máy bơm pitston YHb - 600 dùng trong khoan dầu khí. bình điều hòa và ảnh hưởng của nó đến sự làm việc của máy bơm YHb - 600

Tài liệu tham khảo máy bơm pitston YHb - 600 dùng trong khoan dầu khí. bình điều hòa và ảnh hưởng của nó đến sự làm việc của máy bơm YHb - 600

Mục lục

mở đầu

Phần 1: Công tác khoan thăm dò - khai thác dầu khí 1

Chương 1: Cụng tỏc khoan thăm dũ – khai thỏc dầu khớ hiện nay 1 1.1 Mục đích và ý nghĩa nhiệm vụ của công tác khoan 1

1.2 Chu trình thi công giếng khoan thăm dò - khai thác dầu khí Nhiệm vụ công tác rửa giếng 2

Phần 2: Máy bơm Piston YHБ-600 dùng trong công tác khoan thăm dò - khai thác dầu khí 3

Chương 1: Cấu tạo chung của máy bơm piston 3

1.1 Nguyên lý làm việc của máy bơm piston 3

1.2 Phân loại bơm piston 4

1.3 Đặc điểm cấu tạo chung 6

1.4 Các thông số kỹ thuật của bơm piston 7

1.4.1 Lưu lượng lý thuyết trung bình 7

1.4.2 Lưu lượng thực tế trung bình 7

1.5 Áp suất làm việc của bơm 8

1.5.1.Áp suất trong quá trình hút 8

1.5.2 Áp suất trong quá trình đẩy 11

1.6 Hiện tượng xâm thực ở máy bơm piston 12

1.7 Đường đặc tình của máy bơm 12

1.8 Các loại máy bơm piston đang sử dụng XNLD Vietsovpetro 14

Chương 2: Máy bơm dung dịch khoan YHБ- 600 15

2.2 Đặc tính kỹ thuật về máy bơm YHБ- 600 15

2.3 Sơ đồ động học và nguyên lý hoạt động của máy bơm YHБ- 600 17

Chương 3: Cấu tạo máy bơm YHБ- 600 20

3.1 Phần cơ khí 21

3.1.1 Sơ đồ cấu tạo và hoạt động cụm cơ khí 21

3.1.2 Cấu tạo của cụm trục chủ động và bành đai 23

3.1.3 Kết cấu con trượt 24

3.1.4 Bánh lệch tâm 26

3.1.5 Tay biên 27

3.2 Phần thủy lực 28

3.2.1 Cụm xy lanh - piston 31

3.2.2 Van 32

3.2.3 Bình điều hoà 36

3.2.4 Thiết bị làm kín 36

3.2.5 Hệ thống bôi trơn làm mát 38

Chương 4: Lắp đặt vận hành, bảo dưỡng máy bơm YHБ- 600 40

4.1 Quy trình lắp ráp 40

4.1.1 Công tác chuẩn bị khi lắp ráp máy 40

4.1.2 Trình tự lắp ráp 41

4.2 Kiểm tra 41

4.2.1 Côn chỉnh độ thăng bằng của phần thủy lực 41

4.2.2 Kiểm tra khe hở giữa con trượt và máng trượt 41

4.2.3 Kiểm tra tổng thể máy lần cuối 42

4.3 Quy trình vận hành 42

4.3.1 Chạy thử bơm 42

4.3.2 Lưu ý khi vận hành 43

4.3.3 Các biểu hiện thường gặp khi vận hành máy bơm 44

4.3.4 An toàn khi vận hành máy bơm 46

4.5 Quy trình bảo dưỡng, chăm sóc máy bơm 47

4.5.1 Vấn đề bôi trơn 48

4.5.2 Vấn đề bảo dưỡng máy bơm 49

Phần 3: Bình điều hoà và ảnh hưởng của nó đến sự làm việc của máy bơm YHБ- 600 51

Chương 1: Dao động thủy lực của máy bơm và phương pháp điều chỉnh độ không ổn định lưu lượng của bơm piston 51

1.1 Độ không ổn định của lưu lượng 51

1.2 Khắc phục sự chuyển động không ổn định của chất lỏng trong bơm piston 55

1.2.1 Tác hại của sự không ổn định trong quá trình khoan 55

1.2.2 Các biện pháp khắc phục 55

Chương 2: Bình điều hoà dùng trong bơm piston 56

2.1 Sự làm việc của bình điều hoà trong máy bơm piston 56

2.1.1 Bình điều hoà đẩy 56

2.1.2 Bình điều hoà trên đường ống hút 58

2.2 Phân loại bình điều hoà 58

2.3 Tính toán lựa chọn bình điều hoà cho bơm YHБ- 600 62

Chương 3: ảnh hưởng của bình điều hoà đến sự làm việc của máy bơm piston 73

3.1 Xét sự làm việc của máy bơm khi có lớp bình điều hoà 73

3.1.1 Hoạt động của máy bơm khi có bình điều hoà lớp ở cửa hút 73

3.1.2 Hoạt động của máy bơm khi lớp bình điều hoà ở cửa đẩy 74

3.2 So sánh hiệu quả làm việc của bình điều hoà ΠK-70-250 với các bình điều hoà khác 74

Chương 4: Bảo dưỡng sửa chữa bình điều hoà 76

4.1 Phát hiện hỏng hóc và cách khắc phục 76

4.1.1 Cách phát hiện hỏng hóc 76

4.1.2 Cách khắc phục, sửa chữa 76

4.2 Bảo dưỡng bình điều hoà 76

4.3 Thử nghiệm sau khi lắp đặt bảo dưỡng 77

Danh mục các hình vẽ trong đồ án

1 Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bơm piston 3

2 Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý bơm tác dụng kép 5

3 Hình 1.3 Sơđồ biểu diễn quá trình hút và đẩy của bơm piston 8

4 Hình 1.4.a Đường đặc tính cơ bản của máy bơm piston 12

5 Hình 1.4.b Đường đặc tính làm việc N, η, Q = f(H) 13

7 Hình 2.1 Sơ đồ động học dẫn động máy bơm khoan YHБ- 600 17

9 Hình 3.2 Sơ đồ cấu tạo phần cơ của máy bơm 21

10 Hình 3.3 Trục chủ động và bánh đai máy bơm 23

15 Hình 3.8 Sơ đồ cấu tạo cụm xylanh - piston 31

22 Hình 1.1 Biểu đồ biến đổi lưu lượng của bơm piston 53

25 Hình 2.2 Sơ đồ lưu lượng trung bình tương ứng với góc quay 58

27 Hình 2.4a,b Bình ổn áp kín có màng ngăn 60

28 Hình 2.5 Bình điều hoà kín có van định hướng 61

29 Hình 2.6 Bình điều hoà có sử dụng ống đục lỗ 61

30 Hình 2.7 Bình điều hoà kín có dùng van tự do 62

32 Hình 2.10 Biểuđồ xác định áp suất khí nén ban đầu trong bình

33 Hình 2.11 Sơ đồ lắp đặt bình điều hoà trong máy bơm YHБ- 600 71

danh mục các bảng biểu trong đồ án

STT Số hiệu

2 3.1 So sánh thông số kỹ thuật của các dạng bình điều

LỜI ÓI ĐẦU

Ngày nay, ngành công nghiệp dầu khí đang là một ngành công nghiệp mũi nhọn trong công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước Tập đoàn Dầu khí Việt Nam không ngừng lớn mạnh và ngày càng phát triển không chỉ

ở trong nước mà còn vươn xa tới thị trường quốc tế trong công tác thăm dò và khai thác dầu khí

Đề cập đên sự phát triển của ngành công nghiệp dầu khí không thể không nhắc đến vai trò quan trọng của các thiết bị phục vụ cho công tác khoan và khai thác Một trong những vấn đề được quan tâm là tìm hiểu về chuyên ngành thiết bị khoan, cấu tạo, nguyên tắc vận hành và nâng cao tuổi thọ cũng như hiệu suất của các thiết bị

Với mong muốn góp phần vào sự phát triển của ngành công nghiệp Dầu khí nước nhà, qua quá trình học tập và nghiên cứu, cộng với sự hướng dẫn tận tình của Thầy Trần Văn Bản cũng như sự đồng ý của Bộ môn Máy - thiết bị Dầu khí, Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội, em

viết đồ án tốt nghiệp với đề tài: "Máy bơm piston YH Б-600 dùng trong

khoan dầu khí Bình điều hoà và ảnh hưởng của nó đến sự làm việc của máy bơm YHБ-600"

Mặc dù đã có nhiều có gắng nhưng do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định Vì vậy, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các đồng nghiệp

Qua đồ án này, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của Thầy Trần Văn Bản, các thầy cô trong bộ môn Máy - Thiết bị dầu khí và công trình, cảm ơn các thầy cô trong và ngoài Khoa Dầu khí cũng như tập thể cán

bộ, công nhân viên trong Xí nghiệp Liên Doanh Dầu khí Vietsovpetro

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà ội, tháng năm 2009

Sinh viên

Dương Văn Cương

PHẦ I

CÔG TÁC KHOA THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ

CHƯƠG I

CÔG TÁC KHOA THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ HIỆ AY

1.1.Mục đích, ý nghĩa nhiệm vụ của công tác khoan

1.1.1 Mục đích, ý nghĩa:

Do nhu cầu về sử dụng năng lượng ngày càng nhiều nhằm phục vụ cuộc sống con người Ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam đã ra đời là một ngành then chốt và mang tính tiên phong để sản xuất ra năng lượng đó là dùng dầu khí đế phục vụ mục đích của con người Đối với thế giới nói chung

và đối với VN nói riêng thì công thăm dò tìm kiếm và khai thác dầu khí ngày càng trở nên quan trọng Ước tính sản lượng khai thác dầu thô tại Mỏ Bạch

Hổ đang có xu hướng giảm dần trong mấy năm trở lại đây và nhu cầu sử dụng năng lượng thì ngày càng tăng cũng là lời nhắc nhở cho ngành công nghiệp mũi nhọn này

Vì vậy, công tác khoan thăm dò - khai thác Dầu khí sẽ được chú trọng nhiều hơn nữa nhằm đảm bảo vững chắc và củng cố an ninh năng lượng của mỗi quốc gia

Tập đoàn dầu khí Việt Nam ngày nay đã và đang tích cực tìm kiếm khoan thăm dò không chỉ ở trong nước mà còn vươn xa ra cả quốc tế Trong ngành công nghiệp dầu khí nầy thì công tác khoan đóng vai trò hết sức quan trọng Nó không chỉ là bước đầu thực hiện những thao tác thăm dò và khai thác tài nguyên thiên nhiên mà còn có tính quyết định đến năng suất công việc cũng như hiệu quả của quá trình tìm kiếm, thăm đò và khai thác dầu khí

1.1.2 hiệm vụ của công tác khoan

Qúa trình khoan một giếng khoan dầu khí là một công trình hình trụ thi công trong lòng đất, công trình đó có kích thước về chiều rộng nhỏ hơn rất nhiều so với chiều sâu của giếng Giếng khoan được sử dụng trong công tác khoan thăm dò khai thác dầu khí có nhiều dạng và có nhiều quan điểm để phân loại Tuy nhiên có một số loại chính sau:

- Giếng khoan thăm dò

- Giếng khoan khai thác

- Giếng khoan dùng để bơm ép

- Giếng khoan chuNn

Tuy nhiên, các giếng khoan trên có thể chuyển đổi cho nhau trong những thời điểm thích hợp của quá trình sản xuất

N hiệm vụ cuối cùng của công tác khoan là làm thế nào để tạo ra những giếng khoan dầu có thể vào khai thác một cách an toàn và hiệu quả N gày nay với những nghiên cứu chuyên sâu và ứng dụng khoa học kỹ thuật vào phục vụ công việc, công tác khoan có thể trở nên đa dạng hơn như có thể mở rộng về khoan xiên, khoan ngang và có thể khoan được những độ sâu lớn hơn

1.2 Chu trình thi công giếng khoan thăm dò - khai thác hiệm vụ của công tác rửa giếng

1.2.1 Chu trình thi công giếng khoan

- Khoan thuần tuý (phá huỷ đất đá…)

- Công tác rửa giếng

- Công tác kéo thả

- Qúa trình gia cố thành giếng khoan

1.2.2 hiệm vụ của công tác rửa giếng

Khi quá trình khoan được thực hiện, choòng khoan được đưa xuống để phá huỷ đất đá, một nhiệm vụ được đặt ra là phải đưa mùn khoan lên trên bề mặt nhằm khoan giếng đạt được những độ sâu cần thiết N hững ngày đầu sơ khai là công việc đưa mùn khoan ra khỏi giếng đó là nhờ những chiếc gầu múc từng gầu một N gày nay với sự thông minh của loài người và những ứng dụng khoa học vào trong lao động sản xuất, người ta đã sử dụng máy bơm nhằm tạo ra áp lực đưa chất lỏng xuống và sẽ đưa mùn khoan từ đáy giếng qua khoảng không vành xuyến đưa chất lỏng lên trên bề mặt Dung dịch lỏng

đó có tác dụng hoà tan mùn khoan, quấn mùn khoan theo cùng đi theo lên trên

bề mặt, đồng thời gia cố tạm thời thành giếng khoan, làm sạch giếng khoan nhằm giảm thiểu cản trở tối đa do ma sát đối với cần khoan Do vậy, công việc rửa giếng khoan là hết sức quan trọng bởi nó quyết định đến độ sâu của giếng khoan và hiệu quả của quá trình khoan

PHẦ 2 MÁY BƠM PISTO YHБ-600 DÙG TROG KHOA THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ

-

CHƯƠG I GIỚI THIỆU CHUG VỀ MÁY BƠM PISTO

1.1 guyên lý làm việc của máy bơm piston

Để biến chuyển động quay của trục cơ thành chuyển động tịnh tiến của piston (7) trong xylanh (6) thì nhờ cơ cấu tay quay thanh truyền với hành trình S = 2R (R là bán kính tay quay trục khuỷu) Hai điểm A và B tương ứng với 2 vị trí C,

D của tay quay Gỉa sử ban đầu piston ở tại vị trí B thì quay sẽ ở tại D, nếu tay quay từ vị trí D quay theo chiều mũi tên thì piston từ B di chuyển về phía bên phải, thể tích buồng làm việc sẽ tăng dần lên, áp suất trong đó giảm dần đi và bé hơn áp suất mặt thoáng bể chứa Pa (P < Pa) Do đó chất lỏng từ bể hút qua van (3) vào buồng làm việc, trong khi đó van đNy (2) đóng Khi piston chuyển động từ

B đến A bơm thực hiện quá trình hút Khi tay quay đến vị trí C (piston đến vị trí A thì quá trình hút của bơm kết thúc Sau đó tay quay tiếp tục quay từ C đến D, piston đổi chiều chuyển động từ A đến B gọi là quá trình đNy

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bơm piston

1 Ống đNy 7 Piston

2 Van đNy 8 Thanh nối

3 Van hút 9 Con trượt

4 Ống hút 10 Thanh truyền

5 Rọ bơm 11 Trục khuỷu

6 Xylanh

Gọi W0 là thể tích không khí của ống hút và buồng làm việc (khi piston

ở vị trí B) nếu piston chuyển động về phía A thì không khí dãn nở ra với thể tích lớn hơn W0 + F.S (F.S là thể tích xilanh) Cho rằng không khí lúc bấy giờ trong buồng làm việc là P<Pa

Theo định luật Bôi lơ - Mariôt PV = Const

P(W0+FS) = Pa W0 (1.1)

⇒ P = Pa

FS W

và đNy như cũ Do đó quá trình hút và đNy của bơm dán đoạn và xen kẽ lẫn nhau Một quá trình hút và đNy kế tiếp nhau gọi là một chu kỳ làm việc của bơm

1.2 Phân loại bơm piston

Theo số lần tác dụng trong một chu kỳ làm việc

+ Bơm tác dụng đơn: piston hình trụ dài, chất lỏng làm việc một phía (hình 1.1)

+ Bơm tác dụng kép piston hình trụ ngắn (dạng đĩa) chất lỏng làm việc

cả 2 phía của piston Bơm có 2 buồng công tác

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý bơm tác dụng kép

2 Thanh truyền 7a,7b Van xả

3 Con trượt 8a, 8b Vạn hút

Bơm tác dụng 4 lần: do 2 bơm tác dụng kép ghép lại với nhau tay quay của 2 bơm lệch nhau một góc 90o

- Theo đặc điểm kết cấu

+ Bơm piston đĩa: Piston dạng hình trụ ngắn (dạng đĩa) mặt xung quanh của piston tiếp xúc với thành xilanh, nên gọi là piston giáp thành

Yêu cầu của bơm này là piston và xilanh phải chế tạo với độ chính xác cao Thường dùng các vòng găng (séc măng) để làm kín hoặc piston lõi sắt và phần làm kín bằng cao su

+ Bơm piston trụ: Piston có dạng trụ với đường kính tương đối nhỏ mặt xung quanh của piston không tiếp xúc với thành xilanh, nên khi làm việc mặt xilanh không bị mòn Xilanh chế tạo không đòi hỏi chính xác cao Bộ phận lót kín

là những đệm lót không gắn liền với piston, nên có khả năng chế tạo chính xác, lót kín được tốt hơn Loại này thường được dùng với áp suất lớn

- Theo áp suất, bơm piston được chia ra:

+ Bơm áp suất thấp: P <10 at

+ Bơm áp suất trung bình: P = 10÷50 at

+ Bơm áp suất cao: P <50 at

- Theo lưu lượng bơm piston được chia ra:

+ Lưu lượng nhỏ: Q<15m3/h

+ Lưu lượng trung bình: Q = 15÷60m3/h

+ Lưu lượng lớn: Q<60m3/h

1.3 Đặc điểm cấu tạo chung

Cấu tạo chung của bơm piston bao gồm các phần chính sau:

- Phần dẫn động: Thường là động cơ điezel, động cơ điện Có số công suất và số vòng quay được thiết kế phù hợp với chức năng, công dụng của bơm

- Phần khớp nối trung gian: Có thể là các dạng sau:

+ Trục piston trung gian

+ Thiết bị bôi trơn

Một số bơm (của Liên Xô) trong phần truyền lực của bơm có thêm phần thay đổi tốc đô; Cặp bánh răng ăn khớp, cặp trục vít bánh vít…

+ Xy lanh + piston + ty piston

+ Bộ phận gioăng làm kín cho xylanh và piston

+ Hộp van hút và van xả

- Bộ phận phụ trợ

+Van an toàn

+ Bình ổn áp

+ Đường ống; van ngược; thiết bị đo lưu lượng… van tuần hoàn

1.4 Các thông số kỹ thuật của bơm piston

1.4.1 Lưu lượng lý thuyết trung bình

- Đối với bơm piston tác dụng đơn, thể tích làm việc trong một chu kỳ là:

1.4.2 Lưu lượng thực tế trung bình

Lưu lượng thực tế trung bình bao giờ cũng nhỏ hơn lưu lượng lý thuyết

đã tính ở trên vì những nguyên nhân sau đây:

- Bộ phận lót kín của bơm và ở các van không thể đảm bảo tuyệt đối khi bơm làm việc

- Sự đóng mở chậm của van hút và van đNy trong quá trình hút và đNy kế tiếp nhau

- Không khí lọt vào bơm

Vì vậy, lưu lượng thực tế trung bình của bơm piston Q là

Q = ηQ QL (1.7)

ηQ: là hiệu suất lưu lượng của bơm phụ thuộc vào các nguyên nhân đã kể trên tức là phụ thuộc vào cấu trúc, số lượng hành trình, áp suất và kích thước của bơm

Trong các phép tính gần đúng có thể lấy ηQ như sau:

ηQ = 0.85÷0.90: Đối với bơm cỡ nhỏ (có D<150)

ηQ = 0.90÷ 0.95: Đối với bơm cỡ vừa (có D = 150mm÷300mm)

ηQ = 0.95÷0.98: Đối với bơm cỡ lớn (có D> 300)

1.5 Áp suất làm việc của bơm

1.5.1 Áp suất trong qúa trình hút

Xét một bơm tác dụng đơn làm việc trong hệ thông được thể hiện như hình vẽ

Hình 1.3 Sơ đồ biểu diễn quá trình hút và đ5y của bơm piston

Viết phương trình Becnuli cho mặt cắt a-a và b - b lấy mặt cắt chuNn tại a-a (Z=0) cho rằng mặt cắt a-a đủ lớn

Trong đó:

Po- áp suất tại mặt thoáng bể hút (at)

γ: Tỷ trọng của chất lỏng

Zh - Chiều cao hút của bơm (m)

Px - 1 - Áp suất buồng làm việc trong quá trình hút (at)

v x-1 - Vận tốc chất lỏng trong buồng làm việc trong quá trình hút (m/s)

Σh h -Tổn thất cột áp trên toàn bộ chiều dài của ống hút

g

V d

l g

v

2 1 2

1

2

.

2

ξ (1.9) Trong đó:

i

f

F d

l f

Trong đó: Th - Hệ số tổn thất tương đương của ống hút

hvh - Tổn thất năng lượng tại van hút

hqth - Cột áp quán tính trên ống hút

h qth =

dt

dv g

Lh - Chiều dài tương đương của ống hút (m)

Thay (1.11), (1.13) vào (1.8) và biến đổi ta có áp suất ở trong buồng làm việc của bơm trong quá trình hút trong trường hợp tổng quát:

+ +

−

dt

dv g

x L g

v T h

Z

h vh

h

2 1

2 ) 1 (

Từ phương trình trên ta thấy các số hạng trong ngoặc vuông đều là

những đại lượng dương chỉ trừ cột quá tính

dt

dv g

sẽ nhỏ hơn áp suất mặt thoáng bề mặt hút Pa (P x1 < Pa)

N ếu Px1≤ Pbh (áp suất hơi bão hoà của chất lỏng) thì sẽ sinh ra sự gián đoạn của dòng chất lỏng trong bơm

Muốn cho Px1 lớn thì cần có áp suất trên mặt thoáng bể hút lớn và các số hạng trong ngoặc vuông của phương trình (1.15) nhỏ

Chiều cao hút Zh nên chọn trong phạm vi càng nhỏ càng tốt, trong thực

tế không được lấy chiều cao hút lớn quá 4-5 m N ếu bơm có bộ phận lót kín đảm bảo, có thể chọn Zh <0 (đặt bơm dưới mặt thoáng của bể hút)

