Nghiên cứu, thiết kế hệ thống trạm tời đồng bộ khi quấn thả cáp để khảo sát địa vật lý giếng khoan theo quy trình của hãng rochester và camesa

Trong công cuộc đ i mới đất nước, cùng với sự tăng trưởng của nền kinh t quốc dân c sự g p sức của nhiều ng nh nghề với mọi l nh vực kh c nhau, trong đ ng nh công nghiệp dầu kh còn mới m

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Đ V T , học viên Cao học kh a , chuyên ng nh ch t o

m y Sau hai năm học tập nghiên cứu, được sự giúp đỡ của c c thầy cô gi o v đặc

biệt l sự giúp đỡ của PGS.TS N Đ T , thầy gi o hướng dẫn tốt

nghiệp của tôi, nên tôi đã đi đ n cuối chặng đường để k t thúc kho học

Tôi đã quy t định chọn đề t i tốt nghiệp l : “ N ứ

MỤC LỤC

Trang Trang phụ bìa

Lời cam đoan

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 4

MỞ ĐẦU .5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU 8

1.1 Tổng quan quá trình khảo sát địa vật lý giếng khoan 8

1.1.1.Tổng quan v tr m t i ng trong quá trình khảo sát địa vật lý giếng khoan .8

1.2 Giới h n nghiên cứu của đ tài 22

1.2.1 Tính cấp thiết của đ tài 22

1.2.2 Giới h n nghiên cứu của đ tài 23

CHƯƠNG 2

THIẾT Ế H TH NG Đ NG GIA T I PHỤC VỤ QU N –TH CÁP 24

2.1 th ng quấn nhả cáp 24

2.2 th ng đánh ấu m t cáp 26

3.4 Tính toán đ ng t c đ sức c ng của h th ng quấn thả cáp 33

CHƯƠNG 3

THIẾT Ế H TH NG TRẠM TỜI THỦ L C 35

3.1 Thiết kế h th ng khung ao tr m t i 35

3.2 Tính toán thiết kế h th ng tang t i chứa cáp 36

3.3.Tổng quan v vật li u 38

3.4 Mô hình phần tử hữu h n 58

3.5 Sụt áp trên đư ng ng 92

3.6 Tính toán l a ch n thiết kế các h th ng phụ tr 93

ẾT LUẬN VÀ IẾN NGHỊ 97

1 Các kết quả nghiên cứu và đ tin cậy: 97

2 ướng nghiên cứu tiếp theo 97

LỜI CÁM ƠN 98

TÀI LI U THAM H O 99

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

VIETSOVPETRO: Liên doanh Việt NgaVietsovpetro

XNĐVL: X nghiệp ịa vật l gi ng khoan

XSCTBCD: Xưởng sửa chữa thi t bị chuyên dụng

MỞ ĐẦU

Cùng với sự lớn m nh của nền kinh t đất nước, ng nh cơ kh trong đ cơ

kh ch t o m y vẫn khẳng định th m nh của mình với vai trò chủ đ o v không ngừng đ p ứng việc t o ra những sản phẩm chất lương tốt, độ tin cậy cao v đủ sức

c nh tranh

Trong công cuộc đ i mới đất nước, cùng với sự tăng trưởng của nền kinh t quốc dân c sự g p sức của nhiều ng nh nghề với mọi l nh vực kh c nhau, trong đ

ng nh công nghiệp dầu kh còn mới m so với c c nước tiên ti n trên th giới nhưng

đã đ ng một vai trò quan trọng trong nền kinh t của nước nh

Trong những năm qua, c c đơn vị trong ng nh dầu kh đều ph t triển lớn

m nh, nhưng cho đ n nay Vietsovpetro vẫn l lien doanh h ng đầu của Ng nh dầu

kh Việt Nam Với sự ph t triển v th nh công của Vietsovpetro đã mở ra cho ng nh dầu kh Việt Nam một triển vọng Trong đ c đ ng g p công sức, tr tuệ của tập thể c n bộ công nhân viên của X nghiệp ịa vật l gi ng khoan XN VLG l một th nh viên quan trọng không thể thi u được của Vietsovpetro v thực hiện được

c c nhiệm vụ:

- hảo s t v phân t ch c c thông số trong gi ng khoan

- n mìn, thử vỉa

- Xử l sự cố gi ng khoan trong qu trình khoan v khai th c

- Tham gia nghiên cứu c c công trình khoa học phục vụ sản xuất v ph t triển công nghệ

ể c được th nh tựu như ng y hôm nay, X nghiệp đã đầu tư đúng hướng

về trang thi t bị m y m c mới của c c nước tiên ti n, để phục vụ công việc đo, khảo

s t trong c c gi ng khoan v c c gi ng đang khai th c, thay th dần c c thi t bị c ,

cử c n bộ đi đ o t o t i c c nước c công nghệ đo địa vật l ph t triển để nâng cao

ki n thức học h i kinh nghiệm cho sản xuất của X nghiệp o đ c c t i liệu đo địa vật l gi ng khoan đã ho n to n dùng công nghệ ghi số nên việc đo ghi t i liệu rất

thuận lợi, cùng một lúc c thể đo được nhiều phương ph p c độ ch nh x c cao, giúp cho x nghiệp phân t ch đ nh gi t i liệu được tốt hơn việc lưu trữ c ng d

d ng v thuận tiện

ình 1.Các phư ng pháp địa vật lý giếng khoan đang áp ụng

Công t c đo khảo s t VLG l việc thay th việc lấy mẫu l i vốn rất kh thực hiện v gi th nh cao; x c định tr ng th i kỹ thuật v theo d i độ n định của c c

gi ng khoan, khai th c triệt để c c thong tin địa chất v kỹ thuật trên c c v t lộ địa chất(l t c t địa chất trên th nh gi ng khoan) của công trình Ưu điểm của v t lộ địa chất l n còn “tươi” nguyên, chưa bị phong h a l i xuyên c t mọi tầng đất đ tới chiều sâu đ y gi ng khoan Viêc khai th c c c thông tin địa chất v kỹ thuật trên c c

v t lộ địa chất trên c c th nh gi ng khoan được thực hiện bằng c c phương ph p vật

l , h a học Nhờ c c phương ph p n y ta c thể x c định được th nh phần vật chất

ở c c lớp đất đ trong c c l t c t , tr ng th i kỹ thuật v độ n định của công trình

t i chiều sâu bất kỳ ở thời điểm cần thi t Trên cơ sở đ trung tâm phân t ch t i liệu phân t ch v đưa ra k t luận ch nh x c vị tr của vỉa dầu, kh , trữ lượng c trong vỉa

