Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc, quy trình vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa tời D2000E. Tính toán lựa chọn ly hợp của tời

Ngành công nghiệp dầu khí là một ngành kinh tế mũi nhọn, nằm trong chiến lược phát triển kinh tế quan trọng của đất nước.

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành công nghiệp dầu khí là một ngành kinh tế mũi nhọn, nằm trongchiến lược phát triển kinh tế quan trọng của đất nước Tuy mới ra đời và pháttriển trong giai đoạn đất nước đổi mới, song với sự vươn lên không ngừngngành dầu khí Việt Nam đã trở thành một ngành công nghiệp mũi nhọn, gópphần thúc đẩy sự phát triển đất nước theo con đường công nghiệp hóa, hiệnđại hóa

Trong giai đoạn phát triển hiện nay của ngành dầu khí, ngành cơ khíthiết bị khoan đóng góp một phần rất quan trọng Mỗi một thiết bị đều cóchức năng, lĩnh vực phục vụ khác nhau Để phát huy được tính năng kỹ thuậtcũng như hiệu suất làm việc cao và kéo dài tuổi thọ thiết bị, điều quan trọng làphải đảm bảo chúng luôn làm việc ở trạng thái kỹ thuật tốt nhất Muốn vậycác thiết bị phải có chế độ vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa đúng thời gian vàđúng kỹ thuật đã quy định

Việc sử dụng những máy móc thiết bị phục vụ cho công tác khoan-khaithác dầu khí, không thể không nhắc đến tầm quan trọng của bộ tời khoan Tờikhoan là thiết bị quan trọng trong hệ thống nâng thả, nó có công dụng kéo thả

bộ cần khoan ống chống, biển chuyển động quay của động cơ thành chuyểnđộng lên xuống của ròng rọc, truyền tải cho chòong khoan phá hủy đất đá…

Vì vậy mà em đã chọn đề tài: “Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc, quy

trình vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa tời D2000E Tính toán lựa chọn

ly hợp của tời’’ với mục đích tìm hiểu quá trình làm việc, chế độ vận hành và

bảo dưỡng tời khoan, việc lựa chọn ly hợp cho tời để đảm bảo truyền mô men

và an toàn trong quá trình làm việc

Đồ án của em gồm 5 chương:

Chương 1: Giới thiệu chung về tổ hợp thiết bị khoan

Chương 2: Tổng quan về hệ thống nâng thả

Chương 3: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của tời D2000E

Chương 4: Nguyên nhân hư hỏng, biện pháp hạn chế Vận hànhbảo dưỡng và sủa chữa tời khoan

Chương 5: Tính toán ly hợp của tời

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TỔ HỢP THIẾT BỊ KHOAN

1.1 Chức năng và các bộ phận của tổ hợp khoan

Tổ hợp thiết bị khoan bao gồm các thiết bị, cơ cấu máy dùng để thựchiện quy trình công nghệ khoan các giếng khoan theo một công nghệ nào đó

Quy trình công nghệ cơ bản của công tác khoan bao gồm:

- Quay dụng cụ khoan, truyền mô men quay và tải trọng lên chòongkhoan để thực hiện quá trình phá hủy đất đá (khoan thuần túy)

- Vận chuyển mùn khoan, rửa hoặc thổi giếng khoan (làm sạch mùnkhoan dưới đáy)

- Nâng thả bộ dụng cụ khoan để thay thế dụng cụ phá hủy (chòongkhoan), thả cột ống chống để gia cố thành giếng khoan

- Gia công và làm sạch dung dịch, điều chế dung dịch

- Ngoài ra còn có các công việc: thử vỉa, đo độ cong của giếng, xây lắptháo dỡ…

Để làm tốt những công tác trên thì cần phải có những bộ phận để thựchiện chức năng này:

- Thiết bị nâng thả bộ dụng cụ và cột ống chống: cơ cấu nâng ( tờikhoan, bộ hãm tời, hệ ròng rọc, tháp khoan ) Trong quá trình làm việc cơ cấunâng chịu tải trọng lớn nhất( trục tải chính)

- Thiết bị quay bộ dụng cụ khoan: bàn roto, đầu quay di động, các loạiđộng cơ đáy( tua bin, trục vít, động cơ khoan điện…)

- Cơ cấu của bộ dụng cụ phục vụ cho công tác nâng thả bao gồm: khóatháo vặn cần, ống, hệ thống giá đỡ kẹp cần, êlêvatơ, móc nâng…

