Tìm hiểu về cấu tạo và sự làm việc của tổ hợp thiết bị khoan trên giàn tự nâng tam đảo 01 – vietsovpetro

1

MỤC LỤC


2

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
ST
T
1
2
3

Hình vẽ

Tên hình vẽ

Tran
g
10
11
12

Hình 1.1
Hình 1.2
Hình 1.3

Tháp khoan trên giàn Tam Đảo – 01
Sơ đồ cấu tạo tời khoan National D2000E
Một phần tời khoan National D2000E trên Tam Đảo - 01

4

Hình 1.4

Ròng rọc cố định

13

5

Hình 1.5

Ròng rọc động và móc nâng

14

6

Hình 1.6

Mặt trên của bàn Rotor

15

7

Hình 1.7

Mặt dưới của bàn Rotor

16

9

Hình 1.8

Cấu tạo Topdriver PS2-500/500

18

10

Hình 1.9

20

11

Hình 1.10

12

Hình 1.11

Cấu tạo ngoài của máy bơm 12 - P - 160 National Oil
Well
Cấu tạo phần truyền động của máy bơm 12-P-160
National Oil Well
Sơ đồ cấu tạo máy bơm 1 piston tác dụng đơn

13

Hình 1.12

Phễu trộn

24

14

Hình 1.13

Sàn rung

25

15

Hình 1.14

Máy lọc cát

26

16

Hình 1.15

Sơ đồ hệ thống tách khí bằng phương pháp cơ học

27

18

Hình 2.1

Cấu trúc bộ dụng cụ khoan

28

20

Hình 2.2

Cấu tạo za mốc cần khoan

29

21

Hình 2.3

Búa đập thủy lực

32

22

Hình 2.4

Choòng kim cương

35

23

Hình 2.5

Cấu tạo choòng ba chóp xoay

36

24

Hình 2.6

Các loại choòng đặc biệt

37

21
22


3

DANH MỤC BẢNG BIỂU
ST
T

Bảng

Tên bảng

Trang

1

Bảng 1

Thông số kỹ thuật của máy bơm 12 - P - 160 National
Oil Well dùng trên giàn Tam Đảo - 01

23

2

Bảng 2

Bảng lựa chọn đường kính cần nặng cho các khoảng
khoan của giếng 407RC - DM giàn Tam Đảo – 01

30

3

Bảng 3

Thông số bộ khoan cụ khoảng khoan 3478 – 3956 m

48

4

Bảng 4

Bảng thông số tính toán bền cột cần khoan khoảng
khoan 3478 – 3956 m.

48


4

HỆ CHUYỂN ĐỔI ĐƠN VỊ TÍNH TOÁN
•

•
•
•
•
•

Độ dài
- 1 foot (ft) = 0,305 m
- 1 inch (in) = 25,4 mm
Thể tích
- 1 gallon (gal) = 4,55 lít
Khối lượng

- 1 pound (pl) = 0,45 kg
Áp suất
- 1 Psi = 6,89 Kpa = 0,061 atm
Công suất
- 1 mã lực (HP) = 0,4757 KW
Mômen
- 1 ft.lb = 1,356 N.m


5

-

CHƯƠNG 1
CÁC THÀNH PHẦN TRONG TỔ HỢP THIẾT BỊ KHOAN TRÊN
GIÀN TỰ NÂNG TAM ĐẢO – 01
1.1. Thiết bị nâng thả
1.1.1. Tháp khoan
1.1.1.1. Đặc điểm chung của tháp khoan
Tháp khoan được đặc trưng bởi chiều cao, sức chịu tải, kích thước sàn làm
việc dưới đất và trên cao. Vật liệu chế tạo tháp là vật liệu chuyên dụng.
Trong tháp khoan có bố trí hệ thống PaLăng, chỗ dựng cần khoan và một phần
thiết bị khoan, thiết bị điều khiển và che chắn cho công nhân làm việc.
Thông thường tải trọng làm việc càng lớn thì tháp khoan có chiều cao càng
tăng, cho phép kéo thả được cần dựng dài, giảm được thời gian nâng thả. Tuy vậy,
tháp khoan càng cao càng có những bất lợi vì: cần dựng quá dài nên dễ bị uốn cong
khi dựng thẳng đứng do tải trọng bản thân cần dựng, ren zamốc đầu cần đặt trên giá
đỡ dễ bị biến dạng. Hơn nữa tăng giá thành đầu tư và thời gian xây lắp tháp khoan.
1.1.1.2. Chức năng và nhiệm vụ của tháp khoan
- Lắp đặt ròng rọc sàn làm việc trên cao.

