Cấu tạo, nguyên lý làm việc, quy trình bảo dưỡng máy bơm khoan W-2215 trong khoan dầu khí

Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
1
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
MỤC LỤC.....................................................................................................................1
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN.....................................................4
1.1.1 Máy bơm dung dịch khoan...................................................................................5
1.1.2 Sàng rung..............................................................................................................5
1.1.3 Máy lọc cát ( hyđroxycl ) ....................................................................................6
1.1.4 Máng lắng ............................................................................................................7
1.1.5 Máy tách khí.........................................................................................................7
1.1.6 Các thiết bị chứa và điều chế dung dịch khoan....................................................8
1.1.7 Những yêu cầu công nghệ của máy bơm dung dịch khoan................................10
1.3 NHỮNG KẾT QUẢ ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC, NHỮNG TỒN TẠI CẦN TẬP TRUNG
NGHIÊN CỨU............................................................................................................12
CHƯƠNG 2................................................................................................................13
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM W-2215....................13
CHƯƠNG 3................................................................................................................33
QUY TRÌNH VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY BƠM W-2215.......................33
3.1 QUY TRÌNH VẬN HÀNH...................................................................................33
3.1.1 Chạy thử bơm.....................................................................................................33
3.1.2 Lưu ý khi vận hành.............................................................................................34
3.1.3 Các biểu hiện thường gặp khi vận hành máy bơm. Nguyên nhân và biện pháp
khắc phục....................................................................................................................35
3.1.4 An toàn khi vận hành máy bơm.........................................................................38
3.2 QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG................................................................................40
3.2.1 Vấn đề bôi trơn...................................................................................................40
3.2.2 Vấn đề bảo dưỡng máy bơm..............................................................................41
4.1 MỘT SỐ DẠNG MÒN HỎNG CỦA CUM XILANH- PITTONG.....................49

4.1.2 Cơ sở lý thuyết của sự mòn hỏng.......................................................................50
4.1.3 Các dạng mòn hỏng của cụm xilanh- pittong.....................................................57
4.2 MỘT SỐ BIỆN PHÁP NÂNG CAO TUỔI THỌ CỦA CỤM XILANH-
PITTONG ...................................................................................................................67
4.2.1 Biện pháp thiết kế...............................................................................................67
4.2.2 Biện pháp công nghệ..........................................................................................68
4.2.3 Biện pháp sử dụng..............................................................................................69
4.3 MỘT SỐ BIỆN PHÁP PHỤC HỒI KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CỤM
XILANH- PITTONG..................................................................................................71
4.3.1 Xác định hiện tượng, tình trạng, mức độ hư hỏng của chi tiết..........................71
4.3.2 Lựa chọn phương pháp phục hồi........................................................................72
4.3.4 Các biện pháp sửa chữa......................................................................................73
2
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN
STT SỐ HÌNH VẼ TÊN HÌNH VẼ TRANG
1 Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ của hệ thống tuần hoàn
2
2 Hình 1.2
Sàng rung 5
3 Hình 1.3
Máy lọc cát 6
4 Hình 1.4 Máy tách khí
7
5 Hình 1.5 Thùng trộn dung dịch khoan
8
6 Hình 1.6 Phễu trộn dung dịch khoan
9
7 Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo phần cơ khí của máy bơm
14

8 Hình 2.2 Module thủy lực
16
9 Hình 2.3 Sơ đồ cấu tạo cụm xylanh- pittong
17
10 Hình 2.4 Cấu tạo pittong
18
11 Hình 2.5 Cấu tạo van thủy lực
20
12 Hình 2.6 Van an toàn
21
13 Hình 2.7 Cấu tạo van xả nhanh
22
14 Hình 2.8 Van điều hòa
23
15 Hình 2.9 Bộ làm kín ty pittong
24
16 Hình 2.10 Bộ làm kín ty trung gian
26
17 Hình 2.11 Hệ thống bôi trơn ty bơm
28
18 Hinhf 2.12 Hộp thủy lực
29
19 Hình 2.13 Bộ phận trao đổi nhiệt
30
20 Hình 2.14 Phần cơ khí
31
21 Hình 2.15 Phần thủy lực
31
22 Hình 4.1 Sơ đồ biểu diễn sự mòn do mài
52

SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
3
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
23 Hình 4.2 Sơ đồ biểu diễn sự mòn do chèn ép hạt mài
53
24 Hình 4.3 Sự mòn của xylanh
60
25 Hình 4.4 Sự mòn vòn cao su của pittong
61
26 Hình 4.5
Ảnh hưởng của thành phần lực N đến độ mòn
của xylanh
63
27 Hình 4.6 Đường đặc tính xâm thực của máy bơm
66
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN
STT SỐ HIỆU BẢNG TÊN BẢNG TRANG
1 1.1 Thông số chính máy bơm loại
10- 11
2 3.1
Những hỏng hóc trogn quá trình sử dụng máy
bơm khoan
36- 37
3 3.2 Quy trình bảo dưỡng các bộ phận
42- 49
4 4.1
Các chi tiết trong sơ đồ biểu diễn sự mòn do
mài
52
5 4.2

Các chi tiết trong sơ đồ biểu diễn sự mòn do
chèn ép hạt mài
53
6 4.3 Các chi tiết trong hình 4.3
60
7 4.4 Bảng thông số chế độ khoan
76
8 4.5 Thông số dung dịch dung cho giếng khoan
76- 77
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
4
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, ngành công nghiệp dầu khí đang là một ngành công nghiệp
mũi nhọn trong công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Tập Đoàn
Dầu Khí Việt Nam ngày càng phát triển không chỉ trong nước mà còn vươn
xa tới thị trường quốc tế trong công tác thăm dò – khai thác dầu khí.
Trong công tác khoan giếng, quá trình vận chuyển mùn khoan lên bề
mặt là một quá trình kỹ thuật cơ bản khi khoan. Trong khoan dầu khí, ta sử
dụng máy bơm để bơm dung dịch khoan khoan xuống giếng, đưa mùn khoan
lên mặt đất và thực hiện các chức năng khác. Đây là tổ hợp không thể thiếu
trong mỗi tổ hợp thiết bị khoan.
Nhận thấy tầm quan trọng của máy bơm dung dịch khoan trong công
tác khoan các giếng khoan dầu khí. Sau một thời gian thực tập tại các xí
nghiệp của các Xí Nghiệp Liên Doanh Dầu Khí Vietsopetro, tôi đã lựa chọn
đề tài: “Cấu tạo, nguyên lý làm việc, quy trình bảo dưỡng máy bơm khoan
W-2215 trong khoan dầu khí” Chuyên đề: “Tính toán lựa chọn bơm và
nghiên cứu sự mòn hỏng cụm xilanh – pittông”.
Kết cấu đồ án gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về máy bơm dung dịch khoan ở Vietsopetro.

Chương 2: Cấu tạo và nguyên lý làm việc máy bơm W-2215.
Chương 3: Quy trình vận hành, bảo dưỡng máy bơmW-2215.
Chương 4: Tính toán lựa chọn bơm và nghiên cứu sự mòn hỏng cụm
xilanh – pittong.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do kiến thức và kinh nghiệm còn
hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Vì vậy, em rất
mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn.
Qua đồ án này, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của
thầy giáo TS. Nguyễn Văn Giáp, các thầy cô trong bộ môn Thiết bị Dầu khí
và công trình.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 05 năm 2011
Sinh viên
Trần Văn Phường
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
1
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY BƠM DUNG DỊCH KHOAN Ở
VIETSOVPETRO
1.1 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG TUẦN HOÀN DUNG DỊCH KHOAN
Nguyên lý làm việc: Từ chuyển động quay của động cơ qua hệ thống
bánh đai truyền qua bộ phận cơ khí ở đây từ chuyển động quay của trục đến
chuyển động tịnh tiến của pittông. Trong quá trình pittông chuyển động sẽ
làm đóng, mở van hút xả đưa dung dịch đi.
Dung dịch khoan được tuần hoàn theo sơ đồ dưới:
Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ của hệ thống tuần hoàn.
1. Máy bơm dung dịch 9. Khoảng không vành xuyến
2. Ống đứng 10. Đầu xa nhích
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51

