Giáo trình Hệ thống nâng hạ (Nghề: Khoan khai thác dầu khí - Trình độ: Trung cấp) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí (năm 2020)

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ


GIÁO TRÌNH
MƠ ĐUN : HỆ THỐNG NÂNG HẠ
NGHỀ
: KHOAN KHAI THÁC DẦU KHÍ
TRÌNH ĐỘ : TRUNG CẤP
(Ban hành kèm theo Quyết định số:193/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 3 năm 2020 của
Trường Cao Đẳng Dầu Khí)

Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2020
(Lưu hành nội bộ)


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được phép
dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành
mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

Trang 1


LỜI GIỚI THIỆU
Giáo trình “Hệ thống nâng hạ” được biên soạn theo chương trình đào tạo nghề
“Khoan khai thác dầu khí” của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội. Các kiến thức
trong tồn bộ giáo trình có mối liên hệ lơgic chặt chẽ. Tuy vậy, giáo trình cũng chỉ là
một phần trong nội dung của chuyên ngành đào tạo cho nên người dạy, người học cần
tham khảo thêm các giáo trình có liên quan đối với ngành học để việc sử dụng giáo trình

có hiệu quả hơn.
Hệ thống nâng hạ là một trong những hệ thống thiết bị khơng thể thiếu trong
Khoan dầu khí, là thiết bị cần thiết phục vụ cho việc tạo ra những giếng khoan để có thể
thăm dị và để có thể khai thác được nguồn tài nguyên quý giá này. Việc vận hành hệ
thống quay cần địi hỏi phải có đội ngũ cơng nhân, kỹ sư vận hành lành nghề, có nhiều
kinh nghiệm để có thể ln nắm vững quy trình vận hành và xử lý được các sự cố trong
quá trình vận hành.
Khi biên soạn giáo trình chúng tơi đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới liên
quan đến mô đun “Hệ thống nâng hạ” phù hợp với đối tượng sử dụng cũng như cố gắng
gắn những nội dung lý thuyết với những vấn đề thực tế thường gặp trong sản xuất, đời
sống để giáo trình có tính thực tiễn cao.
Nội dung của giáo trình gồm 5 bài. Qua nội dung các bài học giúp cho học sinh
hiểu được sơ đồ tổng hợp hệ thống nâng hạ, cấu tạo và nguyên lý hoạt động.
Giáo trình sẽ phục vụ tốt cho việc nghiên cứu, giảng dạy và học tập của giáo viên
và sinh viên trong Trường.
Với lịng mong muốn giáo trình này có thể góp phần nâng cao chất lượng học tập
mơ đun “Hệ thống nâng hạ”, chúng tôi xin chân thành cảm ơn và tiếp nhận những ý kiến
đóng góp của các em sinh viên và đồng nghiệp về những thiếu sót khơng thể tránh khỏi
trong nội dung và hình thức để giáo trình hồn thiện hơn.
Trân trọng cảm ơn./.
Bà rịa - Vũng Tàu, tháng 3 năm 2020
Tham gia biên soạn
1. Chủ biên: Ks. Phạm Thế Anh
2. Ks. Nguyễn Ngọc Thanh Trung
3. ThS. Phạm Hữu Tài

Trang 2


MỤC LỤC

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN.............................................................................................1
BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NÂNG HẠ ....................................................12
1.1.

CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG NÂNG HẠ ...................................................13

1.2. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TỔ HỢP HỆ THỐNG NÂNG HẠ .................................13
1.2.1. Sơ đồ nguyên lý tổ hợp thiết bị khoan .............................................................13
1.2.2. Sơ đồ nguyên lý tổ hợp hệ thống nâng hạ........................................................15
BÀI 2: TỜI KHOAN .....................................................................................................18
2.1. CHỨC NĂNG CỦA TỜI KHOAN ....................................................................19
2.2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TỜI KHOAN ...................20
2.2.1. Phân loại ...........................................................................................................20
2.2.2. Cấu tạo .............................................................................................................24
2.2.3. Nguyên lý hoạt động ........................................................................................36
2.3. HỘP SỐ CỦA TỜI ..............................................................................................40
2.4. PHANH CHÍNH CỦA TỜI ................................................................................43
2.4.1. Bộ hãm tời băng đơn giản ................................................................................43
2.4.2. Bộ hãm tời băng có bộ hãm phụ ......................................................................45
2.5.