để thi t k quy trình công nghệ khai th c hợp l ể lấy được c c thông tin trên, thi t bị chủ y u hiện đang được sử dụng l c c tr m tời địa vật l ; c c m y m c thi t bị chuyên dung sẽ được chuyển v o gi ng khoan thông qua c p của tr m tời,

c c thông tin cần thi t ghi nhận được sẽ chuyển qua ruột c p truyền về trung tâm xử

l số liệu Từ những yêu cầu cần thi t của đơn vị qua luận văn tôi đi v o “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống trạm tời đồng bộ khi quấn –thả cắp để khảo sát địa vật lý giếng khoan theo quy trình của hãng Rochester và Camesa“

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG

VÀ NGOÀI NƯỚC VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU

1.1 Tổ an

1.1.1.Tổ ề ờ khoan

Đ ề:

Tr m tời ịa vật l dùng để k o thả t hợp thi t bị m y gi ng trong lòng

gi ng khoan phục vụ công t c đo khảo s t ịa vật l , tr m tời địa vật l g m nhiều

lo i kh c nhau, tr m tời dùng đo ịa vật l gi ng khoan khi gi ng chưa chống ống ( penhole), tr m tời đo khảo s t trong gi ng đang khai th c dầu, kh (Casehole)

ình 2 Tr m t i trên các giàn khoan th m

Tr m tời c nhiệm vụ k o thả thi t đo khảo s t ịa vật l , công t c b n mìn khai th c vỉa, đo địa chấn gi ng khoan v.v Thông qua c p địa vật l m tr m tời

vận h nh để k o thả thi t bị v o trong lòng gi ng khoan, to n bộ c c thông số cần thi t của gi ng khoan được truyền qua ruột c p địa vật l đưa v o c c thi t bị đo bằng m y t nh, sau đ truyền về trung tâm xử l số liệu của ịa vật l để xử l Ngo i ra tr m tời ịa vật l còn sử dụng trong công t c b n mìn mở vỉa khai th c dầu, kh , đặt aker, đ cầu xi măng v.v Trong công t c khảo s t ịa vật l gi ng khoan ngo i t hợp thi t bị m y gi ng, tr m tời đ ng vai trò rất quan trọng, l một

thi t bị yêu cầu l m việc c độ ch nh x c v n định cao

a.Tổng quan về lịch sử hình thành và phát triển

Từ những năm X nghiệp Liên oanh Việt – Xô ra đời, đ ng thời XN VLG c ng được th nh lập, đ l những năm th ng còn gian kh v thi u thốn từ thi t bị m y m c v con người Trong sự non tr về kinh nghiệm c ng như về khoa học kỹ thuật, sự nghiệp dầu kh hình th nh v ph t triển nhờ sự giúp đỡ của Liên

Xô c nay l Liên ang Nga Hầu h t thi t bị m y m c đều nhập từ Liên Xô c trong đ c c c tr m tời của VLG l lo i tr m tời di động ho n to n sử dụng

cơ kh , to n bộ tr m tời l p đặt trên một xe tải Ural hay một động cơ iesel Ia Z ộng cơ l m việc truyền động qua hộp số cấp ti n v một số lùi, từ hộp số truyền đông qua x ch v l m quay tang tời để ti n h nh k o thả thi t bị để khảo s t

gi ng khoan Trên tr m tời còn c c c thi t bị kh c như hệ thống đo độ sâu gi ng khoan, tốc độ k o thả, hệ thống đo sức căng c p n những năm ng nh khai

th c dầu kh Việt nam ph t triển m nh đặc biệt l XNLD mở rộng v từ đây thi t bị

m y m c của c c hãng dầu kh n i ti ng trên th giới được X nghiệp trang bị v đưa v o sử dụng trong đ c c c tr m tời tiên ti n như Halliburton, Computalog, Roberson, Sodesep, Geoservice ây l lo i tr m tời hiện đ i v tiên ti n nhất, được trang bị c c thi t bị an to n v c c hệ thống chỉ b o v quan trọng nhất l sử dụng hệ thống truyền động thủy lực kh p k n(Closeloop), bao g m ơm thủy lực được dẫn từ động cơ iesel từ bơm thủy lực l m quay motor thủy lực Trục thứ cấp của motor thủy lực truyền đ n hộp số cấp sau đ truyền đ n hộp bi n momen sau

đ truyền qua x ch v l m quay tang tời

b Cấu tạo về trạm tời

+ M :

Tang tời được l p trên khung gi đỡ, được quay trơn trên trục nhờ gối đỡ

v c thể th o rời để vận chuyển Tang tời đặt ph a trước odul Cabin dùng để quấn c p đo ịa vật l , đây l lo i c p đặc biệt dùng để nối thi t bị thả xuống gi ng khoan v truyền t n hiệu từ t hợp thi t bị trong lòng gi ng khoan về trung tâm m y

t nh của tr m đo C p đo địa vật l , l lo i c p đặc biệt lớp v bên ngo i bằng th p

g m nhiều sợi, bên trong c l i dây điện g m nhiều sợi C p c nhiều lo i đường

sang c p, g m c load cell đo độ căng của c p v truyền t n hiệu về bộ m y t nh v hiển thị trên m n hình điện tử Ngo i hệ thống b o sức căng điện tử còn c đ ng h

b o sức căng cơ kh để tăng hệ số an to n khi vận h nh thi t bị

Ngo i c c hệ thống trên tr m tời còn được trang bị c c thi t bị kh c như: đ n chi u

để điều khiển chiều quay v tốc độ k o thả thi t bị

-Hệ thống đặt qu tải sức căng:

Trong qu trình k o thả thi t bị trong lòng gi ng khoan, do điều kiện th nh

gi ng c ng như nhiều y u tố ảnh hưởng đ n sức căng c p trong qua trình vận h nh,

để kiểm so t được sức căng của c p trên tr m tời c l p thi t bị đo sức căng c p v

