Bài giảng khoan dầu khí tập 2 part 3 pdf

169
M = k.
Q.
g
r
ct
(C
1u
- C
2u
. ) (12).
Thay (11) vào (12) ta đợc: M= k.
Q.
g
r
ct
.u (13)
Công thức tổn thất áp suất bên trong tuốc bin:
P
t
= H
th
. = K.
u
g
(C
1u
-C
2u
) = k. .

u
2

g
(14).
u =
g. P
t
k.
(15)
Thay (15) vào (13) chúng ta thu đợc.
M =
k
g
r
ct
Q. P
t
(16).
áp uất cung cấp cho tuốc bin:
P
ct
= P
b
- (B. L + A ) . Q
2.
(17).
Thay (17) vào (16). chúng ta thu đợc:
M=
k

g
.r
ct
. P
b
Q
2
- (BL + A) .Q
4
) (18).
Biểu diễn của hàm số: M = f(Q) chúng ta đợc đồ thị là:






Điều kiện xác định Q
0
.
d. M
d. Q
= 0 .
2. P
0
Q - 4 (A. L + B) . Q
0
3
= 0 (19).
Q

0
=
P
b
2(A. L +B) .
(20).
áp suất cung cấp cho tuốc bin sẽ là:
P
ct0
= P
b
(A. L + B) Q
0
2
= P
b
- (A. L + B ) .
P
b
2 (A. L + B)

Mmax

M

Hình2
0

Qo

Qmax

Q


170
P
ct0
=
1
2

P
b
(21)
N
ct
=
1
2
P

(22).
Nh vậy chúng ta đi đến kết luận: để thu đợc momen cực đại ở tuốc
bin P
ct0
=
1
2
P

b
hay N
t0
=
1
2
N
b

Để tuốc bin tiêu thụ hết công suất do bơm cung cấp : P
t0
= P
ct0

A
p
k
0
Q
2
=
P
b
2
A
p
h
0

P

b
(A. L + B ) 2
=
P
b
2
/
Từ đây chúng ta rút ra:
k
0
=
B. L + A
A
p
(23).
Từ công thức (20) và (23) chúng ta cũng nhận thấy rằng chiều sâu l
càng lớn thì Q
0
càng giảm và k
0
càng tăng.
b). Trong trờng hợp công suất bơm không đổi. N
b
= const .
Nếu ở biểu thức (18) chúng ta thấy P
b
=
N
b
Q

.
Biểu thức của momen sẽ trở thành
M =
k
g
r
ct
. N
b
Q - (A. L + B) Q
4
(24)
Với N
0
= const

dM
dQ
= 0 N
b
- 4(B. L + A ) Q
0
3
= 0
Q
0
=
3
N
b

4. (B. L + A)
(25)
Nếu chúng thay Q
0
vào công thức sau :
N
t0
= N
0
- N
th
=N
b
- (B. L + A) Q
0
3
= N
b
- (B. L + A )
N
b
4 (B L + A)

N
ct0
=
3
4
N
b

(26)
P
tc0
=
3
4
P
b
(27).

171
Từ công thức (6) , (21) , (27) chúng ta rút ra rằng để sử dụng một cách
hợp lý thiết bị bơm, tuốc bin khoan phải sử dụng ít nhất1/2áp suất bơm. Chiều
sâu làm việc càng tăng, do khả năng giới hạn của bơm, lu lợng dung dịch
càng giảm đi, số tầng của tuốc bin cũng dần dần tăng lên. Chúng ta cũng sẽ sử
dụng từ tuốc bin đơn sang tuốc bin nối từ hai đến ba đoạn.
5.9. Chọn chế độ thuỷ lực cho tuốc bin
ở phần trên chúng ta đã nghiên cứu việc xác định lu lợng bơm tối u
trong điều kiệnP
0
= const và L = const
Nhng thực tế công suất của bơm không thay đổi N
b
= const và chiều
sâu giếng tăng dần từ nhỏ tới lớn.
Nh vậy công suất của bơm đợc tính bằng công thức:
N
b
= N
t

+ N
th
= P
t
Q+ P
th
Q. (1)
N
0
= A
p
. . Q
3
+ (BL + A). Q
3
Q
nax
=
N
b
(B. L + A + A
p
).
(2)
Chúng ta cũng xác định đợc một lợng tối thiểu Q
min
cần thiết để nâng
hạt mùn khoan lên mặt:
Q
min

=

4
(D
c
2
- D
2
) V
min
(3).
Nh vậy lu lợng Q chọn nằm trong khoảng:
Q
min
<Q < Q
nax
(4)
Chiều sâu làm việc giới hạn với một giá trị của lu lợng Q từ công
thức (1) ta rút ra:
L =
N
b
- (A
p
+A) Q
3
B. . Q
3
(5).
Chúng ta sẽ vẽ đồ thị biến thiên giữa N

b
, Q, P
b
, P
t,
P
0
, n, N theo chiều sâu.








