SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ KHOAN TRỤC VÍT TRONG CÔNG TÁC KHOAN DẦU KHÍ TẠI XÍ NGHIỆP LIÊN DOANH VIETSOVPETRO

Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất
M U
Du khớ l mt ngnh cụng nghip ln trờn th gii. Cụng nghip du
khớ Vit Nam tuy phỏt trin cha lõu nhng ó t c nhiu thnh tu ỏng
k, úng gúp t trng GDP cao so vi cỏc ngnh khỏc v tr thnh ngnh cụng
nghip mi nhn a t nc ta tin lờn con ng cụng nghip hoỏ hin
i hoỏ t nc. Vi vic thnh lp xớ nghip liờn doanh du khớ Vietsopetro
nm1981, chớnh thc i vo khai thỏc nm 1986 hai m Bch H v M
Rng nn cụng nghip du khớ Vit Nam ó cú bc khi u khỏ quan
trng. V cho ti nay s hin din ca cỏc cụng ty du khớ nc ngoi nh
BP, BPH, Mobil, Schlumbeger, Halliburton.a nn cụng nghip du khớ
Vit Nam lờn tm cao mi.
Cụng ngh khoan l mt b phn quan trng ca ngnh cụng nghip
Du khớ. Vic la chn phng phỏp khoan sao cho phự hp vi tng ging
khoan c th l vn ỏng quan tõm. Cho n nay Xớ nghip liờn doanh
Vietsopetro ó a vo s dng loi ng c khoan trc vớt thay th cho tua
bin khoan khoan nh hng. Ngoi ra cũn thay th c khoan rotor v cựng
kt hp vi khoan rotor mang li hiu qu cao trong khi khoan. Tuy bc
u s dng loi ng c ny cha cú nhiu kinh nghim do ú trong quỏ
trỡnh vn hnh ó xy ra nhiu s c hng húc. c bit l khi khoan trong t
ỏ cng cn phi tng ti trng chiu trc lm cho ng c khụng quay c
nhng ngi iu khin khụng bit iu chnh kp thi dn n lm hng
ng c. Vỡ th hn ch nng sut khoan v tui th ng c khoan trc vớt.
Vỡ th cn nhanh chúng nghiờn cu tỡm ra bin phỏp nõng cao hiu qu s
dng l yờu cu cn thit thc.
Sinh viên: Hoàng Văn Biên Lớp: Thiết bị Dầu khí - K50
1
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất
L sinh viờn thuc b mụn Thit b Du khớ v Cụng trỡnh, khoa Du
Khớ, trng i Hc M - a Cht H Ni sau mt thi gian hc tp v
nghiờn cu ti trng cng nh c thc tp ti Xớ nghip khoan v sa

ging ca Vietsopetro, c s hng dn nhit tỡnh ca thy Trn Vn Bn
em quyt nh chn ti:
S DNG NG C KHOAN TRC VT TRONG CễNG TC
KHOAN DU KH TI X NGHIP LIấN DOANH VIETSOVPETRO
Chuyờn :
NG DNG KHOAN NG C TRC VT NATIONAL
OILWELL962, 4: 5 LOBE 4 STAGE TRONG GING KHOAN 10009 -
BK10 TAM O
Nhim v ca ti, trc ht l tỡm hiu s b v cỏc phng phỏp
khoan Du khớ v sau ú l nghiờn cu lch s ra i, cu to, nguyờn lý hot
ng ca ng c khoan trc vớt. Ngoi ra nờu lờn cỏc thụng s k thut ca
ng c khoan trc vớt, quy trỡnh s dng ng c khoan trc vớt v ng dng
khoan bng ng c trc vớt trong cỏc ging khoan ti xớ nghip liờn doanh
Vietsovpetro.
Cu trỳc ti bao gm phn m u, 5 chng ni dung, phn kt
lun, ti liu tham kho c trỡnh by trong 92 trang vi 7 bng biu, 26
hỡnh v. ti c hon thnh trng i hc M - a Cht di s hng
dn ca thy Trn Vn Bn B mụn Thit b Du khớ v Cụng trỡnh.
Tỏc gi xin by t lũng bit n sõu sc v li cm n chõn thnh ti
thy giỏo Trn Vn Bn B mụn Thit b Du khớ, chỳ Bựi Vn Tớnh cựng
cỏc anh ch - Phũng khoan xiờn, anh Nguyn Thanh Hi v cỏc cụ chỳ
Xng Tuabin thuc xớ nghip khoan v sa ging ca Vietsopetro, cỏc thy
cụ giỏo trong b mụn Thit b Du khớ v Cụng trỡnh, b mụn Khoan Khai
thỏc, b mụn C khớ, b mụn Mỏy Thit b M trng i Hc M - a
Sinh viên: Hoàng Văn Biên Lớp: Thiết bị Dầu khí - K50
2
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất
Cht H Ni cựng ton th cỏc bn sinh viờn ó giỳp tỏc gi hon thnh tt
ti ny.
Trong quỏ trỡnh lm ti, do mc tỡm hiu mi dng nguyờn lớ,

