Nghiên cứu tời khoan Y2-55 sử dụng trong khoan khai thác dầu khí

LỜI NÓI ĐẦU
Ngành công nghiệp dầu khí của nước ta hiện nay đang rất phát triển, nó
đóng góp khoảng 25% GDP mỗi năm. Nó được coi là ngành kinh tế mũi nhọn,
nằm trong chiến lược phát triển kinh tế quan trọng của đất nước.
Trong giai đoạn hiện nay của ngành dầu khí, ngành thiết bị dầu khí là một
phần rất quan trọng. Mọi thiết bị dầu khí muốn được sử dụng với hiệu quả tốt
nhất thì ta phải biết được cấu tạo, nguyên lý hoạt động, có chế độ làm việc, bảo
dưỡng, sửa chữa định kỳ đúng tiêu chuẩn và bộ môn thiết bị dầu khí đã đáp ứng
được điều đó.
Trên giàn khoan thì tời khoan vô cùng quan trọng. Nó đặc biệt cần thiết cho
công tác nâng, thả bộ dụng cụ khoan. Nó biến chuyển động quay của động cơ
thành chuyển động tịnh tiến móc ròng rọc. Nó chuyền tải cho choong khoan để
phá hủy đất đá. Vì vậy em chọn đề tài :" Nghiên cứu tời khoan Y2-55 sử dụng
trong khoan khai thác dầu khí " nhằm tìm hiểu về nguyên lý, cách vận hành và
đặc biệt là cách sử dụng hợp lý công suất nâng thả của tời khoan Y2-55.
Đồ án của em được chia thành 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về việc sử dụng tời khoan Y2-55 trong khai thác dầu.
Chương 2: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của tời khoan Y2-55.
Chương 3: Quy trình vận hành, tháo lắp, bảo dưỡng và sửa chữa tời Y2-55.
Chương 4: Tính toán chi phí công suất cho tời khoan Y2-55.
Qua quá trình học tập tại trường, thực tập sản xuất, thực tập tốt nghiệp tại xí
nghiệp Vietsovpetro cũng như sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy cô giáo trường đại
học Mỏ - Địa chất Hà Nội.,em đã hoàn thành đồ án này.Tuy nhiên trong quá
trình tìm hiểu và tiếp xúc chưa nhiều nên cuốn đồ án này còn nhiều hạn chế,
song đây là cơ hội rất tốt để em nâng cao nhận thức và hiểu biết về các thiết bị
trong công tác dầu khí mà cụ thể là tời khoan. Kính mong các thầy cô giáo, các
bạn đọc đóng góp ý kiến quý báu để cuốn đồ án này được hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Dầu khí và bộ môn
Thiết bị dầu khí của trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội, đặc biệt là thầy giáo:
NGUYỄN VĂN GIÁP đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành cuốn đồ án này.

Hà nội, tháng 5 năm 2011.
Sinh viên thực:
Lương Văn Hồng.
1
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG TỜI KHOAN
TRONG KHAI DẦU KHÍ
1.1. Giới thiệu chung về tời khoan trong khai thác dầu khí.
Tời khoan là một trong những thiết bị dùng trong khai thác dầu khí, nó thực
hiện những nhiệm vụ sau:
- Dùng tời để kéo thả cần khoan và ống chống.
- Dùng để treo bộ dụng cụ trong quá trình khoan và bơm rửa.
- Khi kéo cần khoan thực hiên mômen xoắn ở trong tời và khi thả cần thì
thực hiện quá trình phanh.
- Truyền chuyển động cho bàn Rotor.
- Làm công tác phụ trợ địa vật lý giếng khoan.
- Trong trường hợp sử dụng tháp chữ A, tời dùng để dựng tháp.
- Điều chỉnh tốc độ truyền tải.
Để phân loại tời khoan thì 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 1tang.
+ Tời 2 tang.
* Tời 1 tang: Chỉ dùng để khoan khai thác, lúc đó công 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 quấn cáp nâng,
cả hai đều phải có puly hãm.
- Theo số trục: + Tời khoan một trục.
+ Tời khoan hai trục.
+ Tời khoan ba trục.
2
- Ngoài ra còn phân loại tời theo phương thức dẫn động như: dẫn động bằng
động cơ điện và dẫn động bằng động cơ diezen.
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 đòn điều
khiển phanh, hệ thống bôi trơn và hệ thống điều khiển bằng khí nén.