L3

L2

L1

Q1

n1

Pt1

Pt2

Nt2

Q2

Q3

n
3

Pt3

Nt3

Pb3

Nb3

Nb2

Nb1

Pb1

Pb2

Nt1

L

H

H
H
ì
ì
ì
n
n
n
h
h
h



2
2
2
1
1
1




172
Giữa hai chiều sâu liên tục Q
1
không đổi, nếu l tăng lên thì áp suất ở
bơm sẽ tăng lên tiến đến giá trị cực đại P
bmax

. Tơng ứng vớiđờng kính Xi
lanh
1
. Và công suất cũng tăng lên tiến dần đến giá trị cực đại của bơm.
Để giảm công suất của bơm thì trong khoảng L
1
L
2
ta phải giảm lu
lợng bơm Q
2
< Q
1
thì lập tức công suấttại bơm cũng sẽ giảm xuống N
b
giảm và
áp suấtở bơm cũng giảm xuống. Trong quá trình khoan vớiQ = Q
2
= const từ
L
1
L
2
. Thì công suấtcủa bơm cũng tăng dàn đến N
b max
và áp suấtở bơm cũng
tăng dần đến giới hạn P
bmax.

Và tơng tự nh thế từ L

2
L
3

Trong điều kiện trong các khoảng Q không đổi thì các thông số hoạt
động của tuốc bin P
t0
, N
t0,
n
t0.
sẽ không đổi.
5.10. ảnh hởng của độ mài mòn các chi tiết của tuốc bin đến
các thông số hoạt động của tuốc bin.
5.10.1 Mòn ở đĩa statơ và rô tơ.
Các đĩa statô và rôtơ của tuốc bin bị mài mòn do các thành phần chất
rắn chữa trong dung dịch. Do ma sát giữa các đĩa statơ và rôtơ trong quá trình
làm việc. Do tuốc bin làm việc với thời gian tơng đối lớn . Đĩa rôtơ và statơ
bị mài mòn nhất là ở các mặt dới của rìa ra, làm thay đổi góc cấu trúc
c
dẫn
đến thayđổi góc thuỷ






Sự tăng lên của góc
c

sẽ làm giảm ctg
c
và dẫn đếnM
0
giảm , N
0
giảm
M
0
= k
ctg
2g. H . h

0
2

c
Q
2

N
0
= K.
1
g

ctg
H.

n
d
lt
h

2

3
0

c
Q
3

Hình22





c
c


173

Sự mài mòn ở mặt trên hay mặt dới của đĩa rôtơ hay statơ sẽ làm tăng
thêm độ hở dọc của tuốctbin. Tạo nên những vùng quẩn của dung dịch khoan -
Do đó sự mất mát áp suất ở tuốc bin tăng lên . Đồng thời nó cũng tăng góc
thuỷ lực
th
và dẫn đến Momen và công suất giảm .
5.10.2. ảnh hởng của độ mài mòn ở các ổ tựa .
Sự mài mòn ở các đĩa di động ở ổ tựa chính đa đến việc xuất hiện sự
không đông đều trên bề mặt tiếp xúc với phần có bọc cao su của đĩa đứng yên,
làm tăng thêm hệ số ma sát và làm tăng thêm tiêu thụ năng lợng ở ổ tựa. ở
các đĩa đứng yên của các ổ tạ, bọc cao su bị dứt bị nhổ hay bị phá huỷ khi
chúng tiếp xúc với các sản phẩm dầu mỏ chứa trong dung dịch, kết quả là đa
đến sự giảm hiệu suất cơ khí của tuốc bin .
Các miếng cao su bị tách ra từ các đĩa đứng yên của ổ tựa chính nó đi
vào các rãnh thoát nớc của đĩa rôtơ và statơ gây ảnh hởng xấu đến quá trình
lu thông của dung dịch khoan, có thể gây kẹt tuốc bin.
Trong trờng hợp bọc lót ở đế tuốc bin bị mài mòn, đa đến hiện tợng
mất một phần lớn lu lợng dung dịch ở đây. Do đó lu lợng của dung dịchđi
xuống choòng làm sạch đáy lỗ khoan bị giảm sút, làm quá trình làm sạch đáy
lỗ khoan cũng bị hạn chế.
5.11. Vận hành tuốc bin khoan.
5.11.1. Công tác chuẩn bị tuốc bin trớc khi khoan.
Bất kỳ là tuốc bin mới hay là tuốc bin vừa sửa chữa ở các xởng tuốc
bin, trớc khi đa ra sử dụng ở giếng khoan cần phải kiểm tra theo đúng các
quy chuẩn. Trớc khi thả xuống giếng khoan cũng cần phải xác định khả năng
làm việc của tuốc bin tơng ứng.
Trớc khi đa tuốc bin khoan tới các lỗ khoan, ngời ta tiến hành thử tuốc bin
theo các quy chuẩn đơn giản và tổng hợp để tránh cho việc chuyên chở vô ích
và phải thử ở lỗ khoan.
Để thử tuốc bin khoan theo quy chuẩn đơn giản, thông thờng ngời ta sử