ti liu cng cũn hn ch v cha c trc tip s dng trong thc t nờn
ti cũn nhiu thiu sút. Rt mong c s gúp ý ca cỏc thy cụ v cỏc bn
ng nghip.
Mi ý kin úng gúp xin vui lũng liờn h theo ch sau :
Mail :
Phone : (84) + 974 350 300
Xin chõn thnh cm n!
H Ni, thỏng 06 nm 2010
Sinh viờn thc hin
Hong Vn Biờn
Sinh viên: Hoàng Văn Biên Lớp: Thiết bị Dầu khí - K50
3
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất
CHNG I:
TNG QUAN V CC PHNG PHP KHOAN
TRONG KHOAN DU KH.
Trong cụng tỏc khoan du khớ thit b quay dựng truyn ng
chuyn ng quay cho choũng khoan. Nú c chia lm 2 loi chớnh :
- Chuyn ng quay truyn trc tip t trờn b mt xung choũng khoan
thụng qua ct cn khoan.
- Chuyn ng truyn cho choũng khoan thụng qua ng c ỏy.
Tựy theo phng phỏp khoan v yờu cu k thut m s dng thit b
khoan quay sao cho phự hp. Hin nay trong cụng tỏc khoan du khớ thng
s dung cỏc loi thit b quay nh: bn rotor, u quay di ng, tuabin khoan,
ng c khoan trc vớt truyn chuyn ng cho choũng khoan trong quỏ
trỡnh phỏ hy t ỏ.
1.1. Phng phỏp khoan rotor.
1.1.1. Bn roto (Rotary table)
Khoan rotor l phng phỏp khoan truyn thng ó c s dng t rt
lõu v cú l trong tng lai nú vn c s dng vỡ khú cú mt phng phỏp

no cú th thay th hon ton khoan rotor vi nhng u im riờng bit.
Trong phng phỏp khoan rotor s dng bn rotor quay ct cn khoan.
Bn rotor c dựng quay ct cn khoan. Lm b tỡ gi ct cn, ng
chng khi kộo th v rt nhiu cụng tỏc ph khỏc. Do vy cu to ca bn
rotor phi phự hp va quay c ct cn vi tc nht nh v bn chc
cú th gi c ct cn khoan nng nht. ng kớnh ca l rotor phi
ln cho phộp ng kớnh ln nht ca ct ng. Thõn ca bn rotor tip
nhn ton b ti trng v truyn cho nn múng. Trong thõn ca rotor cú cha
du bụi trn.
Sinh viên: Hoàng Văn Biên Lớp: Thiết bị Dầu khí - K50
4
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất
u trc ca rotor cú th lp then vi a xớch, hoc vi khp trc cỏc
ng. Rotor quay trờn cỏc bi cú th hóm cht rotor bng then hoc bng c
cu hóm. Khi truyn chuyn ng quay ca rotor cho ti, tc ca rotor
c thay i bng hp s ti hoc bng cỏch thay i a xớch. rotor lm
vic c lp vi ti v iu khin tc trong mt gii hn rng ngi ta cho
rotor nhn chuyn ng riờng bit.
Kớch thc danh ngha c c trng bng ng kớnh l bn rotor
trong ú t ng l vuụng treo b khoan c nh cỏc c cu chốn v lm
quay u vuụng dn khi khoan. Kớch thc l ny cú th l : 17

