Bài giảng khoan dầu khí tập 1 part 9 doc

Chuẩn bị lỗ khoan trước và trong khi chống ống Cần tiến hành doa rộng các đoạn lỗ khoan bị bó hẹp, cho thêm dầu mỏ hoặc các chất bôi trơn khác, vào dung dịch nhằm làm giảm độ dính của v

áp suất dư ngoài trong trường hợp chung nhất được xác định bằng hiệu giữa áp suất ngoài và áp suất trong cùng một thời điểm áp suất dư ngoài có giá trị lớn nhất trong thời gian cuối của quá trình khai thác khi áp suất bên trong đạt giá trị bé nhất

+ Kiểm toán lại theo hệ số bền kéo

4.1.6 Công tác thả ống chống:

Sự thành công của quá trình thả ống chống phụ thuộc vào công tác chuẩn bị ống, tháp, thiết bị, đồng hồ trọng lượng và sự chuẩn bị lỗ khoan

4.1.6.1 Chuẩn bị ống chống

ống được chuẩn bị và đưa đến khoan trường trước lúc thả từ 2 đến 4 ngày Việc bốc dỡ ống chống khi vận chuyển từ kho vật tư đến lỗ khoan phải

được thực hiện bằng các máy lăn chuyên dụng hoặc các xe cần cẩu Nghiên cấm việc dỡ ống bằng cách ném xuống các ống chống được chở đến khoan trường cần phải qua kiểm tra để loại bỏ các ống hỏng Khi kiểm tra ống chống cần phải chú ý tới huooiskVk, khuyết tật, sự biến dạng của múp ta và các đầu nen

Sau khi kiểm tra độ ô van và kiểm tra bằng dưỡng người ta xếp ống theo thứ tự sẽ thả xuống lỗ khoan Các ống được đánh số thức tự và đo chiều dài từng ống bằng thước thép cuộn Kết quả đo được ghi vào sổ theo dõi đồng thời ghi bằng phấn lên ống Ren của ống và múp ta được đánh sạch bằng chổi cứng, rửa bằng dầu hoả và kiểm tra bằng Calip Sau khi chuẩn bị ren xong cần

được lắp các đầu bảo vệ để tránh biến dạng

Trong một số trường hợp, đối với các lỗ khoan sâu các ống chống, cần phải được thử rò (ép thử) với áp suất bên trong tương ứng với yêu cầu kỹ thuật Cùng với các ống chống người ta vận chuyển đến khoan trường các bộ phận: Chân đế, ống chân đế, đầu định hướng van ngược, vòng từng, vòng định tâm v.v Chân đế và ống chân đế được vặn và hàn vào đoạn ống đầu tiên Đầu

định hướng được vặn và hàn vào chân đế để tránh tự tháo; Van ngược được thử

rò với áp suất theo yêu cầu thiết kế trước khi lắp

L

4.1.6.2 Chuẩn bị tháp và thiết bị khoan

Trước khi thả ống phải kiểm tra cẩn thận tình trạng của tháp và thiết bị khoan Các thiếu sót hư hỏng phải được khắc phục kịp thời Kiểm tra độ thẳng

đứng của tháp khoan Độ căng của các dây chằng Chú ý đến các xà nằm dưới bàn roto nếu phát hiện thấy bị uốn cong cần phải lót thêm các xà gồ để đỡ Khi kiểm tra tời khoan và thiết bị dẫn động cần chú ý tới độ vững chắc của các mối liên kết giữa chúng và nền móng Chú ý tới sự ăn khớp của các then và phanh tời, đĩa xích v.v Để ngăn ngừa các hiện tượng phức tạp đối với hệ thống palăng cần kiểm tra đường kính dây cáp tời đang sử dụng và khả năng chống ống bằng cáp đó Kiểm tra cẩn thận hệ thống ròng rọc động, tĩnh, tình trạng móc nâng và đồng hồ đo trọng lượng

