Bài giảng khoan dầu khí tập 2 part 9 ppt

+ Trong một số trường hợp để xác định thật chính xác dạng và vị trí của đầu cần khoan bị gãy, người ta sử dụng các mảnh bằng chì hay prarafil để in dấu đóng dấu cần tạo bời thân 1, chì..

+ Trong một số trường hợp để xác định thật chính xác dạng và vị trí của

đầu cần khoan bị gãy, người ta sử dụng các mảnh bằng chì hay prarafil để in dấu (đóng dấu) cần tạo bời thân 1, chì Model

chì được đưa xuống giếng khoan đầu cần

khoan bị gãy sẽ được in vào mặt dưới của

của model chì

+ Trong một số trường hợp dấu cần

khoan gẫy dựa vào thần lỗ khoan ở vùng đất

đá bị sụp lở Trước khi dùng dụng cụ để cứu

người ta dùng móc để đưa đầu cần vào trung tâm giếng, nhờ có móc cần khoan hình xoắn

Trong trường hợp không thể kéo cần khoan bị kẹt lên được, sau khi đã dùng các biện pháp cứu chữa như ngâm dầu, axit, nước và bắn mìn không có kết quả người ta dùng dao cắt cần để cắt và lấy cần khoan lên Dao cắt cần khoan gồm loại :

- Dao cắt cần khoan bên ngoài

- Dao cắt cần khoan bên trong

b) Giải quyết sự cố với choòng khoan và các vật kim loại rơi xuống lỗ khoan

Trong trường hợp choòng khoan bị đứt hay tượt ở đầu nối, Nếu vị trí của nó ở thế thẳng đứng Người ta dùng Met trích đặc biệt để cứu Nếu như không thể cứu được bằng phương pháp này thì người ta dùng các phay đặc biệt

để khoan phá Sau đó các phoi bị phá được lấy lên nhờ đầu chụp hay doa nam châm

Đầu chụp:

Đầu chụp hình 2b: Cấu tạo bằng một đoạn

ống chống, phía dưới có răng cưa Khi thả đầu chụp

xuống lỗ khoan, dưới tác dụng của tải trọng làm các

răng bị biến dạng chụp lại và bắt các vật ở đáy

giếng khoan vào đó

Doa nam châm (hình 3)

1

2

Dụng cụ in dấu

1 - ống thép 2- Modyl chì

Hình 2b

có bên trong một nam châm rất mạnh,

phía dưới có doa để doa sạch mùn khoan

đọng ở trong Khi quay và tuần hoàn dung

dịch, các vật bằng kim loại sẽ được nam

châm hút và dính chặt vào nó

Chúng ta cũng có thể dùng đầu chụp

hay doa nam châm để lấy lên các vật kim

loại rơi xuống đáy lỗ khoan hay chóp xoay

hoặc ổ bi của choòng nằm ở lại đáy

Trong trường hợp ở đất đá mềm các vật kim loại rơi xuống lỗ khoan có thể đẩy vào thành lỗ khoan bằng các choòng đuôi cá đặc biệt

c) Sự cố đối với các dụng cụ được đưa vào giếng khoan nhờ dâycáp

Trong trường hợp các dụng cụ được đưa vào miệng lỗ khoan nhờ dây cáp Trong trường hợp cáp bị đứt hay vật ở lại đáy lỗ khoan với một đoạn cáp, người ta sử dụng các dụng cụ như móc để cưú Có hai loại móc như hình dưới

đây:

- Móc một cánh hình (a)

- Móc hai cánh hình( b)

Móc được lắp ở phần dưới

của cần khoan Dưới tác dụng quay

của cần khoan, cáp sẽ quấn xung

quanh móc và được kéo lên trên mặt

d) Sự cố đối với ống chống

Trong trường hợp cột ống chống bị kẹt trong quá trình thả, thì dùng lực kéo kết hợp với tuần hoàn để kéo nó lên Nhưng lực kéo phải nhỏ hơn lực kéo cho phép của ống chống hay của hệ thông palăng Cũng có thể dùng phương pháp ngâm dầu, nước hoặc axit để cứu Trong trường hợp không thể cứu được thì để nguyên cột ống ở vị trí kẹt và tiến hành trám ximăng, trong trường hợp này phải thay đổi cấu trúc lỗ khoan

Trong trường hợp ống chống bị bóp méo, chúng ta sẽ dùng dụng cụ đập hoặc dụng cụ quay để cứu (hình c)