- Treo các dụng cụ phụ trợ trong khoan dầu khí.
- Gá đặt cần dựng và cần khoan.
- Nâng thả bộ dụng cụ khoan, ống chống và các thiết bị khai thác.
- Treo một phần trọng lượng cột cần khi khoan giảm tải.
Bảo vệ con người và thiết bị.
Xuất phát từ mục đích đó nên tháp khoan phải thỏa mản các yêu cầu sau:
Đảm bảo đủ độ bền và ổn định.
Chiều cao tháp phải hợp lý.
Kết cấu đơn giản, tiện lợi cho việc tháo lắp và di chuyển.
Trọng lượng và kích thước phải nhỏ.
Đảm bảo an toàn và thuận tiện cho quá trình thi công.
1.1.1.3. Thông số kỹ thuật của tháp khoan trên giàn Tam Đảo – 01
- Chiều cao tháp khoan: 44,8 m.
- Sức nâng tối đa của tháp: 631,6 Tấn.
- Kích thước khung nền: 9,15 m x 9,15 m.
- Kích thước khung đỉnh: 2,44 m x 2,44 m.
- Khả năng chứa cần dựng: 186 cần loại 127 mm.


6

Hình 1.1. Tháp khoan trên giàn Tam Đảo – 01


7

1.1.2. Tời khoan
1.1.2.1. Công dụng của tời khoan
Tời khoan dùng để kéo thả cột cần khoan, ống chống, tháo vặn cần khoan, treo
cột cần khoan. Trong một số trường hợp tời khoan còn dùng để truyền động cho

rotor. Tời khoan còn được dùng để di chuyển vật nặng phục vụ cho công tác hạ tháp
và các công tác phụ trợ khác.
1.1.2.2. Cấu tạo tời khoan
Sơ đồ cấu tạo tời khoan National D2000E dùng trên giàn tự nâng Tam Đảo –
01.

-

Hình 1.2. Sơ đồ cấu tạo tời khoan National D2000E
1. Đầu kẹp cáp
5. Động cơ điện
2. Cáp khoan
6. Bộ lọc khí quạt làm mát
3. Phanh điện từ
7. Hộp số
4. Cảm biến và công tắc
1.1.2.3. Thông số kỹ thuật của tời khoan National D2000E
Thông số kỹ thuật của tời khoan National D2000E sử dụng trên giàn tự nâng
Tam Đảo – 01 :
Công suất trên trục tời : 1472 kW.


8

-

-

Chiều sâu khoan được: 4572 6706 m.
Đường kính cáp: 35 mm.

Đường kính tang tời: 462 mm.
Chiều dài tang tời: 1422,4 mm.
Đường kính tang phanh: 1371,6 mm.
Chiều rộng tang phanh: 263,53 mm.
Số tốc độ: 4.
Khối lượng: 54,3 Tấn.

Hình 1.3. Một phần tời khoan National D2000E trên Tam Đảo – 01
1.1.3. Hệ thống PaLăng
1.1.3.1. Cấu tạo chung và chức năng của hệ thống PaLăng
Hệ thống PaLăng biến chuyển động quay của tang tời thành chuyển động tịnh
tiến lên xuống của móc nâng và làm giảm tải cho dây cáp.
Dây cáp được mắc vào các con lăn của hệ thống ròng rọc tĩnh và ròng rọc
động theo một trình tự nhất định. Một đầu cáp được giữ cố định (thường ở một chân
của tháp sao cho kíp trưởng dễ quan sát khi làm việc) gọi là đầu cáp chết, còn một
đầu mắc vào tời khoan gọi là cáp tời (hay đầu cáp cuốn).
1.1.3.2. Các bộ phận của hệ thống PaLăng
Ròng rọc cố định:
Ròng rọc cố định chỉ tham gia một chuyển động quay quanh trục của nó. Nó
được lắp cố định trên đỉnh tháp khoan, gồm nhiều puli lắp trên 1 trục hoặc 2 trục