, 20

, 27

,
37

, 49

Bn rotor c s dng rt nhiu trong khoan du khớ. Nú cú mt s chc
nng chớnh sau :
- úng vai trũ b truyn trung gian bin chuyn ng quay ca trc nm
ngang thnh chuyn ng thng ng ca ct cn khoan truyn mụmen
quay t trờn mt t xung choũng khoan.
- Gi v kp cht b cn khoan, ng chng trong thit b khoan.
- Thỏo v vn ren ca b cn khoan.
Sinh viên: Hoàng Văn Biên Lớp: Thiết bị Dầu khí - K50
5
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất

Hỡnh 1.1 : H thng bn rotor
1. Trc ch ng
2.Giong lm kớn
3. Bỏnh rng nún
4. ln chớnh
5. ln bỏnh rng
6. ng lút hỡnh nún
7. u vuụng dn ng
8. Ming chốn chớnh
9. Giong lm kớn dung dch khoan
10. ln t la
11. Cỏc te
Sinh viên: Hoàng Văn Biên Lớp: Thiết bị Dầu khí - K50
6
1.1.2. Đầu quay di động (Topdriver)
Đầu quay di động là bộ phận có chức năng tương tự như bàn rotor truyền
chuyển động quay cho bộ khoan cụ. Đầu quay di động được dẫn động được
dẫn động bằng động cơ thủy lực hoặc động cơ điện. Nó truyền chuyển động

quay cho cột cần khoan mà không cần thông qua cần chủ đạo. Là loại thiết bị
quay mà trong quá trình làm việc nó có thể chuyển động tịnh tiến lên xuống
nhờ cơ cấu thủy lực hoặc cơ cấu xích. Để có công suất lớn và độ ổn định
thường dùng đầu quay di động có 2 động cơ lắp song song cùng độ cao chống
sập lở qua các vùng đất đá mềm và mở rộng góc khi khoan ngang, khoan
xiên. Đầu quay di động có một số ưu nhược điểm sau
Ưu điểm :
- Không phải dùng cần chủ đạo việc tiếp cần nhanh thuận lợi
- Có thể tháo lắp bộ dụng cụ khoan ở mọi độ cao
- Tiếp cần được bằng cần dựng
- Trong quá trình lấy mẫu thu được mẫu chất lượng cao
- Giảm tổn hao năng lượng và khống chế được mômen trong quá trình
khoan
- Thực hiện khoan và chống ống đồng thời trong đất đá mềm rời rất tiện
lợi
- Doa và đặc biệt hơn là doa ngược rất linh hoạt
- Dễ định hướng động cơ đáy trong lúc khoan xiên
- Vận hành thuận tiện, độ an toàn cao
Nhược điểm :
- Lắp thêm hệ thống dẫn hướng trên tháp làm tăng khối lượng thiết bị
trên cao
- Phải có kết cấu hệ thống ống chống vì có lực xoắn phụ
- Phải tăng chiều cao của tháp khoan vì đầu quay di động lớn hơn đầu
quay thủy lực
- Giá thành thiết bị cao và yêu cầu trong công tác bảo dưỡng nhiều hơn
so với khoan rotor.

Hình 1.2 : Hệ thống đầu quay di động.
1: Quạt gió mô tơ 4: Ống dẫn dung dịch 7: Dung dịch vào cần
2: Ống dẫn khí làm mát 5: Nắp chắn 8: Hộp truyền và ổ hướng

