Đồ án Nghiên cứu đầu quay di động Varco-8SA. Tính toán lựa chọn đầu quay

LỜI NÓI ĐẦU Thêm một năm thành công nữa đến với ngành dầu khí Việt Nam. Ngành đã giữ vững được vị trí đầu tàu trong nền kinh tế, đáp ứng đủ nhu cầu về năng lượng cho đất nước , đóng góp không nhỏ cho sự phát triển nền kinh tế. Cùng với sự gia tăng không ngừng của nhu cầu sử dụng năng lượng hóa thạch, đặc biệt là dầu mỏ của thế giới. Việt Nam với tốc độ phát triển kinh tế nhanh của mình cũng đang ngày một đòi hỏi nhu cầu cao về nguồn cung dầu mỏ. Ngành dầu khí với nhiệm vụ của mình là cung cấp năng lượng đảm bảo cho sự phát triển không ngừng của đất nước đã và đang phát triển công tác tìm kiếm, thăm dò và khai thác nhằm đảm bảo được trữ lượng . Khoan là một trong những bước đầu tiên và vô cùng quan trọng để có được sản phẩm dầu thương phẩm. Đòi hỏi phát triển ngành dầu khí dẫn tới nhu cầu hiện đại hóa trong công tác khoan dầu khí. Nhiều thiết bị mới được nhập và sử dụng, trong đó Top Driver là một thiết bị hiện đại đã được đưa vào ứng dụng và cho hiệu quả cao. Sử dụng đầu quay di động gia tăng một khối lượng lớn trong công tác khoan, thăm dò và khai thác dầu khí , thực hiện được những công tác khoan phức tạp, giảm chi phí và thời gian đưa giếng vào sản xuất. Được sự đồng ý của các thầy cô trong bộ môn Thiết bị dầu khí và công trình, tôi đã thực hiện bản đồ án tốt nghiệp với đề tài :” Nghiên cứu đầu quay di động Varco-8SA. Tính toán lựa chọn đầu quay”. Đồ án được chia làm 4 chương: - Chương 1: Tổng quan về việc sử dụng đầu quay di động ở Vietsovpetro. - Chương 2: Cấu tạo và nguyên lí làm việc của đầu quay di động Varco-8SA. - Chương 3: Quy trình vận hành, bảo dưỡng và những hư hỏng thường gặp khi sử dụng đầu quay di động Varco-8SA. - Chương 4: Tính toán lựa chọn đầu quay. Trong điều kiện hạn chế về tài liệu, khả năng của người viết,do đó một số thuật ngữ của đồ án chưa được chuẩn xác. Bên cạnh đó là việc thiếu kinh nghiệm thực tiễn vầ thời gian làm đồ án. Mặc dù vậy với sự cố gắng của bản thân và sự hướng dẫn tận tình của giảng viên- TS Nguyễn Văn Giáp, các thầy cô trong bộ môn và các bạn đồng nghiệp đã giúp tôi hoàn thành đồ án này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Thiết bị dầu khí và công trình, đặc biệt là giảng viên TS Nguyễn Văn Giáp và các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi hoàn thành đồ án này. Hà Nội, tháng 5 năm 2011 Sinh viên thực hiện Phạm Anh Tài CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG ĐẦU QUAY DI ĐỘNG Ở VIETSOVPETRO 1.1. Các loại đầu quay di động sử dụng trong công tác khoan dầu khí Đầu quay di động đầu tiên được phát triển bởi công ty National Oil Well, mẫu đầu quay đầu tiên là mẫu thử nghiệm TDS1. Đến năm 1983 mẫu TDS là mẫu đầu quay đầu tiên trên thế giới được sản xuất và đưa vào sử dụng trong công tác khoan. Từ đây rất nhiều mẫu đầu quay đã được Varco và các công ty khác phát triển. Các loại đầu quay được Varco phát triển qua các năm: Bảng 1.1. Các loại đầu quay được NOV phát triển Năm Tên đầu quay Công suất(hp) Momen xoắn liên tục (ft-lb) Khả năng nâng (ton) 1982 TDS1 Mẫu thử nghiện đầu tiên được phát triển thành công 1983 TDS3 Đầu quay di động thương mại đầu tiên của thế giới 1985 BJ Power Swilve Đầu quay có đường dung dịch khoan qua động cơ đầu tiên được phát triển 1989 TDS-4S 1100 61800 750 1991 PS2-500/500 1100 53845 350 1994 IDS-350PE 900 60000 350 1996 TDS-8SA 1150 62250 750 2002 IDS-4A 1150 67000 500 2003 TDS-1000SA 1150 95000 1000 2004 IDS-350P 900 60000 350 2008 TDX-1250 2×1340 150000 1250 Qua bảng ta thấy được công suất và momen xoắn của các loại đầu quay vô cùng đa dạng . Với công suất, mômen và tải trọng nâng của đầu quay ngày càng tăng cho phép ta có thể khoan được những giếng khoan ngày càng sâu hơn. Điều này cho phép công tác khoan tiến xa hơn tới các vùng nước sâu. Với các loại đầu quay di động ở trên nhà sản xuất đã chia ra làm các nhóm sau : - Đầu xoay di động điện bao gồm các loại: TDX-1250, TDX-1000, HPS-1000, TDS-1000, TDS-8SA, TDS-4, TDS-12, TDS-11SA, IDS-4A, IDS-350PE, TDS-10SA. Đầu quay di động điện có nhiều loại tạo cho người sử dụng nhiều lựa chọn. Loại này tạo được momen xoắn lớn, tải trọng nâng lớn và công suất của động cơ lớn cho phép khoan được những giếng khoan sâu. Tuy nhiên loại này có trọng lượng bản thân lớn nên cần phải có kết cấu tháp khoan vững chắc. Hệ thống điện của loại này cũng phức tạp hơn so với loại đầu xoay thủy lực. - Đầu quay di động thủy lực : TD-350, TDS-250, TD-150. Đầu quay thủy lực có trọng lượng bản thân nhỏ hơn so với loại đầu quay động cơ điện. Đầu quay loại này có hộp số cho tỉ số truyền lớn hơn nhiều so với loại đầu quay điện. Tuy nhiên loại này có công suất khá nhỏ kết cấu cồng kềnh do cần thêm ống dẫn dung dịch và cần thêm hệ thống bơm cho đầu xoay. Đầu quay di động được sử dụng nhiều nhất hiện nay trên thị trường là chiếc TDS-11 với 1000 chiếc được sử dụng tính tới năm 2010. Vietsopetro hiện nay các giàn cố định sử dụng phương pháp khoan roto truyền thống . Ngoài ra còn có 3 giàn khoan tự nâng đều sử dụng phương pháp khoan bằng đầu quay di động là giàn Cửu Long, Tam Đảo 01 và Tam Đảo 02. Với giàn khoan Cửu Long được đóng vào năm 1982 và Tam Đảo 01 được đóng vào 1988 hiện nay đều sử dụng đầu quay di động NOVPS2. Loại đầu quay này có các thông số chính như sau: Động cơ điện GE752DC Công suất động cơ 1100HP Trọng lượng 70500(lb) ≈ 32 (tấn) Chiều cao đầu quay 49,2 ft ≈ 15m Hộp số 2 tốc độ Tốc độ quay lớn nhất 269(v/f) Sức nâng lớn nhất 500 tấn Kích thước cần khoan sử dụng (in). Với giàn khoan Tam Đảo 02 là giàn mới được đóng mới tại singapo và được nhập về Việt Nam cuối năm 2010. Trên giàn này hiện đang sử dụng đầu quay di động NOV TDS-8SA. Loại này có các thông số chính như sau: Động cơ điện GEB-20A1 AC Công suất động cơ 1150HP Trọng lượng 38750(lb) ≈ 19 (tấn) Chiều cao đầu quay 20.8 ft ≈ 15m Hộp số 1 tốc độ Tốc độ quay lớn nhất 353(v/f) Sức nâng lớn nhất 750 tấn Kích thước cần khoan sử dụng (in). 1.2. Sơ đồ hệ thống đầu quay di động trên giàn khoan Sơ đồ bố trí của đầu quay di dộng trên toàn bộ các hệ thống của giàn khoan (hình 1.1) -1: Ròng rọc tĩnh -13: Máy phát điện -2: Cáp tời khí nén -14: Thùng chứa nhiên liệu -3: Cáp tời khoan -15: Phòng điều khiển hệ thống điện -4: Sàn phụ -16: Bơm dung dịch khoan -5: Ròng rọc động -17: Thùng chứa bùn ướt -6: Đầu xoay di động -18: Thùng chứa dung dịch -7: Thanh dẫn hướng cho đầu xoay -19: Hố chứa bùn khoan -8: Cần khoan -20: Bộ tách bùn và khí 9: Lều nghỉ của công nhân khoan -21: Sàng rung -10: Thiết bị đối áp -22: Cụm manifold -11: Thùng chứa dung dịch -23: Máng kéo cần khoan -12: Đĩa cáp điện -24: Giá để cần khoan Hình 1.1. Sơ đồ bố trí của tổ hợp khoan Vị trí của đầu quay di động trong hệ thống khoan (hình 1.2) Hình 1.2. Đầu quay di động trong tổ hợp thiết bị khoan -1: Tời khoan -4: Đầu quay di động -2: Ống dẻo quay -5: Cáp khoan -3: Ròng rọc động 1.3. Ưu nhược điểm của đầu quay di động Ưu điểm của đầu quay di động : - Không phải dùng cần chủ đạo do đó việc tiếp cần khoan nhanh chóng và thuận lợi, an toàn cho kíp khoan, giảm thời gian khoan; - Tiến hành tháo lắp bộ khoan cụ ở mọi độ cao; - Có thể doa ngược được; - Lấy được mẫu khoan tốt trong khoan lấy mẫu; - Giảm tổn hao năng lượng và khống chế được mômen phản lực đáy trong quá trình khoan; - Có thể khoan được cả với cần đơn và cần dựng; - Thích hợp với khoan định hướng và khoan ngang; - Giảm hiện tượng kẹt cần khoan; - Khả năng điều khiển giếng khoan tốt. Nhược điểm của đầu quay di động: - Phải lắp thêm hệ thống ray dẫn hướng ở trên tháp làm tăng khối lượng ở trên cao; - Tăng chiều cao của tháp vì đầu quay di động dài hơn đầu quay thủy lực thông thường; - Tăng giá thành thiết bị khoan đặc biệt là công tác bảo dưỡng, sửa chữa phức tạp hơn nhiều so với bàn rôto; - Do cấu tạo phức tạp nên đòi hỏi người sử dụng phải có trình độ chuyên môn cao. CHƯƠNG 2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA ĐẦU QUAY DI ĐỘNG VARCO-8SA 2.1. Cấu tạo của đầu quay di động Varco-8SA 2.1.1. Các thông số cơ bản của đầu quay Varco-8SA Hình 2.1: Đầu quay di động Varco-8SA Tổ hợp đầu xoay di động Varco-8SA có các thông số kĩ thuật như sau: Động cơ dẫn động: GEB-20A1 AC; Công suất động cơ: 1150 (HP); Chiều cao làm việc: 24 (ft); Trọng lượng: 38750 (lb); Hộp số: 1 tốc độ; Tỷ số truyền: 8,5:1; Tốc độ quay lớn nhất: 353 (v/p); Mômen quay liên tục lớn nhất: 62250 (ft.lb); Số vòng quay tương ứng mômen quay lớn nhất: 94 (v/p); Mômen quay không tải: 95000 (ft.lb); Sức nâng: 750 (tấn); Kích thước ống dẫn dung dịch khoan: 3.82 (in); Kích thước cần khoan sử dụng: (in); Đường kính ngoài lớn nhất của cần khoan:4÷8-1/2 (in); Bộ kẹp cần: PH-100; Áp suất làm việc của IBOP (internal blowout preventer): 15000 (psi); Khả năng quay / sự định hướng: / không giới hạn; Hệ thống làm mát: Quạt gió; Dải nhiệt độ làm việc: . 