thiết bị động lực trang bị trong một thiết bị khoan hoạt động [...]...Bảng 4 Chiều sâu đạt Tải trọng ở tới (m) Công suất ở tời Công suất ở các Công suất tổng móc nâng (t) (Kw) máy bơm (Kw) cộng (Kw) 60009000 40 0600 15 00 20002600 30003750 40 006000 30 040 0 11 00 18 002000 22503000 300 040 00 200300 750 11 0 018 00 18 502250 9003000 10 017 0 75 011 00 11 0 018 50 300525 Hiện nay trong trang bị thiết bị động lực hiện đại có hai... động quay từ bàn Roto truyền cho choòng qua một cột cần khoan Để nhận được chuyển động quay này, cần chủ đạo phải có hình dáng bên ngoài được cấu tạo đặc biệt Cần chủ đạo có tiết diện hình vuông, hình sáu cạnh, và hình tám cạnh Cần chủ đạo thường có các đường kính quy ước: 65; 80; 11 2; 14 0; 15 5 (mm) Chiều dài cần chủ đạo thường cỡ 12 14m; (40 54ft) -56- ... khoá đều sử dụng khí nén, tời khoan để giảm sức lao động và tăng độ an toàn khi làm việc (xem hình vẽ) -55- Chương iii: Cột cần khoan 3 .1 Chức năng và thành phần cột cần khoan 3 .1. 1 Chức năng Là khâu nối giữa dụng cụ đáy và thiết bị trên mặt, thực hiện các nhiệm vụ: - Truyền chuyển động quay cho choòng trong khoan Roto hoặc đầu quay di động - Dẫn nước rửa cho động cơ tuabin làm việc trong khoan tuabin... Truyền tải trọng cho choòng, kéo thả dụng cụ khoan - Thực hiện các công tác phụ trợ khác như thử vỉa, cứu chữa sự cố 3 .1. 2 Thành phần cột cần khoan: Cột cần khoan gồm có các bộ phận sau: - Cần chủ đạo - Cần khoan - Za mốc cần khoan - Cần nặng - Đầu nối chuyển tiếp - Định tâm 3.2 Cấu tạo các bộ phận của cột cần khoan: 3.2 .1 Cần chủ đạo: Là khâu nối giữa cần khoan và đầu thuỷ lực Cần chủ đạo tạo nên một... công nghiệp trên sàn khoan 2.5 .1 Hệ thống nén khí: Hệ thống nén khí dùng để củang cấp khí nén cho mọi hoạt động của dàn khoan, cụ thể là tời khoan, bàn quay Roto và các máy bơm dung dịch thông qua bảng điều khiển và các côn hơi, côn cơ học -53- Hệ thống nén khí thực hiện một số chức năng như sau: - Khởi động và điều khiển tốc độ cho động cơ Diezel - Phát động các động cơ bằng khí như máy tháo vặn... treo: Là bộ phận liên kết giữa móc nâng và Elêvatơ Tiết diện của nó tròn để bắt vào đầu cần có các đường kính 44 , 57 ,70, 89 và 90mm và tương ứng với sức chịu tải * Elêvatơ: - 54- Được dùng để ôm lấy za mốc cần khoan khi kéo thả Elêvatơ có nhiều kiểu đường kính khác nhau phù hợp với đường kính cần khoan, ống chống Elêvatơ được ghép lại với nhau bằng chốt bản lề, hai bên có tai để gắn quang treo và chốt... như máy tháo vặn cần - Vận chuyển xi măng khô và sét bột trong bình chứa - Củang cấp khí nén cho dụng cụ phun sơn, các thiết bị đo 2.5.2 Hệ thống điều khiển đối áp Là hệ thống tạo điều kiện đóng mở van đối áp Hệ thống này phải thuận tiện nhanh nhạy không cần đến động lực của máy khoan bởi vì trong trường hợp giếng khoan bị phun trào thì tất cả các máy điện, máy phát lực đều phải ngừng hoạt động để... nghề cao, gây ồn và ô nhiễm môi trường + Thiết bị động lực dùng điện xoay chiều (động cơ điện xoay chiều) có ưu điểm cơ bản là lắp đặt và vận hành đơn giản chắc chắn và kinh tế Thích hợp cho vùng khoan khai thác tập trung có mạng lưới điện quốc gia chạy qua Hệ số quá tải cao trên 20% Thế nhưng lại không thể trang bị ở những nơi không có điện lưới chạy qua Để khắc phục những hạn chế đó hiện nay người ta... giếng khoan bị phun trào thì tất cả các máy điện, máy phát lực đều phải ngừng hoạt động để tránh hoả hoạn Hệ thống điều khiển đối áp gồm có các bộ phận chính như sau: - Bể chứa chất lỏng dưới áp suất khí trời - Các bình nén chất lỏng đến áp suất yêu cầu - Các bơm nén chất lỏng từ bể chứa - Các đường ống dẫn Bảng điều khiển đối áp được lắp gần người kíp trưởng hoặc trong phòng của đốc công 2.5.3 Các . 60009000 40 006000 300 040 00 9003000 40 0600 30 040 0 200300 10 017 0 15 00 11 00 750 300525 20002600 18 002000 11 0 018 00 75 011 00 30003750 22503000 18 502250 11 0 018 50 Hiện nay trong. phải thì van 4 đóng lại và van 6 đợc mở ra, dung dịch qua van 6 đợc đẩy ra ngoài. Nếu piston chuyển động từ phải qua trái thì 5 2 14 13 1 9 10 11 4 3 1 2 8 - 47 - quá. - 43 - 1. §Çu nèi 2. Th©n 3. Mò èc 4. B¹c lãt 5. §Öm ch¾n dÇu 6. Vá 7. æ bi ®ì 8. æ bi chÆn 9. Vßng tùa 10 . æ bi ®òa chÆn 11 . Chèt 12 . §Öm ch¾n ®Çu trªn 13 . §Öm ch¾n níc; 14 .