MỞ ĐẦU

Giếng khoan: Giếng khoan là công trình hình trụ cắm sâu vào lòng đất, có

kích thước thiết diện rất nhỏ so với chiều dài của nó. Phần trên cùng được gọi là

miệng giếng. Phần dưới cùng được gọi là đáy giếng. Trong quá trình hình thành

giếng khoan đất đá bị phá huỷ và đưa lên mặt đất do sự tuần hoàn liên tục của dòng

nước rửa.

Trong công tác khoan phá toàn đáy, toàn bộ đất đá ở đáy giếng khoan bị phá

huỷ và đưa lên mặt.

Trong công tác khoan lấy mẫu chỉ một phần đất đá ở thành giếng khoan bị

phá huỷ thành hình vành khăn, còn lõi đá ở giữa được lấy lên nguyên dạng gọi là lõi

mẫu để nghiên cứu cấu trúc địa chất và thành phần thạch học củavỉa.

Phân loại giếng khoan dầu khí: Căn cứ vào chức năng của giếng mà người

ta chia ra:

Giếng tìm kiếm cấu tạo: Để nghiên cứu kiến tạo, địa tầng, thạch học cũng như

độ chứa sản phẩm của một tầng.

Giếng chuẩn: Để nghiên cứu điều kiện địa chất và phương hướng tìm kiếm

dầu khí ở những vùng chưa nghiên cứu kỹ.

Giếng thăm dò: Để nghiên cứu tầng sản phẩm cũng như giá trị công nghiệp

của chúng và khoanh danh giới giữa các tầng dầu, khí, nước ở các vỉa khai thác.

Giếng khai thác: Để khai thác dầu, khí.

Giếng bơm ép: Để bơm nước, khí hoặc không khí xuống vỉa nhằm duy trì áp

lực vỉa với mục đích kéo dài thời gian khai thác bằng phương pháp tự phun.

Giếng bổ xung: Để đánh giá khả năng tích tụ của tầng khai thác mà trước kia

đã khoan lấy mẫu nhưng chưa đạt yêu cầu.

thiÕt bÞ khoan 1

Phương pháp khoan trong khoan dầu khí: Trong công tác khoan thăm dò,

tìm kiếm và khai thác dầu khí chủ yếu dùng phương pháp khoan xoay. Căn cứ vào

vị trí đặt động cơ mà người ta chia phương pháp khoan xoay thành:

Phương pháp khoan Rôto: Động cơ đặt trên mặt và truyền chuyển động quay

cho choòng khoan thông qua cột cần khoan.

Phương pháp khoan bằng động cơ đáy: Động cơ đặt chìm trong giếng khoan,

bên trên choòng khoan và truyền chuyển động quay trực tiếp cho choòng. Động cơ

chìm có thể là tuốc bin khoan hoặc động cơ điện.

Gia cố thành giếng khoan: Sau khi khoan tới độ sâu từ 30600m thả xuống

giếng khoan một ống dẫn hướng và tiến hành trám xi măng cột ống này bằng cách

ép dung dịnh xi măng vào khoảng không xung quanh ống. Dung dịch xi măng sẽ

đông cứng và tạo thành đá xi măng bao quanh cột ống chống. Công tác này gọi là

gia cố thành giếng khoan với mục đích giữ cho lớp đất đá kém ổn định phía trên

khỏi bị sụp nở và cách ly các vỉa nước mặt với giếng. Sau đó lại tiến hành khoan sâu

xuống với đướng kính choòng nhỏ hơn đường kính bên trong của cột ống chống.

Đến chiều sâu thiết kế tức là đến vỉa sản phẩm lại tiến hành thả ống chống và trám

xi măng. Nếu trong quá trình khoan đến chiều sâu thiết kế gặp nhiều hiện tượng

phức tạp cản trở quá trình khoan thì sau cột ống dẫn hướng phải chống thêm một số

cột ống trung gian.

Sau khi kết thúc giếng khoan tiến hành đục lỗ ống chống để khai thông vỉa

sản phẩm với giếng khoan.

thiÕt bÞ khoan 2

CHƯƠNG I

THIẾT BỊ KHOAN

1.1 THÁP KHOAN VÀ HỆ THỐNG NÂNG THẢ.

1.1.1 Tháp khoan.

Tháp khoan dùng để giữ và nâng một vật nặng lên một độ cao nào đó. Trong

tháp được bố trí hệ thống palăng, chỗ dựng cần khoan và một phần thiết bị khoan.

