Cấu tạo, nguyên lý hoạt động,quy trình bảo dưỡng và sửa chữa tổ hợp máy bơm trám xi măng UNB1R-400(XA400)

Ngành Dầu khí Việt Nam đã và đang là ngành kinh tế mũi nhọn ở nước ta, cùng với sự đầu tư mạnh mẽ về trang thiết bị, kỹ thuật trong những năm gần đây, Dầu khí Việt Nam đã có những bước phát triển rất lớn.

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa Chất LỜI NÓI ĐẦU Ngành Dầu khí Việt Nam đã và đang là ngành kinh tế mũi nhọn ở nước ta, cùng với sự đầu tư mạnh mẽ về trang thiết bị, kỹ thuật trong những năm gần đây, Dầu khí Việt Nam đã có những bước phát triển rất lớn Việc đầu tư, đổi mới và cải tiến trang thiết bị chính là một trong những lý do quyết định đến thành công của Dầu khí Việt Nam Trên các giàn khoan-khai thác ngoài biển, các tổ hợp máy bơm trám xi măng là một trong những thiết bị quan trọng, chúng được sử dụng để thực hiện rất nhiều công đoạn khác nhau như bơm trám xi măng gia cố thành ống chống của giếng khoan, bơm rửa, bơm ép, bơm dung dịch v.v Cùng với sự hướng dẫn trực tiếp của thầy Trần Văn Bản, em đã quyết định làm đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Cấu tạo, nguyên lý hoạt động,quy trình bảo dưỡng và sửa chữa tổ hợp máy bơm trám xi măng UNB1R- 400(XA400), và chuyên đề: “tính toán lựa chọn cơ cấu dẫn động cho máy bơm 11Γ” Đồ án tốt nghiệp là công trình nghiên cứu khoa học được xây dựng dựa trên quá trình học tập, nghiên cứu tại trường kết hợp với thực tế sản xuất nhằm giúp cho sinh viên nắm vững kiến thức đã học Với mức độ tài liệu và thời gian nghiên cứu hoàn thành đồ án cũng như kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế, nên sẽ không tránh khỏi có những thiếu sót Em rất mong nhận được sự góp ý, bổ sung của các thầy cô, các nhà chuyên môn và các bạn Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Bộ môn Thiết bị dầu khí và công trình, các bạn cùng lớp và đặc biệt là thầy Trần Văn Bản đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và tạo điều kiện cho em hoàn thành bản đồ án này Nhân đây em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các cán bộ, công nhân viên trong xí nghiệp liên doanh “Vietsovpetro” đã giúp đỡ thu thập tài liệu để em hoàn thành cuốn đồ án này Hà Nội, ngày 2 tháng 6 năm 2010 Sinh viên Sinh viên: Nguyễn Xuân Huy 1 Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K50 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Nguyễn Xuân Huy CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG MÁY BƠM TRÁM XI MĂNG Ở VIETSOVPETRO 1.1 Giới thiệu về các thiết bị bơm trám 1.1.1 Mục đích, ý nghĩa, công dụng Máy bơm trám xi măng (MBTXM) là một tổ hợp thiết bị bao gồm nhiều thành phần cấu thành như: Thiết bị động lực (động cơ diezen), các cơ cấu truyền động (ly hợp, hộp số, hộp giảm tốc), máy bơm, thùng đo, thùng trộn, đường ống, các cụm phân dòng v.v .Có khi chúng được thiết kế, bố trí để có thể di động được, có khi chúng được lắp đặt cố định trên một tổ hợp khoan- khai thác Trong quá trình xây dựng và sửa chữa giếng khoan, ngoài nhiệm vụ chính là bơm trám xi măng gia cố thành ống chống, đổ cầu xi măng, các tổ hợp MBTXM cố định ở trên giàn còn tiến hành các công việc khác như bơm ép, bơm rửa, bơm dung dịch, bơm dập giếng vv Trong quá trình khai thác, các tổ hợp MBTXM được sử dụng để bơm gọi dòng sản phẩm, bơm