9

song song với nhau. Các puli quay trên trục nhờ các ổ bi, phía ngoài có tấm chắn
bảo vệ. Kích thước rãnh và độ cứng bề mặt rãnh là yếu tố ảnh hưởng đến độ bền
của cáp.

-

Hình 1.4. Ròng rọc cố định
Ròng rọc động và móc nâng:
Ròng rọc động là những ròng rọc trong quá trình làm việc nó tham gia 2
chuyển động: vừa quay quanh trục bản thân và chuyển động tịnh tiến lên xuống.
Càng nhiều ròng rọc động và nhánh cáp động thì cáp càng nhanh mòn, ít ròng
rọc động và nhánh cáp động thì khả năng kéo giảm, cáp càng làm việc nặng nhọc
hơn. Thực tế cho thấy rằng: trong điều kiện cho phép nếu giảm số ròng rọc, tăng
đường kính ròng rọc, sử dụng cáp bền hơn thì tốt hơn là dùng nhiều ròng rọc. Điều
đó được giải thích bằng việc giảm số lần cáp cuốn lên tang tời, vì khi cáp quấn lên
tang tời càng nhiều vòng thì cáp nhanh bị phá hủy.
Móc nâng: được lắp ngay bên dưới ròng rọc động bằng hệ thống chốt có hai lò
xo đồng tâm nhằm mục đích dự trữ một lực kéo để khi tháo cần sức căng của lò xo
sẽ nâng cần ra khỏi vị trí vừa tháo đồng thời còn có tác dụng giảm xóc. Móc nâng
thường có cơ cấu chốt an toàn ở miệng, nó tự động đóng kín khi có vật móc ở trong.
Hai bên có tai để gắn quang treo.


10

Hình 1.5. Ròng rọc động và móc nâng
-

-

Cáp khoan:
Cáp khoan có lõi kim loại, trên đó người ta bện 6 rãnh làm bằng sợi thép.
Chiều xoắn của các sợi thép ở các rãnh ngược chiều với chiều xoắn ở các rãnh trên
lõi cáp khoan. Chính điều này làm cáp cứng hơn nhưng cũng phần nào giúp chống
xoay.
1.2. Hệ thống quay

1.2.1. Bàn quay Rotor
1.2.1.1. Chức năng
Bàn quay Rotor dùng để quay cột cần khoan, làm bệ tỳ để giữ cột cần khoan,
ống chống khi kéo thả và làm rất nhiều công tác phụ trợ khác.
Đóng vai trò là bộ truyền trung gian, biến chuyển động quay của trục nằm
ngang thành chuyển động quay của trục thẳng đứng để truyền mômen quay từ trên
bề mặt xuống choòng khoan.
1.2.1.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
Cấu tạo:
Bàn quay rotor bao gồm các bộ phận chính sau: trục dẫn, cặp bánh răng nón,
bàn quay và hệ thống ổ đỡ (vòng bi). Cặp bánh răng nón dùng để truyền chuyển
động quay từ trục dẫn nằm ngang đến bàn quay xung quanh trục thẳng đứng. Tất cả
các hệ thống ổ đỡ và cặp bánh răng đều được bôi trơn bằng dầu.


