nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc, quy trình bảo dưỡng máy bơm khoan yhб-600”

Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY BƠM DUNG DỊCH KHOAN
Ở VIETSOVPETRO
1.1. Hệ thống tuần hoàn dung dịch
Hệ thống tuần hoàn dung dịch là một bộ phận quan trọng của tổ hợp thiết
bị khoan. Nó bao gồm: sàng rung, máng lắng, máy xoáy lốc thủy lực, máy
tách khí, máy bơm dung dịch khoan.
Hình 1.1. Hệ thống tuần hoàn dung dịch khoan
1.1.1. Sàng rung
Cấu tạo như hình 1.2. Sàng rung là thiết bị tách mùn khoan chính, nó tách
mùn theo phương pháp cơ học với nguyên tắc làm việc là dung dịch chảy qua
lưới kim loại có kích thước cho trước, những hạt lớn hơn mắt sàng sẽ bị giữ
lại trên sàng rung và theo chiều nghiêng của sàng thải ra ngoài, còn dung dịch
lọt qua lưới kim loại thì sử dụng tiếp.
Sàng rung được lắp trực tiếp ở đầu máng dẫn dung dịch từ giếng khoan trở
về. Nó bao gồm một lưới thép không gỉ lắp trong một khung, khung này lắp
trên các lò xo và khung rung động nhờ một trục lệch tâm, trục này chuyển
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
3
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
động nhờ động cơ điện. Khung lưới đặt nghiêng một góc từ 12-18
o
về phía
máng chứa mùn.
Hình 1.2. Sơ đồ cấu tạo sàng rung
1. Khung 2. Lò xo 3. Bộ phận rung
Do lưới thép rung động nên dung dịch chảy qua sẽ bị phá vỡ cấu trúc,
dung dịch lọt qua mắt lưới xuống máng dẫn, mùn khoan có kích thước lớn sẽ
nằm lại trên sàng rung và theo chiều dài của lưới thép ra ngoài.
1.1.2. Máng lắng mùn khoan

Dùng để tách mùn khoan nhỏ hơn sau khi đã lọt qua sàng rung. Máng lắng
làm bằng kim loại có chiều dài từ 30÷50m, rộng 0,6÷0,8m và nghiêng
1÷2,5%. Do dung dịch chảy qua máng lắng với tốc độ 10÷15cm/s mà một
phần mùn khoan được lắng đọng trên đáy máng. Để tăng khả năng lắng đọng
mùn khoan, dọc theo chiều dài của máng người ta đặt những tấm chắn.
1.1.3. Máy xoáy lốc thủy lực
Tất cả các loại mùn khoan qua lưới sàng rung có kích thước lớn hơn
74µm, được gọi là mùn. Nếu để cát và mùn lẫn vào dung dịch thì sẽ làm giảm
tính chất của dung dịch và tiến độ khoan, đồng thời gây mài mòn và làm giảm
tuổi thọ của cụm thủy lực cũng như của máy bơm.
Thiết bị dùng để làm sạch dung dịch có hiệu quả và phổ biến nhất hiện nay
là máy xoáy lốc thuỷ lực, nó có cấu tạo như hình 1.3.
Dung dịch từ lỗ khoan được bơm vào ống 1 tiếp tuyến với thành máy xoáy
lốc thuỷ lực với vận tốc (3÷9)m/s. Ở phần cuối của ống, người ta lắp thêm
tấm kim loại làm tiết diện ống dẫn 1 hẹp lại và tốc độ chảy tăng lên, dẫn đến
dung dịch khi đi vào thành máy xoáy lốc thuỷ lực sẽ chuyển động xoáy ốc.
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
4
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
Dưới tác dụng của lực ly tâm xoáy, mùn khoan nặng hơn sẽ bị văng ra đập
vào thành nón của máy, chuyển dịch xuống dưới và chảy ra ngoài qua lối
thoát 3. Dung dịch sạch xoáy ngược lên theo lối 2 và đến bể chứa.
Hình 1.3. Sơ đồ cấu tạo máy xoáy lốc thủy lực
1. Ống dẫn dung dịch vào 3. Lối thoát mùn
2. Lối dung dịch ra
Máy xoáy lốc thuỷ lực làm việc bình thường có áp suất (1,5 ÷ 3)at, có thể
lọc được những hạt mùn có kích thước nhỏ hơn 0,1mm. Tùy theo điều kiện cụ
thể mà máy xoáy lốc thủy lực được lắp từ (3 ÷ 12)máy.
1.1.4. Máy tách khí
Hình 1.4. Sơ đồ tách khí bằng phương pháp cơ học

