Nghiên cứu độ tin cậy choòng khoan xoay cầu trong quá trình khoan thăm dò dầu khí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỖ TUẤN ANH NGHIÊN CỨU VỀ ĐỘ TIN CẬY CỦA CHÒONG KHOAN XOAY CẦU TRONG QUÁ TRÌNH KHOAN THĂM DÒ DẦU KHÍ Chuyên ngành : CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC … NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS TS PHẠM VĂN HÙNG TS ĐÀO KHÁNH DƯ Hà Nội – Năm 2011 MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ CHOÒNG KHOAN DÙNG TRONG QUÁ TRÌNH KHOAN THĂM DÒ DẦU KHÍ 11 12 1.1 Tổng quan công nghiệp dầu khí 1.2 Giới thiệu xí nghiệp khoan sửa giếng 1.3 Phân loại choòng khoan xoay 1.4 Các cho òng khoan sử dụng Vietsovpetro CHƯƠNG – CƠ CHẾ PHÁ HỦY VÀ ĐÁNH GIÁ MÒN CHO CHOÒNG KHOAN 2.1 Cơ chế phá hủy đất đá ch choòng khoan 2.1.1 Nguyên lý phá hủy đất đá choòng khoan 2.1.2 Cơ chế phá hủy đất đả choòng khoan kim cương tự nhiên đa tinh thể (PDC) 2.1.3 Cơ chế phá hủy choòng khoan chóp xoay 2.2 Tổng quan mòn chi tiết choòng khoan 2.3 Các tượng hỏng choòng khoan nguyên nhân 2.3.1 Gẫy 2.3.2 Mòn đỉnh 2.3.3 Hỏng hóc nhiệt 2.3.4 Long 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ mòn choòng khoan xoay 2.4.1 Ảnh hưởng chiều cao 2.4.2 Ảnh hưởng tải trọng 2.4.3 Ảnh hưởng vận tốc quay 12 16 30 39 42 42 43 44 45 45 49 49 49 49 50 50 50 51 51 2.4.4 Ảnh hưởng chung yếu tố đến vận tốc mòn 2.5 Đánh giá độ mòn choòng khoan CHƯƠNG – CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY 3.1 Ý nghĩa vấn đề độ tin cậy 3.2 Các khái niệm đối tượng nghiên cứu 3.3 Các khái niệm trạng thái đối tượng 3.4 Những yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy 3.5 Các tiêu độ tin cậy 3.6 Xác định độ tin cậy chi tiết máy sở mòn 3.7 Độ tin cậy máy thiết bị sở mòn CHƯƠNG – KHẢO SÁT ĐỘ TIN CẬY CỦA CHOÒNG KHOAN TẠI MỎ BẠCH HỔ 4.1 Giới thiệu mỏ Bạch Hổ 4.2 Cấu tạo khoan cụ 4.3 Bảng thống kê số liệu độ mòn choòng khoan khảo sát mỏ Bạch Hổ 4.4 Xử lý số liệu đánh giá kết 4.4.1 Khử số liệu có chứa sai số thô 4.4.2 Xác định hàm phân phối thực nghiệm cho số liệu cho òng khoan mỏ Bạch Hổ 4.4.3 Xác định độ tin cậy choòng khoan sở mòn KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 52 63 63 64 65 66 67 67 74 86 86 87 89 93 93 94 99 103 104 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn với đề tài “Nghiên cứu độ tin cậy choòng khoang xoay cầu trình khoan thăm dò dầu khí” tự thực dự hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Đào Khánh Dư PGS TS Phạm Văn Hùng Các số liệu kết hoàn toàn trung thực, phù hợp với quy định pháp luật hành Ngoài ra, tài liệu tham khảo dẫn cuối luận văn, xin đảm bảo không chép từ công trình nghiên cứu, ứng dụng người khác Nếu phát có sai phạm với điều cam đoan trên, xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Viện Cơ khí, Viện đào tạo sau Đại học trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hà Nội, ngày 29 tháng năm 2011 Học viên thực Đỗ Tuấn Anh DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các loại choòng sử dụng Vietsovpetro Bảng 2.1: Giá trị H1, H2 Bảng 2.2: Kích thước phổ biến Bảng 2.3: Bảng dung sai kích thước Bảng 2.4: Mòn cho ổ đỡ hở Bảng 2.5: Độ mòn đường kính choòng Bảng 3.1: Biểu thức quan hệ hàm f(t), Q(t), R(t) Bảng 4.1: Số liệu cho giếng 122 – BK - 15BH Bảng 4.2: Số liệu cho giếng 20 – BH Bảng 4.3: Số liệu cho giếng 19 – BH Bảng 4.4: Số liệu cho giếng 1024 – BH Bảng 4.5: Bảng số liệu tính toán chương trình EXCEL DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Hình ảnh Chủ tịch Hồ Chí Minh thăm mỏ Bacu Liên xô cũ Hình 1.2: Giàn khoan mỏ Đại Hùng thử vỉa Hình 1.3: Ngọn lửa dầu khí Vietsovpetro Hình 1.4: Nghiên cứu thiết kế công nghệ khai thác dầu mỏ Bạch Hổ Hình 1.5: Gian bơm ép vỉa cụm giàn công nghệ trung tâm số mỏ Bạch Hổ Hình 1.6: Giàn nén khí trung tâm mỏ Bạch Hổ Hình 1.7: Lắp đặt hoàn thiện công trình khơi Hình 1.8: Lặn khảo sát sửa chữa công trình biển Hình 1.9: Địa lý giếng khoan Hình 1.10: Cảng bốc xếp hàng hóa vật tư, thiết bị Hình 1.11: Giàn khoan tự nâng Tam Đảo 02 Hình 1.12: Sơ đồ tổ chức xí nghiệp khoan sửa giếng Hình 1.13: Sơ đồ phân loại choòng khoan Hình 1.14: Răng phay Hình 1.15: Răng đính Hình 1.16: Hình dáng bố trí chóp xoay Hình 1.17: Góc nghiêng chóp xoay Hình 1.18: Mặt cắt ổ bi Hình 1.19: Ổ bạc Hình 1.20: Cấu tạo hệ thống bôi trơn ổ bi kín Hình 1.21: Loại phay Hình 1.22: Loại đính Hình 1.23: Hình dạng choòng phay Hình 1.24: Hình dạng choc choòng đính địa tầng khác Hình 1.25: Bảo vệ calips HÌnh 1.26: Mặt cắt vòi phun cho òng Hình 2.1: Một số dạng phá hủy đất đá Hình 2.2: Các loại địa tầng Hình 2.3: Hệ thống đánh giá theo IADC Hình 2.4: Độ mòn trung bình hàng bên bên Hình 2.5: Cách đo độ mòn lưỡi cắt Hinh 2.6: Cấp độ mòn luwoix cắt mòn kim cương mòn ba chóp xoay Hình 2.7: Một số hình ảnh độ mòn choòng ba chóp xoay Hình 2.8: Vị trí bề mặt choòng xảy tính chất mòn Hình 2.9: Dụng cụ đo calip Hình 3.1: Các khoảng làm việc khoảng phục hồi Hình 3.2: Quá trình mòn ngẫu nhiên hàm mật độ phân phối f(U), f(t) Hình 3.3: Các thể mòn tuyến tính mật độ f(U), f(t) Hình 4.1: Vị trí mỏ Bạch Hổ Hình 4.2: Bộ khoan cụ Hình 4.3: Mặt cắt giếng Hình 4.4: Đồ hàm mật độ f(t) Hình 4.5: Đồ thị hàm tin cậy R(t) MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ CHOÒNG KHOAN DÙNG TRONG QUÁ TRÌNH KHOAN THĂM DÒ DẦU KHÍ 11 12 1.1 Tổng quan công nghiệp dầu khí 1.2 Giới thiệu xí nghiệp khoan sửa giếng 1.3 Phân loại choòng khoan xoay 1.4 Các cho òng khoan sử dụng Vietsovpetro CHƯƠNG – CƠ CHẾ PHÁ HỦY VÀ ĐÁNH GIÁ MÒN CHO CHOÒNG KHOAN 2.1 Cơ chế phá hủy đất đá ch choòng khoan 2.1.1 Nguyên lý phá hủy đất đá choòng khoan 2.1.2 Cơ chế phá hủy đất đả choòng khoan kim cương tự nhiên đa tinh thể (PDC) 2.1.3 Cơ chế phá hủy