Khi kiểm tra động cơ, cần xác định tình trạng và khả năng làm việc của chúng trong điều kiện làm việc nặng nề của công tác thả ống chống và bơm ép

xi măng với áp suất cao

4.1.6.3 Chuẩn bị lỗ khoan trước và trong khi chống ống

Cần tiến hành doa rộng các đoạn lỗ khoan bị bó hẹp, cho thêm dầu mỏ hoặc các chất bôi trơn khác, vào dung dịch nhằm làm giảm độ dính của vỏ sét Trong thời gian rửa lỗ khoan trước khi thả ống cần phải kiểm tra cẩn thận các thông số của dung dịch và điều chỉnh cho đến mức đạt yêu cầu Tốc độ đi lên của dung dịch phải đạt đến 1m/s đối với các loại choòng N0 8”  12” và ít nhất cũng phải 0,6 m/s đối với các loại choòng lớn hơn

Trong thời gian chuẩn bị lỗ khoan đồng thời phải kiểm tra, chuẩn bị các dụng cụ cần thiết: 3 êlêvatơ còn tốt, 3 khoá bản lề có kích thước phù hợp, các chấu chèn dự trữ, các bộ quang treo, khoá tròn vạn năng, cáp kéo v.v Mọi công tác chuẩn bị cho thả ống đều được tiến hành trong thời gian doa rộng và bơm rửa lỗ khoan

4.1.6.4 Thả ống chống xuống lỗ khoan

Công tác thả ống cần được tổ chức chu đáo sao cho mỗi thành viên thực hiện đúng nhiệm vụ của mình Để tránh xảy ra các trường hợp rủi ro cần thu xếp gọn gàng nơi làm việc Mọi công việc thả ống chống đều được tiến hành

dưới sự chỉ đạo của người tổ trưởng Tổ trưởng chịu trách nhiệm điều hành công việc thả ống theo đề án kỹ thuật vạch ra

Khi tổ chức làm việc, mỗi kíp tách ra một người chịu trách nhiệm kiểm tra lại ống chống bằng dưỡng và theo dõi thả ống theo đúng thứ tự đã định Cần xiết chặt thêm các múp ta do nhà máy đã vặn Để đảm bảo độ kín của các mối nối ren, người ta sử dụng các hỗn hợp đặc biệt bôi vào các đầu ren Riêng các lỗ khoan khí không được bôi grafit, hồng đơn và các chất trắng (kẽm oxit)

Để tránh sự nới ren mupta của các ống định hướng và trung gan, người

ta phải xiết chặt ren của 5  10 ống đầu tiên bằng khoá máy rối hàn đính lại

Để tránh sự bóp méo khi thả ống có lắp van ngược, cứ thả xuống 100  200m người ta lại đổ thêm dung dịch vào bên trong ống

Trong quá trình thả ống, cần thường xuyên kiểm tra chất lượng dung dịch bị đẩy lên đặc biệt là thống số tỷ trọng và độ nhớt Trong trường hợp thấy xuất hiện khí ở dung dịch thì phải lắp đầu bơm trám lên mupta trên cùng của ống chống và bơm ép dung dịch mới xuống để thay thế dung dịch đã nhiễm khí Trong thời gian thả ống cũng đồng thời tiến hành rửa lỗ khoan ở những

đoạn mà đề án đã vạch ra Thời gian bơm rửa không quá một chu kỳ tuần hoàn, thêm vào đó, điều kiện chính để ngừng bơm rửa là chất lượng dung dịch phải đạt yêu cầu: Độ nhớt và tỷ trọng không đổi, áp suất bơm rửa giảm xuống bằng sức kháng thuỷ lực khi tuần hoàn

4.2 Trám xi măng giếng khoan

Trám xi măng giếng khoan cụ thể là công tác bơm ép dung dịch xi măng vào khoảng trống giữa thành giếng khoan và cột ống chống Sau khi bơm xong, dung dịch xi măng bắt đầu cứng lại và tạo ra vànhđá xi măng bao quanh cột ống chống Vành đá xi măng này có tác dụng ngăn vách các vỉa chứa các chất lưu khác nhau, cách ly vỉa sản phẩm với các tầng nham thạch

Đồng thời vành đá xi măng phải tạo được mối liên kết vững chắc giữa cột ống chống và thành lỗ khoan, bảo vệ cột ống chống khỏi bị ăn mòn của dung dịch chứa trong các vỉa và dung dịch khoan xâm nhập nào trong các vỉa này