PHANH PHỤ CỦA TỜI .....................................................................................46

2.5.1. Bộ hãm thuỷ lực ...............................................................................................46
2.5.2. Bộ hãm điện .....................................................................................................48
2.6. VẬN HÀNH TỜI KHOAN.................................................................................50
2.6.1. Hướng dẫn trước khi khởi động .......................................................................50
2.6.2. Vận hành tời .....................................................................................................50
2.6.3. An toàn khi vận hành bộ tời .............................................................................52
2.7. BẢO DƯỠNG TỜI KHOAN ..............................................................................61

2.8. VẬN HÀNH TỜI KHOAN TRÊN MƠ HÌNH KHOAN ...................................67
2.8.1. Chuẩn bị vật tư, dụng cụ, thiết bị: ....................................................................67
2.8.2. Yêu cầu an toàn ................................................................................................68
2.8.3. Yêu cầu kỹ thuật ..............................................................................................68
2.8.4. Quy trình thực hành .........................................................................................68
BÀI 3: THÁP KHOAN .................................................................................................71
3.1. CẤU TRÚC THÁP KHOAN ..............................................................................72
3.1.1. Đặc điểm chung của tháp .................................................................................72
3.1.2. Các thông số cơ bản của tháp khoan ................................................................73
3.1.3. Các thành phần tải trọng tác dụng lên tháp ......................................................75
3.2. PHÂN LOẠI THÁP KHOAN .............................................................................80
Trang 3


3.2.1.

Tháp 4 chân ......................................................................................................80

3.2.2.

Tháp chữ A.......................................................................................................84

3.2.3.

Tháp néo dây lắp trên rơ moóc ........................................................................87

3.3. BẢO DƯỠNG THÁP KHOAN ..........................................................................88
Các hệ thống chính của giàn khoan ...............................................................................94
BÀI 4: HỆ RỊNG RỌC ..............................................................................................96
4.1. CHỨC NĂNG CỦA HỆ RÒNG RỌC ...................................................................97

4.2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ RÒNG RỌC .................97
4.2.1. Cáp khoan ........................................................................................................98
4.2.2.
4.2.3.
4.2.4.

Rịng rọc tĩnh ..................................................................................................102
Rịng rọc động ................................................................................................104
Móc nâng, quang treo và elevator ..................................................................110

4.2.5. Các thiết bị phụ trợ.........................................................................................112
4.3. BẢO DƯỠNG HỆ RỊNG RỌC .......................................................................114
4.3.1. Rịng rọc tĩnh ..................................................................................................114
4.3.2. Rịng rọc động ................................................................................................115
4.3.3. Cáp khoan ......................................................................................................116
4.3.4. Móc nâng, quang treo, elevator......................................................................118
4.3.5. Các thiết bị phụ trợ.........................................................................................119
BÀI 5: VẬN HÀNH HỆ THỐNG NÂNG HẠ TRÊN MƠ HÌNH KHOAN ..............123
5.1. VẬN HÀNH HỆ THỐNG NÂNG HẠ ĐỂ DI CHUYỂN CẦN KHOAN TRÊN BỀ
MẶT KHI KHOAN RO TO ........................................................................................124
5.1.1. Yêu cầu an toàn ..............................................................................................124
5.1.2. Yêu cầu kỹ thuật ............................................................................................125
5.1.3. Quy trình thực hành .......................................................................................125
5.2. VẬN HÀNH HỆ THỐNG NÂNG HẠ ĐỂ DI CHUYỂN CẦN KHOAN TRÊN
BỀ MẶT KHI KHOAN TOPDRIVE ..........................................................................125
5.2.1. Yêu cầu an tồn ..............................................................................................125
5.2.2. u cầu kỹ thuật ............................................................................................126
5.2.3. Quy trình thực hành .......................................................................................126
5.3. NÂNG VÀ HẠ CỘT CẦN KHOAN TRONG PHƯƠNG PHÁP KHOAN RO TO
.....................................................................................................................................126

5.3.1. Yêu cầu an toàn ..............................................................................................126
5.3.2. Yêu cầu kỹ thuật ............................................................................................127
5.3.3. Quy trình thực hành .......................................................................................127
5.4. NÂNG VÀ HẠ CỘT CẦN KHOAN TRONG PHƯƠNG PHÁP KHOAN
TOPDRIVE .................................................................................................................128
Trang 4


5.4.1.

u cầu an tồn ..............................................................................................128

5.4.2.

u cầu kỹ thuật ............................................................................................128

5.4.3.

Quy trình thực hành .......................................................................................128

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................130

Trang 5


GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN
1. Tên mơ đun: HỆ THỐNG NÂNG HẠ
2. Mã mơ đun: KKT19MĐ40
3. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơ đun:
3.1. Vị trí: Là mơ đun thuộc chun mơn của chương trình đào tạo. Mô đun này được

dạy trước mô đun hệ thống tuần hồn dung dịch và sau các mơn học, mơ đun như:
Hệ thống phát lực, thí nghiệm dung dịch khoan và dạy sau các mơ đun, mơn học cơ
sở.
3.2. Tính chất: Mô đun này trang bị những kiến thức, kỹ năng vận hành tời khoan và
các thiết bị trong hệ thống nâng hạ trong hệ thống thiết bị khoan dầu khí.
3.3. Ý nghĩa và vai trị của mơ đun: Giáo trình này trình bày một cách có hệ thống
các kiến thức về nguyên lý hoạt động và cấu tạo của hệ thống nâng hạ trong giàn
khoan dầu khí.
4. Mục tiêu của mô đun: Hệ thống nâng hạ là một hệ thống quan trọng trong giàn
khoan dầu khí. Chính vì vậy địi hỏi người thợ phải nắm được cấu tạo, vận hành
thành thạo.
4.1. Về kiến thức:
A1. Liệt kê được các loại thiết bị trong hệ thống nâng hạ.;
A2. Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống nâng hạ.;
4.2. Về kỹ năng:
B1. Phân tích được các loại tháp khoan dầu khí.
B2. Xây dựng được quy trình vận hành, bảo dưỡng hệ thống nâng hạ.
B3. Vận hành được hệ thống nâng hạ trên mơ hình khoan.
4.3. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
C1. Tuân thủ tuyệt đối các qui định về an tồn, PCCC, nội quy phịng/xưởng và quy chế
của Nhà trường.;
C2. Tuân thủ các qui trình vận hành các thiết bị cơ khí, điện, tự động hóa có liên quan;
C3. Xác định được công việc phải thực hiện, hồn thành các cơng việc theo u cầu,
khơng để xảy ra sự cố, hư hỏng đối với hệ thống thiết bị;
5. Nội dung của mô đun:
Thời gian đào tạo (giờ)

Chương trình
khungMã

Tên mơn học/ mơ đun

Số
tín
chỉ

MH/MĐ/HP

I

Các mơn học chung/ đại
cương

12

Tổng
số

255

Lý
thuyế
t

94

Thực
hành
thí nghiệ
m bài tập

thảo luận

LT

T
H

148

8

5

Kiểm
tra

Trang 6


Thời gian đào tạo (giờ)

Chương trình
khungMã

Tên mơn học/ mơ đun

Số
tín
chỉ

MH/MĐ/HP

Tổng
số

Lý
thuyế
t

Thực
hành
thí nghiệ
m bài tập
thảo luận

LT

T
H

Kiểm
tra

MHCB19MH01

Giáo dục chính trị

2

30

15

13

2

0

MHCB19MH03

Pháp luật

1

15

9

5

1

0

MHCB19MH05

Giáo dục thể chất

1

30

4

24

0

2

MHCB19MH07

Giáo dục quốc phịng và An
ninh

2

45

21

21

1

2

MHCB19MH09

Tin học

2

45

15

29

0

1

Tiếng Anh

4

90

30

56

4

0

II.

Các mơn học, mô đun
chuyên môn ngành, nghề

44

1125

243

832

16

34

II.1.

Môn học, mô đun kỹ thuật cơ
sở

12

240

102

126

7

5

An toàn vệ sinh lao động

2

30

23

5

2

0

Vẽ kỹ thuật - 1

2

45

15

28

0

2

KTĐ19MH11

Điện kỹ thuật cơ bản

3

45

36

6

3

0

TĐH19MĐ11

Cơ sở điều khiển quá trình

2

45

14

29

1

1

KKT19MH31

Địa chất cơ sở

3

75

14

58

1

2

Mơn học, mơ đun chun
mơn ngành, nghề

32

885

141

706

9

29

KKT19MH33

Cơ sở khoan

3

45

42

0

3

KKT19MĐ37

Thí nghiệm dung dịch khoan

3

75

14

58

1

2

KKT19MĐ40

Hệ thống nâng hạ

4

105

14

87

1

3

KKT19MĐ41

Hệ thống tuần hoàn dung dịch

4

105

14

87

1

3

KKT19MĐ42

Vận hành hệ thống chuỗi cần
khoan và dụng cụ phá hủy đất
đá

5

135

14

116

1

4

KKT19MĐ43

Hệ thống chống ống và trám
xi măng

4

105

14

87

1

3

KKT19MĐ44

Hệ thống kiểm sốt giếng
khoan 1

5

135

14

116

1

4

KKT19MĐ46

Thực tập sản xuất

4

180

15

155

0

10

56

1380

337

980

24

39

TA19MH01

ATMT19MH01
CK19MH01

II.2.