để an to n cho thi t bị c hệ thống an to n qu tải

-Hệ thống ng t (Shut down) khẩ cấp, khi c sự cố dầu kh phun hoặc c sự cố nguy hiểm, người thợ vận h nh lập tức rời kh i vị tr l m việc đ ng thời nhanh ch ng ấn nút dừng khẩn cấp để ng t to n bộ ho t động của tram tời

-Hệ thống bảo dưỡng c p: dầu bảo dưỡng c p được thi t bị phun v o từng lớp c p

Hiện t i XN ịa vật l gi ng khoan đang sử dụng lo i c p chủ y u: C p lo i ”- ruột dùng cho việc đo khảo s t c c gi ng đã chống ống v c p ”-

v ruột dùng cho công t c b n mìn, khảo s t c c gi ng thăm dò, c c lo i c p n y được cung cấp bởi hãng Rochester và camesa:

Trên bảng số liệu của c p chuyên dùng c c c thông số:

ường k nh ngo i của c p

Trọng lượng c p khi để trong môi trường không kh

Trọng lượng c p trong môi trường nước s ch

Nhiệt độ l m việc của c p c thể chịu đựng trong trường hợp l m việc liên tục v

iện trở của dây l i c p

iện dung ruột v v với hz

Tốc độ truyền với hz

ình Th ng số cáp

b uy trình quấn cáp của Rochester và Camesa

– uy trình quấn c p theo t i liệu của hãng như sau:

ình 6 ui trình quấn cáp của h ng

Trên cơ sở qui trình quấn c p của hãng, p dụng v o thực t c c gi ng khoan thuộc c c lô -1; 04-3; 04-1; 01-3; 16-2 v c c lô lân cận hiện đang khảo

s t với chiều sâu khảo s t trên fts, đưa ra quy trình cụ thể cho việc quấn

c p như sau:

1.1.Q

1.1.1 L x í

nh dấu điểm v o c p (điểm A) v điểm đối xứng qua l i tang với điểm v o

c p (điểm ) ở th nh tang tời điểm A v sẽ tương ứng với điểm chuyển l n

ho n chỉnh của vòng c p Từ điểm A v v ch đường ch y dọc tang gặp

th nh tang đối diện ở điểm A’ v điểm ’ tương ứng v đ nh dấu chúng ây

l đường đ nh dấu điểm k t thúc khoảng chuyển l n của một vòng c p

Lu n c p qua lỗ c p, ở vị tr thuận tiện khi l p collector (Thi t bị nhận t n hiệu

từ m y gi ng thông qua l i c p truyền về m y t nh trung tâm để xử l )

L m đầu hãm c p đảm bảo đầu hãm không bị x , l ng khi sử dụng

Uốn đầu c p để đảm bảo c thể p c p nằm s t v o th nh tang

o, xi t để đảm bảo đầu trong của c p đã được k o s t v o th nh bên ngo i tang

ặt gi trị độ sâu để ghi chiều d i c p

1.1.2 Q ớ ứ

– Lưu : khi quấn c p mới, đường k nh c p lúc n y lớn hơn một chút so với đường k nh danh định, để việc quấn được d d ng, c thể quấn lần đầu với tải yêu cầu cho h t lớp thứ nhất sau đ xả ngược l i Sau một lần như vậy sẽ l m cho sợi c p săn nh l i gần với đường k nh danh định

ình 7 Vị trí ra vào cáp trên tang t i

– ặt tải khoảng 10 g, quấn v o khoảng đ n vòng sau đ ch n đo n c p đệm v o giữa vòng c p đầu tiên v th nh tang, b t đầu từ điểm cho đ n gần s t điểm A (c ch khoảng cm), dùng búa g cho c p nằm s t c p đệm Trong trường hợp không dùng c p đệm thì cần chỉnh sao cho khoảng c ch giữa c p v th nh tang được giữ đều khoảng mm đối với c p ” ( mm) để đủ cho c p lớp trên nằm lên đ

– Tăng dần tải sao cho sau khoảng 4 đ n vòng thì tải quấn lên đ n tải yêu cầu

g iểm tra chỗ chuyển l n t i c c điểm A v sao cho đúng đ n c c điểm

đ thì việc chuyển l n ho n chỉnh Trong qu trình quấn lớp cần liên tục g p c p

để đảm bảo khoảng chuyển l n nằm dọc theo tang c p, c c vòng c p nằm s t nhau Lưu phải g đều trên to n bộ vòng c p, không g m nh hơn hoặc chỉ g chỗ chuyển l n Chiều d i khoảng chuyển l n ở lớp thứ nhất thường khoảng từ cm đối với c p ”

– hi đ n vòng gần cuối, quan s t khoảng c ch giữa c p v th nh tang để x c định nửa n o sẽ để hở (hoặc sẽ ch n c p đệm) Việc lựa chọn cần theo hướng p chặt hơn, tức l n u c thể thì ch n thêm Yêu cầu c khoảng hở vừa đủ (khoảng

mm đối với c p ”) C một số tình huống xảy ra:

 C thể san hoặc d n c p sao cho khoảng từ A đ n hở v đ n A p s t

th nh tang, khi đ ch n c p b t đầu từ A đ n s t

 Hoặc san hoặc d n c p sao cho khoảng từ đ n A hở v A đ n p s t

th nh tang, khi đ ch n c p b t đầu từ đ n s t A

 Trong trường hợp d n không được (số vòng cần điều chỉnh qu nhiều hoặc khoảng cần d n qu nhiều) thì cần xả l i sau đ thay đ i lực k o v lực g so với ban đầu tùy theo điều kiện cụ thể cần phải p thêm hoặc giãn ra Thông thường thì cần tăng lực k o lên khoảng g v c thể g m nh hơn sẽ p v o thêm được