4.2.1 Các thiết bị dùng để trám xi măng:

Các thiết bị chính dùng cho trám xi măng bao gồm: Xe trám, xe trộn,

đầu trám, nút tram và các thiết bị phụ trợ nhỏ khác

4.2.1.1 Xe trám xi măng:

Xe trám xi măng dùng để bơm dung dịch xi măng vào lỗ khoan, bơm dung dịch ép để ép dung dịch xi măng ra ngoài cột ống chống Ngoài ra xem trám còn dùng để làm các công việc khác như đặt cầu xi măng, ngậm dầu cứu kẹt, thử độ kín ống chống Trong trường hợp không có xe trộn di kèm, trên

xe trám còn lắp đặt hệ thống trộn dung dịch xi măng

Sơ đồ xem trám xi măng có thiết bị trộn dung dịch xi măng

1 - Máy bơm Piston 4 - Thiết bị trộn dung dịch xi măng

2 - Máy bơm lytâm 5 - Bể chứa dung dịch xi măng

3 - Bể chứa nước hoặc dung dịch ép 6 - Đường ống cao áp vào giếng

Để phù hợp với tính chất công tác, các thiết bị bơm trám được đặt trên

xe vận tải Trên thùng xe để trần người ta lắp đặt bơm Piston (1) Động cơ chạy bơm được truyền tới bơm qua hộp tốc độ để đảm bảo cho máy bơm làm việc với nhiều tốc độ tương ứng với lưu lượng và áp suất khác nhau

Máy bơm piston (1) hút dung dịch xi măng từ bể (5) hay dung dịch ép

từ bể đo (3) trong giai đoạn cuối vào lỗ khoan theo đường ống (6) Trên đường ống (6) còn có các ống xả bớt và van an toàn Bơm ly tâm (2) hút nước từ bể

đo (3) cung cấp cho thiết bị trộn (4) và dung dịch xi măng được đưa về bể chứa (5) Bể đo (3) để chứa nước trộn dung dịch xi măng trong giai đoạn đầu

và chứa dung dịch ép trong giai đoạn bơm ép Nước và dung dịch ép được cung cấp vào bể (3) bằng bơm khoan hay một xe trám phụ Sau đây là đặc tính

kỹ thuật của một vài loại thiết bị bơm trám

Đặc tính kỹ thuật của thiết bị trám xi măng UA - 300

Tốc độ

Q, l/s P,

KG/cm2 Q, l/s

P, KG/cm2 Q, l/s

P, kG/cm2

Đặc tính kỹ thuật của thiết bị trám xi măng UA - 320M

Chế độ

làm

việc

Tốc

độ

Số hành trình của piston trong

1 phút

Lưu lượng bơm

áp suất kG/cm 2

Lưu lượng bơm áp suất

kG/cm 2

m 3 /ph l/s m 3 /ph l/s Lưu

lượng

cực đại

ii 28 0,143 2,4 390 0,182 3,0 305 iii 54 0,274 4,5 202 0,350 5,8 159

iV 97 0,495 8,3 113 0,627 10,4 88

V 125 0,640 10,6 87 0,811 13,5 69

áp suất

cực đại

ii 27 0,138 2,3 400* 0,175 2,9 320 iii 41 0,210 3,5 231 0,266 4,4 182

iV 73 0,372 6,2 130 0,472 7,8 103

V 94 0,480 8,0 102 0,610 10,1 80 Lưu

lượng

cực đại

ii 28 0,247 4,1 225 0,306 5,1 182 iii 54 0,475 7,9 117 0,590 9,9 95

iV 97 0,855 14,2 65 1,060 17,6 52

V 125 1,100 18,3 50 1,370 22,8 40

áp suất

cực đại

ii 27 0,238 3,9 230* 0,296 4,9 185* iii 41 0,362 6,0 134 0,447 7,5 109

iV 73 0,644 10,7 75 0,800 13,3 61

V 94 0,830 13,8 59 1,030 17,1 47

* Chỉ làm việc trong thời gian ngắn cho phép

Đặc tính kỹ thuật của thiết bị trám xi măng ЦA - 400

Tốc

độ

Số hành

trình của

piston

trong 1

phút

Lưu lượng bơm

áp suất kG/cm 2

Lưu lượng bơm áp

suất kG/c

m 2

Lưu lượng áp

suất kG/c

m 2

3 / phút l/s

i 53,4 0,390 6,5 400 0,516 8,6 305 0,775 11,25 232

ii 76,2 0,576 9,6 270 0,762 12,7 205 0,966 16,10 163 iii 112,5 0,852 14,2 182 1,122 18,7 138 1,428 23,80 110