- Thiết bị làm sạch giếng khoan: các máy bơm khoan, bình điều hòa, hệthống ống hút, ống đẩy, hệ thống máng tuần hoàn dung dịch, máy trộn, sàngrung, thiết bị tách mùn khoan…

- Thiết bị để bịt kín miệng giếng, bao gồm: thiết bị đầu ống, thiết bịchống dầu khí phun( thiết bị đối áp)

- Thiết bị dẫn động : động cơ phát lực, động cơ diezen, động cơ điện,động cơ khí nén, thủy lực, các bộ truyền chuyển động, hộp giảm tốc, hộp tốc

- Dụng cụ và thiết bị đáy: chòong khoan, cần khoan, các chi tiết nốicần, cần nặng, các bộ định tâm, các thiết bị để cứu chữa sự cố.

- Thiết bị điều khiển, đo và kiểm tra

- Các thiết bị phụ trợ khác phục vụ cho quá trình khoan: các thiết bịphục vụ quá trình xây lắp, cẩu, cần trục, máy bơm phụ trợ, máy nén khí…

1.2 Sơ đồ tổ hợp thiết bị khoan

Do trong công tác khoan dầu khí luôn luôn có sự thay đổi về những giảipháp công nghệ cũng như các phương án kỹ thuật nhằm tăng năng suất choquá trình xây lắp, nên ta cần thiết kế một tổ hợp thiết bị khoan mới Sau khilựa chọn các thông số cơ bản thì chúng ta cần thiết kế sơ đồ phối hợp giữa các

cơ cấu máy để cho thiết bị làm việc với hiệu quả cao nhất

Sơ đồ bố trí thiết bị là cơ sở để chúng ta thực hiện phương án xây lắp,tháo dỡ và vận chuyển trong quá trình xây dựng

Có nhiều cách bố trí thiết bị khác nhau nhưng chúng ta thường sử dụngcách bố trí chúng trên mặt phẳng như sau:

Hình 1.1 - Sơ đồ bố trí tổ hợp thiết bị khoan

1: Bàn rôto 5: Giá để cần khoan 8: Động cơ dẫn động2: Tời khoan 6: Hộp tốc độ của tời 9: Máy bơm khoan

3: Giá đựng cần 7: Cụm truyền động 10: Khung nền của tháp4: Sàn chạy cần

Các sơ đồ bố trí phải đảm bảo các yếu tố sau:

+ Khả năng thực hiện chức năng công nghiệp của từng máy với một sơ

đồ động học đơn giản nhất

+ Sơ đồ bố trí thuận lợi cho công tác tháo dỡ vận chuyển

+ Mức độ ổn định cấu trúc và các thông số làm việc máy móc sau nhiềulần di chuyển

+ Chi phí cho công tác bố trí, lắp ráp thiết bị phải nhỏ và phù hợp vớiđiều kiện thi công

+ Dạng, nguồn năng lượng cho ta sử dụng

+ Đặc điểm, yêu cầu của cơ cấu máy về phương diện dẫn động

Sau khi đã thiết kế được sơ đồ bố trí tổ hợp thiết bị khoan, ta phải đixây dựng sơ đồ truyền động cho tổ hợp thiết bị khoan đó Sơ đồ truyền độngcủa tổ hợp thiết bị khoan phải thoả mãn một số yêu cầu sau:

- Thoả mãn yêu cầu về quy trình công nghệ khoan: đảm bảo tốc độquay của bộ dụng cụ và khoảng thay đổi tốc độ trong một giới hạn nào đó

- Thời gian thao tác cho công tác nâng thả bộ dụng cụ phải nhỏ

- Sơ đồ truyền động phải có cấu tạo đơn giản

Từ sơ đồ bố trí tổ hợp thiết bị khoan trên, ta có thể xây dựng sơ đồ truyềnđộng cho tổ hợp thiết bị khoan này

Có 3 dạng dẫn động như sau:

+ Dẫn động riêng: trong đó mỗi một cơ cấu tổ máy được dẫn động bằngmột động cơ riêng

Ưu điểm: sử dụng triệt để công suất thiết bị, năng lượng tiêu hao ít hơn.

Các cơ cấu máy làm việc độc lập không phụ thuộc vào nhau nên tiện lợi choviệc điều khiển Độ tin cậy trong quá trình làm việc cao hơn

+ Dẫn động nhóm: cơ cấu máy, tổ hợp máy được dẫn động bằng hai

hay nhiều động cơ

Ưu điểm: sử dụng tối đa công suất động cơ.

+ Dẫn động hỗn hợp: ghép nhiều động cơ để chạy cho một thiết bị hoặcmột máy công tác (chủ yếu đối với những thiết bị có công suất lớn như trong

-Nhận xét:

Để giảm tốc độ quay của máy công tác thì ta cần trang bị bộ truyềnđộng trung gian để giảm tốc độ đến trục máy công tác nhưng vẫn đảm bảoyêu cầu dẫn động

Hình 1.2 - Sơ đồ truyền động của tổ hợp thiết bị khoan

1: Choòng khoan 4: Tời 7: Biến tốc thuỷ lực2: Bàn rôto 5: Bộ truyền động 8:Động cơ dẫn động3: Hệ ròng rọc 6: Hộp tốc độ 9: Máy bơm

1.3 Giới thiệu về thiết bị trong tổ hợp thiết bị khoan

1.3.1.Thiết bị quay

Thiết bị dùng để truyền chuyển động quay cho choòng khoan được gọi

là thiết bị quay bộ dụng cụ khoan Nó được chia làm hai loại chính:

- Chuyển động quay được truyền trực tiếp từ trên bề mặt xuống choòngthông qua cột cần khoan

- Chuyển động quay được truyền trực tiếp cho choòng nhờ động cơđáy

Chính vì vậy mà thiết bị quay bộ dụng cụ khoan phải đáp ứng được cácyêu cầu cơ bản sau:

- Phải có khoảng điều chỉnh tốc độ phù hợp với các phương phápkhoan.

- Phải đảm bảo truyền được mô men xoắn cần thiết tới dụng cụ phá huỷđất đá

- Phải đảm bảo đủ bền trong quá trình làm việc

Tuỳ theo phương pháp khoan và yêu cầu kỹ thuật mà chúng ta sử dụngthiết bị quay cho phù hợp Hiện tại trong công tác khoan dầu khí thường sửdụng các thiết bị như bàn rôto, đầu quay di động (top driver), động cơ đáy đểtruyền chuyển động quay cho choòng tham gia vào quá trình phá huỷ đất đá ởđáy giếng khoan

1.3.1.1 Bàn rô to

Tác dụng của bàn rô to:

+ Làm quay và truyền mô men cho bộ cần khoan

+ Giữ và kẹp chặt bộ cần khoan, ống chống trong giếng khoan

+ Tháo hoặc vặn ren của bộ cần khoan

+ Treo bộ cần trong quá trình nâng hạ

Nguyên lý làm việc của bàn roto: bàn roto nhận chuyển động từ trụcroto qua bộ kẹp xích, nhờ có bộ bánh răng hình côn biến chuyển động quayquanh trục ngang thành chuyển động quay theo trục thẳng đứng Hiện tại xíchtruyền động của roto là kép, cường độ và công suất cao chịu tải trọng lớn,chịu mài mòn, vì vậy xích roto rất chống mòn và dễ đứt nên ta phải thườngxuyên bôi trơn, và phải có hộp bảo vệ xích

Khi truyền chuyển động quay cho roto qua tời, tốc độ roto được thayđổi nhờ hộp số của tời hoặc bằng cách thay đổi đĩa xích Nhưng trong một sốtrường hợp để roto làm việc độc lập với tời và điều khiển tốc độ trong mộtthời gian rộng, nó có thể được truyền động bằng động cơ dẫn động riêng

Bàn roto có từ 3 đến 6 cấp tốc độ truyền và có một tốc độ quay ngược

để tháo lắp cần khoan và cứu chữa sự cố

Bảng 1.1 - Đặc tính kỹ thuật của bàn rôto

Các thông số

Kiểu bàn rôto

Tốc độ vòng quay của mâm rôto, (v/ph) 250 250

Kích thước: dài, rộng, cao (mm) 2272x1545x620 2315x1545x750

1.3.1.2 Đầu quay di động

Thiết bị này ngoài việc thực hiện các chức năng như đầu xoay thuỷ lựcthông thường còn chuyển động lên trục quay

Hình 1.3 - Cấu tạo đầu quay di động

1: Quạt gió mô tơ 4: Ống dẫn dung dịch 7: Dung dịch vào cần2: Ống dẫn khí làm mát 5: Nắp chắn 8: Hộp truyền và ổ hướng 3: Quang treo 6: Hãm thủy lực trục chính

9: Cần chuyển tiếpThiết bị này có một số ưu nhược điểm sau:

*Ưu điểm:

- Không phải dùng cần chủ đạo

- Thao tác lắp với bộ khoan cụ ở mọi độ cao

- Có thể tiếp cần dựng

- Làm quay bộ khoan cụ khi nâng thả và khi tuần hoàn dungdịch.

- Lấy lõi khoan dài

- Không cần tháo rời bộ khoan cụ giữa hai giếng khoan khai tháckhi việc dịch chuyển thiết bị khoan có thể thực hiện với tháp khoanđứng và cần dựng trong tháp

- Có khả năng tác động ngẫu lực tĩnh trong thời gian không xácđịnh(chỉ trong trường hợp đầu quay lắp động cơ thủy lực)

*Nhược điểm:

- Phải lắp đặt hệ thống dẫn hướng trong tháp để làm mất mô mencản

- Phải gia cố kết cấu do có lực xoắn phụ

- Phải tăng chiều cao của tháp vì đầu quay dài hơn đầu xoay thuỷlực thông thường

- Tăng đáng kể khối lượng ở trên cao

- Tăng giá thành thiết bị và nhất là phải bảo dưỡng cẩn thận hơnnhiều so với hệ thống bàn roto và cần chủ đạo

1.3.1.3 Đầu thủy lực

Là thiết bị chuyên dụng để treo và quay bộ khoan cụ, chuyển dung dịchkhoan từ vòi cao áp xuống giếng, chịu tải trọng lớn, vòng quay có lúc tới380v/ph, chịu áp suất thuỷ lực tới 320 atm

Đầu thuỷ lực được chế tạo từ các chi tiết có vật liệu đảm bảo các yêucầu sau:

- Thời gian và độ an toàn của quá trình khoan giếng

- Đảm bảo độ chịu tải và độ bền của các chi tiết khi chịu tải lớn nhất

- Đảm bảo độ kín tuyệt đối giữa vỏ và phần thân giếng

Hình 1.4 - Đầu xoay thủy lực

1: Lỗ dẫn hướng 5: Ổ bi 11: Ống cong

2, 8: Bộ gioăng trên và dưới 7: Ổ bi đỡ phụ 12: Nắp

3: Thân 9: Bộ gioăng nối nhanh 13: Quang treo

4, 6: Vòng bi 10: Bộ đầu nối nhanh 14: Cổ ngỗng

Động cơ đáy sử dụng trong quá trình khoan gồm 3 loại: tua bin khoan,động cơ đáy trục vít và động cơ điện chìm

1.3.2.1.Tua bin khoan

Là loại tua bin thuỷ lực nhiều tầng có cấu tạo giống nhau, mỗi tầng baogồm Stato được gắn chặt với thân và Roto được gắn với trục Dòng chất lỏng

đi qua cánh stato và cánh roto theo một góc nhất định nào đó, làm cho rotoquay và dòng chất lỏng lại tiếp tục đi vào tầng tiếp theo Cứ như vậy, nănglượng của dòng chất lỏng được các tầng tiếp nhận và biến thành chuyển độngquay của choòng

*Ưu điểm:

- Không phải chi phí công suất để quay cột cần

- Công suất của tua bin sinh ra được truyền trực tiếp lên choòngnên làm nó có thể quay với vận tốc rất lớn, vì vậy có thể tạo được vậntốc cơ học khoan cao so với khoan roto

- Cột cần khoan ít phải chịu tải, ít mòn nên giảm được sự cốtrong quá trình khoan

- Có thể sử dụng các tua bin khoan để khoan các giếng khoanxiên định hướng rất hiệu quả

- Trên miệng giếng bàn roto không quay nên giảm được tiếng ồn

*Nhược điểm:

- Cần phải có máy bơm có công suất lớn để bơm chất lỏng xuốngdẫn động tua bin, đặc biệt trong trường hợp khoan sâu thì việc này rấtkhó thực hiện

- Việc điều chỉnh tốc độ quay của choòng rất khó và phức tạp

- Bảo dưỡng và sửa chữa mất nhiều thời gian

1.3.2.2 Động cơ đáy trục vít

Động cơ đáy trục vít có kích thước không lớn, rất hiệu quả khi khoancác giếng có đường kính bé và chiều sâu lớn, khoan cắt xiên, khoan ngang,khoan các thân giếng cũ

*Ưu điểm:

- Mô men quay không phụ thuộc nhiều vào lưu lượng bơm

- Cho hiệu suất làm việc cao, có thể kiểm tra tải trọng động cơ

- Tương đối bền khi bơm chất lỏng có chứa tạp chất.