Hình 1.1. Sơ đồ cấu tạo tời khoan

1. Cáp khoan 6. Bảng điều khiển
2. Phanh điện từ 7. Phanh cơ học
3. Xích truyền động cho bàn Rotor 8. Môtơ điện
4. Răng để tựa cáp khoan 9. Đầu mèo
5. Tay phanh cơ học 10. Đường rãnh cáp địa vật lý
3
1.2. Đặc tính của một số loại tời thường sử dụng khoan khai thác dầu khí.
Các loại tời khoan được chế tạo trên thế giới phục vụ cho công tác khoan
khai thác dầu khí:

Bảng 1.1: Một số loại tời do hãng National sản xuất.
Thông số 1625DE 1625M 1320D 1300E 80B 55P 45T
Công suất
(kW)
1850 1850 1200 1200 742 520 400
Đường kính

cáp,(mm)
35 35 35 35 32 32 32
Số vận tốc
4 6 4 6 6 3 2
Đường kính
tang tời, (mm)
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
Khối lượng,
(tấn)
40 38,8 34,3 28,8 19,2 18 9.5
Bảng 1.2: Các loại tời chế tạo ở Rumani.
4
Chỉ tiêu
Đơn
vị
Loại tời
TF35 TF 25 TF 25* TF 21 TF15
Công suất KW 1500 1100 740 520 390
Đường kính
cáp
mm 35; 38 32 28 32; 38 25

Lực kéo cáp
max
KN 440 275 360 - 150
Vận tốc cáp m/s 4÷ 25 4÷ 25 4÷ 25 2,3÷ 17,2 2÷ 12,5
Lực kéo cáp KN 350 250 160 187,5 113
Đường kính
tang tời
mm 900 710 630 710 450
Số vận tốc 4+2 4+2 4+2 6 2+1
Đường kính
tang tời
mm 1510 1320 1180 1180 1100
Đường kính
phanh
mm 1570 1370 1570 1570 1100
Chiều rộng
phanh
mm 275 255 255 255 205


Bảng 1.3 Các loại tời chế tạo ở Liênxô.
5
*Nhận xét: qua bảng thống kê các loại tời của 3 nước ta thấy nếu cùng kích
thước thì công suất làm việc của tời do hãng National oilwell sản xuất lớn hơn
công suất làm việc của hai loại tời còn lại, do vậy nó có khả năng nâng thả 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 thả bộ khoan cụ mà ta
dùng một trong ba loại tời trên với công suất và đặc tính kỹ thuật tương ứng của
tời.
Đơn Loại tời
Y2- 47 Y2- 48 RY200B
r
BY75Br BY50B
r
BY40Br
Công suất KW 900 440 810 400 300 190
Đường kính
cáp
mm 28 28 33 25 24 25
Lực kéo cáp
max
KN 153 153 232 125 98 80
Vận tốc cáp m/s
5,7÷
20,6
2,25÷
12,6
3,5÷
17,7
3,2÷ 16
2,6÷
11,6
2,8÷
10,4
Số vận tốc 5 4 4 4 4 4

Đường kính
tang tời
mm 650 650 850 600 450 400
Chiều dài tang
tời
mm 840 840 1100 865 700 550
Đường kính
phanh
mm 1180 1450 1450 1180 1000 1000
Chiều rộng
phanh
mm 250 250 250 250 180 200
6
Từ trước tới nay, Vietsovpetro thường dùng thiết bị của Liên xo sản xuất,
trong đó có tời khoan. Tời Y2-55 có công suất khá lớn nên đường kính cáp cũng
như lực kéo và phạm vi vận tốc lớn hơn. Đường kính tang tời và chiều dài tang
tời lớn hơn các tời khác nên khả năng cuốn cáp được nhiều hơn. Do vậy tời Y2-
55 thường dùng trong khoan khai thác có độ sâu lớn.
1.3. Sơ đồ hệ thống nâng thả.
Cụm thiết bị nâng thả là một tổ hợp thiết bị trên giàn khoan. Chúng hoạt
động đồng bộ với nhau để thực hiện các chức năng quan trọng như kéo thả cần
khoan, ống chống, treo bộ khoan cụ trong quá trình khoan hoặc bơm rửa. Cụm
thiết bị nâng thả gồm các thiết bị chính như: Tháp khoan, tời khoan, hệ thống
ròng rọc động, ròng rọc tĩnh,…
7
Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống nâng thả.
1. Cáp khoan 5. Cuộn dây dự trữ
2. Ròng rọc động 6. Tời khoan
3.Neo cáp cố định 7. Ròng rọc tĩnh
4. Kẹp

