Giáo trình Cơ sở khoan (Nghề: Vận hành thiết bị khai thác dầu khí - Cao đẳng) được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Khái niệm về khoan dầu khí; Quy trình cơ bản thi công giếng khoan; Giàn khoan và các hệ thống chính trên giàn; Khoan định hướng. Mời các bạn cùng tham khảo!
KHÁI NIỆM VỀ KHOAN DẦU KHÍ
GIẾNG KHOAN
Số TT Nội dung tổng quát
Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập
2 Chương 2: Quy trình cơ bản thi công giếng khoan 15 14 1
2.6 Công nghệ trám xi măng 4 3 1
3 Chương 3: Giàn khoan và các hệ thống chính trên giàn 19 18 1
3.2 Các hệ thống trên giàn khoan 16 15 1
4.1 Khái niệm, phân loại và ứng dụng 1 1
4.2 Các dạng quỹ đạo giếng khoan 1 1
4.3 Thiết bị khoan chuyên dụng 1 1
4.4 Kỹ thuật làm lệch hướng lỗ khoan 3 3
4.5 Giếng ngang và ứng dụng 2 1 1
6 Điều kiện thực hiện môn học:
6.1 Phòng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn
6.2 Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn
6.3 Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, giáo án
7 Nội dung và phương pháp đánh giá:
- Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học theo quy định
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập
Người học được đánh giá tích lũy môn học như sau:
Áp dụng quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội để đảm bảo chất lượng và tiêu chuẩn đào tạo.
- Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Dầu khí như sau: Điểm đánh giá Trọng số
+ Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40% + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2)
+ Điểm thi kết thúc môn học 60%
Phương pháp đánh giá Phương pháp tổ chức Hình thức kiểm tra Chuẩn đầu ra đánh giá Số cột Thời điểm kiểm tra
1 Sau 5 giờ Định kỳ Viết/ Tự luận/
Trắc nghiệm trên máy tính
- Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc môn học được chấm theo thang điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân
Điểm môn học được tính bằng tổng các điểm đánh giá thành phần nhân với trọng số tương ứng của từng phần Điểm này được quy đổi theo thang điểm 10 và làm tròn đến một chữ số thập phân để đảm bảo chính xác trong quá trình đánh giá học tập.
8 Hướng dẫn thực hiện môn học
8.1 Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng HSSV trường Cao đẳng Dầu khí 8.2 Phương pháp giảng dạy, học tập môn học
* Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập tình huống, câu hỏi thảo luận…
* Bài tập: Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập theo nội dung đề ra
* Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra
Hướng dẫn tự học theo nhóm hiệu quả bắt đầu bằng việc nhóm trưởng phân công các thành viên nghiên cứu và tìm hiểu nội dung bài học theo yêu cầu Các thành viên nhóm sẽ thảo luận, trao đổi ý kiến để hiểu rõ hơn về kiến thức, sau đó trình bày lại nội dung và ghi chép cẩn thận Cuối cùng, nhóm cùng nhau viết báo cáo tổng hợp, giúp nâng cao kỹ năng làm việc nhóm và khả năng tự học hiệu quả.
8.2.2 Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau:
Học sinh nên nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp để chuẩn bị tốt hơn cho quá trình học tập Các tài liệu tham khảo như trang web, thư viện và tài liệu sẽ được cung cấp đầy đủ trước khi học môn này, giúp người học nắm vững kiến thức cơ bản và nâng cao hiệu quả tiếp thu Việc chuẩn bị trước sẽ tạo nền tảng vững chắc, thúc đẩy quá trình học tập thuận lợi và đạt kết quả cao hơn.
Để đủ điều kiện dự kỳ thi, người học phải tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết Nếu vắng hơn 30% số tiết lý thuyết, sinh viên phải học lại môn học mới được phép tham dự kỳ thi lần sau, đảm bảo việc nắm vững kiến thức cần thiết.
Tự học và thảo luận nhóm là phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc cá nhân và làm việc nhóm hiệu quả Trong phương pháp này, nhóm gồm 2-3 người sẽ được cung cấp trước chủ đề thảo luận để chuẩn bị trước khi tiến hành học lý thuyết và thực hành Mỗi thành viên trong nhóm có trách nhiệm phát triển và hoàn thiện các nội dung được phân công, góp phần nâng cao chất lượng và sự hiểu biết toàn diện của nhóm về chủ đề đã chọn.
- Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ
- Tham dự thi kết thúc môn học
- Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học
[1] Lê Phước Hảo – “Cơ sở khoan và khai thác dầu khí” – Nhà xuất bản đại học quốc gia TP.HCM (2011)
[2] J.P Nguyen – “ Kỹ thuật khoan dầu khí” – Nhà xuất bản giáo dục (1995).
Chương 1: Khái niệm về khoan dầu khí Trang 13
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ KHOAN DẦU KHÍ
Chương 1 giới thiệu các kiến thức cơ bản về khoan dầu khí để người học có được kiến thức nền tảng cho các chương sau
Sau khi học xong chương này, người học có khả năng:
- Trình bày được các khái niệm cơ bản trong khoan dầu khí
- Trình bày được các yếu tố của giếng khoan, cấu trúc giếng khoan
- Mô tả được nguyên lý các phương pháp khoan hiện nay cũng như so sánh được ưu và nhược điểm của các phương pháp khoan
➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
- Rèn luyện ý thức tổ chức kỷ luật, thái độ nghiêm túc trong học tập
❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 1
+ Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết, thực hành hoặc tích hợp phù hợp với bài học Giáo án được soạn theo bài hoặc buổi dạy
+ Tổ chức giảng dạy: Chia ca, nhóm (phụ thuộc vào số lượng sinh viên/lớp)
+ Chuẩn bị tài liệu, dụng cụ học tập, vở ghi đầy đủ;
+ Hoàn thành các bài thực hành kỹ năng;
+ Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập;
+ Tuân thủ quy định an toàn, giờ giấc
❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 1
- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học lý thuyết
- Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu, bảng, phấn
- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Giáo án, giáo trình
- Các điều kiện khác: Không có
❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 1
Chương 1: Khái niệm về khoan dầu khí Trang 14
✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng
✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập
✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: vấn đáp, bảng kiểm)
✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: Không
✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: Không
1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Loài người đã phát hiện ra dầu từ hàng nghìn năm trước Công nguyên, ban đầu chủ yếu sử dụng trong chiến tranh Các dấu tích khai thác dầu mỏ từ thời cổ đại được tìm thấy ở Trung Quốc, nơi dân địa phương khai thác để sản xuất muối và đốt cháy để bay hơi nước biển trong các ruộng muối từ thế kỷ IV Trung Đông đã trở thành trung tâm của nền văn minh dầu hửa từ thế kỷ VIII, với các thùng dầu được bày bán phổ biến trên các phố phường của Baghdad.