3: Quang treo 6: Hãm thủy lực trục chính
9: Cần chuyển tiếp
1.2. Phương pháp khoan tuabin.
1.2.1. Tuabin khoan (Turbine motor)
Trong phương pháp khoan bằng động cơ đáy động cơ truyền chuyển
động cho choòng có thể là tuabin khoan, khoan trục vít. Động cơ này lắp ngay
trên choòng khoan. Trong quá trình khoan bằng động cơ đáy cột cần khoan
không quay tạo điều kiện làm việc nhẹ nhàng cho chúng.
So với khoan rotor tuabin khoan có một số ưu điểm sau :
- Trong khoan tuabin cột cần khoan không quay. Do đó trong quá trình
làm việc cột cần khoan chịu tải nhẹ hơn. Hiện tượng mỏi sinh ra do tải trọng
đặc biệt là ứng suất uốn sẽ có giá tri nhỏ hay bị triệt tiêu dẫn đến sự cố về đứt
cần khoan ít hơn.
- Cột cần khoan không quay sẽ giảm được sự mài mòn cho các bộ phận
của cột cần khoan và các chi tiết quay trên bề mặt
- Sử dụng tuabin để khoan định hướng dễ hơn và năng suất hơn.
Tuy nhiên vẫn có một số nhược điểm sau :
- Đặc tính làm việc của tuabin làm việc với số vòng quay lớn nên cần
phải sử dụng những loại choòng có khả năng chịu được những vòng quay như
thế. Đối với choòng chóp xoay chúng làm việc với tải trọng lớn và số vòng
giảm. Do đó loại choòng này không thỏa mãn khi khoan tuabin. Thời gian
làm việc bị rút ngắn do sự mài mòn nhanh nhất là ổ tựa
- Ở một số đất dẻo đòi hỏi phải mômen phá lớn rất nhiều loại tuabin
thông thường không đạt được những yêu cầu này
- Vùng làm việc ổn định của số vòng quay ở tuabin hẹp. Nếu vượt quá
giới hạn này có thể dẫn đến tuabin ngừng quay
- Trong khoan tuabin công suất thủy lực của máy bơm lớn hơn rất nhiều
so với khoan rotor. Trong khoan rotor công suất thủy lực của bơm chủ yếu là
tiêu thụ trong hệ thống tuần hoàn dung dịch. Nhưng trong khoan tuabin ngoài
thành phần công suất bơm còn cung cấp cho tuabin và cho choòng phá đáy.

Do đó đòi hỏi những thiết bị bơm có công suất lớn và còn sử dụng những
thành phần hệ thống tuần hoàn đảm bảo an toàn trong điều kiện làm việc áp
suất lớn của tuabin. Thông thường khả năng làm việc của bơm giới hạn chiều
sâu làm việc của tuabin
- Những chỉ tiêu cho việc bảo dưỡng, bảo quản sửa chữa tuabin đưa đến
giá thành tăng khi khoan tuabin
Hình 1.3 : Tuabin khoan
Tua bin khoan gồm nhiều tầng giống nhau mỗi tầng có hai phần rotor và
stator. Trên đó gồm các cánh cong thủy lực có chiều uốn cong ngược nhau
sao cho khi làm việc cánh cong của stator hướng dòng chất lỏng đổ vào cánh
cong của rotor làm cho rotor quay. Rotor quay truyền chuyển động cho cho
choòng phá hủy đáy giếng khoan.
Tua bin khoan làm việc theo nguyên lý: Dòng chất lỏng từ máy bơm
chuyển động dọc theo cột cần khoan đi vào tuabin đập lên các cánh của stator.
Trên cánh tuabin năng lượng dòng nước rửa được chuyển hóa thành cơ năng
quay trục tuabin dẫn động cho choòng khoan để phá hủy đất đá. Như vậy việc
trao đổi năng lượng giữa tuabin và chất lỏng được thực hiện bằng năng lượng
thủy động của dòng chảy chất lỏng qua tuabin. Nếu không kể tới tổn thất thì
chênh lệch năng lượng thủy động của dòng chảy đầu vào và đầu ra của bánh
công tác chính bằng cơ năng mà bánh công tác nhận được từ dòng chất lỏng.
Tuabin khoan gồm các loại :
- Tuabin khoan một tầng là tuabin có một tập hợp tầng cánh số tầng cánh
cong của một tập hợp tầng cánh từ 89 đến 121 tầng. Đây là loại tuabin có tốc
độ trung bình nằm trong khoảng 545 đến 660 vòng/phút
- Tuabin khoan nhiều tầng là tuabin có tập hợp tầng cánh, số tầng cánh
cong của các tập hợp tầng cánh từ 239 đến 318 tầng . Đây là loại tuabin có tốc
độ thấp nằm trong khoảng 355 đến 505 vòng/phút
- Tuabin khoan ngắn là loại tuabin có số tầng cánh cong ít nằm trong
khoảng 30 đến 60 tầng. Đây là loại tuabin tốc độ cao nằm trong khoảng 780
đến 1110 vòng/phút