2
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
3. Cần vuông 11. Ống cong
4. BOP 12. Đầu ống hút của bơm
5. Cần khoan 13. Đường xả quá tải
6. Thành giếng 14. Phễu
7. Cần nặng 15. Thùng chứa dung dịch
8. Choòng khoan 16. Xyclon lọc
17. Sàng lọc
Giải thích sơ đồ 1.1
Từ bể chứa (15) dung dịch sẽ đi qua ống hút bơm (12) khi đó dung dịch
đi vào bơm (1),từ bơm dung dịch được bơm qua ống đứng(2)sau đó đi qua
ống cong (11) tiếp tục qua cần vuông (3) rồi xuống chòong khoan (8). Dung
dịch hòa trộn với đất đá thành bùn và được đưa lên mặt đất qua khoảng không
vành xuyến (9) lên sàng rung (17). Phần lẫn khí trong dung dịch sẽ được tách
khí ra từ máy tách khí, dung dịch đi vào bể chứa (15) và tiếp tục vòng tuần
hoàn.
Trong công tác khoan Dầu khí thì dung dịch đóng vai trò quan trọng.
Bởi vì dung dịch khoan có chức năng sau:
Chức năng nâng mùn khoan: Trong quá trình tuần hoàn dung dịch
khoan có nhiệm vụ nâng mùn khoan lên miệng giếng. Việc nâng mùn khoan
lên phụ thuộc vào vận tốc, trọng lượng riêng và độ nhớt của dung dịch khoan.
Các tính chất này phụ thuộc tính chất đất đá tạo mùn ở mỗi tầng địa chất.
Chức năng giữ mùn khoan ở trạng thái lơ lửng sau khi ngưng tuần
hoàn dung dịch mùn sẽ được giữ lại trong khoảng không vành xuyến. Chính
tính lưu biến của dung dịch đã giữ mùn khoan ở trạng thái này nhờ sự gen
hóa khi ngưng tuần hoàn. Thực tế là các dung dịch nhớt đều có tính lưu biến.
Chức năng làm mát dụng cụ khoan, giảm ma sát cho bộ khoan dụng cụ:
Dụng cụ khoan bị nóng lên bởi ma sát cơ học, chuyển thành nhiệt và nóng lên
bởi nhiệt độ ở đáy giếng (địa nhiệt). Việc dung dịch khoan có khả năng làm