Mũi khoan dầu đầu tiên trên thế giới được tiến hành tại biển Caspian (Bacu) vào năm 1848, mở ra bước ngoặt quan trọng trong ngành dầu mỏ Năm 1852, nhà địa chất và bác sĩ người Canada Abraham Gessner đã đăng ký bằng sáng chế cho phương pháp sản xuất nhiên liệu rẻ tiền và sạch hơn từ dầu mỏ Đến năm 1855, nhà hóa học người Mỹ Benjamin Silliman đề xuất sử dụng axit sunfuric để làm sạch dầu mỏ, cải thiện chất lượng nhiên liệu và thúc đẩy ngành công nghiệp dầu mỏ phát triển mạnh mẽ.
Giếng khoan dầu nổi tiếng trên toàn thế giới bắt đầu từ Edwin L Drake, người đã khoan thành công lần đầu tiên vào ngày 27-8-1859 tại Oil Creek, Pennsylvania Đây là mốc quan trọng trong ngành công nghiệp dầu khí, khi Drake thực hiện theo yêu cầu của nhà công nghiệp người Mỹ George H Bissel và phát hiện mỏ dầu lớn đầu tiên chỉ ở độ sâu 21,2 mét Sự kiện này đánh dấu bước ngoặt quan trọng trong việc khai thác và phát triển nguồn năng lượng dầu mỏ toàn cầu.
Các giếng khoan ở nước Nga được tiến hành vào năm 1864 tại lưu vực sông Kudako vùng Cuban bằng phương pháp khoan đập và vào năm 1871 tại vùng Bacu
Chương 1: Khái niệm về khoan dầu khí Trang 15 bằng phương pháp cơ học
Ngành công nghiệp dầu khí thế giới đã không ngừng phát triển và hiện nay có 80 quốc gia đang khai thác dầu khí Tại Việt Nam, quá trình tìm kiếm và khai thác dầu khí bắt đầu từ những đề cập sơ bộ của các nhà địa chất Pháp cách đây gần 100 năm, và từ khi Chính phủ quyết định thành lập đơn vị địa chất đầu tiên đến nay đã hơn nửa thế kỷ Ngành Dầu khí Việt Nam chính thức hình thành vào năm 1975 với việc thành lập Tổng cục Dầu mỏ và Khí đốt, và đã tồn tại hơn 40 năm Các mốc quan trọng bao gồm khai thác khí thiên nhiên lần đầu tại mỏ Tiền Hải C vào ngày 19-4-1981, và khai thác dầu thô đầu tiên từ mỏ Bạch Hổ vào ngày 26-6-1986 tại thềm lục địa Nam Việt Nam Tới nay, Việt Nam đã khai thác dầu khí từ nhiều mỏ trên đất liền và thềm lục địa, góp phần đưa ngành dầu khí trở thành ngành kinh tế chủ lực của đất nước và nâng cao vị thế của Việt Nam trên bản đồ sản xuất dầu khí toàn cầu.
Theo Luật Dầu khí, "dầu khí" gồm dầu thô, khí thiên nhiên và hydrocarbon ở các dạng khí, lỏng, rắn hoặc nửa rắn trong tự nhiên, kèm theo lưu huỳnh và các chất tương tự khác có hydrocarbon, nhưng không kể than, đá phiến sét, bitum hoặc các khoáng sản khác có thể khai thác để chiết xuất dầu.
Dầu thô, hay còn gọi là dầu mỏ, là một chất lỏng sánh đặc có màu nâu hoặc ngả lục, chủ yếu là một hỗn hợp các phân tử hữu cơ ở dạng lỏng đậm đặc Nó chính là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất xăng, dầu diesel và các sản phẩm nhiên liệu khác trong ngành công nghiệp dầu khí Dầu thô chủ yếu gồm các hydrocarbon, góp phần quan trọng vào sự phát triển của ngành năng lượng toàn cầu.
Dưới điều kiện áp suất khí quyển, các thành phần hóa học của dầu mỏ được tách ra bằng phương pháp chưng cất phân đoạn Quá trình này giúp phân chia dầu mỏ thành các hợp chất như xăng êt, xăng nhẹ, xăng nặng, dầu hỏa nhẹ, dầu hỏa, dầu diesel, dầu bôi trơn cũng như các thành phần khác như hắc ín và nhựa đường.
Dầu thô được phân loại dựa trên tỷ trọng và độ nhớt, trong đó có dầu nặng và dầu nhẹ Ngoài ra, dựa trên hàm lượng lưu huỳnh, dầu thô được chia thành dầu ngọt chứa 0,5% lưu huỳnh hoặc ít hơn, và dầu chua có hàm lượng lưu huỳnh từ 1-6%.
Hiện nay trên thế giới, việc đo sản lượng dầu chủ yếu được thực hiện bằng hai đơn vị chính là tấn (theo trọng lượng) và thùng (barell), được sử dụng phổ biến trong thương mại và giao dịch dầu khí quốc tế Một thùng dầu thô có thể tích khoảng 158,97 lít, tuy nhiên, quy đổi giữa thùng và tấn phụ thuộc vào tỷ trọng của dầu tại từng mỏ; trung bình, mỗi tấn dầu tương đương khoảng 7-8 thùng, tùy vào tỷ trọng của dầu đó.