Tổng cộng

5.1.
Số TT

Chương trình chi tiết mô đun
Nội dung tổng quát

Thời gian (giờ)
Trang 7


Tổng
số

1

2

3

Bài 1: Tổng quan về hệ thống
nâng hạ

1

1

1. Chức năng của hệ thống nâng hạ

0.5

0.5

2. Sơ đồ nguyên lý tổ hợp hệ thống
nâng hạ

0.5

0.5

5

5

1. Chức năng của tời khoan

0.5

0.5

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
của tời khoan

2.5

2.5

3. .Hộp số của tời

0.5

0.5

4. .Phanh của tời

0.5

0.5

5. Quy trình vận hành và bảo
dưỡng tời khoan

1

1

Bài 3: Tháp khoan

4

4

1. Cấu trúc tháp khoan

0.5

0.5

2. Phân loại tháp khoan

3

3

0.5

0.5

3

2

0.5

0.5

1

1

3. Bảo dưỡng hệ ròng rọc

0.5

0.5

Bài 5: Vận hành hệ thống nâng

hạ trên mơ hình thực hành
khoan dầu khí động

92

2

1. Quy trình vận hành hệ thống
nâng hạ

2

2

2. Vận hành hệ thống nâng hạ trên
mơ hình khoan

90

Cộng

105

Bài 2: Tời khoan

3. Bảo dưỡng tháp khoan
4

Bài 4: Hệ ròng rọc
1. Chức năng của hệ ròng rọc

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
của hệ rịng rọc

5

Lý
thuyết

14

Thực
hành, thí
nghiệm,
thảo luận,
bài tập

Kiểm
tra
LT

TH

1

87

3

87

3

87

1

3

6. Điều kiện thực hiện mơ đun:
6.1.

Phịng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn
Trang 8


6.2. Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn, mơ hình mơ phỏng
cơng nghệ khoan.
6.3. Học liệu, dụng cụ, mơ hình, phương tiện: Giáo trình, giáo án, qui trình vận
hành.
6.4. Các điều kiện khác:
7. Nội dung và phương pháp đánh giá:
7.1.

Nội dung:
- Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp.
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
+ Tham gia đầy đủ thời lượng mô đun theo quy định.

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập.

7.2. Phương pháp:
Người học được đánh giá tích lũy mô đun như sau:
7.2.1. Cách đánh giá
- Áp dụng quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy ban hành kèm theo Thông tư
số 09/2017/TT-LĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh
và Xã hội.
- Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Dầu khí
như sau:
Điểm đánh giá
+ Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1)
+ Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2)
+ Điểm thi kết thúc mô đun

Trọng số
40%
60%

7.2.2. Phương pháp đánh giá
Phương pháp
đánh giá

Phương pháp
tổ chức

Hình thức
kiểm tra

Chuẩn đầu ra

đánh giá

Số
cột

Thời điểm
kiểm tra

Thường xuyên

Quan sát/

Bảng kiểm/
Câu hỏi

A1, A2

1

Sau 5 giờ.

Hỏi đáp

B1, B2, B3
C1, C2, C3

Trang 9


Định kỳ

Viết/ Thông
Tự luận/
qua sản phẩm
Trắc nghiệm/ Sản
học tập
phẩm học tập

Kết thúc mô
đun

Viết/ Thông
qua sản phẩm
học tập

Tự luận và trắc
nghiệm/ Sản
phẩm học tập

A1, B1, C2

4

Sau 15 giờ

A1, A2

4

Sau 105

giờ

B1, B2, B3
C1, C2, C3

7.2.3. Cách tính điểm
- Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc mô đun được chấm theo thang
điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân.
- Điểm mô đun là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của mô đun
nhân với trọng số tương ứng. Điểm mô đun theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ
số thập phân.
8. Hướng dẫn thực hiện mô đun
8.1. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng HSSV trường Cao đẳng Dầu khí.
8.2. Phương pháp giảng dạy, học tập mơ đun
8.2.1. Đối với người dạy
* Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: nêu vấn đề, diễn trình,
làm mẫu, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập tình huống, câu hỏi thảo luận…
* Bài tập: Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập theo nội dung đề ra.
* Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra.
* Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân cơng các thành viên trong nhóm
tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung trong bài học, cả nhóm thảo luận, trình bày
nội dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm.
8.2.2. Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau:
- Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được
cung cấp nguồn trước khi người học vào học mô đun này (trang web, thư viện, tài liệu...)
- Tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết và 100% buổi học thực hành. Nếu
người học vắng >30% số tiết lý thuyết hoặc >0% số tiết thực hành phải học lại mơ đun
mới được tham dự kì thi lần sau.
- Tự học và thảo luận nhóm: là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc
theo nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 2-3 người học sẽ được cung cấp chủ đề