11

Đặc tính kỹ thuật của bàn quay Rotor là: tần số quay và số tốc độ truyền công
suất, tải trọng tĩnh cho phép lên Rotor và đường kính lỗ bàn quay Rotor.
Để truyền chuyển động quay lên cần chủ đạo thì phía trong lỗ Rotor được đặt
các bạc hãm định hình theo kích thước và tiết diện cần chủ đạo (hay còn gọi là các
chấu chèn).
Kích thước danh nghĩa được đặc trưng bằng đường kính lỗ bàn quay Rotor
trong công tác khoan dầu khí thì điều kiện lỗ bàn quay Rotor từ 400 – 700 mm.
Rotor có từ 3 đến 6 tốc độ truyền và một tốc độ quay ngược để tháo cần khoan
hoặc cứu chữa sự cố.
Tùy theo cách bố trí cặp bánh răng nón và các ổ đỡ (có 2 loại ổ đỡ là ổ đỡ
chính và ổ đỡ phụ) mà bàn quay Rotor được phân ra làm 2 loại là bàn quay Rotor có
ổ đỡ chính ở trên và bàn quay Rotor có ổ đỡ chính ở dưới.
Ổ đỡ chính là ổ đỡ mà trong quá trình làm việc chịu tác dụng của toàn bộ

trọng lượng cột cần khoan hoặc ống chống treo trên nó và lực ma sát giữa cần chủ
đạo với bàn quay Rotor.
Ổ đỡ phụ chỉ chịu tác dụng của tải trọng từ đáy do rung động của cột khoan và
phản lực đáy gây nên.

Hình 1.6. Mặt trên của bàn quay Rotor


12

Hình 1.7. Mặt dưới của bàn quay Rotor
-

Nguyên lý làm việc:
Truyền động từ tời khoan hoặc từ động cơ qua hộp giảm tốc đến trục dẫn.
Thông qua cặp bánh răng nón đã truyền chuyển động quay cho bàn quay rotor. Như
vậy là biến chuyển động quay nằm ngang của trục dẫn thành chuyển động quay
theo chiều thẳng đứng của rotor. Cần chủ đạo có tiết diện vuông phù hợp với lổ của
bàn quay rotor cũng chuyển động quay theo và thông qua cột cần khoan quay
choòng trên đáy lỗ khoan.
1.2.2. Đầu quay di dộng (Topdriver)
1.2.2.1. Chức năng và nhiệm vụ
Đây là loại thiết bị tạo chuyển động cho cột cần khoan quay rất hiện đại, để
quay cột cần khoan và truyền chuyển động xuống choòng khoan. Các mô tơ được
lắp ở đầu trên cột cần khoan ngay dưới đầu tiếp nhận tuần hoàn chất lỏng. Động cơ
di động lên xuống theo cần dẫn hướng và được ổn định bởi hệ thống giá trượt dẫn
hướng lắp dọc theo tháp khoan. Hệ thống truyền động này cho phép tăng công suất
truyền cho cột cần khoan mà nó không phụ thuộc vào công tác khoan, công nghệ

13

khoan. Thiết bị này làm việc rất ổn định và ít gây rung động va đập và đặc biệt có
thể khử được mô men phản lực đáy.
Chức năng và nhiệm vụ của Topdriver:
- Truyền chuyển động quay và mômen quay cần thiết cho bộ khoan cụ.
- Có khả năng kẹp chặt để tháo ra, vặn vào các mối nối của cần khoan.
- Liên kết giữa bộ khoan cụ và hệ thống bơm dung dịch cao áp.
- Thông qua hệ thống tời khoan, ròng rọc động, ròng rọc tĩnh và móc nâng để
nâng hạ cột cần khoan, ống chống, treo bộ khoan cụ trong khi khoan và
bơm rửa.
- Dùng lắp các thiết bị chống phun như: van cầu, đối áp, van ngược,…


14

1.2.2.2. Cấu tạo của Topdriver PS2-500/500

Hình 1.8. Cấu tạo Topdriver PS2-500/500


15

Ngoài ra Topdriver PS2-500/500 còn có các hệ thống:
- Hệ thống khí nén.
- Hệ thống làm mát.
- Hệ thống điều khiển tổ hợp đầu quay.
- Các đường ống phụ trợ.
1.2.2.3. Thông số kỹ thuật Topdriver PS2-500/500
- Tốc độ quay không tải lớn nhất: 1200 vòng/phút.