Chương 1: Khái niệm về khoan dầu khí Trang 16
PHƯƠNG PHÁP KHOAN
1.3.1 Khái quát về khoan dầu khí
Khoan là phương pháp khai đào đặc biệt dùng để tạo ra các giếng khoan mà con người không thể làm việc trực tiếp ở đáy giếng Đây là biện pháp hiệu quả nhất để cung cấp dữ liệu chính xác cho địa chất, kiểm tra tài liệu địa vật lý, cũng như phát hiện và khai thác các sản phẩm nằm trong lòng đất.
1.3.2 Các phương pháp khoan dầu khí
Dựa theo nguyên lý phá huỷ đất đá, có hai phương pháp chính dựa trên đặc tính vật lý là phương pháp khoan cơ học và phương pháp khoan thủy động lực Phương pháp khoan cơ học sử dụng lực cơ học để phá vỡ các lớp đất đá, trong khi phương pháp khoan thủy động lực dựa trên tác dụng của dòng chất lỏng áp suất cao để làm yếu cấu trúc đất đá Cả hai phương pháp này đều có ứng dụng quan trọng trong các công trình thi công và khai thác mỏ, đáp ứng nhu cầu về hiệu quả và độ chính xác cao.
Chương 1: Khái niệm về khoan dầu khí Trang 26 a) Phương pháp khoan cơ học Đây là phương pháp mà trong đó quá trình phá huỷ đất đá được thực hiện bằng tác động cơ học trực tiếp (nén, cắt, nghiền, mài, nạo) của dụng cụ phá huỷ đất đá ở đáy giếng khoan
Có nhiều loại: khoan đập, khoan xoay,…
Phương pháp khoan này chủ yếu dựa vào việc phá hủy đất đá đáy giếng nhờ chuyển động tịnh tiến của bộ khoan cụ Bao gồm hai phương pháp chính là khoan đập cáp và khoan đập cần Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là vận tốc cơ học thấp và hiệu suất sử dụng năng lượng đập giảm rõ rệt theo chiều sâu của giếng khoan Do đó, phương pháp này ít được sử dụng trong ngành khoan dầu khí vì không phù hợp với yêu cầu về hiệu quả và năng suất cao.
Có hai loại khoan roto/động cơ treo và khoan bằng động cơ đáy
Khoan roto/động cơ treo là phương pháp khoan trong đó chuyển động quay của dụng cụ phá đá ở đáy giếng được truyền từ bàn roto/động cơ treo sang cần chủ đạo và cột cần khoan, giúp quá trình khoan diễn ra hiệu quả hơn Động cơ đáy có thể truyền chuyển động quay hoặc xung lượng cho dụng cụ phá đá tùy thuộc vào năng lượng sử dụng và cấu tạo, trong khi cột cần khoan không quay Ưu điểm của phương pháp này bao gồm khả năng khoan chính xác, tiết kiệm năng lượng và thích hợp cho các dự án khoan sâu hoặc khoan trong điều kiện khắt khe.
- Có khả năng lấy mẫu đất đá để thiết lập cột địa tầng
- Mở vỉa sản phẩm và nghiên cứu thuận lợi
- Có khả năng khoan theo quỹ đạo thiết kế
- Tiêu tốn vật liệu do mài mòn để phá huỷ đất đá
- Mất thời gian trong việc thay thế dụng cụ phá huỷ đất đá, làm tăng chi phí
- Hiệu suất sử dụng năng lượng thấp và giảm theo chiều sâu giếng nếu động cơ đặt trên bề mặt
Phương pháp khoan xoay được sử dụng phổ biến trong ngành khoan dầu khí nhờ có ưu điểm nổi bật về quy trình công nghệ tiên tiến, đảm bảo độ chính xác cao, đồng thời mang lại hiệu quả kinh tế vượt trội, giúp giảm chi phí và thời gian thi công.
Chương 1: Khái niệm về khoan dầu khí Trang 27
Hình 1 3: Nguyên lý khoan đập cáp và khoan xoay b) Phương pháp khoan thủy động lực
Phương pháp này sử dụng động năng của dòng nước cao áp để phá huỷ hoặc hào tan đất đá ở đáy giếng, giúp quá trình khoan trở nên hiệu quả hơn Phương pháp khoan bằng dòng nước cao áp thích hợp để xử lý các loại đất đá mềm, bở rời, mang lại tốc độ khoan nhanh và tiết kiệm chi phí Có hai dạng chính của phương pháp này giúp đáp ứng đa dạng các yêu cầu khoan trong các công trình xây dựng và khai thác mỏ.
Các tia nước cao áp có áp lực từ 20-200 MPa giúp phá huỷ hoàn toàn đất đá ở đáy giếng và tạo lỗ hiệu quả Khả năng phá huỷ của phương pháp này sẽ được tăng lên khi bổ sung thêm từ 5-15% cát thạch anh vào nước, cải thiện quá trình khoan và làm sạch khu vực tác động.
- Các tia nước làm mềm và phá huỷ một phần đất đá ở đáy giếng còn choòng thuỷ lực sẽ tạo thân giếng khoan
Chương 1: Khái niệm về khoan dầu khí Trang 28
Trong chương này, một số nội dung chính được giới thiệu:
- Các khái niệm cơ bản về khoan dầu khí
- Cấu trúc của 1 giếng khoan dầu khí
- Giới thiệu về các phương pháp khoan
❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN CHƯƠNG 1
1 Nêu các thành phần của 1 giếng khoan dầu khí?
2 Trong công nghiệp dầu khí, giếng khoan dầu khí thường được phân loại theo tiêu chí nào?
3 So sánh ưu, nhược điểm của phương pháp khoan Top drive và khoan bằng động cơ đáy?
4 Trình bày nhiệm vụ của các cột ống chống trong công tác thi công 1 giếng khoan dầu khí?
5 Khi thiết kế giếng khoan, người ta thường lấy đường kính ống chống nhỏ hơn đường kính giếng khoan cùng cấp là bao nhiêu?
