Đồ án Thiết bị chống phun trào dầu khí lắp đặt tại giếng THC – 08, Tiền Hải – Thái Bình

bằng các vòng cao su. 3.2.3.4 Đường ống thủy lực Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 112 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 Thông thường, bảng điều khiển từ xa cách cụm BOP khoảng 40m. Chúng được nối lại với nhau bởi một nhóm các đường ống thuỷ lực. Cần chú ý đến vấn đề an toàn khi sử dụng các ống thuỷ lực là ống mềm. Ống mềm có thể được nối với thân đối áp và cũng có thể nối với đầu ra của bảng điều khiển từ xa.Ở phần cuối của tất cả các ống mềm là các đầu nối nhanh tự làm kín. 3.2.4 Nguyên lý làm việc và vận hành Hình 2.3.12. Nguyên lý đấu điện của hệ thống điều khiển đối áp nắp trên mặt 3.2.4.1 Điều khiển sự khởi động và dừng của bơm điện Khi xoay công tắc chính (main switch) của hộp điện trên bảng điều khiển từ xa tới vị trí “automatic” (vị trí tự động), toàn bộ hệ thống ở trạng thái điều khiển tự động. Ở thời điểm này nếu áp suất của hệ thống ở mức dưới 18.9 MPa (2700 Psi), bộ điều chỉnh áp suất sẽ tự động khởi động bơm điện, áp suất dầu vượt qua van kiểm tra (check valve) và cung cấp dầu đến nhóm thiết bị tích luỹ (van cách ly của nhóm thiết bị tích luỹ phải được mở trước đó). Khi áp suất của hệ thống lên trên 21 MPa (3000 Psi), bộ điều áp tự động ngắt nguồn làm cho bơm điện dừng việc cung cấp dầu. Khi áp suất hệ thống Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 113 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 giảm xuống dưới 18.9 MPa (2700 Psi), bơm điện sẽ tự động khởi động lại việc bơm dầu. Khi hệ thống ở trạng thái tự động, bộ điều áp duy trì áp suất của khoang dự trữ ở mức 18.9 - 21 MPa (2700 - 3000 Psi) và có thể mở hoặc đóng BOP bất cứ lúc nào. Khi xoay công tắc chính đến vị trí “manual” (vị trí điều khiển bằng tay), bơm điện sẽ ngay lập tức làm việc mà không cần biết áp suất của hệ thống là bao nhiêu. Người vận hành phải xoay công tắc chính đến vị trí “stop” (vị trí dừng) khi áp suất hệ thống lên đến trên 21MPa (3000 Psi). Chú ý: Bơm điện không thể tự động dừng khi công tắc chính ở vị trí “manual” (vị trí điều khiển bằng tay). Người vận hành phải chú ý đến áp suất của hệ thống và xoay công tắc chính đến vị trí “Stop” để dừng bơm khi cần thiết. 3.2.4.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực Áp suất dầu chứa trong khoang tích luỹ đi qua van cách ly (van cầu - áp suất cao), bộ lọc, van xả tràn rồi vào trong cụm phân phối điều khiển đến đầu vào (cửa nạp) của các van 4 ngả - 3 vị trí. Cùng lúc đó áp suất dầu từ khoang tích luỹ đi qua bộ lọc đến van xả tràn điều khiển đối áp vành xuyến (annular BOP) và dầu có áp cung cấp đến đối áp vành xuyến chỉ sau khi áp suất dầu đã được giảm. Người vận hành chỉ cần đẩy tay van 4 ngả - 3 vị trí thích hợp tới vị trí “OPEN” hoặc “CLOSE” để thực hiện vận hành đóng hoặc mở BOP nhanh chóng. Sự chuyển hướng van 4 ngả - 3 vị trí ở bảng điều khiển từ xa có thể đạt được bằng cách điều khiển từ bảng kíp trưởng. Xoay van 4 ngả - 3 vị trí điều khiển công tắc cấp khí ở bảng kíp trưởng đến vị trí “OPEN” và thay đổi vị trí của các van xoay 4 ngả - 3 vị trí còn lại ở cùng thời điểm. Khí nén chảy từ cáp khí đến bảng điều khiển từ xa để điều khiển các xi lanh thích hợp và chuyển hướng tay van, rồi làm cho van 4 ngả 3 vị trí ở bảng điều khiển từ xa chuyển hướng. Trong khi van xoay ở bảng kíp trưởng chuyển hướng, khí nén làm cho piston hiện thị vị trí của của xilanh di chuyển. Mỗi một lỗ của van xoay trên bảng điều khiển của kíp trưởng hiển thị “Open” hoặc “Close” và nó cho biết tình trạng của BOP. Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 114 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 Chú ý: Van xoay trên bảng kíp trưởng là vận hành hai cấp độ. Khi xoay các van của các đối tượng điều khiển, người vận hành phải xoay van công tắc cấp khí ở cùng thời điểm. Xoay các van phải giữ 3 giây để đảm bảo các van ở bảng điều khiển từ xa ở vị trí chính xác. Khoảng điều chỉnh áp suất đầu ra của van xả tràn ở cụm điều khiển là 0 - 14 MPa (2000Psi). Thông thường, người vận hành có thể điều chỉnh áp suất xuống 10.5 MPa (1500Psi). Áp suất của cụm điều khiển sẽ bằng với áp suất của hệ thống khi xoay van đi tắt (bypass valve) từ trí đóng (Close) tới vị trí mở (Open). Lúc này van xả tràn không làm việc. Van xả tràn điều khiển đối áp vành xuyến có thể là van điều khiển bằng tay hoặc van khí nén/ van tay. Khi hệ thống được lắp đặt van xả tràn điều khiển bằng khí nén/bằng tay, người vận hành có thể điều chỉnh bằng khí khí nén áp suất đầu ra của van này ở bảng điều khiển từ xa hoặc bảng kíp trưởng. Mức áp suất khí điều chỉnh có thể được lựa chọn bởi các van phân phối trên bảng điều khiển từ xa. Van phân phối gồm có hai vị trí: điều khiển của bảng điều khiển từ xa và điều khiển của bảng kíp trưởng. Trong vận hành bằng tay, xoay vô lăng trên đỉnh của van xả tràn và có thể đặt áp suất đầu ra là áp suất cài đặt. Xoay vào hướng xuống dưới là tăng áp suất đầu ra, xoay ra hướng lên trên là giảm áp suất đầu ra. Phương pháp điều chỉnh áp suất khí nén như sau: - Khi áp suất khí là 0, có thể điều chỉnh áp suất lên 10.5MPa hoặc giá trị áp suất cài đặt bằng tay, sau đó khoá cần điều chỉnh. - Xoay tay van phân phối tới vị trí của “driller panel”, có thể điều chỉnh áp suất điều khiển đối áp vành xuyến trên bảng kíp trưởng. (Vận hành van xả tràn bằng khí nén/bằng tay từ xa trên bảng điều khiển từ xa) - Xoay tay van phân phối tới vị trí của “remote control panel”, có thể điều chỉnh áp suất điều khiển đối áp vành xuyến trên bảng điều khiển từ xa bằng phương pháp khí nén. Lúc đó, tay cầm điều khiển khí nén của bảng kíp trưởng không làm việc. Chú ý 1: Nếu áp suất khí là 0 khi áp dụng điều chỉnh áp suất bằng khí nén, xoay tay van xả tràn xuống phía dưới để đặt áp suất điều khiển, áp suất điều khiển được nhà sản xuất khuyên đặt ở 10.5MPa (1500Psi). Sau đó khoá cần điều chỉnh áp suất. Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 115 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 Chú ý 2: Khi không vận hành điều chỉnh áp suất bằng khí nén, áp suất điều khiển của đối áp vành xuyến (annular pressure) sẽ tự động đặt lại giá trị áp suất đặt ban đầu (ví dụ: 10.5 Mpa (1500Psi)), để đảm bảo an toàn cho hệ thống. Chú ý 3: Khi điều chỉnh áp suất bằng khí nén, áp suất đầu ra của van xả tràn không thể thay đổi ngay lập tức bởi vì đường ống khí dài. Người vận hành phải quan sát cẩn thận và vận hành việc điều chỉnh từ từ. Van xoay 4 ngả - 3 vị trí ở bảng điều khiển từ xa là loại chữ “O”. Khi tay cầm của van xoay ở vị trí giữa (middle), các buồng van không được nối. Khi tay cầm ở vị trí “Open” hoặc “Close” dầu có áp suất một mặt chảy vào khoang chứa dầu của BOP một mặt chảy vào trong khoang chứa dầu bởi van xoay 4 ngả - 3 vị trí. Van xoay 4 ngả - 3 vị trí loại chữ Y có thể được sử dụng trên bảng kíp trưởng. 3.2.4.3 Điều khiển máy bơm khí nén (máy bơm hoạt động bằng khí nén) Đơn vị điều khiển được trang bị với một nhóm máy bơm khí nén. Áp suất của hệ thống có thể được cung cấp bởi máy bơm khí nén hoặc máy bơm này. Để bơm khí nén hoạt động, mở van của công tắc cấp khí và ngắt van đường đi tắt, khí nén chảy qua các bộ phận phân phối khí và vào trong công tắc air/liquid. Nếu áp suất cụm phân phối dưới 18.9MPa (2500Psi), công tắc air/liquid sẽ tự động mở. Khí nén chảy vào trong bơm hoạt động bằng khí nén làm cho máy bơm khởi động và áp suất dầu khấu trừ bởi van kiểm tra chảy vào trong cụm phân phối. Khi áp suất hệ thống lên trên 21MPa (3000Psi), công tắc air/liquid sẽ tự động đóng, nguồn cấp khí đóng và bơm khí ngừng hoạt động. Trường hợp đặc biệt, khi áp suất dầu cần vượt quá 21Mpa (3000Psi) để làm việc dưới điều kiện vượt quá áp suất, dầu chỉ có thể được cung cấp bởi bơm khí nén. Lúc này đóng van cách ly của cụm dự trữ ở cụm phân phối đầu tiên để ngăn dầu bị nén vào trong khoang dự trữ và mở van bypass (van đường đi tắt) của van xả tràn ở cụm điều khiển để mở cùng lúc. Mở van tắt của công tắc air/liquid để làm cho công tắc air/liquid không làm việc, khí nén Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 116 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 có thể trực tiếp chảy vào trong bơm hoạt động bằng khí nén để làm nó làm việc. Chú ý 1: Người vận hành phải đảm bảo chắc chắn van chảy tràn có thể làm việc bình thường khi sử dụng bơm khí nén. Nếu cần thiết, cần thực hiện kiểm tra để đảm bảo bơm điện chảy tràn hoàn toàn ở điều kiện áp suất 34.5Mpa (5000Psi). Chú ý 2: Khi áp suất cụm phân phối lên trên 21 MPa (3000Psi), van cách ly của khoang dự trữ (van cầu) trên đường ống phải đóng để an toàn cho người và thiết bị. 3.2.5 Lắp đặt và chạy thử 3.2.5.1 Lắp đặt Khi nâng bảng điều khiển từ xa cùng với nhà bảo vệ, sử dụng 4 sợi cáp kim loại và buộc chúng vào 4 chân của bệ đỡ. Chú ý nâng lên một cách nhẹ nhàng. Khi nâng bảng điều khiển kíp trưởng luốn cáp qua vòng để móc cáp nâng. Bảng điều khiển từ xa được đặt ở vị trí thích hợp cách đầu giếng trên 30m, bảng kíp trưởng được đặt ở vị trí thuận lợi để kíp trưởng vận hành. Nối các ống dẫn dầu. Việc lắp đặt các ống dẫn dầu nên bắt đầu từ thân đối áp rồi nối ra các đường ống, bằng cách này có thể lắp các đường ống đúng thứ tự và dễ dàng điều chỉnh hướng để tránh phải nối lại. Các đường ống dẫn dầu và dẫn phải được thổi sạch bằng khí nén trước khi lắp đặt. Mỗi ống dẫn dầu được hàn từ “O” hoặc “C” bệ đỡ của bảng điều khiển từ xa. “O” nghĩa là mở, “C” nghĩa là đóng. Nên nối các ống thuỷ lực theo các nhãn đánh dấu trên các van xoay “blind ram”, “pipe ram”, “annular” và “choke” trên bảng điều khiển từ xa, và chú ý đến các chữ “O” hoặc “C” của ống thuỷ lực trùng với chữ “O” hoặc “C” trên thân của đối áp. Chú ý: Nối sai đường ống dẫn dầu của các đối tượng điều khiển hoặc hướng của công tắc sẽ dẫn đến việc vận hành sai, bởi vậy phải xác định cẩn thận khi nối ống. Chú ý: Các bộ nối ống không được bị tắc hoặc dò rỉ khi nối đường ống, không nên để bẩn vì nó sẽ ảnh hưởng sự làm việc đáng tin cậy của hệ thống. Nối ống dẫn khí. Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 117 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 Thiết bị thuỷ lực của kiểu FKQ cần nối với nguồn cấp khí và các cáp khí. Chú ý đến hướng của mặt bích nối, đặt các đệm làm kín giữa bề mặt mặt bích và vặn chặt các bu lông đều nhau. Cung cấp khí ở bảng điều khiển từ xa sử dụng ống nối mềm đường kính trong 25mm, cung cấp khí ở bảng điều khiển kíp trưởng sử dụng ống nối mềm đường kính trong 13mm. Các ống này phải được siết chặt bằng các đai để tránh bị nới lỏng ở các mối nối. Chú ý 1: Đảm bảo chắc chắn không có các chỗ bị gấp khi nối các đường ống dẫn khí, các mối nối đường ống đảm bảo tin cậy, để tránh vỡ đường ống. Chú ý 2: Khi nối mặt bích của cáp khí phải đặt các đệm làm kín đúng vị trí và vặn chặt các bu lông đều nhau nếu không khí nén sẽ chạy khắp nơi trong cáp khí dẫn đến sai sót trong hoạt động. Nối nguồn điện cung cấp. Nguồn điện cung cấp phải là dòng điện xoay chiều 380V, 50Hz. Nối dây tiếp đất (dây mát) ở cuối hộp điện với đất theo nguyên tắc đấu điện. Trước khi nối đường nguồn, công tắc chính của hộp điều khiển nguồn điện ở bảng điều khiển từ xa phải xoay đến vị trí “Stop” để ngăn ngừa môtơ điện khởi động đột ngột sau khi có điện để tránh tai nạn cho người. Chú ý: Đảm bảo chắc chắn rằng công tắc chính được xoay tới vị trí “Stop” để ngăn ngừa tai nạn trước khi nối với nguồn cung cấp. Xác nhận hệ thống điều khiển đã được nối với đất chắc chắn trước khi kết nối với nguồn điện. Sau khi nắp đặt thiết bị, kiểm tra tất cả mối nối ống một lần nữa, và đảm bảo chắc chắn tất cả đã được siết chặt rồi chạy thử. 3.2.5.2 Chạy thử Chuẩn bị trước khi chạy thử: Kiểm tra áp suất từng bình khí Nitơ đã được nạp từ trước của hệ thống thiết bị tích luỹ. Áp suất phải ở mức 7 ± 0.7Mpa (1000 ± 100Psi), cung cấp khí Nitơ nếu bị thiếu hụt. Đổ dầu vào tẹc chứa dầu, việc đổ dầu có thể kết thúc khi mực dầu ở đỉnh cửa nạp dầu của tẹc chứa và cửa nạp dầu của bơm điện. Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 118 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 Thường sử dụng dầu thuỷ lực YA-N32 hoặc loại dầu thay thế khác hợp lý khi nhiệt độ xung quanh ở trên 00C Sử dụng dầu dầu thuỷ lực nhiệt độ thấp hoặc loại dầu thay thế khác hợp lý khi nhiệt độ xung quanh ở dưới 00C Bôi trơn các bộ phận di chuyển theo yêu cầu của tài liệu. Mở van cách ly của thiết bị tích luỹ, mở van giảm áp trên cụm điều khiển và xoay tay cầm của các van 4 ngả 3 vị trí đến vị trí “Middle” (vị trí giữa và xoay van “Bypass” (van đi tắt) tới vị trí “close” (vị trí đóng). Xoay công tắc chính tới vị trí “manual” (vị trí điều khiển bằng tay), rồi xoay công tắc chính tới vị trí “Stop” sau khi khởi động môtơ. Quan sát chiều quay của môtơ điện xem có cùng hướng với mũi tên trên hộp xích không, nếu không thì phải đổi pha điện. Chương trình chạy thử Thử khởi động và dừng bơm điện. Xoay công tắc chính tới vị trí “Automatic”. Đóng van giảm áp để làm cho áp suất của thiết bị tích luỹ lên trên 21MPa sau khi bơm điện chạy không tải khoảng 10 phút. Ở thời điểm này bơm điện có thể tự động dừng. Nếu nó không thể dừng, xoay công tắc chính của hộp điều khiển điện tới vị trí “Stop” và dừng bơm. Mở van giảm áp từ từ để làm cho hệ thống giảm áp chậm. Bơm điện sẽ tự động khởi động lại khi áp suất dầu xuống dưới 18.9MPa (2700Psi). Trong quá trình trên, kiểm tra và điều chỉnh bộ điều áp cho đến khi bơm điện có thể tự động dừng và khởi động. Quan sát các đoạn nối trên bảng điều khiển từ xa xem có các hiện tượng rò rỉ dầu trong quá trình tăng áp suất hay không. Thử khởi động và dừng bơm khí. Đóng công tắc Fluid/Air ở van đi tắt (bypass valve) và mở van cấp khí cho máy bơm để làm cho bơm khí làm việc. Quan sát công tắc fluid/air có dừng cấp khí để dừng bơm khi áp suất của thiết bị tích luỹ lên trên 21MPa (3000Psi) hay không. Mở van áp giảm trên cụm điều khiển từ từ để làm cho hệ thống giảm áp chậm. Bơm khí nén có thể tự động khởi động khi áp suất dầu giảm xuống 18.9MPa (2700Psi). Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 119 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 Trong quá trình trên, kiểm tra và điều chỉnh bộ điều áp cho đến khi bơm khí nén có thể tự động dừng và khởi động. Quan sát các đoạn nối trên bảng điều khiển từ xa xem có các hiện tượng rò rỉ dầu trong quá trình tăng áp suất hay không. Sửa chữa nếu bị rò rỉ. Điều chỉnh van điều chỉnh. Quan sát xem giá trị áp suất đầu ra của cụm phân phối (manifold) hoặc của đối áp vành xuyến trong qua trình trên có đúng là 10.5MPa (1500Psi) hay không và điều chỉnh chúng khi không phải là 10.5MPa. Thử sự chuyển hướng van. Khi áp suất tích luỹ trên 21MPa (3000Psi) và van bypass ở cụm điều khiển ở vị trí “stop”, vận hành van 4 ngả - 3 vị trí trên bảng điều khiển từ xa để chuyển hướng và quan sát xem hoạt động đóng mở của van có giống với hoạt động đóng mở của BOP hoặc của van xả (choke valve) hay không. Vận hành van khí (van xoay) ở trên bảng điều khiển kíp trưởng để chuyển hướng tay van trong bảng điều khiển từ xa và quan sát xem hoạt động đóng mở của van có cùng hoạt động với các đối tượng được điều khiển hay không. Chú ý: Cho một cần khoan thích hợp vào trong đối áp để tránh bịt kín dẫn đến phá huỷ BOP khi chạy thử. Thử van chảy tràn. Đầu tiên đóng van cách ly của thiết bị tích luỹ ở trên đường dẫn và xoay van 4 ngả - 3 vị trí đến vị trí “middle” (vị trí giữa) rồi xoay công tắc chính của hộp điện tới vị trí “manual”, cuối cùng khởi động bơm điện. Khi áp suất tích luỹ lên trên 23MPa (3300Psi), quan sát xem van chảy tràn ở đầu ra của bơm điện có chảy tràn hoàn toàn hay không. Xoay công tắc chính tới vị trí “Stop” và dừng bơm điện. Van chảy tràn có nghĩa vụ đóng hoàn toàn với giá trị áp suất lớn hơn 18.9 MPa Đầu tiên đóng van cách ly của thiết bị tích luỹ và xoay van bypass ở cụm điều khiển tới vị trí “start” rồi mở van của công tắc cấp khí và van bypass của công tắc chất lỏng và khí, cuối cùng khởi động bơm khí nén. Khi áp suất cụm phân dòng lên trên 34.5MPa (4900Psi), quan sát xem van chảy tràn ở cụm phân dòng có chảy tràn hoàn toàn hay không. Đóng nguồn cấp khí và dừng bơm khí nén sau khi nó chảy tràn. Van chảy tràn có nghĩa vụ đóng hoàn toàn với áp suất trên 28.5MPa (4000Psi) Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 120 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 Điều chỉnh áp suất chảy tràn của van chảy tràn nếu cần thiết. Chú ý: Van cách ly ở các khoang tích luỹ phải đóng để tránh sự cố khi tăng áp suất trong khi chạy thử và điều chỉnh van chảy tràn. Thử điều chỉnh áp suất bằng khí nén của đối áp vành xuyến. Xoay vô lăng của van điều chỉnh bằng tay ở trên đối áp vành xuyến xuống phía dưới để đặt áp suất đầu ra của van ở 10.5MPa. Xoay tay van phân phối trên bảng điều khiển từ xa tới vị trí “Driller panel” rồi điều chỉnh vô lăng điều chỉnh khí nén ở trên bảng kíp trưởng. Quan sát xem thang đo của đồng hồ áp suất trên bảng kíp trưởng có tương ứng với thang đo của đồng hồ áp suất ở trên bảng điều khiển từ xa hay không. Xoay tay van phân phối tới vị trí “remote control panel” rồi điều chỉnh vô lăng điều chỉnh khí nén ở trên bảng điều khiển từ xa và quan sát thang đo của đồng hồ áp suất ở đối áp vành xuyến. Kiểm tra độ cao bề mặt chất lỏng của tẹc chứa dầu. Nếu quá trình điều chỉnh trên bị dò rỉ nhiều làm cho mực dầu của tẹc chứa quá thấp, khi đó phải cấp thêm dầu, nhưng không nên cấp thêm quá nhiều để tránh tràn khi dầu từ cụm tích luỹ quay lại tẹc dầu. 3.2.6 Vận hành, bảo dưỡng và bôi trơn Vì hệ thống điều khiển đối áp là một thiết bị quan trọng của hệ thống khống chế giếng, những người liên quan phải được huấn luyện về kỹ thuật và biết rõ về cấu trúc, nguyên lý, lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng, ngăn ngừa và loại bỏ sự hỏng hóc. 3.2.6.1 Vận hành Trong điều kiện khoan bình thường, vị trí của các tay van xoay ở bảng điều khiển từ xa như sau: Các BOP ở vị trí “Open”, van tiết lưu (choke valve) ở vị trí “Close”, van đi tắt (bypass valve) ở vị trí “middle”. Van xoay ở bảng kíp trưởng là loại vận hành hai cấp độ, xoay van cấp khí khi sử dụng nó và xoay van điều khiển đối tượng liên quan ở cùng thời điểm. Việc điều khiển cần một khoảng thời gian phản hồi bởi vì cáp dẫn khí là một đường ống mỏng và dài, khi xoay tay van của đối tượng được điều khiển trên bảng kíp trưởng phải giữ ít nhất 3 giây để đảm bảo chắc chắn tác dụng lên van xoay ở bảng điều khiển từ xa kết thúc. Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 121 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 Các phương tiện vận chuyển không được đi đè lên trên các đường ống thuỷ lực hoặc đường ống khí nén của các đơn vị điều khiển để tránh bị hư hại. Hệ thống điều khiển phải được kiểm tra đầy đủ chức năng ít nhất 1 tuần 1 lần khi khoan bình thường. Kiểm tra mỗi ca làm việc một lần khí khoan đến gần tầng dầu hoặc khí. Nội dung kiểm tra bao gồm: - Chiều cao bề mực chât lỏng của tẹc dầu bình thường hay không. - Hộp điện và dây điện có an toàn hay không. - Không có dò rỉ trên đường ống dẫn dầu hoặc dẫn khí. - Sự tự động khởi động hoặc dừng của bộ điều khiển đảm bảo tin cậy và chính xác. - Số chỉ của các đồng hồ áp suất có phù hợp với yêu cầu hay không. - Thử đóng và mở BOP theo tiêu chuẩn an toàn thích hợp. Người sử dụng nên thành lập mẫu báo cáo vận hành và bảo dưỡng, báo cáo về hoạt động, dừng và bảo dưỡng bất cứ lúc nào. 3.2.6.2 Bảo dưỡng Các bộ lọc trong các phin lọc dầu và trên đỉnh tẹc chứa dầu phải được tháo ra và kiểm tra một tháng một lần. Tháo các bộ lọc, rửa sạch cẩn thận và tránh bị bẩn Phin lọc tách nước - khí bên trong các buồng xử lý khí cung cấp: Mở van xả nước ở đáy một lần một ngày và sả nước bẩn tích trữ trong cốc. Tháo cốc phin lọc, cốc tích nước và rửa sạch chúng hai tuần một lần. Lau chùi bằng dầu rồi thổi sạch bằng khí nén. Không được rửa bằng Acetone hoặc Toluence để tránh bị hư hỏng. Bôi trơn dạng phun (phun xương) bên trong các buồng xử lý khí cung cấp: Kiểm tra mực nước hàng ngày. Chú ý cấp và thay dầu bôi trơn đúng thời gian (dầu máy N32 hoặc loại dầu khác thích hợp). Kiểm tra thường xuyên áp suất khí Nitơ của cụm tích luỹ. Kiểm tra áp suất khí Nitơ một lần một tuần khi sử dụng ban đầu, rồi kiểm tra một tháng một lần khi sử dụng thường xuyên và cấp thêm khí Nitơ khi áp suất khí Nitơ thấp hơn 6.3Mpa (900Psi). Giảm hoàn toàn áp suất dầu nén của nhóm thiết bị tích luỹ và kiểm tra suất khí Nitơ. Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 122 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 Áp suất khí Nitơ trong cụm dự trữ nên được tháo xuống còn 1Mpa (140Psi) để tránh sự cố khi thiết bị điều khiển thuỷ lực được vận chuyển trên một quãng đường dài. Kiểm tra mức dầu của tẹc chứa bất cứ lúc nào, mở van ở đáy tẹc dầu để xả nước và kiểm tra xem có cát ở đáy tẹc hay không. Làm sạch nếu cần thiết. Kiểm tra các bộ đệm làm kín của bơm điện thường xuyên. Bộ đệm kín không thể quá chặt. Thay bộ đệm làm kín khi bị hỏng. Cẩn thận với các vòng làm kín kiểu chữ “O” của các đoạn nối nhanh để không bị mất khi tháo các đường ống. Những vòng làm kín kiểu chữ “O” này nên được thu gom lại cùng với nhau và cất giữ thích hợp sau khi được tháo ra. Lau chùi bề mặt của bảng điều khiển từ xa và bảng kíp trưởng thường xuyên để giữ chúng được sạch sẽ. Trong khi lau chùi không được làm mất các nhãn mác. Kiểm tra các đồng hồ áp suất sau khi khoan một giếng khoan. 3.2.6.3 Bôi trơn Bơm dầu bôi trơn hoặc dầu máy vào hai vòi phun của van xoay trên xi lanh khí nén bằng súng phun dầu một tuần một lần. Kiểm tra sự bôi trơn ở trong dụng cụ bôi trơn dạng phun một lần một tuần, cấp thêm dầu máy N32 hoặc loại dầu thích hợp khác nếu dầu bị thiếu hụt. Mực chất lỏng bôi trơn trong hộp trục khuỷu của bơm điện phải được kiểm tra một tháng một lần. Cấp thêm dầu máy N32 hoặc loại dầu thích hợp khác nếu dầu bị thiếu hụt. Tháo xích và nắp bảo vệ để kiểm tra điều kiện bôi trơn, cấp thêm dầu máy N32 hoặc loại dầu thích hợp khác nếu dầu bị thiếu hụt. 3.2.7 Các sự cố và cách khắc phục Có tiếng ồn của hệ thông điều khiển khi chạy. Nguyên nhân: Khí trộn lẫn với dầu. Biện pháp: Chạy không tải và tuần hoàn xả sạch khí ra ngoài. Kiểm tra túi khí của các thiết bị tích luỹ. Thay nếu nó bị vỡ. Mô tơ điện không thể khởi động. Nguyên nhân 1: Nguồn điện không phù hợp với yêu cầu. Biện pháp: Kiểm tra nguồn điện. Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 123 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 Nguyên nhân 2: Các bộ phận trong hộp điều khiển điện bị hỏng hoặc sự cố, cầu chì bảo vệ bị cháy. Biện pháp khắc phục: Kiểm tra và sửa chữa hộp điều khiển điện hoặc thay cầu chì bảo vệ. Áp suất lên chậm hoặc ngừng lên sau khi bơm điện khởi động và âm thanh phát ra không bình thường khi bơm chạy. Nguyên nhân 1: Mực dầu của tẹc dầu quá thấp và máy bơm không hút được gì. Biện pháp: Cấp thêm dầu vào tẹc. Nguyên nhân 2: Miệng hút của van cửa bị đóng hoặc miệng hút của phin lọc dầu bị khoá. Biện pháp: Kiểm tra đường ống, mở van cửa và làm sạch phin lọc dầu. Nguyên nhân 3: Van giảm áp trên cụm điều khiển không đóng. Biện pháp: Đóng van giảm áp. Nguyên nhân 4: Bơm điện bị sự cố. Biện pháp: Kiểm tra bơm điện. Bơm điện không thể tự động dừng. Nguyên nhân 1: Ống dẫn dầu hoặc đoạn nối của bộ điều áp bị khoá hoặc dò rỉ. Biện pháp: Kiểm tra đường ống của bộ điều áp. Nguyên nhân 2: Bộ điều áp không làm việc. Biện pháp: Điều chỉnh hoặc thay đổi bộ điều áp. Áp suất đầu ra của van điều chỉnh quá cao. Nguyên nhân: Có bụi bẩn ở bề mặt bịt kín của vòng làm kín ở trên van. Biện pháp: Xoay vô lăng điều chỉnh áp suất để hộp làm kín di chuyển lên xuống vài lần để đẩy bụi bẩn ra ngoài. Vận hành khởi động đóng mở đối áp từ bảng điều khiển kíp trưởng không thể thực hiện được. Nguyên nhân: Phần lõi bên trong cáp khí bị nối sai, bị vỡ hoặc bị chèn. Vòng đệm kín ở mặt bích nối không kín. Biện pháp: Kiểm tra cáp khí. 3.3 Một số bộ phận trong hệ thống điều khiển cụm đối áp 3.3.1 Bộ điều áp YTK - 02 3.3.1.1 Giới thiệu chung Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 124 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 Bộ điều áp YTK - 02 điều khiển hệ thống bơm điện và hệ thống đèn cảnh báo bằng cách đóng hoặc mở công tắc vi biến dạng (biến dạng vô cùng bé) của bộ phận linh hoạt (bộ nhạy) dưới các mức áp suất khác nhau. Cấu trúc của loại điều áp này là kiểu nén ép và hoạt động của nó là chính xác và đáng tin cậy. Lớp vỏ của bộ điều áp được làm bằng hợp kim nhôm đúc phù hợp với tiêu chuẩn chống cháy, nó phù hợp hơn khi sử dụng trong khu vực khai thác dầu mỏ ở điều