giảm ma sát giữa bộ khoan cụ và thành giếng. Do đó để cải thiện chức năng
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
3
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
này người ta cho thêm vào dung dịch các chất chống ma sát như dầu và các
phụ gia khác.
Chức năng gia cố thành giếng khoan: dung dịch khoan sẽ thẩm thấu
vào thành để lại một lớp màng các hạt keo. Lớp màng này được gọi là vỏ
sét. Lớp vỏ sét này bám chắc được lá nhờ các sản phẩm đặc biệt gọi là chất
khử lọc.
Chức năng khống chế sự xâm nhập các chất lỏng từ vỉa: dung dịch
khoan tác động một áp suất tĩnh lên thành giếng có giá trị bằng
Ph = 9,81.ρ.H (1.1)
H: Chiều cao của cột dung dịch ( m )
ρ: Khối lượng riêng của dung dich khoan ( kg/m
3
)
Nếu áp suất thủy tĩnh Ph lớn hơn áp suất chất lỏng trong thành thì chất
lỏng này không thể chảy vào trong giếng được. Do đó có thể coi dung dịch
khoan như một đối áp đầu tiên khống chế áp suất ở đáy giếng.
Chức năng truyền dẫn công suất cho động cơ đáy: Đối với một số ứng
dụng cho khoan định hướng, khoan bằng choòng kim cương người ta lắp vào
bộ khoan một động cơ đáy (tuabin hoặc động cơ thể tích). Động cơ này làm
việc nhờ dung dịch khoan cụ làm quay dụng cụ phá đá. Khi vận hành động
cơ này sẽ gây sụt áp lớn và tổn thất áp suất trong hệ thống đẩy của bơm.
Chức năng truyền thông tin (dữ liệu) địa chất: Nhờ tuần hoàn mà dung
dịch khoan cho nhà địa chất và thợ khoan khi khoan biết được địa tầng của
mỗi vùng khoan qua.
Chính nhờ các chức năng của dung dịch khoan giúp cho quá trình khoan
được thuận lợi. Sau khi đưa mùn khoan lên dung dịch khoan đã bị bẩn. Để

tiếp tục tái sử dụng dung dịch cần phải làm sạch dung dịch trước khi bơm trở
lại. Các thiết bị bơm và làm sạch dung dịch gồm có:
- Máy bơm dung dịch và hệ thống vòi cao áp
- Sàng rung
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
4
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
- Máng lắng
- Máy lọc cát
- Máy tách khí
- Các thiết bị chứa và điều chế dung dịch khoan
1.1.1 Máy bơm dung dịch khoan
Hiện nay máy bơm khoan được sử dụng trên giàn khoan là loại máy
bơm pittông: Máy bơm hai xi lanh tác dụng kép hoặc máy bơm pittông 3 xi
lanh tác dụng đơn dung dịch rửa giếng khoan.
Máy bơm khoan được dùng nhiều là loại bơm pittông bởi vì nó có một số ưu
điểm sau:
- Bơm được nhiều loại chất lỏng có tỷ trọng khác nhau
- Tạo được áp suất lớn
- Lưu lượng bơm và áp suất bơm độc lập với nhau
- Cấu tạo đơn giản dễ dàng thay thế, lắp ráp và bảo dưỡng
- Độ bền cao phù hợp với công tác khoan trên biển
Do bơm pittông có thể tạo ra áp lực cao nên chúng được dùng để đưa
dung dịch khoan xuống giếng khoan. Chất lỏng dung dịch mà bơm có thể đưa
được xuống là nước, sét, dung dịch nhũ tương.
1.1.2 Sàng rung
Hình 1.2 Sàng rung
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
5
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

1. sàng rung 3. đường ống nối các bể dung dịch
2. bể lắng cát 4. đường thu hồi chất rắn
Sàng rung là một bộ máy lọc nước đầu tiên sau khi dung dịch từ giếng
khoan ra. Sàng rung được cấu tạo từ các tấm lưới kim loại đặt nghiêng 13-15
độ. Dung dịch chảy vào là nhờ sự rung động nhịp nhàng của đối trọng, và lò
xo giảm đối mà những phần tử nhỏ, nhẹ chảy xuống máng vào bể chứa dung
dịch còn các phân tử nặng lớn rơi ra ngoài.
1.1.3 Máy lọc cát ( hyđroxycl )
Hình 1.3 Máy lọc cát
Là loại máy lọc cát trong dung dịch sau khi đã chảy qua sàng rung và
máng lắng. Dung dịch được các bơm ly tâm xả vào các côn theo phương
tiếp tuyến.
Những phân tử nặng rơi xuống dưới chảy ra ngoài. Còn các phân tử
nhẹ trào lên trên chảy vào máng dung dịch (n các loại này có kích thước nhỏ
hơn 74 μm ).
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
6
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Máy lọc cát sẽ tách các loại hạt có kích thước lớn hơn 74 μm.
1.1.4 Máng lắng
Được dùng để tách bớt một phần chất rắn trong dung dịch đã lọt qua
sàng rung. Máng lắng có chiều rộng từ 600-700 mm, chiều sâu từ 400 – 600
mm và chiều dài từ 40 – 50 m. Máng lắng có tác dụng làm chậm tốc độ chảy
của dung dịch. Tạo điều kiện cho mùn khoan dễ lắng đọng trên suốt chiều dài
máng.
1.1.5 Máy tách khí
Hình 1.4 Máy tách khí
1. Thành bình 4. Máy nén khí
2. Ống dẫn khí 5. Đường dẫn dung dịch
3. Cánh nghiêng 6. Đường vào của dung dịch