QUY TRÌNH CƠ BẢN THI CÔNG GIẾNG KHOAN
CÔNG NGHỆ TRÁM XI MĂNG
3 Chương 3: Giàn khoan và các hệ thống chính trên giàn 19 18 1
3.2 Các hệ thống trên giàn khoan 16 15 1
4.1 Khái niệm, phân loại và ứng dụng 1 1
4.2 Các dạng quỹ đạo giếng khoan 1 1
4.3 Thiết bị khoan chuyên dụng 1 1
4.4 Kỹ thuật làm lệch hướng lỗ khoan 3 3
4.5 Giếng ngang và ứng dụng 2 1 1
6 Điều kiện thực hiện môn học:
6.1 Phòng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn
6.2 Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn
6.3 Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, giáo án
7 Nội dung và phương pháp đánh giá:
- Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học theo quy định
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập
Người học được đánh giá tích lũy môn học như sau:
Áp dụng quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy theo Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH, ban hành ngày 13/3/2017 bởi Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội, đảm bảo phù hợp với các quy định mới nhất về đào tạo chính quy, nâng cao chất lượng đào tạo và đáp ứng nhu cầu của thị trường lao động.
- Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Dầu khí như sau: Điểm đánh giá Trọng số
+ Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40% + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2)
+ Điểm thi kết thúc môn học 60%
Phương pháp đánh giá Phương pháp tổ chức Hình thức kiểm tra Chuẩn đầu ra đánh giá Số cột Thời điểm kiểm tra
1 Sau 5 giờ Định kỳ Viết/ Tự luận/
Trắc nghiệm trên máy tính
- Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc môn học được chấm theo thang điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân
Điểm môn học được tính bằng tổng các điểm đánh giá các thành phần của môn nhân với trọng số tương ứng, phản ánh toàn diện quá trình học tập Điểm này theo thang điểm 10 và được làm tròn đến một chữ số thập phân để đảm bảo độ chính xác Việc tính điểm chính xác giúp đánh giá mức độ hoàn thành môn học của sinh viên một cách khách quan và công bằng.
8 Hướng dẫn thực hiện môn học
8.1 Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng HSSV trường Cao đẳng Dầu khí 8.2 Phương pháp giảng dạy, học tập môn học
* Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập tình huống, câu hỏi thảo luận…
* Bài tập: Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập theo nội dung đề ra
* Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra
Hướng dẫn tự học theo nhóm hiệu quả bắt đầu bằng việc nhóm trưởng phân công các thành viên tìm hiểu và nghiên cứu theo nội dung bài học Các thành viên cùng thảo luận, trình bày, ghi chép lại kiến thức, từ đó xây dựng báo cáo nhóm chi tiết và rõ ràng Quá trình hợp tác này giúp nâng cao khả năng làm việc nhóm, tạo điều kiện cho mỗi thành viên phát huy kỹ năng và kiến thức của mình.
8.2.2 Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau:
Học sinh nên nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp để nâng cao hiệu quả tiếp thu kiến thức Các tài liệu tham khảo, như trang web, thư viện hoặc tài liệu hướng dẫn, sẽ được cung cấp đầy đủ trước khi bắt đầu môn học, giúp học viên chuẩn bị tốt và tự tin hơn khi tới lớp Việc chuẩn bị trước góp phần thúc đẩy quá trình học tập hiệu quả và tiết kiệm thời gian cho cả thầy và trò.
Sinh viên cần tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết để đủ điều kiện tham gia thi cuối kỳ Trường hợp vắng trên 30% số tiết lý thuyết, sinh viên phải học lại môn học mới được quyền dự thi lần tiếp theo Việc duy trì tỷ lệ attendance này rất quan trọng để đảm bảo quá trình học tập đạt hiệu quả và phù hợp với quy định của nhà trường.
Tự học và thảo luận nhóm là phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo nhóm và làm việc cá nhân, giúp nâng cao hiệu quả học tập Trong phương pháp này, nhóm gồm 2-3 người sẽ nhận chủ đề thảo luận trước khi bắt đầu lý thuyết và thực hành, tạo điều kiện cho sự phát triển kiến thức đồng đều Mỗi thành viên trong nhóm sẽ chịu trách nhiệm về một hoặc nhiều nội dung trong chủ đề đã được phân công, góp phần phát triển và hoàn thiện toàn bộ nội dung thảo luận một cách tốt nhất Phương pháp này thúc đẩy sự phối hợp và chia sẻ kiến thức, giúp các học viên hiểu sâu hơn về môn học và nâng cao kỹ năng làm việc nhóm.
- Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ
- Tham dự thi kết thúc môn học
- Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học
[1] Lê Phước Hảo – “Cơ sở khoan và khai thác dầu khí” – Nhà xuất bản đại học quốc gia TP.HCM (2011)
[2] J.P Nguyen – “ Kỹ thuật khoan dầu khí” – Nhà xuất bản giáo dục (1995).
Chương 1: Khái niệm về khoan dầu khí Trang 13
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ KHOAN DẦU KHÍ
Chương 1 giới thiệu các kiến thức cơ bản về khoan dầu khí để người học có được kiến thức nền tảng cho các chương sau
Sau khi học xong chương này, người học có khả năng:
- Trình bày được các khái niệm cơ bản trong khoan dầu khí
- Trình bày được các yếu tố của giếng khoan, cấu trúc giếng khoan
- Mô tả được nguyên lý các phương pháp khoan hiện nay cũng như so sánh được ưu và nhược điểm của các phương pháp khoan
➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
- Rèn luyện ý thức tổ chức kỷ luật, thái độ nghiêm túc trong học tập
❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 1
+ Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết, thực hành hoặc tích hợp phù hợp với bài học Giáo án được soạn theo bài hoặc buổi dạy
+ Tổ chức giảng dạy: Chia ca, nhóm (phụ thuộc vào số lượng sinh viên/lớp)
+ Chuẩn bị tài liệu, dụng cụ học tập, vở ghi đầy đủ;
+ Hoàn thành các bài thực hành kỹ năng;
+ Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập;
+ Tuân thủ quy định an toàn, giờ giấc
❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 1
- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học lý thuyết
- Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu, bảng, phấn
- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Giáo án, giáo trình
- Các điều kiện khác: Không có
❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 1
Chương 1: Khái niệm về khoan dầu khí Trang 14
✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng
✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập
✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: vấn đáp, bảng kiểm)
✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: Không
✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: Không
1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Loài người đã khai thác dầu từ hàng nghìn năm trước Công nguyên, ban đầu chủ yếu sử dụng trong chiến tranh và các hoạt động hàng ngày Dấu tích khai thác dầu mỏ cổ xưa được tìm thấy tại Trung Quốc, nơi người dân địa phương dùng dầu để sản xuất muối và đốt bay hơi nước biển trong các ruộng muối từ thế kỷ IV Đến thế kỷ VIII, văn minh dầu hỏa đã được biết đến rộng rãi ở Trung Đông, thể hiện qua việc bày bán các thùng dầu trên các tuyến phố của Baghdad.
