Đang tải... (xem toàn văn)
Xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro được thành lập và phát triển trong suốt 30 năm qua. Hàng năm, XN đã đóng góp cho GDP của cả nước hàng tỷ đô la từ việc xuất khẩu dầu thô, làm cho ngành Dầu-Khí trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn của cả nước.
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ Địa Chất LỜI MỞ ĐẦU Xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro thành lập phát triển suốt 30 năm qua Hàng năm, XN đóng góp cho GDP nước hàng tỷ đô la từ việc xuất dầu thô, làm cho ngành Dầu-Khí trở thành ngành cơng nghiệp mũi nhọn nước Để đạt thành cơng đó, XN áp dụng đưa vào dây chuyền sản xuất hàng loạt thiết bị, hệ thôngs đại Trong số đó, phải kể đến hệ thống cung cấp khí nén giàn khoan-khai thác Dầu Khí tầm quan trọng đặc biệt Trên giàn khoan khai thác Dầu Khí biển, khí nén nguồn lượng chủ yếu cung cấp cho thiết bị tự động hóa đo lường; thiết bị phục vụ cho cơng tác khoan, gọi dịng sản phẩm; hệ thống vận chuyển xi măng; hệ thống khởi động động Diezel trạm phát điện giàn; hệ thống điều khiển tự động van “MIM”; trạm điều khiển (ACS, TOE ) đóng/mở van dập giếng, dẫn động cho bơm hóa phẩm… Chính tầm quan trọng hệ thống khí nén trên, sau học tập, đào tạo thực tập XNLD Vietsovpetro, em chọn đề tài nghiên cứu trạm máy nén khí T30-7100 (một trạm cung cấp khí nén cho hệ thống khí nén giàn) Được hướng dẫn giúp đỡ tận tình thầy NGUYỄN VĂN GIÁP tồn thể thầy, cô môn Thiết Bị Dầu Khí kỹ sư, cơng nhân XNLD Vietsovpetro giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu trạm máy nén khí T30-7100 phục vụ cho cơng tác tự động hóa giàn Một số giải pháp nâng cao hiệu sử dụng” Tuy nhiên tài liệu cịn ít, kinh nghiệm thực tế khơng nhiều nên q trình làm đồ án em khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong dẫn thầy cô, bạn để giúp em hoàn thiện đồ án phục vụ cho công việc sau Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 05 năm 2011 Sinh Viên thực hiện: Trần Duy Lập SV: Trần Duy Lập Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ Địa Chất CHƯƠNG KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG KHÍ NÉN 1.1 Khái quát hệ thống khí nén trạm máy nén khí giàn khoan khai thác 1.1.1 Khái quát hệ thống khí nén Khí nén có nhiều ứng dụng từ xa xưa, từ trước Công Nguyên Tuy nhiên, phát triển khoa học kỹ thuật trước không đồng bộ, kết hợp kiến thức học, vật lý, vật liệu khơng có cịn thiếu, phạm vi ứng dụng khí nén cịn hạn chế Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, với lượng điện, vai trị lượng khí nén ngày trở nên quan trọng Tất sở sản xuất lớn, chí nhiều lĩnh vực thơng dụng sống hàng ngày thiếu nguồn lượng khí nén Việc sử dụng lượng khí nén đóng vai trị cốt yếu lĩnh vực mà sử dụng lượng điện nguy hiểm; sử dụng lượng khí nén dụng cụ nhỏ, truyền động với vận tốc lớn; sử dụng lượng khí nén thiết bị búa hơi, dụng cụ dập, tán đinh, nhiều dụng cụ, đồ gá kẹp chặt máy… Trong ngành cơng nghiệp Dầu khí, vai trị lượng