iV 156 1,182 19,7 131 1,560 26,0 100 1,980 33,00 79

4.2.1.2 Xe trộn xi măng:

Hiện nay trong công nghiệp dầu khí người ta thường dùng các loại xe trộn xi măng riêng rẽ Xe trộn 2 CMH - 20 của Nga chế tạo có dung tích 20m3 Cấu tạo xe trộn gồm có một bunke (thùng kín), phía trên có cửa để đổ

xi măng bột vào nhờ băng tải Hai guồng xoắn vận chuyển đặt dưới đáy thùng

và một bộ phận khuấy trộn bằng thuỷ lực được lắp ở phía sau Hai guồng xoắn

được truyền chuyển động quay từ động cơ ôtô qua hộp chuyển xích và trục các đăng Việc quấy trộn xi măng được cơ khí hoá toàn bộ Năng suất chế tạo dung dịch xi măng trám thường đạt từ 15  20 m3/h

4.2.1.3 Đầu trám xi măng:

+ Công dụng: Được lắp vào miệt ống chống để bơm rửa trong quá trình thả ống, bơm rửa trước khi trám, bơm dung dịch xi măng, bơm dung dịch ép trong quá trình trám Có nhiều kiểu đầu trám xi măng Có nhiều kiểu đầu trám

xi măng được chế tạo phù hợp với các loại ống chống và điều kiện chịu áp suất khác nhau

+ Sơ đồ cấu tạo của một kiểu đầu trám được thể hiện trong hình vẽ dưới đây

1 - Thân đầu trám

2 - Mupta nối với ống chống

3 - Nắp đậy

4 - Nhánh ống phía dưới

5 - Nhánh ống phía trên

6 - Nút trám trên

7 - Chốt dạng bulông

9 - áp kế

Sơ đồ đầu trám xi măng

+ Nguyên lý làm việc của đầu trám:

Sau khi bơm rửa lỗ khoan, người ta lắp nút trám dưới và vặn đầu trám vào đầu ống chống Nhánh đường ống dưới mở ra và nhánh đường ống phía trên được đóng lại Dùng mày bơm trám bơm dung dịch xi măng theo đường ống dưới Sau khi bơm hết dung dịch xi măng thì đóng đường ống phía dưới lại, giải phóng nút trám trên bởi chốt giữ 7 đồng thời mở nhánh đường ống trên và bơm dung dịch ép theo đường ống trên và bơm dung dịch ép theo

đường ống trên để ép dung dịch xi măng đến chiều cao cần trám Sau khi kết thúc bơm ép phải khoá tất cả các đường ống lại chờ cho dung dịch xi măng

đông cứng

4.2.1.4 Nút trám xi măng

Để tránh cho dung dịch xi măng khỏi bị trộn lẫn với dung dịch khoan

và dung dịch ép do sự tiếp xúc giữa chúng, bên trong ống chống người ta sử dụng các nút trám để cách ly Trong quá trình trám xi măng thông thường người ta sử dụng 2 nút Nút trám dưới dùng để quét sạch dung dịch khoan ra khỏi bề mặt trong của ống chống Nút trên để ngăn cách giữa dung dịch xi măng và dung dịch ép khi bơm ép

Người ta đã chế tạo ra nhiều loại nút trám khác nhau từ các loại vật liệu như bằng gỗ, chất dẻo, cao su v.v Thế nhưng loại được dùng rộng rãi nhất lại loại nút trám cao su có lõi nhôm Nút dưới cho phép tự chọc thủng dưới áp suất dư khi nó đã được giữ lại ở vòng dừng (xem hình vẽ dưới đây)

1 3 1

2 2

a b

Hình Các nút trám xi măng

a Nút dưới: 1 Màng ngăn; 2 Thân cao su;

3 Khung nhôm

b Nút trên: 1 Thân cao su ; 2 Lõi nhôm

4.2.2 Các phương pháp trám xi măng

Trong công tác trám xi măng người ta có thể phân ra ba loại trám sau đây:

1 - Trám ban đầu:

Được tiến hành ngay sau khi chống ống Dung dịch xi măng được bơm

ép ra ngoài sau ống chống

2 - Trám bổ xung:

Còn được gọi là trám sửa chữa được tiến hành trong trường hợp trám ban đầu không thành công