Mũi khoan dầu đầu tiên trên thế giới được thực hiện tại biển Caspian (Bacu) vào năm 1848, mở ra bước ngoặt quan trọng trong ngành công nghiệp dầu mỏ Năm 1852, bác sĩ kiêm nhà địa chất người Canada Abraham Gessner đã đăng ký bằng sáng chế cho công nghệ sản xuất nhiên liệu rẻ tiền và tương đối sạch, góp phần nâng cao hiệu quả khai thác và sử dụng dầu thô Vài năm sau, vào năm 1855, nhà hóa học người Mỹ Benjamin Silliman đề xuất sử dụng axit sunfuric để làm sạch dầu mỏ, giúp nâng cao chất lượng nhiên liệu và thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp dầu mỏ toàn cầu.
Giếng khoan dầu nổi tiếng trên toàn thế giới bắt nguồn từ Edwin L Drake, người đã khoan thành công ngày 27/8/1859 tại Oil Creek, Pennsylvania Đây là lần đầu tiên một mỏ dầu lớn được phát hiện chỉ ở độ sâu 21,2 mét, góp phần mở ra kỷ nguyên khai thác dầu mỏ hiện đại Drake thực hiện công việc theo yêu cầu của nhà công nghiệp Mỹ, George H Bissel, đánh dấu bước ngoặt quan trọng trong ngành công nghiệp dầu khí toàn cầu.
Các giếng khoan ở nước Nga được tiến hành vào năm 1864 tại lưu vực sông Kudako vùng Cuban bằng phương pháp khoan đập và vào năm 1871 tại vùng Bacu
Chương 1: Khái niệm về khoan dầu khí Trang 15 bằng phương pháp cơ học
Ngành công nghiệp dầu khí toàn cầu đã không ngừng phát triển kể từ khi bắt đầu, hiện nay có hơn 80 quốc gia tham gia khai thác dầu khí Ở Việt Nam, quá trình khám phá dầu mỏ và khí thiên nhiên bắt đầu từ gần 100 năm trước, khi các nhà địa chất Pháp sơ bộ đề cập đến hoạt động tìm kiếm Từ khi Chính phủ Việt Nam Dân chủ Cộng hòa quyết định thành lập đơn vị địa chất đầu tiên để khảo sát và thăm dò dầu khí, ngành dầu khí Việt Nam đã hình thành hơn nửa thế kỷ, và chính thức được xem là ngành kinh tế mũi nhọn từ năm 1975 khi thành lập Tổng cục Dầu mỏ và Khí đốt Việt Nam Các mỏ dầu khí đầu tiên như mỏ khí Tiền Hải C khai thác từ ngày 19-4-1981 tại Thái Bình và mỏ Bạch Hổ khai thác dầu thô từ ngày 26-6-1986 tại thềm lục địa Nam Việt Nam đánh dấu bước ngoặt quan trọng trong sự phát triển của ngành Từ đó đến nay, Việt Nam đã khai thác thành công dầu khí tại nhiều mỏ trên đất liền và ngoài khơi, đưa ngành dầu khí trở thành một ngành kinh tế chủ chốt của quốc gia, đồng thời đưa Việt Nam vào danh sách các nước sản xuất dầu mỏ và khí đốt trên thế giới.
Theo Luật Dầu khí, "Dầu khí" bao gồm dầu thô, khí thiên nhiên và hydrocarbon tồn tại ở các dạng khí, lỏng, rắn hoặc nửa rắn trong tự nhiên, bao gồm cả sulfur và các chất tương tự kèm theo hydrocarbon Tuy nhiên, luật không bao gồm than, đá phiến sét, bitum hoặc các khoáng sản khác có thể chiết xuất được dầu.
Dầu thô, hay còn gọi là dầu mỏ, là một chất lỏng sánh đặc màu nâu hoặc ngả lục, chủ yếu là hỗn hợp các phân tử hữu cơ ở dạng lỏng đậm đặc Đây là loại chất lỏng chứa phần lớn các hydrocarbon, đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp năng lượng và sản xuất nguyên liệu.
Trong điều kiện áp suất khí quyển, quá trình chưng cất phân đoạn là phương pháp chính để tách các thành phần hóa học của dầu mỏ Quá trình này giúp phân loại các hợp chất như xăng ête, xăng nhẹ, xăng nặng, dầu hỏa nhẹ, dầu hỏa, dầu diesel, dầu bôi trơn cùng các thành phần khác như hắc ín và nhựa đường, đảm bảo chất lượng và ứng dụng phù hợp trong các ngành công nghiệp khác nhau.
Dầu thô được phân loại dựa trên tỷ trọng và độ nhớt, chia thành dầu nặng và dầu nhẹ để phù hợp với các ứng dụng khác nhau Ngoài ra, dầu thô còn được phân loại dựa trên hàm lượng lưu huỳnh, trong đó dầu ngọt chứa 0,5% lưu huỳnh hoặc ít hơn, còn dầu chua có hàm lượng lưu huỳnh từ 1% đến 6%, ảnh hưởng đến quá trình xử lý và giá trị thị trường của dầu.
Hiện nay trên thế giới, việc đo sản lượng dầu chủ yếu được thực hiện bằng hai đơn vị chính là tấn (theo trọng lượng) và thùng (barrel) trong thương mại và giao dịch toàn cầu Một thùng dầu thô tương đương với 158,97 lít thể tích Tùy vào tỷ trọng của dầu tại mỗi mỏ, người ta sẽ quy đổi giữa thùng và tấn một cách linh hoạt Thường thì mỗi tấn dầu sẽ tương đương khoảng 7-8 thùng, tùy thuộc vào đặc tính tỷ trọng của loại dầu đó.