Trang 10


thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành. Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về 1
hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân cơng để phát triển và hoàn thiện
tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm.
- Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ.
- Tham dự thi kết thúc mô đun.
- Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học.
9. Tài liệu tham khảo:
[1]. Vũ Văn Thựng, Sửa chữa thiết bị khoan, biên soạn năm 1987.
[2]. Trương Minh Thông, Thiết bị khoan, biên soạn năm 1987.
[3]. Tô Xuân Giáp, Cơng việc của người thợ sửa chữa cơ khí, biên soạn năm 1998.
[4]. J.P. Nguyễn, người dịch: Lê Phước Hào, Kỹ thuật khoan dầu khí, NXB Giáo dục
1995.
[5]. PTS. Trương Quốc Thành, PTS. Phạm Quang Dũng, Máy và thiết bị nâng, NXB
Khoa học và kỹ thuật.
[6]. Trường Đại học Mỏ – Địa Chất, TS. Nguyễn Văn Giáp, Bài giảng thiết bị khoan
thăm dò, NXB Hà Nội.
[7]. Hướng dẫn sử dụng tời khoan Y2-55.

Trang 11


BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NÂNG HẠ
❖ GIỚI THIỆU BÀI 1
Bài 1 giới thiệu về các chức năng của hệ thống nâng hạ và sơ đồ cấu tạo tổng quan của
hệ thống nâng hạ để người học có được kiến thức cơ bản học tiếp các chương sau.
❖ MỤC TIÊU BÀI 1
Sau khi học xong chương này, người học có khả năng:

➢ Về kiến thức:
- Trình bày được chức năng của hệ thống nâng hạ.
-

Mô tả được sơ đồ nguyên lý tổ hợp hệ thống nâng hạ.

➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
- Tuân thủ tuyệt đối các qui định về an toàn, PCCC, nội quy phịng/xưởng và quy
chế của Nhà trường.
- Xác định được cơng việc phải thực hiện, hồn thành các cơng việc theo yêu cầu,
không để xảy ra sự cố, hư hỏng đối với hệ thống thiết bị.
❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 1
-

Đối với người dạy:
+ Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết, thực hành hoặc tích hợp phù hợp với
bài học. Giáo án được soạn theo bài hoặc buổi dạy.
+ Tổ chức giảng dạy: Chia ca, nhóm (phụ thuộc vào số lượng sinh viên/lớp)

-

Đối với người học:
+ Chuẩn bị tài liệu, dụng cụ học tập, vở ghi đầy đủ;
+ Hoàn thành các bài thực hành kỹ năng;
+ Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập;
+ Tuần thủ quy định an toàn, giờ giấc.

❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1
-

Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng mơ hình khoan dầu khí.

-

Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu.

-

Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Giáo án, giáo trình, quy trình thực hành.

-

Các điều kiện khác: Khơng có

❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 1
-

Nội dung:

Bài 1: Tổng quan về hệ thống nâng hạ

Trang 12


✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.
✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
+ Tham gia đầy đủ thời lượng mơ đun.

+ Nghiêm túc trong q trình học tập.
-

Phương pháp:

✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: Không
✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: Không
✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: Không.
NỘI DUNG BÀI 1
1.1.

CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG NÂNG HẠ
Hệ thống nâng hạ là một tổ hợp thiết bị trên giàn khoan. Chúng hoạt động đồng bộ

với nhau để thực hiện các chức năng và nhiệm vụ sau:
-

1.2.

Dùng để biến chuyển động quay của tang tời thành chuyển động thẳng đứng của
móc nâng.
Giảm lực căng trên nhánh cáp cuốn tang tời.
Kéo thả cần khoan, ống chống, treo bộ khoan cụ trong quá trình khoan hoặc bơm
rửa.
Kết hợp với các thiết bị khác thực hiện chức năng: truyền chuyển động quay cho
rôto để tiến hành việc khoan giếng.
Kéo thả các vật dụng, thiết bị khác phục vụ cho công tác khai thác và thăm dị dầu
khí.
SƠ ĐỒ NGUN LÝ TỔ HỢP HỆ THỐNG NÂNG HẠ

1.2.1. Sơ đồ nguyên lý tổ hợp thiết bị khoan
Do trong cơng tác khoan dầu khí ln ln có sự thay đổi về những giải pháp
cơng nghệ cũng như các phương án kỹ thuật tăng năng suất cho quá trình xây lắp, nên
ta cần thiết kế một tổ hợp thiết bị khoan mới sau khi lựa chọn các thơng số cơ bản thì
chúng ta cần thiết kế sơ đồ phối hợp giữa các bộ phận hoặc giữa các cơ cấu máy để cho
thiết bị làm việc với hiệu quả cao nhất.
Bài 1: Tổng quan về hệ thống nâng hạ

Trang 13


Sơ đồ bố trí thiết bị là cơ sở chúng ta thực hiện phương án xây lắp tháo dỡ và
vận chuyển trong q trình xây dựng.
Các sơ đồ bố trí phải đảm bảo các yếu tố sau:
-

Khả năng thực hiện chức năng công nghiệp của từng máy với 1 sơ đồ động học đơn
giản nhất.

-

Sơ đồ bố trí thuận lợi cho công tác tháo dỡ vận chuyển.
Mức độ ổn định cấu trúc và các thơng số làm việc máy móc sau nhiều lần di chuyển.

-

Chi phí cho cơng tác bố trí thiết bị, lắp ráp nhỏ phù hợp với điều kiện thi công.
Dạng, nguồn năng lượng cho ta sử dụng.

-

Đặc điểm, yêu cầu của cơ cấu máy về phương diện dẫn động.

Hình 1. 1: Sơ đồ bố trí tổ hợp thiết bị khoan
1- Rôto (miệng giếng khoan)

6- Hộp tốc độ của tời

2- Tời khoan

7- Cụm truyền động

3- Giá dựng cần

8- Động cơ dẫn động

4- Sàn chạy cần

9- Máy bơm khoan

5- Giá để cần khoan

10- Khung nền của tháp

Sau khi đã thiết kế được sơ đồ bố trí tổ hợp thiết bị khoan, ta phải đi xây dựng sơ
đồ truyền động cho tổ hợp thiết bị khoan này.
Sơ đồ truyền động của tổ hợp thiết bị khoan này phải thoả mãn một số yêu cầu
sau:
Bài 1: Tổng quan về hệ thống nâng hạ

Trang 14


-

Thoả mãn u cầu về quy trình cơng nghệ khoan: đảm bảo tốc độ quay của bộ dụng
cụ và khoảng thay đổi tốc độ trong một giới hạn nào đó.

-

Thời gian thao tác cho công tác nâng thả bộ dụng cụ phải nhỏ.

-

Sơ đồ truyền động phải có cấu tạo đơn giản.
Từ sơ đồ bố trí tổ hợp thiết bị khoan trên, ta có thể xây dựng sơ đồ truyền động

cho tổ hợp thiết bị khoan này như sau:

Hình 1. 2: Sơ đồ truyền động tổ hợp thiết bị khoan
1- Chng khoan

5- Bộ truyền động

2- Rơto (Miệng giếng khoan)

6- Hộp tốc độ

3- Hệ ròng rọc

7- Biến tốc thuỷ lực

4- Tời

8- Động cơ dẫn động
9- Máy bơm

1.2.2. Sơ đồ nguyên lý tổ hợp hệ thống nâng hạ
-

Sơ đồ cấu tạo:

Cụm thiết bị nâng hạ gồm các thiết bị chính: tháp khoan, tời khoan, hệ thống ròng
rọc động - tĩnh và tất cả phụ kiện đi kèm.

Bài 1: Tổng quan về hệ thống nâng hạ

Trang 15


Hình 1. 3: Sơ đồ nguyên lý tổ hợp hệ thống nâng hạ
+ Derrick: Tháp khoan
+ Drawworks: Tời khoan
+ Crown block: Ròng rọc cố định
+ Traveling block: Ròng rọc động
+ Hook: Móc nâng (hook)
-

+ Drilling line: Cáp khoan
+ Deadline tiedown anchor: Điểm mắc

cáp chết
+ Supply reel: Cuộn cáp dự trữ

Nguyên lý hoạt động:

Bài 1: Tổng quan về hệ thống nâng hạ

Trang 16


Khi tời quay, cáp khoan được cuộn vào tời hoặc nhả ra kéo theo bộ ròng rọc động
đi lên, xuống làm nâng, hạ tải trọng ở móc nâng.
❖ TĨM TẮT BÀI 1
Trong bài này, một số nội dung chính được giới thiệu:
-

Chức năng của hệ thống nâng hạ

-

Sơ đồ nguyên lý tổ hợp hệ thống nâng hạ

❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN BÀI 1
1. Kể tên các thiết bị chính trong hệ thống nâng hạ?
2. Chức năng của hệ thống nâng hạ là gì?