dụng một thiết bị khoan cỡ nhỏ và phải có một máy bơm dung dịch bảo đảm
một lu lợng ít nhất từ 35 - 40 l/s với một áp suất 50 - 70 kG/cm
2
.
Các bớc kiểm tra nh sau:

174
5.11.1.1. Kiểm tra sự khởi động của tuốc bin .
Tuốc bin đợc treo ở móc nâng của ròng rọc động và đợc nối với hệ
thống tuần hoàn của dung dịch. Trớc khi bắt đầu khởi động bơm cần phải mở
hoàn toàn van xả của bơm dẫn ra thùng chứa dung dịch . Van xả đợc đóng lại
từ từ và theo dõi đồng hồ đo áp lực. Trong điều kiện thông thờng trục tuốc
bin bắt đầu quay với áp suất10 - 15 kG/cm
2
. Trục tuốc bin cần phải quay với
tốc độ nhanh dần đều và tránh giật cục. Sau khi tắt bơm cũng cần phải theo
doĩ tốc độ dừng của tuốc bin, chúng dừng từ từ không đột ngột.
Trong khi kiểm tra nếu thấy áp suất tiêu thụ trong tuốc bin quá lớn so
với hoạt động bình thờng của tuốc bin với cùng lu lợng và trục tuốc bin
dừng đột ngột, chứng tỏ ma sát bên trong tuốc bin lớn, nhất là ở ổ tựa chính
của nó. Trong trờng hợp này cần phải tiến hành chạy rốt đa tuốc bin bằng
cách quay trục tuốc bin nhờ bàn quay rôtơ trong khoảng 10 - 15 phút. Nếu nh
sau khi chạy rôđa tuốc bin vẫn không khởi động đợc thì cần đa lại xởng để
sửa chữa.
Trong trờng hợp áp suất tiêu hao bên trong tuốc bin thử lớn hơn áp
suất hoạt động bình thờng cuả nó với cùng một lu lợng Q khoảng 15 -
20% . Điều nàychứng tỏ rằng đĩa statơ và rôtơ của tuốc bin bị mòn và tổn thất
áp suất ở tuốc bin tăng lên.
Tuốc bin cũng cần gửi lại xởng để sửa chữa.
5.11.1.2. Đo độ hở dọc của tuốc bin.

Phơng pháp đo đợc tiến hành nh sau: Tuốc bin treo ở Êlêvatơ và thả
xuống cho đến khi đầu dới của trục dựa hoàn toàn vào bàn quay rôtơ, lấy
phấn đánh dấu ở mép dới cùng của đế vào trục tuốc bin . Sau đó nâng tuốc
bin lên khỏi bàn quay rôtơ và cũng ở mép dới cùng của đế tuốc bin , đánh
dấu phấn thứ 2 lên trục tuốc bin. Khoảng cách 2 đầu phấn đó chính là độ hở
dọc của tuốc bin. ở một tuốc bin mới hay vừa sửa chữa xong, độ hở dọc không
vợt quá 34mm. Trong trờng hợp độ hở dọc của tuốc bin khá lớn, thì cần
phải xác định nguyên nhân của nó. Nếu nh đế tuốc bin, đầu nối, và ốc của
trục đã vặn chặt thì nguyên nhân sẽ là do lắp ráp không tơng ứng của ổ tựa
chính.