kiện xấu. 3.3.1.2 Thông số kỹ thuật chính Thông số kỹ thuật chính của bộ điều áp YTK – 02 như sau: Biên độ điều khiển: 0 – 40MPa/0 – 1.6MPa (sử dụng cho đèn cảnh báo khí nén) Biên độ cài đặt: 10% - 40% (giới hạn áp suất trên) Độ chính xác điều khiển: ±2.5% Mức áp suất làm việc: 21MPa (ngắt) 18.9MPa (đóng) Điện dung bộ khởi động: 380V x 2A hoặc 220V x 3A 3.3.1.3 Cấu trúc và nguyên lý vận hành Bộ điều áp bao gồm: hệ thống đo áp suất, thiết bị điều khiển điện, bộ phận điều chỉnh bằng cơ khí, vỏ hộp chống cháy …Tham khảo hình vẽ. Bộ phận đàn hồi áp suất của hệ thống đo áp suất sẽ biến dạng dưới tác động của áp suất, áp suất càng cao biến dạng càng lớn và ngược lại. Khi áp suất đạt tới giá trị cài đặt, các biến dạng đàn hồi được đo và dẫn đến công tắc vi biến dạng bởi tác động đóng - mở của điểm tiếp xúc, làm cho đường dây điện của hệ thống điều khiển đóng và nối và thực hiện điều khiển tự động bơm piston trục khuỷu của hệ thống điều khiển. 3.3.1.4 Phương pháp vận hành Xoay công tắc của hộp điện ở bảng điều khiển từ xa đến vị trí “Automatic” để khởi động bơm điện. Nếu bơm điện không làm việc, có thể là do giá trị áp suất cài đặt quá thấp hoặc biên độ cài đặt quá cao. Tăng giá trị áp suất cài đặt, máy bơm sẽ khởi động làm việc. Sau khi bơm điện làm việc, quan sát sự tăng áp suất của hệ thống, ghi nhận giá trị áp suất mà máy bơm tự động dừng, điều chỉnh áp suất cài đặt bằng cần cài đặt ở đáy bên phải của vỏ hộp, tăng hoặc giảm giá trị áp suất cài Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 125 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 đặt và khởi động lại mô tơ điện, quan sát áp suất hệ thống. Điều chỉnh vài lần, đến khi áp suất hệ thống gần 21MPa, bơm điện sẽ tự động dừng ở 21MPa. Sau khi bơm điện tự động dừng, từ từ mở van giảm áp trên cụm phân phối, áp suất hệ thống bắt đầu giảm từ 21MPa, quan sát áp suất mà bơm điện tự động khởi động. Khi áp suất cao hơn áp suât yêu cầu, điều chỉnh biên độ áp suất cài đặt bằng cần cài đặt ở phía trên bên phải vỏ hộp, sẽ nâng biên độ cài đặt lên và giảm áp suất khởi động. mặt khác giảm biên độ cài đặt để tăng áp suất khởi động. Chú ý: Trong quá trình điều chỉnh, biên độ cài đặt và giá trị cài đặt sẽ ảnh hưởng lẫn nhau. Bởi vậy phải điều chỉnh nhiều lần sao cho đến lần cuối cùng phù hợp với yêu cầu điều khiển. 3.3.2 Van xoay 4 ngả - 3 vị trí 34ZS21-25 3.3.2.1 Giới thiệu chung Van xoay 4 ngả - 3 vị trí là một trong những bộ phận chính của hệ thống điều khiển cụm đối áp. Dầu áp suất cao trong thiết bị tích luỹ chảy vào trong các đối tượng điều khiển qua van này, trong lúc đó hoạt động đóng mở của BOP được thực hiện bằng cách chuyển hướng các van. Van này không những có thể vận hành chuyển hướng trực tiếp bằng tay mà còn có thế chuyển hướng bằng khí nén bằng cách vận hành van xoay khí nén trên bảng kíp trưởng. 3.3.2.2 Thông số kỹ thuật chính Kiểu: 34ZS21 – 35 Áp suất làm việc: 21MPa Đường kính lỗ van: 25mm Mức lưu lượng: 160L/phút. Kiểu lõi van: Kiểu chữ “O” Trọng lượng: 12Kg 3.3.2.3 Cấu trúc và đặc điểm Van gồm các bộ phận sau: 1 - Thân van dưới. 5 - Trục xoay. 9 - Chốt 2 - Thân van trên. 6 - Lò xo. 10 - Bảng định hướng. 3 - Lõi van. 7 - Bi thép. 11 - Đế van. 4 - Ổ bi chặn. 8 - Tay van. 12 - Lò xo xoắn Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 126 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 Hình 2 .3.13. Van xoay 4 ngả 3 vị trí Đặc điểm của van: Lõi van được xử lý để cải thiện khả năng chống ăn mòn, chống rỉ sét của bề mặt lõi van. Lõi và đế van sử dụng đệm làm kín dưới tác động của áp suất khác nhau, bởi vậy áp suất dầu càng cao thì khả năng làm kín càng tốt và càng tin cậy. Lò xo xoắn 12 có tác dụng như một đệm kín đầu tiên và nó có thể tự cung ứng khi đế van bị mòn. Trang bị cùng với bạc lót 4, khi van Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 127 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 chuyển hướng mô men dẫn động của tay van trở nên nhỏ hơn và không nhỏ hơn 30Nm. Đỉnh của thân van trên là bảng dẫn hướng 10, khi tay van xoay bi thép 7 đi vào lỗ của bảng định hướng dưới lực tác động của lò xo 6, chốt xi lanh 9 trượt trong khe trượt của bảng định hướng bởi vậy có thế khống chế vị trí. Khi chuyển hướng, tay van có thế vận hành chính xác, tin cậy để chuyển hướng và đặt lại. 3.3.2.4 Nguyên lý hoạt động Có 4 lỗ trong van là các lỗ P, A, B, O. Lỗ P là cửa vào của dầu có áp, lỗ A và B là cửa ra của dầu có áp được nối với hai khoang chứa dầu của xi lanh đối áp, lỗ O là một lỗ tuần hoàn được nối với tẹc chứa dầu. Khi van chuyển hướng, tay van có 3 vị trí: middle (tay van ở vị trí giữa), close (xoay tay van về bên phải 450), open (xoay tay van về bên trái 450), mối quan hệ như sau: Tay van ở vị trí Middle: Bốn lỗ dầu P, A, B, O không thông nhau. Tay van ở vị trí close: Lỗ P nối với lỗ A, cùng lúc đó áp suất dầu chảy qua lỗ B vào trong khoang chứa dầu đóng của đối áp và áp suất dầu đẩy piston của xi lanh để đóng đối áp. Trong khi đó dầu từ các khoang chứa dầu bên cạnh khác chảy ngược lại tẹc chứa qua lỗ A của van. Khi khoan bình thường, các tay van 4 ngả - 3 vị trí của các đối áp phải ở vị trí “open”. Trái lại, khi giếng phun, vị trí của các tay van trên đảo ngược lại ở vị trí “close” Vị trí “middle” của van là không sử dụng. Khi điều chỉnh, kiểm tra, sửa chữa thiết bị và trong quá trình vận chuyển, các tay van phải ở vị trí giữa để tránh rò rỉ dầu. 3.3.3 Van xả tràn JYS21 – 25 3.3.3.1 Giới thiệu chung Chức năng của van xả tràn trong hệ thống điều khiển cụm đối áp là giảm áp suất dầu (21MPa) trong thiết bị tích luỹ tới áp suất yêu cầu điều khiển của BOP (10.5MPa). Ngoài ra trong một vài điều kiện nào đó van này cũng có nhiệm vụ tự động chảy tràn để giảm áp suất. 3.3.3.2 Thông số kỹ thuật chính Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 128 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 Kiểu: JYS21-35 Áp suất làm việc: 21 MPa Lỗ van: 25 mm Mức lưu lượng: 160 L/phút Khoảng áp suất điều chỉnh: 0 – 14 MPa Trọng lượng: 26 Kg 3.3.3.3 Cấu trúc và đặc điểm Van xả tràn gồm các bộ phận sau, nhìn vào hình vẽ: 1. Vô lăng. 12. Mặt bích đáy 2. Thân bulông điều chỉnh. 