Đây là phương pháp cơ học dùng để xử lý dung dịch khi bị lẫn khí, giảm
lượng khí có lẫn trong dung dịch đi vào máy bơm gây nên hiện tượng xâm
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
A-A
1
2
3
A A
5
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
thực làm hỏng hóc các bộ phận của bơm, đặc biệt là hệ thống thuỷ lực, làm
giảm hiệu suất làm việc của bơm
Máy tách khí có nhiều loại khác nhau nhưng đều làm việc theo nguyên lý:
phá vỡ cấu trúc dung dịch bằng cách trải mỏng dung dịch lên các tấm ngăn
trong thùng kín, phía trên tạo chân không để cho khí tách ra khỏi dung dịch.
1.2. Một số loại bơm dung dịch khoan sử dụng ở Vietsovpetro
1.2.1. Vai trò của bơm piston trong công tác khoan
Máy bơm dung dịch khoan là thiết bị không thể thiếu được trong mỗi tổ
hợp thiết bị khoan. Nhiệm vụ của nó là hút chất lỏng ở bể chứa và bơm vào
trong cần khoan xuống đáy giếng, làm mát choòng khoan và đưa mùn khoan
lên mặt đất. Ngoài ra, máy bơm khoan còn tạo năng lượng chất lỏng để làm
quay tuabin khoan trong quá trình khoan bằng tuabin. Trong một số trường
hợp, máy bơm khoan còn được dùng để ép chất lỏng vào vỉa để duy trì áp suất
vỉa, tăng tuổi thọ khai thác cho vùng mỏ.
Để thực hiện được các nhiệm vụ này thì máy bơm khoan thường được sử
dụng là máy bơm piston, vì máy bơm loại này có các ưu điểm:
- Có thể bơm được các dung dịch có trọng lượng riêng khác nhau;
- Có thể tạo được áp suất lớn;
- Áp suất và lưu lượng không phụ thuộc vào nhau. Đây là yếu tố quan
trọng để đáp ứng yêu cầu về công nghệ khoan;

- Cấu tạo đơn giản, dễ thay thế, bảo dưỡng.
- Độ bền cao và dể vận chuyển.
Ngoài ra, máy bơm piston sử dụng trong công nghiệp dầu khí có nhiệm vụ:
- Bơm trám ximăng;
- Bơm ép nước hoặc bơm nứt vỉa thuỷ lực;
- Bơm vận chuyển sản phẩm khai thác.
1.2.2. Một số loại máy bơm dung dịch khoan sử dụng ở Vietsovpetro
Xí nghiệp Liên doanh dầu khí Vietsovpetro hiện tiến hành khoan-khai thác
dầu khí trên các giàn cố định và tự nâng Tam Đảo và Cửu Long.
Tại các giàn tự nâng, loại bơm dung dịch khoan được sử dụng là loại bơm
piston 3 xylanh chu trình đơn. Tại các giàn cố định, loại máy bơm khoan được
sử dụng là máy bơm piston 2 xylanh tác dụng kép YHБ-600 của Nga.
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
6
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
Bảng 1.1. Một số máy bơm khoan sử dụng ở Vietsovpetro
Các thông số
Kiểu bơm
12ГP Y8-6 YHБ-600 12-P-160
Công suất máy bơm, kW 316 632 600 1178
Chiều dài hành trình piston,
mm
300 350 400 305
Số xylanh, cái 2 2 2 3
Đường kính xylanh, mm 130÷160 150÷170 130÷200 140÷185
Lưu lượng, l/s
Với xylanh lớn nhất
Với xylanh nhỏ nhất
24
15,1

32,3
24,4
51,1
19,7
48,7
28
Áp suất, KG/cm
2
Với xylanh lớn nhất
Với xylanh nhỏ nhất
175
200
154
200
100
250
225
351,5
Ưu nhược điểm máy bơm YHБ-600
Máy bơm khoan có nhiều loại nhưng hiện nay trên các giàn cố định chúng
ta thường sử dụng loại máy bơm có ký hiệu YHБ-600 vì nó có những ưu điểm
- Công suất khá lớn đảm bảo đáp ứng đủ công suất, lưu lượng, áp suất
cho nhu cầu khoan trên các vùng biển của Việt Nam.
- Làm việc ổn định ít xảy ra hỏng hóc lớn, thiết bị không quá phức tạp vì
vậy dễ dàng trong việc bảo dưỡng, sửa chữa khắc phục khi có sự cố hỏng hóc
máy bơm.
- Giá thành thấp, tuổi thọ cao đảm bảo yêu cầu kinh tế khi sử dụng loại
máy bơm này.
Song máy bơm này cũng có một số nhược điểm như:
- Thiết bị cồng kềnh nặng nề vì vậy khó khăn trong việc tháo dỡ, di

chuyển máy bơm về xưởng sửa chữa khi xảy ra hỏng hóc lớn hoặc phải
chuyển máy bơm sang giàn khoan khác và rất tốn diện tích mặt sàn đặt máy
bơm.
- Do sử dụng hai động cơ diesel dẫn động nên máy bơm tạo tiếng ồn rất
lớn khi làm việc ảnh hưởng.
CHƯƠNG 2
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ CẤU TẠO CỦA MÁY BƠM YHБ-600
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
7
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
2.1. Tổng quan về máy bơm piston
2.1.1. Phân loại máy bơm piston
* Phân loại theo chất lỏng được bơm
+ Bơm nước lã
+ Bơm nước dung dịch
+ Bơm hóa chất
* Phân loại theo cách tác dụng
+ Bơm tác dụng đơn
+ Bơm tác dụng kép
- Bơm 1 xylanh tác dụng kép
- Bơm 2 xylanh tác dụng đơn
+ Bơm tác dụng ba: ghép 3 xylanh tác dụng đơn
+ Bơm tác dụng bốn
- Hai xylanh tác dụng kép
- Bốn xylanh tác dụng đơn
* Phân loại theo áp suất
+ Bơm có áp suất thấp: P < 10 (at)
+ Bơm có áp suất trung bình: P < 10÷20 (at)
+ Bơm có áp suất cao: P < 20 (at)
* Phân loại theo lưu lượng