1

2

Hình 3 1- Nam châm 2- Lưỡi doa

Hình a Hình b

Con lăn

Thông thường người ta dùng

dụng cụ quay để cứu Bởi vì bộ dụng cụ

này làm việc nhẹ nhàng hơn không

gây dao động ảnh hưởng đến ống chống

Sự cố phổ biến nhất đối với ống

chống là tuột chân đế và cà mòn ống

Chân đế bị tuột trong trường hợp vì

phần dưới của ống chống không được

giữ chắc vì ximăng bị đẩy lên trên hoặc vì ximăng xung quanh chân đế không

đông Trong quá trình khoan đặc biệt là khoan rôtơ, mupta của cần khoan cọ vào chân đếvà làm tuột nó ra

Sự cố chân đế của ống được cứu chữa bằng choòng hình tháp Dùng choòng này để đưa chân đế về vị trí thẳng đứng để có thể thả lọt choong khoan bình thường Biện pháp ngăn ngừa tốt nhất là tăng độ bền vững dưới của ống trung gian hay định hướng

e) Cứu chữa sự cố đối với tuốc bin khoan

Sự cố tuột ren tuốc bin có thể cứu chữa khá nhanh chóng bằng các biện pháp sau: dùng calíp để vặn các đầu ren bị tuột Dùng ống chụp đặc biệt để chụp vào dưới đai ốc hãm của tuốc bin hoặc dùng metric đặc biệt để cứu

Trong khoan tuốc bin , nếu choòng khoan bị kẹt thì cưú chữa sẽ khó khăn hơn Trong trường hợp này không thể giải phóng cần khoan bằng cách quay cột cần khoan, bởi vì khi quay cột cần khoan thì chỉ vỏ tuốc bin quay còn choòng vẫn đứng yên Bởi vì vậy để có thể quay được choòng khoan cần phải làm kẹt trục tuốc bin trong vở của nó Muốn thế người ta thả vào trong cần khoan những vật nhỏ bằng kim loại Cần phải bơm rửa để các vật nhỏ này chui vào trong tuốc bin Khi dùng rotơ để quay cột cần khoan với tốc độ nhỏ các vật kim loại sẽ rơi vào giữa các cánh tuốc bin của tầng trên và phá huỷ các cánh này Các mảnh vụn của cánh tuốc bin lại chui xuống tầng dưới và làm kẹt rôtơ rong statơ Sau khi làm kẹt trục tuốc bin trong vỏ của nó, người ta cứu choòng khoan như trong trường hợp khoan rôtơ, tức là bằng cách quay cột cần khoan, vì lúc này quay cần khoan là quay luôn cả tua bin

Hình c

g) Khoan lệch sang một bên

Trong trường hợp không thể cứu chữa bộ dụng cụ bị kẹt lên, hoặc nếu cứu chữa thì tốn rất nhiều thời gian, người ta dùng biện pháp khoan lệch, tức

là khoan thân lỗ khoan thứ 2 Miệng của lỗ khoan thứ 2 phải cao hơn đầu bộ dụng cụ bị kẹt

Thông thường người ta "đổ cầu"ximăng trên đầu bộ dụng cụ bị kẹt và sau khi ximăng đã động rắn thì khoan mở lỗ bằng rôtơ hay tuốc bin

Mở lỗ mới bằng phương pháp khoan rôtơ là một quá trình gián đoạn Trong phương pháp này thường sử dụng các máng khoan xiên Máng khoan xiên có trang bị các bộ phận giữ chặt trong lỗ khoan để chống xoay máng và các bộ phận để lấy máng lên khỏi lỗ khoan

Khi nằm trong lỗ khoan máng nghiêng sẽ hướng cho lỗ khoanđi lệch sang một phía Thông thường người ta mở lỗ bằng choòng có đường kính nhỏ sau đó doa rộng và khoan tiếp bằng choòng khoan có đường kính lớn

Để mở lỗ khoan lệch bằng tuốc bin, người ta thả định hướng cột cần khoan có lắp cần cong hoặc pêrê khốt cong, sau đó tiến hành khoan

Chương X Khoan lấy mẫu và mở vỉa sản phẩm

10.1 Khoan lấy mẫu

Trong thờigian khoan, nhất là ở các giếng khoan tìm kiếm thăm dò, để nghiên cứu các tầng đất đá khoan qua như:

- Nghiên cứu thành phần thạch học

- Phát hiện những khoan sản xó tích chứa trong đó

- Nghiên cứu tính chất cơ lý của đất đá khoan qua

Muốn vậy, chúng ta phải lấy mẫu đất đá khoan qua nhờ những ống mẫu Lõi đá lấy bằng ống mẫu có hình trụ đường kính nhỏ và chiều dài lớn Trên phương diện cấu trúc chúng ta chia ống mẫu thành ba loại.:

- Bộ ống mẫu đơn

- Bộ ống mẫu kép

-Bộ ống đặc biệt

Bộ ống mẫu gồm các thành phần chính sau đây

1 - Choòng khoan mẫu

2- Thân

3 - ống đựng mẫu

4- Vòng bể mẫu

10.1.1 Bộ ống mẫu đơn: (ha)

Bộ ống mẫu đơn được sử dụng ở những tầng đá

chắc đặc Nó được tạo thành bơỉ ống đựng mẫu 1,

phần trên có đầu nối 2 để nối với cột cần khoan, còn

phía dưới nối với đầu khoan mẫu 3 Phía trong của ống

đựng mẫu có lắp vòng bẻ mẫu và giữ mẫu 4 Tuần

hoàn của dung dịch khoan qua khoảng không vành

xuyến giữa lõi mẫu và ống đựng mẫu Lõi mẫu có

đường kínhnhỏ hơn đường kính của ống đựng mẫu

3

4

1

2

Hình a

4

5

7

2

3

1

10.1.2 Bộ lấy mẫu kép: (hb)

Bộ lấy mẫu kép được sử dụng rộng rãi ở các

giếng khoan dầu khí Bộ lấy mẫu kép được cấu tạo

bằng hai ống đồng tâm ống mẫu 1 và ống đựng mẫu 2,

bên trên ống đựng mẫu 2 có van 6 chi cho dung dịch ở

bên trong ống đựng mẫu đi ra và không cho dung dịch

từ bên ngoài xâm nhập vào ống Đầu nối 3 để nối với

cột cần khoan Đầu khoan mẫu 4 và bẻ mẫu và giữ mẫu

5 Tuần hoàn của dung dịch đi qua giữa khoảng không

giữa hai ống

Về phương diện cấu trúc, bộ lấy mẫu kép cũng chia

làm hai loại:

a) Bộ lấy mẫu kép có ống đựng mẫu quay đồng

thời với ống mẫu

b) Bộ lấy mẫu kép có ống đựng mẫu không quay

đồng thời với ống mẫu (ống đựng mẫu quay tự do)

ở loại này hai ống liên quan với nhau qua vòng bi trung gian Bộ lấy mẫu này giúp giúp chúng ta lấy được những lõi mẫu nguyên dạng hơn so với

bộ lấy mẫu ở trên Thường dùng để lấy mẫu ở các tầng đất đá kém liên kết

Đầu khoan mẫu có thể là loại cánh dẹt, chóp xoay hay đầu khoan mẫu kim cương

10.1.3 Bộ lấy mẫu luồn (bộ lấy mẫu tháo lên được)

Bộ lấy mẫu này là một bộ lấy mẫu kép, mà đầu khoan mẫu và ống mẫu

được lắp ở phần dưới của cột cần khoan Còn bộ ống đựng mẫu bao gồm ống

đựng mẫu, bộ phận điều khiển dòng dung dịch và vòng bẻ mẫu được đưa xuống nhờ dòng dung dịch tuần hoàn

Khi lõi mẫu đã vào hết trong ống đựng mẫu người ta lẫy bộ mẫu đựng mẫu lên bằng một dụng cụ đặc biệt thả vào trong cần khoan bằng dây cáp

Ưu điểm của bộ lấy mẫu này là lấy mẫu với một chiều sâu lớn giảm

được thời gian nâng thả, tăng được vận tốc cơ học Nhược điểm của nó là lấy

được những lõi mẫu có đường kính rất bé

Hình b

10.1.4 Bộ lấy mẫu định hướng:

Đây là bộ lấy mẫu đặc biệt có hai hay ba ống đồng tâm và có dụng cụ

để đo độ nghiêng vỉa Bộ lấy mẫu này sử dụng với mục đích lấy mẫu đá và để xác định hướng nghiêng và góc nghiêng của tầng tương ứng

10.1.5 Lấy mẫu bằng khoan tuốc bin:

Trong khoan tuốc bin, người ra chế tạo những tuôc bin đặc biệt để khoan lấy mẫu Thân tuốc bin, bộ phận lấy mẫu và choòng là một khối đồng

bộ nhất định, bảo đảm làm việc với tốc độ khoan cao

10.2 mở vỉa tầng sản phẩm

Qua mở vỉa tầng sản phẩm chúng ra hiểu rằng tất cả các công tác được thực hiện trong thời điểm choòng khoan bắt đầu khoan vào tầng sản phẩm cho