– Chuyển l n: sau khi đã ch n xong c p đệm hoặc đã điều chỉnh được khoảng hở vừa đủ, ti p tục quấn cho c p lên lớp iểm lên lớp cần trùng với điểm đ nh dấu,

b t đầu từ đầu khoảng hở uan s t kỹ để x c định điểm ho n chỉnh lớp, tức l điểm

c p b t đầu nằm n định lên lớp Thông thường, điểm ho n chỉnh lớp cần trùng hoặc muộn hơn điểm ho n chỉnh của lớp thứ nhất khoảng đ n cm ột số tình huống xảy ra:

 iểm ho n chỉnh lớp qu muộn: cần điều chỉnh điểm b t đầu khoảng hở lớp sớm lên

– iểm ho n chỉnh lớp qu sớm: cần điều chỉnh khoảng hở lớp muộn đi

– hoảng chuyển lớp qu d i: thông thường khoảng n y khoảng cm, khi khoảng chuyển lớp d i tức l c p từ lớp dưới lên không dứt kho t, cần chỉnh l i điểm chuyển l n của lớp thứ nhất, c thể chỉ cần điều chỉnh khoảng chuyển l n của

1.1.3 Q ớ ứ

– Ti p tục quấn vòng đầu tiên của lớp , quan s t khoảng chuyển l n thứ iều chỉnh tương tự như khoảng chuyển l n thứ nhất

– ùng phấn v ch th nh dải bao h t khoảng chuyển l n của lớp để d quan

s t, chiều rộng của mỗi dải n y sẽ khoảng cm iểm tra để đảm bảo dải n y đối xứng với nhau

– iểm tra to n bộ lớp , đảm bảo không c khoảng hở giữa c c vòng c p, n u

c thì cần san l i

– R so t l i trên to n bộ phần vừa quấn để đảm bảo c c sợi c p được x p kh t

v o nhau, n u c khoảng hở cần san l i

– Ti p tục quấn vòng thứ , kiểm tra t i chỗ chuyển l n xem c c sợi c p c s t nhau không, kiểm tra vòng thứ c đảm bảo nằm kh t với vòng thứ nhất hay không Trong trường hợp c khe hở thì l do khe hở giữa c p v th nh tang ở lớp qu lớn

N u sợi c p không trùng v o rãnh của lớp dưới thì do khe hở qu hẹp Cả trường hợp đều phải điều chỉnh l i

– Ti p tục tăng tải đ t kg, liên tục dùng búa để g nhẹ v o c c điểm chuyển

l n để đảm bảo khoảng chuyển l n của lớp nằm n định v bao trùm với khoảng chuyển l n của lớp thứ nhất hoảng chuyển l n của lớp thường khoảng cm Thông thường c c khoảng chuyển l n luôn c xu hướng trải rộng ra v sớm dần lên – hi đ n những vòng cuối của lớp , cần quan s t để đảm bảo sợi c p nằm tự nhiên, vị tr khoảng chuyển l n nằm trùm lên phần c p đi v o của lớp C thể phải điều chỉnh khoảng chuyển l n của một số vòng cuối Sợi c p không bị nằm sụt sâu hoặc cao hơn so với c c vòng bên c nh (liên quan đ n khoảng c ch của đo n hở ở lớp thứ nhất) N u c c c trường hợp n y thì cần xả ra khoảng vòng của lớp v

cố g ng điều chỉnh lớp N u không được thì cần l m l i từ đầu

1.1.4 Q ớ ứ

– Ti p tục quấn lớp , để phần chuyển c p cần nằm bao lên phần chuyển c p của lớp hần chuyển c p lớp khoảng cm Tăng tải đ t kg, quan sát các khoảng chuyển l n, đảm bảo khoảng chuyển l n luôn nằm dọc theo tang tời N u cần thì c thể ti p tục g c c khoảng chuyển l n n y để duy trì sự tịnh ti n của khoảng n y dọc theo tang tời

– uan s t vòng cuối của lớp , c c khoảng chuyển lớp cần trùng với khoảng chuyển lớp của lớp C c sợi c p cần kh t nhau, đặc biệt ở c c khoảng chuyển l n

1.1.5 Q ớ ứ ư

– uan s t khi chuyển lên lớp 4, yêu cầu sợi c p x p một c ch tự nhiên, khoảng chuyển l n trùm h t lên khoảng chuyển l n của lớp dưới, c c sợi c p nằm kh t với nhau Tăng tải đ t 4 kg

– Lớp thứ giữ tải bằng tải trọng ở lớp thứ 4 ( 4 kg)

1.1.6 Q ớ

– Ti p tục quấn c c lớp ti p theo với tải 4 kg cho đ n khi chiều d i c p còn l i

ở tang gỗ bằng chiều sâu của gi ng cần phải đo thì b t đầu giảm tải với t lệ

kg m cho đ n kg

M ượ :

– ộ d i khoảng chuyển l n phụ thuộc v o đường k nh l i tang v k ch thước cáp

– hi quấn, n u thấy khoảng chuyển l n không ch y ngang hoặc trải rộng dần

ra thì do: tải không đều trên cùng lớp; khoảng chuyển l n của lớp thứ nhất không đều, không nằm ngang; khoảng chuyển lớp của lớp lên không đối xứng (sớm hoặc muộn qu )

– N u c c khoảng chuyển l n ch y muộn dần thì c thể do lớp thứ nhất quấn chưa đủ số vòng cần thi t hoặc khi tải tăng cao N u hiện tượng n y thì còn c thể nhìn thấy c c vòng c p ở lớp bị thưa ra khi k o tải cao

– N u c c khoảng chuyển l n sớm dần chứng t số vòng c p tăng lên tức l c thể do tải giảm dần, đường k nh c p lớn lên

1.2 G ớ ứ ủ ề ài

1.2.1 Tí ủ ề

VI TS V TR l một đơn vị khai th c dầu thô với sản lượng trên triệu tấn năm, đứng đầu trong c c công ty khai th c dầu kh ở Việt Nam hiện nay; h ng năm đ ng g p một phần không nh cho ngân s ch nh nước Hiện nay,

VI TS V TR đang khai th c trên hai m ch nh trên lô - l : ch H với gi n cố định , gi n CNTT, gi n nhẹ khai th c; R ng: g m gi n

cố định v gi n nhẹ khai th c; ng thời với việc khai th c VI TS V TR

ti p tục khoan mới, sửa gi ng trên c c m n y v khoan thăm dò trên c c lô kh c trên thềm lục địa Việt nam v trên c c m liên doanh c c công ty dầu kh kh c như 04-3; 04-1; 01-3; 16-