+ Bơm lưu lượng nhỏ: Q < 15 (m
3
/h)
+ Bơm lưu lượng trung bình: Q = 15÷60 (m
3
/h)
+ Bơm lưu lượng lớn: Q = 60 (m
3
/h)
2.1.2. Các thông số cơ bản của máy bơm piston
Các thông số cơ bản là các thông số biểu thị khả năng làm việc và đặc tính
của bơm. Bao gồm:
+ Cột áp (áp suất) : H (m cột nước)
+ Lưu lượng : Q (l/s)
+ Công suất : N (ml)
+ Hiệu suất : η
* Cột áp (H)
( )
g
VV
ZZ
PP
H
AABB
AB
AB
2
2
.
2

.
αα
γ
−
+−+
−
=
(2.1)
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
8
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
Trong đó:
- Z
A
và Z
B
: Độ cao của mặt cắt đến mặt nước;
- P
A
và P
B
: Áp suất của dòng chảy ở 2 mặt cắt, KG/cm
2
;
- V
A
và V
B
: tốc độ của dòng chảy ở 2 mặt cắt;
- g : Gia tốc trọng trường, m/s

2
;
- γ : Trọng lượng riêng của chất lỏng, KG/cm
3
;
- α
A
, α
B
: Hệ số điều chỉnh động năng.
Thành phần H
t
=
( )
AB
AB
ZZ
PP
−+
−
γ
là thế năng đơn vị, được gọi là cột áp
tĩnh.
Thành phần H
đ
=
g
VV
AABB
2

2
.
2
.
αα
−
là động năng đơn vị, được gọi là cột áp
động.
Như vậy
H = H
t
+ H
đ
(2.2)
* Lưu lượng(Q)
Lưu lượng là lượng chất lỏng chảy qua máy bơm trong một đơn vị thời
gian. Đơn vị tính có thể là : lít/giây (l/s); lít/phút (l/ph); mét khối/giờ (m
3
/h).
Máy bơm có i xylanh tác dụng đơn
60
nSFi
Q =
(l/s) (2.3)
Máy bơm có i xylanh tác dụng kép
60
nSFai
Q =
(l/s) (2.4)
Trong đó:

- F : tiết diện xylanh, dm
2
;
- f : tiết diện cần piston.
- S : khoảng dịch chuyển của piston, dm;
- i : Số xylanh;
- n : số hành trình kép;
- a : hệ số kể đến ảnh hưởng của cần piston:
F
f
a
2
1−=
Với bơm tác dụng đơn thì: a=1.
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
9
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
* Công suất (N)
Công suất thuỷ lực hay công suất có ích (N
tl
) :
75
HQ
N
tl
γ
=
(kW) (2.5)
Công suất của động cơ sẽ là (N
đc

):
N
đc
=
cVtlcVtl
tl
HQ
N
ηηη
γ
ηηη
75


=
(kW) (2.6)
* Hiệu suất (η)
Hiệu suất của máy bơm η (hiệu suất toàn phần) được xác định theo công
thức:
==
dc
tl
N
N
η
cVtl
ηηη

(2.7)
Thông thường, η = 0,67 ÷ 0,85.

2.1.3. Đường đặc tính của máy bơm piston
Hình 2.1. Đường đặc tính của bơm piston
Đồ thị biễu diễn mối quan hệ H = f(Q) khi tốc độ quay của tay quay n là
hằng số gọi là đường đặc tính của máy bơm piston
+ Đường 1’ và đường 2’ là đường đặc tính lý thuyết ứng với tốc độ
quay là n
1
=const (Q
1
) và n
2
=const (Q
2
).
+ Đường 1 và 2 là đường đặc tính thực tế ứng với n
1
và n
2
, n
1
<n
2
.
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
H
n
1
= const < n
2
= const

1 1’
2 2’
Q
1
QQ
2
10
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
Qua đồ thị ta thấy:
+ Về mặt lý thuyết, khi n=const thì việc tăng cột áp H không ảnh hưởng
tới lưu lượng Q (H và Q độc lập với nhau).
+ Có sự sai khác giữa đường lý thuyết và thực tế là do khi cột áp H
tăng sẽ tăng các hiện tượng rò rỉ. Sự sai khác này càng lớn khi Q càng lớn, vì
lúc này không chỉ có hiện tượng rò rỉ mà các van làm việc cũng không kịp
thời, gây tổn thất về lưu lượng.
2.2. Đặc tính kỹ thuật của máy bơm YHБ-600
Máy bơm YHБ-600 là dạng máy thủy lực thể tích nằm ngang có 2 xylanh
tác dụng kép. Nó dùng để bơm dung dịch khoan xuống giếng trong quá trình
khoan thông qua cột cần khoan với giếng khoan có độ sâu đến 5000m. Với
các thông số kỹ thuật như sau :
Công suất máy bơm 600 kW
Công suất thuỷ lực 475 kW
Chiều dài hành trình Piston 400 mm
Đường kính ty Piston 70 mm
Loại bình ổn áp IIK-70-250 màng cao su
Thể tích khí trong bình ổn áp 70 dm
3
Áp suất bơm lớn nhất 250 kG/cm
2
Đường kính của đầu thủy lực 196,8

