Nghiên cứu tời khoan Y2-55 sử dụng trong khoan khai thác dầu khí

Ngành công nghiệp dầu khí của nước ta hiện nay đang rất phát triển, nó đóng góp khoảng 25% GDP mỗi năm.

LỜI NÓI ĐẦU Ngành công nghiệp dầu khí của nước ta hiện nay đang rất phát triển, nó đóng góp khoảng 25% GDP mỗi năm. Nó được coi là ngành kinh tế mũi nhọn, nằm trong chiến lược phát triển kinh tế quan trọng của đất nước. Trong giai đoạn hiện nay của ngành dầu khí, ngành thiết bị dầu khí là một phần rất quan trọng. Mọi thiết bị dầu khí muốn được sử dụng với hiệu quả tốt nhất thì ta phải biết được cấu tạo, nguyên lý hoạt động, có chế độ làm việc, bảo dưỡng, sửa chữa định kỳ đúng tiêu chuẩn và bộ môn thiết bị dầu khí đã đáp ứng được điều đó. Trên giàn khoan thì tời khoan vô cùng quan trọng. Nó đặc biệt cần thiết cho công tác nâng, thả bộ dụng cụ khoan. Nó biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến móc ròng rọc. Nó chuyền tải cho choong khoan để phá hủy đất đá. Vì vậy em chọn đề tài :" Nghiên cứu tời khoan Y2-55 sử dụng trong khoan khai thác dầu khí " nhằm tìm hiểu về nguyên lý, cách vận hành và đặc biệt là cách sử dụng hợp lý công suất nâng thả của tời khoan Y2-55. Đồ án của em được chia thành 4 chương: Chương 1: Tổng quan về việc sử dụng tời khoan Y2-55 trong khai thác dầu. Chương 2: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của tời khoan Y2-55. Chương 3: Quy trình vận hành, tháo lắp, bảo dưỡng và sửa chữa tời Y2-55. Chương 4: Tính toán chi phí công suất cho tời khoan Y2-55. Qua quá trình học tập tại trường, thực tập sản xuất, thực tập tốt nghiệp tại xí nghiệp Vietsovpetro cũng như sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy cô giáo trường đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội.,em đã hoàn thành đồ án này.Tuy nhiên trong quá trình tìm hiểu và tiếp xúc chưa nhiều nên cuốn đồ án này còn nhiều hạn chế, song đây là cơ hội rất tốt để em nâng cao nhận thức và hiểu biết về các thiết bị trong công tác dầu khí mà cụ thể là tời khoan. Kính mong các thầy cô giáo, các bạn đọc đóng góp ý kiến quý báu để cuốn đồ án này được hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Dầu khí và bộ môn Thiết bị dầu khí của trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội, đặc biệt là thầy giáo: NGUYỄN VĂN GIÁP đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành cuốn đồ án này. Hà nội, tháng 5 năm 2011. Sinh viên thực: Lương Văn Hồng. 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG TỜI KHOAN TRONG KHAI DẦU KHÍ 1.1. Giới thiệu chung về tời khoan trong khai thác dầu khí. Tời khoan là một trong những thiết bị dùng trong khai thác dầu khí, nó thực hiện những nhiệm vụ sau: - Dùng tời để kéo thả cần khoan và ống chống. - Dùng để treo bộ dụng cụ trong quá trình khoan và bơm rửa. - Khi kéo cần khoan thực hiên mômen xoắn ở trong tời và khi thả cần thì thực hiện quá trình phanh. - Truyền chuyển động cho bàn Rotor. - Làm công tác phụ trợ địa vật lý giếng khoan. - Trong trường hợp sử dụng tháp chữ A, tời dùng để dựng tháp. - Điều chỉnh tốc độ truyền tải. 