Chương 1: Khái niệm về khoan dầu khí Trang 16
CÁC LOẠI GIÀN KHOAN
Hình 3 1: Giàn khoan tự hành, bán tự hành và giàn khoan cố định a Giàn khoan tự hành
Các thiết bị khoan nhẹ được gắn trực tiếp trên xe tải cỡ lớn, giúp dễ dàng di chuyển và lắp đặt tại nhiều địa điểm khác nhau Ngoài ra, còn có giàn khoan bán tự hành, giúp nâng cao hiệu quả làm việc và linh hoạt trong quá trình thi công.
Các thiết bị khoan trung bình và sâu thường được sử dụng tại các khu vực có đường cao tốc và sa mạc, đảm bảo khả năng làm việc hiệu quả trong điều kiện địa hình khắc nghiệt Chúng thường được gắn trên các rơ móc chuyên dụng hoặc xe lăn khổng lồ để dễ dàng vận chuyển và vận hành Với khả năng khoan sâu, các thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong các dự án khai thác tài nguyên và xây dựng hạ tầng, góp phần nâng cao năng suất và độ chính xác của quá trình thi công.
Chương 3: Giàn khoan và các hệ thống chính trên giàn Trang 55 khoan này được phép di chuyển nguyên bộ ở cự ly ngắn, và khi cần di chuyển xa thì thiết bị phải được tháo rời từng bộ phận c Giàn khoan cố định
Các thiết bị khoan cố định đóng vai trò quan trọng trong quá trình khoan các giếng sâu và siêu sâu, đảm bảo độ chính xác và an toàn Các bộ phận chính của giàn khoan có thể tháo rời thành từng mô đun nhỏ gọn, thuận tiện cho việc vận chuyển bằng các xe tải có rơ móc chuyên dụng Sau đó, các mô đun này được lắp ráp dễ dàng tại hiện trường khoan, giúp tối ưu hóa hiệu quả công việc và giảm thiểu thời gian lắp đặt.
Các giàn khoan biển chính được phân thành hai nhóm chính: thiết bị khoan biển di động và cố định Trong đó, các giàn khoan biển di động là loại thiết bị linh hoạt, dễ dàng di chuyển đến nhiều vị trí khác nhau để tiến hành khai thác dầu khí Đặc điểm nổi bật của các giàn khoan di động là khả năng vận hành linh hoạt, phù hợp với các dự án khoan ngắn hạn hoặc nằm ở những khu vực có địa hình thay đổi Việc sử dụng các giàn khoan biển di động giúp giảm chi phí và tăng hiệu quả khai thác dầu khí trên biển.
Các giếng khoan từ các giàn khoan biển có thể lắp đặt các thiết bị đầu giếng và thiết bị chống phun ngay dưới sàn khoan hoặc dưới đáy biển để đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành Cột ống bao (riser) có đường kính khoảng 30 – 36 inch, đóng vai trò kết nối giữa miệng giếng và sàn khoan, giúp ngăn cách nước biển và giếng khoan nhằm duy trì độ kín kín và ổn định trong quá trình khai thác dầu khí.
Cấu tạo của giàn khoan như một xà lan lớn, được đặt trên các chân khổng lồ từ ba đến năm chân, đảm bảo độ vững chắc cho công trình Các chân thép tại vị trí khoan tiếp xúc trực tiếp với đáy biển, giữ cho giàn khoan đứng vững Sàn khoan được nâng lên trên các chân thép đến chiều cao thích hợp để thuận tiện cho quá trình làm việc dưới nước Để đảm bảo sự ổn định trong suốt quá trình khoan, người ta bơm nước vào các boong xà lan, giúp các chân thép cắm sâu vào đáy biển, tăng cường khả năng chịu lực và ổn định của giàn khoan.
Các thiết bị lắp đặt trên giàn khoan thường nhô ra ngoài, có khả năng trượt để thực hiện các hoạt động khoan ngoài phạm vi sàn khoan Giàn khoan tự nâng là giải pháp hiệu quả cho việc khoan thăm dò và khai thác dầu khí tại vùng nước sâu, từ 20m đến 120m, giúp nâng cao hiệu suất và độ chính xác của quá trình khai thác.
Chương 3: Giàn khoan và các hệ thống chính trên giàn Trang 56
Hình 3 2: Giàn khoan tự nâng
➢ Giàn khoan bán tiềm thủy
Hệ thống khoang chứa nước dưới chân đế của giàn khoan giúp tàu nổi lưng chừng và giữ cân bằng, đảm bảo độ ổn định tối đa trong điều kiện biển động Nhờ vào hệ thống máy tính điện tử, hệ thống kiểm soát dằn tự động điều chỉnh độ cao của tàu để duy trì trạng thái chìm phù hợp, mang lại sự ổn định cho giàn khoan làm việc Khi cần di chuyển tới vị trí mới, nước trong các khoang chứa sẽ được bơm ra, giúp giàn nổi trên mặt nước và dễ dàng di chuyển.
Các giàn khoan bán tiềm thủy có thể được sử dụng để khoan thăm dò và khai thác trong vùng biển có mực nước sâu 60m đến 760 m
Chương 3: Giàn khoan và các hệ thống chính trên giàn Trang 57
Hình 3 3: Giàn khoan bán tiềm thủy
Thiết bị khoan nổi là loại thiết bị có tính cơ động cao nhất trong các thiết bị khoan biển, giúp thuận tiện trong quá trình khai thác trên đảo hoặc vùng biển xa bờ Đây là giải pháp hiệu quả cho các hoạt động khoan tìm kiếm và thăm dò sâu trong lòng biển, đặc biệt phù hợp cho các dự án xa đất liền Nhờ tính linh hoạt và khả năng di chuyển linh hoạt, thiết bị khoan nổi đã trở thành lựa chọn hàng đầu cho các công trình khoan biển đòi hỏi sự linh hoạt cao.