Trong thực tế hiện nay thường sử dụng tháp kim loại 4 chân hoặc tháp dạng

cột. Một trong những kiểu tháp dạng cột là tháp chữ A. Thông thường tháp có tải

trọng càng lớn thì chiều cao càng lớn để giảm thời gian kéo thả và tiết kiệm sức lao

động của công nhân. Tuy vậy sử dụng tháp khoan cao cũng có những điều bất lợi:

- Các cần dựng dài (36m và hơn nữa) dễ bị uốn cong khi dựng thẳng đứng

gây nhiều trở ngại,

- Tăng vốn đầu tư, giá thành xây lắp.

Thực tế thường sử dụng tháp cao 28m cho các giếng sâu 12001300m, cao

4042m cho các giếng sâu 13003500m và cao 53m cho những giếng sâu trên

3500m.

1.1.1.1 Tháp bốn chân

Tháp có dạng hình chóp nhọn mà 4 chân được đặt lên đỉnh một hình vuông,

diện tích hình vuông này chính là sàn làm việc (hình 1.1). Sàn trên cùng làm giá đỡ

bộ puli cố định. Một sàn trung gian (sàn phụ) để thợ trên cao sắp xếp các cần dựng

hay cần nặng. Các thanh giằng của tháp được hàn hoặc bắt bu lông.

thiÕt bÞ khoan 3

Trong thực tế hầu như không còn loại tháp khoan bốn chân dùng cho thiết bị

khoan trên đất liền vì việc tháo lắp mất nhiều thời gian và nguy hiểm. Ngược lại

các

Hình 1.1 Các loại tháp 4 chân

thiết bị khoan biển “di động” sử dụng kỹ

thuật lắp giáp này vì nó kinh tế và rất

thích hợp với điều kiện khoan biển.

Trong trường hợp này không phải tháo dỡ

tháp khoan vì chính toàn bộ giàn khoan

sẽ di chuyển.

Khác với các tháp khoan “tĩnh”

(thông thường) các tháp khoan “động”

được gắn trên các giàn khoan nổi như tàu

khoan hoặc giàn khoan bán chìm. Các

tháp khoan này chịu những ứng động phụ

do sự lắc dọc, lắc ngang, sóng nhồi và gió.

1.1.1.2 Tháp chữ A

Tháp có dạng kết cấu chữ A rất gọn.

Điểm đặc biệt là nó được nối với khớp đáy,

điều này cho phép tháo lắp theo phương ngang

sau đó dựng đứng nhờ tời khoan và dây cáp

dựng hoặc piston thuỷ lực. Tháp khoan loại này

hoàn toàn thích hợp với các loại thiết bị khoan

trên đất liền đòi hỏi tính di động cao.

1.1.1.3 Chọn tháp khoan

Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của tháp

khoan bao gồm:

- Chiều cao tháp,

thiÕt bÞ khoan 4

- Trọng tải của tháp,

- Trọng lượng của tháp,

- Kích thước khung dưới của tháp.

Trong quá trình làm việc tải trọng tác dụng lên

tháp làm tháp biến dạng. Các tải trọng này

được chia làm 2 loại, tải trọng nằm ngang và tải

trọng thẳng đứng, vì vậy phải tính tải trọng lớn

nhất mà tháp có thể phải chịu theo công thức:

(1.1) Hình 1.2 Tháp chữ A

Trong đó

Q : Trọng lượng lớn nhất của cột cần khoan hay ống chống trong không khí,

d: Trọng lượng riêng của dung dịch khoan,

: Trọng lượng riêng của vật liệu chế tạo cần ống,

K: Hệ số tính đến sự kéo cần khoan khi chúng bị kẹt, thông thường K = 1,3.

Khi khoan đường kính nhỏ hay những giếng khoan có chiều sâu bé người ta

thường dùng các máy khoan tự hành có tháp dạng cột,

1.1.2 Tời khoan

Tời khoan dùng để kéo thả cần khoan, tháo vặn cần, thả ống chống, treo cột

cần khoan khi khoan, dùng để di chuyển các vật nặng, phuc vụ cho công tác dựng

tháp và các công việc phụ trợ khác. Trong một số trường hợp tời khoan còn dùng để

truyền động cho rôto.

1.1.2.1 Cấu tạo của tời khoan

Tời khoan (hình 1.3) gồm một khung bằng kim loại, trên đó có lắp các ổ bi đỡ

các trục của tời. Một tời khoan được cấu tạo bởi nhiều trục (34 trục) và trên đó có

lắp các thành phần khác nhau như phanh hãm, phanh thuỷ lực, tời phụ và các khớp

nối...

thiÕt bÞ khoan 5

Tời khoan có một hoặc hai tang phụ, đặt ở hai đầu trục trung gian. Tang phụ (ở phía

bục điều khiển của kíp trưởng) dùng để tháo vặn cần khoan và di chuyển các vật

nặng nhỏ. Tang phụ còn lại chỉ dùng để tháo lỏng ren da mốc khi tháo cần.

Ngày nay người ta không dùng các tang phụ riêng như trên mà dùng tời phụ

riêng và các bộ phận nới lỏng ren chạy bằng hơi ép.

Chuyển động quay của tời được truyền từ hộp giảm tốc đến trục truyền

bằng xích. Đĩa xĩch (1) và (2) truyền chuyển động quay cho trục trung gian

(tốc độ số II và số III). Đĩa xích (3) truyền chuyển động quay trực tiếp cho

trục tời với tốc độ cao nhất (số IV). Để tời chạy tốc độ số I phải đóng khớp

vấu (4), đặt trên trục trung gian. Truyền động từ trục trung gian đến trục tời

bằng xích.

Từ trục trung gian, chuyển động quay được truyền cho rôto qua đĩa xích (5)

(với tốc độ I, II, III). Sau đó chuyển động quay được truyền qua đĩa xích trung gian,

lắp ở đầu trục tời. Các tay điều khiển tốc độ tời và đóng mở khớp nối đều tập trung

ở bục điều khiển của kíp trưởng.

thiÕt bÞ khoan 6

Hình 1.3 Sơ đồ truyền động của 1 loại tời khoan

1.1.2.2 Hệ thống phanh của tời.

Bộ hãm cơ khí: Bộ hãm cơ khí dùng để hãm hoàn toàn khi kéo thả bộ dụng

cụ khoan, treo dụng cụ và thả tiến độ dần dần trong quá trình khoan. Bộ hãm cơ khí

có sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạy động như hình 1.4.

thiÕt bÞ khoan 7

1 8

2 9

12 3 10

6 7 13

11 4

5

Hình 1.4 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của bộ hãm cơ khí1. đai thép hãm 2. Puly thép hãm 3. Tang nâng 4. đòn bẩy khung 5. Trục khuỷu 6. Tay hãm 7. Tay quay

8. Piston 9. Xi lanh khí động 10. ống dẫn khí nén 11. Van tiết lưu 12. Tay quay 13. Thanh kéo

Hệ thống này gồm 2 đai thép (1), ôm lấy các puly hãm (2) của tang nâng một

góc 2700 và một đầu nối với đòn bẩy khung 4, còn đầu kia nối với trục khuỷu (5). Ở

một đầu trục khuỷu có tay hãm (6), còn đầu kia nối với cần bẩy của piston (8) của xi

lanh khí động (9) qua tay quay (7). Khi gạt tay hãm xuống dưới, đai ép chặt vào

puly hãm của tang tời và hãm nó lại. Xi lanh khí động cho phép giảm lực cần thiết

đặt vào tay hãm (6).khi truyền không khí vào ống dẫn khí (10) đến phần trên của xi

lanh thì piston (8) chuyển dịch xuống phía dưới và làm quay trục khuỷu (5) ép đai

hãm vào puly hãm. Nhờ có van tiết lưu (11) người thợ khoan có thể điều chỉnh áp

suất khí trong xi lanh. Để thực hiện được điều đó,trên tay hãm (6) có tay quay (12)

được nối liền với van tiết lưu qua thanh kéo (13). Khi kéo tay hãm (6) xuống phía

dưới, tay quay quay theo chiều kim đồng hồ và tác dụng vào van 11 qua thanh kéo

làm tăng lượng khí đi vào xi lanh (9), nghĩa là làm tăng lực hãm.

Bộ hãm thuỷ động (bộ hãm phụ): Bộ hãm phụ đặt trên trục nâng để

điều chỉnh tốc độ thả dụng cụ và hỗ trợ cho bộ hãm chính điều

chỉnh bằng cơ khí. Bộ hãm phụ này làm việc theo nguyên tắc cơ

khí thuỷ lực và thương được sử dụng ở các bộ máy khoan có tải

thiÕt bÞ khoan 8

trọng trên 50 tấn. Hình 1.5 là sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc

của một bộ hãm thuỷ động.