1.3.2.3 Động cơ điện chìm

Đây là thiết bị quay được truyền động bằng điện thông qua dây cáp lắpphía trong cột cần khoan, chiều dài của dây cáp tương ứng với chiều dài củacần khoan

Khoan bằng động cơ điện chìm về mặt lý thuyết tỏ ra có nhiều lợi thếnhư khi khoan bằng tua bin và trục vít Tuy nhiên nó có hạn chế về mặt đặctính cứng của động cơ, số vòng quay cao, yêu cầu kỹ thuật truyền điện và dẫnđiện xuống động cơ tuyệt đối an toàn, tuổi thọ động cơ thấp nên phạm vi ápdụng chưa được rộng rãi

1.3.3 Máy bơm dung dịch

Trong công tác khoan dầu khí, để nâng cao hiệu quả của công táckhoan, giảm thời gian khoan, giảm giá thành công trình…ngoài việc thay thế

và sử dụng các loại máy móc, thiết bị chính phục vụ công tác khoan, thì cácthiết bị phụ trợ như máy bơm khoan để phục vụ công tác rửa và trám giếngcũng phải được sử dụng phù hợp và đáp ứng được các yêu cầu phức tạp vàkhó khăn trong việc thành tạo giếng

Trong các thiết bị phụ trợ thì máy bơm khoan là một trong những thiết

bị quan trọng nhất Tuỳ theo đặc tính kỹ thuật, ưu nhược điểm của từng loạimáy bơm khoan mà ta chọn máy bơm phù hợp cho điều kiện địa chất cũngnhư độ phức tạp của giếng

Hiện nay người ta sử dụng rất nhiều loại máy bơm như: máy bơm tácdụng đơn, máy bơm tác dụng kép, máy bơm tác dụng ba và máy bơm tácdụng bốn Tuỳ thuộc vào lưu lượng và cột áp khác nhau cần thiết mà có thể sửdụng các loại máy bơm khoan với chức năng như trên

Trong công tác khoan thăm dò và khai thác dầu khí, máy bơm pistonthường được sử dụng rộng rãi vì :

- Có thể bơm được các dung dịch có trọng lượng riêng khác nhau

- Có thể tạo ra một áp suất lớn

- Áp suất và lưu lượng không phụ thuộc vào nhau

- Cấu tạo đơn giản, dễ thay, lắp ráp và sửa chữa

- Độ bền cao

Bảng 1.2 - Đặc tính kỹ thuật của một số loại máy bơm khoan

Công suất máy bơm, kW

Chiều dài hành trình piston, mm

2415,1175200

3950225023009510

6323502150÷17065

32,324,4154200

41902362320514600

6004002130÷20070

51,119,7

100250

51003000330525156

1.3.4 Thiết bị bơm trám xi măng

Để phục vụ cho công tác trám xi măng có một hệ thống các trang thiết

bị, dụng cụ trên mặt và lòng giếng Các thiết bị này dùng để chuyển xi măngkhô thành dung dịch xi măng để bơm vào giếng khoan

Thiết bị bơm trám xi măng gồm có:

- Máy bơm piston

- Đầu bơm trám xi măng

- Các nút trám xi măng

- Các mutta chuyên dùng

- Vòng dừng

Hình 1.5 - Sơ đồ hệ thống thiết bị bơm trám xi măng

1: Máy bơm piston 4: Máy trộn

2: Máy bơm ly tâm 5: Thùng chứa dung dịch đã được chế tạo3: Thùng đo

*Hệ thống vận hành như sau: Đầu tiên máy bơm nước ly tâm bơm

nước từ thùng đo vào máy trộn Tại đây xi măng khô được thổi qua dòngnước nhờ khí nén, vữa xi măng được tạo thành nhờ cánh quạt của máy trộnrồi xả vào thùng chứa Vữa xi măng thành phẩm được bơm piston hút từthùng chứa vào bơm vào giếng khoan Lượng xi măng khô, nước và các hoáphẩm được chuẩn bị sẵn sàng

Khi bơm hết lượng vữa xi măng cần thiết, máy bơm piston hút dungdịch ép từ thùng đo bơm vào giếng khoan ép vữa xi măng lên khoảng khôngvành xuyến Dung dịch vữa xi măng được bơm vào qua đầu nối phía dưới đẩynút trám dưới, còn nút trám trên đi vào giếng