- Tải trọng treo cần: 500 Tấn.
- Tải trọng lớn nhất khi khoan: 500 Tấn.
- Động cơ điện 1 chiều GE752 đặt thẳng đứng với nhiệt độ môi trường tối đa
là 1450C.
- Các thông số khác:
• Công suất liên tục lớn nhất: 1130 HP tại điện áp 750 V.
• Mô men quay không tải lớn nhất: 66200 lb.ft tại điện áp 750 V.
• Tốc độ quay lớn nhất (Tỷ số truyền là 4,05 : 1) là: 269 v/p.
• Tốc độ quay nhỏ nhất (Tỷ số truyền là 8,22 : 1) là 145 v/p.
- Phanh động cơ:
• Mômen quay 1033 lb.ft tại áp suất 100 Psi.
• Áp suất làm việc của cụm ống rửa: 500 Psi.
• Áp suất làm việc của ống rửa: 500 Psi.
• Tải trọng làm việc của ổ đỡ chính: 500 Tấn.
- Van cầu:
• Áp suất làm việc của van cầu trên: 15000 Psi.
• Cơ cấu mở van cầu trên được dẫn động bằng khí nén có mômen
quay: 400 lb.ft .
• Áp suất làm việc của van cầu dưới: 15000 Psi.
- Đường ray dẫn hướng: 66 inch.
- Chiều dài thanh ray: 1378 inch.
1.3. Hệ thống tuần hoàn dung dịch
1.3.1. Máy bơm khoan
1.3.1.1. Công dụng của máy bơm khoan
Máy bơm khoan là thiết bị không thể thiếu được trong mỗi tổ hợp thiết bị
khoan. Máy bơm khoan dùng để bơm dung dịch tuần hoàn xuống đáy giếng làm
mát mũi khoan và đưa mùn khoan lên mặt đất. Ngoài ra, máy bơm khoan 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.

16

-

1.3.1.2. Đặc điểm của máy bơm khoan
Yêu cầu đối với máy bơm khoan là: bơm được dung dịch có độ nhớt cao,
trọng lượng riêng lớn và chứa các pha rắn mài mòn như: cát, chất làm nặng, …
Đồng thời có được lưu lượng và áp suất làm việc cao, đảm bảo thắng được sức
cản thủy lực khi tuần hoàn dung dịch. Máy bơm bền chắc, hệ số tin tưởng cao, lắp
đặt và vận hành đơn giản.
1.3.1.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
Cấu tạo máy bên ngoài máy bơm 12 - P - 160 National Oil Well dùng trên giàn
khoan Tam Đảo - 01.

Hình 1.10. Cấu tạo ngoài của máy bơm 12 - P - 160 National Oil Well


17

- Cấu tạo phần truyền động của máy bơm 12 - P - 160 National Oil Well.

Hình 1.11. Cấu tạo phần truyền động của máy bơm 12-P-160
National Oil Well
1. Vỏ máy
11. Ống khuỷu
2. Vòng bôi trơn
12. Thùng nước rửa
3. Nắp kiểm tra

13. Ống mềm
4. Tấm bôi trơn
14. Cần trung gian
5. Trục bánh răng
15. Chốt tay biên
6. Ống dẫn dầu
16. Tay biên
7. Van thông khí
17. Trục khuỷu
8. Con trượt
18. Bánh răng lớn
9. Nắp kiểm tra
19. Ống thăm dầu
10. Bộ phận làm kín
20. Giá đỡ
- Nguyên lý làm việc của máy bơm 12 - P - 160 National Oil Well.
Máy bơm khoan 12 - P - 160 National Oil Well có 3 piston đặt nằm ngang,
hoạt động theo chu trình đơn. Sau đây ta xét sự làm việc của máy bơm 1 piston nằm
ngang tác dụng đơn:


18

Hình 1.12. Sơ đồ cấu tạo máy bơm 1 piston tác dụng đơn
1.
2.
3.
4.
5.
6.

7.