7

8

2 1

4 10

6

5 3

9

Hình 1.5 Sơ đồ cấu tạo bộ hãm thuỷ động1. thành của bộ hãm 2. Cánh của stato 3. Rôto 4. Trục

tời 5. Khớp nối 6. Cánh cong rôto 7,8. đường thoát nước

9. đường dẫn nước lạnh vào bộ hãm 10. Khoá nước

Bộ hãm gồm rôto (3) trên đó có

gắn những cánh cong (6) hướng về phía

ngược lại với cánh stato. Cánh cong phải

đặt thế nào để khi kéo cần lên cánh

không chịu sức cản của nước, ngược lại

khi thả ống xuống cánh của rôto chịu

một momen phản do nước tạo nên. Tuỳ

theo tốc độ thả mà người ta thay đổi mực

nước trong bình bằng các khoá (10).

Trong khi bộ hãm làm việc, chuyển

động quay của rôto sẽ biến thành nhiệt

và nước sẽ được hâm nóng lên rất nhanh.

Nước sẽ nguội đi trong bình làm nguội,

bình được nối với bộ hãm thuỷ động bằng các ống và có sự lưu thông theo chu kỳ

kín giữa bộ hãm và bình.

1.1.3 Hệ thống pa lăng

Hệ thống pa lăng bao gồm hệ ròng rọc tĩnh đặt trên đỉnh tháp. Hệ ròng

rọc động, dây cáp, móc nâng và quang treo. Hệ thống palăng dùng để biến

chuyển động quay của tang tời thành chuyển động tịnh tiến thẳng đứng của

móc nâng, và để giảm tải cho dây cáp. Dây cáp được mắc vào con lăn của bộ

ròng rọc tĩnh và động theo thứ tự nhất định. Một đầu cáp được giữ cố định

gọi là đầu cáp chết, một đầu cuốn vào tời khoan gọi là đầu cáp cuốn.

Tuỳ theo trọng tải và số nhánh dây cáp, hệ thống palăng được chia ra

làm nhiều cỡ.Với tải trọng 5075T dùng hệ thống 2x3 hoặc 3x4 con lăn.

Với tải trọng 100130 T. Dùng pa lăng 4x5, 5x6 và 6x7 con lăn. Trong ký

thiÕt bÞ khoan 9

hiệu của hệ pa lăng con số đầu chỉ số con lăn của ròng rọc động, chỉ số thứ

2 chỉ số con lăn của ròng rọc tĩnh.

1.1.3.1 Bộ ròng rọc tĩnh

Gồm một khung đỡ, trên đó có lắp các ổ trục. Trên trục có lắp các ổ bi

và con lăn. Các vòng bi của con lăn được bôi trơn riêng lẻ. Vỏ bảo vệ (8)

giữ

Hình 1.6 Cấu tạo của một bộ ròng rọc tĩnh Hình 1.7 Cấu tạo của một bộ

ròng rọc động

cho dây cáp không bị bật ra kỏi rãnh con lăn. Vòng (9) dùng để chắn dầu bôi

trơn cho ổ bi đũa, con lăn phụ (10) được treo vào xà dưới của khung đỡ

bằng khớp bản lề.

1.1.3.2 Bộ ròng rọc động

thiÕt bÞ khoan 10

Bộ ròng rọc động gồm có một vỏ hàn, trong có lắp các ổ trục, và các

con lăn như bộ ròng rọc tĩnh. Các vòng bi được bôi trơn qua các đầu trục

của con lăn. Hình 1. 7 là cấu tạo của một bộ ròng rọc động.

1.1.3.3 Dây cáp tời

Dây cáp tời gồm 6 múi được xoắn quanh

ruột bằng chất hữu cơ hay bằng kim loại mỗi

múi lại có 1937 sợi cáp xoắn với nhau tạo

thành múi.

Trong kỹ thuật khoan thường dùng cáp

có đường kính 25, 28, 35mm có ruột bằng vật

liệu hữu cơ. Khi tải trọng lớn sử dụng cáp có

ruột bằng kim loại.Hình 1.8 Các loại quang treo

êlêva tơ

1.1.3.4 Móc nâng

Được sản xuất riêng hoặc làm liền với ròng rọc động. Móc nâng dùng

để treo cột cần khoan và móc vào êlêvato khi kéo thả dụng cụ.

1.1.3.5. Quang treo êlêvato

Là khâu nối giữa móc nâng và êlêrato có hai loại quang treo một

nhánh và hai nhánh. Hình 1.18 là các loại quang treo êlêvato

1.2 HỆ THỐNG QUAY

1.2.1 Bàn quay rô tơ

1.2.1.1 Chức năng và các đặc điểm của bàn quay rôto

Rôto là một hộp giảm tốc biến chuyển động quay của trục truyền nằm

ngang thành chuyển động quay thẳng đứng của cột cần khoan và để giữ cột

cần khi kéo thả cũng như làm các công tác phụ.

thiÕt bÞ khoan 11

Khi truyền chuyển động quay cho rôto qua tời, tốc độ rôto được thay

thế bằng hộp số tời hoặc bằng cách thay đổi đĩa xích.