175
5.11.1.3. Đo độ mất dung dịch ở để tuốc bin.
Ngời ta lắp một dụng cụ đo ở đế tua bin (hình vẽ dới)
Trong trờng hợp lợng dung dịch bị mất lớn hơn khoảng 25% lu
lợng ở bơm thì cần phải thay thế đế mới. Để nghiên cứu đặc tính hoạt động
của từng loại tuốc bin, cần phải có một quy chuẩn tổng hợp để thử . ở quy
chuẩn tổng hợp ngoài những đặc tính đo ở quy chuẩn đơn giản nó còn đo thêm
những đặc tính làm việc của tuốc bin nh:
Thay đổi M, N, của tuốc bin theo số vòng quay với lu lợng và đặc tính
khác nhau của dung dịch. Dựa vào cơ sở này để chúng ta xác định các thông
số làm việc của tuốc bin ở giếng khoan. Bên cạnh thiết bị ở quy chuẩn đơn
giản, quy chuẩn tổng hợp cần thêm

1 - Thân tua bin
2 - Đế
3- Trục
4 - Vỏ dụng cụ
5 - Bạc lót kín
6 - Đinh vít

7 - ống xả


- Một dụng cụ tạo tải trọng dọc.
- Dụng cụ đo và ghi các số đo. (Tải trọng, momen, công suất, số vòng
quay, áp suất vv.).
Trong công tác vận chuyển tuốc bin, phải cẩn thận nhẹ nhàng, tránh va
chạm đột ngột, ở hai đầu của tuốc bin phải có đầu bảo vệ. Trớc khi thả tuốc
bin xuống giếng khoan, cũng cần phải kiểm tra lại giống nh ở quy chuẩn
đơn giản. Nếu nh ở trên mặt tuốc bin không thể khởi động đợc, ngay cả sau
khi dùng bàn quay rôtơ để quay trục, thì tuốc bin ấy không đợc thả xuống
giếng khoan nữa.

Hình23


176
5.11.2. Hoạt động của tuốc bin trong giếng khoan.
Việc thả tuốc bin xuống giếng khoan đợc tiến hành với một tốc độ vừa
phải. Cần phải theo dõi đồng hồ đo trọng lợng và khi chúng ta thấy đồng hồ
đo trọng lợng giảm đi 2 - 3 vạch thì tuốc bin đã đến đáy. Ta tiến hành khởi
động tuốc bin và mở rộng đờng kính lỗ khoan theo đờng kính thông thờng
của choòng.
- Để tránh và loại trừ vật ngoại lai có kích thớc lớn lẫn lộn vào trong dung
dịch và có thể đa đến tình trạng tắc tuốc bin, ở đờng ống xả của bơm hay
phía dới của cần chủ đạo và đầu nối trên của tuốc bin ngơì ta lắp các dụng
cụ lọc.
Khi tuốc bin gần đến đáy thì vận tốc thả phải giảm dần. Khi tuốc bin gần đến
đáy thì cho bơm khởi động. Van xả của bơm ra thùng dung dịch hoàn toàn ở
trạng thái mở. Van xả này sẽ đợc đóng dần theo từng nấc và sẽ đợc đóng

hoàn toàn sau khi bơm hoạt động trong khoản 5 - 6 phút.
Nếu thấy tuốc bin không hoạt động thì nên thả xuống choòngvới tải trọng
bé để giảm độ chịu tải ở ổ tựa chính tại điều kiện nhẹ nhàng cho tuốc bin khởi
động. Thỉnh thoảng để khởi động tuốc bin ngời ta cho choòng khoan vá
chạm nhẹ ở đáy giếng khoan. Nhng phơng pháp này nguy hiểm dễ bị hỏng
choòng khoan.
- Nếu nh các trờng hợp trên không thành công thì chúng ta tiến hành cho
tuốc bin chạy rôđa bằng cách quay cột cần khoan nhờ bàn quay rôtơ trong
khoảng 10 - 15 phút và tạo tải trọng cho choòng khoan. Sau khi cho chạy rôđa
chúng ta sẽ kéo choòng lên cách đáy khoảng 10 - 30 m. ở khoảng cách này
đờng kính của choòng tơng ứng với đờng kính của giếng . ở tại điểm này
cho tuốc bin khởi động. Nếu tuốc bin hoạt động thì cho tiến dần tới đáy và
dùng choòng để mở rộng lỗ khoan đến đờng kính bình thờng . Sau đó tiếp
tục khoan bình thờng. Nếu tuốc bin không khởi động đợc thì phải kéo lên.
Trong thời gian khoan việc kiểm tra hoạt động của tuốc bin cần đợc
theo dõi qua đồng hồ đo trọng lợng, đồng hồ đo áp suất. Chúng ta cũng biết
rằng với tuốc bin thông thờng, với một lu lợng dung dịch không đổi thì tổn
thất áp lực trong tuốc bin cũng khôngđổi P
t
= const . Ngay cả khi chế độ khoan