Song song với việc khai th c c ng như khoan c c gi ng, công t c địa vật l b t buộc phải ti n h nh để c c c số liệu H ng năm VI TS V TR phải chi ph một khoản rất lớn để sửa chữa, thay th c c tr m tời phục vụ công t c khảo s t với

gi th nh rất cao Theo c c hợp đ ng mới nhất đã được k k t tr m tời lo i Rigsafe của hãng Halliburton, N V c gi khoảng US , lo i Zone khoảng US ng thời c c hãng n y thường đặt h ng riêng cho từng phần tử cấu th nh của c c hãng sản xuất chuyên dụng, nên việc mua h ng thay th

b t buộc qua c c hãng b n tr m tời, gi th nh rất cao

ua quá trình nghiên cứu khảo sát và làm vi c tr c tiếp với các h ng sản uất ch ng tôi đ đ uất và đư c s chấp thuận của đ n vị tiến hành nghiên cứu mua s m chế t o sản ph m tư ng t với giá thành khoảng 1 3 giá của các h ng và

đ đư c c quan đ ng ki m nhà nước ki m tra cấp chứng ch

ặt kh c khi mua c p chuyên dùng cho công t c khảo s t địa vật l , c p được hãng quấn trên c c tang gỗ với chiều d i khoảng m, muốn quấn v o tang tời để phục vụ sản xuất phải tuân theo qui trình quấn c p của hãng, đảm bảo quấn theo đúng lớp, đúng sức căng như khi k o, thả trong lòng gi ng Trước đây để t o sức căng mỗi khi quấn c p từ tang gỗ v o tang tời để đưa ra c c công trình biển phục vụ sản xuất, XN VL phải huy động - người dùng c c lốp xe ô tô h ng đặt trung

gian giữa tang gỗ v tr m tời để k o, việc l m n y không thể tuân thủ theo đúng quy trình đ ng thời mất rất nhiều thời gian ể giải quy t vấn đề trên cần thi t phải thực hiện c c công việc sau:

- M t là phải c h th ng gia tải c th đi u ch nh sức c ng của cáp theo ý mu n

đ ng theo quy trình yêu cầu

- ai là khi tr m t i quấn cáp vào tang thì cáp tang g nhả ra phải đ ng v

t c đ giữa hai tang cáp, sức c ng đầu vào gia tải phải ổn định

- C c thi t bị phụ trợ: ang t nh đặc thù nên chọn theo thi t k chuẩn của hãng

- Tang tời l thi t bị cần phải sử dụng nhiều, g a th nh cao v thường xuyên bị

h ng Nên tập trung nghiên cứu, thi t k

- Hệ thống động thủy lực: T nh to n chọn thi t bị phù hợp với yêu cầu thực t Nên tập trung nghiên cứu, thi t k

b Về việc nghiên cứu, thi t k hệ thống đ ng bộ:

ây l nội dung mới nên tập trung nghiên cứu, thi t k :

- Hệ thống quấn nhả c p

- Hệ thống đ nh dấu m t c p

- ng bộ h a tốc độ, sức căng khi quấn thả c p

CHƯƠNG 2 THIẾT Ế H TH NG Đ NG GIA T I PHỤC VỤ QU N –TH CÁP

2 1 H

Từ tưởng k t hợp thực t công việc, đưa ra phương n thi t k hệ thống quấn nhả

c p Hệ thống phải đ t được c c yêu cầu sau :

+ Hệ thống tang quấn c p, c p quấn trên tang phải đ ng bộ thông số kỹ

thuật của tang tời, c p quấn trên tang thực hiện t i c c gi ng khoan

Hệ thống phải c bộ phận kiểm tra được sức căng của c p theo đúng yêu

cầu của hãng rochester v camesa

+ C hệ thống san, dải c p đúng yêu cầu

Xây dựng mô hình thi t k

ình ệ thống đồng bộ quấn thả cáp

T ự ự

Hệ thống quấn c p bao g m hệ thống ch nh: Hệ thống quấn c p v hệ

thống nhả c p Hệ thống quấn c p do người vận h nh điều khiển Hệ thống nhả c p

l m việc tự động, đ ng bộ với hệ thống quấn c p hi mới vận h nh, hệ thống nhả

c p chưa ho t động, hệ thống quấn c p do người điều khiển điều khiển quấn cáp

v o điều n y sẽ l m sức căng c p sẽ tăng dần v vượt gi trị đặt, khi đ bộ so s nh

v xử l sức căng sẽ tăng dần điện p ng ra, cho ph p bộ điều khiển bơm thủy lực

điều khiển tăng tốc độ bơm v tang nhả c p sẽ được quay để nhả c p ra nhằm để giảm sức căng trên c p hi hệ thống nhả c p l m việc, sức căng c p liên tục được

gi m s t, n u sức căng đo được nh hơn gi trị đặt thì bộ so s nh v xử l sức căng

sẽ giảm dần điện p ng ra v bộ điều khiển bơm thủy lực điều khiển giảm tốc độ bơm v tang nhả c p sẽ được quay chậm l i iều n y cho ph p sức căng c p luôn được giữ n định trong qu trình ho t động

2 2 H

Thi t bị đ nh dấu m t từ tự động (sau đây gọi t t l Thi t bị đ nh dấu m t) dùng để ghi c c dấu m t từ c ch nhau một khoảng cố định (thường l m t hoặc

m t) lên c p địa vật l gi ng khoan một c ch tự động hi đo địa vật l c c dấu

m t từ n y sẽ được ghi l i đ ng thời với qu trình ghi t i liệu nhằm phục vụ cho việc đo chiều sâu nghiên cứu của c p khi k o thả m y xuống gi ng khoan

Nguyên l chung của việc đ nh dấu m t từ trên c p:

Cấu t o của c p địa vật l g m c c dây dẫn điện bên trong v lớp v c p bằng c c sợi th p quấn bên ngo i c chức năng bảo vệ v chịu lực trong qu trình

k o thả Ch nh lớp v c p n y c khả năng lưu l i từ t nh được nhi m trước đ

Việc ghi dấu m t từ c thể được thực hiện bằng tay nhờ một nam châm v nh cửu v sử dụng thước dây c chiều d i cho trước ( m t hoặc m t) để đo chiều

d i c p ầu tiên c p được đi qua một đầu x a từ (l cuộn dây không kh p từ, được nuôi bằng ngu n điện xoay chiều) để l m s ch c p (về mặt từ t nh) ùng nam châm đ nh dấu m t đầu tiên trên c p v buộc dây v o vị tr đã đ nh dấu m t để l m dấu Thả c p v quan s t dấu buộc khi đ n vị tr bên kia của thước đo thì dừng ùng thước đo m t đo chiều d i c p từ dấu buộc về hướng m y tời sẽ thu được chiều d i c p l m t T i điểm n y ta buộc dây l m dấu thứ hai đ ng thời đ nh dấu m t thứ hai bằng nam châm Th o dấu buộc thứ nhất v ti p tục thả c p Công việc ti p tục lặp l i tương tự như đối với dấu m t thứ nhất ột người theo d i ghi

v o s số dấu m t đã đ nh, khi đ t chiều d i chẵn trăm m t ( dấu, dấu, dấu ) thì đ nh dấu m t đôi (đ nh hai dấu m t c ch nhau khoảng , đ n m t)

u trình lặp l i cho đ n h t độ d i cuộn c p

d ng nhận thấy công việc n y rất mất thời gian, tốn nhiều công lao động (không t hơn 4 người), độ ch nh x c không cao, d gây nhầm lẫn o đ yêu cầu đặt ra l phải thi t k bộ đ nh dấu m t từ tự động nhằm ti t kiệm thời gian, giải

ph ng công lao động, đảm bảo độ ch nh x c, d d ng kiểm tra để tr nh nhầm lẫn

Nguyên lý ho t động của bộ đ nh dấu m t tự động c ng tương tự như đ nh dấu m t bằng tay ngh a l c ng sử dụng thước đo c chiều d i định sẵn để đo chiều

d i c p (Thường gọi l thước đo cơ sở - ase) hi chiều d i đo được th a mãn điều kiện đặt trước thì sẽ đ nh dấu m t từ iểm kh c biệt l thước đo cơ sở được cố định, c c thao t c đo, x a v đ nh dấu từ đều thực hiện một c ch tự động; c c lần

đ nh dấu m t, số đ m độ d i được hiển thị trên bảng điều khiển để tiện cho công

t c theo d i kiểm tra

ột thi t bị đ nh dấu m t tự động bao g m hai phần ch nh: Hệ thống đo cơ

sở ( easuring ase System) v Hệ thống điều khiển (Control System)

Hệ thống đo cơ sở ( easuring ase System) g m c bộ dẫn hướng cho c p (Cable guide arrangement), thước đo cơ sở ( ase) v c c cảm bi n: đầu x a dấu từ ( ark raser), đầu nhi m từ ( lectromagnet), đầu thu dấu từ ( ark Sensor) Thước đo cơ sở l khoảng c ch giữa đầu nhi m từ ch nh v đầu thu dấu từ

ch nh (xem hình ) Hệ thống đo cơ sở cho ph p dẫn hướng đường đi của c p song song với c c đầu cảm bi n v thước đo cơ sở, t o điều kiện tốt nhất để thực hiện c c thao t c x a, đ nh dấu v ghi dấu m t từ

Hệ thống điều khiển (Control System) l m ch điện tử c chức năng điều khiển c c qu trình đo độ d i, x a, đ nh dấu từ, ghi dấu m t từ v hiển thị c c thông

số cần thi t

 Thi t k l p r p hệ thống đo độ sâu độc lập để kiểm tra đối chi u nhằm khẳng định sự tin cậy về độ sâu của c p

 Thi t k l p r p hệ thống kiểm tra l i c c dấu m t từ đã được nhi m trên

c p ngay trong qu trình đ nh dấu m t

 Thi t k ch t o thi t bị ghi l i “File dấu m t gốc” dưới d ng Log File

T ô “T ừ ự ” ó = 10 Sơ đ

khối của “T ừ ự ” c ase = m đựơc chỉ ra trong

hình ản vẽ cơ kh của Hệ thống đo cơ sở được chỉ ra trên phụ lục Sơ đ khối

Base 10m

C p địa vật l

H TH NG ĐO CƠ SỞ

ình 11: th ng đánh ấu m t từ t đ ng c Base = 10 m t.

− : ầu x a dấu m t từ ch nh ( ark raser )

− : ầu nhi m từ ch nh ( ark lectromagnet )

− S : ầu thu dấu m t từ ch nh ( ark Sensor )

− : ầu nhi m từ phụ ( ark lectromagnet )

− S : ầu thu dấu m t từ kiểm tra ( ark Sensor ) được l p thêm để ghi

l i c c dấu m t từ đã được nhi m trên c p ngay trong qu trình đ nh dấu

m t nhằm khẳng định độ tin cậy của hệ thống

mét)

H ề :

Bảng điều khiển được xây dựng trên vi điều khiển v chương trình Firmware

đ p ứng mọi t c vụ hệ thống bao g m cả c c t nh năng kiểm tra đ nh dấu m t;

đo v hiển thị độ sâu theo ncoder, theo dấu m t phụ v dấu m t thực

o độ sâu độc lập: Sử dụng ncoder g n ở đầu tời để đo độ sâu C c t n hiệu

A, của ncoder được vi điều khiển đ m, t nh to n (dựa trên thông số: số xung vòng quay, chu vi ròng rọc ) th nh độ sâu thực v hiển thị lên m n hình

LC đ ng thời truyền sang m y t nh để ghi th nh t i liệu

Các ph m bấm Y A cho ph p người dùng t c động đ n qu trình ho t động của hệ thống

− First ark: nh dấu m t đầu tiên lên c p

− Start rocess: t đầu qu trình đ nh dấu m t tự động, lúc n y độ sâu được

x a về , c c bộ đ m nhận gi trị ban đầu

dấu m t thứ )

− Select age: Chuyển đ i trang hiển thị LC

Hiển thị LC bao g m c c trang sau:

Trang mặc định: Hiển thị c c thông số sau

ộ sâu theo ncoder Gi trị sức căng (n u c cảm

Trang : Hiển thị c c thông số sau

Trang : Hiển thị c c thông số sau

R: Số xung trên vòng

RAW: Gi trị thô của ncoder

ộ sâu khi c dấu m t cuối cùng

Hiển thị c c Gi trị của 4 kênh analog đầu tiên ( đ n 4)

Hiển thị c c Gi trị của 4 kênh analog ti p theo ( đ n ) Trong đ kênh l của dấu m t từ, kênh l gi trị sức căng

Hiển thị L g m c :

− Control Sign: o S thu được dấu m t từ

− Single ark: o đ nh dấu m t đơn ( ho t động)

− Multi Mark: o đ nh dấu m t đôi, dấu m t ba ( ho t động)

Sáu kênh analog: hục vụ cho công t c đo địa vật l , c c ứng dụng mở rộng

To n bộ c c t c vụ: đo đ m độ sâu qua ncoder, đ m dấu m t từ, điều khiển

x a v đ nh dấu m t từ, thu dấu m t từ, hiển thị thông tin qua LC v L , điều

khiển qu trình A , trao đ i thông tin qua c ng C .đều do FirmWare trong vi điều khiển C thực hiện ộ bi n đ i A bit do vi m ch A 4A đảm tr ch

Q ự :

To n bộ thi t bị được l p đặt trong không gian c m i che v h ng r o che

ch n để đảm bảo an to n Hai tời được sử dụng trong qu trình đ nh dấu m t: ột tời điện dùng để nhả c p, một tời iezen dùng để quấn c p

ình 1 ệ thống đánh đấu mét

Trên đường đi của c p ta l p đặt bộ n định c p (c hệ thống phanh tăng giảm

độ ma s t) để n định sức căng, đ ng h thủy lực để đo sức căng, hệ thống đo cơ sở

c ase = m t của thi t bị đ nh dấu m t từ tự động Hệ thống điều khiển được

k t nối với hệ thống đo cơ sở qua hệ thống dây c p ncoder được l p đặt trên hệ thống đầu tời

u trình đ nh dấu m t được tự động thực hiện khi nhấn nút Start rocess

C p k o căng đi qua đầu x a t ng E để khử từ ộ nhi m từ chính M đ nh dấu

m t từ đầu tiên ấu mét từ này di chuyển theo cáp đ n đầu từ thu ầu thu MS1 đọc được dấu m t từ v chỉ thị bộ nhi m từ M đ nh dấu m t từ ti p theo ( dấu

m t liên ti p c ch nhau 0m) ảng điều khiển thực hiện đ m số dấu m t đã đ nh, khi đ t số chẵn (độ sâu m, m ) thì k ch ho t bộ đ nh dấu từ ( ) để

đ nh dấu m t đôi C c số đ m dấu m t được lưu giữ v hiển thị trên LC t i trang mặc định

ộ thu dấu m t từ S thực hiện việc thu dấu m t đã đ nh T n hiệu dấu m t được đưa v o kênh analog (Ain ) để số h a v qua vi điều khiển truyền về m y t nh

để ghi th nh t i liệu

Giao ti p c ng C cho ph p bảng điều khiển tương t c với m y t nh Chương trình đo ghi trên m y t nh sẽ ghi l i File dấu m t gốc đã đ nh dưới d ng Log File, biểu di n th nh d ng đường cong t i liệu

Bộ điều khiển bơm thủy lực: nhận t n hiệu từ tay điều khiển, phân t ch để x c định

hướng v o hay ra c p v tốc độ lớn hay nh để cấp dòng cho solenoid phù hợp

ộ điều khiển tốc độ

v hướng

Solenoid điều khiển bơm thủy lực

ộ điều khiển bơm thủy lực

Tay điều khiển

Công t c cho phép

ho t động

Tay điều khiển: G m công t c cho ph p hệ thống ho t động v bi n trở để điều

chỉnh tốc độ v o ra c p

Solenoid điều khiển bơm thủy lực: l lo i tuy n t nh tức l sự di chuyển của l i

solenoid t lệ với cường độ dòng điện cấp v o cuộn điện từ v chiều di chuyển của

l i solenoid phụ thuộc v o chiều dòng điện iều n y cho ph p chúng ta c thể điều khiển chiều v tốc độ bơm một c ch linh ho t v ch nh x c

hi tay điều khiển ở vị tr ch nh giữa thì công t c ở tr ng th i hở, to n bộ hệ thống dừng ho t động, khi tay n y ở vị tr v o ra thì công t c sẽ đ ng cho ph p hệ thống ho t động hi đ bộ điều khiển bơm thủy lực sẽ cấp điện p C cho bộ điều khiển bơm thủy lực Tùy theo gi trị điện p n y m bộ điều khiển bơm thủy lực cấp dòng tương ứng để điều khiển chiều quay v tốc độ bơm thủy lực để giúp tang cáp quanh nhanh hay chậm v chiều v o hay ra

3.4.2 H

Cảm bi n đo sức căng c p: đo sức căng của c p v chuyển th nh t n hiệu dòng điện hoặc điện p ở ng ra

ộ so s nh sức căng c p: c nhiệm vụ nhận t n hiệu dòng điện hoặc điện p từ cảm

bi n chuyển th nh gi trị sức căng để hiển thị Ngo i ra n còn c nhiệm vụ so s nh với gi trị sức căng đặt trước v xuất ra điện p phù hợp để đưa đ n bộ điều khiển bơm thủy lực

ộ điều khiển bơm thủy lực: Nhận t n hiệu điện p từ bộ so s nh v xử l sức căng, phân t ch v đưa ra t n hiệu phù hợp điều khiển bơm thủy lực thông qua solenoid tuy n t nh

ơm thủy lực: iều khiển tang nhả c p quay

ộ điều khiển bơm thủy lực

ơm thủy lực

CHƯƠNG 3 THIẾT Ế H TH NG TRẠM TỜI THỦ L C

3 1 T ờ

Tr m tời được chia ra l m phần ch nh :