2.1.2. Các bộ phận chính của đầu quay di động 2.1.2.1. Bộ phận cơ khí chính của đầu quay di động Hệ thống truyền động Hệ thống truyền động (Hình 2.2 ) bao gồm các bộ phận chính sau: Động cơ điện; Hộp tốc độ; - Cụm ống rửa. Động cơ điện Động cơ điện mà TDS-8SA sử dụng là GEB-20A1 AC, sử dụng dòng điện 3 pha. Các thông số của động cơ: - Điện áp: 600 (V); - Cường độ dòng điện: 1470 (A); - Mômen quay: 10600 (ft.lb); Hình 2.2 Hệ thống truyền động 1-Xilanh cân bằng 6-Bánh răng kép 11-Vỏ bọc trục dẫn 2-Phanh động cơ 7-Đáy hộp tốc độ 12-Ổ đỡ chính 3-Động cơ 8-Quang treo 13-Bánh răng chính 4-Bánh răng chủ động 9-Cổ ngỗng 14-Giá đỡ 5-Nắp hộp tốc độ 10-Ống rửa 15-Trục dẫn - Khối lượng động cơ: 5960 (lb); - Tốc độ quay lớn nhất: 2300 (v/p); - Dao động lớn nhất cho phép: 0,44 (in/s); - Điện trở (tại 25- đối với mỗi cặp cực): 0,0088 (). * Phanh động cơ Phanh của động cơ được đặt ngay phía trên của động cơ dẫn động. Phanh hoạt động dựa vào khí nén, nguồn khí nén này được cấp qua hệ thống cấp khí, và được điều khiển từ bàn điều khiển với 2 vị trí “ON” và “OFF”. Tại đây các tín hiệu được điều khiển đến hộp nối van điện từ (van solenoid) điều khiển phanh. Dòng khí nén đi vào các ống cao su tạo ra lực ép, ép lên má phanh chống lại chuyển động quay của động cơ. Khi công tắc ở vị trí “ ON”, lúc này van ở trạng thái đóng đồng thời có đèn báo và còi hú báo hiệu cho người vận hành biết. Khi công tắc ở vị trí “OFF”, lúc này van mở và ta có thể tiến hành khoan bình thường. Hình 2.3 Phanh động cơ Hộp tốc độ Hộp tốc độ của TDS-8SA là hộp tốc độ đơn với tỷ số truyền từ động cơ sang trục dẫn là 8,5:1. Bên trong hộp tốc độ gồm 1 cặp bánh răng kép, 1 bánh răng chính, các bạc lót và các gioăng làm kín. Ngoài ra còn có 2 cặp ổ đỡ chính, đây là thành phần chịu tải trong quá trình nâng, thả ống và quá trình khoan. Vỏ hộp tốc độ tạo thành một khoang kín để chứa dầu bôi trơn cho hệ thống bánh răng và các ổ trục. Bên sườn của vỏ hộp tốc độ có mắt thăm dầu để kiểm tra mức dầu bên trong. Dầu bôi trơn luôn được tuần hoàn trong hộp tốc độ nhờ vào bơm dầu (bơm được đặt ở ngay trên vỏ hộp tốc độ) và hệ thống các kênh dẫn, điều này đảm bảo rằng các bánh răng và ổ chặn luôn được bôi trơn. Bên sườn và dưới đáy hộp tốc độ có các gờ nhỏ để làm tăng sự thoát nhiệt cho hộp tốc độ. Hình 2.4 Cấu tạo hộp tốc độ Cụm ống rửa Cụm ống rửa nối trục chính của hộp số với phần tĩnh của cổ ngỗng, nó cho phép dung dịch khoan đi qua với nhiệt độ và áp suất thay đổi với mọi tốc độ quay của trục. Chức năng của gioăng xoay là thực hiện chuyển động quay tự do ở vị trí thẳng đứng. Đầu quay phải được gắn với gioăng xoay một cách chính xác và luôn được bôi trơn. Nếu đầu quay được cất giữ trong một thời gian, thì phải tháo ra để kiểm tra gioăng xoay, xem xét sự mòn hỏng nếu có. Cổ ngỗng nằm ngay phía trên cụm ống rửa nối ống rửa và ống chữ S. Cổ ngỗng có phần tĩnh và phần động, phần tĩnh được bắt chặt vào vỏ bọc trục dẫn còn phần động nối với ống chữ S. Giữa phần tĩnh và phần động có đệm làm kín để ngăn sự rò rỉ của dung dịch Hình 2.5 Cụm ống rửa 1-Vỏ bọc trục dẫn 2-Lò xo 3-Đai ốc hãm 4-Gioăng cố định 5-Thân dưới 6-Thân trên 7-Cơ cấu treo (Điều chỉnh sự lệch trục) 8-Gioăng xoay Hệ thống cân bằng sử dụng khí nén Hệ thống cân bằng có chức năng treo trọng lượng của hệ thống đầu quay dưới áp lực khí nén, có tác dụng điều khiển và giữ thăng bằng cho cột cần khoan và ống chống trong quá trình nối ống. Nó được điều chỉnh để giảm tải trọng lên ren của đầu nối bảo vệ và cần khoan trong quá trình tiếp cần, qua đó bảo vệ các chi tiết này. Ba chế độ của hệ thống được chọn bởi kíp trưởng từ phòng điều khiển. Các chế độ này dùng trong các quá trình tháo, lắp cần với sự kiểm soát tải lên ren và một chế độ dùng trong quá trình thả ống chống. TDS-8SA được treo bởi hệ ròng rọc 750 (tấn). Khi tải trọng nhẹ, chẳng hạn chỉ có đầu quay hay đầu quay với một đầu nối thì dầm chịu tải trọng chính được đỡ bởi 8 bình tích khí nén được liên kết với hệ thống quang treo. Áp suất trong bình tích khí nén có thể được điều chỉnh cho các tải trọng khác nhau. Không khí sạch và khô từ giàn cung cấp tới van điều chỉnh, van này được gắn trên đường ống dẫn khí. Hộp điều khiển tại bàn của kíp trưởng đưa tín hiệu tới van hoặc để cung cấp cho các bình tích khí nén hoặc để xả khí từ bình tích. Hình 2.6 Hệ thống cân bằng Các bình tích được liên kết với van điều chỉnh bằng hệ thống ống dẫn. Hộp điều khiển được lắp bởi 3 bộ tiết lưu dùng để điều chỉnh áp suất với các điều kiện tải trọng khác nhau. Mỗi bộ tiết lưu được liên kết với van và đồng hồ cho phép người vận hành dễ dàng điều chỉnh các mức áp suất khác nhau. Một thiết bị tăng áp suất khí nén với một bình dự trữ khí nén ở giàn khoan, một van điều chỉnh được dùng trong hệ thống giúp cho hệ thống cân bằng. Có nguồn áp suất khí nén lớn để hoạt động khi các thiết bị phụ trợ khác cần lượng khí nén cao. Việc giảm áp suất khí nén cho hệ thống cân bằng có thể dẫn đến phá huỷ đầu nối, hay gây ra một số hư hỏng khác. Hệ thống dẫn hướng TDS-8SA được đặt trên xe lăn dẫn hướng, xe lăn này có thể di chuyển lên xuống trên thanh ray nhờ vào các con lăn. Tuy nhiên các thanh ray phải thật sự thẳng hàng, không bị bóp méo và chúng phải song song với nhau. Ở phía dưới cùng của mỗi thanh ray có các tấm đệm để giới hạn chuyển động của xe lăn dẫn hướng. Các tấm đệm này phải đặt cách mặt sàn khoan tối thiểu là 11ft (3,04 m), điều này đảm bảo các ống cao áp không chạm sàn khoan khi xe lăn ở vị trí thấp nhất. Các con lăn có khả năng tự điều chỉnh khe hở giữa nó và thanh ray đảm bảo sự di chuyển thuận lợi và an toàn khi mà các thanh ray không được hoàn hảo. Với hai tầng lò xo cho phép giới hạn chuyển động của các con lăn với hệ thống lò xo đã tạo cho các con lăn luôn tiếp xúc với bề mặt của thanh ray. Các con lăn được gắn lò xo nên lực ép được giảm không chỉ cho thanh ray mà cho cả trục lăn do đó gia tăng tuổi thọ của các bộ phận này. Hệ thống làm mát (Hình 2.7) Hệ thống quạt gió thổi liên tục không khí tới làm mát động cơ, đồng thời tạo ra đối lưu cưỡng bức đối với bộ trao đổi nhiệt của hệ thống truyền động, làm giảm nhiệt độ của dầu bôi trơn. Hệ thống làm mát bao gồm: quạt gió hướng trục (tác dụng làm giảm nhiệt độ của dầu bôi trơn); quạt gió làm mát động cơ; hệ thống ống dẫn khí và động cơ có 2 trục dẫn với công suất 20 (HP). Động cơ này đồng thời dẫn động cho cả quạt gió hướng trục, quạt gió làm mát động cơ. Một bộ khử ẩm được đặt ngay ở cửa nạp khí giúp loại bỏ bớt hơi nước có trong không khí nạp vào. Hình 2.7 Hệ thống làm mát Hệ thống xilanh ổn định hướng cho đầu quay (Hình 2.8) Hệ thống bao gồm xilanh, ắcqui thủy lực, cụm van điều áp và các thiết bị liên quan như buồng góp, ống dẫn... Xilanh (hoạt động bằng thủy lực) nối phần đáy của hộp tốc độ với giá xe lăn dẫn hướng, được điều chỉnh thông qua một ắcqui nằm trên xe lăn dẫn hướng. Ắcqui được nạp bằng nitơ và được giữ ở một mức áp suất nhất định (điều chỉnh bởi van điều áp). Cùng với hệ thống cân bằng, xilanh ổn định hướng có tác dụng giữ cho đầu nối bảovệ luôn ở trạng thái thẳng đứng khi tháo rời khỏi cột cần khoan (trong quá trình tháo lắp cần) làm cho quá trình tháo lắp cần dễ dàng hơn Hình 2.8 Xilanh ổn định hướng Hệ thống ôm, kẹp cần khoan PH-100 Hệ thống ôm, kẹp cần khoan (Hình 2.9) có hai chức năng chính đó là kéo cần dựng và cung cấp mômen xoắn lên đến 100000 (ft.lb) để tháo, vặn cần khoan tại chiều cao bất kỳ của tháp khoan. Hệ thống này bao gồm các bộ phận chính như sau: Cơ cấu giá đỡ liên kết quay Elevator và quang treo elevator Cụm bản lề nghiêng; Cụm van cầu (IBOP) Cơ cấu tạo mômen xoắn; Hình 2.9 Bộ kẹp cần PH-100 Cơ cấu giá đỡ liên kết quay Hình 2.10 Cấu tạo giá đỡ liên kết quay 1-Thân giá đỡ 6-Đai ốc 2-Vấu lắp bản lề nghiêng 7-Bulông 3-Vòng hãm 8-Ống bao trục dẫn 4-Vòng găng piston 9-Vấu