Bài 1: Tổng quan về hệ thống nâng hạ

Trang 17

BÀI 2: TỜI KHOAN
❖ GIỚI THIỆU BÀI 2
Bài 2 giới thiệu chi tiết về tời khoan trong hệ thống nâng hạ và quy trình vận hành, bảo
dưỡng tời khoan, từ đó để người học có được kiến thức nền tảng và dễ dàng tiếp cận
công việc sau này.
❖ MỤC TIÊU BÀI 2
Sau khi học xong chương này, người học có khả năng:
➢ Về kiến thức:
- Trình bày được chức năng của tời khoan.
- Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tời khoan.
➢ Về kỹ năng:
- Xây dựng được quy trình vận hành, bảo dưỡng tời khoan;
➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
- Tuân thủ tuyệt đối các qui định về an toàn, PCCC, nội quy phòng/xưởng và quy
chế của Nhà trường.
- Tuân thủ các qui trình vận hành các thiết bị cơ khí, điện, tự động hóa có liên
quan.
- Xác định được cơng việc phải thực hiện, hồn thành các cơng việc theo u cầu,
không để xảy ra sự cố, hư hỏng đối với hệ thống thiết bị.
❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 2
-

Đối với người dạy:
+ Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết, thực hành hoặc tích hợp phù hợp với
bài học. Giáo án được soạn theo bài hoặc buổi dạy.
+ Tổ chức giảng dạy: Chia ca, nhóm (phụ thuộc vào số lượng sinh viên/lớp)

-

Đối với người học:
+ Chuẩn bị tài liệu, dụng cụ học tập, vở ghi đầy đủ;
+ Hoàn thành các bài thực hành kỹ năng;
+ Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập;
+ Tuần thủ quy định an toàn, giờ giấc.

❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 2
-

Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng mơ hình khoan dầu khí

Bài 2: Tời khoan

Trang 18


-

Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu.

-

Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Giáo án, giáo trình, quy trình thực hành.

-

Các điều kiện khác: Khơng có

❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 2
-

Nội dung:

✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.
✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
+ Tham gia đầy đủ thời lượng mô đun.
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập.
-

Phương pháp:

✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: vấn đáp, bảng kiểm)
✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: Không
✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: Không.
NỘI DUNG BÀI 2
2.1.

CHỨC NĂNG CỦA TỜI KHOAN

Tời khoan là một trong những thiết bị dùng trong khai thác dầu khí, nó thực hiện
các chức năng sau:
-

Dùng để kéo thả cần khoan và ống chống.
Dùng để treo bộ khoan cụ trong quá trình khoan hoặc bơm rửa.

-

Khi kéo cần thì thực hiện một mơmen xoắn ở trong tời, ngược lại khi thả cần thì
thực hiện quá trình phanh.
Truyền chuyển động cho bàn rôto.
Phụ trợ công tác địa vật lý giếng khoan.
Trong trường hợp sử dụng tháp chữ A, tời dùng để dựng tháp.
Điều chỉnh tốc độ truyền tải.

-

Bài 2: Tời khoan

Trang 19


2.2.

CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TỜI KHOAN

Hình 2. 1: Tời khoan
2.2.1. Phân loại
Phân loại tời khoan có nhiều phương pháp:
-

Theo khả năng tải.

-

Theo công suất.
Theo lực ở dây cáp đầu tời.

Theo độ sâu của giếng.
Theo công dụng:
+ Tời vạn năng.
+ Tời chuyên dùng.

-

Theo số lượng tang:
+ Tời 1 tang.
+ Tời 2 tang.

* Tời 1 tang: chỉ dùng để khoan khai thác, lúc đó cơng việc phụ trợ được thực
hiện bằng một tời phụ.
* Tời 2 tang: tang phụ được lắp trên một trục song song với tang chính đóng mở
bằng khớp chính hoặc khớp ma sát. Tang chính dùng để cuốn cáp nâng, cả hai đều phải
có puli hãm.
-

Theo số trục:
+ Tời khoan một trục.
+ Tời khoan hai trục.

Bài 2: Tời khoan

Trang 20


+ Tời khoan ba trục.
-

Ngồi ra cịn phân loại tời theo phương thức dẫn động như: dẫn động bằng động cơ
điện và dẫn động bằng động cơ diezel.

Tời khoan được lắp trên bệ, trong đó có các trục truyền động, phanh cơ học,
phanh thuỷ lực hoặc phanh điện từ, xích truyền động, cánh tay địn điều khiển phanh,
hệ thống bơi trơn và hệ thống điều khiển bằng khí nén.
Bảng 2. 1. Một số loại tời do hãng National sản xuất
Thông số

1625DE

1625M

1320D

1300E

80B

55P

45T

Cơng suất
(kW)

1850

1850

1200

1200

742

520

400

Đường kính

35

35

35

35

32

32

32

Số vận tốc

4

6

4

6

6

3

2

Đường kính

915

915

762

762

635

59

457

Chiều dài tang
tời, (mm)

1555,75

1555,75

1422

1422

1244

990

990

Đường kính
phanh, (mm)

1575

1575

1372

1372

1168

1067

1067

Chiều rộng
phanh, (mm)

263,53

263,53

263,5

263,5

263,5

212

212

38,8

34,3

28,8

19,2

18

9.5

cáp, (mm)

tang tời, (mm)