8
1.4. Một số kết quả đạt được trong quá trình sử dụng.
- Công suất lớn hơn do trọng lượng của cột cần khoan và ống chống lớn.
- Có số tốc độ trung gian hợp lý để giảm thời gian nâng thả.
- Sơ đồ động học đơn giản tận dụng hết công suất động cơ.
- Có số tốc độ lớn nhất để kéo thả móc không tải.
- Hệ thống hãm tời làm việc với độ tin cậy cao.
- Thuận tiện cho việc điều chỉnh tốc độ truyền tải choòng.
Bên cạnh đó nó còn các nhược điểm:
- To, nặng, cồng kềnh.
- Các phụ kiện kèm theo lắp đặt rất khó khăn.
- Các chi tiết hay bị hỏng nên thay thế mất nhiều thời gian.
- Công suất nhỏ hơn các loại tời tư bản.
Vì vậy cần có các biện pháp khắc phục những vấn đề trên bằng cách nghiên
cứu sử dụng tối đa công suất của động cơ, kiểm tra và bảo dưỡng đúng lịch và
thời gian, thường xuyên kiểm tra toàn bộ hệ thống sau mỗi lần giao ca hoặc nhận
ca. Trình độ người điều khiển phải có trình độ cao và hiểu rõ từng chi tiết trên
tời.


9
CHƯƠNG II
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA TỜI KHOAN Y2-55
2.1. Cấu tạo của tời koan Y2-55.
2.1.1 Cấu tạo trục tang tời.

Hình 2.1: Cấu tạo trục tời Y2-55
1, 2 : Khớp nối 3: Bánh xích 4, 25: Gối đỡ
5: Tang phanh 6: Đĩa tang phanh 7: Trục tang
8: Tang tời 9, 15: Vú mỡ 10: Cụm bánh xích

11: Nắp bảo hiểm 12, 13: Tang côn 1065 14: Côn hơi 1070
16: Đường mở 17: Moay-ơ 18: Côn hơi 700
19: Đĩa chắn bẩn 20: Bộ kẹp cáp 22, 24: Ổ bi 3638
23, 28: Then 26, 27: Ổ bi 3534 29: Đường nối hơi
30: Đầu tiếp hơi
10
Tang tời (8) được chế tạo thừ thép ΓX. Nó có thể cuốn được 4 lớp cáp.
Trong quá trình làm việc nó chịu mômen xoắn rất lớn do cáp sinh ra, đồng thời
nó chịu lực nén do các lớp cáp đè lên. Do vậy tang tời thường bị mòn do ma sát
trượt cũng như có thể xảy ra hiện tượng nứt, rỗ. Tang tời được lắp với đĩa tang
(6) bằng các vít chìm. Đĩa tang được chế tạo từ thép 35Λ lắp ghép với then bán
nguyệt. Mặt bên của đĩa tang có các bộ kẹp cáp để cố định cố định một đầu cáp
tời (vị trí A) với 6 con bu lông.
Tang phanh (5) được chế tạo từ thép đúc, được liên kết với đĩa tang (6) và
tang tời (8) bằng 12 con bu lông chốt M36 cho một tang. Tang phanh là một bộ
phận của cơ cấu phanh hãm ma sát. Khi hãm phanh, các đai phanh cơ học sẽ bó
sát vào tang phanh khiến cho tời giảm tốc độ hoặc dừng hẳn.
Cụm bánh xích (10) gồm Z = 28, Z = 19 và tang côn Φ695 được lắp trên hai
ổ lăn 3534. Tang côn Φ695 và côn hơi MΠ700 (18) khi ăn khớp sẽ truyền cho
trục nâng vận tốc số 5.
Tấm chắn bảo vệ (11) được bắt chặt trên tang côn Φ695 bằng 8 con bu lông
M16 nhằm chắn dầu mỡ, nước, chất bẩn lọt vào bề mặt của tang côn và côn hơi
MΠ700 (18). Moay-ơ (17) được lắp trên trục tời (7) bằng phương pháp ép chặt.
Nó có vành moay-ơ để liên kết với tang côn Φ1065 (12) bằng 8 con bu lông
M36. Tang côn (12) lại được kẹp chặt với tang côn (13) bằng bu lông chốt M24
tạo thành tang côn kép để ăn khớp với côn hơi MΠ700. Qua bộ côn hơi của tời,
trục nâng nhận được 4 tốc độ truyền đến từ hộp số dẫn lực. Phía trên vành tang
(13) còn có 3 vấu để bắt bu lông sự cố khi côn hơi MΠ700 bị hỏng. Côn hơi
MΠ700 (18) cũng được kẹp chặt với tang côn (12) bằng 16 con bu lông M24.
Để cung cấp hơi áp lực cao 8 kg/cm