móc quang treo elevator 5-Bánh răng điều chỉnh 10-Vấu lắp xilanh điều chỉnh bản lề nghiêng Giá đỡ liên kết quay có cấu tạo là một khối rỗng, hai mặt bên có các vấu để móc quang treo elevator, mặt trước có vấu để lắp bản lề nghiêng. Mặt trong của giá đỡ liên kết quay có dạng hình trụ, cho phép trục dẫn quay tự do trong giá đỡ. Bên trong của giá đỡ có một xilanh thủy lực để giữ giá đỡ luôn nâng lên so với đầu nối trong quá trình khoan và hạ giá đỡ xuống đầu nối trong quá trình nâng thả cột cần khoan. Ngoài ra còn có các đường ống thủy lực được tuần hoàn liên tục trong quá trình khoan. Bánh răng điều chỉnh được bắt bulông vào mặt trên của giá đỡ, bánh răng được dẫn động thông qua một động cơ thủy lực trên cụm ghim chốt, trong quá trình khoan ghim chốt giữ cho đầu quay đứng yên, khi cần nâng thả cần dựng, ghim chốt được tháo ra để giá đỡ có thể quay tự do 360. Giá đỡ là một bộ phận chịu tải trong quá trình nâng thả cột cần khoan. Cụm bản lề nghiêng Hình 2.11 Cụm bản lề nghiêng Cụm bản lề nghiêng bao gồm một bản lề nghiêng được gắn trên thân của giá đỡ liên kết quay, hai xilanh thủy lực, dây cáp điều khiển và cặp thanh truyền, vòng kẹp. Bản lề nghiêng có thể xoay tự do trong một khoảng nhất định nhờ vào chốt xoay, xilanh thủy lực được điều khiển từ bàn điều khiển thông qua một van điện từ, van điện từ này điều chỉnh lượng chất lỏng nạp vào xilanh. Bản lề nghiêng được nối với quang treo elevator qua cặp thanh truyền và vòng kẹp. Dây cáp điều khiển dùng để điều chỉnh khoảng cách giữa elevator và sàn dựng cần khoan trong quá trình tiếp cần giúp thợ khoan trên cao thực hiện thao tác dễ dàng hơn. Cơ cấu tạo mômen xoắn Cơ cấu gồm ống thủy lực và bàn kẹp. Bên trong ống thủy lực là hệ thống các ống dẫn, xilanh nâng và cáp nâng, dây cáp nâng nối đầu piston của xilanh nâng với bàn kẹp và được vắt qua một con lăn ở trên đỉnh ống thủy lực. Nhờ hệ thống cáp này mà bàn kẹp có thể chuyển động lên xuống ở trên ống thủy lực (khi tháo lắp IBOP). Bàn kẹp (Hình 2.12) có phần thân được tách làm hai nửa và được nối với nhau bằng hai chốt bản lề, mặt trên là bạc ổn định còn ở mặt dưới là vành dẫn hướng. Các chi tiết này cũng được chế tạo làm hai nửa và được bắt bulông vào thân bàn kẹp. Bên trong bàn kẹp gồm có hai má kìm và một xilanh khí nén để sinh lực kẹp, cụm chi tiết này dùng để kẹp chặt cột cần khoan trong quá trình lắp cột cần khoan vào van tiết kiệm dung dịch. Các chi tiết má kìm, bạc ổn định và vành dẫn hướng có thể thay đổi được tùy thuộc vào kích cỡ của cần khoan sử dụng. Elevator và quang treo elevator Elevator là bộ phận trực tiếp ôm, kẹp cần, được sử dụng trong quá trình tháo, lắp cần khoan. Elevator được móc vào giá đỡ liên kết quay thông qua quang treo elevator. Quang treo được điều khiển thông qua cụm bản lề nghiêng. Khả năng linh động của elevator là rất cao, elevator có thể được đẩy ra trước, sau lỗ khoan hoặc đẩy tới lỗ chuột. Trong quá trình khoan, quang treo elevator được đẩy ra phía sau và được giữ cố định ở vị trí nghiêng khoảng để tránh giếng khoan. Elevator được điều khiển từ bàn điều khiển thông qua việc điều chỉnh cụm bản lề nghiêng. Hình 2.12 Cấu tạo bàn kẹp 1-Vòng đệm xilanh 8-Chốt bản lề 17,23-Đai ốc 2-Đầu xilanh 9-Thanh chặn 18-Lò xo 3,4-Vòng găng piston 10,11-Đệm làm kín 19-Vành dẫn hướng 5-Piston 12,21-Cặp má kìm 20-Thân bàn kẹp 6,14-Bạc ổn định 15-Thân lắp bạc ổn định 24-Má kẹp 7,13,22-Bulông 16-Vòng đệm Cụm van cầu (IBOP) Hình 2.13 Cấu tạo cụm van cầu Cụm van cầu là một đoạn van đối áp được đặt giữa đầu quay di động và cột cần khoan, nó có tác dụng chống phun bên trong cột cần khoan. Cụm van cầu gồm có van cầu trên, van cầu dưới và đầu nối bảo vệ, các chi tiết này được nối với nhau bằng ren. Ngoài ra còn có cụm 3 vành kẹp được lắp giữa trục dẫn và van cầu trên, van cầu trên và van cầu dưới, van cầu dưới và đầu nối bảo vệ. Các vành kẹp này nhằm ngăn sự tự tháo ren giữa các chi tiết trên trong quá trình tháo lắp cần khoan. Mỗi vành kẹp có cấu tạo gồm một ống lồng phía trong có dạng côn đôi và hai vòng đệm bên ngoài. Sự vặn xiết các bulông giữa hai vòng đệm làm cho hai vòng đệm cùng nhau ép chặt ống lồng, tạo ra lực kẹp. Đối với các vành kẹp này, nếu được lắp đặt đúng theo tiêu chuẩn có thể chịu đựng được mômen xoắn đến 76000 (ft.lb). Sự đóng, mở của van cầu trên được điều khiển từ bàn điều khiển, còn đối với van cầu dưới được thực hiện bằng tay. Van cầu trên Van cầu trên được gắn trực tiếp vào đầu dưới của trục dẫn với một đầu nối ren thuận đường kính (in) theo tiêu chuẩn của API (viện dầu mỏ Mỹ). Bên trong có một bi cầu với đường kính lỗ là 3 (in). Hai cơ cấu dẫn động khí nén dùng để điều chỉnh van đóng hay mở. Trục của cơ cấu dẫn động có chỗ để cho cờ lê vào đóng hoặc mở bằng tay khi cần thiết. Trên thân van có lắp một ống bao, trên hai mặt bên của ống bao được gắn hai khuỷu dẫn động dùng để đóng mở van cầu trên thông qua tay đòn điều khiển. Hình 2.14 Cấu tạo van cầu trên Van cầu dưới (Hình 2.15) Van cầu dưới được đặt ở giữa đầu nối bảo vệ và van cầu trên. Kích cỡ của van cầu dưới được chọn theo kích cỡ của đầu nối và kích cỡ van cầu trên. Trên thân van có cửa để đặt cờ lê đóng mở van bằng tay. Đầu nối bảo vệ Là một đầu nối chuyển tiếp giữa van cầu dưới và cột cần khoan nhằm bảo vệ van cầu dưới, đầu nối này có thể được thay thế dễ dàng. Đây là một bộ phận chịu tải thường xuyên do đó cần được kiểm tra đều đặn. Hình 2.15 Cấu tạo van cầu dưới 2.1.2.2. Hệ thống điều khiển của đầu quay di động Hệ thống điều khiển chính của đầu quay di động Hệ thống điều khiển của TDS-8SA có sơ đồ cấu tạo như Hình 2.16. Trong hệ thống điều khiển có bàn điều khiển giúp người vận hành dễ dàng thao tác các chức năng của tổ hợp đầu quay. Trên bàn điều khiển có các nút bấm để thực hiện các chức năng như: điều chỉnh bản lề nghiêng qua đó điều chỉnh vị trí của elevator; đóng mở phanh động cơ; điều chỉnh mômen vặn, tháo cần; điều khiển các động cơ phụ trợ (quạt gió, bơm dầu…); điều chỉnh giá đỡ liên kết quay; đóng mở van cầu trên; thay đổi chiều quay của đầu quay. Bàn điều khiển thực hiện các chức năng trên nhờ vào một hệ thống các van điện từ nối với các bộ phận đó. Hình 2.16 Mô hình hệ thống điều khiển Bẩy đèn báo sáng trên bàn điều khiển cho ta biết các điều kiện sau: Hệ thống van cầu đã đóng; Phanh động cơ đang đóng (ở vị trí “ON”); Áp suất dầu bôi trơn bị giảm; Sự lưu thông không khí bị gián đoạn; Động cơ bị quá nhiệt; Lỗi dẫn động; Chế độ tự động. Bàn điều khiển cũng có hệ thống còi báo để cảnh báo các điều kiện cho người vận hành biết, còi báo này có thể được tắt đi. Hình 2.17 Bàn điều khiển của TDS-8SA Hệ thống dây điện và ống dẫn phụ trợ Hệ thống dây điện bao gồm cáp điện và cáp điều khiền dùng để dẫn điện cho động cơ, hệ thống cảm biến và van điện từ (solenoid). Các dây cáp điện được xoắn lại với nhau và được đặt trong ống bảo vệ. Hệ thống ống dẫn phụ trợ bao gồm 3 đường ống dẫn (in) dùng để dẫn chất lỏng, trong đó có một đường dự trữ và một đường ống (in) dùng để dẫn khí. Các đường dẫn này dẫn chất lỏng, khí tới các hệ thống điều khiển bằng khí nén, hoặc làm mát động cơ… 2.2. Nguyên lí làm việc của đầu quay di động 2.2.1. Nguyên lý truyền động Hình 2.18 Hình các bộ phận truyền động của đầu quay Chuyển động quay từ động cơ (1) được truyền sang hộp tốc độ nhờ bánh răng chủ động (2) gắn trên trục động cơ, bánh răng này ăn khớp với bánh răng phía trên của cặp bánh răng kép (3) làm quay cặp bánh răng kép. Bánh răng phía dưới của cặp bánh răng kép ăn khớp với bánh răng chính (4) gắn trên trục dẫn. Trục dẫn được nối với cột cần khoan qua cụm van cầu, làm quay cột cần khoan(5) . Dung dịch khoan được dẫn vào qua hệ thống cổ ngỗng vào ống rửa (6) đặt phía trên nắp hộp tốc độ. 2.2.2. Khoan thuận Trình tự tiến hành khi khoan thuận (tiếp cần dựng): Đặt chấu chèn để giữ cột cần khoan và cho dừng tuần hoàn dung dịch. Tháo mối nối giữa cột cần khoan và đầu nối bảo vệ (trên cụm van cầu), sử dụng bàn kẹp và động cơ khoan ở chế độ đảo chiều (từ bàn điều khiển). Kéo ròng rọc lên và kẹp elevator vào đầu cần dựng nhờ thợ khoan ở trên cao. Nhấc cần dựng lên, nối vào đầu nối bảo vệ và cột cần khoan. Nhấc bỏ chấu chèn, tuần hoàn dung dịch và tiếp tục quá trình khoan. Với cần đơn việc tiến hành khoan cũng tương tự như khoan với cần dựng chỉ khác ở giai đoạn đầu khi ta ngắt tuần hoàn và tháo mối nối giữa cột