Là loại máy dùng để xử lý dung dịch khoan khi bị lẫn khí, tránh nguy
cơ phun trào, tránh nguy cơ gây hỏa hoạn đồng thời đảm bảo hiệu suất cho
các loại máy bơm.
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
7
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Máy tách khí có nhiều loại được sử dụng, nhưng đều có nguyên lý làm
việc giống nhau. Nguyên lý cơ bản là sử dụng chênh lệch áp suất trong bình
chân không của buồng máy với áp suất của các bọt khí lẫn trong dung dịch.
Điều quan trọng nhất của máy tách khí là máy hút chân không để hút hết
không khí trong bình tạo ra một áp suất nhỏ hơn áp suất bên ngoài.
1.1.6 Các thiết bị chứa và điều chế dung dịch khoan
Các thiết bị chứa và điều chế dung dịch bao gồm: Bể chứa, thùng trộn,
phễu trộn, máy quấy và súng phun.
1.1.6.1 Bể chứa dung dịch khoan
Bể chứa dung dịch khoan có dạng hình hộp chữ nhật với các kích thước
tiêu chuẩn sau:
Chiều dài: 3700 ÷6000 (mm)
Chiều rộng: 2650 (mm)
Chiều cao: 1820 (mm)
Bể chứa được gia công từ các tấm tôn dày hàn vững chắc nhờ các thanh
thép định hình. Số lượng bể chứa cho một giàn khoan có thể thay đổi theo vị
trí của giàn khoan đó.
1.6.1.2 Thùng trộn dung dịch khoan
Hình 1.5 Thùng trộn dung dịch khoan
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
8
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Thùng trộn dung dịch khoan được cấu tạo đơn giản, thường để trộn sét
khô, hóa phẩm và nước lã để tạo thành dung dịch khoan.

Thùng trộn có thể tích 4000 ÷ 10000 (mm
3
). Bên trong có cánh được
lắp trên trục làm nhiệm vụ xáo trộn đều đất sét hóa phẩm và nước lã. Thùng
trộn có một máy khuấy bằng động cơ điện. Nước được bơm vào thùng qua
ống dẫn lắp ở phái trên còn hóa chất và lắp được đưa vào thùng từ nắp. Với
loại thùng trộn dạng này có thể tạo dung dịch khoan từ sét cục.
1.6.1.3 Phễu trộn
Hình 1.6 Phễu trộn dung dịch khoan
1. Phễu 3. Vòi phun
2. Khóa phễu trộn 4. Đường ra của dung dịch
Phễu trộn dùng để gia công dung dịch khoan từ sét bột, dưới sự tác
động của dòng xoáy lực, xoáy cuộn để trộn đều sét, hóa phẩm và nước.
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
9
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
1.1.6.4 Máy quấy và súng phun
Là thiết bị dùng để quấy dung dịch trong bể. Việc khuấy động lần này
làm cho chất rắn trong bể không thể lắng đọng xuống đáy bể. Đặc biệt là dung
dịch nặng có bột đá ba-rít.
Nhờ vào máy quấy và súng phun làm cho các hạt rắn phân bố đều trong
dung dịch. Cả hai loại này thường được lắp ở bể chứa.
1.1.7 Những yêu cầu công nghệ của máy bơm dung dịch khoan
Đối với bơm dung dịch khoan cần được đáp ứng những yêu cầu sau:
- Do độ sâu của khoan là rất lớn vì vậy bơm cần có áp suất lớn cũng
như đạt được độ ổn định trong quá trình truyền dung dịch
- Bơm được nhiều loại chất lỏng có tỷ trọng khác nhau
- Có khả năng bơm dung dịch một cách ổn định
- Đáp ứng được những yêu cầu của công tác khoan
- Có mối liên kết lắp đặt hợp lý với các thiết bị trên giàn