2
cho côn hơi MΠ700 (18) làm việc,
người ta lắp đầu tiếp hơi (30) và dẫn qua ống mềm (29) và côn hơi MΠ700 làm
cho côn hơi ôm lấy tang côn và truyền chuyển động mômen quay cho tời. Phía
đầu kia của trục nâng, người ta lắp khớp nối vấu (2) để ăn khớp với phanh thuỷ
lực UT1450. Khớp nối này di trượt được trên trục then hoa và có cơ cấu cần gạt
để đóng ngắt sự ăn khớp của chúng.
Toàn bộ các chi tiết của trục nâng được đỡ bởi các gối đỡ (4) và (25), gối
đỡ này được kẹp chân đế vào khung của tời và lắp hai ổ lăn 3638. Việc bôi trơn
11
các gối này bằng cách bơm qua lỗ mở trên gối đỡ. Còn để bôi trơn hai ổ lăn 3534
thì bơm qua đường ống (16) và vú mỡ (15), mỡ sẽ đi qua dọc trục rồi vào hai ổ
lăn.
2.1.2 Cấu tạo tang tời.
Hình 2.2 – Tang tời

1: Gối đỡ 5: Trục tang tời
2: Chốt hãm 6: Rãnh chứa cáp
3: Chốt bu lông 7: Ống dẫn nước làm mát
4: Gờ tang phanh
Tang tời dùng để chứa và cuốn bộ cáp khoan. Trong quá trình làm việc,
tang tời chịu mômen xoắn, nén do lực căng của cáp sinh ra và lực nén do cáp đè
lên.
12
Đường kính tang tời phụ thuộc vào đường kính cáp. Thông thường ta có:
D
tt
> 400d
c
Trong đó:

+ D
tt
: đường kính tang tời, (mm);
+ d
c
: đường kính sợi cáp, (mm).
2.1.3. Cấu tạo côn của tời.
Tời khoan được lắp bộ côn ly hợp điều khiển bằng khí nén từ bàn kíp
trưởng. Hiện nay người ta sử dụng các bộ ly hợp sau:
+ Ly hợp dạng đĩa ma sát.
+ Ly hợp dạng bánh hơi.
Các bộ ly hợp có cấu tạo dạng đĩa ma sát hay dạng bánh hơi đều được điều
khiển nhờ không khí nén, được dùng cho cả hai cấp độ cao và thấp của tời. Van
điều khiển bộ ly hợp dạng bánh hơi và khí nén vận hành được đặt gần địa điểm
bàn kíp trưởng.
Bộ ly hợp còn có tác dụng tách sự dẫn động từ đầu ra của trục chính đến
trục tang tời ở mức thấp nhất và sự ngắt của trục tời trong khi khoan.
Mômen quay sinh ra do bộ côn thực hiện là:
M
t
=Π.D.l.
ρ
.
µ
.
2
D
= Π.D
2
.l. .

ρ
.
µ
( N/cm) (2.1)
Trong đó:
l: chiều rộng của côn , (cm);
D: đường kính tay côn của tời,(cm);
μ: hệ số ma sát giữa côn và tang côn (μ = 0,3).
13
Hình 2.3: Bộ ly hợp
1: Buồng chứa khí
2: Ống dẫn khí
3:Vành tang côn
2.1.4. Cấu tạo hộp số của tời.
Hộp số được lắp đặt ở phía sau tang tời, gồm bánh răng, bánh xích, trục
vào, trục ra, trục trung gian…Trên các trục được lắp các côn ly hợp bánh răng,
14
F
Ð
Ð1
Ð2
ÐR1
bánh răng xích có các kích thước khác nhau, cho phép thay đổi tốc độ, chiều
quay.
Công dụng: Dùng để thay đổi tốc độ quấn cáp của tời.
2.1.5. Hệ thống điều khiển khí nén của tời.