rửa giếng khai thác, bơm ép thử rò cho các thiết bị công nghệ, bơm hóa phẩm để xử lý vỉa, bơm vận chuyển dầu hoặc có thể sử dụng khi mở vỉa bằng phương pháp thủy lực… 1.1.2 Bố trí chung của một tổ hợp MBTXM 1.1.2.1 Đối với tổ hợp MBTXM loại di động Thông thường các tổ hợp BTXM loại này (VD: loại XA-320, UN1- 630x700A) được lắp ráp trên khung dầm của ô tô ( loại KRAZ-257 hoặc KPAZ-250) và được bố trí như hình 1.1: Sinh viên: Nguyễn Xuân Huy 2 Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K50 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa Chất 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Hình 1.1 Sơ đồ bố trí của tổ hợp MBTXM loại di động 1- Động cơ ô tô (chính) 8- Thiết bị cứu hỏa 2- Hộp trích công suất (hộp phân phối) 9,15- Đèn pha chiếu sáng 3- Động cơ của bơm ly tâm (phụ) 10- Bơm ly tâm 4- Trục cac-đăng dẫn động bơm piston 11- Bơm piston 5- Đường ống phụ 12- Sa lăng 6- Đường ép của bơm piston 13- Đường xả vào bể đo 7- Bể đo 14- Đường hút của bơm piston Ngoài ra tùy theo từng yêu cầu nhiệm vụ cụ thể hoặc do kích cỡ, một số tổ hợp MBTXM di động có thể có những cách bố trí khác 1.1.2.2 Đối với loại tổ hợp MBTXM cố định Người ta lắp trang bị cho các giàn khoan- khai thác những tổ hợp MBTXM cố định để thực hiện các nhiệm vụ công nghệ trong các giai đoạn xây dựng giếng khoan, sửa chữa giếng khoan và khai thác dầu khí Trên các giàn khoan- khai thác này, những tổ hợp MBTXM được bố trí cố định trong những khu vực riêng (thường là ở block-modun công nghệ số 8) Trong khu vực lắp đặt các tổ hợp MBTXM (gọi là block BTXM), người ta có thể bố trí lắp đặt 2 hoặc 3 tổ hợp MBTXM Các tổ hợp MBTXM thường được đặt cố định trên những bề mặt sàn vượt, giữa chúng có sự liên kết với nhau theo kiểu mắc song song của mạch thủy lực và liên kết với các block công nghệ khác ở trên giàn Sinh viên: Nguyễn Xuân Huy 3 Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K50 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Mỗi tổ hợp MBTXM bao gồm: Thiết bị động lực (động cơ diezen) được nối với hộp số thông qua ly hợp và khớp nối răng để dẫn động cho bơm piston thông qua hộp số và một hộp giảm tốc (HGT) thường được gắn liền như một kết cấu của bơm Bơm piston thường là loại bơm có 2 hoặc 3 piston tác dụng đơn hoặc kép có đường hút chia làm nhiều nhánh để có thể hút chất lỏng công tác từ 2 ngăn riêng biệt của bể đo có V = 6 m3 và từ bể khuấy trộn dung dịch có dung tích V = 12 m3 Ngoài ra đường hút của bơm piston còn được nối với bể đo của các tổ hợp MBTXM khác để có thể hút dung dịch, chất lỏng công tác đã được xử lý và chuẩn bị sẵn để bơm đi theo những quy trình công nghệ khác nhau Đường ép của các MBTXM được nối với một cụm phân dòng chung, trên đó có các van ngược và van chặn cao áp Từ cụm phân dòng này, có thể nối với các hệ thống công nghệ trên toàn giàn bằng các đường ống nối nhanh cao áp.Sơ đồ bố trí của một tổ hợp MBTXM được thể hiện như trên hình 1.2: Sinh viên: Nguyễn Xuân Huy 4 Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K50 Sinh viên: Nguyễn Xuân Huy BLOCK Đồ án tốt nghiệp BK-700 BÔM LY TAÂM BEÅTROÄNV=14M 3 CNS-105/294No1 BÔM LY TAÂM CNS-105/294No2 5 Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K50 BEÅÑOV=6M 3 BEÅÑOV=6M 3 BEÅÑOV=6M 3 Trường Đại học Mỏ - Địa Chất TOÅHÔÏPBTXMN01 