choòng khoan chóp xoay 2.2 Tổng quan mòn chi tiết choòng khoan 2.3 Các tượng hỏng choòng khoan nguyên nhân 2.3.1 Gẫy 2.3.2 Mòn đỉnh 2.3.3 Hỏng hóc nhiệt 2.3.4 Long 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ mòn choòng khoan xoay 2.4.1 Ảnh hưởng chiều cao 2.4.2 Ảnh hưởng tải trọng 2.4.3 Ảnh hưởng vận tốc quay 2.4.4 Ảnh hưởng chung yếu tố đến vận tốc mòn 2.5 Đánh giá độ mòn choòng khoan 12 16 30 39 42 42 43 44 45 45 49 49 49 49 50 50 50 51 51 52 52 CHƯƠNG – CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY 3.1 Ý nghĩa vấn đề độ tin cậy 3.2 Các khái niệm đối tượng nghiên cứu 3.3 Các khái niệm trạng thái đối tượng 3.4 Những yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy 3.5 Các tiêu độ tin cậy 3.6 Xác định độ tin cậy chi tiết máy sở mòn 3.7 Độ tin cậy máy thiết bị sở mòn CHƯƠNG – KHẢO SÁT ĐỘ TIN CẬY CỦA CHOÒNG KHOAN TẠI MỎ BẠCH HỔ 4.1 Giới thiệu mỏ Bạch Hổ 4.2 Cấu tạo khoan cụ 4.3 Bảng thống kê số liệu độ mòn choòng khoan khảo sát mỏ Bạch Hổ 4.4 Xử lý số liệu đánh giá kết 4.4.1 Khử số liệu có chứa sai số thô 4.4.2 Xác định hàm phân phối thực nghiệm cho số liệu cho òng khoan mỏ Bạch Hổ 4.4.3 Xác định độ tin cậy choòng khoan sở mòn KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 63 64 65 66 67 67 74 86 86 87 89 93 93 94 99 103 104 MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài Công nghiệp dầu khí ngành kinh tế mũi nhọn non trẻ nước ta Phấn đấu đạt vượt tiêu đề chiến lược phát triển ngành dầu khí Việt Nam đến năm 2015 định hướng đến năm 2025 Bộ Chính trị kết luận Kết luận số 41-KL/TW ngày 19/01/2006 Thủ tướng Chính phủ định Quyết định số 386/QĐ-TTg ngày 09/03/2006; xây dựng PetroVietnam trở thành doanh nghiệp dân tộc, biểu tượng đất nước Việt Nam động đường hội nhập kinh tế quốc tế, hình mẫu doanh nghiệp nhà nước, thể rõ vai trò chủ đạo kinh tế nhà nước Với mục tiêu cụ thể lĩnh vực tìm kiếm,thăm dò, khai thác dầu khí Tìm kiếm, thăm dò, khai thác dầu khí lĩnh vực cốt lõi ưu tiên tăng tốc làm đòn bẩy cho lĩnh vực khác phát triển Đẩy mạnh đầu tư tìm kiếm, thăm dò khai thác nước, dành tỷ lệ tham gia cao bể truyền thống Cửu Long, Nam Côn Sơn, Malay-Thổ chu, Sông Hồng; tích cực quảng bá, ưu tiên kêu gọi đối tác tiềm có quan tâm đầu tư vào tìm kiếm, thăm dò vùng nước sâu, xa bờ phía nam bể Sông Hồng, Tây Hoàng Sa, Đông bể Phú Khánh, Đông bể Nam Côn Sơn, Tư Chính-Vũng Mây Trường Sa Như với mục tiêu hoạch định năm tới năm 2025 số lượng giếng khoan thăm dò khai thác tăng nhiều lần so với năm 2010 Hiện giới kỹ thuật công nghệ khoan dầu khí phát triển nhanh Trong năm gần đạt tốc độ thương mại tốc độ khoan cao, chế tạo nhiều loại thiết bị chất lượng cao phục vụ cho công tác khoan thăm dò khai thác, đạt nhiều thành tựu công việc nghiên cứu công nghệ chế tạo kiểu choòng khoan khác Choòng khoan công cụ yếu khoan cụ thiết kế để phá hủy đất