0,2
mm
Đường kính trục chủ động 175 mm
Đường kính trục trung gian 120 mm
Độ côn lỗ lắp nối van 1:6
Số xylanh 2
Số hành trình kép lớn nhất của piston 65 lần/phút
Tốc độ vòng quay của trục chủ động 320 vòng/phút
Tỷ số truyền động 123/25
Dạng van Van đĩa
Dạng van an toàn Dạng màng
Loại dây đai П
Số dây đai 16
Kích thước bơm:dài x rộng x cao 510x3020x330 mm
Nhiệt độ chất lỏng trong bơm < 80
0
C
Đường của bánh đai Ф1400 ; Ф1700 ; Ф1800 mm
Đường của bánh đai và trọng lượng máy bơm tương ứng
Ф1400mm 22250kg
Ф1700mm 25750kg
Ф1800mm 26050kg
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
11
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
Đặc tính làm việc : Với mỗi cấp đường kính xylanh khác nhau, thì bơm sẽ
làm việc với những giá trị lưu lượng và cột áp khác nhau. Đường kính xylanh
càng nhỏ thì diện tích buồng làm việc sẽ càng nhỏ, nên lưu lượng bơm sẽ
giảm và cột áp bơm (áp suất bơm) sẽ càng tăng. Ngược lại, đường kính
xylanh càng lớn thì lưu lượng bơm sẽ càng lớn và áp lực bơm càng nhỏ. Điều

này được thể hiện rõ nhất qua bảng đặc tính làm việc của bơm ứng với mỗi
cấp xylanh.
Bảng 2.1. Các thông số kỹ thuật của xylanh
Đường kính xylanh
(mm)
Lưu lượng
(m
3
/h)
Áp suất
(KG/cm
2
)
200
190
180
170
160
150
140
130
184
164
151
130
113
99
84
71
100

115
125
140
165
190
2250
250
2.3. Nguyên lý làm việc của máy bơm YHБ-600 (hình 2.2)
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
12
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
16
11
a
e
b
f
h
17
22
23
18
26
1
21
20
19
18
d
c

g
13
12
14
15
10
9
24
8
4
7
4
4
5
2
3
6
25
Hình 2.2. Sơ đồ động học dẫn động máy bơm khoan YHB-600
1. Máy Diezel B2-500 2. Khớp nối mềm
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
13
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
3. Hộp giảm tốc
4. Côn hơi 500
5. Puly
6. Đai E 38 x 5600
7. Côn hơi
8. Puly dẫn động máy bơm
9. Đai E 38 x 10.000

10.Puly máy bơm
11.Bánh răng chủ động
12.Trục khuỷu
13.Bánh răng bị động
14.Ty trung gian
15.Con trượt
16.Trục chủ động
17.Xylanh
18.Van xả
19.Đường ống cao áp
20.Ty bơm
21.Piston
22.Van an toàn
23.Đường ống hút
24.Bình ổn áp
25.Lưới lọc
26.Bể dung dịch
a,b,c,d. Van hút e,f,g,h. Van xả
Hai máy Diezel 1 làm việc với chiều quay cố định như trên hình (2.2), toàn
bộ mômen truyền động sẽ được truyền qua hộp giảm tốc, côn hơi và hoà tải
vào puly 8. Puly 8 truyền chuyển động cho puly 10 qua bộ truyền đai 9 làm
cho trục 25 quay cùng bánh răng chủ động 11. Bánh răng chủ động 11 quay
sẽ dẫn động cho bánh răng bị động 13 quay theo qua cặp bánh răng 123/25.
Bánh răng 13 quay làm trục khuỷu 12 quay và biến chuyển động quay của
trục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến của piston để thực hiện quá trình nén
hút.
Với cách bố trí như vậy nên hoạt động của máy bơm theo hành trình kép,
nghĩa là cả hai chiều máy đều thực hiện đồng thời hai chức năng, nén chất
lỏng vào ống cao áp để vào giếng khoan và hút chất lỏng từ bể vào xylanh để
chuẩn bị cho hành trình nén tiếp theo.