Hình 2.4: Cơ cấu điều khiển khí nén
MN1-MN2: áp kế
CRM1: van máy

PB: bàn điều khiển
Φ1: bộ lọc
S2: bộ thoát khí
ĐR1: long đen
C4-C5: xupap chuyển hướng
15
S1: xilanh khí
CRTr1-CRTr2-CRTr3-CRTr4: van phân phối bốn cửa
V1-V2-V3: miệng nạp
C1-C2-C3: van xả
CRĐ1-CRĐ2-CRĐ3: van phân phối
1: hộp tổng hợp bàn điều khiển
MP1-MP2-MP3: côn hơi
Việc điều khiển hệ thống khí nén MP1, MP2, MP3, xi lanh khí S1 của
phanh, bộ thoát khí S2 bắt đầu từ bàn điều khiển khoan PB.
Qua van CRTr1 không khí được truyền hoặc là vào trục MP2 (bật lưu tốc
thứ năm của tời) qua miệng nạp V1 & V2 hoặc là vào trục MP1 (bật cả bốn tốc
độ của tời) qua V.
Việc xả khí của MP2 khi ngắt diễn ra qua van C1 còn MP1 thì qua van C2.
Van CRTr1 nhận nhiên liệu từ hộp tổng hợp van hai xu-pap CRĐ1 và
CRĐ2. Khi làm việc thì van CRĐ1 mở để giữ nguyên liệu của van CRTr2 còn
van CRĐ2 đóng.
Bộ truyền động hoặc van CRTr4 trên hộp truyền (trên đó việc điều chỉnh
truyền động cần thiết khi thay đổi tốc độ trên hộp truyền được truyền từ bàn điều
khiển khoan) được hoạt động bằng van CRTr2 qua xu-pap chuyển hướng C4.
Van CRTr4 cho phép việc mở hay đóng chuyển động làm việc van đang
hoạt động của bộ truyền bằng việc bật MP300 van đang hoạt động.
Trong khi mối ghép talét đang hoạt động, hãm tời ăn mòn van CRĐ1 đóng,
van CRĐ2 mở, nhịp độ làm việc của MP1 và MP2 phù hợp với áp suất côn đóng.
Mở cùng lúc xi lanh nén khí S1 của phanh, không khí đến xi lanh này từ

van CRĐ2 qua long đen Đr1, xu-pap chuyển hướng C5 và tang quay bị hãm.
Van hai xu-pap CRĐ3 nhận nhiên liệu từ bộ điều khiển ma sát làm MP3
qua miệng nạp V3, hãm ma sát khi mở diễn ra qua xu-pap C3.
Điều khiển bộ thoát khí S2 bằng van CRTr3 (van nhận nhiên liệu từ hộp
tổng hợp của bàn điều khiển (1)).
16
Van máy CRĐ1 nhận nhiên liệu từ bộ điều khiển khoan qua bộ lọc θ1 đưa
không khí sạch lên bằng áp suất 0,45 Npa trong xi lanh khí S1 của phanh qua
van xu-pap chuyển hướng C5 đảm bảo việc phanh êm nhẹ của tay phanh tời áp
suất không khí ở lưới chắn hiện ra áp kế MN.
2.1.6. Bảng điều khiển của tời khoan.
Bảng điều khiển được làm đơn giản hoá và thiết kế với những chức năng
cao, được lắp ráp trước hoặc sau những giá đỡ có thể tháo lắp được để tạo điều
kiện cho sự bảo dưỡng một cách tốt nhất. Van và thiết bị đo được lắp trên bề mặt
tấm thép không gỡ và được in chìm trên các thao tác.
Van được đặt ở những chỗ thuận tiện để dễ vận hành và lập thành nhóm.
Bảng điều khiển cũng được thiết kế và lắp đặt vào vị trí cao ngang tời phụ.
Tất cả được nối bằng ống cao su từ bảng tới tời khoan. Chế độ khí được
điều chỉnh từ bảng điều khiển một cách nhanh chóng và tất cả các van, áp kế đều
phải có chất lượng cao, sử dụng dễ dàng và đáng tin cậy.
Hình 2.5: Bảng điều khiển tời khoan
17
1: Đồng hồ đo áp lực nước
2: Đồng hồ đo áp lực dầu
3: Đồng hồ đo áp suất khí của bộ côn ly hợp Rotor
4: Đồng hồ do áp suất khí tời phụ
5: Áp kế của côn ly hp tời chính
6: Áp kế của tời khoan
7: Hộp điều khiển của Rotor và phanh Rotor
8: Hộp điều khiển ngắt bộ ly hợp và quay tời phụ