+ Modul Power Pack

+ Modul cabin

+ Modul winch

ình13: h th ng khung ao tr m t i

3 2 Tí ờ ứ

Tang tời l thi t bị thường xuyên phải thay th , dự trữ khi c c tr m tời l m việc trên

c c công trình biển Thực t lo i tang tời dùng cho công t c khảo s t địa vật l kh mới

m không chỉ ở viẹt nam m còn cả trên th giới XN VL c ng đã thiệt h i rất nhiều về việc t nh to n chưa hợp l để ch t o c c lo i tang tời: Gãy l i tang, bể th nh tang, xoay

l i với th nh tang Nên việc t nh to n chi ti t, chọn phưưong an gia công l rất cần thi t

C c hình ảnh về tang tời bị hư h ng do lỗi sản xuất

3.2.1 T ô ổ

Theo yêu cầu kỹ thuật tang được ch t o bằng phương ph p h n v gia công c t gọt

k t cấu v k ch thước ch nh của tang theo bản vẽ đ nh k m

nh 14 th ng tang quấn cáp

ình 15 Cấu t o của h th ng tang

Yêu cầu kỹ thuật:

Tang phải đảm bảo cuốn được m c p địa vật lý, cỡ cáp 15/32 inch

a Tang phải đủ bền để chịu được tải trọng thử theo qui trình cuốn cáp của xí nghiệp địa vật l (đ nh k m) v đủ bền để làm việc trong điều kiện thực t

b ch thước chính của tang:

c Thông số kỹ thuật của cáp:

ình 16 Thông s hình h c tang t i

3.3.Tổ ề

í t li u

Cơ t nh l một trong những thuộc t nh quan trọng của vật liệu N được dùng

để đ nh gi khả năng sử dụng v chất lượng của vật liệu Cơ t nh của vật liệu thể

hiện khi c tải trọng cơ học t c dụng, l m thay đ i k ch thước v hình d ng vật liệu

- đ ch nh l sự bi n d ng Ngược l i, sự bi n d ng c ng l m thay đ i cơ t nh Vì

1055

1625

1269 515

vậy, nghiên cứu qu trình bi n d ng c ngh a l thuy t v thực h nh công nghệ to lớn trong gia công vật liệu.

Cơ t nh thể hiện qua nhiều chỉ tiêu như độ bền, độ d o, độ cứng trong đ ,

độ bền v độ d o l hai đặc trưng quan trọng nhất của vật liệu

Ngo i ra, trong ch t o cơ kh , c c công nghệ t o hình chi ti t kim lo i bằng

bi n d ng d o như c n, r n, dập (bi n d ng khối), tiện, phay b o (bi n d ng cục bộ) l rất ph bi n Trong qu trình bi n d ng d o đ , c c t nh chất của vật liệu thay

đ i rất nhiều, chúng liên quan mật thi t đ n sự bi n d ng m ng tinh thể v sự thay

đ i t chức bên trong của vật liệu

Việc n m vững bản chất qu trình bi n d ng d o v sự thay đ i t nh chất k m theo, c ngh a quan trọng trong công nghệ gia công cơ kh Từ đ , đề ra c c phương ph p nâng cao cơ t nh của vật liệu c ng như kh c phục c c d ng h ng, ph phẩm do chúng t o ra

Cơ t nh của vật liệu được x c định bằng c c phương ph p thử kh c nhau, tùy thuộc v o bản chất tải (độ lớn, tốc độ .) v môi trường đặt tải (nhiệt độ, thời gian ) Thực t khi ho t động, chi ti t chịu tải trọng phức t p với ứng suất ba chiều Tuy nhiên, phương ph p thử đơn giản v thông dụng l i phản nh được c c đặc trưng cơ t nh của vật liệu l thử k o Trong đ , mẫu thử được k o một chiều, đúng tâm với tải trọng tăng dần cho tới khi bị đứt

ể thử, người ta t c động lên mẫu thử c ti t diện F0, chiều d i lo một lực

k o p, sau đ lập quan hệ giữa lực k o p v độ dãn d i (Δ1 = 1 – 10) Ta được biểu

đ k o c d ng hình vẽ, chúng g m ba giai đo n nối ti p nhau như sau:

an đầu, khi tải trọng tăng, độ dãn d i tăng theo quy luật đường thẳng và chậm (đo n A) hi b tải trọng, k ch thước mẫu l i trở về vị tr ban đầu Giai

đo n n y gọi l bi n d ng đ n h i

hi tải trọng vượt qu gi trị nhất định (điểm A), bi n d ng tăng nhanh, n u

b tải trọng, k ch thước mẫu d i hơn trị số ban đầu 0 Giai đo n n y gọi l bi n

d ng d o di k m bi n d ng đ n h i (ví ụ: điểm к trên biểu đ ).

hi tải trọng đ t gi trị lớn nhất (điểm C), trên vùng n o đ của mẫu xuất hiện bi n d ng tập trung, ti t diện mẫu giảm nhanh (hình th nh c th t) t i đ v t nứt xuất hiện, k ch thước v t nứt tăng nhanh v cuối cùng, gây ph hủy mẫu l giai đo n ph hủy

tự nhiên S (Spontaneous potential) l một thông số kh quan trọng được đo trực

ti p từ môi trường gi ng khoan N u như tang c p bị nhi m từ sẽ t o ra dòng điện cảm ứng trên c c l i dây l i khi tang tời quay iều n y gây ra ảnh hưởng đ n gi trị đo S ng thời n c thể t ch điện trên c c l i c p (do đặc t nh điện dung của

c p gây ra) gây k ch n k p, mất an to n cho người v thi t Vì những l do nêu trên, khi chọn vật liệu ch t o l i tang tời ngo i điều kiện bền l i phải th a mãn điều kiện l vật liệu không nhi m từ

Chọn vật liệu AST SA 4 , m c 4 L: L lo i th p c h m lượng Carbon thấp (Chữ L k hiệu cho chữ Low, được dùng để tr nh sự ăn mòn ở những mối h n

quan trọng t n t i ở d ng tấm v ống, T nh chống ăn mòn: Thể hiện được khả năng

d o dai, chống ăn mòn tốt khi được ti p xúc với nhiều lo i h a chất kh c nhau; c

khả năng chống gỉ Cơ t nh v t nh chất vật l : Giống như c c lo i th p trong dòng