tính toán lựa chọn máy nén khí phục vụ các thiết bị tự động trên giàn khoan dầu

§å ¸n tèt nghiƯp nÐn khÝ GA-75FF M¸y Lêi më đầu Ngày nay, việc ứng dụng tự động hoá vào công nghiệp dầu khí, ngành công nghiệp mũi nhọn đất nớc đà mang lại nhiều lợi ích cho kinh tế quốc dân Tuy nhiên, công việc không dễ dàng, đà nhập nhiều thiết bị đại từ nớc ngoài, nhng phải đòi hỏi khối lợng công việc đa dạng phức tạp Vì vậy, việc lựa chọn - vận hành - bảo dỡng - sửa chữa thiết bị phải thực thành thạo, nắm vững nguyên lý hoạt động chúng cho phù hợp với yêu cầu lợng giàn, nhằm nâng cao suất nh tuổi thọ chúng Trong điều kiện giàn khai thác, để đảm bảo tốt công việc khai thác, nh kiểm tra chặt chẽ công việc này, nh môi trờng dễ cháy, nổ nh giàn khoan việc sử dụng khí nén làm nguồn lợng cung cấp cho thiết bị tự động hoá nh van an toàn, thiết bị đo, có nhiều u điểm Hiện nay, giàn khoan, khai thác mỏ Bạch Hổ có nhiều trạm máy nén cung cấp nguồn khí cho thiết bị nhng thông dụng trạm máy nén khí GA-75FF, có u điểm vợt trội so với loại máy khác nh: nguồn khí cung cấp đạt yêu cầu, trạm máy đợc bố trí gọn, hoạt ®éng hoµn toµn tù ®éng, cã hƯ thèng an toµn bảo vệ cao máy có cố đặc biệt lu lợng máy ổn định, tự động điều chỉnh phù hợp theo nhu cầu sử dụng đà đặt trớc, đảm bảo tính tiết kiệm lợng Chính đặc điểm này, với việc tìm hiểu loại thiết bị trình thực tập giàn MSP - Nguyễn Thanh Sơn Khí-Công trình-K49 Thiết bị Dầu Đồ án tốt nghiệp Máy nén khí GA-75FF Với giúp đỡ, hớng dẫn tận tình thầy hớng dẫn TS Nguyễn Văn Giáp thầy môn Thiết Bị Dầu Khí Công Trình, em đà nhận tìm hiểu loại thiết bị với nội dung: Tính toán lựa chọn máy nén khí nhằm phục vụ cho thiết bị tự động hóa giàn Từ đó, nghiên cứu dạng háng cđa hƯ thèng van m¸y nÐn khÝ CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG MÁY NÉN KHÍ PHỤC VỤ CHO NHỮNG THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG HÓA TRÊN GIÀN 1.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống tự động hóa Nguyễn Thanh Sơn Khí-Công trình-K49 Thiết bị Dầu Đồ án tốt nghiệp nén khí GA-75FF Máy Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống tự động hóa giàn MSP7 Nhiệm vụ trạm nén khí (hình 1.1) cung cấp nguồn khí sạch, khô, áp suất ổn ®Þnh, ®Ĩ phơc vơ cho hƯ thèng ®o lêng tù động hóa ng dụng nguồn khí giàn cụ thể nh: Nguyễn Thanh Sơn Khí-Công trình-K49 Thiết bị Dầu Đồ án tốt nghiệp Máy nén khí GA-75FF - Dùng nguồn khí trạm nén khí làm nguồn lợng để nuôi thiết bị đo nh đo mức dầu bình chứa 100 m3, trì áp suất,lợng dầu bình 100 m mức cố định, đo áp suất điểm cần đo hệ thống công nghệ; - Dùng nguồn khí làm nguồn khí đóng mở van Min; - Nhằm ổn định lu lợng nh áp suất khí xuống giếng (công nghệ gaslift); - ẫp nớc sinh hoạt; - Đóng mở van cầu SDV; - Khởi động thiết bị diezen; - Cung cÊp khÝ nÐn cho hƯ thèng ®iỊu khiĨn, hƯ thèng bơm trám xi măng; - Dùng