Đồ án Tìm hiểu quy trình lắp đặt vận hành, bảo dưỡng sửa chữa tổ hợp bơm ly tâm điện chìm UESPK16 2000-1400 nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN VĂN TOẢN LỚP: THIẾT BỊ DẦU KHÍ & CÔNG TRÌNH – K50 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU QUY TRÌNH LẮP ĐẶT VẬN HÀNH-BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA TỔ HỢP BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK16- 2000-1400. NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG. HÀ NỘI - 6 - 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN VĂN TOẢN LỚP: THIẾT BỊ DẦU KHÍ & CÔNG TRÌNH – K50 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU QUY TRÌNH LẮP ĐẶT VẬN HÀNH-BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA TỔ HỢP BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK16- 2000-1400. NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG. GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN THS.LÊ ĐỨC VINH HÀ NỘI - 6 - 2010 LỜI NÓI ĐẦU Công nghiệp dầu khí là ngành công nghiệp mũi nhọn trong nền công nghiệp của nước ta, nó đem lại nguồn thu ngoại tệ lớn cho ngân sách quốc gia. Công tác khai thác dầu khí được tiến hành vào năm 1986, tuy nhiên trong thời gian này vẫn chưa cho thấy kết quả khả quan. Đến năm 1988, sau khi phát hiện ra dầu trong tầng Móng, ngành dầu khí Việt Nam moeis thực sự phát triển. Trong quá trình khai thác nguông năng lượng tự nhiên giảm dần do đó cần phải có các biện pháp nhân tạo nhằm khôi phục và duy trì áp suất vỉa. Có nhiều biện pháp nhân tạo như: ép khí, ép nước, ép dung dịch polime. . .mỗi biện pháp có những tính năng riêng nhưng có một mục đích là duy trì áp suất vỉa. Đi đôi với các biện pháp và các thiết bị chuyên dụng phục vụ cho mục đích duy trì áp suất vỉa. Hiện nay bơm ép để duy trì áp suất đang cho kết quả kha khả quan ở vùng mơ Bạch Hổ, các thiết bị phục vụ cho công tác bơm ép ngày càng đa dạng và hiện đại trong đó Máy bơm ly tâm điện chìm là thiết bị chính yếu trong hẹ thống thiết bị bơm nước ép vỉa. Ở đồ án này em đi sâu tìm hiểu hệ thống thiết bị của Tổ hợp bơm ly tâm điện chìm (bơm ép chính) UESPK 16-2000-1400. Do chưa có kiến thức thực tế và tài liệu còn hạn chế nên ở đồ án này còn nặng về lý thuyết và không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong thầy (cô) giáo cùng các bạn cho ý kiến bổ sung. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lê Đức Vinh đã nhiệt tình hướng dẫn em hoàn thành dồ án này và các thầy (cô) giáo trong khoa Dầu khí. Sinh viên NGUYỄN VĂN TOẢN 01692885112 MỤC LỤC CHƯƠNG I : CÔNG TÁC BƠM ÉP VÀ HỆ THỐNG BƠM ÉP NƯỚC DUY TRÌ ÁP SUẤT VỈA TẠI MỎ BẠCH HỔ. ....................................... 10 1.1 NHIỆM VỤ - PHƯƠNG PHÁP TÁC ĐỘNG LÊN VỈA DẦU BẰNG BƠM ÉP NƯỚC. ........................................................................................ 10 1.1.1 Nhiệm vụ. ............................................................................................ 10 1.1.2 Các phương pháp duy trì áp suất vỉa bằng bơm ép. .............................. 10 1.1.2.1 Bơm ép nước ngoài vùng vỉa chứa dầu. ............................................ 10 1.1.2.2 Bơm ép nước quanh, gần vùng vỉa chứa dầu. .................................... 11 1.1.2.3 Bơm ép nước bên trong vùng vỉa chứa dầu. ...................................... 12 1.1.2.4 Mô hình bơm ép tại mỏ Bạch Hổ. ..................................................... 14 1.2 HỆ THỐNG BƠM ÉP NƯỚC TẠI MỎ BẠCH HỔ. ......................... 14 1.2.1 Nguồn nước bơm ép. ........................................................................... 14 1.2.2 Giới thiệu chung về hệ thống bơm ép nước vỉa. ................................... 15 1.2.2.1 Hệ thống xử lý nước bơm ép trên các giàn cố định. .......................... 15 1.2.2.2 Các phương pháp xử lý đối với nước bơm ép. .................................. 18 1.2.2.3 Tiêu chuẩn nước đã qua hệ thống xử lý. ........................................... 18 CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU CÁC LOẠI MÁY BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM VÀ BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK16-2000-1400. ............. 