Để rôto làm việc độc lập với tời và để điều khiển tốc độ trong một

giới hạn rộng, nhiều trường hợp rôto được truyền động riêng.

1.2.1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bàn quay rôto (hình 1.9)

Cấu tạo của bàn quay rôto phải bảo đảm quay cột cầu khoan với tốc

độ thích hợp. Trọng tải phải đủ để treo cột cần nặng nhất, đường kính lỗ

rôto

Hình 1.9 Cấu tạo của bàn quay rôto1. Trục chủ động; 2. Gioăng làm kín; 3. Bánh răng nón; 4. ổ lăn chính; 5. ổ

lăn bánh răng nhỏ; 6. ống lót hình nón; 7. Đầu vuông dẫn động; 8. Miếng

chèn chính; 9. Gioăng làm kín dung dịch khoan; 10. ổ lăn tự lựa; 11. Các te

phải đủ để đút lọt ống đường kính lớn nhất thường dùng. Thân rôto tiếp

nhận toàn bộ tải trọng và truyền cho nền móng. Trong thân rôto có chứa

dầu bôi trơn. Đầu trục rôto có thể lắp then với đĩa xích hoặc với khớp trục

các đăng. Rôto quay trên các ổ bi, có thể hãm chặt rôto bằng then hoặc bằng

cơ cấu hãm.

1.2.2 Đầu thuỷ lực (đầu xa nhích)

thiÕt bÞ khoan 12

Đầu thuỷ lực dùng để nối giữa hệ thống pa lăng với cột cần khoan

nhằm mục đích quay và treo cột cần khoan vào móc nâng, dẫn nước rửa từ

ty ô cao áp vào bên trong cần khoan. Cấu tạo của đầu xa nhích (thuỷ lực)

gồm hai phần, phần không quay được treo vào móc nâng, phần quay được

nối với cột cần khoan. Hình 1.10 là cấu tạo của một loại đầu xa nhích.

Vỏ (6) treo ở móc nâng nhờ quang treo (15) qua chốt (11). Thân (2)

phía dưới có đầu nối (1) để nối với cần chủ đạo. Thân quay xung quanh ổ

bi

(7), (8) và (10). Dung dịch

khoan vào bên trong cần khoan

qua ty ô cao áp đến ống cao áp

(14). Đệm chắn nước (13) bịt kín

khoảng giữa thân (2) và ống cao

áp (14).

Ty ô cao áp là bộ phận nối

giữa đường ống bơm và đầu thuỷ

lực, ở hai đầu có mặt bích để bắt

vào ống bơm và đầu xa nhích.

1.2.3 Đầu quay di động

(top drive)

Đầu quay di động (hình 1.11)

ngoài việc thực hiện các chức

năng như đầu quay thuỷ lực

thông thường, nó còn có nhiệm

vụ truyền động lên trục quay.

Động cơ của nó có thể là động cơ

điện một chiều hoặc động cơ

thuỷ lực. Loại động cơ thuỷ lực

Hình 1.10 Cấu tạo đầu xa nhích1. Đầu nối; 2. Thân; 3. Mũ ốc; 4. Bạc lót; 5. Đệm chắn dầu; 6. Vỏ; 7. ổ bi đỡ; 8. ổ bi chặn; 9. Vòng tựa; 10. ổ bi đũa chặn; 11. Chốt; 12. Đệm chắn đầu trên; 13. Đệm chắn nước;14. ống cao áp; 15. Quang treo.

thiÕt bÞ khoan 13

ít phổ biến vì cần lắp đặt thêm

một thiết bị có công suất thuỷ

lực đặc biệt. Sử dụng đầu quay di

động có các ưu điểm sau:

- Không phải sử dụng cần chủ đạo,

- Thao tác tiếp cần ở mọi độ cao,

- Cho phép doa ngược,

- Lấy mẫu khoan dài,

- Có khả năng tác động ngẫu lực tĩnh trong thời gian không xác định

(chỉ trong trường hợp động cơ lắp đầu quay thuỷ lực).

Tuy nhiên việc sử dụng đầu quay di động có một số nhược điểm sau:

- Phải lắp một hệ thống dẫn hướng trong tháp để

triệt tiêu mô men

thiÕt bÞ khoan 14

Hình 1.11 Cấu tạo của đầu quay di động

phản,

- Phải gia cố kết cấu do có lực

xoắn phụ,

- Phải tăng chiều cao của tháp vì

đầu quay di động dài hơn đầu xoay thuỷ

lực thông thường.