cần khoan và đầu nối bảo vệ ta dùng dùng link tilt để kéo cần đơn khỏi hố chứa cần Hình 2.19 Trình tự tiếp cần dựng Ngắt kết nối với cột cần khoan Sử dụng link tilt để đưa cần dựng về vị trí kết nối Kết nối cần dựng với đầu quay Kết nối cần dựng với cột cần khoan Tiến hành quá trình khoan Hình 2.20 Qui trình tiếp cần đơn Ngắt bỏ kết nối với cột cần khoan Dùng link tilt để đưa cần đơn về vị trí đầu quay Nối cần đơn với đầu nối bảo vệ Kết nối cần đơn với cột cần khoan Tuần hoàn dung dịch khoan và tiến hành khoan tiếp 2.2.3. Doa ngược Trình tự tiến hành khi doa ngược: Vừa khoan vừa kéo cột cần khoan đi lên đến khi đầu trên của đoạn cần thứ tư lên mặt quá mặt sàn khoan thì dừng lại. Dừng tuần hoàn đồng thời đặt chấu chèn vào giữ cột cần khoan. Tháo mối nối giữa cần dựng với cột cần khoan và đầu nối bảo vệ. Nhấc cần dựng lên và đặt trở lại giá dựng cần. Hạ ròng rọc xuống, nối cột cần khoan vào đầu nối bảo vệ. Nhấc chấu chèn, cho tuần hoàn dung dịch và tiếp tục quá trình doa ngược. Hình 2.21 Trình tự doa ngược 1. Dừng khoan và dừng tuần hoàn và ngắt kết nối 2. Dùng link tilt đưa cần dựng vào vị trí kết nối 3. Kết nối cần dựng với cột cần khoan 4. Kết nối cần dựng với đầu quay 5. Tuần hoàn dung dịch và tiến hành doa 2.3. Tính toán lực tác dụng lên thanh định hướng Dựa vào cơ chế làm việc hệ thống đầu quay di động, trong quá trình khoan tời phải làm việc để nâng một phần trọng lượng bộ khoan cụ. Trọng lượng của bộ khoan cụ treo trên móc treo do vậy không gây tải cho hệ thống thanh dẫn hướng. Khi khoan cột cần khoan tiếp nhận momen phản lực từ chòng và truyền nên hộp số tác động tới động cơ và qua đó gây lực tác động lên thanh dẫn hướng. Trục chính chịu tác dụng một momen M= M1 + M2 M1 : momen cần thiết để quay chòng M2 : momen tổn hao do ma sát M truyền tới trục của hộp giảm tốc. Trục của hộp giảm tốc được đỡ trên các ổ đỡ nên không có phản lực momen. Momen trên trục động cơ Mdc = trong đó i: tỉ số truyền của hộp số i= 8.5:1, η = 0,99 hiệu suất của ổ lăn . Tại động cơ điện, giữa Rotor và Stato có tương tác điện từ sinh ra momen quay nên Stato tiếp nhận momen phản lực Ms =Mđc . Để tính toán phản lực của bộ khoan cụ tác dụng lên thanh dẫn hướng ta chọn một trường hợp một giếng khoan cụ thể để tính toán. Ở đây ta chỉ tính toán cho trường hợp khoan ở khoảng khoan cuối cùng có các thông số của bộ khoan cụ như và profin của giếng như sau: Hình 2.22.Profin giếng khoan dùng cho tính lực tác dụng lên ray dẫn hướng Bảng 2.1. Thông số của thiết bị khoan ở khoản khoan cuối Tên thiết bị Chiều dài (m) Trọng lượng (kG) Choòng 0,31 21 Cần nặng xoắn 120,65 9 626 Định tâm 164 1,52 147 Cần nặng không nhiễm từ 120,65 9,45 658 UBHO 0,9 Cần nặng xoắn 120,65 234 16286 Búa thủy lực ” 5,715 476 Cần nặng 120,65 54 3758 Trọng lượng dung dịch khoan= 1,06 G/cm3. Ta tiến hành tính toán các giá trị M1, M2. Như chúng ta được biết N= M. nên M= vì vậy ta có thể tính được M1 = : Hệ số phụ thuộc vào độ mài mòn của choòng, . Ta chọn ; : Tải trọng đáy (kG); : Đường kính của choòng khoan (m); : Tốc độ quay của choòng (v/p). Tra bảng ta có: ; ; . Vậy M1 = 34,2. .k.G.Dc = 10,2765 KNm M2 = mà ta có (kW) (4.2) Với: : Hệ số phụ thuộc vào độ cong của giếng (tra bảng); : Trọng lượng riêng của dung dịch khoan (); : Đường kính của cột cần khoan (m); : Tốc độ quay của cột cần khoan (v/p); : Chiều dài cần khoan (m). Bảng 2.2 Bảng hệ số C phụ thuộc vào độ cong của giếng khoan Góc nghiêng của giếng () Hệ số C 3 18,8.10 35 (22,628,8).10 69 (30,834,3).10 1016 (35,240,3).10 1825 (41,546,6).10 2635 (47,552,2).10 Tra các bảng ta có: ; ; ; ; Thay các giá trị trên vào (4.2) ta có: Vậy M2= Vậy M= M1 + M2 = 10,2765+ 0,2643 = 10,5408 KNm Mđc= = 1,2526 KNm vậy nên Ms = 1,2526 KNm Hình 2.23 Đầu quay cùng hệ thống giá đỡ của nó Hình 2.24. Hình chiếu bằng của đầu quay và hệ thống giá đỡ Dựa vào hình vẽ ta xác định được bộ giá đỡ của đầu xoay liên kết với thanh ray dẫn hướng bằng ngàm trượt có dạng như sau: Hình 2.25. Bộ dẫn hướng đầu xoay Hình 2.26. Mô phỏng lực tác dụng của đầu quay lên thanh dẫn hướng Giả sử bộ khoan cụ quay như chiều trong hình vẽ → phản lực có chiều như hình vẽ P= . Trong hệ giá đỡ của đầu xoay có hai cặp thanh truyền lực từ đầu quay lên thanh dẫn tuy nhiên do hai thanh ở dưới là gần với bộ phận hộp số và động cơ nên sẽ có tác dụng truyền lực chính còn cặp thanh ở trên chỉ tham gia rất ít vào quá trình này. P= = = 2,0877 KN Vì thanh truyền từ giá tới thanh dẫn hướng lệch với phương thẳng đứng 1 góc 600 →lực tác dụng theo phương y : Py =P cos600 =1,044 KN Lực tác dụng theo phương x : Px = P sin600 = 1,808 KN Hình 2.27. Lực tác dụng của đầu quay và phản lực của ray dẫn hướng theo phương Y Đặt lực tác dụng lên thanh ngang : YA.(2b+ a) –Py(a+b) +Py.b =0 → YA ==0.58 KN Py.b – Py.(a+b) + Yb(2b+a) =0→ Yb = = 0.58 KN Cũng tương tự như lực tác dụng theo phương y lực tác dụng theo phương x được tính như sau: Hình 2.28. Lực tác dụng của đầu quay và phản lực của ray theo phương X XA.(2b+a) – PX.(a+b) + PX =0 → XA = = 0,604 KN PX.b – PX.(a+b) +XB.(2b+a) =0 →XB = =0,604 KN . CHƯƠNG 3 QUI TRÌNH VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG VÀ NHỮNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP KHI SỬ DỤNG ĐẦU QUAY DI ĐỘNG VARCO-8SA 3.1. Qui trình vận hành 3.1.1. Kiểm tra trước khi khởi động máy Kiểm tra và tiến hành bảo dưỡng với những chi tiết cần bảo dưỡng hàng ngày Kiểm tra mức dầu trong các bộ phận như hộp số và các chi tiết khác Kiểm tra đường tuần hoàn dung dịch, tời Kiểm tra các thiết bị điều khiển như bàn điều khiển, bộ nạp dùng cho bộ phận bù chuyển động, thiết bị điều khiển thanh ray dẫn hướng 3.1.2. Vận hành Sau khi các công tác kiểm tra ở trên hoàn tất ta thực hiện các công tác sau: Đóng điện khởi động đầu xoay di động Để đầu quay hoạt đông không tải một thời gian Trong quá trình làm việc cần chú ý tới các thông số làm việc của đầu xoay trên các đồng hồ của bàn điều khiển Trong quá trình khởi động và trong khi làm việc nếu có hiện tượng bất thường cần dừng đầu xoay để kiểm tra và khắc phục Sau khi làm việc cần ngắt nguồn điện, tuần hoàn dung dịch, làm vệ sinh đầu xoay - Cần có sổ ghi lại tiến trình làm việc của đầu xoay và cần được gia cho ca khác khi đổi ca. 3.2. Qui trình bảo dưỡng 3.2.1. Công tác kiểm tra 3.2.1.1. Kế hoạch kiểm tra Bảng 3.1 Kế hoạch kiểm tra TDS-8SA Nội dung kiểm tra Chu kỳ kiểm tra Mức dầu hộp số hàng ngày Kiểm tra độ giơ cho toàn bộ các ống nối và các thiết bị phụ trợ đi kèm hàng ngày Kiểm tra sự rò rỉ của ống rửa hàng ngày Kiểm tra vị trí và độ chặt của vòng kẹp trên cụm bản lề nghiêng hàng ngày Kiểm tra sự rò rỉ và mòn của ống thủy lực và các chốt trên cơ cấu bản lề nghiêng hàng ngày Kiểm tra sự rò rỉ trên xilanh điều chỉnh IBOP hàng ngày Kiểm tra độ xiết chặt của các bulông trên vành kẹp chống tháo ren hàng ngày Kiểm tra độ căng, độ kín khít của các ống mềm hàng ngày Kiểm tra mức độ bọt của dòng dầu bôi trơn hàng tuần Kiểm tra các cửa thông khí của động cơ hàng tuần Kiểm tra các thành phần của xe lăn dẫn hướng hàng tuần Kiểm tra độ mòn của má kẹp trên bàn kẹp hàng tuần Kiểm tra sự ăn mòn ống lót (trong cụm ống rửa) hàng tháng Kiểm tra đường kính của mắt quang treo elevator hàng tháng Kiểm tra sự mòn của má phanh, rò rỉ khí trên phanh động cơ hàng tháng Kiểm tra độ mòn của ghim chốt hàng tháng Kiểm tra độ hở giữa bạc và chốt trên đòn kích thích IBOP hàng tháng Kiểm tra mòn và sự chuyển động của con lăn dẫn động IBOP hàng tháng Kiểm tra mòn cho chốt bản lề hàng tháng Kiểm tra độ mòn của bạc lót ổn định trên bàn kẹp hàng tháng Kiểm tra khả năng nạp của các bình chứa, ắcqui 3tháng Kiểm tra độ lỏng ổ trục cho hộp tốc độ 6 tháng Kiểm tra sự mòn hỏng trên ống nối 6tháng Kiểm tra sự ăn mòn phía trong ống chữ S 6 tháng Kiểm tra đường kính trong của elevator 6 tháng Kiểm tra độ mòn của bánh công tác của bơm (bơm dầu) 12 tháng Kiểm tra độ mòn của trục dẫn 12 tháng Kiểm tra sự mòn hỏng của cụm IBOP 6 tháng Kiểm tra các vết nứt của các chi tiết chịu tải 3 tháng cho các mặt hở và 5 năm cho toàn bộ chi tiết 3.2.1.2. Kiểm tra chi tiết 1. Kiểm tra phanh động cơ Tháo nắp phanh và kiểm tra độ mòn của má phanh, thay thế nếu mòn quá giá trị cho phép (cung cấp bởi nhà sản xuất). 