đá đáy giếng khoan choòng khoan làm việc sâu lòng đất, qua địa tầng trước, Vì việc đánh giá kiểm tra 10 Bảng 4.2: Số liệu giếng 20 –BH2 Bit No Bit Make Bit Type Size (inch) The rate of wear (D) Depth out Run Length Drill hours WOB SPP FLW RPM ROP average m m hrs (ton) (at) (l/s) (v/min) (min/m) mm 26 F47 ODPS No: 7775 41/2” 4933 13 3,2 6-8 125-140 10-10.5 48-35 14,77 3,1 27 XR45 No: 9349 41/2” 4957 24 5,8 4,5 113-116 9.5-10 60-65 14,5 3,28 28 F47 ODPS No: 7778 41/2” 4981 24 6,7 3-4 97-102 7.7-8 58-63 16,75 3,19 29 F47 ODPS No: 7923 41/2” 5000 19 10,5 3-4 98-101 7.7-7.9 58-63 33,16 3,31 30 F47 No: 7780 41/2” 5063 63 19,2 3-4 86-91 7-7.5 60-61 18,29 3,29 31 F47 No: 7774 41/2” 5132 69 23,7 3.5-4.5 85-90 7-7.5 60-61 20,61 3,37 32 F47 No: 8038 41/2” 5202 70 20,2 3.5-4.5 82-96 7-7.5 60-66 17,31 3,35 92 Bảng 4.3: Số liệu giếng 19 –BH Bit No 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 Bit Make Bit Type (v/min) ROP average (min/m) The rate of wear (D) mm 10 55-60 20,3 3,32 160-130 9-8 55-60 16,7 3,35 4-8 53-108 6-7 55-60 11,6 3,31 1,23 5-6 73-65 6-7 55-60 85,4 4,79 1,4 5-6 80-100 6-7 58-60 4765 36 10 5-6 100-108 5-6 58-65 16,66 3,35 41/2” 4845 80 19,3 5-6 97-117 5-6 58-65 14,475 3,18 41/2” 4942 97 18,9 5-6 100-110 5-6 58-65 11,69 3,23 41/2” 5006 64 12,5 5-6 110-130 5-6 58-65 11,72 3,32 41/2” 5039 33 7,1 5-7 99-127 6-7 58-65 12,91 3,37 41/2” 5129 90 22,6 5-8 94-104 6-7 58-65 15,07 3,57 41/2” 5180 51 11,6 6-8 113-105 6-7 60-65 13,65 3,15 (inch) Depth out m Run Length m Drill hours hrs L211 No: 1727 41/2” 4607 F47 ODPS No: 3717 F47 ODPS No: 4671 F47 ODPS No: 4669 F47 ODPS No: 4761 F47 ODPS No: 4750 F47 ODPS No: 4663 F47 ODPS No: 2582 F47 ODPS No: 3716 F47 ODPS No: 2571 F47 ODPS No: 4950 F47 ODPS No: 4718 41/2” 4654 41/2” Size WOB SPP FLW RPM (ton) (at) (l/s) 0,33 1-4 150-155 47 13 6-7.5 4728 74 14,3 41/2” 4729 41/2” 4729 41/2” 93 1,15 Bảng 4.4: Số liệu giếng 1204 - BH Bit No Bit Make Bit Type Size (inch) The rate of wear (D) Depth out Run Length Drill hours WOB SPP FLW RPM ROP average m m hrs (ton) (at) (l/s) (v/min) (min/m) mm 32 F47 No PN4762 41/2” 3970 30 12,6 3-6 169-172 13-14 59-63 2,38 3,12 33 F47 No PN4678 41/2” 4011 41 22,12 5-6 169-175 13-14 59-63 1,85 3,21 34 F47 No PN4672 41/2” 4059 48 28,07 5-6 165-175 13-14 59-63 1,71 3,17 35 F47 No PL5751 41/2” 4095 36 28,26 5-6 167-189 11-13 59-60 1,27 3,25 F47ODP No PL3715 F47ODP No PN 4714 F47ODP No PN 4667 F47ODP No PN 2579 F47ODP No PN 4760 F47ODF No PL 5748 41/2” 4156 61 30,47 5-6 166-201 11-13 59-60 3,12 41/2” 4220 64 34,71 4-6 196-202 11-13 58-60 1,84 3,35 41/2” 4272 52 35,1 5-6 195-202 12 58-61 1,48 3,37 41/2” 4325 53 35,71 199-212 12 58 1,48 3,29 41/2” 4346 21 9,31 212-215 12 59 2,25 2,93 41/2” 4410 64 34,3 5-6 202-224 12 59-61 1,87 3,21 36 37 38 39 40 41 94 4 Xử lý số liệu đánh giá kết 4.4.1.Khử số liệu