13. Ống lót trượt tràn 3. Cần hãm 14. Lò xo 4. Ổ bi chặn. 15. Ống lót trượt xả dầu 5. Đế tựa lò xo 16. Lò xo 6. Lò xo trong 17. Đế van 7. Lò xo ngoài 18. Thân van 8. Hộp đậy 19. Mặt bích đường dầu vào 9. Lắp đậy bạc lót 20. Bệ van đường dầu vào 10. Đòn bẩy 21. Chốt 11. Mặt bích đường dầu ra Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 129 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 Hình 2.3.14. Van xả tràn JYS21 – 25 3.3.3.4 Nguyên lý làm việc Dầu áp suất cao P1 đi vào trong khoang chứa của van qua lỗ nhỏ hình lưỡi liềm giữa mặt bích đường dầu vào và đế van, sự chênh lệchch áp suất sinh ra giữa phía trên cùng và phía đáy làm cho lõi van di chuyển lên xuống rồi nén lò xo và cân bằng lực của lò xo, khi lò xo di chuyển lên phía trên đến Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 130 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 lõi van và đóng lỗ hình lưỡi liềm, áp suất dầu trong khoang chứa của van và lõi van không tăng nữa, nó được cân bằng với lực của lò xo. Lúc này áp suất dầu trong khoang chứa của van là áp suất của đầu ra P2, P2 có thể được điều chỉnh bằng vô lăng cài đặt của lò xo. Khi nới lỏng lò xo, lực nén của lò xo giảm, sự chênh áp hướng lên trên để cân bằng với lõi van trở lên nhỏ hơn. Ngược lại khi ép chặt lò xo, lực nén của lò xo tăng vế sự chênh áp hướng lên trên để cân bằng với lõi van trở lên lớn hơn và áp suất dầu trong khoang chứa của van và áp suất ra P2 cũng lớn hơn. Khi áp suất đầu ra P2 giảm (do mở và đóng BOP), áp suất dầu trong khoang chứa của van bị thấp xuống và sự chênh áp suất giữa đỉnh và đáy ở phần cuối cùng của lõi van giảm xuống làm cho lực của lò xo vượt quá chênh áp, và lực này làm cho lõi van di chuyển xuống phía dưới. Trong khi đó lỗ hình lưỡi liềm lộ ra và dầu áp suất cao đi vào trong khoang chứa của van, làm cho áp suất dầu trong khoang chứa của van tăng, mở rộng sự chênh áp làm lõi van di chuyển hướng lên trên đến tận khi lỗ hình lưỡi liềm biến mất và giữ cho áp suất đầu ra không thay đổi. Khi áp suất đầu ra P2 tăng, áp suất dầu trong khoang chứa của van trở nên cao hơn và đẩy lõi van di chuyển xuống phía dưới (nén lò xo), làm lỗ hình lưỡi liềm lộ ra và dầu tràn ra, giảm áp suất dầu trong khoang chứa của van và làm cho lõi van di chuyển xuống phía dưới dưới tác dụng của lực lò xo, đóng lỗ chảy tràn hình lưỡi liềm và giữ cho áp suất đầu ra không thay đổi. Trong chu trình này, nếu cố định áp suất lò xo, áp suất đầu ra P2 sẽ giữ không thay đổi chừ khi áp suất đầu vào P1 thấp hơn áp suất đầu ra P2. Đế van được làm kín dạng mặt phẳng, sau khi bề mặt làm kín bị mòn, nó có thể tự bù vào bằng lực của lò xo do vậy tăng thời gian sử dụng của van. 3.3.3.5 Đặc điểm và hướng dẫn vận hành Khi điều chỉnh áp suất van, tăng áp suất từng bước môt và giảm áp suất đều đều. Khi rời khỏi nhà máy, áp suất đầu ra của van của hai van chảy tràn đã được điều chỉnh xuống 10.5 MPa, nếu cần áp suất thấp hơn, có thể xoay vô lăng ngược chiều kim đồng hồ để giảm áp suất đầu ra. Trong hệ thống, phin lọc 1” được lắp ở phía trước đường dầu vào van xả tràn, làm sạch cẩn thận phin lọc, bảo vệ van không bị bẩn, nếu không sẽ Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 131 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của van. Khi áp suất dầu đầu vào thay đổi, áp suất đầu ra sẽ không bị ảnh hưởng. 3.3.4 Máy bơm trục khuỷu QB21-60/QB21-80 3.3.4.1 Giới thiệu chung Máy bơm pit tông trục khuỷu là máy bơm 3 pit tông với trục khuỷu nối với cần dẫn động, hình thức phân phối là kiểu van. Cấu trúc đơn giản, dễ sửa chữa, khả năng chống rỉ sét cao, thích hợp với điều kiện mỏ. Chủ yếu sử dụng trong các hệ thống mà môi trường làm việc là dầu thuỷ lực. 3.3.4.2 Các thông số kỹ thuật chính Kiểu QB21 – 80 QB21 – 60 Mức áp suất làm việc (MPa) 21 21 Lưu lượng lý thuyết (ml/r) 82 60 Công suất mô tơ (Kw) 18.5 15 Trọng lượng (Kg) 200 200 3.3.4.3 Cấu trúc và nguyên lý vận hành Gồm các bộ phận chính như sau (tham khảo hình vẽ): 1. Hộp trục khuỷu. 2. Đầu bơm. 3. Lò xo. 4. Đường dầu vào ra lõi van. 5. Đế van. 6. Bạc đệm kín trước. 7. Nhóm vòng làm kín kiểu chữ “V” 8. Hộp làm kín. 9. Bạc ép kín. 10. Chụp làm kín. 11. Pittông 12. Ốc nối thanh truyền. 13. Vòng hãm. 14. Trục đầu chữ thập. 15. Đầu chữ thập. 16. Lỗ thông hơi. 17. Thanh truyền. 18. Trục khuỷu. 19. Ống lót ổ trục. 20. Bạc lót. 21. Thang đo dầu. 22. Đệm kín dầu. Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 132 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 Hình 2.3.15. Bơm piston trục khuỷu Bộ phận dẫn động thanh truyền trục khuỷu bao gồm: trục khuỷu 18, thanh truyền 17, đầu chữ thập 15 và trục đầu chữ thập 14. Khi trục khuỷu quay trục đầu chữ thập 14 đẩy piston 11 đi về phía bên trái để mở lỗ thông Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 133 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 dầu áp suất cao. Bộ phận dẫn động thanh truyền trục khuỷu làm cho đầu chữ thập hút dầu do tác động của ốc nối thanh truyền 12 và vòng hãm 13 kéo piston về phía bên phải. Đầu bơm 2 bao gồm hai hàng van kiểm soát, các van này gồm lõi van 4 và đế van 5. Ba van phía trên là van kiểm soát xả dầu, ba van phía dưới là van xả dầu. Khi piston đi về phía bên phải. Áp suất âm sinh ra được sinh ra ở đầu bơm (lúc này van kiểm soát xả dầu đóng) làm cho van kiểm soát hút dầu mở để hút dầu; khi piston đi về phía bên trái, chức năng của dầu có áp suất làm cho van kiểm soát hút dầu đóng và van kiểm soát xả dầu mở để xả dầu áp suất cao. 3.3.4.4 Lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng Máy bơm và mô tơ điện phải được đặt cố định bằng các chốt ở cùng một bệ đỡ để tránh bị nới lỏng và bị nghiêng. Hình thức chuyền động từ mô tơ điện sang máy bơm thông qua dây curoa Khi lắp đặt, tất cả các ống nối phải được vặn chặt để giữ kín tránh hút khí vào gây ăn mòn. Phin lọc được lắp ở các ống hút khí của bơm. Các phin lọc phải được tháo ra để kiểm tra hàng tháng, làm sạch lưới phin lọc cẩn thận, tránh bị bụi bẩn. Khả năng tự hút của máy bơm sẽ thấp hơn khi khoảng cách giữa bề mặt chất lỏng thấp nhất đến giữa trục bơm lớn hơn 300mm khi lắp đặt. Hướng xoay của máy bơm: Nhìn từ trục bơm, hướng xoay của bơm ngược chiều kim đồng hồ. Có hai đường dầu vào và ra ở cuối máy bơm. Có thể lựa chọn chúng tuỳ theo vị trí lắp đặt. Mở nút thông hơi 16, bơm dầu máy #20 vào trong tẹc chứa dầu của trục khuỷu đến khi mực dầu đạt đến điểm thang đo dầu, theo dõi độ cao mực dầu trong qua trình sử dụng và cấp dầu kịp thời, thay dầu của hộp trục khuỷu thường xuyên (thường là nửa năm một lần), để duy trì sự sạch sẽ của dầu bôi trơn. Khi làm việc bình thường, nhiệt độ của hệ thống phải ở trong khoảng từ 20 – 600C, khi nhiệt độ không ở trong khoảng này thì phải lắp các thiết bị làm mát hoặc thiết bị làm nóng trong tẹc dầu. Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 134 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 Độ kín khít của vòng làm kín dạng chữ “V”trong thiết bị làm kín piston phải hợp lý. Không được ép vòng làm kín quá chặt 3.3.4.5 Nguyên nhân trục trặc và cách giải quyết Số thứ tự Hiện tượng Các nguyên nhân có thể Phương pháp giải quyết 1 1. Tiếng ồn lớn 2. Rung mạnh 3. Bọt khí trong dầu 1. Máy bơm không hút được gì 2. Mực dầu thấp 3. Nhiệt độ dầu thấp hoặc dầu độ nhớt cao. 4. Mức độ đồng tâm của trục bơm và môtơ điện vượt quá tiêu chuẩn kỹ thuật 1. Kiểm tra xem các ống dẫn dầu có bị rò rỉ hay không, các màng của phin lọc, đường dầu vào của máy bơm có bị chèn lấp hay không, nếu có trục trặc thì giải quyết ngay. 2. Nhiệt độ của tẹc dầu tăng, thay dầu phù hợp, điều chỉnh một lần nữa và vặn chặt bulông 2 1. Tăng áp suất hệ thống 2. Lưu lượng bơm tăng chậm không đủ 1. Bề mặt làm kín bị mòn hoặc bị chèn 2. Vòng làm kín kiểu chữ “V” bị hỏng. 1. Thay hoặc điều chỉnh lõi van dầu vào, dầu ra và đế van. 2. Thay các vòng làm kín. 3 Sự phát sáng không bình thường 1. Bạc lót bị cháy 2. Các vòng làm kín bằng vải bạt kiểu chữ “V” qua chặt 1. Thay bạc lót 2. Điều chỉnh độ chặt khít của các vòng làm kín. Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 135 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH CỦA XI LANH ĐIỀU KHIỂN ĐỐI ÁP NGÀM LẮP ĐẶT TẠI GIẾNG THC-08 TIỀN HẢI – THÁI BÌNH 4.1 Các công thức thường sử dụng để tính toán xi lanh thủy lực 4.1.1 Diện tích A, lực F, và áp suất p +/ Diện tích piston A1 = గ.஽మ ସ ; A2 = గ.(஽మାௗమ) ସ Hình 2.4.1. Sơ đồ xi lanh thủy lực +/ Lực Ft = p.A +/ Áp suất P = ி೟ ஺ Trong đó: A – diện tích tiết diện piston (cm2) D – đường kính của xi lanh (cm) d – đường kính của cần (cm) p – áp suất (bar) Ft – lực (kN) Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 136 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 Nếu tính đến tổn thất ở xi lanh, để tính toán đơn giản, ta chọn: - Áp suất: p = ி೟ ஺.ఎ . 10ସ - Diện tích piston: A = గ.ௗమ ସ . 10ିଶ d – đường kính của piston (mm) ߟ – hiệu suất, lấy theo bảng sau: P (bar) 20 120 160 ߟ (%) 85 90 95 Như vậy piston bắt đầu chuyển động được khi lực Ft > FG + FA + FR Trong đó: FG – trọng lực; FA - lực gia tốc; FR – lực ma sát; 4.1.2 Quan hệ giữa lưu lượng Q, vận tốc v, và diện tích A Hình 2.4.2. Sơ đồ xi lanh thủy lực Lưu lượng chảy vào xi lanh được tính theo công thức Q = A.v Để tính toán đơn giản, ta chọn: Q = A.v.10-1 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 137 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 A = గ.஽మ ସ 10ିଶ Trong đó: D - đường kính (mm) A – diện tích của xilanh (cm2) Q – lưu lượng (lít/phút) V – vận tốc (m/phút) 4.1.3 Tính toán đường kính Hình 2.4.3. Sơ đồ xi lanh thủy lực Từ sơ đồ trên ta có: +/ Lực quán tính: Fa = m.a (Fa = ௐಽ ௚ .a theo hệ Anh) +/ Lực ma sát: Fms = m.g.f (Fms = Wl.f theo hệ Anh) +/ Lực ma sát trong xylanh Fs thường bằng 10% lực tổng cộng, tức là: Fs = 0,10.F +/ Lực tổng cộng tác dụng lên piston sẽ là: F = ௠.௔ ଵ଴଴଴ + Fms + Fs + Ft (daN) Theo hệ Anh: F = ௐಽ.௔ ଷଶ,ଶ.ଵଶ + Fms + Ft (lbf) Trong đó: Ft – lực do tải trọng ngoài gây ra (ngoại lực), daN (lbf); m – khối lượng chuyển động, kg.s2/cm; WL – trọng lực, (lbf); Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 138 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 a – gia tốc chuyển động, cm/s2; Fms – lực ma sát của bộ phận chuyển động, daN (lbf); Fs – lực ma sát trong piston – xilanh, daN (lbf); Ta có phương trình cân bằng tĩnh của lực tác dụng lên piston P1.A1 = p2.A2 + F Đối với xylanh không đối xứng thì lưu lượng vào khác lưu lượng ra Q1 = Q2.R với R = ஺భ ஺మ (hệ số diện tích) Từ đó ta xác định được đường kính của xi lanh (D), đường kính của cần piston (d). Cụ thể: - Đường kính của xi lanh: D = 2.ට ஺భ గ - Đường kính của cần piston: d = 2.ට஺భି஺మ గ 4.2 Tính toán đường kính xi lanh thủy lực của đối áp ngàm lắp đặt tại giếng THC - 08 4.2.1 Tính đường kính xi lanh +/ Lực mà xi lanh phải tạo để tác dụng lên các chấu khi đóng mở đối áp phải thắng lực tác dụng lên piston do áp suất làm việc tạo ra. Lực mà xi lanh phải tạo được tính theo công thức: P = pg. గ.ௗమ ସ Trong đó: pg – áp suất trong giếng khoan, kG/cm2 d - đường kính cần piston, mm +/ Diện tích của piston khi kể đến sự cần thiết để đóng đối áp A = ௉ ௣ +/ Lực ma sát giữa đệm làm kín giữa vành cao su lắp trên cần piston và xi lanh được tính theo công thức: Fms = ߨ.pr.d.h0.f Trong đó: Pr – áp lực mà vành làm kín phải chịu được khi đóng đối áp (kG/cm2) Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 139 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 d - đường kính bề mặt tiếp xúc (mm) h0 – diện tích bề mặt tiếp xúc của vành làm kín với bề mặt tiếp xúc (mm) f – hệ số ma sát, trong trường hợp này là hệ số ma sát giữa cao su và thép (f = 0,01 0,07) +/ Lực tổng cộng mà xilanh cần phải tạo ra: F = P + Fms +/ Đường kính bên trong xilanh được xác định theo công thức D =2. ට ி గ +/ Đường kính ngoài của xi lanh xác định trên cơ sở điều kiện bền theo phương pháp Lamme Dn = D.ට [ఙ]ା ଴,ସ௉[ఙ]ି ଵ,ଷ௉ Trong đó: D – đường kính bên trong xi lanh (mm) P – Áp suất làm việc của đối áp (kG/cm2) [ߪ] - ứng suất kéo cho phép của vật liệu xi lanh (Thép CT45 [ߪ] = 50 70 MPa; thép hợp kim [ߪ] = 100 MPa) ߪ = ௉೘ೌೣ.(஽೙మା ஽మ)(஽೙మି஽మ) [ߪ] Trong đó: Pmax – áp suất thử rò đối với xi lanh đối áp ngàm (kG/cm2) +/ Tính bền của xi lanh được tính toán kiểm toán theo công thức ߪ଴ = ଶ଴଴.ோ.௦ ஽ Trong đó: R - ứng suất cho phép của vật liệu (R = 0,4.