1.3.5 Thiết bị chống phun

Những giếng khoan dầu khí không thể dự đoán được chính xác áp suấttrong lòng đất đối với từng giếng, vì trong quá trình thi công giếng khoan cóthể gặp hiện tượng phun trào Đây là sự cố nguy hiểm nhất gây nhiều hậu quảrất nặng nề về tính mạng của con người cũng như về vật chất Để hạn chế vàkhắc phục sự cố này người ta dùng hệ thống van đối áp được lắp đặt trênmiệng giếng khoan

Hệ thống này có nhiệm vụ bịt kín miệng giếng khoan khi xuất hiệnphun trào dầu khí, tuần hoàn dung dịch tách bớt khí khỏi dung dịch qua cácbình và máy tách khí, phun được dung dịch nặng để dập giếng khoan

1.3.5.1 Đối áp vạn năng

Người ta gọi nó là đối áp dạng màng hoặc túi Nó có thể đóng trên bất

kỳ thiết bị khoan nào và thậm chí đóng cả giếng khoan trống Nó cho phépviệc thao tác cột cần khoan qua lớp màng trong khi giếng khoan được đóng vàdưới tác dụng của áp suất

Hình 1.6 - Đối áp vạn năng

1: Tấm chống mòn 4: Buồng mở2: Đệm làm kín 5: Piston

1.3.5.2 Đối áp ngàm(hay đối áp má)

Khi đóng giếng hoàn toàn, bộ phận để đóng giếng là má đặt nên gọi làđối áp má đặt

Trong khi khoan hoặc chống ống nếu xảy ra hiện tượng dầu khí phunthì van sẽ làm kín bằng cách ôm kín lấy cần hoặc ống chống (đối áp ôm cần)

Khi đang khoan nếu dầu và khí phun bất chợt với áp suất cao thì lúc đó

để đóng miệng giếng phải cắt đứt bộ dụng cụ hoặc cột ống để bịt kín cả miệnggiếng( cắt cần)

Đối áp ngàm có thể đóng bằng tay hoặc bằng thuỷ lực nhưng mở thìhoàn toàn bằng thuỷ lực

cột cần khoan Khi làm việc nó được lắp cùng một đối áp ngàm hoặc đối ápvạn năng.

Hình 1.7 - Đối áp xoay

1: Đệm xoay 5: Mở then lăn 9: Đường hồi dung dịch

3: Gioăng 7: Đầu vuông dẫn động 11:Lỗ điền đầy

4: Bộ mở then 8: Ổ lăn

Chương 2 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NÂNG THẢ

Cụm thiết bị nâng thả là một tổ hợp thiết bị trên giàn khoan Chúnghoạt động đồng bộ với nhau để thực hiện các chức năng quan trọng như kéothả cần khoan, ống chống, treo bộ khoan cụ trong quá trình khoan hoặc bơmrửa Cụm thiết bị nâng thả gồm các thiết bị chính như: Tháp khoan, tời khoan,

- Dùng để treo bộ khoan cụ trong quá trình khoan hoặc bơm rửa

- Truyền chuyển động cho bàn rôto

- Khi kéo cần thì thực hiện một mô men xoắn ở trong tời, ngược lại khithả cần thì thực hiện quá trình phanh

- Nếu dùng tháp chữ A thì tời được dùng để dựng tháp

Để phân loại tời khoan thì có nhiều phương pháp:

- Theo khả năng tải

- Theo công suất

- Theo lực ở dây cáp đầu tời

- Theo độ sâu của giếng

- Theo công dụng: + Tời vạn năng

- Theo số trục: + Tời khoan một trục

+ Tời khoan hai trục

Bảng 2.1 – Một số loại tời do hãng National sản xuất.

Bảng 2.2 – Các loại tời chế tạo ở Rumani

Bảng 2.3- Một số loại tời chế tạo ở Liên Xô

*Nhận xét: qua bảng thống kê các loại tời của 3 nước ta thấy nếu cùng

kích thước thì công suất làm việc của tời do hãng National oilwell sản xuất

lớn hơn công suất làm việc của hai loại tời còn lại, do vậy nó có khả năng

nâng thả tải trọng lớn hơn, thiết bị làm việc tốt hơn Để tương quan với công suất đó thì lực trong nhánh cáp cũng lớn hơn, khi đó kéo theo cấp tốc độ cũng