9: Hộp điều khiển tốc độ cao thấp của bộ ly hợp
10: Phanh điện
11: Bảng điều khiển tự động ngắt ròng rọc động
12: Tay gạt điều khiển tời cáp địa vật lý
13: Tay gạt điều khiển đầu ra và vào của tang rời ở mức thấp nhất
14: Tay gạt điều khiển tốc độ cao và thấp
15: Tay gạt điều khiển phanh cơ học
16: Đồ thị đặc tính của tời khoan
2.1.7. Bộ hãm tời khoan.
2.1.7.1. Bộ hãm tời băng:
- Bộ hãm tời băng đơn giản.
- Bộ hãm tời băng có bộ hãm phụ.
+ Bộ hãm tời băng đơn giản:
Bộ hãm tời gồm hai băng hãm (4) ôm lấy hai phần ba vòng trong của bánh
hãm (3) trên tang tời (5). Một đầu băng hãm (4) nối với thanh đối trọng (8), đầu
còn lại nối với cơ cấu trục khuỷu (7). Thanh đối trọng có tác dụng cân bằng lực
giữa hai bánh hãm. Ngoài ra nó còn tác dụng như một đòn bẩy để khi hãm thì lực
hãm tăng lên gấp nhiều lần, đẩy băng hãm (4) bóp chặt vào bánh hãm (3).
Băng hãm (4) bóp chặt vào bánh hãm (3) để hãm tời nhờ bộ phận điều
khiển (2). Để hỗ trợ quá trình hãm thì bộ phận điều khiển (1) sẽ điều khiển van
18
khí (9) để truyền khí đến xi lanh nén khí (6) nhằm mục đích giữ trục khuỷu (7)
trong quá trình hãm.
Hình 2.6: Sơ đồ bộ hãm tời băng đơn giản
1,2: hệ thống điều khiển 6: xi lanh khí nén
3: bánh hãm 7: cơ cấu trục khuỷu
4: băng hãm 8: thanh đối trọng
5: tang tời 9: Van khí
Tuy nhiên, để tăng khả năng hãm thì mặt trong của băng hãm (4) người ta
thiết kế nhiều tấm tạo ma sát gắn vào nó bằng các bulông có đầu chìm. Vì vậy

trong quá trình hãm, các tấm tạo ma sát bóp chặt vào bánh hãm (3) của tang tời
khoan (5), làm nhiệt độ giữa chúng tăng lên rất cao và làm biến dạng bề mặt. Do
vậy người ta thường thiết kế thêm hệ thống làm mát bằng chất lỏng hoặc dùng
bộ hãm tời phụ để hấp thụ lượng nhiệt này sinh ra trong quá trình bộ hãm làm
việc.
19
+ Bộ hãm tời băng có bộ hãm phụ:
So với bộ hãm tời băng đơn giản thì loại này được lắp thêm xi lanh khí nén
(9) nối với trục khuỷu (3). Xi lanh hãm phụ (9) có nhiệm vụ hỗ trợ thêm giữ tang
tời sau khi hãm bằng bộ hãm chính. Ngoài ra còn hệ thống lò xo (6), piston (7),
khoang làm việc (8) được nối với trục khuỷu qua vấu (4) được dùng để khi sự cố
xảy ra. Trong quá trình làm việc thông qua hệ thống điều khiển (10) và xi lanh
hãm chính (11) tiến hành hãm tời, lúc đó hệ thống lò xo (6), piston (7), khoang
làm việc (8) ở trạng thái nhả. Dưới tác dụng của khí nén qua van A nó sẽ đẩy
piston (7) ép hệ thống lò xo (6). Khi có sự cố thì van khí A được xả ra lò xo đẩy
piston để vấu (4) kết hợp với thanh kéo (5) để tác dụng lên trục khuỷu (3) hỗ trợ
quá trình hãm.
Nhờ cơ cấu khấu nối cho phép tăng được góc ôm của băng hãm, vì vậy
mômen hãm tăng trong quá trình làm việc.
Hình 2.7: Bộ hãm tời băng có bộ hãm phụ.
20
1: Vấu đơn 8: Khoang làm việc
2: Khấu nối 9: Xi lanh hãm phụ
3: Cơ cấu trục khuỷu 10: Hệ thống điều khiển
4: Vấu kép 11: Xi lanh hãm chính
5: Đòn bẩy (thanh kéo) 12: Cơ cấu đối trọng
6: Lò xo 13: bánh hãm
7: Piston 14: Bánh hãm
2.1.7.2. Bộ hãm phụ.
+ Bộ hãm thuỷ lực:

Ra têi
Hình 2.8: Sơ đồ cấu tạo bộ hãm thuỷ lực
1: Stato 7: Đường vào ống nước lạnh
2: Rotor 8: Ly hợp cam
3,4,5: Hệ thống đường ống dẫn nước 9: Thiết bị làm lạnh
21
6: Hệ thống các van điều chỉnh lượng nước
Cấu tạo:
- Rotor: được gắn với trục và được nối với trục trục tời qua bộ ly hợp cam,
trên rotor có các cánh nghiêng phẳng.
- Stator: là phần vỏ bộ hãm, được gắn trực tiếp lên khung, bệ tời. Stator
cũng có các cánh nghiêng phẳng.
Các cánh Rotor nghiêng theo chiều quay Rotor khi thả bộ dụng cụ còn các
cánh Stator nghiêng theo chiều ngược lại. Trong bộ hãm chứa đầy chất lỏng, khi
làm việc giữ chất lỏng ở nhiệt độ ≤ 80°C.
Bộ hãm thuỷ lực không có tác dụng dừng bộ khoan cụ vì mômen cản sinh
ra phụ thuộc vào tốc độ thả hay tốc độ quay của trục tời. Tác dụng hãm xảy ra
khi có sự chuyển động của Rotor, trong đố chất lỏng chứa ở khoảng hở giữa
Rotor và Stator. Nước được chuyển vào trong qua các lỗ, chạy vào buồng nạp
cũng sinh ra sự biến thiên vòng quay của Rotor.
Bộ hãm thuỷ lực biến cơ năng sinh ra do hạ một tải trọng thành nhiệt thông
qua Rotor được tang tời kéo quay. Lượng cơ năng có thể bị mất đi phụ thuộc vào
vận tốc quay và thể tích tuần hoàn trong cácte.
Trong quá trình bộ hãm làm việc thì chất lỏng trong khoang làm việc sẽ
nóng lên và lực phanh giảm đi.Vì vậy người ta làm một hệ thống để tuần hoàn
chất lỏng lạnh vào thiết bị làm lạnh (9) nhờ ống dẫn chất lỏng lạnh (7) thông qua
một côn trượt. Côn trượt này chỉ có tác dụng một chiều cho phép bộ hãm làm
việc khi ròng rọc động từ trên cao đi xuống.
Khi Rotor quay, nước ở trong các lõm của Rotor chuyển động về phía ngoài
biên. Nhờ các lực ly tâm, nước lại chuyển động vào các rãnh của Stator. Nhờ lực

ma sát và chuyển động rối xảy ra của nước từ đó tạo nên một mômen ma sát
chống lại chuyển động của Rotor.
• Ưu điểm:
- Cấu tạo đơn giản.
- Làm việc ổn định.
22
- Khả năng hấp thụ nhiệt lượng tốt, hấp thụ phần lớn nhiệt lượng do bộ hãm
chính sinh ra (khoảng 85%).
• Nhược điểm:
- Mômen phụ thuộc vào tốc độ quay của tời.
- Không điều chỉnh được mômen hãm theo sự thay đổi trọng lượng bộ dụng
cụ khi thả.
- Để đảm bảo quá trình hãm thực hiện tốt thì nước trong bình hãm ≈ 80°C.
+ Bộ hãm điện:
• Ưu điểm:
- Với bộ hãm có cùng kích thước thì bộ hãm điện có thể tạo ra mômen gấp
2 lần so với bộ hãm thuỷ lực.
- Không có bộ phận mòn cơ học nên tuổi thọ cao.
- Mômen hãm ổn định, không phụ thuộc vào tốc độ quay của trục tời,
phương pháp điều chỉnh cũng đơn giản hơn.
• Nhược điểm:
- Giá thành đắt, chế tạo phức tạp.
- Độ chính xác không cao.
Theo cấu tạo có thể chia bộ hãm điện thành 3 loại:
+ Loại 1: dùng máy phát điện động cơ 3 pha làm việc ở chế độ hãm động.
Loại này ít dùng vì trọng lượng lớn và không êm.
+ Loại 2: là bộ hãm điện động lực, trong đó mômen hãm được tạo bởi sự
tác động tương hỗ của từ trường với dòng Fucô sinh ra ở Rotor.
+ Loại 3: dùng động cơ điện một chiều cho làm việc ở chế độ máy phát.
Trong đó loại 2 (bộ hãm điện động lực) được dùng rộng rãi trong công tác