Tổn thất thủy lực của van hút (hvh) lúc bắt đầu mở khá lớn, muốn giảm tổn thất năng lượng này, cần làm van nhẹ và tăng diện tích mặt cắt của chất lỏng

Cột áp quán tính là một đại lượng đổi dấu trong quá trình hút cũng như trong quá trình đNy của bơm Khi piston bắt đầu hút chất lỏng vận tốc của piston tăng dần (

dt

dv x1

>0) khi đó cột áp quán tính đóng vai trò là cột áp cản, làm ảnh

hưởng xấu đến khả năng hút của bơm.Khi piston bắt đầu giảm

dt

dv x1

<0 thì cột áp quán tính đóng vai trò tích cực, làm tăng thêm cột áp của dòng chất lỏng để khắc phục các tổn thất khác, có ảnh hưởng tốt đến khả năng hút của bơm Trị số tuyệt đối của cột áp quán tính phụ thuộc vào Lh và

trục bơm phải hạn chế trong một khoảng nhất định Qua phân tích ta thấy áp suất trong qúa trình hút của bơm Px1 có trị số nhỏ nhất khi piston mới bắt đầu chuyển động (x = 0) và lớn nhất ở cuối hành trình (x = S)

N goài ra, để nâng cao chiều cao hút của máy bơm piston, người ta còn lắp thêm máy bơm phụ (thường bơm ly tâm) khi chiều cao hút lớn N gười ta cũng lắp bình ổn áp cửa hút nhằm giảm độ dao động cho máy bơm khi chiều cao hút tương đối lớn

1.5.2 Áp suất trong quá trình đ?y

Sự biến thiên áp suất tại buồng làm việc của bơm trong quá trình đNy cũng diễn giải tương tự như đối với quá trình hút

Viết phương trình Becnuli cho dòng chảy không ổn định giữa hai mặt cắt b-b và c-c (hình 1.3), Zb = 0; Z c = Zd (độ cao đNy)

Pc - Áp suất chất lỏng đầu ra (at)

vc - Vận tốc dòng chảy tại đầu ra (m/s)

Px2 - Áp suất chất lỏng trong buồng công tác tại thời điểm đang xét trong quá trình đNy (at)

vx2 - Vận tốc chất lỏng trong buồng công tác thời điểm đang xét trong quá trình đNy

Σhd - Tổn hao cột áp trên toàn bộ chiều dài ống đây, xác định theo các biểu thức như quá trình hút

Td - Hệ số tổn thất tương đương của ống đNy, xác định tương tự như Th (1.12)

hvd - Tổn thất năng lượng tại van đNy

Hhqtd - Cột áp quán tính trên ống đNy, xác định theo các biểu thức như đã viết trong quá trình hút

hqtd = L d +g S−x dv dt

Ld - Chiều dài tương đương của ống đNy, xác định tương tự như qúa trình hút theo (1.14)

Thay các đại lượng đã tính vào (1.16) và biến đổi Ta được áp suất trong buồng làm việc của bơm trong quá trình đNy:

=

dt

dv g

x S L g

v T h Z P

d vd d C

2 2 2

2 ) 1 (

1.6 Hiện tượng xâm thực ở bơm piston

Hiện tượng xâm thực trong bơm xảy ra khi áp suất làm việc trong khoang làm việc quá thấp, do đó chất lỏng xuất hiện hiện tượng hoá hơi của chất lỏng, hình thành các bọt khí nên ở hành trình đNy do áp suất trong khoang làm việc tăng lên, các bọt khí bị nén lại vỡ ra gây nên hiện tượng xâm thực dỗ bề mặt xylanh, bề mặt đỉnh piston Hiện tượng đó gọi là hiện tượng xâm thực của bơm piston Hiện tượng xâm thực phụ thuộc vào áp suất mặt thoáng Pa và sức cản trong

hệ thống đường ống hút và van hút

1.7 Đường đặc tính của bơm

Hình 1.4.a Đường đặc tính cơ bản của máy bơm piston

H= f(Q) (n 3 >n 2 >n 1 )

Đường đặc tính lý thuyết của máy bơm là những đường thẳng song song với trục tung và phụ thuộc vào số vòng quay n Áp suất cuối của bơm phụ thuộc vào độ cứng lò so van đNy hoặc đường đặc tính mạng dẫn

Khi áp suất làm việc P2 càng lớn thì lưu lượng rò rỉ càng lớn nên đường đặc tính thực tế là những đường cong nghiêng về phía trục tung N goài ra, khi tốc

độ lớn thì sự đóng mở của các van hút và van đNy sẽ không ổn định

Hình 1.4.b Đường đặc tính làm việc , η, Q = f(H)

Hình 1.4.c Đường đặc tính xâm thực

Thể hiện khả năng làm việc của máy bơm khi áp suất và lưu lượng đạt giá trị nào đó Gọi áp suất bão hoà là Pt Chất lỏng dưới tác dụng áp suất sẽ tạo ra các bọt khí N hư vậy dòng chất lỏng chuyển động sẽ có lẫn các bọt khí sẽ tạo ra

khoảng cách giữa piston và thành xilanh nên gây hiện tượng xâm thực sẽ ảnh hưỏng trực tiếp

1.8 Các loại máy bơm piston đang sử dụng XLD Vietsovpetro

Trước đây , các loại thiết bị máy móc phục vụ cho công tác khoan, khai thác dầu khí hầu hết của Liên Xô cũng chế tạo và lắp đặt

Hiện nay do yêu cầu ngày càng cao của công việc nên các thiết bị này dần đã lỗi thời và được thay thế bằng những thiết bị có tính ưu việt hơn Các loại máy bơm được sử dụng tại liên doanh là:

- Máy bơm YHБ-600 do N ga chế tạo và một số máy bơm 12T - Đireco, 12T- Đirece, 14T do Canada chế tạo Các loại này được dùng để bơm dung dịch khoan

- Máy bơm FMC, ADEN A cũng do Canada chế tạo được dùng để bơm

ép vỉa

CHƯƠG 2 MÁY BƠM DUG DNCH KHOA YHБ-600

2.1 Đặc tính kỹ thuật về máy bơm YHБ-600

Máy bơm YHБ-600 là máy bơm dùng để bơm dung dịch khoan xuống giếng trong quá trình thông qua cần khoan với giếng khoan có độ sâu đến 5000m N goài ra, còn dùng để bơm dung dịch khoan xuống đáy giếng làm quay tuốc bin và choòng khoan (đối với khoan bằng động cơ đáy), đồng thời tạo áp suất để đưa mùn khoan lên trên bề mặt và gia cố thành giếng khoan, làm mát choòng khoan

- Các thông số đặc tính kỹ thuật

Công suất có ích (công suất thủy lực) 475KW

Chiều dài hành trình pistong 400mm

Đường kình cần piston 70mm

Số hành trình kép lớn nhất của piston 64lần/phút

Tốc độ vòng quay của trục chủ động 320vòng/phút

Đường kính của đầu thuỷ lực bơm 196,802mm

Chiều dày của bánh răng 300mm

Số dây đai của bộ truyền 16

Chiều dày của bánh đai 815mm

Đường kính của bánh đai Φ1400Φ1700Φ1800

Trọng lượng của máy bơm tương ứng với các loại puly

Đường kính trục trung gian Φ = 120

Số hiệu vòng bi gối đỡ trục khuỷu 07350

Kích thước vòng bi trục khuỷu 250 x 540 x 110

Số hiệu vòng bi tay biên 10078/710

Kích thước của máy bơm Rộng: 3020; Dài: 5100; Cao: 3300

Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật của xylanh

2.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động

Hình 2.1 Sơ đồ động học dẫn động máy bơm khoan YHБ-600

1 Máy Diezel B2 - 500 15 Con trượt

2 Khớp nối mềm 16 Van hút

6 Đai E38 x 5600 20 Ty bơm

8 Puly dẫn động máy bơm 22 Van an toàn

a,b,c, d Van hút e, f, g, h Van xả

* Hoạt động của hệ thống như sau:

Máy Diezel 1 và 2 làm việc với chiều quay cố định, toàn bộ mômen truyền động sẽ được truyền qua hộp giảm tốc, côn hơi và hoà tải vào puly 8 Puly 8 truyền chuyển động cho puly 10 qua bộ truyền đai 9 làm cho trục 25 quay cùng bánh răng chủ động 11

Bánh răng chủ động 11 quay sẽ dẫn động cho bánh răng bị động 13 quay theo Bánh răng 13 quay làm trục khuỷu 12 quay và biến chuyển động quay của trục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến của pitông để thực hiện quá trình nén và hút

Với cách bố trí như vậy nên hoạt động của máy bơm theo hành trình kép nghĩa là cả 2 chiều máy đều thực hiện đồng thời 2 chức năng, nén chất lỏng vào ống cao áp để vào giếng khoan và hút chất lỏng từ bể xylanh để chuNn bị cho hành trình nén tiếp theo

Khi piston chuyển động theo mũi hình tên van a, d, h, f đóng lại còn các van e, g, mở ra để cho dung dịch đi vào đường cao áp xuống giếng, đồng thời các van c, b mở ra để dung dịch từ bể chứa đi vào buồng hút xylanh chuNn bị cho hành trình nén tiếp theo

Khi piston chuyển động theo chiều ngược lại thì các van đóng mở sẽ theo quy trình ngược lại

Qúa trình cứ lặp đi lặp lại như vậy, lượng chất được đNy vào giếng khoan một cách liên tục

Để đảm bảo áp suất cũng như lưu lượng đầu ra luôn ổn định ở một áp suất tương đối nào đó người ta trên đầu ra của đường ống cao áp bình ổn áp

24 Bình ổn áp có tác dụng tích trữ và giải phóng năng lượng để ổn định cho

áp suất đầu ra

Để bảo đảm an toàn cho máy cũng như các thiết bị khác người ta lắp van an toàn 22 giữa đường hút máy bơm với đường cao áp, khi áp suất trên đường cao áp vượt quá giá trị cho phép sẽ làm thủng màng van đưa chất lỏng

từ ống cao áp về đường hút nhờ vậy mà bảo đảm an toàn cho đường ống cũng như máy bơm và các thiết bị khoan đang sử dụng Kết cấu của từng bộ phận máy bơm sẽ được trình bày cụ thể ở những phần sau

CHƯƠG 3 CẤU TẠO MÁY BƠM YHБ-600

Máy bơm YHБ-600 cấu tạo gồm 2 phần chính cơ khí và phần thủy lực

là phần chính và quan trọng của máy bơm, sự làm việc của nó sẽ tạo ra được

áp suất và lưu lượng yêu cầu của máy

N goài ra còn có một bộ phận khác như là thiết bị làm kín, hệ thống bôi trơn và làm mát…

Hình 3.1 Máy bơm YHБ-600

3.1 Phần cơ khí

Đây là phần dẫn động của máy bơm, tức là có nhiệm vụ dẫn động và truyền động suất cho phần thuỷ lực làm việc