- Tuabin khối lượng nhỏ là tuabin có chiều dài không lớn nhưng số tầng
cánh cong tương đương như tuabin nhiều tầng từ 180 đến 330 tầng, tốc độ
vòng quay từ 464 đến 645 vòng/phút
- Tuabin cong là loại mà sử dụng để khoan định hướng giếng khoan.
Tuabin này có số tầng cánh cong từ 95 đến 109 tầng tốc độ vòng quay từ 660
đến 670 vòng/phút.
1.2.2. Động cơ trục vít ( Positive Displacement Motor ).
Động cơ khoan trục vít là loại động cơ đáy được sử dụng trong công tác
khoan dầu khí đặc biệt là trong công tác khoan định hướng. Động cơ khoan
trục vít được phân làm ba loại theo tốc độ: tốc độ thấp, tốc độ cao, tốc độ
trung bình. Tùy theo yêu cầu khoan mà có thể chọn theo từng loại cho phù
hợp. Hiện nay động cơ khoan trục vít được được sản xuất đa dạng về chủng
loại cho phép lựa chọn tốc độ và mômen quay trong khoảng rộng.
Hình 1.4 : Động cơ khoan trục vít.
Phân loại các loại động cơ trục vít theo tốc độ
- Loại động cơ trục vít tốc độ thấp: Đây là loại động cơ khoan có mômen
quay lớn tốc độ quay thấp để sử dụng để khoan cắt xiên giếng khoan, giếng
khoan theo dõi và kể cả khoan ngang. Đến nay động cơ khoan trục vít cũng
đáp ứng được yêu cầu khoan cần có mômen lớn như: tăng đường kính giếng
khoan, mở rộng thân giếng khoan bên dưới ống chống, cắt ống chống, lấy
mẫu lõi, mở rộng giếng khoan sau khi cắt xiên. Loại tốc độ thấp bao gồm các
loại có cấu tạo có cấu hình của rotor và stator như : 8/9, 9/10
- Loại động cơ khoan trục vít tốc độ trung bình: Đây là loại động cơ có
tốc độ quay và mômen trung bình dùng để nâng cao tốc độ cơ học khoan khi
duy trì thời gian làm việc dài của choòng. Loại động cơ này được ứng dụng
trong những giếng khoan thẳng đứng, giếng khoan có độ lệch đáy lớn, khoan
lấy mẫu và điều chỉnh thân giếng khoan. Loại tốc độ trung bình bao gồm các
loại có cấu tạo có cấu hình của rotor và stator như : 4/5, 5/6, 7/8
- Loại động cơ trục vít tốc độ cao : là loại có mômen thấp tốc độ quay
cao được ứng dụng để khoan nắn và cắt xiên giếng khoan. Trong những điều