19 2.1 GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ LOẠI BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM...... 19 2.2 MÁY BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK 16-2000-1400................ 21 2.2.1 Thông số kỹ thuật của bơm UESPK 16-2000-1400. ............................ 21 2.1.1.1 Đặc tính dung dịch bơm. ................................................................... 21 2.1.1.2 Thông số sử dụng của bơm UESPK 16-2000-1400. .......................... 22 2.1.1.3 Thông số thiết kế trạm bơm UESPK 16-2000-1400. ......................... 22 2.2.2 Cấu tạo bơm UESPK 16-2000-1400. ................................................... 22 2.2.3 Nguyên lý hoạt động. .......................................................................... 25 2.2.4 Vài nét sơ lược về động cơ điện chìm. ................................................. 26 2.2.4.1 Thông số kỹ thuật của động cơ điện chìm. ........................................ 26 2.2.4.2 Cấu tạo động cơ. ............................................................................... 27 2.3 GIỚI THIỆU TỔ HỢP MÁY BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM. ............ 29 2.3.1 Thiết bị trên bề mặt.............................................................................. 29 2.3.1.1 Máy biến thế. .................................................................................... 29 2.3.1.2 Tủ điều khiển. ................................................................................... 29 2.3.1.3 Cột nối chống nổ. ............................................................................. 29 2.3.1.4 Đầu miệng giếng............................................................................... 30 2.3.2 Thiết bị trong lòng giếng. .................................................................... 31 2.3.2.1 Hệ thống cáp tải điện năng................................................................ 31 2.3.2.2 Băng kẹp cáp. ................................................................................... 33 2.3.2.3 Van ngược. ....................................................................................... 33 2.3.2.4 Máy bơm và động cơ điện. ............................................................... 34 2.3.2.5 Thiết bị cảm ứng đo áp suất và nhiệt độ. ........................................... 34 CHƯƠNG 3 : QUY TRÌNH LẮP ĐẶT VẬN HÀNH BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA TỔ HỢP MÁY BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK 16-2000- 1400. ............................................................................................................ 35 3.1 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA TỔ HỢP BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK 16-2000-1400. ............................... 35 3.1.1 Sơ đồ hệ thống công nghệ . .................................................................. 35 3.1.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động của thiết bị trong tổ hợp máy bơm ly tâm điện chìm UESPK 16-2000-1400 . ............................................................... 36 3.1.2.1 Cáp điện. .......................................................................................... 36 3.1.2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp. ............................... 37 3.1.2.3 Tủ điều khiển. ................................................................................... 38 3.1.2.4 Hệ thống kiểm tra, làm kín. .............................................................. 39 3.2 QUY TRÌNH LẮP ĐẶT VẬN HÀNH TỔ HỢP BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK 16-2000-1400. .................................................................... 40 3.2.1 Thiết bị đầu miệng giếng. .................................................................... 40 3.2.2 Công tác chuẩn bị thiết bị. ................................................................... 41 3.2.2.1 Chuẩn bị bơm. .................................................................................. 