khí nén trở nên đặc biệt quan trọng, giàn khoan-khai thác Dầu khí biển Sở dĩ q trình sản xuất, cơng đoạn cơng nghệ cơng nghiệp Dầu khí đặc biệt nguy hiểm, tiềm ẩn nguy cháy, nổ, phun trào… gây tai nạn chết người, phá hủy thiết bị, cơng trình, chí thảm họa môi trường nghiêm trọng cho khu vực rộng lớn Với đặc tính ưu việt lượng khí nén, như: - An tồn với mơi trường độc hại, mơi trường nguy hiểm khí, dễ cháy nổ - Dễ cung cấp, dễ sử dụng - Phạm vi ứng dụng rộng rãi Bởi vậy, chúng nguồn lượng khơng thể thiếu cơng trình Dầu khí Năng lượng khí nén sử dụng cho thiết bị công cụ, thiết bị động lực… đặc biệt hệ thống tự động điều khiển đo lường 1.1.2 Các trạm máy nén khí XNLD Vietsovpetro Tại giàn cố định biển XNLD Vietsovpetro, để cung cấp lượng khí nén sử dụng cho thiết bị hệ thống phục vụ cho công nghệ khoan-khai thác SV: Trần Duy Lập Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ Địa Chất Dầu khí, người ta thiết kế, lắp đặt nhiều trạm nén khí phục vụ cho mục đích cụ thể khác nhau, : +/ Trạm máy nén khí 4BY 1-5/9 BM-15: gồm máy : 1- dẫn động động diezel ; 1-được dẫn động động điện; nhằm cung cấp khí nén áp suất thấp (6 ÷ kG/cm2) cho thiết bị tự động hóa đo lường,và thiết bị phuc vụ cho công nghệ khoan, Roto tháo lắp cần khoan,phanh tời khoan, đóng/ngắt ly hợp khí nén bơm dung dịch YM-8 +/ Trạm máy nén khí ВП2-9/10 BM-7B BM-7B: gồm máy (được dẫn động động điện) hệ thống sấy làm khơ khí (khá phức tạp), cung cấp khí nén khơ, sạch, áp suất thấp (6 ÷ kG/cm 2) cho hệ thống vận chuyển ximăng, phục vụ cho q trình cơng nghệ khoan +/ Trạm máy nén khí ЭКП-70/25 BM-7A: gồm máy (được dẫn động động điện) cung cấp khí nén áp suất cao (30 ÷ 50 kG/cm 2) cho hệ thống khởi động động Diezel 8ЧН 25/34-3 trạm phát điện (BM-7A) giàn +/ Cụm trạm máy nén khí BM-6, gồm: - Trạm máy nén khí áp suất thấp (6 ÷ kG/cm 2): loại BУ-0,6/8 (hoặc BУ0,6/13), gồm máy Sau đó, chúng thay trạm nén khí kiểu “IngersollRand T 30/7100”, có máy Các trạm có lưu lượng nhỏ (Q ≈ 0,6 m 3/phút loại BУ-0,6/8 (hoặc BУ-0,6/13); Q = 1,42 m3/phút - loại “Ingersoll-Rand T 30/7100”), làm việc theo chế độ tự động, nhằm cung cấp khí nén cho thiết bị đo lường, hệ thống điều khiển tự động van “MIM”, trạm điều khiển (ACS, TOE ) đóng/mở van dập giếng, dẫn động cho bơm hóa phẩm… hệ thống cơng nghệ khai thác dầu khí - Cụm máy nén khí áp suất thấp (6 ÷ kG/cm2): loại 4BУ1-5/9, gồm ÷ máy Đây loại máy nén khí có lưu lượng trung bình (Q ≈ m 3/phút), làm việc theo chế độ tự động, nhằm cung cấp khí nén cho thiết bị, dụng cụ dẫn động khí nén (máy mài, máy khoan, máy bắn rỉ, máy bơm thủy lực cao áp…) chủ yếu làm nhiệm vụ ép nước kỹ thuật phục vụ sinh hoạt giàn Trong thời 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 (của hãng Atlas-Copco), SSR MH-75 (của hãng Ingersoll-Rand) Các trạm cung cấp khí nén dải áp suất làm việc từ ÷ 13 kG/cm lưu lượng tương đối lớn (Q ≈ 13,59 ÷ 11,61 m 3/phút, trạm SSR MH-75; Q ≈ 11,8 SV: Trần Duy Lập Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ Địa Chất m3/phút, trạm GA-75) Chúng trang bị thêm hệ thống xử lý làm sấy khô khí hồn hảo nên chất lượng khí nén tốt, đảm bảo đủ lưu lượng chất lượng để sử dụng cho hệ thống vận chuyển ximăng, phục vụ cho q trình cơng nghệ khoan; ép nước kỹ thuật cung cấp 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 BM-7B, thay cho tồn cụm, 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…) trước đó, giàn - Trạm máy nén khí áp suất cao (100 ÷ 150 kG/cm2): loại Kp-2T (hoặc BT 1,50,3/150), gồm máy Đây loại máy nén khí cao áp, có lưu lượng nhỏ (Q ≈ 1,5 ÷ lit/ phút), làm việc theo chế độ tự động, nhằm cung cấp khí nén cho hệ thống điều khiển đóng/mở van cầu blok cơng nghệ (BM-1;2) hệ thống khởi động cho động Diezel máy bơm dung dịch máy bơm trám ximăng, nén khí cho bình điều hịa lưu lượng máy bơm piston Nguồn khí nén cao áp cịn sử dụng cơng tác kiểm tra, kiểm định van an toàn, vận hành đồ gá chuyên dụng … Ngoài ra, số giàn (như CTP-2; CTP-3 ) lắp đặt, vận hành số trạm nén khí chuyên dụng để sản xuất, cung cấp khí trơ (N 2) phục vụ cho cơng đoạn cơng nghệ xử lý Dầu khí Sơ đồ hệ thống phân phối khí nén giàn MSP-3: SV: Trần Duy Lập Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ Địa Chất Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống phân phối khí nén giàn MSP-3 SV: Trần Duy Lập Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ Địa Chất 1.2 Mục đích, yêu cầu hệ thống khí nén giàn khoan khai thác dầu khí biển Như nói phần trên, nay, cơng trình biển XNLD Vietsovpetro tồn hai hệ thống khí nén cao áp thấp áp, nhằm mục đích cung cấp nguồn lượng (khí nén) cho thiết bị hệ thống chính, sau: - Các thiết bị đo lường: cột mức chất lỏng cho bình, bể công nghệ… - Các hệ thống điều khiển, tự động hóa: trạm điều khiển van dập giếng (ACS, TOE ); hệ thống điều khiển lưu lượng (các van MIM); rơle hệ thống bảo vệ; điều khiển đóng/mở van cầu, thiết bị chặn khác … - Các thiết bị dẫn động khí nén: hệ thống khởi động cho động Diezel công suất lớn; động kiểu Roto; máy bơm, máy mài, máy khoan, thiết bị tháo/lắp bulông, thiết bị phun sơn… - Hệ thống vận chuyển xi măng, phục vụ cho q trình cơng nghệ khoan - Các mục đích khác: làm bề mặt gia công, sửa chữa; làm vệ sinh cơng nghiệp; sử dụng khí nén để thực quy trình cơng nghệ đó, gọi dòng khai thác; khuấy trộn dung dịch khoan xi măng q trình khoan… Khí nén tạo từ máy nén khí chứa đựng nhiều tạp chất bẩn, độ ẩm mức độ khác Chất bẩn bao gồm: bụi, độ ẩm khơng khí hút vào, phần tử nhỏ chất cặn bã dầu bôi trơn truyền động khí Hơn nữa, q trình nén khí nhiệt độ khí nén tăng lên gây q trình ơxy hóa số phần tử kể Như khí nén bao gồm chất bẩn tải đường ống dẫn khí gây nên ăn mòn, gỉ ống phần tử hệ thống điều khiển Cho nên khí nén sử dụng kỹ thuật phải xử lý Mức độ xử lý khí nén tùy thuộc vào phương pháp xử lý, từ xác định Tùy theo mục đích sử dụng, yêu cầu chất lượng khí nén có đơi chút khác biệt Tuy nhiên, lại bao gồm vấn đề sau đây: - Đảm bảo độ sạch: Điều đảm bảo không