kiện trên có thể lựa chọn chính xác phương của thân giếng khoan, góc lệch
quy định khi tải trọng tác dụng lên choòng thấp. Ngoài ra động cơ khoan trục
vít tốc độ cao có thể dùng để khoan nắn giếng khoan thẳng đứng, khoan lấy
mẫu và sửa giếng.
Động cơ khoan trục vít làm việc trên nguyên lý truyền động thủy tĩnh
bằng hình thức thay thế thể tích chất lỏng. Điều này khác hẳn so với tuabin
khoan vì tuabin khoan làm việc theo nguyên lý truyền động thủy động.
Từ đó động cơ khoan trục vít có một số đặc thù sau :
- Kết cấu đơn giản nhỏ gọn chế tạo đơn giản so với tuabin khoan
- Chắc chắn làm việc độ tin cậy cao
- Hiệu suất thủy lực cao lớn hơn 70%
- Khi làm việc sinh ra lực dọc trục không lớn
- Yêu cầu áp suất và lưu lượng đầu vào vừa phải tương đương với áp suất
và lưu lượng khoan rotor
- Thông số đầu vào là áp suất và lưu lượng có thể thay đổi trong khoảng
rộng
- Mômen quay không phụ thuộc vào lưu lượng
- Có thể kiểm tra tải trọng động cơ theo sự giảm áp chế độ bơm
- Có độ bền tương đối cao khi chất lỏng chứa các tạp chất và không có
tính bôi trơn
Với những đặc điểm trên cùng với kết quả thực tế sử dụng, hiện nay
động cơ này đã thay thế toàn bộ tuabin khoan và trong tương lai cùng với
rotor khoan là hai loại động cơ chủ đạo trong công nghiệp dầu khí.
CHƯƠNG II:
GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ KHOAN TRỤC VÍT
2.1. Lịch sử ra đời
Trong nền công nghiệp dầu khí hiện nay do được cải tiến công nghệ, cải
tiến thiết bị nên chiều sâu trung bình của giếng khoan ngày càng tăng lên. Có
thể nói rằng phương pháp khoan truyền thống khoan rotor sẽ vẫn được tiếp
tục sử dụng và không có phương pháp khoan nào có thể thay thế hoàn toàn

được khoan rotor vì những ưu điểm về kỹ thuật và kinh tế.
Bắt đầu từ những năm 30 của thế kỷ trước, song song với phương pháp
khoan rotor còn áp dụng các phương pháp khoan khác trong đó có phương
pháp khoan bằng động cơ đáy.
Năm 1923 kỹ sư Liên xô Kapenciusnhikov đã đề nghị dùng động cơ
chìm để quay choòng khoan. Năm 1924 tuabin khoan của Kapenciusnhikov
đã được sử dụng để khoan giếng khoan đầu tiên trên thế giới. Tuabin này chỉ
có một tầng có hộp giảm tốc. Nó không được sử dụng rộng rãi vì trong tuabin
một tầng chất lỏng chảy với tốc độ cao. Dòng chảy với tốc độ cao mang theo
các hạt cát làm cho cánh tuabin rất nhanh bị mài mòn.
Năm 1934 kỹ sư Liên xô Kapenciusnhikov đã đề nghị dùng kiểu tuabin
mới gồm nhiều tầng. Trong tuabin khoan có tới 100 đến 150 tầng, cho phép
tăng công suất lên 10 đến 20 lần, giảm tốc độ vòng quay xuống nhờ vậy mà
không cần hộp giảm tốc. Tốc độ chảy của nước rửa giảm nên cánh ít bị mài
mòn hơn.
Từ năm 1940 – 1941 ở BaCu tuabin khoan trong thực tế. Năm 1944
tuabin bắt đầu được sử dụng rộng rãi trong các giếng khoan dầu khí. Sau
chiến tranh thế giới thứ 2 tuabin khoan là một trong những phương pháp
khoan chủ yếu ở Liên xô.
Tuy vậy đặc điểm của khoan tuabin khoan nhiều tầng không có bộ phận
giảm tốc sẽ không cho phép khoan với vận tốc bé hơn 400 đến 500 vòng
/phút. Do đó sẽ không đảm bảo mômen quay cần thiết và yêu cầu công suất
của máy bơm lớn.
Qua nghiên cứu và thực tế khoan cho thấy rằng động cơ khoan thủy lực
chìm đáp ứng yêu cầu của choòng khoan mới điều này tuabin khoan không
đáp ứng được vì tổn thất thủy lực ở độ sâu lớn tăng . Để đáp ứng yêu cầu đó
cần chuyển đổi từ máy thủy động lực kiểu tuabin sang máy thể tích động cơ
khoan trục vít.
Việc chế tạo động cơ khoan trục vít được tiến hành từ năm 1960. Năm
1964 ở Liên xô cũ đã bắt đầu nghiên cứu chế tạo động cơ khoan trục vít. Năm