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. + Tời chuyên dùng. - Theo số lượng tang: + Tời 1tang. + Tời 2 tang. * Tời 1 tang: Chỉ dùng để khoan khai thác, lúc đó công việc phụ trợ được thực hiện bằng một tời phụ. * Tời 2 tang: Tang phụ được lắp trên một trục song song với tang chính đóng mở bằng khớp chính hoặc khớp ma sát. Tang chính dùng để quấn cáp nâng, cả hai đều phải có puly hãm. - Theo số trục: + Tời khoan một trục. + Tời khoan hai trục. + Tời khoan ba trục. 2 - Ngoài ra còn phân loại tời theo phương thức dẫn động như: dẫn động bằng động cơ điện và dẫn động bằng động cơ diezen. Tời khoan được lắp trên bệ, trong đó có các trục truyền động, phanh cơ học, phanh thuỷ lực hoặc phanh điện từ, xích truyền động, cánh tay đòn điều khiển phanh, hệ thống bôi trơn và hệ thống điều khiển bằng khí nén. Hình 1.1. Sơ đồ cấu tạo tời khoan 1. Cáp khoan 6. Bảng điều khiển 2. Phanh điện từ 7. Phanh cơ học 3. Xích truyền động cho bàn Rotor 8. Môtơ điện 4. Răng để tựa cáp khoan 9. Đầu mèo 5. Tay phanh cơ học 10. Đường rãnh cáp địa vật lý 3 1.2. Đặc tính của một số loại tời thường sử dụng khoan khai thác dầu khí. Các loại tời khoan được chế tạo trên thế giới phục vụ cho công tác khoan khai thác dầu khí: Bảng 1.1: Một số loại tời do hãng National sản xuất. Thông số 1625DE 1625M 1320D 1300E 80B 55P 45T Công suất (kW) 1850 1850 1200 1200 742 520 400 Đường kính cáp,(mm) 35 35 35 35 32 32 32 Số vận tốc 4 6 4 6 6 3 2 Đường kính tang tời, (mm) 915 915 762 762 635 59 457 Chiều dài tang tời, (mm) 1555,75 1555,75 1422 1422 1244 990 990 Đường kính phanh, (mm) 1575 1575 1372 1372 1168 1067 1067 Chiều rộng phanh, (mm) 263,53 263,53 263,5 263,5 263,5 212 212 Khối lượng, (tấn) 40 38,8 34,3 28,8 19,2 18 9.5 Bảng 1.2: Các loại tời chế tạo ở Rumani. 4 Chỉ tiêu Đơn vị Loại tời TF35 TF 25 TF 25* TF 21 TF15 Công suất KW 1500 1100 740 520 390 Đường kính cáp mm 35; 38 32 28 32; 38 25 Lực kéo cáp max KN 440 275 360 - 150 Vận tốc cáp m/s 4÷ 25 4÷ 25 4÷ 25 2,3÷ 17,2 2÷ 12,5 Lực kéo cáp KN 350 250 160 187,5 113 Đường kính tang tời mm 900 710 630 710 450 Số vận tốc 4+2 4+2 4+2 6 2+1 Đường kính tang tời mm 1510 1320 1180 1180 1100 Đường kính phanh mm 1570 1370 1570 1570 1100 Chiều rộng phanh mm 275 255 255 255 205 Bảng 1.3 Các loại tời chế tạo ở Liênxô. 5 *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. Đơn Loại tời Y2- 47 Y2- 48 RY200B r BY75Br BY50B r BY40Br Công suất KW 900 440 810 400 300 190 Đường kính cáp mm 28 28 33 25 24 25 Lực kéo cáp max KN 153 153 232 125 98 80 Vận tốc cáp m/s 5,7÷ 20,6 2,25÷ 12,6 3,5÷ 17,7 3,2÷ 16 2,6÷ 11,6 2,8÷ 10,4 Số vận tốc 5 4 4 4 4 4 Đường kính tang tời mm 650 650 850 600 450 400 Chiều dài tang tời mm 840 840 1100 865 700 550 Đường kính phanh mm 1180 1450 1450 1180 1000 1000 Chiều rộng phanh mm 250 250 250 250 180 200 6 Từ trước tới nay, Vietsovpetro thường dùng thiết bị của Liên xo sản xuất, trong đó có tời khoan. Tời Y2-55 có công suất khá lớn nên đường kính cáp cũng như lực kéo và phạm vi vận tốc lớn hơn. Đường kính tang tời và chiều dài tang tời lớn hơn các tời khác nên khả năng cuốn cáp được nhiều hơn. Do vậy tời Y2- 55 thường dùng trong khoan khai thác có độ sâu lớn. 1.3. Sơ đồ hệ thống nâng thả. Cụm