đến khi đưa giếng khoan vào khai thác Mở vỉa tầng sản phẩm bao gồm các công tác sau đây:

- Khoan qua tầng sản phẩm

- Tiến hành công tác đo và thử vỉa tầng sản phẩm để thu được những ti tức cần thiết để thiết kế khai thác giếng khoan

- Cấu trúc giếng khoan ở tầng sản phẩm

- Tạo điều kiện để chất lỏng chảy từ tầng sản phẩm vào lỗ khoan Qua các công tác mở vỉa tầng sản phẩm phải đạt được hai yêu cầu:

- Phải đảm bảo hệ số sản phẩm lớn nhất đối với tầng sản phẩm

- Phải thu được tin tức thật chính xác của tầng sản phẩm

10.2.1 Khoan qua tầng sản phẩm

a Chỉ số khai thác, hệ số tổn thất

Hệ số sản phẩm Ip được định nghĩa qua lưu lượng thu được khi có sự chênh lệch 1 đơn vị áp suất:

Ip = qa P =

2 k h

 ln rrv

g

Trong đó:

qa - lưu lượng tuyệt đối của giếng khoan

P - Chênh lệch áp suất giữa vỉa và đáy giếng khoan

k - Độ thấm tuỵệt đối của tầng sản phẩm

h - Bề dày tầng sản phẩm

 - Độ nhớt tuyệt đối của dung dịch chảy từ vỉa vào giếng khoan

rv- Bán kính của vỉa dầu trong phạm vi ảnh hưởng của giếng khoan

rg- Bán kính giếng khoan

Nếu như trong thời gian khoan, nước lọc dung dịch thấm vào vỉa sản phẩm với khoảng cách nào đó có bán kính là r0 , và làm giảm độ thấm của vỉa

từ k đến k0, hệ số sản phẩm Ip sẽ bị giảm Để thu được lưu lượng qacần tiêu thụ một áp suất phụ p0, có nghĩa là:

Ip = qa p +p0 Trị số của áp suất phụ sẽ tính bằng công thức:

p0= qa 2 k h (

k -k0

k0 ln

r0

rg)

Và biểu thức ở trong ngoặc k - k k 0

0

ln rr0

g

= D gọi là hệ số tổn thất của giếng khoan D từ đây ta có thể nhận thấy: Nếu vùng xung quanh lỗ khoan không bị tiêm nhiễm bởi dung dịch khoan k = k0 thì hệ số sản phẩm D và p 0 sẽ triệt tiêu

Nếu như k0<k thì p0 > 0 thì điều đó chứng tỏ rằng vùng xung quanh lỗ khoan đã bị ảnh hưởng bởi dung dịch khoan, dẫn đến sự giảm lưu lượng khai thác nếu chúng ta vẫn giữ nguyên chênh lệch áp suất Hay phải tiêu hao thêm

áp suất phụ để giữ nguyên lưu lượng khai thác Vì thế để thu được lưu lượng D thật nhỏ thì phải sử dụng dung dịch khoan thật tốt, không gây nhiễm bẩn cho vỉa sản phẩm

b ảnh hưởng của dung dịch khoan đối với hệ số tổn thất D

Như chúng ta đã biết, để tránh hiện tượng phun của dầu và khí, trong quá trình khoan phải đảm bảo đảm điều kiện áp lực cột thuỷ tĩnh của dung dịch lớn hơn áp lực vỉa Dưới ảnh hưởng của áp sất chênh lệch này, dung dịch khoan sẽ có xu hướng xâm nhập vào các tầng thẩm thấu

Đại đa số các trường hợp thường gặp trong thực tế là: các tầng sản phẩm

có độ thấm k khoảng từ 0,1 - 10 darxy, do đó các hạt keo của dung dịch khoan không thể xâm nhập vào vỉa với khoảng cách lớn mà chỉ với khoảng cách rất

bé khoảng (0,2  0,6rg)và tạo thành màng vỏ sét bên trong cộng với khoảng màng vỏ sét xung quanh thành lỗ khoan Qua màng vỏ sét này, pha phân tán của dung dịch khoan sẽ lọt vào vỉa và làm nhiễm bẩn vùng xung quanh lỗ khoan P càng lớn bao nhiêu thì vùng nhiễm càng lớn bấy nhiêu