177
áp dụng có thay đổi . Việc tăng hoặc giảm áp suấtở bơm báo hiệu những h
hỏng ở bơm hay hệ thống tuần hoàn.
Thông thờng chế độ làm việc của tuốc bin khoan đợc xác định qua
việc chọn tải trọng đáy. ở các thời điểm làm việc ban đầu của choòng với
nhiều
tải trọng đáy khác nhau. Chúng ta sẽ chọn tải trọng mà đảm bảo vận tốc cơ
học lớn nhất.
Trớc khi kéo choòng tiếp tục cho dung dịch tuần hoàn ít nhất khoảng

8 10 phút . Sau khi ngừng bơm tiến hành kéo choòng lên khỏi đáylỗ khoan.
Van xả đợc mở chỉ sau khi dừng bơm từ 3 - 5 phút.
Chúng ta phải tiến hành nh vậy để tránh cho mùn khoan ở khoảng
không vành xuyến xâm nhập vào bên trong tuốc bin .
Nh chúng ta biết rằng trong quá trình khoan, nếu nh vì lý do nào đó
mà ngừng bơm dung dịch. Dung dịch khoan có chứa mùn khoan ở khoảng
không vành xuyến có tỷ trọng lớn hơn sẽ xâm nhập vào bên trong tuốc bin.
Nếu nh chúng ta cho bơm hoạt động trở lại đột ngột, mùn khoan trong tuốc
bin sẽ làm ảnh hởng xấu đến tuốc bin hay làm tắc tuốc bin.
Vì vậy quá trình khởi động phải tiến hành từ từ bằng cách đóng dần
từng nấc van xả ở ống xả của bơm.
Sau khi kéo một choòng bị mòn, trớc khi thả một choòng mới, tuốc bin
sẽ cần phải kiểm tra lại. Đo độ hở dọc và ngang, kiểm ra trạng thái của các
đầu ren nối. Nếu nh độ hở dọc lớn hơn 3mm và độ hở ngang lớn hơn 2mm so
với độ hở ban đầu, hoặc ren nối bị mòn, tuốc bin phải gửi về xởng để kiểm
tra sửa chữa.
Hoạt động không bình thờng của tuốc bin bằng cách theo dõi các đồng
hồ đo. Các trờng hợp không bình thờng của tuốc bin thờng gặp trong thực tế.
5.11.2.1 Việc giảm áp suất ở bơm dung dịch:
Có liên quan đến việc giảm lu lợng qua tuốc bin do đó M và N của
tuốc bin cũng bị giảm . Việc giảm áp suất ở bơm do những nguyên nhân :
- Bơm bị hỏng: Pittong, sơ mi, si lanh, các supáp bị mòn Các suppap hoạt
động không đồng bộ, tắc clabin ở đờng ống hút. Khí hoá dung dịch khoan, số

178
hành trình của bơm bị giảm do chùng dây côroa truyền từ động cơ đến bơm:
- Cột cần khoan bị rò: Ren không kín, cần bị rò.
Để phát hiện chỗ hở cần phải kéo lên để kiểm tra.
5.11.2.2 Tăng áp suất ở bơm: Tuốc bị bị tắc, tắc ở rãnh thoát nớc cuả đĩa
rôtơ, statơ, ở ổ tựa chính, ở các ống lọc.