- Phải có ống mềm hoặc cáp tải

f

điện phụ trong tháp khoan,

- Tăng đáng kể khối lượng ở trên cao,

- Tăng giá thành thiét bị và nhất là phải bảo dưỡng cẩn thận hơn nhiều

so với hệ thống bàn rôto và cần chủ đạo.

Hình 1.12 thể hiện các bộ phận bên ngoài của đầu quay. Sự phức tạp

của hệ thống này đòi hỏi sự bảo dưỡng đặc biệt.

1.3 HỆ THỐNG TUẦN HOÀN

1.3.1 Máy bơm

thiÕt bÞ khoan 15

Bơm khoan dùng để bơm nước rửa, tuần hoàn dung dịch trong

quá trình khoan. Trong khoan dầu khí người ta thường sử dụng bơm piston

nằm ngang, tác dụng kép, hai xi lanh. Hình 1.13 là sơ đồ cấu tạo và nguyên

lý làm việc của máy bơm khoan tác dụng kép.

Piston (5) chuyển động tịnh tiến bên trong xi lanh (4). Khi pistion

chuyển động từ trái sang phải sẽ hút nước từ ống hút (3), qua van hút (4)

vào phần trái xi lanh. Trong lúc đó, bên phải xi lanh, dung dịch bị ép, van

hút (4a) đóng và van xả 6 mở. Nước ở bên phải xi lanh qua van 6 ép ra

ngoài

8

9 6 10 11 12 13 14

6a

5

4

1 4a

3

2

Hình 1.13 Sơ đồ làm việc của máy bơm khoan tác dụng kép1. Bể chứa dung dịch; 2. Chõ bơm; 3. Đường ống hút; 4,4a. Van

hút 5. Piston; 6,6a. Van đẩy; 7. Ra tio cao áp; 8. Bình điều hoà;

9. Xi lanh; 10. Trục piston; 11. Con trượt; 12. Thanh truyền;

13. Tay quay; 14. Trục truyền

qua đường ống cao áp. Chuyển động định tiến của piston nhờ hệ thống tay

quay-thanh truyền (10) và (12) qua con trượt (11) khi piston chuyển động từ

phải qua trái quá trình hút và đẩy xảy ra ngược lại.

1.3.2 Thiết bị đường ống cao áp.

thiÕt bÞ khoan 16

Nước bị ép từ bơm khoan chảy qua đường ống cao áp, qua ty ô cao áp

vào đầu xa nhính. Đường ống cao áp bao gồm: bình điều hoà, ty ô cao

áp, ống thẳng đứng.

Bình điều hoà: Bình điều hoà có tác dụng làm giảm dao

động áp suất

nước vào và điều hoà lưu lượng bơm do

bơm làm việc không đều.

Về cấu tạo bình điều hoà là một bình

chứa khí có tác dụng như lò xo để giảm

bớt va đập thuỷ lực và được đặt ngay trên

máy bơm. Bình điều hoà có hai loại, dạng

hình cầu và dạng hình trụ. Nhìn chung cả

hai dạng bình này đều có cấu tạo và

nguyên lý làm việc như nhau. Hình 1.14

là cấu tạo của một bình điều hoà dạng

3 1.Thân 2. Buồng khí nén 3. Van 1 4. Màng A 2 B 4

Hình 1.14 Cấu tạo bình điều hoà hình cầu

hình cầu. Phía trên của thân (1) là buồng khí nén, dưới áp suất khí nén được

đưa vào buồng (2) qua van (3).

Nếu áp suất ở B cao hơn A thì dung dịch ở B sẽ ép màng (4) cho đến

khi áp suất ở B cân bằng với A. Nếu như áp suất B nhỏ hơn A thì áp suất

trong buồng khí A sẽ ép màng (4) trở về vị trí cũ. Như vậy áp suất trong

đường ống cao áp tự điều tiết và lưu lượng bơm cũng được điều hoà.

Ống cao áp: Để dẫn nước rửa từ bình điều hoà đến tháp khoan. ống

cao áp làm bằng cần khoan và 2 đầu có mặt bích để bắt vào bình điều hoà và

ống đứng. ống cao áp không nhỏ hơn ống xả của máy bơm.

Ống thẳng đứng: Đặt trong tháp khoan để dẫn nước rửa từ ống cao áp

đến vòi của ty ô cao áp bắt chặt vào các đai thép.

thiÕt bÞ khoan 17

Khoá nước: Dùng để bảo đảm chế độ không tải khi khởi động bơm và

để tăng dần áp suất lên. Khi bơm mới khởi động người ta mở khoá nước để

xả dung dịch vào hố chứa. Sau đó đóng dần khoá nước lại. Tăng áp suất dần

đến áp suất làm việc. Đường kính lỗ khoá phải bằng đường kính ống cao áp.