2. Kiểm tra đường dẫn dung dịch (Hình 3.1) Công tác kiểm tra bao gồm các công việc sau: Kiểm tra bằng mắt thường đối với cụm ống rửa; Kiểm tra ống chữ S; Kiểm tra ống lót; Kiểm tra khe hở chiều trục của trục dẫn (không bắt buộc). * Kiểm tra cụm ống rửa Kiểm tra sự rò rỉ của cụm ống rửa hằng ngày bằng mắt thường. kiểm tra bạc lót giữa vỏ bọc ống rửa và phần đế của cổ ngỗng 6 tháng 1 lần theo các bước sau: Đặt đế của máy đo lên trên phần đế của cổ ngỗng và đặt máy đo lên phía trên của bạc lót; Nâng và hạ bạc lót đồng thời ghi lại toàn bộ giá trị đọc được trên máy; Đặt đế của máy đo từ tính hoặc giá đỡ tùy biến lên bạc lót hoặc hộp làm kín; Quay bạc lót 360 và ghi lại toàn bộ giá trị đọc trên máy. Dung sai cho phép của ống rửa: Tiến hành nêm vào đáy của cổ ngỗng để đạt được khe hở ổ trục trong khoảng 0,0010,003 (in). Kiểm tra khe hở bằng cách nâng, hạ bạc lót. Độ lệch tối đa của bộ phận định tâm cổ ngỗng là 0,01 (in). * Kiểm tra ống chữ S: Để kiểm tra ống chữ S trước tiên phải tháo 2 đai ốc hãm ở 2 đầu ống, sau đó tiến hành kiểm tra độ mòn của ống bằng sóng siêu âm. * Kiểm tra ống lót: Trước tiên tháo rời cụm ống rửa sau đó kiểm tra sự ăn mòn của ống lót, nếu vượt quá mức độ cho phép thì phải tiến hành thay thế ống lót. Chú ý là khi thay ống lót thì đệm làm kín cũng phải được thay thế cùng. Hình 3.1 Kiểm tra đường dẫn dung dịch * Kiểm tra khe hở chiều trục của trục dẫn Các bước tiến hành: - Tháo rời cụm ống rửa; - Gá đặt đồng hồ so như hình vẽ; - Kiểm tra khe hở chiều trục bằng cách đặt một lực cưỡng bức lên trục theo hướng từ dưới lên, sau đó ghi lại giá trị đọc được trên đồng hồ so, đó chính là giá trị cần kiểm tra; - Nếu giá trị đọc được lớn hơn 0,003 (in) thì ta tháo bệ đỡ ra và điều chỉnh lại số nêm ở bên dưới bệ đỡ cho đến khi đạt được khe hở trong khoảng 0,0010,003 (in), với mômen vặn các đai ốc trên bệ đỡ từ 250270 (ft.lb). Hình 3.2 Kiểm tra khe hở chiều trục của trục dẫn 2. Kiểm tra sự ăn khớp của bánh răng hộp tốc độ (Hình 3.3) Chú ý là công việc kiểm tra này chỉ cần thiết khi phải lắp đặt lại đầu quay, còn trong những công tác bảo dưỡng thông thường thì không cần. Các bước tiến hành như sau: Xả hết dầu trong hộp tốc độ; Tháo vỏ dưới của hộp tốc độ để kiểm tra sự ăn khớp; - Cho một dây hợp kim mềm vào giữa khoảng ăn khớp của 2 răng sau đó ghi lại bề dày của tại 2 điểm trên dây hợp kim được tạo ra do sự ăn khớp của 2 răng bằng trắc vi kế. Nếu khe hở lớn hơn 0,05 (in) thì bánh răng đã mòn quá giá trị cho phép và cần được thay thế. 3. Kiểm tra van giảm thanh Van giảm thanh được lắp trên cửa hệ thống xả của buồng góp trên van solenoid để chống ồn. Van giảm thanh ngoài chức năng làm giảm tiếng ồn còn thu giữ lại các tạp chất có thể gây tắc khí trong kênh dẫn khí. Sự co hẹp của kênh dẫn khí làm thay đổi áp suất khí nén dẫn đến sự hoạt động không ổn định của các van solenoid. Theo định kỳ tháo, làm sạch hoặc thay thế van giảm thanh. Nếu không cần chống ồn thì có thể thay thế van giảm thanh bằng một khuỷu nối đơn thông thường. Hình 3.3 Kiểm tra sự ăn khớp của bánh răng hộp tốc độ 4. Kiểm tra bộ ôm kẹp cần khoan Kiểm tra độ giơ của toàn bộ các bulông, đầu nối hàng ngày. Nếu có bất kỳ đoạn ống, chốt hãm an toàn phải tháo ra để sửa chữa cần thay thế bằng các thiết bị dự trữ ngay. Kiểm tra chốt bản lề để đảm bảo nó không bị giơ quá so với lỗ trên thân bàn kẹp. * Kiểm tra ghim chốt: Kiểm tra độ mòn của ghim chốt hàng tháng, nếu mòn quá 0,06 (in) trên toàn bộ đường kính thì phải thay thế. * Kiểm tra bản cụm bản lề nghiêng: Kiểm tra đường thủy lực và các đầu nối xem có rò rỉ hay mòn không, thay thế nếu cần thiết. Kiểm tra vị trí và độ chặt của vòng kẹp hàng ngày. Độ mòn cho phép: Đầu nối: Cần thay thế đầu nối ngay nếu mòn quá 0,06 (in) trên toàn bộ đường kính; - Bạc lót: Thay thế bạc lót khi lớp áo bọc bị mòn hết hoặc mòn quá 0,04 (in) ở biên. * Kiểm tra ống nối: Kiểm tra toàn bộ các bộ phận của ống nối 6 tháng một lần cho các hiện tượng nứt, mòn hoặc ăn mòn. Chi tiết kiểm tra như sau: - Kiểm tra bán kính kênh thoát nằm trên mặt trong của vòng hãm; - Kiểm tra mòn, ăn mòn trên gờ chia nửa ống nối; - Kiểm tra mòn, ăn mòn hoặc nứt do mỏi trên đường kính trong và ngoài của ống nối. * Kiểm tra xilanh điều khiển IBOP: Kiểm tra rò rỉ cho xilanh hằng ngày. Làm kín hoặc thay thế các đường ống mềm bị rò, hỏng. Nếu phát hiện rò trên xilanh, tháo xilanh và thay thế các đệm làm kín. Hàng tháng kiểm tra cơ cấu dẫn động và kiểm tra mòn cho các bạc lót, chốt hãm trên tay đòn dẫn động. Độ mòn cho phép: - Chốt hãm: Thay thế chốt hãm nếu mòn quá 0,03 (in) trên đường kính của chốt; - Bạc lót: Thay thế bạc lót khi lớp áo bọc bị mòn hết hoặc mòn quá 0,04 (in) ở biên. * Kiểm tra vành kẹp chống tháo ren: 3 vành kẹp này được kiểm tra hàng ngày cho độ giơ của các bulông để sửa hoặc thay thế nếu cần thiết. Chú ý là mômen vặn các đai ốc hãm trong khoảng 3625 (ft.lb). * Kiểm tra bàn kẹp: Kiểm tra các chi tiết như: chốt bản lề; các ốc hãm; xilanh và cặp má kẹp. Kiểm tra mòn cho chốt bản lề hàng tháng và thay thế nếu cần thiết. Kiểm tra hàng ngày độ giơ của các ốc hãm, rò rỉ của các ống mềm và của xilanh và thay thế đệm làm kín cho xilanh nếu phát hiện rò rỉ. Kiểm tra hàng tuần độ mòn của cặp má kẹp và thay thế nếu vượt quá giá trị cho phép. * Kiểm tra elevator và quang treo elevator: Kiểm tra elevator theo chu kỳ 6 tháng, kiểm tra sự mòn hỏng của mặt trong elevator. Độ mòn cho phép của vai elevator phía trong không được vượt quá (in). Chi tiết về kiểm tra quang treo elevator được trình bày trong phần 6 5. Kiểm tra hệ thống điện Chu kỳ kiểm tra tùy thuộc vào bộ phận phụ trách về điện. Kiểm tra toàn bộ các dây dẫn, các bộ nối và các cụm thiết bị liên quan, kiểm tra sự mất tín hiệu hoặc các hư hại khác để kịp thời sửa chữa, thay thế. Ngoài ra cũng phải kiểm tra các hư hỏng bề ngoài của các cảm biến và thay thế nếu cần thiết. 6. Kiểm tra các mắt của quang treo elevator Hình 3.4 Kiểm tra quang treo elevator Theo chu kỳ 1 năm (hoặc khoảng 3000 giờ làm việc). Sử dụng calíp để đo kích thước của các mắt quang treo elevator, so sánh giá trị với Bảng 3.2 để xác định được công suất nâng cho phép của quang treo elevator. 7. Kiểm tra các vết nứt cho các chi tiết chịu tải Các chi tiết chịu tải ở đây bao gồm: quang treo; trục dẫn; giá đỡ liên kết quay; ống nối; elevator và quang treo elevator; cụm van cầu (van cầu trên, van cầu dưới và đầu nối bảo vệ). Chu kỳ kiểm tra là 3 tháng hoặc 1500 h làm việc đối với các bề mặt hở và 5 năm đối với toàn bộ chi tiết. Sử dụng phương pháp kiểm tra bằng từ tính. Bảng 3.2 Công suất nâng cho phép của quang treo elevator Kích thước mắt trên (in) (C) Kích thước mắt dưới (in) (A) Công suất nâng cho phép (tấn) (in) (in) (in) (in) 3.2.2. Công tác bôi trơn 3.2.2.1. Lựa chọn dầu bôi trơn hộp tốc độ TDS-8SA có thể hoạt động trên một khoảng thay đổi rộng của nhiệt độ và các điều kiện môi trường. Độ nhớt của dầu bôi trơn thay đổi từ khá đậm đặc tại thời điểm bắt đầu mở máy cho đến rất loãng trong điều kiện động cơ chạy liên tục. Lựa chọn dầu bôi trơn phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường. Nếu chọn dầu bôi trơn có độ nhớt lớn hơn yêu cầu có thể làm hỏng hộp tốc độ hoặc làm hỏng bơm dầu do quá tải. Để lựa chọn dầu bôi trơn ta căn cứ vào bảng sau: Bảng 3.3 Lựa chọn dầu bôi trơn cho hộp tốc độ Nhiệt độ môi trường Hãng sản xuất Tên dầu lựa chọn Castrol Alpha LS-68 Alpha LS-150 Alpha LS-320 Chevron NL Gear 68 NL Gear 150 NL Gear 320 Exxon Spartan EP68 Spartan Ep150 Spartan EP320 Gulf EPLube HD68 EPLube HD150 EPLube HD320 Mobil MobilGear 626 MobilGear 629 MobilGear 632 Shell Omala 68 Omala 150 Omala 320 Statoil Loadway 68 Loadway 150 Loadway 320 Texaco Meropa 68 Meropa 150 Meropa 320 Total Carter EP 68 Carter EP 150 Carter EP 320 Union Extra Duty NL2EP Extra Duty NL4EP Extra Duty NL4EP 3.2.2.2. Kế hoạch bôi trơn Bảng 3.4 Kế hoạch bôi trơn cho TDS-8SA Công việc bôi trơn Chu kỳ (loại dầu sử dụng) Bôi trơn bánh răng của giá đỡ liên kết quay Hàng ngày (dầu bọc nhẹ) Bôi trơn bánh răng của cụm ghim chốt Hàng ngày (dầu bôi trơn thông thường) Bôi trơn bàn kẹp Hàng ngày (dầu bôi trơn thông thường) Bôi trơn cụm ống rửa Hàng ngày (dầu bôi trơn thông thường) Tra dầu cho các ổ bi trên tay đòn điều khiển IBOP Hàng tuần (dầu bôi trơn thông thường) Bôi trơn cho cụm van cầu Hàng tuần (dầu bôi trơn thông thường) Bôi trơn elevator Hàng tuần (dầu bôi trơn thông thường) Bôi trơn xe lăn dẫn hướng Hàng tuần (dầu bôi trơn thông thường) Tra