5.11.2.3 Tuốc bin không nhận tải trọng đáy trong thời gian làm việc có
nghĩa là khi kéo choòng lên khởi động thì tuốc bin hoạt động .
Có hoạt động thì vận tốc cơ học của choòng cũng rất bé.
* Nguyên nhân gây nên hiện tợng này là:
- Nguyên nhân do hỏng choòng : Thờng gặp là các nón xoay bị kẹt,
trong trờng hợp này đòi hỏi momen quay choòng lớn và tuốc bin không đảm
bảo đợc
- Nguyên nhân do tuốc bị bị hỏng:
* Hỏng ở ổ tựa chính, các mặt tiếp xúc cớ bọc cao su bị mòn bị rách hay
bị dứt hay bị tách ra khỏi đĩa statơ do đó năng lợng tiêu hao ở đây rất lớn.
* Đế của tuốc bin hay ốc của rôtơ vặn không chặt, do đó các đĩa statơ bị
quay dới tác dụng của mômen phản, còn các đĩa rôtơ tạo nên một momen
không thoả mãn để bảo đảm quá trình khoan .
* Đĩa của tuốc bin bị mòn, một phần lớn năng lợng sinh ra để thắng
ma sát giữa các đĩa với nhau.
Mỗi một tuốc bin khoan cần phải kèm theo một lý lịch kỹ thuật theo dõi ,tất
cả các số liệu liên quan đến sự kiểm tra và thử tuốc bin ở các quy chuẩn, ở
giếng, làm việc của các tuốc bin ở giếng đều phải ghi lại .
5.12. Hoàn thiện tuốc bin khoan.
Sự phát triển của khoan tuốc bin di đôi với việc cải tiến những tuốc bin
thông thờng và chế tạo những loại tuốc bin mới để đáp ứng và phù hợp với
yêu cầu khoan.
5.12.1. Cải tiến cấu trúc của tuốc bin thông thờng.
5.12.1.1 Cải tiến các đĩa rôtơvà statơ.
Trong phơng hớng này thì đĩa rôtơ và statơ đợc đúc trong một
khuôn đặc biệt với độ chính xác cao. Các rìa của rôtơ và statơ hẹp và bề mặt
của các cánh palít phẳng hơn so với tuốc bin thông thờng. Do đó dòng dung
dịch chảy qua các tầng trong tuốc bin dễ dàng hơn và hạn chế đợc dòng chảy
quẫn trong tua bin. Hiệu quả là tăng đợc hiệu suấtcủa tuốc bin, tăng tuổi thọ
của tuốc bin. Hạn chế đợc sự mài mòn do dung dịch khoan. Các đĩa statơ và

179
Rơt đúc trong khuôn đặc biệt có chiều cao bé nên có thể lắp đợc nhiều tầng
trong cùng chiều dài trục so với Tuabin khoan thông thờng, do đó mà N tăng lên.
Vẫn trong phơng hớng cải tiến các đĩa rôtơ và statơ ngời ta chế tạo
các đĩa rôtơ và statơ bằng chất dẻo, không phải toàn bộ đĩa đợc chế tạo bằng
chất dẻo mà chỉ một phần mạng các cánh palét còn các vòng thép thì vẫn chế
tạo bằng thép để có khả năng liên kết với nhau. ở đĩa rôtơ thì vặn ốc, đĩa statơ
thì vặn đế. Ưu điểm của loại tuốc bin này là chịu mài mòn caođối với dòng
dung dịch mang theo các chất rắn mài mòn.
Nhợc điểm:- Độ bến của nó giới hạn bởi điều kiện nhiệt độ nên không
thể dùng để khoan ở chiều sâu lớn.
5.12.1.2. Cải tiến cấu trúc ổ tựa.
Trong tuốc bin khoan bộ phận chóng bị mòn nhất là ổ tựa chính. Vì vậy
mọi giải pháp đều nhằm tăng tuổi thọ của ổ tựa chính.
- Dùng vật liệucó bề mặt tiếp xúc (cao su- thép) có chất lơng tốt. Cao
su phủ chế tạo bằng cao su chịu dầu. Điều này cũng cho phép sử dụng chất
lỏng khoan loại nhũ tơng ngợc hoặc thuận.
- Chế tạo loại ổ tựa chiều trục trợt có vòng phủ cao su có thể tháo ra
đợc. Trong trờng hợp vòng phủ cao su bị mài mòn có thể tháo rađợc và
thay thế bằng vòng mới, nh vậy kéo dài thời gian làm việc của ổ tựa .
- ở một số tua bin, ổ tựa chính lắp phần dới Tuốc Bin ở trên đế, nh
vậy bảo đảm độ kín phần dới TB và hạn chế sự mất mát dung dịch qua đế.
- ổ tựa chiều trục tiêu thụ năng lợng lớn. Vì vậy ngời ta chế tạo đợc
những loại ổ tựa lăn nằm trong hộp kín đợc bôi trơn.
- Tuốc bin có trục spenden.
5.12. 2. Những cấu trúc khác của tuốc bin.
5.12.2.1 Tuốc bin kết hợp.
Tuốc bin kết hợp do việc dầu Pháp chế tạo. Tuốc bin này đợc lắp các
đĩa rôtơ và statơ với cánh palétđặc biệt để giảm số vòng quay, kết hợpvới các

đĩa rôtơ và statơ của TB bình thờng.