Ty ô cao áp: Dùng để nối giữa đầu thuỷ lực và ống thẳng đứng, ty ô

cao áp phải đủ bền và chịu được áp suất cao.

1.3.3 Các thiết bị điều chế và làm sạch dung dịch

1.3.3.1 Thiết bị điều chế dung dịch khoan

Để trộn hỗn hợp sét - nước người ta sử dụng thùng trộn hoặc phễu

trộn.

Thùng trộn (hình 1.15): Thùng trộn thường có thể tích 4.00010.000

lít. Bên trong có 1 đến 2 trục trên đó có lắp các cánh và được quay nhờ

động cơ điện. Nước được đưa vào thùng qua ống dẫn lắp ở phía trên còn sét

được đưa vào thùng qua lắp ở phía trên.

thiÕt bÞ khoan 18

Hình 1.15 Thùng trộn1. Thùng; 2. Trục; 3. Cánh quạt; 4. Bánh răng; 5. Puly; 6. Cửa bỏ đất

Phễu trộn (hình 1.16): Phễu trộn chủ yếu dùng cho sét bột.

1

2 3 4 5

Hình1.16 Phễu trộn1. Phễu; 2. ống dẫn nước; 3. Vòi phun; 4. Buồng trộn; 5.ống dẫn

dung dịch ra

Để điều chế dung dịch sét, người ta đổ sét

bột liên tục vào phễu (1). Còn qua ống dẫn và vòi

phun (3) người ta bơm nước lã với vận tốc lớn

vào buồng trộn (4). Dung dịch được điều chế

theo đường ống (5) chảy vào bể chứa. Để đạt

được các thông số dung dịch mong muốn, người

ta còn cho vào dung dịch các chất phụ gia. Nếu

chất phụ gia dạng bột thì hoà tan và pha chế

trong hai bể nước.

1.3.3.2 Thiết bị làm sạch dung dịch khoan

Trong quá trình khoan, mùn khoan, cát, sét, khí lẫn vào dung dịch

khoan. Để làm sạch dung dịch người ta sử dụng nhiều loại thiết bị khác nhau

.

Sàng rung: (hình 1.17): Động cơ điện (8) truyền động cho

trục lệch

thiÕt bÞ khoan 19

tâm (3) làm cho sàng rung (4) rung

động với tần số 17502000 lần/phút

và biên độ dao động từ 1,5 4,5 mm

khi dung dịch qua sàng rung

8590% mùn khoan có kích thước

lớn hơn 1mm được tách ra khỏi dung

dịch và chuyển động về phía hố chứa

mùn khoan (6) còn dung dịch sạch

chảy

1 3 4 2 5

8 7 6

Hình 1.17 Sàng rung1 Dung dịch từ lỗ khoan 2. Lò xo 3. Trục lệch tâm 4. Sàng 5. Mùn khoan 6. Hố chứa mùn

7. Bể chứa dung dịch sạch 8. Mô tơ điện 4,5kw

vào hố chứa nước sạch (7).

Máng lắng mùn khoan (hình 1.18): Dùng để tách mùn khoan

nhỏ hơn 4

4 5

3

4

2

1

Hình 1.18 Máng lắng1. Lỗ khoan 2. Hố chứa 3. Vách ngăn 4. Cầu

5. Vách hướng dòng chảy

sau khi đã lọt qua sàng

rung. Máng lắng làm bằng

gỗ hoặc kim loại có chiều

dài từ 3050 m, rộng

0,60,8m và nghiêng

12,5%. Do dung dịch

chảy qua máng lắng với

tốc độ 1015cm/s mà một

phần mùn khoan được

lắng đọng trên đáy máng.

Để tăng khả năng lắng

đọng mùn khoan, dọc

theo chiều dài của máng

người ta đặt những tấm chắn.

thiÕt bÞ khoan 20

Máy xoáy lốc thuỷ lực (máy lọc cát): Máy xoáy lốc thuỷ lực có cấu

tạo như hình 1.19. Dung dịch được bơm vào ống 1 tiếp tuyến với

thành máy. Do tác dụng của lực ty tâm các phần tử nặng hơn

sẽ văng ra xa tâm tiếp giáp với thành nón (2) của máy và

chuyển dịch xuống phía dưới chảy ra

1 4

2

3

Hình 1.19 Sơ đồ cấu tạo của máy xoáy lốc thuỷ lực

1. Ống dẫn dung dịch vào 2. Thành nón 3. Lối thoát mùn 4. Lối dung dịch ra

ngoài qua lỗ (3) của van điều chỉnh lỗ.