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Chương 3: Giàn khoan và các hệ thống chính trên giàn Trang 58
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Hình 3 5: Giàn khoan chân đế bằng thép
Từ một giàn khoan cố định có thể khoan từ 16-32 giếng khoan, hoặc 40 giếng khoan đối với giàn khoan đặc biệt
Chương 3: Giàn khoan và các hệ thống chính trên giàn Trang 59
Cộng nghệ tiên tiến hiện nay cho phép khoan – khai thác ở vùng biển sâu hơn
300 m với các thiết bị sau đây:
− Tháp chằng cáp sử dụng khung thép nhẹ với các cáp neo thường xuyên, tâm giữ cho tháp thẳng đứng
− Giàn nổi có chân đế căng, nối với đáy biển bằng các chân thép ở trạng thái căng.
CÁC HỆ THỐNG CHÍNH TRÊN GIÀN KHOAN
Trong công tác khoan, việc kéo bộ dụng cụ khoan từ đáy giếng lên mặt quá, thả dụng cụ từ trên mặt đất xuống đáy giếng và nâng hạ các thiết bị là những công đoạn tiêu tốn nhiều thời gian Quá trình này bao gồm cả việc thả ống chống trong quá trình chống ống và thao tác nâng hạ các dụng cụ, thiết bị khác, đóng vai trò quan trọng trong hiệu quả và tiến độ công việc khoan.
Các công việc liên quan đến nâng hạ đều thuộc nhóm công việc nâng hạ, đòi hỏi phải sử dụng các thiết bị nâng hạ phù hợp Hệ thống nâng hạ bao gồm các thành phần chính như tời khoan, thiết bị quan trọng giúp thực hiện các nhiệm vụ nâng hoặc kéo tải hiệu quả Tời khoan đóng vai trò then chốt trong hệ thống nâng hạ, có cấu tạo đặc biệt để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn trong quá trình thi công Việc hiểu rõ cấu tạo và công dụng của hệ thống nâng hạ giúp tăng hiệu quả làm việc cũng như đảm bảo an toàn cho người vận hành.
Hình 3 6: Tời khoan Đây là bộ phận chủ yếu của thiết bị khoan vì chính công suất của tời đặc trưng
Chương 3: Giàn khoan và các hệ thống chính trên giàn Trang 60 cho thiết bị khoan và chỉ rõ chiều sâu tối đa có thể khoan đươc Tời khoan dùng để nâng thả và treo bộ khoan cụ, cột ống chống, di chuyển các vật nặng và thực hiện các chức năng phụ khác
Cấu tạo tời khoan gồm một khung kim loại với các ổ bi giúp đỡ trục tời và trục truyền, đồng thời có các cửa đậy để đổ dầu bôi trơn và kiểm tra hoạt động của các bộ phận bên trong Hệ thống bôi trơn gồm các bánh răng và đường ống dẫn dầu trực tiếp đến các vị trí cần được bảo dưỡng Trục tời được trang bị các khối ly hợp ma sát (côn) hai phía, truyền momen quay cho tang tời, với côn nhanh để truyền động nhanh và côn chậm để truyền động chậm, đảm bảo hoạt động liên tục, đóng mở nhanh chóng và chính xác.
Tời cage là một thiết bị hình trụ bằng thép tấm quấn lại, có các rãnh trên bề mặt để cuộn cáp khoan, giúp đảm bảo quá trình vận hành trơn tru và an toàn Hai đầu của tời được nhiệt luyện để chống mài mòn, đồng thời tích hợp hai băng phanh cơ học để đảm bảo kiểm soát tải trọng hiệu quả Ngoài ra, tời còn có một đến hai tang phụ, còn gọi là đầu mèo, dùng để tháo vặn cần khoan, nới lỏng ren khi tháo cần và thả các dụng cụ nhẹ xuống đáy hoặc di chuyển vật nhẹ quanh sàn, giúp tăng tính linh hoạt và thuận tiện trong các công tác khoan Các tang phụ này được bố trí ngay cạnh tời chính để dễ dàng thao tác và vận hành.
Hộp số phía sau tời giúp điều chỉnh tốc độ quấn cáp của tang tời, bao gồm các trục vào, trục ra và trục trung gian Trên các trục này được lắp côn ly hợp cùng các bánh răng và bánh xích có kích thước khác nhau, cho phép thay đổi chiều quay và tốc độ hoạt động của hệ thống Hộp số là thành phần quan trọng giúp điều chỉnh hiệu quả quá trình làm việc của tang tời.
Cho phép thợ khoan kiểm soát tốc độ chuyển động khi nâng thả bộ khoan cụ, đảm bảo an toàn và chính xác trong quá trình làm việc Khi cần nâng hoặc hạ một trọng tải lớn, hệ thống phanh chính cùng các phanh phụ như phanh thủy lực hoặc phanh điện trợ giúp giúp kiểm soát và hấp thụ động năng do vật nặng tạo ra, tránh nguy hiểm và đảm bảo hiệu quả công việc.
Phanh chính (phanh cơ học) gồm hai băng phanh ôm lấy khoảng 75% vòng tròn của tang tời, với mặt trong gắn nhiều miếng ma sát làm bằng sợi amiăng bện với dây đồng nhằm tăng khả năng ma sát Các miếng ma sát được cố định bằng bu lông, ốc vít có đầu chìm bằng đồng, đảm bảo độ chắc chắn và chống nhiệt cao Một đầu của băng phanh kết nối với đòn cân bằng, trong khi đầu còn lại kết nối với phanh tay, giúp phân phối lực phanh đều và dễ điều chỉnh Đòn cân bằng có vai trò cân bằng lực giữa hai băng phanh và như một đòn bẩy, giúp tăng gấp nhiều lần lực tay phanh khi ấn xuống, qua đó xoay trục cam để hoạt động phanh hiệu quả Khi băng phanh siết chặt vào tang tời, nhiệt độ sinh ra rất cao, chính vì vậy trong cấu tạo phanh chính còn có các thành phần để chịu nhiệt và giảm thiểu tác động của nhiệt độ cao.