3.1.1 Sơ đồ cấu tạo và hoạt động cụm cơ khí

Hình 3.2 Sơ đồ cấu tạo phần cơ của máy bơm

4 Ốc gia cố thân trên với thân dưới 18.Tấm chắn

5 Vít nắp đổ đầu 19 Ốc vít máng trượt

10 Tay biên 24 Chốt con trượt

11 Thân biên 25 Chốt vít máng trượt lên

12 Vòng bi tay biên 26 Tấm chắn dầu

13 Thân trên máy bơm 27 Trục chủ động

14 Que thăm dầu 28 Ốc hãm ty trung gian Hoạt động của phần cơ như sau:

Khi trục 27 nhận được chuyển động từ bộ truyền đai và quay theo chiều mũi tên làm bánh răng bị động 11 quay theo Bánh răng 11 được liên kết chặt chẽ với trục 9 nên trục 9 quay theo và biến chuyển động quanh thành chuyển động tịnh tiến trên con trượt cũng như ty 1 để thực hiện quá trình hút và nén chất lỏng về đường cao áp Bánh răng trên trục 27 là bánh răng liền trục với

số răng là: Z = 25, răng nghiêng mn = 14,độ nghiêng răng 9o1455''… Bánh răng bị động: có số răng Z = 123, răng nghiêng mn = 14, góc nghiêng răng 9o1455' Tỷ số truyền của phần cơ là: 123/25

Ổ bi của trục 27 và trục 16 được lắp giữa 2 thân trên 13 và thân dưới 16

và được kẹp chặt bởi bulông số 4 Cửa số 2 dùng để kiểm tra sự bôi trơn cho cụm con trựơt 23 cũng như máng trượt 21 Cửa số 7 để kiểm tra các chi tiết bên trong của máy bơm cũng như là nơi để bổ xung dầu bôi trơn cho máy Trong quá trình làm việc, áp suất và nhiệt độ trong luồng các le tăng lên cao vậy cần phải có bộ phận thông hơi 6 Que thăm 14 dùng để kiểm tra mực nhớt trong máy bơm, yêu cầu mực nhớt phải nằm trong khoảng min và max đã được đánh dấu trên que thăm Máy bơm được bôi trơn bằng dầu công nghiệp

40 Liên Xô cũ nay tương đương với loại Vietria - 100

Sự bôi trơn cặp bánh răng ăn khớp bằng cách ngâm dầu tức là được đổ

ít nhất ngập chân bánh răng lớn Còn vòng bi tay biên và con trượt máng trượt bằng phương pháp vung toé

Cặp bánh răng sẽ quay như hình vẽ, dầu sẽ văng lên ngăn buồng dưới nắp và chảy qua lỗ dẫn vào con trượt để bôi trơn cho con trượt ở mặt đầu của máng dưới 18 người ta lắp tấm ngăn dầu 26 nhờ vậy mà trong lòng máng luôn luôn có 1 lượng dầu bôi trơn cho cụm con trượt

Còn các vòng bi còn lại sự bôi trơn theo phương pháp định kỳ bằng

mỡ

3.1.2 Cấu tạo của cụm chủ động và bánh đai

Hình 3.3 Trục chủ động và bánh đai máy bơm

Bánh đai gồm 16 rãnh đai, bánh đai được lắp với trục 18 bởi then bằng 5; trục có cấu trúc hai đầu giống nhau nhằm mục đích có thể thay đổi bánh đai lắp ở phía mở rộng phạm vi lắp đặt cho máy và bánh đai được kẹp chặt vào trục nhờ 2 bulông số 2 cùng với đệm phòng lỏng 3 và êcu 4 Để đảm bảo an toàn người ta dùng chụp 25 để chụp lại đầu không lắp puly

Ở hai đầu được lắp vòng bi 15.22 gioăng làm kín 14.21 cũng như các mặt bích 20.13 như trên hình vẽ

Long đen 7 và ốc 8 được vít chặt vào đầu trục để cố định puly dịch chuyển theo phương dọc trục

* Một số vấn đề cần lưu ý với cụm puly:

Cụm bánh đai là chi tiết quan trọng trong cụm máy bơm nên vấn đề thường xuyên kiểm tra trước khi nhận ca của mỗi người cần phải thực hiện một cách nghiêm túc Đặc biệt chú ý ốc 25 chỉ cần hơi lỏng một chút nếu không kịp thời xiết chặt lại thì then sẽ hỏng ngay vì tải trọng lên trục là rất lớn Vấn đề bôi trơn cho ổ 23 và 15 cần phải tuân thủ định kỳ quy định N ếu phải thay thế cụm puly cần chú ý phải treo puly 1 trước khi tháo nắp máy nếu không khi cNu nắp máy ra puly sẽ đổ về phía bánh đai

3.1.3 Kết cấu con trượt

Con trượt di chuyển nhờ sự quay của tay quay truyền qua thanh truyền

Sự di chuyển của nó trên máng trượt sẽ đảm bảo độ đồng tâm giữa xylanh - piston và cân piston, dẫn tới piston cũng sẽ chuyển động tịnh tiến qua lại trong qúa trình hút và đNy dung dịch tạo nên một chu trình kín

Máng trươt gồm hai máng đỡ, máng đỡ dưới và máng đỡ trên là điểm

tự cho con trượt chạy trên nó máng đỡ có hình cung tròn phía trong có độ nhẫn lớn để hạn chế tối đa ma sát giữa con trượt và lòng máng Trong quá trình hoạt động phải luôn đảm bảo đủ lượng dầu bôi trơn trong máng

Con trượt được làm bằng thép 35JIII, có trục để lắp đầu nhỏ tay biên Khe hở giữa con trượt và máng trượt từ 0.2÷0.5mm