Màng vỏ sét bên trong: Để tránh ảnh hưởng cho miền xung quanh lỗ khoan màng vỏ sét phải đảm bảo độ thấm bé nhất để không cho phép lọc một lượng nước lớn từ dung dịch vào vỉa Màng vỏ sét phải mỏng và bền vững để không dễ bị phá hoại dưới tác dụng quay và kéo thả cột cần khoan

Nước lọc trong dung dịch khoan sẽ thấm sâu với khoảng cách lớn hơn vào miền xung quanh lỗ khoan (có khi lên đến hàng mét ) và làm tăng hệ số tổn thất D do các hiện tượng sau đây:

- Làm giảm độ thấm tương đối của vỉa đối với dầu (kd)

- Nước lọc từ dung dịch cộng với dầu thô trong vỉa sẽ tạo nhũ tương ổn

định, có độ nhớt cao, làm trở ngại cho dầu chảy từ vỉa vào giếng khoan

- Dưới tác dụng của nước lọc từ dung dịch cộng với nước khoáng từ vỉa

sẽ làm kết tủa các muối không tan, làm tắc từng phần hay toàn phần các khe nứt của vỉa vào giếng

- ở các vỉa sản phẩm có xen kẽ các tầng sét, dưới tác dụng của nước lọc chúng sẽ tăng thể tích và làm thu nhỏ kích thước các kênh rãnh của dầu chảy vào giếng

Để giảm ảnh hưởng xấu của dung dịch đối với hệ số tổn thất D trong thực tế phải tiến hành các biện pháp sau đây:

- Sử dụng các dung dịch có tính chất keo phân tán tốt có thể tạo thành màng sét mỏng, bền vững và không thấm ở bề mặt của vỉa khai thác và có độ thoát nước bé

- Gia công dung dịch khoan với các chất hoạt tính bề mặt để hạn chế tạo thành nhũ tương dầu, nước ổn định

- ở các vỉa có xen kẽ các tầng sét nên sử dụng các dung dịch đặc biệt (dung dịch bão hoà muối, dung dịch gốc canxi dung dịch ức chế) các dung dịch này sẽ làm hạn chế sự trương nở của các thành phần sét

- Giảm đến mức tối đa d, giảm áp lực dư để giảm B của dung dịch

- Giảm thời gian tiếp xúc giữa dung dịch và tầng sản phẩm bằng cách tăng tốc độ khoan

Dung dịch lý tưởng để mở vỉa sản phẩm là dung dịch dầu mỏ hay sản phẩm dầu mỏ Sử dụng dung dịch khoan bằng dầu mỏ bị hạn chế bởi vì chúng không có tính chất xúc biến và dễ gây hoả hoạn, cho kết quả đo địa vật lý không chính xác, ô nhiễm môi trường, tăng giá thành khoan, xử lý mùn khoan khó khăn vv

Sử dụng dung dịch nhũ tương ngược (nhũ tương ổn định nước trong dầu với hàm lượng khoảng 50% nước) để mở vỉa sản phẩm cũng rất tốt bởi vì pha lọc vẫn là dầu

10.2.2 Thử viả sản phẩm

Để biết được khả năng khai thác của vỉa sản phẩm và các chất liệu chứa trong các vỉa Người ta cũng từng dùng khá nhiều phương pháp như lấy mẫu

đá phân tích, các phương pháp đo địa vật lý vv Để xác định được khả năng khai thác của vỉa và để nghiên cứu các tính chất vật lý của vỉa người ta dùng

bộ dụng cụ đặc biệt để thử vỉa

Các dụng cụ này được đưa vào giếng khoan nhờ cần khoan hoặc dây cáp carota Nhờ bộ dụng cụ này mà ta có thể:

- Tạo dòng chất lỏng và khí chảy từ vỉa thí nghiệm và lỗ khoan

- Xác định các thông số vật lý của vỉa ( áp lực vỉa, hệ số sản phẩm)

- Lấy mẫu chất lỏng của vỉa

Có hai loại dụng cụ thử vỉa chính

- Loại dụng cụ được đưa vào giếng nhờ cần khoan

- Loại dụng cụ được đưa vào giếng nhờ dây cáp carota

10.2.2.1 Bộ dụng cụ thử vỉa đưa vào giếng khoan nhờ cần khoan

Đối với loại dụng cụ này, dựa theo cách thức ngăn cách tầng sản phẩm với giếng khoan còn lại, chúng ta chia làm hai loại