ߪ௕, ߪ௕ là sứng suất bền) (kG/cm2) s – chiều dày của thành xi lanh (mm) D – đường kính trong của xi lanh (mm) +/ Ứng dụng các công thức trên ta sẽ tính toán và xác định đường kính xi lanh của đối áp ngàm lắp đặt tại giếng THC – 08 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 140 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 Dự báo: áp suất giếng là 110,4 kG/cm2. Nhiệt độ đáy giếng khoan khoảng 700C. Áp suất lớn nhất trong xi lanh là 3000 psi. Đường kính cần piston là 50 mm. Ta có: 3000 psi = 210 kG/cm2 Lực tổng cộng mà xi lanh cần phải tạo ra để là F = P + Fms P – áp lực mà xi lanh cần phải tạo ra P = pc. గ.ௗమ ସ = 110,4.ଷ,ଵସ.ହమ ସ = 2166,6 kG/cm2 Fms – lực ma sát giữa đệm làm kín giữa đệm cao su lắp trên cần piston và xi lanh Fms = ߨ.pr.n.d.h0.f Trong đó: pr = 210 kG/cm2 – áp lực vành làm kín phải chịu được n = 4 – số lượng vành làm kín d = 5 cm – đường kính cần piston h0 = ߨ.d.a = 3,14.5.0,3 = 4,71 cm2 (a là bề rộng vành lám kín) – diện tích tiếp xúc của vành làm kín và bề mặt tiếp xúc f = 0,07 – hệ số ma sát Thay số vào ta có: Fms = 3,14.210.4.5.4,71.0,07 = 4348,0836 kG Lực tổng cộng mà xi lanh cần phải tạo ra F = 2166,6 + 4348,0836 = 6514,6836 kG Đường kính của bên trong xi lanh thủy lực D = ටସி గ = ටସ.ଷଵ,଴ଶଶ ଷ,ଵସ 6,286 cm Lấy hệ số an toàn bằng 3, đường kính thực tế của xi lanh là 3.6,286 18,86 cm 7,43 inch Kết quả tính toán này hợp lý với tính toán của nhà sản xuất là 7ଵ ଶ inch. Đường kính bên ngoài của xi lanh Dn = D.ට [ఙ]ା ଴,ସ௉[ఙ]ି ଵ,ଷ௉ Trong đó: [ߪ] = 100 MPa = 100000000 Pa = 1020 kG/cm2 P = 3000 Psi = 210 kG/cm2 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 141 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 D = 7 ଵ ଶ inch = 19,05 cm Dn = 19,05.ට ଵ଴ଶ଴ା଴,ସ.ଶଵ଴ ଵ଴ଶ଴ ିଵ,ଷ.ଶଵ଴ 23,52 (cm) Ta có: ߪ = ௉೘ೌೣ.(஽೙మା ஽మ)(஽೙మି஽మ) = ଶଵ଴.(ଶଷ,ହଶమାଵଽ,଴ହమ)(ଶଷ,ହଶమିଵଽ,଴ହమ) 1016,02 kG/cm2 < [ߪ] Kết luận: xi lanh có độ bền thỏa mãn theo yêu cầu 4.2.2 Tính nắp xi lanh Nắp xi lanh thủy lực có dạng hình vuông hoặc hình chữ nhật được gắn với nắp của thân đối áp bằng các chốt – bu long. Nắp xi lanh chịu tải trọng do áp suất bên trong xi lanh thủy lực và áp suất bên trong giếng tạo nên. Nó tác dụng lực lên cần piston, lực đó được tính theo công thức: F = గ.(஽మିௗ೎మ) ସ . ݌௧ + గ.ௗ೎మସ ݌௚ Trong đó: D – đường kính trong của xi lanh (mm) dc – đường kính của cần piston (mm) pt – áp suất bên trong xi lanh thủy lực (kG/cm2) +/ Lực mà mỗi chốt gắn nắp xi lanh với nắp đối áp có thể chịu được trong trường hợp có kể đến lực vặn được tính theo công thức: P = 1,2. ி ௭ Trong đó: z – số chốt 1,2 – hệ số dự trữ vặn +/ Mômen uốn của nắp mặt bích khi chịu tác dụng của một chốt hoặc bu long được tính theo công thức: Mu = p.l Trong đó: p – lực mà một chốt có thể chịu được l – cánh tay đòn (mm) +/ Ứng suất uốn ߪ௨ = ெೠ ௐ Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 142 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 Trong đó: Mu – mômen uốn W – mômen kháng uốn +/ Mômen kháng uốn W = ௕௛మ ଺ Trong đó: b – chiều cao tiết diện (mm) h – chiều cao tiết diện (mm) Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi 143 Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 KẾT LUẬN Công tác khoan tìm kiếm – thăm dò, khai thác dầu khí là một trong những công tác quan trọng trong ngành công nghiệp dầu khí nói chung. Việc đảm bảo an toàn trong các hoạt động dầu khí, quản lý an toàn trong các hoạt động khai thác dầu khí, công tác kiểm soát và quản lý giếng khoan, sự cố phun trào dầu, khí đã trở thành mỗi quan tâm của xã hội, Nhà nước và là trọng tâm trong công tác điều hành, giám sát cũng như trong sản xuất kinh doanh của công nghiệp dầu khí Việt Nam. Để đảm bảo an toàn trong công khác khoan tìm kiếm – thăm dò khai thác dầu khí, tạo môi trường làm việc an toàn cho các chuyên gia, kỹ sư, công nhân dầu khí thì việc lắp đặt các thiết bị phòng chống phun trào là rất quan trọng. Hệ thống thiết bị chống phun trào là tổ hợp gồm thiết bị khác nhau trong đó thiết bị đối áp là đóng vai trò chính trong việc bít giếng, dập giếng khi có phun trào xảy ra. Việc vận hành an toàn và hiệu quả các thiết bị chống phun trào góp phần lớn vào sự thành công của công tác khoan tìm kiếm – thăm dò, khai thác dầu khí. Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Trần Văn Bản, sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn Thiết bị dầu khí và công trình, cùng sự giúp đỡ của các anh bên VPI, VPEP Sông Hồng, em đã xây dựng nên đồ án về thiết bị chống phun trào được lắp đặt giếng THC -08 ở Tiền Hải, Thái Bình. Đồ án là sự giới thiệu về các thiết bị chống phun đang được sử dụng hiện nay, và thiết bị đối áp và hệ thống điều khiển đối áp được lắp đặt tại giếng THC – 08. Trong quá trình làm đồ án em đã cố gắng tìm kiếm tài liệu để có thể giới thiệu được nhiều nhất có thể các loại thiết bị, nhưng do trình độ và khả năng hiểu biết còn hạn chế nên đồ án còn có nhiều hạn chế và sai sót vì thế em rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn để em có thể trang bị thêm kiến thức về mảng thiết bị chống phun và các thiết bị trong ngành công nghiệp dầu khí nói chung. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy cô và các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này. Hà Nội, tháng 5 năm 2011 Sinh viên: Nguyễn Điển Chi Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ - Địa chất SV: Nguyễn Điển Chi Lớp: Thiết bị dầu khí – K51 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. A.G. Kalinin, R.A.Gandzumian, A.G Messer - Cẩm nang kỹ sư công nghệ khoan các giếng khoan sâu [2]. Đinh Ngọc Ái (chủ biên) – Thủy lực và máy thủy lực [3]. Robert D.Grace - Blowout and Well Control Handbook [4].ABERDEEN DRILLING SCHOOLS & Well Control Training Centre – WELL CONTROL for the Rig – Site Drilling team [5]. Baker Huges ITEQ – Drilling Engineering Workbook [6].Shandong Jinzhou Petroleum equipment Co.,Ltd – BOP Systems [7].Hussian Rabia – Well engineering & Construction [8]. Schlumberger – Well Control Manual [9].Larry W.Lake , Editor – in – Chief – Petroleum engineering Handbook [10]. Peter R.Wygle – Blowout prevention in California – Equipment Selection and Testing