1966 ở Mỹ chế tạo và thử nghiệm loại động cơ này sau đó 2 năm loại động cơ
này được ứng dụng vào thực tế sản xuất. Từ đó loại động cơ khoan trục vít
được phát triển và sử dụng rộng rãi trong giếng khoan thẳng dưng và khoan
xiên.
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hãng sản xuất động cơ khoan trục vít
như Anadrill, Baker Huges, Blackmax, Sperry sun, National oilwell
verco….và nhiều hãng khác với nhiều chủng loại khác nhau đường kính từ
1,68 đến 11,25 inch số đầu mối ren từ 1/2 đến 9/10 góc chỉnh cong từ 0
0
đến
3
0
.
Đối với xí nghiệp liên doanh Dầu khí Vietsopetro đầu những năm 1990 đã
đưa vào khoan thử nghiệm loại động cơ khoan trục vít. Đến năm 1997 chính
thức sử dụng động cơ khoan trục vít để khoan một số giếng khoan. Trong
những năm đầu sử dụng động cơ khoan trục vít trong công tác khoan định
hướng giếng khoan. Với tính năng và hiệu quả đạt được đến những năm đầu
thế kỷ 20 XNLD Dầu khí Vietsopetro đã sử dụng loại động cơ này để khoan
cả những giếng khoan thẳng đứng trong các địa tầng khác nhau. Hiện nay tại
XNLD Dầu khí Vietsopetro đã sử dụng động cơ khoan trục vít để thay thế
hoàn toàn động cơ tuabin khoan và một phần khoan rotor chủ yếu của các
hãng Anadrill, Blackmax, National oilwell và đang dùng phổ biến động cơ
của hãng National oilwell.
2.2. Cấu tạo động cơ trục vít.
Cấu tạo của động cơ khoan trục vít gồm các bộ phận sau:
- Van thông
- Phần công tác tạo công suất
- Khớp nối cong
- Trục các đăng

- Hệ thống ổ đỡ
- Đinh tâm trên động cơ
Hình 2.1: Cấu tạo động cơ trục vít.
1. Rotor
2. Stator
3. Đầu nối
4. Trục
5. Thân
6. Ổ đỡ
7. Ổ đỡ cao su
8. Vành làm kín

Hình 2.2 : Sơ đồ tổng thể động cơ khoan trục vít
2.2.1.Van thông ( Dump valve ).
Hình vẽ 2.3 : Van thông
Là bộ phân trên cùng của động cơ được nối trực tiếp với cần khoan nằm
phía trên bộ phận công tác. Cấu tạo van thông bao gồm: Ngoài cùng là thân
chính của van phía trên cùng lắp với khoan cụ bởi ren cái, đầu dưới là ren đực
nối với thân của động cơ. Trên thân van có 8 lỗ thoát dung dịch trên thân van
được lắp các chi tiết theo trình tự từ dưới lên trên như sau: ống hãm bên dưới
- lò xo nén giữa piston và ống hãm - piston.
Tác dụng chính của van thông (Dump valve) là thông dung dịch khoan
giữa khoảng không vành xuyến và bên trong cột cần khoan trong quá trình
kéo thả. Bình thường trong lúc kéo thả bộ khoan cụ mở thông giữa giữa bên
trong và bên ngoài cần, cho phép dung dịch khoan có thể ra hoặc vào trong
cần một cách tự do đảm bảo cân bằng áp suất bên trong và bên ngoài cần.
Khi bắt đầu quá trình làm việc bơm dung dịch tới một giá trị làm việc của van
(giá trị này phụ thuộc vào mỗi loại động cơ do nhà sản suất thiết lập) khi đó
áp lực của dòng dung dịch cụm pistong bên trong van thông sẽ bị ép xuống và
bịt kín 8 lỗ thông giữa bên trong và bên ngoài cần khoan dẫn dòng dung dịch

