Nguyên lý hoạt động, cấu tạo, một số dạng hỏng hóc, và vận hành bộ tời khoan LBU- 1200

Trong giai đoạn phát triển hiện nay của ngành dầu khí, ngành cơ khí thiết bị khoan khai thác đóng góp một phần rất quan trọng. Trong việc sử dụng những máy móc thiết bị phục vụ cho công tác khoan khai thác dầu khí, chúng ta không thể không nhắc đến tầm quan trọng của bộ tời khoan.

Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ - Địa chất LỜI NÓI ĐẦU Trong giai đoạn phát triển hiện nay của ngành dầu khí, ngành cơ khí thiết bị khoan khai thác đóng góp một phần rất quan trọng. Trong việc sử dụng những máy móc thiết bị phục vụ cho công tác khoan khai thác dầu khí, chúng ta không thể không nhắc đến tầm quan trọng của bộ tời khoan. Sự vận hành của bộ tời khoan có ảnh hưởng lớn đến toàn bộ hệ thống nâng hạ trên giàn khoan biển. Chính vì vậy để nâng cao kiến thức và hiểu them về bộ tời khoan em xin trình bày đồ án tốt nghiệp với đề tài: “ Nguyên lý hoạt động, cấu tạo, một số dạng hỏng hóc, và vận hành bộ tời khoan LBU- 1200” Chuyên đề: “ Nghiên cứu bộ hãm tời phụ ” Dưới sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của các thầy giáo trong bộ môn thiết bị dầu khí và các chú bên xí nghiệp Vietsopetro và đặc biệt là thầy giáo Nguyễn Văn Giáp, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Nguyên lý hoạt động, cấu tạo, một số dạng hỏng hóc và vận hành bộ tời khoan LBU-1200 với chuyên đề nghiên cứu bộ hãm tời phụ”. Trong quá trình làm đồ án, măc dù đã cố gắng nhưng do tài liệu, thời gian thực tập và trình độ còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những sai sót, em rất mong các thầy góp ý để đồ án của em hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày 15 tháng 05 năm 2009. Sinh viên thực hiện: Mai Văn Vinh Mai Văn Vinh Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí– K49 1 Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ - Địa chất CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG TỜI KHOAN Ở VIETSOPETRO. 1.1. Khái quát về hệ thống nâng thả. - Cơ chế ròng rọc động– tĩnh. - Móc cẩu và dây cáp. Hệ thống này đảm bảo các công việc sau: - Kéo, thả bộ dụng cụ và ống chống. - Kéo thả máy móc địa vật lý. - Tời khoan. Thành phần chi tiết hệ thống nâng hạ được trình bày ở Hình 1.1 Hình.1.1. Sơ đồ hệ thống nâng hạ. 1. Tang tời 3. Ròng rọc 5. Cáp tời 2. Ròng rọc tĩnh 4. Móc nâng 6. Đầu cáp chết Để tránh rung động hoặc sốc trong hệ thống thì phần cáp chết ta lắp một bộ tang định hướng có con trượt. Trong hệ thống nâng hạ thì cụm ròng rọc động- Mai Văn Vinh Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí– K49 2 Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ - Địa chất tĩnh đóng vai trò quan trọng, nó biến chuyển động quay của tời thành chuyển động thẳng đứng của móc nâng và giảm tải trên nhánh cáp chủ động. 1.1.1. Bộ ròng rọc động– tĩnh: Bộ ròng rọc động– tĩnh có mục đích làm chuyển động quay của tời thành chuyển động lên xuống của vật nâng hạ (toàn bộ tải trọng của bộ dụng cụ), biến chuyển động ma sát trượt thành ma sát lăn, chịu tác dụng của lực đột ngột, giảm tải trọng cho sợi cáp. + Hệ thống bảo vệ ròng rọc động– tĩnh: Đây là hệ thống làm dừng chuyển động của ròng rọc khi lên đến độ cao nhất định tránh trường hợp chạm vào ròng rọc tĩnh.