dầu vào chốt xoay trên quang treo Hàng tuần (dầu bôi trơn thông thường) Tra dầu cho cụm bản lề nghiêng Hàng tuần (dầu bôi trơn thông thường) Tra dầu cho các mắt của quang treo elevator Hàng tuần (dầu bọc ống) Tra dầu vào đế elevator Hàng tuần (dầu bôi trơn thông thường) Tra dầu vào các bạc lót ổ trục trên động cơ 3 tháng (dầu bôi trơn động cơ GE-D6A2C10) Bôi trơn cho quạt gió 3 tháng (dầu bôi trơn động cơ) Thay dầu trong hộp tốc độ 3 tháng (dầu bôi trơn bánh răng) Thay phin lọc dầu trên hộp tốc độ 3 tháng 3.2.2.3. Bôi trơn chi tiết 1. Bôi trơn động cơ khoan (Hình 3.5) Theo chu kỳ 3 tháng tiến hành tra dầu cho động cơ, trình tự tiến hành như sau: Xác định lối vào của vú mỡ ở mặt trên của động cơ; Lau sạch khu vực xung quanh và tháo nắp đậy đồng thời tháo nút xả cặn ở phía đối diện của cửa vào; Làm tương tự như trên với mặt dưới của động cơ; Tra dầu vào cho các bạc lót bằng cách sử dụng súng bơm dầu Làm sạch dầu thừa ở cửa vào và nút xả cặn đồng thời thay thế các nắp đậy. 2. Thay thế dầu của hộp tốc độ Thay thế dầu lần đầu cho hộp tốc độ sau 4 tuần hoặc 500 giờ làm việc đồng thời thay thế phin lọc dầu (đối với các lần tiếp theo thay thế với chu kỳ 3 tháng một lần). Sau khi thay thế dầu kiểm tra cho chính xác lưu lượng dầu. Luôn luôn kiểm tra mức dầu sau khi động cơ đã chạy và hộp tốc độ đã ấm lên. Chú ý kiểm tra mức dầu không kể bọt dầu. Hộp tốc độ có thể chứa khoảng từ 1020 (gal) dầu, luôn luôn điền dầu đến mức giữa của mắt thăm dầu. Đối với đầu quay mới, tiến hành các bước như sau để điền dầu vào hộp số: Dùng bơm dầu để bơm dầu bôi trơn đến mức trên của mắt thăm dầu; Cho động cơ chạy trong khoảng 1015 phút và kiểm tra mức dầu qua mắt thăm dầu; Nếu mức dầu ở dưới điểm giữa của mắt thăm dầu thì điền thêm dầu vào cho đến điểm giữa mắt thăm dầu. Khi xả dầu từ cửa xả nằm dưới đáy hộp tốc độ chỉ có khoảng 56 (gal) dầu được xả ra. Lượng dầu còn lại nằm trong bồn trũng của đầu quay (12 gal), trong bơm dầu, hệ thống làm lạnh (12 gal) và bề mặt tẩm ướt phía trong của vỏ động cơ (khoảng 23 gal). Tháo ống hút trên nắp đậy phía dưới của trục bánh răng để xả nốt lượng dầu còn thừa và xả các cặn bẩn. Hình 3.5 Bôi trơn động cơ khoan 3. Bôi trơn xe lăn dẫn hướng Bôi trơn cho con lăn tại vú mỡ nằm trên con lăn. Kiểm tra sự rạn nứt và khe hở hướng tâm hàng tuần và thay thế nếu cần thiết. Nếu xảy ra hiện tượng rò rỉ dầu bôi trơn trên các con lăn thì tiến hành khắc phục như sau: - Tháo rời các con lăn; - Làm sạch và kiểm tra sự rạn nứt của tất cả các con lăn; - Đối với các con lăn vẫn còn có thể sử dụng được, tiện một lỗ ren ở đầu trục lăn với kích thước (in). Vặn ren và lắp đặt đầu bôi trơn thích hợp sau khi đã làm sạch các mảnh vụn sắt ở cửa bơm dầu trên trục lăn; - Bôi trơn cho các bạc lót con lăn trước khi ráp và lắp đặt các con lăn và trục lăn; - Bôi trơn lại bạc lót con lăn qua lỗ bôi trơn để đảm bảo rằng dầu bôi trơn được bơm qua bạc lót, có thể để dầu bôi trơn tràn ra giữa con lăn và trục lăn; - Thay thế các con lăn không thể sử dụng được nữa. Tại mỗi góc đáy của bệ động cơ là điểm bôi trơn cho các ngõng trục, các điểm này được bôi trơn hàng tuần. Hàng ngày bằng năng lượng của dòng thủy lực kiểm tra lớp vải lọc trên bộ lọc có áp để xác định hiện trạng của các khâu lọc. Thay thế các khâu lọc khi chế độ đường tắt được chỉ báo. 4. Bôi trơn bộ kẹp cần PH-100 * Bôi trơn giá đỡ liên kết quay: - Sử dụng dầu bọc nhẹ cho bánh răng liên kết quay hàng ngày. Hàng tuần, sử dụng dầu bôi trơn thông thường tra vào các chốt trên bản lề nghiêng và các vú mỡ trên thân giá đỡ; - Sử dụng dầu bọc ống bôi trơn cho các mắt của quang treo elevator hàng tuần, đồng thời sử dụng dầu bôi trơn thông thường để bôi trơn cho các vú mỡ trên elevator. Hình 3.6 Bôi trơn giá đỡ liên kết quay 1-Bôi trơn hàng ngày (dầu bọc nhẹ) 2,3,4-Bôi trơn hàng tuần (dầu bôi trơn thông thường) 5-Bôi trơn hàng tuần (dầu bọc ống) * Bôi trơn cụm ghim chốt: - Sử dụng dầu bọc nhẹ bôi trơn cho các bánh răng trên cụm ghim chốt hàng ngày; - Hàng tuần bôi trơn cho các bạc lót bằng dầu bôi trơn thông thường. Hình 3.7 Bôi trơn cụm ghim chốt 1-Bôi trơn hàng tuần (dầu bôi trơn thông thường) 2-Hàng ngày (dầu bọc nhẹ) * Bôi trơn cụm van cầu: Bôi trơn cụm van cầu hàng tuần tại vú mỡ (phía dưới khuỷu dẫn động). Có 3 lý do để bôi trơn IBOP đó là: - Bảo vệ vòng chắn dầu; - Bôi trơn cho ổ tựa; - Làm sạch mùn và cặn bẩn bám trong rãnh chứa lò xo lượn sóng. Để bôi trơn cho IBOP tiến hành các bước như sau: Tháo rời chốt làm kín trên ổ tựa phía trên; Lắp đặt đầu bôi trơn thích hợp và mở van; Bôi trơn van với khoảng 10 hành trình đầy đủ của súng bôi trơn cầm tay hoặc một lượng tương đương từ máy phun dầu sử dụng khí nén. Áp suất của dầu bôi trơn không được vượt quá 300 (psi), nếu áp suất dầu bôi trơn lớn hơn 300 (psi) có thể làm vòng chắn dầu bị đẩy vào khe hở giữa ổ tựa dưới và thân van; - Tháo đầu bôi trơn, lắp chốt làm kín, xiết lại cho chắc chắn. * Bôi trơn cho cụm thiết bị tạo mômen xoắn: - Sử dụng dầu bôi trơn thông thường để bôi trơn cho các vú mỡ trên bàn kẹp (trên thân bàn kẹp, bạc ổn định, vành dẫn hướng và trên xi lanh) và bôi trơn cho chốt bản lề hàng ngày; - Hàng tuần sử dụng chổi quét dầu lên ống thủy lực tại những bề mặt không sơn, tra dầu cho ổ bi trên tay đòn và trên cán piston điều khiển IBOP hàng tuần. Hình 3.8 Bôi trơn cụm thiết bị tạo mômen xoắn 1,2,3-Bôi trơn hàng ngày (dầu bôi trơn thông thường) 4-Dùng chổi quét dầu lên những bề mặt không sơn(hàng tuần) 5. Bôi trơn cụm ống rửa Hình 3.9. Bôi trơn cụm ống rửa Bôi trơn cụm ống rửa hàng ngày tại vú mỡ trên thân ống rửa. Trước khi bôi trơn phải tắt bơm, cho dừng tuần hoàn dung dịch. 3.3. Những hư hỏng thường gặp trong quá trình vận hành đầu xoay di động 3.3.1. Phanh động cơ Bảng 3.5 Kiểm tra và sửa chữa phanh động cơ Triệu chứng Nguyên nhân Biện pháp khắc phục Phanh không giữ Không đủ không khí nạp Kiểm tra áp suất của không khí nạp, với yêu cầu tối thiểu là 90 psi Van solenoid không đóng -Kiểm tra dòng điện -Kiểm tra bơm dầu trên trạm cấp khí -Kiểm tra sự hoạt động của van solenoid -Kiểm tra và thay thế nếu cần thiết Phanh không nhả Van solenoid bị kẹt -Bôi trơn, sửa chữa bằng các công cụ chuyên dụng hoặc thay thế van -Kiểm tra bơm dầu tại buồng cấp khí Van xả nhanh không vận hành đúng quy trình Lau chùi hoặc thay thế nếu cần thiết 3.3.2 Động cơ quạt gió Bảng 3.6 Kiểm tra và sửa chữa động cơ quạt gió Triệu chứng Nguyên nhân Biện pháp khắc phục Hệ thống cơ gây ồn Cánh quạt bị giơ Xiết lại cánh quạt vào moayơ Bạc lót ổ trục bị mòn Sửa chữa và thay thế nếu cần thiết Quạt chạy không liên tục Dây dẫn điện không tốt, hoặc bị chập Xác định vị trí, sửa chữa và thay thế nếu cần thiết Bộ khởi động bị hỏng Kiểm tra bụi bẩn bám ở cuộn dây khởi động. Làm sạch cuộn dây, nếu không được thì có thể thay thế Động cơ bị quá nhiệt (nút báo quá nhiệt trên bàn điều khiển sáng trong khi quạt chạy) Quạt gió quay không đúng chiều quay Kiểm tra chiều quay của quạt gió Dây dẫn bị đứt Thay thế bằng dây dự trữ 3.3.3 Hệ thống cân bằng Bảng 3.7 Kiểm tra và sửa chữa hệ thống cân bằng Triệu chứng Nguyên nhân Biện pháp khắc phục Hệ thống cân bằng không đảm bảo áp suất cần thiết Van kim chưa đóng Điều chỉnh áp suất, kiểm tra van kim Thân xilanh bị rò Thay thế xilanh Ống nối, ống mềm bị rò rỉ Khắc phục hoặc thay thế tùy theo tình trạng ống Van điều áp bị bẩn hoặc hỏng Làm sạch, sửa chữa, thay thế nếu cần Van chặn bị kẹt, bẩn Làm sạch hoặc thay thế Van cân bằng bị hạ thấp Đưa van về đúng vị trí Cán piston không thể di chuyển Áp suất khí nạp vào xilanh quá cao Điều chỉnh lại áp suất cho phù hợp 3.3.4 Xilanh ổn định hướng đầu quay Bảng 3.8 Kiểm tra và sửa chữa xi lanh ổn định hướng Nguyên nhân Biện pháp khắc phục Xilanh không giữ áp suất ổn định Van kim để mở Đóng van và kiểm tra lại áp suất Gioăng làm kín cán xilanh bị rò Thay thế gioăng làm kín Hệ thống ống nối, ống mềm dẫn khí bị rò Làm kín ống hoặc thay thế nếu cần thiết Van điều áp bị bám bẩn Làm sạch van, nếu không đảm bảo có thể thay thế Đầu nối bảo vệ bị lệch trục so với cột cần khoan Áp suất trong xilanh quá cao hoặc quá thấp Điều chỉnh lượng khí nén đưa vào cho phù hợp Lắp ráp cán xilanh quá dài hoặc quá ngắn Hiệu chỉnh lại độ dài cho phù hợp Hệ thống ray dẫn hướng lắp không cân so với tâm giếng Kiểm tra xem bàn xoay trên sàn khoan đã ở đúng vị trí chưa, sau đó điều