đa dạng hơn do đó sự biến thiên về vận tốc trong phạm vi rộng hơn Với các đặc tính kỹ thuật trên nên kích thước tời (đường kính tang, đường kính phanh,chiều dài tời và chiều rộng phanh) của hãng National oilwell lớn hơn Từ khả năng làm việc cao nên tời của hãng National oilwell ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn trong công tác khoan dầu khí Tùy theo mức độ khai thác, nâng thả bộ khoan cụ mà ta dùng một trong ba loại tời trên với công suất và đặc

tính kỹ thuật tương ứng của tời

Tháp khoan là kết cấu kim loại bằng thép được đặt trên giàn khoan vớimục đích sau:

- Để treo bộ ròng rọc động, tĩnh và móc tải

- Để tựa bộ cần khoan khi kéo lên

- Để treo các loại khoá vặn cần, ống chống

- Tạo khoảng trống thẳng đứng cần thiết để nâng hạ cột cần khoan, ốngchống

- Lắp sàn làm việc cho thợ ở trên cao,…

Tháp khoan có một số loại: tháp 4 chân, tháp 3 chân, tháp chữ A…Nhưng

hiện nay trong khoan dầu khí thường sử dụng tháp 4 chân vì nó có những ưuđiểm sau:

- Có độ ổn định cao trong quá trình làm việc

Mục đích là biến chuyển động quay của tời thành chuyển động lênxuống của vật nâng hạ toàn bộ tải trọng của bộ dụng cụ, biến chuyển động masát trượt thành ma sát lăn, chịu tác dụng của lực đột ngột, giảm tải trọng chosợi cáp, vì vậy nó cho phép tăng sức kéo của tời tùy theo số nhánh cáp

Tuỳ theo tải trọng và số nhánh dây cáp, hệ thống ròng rọc được chia ranhiều cỡ Với tải trọng từ 50 đến 75 tấn, dùng hệ ròng rọc 2x3 hoặc 3x4 conlăn; tải trọng từ 100 đến 300 tấn, dùng hệ ròng rọc 4x5, 5x6 hoặc 6x7 con lăn,(trong ký hiệu này, số thứ nhất chỉ số con lăn của hệ ròng rọc động, số thứ haichỉ số con lăn của hệ ròng rọc tĩnh)

Hình 2.1 - Sơ đồ cấu tạo hệ ròng rọc

2: Ròng rọc động 6: Tời khoan

3: Neo cáp cố định 7: Ròng rọc tĩnh

4: Kẹp

và cáp làm việc nặng nhọc hơn Trong điều kiện cho phép nếu giảm số ròngrọc và tăng đường kính của ròng rọc, sử dụng cáp bền hơn thì sẽ tốt hơn làdùng nhiều ròng rọc vì khi đó số lần cáp cuốn lên tang tời giảm nên cáp sẽbền hơn.

- Ròng rọc tĩnh: Là những ròng rọc mà trong suốt quá trình làm việc chỉthực hiện một chuyển động quay quanh trục bản thân hoặc đứng yên

- Ròng rọc động: Là những ròng rọc trong quá trình làm việc thì nótham gia đồng thời hai chuyển động: chuyển động quay quanh trục bản thân

và chuyển động tịnh tiến lên xuống

Bảng 2.4- Đặc tính kỹ thuật của một số loại ròng rọc tĩnh và động.

БY- 50 БP Y3-200-2 5Y-75- БP Y4-200-2

+ Cấu tạo: gồm có hai quả nặng gắn vào hai van hơi (3) và (4) Hai quảnặng được treo lên nhờ một sợi dây cáp vắt ngang qua tháp Khi ròng rọcđộng lên cao quá vùng an toàn sẽ nâng sợi cáp lên theo đồng thời làm bật chốt(1) ra giải phóng quả nặng và rơi xuống làm mở hai van hơi (3) và (4), khínén vào tay phanh nhờ piston (5) làm cho tay phanh sập xuống Mặt khác khínén qua van xả nhanh dẫn đến côn tời bị ngắt hơi, vì vậy làm cho tời dừng lại

Cáp khoan cần được giám sát kĩ lưỡng và để đánh giá độ mỏi mà nó cóthể chịu được thì người phụ trách công việc này cần phải tính công hằng ngàycủa cáp( bằng tích của tải trọng với đoạn chuyển vị của nó) Tổng hợp côngcủa cáp được tính bằng tấn x km ( hoặc tấn x dặm) cho các mốc bắt đầu cáccông việc sửa chữa như kéo ra và sau đó cắt cáp.