Khối lượng,
(tấn)

Bài 2: Tời khoan

40

Trang 21


Bảng 2. 2. Một số loại tời chế tạo ở Rumani
Thông số

Đơn vị
đo

Loại tời
TF 35

TF 25

TF 25*

TF 21

TF 15

Công suất

kW

1500

1100

740

520

390

Đường kính cáp

mm

35; 38

32

28

32; 28

25

Lực kéo cáp Max

kN

440

275

250

187,5

150

Lực ở cáp

kN

350

250

160

-

113

Vận tốc cáp

m/s

4÷25

4÷25

4÷25

2,3÷17,2

2÷12,5

4÷2

4÷2

4÷2

6

2÷1

Số vận tốc
Đường kính tang tời

mm

900

710

630

710

450

Chiều dài tời

mm

1510

1320

1180

1180

1100

Đường kính phanh

mm

1570

1370

1200

1370

1100

Chiều rộng phanh

mm

275

255

255

255

205

Bài 2: Tời khoan

Trang 22


Bảng 2. 3. Một số loại tời chế tạo ở Liên Xơ
Thơng số
kỹ thuật

Đơn
vị đo

Cơng suất
Đường

Loại tời
U2-55

U2-47

U2-18

BU200Br

BU50Br

BU40Br

kW

810

900

440

810

400

190

mm

33

28

28

33

25

25

kN

245

153

153

232

125

80

m/s

2,2-15,8

5,7-20,6

2,25-12,6

3,5-17,7

3,2-16

2,8-10,4

5

5

4

4

4

4

kính cáp
Lực kéo
cáp max
Vận tốc
cáp

Số vận tốc
Đường
kính tang
tời

mm

800

650

650

850

600

400

Chiều dài
tời

mm

1000

840

840

1100

865

550

Đường
kính
phanh

mm

1450

1180

1450

1450

1180

1000

Chiều rộng
phanh

mm

250

250

250

250

250

200

* Nhận xét: qua bảng thống kê các loại tời của 3 nước ta thấy nếu cùng kích thước
thì cơng suất làm việc của tời do hãng National oilwell sản xuất lớn hơn công suất làm
việc của hai loại tời cịn lại, do vậy nó có khả năng nâng hạ tải trọng lớn hơn, thiết bị
làm việc tốt hơn. Để tương quan với công suất đó thì lực trong nhánh cáp cũng lớn hơn,
khi đó kéo theo cấp tốc độ cũng đa dạng hơn do đó sự biến thiên về vận tốc trong phạm
vi rộng hơn. Với các đặc tính kỹ thuật trên nên kích thước tời (đường kính tang, đường
kính phanh, chiều dài tời và chiều rộng phanh) của hãng National oilwell lớn hơn. Từ
khả năng làm việc cao nên tời của hãng National oilwell ngày càng được sử dụng rộng
rãi hơn trong công tác khoan dầu khí. Tùy theo mức độ khai thác, nâng hạ bộ khoan cụ
mà ta dùng một trong ba loại tời trên với cơng suất và đặc tính kỹ thuật tương ứng của
tời.
Bài 2: Tời khoan
Trang 23


2.2.2. Cấu tạo
Tời khoan gồm các bộ phận chính được biểu diễn trên hình vẽ sau:

Hình 2. 2: Sơ đồ cấu tạo tời khoan

1- Cáp khoan

6- Bảng điều khiển

2- Phanh điện từ

7- Phanh cơ học

3- Xích truyên động cho bàn rôto

8- Mô tơ điện

4- Rãnh để tựa cáp khoan

9- Đầu mèo

5- Tay phanh cơ học

10- Đường rãnh cáp địa lý

a. Vỏ của bộ tời khoan
Vỏ của bộ tời được chế tạo từ tấm thép dày, cường độ cao tạo nên cấu trúc vững
chắc, kín dầu và chịu được thời tiết, bảo vệ cho bộ xích truyền động. Bên trong vỏ thép
dày làm chỗ đặt được ổ bi tựa cho trục tời. Vỏ của bộ tời khoan phải được lắp ráp thật
cẩn thận và chính xác để đảm bảo độ đồng tâm và đồng trục cho các chi tiết bên trong.
Tời được thiết kế nguyên khối đảm bảo tính gọn nhẹ trong việc di chuyển theo
giàn, có cửa mở rộng rãi, khơng gian bên trong thống để đảm bảo cho việc tháo lắp dễ
dàng. Có các nắp để kiểm tra bộ cơn ly hợp, mức dầu bơi trơn. Ngồi ra hệ thống ống
dẫn nhớt, nước cũng được thiết kế bộ bảo vệ để tránh trường hợp hư hỏng.
Bài 2: Tời khoan

Trang 24