chỉnh ray dẫn hướng theo bàn xoay 3.3.5. Hệ thống xe lăn dẫn hướng Bảng 3.9 Kiểm tra và sửa chữa hệ thống xe lăn dẫn hướng Triệu chứng Nguyên nhân Biện pháp khắc phục Xe lăn dẫn hướng di chuyển quá nhanh hoặc quá chậm Van điều chỉnh dòng chảy trên xe lăn chưa được lắp đặt một cách chính xác Điều chỉnh lại van cho đến khi xe lăn di chuyển đạt tốc độ cần thiết Con lăn không quay Vòng bi không được bôi trơn Bơm mỡ vòng bi con lăn Con lăn phát ra âm thanh lớn khi lăn Con lăn bị mòn Kiểm tra thay thế con lăn bị mòn 3.3.6. Hộp tốc độ Bảng 3.10 Kiểm tra và sửa chữa hộp tốc độ Triệu chứng Nguyên nhân Biện pháp khắc phục Dầu bị rò ở phía đáy hộp tốc độ Đệm làm kín bị khô quá hoặc bị hở Bôi trơn đệm làm kín hoặc thay thế nếu cần Dầu bị rò từ lỗ thông hơi trên vỏ bọc trục dẫn Mức dầu quá cao Điều chỉnh lại mức dầu -Sử dụng không đúng loại dầu bôi trơn -Dầu bị sủi bọt Thay thế dầu Nhiệt độ dầu bôi trơn quá cao Mức dầu quá cao hoặc quá thấp Điều chỉnh mức dầu theo mắt thăm dầu Sử dụng không đúng loại dầu bôi trơn Kiểm tra lại loại dầu sử dụng xem đã phù hợp chưa (dựa vào bảng hướng dẫn sử dụng dầu bôi trơn). Nếu chưa đúng thì thay thế loại dầu khác Phin lọc dầu bị tắc Tháo phin lọc để kiểm tra dòng chảy, áp suất tại cửa ra của bơm dầu, kiểm tra sự lưu thông của dầu Bộ phận trao đổi nhiệt bị tắc, nhiễm bẩn Kiểm dòng chảy của chất khí hoặc lỏng để đảm bảo sự trao đổi và hấp thụ nhiệt 3.3.7. Bộ kẹp cần 3.3.7.1. Giá đỡ liên kết quay Bảng 3.11 Kiểm tra và sửa chữa giá đỡ liên kết quay Triệu chứng Nguyên nhân Biện pháp khắc phục Giá đỡ không quay Van điều khiển hoặc van an toàn bị kẹt dính Kiểm tra, sửa chữa hoặc thay thế. Quan sát sự thay đổi áp suất khi van solenoid được kích hoạt. Nếu không có sự thay đổi thì thử khắc phục bằng tay trên van Van solenoid không được cấp điện Kiểm tra đường dẫn điện và tính năng của van Động cơ thủy lực bị hỏng hoặc răng bánh răng bị gãy Thay thế động cơ, kiểm tra bánh răng Ghim chốt ăn khớp Điều chỉnh van giảm áp Bộ phận cơ bị kẹt Kiểm tra và sửa chữa Van chủ đạo không dịch chuyển Kiểm tra áp suất 2 bên van. Thay thế van Cửa van ổn định bít kín Làm sạch cửa van, thay thế van Đường ống thủy lực bị hỏng Thay thế đường ống thủy lực 3.3.7.2 Xilanh điều chỉnh IBOP Bảng 3.12 Kiểm tra và bảo dưỡng xi lanh điều chỉnh IBOP Triệu chứng Nguyên nhân Biện pháp khắc phục Van an toàn bị rò Thân van phía trong bị mòn Kiểm tra khe hở thân van phía trong và sửa chữa hoặc thay thế nếu cần Bộ khởi động vận hành không đúng quy trình Kiểm tra sự vận hành của phần cơ khí trên bộ khởi động. Kiểm tra van điều áp Rung động hoặc đảo trong khi quay Các bạc lót trên tay đòn điều khiển hoặc bộ phận khởi động bị mòn hỏng Thay thế bạc lót Trục cam bị mòn Kiểm tra mòn và thay thế nếu mòn quá mức độ cho phép Xilanh không khởi động Van điều áp bị kẹt Ắcqui không được cấp đủ khí Kiểm tra áp suất, hiệu chỉnh hoặc thay thế van điều áp Kiểm tra áp suất trên bình và nạp vào theo yêu cầu 3.3.7.3 Cụm ghim chốt Bảng 3.13 Kiểm tra và bảo dưỡng cụm ghim phốt Triệu chứng Nguyên nhân Biện pháp khắc phục Ghim chốt không ăn khớp Van solenoid không hoạt động hoặc van giảm áp chưa được cài đặt -Kiểm tra lại đường điện và áp suất khí nạp, hiệu chỉnh lại theo yêu cầu -Thay thế van điều chỉnh hướng -Sửa chữa lại hệ thống ống dẫn khí hoặc xilanh khí nén Ghim chốt tạo lực quá lớn lên bánh răng điều chỉnh Van giảm áp không hoạt động hoặc hiệu chỉnh chưa đúng Kiểm tra lại áp suất và hiệu chỉnh lại theo yêu cầu 3.1.8. Cụm bản lề nghiêng Bảng 3.14 Kiểm tra và sửa chữa cụm bản lề nghiêng Triệu chứng Nguyên nhân Biện pháp khắc phục Elevator không đặt được cần dựng đúng vị trí của thợ khoan hoặc vị trí của lỗ chuột Vòng kẹp điều chỉnh chưa đúng Kiểm tra và điều chỉnh lại vị trí của vòng kẹp Elevator không trả lại đúng vị trí cân bằng Nếu bản lề vẫn nghiêng bình thường thì nguyên nhân là tại hệ thống điện Kiểm tra van solenoid và các đầu nối Nếu bản lề không nghiêng thì nguyên nhân là tại đường thủy lực Kiểm tra các đường thủy lực Bảnlề nghiêng không di chuyển Quang treo elevator không di chuyển cùng nhau Van solenoid không dịch chuyển Kiểm tra sự liên tục của dòng điện Van giữ tải chưa được hiệu chỉnh hoặc hiệu chỉnh sai Hiệu chỉnh áp suất cho 4 van ở mức 1500 psi 3.3.9. Cụm ống rửa Nếu cụm ống rửa bị rò rỉ trong quá trình làm việc ở điều kiện áp suất của dung dịch thấp (nhỏ hơn 1700 psi) thì tiến hành các bước khắc phục như sau: Tháo rời cụm ống rửa và kiểm tra sự chính xác của các mối ráp; Kiểm tra hư hỏng của các đệm làm kín và chất lượng gia công tinh của ống; Ngâm các vòng đệm làm kín trong dầu; Lắp lại cụm ống rửa (kiểm tra độ kín khít, độ chặt tại các mặt nối) sau đó lắp lại vào đầu quay; Bôi trơn cho cụm ống rửa tại chỗ; Quay trục dẫn ở tốc độ (v/p) trong vòng 5 phút (không tuần hoàn dung dịch) để điều chỉnh đệm làm kín; Cho bơm hoạt động và kiểm tra sự rò rỉ. Nếu vẫn còn hiện tượng rò rỉ có thể là do đệm làm kín hoặc ống lót đã bị hỏng và cần được thay thế. CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN LỰA CHỌN ĐẦU QUAY DI ĐỘNG 4.1. Tính toán công suất khoan 4.1.1. Thông số giếng G40 và thông số chế độ khoan 4.1.1.1. Profin giếng và cấu trúc giếng khoan G40 Profin giếng: Hình 4.1 Profin giếng khoan G40 Cấu trúc giếng: Hình 4.2 Cấu trúc giếng khoan G40 4.1.1.2. Thông số chế độ khoan Bảng 4.1 Bảng thông số chế độ khoan Khoảng chiều sâu (m) Tải trọng đáy G (tấn) Lưu lượng bơm Q (l/s) Tốc độ quay n (v/p) 0250 46 50 60 2501250 46 50 60 12502180 1016 3640 5765 21802920 1416 36 65 29203060 16 36 65 30603110 16 36 65 31103210 16 30÷36 6570 32103760 1416 2830 6570 37604540 1415 1528 6070 4.1.2. Cấu trúc bộ dụng cụ và thông số dung dịch khoan sử dụng 4.1.2.1. Cấu trúc bộ dụng cụ Loại cần khoan sử dụng ở đây là cần 127 với các thông số sau: Bảng 4.2 Thông số cần khoan sử dụng Đường kính ngoài (mm) Đường kính trong (mm) Trọng lượng 1 mét cần (kG) 127 108,62 32,6 Bộ cần nặng và choòng sử dụng tương ứng với từng khoảng khoan như sau: * Khoảng khoan từ 120250 (m) Bảng 4.3A Thông số bộ cần nặng và choòng của khoảng khoan đầu Tên thiết bị Chiều dài (m) Trọng lượng (kG) Choòng khoan 26” 0,7 580,6 Cần nặng 228,6 27,27 7870,9 Định tâm 660 2.82 Cần nặng 196 5.97 1259,97 Cần nặng 203,2 36.39 8684,8 Cần nặng 165,1 28,17 4286 Cần khoan thành dày 127mm 89,94 6601,6 * Khoảng khoan từ 2501250 (m) Bảng 4.3B Thông số bộ cần nặng và choòng của khoảng khoan thứ 2 Tên thiết bị Chiều dài (m) Trọng lượng (kG) Choòng 17” 0,4 257,6 Định tâm 444.5 1.88 Cần nặng 241 9,38 Cần nặng 203,2 36.39 8684,84 Cần nặng 196 5,38 1135,18 Cần nặng 229 8.04 2320,6 Cần khoan thành dày 127 83.94 6161,2 * Khoảng khoan từ 12502180 (m) Bảng 4.3C Thông số bộ cần nặng và choòng của khoảng khoan thứ 3 Tên thiết bị Chiều dài (m) Trọng lượng (kG) Choòng 12” 0,35 95,7 Định tâm 308 1,73 Cần nặng không nhiễm từ 203,2 9,36 2050 Cần nặng 203,2 51,94 12396 Cần nặng 165,1 56,28 8563 Cần nặng 196 11,35 2394,85 Cần khoan thành dày127 121,45 8914,43 * Khoảng khoan từ 21802920 (m) Bảng 4.3D Thông số bộ cần nặng và choòng của khoảng khoan thứ 4 Tên thiết bị Chiều dài (m) Trọng lượng (kG) Choòng 12” 0,4 95,7 Định tâm 308 1,73 Cần nặng 203,2 54,3 12959,34 Cần nặng 196 11,95 25521,4 Cần nặng 165,1 56,28 8563 Cần khoan thành dày 127 121,45 8914,43 * Khoảng khoan từ 29203060 (m) Bảng 4.3E Thông số bộ cần nặng và choòng của khoảng khoan thứ 5 Tên thiết bị Chiều dài (m) Trọng lượng (kG) Choòng 12” 0,35 95,7 Định tâm 306 1,73 Cần nặng 203,2 70,48 16820,75 Cần nặng 196 11,35 2394,85 Định tâm 270 1,39 Cần khoan thành dày127 121,45 8914,43 * Khoảng khoan 30603110 Bảng 4.3F Thông số bộ cần nặng và choòng của khoảng khoan thứ 6 Tên thiết bị Chiều dài (m) Trọng lượng (kG) Choòng ” 0,35 95,7 Định tâm 306 1,73 Cần năng 196 11,34 2392,74 Cần nặng 203,2 70,48 16820,75 Định tâm 270 1,39 Cần khoan thành dày 127 121,45 8914,43 * Khoảng khoan từ 31103210 (m) Bảng 4.3G Thông số bộ cần nặng và choòng của khoảng khoan thứ 7 Tên thiết bị Chiều dài (m) Trọng lượng (kG) Choòng ” 0,25 39 Định tâm 212,5 1,64 Cần nặng 165,1 150,09 22836,2 Cần nặng 159 9,97 1370,6 Cần khoan thành dày 127 139,93 10270.86 * Khoảng khoan từ 32103760 (m) Bảng 4.3H Thông số bộ cần nặng và choòng của khoảng khoan thứ 8 Tên thiết bị Chiều dài (m) Trọng lượng (kG) Choòng 8” 0,25 39 Định tâm 212,5 1,64 Cần nặng 165,1 150,09 