(xem hình vẽ 1.2) Cấu tạo: Gồm 2 quả nặng (2) gắn vào hai bánh hơi (3) và (4), hai quả nặng này được treo lên bằng 1 dây cáp vắt ngang qua tháp, khi chuyển động lên quá cao, ròng rọc động sẽ đưa cả sợi cáp này lên cho móc (1) bị bật ra, từ đó hai quả nặng rơi xuống đồng thời cùng lúc cả hai van (3) và (4) sẽ mở ra. khí nén được đưa vào tay phanh, nhờ piston (5) làm cho tay phanh sập xuống. Mặt khác khí sẽ ra van xả nhanh dẫn đến côn tời bị ngắt hơi làm cho tời bị dừng lại 1 5 G 2 G 3 4 6 7 8 Hình. 1.2: Hệ thống hãm tời. Mai Văn Vinh Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí– K49 3 Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ - Địa chất 1: cáp móc. 2: quả nặng. 3- 4: van. 5: piston. 6: tay phanh. 7: côn tời. 8: van xả nhanh. 1.1.2. Móc nâng Móc nâng được lắp ngay bên dưới ròng rọc động bằng hệ thống chốt, có hai lò xo đồng tâm mục đích là: móc nâng dự trữ một lực kéo để khi tháo cần, sức nâng lò xo đó nâng cần ra khỏi vị trí, đồng thời có tác dụng giảm xóc. Mỏ móc nâng thường có cơ cấu chốt an toàn ở miệng nó tự động đóng kín khi có vật móc ở trong, hai bên có tai để gắn quang treo. 1.1.3. Quang treo. Là một bộ phận liên kết giữa móc nâng và êlêvatơ. Có tiết diện tròn, thường có đường kính 44mm, 57mm, 70mm, 89mm và 90mm tương ứng với sức chịu tải 150tấn, 250tấn, 350 tấn, 700tấn. 1.1.4. Êlêvatơ. Êlêvatơ dùng để ôm lấy cần khoan, ống chống phục vụ cho quá trình kéo thả, Êlêvatơ có nhiều khoảng đường kính khác nhau phù hợp với từng loại cần khoan và ống chống. 1.1.5. Cáp khoan. Cáp khoan được tết bằng các sợi thép xoắn lại với nhau. Các sợi thép được chế tạo bằng công nghệ kéo nguội, có đường kính từ 0,3- 3 mm và giới hạn bền 14000-20000N/mm, bền gấp 2,3 lần so với thép cùng loại cùng mác được chế tạo bằng phương pháp cán. Người ta thường sử dụng cáp tròn có 6 bó, mỗi bó có từ 19-37 sợi cáp, các sợi cáp được quấn thành bó nhỏ, các bó nhỏ lại xoắn quanh một ruột bằng kim loại hay chất hữu cơ, đường kính phụ thuộc vào đường kính và cấu tạo cáp. Ruột cáp làm bằng sợi gai, vì dây cáp có nhiều lớp, loại chịu lực căng lớn, ruột cáp làm bằng sợi dây gai quấn chặt. Người ta còn sử dụng kim loại làm ruột cáp, nhằm tránh hiện tượng chèn, dập. Thường người ta sử dụng dây cáp xoắn thuận Có 2 loại cáp: thuận, nghịch, để phù hợp với vị trí cáp bắt đầu vào tang tời và chiều quay của tang tời, cần dùng cáp thuận. Mai Văn Vinh Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí– K49 4 Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ - Địa chất Thường dùng cáp có đường kính 25; 28; 32,5. có ruột bằng vật liệu hữu cơ, khi lỗ khoan đã sâu, tải trọng gần bằng tải trọng định mức thì phải dùng cáp có ruột bằng kim loại. 1.1.6. Tháp khoan . Là một kết cấu kim loại bằng thép được tạo trên giàn khoan. Tháp khoan có dạng chóp cụt có chiếu cao 53m và tải trọng là 35 tấn được cấu tạo từ các thanh ngang và thanh chéo, các thanh này được lắp ráp với nhau bởi càc bu lông và đai ốc. Tháp khoan có tác dụng như một giá đỡ trên có treo bộ dụng cụ khoan, phía trước tháp khoan có mặt thoáng để đưa các vật liệu cần, ống .