nguồn khí để bơm hóa phẩm xuống giếng trình khai thác gaslift Do vậy, trạm nén GA-75 trạm nén khí thiếu đợc giàn khoan khai thác nào, thực đóng vai trò quan trọng trình khai thác vận chuyển dầu khí 1.2 Những máy nén khí đợc sử dụng, đặc tính kỹ thuật u nhợc điểm 1.2.1 Những máy nén khí đợc sử dụng phục vụ cho hệ thống tự động hóa a Máy nén khí cao áp KP-2T (AK 150) Đợc sử dụng để tạo nguồn khí có áp suất cao (150 KG/cm2); điều khiển hệ thống van cầu, ép vỉa, trì hoạt động bình ổn áp, máy bơm pittông, nạp khí cho bình khí động diezen bình khí xuồng cứu sinh Máy nén khí KP-2T máy nén khí pittông thẳng đứng, cấp p suất cửa vào áp suất khí quyển, áp Nguyễn Thanh Sơn Khí-Công trình-K49 Thiết bị Dầu Đồ án tốt nghiƯp M¸y nÐn khÝ GA-75FF st cưa lín nhÊt cho phép 150 KG/cm2 với lu lợng 1,8 m3/phút b Máy nén khí 2BM4-9/101 (của trạm máy nén khí CD9-101) Đợc sử dụng trình gọi dòng giếng khai thác phơng pháp làm giảm cột áp thủy tĩnh khối chất lỏng lòng giếng Đây loại máy nén pittông nằm ngang, dùng để nén ¸p st khÝ qun ®Õn ¸p st 100KG/cm víi lu lợng m3/phút c Máy nén khí 4BY5/9 Dùng ®Ĩ cung cÊp khÝ nÐn cho hƯ thèng ®iỊu khiĨn ly hợp khí (côn hơi), cho tời khoan cấp khí nén phụ trợ cho hệ thống điều khiển tự động giàn Loại máy máy nén khí pittông chữ V, có cấp nén tác dụng đơn dÃy, xilanh, có lu lợng trung bình ( Q= m3/phút), áp suất thấp (6 -8 KG/cm2), làm việc theo chế độ tự động d Máy nén khí trục vít GA75, GA22, GA30, SSP, MH75 Loại máy nén dùng để cung cấp khí nén cho hệ thống điều khiển, hệ thống bơm trám ximăng nhu cầu khác e Máy nén INGERSOLLRAND T30 x 400 Loại máy dùng để cung cấp khí nén cho hệ thống tự động hóa 1.2.2 Ưu nhợc điểm trạm nén khí đợc sử dụng giàn Ưu điểm - So sánh với máy nén pittông máy nén trục vít có u điểm: Làm việc có độ tin cậy độ bền cao, tốc độ quay lớn, kích thớc máy nhỏ gọn, chi tiết chuyển động tịnh tiến lực quán tÝnh kÌm theo Bé phËn quay rÊt c©n b»ng vỊ mặt động học nên không Nguyễn Thanh Sơn Khí-Công trình-K49 Thiết bị Dầu Đồ án tốt nghiệp Máy nén khí GA-75FF cần móng kiên cố, xupap, xecmămg chi tiết chịu lực nặng nề, dễ h hỏng Các tiêu lợng thể tích ổn định thời gian vận hành lâu dài Tổn thất áp suất cửa hút cửa đẩy nhỏ xupap Hầu nh tợng chịu va đập thủy lực nên có khả làm việc với môi chất hai pha vận hành máy chế độ tự động - So sánh với máy nén ly tâm máy nén trục vít có u điểm: Không có vùng ổn định thủy lực công nghệ làm lạnh làm việc với tất tác nhân lạnh khác mà không cần thay đổi nhiều cấu tạo Tốc độ quay máy không ảnh hởng đến tỷ số nén máy điều chỉnh công suất, nhờ thay đổi tốc độ quay Nhợc điểm Máy nén trục vít có hiệu suất thấp máy nén pittông sinh nhiệt nhiều trình làm việc nên thờng phải dùng biện pháp làm nguội Đối với máy nén trục vít có dầu bôi trơn, yêu cầu kết cấu hệ thống phụ trợ chế độ vận hành phức tạp Cần dùng