22836,19 Cần nặng 159 9,97 1390,5 Cần khoan thành dày127 261,61 19202,17 Khoảng khoan từ 32103760 (m) Bảng 4.3I Thông số bộ cần nặng và choòng của khoảng khoan thứ cuối Tên thiết bị Chiều dài (m) Trọng lượng (kG) Choòng 6” 0,2 14,1 Định tâm 163 1,59 Cần nặng 120 293,17 21647,67 Cần khoan thành dày127 127 9321,8 4.1.2.2. Thông số dung dịch khoan Bảng 4.4 Thông số dung dịch khoan cho các khoảng khoan Khoảng theo thân giếng (m) (G/cm) 2501250 1,10 12502180 1,12 21802920 1,16 29203060 1,20 30603110 1,24 31103210 1,57 32103760 1,62 3760÷ 4540 1,05 4.1.3. Tính toán công suất khoan Nk = Nbm + Nkt + NC (4.1) Trong đó: Nbm: Công suất tiêu hao trên mặt, vì ta sử dụng đầu quay di động nên Nbm=0; Nkt: Công suất quay cột cần không tải; NC: Công suất tiêu hao cho choòng phá hủy đất đá. Ta tính toán công suất khoan ở độ sâu lớn nhất của giếng tương ứng với khoảng khoan cuối cùng, do đó các giá trị sẽ được tính dựa vào các thông số của bộ dụng cụ, thông số chế độ khoan cũng như dung dịch khoan của khoảng khoan cuối. 4.1.3.1. Tính toán Nkt Nkt = C. (kW) (4.2) Với: L: Hệ số phụ thuộc vào độ cong của giếng (tra bảng); : Trọng lượng riêng của dung dịch khoan (T/m3); : Đường kính của cột cần khoan (m); : Tốc độ quay của cột cần khoan (v/p); : Chiều dài cần khoan (m). Bảng 4.5 Bảng hệ số C phụ thuộc vào độ cong của giếng khoan Góc nghiêng của giếng () Hệ số C 3 18,8.10 35 (22,628,8).10 69 (30,834,3).10 1016 (35,240,3).10 1825 (41,546,6).10 2635 (47,552,2).10 Tra các bảng ta có: ; D= 127 mm = 0,127 m ; ; L= 4620 m ; C = 45. Thay các giá trị trên vào (4.2) ta có: Nkt =45..1,05.4620.. =42,52 KW 4.1.3.2. Tính toán NC NC = 34,2..k.G.DC.n (kW) (4.3) Với: k: Hệ số phụ thuộc vào độ mài mòn của choòng k= 1,1÷1,5. Ta chọn k= 1,4; G : Tải trọng đáy (kG); DC: Đường kính của choòng khoan (m); n: Tốc độ quay của choòng (v/p). Tra bảng ta có: Gđ =14( tấn) =14.103 kg DC = = 0,1651 m n= 65 (v/f) Thay vào (4.3) ta có: NC =34,2..1,4.14..0,1651.65 = 719,35 KW Vậy công suất khoan là: Nk = Nkt + NC = 719,35 + 42,52 = 761,87 KW = 1035,15 HP 4.2. Lựa chọn đầu quay Ta sẽ chọn đầu quay có công suất đáp ứng được công suất khoan, một số đầu quay đáp ứng được công suất khoan trên là: HPS-750. Với các thông số kỹ thuật như sau: Động cơ điện: GEB-20 AC; Công suất động cơ: 1150 (HP); Chiều cao của đầu quay: 23,9 (ft) = 7,28 (m); Trọng lượng: 48500 (lb) 22 (tấn); Hộp số: 1 tốc độ; Tốc độ quay lớn nhất: 280 (v/p); Sức nâng: 500 (tấn); Kích thước cần khoan sử dụng: (in). TDS-4. Với các thông số kỹ thuật như sau: Động cơ điện: GE 752 DC; Công suất động cơ: 1100 (HP); Chiều cao của đầu quay: 20,8 (ft) = 6,34 (m); Trọng lượng: 32280 (lb) 14,6 (tấn); Hộp số: 2 tốc độ; Tốc độ quay lớn nhất: 130 (v/p); Sức nâng: 650 (tấn); Kích thước cần khoan sử dụng: (in). TDS-8SA. Với các thông số kỹ thuật như sau: Động cơ điện: GEB-20A1 AC; Công suất động cơ: 1150 (HP); Chiều cao đầu quay: 24 (ft) = 7,32 (m); Trọng lượng: 38750 (lb) 17,6 (tấn); Hộp số: 1 tốc độ; Tốc độ quay lớn nhất: 353 (v/p); Sức nâng: 750 (tấn); Kích thước cần khoan sử dụng:÷(in). TDS- 1000. Với các thông số kỹ thuật như sau: Động cơ điện: GBE-20AC ; Công suất động cơ: 1150(HP); Chiều cao đầu quay: 24 (ft) = 7,315 (m); Trọng lượng: 40000 (lb) 18,14 (tấn); Hộp số: 1 tốc độ; Tốc độ quay lớn nhất: 370 (v/p); Sức nâng: 1000 (tấn); Kích thước cần khoan sử dụng:4÷(in). PS2-500/500. Với các thông số kỹ thuật như sau: Động cơ điện: GE 752 DC; Công suất động cơ: 1100 (HP); Trọng lượng: 70500 (lb) 32 (tấn); Chiều cao đầu quay: 49,2 (ft) 15(m); Hộp số: 2 tốc độ; Tốc độ quay lớn nhất: 269 (v/p); Sức nâng: 500 (tấn); Kích thước cần khoan sử dụng:÷(in). IDS-4A. Với các thông số kỹ thuật như sau: Động cơ điện: GEB-20A1 AC; Công suất động cơ: 1150 (HP); Trọng lượng: 31000 (lb) 14043(tấn); Chiều cao đầu quay: 22,8 (ft) 6,84(m); Hộp số: 1tốc độ; Tốc độ quay lớn nhất: 265 (v/p); Sức nâng: 500 (tấn); Kích thước cần khoan sử dụng:÷(in). Việc thi công giếng khoan G40 có thể thực hiện qua giàn khoan tự nâng. Hiện nay XNLD Vietsovpetro có 3 giàn khoan tự nâng là giàn Cửu Long, giàn Tam Đảo-01và giàn Tam Đảo-02. Để thi công giếng khoan này ta sử dụng giàn khoan tự nâng Tam Đảo-02. Do vậy việc lựa chọn đầu quay phải dựa trên điều kiện công nghệ thực tế của giàn này. Đó là: Tháp khoan Các thông số về tháp khoan: Chiều sâu khoan được: 9144 (m); Chiều cao tháp: 48,76 (m); Kích thước khung đáy: 10,6610,66 (m); Kích thước khung đỉnh: 4,264,87 (m); Tải trọng lên móc cực đại: 689,8 (tấn). Tời khoan Tời khoan đang được sử dụng trên giàn Tam Đảo-02 mang nhãn hiệu National Oilwell Varco ADS-10T, các thông số về tời khoan như sau: Công suất lớn nhất: 3200 (HP); Sức nâng cực đại: 689,8 (tấn); Số tốc độ của tời: 4; Đường kính rãnh cuốn cáp tời:(in); Kích thước tang tời: 3671 (in). Dựa vào các thông số của các loại đầu quay cũng như thông số của tháp khoan và tời khoan ta sẽ chọn loại đầu quay TDS-8SAvì: Đáp ứng được công suất khoan yêu cầu; Có công suất nâng tương thích với tháp khoan cũng như tời khoan của giàn; Chiều cao của đầu quay phù hợp với chiều cao của tháp khoan; Khối lượng có thể nói là nhỏ so với các loại còn lại do đó góp phần hạn chế khối lượng trên tháp khoan; Hộp số có 1 tốc độ do đó có thể dễ dàng điều chỉnh chế độ khoan, tùy theo từng khoảng khoan; Động cơ điện xoay chiều do đó không cần thiết bị chuyển đổi dòng từ dòng xoay chiều của máy phát về dòng một chiều . Đặc biệt loại này lại được các nhà thiết kế lựa chọn lắp cho giàn Tam Đảo- 02 . KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Việc đưa đầu quay di động vào phục vụ cho công tác khoan thăm dò cũng như khoan khai thác dầu khí ở nước ta đã cho thấy những hiệu quả rất khả quan, do đó đầu quay di động ngày càng được sử dụng nhiều hơn, TDS-8SA cũng là một trong những loại đầu quay được ưa chuộng, bằng chứng là cả 3 giàn tự nâng của PVD đều đang sử dụng loại đầu quay này. Đầu quay di động cho phép thực hiện nhiều thao tác công nghệ, cho phép cải thiện quá trình khoan các giếng khoan ngang cũng như khoan nghiêng định hướng. Việc sử dụng đầu quay di động cho thấy những ưu điểm nổi bật như sau: Không phải sử dụng cần chủ đạo do đó thao tác tiếp cần nhanh chóng, dễ dàng và an toàn cho kíp khoan; Cho phép tiếp cần ở mọi độ cao; Có thể khoan với cần dựng; Lấy được mẫu khoan tốt trong khoan thăm dò; Cho phép doa ngược; Khống chế được mômen phản lực đáy. Nâng cao khả năng tự động hóa của giàn khoan, tiết kiệm thời gian khoan và đem lại hiệu quả kinh tế cao, góp phần rút ngắn thời gian đưa mỏ vào sản xuất. Có thể hoạt động trong điều kiện thời tiết xấu do có bộ bù chuyển động giúp giảm sự dao động của cột cần. Tuy nhiên bên cạnh đó đầu quay di động cũng có những nhược điểm như: Tăng khối lượng ở trên tháp, do đó tháp khoan phải có kết cấu vững chắc; Tăng giá thành thiết bị, đặc biệt là công tác kiểm tra, bảo dưỡng phức tạp hơn nhiều so với sử dụng bàn rôto; Do cấu tạo phức tạp nên đòi hỏi người vận hành phải có kiến thức chuyên môn cao. Kiến nghị: Xu hướng phát triển của công tác khai thác dầu khí ngoài khơi hiện nay đó là vươn tới các vùng biển có độ sâu lớn bằng việc thực hiện khai thác nằng đầu giếng ngầm với các tàu chứ nổi. Bên cạnh đó để đáp ứng cho phương pháp khai thác và độ sau của vùng biển khai thác và tiết kiệm chi phí phát triển mỏ người ta thường sử dụng phương pháp khoan bằng các giàn tự nâng , giàn bán tiềm thủy và tàu khoan. Đầu quay di động là thiết bị khoan được lựa chọn chủ yếu trên các loại giàn này do có các ưu điêm ở trên. Với tiềm năng phát triển ngành dầu khí của Việt Nam hiện nay, nhiều công ty dầu khí của nước ta đã và đang đóng mới và tự thiết kế giàn khoan tự nâng với thiết bị khoan chính là đầu quay di động nhằm phục vụ cho nhu cầu phát triển thăm dò và khai thác dầu khí ở ngoài khơi nước ta. Với những ưu điểm của đầu quay di động ta nên đầu tư để đưa vào sử dụng nhiều hơn, vì tiềm năng dầu khí của nước ta là khá cao; Ngoài lĩnh vực dầu khí còn có thể sử dụng cho các lĩnh vực như: khoan thăm dò khoáng sản, tìm kiếm nước ngầm, thăm dò lấy mẫu để nghiên cứu địa chất…; Đầu tư phát triển đội ngũ lao động chất lượng, cho ra nước ngoài học để tiếp thu những công nghệ mới của họ, cũng như cần đầu tư phát triển ngành công nghiệp sửa chữa cơ khí để chế tạo, sửa chữa, phục hồi các thiết bị phục vụ cho công nghiệp dầu khí. MỤC LỤC