được dễ dàng. Loại tháp này có độ ổn định cao thường dùng cho giàn khoan ngoài biển. 1.1.7. Tời khoan - Dùng để kéo, thả bộ cần khoan và cột ống chống. - Dùng để treo bộ khoan cụ trong quá trình khoan hoặc bơm rửa giếng khoan. - Tời phụ để tháo, vặn ống chống cỡ lớn. - Thao tác phụ trợ công việc địa vật lý. Tời khoan phải được điều chỉnh tốc độ cho phù hợp khi kéo, thả, khoan hoặc khoan doa. Khi kéo thả cần khoan, thường thực hiện nhiều lần, cần khoan được tời thả với vận tốc đến 100m/s. Trong thời gian kéo cần, cáp quấn lên tang tời với tải trọng từ tải tác dụng của trọng lượng cột cần, còn khi thả thì Êlêvatơ chịu tải trọng không lớn. Chính vì vậy tời khoan là phần chính trong thiết bị khoan dầu khí. 1.2. Những yêu cầu về hệ thống nâng thả. - Có công suất lớn do trọng lượng của cột cần và ống chống lớn . - Có số tốc độ trung gian hợp lý để giảm thời gian nâng thả . - Sơ đồ động học đơn giản tận dụng hết công suất động cơ. - Có tốc độ lớn nhất để kéo thả móc không tải . - Hệ thống hãm làm việc với độ tin cậy cao. - Thuận tiện cho việc điều chỉnh tốc độ truyền tải cho chòong. Mai Văn Vinh Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí– K49 5 Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ - Địa chất 1.3.Các loại tời được sử dụng, đặc tính kỹ thuật và ưu nhược điểm. Bảng 1a- các tời khoan chế tạo ở Rumani Tên Đơn vị loại tời TF35 TF25 TF25* TF21 TF15 Công suất KW 1,500 11,000 740 520 390 Đường kính cáp Mm 35(38,1) 32 28 32(28) 25 Lực kéo cáp max KN 440 275 250 187,5 150 Lực ở cáp KN 350 250 160 - 113 Vận tốc cáp m/s 4- 25 4- 25 4- 25 2,3-17,2 2- 12,5 Số vận tốc 4+ 2 4+ 2 4+ 2 6 2+ 1 Đường kính tang tời mm 900 710 630 710 450 Chiều dài tời mm 1510 1320 1180 1180 1100 Đường kính phanh mm 1570 1370 1200 1370 1100 Chiều rộng phanh mm 275 255 255 255 205 Bảng 1b- Các tời khoan chế tạo ở Liên Xô Tên Đơn vị đo U2-5-5 U2-4-7 U2-4-8 BU 200Br BU 75Br BU 50Br BU 40Br Công suất tời KW 810 900 440 810 400 300 190 đường kính cáp mm 33 28 28 33 25 24 25 lực kéo cáp max KN 245 153 153 232 125 98 80 vận tốc cáp m/s 2,2- 15,8 5,7- 20,6 2,25- 12,6 3,5- 17,7 3,2- 16 2,6- 11,8 2,8- 10,4 số vận tốc 5 5 4 4 4 4 4 đường kính tang tời mm 800 650 650 850 600 450 400 chiều dài tời mm 1000 840 840 1100 865 700 550 đường kính phanh mm 1450 1180 1450 1450 1180 1000 1000 chiều rộng phanh mm 250 250 250 250 250 180 200 1.4. Những kết quả đã đạt được và những tồn tại cần tập trung nghiên cứu, giải quyết. 1.4.1. Những kết quả đã đạt được. - Có công suất lớn do trọng lượng của cột cần và ống chống lớn . Mai Văn Vinh Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí– K49 6 Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ - Địa chất - Có số tốc độ trung gian hợp lý để giảm thời gian nâng thả . - Sơ đồ động học đơn giản tận dụng hết công suất động cơ. - Có tốc độ lớn nhất để kéo thả móc không tải . - Hệ thống hãm làm việc với độ tin cậy cao. - Thuận tiện cho việc điều chỉnh tốc độ truyền tải cho chòong. 