1.2 MỘT SỐ LOẠI MÁY BƠM DUNG DỊCH KHOAN THƯỜNG DÙNG Ở
VIETSOVPETRO
Hiện nay tại xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro có 2 loại giàn
chính sử dụng để khoan đó là giàn cố định và giàn tự nâng. Trên giàn cố định
có tháp khoan hiện nay sử dụng chủ yếu là các bơm khoan của Liên Xô tiêu
biểu như loại YHБ-600 và 9 MPT-73. Loại YHБ-600 có các thông số chính
như sau:
Bảng 1.1 Thông số chính máy bơm loại YHБ-600
Công suất máy bơm 600 kW
Công suất thuỷ lực 475 kW
Chiều dài hành trình Pittông 400 mm
Đường kính ty Pittông 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
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
10
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
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 pittông 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
Hiện nay, Vietsovpetro còn có 3 giàn khoan tự nâng sử dụng các loại
máy bơm khoan được sản xuất ở các nước tư bản. Giàn khoan Cửu Long
dùng hai máy bơm NOV 12-P-160 triplex có bình điều hòa Hydril K-20
5000psi. Bơm được dẫn động bởi 2 động cơ điện EMD D79DM motor, 1600
HP. Giàn Tam Đảo 01 dùng 3 bơm NOV 1600HP. Giàn Tam Đảo 02 hiện nay
dùng 2 bơm khoan là W2215-193 và W2215-195, Máy bơm W2215 có các
thông số như sau:
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
11
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
1.3 NHỮNG KẾT QUẢ ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC, NHỮNG TỒN TẠI CẦN TẬP
TRUNG NGHIÊN CỨU
Từ khi hình thành ngành Dầu khí tới nay các loại máy bơm đã được sử
dụng trên giàn khoan khai thác Dầu khí của Xí nghiệp Liên Doanh
Vietsovpetro một cách hợp lý và hiệu quả. Đã góp phần to lớn trong công
cuộc xây dựng nền công nghiệp của đất nước từng bước phát triển hơn. Việc
sử dụng máy bơm trong công tác khai thác Dầu khí đã được sử dụng một cách

hợp lý giúp cho quá trình khai thác, tìm kiếm thăm dò đạt hiệu quả cao.
Tuy nhiên bên cạnh đó vẫn còn có nhưng tồn tại hạn chế về mặt đáp
ứng các yêu cầu công nghệ hiện đại đang được sử dụng trên giàn khai thác
Dầu khí hiện nay. Do thời gian làm việc không đảm bảo được những yêu cầu
cần thiết. Vì vậy chúng ta cần phải có những biện pháp nhằm nâng cao tuổi
thọ cũng như khả năng làm việc của máy bơm để có thể đáp ứng được những
yêu cầu công việc.
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
12
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 2
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM W-2215
2.1 CẤU TẠO MÁY BƠM W- 2215
Bơm W-2215 có 2 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,
pittông, 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.
2.1.1 Phần cơ khí
Bộ phận cơ khí là một trong hai bộ phận chính của máy bơm. Nó có tác
dụng chuyển từ công suất của động cơ điện qua các bộ phận của bộ phận cơ
khí truyền chuyển động cho pittông chuyển động tịnh tiến để thực hiện các
quá trình hút và đẩy.