Khi piston chuyển động theo hình mũi tên, các van b,e,d,g đóng lại còn
các van f,h mở ra để cho dung dịch đi vào đường ống cao áp và xuống giếng,
đồng thời các van a,c mở ra để dung dịch từ bể chứa đi vào xylanh chuẩn bị
cho hành trình tiếp theo. Quá trình cứ lặp đi lặp lại như vậy, chất lỏng được
đẩy vào giếng khoan liên tục.
Máy bơm YHБ-600 có 2 xylanh bố trí song song, tay quay lệch pha nhau
90
o
để chất lỏng đẩy ra đều đặn hơn. Trên đường xả của máy bơm có bình
điều hòa để đảm bảo áp suất cũng như lưu lượng đầu ra ổn định hơn. Trong
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
14
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
quá trình khoan có thể xảy ra các hiện tượng rắc rối phức tạp như tắc cần, kẹt
mùn, vòng tuần hoàn bị cản trở hoặc bị đình trệ. Trường hợp tắc hoàn toàn có
bộ phận van an toàn bật ra để xả chất lỏng ra ngoài. Bình thường theo dõi qua
đồng hồ.
Trong quá trình làm việc, piston chuyển động tịnh tiến qua lại trong
xylanh. Những điểm tận cùng bên phải và bên trái của nó được gọi là điểm
chết phải và điểm chết trái của piston. Khoảng cách giữa điểm chết phải đến
điểm chết trái gọi là khoảng chạy của piston, ký hiệu là S.
Sau cứ mỗi lần chuyển động từ điểm chết phải sang điểm chết trái, thì
piston lại đẩy và hút được một thể tích chất lỏng là: F.S và (F-f).S. Ngược lại,
khi piston chuyển động từ điểm chết trái sang điểm chết phải, thì nó cũng đẩy
và hút được một thể tích chất lỏng tương tự là: (F-f).S và F.S.
Trong đó: F là diện tích piston, dm
2
;
f là tiết diện cần piston, dm
2

;
S là khoảng chạy piston, dm.
Mỗi lần piston chuyển động từ điểm chết phải sang điểm chết trái và
ngược lại được gọi là một bước kép. Như vậy, sau một bước kép của piston
thì bơm cung cấp một lượng chất lỏng là Q:
Q = F.S + (F-f).S = (2F-f).S (l/s) (3.1)
Gọi n là số bước kép trong một phút (vg/ph) thì:
Q =
( )
60
2 nSfF −
(l/s) (3.2)
Máy bơm YHБ-600 có 2 xylanh tác dụng kép nên:
Q = 2.
( )
60
2 nSfF
−
=
( )
30
2 nSfF
−
(l/s) (3.3)
Trong thực tế, lưu lượng của bơm sẽ nhỏ hơn vì:
- Chất lỏng bị tổn hao do độ hở của van và các chỗ nối (được đánh giá
bằng số tổn hao).
- Trong quá trình hút, luôn có một lượng khí nhỏ chui vào và mặt khác
trong chất lỏng cũng có chứa khí hòa tan (được đánh giá bằng hệ số hút đầy).
2.4. Cấu tạo máy bơm máy bơm YHБ-600

SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
15
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
1. Nắp máy
2. Trục chủ động
3. Ty bơm
4. Cửa bơm dầu
Hình 2.3. Sơ đồ tổng thể máy bơm piston YHB-600
1. Bình điều hòa
2. Van an toàn
3. Cối supáp
4. Đế máy
5. Lỗ tản nhiệt
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
16
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
Máy bơm YHБ-600 cấu tạo gồm hai phần chính là phần cơ khí và phần
thủy lực.
- Phần cơ khí có nhiệm vụ nhận mômen truyền động từ hệ thống dẫn
động và biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến trên con trượt
cũng như trục trung gian truyền đến phần thủy lực để máy hút và đẩy chất
lỏng vào giếng khoan.
- Phần thủy lực của máy bơm là nơi lắp ráp các cụm chi tiết như: xylanh,
piston, van hút, van nén, van an toàn và bình điều hoà. Phần thủy lực của máy
bơm là nơi tiếp nhận năng lượng từ phần cơ của máy bơm để truyền năng
lượng đó tới chất lỏng và di chuyển chất lỏng đó từ bể chứa qua đường ống xả
vào giếng khoan.
Ngoài ra, nó còn gồm một số bộ phận khác như: thiết bị làm kín, hệ thống
bôi trơn và làm mát.
2.4.1. Phần cơ khí

2.4.1.1. Sơ đồ cấu tạo và hoạt động của cụm cơ khí (hình 2.4)
Đây là phần dẫn động của bơm, tức nó có nhiệm vụ dẫn động và truyền
công suất cho phần thủy lực làm việc.
Phần cơ khí có cấu tạo như hình 2.4 gồm: bánh đà, trục chủ động, bộ
truyền động bánh răng, hệ thống tay quay-thanh truyền và kết cấu con trượt.
Khi trục 27 nhận được chuyển động từ bộ truyền đai và quay theo chiều
mũi tên làm bánh răng bị động 11 quay theo. Bánh răng 11 được liên kết chặt
với trục 9 nên trục 9 quay theo và biến chuyển động quay thành chuyển động
tịnh tiến trên con trượt cũng như ty trung gian 1 để thực hiện quá trình hút và
nén chất lỏng về đường cao áp. Bánh răng trên trục chủ động 27 là bánh răng
nghiêng có số răng Z=25, trên trục bị động cũng là bánh răng nghiêng nhưng
có số răng Z’=123. Vậy tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng là i=123/25.
Ổ bi của trục chủ động 27 và trục 9 được lắp giữa hai thân trên 13 và thân
dưới 16 và được kẹp bởi ốc 4. Nắp kiểm tra 2 dùng để kiểm tra sự bôi trơn
cho cụm con trượt 23 cũng như máng trượt trên 21. Nắp 7 dùng để kiểm tra
các chi tiết bên trong của máy bơm cũng như là nơi để bổ xung dầu bôi trơn
cho máy. Việc kiểm tra truyền động bánh răng và dầu bôi trơn được thực hiện
thông qua một lỗ đặc biệt được mở nhờ nắp thăm dò 6. Lỗ này xả hơi ra ngoài
khi bơm làm việc và đổ dầu vào bể khi dầu trong bể cạn hoặc thay dầu mới.
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
17
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
Que thăm dầu 14 dùng để kiểm tra mực nhớt trong máy bơm, yêu cầu mực
nhớt phải nằm trong khoảng min và max đã được đánh dấu trên que thăm.
Máy bơm được bôi trơn bằng dầu công nghiệp 40 của Liên Xô cũ hay tương
đương với loại Vietria-100.
Hình 2.4. Sơ đồ cấu tạo phần cơ khí của máy bơm YHБ-600
1. Ty trung gian
2. Nắp kiểm tra
3. Vít cấy

4. Ốc gia cố thân trên-thân dưới
5. Đệm làm kín
6. Nắp thăm dò
7. Nắp mặt kiểm tra
8. Vít nắp đổ dầu
9. Trục biên
10.Tay biên
11.Bánh răng bị động
12.Vòng bi tay biên
13.Thân trên máy bơm
14.Que thăm dầu
15.Đế máy bơm
16.Thân dưới bơm
17.Lỗ tháo dầu
18.Máng trượt dưới
19.Ốc vít máng trượt dưới
20.Ốc hãm
21.Máng trượt trên
22.Ốc hãm
23.Con trượt
24.Chốt con trượt
25.Ốc vít máng trượt trên
26.Tấm chắn dầu
27.Trục chủ động máy bơm
28.Ốc hãm ty trung gian
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
18
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
Sự bôi trơn cặp bánh răng ăn khớp bằng cách ngâm dầu tức là dầu được đổ
ít nhất ngập chân răng bánh răng lớn. Còn vòng bi tay biên và con trượt máng

trượt bằng phương pháp vung té. Cặp bánh răng sẽ quay như hình vẽ, dầu sẽ
văng lên ngăn buồng dưới nắp 2 và chảy qua lỗ dẫn vào con trượt để bôi trơn
cho con trượt ở mặt đầu của máng trượt dưới 18 người ta lắp tấm chắn dầu 26
nhờ vậy mà trong lòng máng trượt luôn luôn có một lượng dầu bôi trơn cho
cụm con trượt. Các vòng bi còn lại được bôi trơn định kỳ bằng mỡ bôi trơn.
2.4.1.2. Cấu tạo của cụm trục chủ động và bánh đai (hình 2.5)
Bánh đai 1 có các đường kính: Φ1400, Φ1700 hoặc Φ1800.
Bánh đai gồm 16 rãnh đai, bánh đai được lắp với trục 18 bởi then bằng 5,
trục có cấu trúc hai đầu giống nhau nhằm mục đích có thể thay đổi bánh đai
lắp ở hai phía mở rộng phạm vi lắp đặt cho máy và bánh đai được kẹp chặt
vào trục nhờ hai bulông số 2 cùng với đệm phòng lỏng 3 và êcu 4. Để đảm
bảo an toàn người ta dụng chụp 25 để chụp lại đầu trục không lắp puly. Ở hai
đầu trục được lắp vòng bi 15, 22, gioăng làm kín 14, 21 cũng như các mặt
bích 20, 13 như trên hình vẽ. Long đen 7 và ốc 8 được vít chặt vào đầu trục để
cố định puly dịch chuyển theo phương dọc trục.
* Một số vấn đề cần lưu ý với cụm puly:
Cụm bánh đai là chi tiết quan trọng trong cụm máy bơm nên vấn đề
thường xuyên kiểm tra trước khi nhận ca của mỗi người cần phải thực hiện
một cách nghiêm túc. Đặc biệt chú ý ốc 25 chỉ cần hơi lỏng một chút nếu
không kịp thời xiết chặt lại thì then 5 sẽ hỏng ngay vì tải trọng lên trục là rất
lớn. Vấn đề bôi trơn cho ổ 22 và 15 cần phải tuân thủ đúng định kỳ quy định.
Nếu phải thay thế cụm puly cần chú ý phải treo puly 1 trước khi tháo nắp máy
nếu không khi cẩu nắp máy ra puly sẽ đổ về phía bánh đai.
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
19
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
Hình 2.5. Trục chủ động và bánh đai máy bơm
1. Bánh đai
2. Bulông
3. Long đen

4. Êcu
5. Then bằng
6. Ống lót
7. Bích hãm
8. Vít hãm
9. Mặt bích
10.Đệm lót
11.Gioăng làm kín
12.Vú mỡ
13.Mặt bích
14.Gioăng làm kín
15.Ổ bi
16.Ống lót
17.Đệm lót
18.Trục puly
19.Gioăng làm kín
20.Mặt bích
21.Gioăng làm kín
22.Ổ bi
23.Ống lót
24.Đệm lót
25.Ống bảo vệ
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
20
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
2.4.1.3. Kết cấu con trượt (hình 2.6)
Hình 2.6. Cấu tạo con trượt
1. Chốt
2. Bạc lót
3. Tấm lót

A. Rãnh thoát dầu bẩn
4. Đai ốc
5. Đầu nhỏ tay biên
6. Con trượt
Con trượt được di chuyển nhờ sự quay của tay quay truyền qua thanh
truyền. Sự di chuyển của nó trên máng trượt sẽ đảm bảo độ đồng tâm giữa
xylanh-piston và cần piston, dẫn tới piston cũng sẽ chuyển động tịnh tiến qua
lại trong quá trình hút và đẩy dung dịch tạo nên một chu trình kín.
Máng trượt gồm hai máng đỡ, máng đỡ dưới và máng đỡ trên là điểm tựa
cho con trượt chạy trên nó, máng đỡ có hình cung tròn phía trong có độ nhẵn
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
21
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
lớn để hạn chế tối đa ma sát giữa con trượt và lòng máng. Trong quá trình
hoạt động phải luôn đảm bảo đủ lượng dầu bôi trơn trong máng.
Khe hở giữa con trượt và máng trượt từ 0,2÷0,5mm.
Cấu tạo của con trượt khá đơn giản, nó di chuyển qua lại trên máng nhờ cơ
cấu tay quay-thanh truyền. Con trượt 6 được lắp nối với tay biên nhờ đầu nhỏ
tay biên 5, đầu này được gắn trên con trượt 6 và được cố định bởi chốt 1
thông qua bạc lót 2. Ngoài ra, mặt trên và mặt dưới của con trượt 6 có lắp tấm
kim loại 3 có dạng hình cong giống như máng trượt, tấm kim loại này trên bề
mặt có tráng lớp kim loại chị ma sát và chịu được nhiệt độ cao, chúng được
ghép chặt với con trượt nhờ bulông và đai ốc chìm.
2.4.1.4. Tay biên (hình 2.7)
Tay biên được chế tạo bằng thép và gồm 3 phần chính: đầu nhỏ, đầu to và
thân tay biên. Đầu nhỏ tay biên được nối với con trượt bằng chốt. Đầu to
thanh truyền có lắp vòng bi đũa để lắp vào trục biên. Hai tay biên của máy
bơm được lắp lệch nhau một góc 90
0
. Bulông đai ốc được chế tạo bằng thép.

1190
1905
1070
297
R355
R160
Hình 2.7. Tay biên
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
22
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
2.4.2. Phần thuỷ lực (hình 2.8)
Là phần quan trọng của bơm, nó có nhiệm vụ thay đổi năng lượng cơ
thành công thuỷ lực tiêu hao trong quá trình hút và đẩy của xylanh-piston
Phần thủy lực cấu tạo gồm các bộ phận chính như: hộp thuỷ lực, cụm
xylanh-piston, van, ống hút, ống đẩy, bình điều hòa.
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
23
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
Hình 2.8. Sơ đồ cấu tạo phần thủy lực
1. Hộp thuỷ lực phía phải
2. Lồng nối
3. Piston
4. Gioăng cao su
5. Ống lót mỏng
6. Gioăng cao su
7. Ống lót dầy
8. Mặt bích của hộp thuỷ lực
9. Ống lót dạng bậc
10.Gioăng cao su
11.Lồng định vị trong

12.Lồng định vị ngoài
13.Gioăng cao su
14.Ống lót mỏng
15.Ốc hãm
16.Êcu đầu ty bơm
17.Piston
18.Ty bơm
19.Êcu hãm
20.Tấm ngăn chất lỏng
21.Ty trung gian
22.Gioăng làm kín
23.Ống lót
24.Ốc hãm
25.Phớt làm kín ty
26.Phớt làm kín ty
27.Phớt làm kín ty
28.Ống chèn gioăng
29.Ống ép gioăng
30.Cối van
31.Lá van
32.Lò xo
33.Gioăng làm kín
34.Gioăng làm kín
35.Gioăng làm kín
36.Ống định vị
37.Nắp đậy
38.Mặt bích chuyển tiếp
39.Nắp xiết gioăng
40.Thân van an toàn
41.Gioăng cao su

42.Lá van
43.Đĩa van
44.Gioăng làm kín
45.Ống chèn
46.Nắp ép van
47.Vít cấy
48.Ống ép phớt làm kín
49.Ty bơm
50.Khoang piston
51.Thân hộp thuỷ lực
52.Ống hút
53.Vít ép gioăng
54.Vòng gioăng
55.Bulông mặt bích máy bơm
56.Cối van nén
57.Lò xo
58.Lá van
59.Mặt bích
60.Bulông
61.Bulông van an toàn
62.Bulông trạc ba
63.Trạc ba
64.Ống nối
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
24
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
65.Nắp van 66,67.Gioăng làm kín
2.4.2.1. Hộp thuỷ lực (hình 2.9)
Hình 2.9. Hộp thuỷ lực
Gồm 2 phần đối xứng nhau, phần phía trái và phần phía phải. Mỗi phần có