41 3.2.2.2 Chuẩn bị động cơ điện. ..................................................................... 42 3.2.2.3 Chuẩn bị cáp điện. ............................................................................ 42 3.2.2.3 Chuẩn bị nơi lắp ráp. ........................................................................ 42 3.2.3 Vận chuyển thiết bị. ............................................................................. 42 3.2.4 Lắp máy bơm....................................................................................... 43 3.2.5 Vận hành tổ hợp bơm ly tâm điện chìm UESPK 16-2000-1400. .......... 44 3.2.6 Hiện tượng hư hỏng thường gặp khi vận hành và biện pháp khắc phục. ..................................................................................................................... 46 3.2.7 Tháo và kiểm tra bơm. ......................................................................... 47 3.3 QUY TRÌNH THÁO LẮP SỬA CHỮA MÁY BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK 16-2000-1400. .................................................................... 48 3.3.1 Tháo máy bơm..................................................................................... 48 3.3.1.1 Tháo phần trên của máy bơm. ........................................................... 48 3.3.1.2 Tháo phần giữa của máy bơm. .......................................................... 49 3.3.1.3 Tháo phần dưới của máy bơm. .......................................................... 49 3.3.2 Lắp máy bơm....................................................................................... 50 3.3.2.1 Lắp phần trên. ................................................................................... 50 3.3.2.2 Lắp phần giữa và phần dưới.............................................................. 51 3.3.2.3 Nối các phần bơm. ............................................................................ 51 3.3.3 Bảo dưỡng kỹ thuật. ............................................................................ 51 3.3.4 Sửa chữa bơm ly tâm chìm UESPK 16-2000-1400. ............................. 52 3.3.5 Công tác an toàn. ................................................................................. 53 CHƯƠNG IV: PHỤC HỒI - SỬA CHỮA BÁNH CÔNG TÁC .............. 55 4.1. CẤU TẠO CỦA BÁNH CÔNG TÁC VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT. ...................................................................................................... 55 4.1.1 Ảnh hưởng của góc 1 . ....................................................................... 57 4.1.2 Ảnh hưởng của góc 2 . ....................................................................... 57 4.2. CÁC DẠNG HỎNG CỦA BÁNH CÔNG TÁC. .............................. 58 4.2.1 Hỏng do mòn. ...................................................................................... 58 4.2.1.1 Mòn cơ học ....................................................................................... 58 4.2.1.2 Mòn hóa học và mòn điện hóa. ......................................................... 59 4.2.1.3 Kết luận. ........................................................................................... 60 4.2.2 Hỏng do va đập thủy lực. ..................................................................... 61 4.2.3 Hỏng do va đập cơ khí. ........................................................................ 62 4.2.4 Hỏng do khuyết tật chế tạo. ................................................................. 64 4.3. PHỤC HỒI KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA BÁNH CÔNG TÁC. . 64 4.3.1 Bổ sung kim loại bằng phương pháp hàn đắp. ..................................... 65 4.3.1.1 Phương pháp hàn đắp bằng tay. ........................................................ 66 4.3.1.2 Phương pháp hàn đắp dao động. ....................................................... 68 4.3.1.3 Hàn dưới lớp thuốc bảo vệ. ............................................................... 71 4.3.1.4 Ví dụ cụ thể. ..................................................................................... 