Xi lanh
Cần piston
Piston
Hộp van
Ống đẩy
Van đẩy
Van hút

8. Ống hút
9. Bể hút
10. Con trượt
11. Thanh truyền
12. Tay quay
13. Trục khuỷu

Nguyên lý làm việc: Trong quá trình làm việc, trục khuỷu 13 quay, truyền
chuyển động khứ hồi cho piston 3 qua hệ thống con trượt 10, tay quay 12 và thanh
truyền 11. Piston chuyển động tịnh tiến qua lại trong xi lanh.
Khoảng không gian giữa mặt đầu của piston và các van là khoang làm việc
của máy bơm. Thể tích khoang làm việc này thay đổi phụ thuộc vào vị trí của
piston.
Những điểm tận cùng bên phải và bên trái của piston gọi là điểm chết phải
(điểm A) và điểm chết trái (điểm B). Khoảng cách từ điểm chết phải đến điểm chết
trái gọi là hành trình của piston, ký hiệu là S; S = 2R, R: bán kính tay quay của trục
khuỷu.
Khi piston chuyển động từ A sang B, van hút 7 đóng lại, van đẩy 6 mở ra, chất
lỏng bị đẩy ra ngoài.
Ngược lại, khi piston chuyển động từ B sang A, áp suất trong ống hút giảm.

Lúc này van hút 7 mở, van đẩy 6 đóng, chất lỏng từ bể 9 được hút đầy vào khoang
làm việc của máy bơm.


19

Quá trình cứ lặp đi lặp lại như vậy. Sau mỗi vòng quay của trục khuỷu, bơm
thực hiện một quá trình hút và một quá trình đẩy.
1.3.1.4. Thông số kỹ thuật của máy bơm
Bảng 1. Thông số kỹ thuật của máy bơm 12 - P - 160 National Oil Well dùng
trên giàn Tam Đảo - 01.

Tốc độ quay của
động cơ (v/p)
140
120
100
80
60
40

Đường kính xilanh
Áp suất bơm cực đại
Công suất đầu vào
Công suất thủy lực
(ml)
(ml)
1876
1680
1600

1440
1333
1200
1067
960
800
720
533
480

177,8 mm
241,1 atm
Lưu lượng bơm
(l/p)
3178
2724
2270
1816
1362
908

1.3.2. Thiết bị trên đường ống cao áp
1.3.2.1. Bình điều hòa
Công dụng của bình điều hòa là làm giảm bớt dao động áp suất nước rửa và
điều hòa lưu lượng bơm trên đường ống cao áp do bơm làm việc ko đều.
Về cấu tạo bình điều hòa là một bình chứa khí có tác dụng như lò xo để giảm
bớt va đập thủy lực và được đặt ngay trên máy bơm. Bình điều hòa có hai loại, dạng
hình cầu và dạng hình trụ. Nhìn chung cả hai dạng bình này đều có cấu tạo và
nguyên lý làm việc như nhau.
1.3.2.2. Ống cao áp

Ống cao áp dùng để dẫn nước rửa từ bình điều hòa đến tháp khoan. Ống cao
áp làm cần khoan và 2 đầu có mặt bích để bắt vào bình điều hòa và ống đứng.
Đường kính ống cao áp bằng đường kính ống xả của máy bơm.
1.3.2.3. Ống thẳng đứng
Ống thẳng đứng được đặt trong tháp khoan (theo cột tháp khoan) để dẫn dung
dịch từ ống cao áp vào tuy ô cao áp (ống mềm).
1.3.2.4. Khóa nước
Khóa nước dùng để điều chỉnh lưu lượng dung dịch đi vào lỗ khoan, đảm bảo
chế độ không tải khi khởi động máy bơm khoan.


20

1.3.2.5. Tuy ô cao áp
Tuy ô cao áp được nối giữa ống đứng và cổ ngỗng của đầu xoay thủy lực hoặc
đầu xoay di động.
Tuy ô cao áp được cấu tạo bởi nhiều lớp cao su lưới thép chịu áp suất cao
nhưng mềm, dễ uốn, có đường kính bằng đường kính ống cao áp, ống đứng.
1.3.3. Các thiết bị điều chế và làm sạch dung dịch.
1.3.3.1. Thiết bị điều chế dung dịch khoan
- Thùng trộn:
Thùng trộn thường có thể tích 4000 10000 lít. Bên trong có từ 1 - 2 trục, trên
đó có lắp các cánh và được quay bằng động cơ điện. Nước được đưa vào thùng qua
ống dẫn lắp ở phía trên, còn sét được đưa vào thùng qua nắp ở phía trên.
- Phễu trộn:
Phễu trộn chủ yếu dùng cho sét bột
1.
2.
3.
4.