Chương 3: Giàn khoan và các hệ thống chính trên giàn Trang 61 tạo hệ thống làm mát bằng nước để hấp thụ nhiệt khi phanh cơ học làm việc
Công dụng: bộ hãm thủy động lắp trên trục nâng để điều chỉnh tốc độ thả dụng cụ và hỗ trợ cho phanh chính (phanh cơ khí)
Hệ thống băng (đai hãm) về động lực học thường không đủ khả năng phanh khi giảm tải trọng lớn trong quá trình hạ xuống giếng khoan, do đó cần phải lắp thêm thiết bị phanh phụ để đảm bảo an toàn Ngoài phanh thủy lực, còn có thể sử dụng phanh điện từ, với ưu điểm hoạt động hiệu quả, độ tin cậy cao, ít cần bảo dưỡng; tuy nhiên, phanh thủy lực có nhược điểm là hạn chế khả năng hãm ở tốc độ thấp và khó điều chỉnh Chính vì vậy, phanh thủy lực thường chỉ được lắp đặt trên các thiết bị khoan có tải trọng trên 50 tấn để đảm bảo hiệu quả và an toàn vận hành.
Phanh điện từ là giải pháp khắc phục các hạn chế của phanh thủy lực trong các thiết bị khoan nặng, với cấu tạo gồm một roto gắn vào trục nâng và bộ phận cố định tạo ra từ trường có thể điều chỉnh nhờ cơ cấu điều khiển Khi hoạt động, roto cắt các đường sức từ trường, sinh ra lực điện từ cảm ứng chống lại chuyển động quay, giúp kiểm soát bộ quay một cách hiệu quả Dòng xoáy sinh ra trong roto sẽ tạo nhiệt do hiệu ứng phun, và nhiệt lượng này được làm mát bởi hệ thống nước tuần hoàn, đảm bảo hoạt động ổn định Mức mô men phanh của thiết bị phụ thuộc vào cường độ của từ trường tạo ra trong các cuộn dây, giúp phanh điện từ có tính linh hoạt cao trong ứng dụng công nghiệp nặng.
Dùng để kiểm soát và điều khiển các hoạt động của tời khoan b Tháp khoan Đặc điểm chung của tháp khoan:
- Tháp khoan được đặc chưng bởi chiều cao, sức chịu tải, kích thước sàn làm việc
Chương 3: Giàn khoan và các hệ thống chính trên giàn Trang 62 dưới đất và sàn làm việc trên cao Vật liệu chế tạo tháp là thép chuyên dùng
Trong tháp được trang bị hệ thống palăng hiện đại giúp nâng hạ, lắp đặt các thiết bị một cách dễ dàng và an toàn Phần chứa cần khoan được bố trí hợp lý nhằm tối ưu hóa quá trình thi công Ngoài ra, tháp còn có khu vực đặt các thiết bị khoan, thiết bị điều khiển và hệ thống che chắn nhằm bảo vệ công nhân khỏi các nguy hiểm khi làm việc.
Thông thường, thiết kế tháp với tải trọng làm việc lớn yêu cầu chiều cao tăng, giúp cho việc kéo thả dễ dàng hơn và giảm thiểu thời gian nâng hạ Tuy nhiên, tháp càng cao sẽ gặp phải các bất lợi như dễ bị uốn cong khi dựng thẳng do tác động của tải trọng bản thân, gây nguy cơ biến dạng ren zamốc đầu đặt trên giá đỡ Thêm vào đó, chiều cao tăng cũng đồng nghĩa với chi phí đầu tư và giá thành xây lắp tăng lên, ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế của công trình.
Thực tế người ta chế tạo tháp theo chiều cao tiêu chuẩn như sau :
- Tháp cao 28 m cho các giếng sâu 1200 – 1300 m
- Tháp cao 41 – 42 m cho các giếng sâu 1300 – 3500 m
- Tháp cao 53 m cho các giếng sâu > 3500 m
Tháp khoan 4 chân gồm nhiều tầng ghép lại và có thể tháo rời để dễ dàng lắp đặt và vận chuyển Thân tháp được chế tạo từ cần khoan hoặc thép định hình chắc chắn, đảm bảo độ bền và ổn định khi hoạt động Các đai thép cũng làm bằng cần khoan nhưng nhỏ hơn và mỏng hơn để phù hợp với cấu trúc chung của tháp Các đoạn chân tháp, đai tháp và thanh giằng được liên kết chắc chắn bằng các ốp tháp bắt bắt bu lông, giúp cấu trúc vững chắc Khi hoạt động, tháp khoan cần có dây chằng tháp để chống lật, đảm bảo an toàn và ổn định trong quá trình thi công.
Chương 3: Giàn khoan và các hệ thống chính trên giàn Trang 63
Hiện nay, tháp 4 chân chủ yếu được sử dụng trong các thiết bị khoan biển di động có mặt bằng lắp ráp tháp theo chiều ngang hạn chế hoặc trong các công tác khai thác và sửa chữa giếng, thay vì trên đất liền Ưu điểm của tháp 4 chân là độ ổn định và chắc chắn cao khi vận hành Tuy nhiên, nhược điểm của loại tháp này bao gồm sàn làm việc dưới đất chật hẹp, dễ bị vướng, và việc dựng, hạ tháp gặp nhiều khó khăn, tốn kém, đồng thời tiềm ẩn nguy hiểm do cần lắp đặt ở trên cao.
Tháp chữ A gồm hai cột liên kết ở đầu trên và được cố định vào gối tựa kiểu bản lề ở đầu dưới, đảm bảo sự chắc chắn và linh hoạt Khoảng cách giữa các gối tựa cần được tính toán chính xác để tháp chữ A đứng vững và ổn định trong quá trình sử dụng Việc lắp đặt đúng kỹ thuật và đảm bảo khoảng cách phù hợp là yếu tố quyết định tính an toàn của cấu trúc Tháp chữ A phù hợp cho nhiều ứng dụng nhờ vào thiết kế vững chắc, dễ lắp đặt và đảm bảo an toàn trong môi trường công nghiệp hoặc xây dựng.