vật liệu làm giảm ma sát (đồng thanh) tơng đối đắt tiền để làm bánh vít, trục vít có độ xác cao, khó chế tạo, sửa chữa có giá thành cao 1.3 Những kết đạt đợc, tồn cần tập trung nghiên cứu giải Nguyễn Thanh Sơn Khí-Công trình-K49 Thiết bị Dầu Đồ án tốt nghiệp nén khí GA-75FF 1.3.1 Kết Máy Trong thi gian gần đây, giàn cố định xí nghiệp Liên doanh Vietsovpetro, người ta đưa vào lắp đặt sử dụng trạm nén khí đại GA-75 (hãng Atlas-Copco), SSR MH-75 (hãng Ingersoll-Rand) Các trạm cung cấp khí nén dải áp suất làm việc từ ÷ 13 KG/cm2, lưu lượng tương đối lớn (Q = 11,61 ÷ 13,59 m 3/phút, trạm SSR MH-75; Q = 11,8 m3/phút, trạm GA-75) Chúng trang bị thêm hệ thống xử lý làm sấy khơ khí nên chất lượng khí nén tốt, ®ảm bảo đủ lưu lượng chất lượng để sử dụng cho hệ thống vận chuyển xi măng phục vụ cho trình cơng nghệ khoan, cung cấp níc cho sinh hoạt hệ thống làm mát cho thiết bị đo lường, hệ thống điều khiển tự động, thiết bị dẫn động khí nén khác… Vì vậy, với trạm nén khí có máy loại (GA-75 hãng Atlas-Copco, SSR MH-75 hãng Ingersoll-Rand) lắp đặt Blèc-7B, thay cho tồn trạm máy nén khí áp suất thấp khác (như ВП2-9/10; BУ-0,6/8; BУ-0,6/13; 4BУ1-5/9; Ingersoll-Rand T 30/7100… ) trờn gin trớc Hiện nay, giàn khoan, giàn khai thác mỏ Bạch Hổ có nhiều trạm máy nén cung cấp nguồn khí cho thiết bị tự động hoá nhng thông dụng trạm máy nén khí trục vít GA-75 Vì có u điểm vợt trội là: - Nguồn khí cung cấp đạt yêu cầu; - Trạm máy đợc bố trí gọn; - Hoạt động hoàn toàn tự động; - Có hệ thống an toàn, bảo vệ cao máy có cố; - Đặc biệt, lu lợng khí cung cấp máy ổn định, tự động điều chỉnh phù hợp theo nhu cầu sử dụng đà đặt trớc, đảm bảo tính tiết kiệm lợng cao 1.3.2 Những tồn cần tập trung nghiên cứu giải Nguyễn Thanh Sơn Khí-Công trình-K49 Thiết bị Dầu Đồ án tốt nghiệp Máy nén khí GA-75FF Trong ngành công nghiệp Dầu khí, vai trò lợng khí nén đặc biệt quan trọng, giàn khoankhai thác Dù đà nhập thiết bị từ nớc nhng đòi hỏi khối lợng công việc đa dạng phức tạp Vì vậy, việc lựa chọn; vận hành; bảo dỡng; sửa chữa máy móc thiết bị đặc biệt phải nắm vững nguyên lý hoạt động chúng cho phù hợp với yêu cầu lợng giàn cần thiết, để nâng cao suất nh tuổi thọ thiết bị Trạm máy nén khí GA-75FF sau đợc lắp đặt đa vào sử dụng để cung cấp nguồn khí làm nguồn nuôi cho hệ thống đo lờng tự động hóa giàn sau thời gian hoạt động, xuất cố định Chúng ta cần xác định xác nguyên nhân gây h hỏng, từ đa phơng pháp khắc phục sửa chữa phù hợp Vì điều kiện thiết bị máy nén làm việc môi trờng biển, nhiệt độ thời tiết thay đổi theo ngày theo mùa nên đà xảy cố thờng gặp sau đây: - Nhiệt độ môi trờng giảm đột ngột, độ ẩm cao, hệ thống lọc tách nhớt lọc không đợc lợng nớc có không khí, dẫn đến nớc bị giữ lại phá hủy thiết bị Cần tạo cho khu vực đợc sẽ, có vách che không cho hớng gió thổi vào mùa gió chớng, đặt chế độ chênh lệch