74 4.3.2 Phục hồi chi tiết bằng phương pháp mạ. .............................................. 76 4.3.2.1 Đặc điểm phạm vi ứng dụng. ............................................................ 76 4.3.2.2 Công nghệ mạ. .................................................................................. 78 4.3.2.3 Ví dụ cụ thể. ..................................................................................... 80 4.3.3 Cân bằng bánh công tác. ...................................................................... 82 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN STT SỐ HÌNH VẼ TÊN HÌNH VẼ TRANG 1 Hình 1.1 Sơ đồ bơm ép ngoài vùng vỉa chứa dầu. 1 2 Hình 1.2 Sơ đồ bơm ép trên vùng vỉa chứa dầu. 2 3 Hình 1.3 Sơ đồ bơm ép trong ranh giới vùng dầu. 3 4 Hình 1.4 Sơ đồ bơm ép theo diện tích. 4 5 Hình 2.1 Cấu tạo máy bơm UESPK. 12 6 Hình 2.2 Cấu tạo các phần I;II;III. 13 7 Hình 2.3 Ổ đỡ thủy lực. 15 8 Hình 2.4 Cấu tạo động cơ điện. 18 9 Hình 2.5 Thiết bị trên bề mặt. 19 10 Hình 2.6 Đầu miệng giếng. 20 11 Hình 2.7 Tổ hợp bơm ly tâm điện chìm. 20 12 Hình 2.8 Thiết bị lòng giếng. 21 13 Hình 2.9 Cáp điện. 22 14 Hình 2.10 Thiết bị cảm ứng đo áp suất vầ nhiệt độ. 24 15 Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống công nghệ. 25 16 Hình 3.2 Sơ đồ của máy biến áp. 27 17 Hình 3.3 Đầu miệng giếng. 30 18 Hình 3.4 Khóa chuyên dụng. 31 19 Hình 3.5 Ụ tháo lắp chuyên dụng. 38 20 Hình 3.6 Đầu kẹp. 39 21 Hình 4.1 Cấu tạo bánh công tác. 46 22 Hình 4.2 Ảnh hưởng của góc tạo bánh công tác. 47 23 Hình 4.3 Lực dọc trục tác dụng nên bánh công tác. 52 24 Hình 4.4 Sơ đồ tính chiều dày lớp đắp. 55 25 Hình 4.5 Sơ đồ nguyên lý hàn đắp dao động. 58 26 Hình 4.6 Vị trí tưới dung dịch làm mát. 61 27 Hình 4.7 Sơ đồ nguyên lý hàn đắp dưới lớp thuốc. 62 28 Hình 4.8 Sơ đồ nguyên lý phương pháp mạ kim loại. 67 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN STT BẢNG TÊN BẢNG TRANG 1 1.1 Tính chất hóa lý của nguồn nước bơm ép. 5 2 1.2 Phương pháp xử lý nước bơm ép. 8 3 2.1 Các loại bơm ly tâm điện chìm Reda. 10 4 2.2 Đặc tính dung dịch bơm. 11 5 2.3 Thông số sử dụng của bơm. 12 6 2.4 Các bộ phận chung của các phần bơm. 13 7 2.5 Thông số kỹ thuật của động cơ. 16 8 2.6 Các bộ phận của động cơ. 17 9 2.7 Thông số kỹ thuật của một số loại cáp điện. 23 10 3.1 Cấu trúc hệ thống bơm. 26 11 3.2 Thông số kỹ thuật của cáp. 26 12 3.3 Thông số kỹ thuật của máy biến áp. 27 13 3.4 Thông số kỹ thuật của tủ điều khiển. 29 14 3.5 Hiện tượng hư hỏng và cách khắc phục. 36 15 3.6 Bảng đánh giá sử dụng của các chi tiết. 42 CHƯƠNG I : CÔNG TÁC BƠM ÉP VÀ HỆ THỐNG BƠM ÉP NƯỚC DUY TRÌ ÁP SUẤT VỈA TẠI MỎ BẠCH HỔ. 1.1 NHIỆM VỤ - PHƯƠNG PHÁP TÁC ĐỘNG LÊN VỈA DẦU BẰNG BƠM ÉP NƯỚC. 1.1.1 Nhiệm vụ. Bơm ép nước là một trong những phương pháp tác động lên vỉa nhằm duy trì áp suất và nâng cao hệ số thu hồi dầu. Tại mỏ Bạch Hổ việc bơm ép nước được tiến hành từ trước năm 1990, tuy nhiên bơm ép nước với công suất lớn và xử lý nước bơm thích hợp chỉ được thực hiện từ năm 1995 sau khi xây dựng 2 cụm bơm ép tại hai giàn số 8 và 9 có công suất 5000m3/ngđ. 1.1.2 Các phương pháp duy trì áp suất vỉa bằng bơm ép. 1.1.2.1 Bơm ép nước ngoài vùng vỉa chứa dầu. Ở quá trình bơm ép nước này, người ta bơm ép nước vào vỉa qua những giéng bơm ép nước này, người ta bơm ép nước vào vỉa qua những giếng bơm ép được phân bố ở bên ngoài vùng vỉa chứa dầu và cách chu tuyến vùng chứa dầu khoảng 300 – 8000m để tạo nên tác động đồng đều nên vỉa, ngăn ngừa sự tạo thành lưới nước trong vỉa và chảy rò của nước và giếng khai thác. Những vỉa được tạo thành từ đất đá đồng nhất và có độ thẩm thấu tốt, không có những phá hủy kiến tạo là những vỉa có hiệu quả cao khi sử dụng bơm ép nước bên ngoài vùng chứa dầu. Việc bơm ép nước từ bên ngoài vùng chứa dầu ở những vỉa dầu thành tạo đá vôi thì không phải bao giờ cũng cho kết quả tốt được bởi vì ở những vỉa này có khe rãnh lớn ảnh hưởng tới việc lưu thông của nước. Hình 1.1 Sơ đồ bơm ép ngoài vùng vỉa chứa dầu. Khi khai thác dầu có độ nhớt cao, quá trình bơm nước vào vỉa có thể đạt hiệu quả rất thấp vì độ nhớt của nước nhỏ hơn rất nhiều độ nhớt