2.1.1.1 Sơ đồ cấu tạo và hoạt động của cụm cơ khí
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 2.1 gồm: bánh đà, trục chủ động, bộ
truyền động bánh răng, hệ thống tay quay- thanh truyền và kết cấu con trượt.
SV. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
13
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Hình 2.1. Sơ đồ cấu tạo phần cơ khí của máy bơm
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. Trần Văn Phường Lớp. Thiết bị dầu khí- K51
14
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Đồ án tốt nghiệp
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.
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 bulông số (4). Nắp kiểm tra (2) dùng để
kiểm tra sự bôi trơn cho cụm con trượt (23) cũng như máng trượt (21). Nắp số
(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. 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 bơi trơn
AGMA No7 EP hoặc /ISO-VG Grade 460 khi điều kiện làm việc trong
khoảng 55÷155
0
F.
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.
2.1.2 Phần thủy lực
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- pittông.
Phần thủy lực cấu tạo gồm các bộ phận chính như: vỏ hộp thuỷ lực, cụm
xylanh-pittông, van, ống hút, ống đẩy, bình điều hòa.
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Bộ phận thủy lực gồm có 2 phần chính: Modul hút và Modul xả. Bộ phận
modul hút phần 2 của 2 phần module thủy lực có thể tháo rời mà không làm
xáo trộn tới modul xả. Modul xả của 2 phần bộ phận thủy lực có thể tháo rời
mà không làm xáo trộn tới modul gần kề.
Trong các bộ phận của bộ phận thủy lực quan trọng nhất vẫn là xi lanh,
pittông và cặp van hút, đẩy. Việc điều chình lưu lượng và áp suất của bơm
dựa vào việc điều chỉnh kích thước của xi lanh-pittông.
Các bộ phận của modul thủy lực
Hình 2.2 Module thủy lực
1. Đường ống đẩy 6. Pittông
2. Bình điều hòa đẩy 7. Manhephon hút
3. Van đẩy 8. Ống hút
4. Xi lanh 9. Cần pittông
5. Van hút 10. Manhephon đẩy
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Đồ án tốt nghiệp
2.1.2.1 Cụm xylanh pittông
1 2 3 4 5

6
7
8
9
11
12
10
5
9
Hình 2.3 Sơ đồ cấu tạo cụm xylanh-pittông
1. Ống lót
2. Vòng cách
3. Thân máy
4. Vòng định tâm
5. Xylanh
6. Hộp thủy lực
7. Vòng cao su
8. Vòng cách
9. Ống lót
10. Đai ốc
11. Êcu
12. Pittông
13. Cần pittông
14. Êcu
15. Vòng đỡ
16. Bulông
17. Vòng phớt
18. Ống ép
19. Đĩa cao su
20. Đai ốc

21. Ty trung gian
Cụm xylanh- pittông 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 thành 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 pittông hợp lý để
tạo ra được lưu lượng yêu cầu.
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Đồ án tốt nghiệp
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 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
pittông 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.
Pittông
Hình 2.4 Cấu tạo pittông
1. Cao su 2. Thép
Cấu tạo của pittông 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 pittông. Mặt ngoài của pittông 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
pittông 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.
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Đồ án tốt nghiệp

Đường kính ngoài của pittông bằng đường kính trong của xylanh, tức là từ
130÷200mm.
Cần pittông 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
pittông tiện ren để nối vào thanh nối của máng trượt, đầu trên cũng tiện ren để
giữ pittông. Cần pittông có tác dụng truyền chuyển động cho pittông chạy
trong xylanh.
Xác định đường kính của xylanh- pittông:
Trong quá trình làm việc, pittông luôn chuyển động tịnh tiến qua lại
trong xylanh mà vẫn phải đảm bảo giữ kín không cho dung dịch lọt qua giữa
thành xylanh và pittông do vậy đường kính trong của xylanh phải bằng đường
kính của pittông. Điều này có nghĩa là, việc đi xác định đường kính của
xylanh và pittông chính là tính toán đường kính trong và ngoài của xylanh.
Đường kính trong của xylanh (D)
Công thức tính lưu lượng của bơm tác dụng kép:
Q =
60
.... anSFi
(2.1)
Trong đó:
i- số xylanh;
S- khoảng chạy của pittông;
n- tốc độ quay của tay quay;
a- hệ số tiết diện, bơm đơn a=1;
f- tiết diện của cần pittông;
F- tiết diện của pittông, F =
4
.
2
D