áp suất bắt đầu nạp tải chạy không tải khoảng định, để nhiệt độ đầu khí nén trì nhiệt độ cho phép khoảng 70ữ 78 oC; - Sensor đo nhiệt độ đầu hay bị lỗi báo nhiệt độ, hay thay đổi với giá trị không ổn định; Nguyễn Thanh Sơn Khí-Công trình-K49 Thiết bị Dầu Đồ án tốt nghiệp Máy nén khí GA-75FF - Đoạn ống nối mềm dẫn khí đờng máy với hệ thống máy dễ bị lÃo hóa, vỡ Cần theo dõi để thay đổi có biện pháp khắc phục; - Hàng ngày cần phải kiểm tra mức hao hụt dầu, rò rỉ vệ sinh thiết bị; - Lúc bắt đầu kiểm tra chạy thử lần đầu, cần kiểm tra chiều quay động theo chiều mũi tên tránh làm h hỏng thiết bị; - Cần theo dõi xả condensate van xả tay tránh trờng hợp hệ thống xả tự động bị nghẹt; - Sensor lấy tín hiệu áp suất từ bình chứa dễ bị hỏng va chạm, cần theo dõi có bảng khuyến cáo; - Máy làm việc hoàn toàn tự động, cần có bảng khuyến cáo để phân công ngời có trách nhiệm vận hành bảo dỡng máy; - Nhiệt độ khí đầu cao thiết bị làm mát khí bị hỏng, mức dầu thấp, làm nguội dầu bị hỏng hay van nhiệt BV bị hỏng Nếu khí đầu vào có nhiệt độ cao, cần theo dõi thời tiết để điều chỉnh buồng làm việc máy, tránh lợng khí đối lu,cần thờng xuyên theo dõi mức dầu bình Thờng xuyên kiểm tra, bảo dỡng thay trớc cho máy hoạt động, để tránh hỏng hóc khác xảy Nguyễn Thanh Sơn Khí-Công trình-K49 Thiết bị Dầu Đồ án tốt nghiệp nén khí GA-75FF Máy CHNG TÍNH TỐN LỰA CHỌN MÁY NÉN KHÍ 2.1 TÝnh toán xác định thông số 2.1.1 Phơng pháp tính toán thông số Trong điều kiện giàn, việc đáp ứng nhu cầu sử dụng khí nén làm nguồn nuôi cung cấp cho hệ thống điều khiển tự động đòi hỏi việc lựa chọn máy móc, thiết bị cho phù hợp với điều kiện làm việc khó Có nhiều loại máy để lựa chọn đa vào hoạt động nhng loại có u điểm hạn chế định Vì thế, phải tính toán lựa chọn loại máy cho phù hợp với nơi làm việc giảm đợc hạn chế máy nhiều tốt Để thực đợc việc này, đòi hỏi phải nắm vững thông số đặc tính loại Từ phân tích, tính toán chúng xem loại phù hợp để đáp ứng nhu cầu đà đặt ra, đạt đợc hiệu quả, suất nh tuổi thọ chúng lớn Trong công tác nghiên cứu để đa loại máy mà tính u việt cao, phù hợp với điều kiện làm việc vấn đề quan trọng mà phải ý sâu vào công tác tính toán để nắm vững chúng Nguyễn Thanh Sơn Khí-Công trình-K49 10 Thiết bị Dầu ... bảng 2.2 ta lựa chon máy nén khí trục vít mà cụ thể máy nén trục vít GA-75 Lựa chọn máy nén khí GA-75 suất nén khí máy 11,5 (m 3/ph) Nh vậy, Vtính toán < Vthực tế nên lựa chọn máy nén khí GA -75... Thanh Sơn Khí- Công trình-K49 Thiết bị Dầu Đồ án tốt nghiệp Máy nén khí GA-75FF Trong ngành công nghiệp Dầu khí, vai trò lợng khí nén đặc biệt quan trọng, giàn khoankhai thác Dù đà nhập thiết bị từ... nghiệp Máy nén khí GA-75FF Do yêu cầu đặt cho máy nén khí, nói kiểu máy nén khí trục vít có dầu bôi trơn loại máy có nhiều u điểm so với loại máy khác làm việc giàn khoan- khai thác Do chuyển động