TOÅHÔÏPBTXMN02 TOÅHÔÏPBTXMN03 BLOCK N 08 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Hình 1.2 Sơ đồ bố trí chung của một tổ hợp MBTXM loại cố định 1.2 Các loại bơm đã được sử dụng, ưu nhược điểm và đặc tính kỹ thuật 1.2.1 Thực trạng sử dụng MBTXM tại Xí nghiệp liên doanh “Vietsovpetro” Ngay từ khi tiến hành xây dựng các giếng khoan thăm dò trên vùng biển thềm lục địa phía Nam (Vũng Tàu), các tổ hợp máy BTXM di động đã được sử dụng rộng rãi để thực hiện việc bơm trám xi măng gia cố thành ống chống của giếng khoan và thực hiện một số công việc khác như bơm rửa, bơm ép, bơm dung dịch v.v Từ năm 1983, cùng với việc bắt đầu xây dựng các giàn khoan-khai thác (MSP-1, tháng 3-1983) cố định ở trên biển, người ta đã tiến hành lắp đặt các tổ hợp MBTXM cố định trong một khu vực riêng gọi là block BTXM (BM-8) ở trên giàn để phục vụ cho các quy trình công nghệ khác nhau trong cả quá trình khoan, sửa chữa giếng và khai thác Bố trí chung của các tổ hợp MBTXM trên các giàn cố định (MSP) tương đối đồng nhất (như đã nêu ở hình 1.2) nhưng các kiểu loại MBTXM có thể khác nhau Việc lắp đặt các tổ hợp MBTXM cố định trên các giàn khoan-khai thác ở XNLD “Vietsovpetro” đã đạt được hiệu quả sử dụng tương đối lớn và thuận tiện rất nhiều khi tiến hành các công đoạn công nghệ khác nhau Hiện nay, XNLD“Vietsovpetro” đang tiến hành khoan và khai thác chủ yếu ở trên 2 vùng mỏ Bạch Hổ và Rồng Trừ các giàn nhẹ (BK), giàn ép vỉa, giàn nén khí đồng hành, còn trên tất cả các giàn cố định khác: MSP-1, CTP- 2 MSP-11, R-1 vv đều có thiết kế, lắp đặt các tổ hợp MBTXM cố định tại block BTXM với các kiểu loại và số lượng được thống kê trong bảng 1.1 dưới đây: Bảng 1.1 Các loại tổ hợp MBTXM sử dụng trên các giàn khoan Giàn No Tên tổ hợp Kiểu Động cơ Kiểu hộp số MBTXM bơm diezen truyền động UNB1R- No-1 160x40(XA- 9Г IAM3-238 238- 320) 1700010 UNB1R- Sinh viên: Nguyễn Xuân Huy 6 Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K50 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa Chất MSP1 No-2 160x40(XA- 9Г IAM3-238 238- CTP-2 No-3 320) R-700 1700010 MSP-3 No-1 UN1- 12Г B2-800TK- 3KPM- MSP-4 No-2 14Г C3 0001000 MSP-5 No-1 630x700(4A No-1 N-700) 9Г B2- 4KPM-500 No-1 UNB1R- 9Г 500AC3 No-1 9Г B2-500TK- 4KPM.00.00 No-2 400(XA-400) 11Г 0-002 No-3 UNB1R- 4R-700 C4 No-1 4R-700 400x40(XA- 14Г IAM3-238 238- 400) 14Г 1700010 UNB1R- IAM3-238 238- 160x40(XA- IAM3-238 1700010 320) 238- UNB1R- 1700010 160x40(XA- B2- 4KPM-500 320) 500AC3 UNB1R- B2-800TK- 3KPM- 160x40(XA- 0001000 C3 320) UNB1R- B2-800TK- 3KPM- 400(XA-400) C3 0001000 UN1- B2-500TK 4KPM.00.00 630x700(4A -C4T2 0-002 N-700) UN1- B2-500TK 4KPM.00.00 630x700(4A N-700) UNB1R- 400x40(XA- 400) UNB1R- 400x40(XA- Sinh viên: Nguyễn Xuân Huy 7 Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K50 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa Chất MSP-6 No-2 400) 11Г -C4U2 0-002 MSP-7 No-3 UNB1R-400 TWS- B2- 4KPM-500 MSP-8 No-1 600 No-2 (XA-400) 11Г 450AB-C3 ALLISON SSP-500 CAT-3406 596 No-3 4R-700 No-1 UNB1R- TWS- B2- 4KPM-500 400(XA-400) 600 500AC3 No-2 14Г B2-800TK 3KPM- UN1- 0001000 No-3 630x700(4A 14Г -C3 No-1 N-700) 14Г CAT-3406 ALLISON SSP-500 596 No-2 14Г B2-500TK UNB1R- -C4 4KPM.00.00 No-3 400x40(XA- 14Г 0-002 No-1 14Г 400) B2-500TK- 4KPM.00.00 No-2 UNB1R- 14Г 