có chứa sai số thô Khi xử lý số liệu thống kê kết đo, không sử dụng kết không đủ độ tin cậy, hay nói cách khác không sử dụng kết có chứa sai số thô Khi nhận kết đo khác biệt so với kết khác, xuất mối nghi ngờ kết chứa sai số thô Trong trường hợp cần kiểm tra lại điều kiện quan trắc có bị vi phạm hay không Nếu việc kiểm tra không tiến hành kịp thời việc loại bỏ giá trị “bất thường” tiến hành cách so sánh với kết quan trắc lại Có phương pháp khử số liệu có chứa sai số thô sau tùy thuộc vào việc có biết trước sai lệch chuẩn δ hay không a- δ biết: Ký hiệu x* số hiệu bất thường, x1,x2,x3…,xn giá trị lại • Tính: 1n | x*−X | X = ∑xi , t = n +1 n i=1 δ n • Tính xác suất 2(1- φ (t ) ), φ (t ) hàm laplace • Cho trước xác suất α bé, thông thường α =0,10; 0,05; 0,01 • Nếu 2(1- φ (t ) )< α kết luận x* chứa sai số thô loại bỏ x* khỏi tập hợp giá trị quan sát Kết luận đảm bảo với xác suất ≥ 1- α sai với xác suất ≤ α b- δ chưa biết: Nếu trước δ ước lượng gần theo kết quan trắc, có nghĩa thay ta sử dụng tiêu chuẩn độ lệch thực nghiệm s: 95 n s= ∑ (x − X ) i =1 n −1 | x*−X | • Tính t = , X = n s • Cho trước xác suất α i (4.1) n ∑x i =1 , thông thường α i =0,1; 0,05; 0,01 Tìm giá trị tới hạn tn ,(1−α ) cách tra bảng • t> tn ,(1−α ) kết luận x* chứa sai số thô loại bỏ x* khỏi tập giá trị quan sát Độ tin cậy kết luận ≥ − α Từ công thức trên, khử sai số t = 0,33 Ta tính số liệu thực nghiệm (Bảng tổng hợp số liệu xử lý) S = 7,5, Giá trị trung bình tuổi thọ Ttb = 19,04h Tính t = 2,494 Với độ tin cậy α =0,01 loại bỏ giá trị t = 0,33 4.4.2 Xác định hàm phân phối thực nghiệm cho số liệu khảo sát choòng khoan mỏ Bạch Hổ Tập số liệu tuổi thọ mòn t1,t2,t3…t35 ĐLNN Xác định luật phân phối xác tập điều kiện cần thiết để xác định độ tin cậy choong khoan Cơ sở lý thuyết để xác định luật phân phối xác đại lượng ngẫn nhiên sau : Giả sử biết n giá trị đại lượng ngẫu nhiên X Cần phải chứng minh giả thiết ĐLNN X có hàm phân phối F(x) có phù hợp với số liệu hay không Toàn tập giá trị ĐLNN chia thành k phần không giống điểm chia i=1,2,3,,k cho khoảng chia có không giá trị ĐLNN Ký hiệu số lượng giá trị ĐLNN rơi vào khoảng i hà Hi Rõ ràng là: H1+H2+H3+…+Hk=n Ký hiệu pi xác suất đê ĐLNN nhận giá trị khoảng i Các xác suất xác định thông qua hàm phân phối F(x) : 96 p1=F(x1), p2=F(x2),… pi=F(xi)-F(xi-1),… pk=1-F(xk) Mức độ phù hợp giá trị ĐLNN X với hàm phân bố lý thuyết F(x) phụ thuộc vào hiệu số (Hi-npi): Giá trị tuyệt đối hiệu số nhỏ có sở thừa nhận phù hợp phân phối lý thuyết với thực tế ( H i − npi ) Xét ĐLNN: χ = ∑ npi i =1 (4.2) k Nếu đại lượng χ có giá trị lớn nhất, điều có nghĩa phân phối lý thuyết số liệu thực tế có sai lệch lớn, ngược lại χ nhỏ coi hàm F(x) đủ phù hợp để mô tả ĐLNN X Đại lượng ngẫu nhiên χ có hàm phân phối xác định, giá trị phụ thuộc hệ số tự L xác suất phù hợp P lập thành