qua động cơ khi đó động cơ bắt đầu làm việc. Khi ngừng bơm piston sẽ tự
động được đẩy lên dưới lực đàn hồi của lò xo khi đó trong và ngoài cần được
thông với nhau qua lỗ thoát. Chính sự thông giữa trong và ngoài cần giúp cho
quá trình kéo cần không bị piston hóa.
2.2.2. Phần công tác tạo công suất (Power section)
Hình 2.4 : Phần công tác tạo công suất.
Bộ phận công tác thực hiện việc chuyển hóa thủy năng của dòng dung
dịch khoan thành cơ năng làm quay choòng khoan. Để tạo nên chuyển động
cần có phải có một thể tích chất lưu đi qua bộ phận công tác, tốc độ quay
trong động cơ trục vít tỉ lệ thuận với lưu lượng dòng dung dịch bơm xuống.
Giảm áp qua bộ phận này càng lớn thì mômen tạo ra của động cơ càng lớn
Phần công tác cấu tạo bởi 2 phần chính : stator và rotor.

Hình 2.5 : Mặt cắt ngang roto và stator động cơ trục vít.
- Stator là phần vỏ ngoài của động cơ, mặt trong được phủ lớp cao su đặc
biệt chịu được sự mài mòn cơ học, chịu được nhiệt độ cao, chịu va đập và môi
trường dầu mỡ. Bề mặt cao su được đúc chia làm nhiều múi tùy theo cấu tạo
của động cơ và có dạng xoắn. Stator có hình dạng xoắn vít như roto nhưng
chiều ngược lại
- Rotor là trục xoắn được chế tạo bằng hợp kim chịu mài mòn bề mặt
ngoài được mạ crom-niken dầy 2-3mm để giảm ma sát trong khi quay và chịu
sự mài mòn cơ học và ăn mòn hóa học. Dọc theo đường tâm của roto có lỗ
thông suốt chạy dọc theo chiều dài của roto. Đường rỗng thông suốt có tác
dụng giảm trọng lượng của rotor. Thường trong khi khoan đường này được
bịt kín không cho dung dịch khoan chảy qua tránh công suất động cơ giảm
sút. Trong trường hợp với mục đích tăng cường lưu lượng của dòng dung dịch
khoan để làm sạch đáy giếng mà không tăng công suất của động cơ. Đường
này dẫn dung dịch khoan trong trường hợp có sử dụng bộ tiết lưu còn đầu
dưới nắp với trục các đăng.
Rotor và stator đều có các rãnh xoắn giống nhau về chiều xoắn hình dạng

xoắn nhưng có bước xoắn khác nhau theo một tỷ lệ nhất định. Rotor có ít hơn
stator một đầu rãnh xoắn, chính nhờ đó tạo khoảng không dẫn hở cho dòng
dung dịch đi qua bộ phận công tác làm cho động cơ hoạt động. Tùy theo mục
đích sử dụng mà rotor có cấu tạo từ 1 đến 9 đầu rãnh xoắn tương ứng với
stator gồm 2 đến 10 đầu rãnh xoắn.
Tỉ lệ số rãnh của stator và số rãnh roto phụ thuộc vào đặc tính từng loại
động cơ. Ứng với loại động cơ thì có tỉ số này khác nhau.
Ví dụ :
A 800 M 1-2, 4.0 stages (số rãnh rotor là 1, số rãnh stator là 2 số bước xoắn
là 4)
A 800 M 4-5, 5.3 stages (số rãnh rotor là 4, số rãnh stator là 5 số bước xoắn
là 5.3)
+ Số rãnh xoắn (lobe) càng nhỏ thì tốc độ quay rotor càng lớn nhưng mômen
càng nhỏ
+ số rãnh xoắn (lobe) càng lớn thì tốc độ quay rotor càng nhỏ nhưng mômen
càng lớn.
+ Chiều dài trên một bước xoắn ( stages) càng lớn thì mômen càng lớn nhưng
phải khống chế hợp lý vì công nghệ chế tạo và áp suất bơm cho động cơ hoạt
động.
2.2.3. Khớp nối cong (Adjustable housing)

Hình 2.6 : Khớp nối cong.
Nó cho phép liên kết hai phần với nhau đồng thời cũng tạo ra độ nghiêng
trục tâm ảo của 2 phần này. Cũng đồng nghĩa là tạo ra được góc nghiêng cho
động cơ khi khoan xiên.
Cấu tạo chi tiết của cụm khớp nối cong bao gồm :