dầu khí.
Khi có dòng điện chạy qua trong cuộn kích (4) sẽ sinh ra dòng điện cảm
ứng. Chúng tác dụng với từ thông của cuộn sắt từ tạo ra mômen quay trên trục
truyền (2), giá trị của mômen được điều chỉnh phụ thuộc vào dòng kích thích đưa
vào cuộn kích (4), chính vì vậy ta có thể điều chỉnh mômen quay, tốc độ quay
trên trục truyền (2) bằng cách thay đổi dòng điện kích thích. Trong quá trình bộ
23
hãm làm việc, nhiệt độ tăng cao nên cần bố trí hệ thống làm mát (5) để giảm
nhiệt độ của bộ hãm. Còn vòng chặn (7) làm bằng vật liệu không từ tính có
nhiệm vụ ngăn không cho bột sắt từ văng ra ngoài trong quá trình bộ hãm làm
việc.
Hình 2.9: Sơ đồ cấu tạo bộ hãm điện động lực.
1: Rotor 4: Cuộn kích
2: Trục truyền 5: Hệ thống làm mát bằng nước
3: Stator 6: Nam châm
7: Vòng chặn 8: Đầu (gối) đỡ
9: Bộ sắt từ
2.2. Nguyên lý hoạt động của tời khoan Y2-55.
24
2.2.1. Sơ đồ động học của tời khoan.
Qua hình vẽ 2.1, ta thấy tời Y2 - 55 có 5 vận tốc, trong đó có 4 vận tốc của
trục nâng IV được truyền từ trục số qua trục các đăng I và trục cao tốc II của hộp
số. Sau đó qua các cặp bánh răng có tỉ số truyền 27/93 để truyền tới trục giảm
tốc III. Từ lực này chuyền qua sang trục IV bằng côn hơi kép 15. Để côn hơi làm
việc thì khí nén được nạp vào miệng 16 và được điều khiển từ bảng điều khiển.
Vận tốc thứ 5 là vận tốc độc lập, dùng để nâng êlêvatơ. Nó được truyền từ
hộp số dẫn động qua trục các đăng VIII đến IX. Sau đó truyền đến trục IV thông
qua bánh xích 7, xích 6 và cụm bánh xích 13.
Cụm bánh xích 13 được lắp trên hai vòng bi đũa. Nó còn được dùng để
truyền chuyển động cho trục tời phụ X. Việc đóng ngắt vận tốc số 5 được thực

hiện bằng côn hơi 14 thông qua miệng nạp khí 16 để cung cấp nguồn khí cho
côn hơi này từ bảng điều khiển.
Tời phụ nhận được chuyển động qua bộ bánh xích 13, cặp bánh răng 19/35,
xích 6, trục tời X. Trục tời quay sẽ truyền chuyển động đến bộ bánh răng hành
tinh, nếu đóng côn ma sát của tời phụ thì tời phụ sẽ làm việc.
Để truyền chuyển động cho Rotor thông qua trục các đăng trục II. Cặp bánh
răng 27/44 sẽ được tiếp tục truyền chuyển động các tốc độ cho trục VI. Nếu
đóng khớp nối vấu 19, côn hơi MP500 thì bánh xích 21 sẽ truyền lực quay đến
rotor với các cấp tốc độ khác nhau. Ở đầu trục VII có miệng nạp khí 22 để đóng
côn hơi MP500 (20). Việc đóng ngắt côn hơi này được thực hiện từ bảng điều
khiển. Cấu tạo của tời Y2 - 55 cho phép trong khi trục nâng của tời vẫn hoạt
động thì Rotor vẫn nhận được chuyển động quay, đồng thời nguyên công quay
Rotor trong khi thả bộ khoan cụ.
Trong nguyên công quay thả bộ khoan cụ, trục nâng tách khỏi nguồn cấp
lực bằng ngắt côn hơi MP1070 (15) và được nối với phanh thuỷ lực bởi khớp nối
vấu 9. Chuyển động quay lúc này do trọng lực của bộ ròng rọc động và bộ khoan
cụ tác động. Vận tốc thả khoan cụ sẽ được điều chỉnh bằng phanh cơ học 12 và
mực nước vào phanh thuỷ lực 8.
Như vậy khi thả bộ khoan cụ vận tốc sẽ đều, từ từ không gây hư hỏng bộ
khoan cụ cũng như làm hỏng phanh cơ học.
25