của dầu nên độ linh động của nước sẽ lớn hơn dầu khi đó nước sẽ lách qua dầu đến các giếng khai thác làm cho các giếng này bị ngập nước. Thực tế cho thấy, áp suất ở trên đẩy các giếng bơm ép chỉ có tác động mạnh lên 2 -3 dãy giếng khai thác gần nhất, vì vậy ở giai đoạn đầu khai thác các mỏ dầu lớn có sử dụng bơm ép nước bên ngoài vùng chứa dầu để đạt hiệu quả cao khi khai thác người ta khoan đồng thời ở những vỉa chỉ đủ phân bố 3 – 4 dãy giếng khai thác và một dãy giếng bơm ép, khoảng cách hợp lý giữa các dãy tử 500 – 800m và chọn những vỉa có chiều rộng lớn hơn 6km. Bơm ép nước ngoài vùng chứa dầu có một số đặc diểm sau: - Chi phí năng lượng để bơm ép lớn cần đầu tư thêm công suất co hệ thống máy bơm đẻ chất lỏng bơm ép thắng được sự cản trở chảy thấm trong vùng giữ chu tuyến vùng chứa dầu và tuyến phân bố các giêng bơm ép. - Tác động chậm lên vỉa dầu do tuyến phân bố của các giếng bơm ép nhằm cách xa chu tuyến vùng vỉa chứa dầu. - Tăng lưu lượng nước bơm ép do bị mất nước trong vùng ngoài vỉa chứa dầu. 1.1.2.2 Bơm ép nước quanh, gần vùng vỉa chứa dầu. Để tăng cường tác động của bơm ép nước lên vỉa dầu, các giếng bơm ép được phân bố trực tiếp gần chu tuyến vùng vỉa chứa dầu hoặc phân bố giữa chu tuyến ngoài và chu tuyến ngoài và chu tuến trong của vùng vỉa chứa dầu. Hình 1.2 Sơ đồ bơm ép trên vùng vỉa chứa dầu. Bơm ép nước quanh, gần vùng vỉa chứa dầu được áp dụng khi: - Mối liên hệ thủy động lực giữa vỉa dầu với vùng ngoài kém. - Kích thước vỉa dầu tương đối nhỏ (so với vỉa được áp dụng bơm ép bên ngoài vùng vỉa chứa dầu). - Để tăng cường quá trình khai thác dầu nghĩa là muwccs cản trở quá trình chảy thấm của chất lỏng giữa các tuyến phân bố giếng bơm ép và giếng khai thác giảm nhở khoảng cách giữa chúng gần hơn. - Mặt khác sự tạo tành “các lưới nước” trong vỉa và chảy rò của nước vào các giếng khai thác tăng lên khi tiến hành bơm ép nước xung quanh vùng vỉa chứa dầu. Vì vậy rong quá trình khai thác cần phải điều chỉnh cẩn thận lưu lượng nước bơm ép. 1.1.2.3 Bơm ép nước bên trong vùng vỉa chứa dầu. Người ta tác động lên vỉa hệ thống bơm ép được phân bố dọc theo các sơ đồ khác nhau trong vùng vỉa chứa dầu. Hệ thống này có ảnh hưởng mạnh mẽ trực tiếp lên vỉa dầu cho phép tăng nhịp độ giảm thời gian khai thác mỏ dầu. Việc lựa chọn sơ đồ phân bố các giếng bơm ép bên trong vùng vỉa chứa dầu được xác đinh theo điều kiện địa chất cụ thể, vốn đầu tư và thời hạn hai thác mỏ mang lại hiệu quả kinh tế nhất. Hình 1.3 Sơ đồ bơm ép trong ranh giới vùng chứa dầu. Để đẩy dầu ổn định và đạt hiệu quả kinh tế hơn , không nhất thiết người ta phải bơm ép đồng thời ở tất cả các giếng bơm ép, mà chỉ bơm ở giếng nằm giữa, còn các giếng bơm ép xung quanh trước hết làm nhiệm vụ khai thác (khai thác tăng cường) các giếng này sau khi bị ngậm bởi nước bơm ép người ta sử dụng chung làm giếng bơm ép. Khi khai thác những vỉa dầu không có chế độ làm việc áp lực nào và không duy rì áp suất vỉa thì dự chữ năng lượng ban đầu sẽ nhanh chóng giảm đi, vì thế lưu lượng khai thác sẽ giảm tới mức thấp nhất trong vỉa còn tồn đọng một lượng dầu lớn. Để tăng lượng dầu khai thác ở các giếng đã cạn này và tăng hệ số cho dầu tổng thể của vỉa người ta sử dụng phương pháp khai thác thứ cấp. Ở phương pháp khai thác thứ cấp, người ta đẩy dầu còn lại trong vỉa bằng cách bơm ép nước ( hoặc khí ) đều khắp xuống vỉa với mục đích phục hồi năng lượng vỉa đã bị cạn (bơm ép nước hoặc ép khí trên toàn diện tích bề mặt) khi đó các giếng bơm ép phân bố trực tiếp trong vùng dầu giữa các giếng bơm ép và các giếng khai thác. Điều kiện sử dụng phương pháp khai thác thứ cấp tích vỉa dầu là hệ thống tác động lên vỉa mạnh nó đảm bảo cường độ khai thác mỏ cao nhất. Ở hệ thống này các giếng bơm ép vầ khai thác được phân bố theo các block hình học cân xứng dạng mạng lưới năm điểm, bảy điểm hoặc chín điểm. Hình 1.4 Sơ đồ bơm ép theo diện tích. Nhận thấy rằng ở sơ đồ phân bố chín điểm, tỷ số tổng số lượng các giếng bơm ép trên giếng khai thác lớn nhấ so với các sơ đồ phân bố khác, mặt khác giếng bơm ép không cho sản phẩm khai thác, sơ đồ phân bố chín điểm có thể có hiệu