làm kẹt tắc nghẽn phin lọc, zicler chi tiết, phần tử có độ xác cao thiết bị, thiết bị kiểm tra, đo lường hệ thống điều khiển, tự động hóa Để đánh giá độ sạch, người ta đưa tiêu chuẩn độ lớn tạp chất Theo tiêu chuẩn Hội đồng xí nghiệp châu Âu PNEUROP (European Committee of SV: Trần Duy Lập Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ Địa Chất Manufacturers of Compressors, Vacuumpumps and Pneumatic tools) đề ra, độ lớn tạp chất khí nén khơng vượt q 70 μm.m - Đảm bảo độ khô: Yêu cầu quan trọng, khí nén sử dụng hệ thống vận chuyển vật liệu rời, hệ thống vận chuyển ximăng Trong hệ thống này, 99,9 % lượng ẩm (gồm nước, dầu bôi trơn… gọi chung condensate) phải loại bỏ Mặt khác, đảm bảo độ khơ khí nén làm hạn chế tạo thành phase lỏng, tác nhân tạo nên ăn mịn điện hóa dịng lưu thơng khí nén - Đảm bảo khoảng nhiệt độ làm việc thích hợp: Thơng thường, khoảng nhiệt độ làm việc thích hợp khí nén khơng chênh lệch q ÷ 0C so với nhiệt độ môi trường làm việc hệ thống thiết bị Sự chênh lệch lớn gây nên giãn nở nhiệt khác hệ thống, thiết bị, cụm chi tiết, tạo nứt vỡ, biến dạng, hư hỏng… - Đảm bảo khoảng áp suất làm việc thích hợp: Mỗi hệ thống thiết bị có yêu cầu khoảng áp suất khí nén làm việc khác Để giải vấn đề này, người ta thường sử dụng van giảm áp (hoặc tăng áp) phù hợp - Đảm bảo độ nhớt động thích hợp: Đối với hệ thống, với hệ thống điều khiển tự động truyền động khí nén, thiết bị, có yêu cầu cụ thể độ nhớt động học cần thiết khí nén, để giảm ma sát, ăn mòn rỉ sét chúng Để giải vấn đề này, người ta thường sử dụng dầu bơi trơn,bổ sung vào dịng khí nén thông qua van tra dầu, hoạt động theo nguyên lý tra dầu Venturi Trong yêu cầu chất lượng khí nêu trên, quan trọng việc đảm bảo độ sạch, độ khơ khí nén 1.3 Các phương pháp sử lý khí Để đảm bảo yêu cầu nêu khí nén, người ta tiến hành xử lý chúng sau q trình nén nhiều biện pháp Khí nén tải từ máy nén bao gồm chất bẩn thô, hạt bụi, chất cặn bã dầu bơi trơn mạt bụi truyền động khí Phần lớn chất xử lý thiết bị gọi thiết bị làm lạnh tạm thời, sau khí nén từ máy nén khí qua đường ống cho vào bình chứa làm nước ngưng tụ đó, độ ẩm khí nén (lượng nước) phần lớn ngưng tụ Giai đoạn xử lý gọi giai đoạn xử lý thô Nếu thiết bị xử lý khí nén giai đoạn tốt, đại khí nén sử dụng được, ví dụ dụng cụ khí nén cầm tay, thiết bị đồ gá đơn giản dùng SV: Trần Duy Lập Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ Địa Chất khí nén Tuy nhiên sử dụng khí nén hệ thống điều khiển số thiết bị khác, đòi hỏi chất lượng khí nén cao Trong hệ thống xử lý khí nén chia làm giai đoạn sau đây: - Lọc thô: Làm mát tạm thời khí nén từ máy nén khí tách để tách chất bẩn bụi Sau khí nén đưa vào bình ngưng tụ để tách nước Giai đoạn lọc thô giai đoạn cần thiết cho vấn đề xử lý khí nén - Sấy khơ: Giai đoạn xử lý tùy theo chất lượng yêu cầu khí nén - Lọc tinh: Xử lý khí nén giai đoạn trước đưa vào sử dụng Giai đoạn cần thiết cho hệ thống điều khiển tự động hóa SV: Trần Duy