thiết bị nâng thả là một tổ hợp thiết bị trên giàn khoan. Chúng hoạt động đồng bộ với nhau để thực hiện các chức năng quan trọng như kéo thả cần khoan, ống chống, treo bộ khoan cụ trong quá trình khoan hoặc bơm rửa. Cụm thiết bị nâng thả gồm các thiết bị chính như: Tháp khoan, tời khoan, hệ thống ròng rọc động, ròng rọc tĩnh,… 7 Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống nâng thả. 1. Cáp khoan 5. Cuộn dây dự trữ 2. Ròng rọc động 6. Tời khoan 3.Neo cáp cố định 7. Ròng rọc tĩnh 4. Kẹp 8 1.4. Một số kết quả đạt được trong quá trình sử dụng. - Công suất lớn hơn do trọng lượng của cột cần khoan 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 số tốc độ lớn nhất để kéo thả móc không tải. - Hệ thống hãm tời làm việc với độ tin cậy cao. - Thuận tiện cho việc điều chỉnh tốc độ truyền tải choòng. Bên cạnh đó nó còn các nhược điểm: - To, nặng, cồng kềnh. - Các phụ kiện kèm theo lắp đặt rất khó khăn. - Các chi tiết hay bị hỏng nên thay thế mất nhiều thời gian. - Công suất nhỏ hơn các loại tời tư bản. Vì vậy 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 thời gian, thường xuyên kiểm tra toàn bộ hệ thống sau mỗi lần giao ca hoặc nhận ca. Trình độ người điều khiển phải có trình độ cao và hiểu rõ từng chi tiết trên tời. 9 CHƯƠNG II CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA TỜI KHOAN Y2-55 2.1. Cấu tạo của tời koan Y2-55. 2.1.1 Cấu tạo trục tang tời. Hình 2.1: Cấu tạo trục tời Y2-55 1, 2 : Khớp nối 3: Bánh xích 4, 25: Gối đỡ 5: Tang phanh 6: Đĩa tang phanh 7: Trục tang 8: Tang tời 9, 15: Vú mỡ 10: Cụm bánh xích 11: Nắp bảo hiểm 12, 13: Tang côn 1065 14: Côn hơi 1070 16: Đường mở 17: Moay-ơ 18: Côn hơi 700 19: Đĩa chắn bẩn 20: Bộ kẹp cáp 22, 24: Ổ bi 3638 23, 28: Then 26, 27: Ổ bi 3534 29: Đường nối hơi 30: Đầu tiếp hơi 10 [...]... cao ngang tời phụ Tất cả được nối bằng ống cao su từ bảng tới tời khoan Chế độ khí được điều chỉnh từ bảng điều khiển một cách nhanh chóng và tất cả các van, áp kế đều phải có chất lượng cao, sử dụng dễ dàng và đáng tin cậy Hình 2.5: Bảng điều khiển tời khoan 17 1: Đồng hồ đo áp lực nước 2: Đồng hồ đo áp lực dầu 3: Đồng hồ đo áp suất khí của bộ côn ly hợp Rotor 4: Đồng hồ do áp suất khí tời phụ 5:... 16: Đồ thị đặc tính của tời khoan 2.1.7 Bộ hãm tời khoan 2.1.7.1 Bộ hãm tời băng: - Bộ hãm tời băng đơn giản - Bộ hãm tời băng có bộ hãm phụ + Bộ hãm tời băng đơn giản: Bộ hãm tời gồm hai băng hãm (4) ôm lấy hai phần ba vòng trong của bánh hãm (3) trên tang tời (5) Một đầu băng hãm (4) nối với thanh đối trọng (8), đầu còn lại nối với cơ cấu trục khuỷu (7) Thanh đối trọng có tác dụng cân bằng lực giữa... rồi lại đổ dầu vào Loại dầu đổ vào phải đúng chủng loại và đủ lưu lượng Mức dầu trong bể phải được kiểm tra thường xuyên, sau 30 ngày thì phải thay dầu bôi trơn mới, trong trường hợp để dầu bị bẩn thì phải thay ngay và mỗi lần thay phải làm sạch phần hút của thiết bị lọc + Mỗi ngày: - Kiểm tra mực dầu trong bể - Bôi trơn các ổ bi ở các trục ra, trục vào của tời phụ - Bôi trơn ổ bi trục tang tời bằng... trò như là ổ tựa cho hệ thống tời khoan làm việc 28 Trong quá trình làm việc, tời khoan phải tạo được mômen thắng trọng lượng bản thân của tời Cơ cấu dẫn động của tang tời tạo lên được mômen hãm lớn để thắng mômen quán tính của các phần quay vì thế khi khởi động thì mômen và công suất của tời đạt giá trị cực đại Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý làm việc của tời 1: Cụm trục tang tời 2: Côn ly hợp chậm 3: Côn... DƯỠNG, LẮP ĐẶT VÀ NHỮNG HỎNG HÓC THƯỜNG GẶP CỦA TỜI Y2-55 3.1 Quy trình vận hành tời khoan Y2-55 30 3.1.1 Hướng dẫn trước khi khởi động: Tời khoan được vận hành trong một thời gian dài, muốn đảm bảo cho quá trình làm việc liên tục, không ngừng thì phải tuân thủ các yêu cầu sau: - Kiểm tra lượng dầu có lẫn bụi hay nước không, xả hết và làm sạch - Rót đủ dầu mới theo sự chỉ dẫn cho phần bôi trơn - Bôi... trục tời qua bộ ly hợp cam, trên rotor có các cánh nghiêng phẳng - Stator: là phần vỏ bộ hãm, được gắn trực tiếp lên khung, bệ tời Stator cũng có các cánh nghiêng phẳng Các cánh Rotor nghiêng theo chiều quay Rotor khi thả bộ dụng cụ còn các cánh Stator nghiêng theo chiều ngược lại Trong bộ hãm chứa đầy chất lỏng, khi làm việc giữ chất lỏng ở nhiệt độ ≤ 80°C Bộ hãm thuỷ lực không có tác dụng dừng bộ khoan. .. 2.1.2 Cấu tạo tang tời Hình 2.2 – Tang tời 1: Gối đỡ 5: Trục tang tời 2: Chốt hãm 6: Rãnh chứa cáp 3: Chốt bu lông 7: Ống dẫn nước làm mát 4: Gờ tang phanh Tang tời dùng để chứa và cuốn bộ cáp khoan Trong quá trình làm việc, tang tời chịu mômen xoắn, nén do lực căng của cáp sinh ra và lực nén do cáp đè lên 12 Đường kính tang tời phụ thuộc vào đường kính cáp Thông thường ta có: Dtt > 400dc Trong đó: + Dtt:... đường kính tang tời, (mm); + dc: đường kính sợi cáp, (mm) 2.1.3 Cấu tạo côn của tời Tời khoan được lắp bộ côn ly hợp điều khiển bằng khí nén từ bàn kíp trưởng Hiện nay người ta sử dụng các bộ ly hợp sau: + Ly hợp dạng đĩa ma sát + Ly hợp dạng bánh hơi Các bộ ly hợp có cấu tạo dạng đĩa ma sát hay dạng bánh hơi đều được điều khiển nhờ không khí nén, được dùng cho cả hai cấp độ cao và thấp của tời Van điều... khiển bộ thoát khí S2 bằng van CRTr3 (van nhận nhiên liệu từ hộp tổng hợp của bàn điều khiển (1)) 16 Van máy CRĐ1 nhận nhiên liệu từ bộ điều khiển khoan qua bộ lọc θ1 đưa không khí sạch lên bằng áp suất 0,45 Npa trong xi lanh khí S1 của phanh qua van xu-pap chuyển hướng C5 đảm bảo việc phanh êm nhẹ của tay phanh tời áp suất không khí ở lưới chắn hiện ra áp kế MN 2.1.6 Bảng điều khiển của tời khoan Bảng... truyền chuyển động cho trục tời phụ X Việc đóng ngắt vận tốc số 5 được thực hiện bằng côn hơi 14 thông qua miệng nạp khí 16 để cung cấp nguồn khí cho côn hơi này từ bảng điều khiển Tời phụ nhận được chuyển động qua bộ bánh xích 13, cặp bánh răng 19/35, xích 6, trục tời X Trục tời quay sẽ truyền chuyển động đến bộ bánh răng hành tinh, nếu đóng côn ma sát của tời phụ thì tời phụ sẽ làm việc Để truyền . c n thiết cho công tác n ng, th bộ dụng cụ khoan. N bi n chuy n động quay của động cơ th nh chuy n động t nh ti n móc ròng rọc. N chuy n tải cho choong. hợp thiết bị tr n gi n khoan. Chúng ho t động đồng bộ với nhau để th c hi n các chức n ng quan trọng nh kéo th c n khoan, ống chống, treo bộ khoan cụ