bảng tra Cho trước mức ý nghĩa α Điều có nghĩa ta công nhận thực tế có biến cố mà xác suất chúng nhỏ α Thông thường α chọn 0,01; 0,03; 0,05; 0,1 Căn vào xác suất phù hợp cho trước P=1- α tham số L, tra giá trị Bất đẳng thức: χ bảng χ < χ bảng Thể mức độ phù hợp số liệu thực tế với hàm phân phối F(x) Nếu : χ ≥ χ bảng Thì phải thừa nhận số liệu thực tế không phù hợp với hàm phân phối F(x) chọn Trình tự tiến hành xác định luật phân phối xác ĐLNN theo tiêu chuẩn χ : 1- Xác định độ lớn ∆ khoảng chia: đó: ∆ = (xmax-xmin)/(1+3,32lgn) xmin=min(X)-giá trị nhỏ ĐLNN xmax=max(X) giá trị lớn ĐLNN n- tổng số liệu ĐLNN 97 2- Xác định số khoảng chia k ĐLNN: Từ giá trị xmin bề rộng khoảng chia ∆ xác định số khoảng chia k dãy số liệu ĐLNN khoảng chia 1: xmin ÷ xmin+ ∆ khoảng chia 2: xmin+ ∆ ÷ xmin+2 ∆ …… khoảng chia k: xmin+(k-1) ∆ ÷ xmin+k ∆ 3- xác định trung vị x, khoảng chia với i=1,2,3…k: Trung vị khoảng chia 1: x1=xmin+1/2 ∆ Trung vị khoảng chia 1: x2=xmin+ ∆ +1/2 ∆ …………………… Trung vị khoảng chia 1: xk=xmin+(k-1) ∆ +1/2 ∆ 4- Xác định tần số Hi khoảng chia, với i=1,2,3…k: Tần số khoảng chia 1: H1 số lượng ĐLNN rơi vào khoảng chia Tần số khoảng chia 2: H2 số lượng ĐLNN rơi vào khoảng chia …… Tần số khoảng chia k: Hk số lượng ĐLNN rơi vào khoảng chia k 5- Xác định tần suất ri khoảng chia, với i=1,2,3 k: k ri=Hi/n với ∑r =1 i =1 i (4.3) 6- Xác định mật độ phân bố pi ĐLNN: pi=ri/ ∆ (4.4) 7- Xác định kỳ vọng toán µ ĐLNN: k µ = ∑ xi ri i =1 8- Xác định phương sai ĐLNN: 98 (4.5) k δ = ∑ ( µ − xi ) ri i =1 (4.6) 9- Xác định sai lệch chuẩn δ : δ = δ (4.7) 10- Lựa chọn luật phân phối lý thuyết để kiểm tra xác định giá trị mật độ lý thuyết f(x) khoảng chia: Dựa theo dáng điệu phân phối thực nghiệm,tiến hành chọn luật phân phối lý thuyết luật phân phối thường gặp xác định mật độ lý thuyết f(xi) khoảng chia, xi trung vị nhóm thứ i 11- Tính sai lệch χ (sai lệch mật độ phân phối thực nghiệm mật độ phân phối lý thuyết): Để thuận tiện cho tính toán xây dựng đồ thị hàm mật độ phân phối ĐLNN liên tục, ta biến đổi công thức (2.49) thành: k [ pi − f ( xi )] i −1 f ( xi ) χ = n.∆ ∑ 2 (4.8) đó: f(xi)- mật độ phân bố lý thuyết khoảng chia thứ I xi- trung vị khoảng chia thứ I 12- Xác định số bậc tự L:L=k-s-1 đó: k-số lượng khoảng chia s- số lượng tham số luật phân phối 13- Kiểm nghiệm phù hợp phân phối lý thuyết với phân phối thực nghiệm ĐLNN: Căn theo số bậc tự L xác suất phù hợp P, xác định χ bang Nếu sai lệch χ tính theo công thức (2.58) thỏa mãn bất đẳng thức: χ < χ bảng Thì kết luận phân phối lý thuyết vừa chọn phù hợp với phân phối thực tế ĐLNN 99 Tập số liệu tuổi thọ choong khoan thông kê tổng hợp từ bốn giếng sau, xác định hàm phân phối thực nghiệm cho số liệu Bảng 4.5: Bảng tính toán xử lý số liệu máy tính EXCEL Số khoảng thọ t (h) Tuổi Hj Zi=(Xi-µ)/σ Zi-1=(Xi-1-µ)/σ Ф(Z) Ф(Zi-1 ) pi (Hj-npi)^2/npi 1,5 5,5 -1,806 -2,339 -0,465 -0,4904 0,0254 0,013859 5,5 9,5 -1,272 -1,806 -0,398 -0,465 0,067 0,182953 9,5 13,5 -0,739 -1,272 -0,27 -0,398 0,128 0,051429 13,5 17,5 -0,206 -0,739 -0,0832 -0,27 0,1868 0,044271 17,5 21,5 0,328 -0,206 0,129 -0,0832 0,2122 0,333153 21,5 25,5 0,861 0,328 0,3051 0,129 0,1761 0,219637 25,5 29,5 1,394 0,861 0,4177 0,3051 0,1126 0,000883 29,5 33,5 1,928 1,394 0,4732 0,4177 0,0555 0,001702 33,5 37,5 2,461 1,928 0,4931 0,4732 0,0199 0,13225 Tổng: 0,980138 N = 35 100 - Sử dụng chương trình tính toán phần mềm EXCEL ta tính thông số sau: - Tuổi thọ trung bình: ttb = 19,05h - Sai số thực nghiệm: S = 7,5 - Tính sai lệch χ = 0,98 - Xác định χ bang , với số bậc tự L = -2-1 = Với kết tính toán χ < χ bang với độ tin cậy Như dãy số liệu tuân theo phân phối lý thuyết – phân phối chuẩn Gauss 4.3 Xác định độ tin cậy choòng khoan sở mòn Sau có số liệu thống kê lượng mòn chòong khoan bốn giếng theo trình tự bước sau (các số liệu loại bỏ sai số thô): Bước 1: Tuyến tính hóa thể mòn: Choofoong khảo sát có 35 thể mòn, tổng cộng có 35 đường thẳng thay thế: Ui=ait+bi (ai bi hệ số, i= ÷ 35 ) Sử dụng CHƯƠNG TRÌNH MÁY TÍNH III Xác định hệ số bi, tức xác định đường thẳng Ui Bước 2- Xác định thời gian hỏng mòn (tuổi thọ mòn) chòong khoan Lượng mòn giới hạn Ugh chòong khoan lượng mòn giới hạn chi tiết chòong khoan chúng làm việc thực tế (Được thống kế bảng số liệu ) Hoành độ giao điểm t1,t2,t3…t35 tuổi thọ mòn chòong khoan Bước 3- Xác định hàm mật độ phân phối tuổi thọ mòn f (t ) : Tập số liệu t1,t2,t3…t35 đại lượng ngẫu nhiên (ĐLNN) Sử dụng chương trình tính xác định luật phân phối xác tập đó, đồng thời xác định hàm mật độ phân phối tuổi mòn f (t ) vẽ đồ thị hàm f (t ) Bước 4- Xác định độ tin cậy chòong khoan Biết hàm mật độ phân phối f (t ) đồ thị ta hoàn toàn xác định độ tin cậy chòong khoan thời điểm tbk: 99 ∞ R (tbk ) = ∫ tbk tbk f (t )dt = − ∫ f (t )dt (4.9) tbk Ở đây: ∫ f (t )dt xác suất hỏng khoảng thời gian từ đến t bk Căn vào hàm tin cậy R(t) xác định theo công thức vẽ đồ thị đồ tin cậy theo thời gian choòng khoan 100 Kết thực nghiệm Đồ thị hàm mật độ tuổi thọ mòn f(t) f(t) Tuổi thọ t(h) Hình 4.4: Đồ thị hàm mật độ f(t) Hàm tin cậy R(t) R(t) Tuổi thọ t(h) Hình 4.5 Đồ thị độ tin cậy R(t) 101 KẾT LUẬN - Tác giả khảo sát thông số vị trí mỏ Bạch Hổ: tổng chiều sâu khoan 5180m, chiều sâu khoan đứng 4890,90 - Tập hợp số liệu độ mòn choòng khoan có đường kính 4’’1/2 mỏ Bạch Hổ bốn giếng - Xử lý số liệu đánh giá kết quả: xử lý sai số thô, xác định hàm phân phối thực nghiệm số liệu hàm phân phối chuẩn Gauss Xác định tuổi thọ trung bình ttb = 19, 05, sai lệch = 7,5003 - Vẽ đồ thị hàm mật độ tuổi thọ f(t) hàm tin cậy F(t) Căn vào đồ thị xác định choòng khoan thời điểm 102 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Sauk hi nghiên cứu độ tin cậy