Lập Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ Địa Chất CHƯƠNG LÝ THUYẾT CHUNG VỀ MÁY NÉN KHÍ PISTON 2.1 Khái niệm máy nén khí piston Máy nén khí piston máy dùng để biến đổi lượng khí (hơi,chất lỏng) với giúp đỡ piston để tạo áp suất cao (đến 40,0MPa cao hơn) - Ưu điểm máy nén khí piston là: - Hiệu suất cao,có tỷ số nén lớn (2,5÷1000) - Có thể tạo áp suất cao,có khả vận hành dải áp suất rộng - Bảo tồn cơng suất thay đổi điều kiện vận hành - Nhược Điểm máy nén khí piston: - Cấu tạo phức tạp cồng kềnh - Chuyển động tịnh tiến piston bị cân làm tăng mài mòn dẫn đến việc giảm tuổi thọ máy 2.2 Phân loại máy nén khí piston 2.2.1 Máy nén khí piston theo phương nằm ngang +/ Ưu điểm: - Dễ dàng lắp ráp, bảo dưỡng kỷ thuật sửa chữa loại máy nén khí cỡ lớn - Có hệ thống bố trí gọn gàng +/ Khuyết điểm: - Sự mài mòn piston xilanh, xécmăng khơng đồng 2.2.2 Máy nén khí piston dạng đứng +/ Ưu điểm: - Độ mài mòn piston xéc-măng xảy chậm mòn - Khả lọt tạp chất học vào buồng máy nén giảm, nhớt bôi trơn phân bổ đồng (đặc biệt quan trọng máy nén có hệ thống bôi trơn cưỡng bức) +/ Khuyết điểm: - Cấu tạo phức tạp 2.2.3 Máy nén khí piston dạng góc +/ Ưu điểm: - Bố trí hợp lý thuận tiện lắp ráp sửa chữa so với máy dạng đứng +/ Khuyết điểm: - Mài mòn chi tiết xi lanh, piston, xécmăng không đồng SV: Trần Duy Lập Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ Địa Chất 2.3 Nguyên lý làm việc máy nén khí piston Q trình làm việc máy nén khí piton diễn sau (hình 2.1): Khi máy nén làm việc, piston chuyển động từ cận trái A-A sang phải khoang xilanh, áp xuất khoang giảm xuống thấp áp xuất khoang hút 1, tạo chênh áp van nạp mở ra, lúc khí qua van hút nạp vào xi lanh Khi piston đến cận phải B-B khí nạp đầy vào xilanh, áp suất xilanh áp suất khoang hút 1, van nạp đóng lại Q trình nén khí bắt đầu diễn ra, piston chuyển động ngược lại cận phải B-B, áp suất xilanh tăng lên vượt qua áp suất khoang xả giá trị van xả bắt đầu mở ra, q trình nén khí ngưng lại piston tiếp tục chuyển động phía trái, khí từ xilanh đẩy qua van xả vào khoang xả piston đến cận trái A-A q trình xả khí ngừng lại Sau q trình nạp xả khí lặp lại liên tục Quá trình nạp nén xả khí thực vịng quay trục khuỷu Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo máy nén khí piston cấp Khoang hút Van hút Van xả Khoang xả SV: Trần Duy Lập Khoang xilanh Piston Tay biên Trục khuỷu Lớp: Thiết bị dầu khí - K51 10 ... LÀM VIỆC CỦA MÁY NÉN KHÍ T30-7100 3.1 Trạm máy nén khí T30-7100 Trạm máy nén khí T30-7100 hãng Ingersoll-Rand chế tạo, gồm máy dẫn động động điện Trạm lắp đặt giàn khoan khai thác dầu -khí ‘XNLD... lượng khí nén Việc sử dụng lượng khí nén đóng vai trị cốt yếu lĩnh vực mà sử dụng lượng điện nguy hiểm; sử dụng lượng khí nén dụng cụ nhỏ, truyền động với vận tốc lớn; sử dụng lượng khí nén thiết... đặt nhiều trạm nén khí phục vụ cho mục đích cụ thể khác nhau, : +/ Trạm máy nén khí 4BY 1-5/9 BM-15: gồm máy : 1- dẫn động động diezel ; 1-được dẫn động động điện; nhằm cung cấp khí nén áp suất