180
Qua thay đổi tỷlệ của các đĩa rôtơ và statơ của 2 loại nói trên chúng ta
có thể thu đợc TB hoạt động ổn định tơng ứng với từng loại choòng và cấp
đất đá.
5.12.2.2. Tuốc bin ó vỏ bên ngoài quay.
Tuốc bin có vỏ bên ngoài quay đợc sản suất tại Nga. Là một loại TB
có số vòng quay bé. ở loại TB này thân bên ngoài TB quay và đợc nối với
choòng và trục của TB không quay và nối với cột cần khoan. Dung dịch khoan đi
qua trục rỗng của tuốc bin và xuống phần dới của TB và đợc chia thành 2 phần.:
Một phần đi ngợc lên giữa khoảng không gian giữa thân quay và trục
trong đó có lắp các cánh rôtơ và statơ. Còn phần kia thì đi thẳng xuống
choòng. Phần đầu tiên của dung dịch sau khi đi qua các tầng TB làm quay các
đĩa rôtơ và đi ra ngoài khoảng không vành xuyến giữa TB và thành lỗ khoan
nhập vào dòng dung dịch đi lên mặt đất.
Bở vì tải trọng thuỷ lực tạo nên do tổn thất áp suất trong TB có tác dụng
ngợc chiều với tải trọng do tổn thất thuỷlực ở choòng, vì vậy ổ tựa chính chịu
tải trọng nhẹ hơn. Tiêu hao năng lợng ở ổ tựa giảm và tuổi thọ của nó dài hơn
so với tuôc bin bình thờng.
Ngợc điểm: Phần dung dịch để chạy TB không thể phục vụ cho qúa trình rửa
sạch đáy.
5.12.2.3 Động cơ đáy thể tích. (PDM - Dositive Displaycement mud Motor)
Thực tế khoan đã chỉ ra rằng, hiệu quả kinh tế và kỹ thuật khoan cao,
khi số vòng quay của choòng nằm trong khoảng 150v/f. Để có đợc chế độ
khoan nh vậy (BH) trong khoảng năm 1966 - 1969đã chế tạo đợc loại
động có đáy thể tích D-170.
Động có này đợc tạo thành bằng statơ với các rãnh và răng hình xoắn
ốc, về phía bên trong và đợc nối với phần dới cột cần khoan qua đầu nối
chuyển tiếp. Statơ có 10 răng xoắn ốc. Rôtơ ở phía ngoài, cũng có các răng

hình xoắn ốc.
Số răng của rôtơ ít hơn của statơ 1 răng.Do hình dạng và số răng không
bằng nhau của rôtơ và statơ nên rôtơ sẽ quay lệch trục so với sttơ. Vì thế để
truyền chuyển động quay xuống choòng phải qua trục các đăng. Phía dới của

181
dộng có có lắp trục spenden. Phía bên trong rỗng để dẫn dung dịch xuống
choòng và bên trong trục spenden có lắp ổ tựa chính loại bi cầu và cũng để bịt
kin không cho dung dịch khoan xuống đế. Các răng hình xoắn ốc của rôtơ và
statơ liên tiếp tiếp xúc với nhau và tạo những buồng kín theo từng bớc rãnh.
Khi bơm dung dịch khoan vào động cơ thì rôtơ sẽ chuyển động quay và nó sẽ
trợt qua các răng của statơ và qua đó sẽ có sự tự đọng phân hố dòng .
Đặc tính làm việc của động có đáy thể tích.








Ưu điểm: - Cấu trúc đơn giản, bé, vững chắc trong quá trính làm việc -
- Momen và công suấttăng với số vòng quay bé.

Hình 24

n=

F(p)

n = f(P)

M = f(P)

Nb = const

Q = f(P)

p


182
Chơng VI: Chế độ khoan

Chế độ khoan là tổng hợp các yếu tố ảnh hởng đến chỉ tiếu khoan .
Các yếu tố đó thờng gọi là thông số chế độ khoan gồm:
1. áp lực đáy ( tải trọng lên choòng ) : G
c