Hình 3.4 Kết cấu con trượt

Cấu tạo của con trượt khá đơn giản, nó di chuyển qua lại trên máng nhờ

cơ cấu tay quay - thanh truyền Con trượt được lắp nối với tay biên nhờ đầu nhỏ tay biên 6, đầu này được gắn trên con trượt 4 và được cố định bởi chốt 1 thông qua bạc lót 2 N goài ra, mặt trên và mặt dưới của con trượt 4 có lắp thêm tấm kim loại 5 có hình dạng cong giống như máng trượt, tấm kim loại này trên bề mặt có tráng lớp kim loại (hoặc vật liệu đặc biệt) chịu ma sát và chịu được nhiệt độ cao, chúng được ghép chặt với con chuột nhờ bulông và đai ốc chìm

3.1.4 Bánh lệch tâm:

Hình 3.5 Cấu tạo bánh lệch tâm

Hình vẽ 3.6 Tay biên

3.2 Phần thủy lực

Cấu tạo của phần thuỷ lực gồm hai phần trái và phải N ối giữa chúng là ống cong trạc ba để tiếp nhận dung dịch từ van nén và đưa dung dịch vào ống cao áp xuống giếng khoan còn phía dưới chúng được nối với ống hút Trên đây ta chỉ mô tả cấu tạo của một phần phải, phần trái cũng có cấu tạo tương

Hình 3.7: Cấu tạo cụm thủy lực

1 Hộp thủy lực phía phải 34 Gioăng làm kín

4 Gioăng cao su 37 N ắp đậy

5 Ống lót mỏng 38 Mặt bích chuyển tiếp

6 Gioăng cao su 39 N ắp xiết gioăng

7 Ống lót dầy 40 Thân van an toàn

8 Mặt bích của hộp thủy lực 41 Gioăng cao su

16 Ê cu đầu ty bơm 49 Ty bơm

20 Vịnh ngăn chất lỏng 53 Vít ép gioăng

21 Ty trung gian 54 Vòng gioăng

22 Gioăng làm kín 55 Bu lông mặt bích máy bơm

3.2.1 Cụm xilanh - piston

Hình 3.8 Sơ đồ cấu tạo cụm xylanh - piston

1 Gioăng làm kín 7 Vít cấy

2 Khoang xy lanh 8 Cửa xả

b Piston

Cấu tạo của piston là khối hình trụ bằng kim loại, trên bề mặt ngoài có phủ lớp kim loại cứng (thường được mạ đồng) chịu ma sát, chống mài mòn cao, trong đó lỗ để nối với cần piston Mặt ngoài của piston có rãnh để lắp

gioăng cao su tổng hợp Khi bơm làm việc, các gioăng này tỳ sát vào thành xylanh nhằm giữ kín không cho dung dịch lọt qua giữa thành xylanh và piston

để bơm làm việc ổn định N hờ vậy, trong xylanh sẽ tạo thành những vùng giảm áp và tăng áp để hút và đNy dung dịch ra ngoài với áp suất lớn Đường kính ngoài của piston bằng đường kính trong của xylanh, tức là từ 130÷200mm

Hình 3.9 Cấu tạo piston

1 Thép

2 Cao su

Cần piston là thanh được làm bằng kim loại cứng trên bề mặt của nó cũng được phủ lớp kim loại chịu ma sát, chống mài mòn Đầu dưới của cần piston tiện ren để nối với thanh nối của máng trượt, đầu trên cũng tiện ren để nối với piston Cần piston có tác dụng truyền chuyển động tịnh tiến cho piston chuyển động trong xylanh Khi làm việc thường có hệ thống nước sạch phun vào cần nhằm làm mát và sạch cần

3.2.2 Van

Máy bơm piston YHБ-600 sử dụng hai loại van chính là van thuỷ lực

và van an toàn

a Van thủy lực

Van thuỷ lực có nhiệm vụ để ngăn cách khoảng không buồng làm việc

và các đường ống hút và ống đNy

Van thủy lực là loại van ngược chỉ cho phép dung dịch đi theo một chiều nhất định, nó có cấu tạo đơn giản với kết cấu như sau:

Hình 3.10 Kết cấu van thủy lực

Khi van làm việc thì nắp làm việc sẽ được mở qua sự dịch chuyển của nắp van nhờ bộ phận dẫn hướng 3 Trên bộ phận dẫn hướng 3 có êcu 5 và đệm kín 6, đệm này có tác dụng bịt kín khoảng không giữa khoang làm việc

và đường ống Trên êcu 5 có lắp lò xo đóng van khi áp suất trong buồng làm việc thay đổi

Van thủy lực là loại van ngược, có nghĩa là khi áp suất trong buồng làm việc thay đổi tăng hoặc giảm so với áp suất đường ống hút hoặc ống xả do sự chuyển động qua lại của piston trong xilanh thì van sẽ đóng hoặc mở để điều chỉnh quá trình bơm Đối với van xả khi áp suất từ trong hộp thủy lực tăng cao thì van sẽ mở để đưa chất lỏng từ hộp thuỷ lực qua van và đi ra cửa xả Đối với van hút thì khi áp suất trong hộp thuỷ lực giảm, van sẽ mở để đưa chất lỏng từ bể dung dịch qua van vào hộp thuỷ lực thực hiện quá trình của piston

b Van an toàn

Van an toàn được nối vào ống xả của buồng thuỷ lực, nó có tác dụng ngăn ngừa bảo vệ màng cao su của bình điều hoà, cũng như bảo vệ hệ thống

đường ống và các thiết bị khác khi áp suất của bơm quá lớn hoặc xảy ra sự cố nào đó

Van an toàn là van thường đóng, vì một lý do nào đó, áp suất làm việc của bơm tăng lên một cách đột ngột hơn áp suất giới hạn cho phép của van an toàn nó sẽ làm rách màng đàn hồi và một phần của dung dịch khoan sẽ được đưa trở lại cửa hút ban đầu,nhằm làm giảm áp suất làm việc, tránh hư hỏng cho các thiết bị khác

Hình 3.11 Cấu tạo van an toàn