5.

Phễu nạp sét bột
Ống dẫn nước vào
Vòi phun
Buồng trộn
Ống dẫn dung dịch ra

1
4

2

5

3

Hình 1.13. Phễu trộn
Để điều chế dung dịch sét, người ta đổ sét bột liên tục vào phễu (1). Cũng qua
ống dẫn và vòi phun (3) người ta bơm nước với vận tốc lớn vào buồng trộn (4).
Dung dịch được điều chế theo đường ống (5) chảy vào bể chứa. Để đạt được các
thông số dung dịch mong muốn, người ta cũng cho vào dung dịch hoặc chất phụ
gia. Nếu chất phụ gia dạng bột thì hòa tan và pha chế trong hai bể nước.
1.3.3.2. Thiết bị làm sạch dung dịch

- Sàn rung:
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.
Sàng rung bao gồm một lưới thép không gỉ lắp trong một khung, khung này lắp trên


21

các lò xo và khung rung động nhờ một trục lệch tâm, trục này chuyển động nhờ
động cơ điện. Khung lưới đặt nghiêng một góc từ 12 - 180 về phía máng chứa mùn.
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.
Lưới sàng rung có nhiều loại khác nhau, thường được xác định bằng số mắt
lưới trên một đơn vị chiều dài. Mắt lưới càng dày thì việc lọc mùn khoan càng tốt,
tuy nhiên, lại không đảm bảo được lưu lượng. Để đảm bảo hai điều kiện này, người
ta thường đưa vào sử dụng sàng rung kép nghĩa là đặt hai lưới thép song song, một
lưới ở trên thưa hơn và lưới ở dưới dày hơn. Trường hợp lưu lượng lớn (Q > 35l/s)
người ta có thể sử dụng 2 sàng rung lắp song song với nhau.

Hình 1.14. Sàn rung trên Tam Đảo - 01

- Bộ lọc cát, mùn
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


22

cũng như của máy bơm. Vì vậy, yêu cầu đặt ra là phải có thiết bị tách cát và mùn ra

nhằm hạn chế tối đa tác hại của chúng.

Hình 1.15. Máy lọc cát trên Tam Đảo - 01

- Màng lắng:
Đây là thiết bị dùng để tách bớt phần chất rắn trong dung dịch đã lọt qua sàng
rung. Dung dịch chảy qua máng lắng với tốc độ chậm tạo điều kiện cho mùn khoan
dễ lắng đọng xuống đáy máng.
Để tách mùn khoan ra khỏi dung dịch, người ta sử dụng phương pháp thuỷ
lực, làm việc dựa trên nguyên tắc trọng lực: Bất kỳ vật thể nào có trọng lượng riêng
lớn hơn trọng lượng riêng của dung dịch đều bị lắng xuống.
Người ta thấy rằng: Tốc độ dòng chảy lớn làm cho hạt mùn khó lắng, dung
dịch có cấu trúc bền vững thì hạt mùn cũng khó lắng. Vì thế, để tách mùn khoan
khỏi dung dịch bằng phương pháp thuỷ lực.
Hệ thống máng lắng có thể làm bằng các vật liệu khác nhau như kim loại, bê
tông, gỗ, đào ở nền khoan… Chiều dài máng lắng phụ thuộc vào chiều sâu lỗ
khoan, thường từ (15 ÷ 30)m, tiết diện hình chữ nhật hoặc hình thang, rộng (0,25 ÷
0,3)m, cao (0,2 ÷ 0,25)m; cứ cách (2 ÷ 2,5)m đặt một tấm chắn; độ dốc của máng


23

(1,5 ÷ 2) cm/1m chiều dài. Trên đường máng, tại các vị trí gấp khúc của dòng chảy
có đặt xen kẽ các hố lắng sâu. Hố lắng có kích thước thông thường (1,5 x 1,5 x
1,2)m, bể chứa có kích thước (3 x 2 x 2)m.
Dung dịch bẩn đi vào qua hệ thống máng lắng, theo các đường gấp khúc làm
tốc độ chảy bị chậm lại, các hạt mùn có trọng lượng lớn bị lắng xuống. Khi tới tấm
chắn, do tiết diện của máng bị hẹp lại, tốc độ chảy của dung dịch tăng lên, đập
mạnh vào tấm chắn làm cho cấu trúc của dung dịch bị yếu đi, mùn khoan tách ra và
sẽ lắng xuống đáy máng. (Sự phá huỷ cấu trúc do các tấm chắn đặt trong máng cũng

như các hố lắng sẽ làm cho mùn khoan lắng đọng tốt hơn).

- Hệ thống tách khí:
Đây là phương pháp cơ học dùng để xử lý dung dịch khi bị lẫn khí, tránh nguy
cơ phun trào, hoả hoạn, đồng thời giảm lượng khí có lẫn trong dung dịch đi vào
máy bơm gây nên hiện tượng xâm thực làm hỏng hóc các bộ phận của bơm, đặc biệt
là hệ thống thuỷ lực, làm giảm hiệu suất làm việc của bơm.
Hệ thống 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.

Hình 1.16. Sơ đồ hệ thống tách khí bằng phương pháp cơ học


24

CHƯƠNG 2
CẤU TẠO, CHỨC NĂNG BỘ DỤNG CỤ KHOAN
2.1. Cấu trúc bộ dụng cụ khoan

Hình 2.1. Cấu trúc bộ dụng cụ khoan
2.2. Chức năng, nhiệm vụ và cấu tạo các thành phần trong bộ dụng cụ khoan
2.2.1. Cần khoan
Cần khoan là bộ phận cần thiết của bất kỳ hoạt động khoan nào, và nó là bộ
phận không thể thiếu để kết nối giữa hệ thống nâng hạ, hệ thống xoay và hệ thống
tuần hoàn.
Một số chức năng chính của cần khoan:


25

-

Kết nối bộ khoan cụ.
Truyền chuyển động quay cho choòng khoan.
Vận chuyển dung dịch khoan dưới áp suất cao.
Kéo thả bộ dụng cụ khoan.

Cấu tạo cần khoan: Đây là bộ phận chính của cột cần, thực chất đó là loại ống
thép được chồn dày ở 2 đầu để tăng độ bền của ren nối. Tuỳ theo cấu tạo của đầu
chồn mà người ta chia ra 3 loại cần đó là:
- Đầu cần chồn dày về phía trong và tiện ren bước ngắn.
- Đầu cần chồn dày về phía ngoài và tiện ren bước ngắn.
- Đầu cần chồn dày về cả hai phía trong và ngoài có tiện ren bước ngắn.
- Ngoài ra còn dùng cần hàn (với za mốc) – là loại đầu nối hiện đại nhất.
Cần khoan được đặc trưng bởi chiều dài và đường kính của chúng.
2.2.2. Za mốc cần khoan
2.2.2.1. Chức năng và nhiệm vụ của za mốc
Za mốc cần khoan dùng để nối bộ cần khoan với nhau.
Za mốc cần khoan gồm za mốc đực và za mốc cái. Việc dùng đầu nối za mốc
nhằm mục đích:
- Bảo vệ ren cần khoan bởi chúng bị mài mòn rất nhanh do tháo lắp liên tục.
- Giảm thời gian tháo vặn cần khoan vì bước ren za mốc lớn hơn bước ren của
cần khoan.
2.2.3.2. Cấu tạo za mốc cần khoan

Hình 2.2. Cấu tạo za mốc cần khoan
2.2.3. Cần nặng
Cần nặng được lắp trên choòng khoan, nhằm giữ hướng thẳng đứng phần dưới
của lỗ khoan nhờ độ cứng vững của nó lớn hơn cần khoan và khe hở cũng bé hơn.

Dùng để truyền tải trọng cho choòng khoan bằng một phần trọng lượng của nó.
Có nhiều loại cần nặng.