2. Tốc độ quay của choòng : n
3. Lu lợng nớc rửa : Q

4. Chất lợng nớc rửa (tỷ trọng, độ nhớt, độ thải nớc, ứng suất cắt tĩnh
vv.)
Chế độ khoan nào đạt đến chỉ tiêu cao nhất về khối lợngvà chất lợng
thì gọi là chế độ khoan hợp lý (hoặc chế độ khoan tối u) . Trong thực tế
thờng phải khoan lấy mâũ, khoan trong điều kiện địa chất phức tạp (sập lỗ,
mất nớc vv.)hoặc khoan mở lỗ khoan lệch sang lỗ mới Chế độ khoan
dùng trong các trờng hợp đó gọi là chế độ khoan đặc biệt.
6.1. Các yếu tố để chọn phơng pháp khoan và thiết bị dẫn động.
Trong khoan dầu khí thông thờng sử dụng ba phơng pháp khoan.
Khoan rôtơ, khoan tuốc bin, khoan bằng động cơ điện. Hai phơng pháp đầu
là chủ yếu , phơng pháp sau đang ở trong giai đoạn thử nghiệm công nghiệp.
6.1.1. Các yếu tố cơ bản để chọn phơng pháp khoan.
6.1.1.1. Độ sâu và hình dạng thân lỗ khoan.
6.1.1.2. Tính chất cơ lý của đất đá khoan qua.
Trình độ kỹ thuật khoan hiện đại cho phép khoan bằng tuốc bin đến độ
sâu 4000-4500 m. Nguyên nhan hạn chế chiều sâu làm việc của tuốc bin là
điều kiệnlàm việc của máy bơm.
ít khi gặp những vùng mà toàn bộ mặt cắt địa chất của nó có điều kiện
lý tởng cho một phơng pháp khoan. Thông thờng các đoạn thích hợpvới
khoan rôtơ hơn lại nằm xen kễ với các đoạn thích hợp với khoan tua bin.
Trong trờng hợp đó tốt nhất là chọn phơng pháp khoan phối hợp. Để
xác định các đoạn khoan bằng rôtơ và tuốc bin, nên tiến hành khoan đồng thời
hay lần lợt hai hoặc 4 lỗ khoan. Một (hoặc hai) lỗ khoan từ đầu đến cuối
bằng tuốc bin và một (hoặc hai ) chỉ khoan bằng rôtơ. So sánh kết quả khoan

183
từng đoạn các lỗ khoa này, chúng ta xác định ranh giới sử dụng các phơng
pháp khoan để đạt hiệu quả khoan cao.
Kinh nghiệm nhiều năm đã chỉ ra rằng, khi khoan nghiêng định hớng
thì chỉ nên dùng phơng pháp khoan tuốc bin , vì phơng pháp này đạt các chỉ

tiêu kinh tế kỹ thuật cao hơn phơng pháp khoan rotơ có dùng máng xiên.
6.1.1.3 Trong thiết bị dẫn động:
Thông thờng khi khoan khai thác thì dẫn động bằng điện, còn khi
khoan thần thăm dò thì bằng động có đốt trong.
Khoan dẫn động bằng điện rẻ hơn nhiều so với dẫn động bằng động cơ
đốt trong.Máy khoan chạy bằng điện lắp ráp nhẹ nhàng và đơn giản hơn, trong
quá trình khoan không cần vận chuyển một một khối lợng dầu mỡ rất lớn, số
ngời phục vụ ít hơn, yếu tố cơ bản để chọn thiết bị dẫn động làvùng tiến hành
khoan có nguồn điện lới hay không. Nếu khoan ở giàn mạng điện công
nghiệp và việc dẫn điện đến khoan trờng không chi phí nhiều thì nên dẫn
động bằng điện ngay cả lỗ khoan riêng lẻ.
6.2. Các chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật để đánh giá hiệu quả khoan
giếng.
Hiệu quả của quá trình khoan giếng đợc đánh giá qua những chỉ tiêu
kinh tế - kỹ thuật: khôí lợng và chất lợng.
6.2.1.Các chỉ tiêu cơ bản về chất lợng.
- Bảo đảm độ thẳng đứng hoặc hớng đã định của lỗ khoan .
- Không làm ảnh hởng đếntính chất cơ lý của tầng sản phẩm.
- Phải đạt đến tầng sản phẩm cuối cùng của giếng khoan. ở chiều sâu thiết kế.
6.2.2. Các chỉ tiêu về khối lợng:
Các chỉ tiế về khối lợng đợc đánh giá thông qua các chỉ tiêu về kinh
tế và kỹ thuật sau đây:
6.2.2.1. Vận tốc cơ học của choòng khoan:
v
ch
=
h
c

t

c

(m/h).(Vận tốc tiến sâu của choòng khi khoan)
Trong đó :
h
c
, t
c
: chiều sâu khoan đợc và thời gian khoan của choòng .