400x40(XA- C4 0-002 400) B2-500TK 4KPM.00.00 UNB1R- 400x40(XA- -C4 0-002 400) B2-500TK 4KPM.00.00 UNB1R- 400x40(XA- -C4 0-002 400) B2-500TK 4KPM.00.00 UNB1R- 400x40(XA- -C4 0-002 400) B2-500TK 4KPM.00.00 UNB1R400x -C4 0-002 40(XA-400) B2-500TK 4KPM.00.00 UNB1R- -C4 0-002 400x40(XA- Sinh viên: Nguyễn Xuân Huy 8 Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K50 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa Chất MSP-9 400) UNB1R- B2-500TK 4KPM.00.00 No-3 400x40(XA- 14Г -C4 0-002 400) UNB1R- B2- 4KPM.00.00 No-1 400x40(XA- 14Г 500ABT 0-002 400) -C3 UNB1R- B2- 4KPM.00.00 MSP-10 No-2 400x40(XA- 14Г 500ABT 0-002 400) -C3 UNB1R- B2- 4KPM.00.00 No-3 400x40(XA- 14Г 500ABT 0-002 400) -C3 UNB1R- 4KPM.00.00 0-002 No-1 400x40(XA- 14Г B2- 500TKC 4KPM.00.00 400) 0-002 B2- MSP-11 UNB1R- 500TKC 4KPM.00.00 0-002 No-2 400x40(XA- 14 Г B2- 500TKC 4KPM.00.00 400) 0-002 B2- UNB1R- 500TKC KPM.00.000 -002 No-3 400x40(XA- 14Г 4T B2- 4KPM.00.00 400) 500TKC 0-002 4T UNB1R- B2- 500TKC No-1 400x40(XA- 14Г 400) UNB1R- R-1 No-2 400x40(XA- 14Г 400) No-3 UNB1R400x 14Г 40(XA-400) Sinh viên: Nguyễn Xuân Huy 9 Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K50 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa Chất 4T 1.2.2 Đặc tính kỹ thuật cơ bản của một số loại tổ hợp MBTXM 1.2.2.1 UNB1R-160x40 (XA-320) - Liên Xô ● Đặc tính kỹ thuật cơ bản của thiết bị động lực - Động cơ diezen: IAM3-238 - Công suất: Nđ/c = 177 kW - Số vòng quay lớn nhất: nđ/c = 2100 v/ph ● Đặc tính kỹ thuật cơ bản của phần truyền động - Ly hợp: Kiểu ma sát khô,điều khiển bằng kết cấu cơ khí - Hộp số: Loại 238-1700010 với 5 cấp tỷ số truyền Tuy nhiên khi làm việc (bơm ép) người ta không sử dụng tỷ số truyền I, mà chỉ sử dụng tỷ số truyền II, III, IV và V - Khớp nối trục: để truyền chuyển động từ động cơ đến hộp số và đến bơm ● Đặc tính kỹ thuật cơ bản của phần bơm piston - Loại máy bơm 9Г: + 2 piston, kiểu nằm ngang, tác dụng kép Piston và xy lanh có thể thay đổi với các đường kính  90 mm, 100 mm, 115 mm, 127 mm Hành trình piston là 250 mm Phần dẫn động bơm là bộ truyền trục vít bánh vít có tỷ số truyền là 20,5 + Áp suất làm việc lớn nhất: Pmax = 320 kG/cm2 (áp lực giới hạn của chốt van an toàn ) + Áp lực giới hạn khi Qmax : Pmin = 43,8 kG/cm2 + Lưu lượng lớn nhất: Qmax = 26,16 l/s (ở chế độ tạm thời với  piston = 127 mm, tỷ số truyền V) + Lưu lượng nhỏ nhất: Qmin = 3,2 l/s (khi Pmax) 1.2.2.2 UNB1R-400 (XA-400) - Liên Xô ● Đặc tính kỹ thuật cơ bản của thiết bị động lực - Động cơ diezen: B2-500A-C3 - 4 kỳ, 12 xy lanh, cao tốc, phun nhiên liệu trực tiếp - Công suất: Nđ/c = 368 kW khi n = 1800 v/ph Sinh viên: Nguyễn Xuân Huy 10 Lớp: Thiết Bị Dầu Khí K50 ... như: bơm trám xi măng thành ống chống, bơm đổ cầu xi măng, bơm ép thử rò thiết bị, bơm dung dịch, bơm sửa giếng, bơm gọi dịng sản phẩm, bơm hóa phẩm xử lý giếng Riêng tổ hợp MBTXM loại UNB1R-400(XA400), ... chữa giếng khoan, nhiệm vụ bơm trám xi măng gia cố thành ống chống, đổ cầu xi măng, tổ hợp MBTXM cố định giàn cịn tiến hành cơng việc khác bơm ép, bơm rửa, bơm dung dịch, bơm dập giếng vv Trong... cầu xi măng thường đựơc thực đội sửa chữa giếng tiến hành sửa chữa lớn giếng khai thác Quy trình bơm trám đổ cầu xi măng tiến hành tương tự bơm trám xi măng thành ống chống Tuy nhiên chế độ bơm