Dung dịch nhẹ sẽ chảy xoáy ở tâm qua lỗ

(4) chảy vào hố chứa. Cửa (1) làm hẹp sẽ

làm tăng tốc độ dòng chảy vào máy. Máy

xoáy lốc thuỷ lực bình thường cần có áp

suất (25kg/cm2). Trong thực tế người ta

thường bố trí thành từng cụm gồm 34

máy.

Hình 1.20 là sơ đồ của toàn bộ hệ

thống làm sạch dung dịch.

Hình 1.20 Sơ đồ hệ thống làm sạch dung dịch1. dung dịch từ lỗ khoan 2. Sàng rung 3. Bể chứa dung dịch 4.Bơm ly tâm

5. Phao điều chỉnh mực dung dịch 6. ống dẫn đến máy xoáy lốc thuỷ lực 7. Dung dịch sạch đến máy bơm khoan 8. Máy xoáy lốc thuỷ lực

thiÕt bÞ khoan 21

1.4 THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC

Thiết bị động lực là toàn bộ hệ thống dùng để biến điện năng hoặc

năng lượng của nhiên liệu thành cơ năng và hệ thống điều khiển cơ năng.

Công suất của thiết bị động lực chủ yếu dùng để quay cột cần khoan, kéo thả

và tuần hoàn dung dịch, ngoài ra còn dùng cho một số việc phụ trợ khác.

Yêu cầu cơ bản đối với thiết bị động lực là phải có đường đặc tính

mềm nghĩa là có khả năng tự động điều khiển thích ứng một cách nhanh

chóng với sự thay đổi của phụ tải, bảo đảm sử dụng công suất tốt nhất. "Đặc

tính mềm" được đặc trưng bằng hệ số chịu tải K và khoảng điều chỉnh tốc độ

R. Hệ số K còn thể hiện khả năng quá tải, K và R được xác định bằng các

công thức sau:

(1.2)

Trong đó

Mmax: Mômen quay lớn nhất của động cơ với chế độ làm việc ổn định,

Mđm: Momen quay định mức.

(1.3)

Trong đó

nmax: số vòng quay lớn nhất,

nmax: số vòng quay bé nhất.

Động cơ điện một chiều và động cơ đốt trong có bộ truyền thuỷ lực thì

có đặc tính mềm cao, nghĩa là hệ số số chịu tải và khoảng điều chỉnh tốc độ

tốt. Ngoài đặc tính cơ bản trên, động cơ chạy tời và rôto cần phải có:

- Mômen khởi động cao để thẳng quán tính của cột cần khoan và lực

ma sát giữa cột cần và thành lỗ khoan,

thiÕt bÞ khoan 22

- Khởi động êm vì nếu gia tốc lớn thì ứng suất động trong cột cần sẽ

lớn có thể gây ra sự cố,

- Có thể đảo chiều quay,

- Cấu tạo đơn giản, làm việc chắc chắn, có thể dừng lại ngay khi cần

thiết, an toàn đối với hoả hoạn, kinh tế.

Động cơ chạy bơm không cần mômen khởi động cao, không cần đảo

chiều quay, các yêu cầu khác cũng giống như động cơ chạy tời và rôto.

1.4.1 Động cơ đốt trong

Động cơ điezel là loại động cơ biến nhiệt năng do nhiên liệu cung cấp

(Dầu ma zút) thành cơ năng. Ưu điểm của loại này là có thể làm việc ở xa

nguồn điện năng. Tiêu hao nhiêu liệu không nhiều. Khuyết điểm của nó là

không đảo được chiều quay (phải thêm bộ phận đảo chiều không cho phép

quá tải trên 20%, cần có công nhân tay nghề cao để chạy máy.

1.4.2 Động cơ điện xoay chiều

Ưu điểm chủ yếu của loại thiết bị này là lắp đặt và sử dụng tương đối

đơn giản, chắn chắn và kinh tế. ở các vùng khoan khai thác, có điều kiện

cung cấp điện năng tập trung nên dùng điện của mạng điện công nghiệp.

1.4.3 Tổ máy điezel - điện một chiều

Tức là dùng động cơ điezel để chạy động cơ điện một chiều. Dùng tổ

máy điezel-điện một chiều có thể khắc phục được các khuyết điểm của

điezel.

thiÕt bÞ khoan 23