Chương 3: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

CỦA TỜI DRECO D2000E

Các thông số kỹ thuật của tời D2000E:

- Công suất lớn nhất: 1472 (kW)

- Chiều sâu khoan được: 4572 – 6706 (m)

- Đường kính cáp: 35 (mm)

- Đường kính tang: 30inch = 762 (mm)

- Chiều dài tang: 56inch = 1422,4 (mm)

- Đường kính tang phanh: 1371,6 (mm)

- Chiều rộng tang phanh: 263,53 (mm)

- Số tốc độ: 4

- Dẫn động: hai động cơ điện truyền qua hệ thống xích và ly hợp ma sát(côn hơi)

3.1 Cấu tạo

Tời khoan gồm các bộ phận chính được biểu diễn trên hình vẽ sau:

Hình 3.1- Sơ đồ cấu tạo tời khoan

1: Cáp khoan 6: Bảng điều khiển

2: Phanh điện từ 7: Phanh cơ học

3: Xích truyên động cho bàn roto 8: Mô tơ điện

4: Rãnh để tựa cáp khoan 9: Đầu mèo

5: Tay phanh cơ học 10: Đường rãnh cáp địa lý

3.1.1 Vỏ của bộ tời khoan D2000E

Vỏ của bộ tời D2000E được chế tạo từ tấm thép dày, cường độ cao tạonên cấu trúc vững chắc, kín dầu và chịu được thời tiết, bảo vệ cho bộ xíchtruyền động Bên trong vỏ thép dày làm chỗ đặt được ổ bi tựa cho trục tời Vỏcủa bộ tời khoan phải được lắp ráp thật cẩn thận và chính xác để đảm bảo độđồng tâm và đồng trục cho các chi tiết bên trong

Tời D2000E được thiết kế nguyên khối đảm bảo tính gọn nhẹ trongviệc di chuyển theo giàn, có cửa mở rộng rãi, không gian bên trong thoáng đểđảm bảo cho việc tháo lắp dễ dàng Có các nắp để kiểm tra bộ côn ly hợp,mức dầu bôi trơn Ngoài ra hệ thống ống dẫn nhớt, nước cũng được thiết kế

bộ bảo vệ để tránh trường hợp hư hỏng

3.1.2 Trục của tời khoan

Hình 3.2- Cấu tạo trục tời khoan

6: Trục tang tời 13: Ống dẫn nước làm mát

7: Răng của đĩa xích

Trục của tang tời là một chi tiết quan trọng, đảm bảo độ an toàn cho bộthiết bị khoan, đảm bảo tuổi thọ lâu dài cho máy Vì vậy công việc thiết kế,chế tạo, lắp ráp, vận hành và bảo dưỡng đòi hỏi phải chính xác và chất lượng

Trục của tang tời được gia công theo phương pháp phá rèn từ loại théphợp kim, thông qua tôi cải thiện để đạt được tính chất cơ lý cao Công việctính toán thiết kế trục phải quan tâm tới các tải trọng biến thiên trong suốt quátrình tời làm việc

Hệ thống tải trọng tác dụng lên trục tời bao gồm các lực sau:

- Lực từ dây cáp

- Mô men xoắn từ các bánh răng xích truyền động

- Lực từ các bánh phanh

- Lực dọc trục

- Lực do trọng lượng riêng của tời và những phụ kiện lắp trên đó

- Ngoài ra còn tính đến mô men phanh thủy lực

3.1.3 Tang tời

Tang tời là thiết bị hình trụ được lắp trên trục tang tời Trên tang tờiđược xẻ rãnh xoắn theo chiều cuốn cáp để cáp được cuốn khít Hai đầu tangđược luyện cứng và chống mài mòn, ở đó được lắp hai băng phanh Có tangtời chính và tang tời phụ

Tang tời dùng để chứa và quấn bộ cáp khoan Trong quá trình làm việctang tời chịu mô men xoắn, chịu nén do lực căng cáp sinh ra và lực nén docáp đè lên

Bộ tời D2000E được lắp tang có kích thước: đường kính 762 mm,chiều dài tang 1422,4 mm, chiều rộng rãnh chứa cáp 35 mm

Đường kính tang tời phụ thuộc vào đường kính cáp Thông thườngchọn:

Dtt> 400 dcTrong đó:

Dtt: đường kính tang tời (mm)

3.1.4 Bộ ly hợp của tời khoan

Côn ly hợp dùng truyền mô men nhất định từ trục dẫn sang trục bị dẫn.Côn ly hợp phải đảm bảo đóng nhanh và hoạt động hiệu quả dưới tác dụng