π
;
D- đường kính của pittông (đường kính trong của xylanh)
Như vậy:
Q =
4
.
2
D
π
.
60
.... anSi
(2.2)
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Đặt
D
S
= φ, với φ là một hệ số cho trước phụ thuộc vào kích thước
bơm, với bơm W2215 thì φ = 1,5.
 S = φ.D
Thay giá trị của S vào (2.5) và rút ra D ta được:
D =6,2.
3
.... ani
Q
ϕπ

(2.3)
Đường kính ngoài của xylanh (D

n
)
Đường kính ngoài của xylanh ta tính theo công thức sau:
D
n
= D.
[ ]
[ ]
P
P
3,1
4,0
−
+
σ
σ
(2.4)
Trong đó:
[ ]
σ
- ứng suất kéo cho phép của vật liệu làm xylanh;
Với thép cácbon:
[ ]
σ
= 500÷700 KG/cm
2
Với thép hợp kim:
[ ]
σ
= 1000 KG/cm

2
P- áp suất thử dò. Thông thường P= (1,5÷1,8).P
max
Với P
max
- áp suất lớn nhất trong xylanh trong quá trình làm việc.
2.1.2.2 Van
Máy bơm dung dịch khoan W-2215 sử dụng ba loại van chính là van
thủy lực, van an toàn và van xả nhanh.
Van thủy lực
Hình 2.5 Kết cấu van thủy lực
Trường Đại học Mỏ- Địa chất Đồ án tốt nghiệp
1. Nắp van
2. Gioăng làm kín
3. Gioăng làm kín
4. Trục dẫn hướng
5. Đệm kín
6. Cối van
7. Êcu
Van thủy lực có nhiệm vụ để ngăn cách khoảng không giữa buồng làm
việc và các đường ống hút, ống đẩy.
Van thủy lực là loại van ngược chỉ cho phép dung dịch đi theo một
chiều nhất định, nó có cấu tạo đơn giản với kết cấu như sau: Khi van làm việc
thì nắp van (1) sẽ được đóng mở qua sự dịch chuyển của nắp van nhờ bộ phận
dẫn hướng (3). Trên bộ phận dẫn hướng (4) có êcu (7) và đệm làm kín (5),
đệm này có tác dụng bịt kín khoảng không giữa khoang làm việc và đường
ống. Trên êcu (7) có lắp lò xo để đóng van khi áp suất trong buồng làm việc
thay đổi.
Van thủy lực của bơm pittông thường là loại van ngược, có nghĩa là khi
áp suất trong buồng làm việc thay đổi tăng hoặc giảm so với áp suất đường

ống hút hoặc ống xả do sự dịch chuyển qua lại của pittông trong xylanh, thì
nắp van (1) sẽ đóng hoặc mở để điều chỉnh quá trình bơm. Khi nắp van (1)
mở thì bộ phận dẫn hướng (4) sẽ hướng dòng chảy đi qua nó để vào khoang
làm việc (nếu thực hiện quá trình hút) hoặc đi ra ngoài qua đường xả (nếu
thực hiện quá trình đẩy). Một quá trình mới lại được tiếp tục.
Van an toàn
1 2 3 4
5
6
7
Hình 2.6 Van an toàn
1. Thân van 4. Nắp van
2. Vồng làm kín 5. Gioăng làm kín