chòong khoan chóp xoay cầu dùng trình khoan thăm dò dầu khí, tác giả có số kết luận sau: - Từ kết khảo sát độ mòn chòong khoan mỏ Bạch Hổ tầng đá móng thống kế số liệu, xác định tuổi thọ choòng khoan quy luật phân bố tuổi thọ mòn tuân theo phân phối lý thuyết chuẩn Gauss - Tuổi thọ trung bình choòng khoan Ttb = 19,05h, sai lệch σ = 7,5003 - Căn vào hàm tin cậy, xác định độ tin cậy choòng khoan thời điểm trình khoan tầng đá móng Từ nâng cao tuổi thọ độ tin cậy chòong khoan dựa chế độ khoan hợp lý Tác giả có số kiến nghị sau: - Nâng cao tuổi thọ chòong khoan cần quan tâm vào số yếu tố khác như: dung dịch khoan, địa tầng khoan, luận văn coi thông số số - Kết nghiên cứu độ tin cậy choòng khoan sử dụng làm sở cho việc thiết kế, chế tạo lựa chọn chòong khoan hợp lý với đối tượng khoan - Xác định sơ định mức vật tư tiêu hao cần thiết cho giếng khoan theo xác suất làm việc không hỏng 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đặng Của, Nguyễn Thanh Trường Lựa chọn choòng khoan phương pháp “Gamma/Sonic Overlay” Xí nghiệp LDDK Vietsovpetro TC dầu khí số 4/1996 Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Văn Thêm Kỹ thuật ma sát biện pháp nâng cao tuổi thọ thiết bị NXB khoa học Hà Nội 1990 PGS.TS Nguyễn Doãn Ý, Độ tin cậy thiết kế chế tạo máy hệ khí NXB xây dựng Hà Nội 2004 PGS.TS Nguyễn Doãn Ý, Xử lý số liệu thực nghiệm kỹ thuật, NXB xây dựng Hà Nội 2004 Trương Biên, Bùi Thọ Mạnh, Nguyễn Thanh Trường Lựa chọn mũi khoan chop xoay để khoan tầng đá móng mỏ dầu Bạch Hổ Tuyển tập báo cáo tập Hội nghị khoa học địa chất Việt Nam lần thứ ba Hà nội 4-5/10/1995, tr 369 – 371 VS.GSTS Nguyễn Anh Tuấn, PGS.TS Phạm Văn Hùng Ma sát học.NXB khoa học kỹ thuật 2005 Birolini Alessandro (1999), Reliability Engineering, Theory and Practice, Springer, Berlin Birolini Alessandro (2003), Reliability Engineering, Spingger- Verlag, Berlin Heidelbeg Campbell J M Effect of Geometry on Tool Wear rate of Rotary Rock Bits Drill tech update Smith I.C.February 1994 10 Galle E M and Wood, B Best constant Weight and Rotary Speed for Rotary Rock Bits “ Drill and Prod, Prac API” 1963 11 Булатов В В О повышении эффективности разрушения горнык пород при буренииглубоких скважин “Нефтяное хозяйство” 104 ... hình sử dụng choòng khoan xoay cầu khoan dầu khí - Nghiên cứu lý thuyết độ tin cậy cho thiết bị Cơ khí - Khảo sát độ tin cậy choòng khoan sử dụng công việc khoan dầu khí xí nghiệp khoan sửa giếng... móng mỏ Bạch Hổ 11 II Mục đích nghiên cứu luận văn - Nghiên cứu độ tin cậy choòng khoan xoay cầu trình khoan tìm kiếm, thăm dò dầu khí Trên sở đưa việc lựa chọn choòng khoan thích hợp với điều kiện... văn thạc sỹ khoa học chuyên ngành khí chế tạo máy với đề tài: Nghiên cứu độ tin cậy cho òng khoan xoay cầu trình khoan thăm dò dầu khí Tuy nhiên, trình nghiên cứu, thực khó tránh khỏi thiếu sót,