4 lỗ được đúc sẵn để lắp các van, hai van hút và hai van xả, các van hút nối
với cùng một ống hút nhờ trạc ba nắp phía dưới của bơm, các van xả nối
chung đến đường xả nhờ trạc ba nắp phía trên của bơm.
Từ trạc ba cao áp một đầu được nối với van an toàn một đầu được nối lên
phía trên và được chia làm hai nhánh, một nhánh nối với đường ống cao áp
dẫn dung dịch xuống giếng khoan, một nhánh nối lên trên và đi vào bình điều
hoà.
Trên hình 2.7 hộp thuỷ lực là chi tiết có ký hiệu 1. Phía trong hộp thuỷ lực
là nơi lắp bộ xylanh 50 và cụm piston 49. Cụm piston gồm có piston được ép
vào ty bơm và được vạn chặt vào trục trung gian. Để làm kín phía ngoài của
xylanh người ta lắp bộ gioăng cao su làm kín 68.
Khi mặt bích 8 áp vào làm phình bộ gioăng 67 ra làm kín phía ngoài giữa
2 phần của xylanh. Trên thân hộp thuỷ lực người ta để một lỗ kiểm tra ở vị trí
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
25
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
lắp gioăng làm kín 67. Khi gioăng hỏng chất lỏng sẽ ra ngoài theo lỗ A báo
hiệu để ta dừng máy thay gioăng làm kín 67.
2.4.2.2. Cụm xylanh piston (hình 2.10)
1 2 3 4 5
6
7
8
9
11
12
10
5
9
Hình 2.10. Sơ đồ cấu tạo cụm xylanh-piston

1. Gioăng làm kín
2. Gioăng làm kín
3. Đai ốc
4. Piston
5. Cửa hút
6. Cần piston
7. Ống ép phớt làm kín
8. Vít cấy
9. Cửa xả
10.Vòng gioăng
11.Bulông mặt bích bơm
12.Vít ép gioăng
Cụm xylanh-piston là bộ phận quan trọng nhất của phần thuỷ lực. Trong
quá trình làm việc, chúng tiếp xúc trực tiếp với dung dịch khoan để tạo ra áp
suất và lưu lượng yêu cầu, truyền chất lỏng xuống giếng khoan thông qua bộ
khoan cụ để làm mát choòng, tạo dòng chảy và áp suất đưa mùn khoan lên
trên mặt đất, nhằm làm sạch giếng khoan, tránh sập lở thàng giếng và tránh
được hiện tượng phun trào dầu khí trong quá trình khoan. Chính vì tính chất
quan trọng của cụm này, trong quá trình lựa chọn máy bơm ta phải xác định
được đường kính của xylanh và piston hợp lý để tạo ra được lưu lượng yêu
cầu.
* Xylanh
Xylanh của bơm là loại chi tiết có thể thay thế được, có dạng hình trụ với
đường kính ngoài là 230mm, đường kính trong từ 130÷200mm, được chế tạo
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
26
Đồ án tốt nghiệp 2010 Đại học Mỏ-Địa chất
từ thép thấm cácbon. Bề mặt trong sau khi nhiệt luyện sẽ được tráng một lớp
thép Crôm dày từ 0,5÷0,7mm để chống rỉ và mài mòn do dung dịch và piston
gây ra.

Xylanh được bắt chặt vào hộp thủy lực bằng bulông và đai ốc. Muốn thay
đổi lưu lượng và áp suất ta thay đổi đường kính trong của xylanh.
* Piston (hình 2.11)
Hình 2.11. Cấu tạo piston
Cấu tạo của piston là khối hình trụ bằng kim loại, trên bề mặt ngoài có phủ
lớp kim loại cứng (thường mạ đồng) chịu ma sát, chống mài mòn cao, trong
có lỗ để nối với cần piston. Mặt ngoài của piston có rãnh để lắp gioăng cao su
tổng hợp. Khi bơm làm việc, các gioăng này tỳ sát vào thành xylanh nhằm giữ
kín không cho dung dịch lọt qua giữa thành xylanh và piston để bơm làm việc
ổn định. Nhờ vậy, trong xylanh sẽ tạo thành những vùng giảm áp và tăng áp
để hút và đẩy dung dịch ra ngoài với áp suất lớn. Đường kính ngoài của piston
bằng đường kính trong của xylanh, tức là từ 130÷200mm.
Cần piston là thanh được làm bằng kim loại cứng trên bề mặt của nó cũng
được phủ lớp kim loại chịu ma sát, chống mài mòn. Đầu dưới của cần piston
tiện ren để nối vào thanh nối của máng trượt, đầu trên cũng tiện ren để giữ
SV: Quách Văn Tới Thiết bị dầu khí K50
27