1.4.2. Những tồn tại cần tập trung nghiên cứu, giải quyết. - Tời LBU- 1200 là 1 loại tời của Liên Xô, loại tời này đã có từ lâu nên loại tời khoan này còn có nhiều mặt tồn tại : - To, nặng, cồng kềnh. - Các phụ kiện kèm theo cũng rất cồng kềnh lắp đặt khó khăn . - Các chi tiết hay bị hỏng nên thay thế rất mất nhiều thời gian. - khả năng tải của tời thấp, công suất thấp hơn các loại tời của tư bản. Vì vậy ta cần có các biện pháp khắc phục những vấn đề trên bằng cách nghiên cứu sử dụng tối đa công suất của động cơ, kiểm tra và bảo dưỡng đúng lịch và đúng thời gian. thường xuyên kiểm tra toàn bộ hệ thống sau mỗi lần giao ca hoặc nhận ca và trình độ người điều khiển phải có trình độ cao và hiểu rõ về từng chi tiết trên tời. CHƯƠNG II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA TỜI KHOAN LBU- 1200 2.1. Sơ đồ cấu tạo của tời khoan LBU- 1200. - Trục nâng: Trục nâng chính va trục nâng phụ. - Hệ thống phanh: phanh đai và phanh thuỷ lực. Mai Văn Vinh Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí– K49 7 Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ - Địa chất - Bảng điều khiển. - Hệ thống khí nén và côn hơi. - Hệ thống bôi trơn . - Hệ thống dẫn động: xích, các đăng, các khớp nối. - Hộp giảm tốc. - Bộ truyền vận tốc thứ 5. - Bộ truyền động roto. - Khớp vấu của phanh thuỷ lực. Sơ đồ cấu tạo chung của tời khoan LBU- 1200 được trình bày: trong Hình 2.1 và Hình 2.2 1-Hộp chứa nước. 9-Tang tời. 2-phanh thủy lực. 11-Hộp xích. 3-Đầu mèo. 12-Hàng rào. 4-Ròng roc động. 13-Trục truyền tốc độ sổ 5. 5,6,10-Trục thẳng đứng. 14-Trục khuỷu của bộ phanh đai. 7- Trục đầu mèo. 15-Đòn cân của bộ phanh đai. 8-Bộ nén khí. 16-tay nắm điều khiển bộ phanh. 17-Bàn điều khiển khoan. 18-Hình vuông. 19-Công xôn. 20-Bộ truyền khí. 21-Bộ khí nén. 22-Hộp giảm tốc. 23-Bộ truyền động roto. 24-Bộ khoá phanh thuỷ lực. 25-Khung. Mai Văn Vinh Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí– K49 8 Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ - Địa chất Mai Văn Vinh Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí– K49 9 Hình. 2.1: Hình chiếu đứng của tời khoan LBU- 1200 Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ - Địa chất Mai Văn Vinh Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí– K49 10 Hình. 2.2: Hình chiếu bằng của tời khoan LBU- 1200 [...]... này do trọng lực của bộ ròng rọc động và bộ khoan cụ tác động Vận tốc thả bộ khoan cụ sẽ được điều chỉnh bằng phanh cơ học 9, 10 và mức nước vào phanh thuỷ lực 6 Như vậy khi thả bộ khoan cụ vận tốc thả sẽ đều, từ từ không gây hư hỏng bộ khoan cũng như làm hỏng phanh cơ học Mai Văn Vinh 12 Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí– K49 Đại Học Mỏ - Địa chất Hình.2.3: Sơ đồ động học của tời khoan LBU- 1200 Đồ án tốt nghiệp... động học và động lực học của tời khoan: Nhằm mục đích xác định số vòng quay ở các trục của tời, vận tốc quấn cáp của tang tời, sức căng ở đầu dây cáp cuốn ứng với mỗi tốc độ 2.4.1 Xác định số vòng quay ở các trục của tời Việc xác định số vòng quay phải dựa vào sơ đồ động học của thiết bị khoan, của tời và số vòng quay của động cơ Nếu gọi Z1, Z3,Z5 … là số răng ở đĩa truyền động Và Z2, Z4, Z6,… là số răng... 3.2 Môt số dạng hư hỏng, nguyên nhân và biện pháp hạn chế 3.2.1 các hỏng hóc hay gặp trong tời khoan Mai Văn Vinh 22 Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí– K49 Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ - Địa chất Tời khoan là một bộ của hệ thống nâng hạ cho nên các thiết bị phải có độ bền cơ học cao và chịu nhiệt tốt, thường tời có các hỏng hóc sau 3.2.1.1 Hỏng côn tời : Do suất tác dụng cao, do thời gian làm việc lâu dài và liên... Trục các đăng truyền vận tốc thứ 5 IV: Trục nâng; IX: Trục dẫn động thứ 5 V: Trục phanh thuỷ lực; X: Trục tời phụ 2.4 Lý thuyết cơ bản của tời LBU- 1200 Tời khoan dùng để kéo thả cột cần khoan, ống chống tháo chặn cần, treo cột cần khi khoan Trong một số trường hộp tời khoan còn dùng để truyền động cho rô to tời còn dùng để di chuyển các vật nặng phục vụ cho công tác dựng hạ tháp và công tác phụ trợ... Kích thước của bộ tời khoan : Dài : 7250 mm; Rộng : 3345 mm; Cao : 2865 mm Mai Văn Vinh 11 Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí– K49 Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ - Địa chất 2.3 Nguyên lý làm việc của tời khoan Hình vẽ 2.3 trình bày sơ đồ động học của tời LBU- 1200 Tời LBU- 1200 có năm tộc độ, trong đó có 4 tốc độ của trục nâng IV được truyền từ trục số qua trục các đăng I và trục cao tốc II của hộp số Sau đó qua... Mỏ - Địa chất 2.2 Đặc tính kỹ thuật của tời khoan LBU- 1200 Tời khoan LBU- 1200 là một loại tời khoan được chế tạo ở Liên Xô 1200 – công suất tính toán trên tang tời - Công suất tời kW Động cơ Diezen 606 (825); Động cơ điện 680 (925) - Sức căng của cáp 627,7kN - Sức kéo của ống lót Khi vặn ống : 29,4KN; Khi nâng tải : 29,4kN - Đường kính cáp sử dụng: 32mm - Số vận tốc sử dụng quay Trục nâng - thuận:... cơ đến trục tời vt- vận tốc quấn cáp ở tời 2.4.4 Vận tốc ở móc nâng (vmin) vmin= ; Trong đó: β- hệ số ma sát ở các con lăn của hệ palăng Điều kiện để chọn Pc là: Pc < Pc.max CHƯƠNG III QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA CỦA TỜI 3.1 Quy trình bảo dưỡng của tời 3.1.1 Nếu vận hành đúng theo quy phạm kỹ thuật và nâng, kéo dài thời gian phục vụ, sử dụng, hiệu suất sử dụng trong mọi chế độ vận hành Mai Văn... được thực hiện từ bảng điều khiển của kíp trưởng khoan Cấu tạo của tời LBU-1 200 cho phép trong khi trục nâng của tời vẫn hoạt động thì rô to vẫn nhận được chuyển động quay Đồng thời nó còn cho phép thực hiện quá trình quay rôto trong khi thả bộ khoan cụ Trong quá trình thả bộ khoan cụ, trục nâng tách khỏi nguồn cấp lực bằng cách ngắt côn hơi 1070 (13) và được nối với phanh thuỷ lực bởi khớp nối 7 Chuyển... Và Z2, Z4, Z6,… là số răng ở số dẫn động lúc đó số vòng quay ở trục tời được tính là (nt) nt= nm trong đó: nm- số vòng quay của động cơ 2.4.2 Xác định số vận tốc quấn cáp của tời (vt) Với mỗi tốc độ quay của tời ta có thể tính được tốc độ quấn cáp như sau Vt= m/s Trong đó: Dth- đường kính trung bình của tang tời: (Dth= Dt + 3d) Dt- đường kính tang tời d- đường kính cáp tời 2.4.3 Sức căng cực đại ở... 4, xích 5 và cụm xích 11 Cụm bánh xích 11 được lắp trên hai vòng bi đũa Nó còn dùng để truyền chuyển động cho trục tời phụ X Việc đóng ngắt vận tốc hộp số 5 được thực hiện bằng côn hơi 12 thông qua miệng nạp khí 14 để cung cấp nguồn khí cho côn hơi này từ bản điều khiển của kíp trưởng khoan Tời phụ nhận được chuyển động thông qua bộ bánh xích 11, cặp bánh xích 19/35, xích 3 trục tời X Trục tời X quay . lên tang phanh . Sự ôm đều đai phanh lên tang trong thời điểm phanh được hỗ trợ bằng các đai bulông hiệu chỉnh. - Để tranh sự di chuyển của tang. trên giàn khoan. Tháp khoan có dạng chóp cụt có chiếu cao 53m và tải trọng là 35 tấn được cấu tạo từ các thanh ngang và thanh chéo, các thanh này được