3 - Trám đặc biệt:

Được tiến hành trong những trường hợp đặc biệt như đổ cầu xi măng, trám những vùng mất nước v.v

4.2.2.1 Phương pháp trám 1 tầng:

Đây là phương pháp trám xi măng phổ biến nhất Quá trình trám được tiến hành như sau:

Sau khi rửa sạch lỗ khoan thì tiến hành kiểm tra tất cả mọi thiết bị

đường ống từ xe trám, tới đầu bơm trám, cần được thử rò với áp suất lớn hơn

áp suất bơm trám 1,5 lần trong vòng 3 phút Trước khi bơm dung dịch xi măng thả nút trám dưới (hình vẽ a) Sau đó bơm dung dịch xi măng xuống lỗ khoan theo các nhánh đường ống phía dưới Sau khi bơm hết dung dịch xi măng tiến hành giải phóng nút trên ở đầu bơm trám và bơm dung dịch ép vào giếng khoan qua các nhánh đường ống phía trên Nút trám trên được ép ra khỏi đầu bơm trám (hình b) và dung dịch xi măng được di chuyển xuống phía dưới giữa

2 nút trám Trong thời điểm nút trám dưới tỳ lên vòng dàng, dưới tác dụng của

áp suất dư, nút này tự chọc thủng, dung dịch xi măng đi qua nó, qua van ngược xuống đề và dâng lên ở khoảng không vành xuyến (hình c) Tiếp tục bơm dung dịch ép cho đến khi nút trên tiến đến nằm trên nút dưới (hình d)

Dung dịch xi măng Dung dịch khoan, dung dịch ép

a Bơm dung dịch xi măng ; b Bắt đầu bơm dung dịch ép ;

c Bơm ép dung dịch xi măng ra ngoài ống ; d Kết thúc bơm trám

Sơ đồ trám xi măng một tầng 2 nút

Và đây cũng là thời điểm kết thúc quá trình trám ở thời điểm này áp suất ở đầu bơm trám tăng lên đột ngột Trị số tăng áp suất phụ thuộc vào người phụ trách công tác bơm trám Thông thường không lớn hơn 510 at so với áp suất cực đại trước khi 2 nút xi măng chập vào nhau Sau khi quá trình

trrám xi măng kết thúc lỗ khoan được giữ yên tĩnh, các van ở đầu trám được khoá chặt trong thời gian cần thiết cho dung dịch xi măng đông cứng Tốc độ dung dịch xi măng đi lên ở khoảng không vành xuyến không nhỏ hơn 1,5 m/s

đối với ống định hướng, dẫn hướng và trung gian, không nhỏ hơn 1,8m/s đối với cột ống chống khai thác

4.2.2.2 Trám xi măng phần tầng

Trám xi măng phần tầng được áp dụng trong các điều kiện sau đây:

a ở những giếng khoan có độ sâu lớn và phải trám một khối lượng dung dịch xi măng lớn Việc dùng phương pháp trám phân tầng đã cho phép giảm được áp suất cực đại ở giai đoạn cuối của quá trình bơm trám đồng thời cũng giảm được thời gian cho phép bơm trám

b ở những giếng khoan có nhiệt độ đáy cao, thời gian ngưng kết của dung dịch xi măng thường bị giảm đi rất nhiều Dùng phương pháp trám phân tầng đã giảm được thời gian cho phép bơm trám

Để thực hiện được công nghệ trám xi măng phân tầng cần phải sử dụng một “mupta chuyên dụng” được lắp ở một vị trí nhất định (theo tính toán) trên cột ống Chiều cao lắp mupta trám phân tầng (2 tầng) kể từ đáy lên là: hm được tính như sau

hm = Hc (dx - d)

2 (dx - d + 01) , m Trong đó:

Hc - Chiều cao trám xi măng cột ống

d, dx - Trọng lượng riêng của dung dịch và dung dịch xi măng

Nếu phân ra làm 3 tầng thì vị trí đặt các múpta chuyên dụng được tính là:

h1

h2 =

h2

h3 =

01 (dx - d) 002 + 01 (dx - d) Trong đó: h1, h2, h3 là chiều cao từng đoạn kể từ đáy ống chống;

h1 + h2 + h3 = Hc

Cấu tạo của mupta trám phân tầng được thể hiện qua hình vẽ dưới đây: