đồ án kỹ thuật dầu khí Thiết kế thi công giếng khoan N0 3002 mỏ Rồng

Do đó profin giếng khoan được chọn cần phải có: - Chi phí thi công cho một giếng khoan là thấp nhất; - Chất lượng cao và các yêu cầu kĩ thuật của giai đoạn khai thác; - Khoan và gia cố g

LỜI MỞ ĐẦU 5

CHƯƠNG I: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ – ĐỊA CHẤT VÙNG MỎ RỒNG 6

1.1.Vị trí địa lý và đặc điểm khí hậu vùng mỏ 6

1.2 Đặc điểm địa chất mỏ Rồng 8

1.2.4.Mặt cắt địa chất của giếng khoan No 3002 11

Chương II: THIẾT KẾ PROFILE VÀ CẤU TRÚC GIẾNG 13

2.1.Lựa chọn và tính toán Profile giếng khoan 13

2.2 Lựa chọn và tính toán cấu trúc giếng khoan 19

Chương III: LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN 25

3.1 Lựa chọn phương pháp khoan cho từng khoảng khoan 25

3.2 Lựa chọn thiết bị khoan 29

3.3 Lựa chọn dụng cụ khoan 34

3.4 Tính toán và lựa chọn ống chống: 45

Chương IV: DUNG DỊCH KHOAN 48

4.1 Chức năng, nhiệm vụ dung dịch khoan 48

4.2 Tính toán và lựa chọn hệ dung dịch cho từng khoảng khoan: 50

4.3 Gia công hóa học dung dịch khoan: 55

Chương V: CHẾ ĐỘ KHOAN 68

5.1 Chế độ khoan 68

5.2.Xác định thông số khoan cho các khoảng khoan: 75

Chương VI: CHỐNG ỐNG VÀ TRÁM XI MĂNG GIẾNG KHOAN 80

6.1 Mục đích và yêu cầu của việc chống ống và trám xi măng 80

6.2 Công tác thả ống chống 80

6.3 Các phương pháp trám xi măng giếng khoan 82

6.4 Trang thiết bị bơm trám và cột ống chống 87

6.5 Tính toán trám xi măng cho các ống chống 91

6.6 Kiểm tra chất lượng trám xi măng 103

Chương VII: KIỂM TOÁN THIẾT BỊ - DỤNG CỤ KHOAN VÀ ỐNG CHỐNG .104

7.2 Kiểm toán cột cần khoan 110

7.3 Kiểm toán thiết bị nâng thả 120

7.4 Kiểm toán máy bơm khoan 121

7.5 Kiểm toán máy bơm trám 122

Chương VIII: NHỮNG PHỨC TẠP, SỰ CỐ TRONG QUÁ TRÌNH KHOAN VÀ CÔNG TÁC AN TOÀN LAO ĐỘNG 122

8.1 Những phức tạp trong công tác khoan 122

8.2 Những sự cố thường gặp trong công tác khoan 123

8.3 Công tác an toàn lao động và vệ sinh môi trường 130

Chương IX: TỔ CHỨC THI CÔNG VÀ TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH 133

9.1 Dự toán chi phí thời gian thi công 133

9.2 Dự toán kinh phí thi công giếng khoan N03002 138

KẾT LUẬN 139

TÀI LIỆU THAM KHẢO 141

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN

STT Số Hiệu

bảng

g

2 Bảng 2.2 Qui chuẩn tính ∆ theo cấp đường kính ống chống

6 Bảng 3.1 Bảng phân chia khoảng khoan của giếng khoan N 0

7 Bảng 3.2 Bảng lựa chọn phương pháp khoan cho các khoảng

8 Bảng 3.3 Bảng thông số máy bơm NATIONAL - 12P - 160 33

9 Bảng 3.4 Bảng thông số máy bơm trám Fracmaster - Triplex

13 Bảng 3.8 Kích thước tương ứng giữa đường kính choòng và

16 Bảng 3.11 Bộ khoan cụ trong khoảng khoan từ 0 ÷ 250 m 42

17 Bảng 3.12 Bộ khoan cụ trong khoảng khoan từ 250 ÷ 1111 m 43

19 Bảng 3.14 Bộ khoan cụ trong khoảng khoan từ 3202 ÷ 3318 m 44

20 Bảng 3.15 Bộ khoan cụ trong khoảng khoan từ 3318 ÷ 3411m 45

29 Bảng 5.1 Chế độ khoan cho các khoảng khoan còn lại 78

31 Bảng 6.1 Kết quả tính toán trám xi măng các cột ống chống

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay ở nước ta, công tác thăm dò và khai thác dầu khí đang phát triển nhanh chóng và trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn trong nền kinh tế quốc dân nó góp phần quan trọng đưa đất nước tiến lên con đường công nghiệp hóa, hiện đại

hóa Dầu khí là một ngành công nghiệp tuy còn non trẻ nhưng chiếm một vị trí

vô cùng quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, nó không chỉ đóng góp một tỉ trọng lớn vào GDP của cả nước mà còn là một ngành kinh tế mũi nhọn, đưa đất nước tiến lên con đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa

Ngành dầu khí là ngành công nghiệp hiện đại, có tính chuyên môn hóa nên đòi hỏi đội ngũ cán bộ phải có trình độ khoa học kĩ thuật và trình độ chuyên môn cao Do công nghệ khoan và khai thác dầu khí chủ yếu được nhập từ nước ngoài và phát triển ngày càng mạnh mẽ nên chúng ta phải phấn đấu làm chủ kĩ thuật, công nghệ hiện đại để xây dựng một nền công nghiệp dầu khí lớn mạnh với một chuỗi liên hoàn từ tìm kiếm, thăm dò, khai thác cho đến chế biến các sảnphẩm dầu khí Là một chuỗi các công tác từ tìm kiếm thăm dò, khoan, khai thác đến chế biến và tiêu thụ các sản phẩm dầu khí Trong đó, công tác khoan là một công việc phức tạp, quyết định đến sự thành công của giếng khoan Qua thời giannghiên cứu học tập tại trường, và qua đợt thực tập tốt nghiệp tại XNLD

Vietsovpetro tôi đã được tìm hiểu về công nghệ khoan khai thác Trên cơ sở đó

tôi đã quyết định nhận đề tài tốt nghiệp: “thiết kế thi công giếng khoan N 0 3002

mỏ Rồng” Dưới sự giúp đỡ, tạo điều kiện của bộ môn Khoan – Khai thác, đặc

biệt là sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của thầy giáo Nguyễn Văn Thành, em đã hoàn thành quyển đồ án tốt nghiệp trên Mặc dù bản thân đã cố gắng tìm hiểu, xem xét các tài liệu nhưng do kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong quý Thầy, Cô giáo cùng bạn đọc góp ý sửa chữa và bỏ qua

Qua đây em xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy giáo hướng dẫn Nguyễn VănThành cùng các Thầy, Cô giáo trong Bộ môn Khoan - Khai thác, tập thể cán bộ

và công nhân XNLD Vietsovpetro và các bạn đồng nghiệp đã giúp em hoànthành đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên:

Trương Văn Đạt

CHƯƠNG I: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ – ĐỊA CHẤT

Công tác khoan thăm dò của vùng mỏ Rồng được tiến hành bằng các Phươngtiện khác nhau: tàu khoan Mirchin, giàn khoan tự nâng Ekhabi, Tam đảo và cácgiàn cố định gồm hai giàn (RP-1, RP-2) và hai giàn nhẹ (RC-1, RC-2), từ cácgiàn này đã tiếp tục khoan 14 giếng khoan Trên vùng hiện được lắp hệ thốngống dẫn dầu khí từ mỏ Bạch Hổ và một trạm rót dầu không bến giữa RP-1 vàRC-1 Đặc biệt trên vùng Đông Bắc ta dung chủ yếu là giàn nhẹ để khoan thăm

dò và khai thác dầu khí

Năng lượng tạo ra từ các động cơ đốt trong dung để khoan, các xí nghiệp trên bờdung điện từ đường dây 35KV từ TP.HCM qua nhà máy phát điện Phú Mỹ và BàRịa Nước sinh hoạt cung cấp từ bờ bằng tàu chuyên dụng, còn nước kỹ thuật thì

từ giếng khoan tại chỗ

Vị trí địa lí mỏ Rồng

1.1.2 Đặc điểm khí hậu.

Cấu tạo mỏ Rồng là phần kéo dài về phía Tây Nam của đới nâng trung tâm bồntrũng cữu Long, móng và các lớp bị băm nát bỡi hàng loạt đứt gãy á kinh tuyến

và vĩ tuyến Biển ở vùng mỏ có độ sâu từ 25 – 55m Nhiệt độ nước thay đổi từ

24.90C đến 290C Nồng độ muối trong nước từ 33-35g/l Khí hậu của vùng mở làkhí hậu nhiệt đới gió mùa Mùa Đông (tháng 11 - 3) chủ yếu là gió mùa Đông

định hướng song biển (TB và B - TB) chiều cao sóng có thể lên đến 8m Nhiệt độkhông khí mùa Đông từ 240C - 270C về đêm và buổi sáng Mưa ít và thời kỳ giómùa Đông Bắc (0.07mm vào tháng 02 là tháng khô nhất), độ ẩm tương đối củakhông khí tối thiểu là 65%

Trong mùa chuyển tiếp (tháng 4 -5) các khối khí dịch chuyển từ Bắc xuống Nam.Dần dần gió hướng tây Nam từ vùng xích đạo chiếm ưu thế Gió này xác địnhmức tăng độ ẩm không khí mặc dù lượng mưa rơi vẩn chưa lớn đều đặn

Mùa mưa bắt đầu từ tháng 6 đến hết tháng 9.Vào mùa này chủ yếu có gió TâyNam, nhiệt độ trung bình vào khoảng 25 - 320C Nhiệt độ ban ngày và đêm chênhnhau khá lớn.Độ ẩm trung bình từ 87 - 89.% Thời gian này mưa thường xuyênhơn và có kèm theo những cơn giông

Vào tháng 10, trong thời gian chuyển mùa lần thứ 2 này, gió Tây Nam yếudần thay bằng gió Đông Bắc, đến cuối tháng hầu như hết mưa Nhiệt độ khôngkhí giảm xuống 240C – 300C

Dòng chảy biển phụ thuộc mạng bỡi chế độ gió mùa và hoạt động thủytriều Trong thời gian gió mùa đông bắc, ngoài biển thường xuyên có sóng lớn.Thường có bảo và gió xoáy, với khoảng 10 lần/năm Khi có bảo tốc độ gió từ20m/s trở lên, cá biệt lên đến 60m/s Khi có bảo lớn, sóng có thể cao tới 10m vì

lý do đó số ngày thuận tiện để tiến hành công việc ngoài biển vào mùa Đôngtương đối ít Trong thời gian gió màu Tây Nam và hai thời điểm giao mùa thìđiều kiện làm việc ngoài biển có thuận lơi hơn Tuy nhiên vào lúc này mưa rơi cóthể kèm theo chớp, going tố và gió giật có thể làm ảnh hưởng xấu tới thi công

Trong vùng mỏ mức chấn động địa chấn không quá 60 Ritte

1.2 Đặc điểm địa chất mỏ Rồng

1.2.1 Đặc điểm địa tầng - thạch học

Dựa vào các đặc điểm thạch học, cổ sinh, tài liệu Karota giếng khoan của

mỏ Đông Bắc Rồng, các nhà địa chất đã phân chia và gọi tên các phân vị địa tầngtheo tên địa phương cho các cấu tạo địa chất vùng mỏ Từ trên xuống cột địa tầngtổng hợp của mỏ Nam Đông Bắc Rồng, được mô tả như sau:

1.2.1.1 Trầm tích Neogen và Đệ Tứ

* Trầm tích Plioxen - Đệ Tứ (Điệp Biển Đông): Trầm tích Biển Đông phủbất chỉnh hợp lên trầm tích Mioxen Thành phần thạch học gồm cát, sét và sét bộtxen kẽ sỏi đá màu xám, màu vàng và màu vàng xanh Thường gặp ở đây nhiềumảnh vôi sinh vật biển Lên trên thành phần gồm cát bở rời xen kẽ với sét màu

xám sáng và xám xanh với một ít mác nơ, có một số lượng lớn foraminifera.Chiều dày của điệp từ 600 ÷ 700 m

* Phụ thống Mioxen trên (Điệp Đồng Nai): Điệp Đồng Nai gồm các lớpcát bở rời và cát không gắn kết màu xanh lẫn sét nhiều màu Chiều dày điệp từ

500 ÷ 800 m Bề dày tăng dần ra phía cánh của lớp cấu tạo và phủ dày lên trầmtích Điệp Côn Sơn

* Phụ thống Mioxen trung (Điệp Côn Sơn): Phần dưới của điệp này đượccấu tạo bởi các lớp hạt thô màu xám và xám trắng với sét màu nâu đỏ, trong sét

có lớp kẹp than Đây là những đất đá lục nguyên dạng khối, bở rời Thành phầnchính là thạch anh chiếm 80%, Fenspat và các đá phun trào, xi măng sét và sétvôi có màu loang lổ, bở rời mềm dẻo Đất đá này thành tạo trong điều kiện biểnnông, độ muối trung bình, chịu tác động của dòng biển, nơi lắng đọng khá gầnnguồn vật liệu Bề dày của điệp từ 400 ÷ 800 m

* Phụ thống Mioxen dưới (Điệp Bạch Hổ): Điệp Bạch Hổ là sự xen kẹpcác lớp cát, sét và sét bột, cát xám sáng, xẫm, sét màu sặc sỡ loang lổ kết dínhdẻo (đặc biệt là tầng trên của điệp - tầng sét Rotalia) Đá bột xám, nâu đỏ ở phầndưới của điệp Đây là tầng đá chắn mang tính chất khu vực rất tốt Đá bột kếtxám và nâu đỏ Ở phần dưới của điệp chiều dày lớp kẹp cát kết tăng lên, đây làtầng sản phẩm chứa dầu 23, 24, 25 Căn cứ vào đặc điểm thạch học và cổ sinhngười ta chia Điệp Bạch Hổ ra thành 2 phụ điệp: Phụ điệp Bạch Hổ trên và phụđiệp Bạch Hổ dưới Phụ điệpBạch Hổ trên – sét chiếm ưu thế, phụ điệp Bạch Hổdưới là sự xen kẽ cát kết và sét kết, ưu thế cát tăng lên Bề dày của điệp thay đổi

từ 300 ÷ 1200 m

1.2.1.2 Các trầm tích Paleogen

* Tập trầm tích Oligoxen thượng (Điệp Trà Tân): Trầm tích này bao gồmcác lớp cát kết hạt mịn đến trung, màu xám sáng xen kẽ với các tập dày sét kếtmàu nâu chuyển dần sang đen về phía dưới Đặc biệt đã phát hiện trong tầng trầmtích này các thân đá phun trào có thành phần thay đổi Độ dày của lớp trầm tíchTrà Tân giảm dần ở phần vòm của cấu tạo mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi và tăng độtngột ở phần cấu tạo Trong Điệp Trà Tân có các tầng sản phẩm bão hoà dầu là:

IB, IA, I, II, IV, V Chiều dày trầm tích của điệp thay đổi từ 50 ÷ 1000 m

* Tập trầm tích Oligoxen hạ (Điệp Trà Cú): Trầm tích này bao gồm cáclớp cát – sét xen kẽ hạt trung và hạt nhỏ màu nâu xám lẫn với bột kết màu nâu đỏ

bị nén chặt nhiều và nứt nẻ Ở đáy của điệp gặp sỏi kết và các mảnh đá móng tạothành tập lót đáy của lớp phủ trầm tích Bề dày của tập lót đáy này biến đổi trongcác giếng khoan từ 0 ÷ 170 m, tăng dần theo hướng lún chìm của móng còn ởvòm thì vắng mặt hoàn toàn Người ta đã nhận được dầu ở tập lót này Ngoài ra

xuống): VI, VII, VIII, IX, X đã được xác định Đó là các tập cát kết màu xámsáng, độ hạt từ trung bình đến mịn, độ chọn lựa tốt, có độ rỗng biến đổi từ 10 ÷20%

1.2.1.3 Đá móng trước Kainozoi

Đá móng trước Kainozoi chủ yếu là các thể xâm nhập granitoit, granit vàgranodiorit Thành phần khoáng vật chủ yếu là thạch anh (10 ÷ 30%), Fenspat(30 ÷ 50%), Mica và Amphibol (từ hiếm tới 7%) và các khoáng vật phụ khác.Tuổi của đá móng là Jura muộn và Kreta sớm (tuổi tương đối là từ 107 ÷ 108triệu năm) Đá móng có bề dày phân bố không đều và không liên tục trên các địahình Bề dày lớp phong hoá có thể lên tới 160 m Kết quả phân tích không gianrỗng trong đá móng cho thấy độ rỗng trong đá phân bố không đều, trung bình từ

3 ÷ 5% Quy luật phân bố độ rỗng rất phức tạp Dầu tự phun với lưu lượng lớn từ

đá móng là một hiện tượng độc đáo, trên thế giới chỉ gặp ở một số nơi như:Bombay (Ấn Độ), High (Libi) Để giải thích cho hiện tượng trữ dầu thô trong đámóng kết tinh, người ta tiến hành nhiều nghiên cứu và đưa ra kết luận sự hìnhthành không gian rỗng chứa dầu trong đá móng granitoit ở mỏ Đông Bắc Rồng

là do tác động của nhiềuyếu tố địa chất khác nhau

1.2.3 Các điều kiện địa chất có ảnh hưởng đến công tác khoan

Như đã trình bày ở các phần trước, điều kiện địa chất của mỏ Đông BắcRồng là rất phức tạp và gây nhiều khó khăn cho công tác khoan như:

- Đất đá mềm, bở rời từ tầng Mioxen trung (Điệp Côn Sơn) trở lên có thểgây sập lở thành giếng khoan

- Các đất đá trầm tích nhiều sét trong tầng Mioxen dưới và tầng Oligoxen

có thể gây bó hẹp thành giếng khoan do sự trương nở của sét

- Dị thường áp suất thấp trong tầng Oligoxen có thể gây bó hẹp thànhgiếng khoan và những phức tạp đáng kể khác;

- Tầng đá móng có gradien áp suất thấp có thể gây mất dung dịch khoan

và sự thụt cần khoan khi gặp phải các hang hốc;- Các đứt gãy kiến tạo của mỏ cóthể gây mất dung dịch khoan và làm lệch hướng lỗ khoan

Theo phân tích địa chất và kinh nghiệm thực tế, có thể dự kiến các phứctạp khi khoan giếng ở vùng Mỏ Rồng như sau:

1.2.4.Mặt cắt địa chất của giếng khoan No 3002

1.2.4.1 Ranh giới địa tầng (theo phương thẳng đứng)

- Từ độ sâu 200 - 2242m: Gradien áp suất vỉa là 1,0 at/10m;

- Từ độ sâu 2242 - 2920m: Gradien áp suất vỉa là 1,10 ÷1,15 at/10m;

- Từ độ sâu 2920 - 3020m: Gradien áp suất vỉa là 1,14  1,19 at/10m;

- Từ độ sâu 3020m trở xuống: Gradien áp suất vỉa là 1,10  1,12 at/10m

1.2.4.2.2 Áp suất vỡ vỉa

- Từ độ sâu 200 - 400m: Gradien áp suất vỡ vỉa là 1,3 at/10m;

- Từ độ sâu 400 - 2920m: Gradien áp suất vỡ vỉa là 1,55  1.60 at/10m;

- Từ độ sâu 2920 - 3020m: Gradien áp suất vỡ vỉa là 1,66  1,69 at/10m ;

- Từ độ sâu 3020m trở xuống: Gradien áp suất vỡ vỉa là 1,55  1,60 at/10m

1.2.4.2.3 Nhiệt độ vỉa

Gradien nhiệt độ của vỉa: 2,5oC/100m

1.2.4.3 Độ cứng của đất đá (theo phương thẳng đứng)

- Từ độ sâu 200 ÷ 1100 m: Đất đá mềm và bở rời, có độ cứng từ I ÷ IItheo độ khoan

- Từ độ sâu 1100 ÷ 2090 m: Đất đá tầng Mioxen hạ mềm và trung bìnhcứng Độ cứng từ III ÷ IV theo độ khoan

- Từ độ sâu 2090 ÷ 3020 m: Đất đá tầng Oligoxen trung bình cứng đếncứng Độ cứng từ V ÷ VIII theo độ khoan;

- Từ độ sâu 3020 m trở xuống dưới: Đất đá móng kết tinh từ cứng đếnrất cứng Độ cứng từ VIII ÷ IX theo độ khoan Đất đá ổn định và bền vững

1.2.4.4 Mục đích và yêu cầu :

Giếng khoan N03002 là một giếng khai thác Thi công trên biển, để quá trìnhkhoan khai thác dễ dàng thuận lợi, gặp ít sự cố, giảm tối đa thời gian cũng nhưchi phí cho giếng khoan, đồng thời đáp ứng các điều kiện địa chất, công nghệhiện có của giàn khoan Người ta thường thi công giếng với dạng profin phù hợpnhất

Do đó profin giếng khoan được chọn cần phải có:

- Chi phí thi công cho một giếng khoan là thấp nhất;

- Chất lượng cao và các yêu cầu kĩ thuật của giai đoạn khai thác;

- Khoan và gia cố giếng được thực hiện bằng các kĩ thuật, công nghệhiện có;

- Cho phép sử dụng các biện pháp khai thác đồng thời nhiều vỉa sảnphẩm khi khai thác mỏ dầu nhiều vỉa;

- An toàn trong khoan và gia cố;

- Giảm thiểu phụ tải lên thiết bị khoan khi thực hiện công tác kéo thả;

- Thiết bị khai thác trong lòng giếng làm việc với độ tin cậy cao;

- Thả tự do trong lòng giếng các thiết bị khai thác ngầm;

- Đạt độ sâu, khoảng dịch đáy tiếp cận tầng sản phẩm theo yêu cầu;

- Giới hạn bán kính cong, góc xiên của thân giếng ở khoảng đặt và làmviệc của thiết bị khai thác ngầm trong lòng giếng và ở chiều sâu thiếtkế

2.1.Lựa chọn và tính toán Profile giếng khoan

2.1.1 Chọn proflen giếng khoan

Trong khoan dầu khí hiện nay thường sử dụng 5 dạng profile cơ bản sau:

*Dạng quỹ đạo tiếp tuyến (Hình 2.1.a)

Dạng quỹ đạo này đảm bảo khoảng lệch ngang cực đại của thân giếng so vớiphương thẳng đứng trong trường hợp góc nghiêng của thân giếng nhỏ nhất Sửdụng cho các giếng khoan xiên định hướng với khoảng lệch đáy lớn so vớiphương thẳng đứng, cũng như khi khoan nhóm giếng có chiều sâu cắt xiên lớn,

có hiệu quả khi bộ khoan đáy làm việc ổn định ở các đoạn xiên của quỹ đạo.Dạng mặt cắt này nên dùng cho giếng khoan định hướng vào vỉa có độ lệch lớn,khi lỗ khoan có độ sâu trung bình

Cấu trúc bao gồm: Đoạn thẳng đứng phía trên, đoạn tạo góc nghiêng và đoạn

ổn định góc nghiêng

*Dạng quỹ đạo hình chữ J(Hình 2.1.b)

Dạng quỹ đạo sử dụng có hiệu quả ở các mỏ dầu khí bộ khoan cụ đáy làmviệc trong trạng thái ổn định ở các khoảng ổn định góc nghiêng của quỹ đạo, sửdụng khoan đoạn thân giếng nằm trong vỉa sản phẩm với góc nghiêng cực đạiđến 90º, có thể sử dụng cho các giếng khoan ngang và các giếng mà chiều dàyhiệu dụng của vỉa sản phẩm mỏng hoặc các giếng cần tăng chiều dày hiệu dụng Cấu trúc bao gồm: Đoạn thẳng đứng phía trên, đoạn tạo góc nghiêng, đoạn ổnđịnh góc và đoạn cắt góc lần hai

*Dạng quỹ đạo hình chữ S

Dạng quỹ đạo này hay sử dụng trong các trường hợp vỉa sản phẩm có bề dàylớn, khi mở vỉa sản phẩm thân giếng thẳng đứng Quỹ đạo tiến hành đơn giản,thuận lợi trong thiết kế và khi thi công, đạt độ dịch đáy đủ lớn thuận lợi trong khikhoan mở vỉa đưa giếng vào khai thác Dạng profin được dùng để khoan các lỗkhoan nghiêng có chiều sâu lớn

- Dạng quỹ đạo hình chữ S - 5 đoạn (Hình 2.1.c)

Dạng quỹ đạo bao gồm: Đoạn thẳng đứng phía trên, đoạn tạo góc nghiêng,đoạn ổn định góc nghiêng, đoạn giảm góc nghiêng với cường độ lệch nhỏ, đoạnthẳng đứng phía dưới

- Dạng quỹ đạo hình chữ S - 4 đoạn (Hình 2.1.d)

Dạng quỹ đạo bao gồm: Đoạn thẳng đứng phía trên, đoạn tạo góc nghiêng, đoạn

ổn định góc nghiêng, đoạn giảm góc nghiêng với cường độ lệch nhỏ

- Dạng quỹ đạo hình chữ S - 3 đoạn (Hình 2.1.e)

Dạng quỹ đạo bao gồm: Đoạn thẳng đứng phía trên, đoạn tạo góc nghiêng,đoạn giảm góc nghiêng với cường độ lệch nhỏ

Hình 2.1 Các dạng profile thông dụng trong công nghiệp dầu khí

2.1.1.2 Chọn profile cho giếng khoan N 0 3002

Căn cứ vào yếu tố công nghệ, kĩ thuật hiện có, điều kiện địa chất khu mỏnghiên cứu, vị trí đặt miệng giếng khoan…ta có:

Giếng N03002 có độ sâu thiết kế H=3100m,vỉa sản phẩm có bề dày 80m,

độ dời đáy là: A = 1146m Thiết kế profile giếng khoan là ta chọn kiểu và hìnhdạng của giếng phụ thuộc vào chiều sâu và khoảng dịch đáy của giếng, sau đótính toán quĩ đạo của nó sao cho phù hợp với mục đích thiết kế giếng, các điềukiện về kĩ thuật và công nghệ hiện có Giếng N0 3002 được thiết kế là giếngkhoan xiên định hướng nên profile của giếng phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Đảm bảo thi công giếng đạt đến độ sâu và khoảng lệch đáy theo thiết kế vớichất lượng đảm bảo Giảm chi phí về thời gian, nhân lực, vật tư, giá thành khoan;

- Đảm bảo độ sâu và khoảng dịch đáy tiếp cận vỉa sản phẩm theo yêu cầu;

- Đảm bảo an toàn trong suốt quá trình khoan và chống ống Giảm thiểu tối đakhả năng xảy ra sự cố;

- Lợi dụng được thiết bị, công nghệ và kĩ thuật hiện có Theo các tài liệu địa chất

và những yêu cầu của công tác khoan, cần phải chọn mặt cắt của lỗ khoan saocho tiêu hao vật tư và thời gian khoan ít nhất, mà vẫn đảm bảo hoàn thành nhiệm

vụ của lỗ khoan Trong khoan định hướng ta có 5 dạng quĩ đạo phổ biến Tuyvậy, ở đây ta cần khoan định hướng có khoảng lệch đáy giếng lớn, và giếngkhoan cắt qua nhiều tầng sản phẩm, việc khai thác được tiến hành từ dưới lêntrên Chính vì vậy ta chọn dạng quĩ đạo tiếp tuyến, được mô tả như dưới

hình vẽ:

l2 Hv1

Hình 3: Dạng cấu trúc Profile giếng N 0 3002

Profile giếng khoan thiết kế gồm:

- Đoạn thẳng đứng phía trên (1);

- Đoạn cắt xiên (2);

- Đoạn giữ ổn định góc xiên (3)

Căn cứ vào yêu cầu thăm dò địa chất cũng như yêu cầu của bộ phận khaithác đưa ra để việc thiết kế giếng khoan được chính xác Dựa vào kinh nghiệmkhi khoan

các giếng khoan tại mỏ Đông Bắc Rồng, ta có thể chọn profile giếng khoan nhưsau:

- Chiều sâu thẳng đứng của giếng khoan (tính từ bàn roto): H0 = 3100 m;

- Chiều sâu đoạn thẳng đứng phía trên là Hv = 700 m;

Ta có công thức: Rmin = D d k f

L

t c

(m) (2.2)trong đó:

- Lt: Chiều dài tuốc bin và choòng khoan Chọn Tuabin chiều dài

- ltb = 9,2m, choòng khoan có chiều dài lc = 0,52m Vậy chiều dài

Lt = 9,72m

- Dc = 444,5 mm: Đường kính của choòng khoan trong khoảng cắt xiên (tra bảng)

- dt = 244,5mm: Đường kính tuốc bin khoan (tra bảng)

- k: Khe hở nhỏ nhất giữa tuabin và thành giếng (k = 5 ÷ 8mm) chọn

L

2

(2.3)trong đó:

- It = 0,049.dt4 = 17511cm4: Mômen quán tính của tuabin

- qt = 1,987 kg/cm: Trọng lượng của của tuốc bin theo một đơn vị chiềudài

- E = 2,1.106 kG/cm2: Môđun đàn hồi của thép

Góc nghiêng cực đại của giếng:

 arccos R (R− A)+H√H2+A2−2 AR

(R− A)2+H2 (2.4)Trong đó:

- A = 1146 m

- R = 2292 m

- H = H0 – Hv = 3100 – 700 = 2400 m

Thay vào công thức (2.4) ta được: α= 30,50

Do đó ta tính được thông số cho các đoạn:

- Đoạn thẳng đứng phía trên:

Như vậy ta có bảng thông số Profile của giếng khoan như sau:

Dạng thân giếng Chiều dài theo

thân giếng khoan,m

Hình chiếu mặtcắt lên phươngthẳng đứng, m

Khoảnglệch đáy,m

2.2 Lựa chọn và tính toán cấu trúc giếng khoan

Cấu trúc của giếng khoan trên biển phải đảm bảo các yếu tố sau:

- Ngăn cách hoàn toàn nước biển, giữ ổn định thành và thân giếng khoan đểviệc kéo thả các bộ dụng cụ khai thác, bộ khoan cụ, sửa chữa được tiến hành bìnhthường;

- Chống được hiện tượng mất dung dịch khoan;

- Giếng khoan phải làm việc bình thường khi khoan qua tầng áp suất cao, vàtầng sản phẩm có áp suất vỉa nhỏ hơn so với tầng có áp suất cao phía trên;

- Bảo vệ thành giếng khi có sự cố phun;

- Đường kính của cột ống khai thác cũng như các cột ống chống khai thácphải là cấp đường kính nhỏ nhất, đơn giản và gọn nhẹ nhất trong điều kiện chophép của cấu trúc giếng;

- Cấu trúc giếng phải phù hợp với yêu cầu kỹ thuật, khả năng cung cấp thiết

bị, đảm bảo độ bền và an toàn trong suốt quá trình khai thác cũng như sửa chữagiếng sau này

2.2.1.1 Lựa chọn cấu trúc giếng khoan

Dựa vào các đặc điểm phân tích về điều kiện địa chất ở trên ta có thể lựachọn cấu trúc giếng như sau:

2.2.1.2 Cột ống chống định hướng

Căn cứ vào yêu cầu khai thác và đặc điểm khoan ngoài biển, vừa đảmbảo ngăn cách nước biển, đảm bảo ổn định, ta chọn cột ống cách nước loạiΦ720×16×D Thi công bằng phương pháp búa máy đóng ống xuống độ sâu 120 m

đất đá thuộc loại bở rời, có độ cứng từ I tới II theo độ khoan, và có hệ số mở rộngthành M = 1,3 Chính vì vậy trong khoảng này ta có thể khoan với cùng chế độkhoan mà không xẩy ra sự cố về kĩ thuật Khi chuyển sang tầng Mioxen hạ thìgradient áp suất vỉa tăng từ 1 tới 1,15 và gặp các tập sét, nếu tiếp tục duy trì chế độkhoan của khoảng khoan trên cho tầng này thì không hợp lý và có thể gặp sự cố,tuy ta có thể điều chỉnh thông số dung dịch cho phù hợp để khoan qua tầngMioxen hạ, nhưng theo tính toán thì ống chống 245 mm sau sẽ đóng vai trò làống chống khai thác, nên để đảm bảo an toàn trong quá trình khai thác taphải thả cột ống chống này, chính vì vậy ta tiến hành chống ống chống trunggian thứ nhất đến chiều sâu 1100 m Xét theo điều kiện địa chất thì đất đá thànhgiếng từ trên tới độ sâu 1100 m là mềm, bở rời, thiếu ổn định, nên cần trám ximăng toàn bộ chiều dài cột ống, để có thể tiếp tục khoan qua tầng Mioxen hạ.

2.2.1.5 Cột ống trung gian thứ hai

Sau khi thả cột ống chống trung gian thứ nhất, ta tiếp tục khoan quatầng Mioxen hạ và đến độ sâu 2920 m chuyển sang tầng Oligoxen Do gradien

áp suất vỉa không tăng đáng kể so với tầng trên nên ta có thể điều chỉnh thông sốdung dịch cho phù hợp và tiếp tục khoan qua tầng này đến nóc tầng móng ở độsâu 3020 m Sau đó ta cần tiến hành chống cột ống trung gian thứ hai đến hết độsâu 2920 m Để xác định chiều cao trám xi măng ta dựa vào hai yếu tố:

+ Xét theo điều kiện địa chất: cột ống trung gian được trám từ đáy cho đếnhết chiều cao của vùng có thể gây ra phức tạp trong khi khoan Ta tiến hành trám

- qtb: là khối lượng trung bình 1 m ống, qtb = 92,49 kg/m;

Fat: là lực thay đổi do áp suất bên trong, F at = 0,191 ∆ P t.q tb D

δ tb ,thay đổi áp suất bên trong ống từ 150 ÷ 200 kG/cm2; bề dày trung bình của cộtống bằng 11,11 mm;

- Fn: lực do thay đổi nhiệt độ bên trong ống: Fn = 32,1.qtb.27,5 kGThay vào ta có:

Vậy theo điều kiện địa chất ta chống ống Hc = 1312 m, thỏa mãn cả điều kiện

kĩ thuật

2.2.1.6 Cột ống trung gian thứ ba (cột ống chống lửng)

Khi tiếp tục khoan từ độ sâu 2920 m vào tầng móng, do yêu cầu thiết kế nên khi

sâu 2720 m tới 3020 m Sở dĩ ta thả ống chống lửng cao hơn 200 m so với chânống chống trước ở 2920 m nhằm đảm bảo kín và an toàn Sau đó ta khoan tiếp từ

Chọn đường kính ống chống khai thác chủ yếu dựa vào lưu lượng khai tháccủa giếng và kích thước của thiết bị lòng giếng

Chọn đường kính của choòng khoan chủ yếu dựa vào đường kính mupta củaống chống (Dm) và khoảng hở để trám xi măng giữa mupta và thành giếng khoan

(δ ) Đường kính của choòng khoan (Dc) được tính theo công thức sau:

Dc = Dm +2δ = Dm + ∆ (2.5)

Sau khi xác định được đường kính choòng khoan người ta tiến hành xác địnhđường kính của ống chống phía trên trước nó Hiệu số giữa đường kính trong củaống chống (dtg) và đường kính choòng khoan thả qua nó không được vượt quá (6

÷ 8) mm:

dtg = Dm + (6÷8)mm (2.7)dựa vào số liệu tính toán ta lựa chọn đường kính choòng và đường kính ống theokích thước gần nhất Ta tra bảng (2.2) và 2.3) sau:

Bảng 2.2: Qui chuẩn tính ∆ theo cấp đường kính ống chống của gost.

Đường kính ngoài của

ống chống (mm)

MuptaĐường kính (mm) Chiều dài (mm)

Đường kính ống chốngtheo tiêu chuẩn Nga (mm)

Đường kính

choong khoan

(mm)

Đường kính ống theotiêu chuẩn API(mm)

Đường kính ống chốngtheo tiêu chuẩn Nga (mm)

Bảng 2.4 Đường kính chuẩn của choòng khoan và ống chống tương ứng

2.2.2.2 Tính toán cấu trúc giếng khoan, đường kính ống chống, đường kính choòng khoan tương ứng

Căn cứ vào lưu lượng khai thác và đặc tính cấu tạo tầng sản phẩm, đườngkính ống chống trong móng là 140mm, nên đường kính choòng khoan được sửdụng ở đoạn này là choòng có đường kính 165,1mm

Như vậy ta tính toán cho các khoảng khoan như sau:

a Tính ống trung gian thứ ba

- Ta có dtg3 = 215,9 + (6 ÷ 8 mm) = 221,9 ÷ 223,9 mm

Căn cứ theo bề dày của ống ta có dtg3 = 194 mm, suy ra Dm(tg2) = 216

mm - Tính đường kính choòng để khoan ở đoạn ống trung gian thứ

Theo qui chuẩn ta chọn choòng: Dc(dh) = 660,4mm.

Vậy ở khoảng này ta sử dụng loại choòng 660,4 mm để khoan qua và sử dụngloại ống chống có đường kính 508 mm

Như vậy ta có bảng cấu trúc giếng khoan như sau:

Bảng 2.5 Cấu trúc giếng khoan N 0 3002

2.2.2.3 lựa chọn chiều dâu thả và trám xi măng ống chống

Dựa vào các đặc điểm phân tích về điều kiện địa chất ở trên ta có thể lựa chọncấu trúc giếng 3 cột ống đó là:

 Cột ống chống định hướng:

Đối với giếng khoan N 0 3002 trên biển nên ống chống này là ống chống

đầu tiên đóng vai trò cách nước Dựa vào kinh nghiệm khoan của các giếng ở mỏBạch Hổ ta sử dụng ống cách nước loại Φ720 mm Thi côngbằng phương pháp búa máy đóng xuống độ sâu 120m

 Cột ống chống dẫn hướng

Đây là cột ống nhất thiết phải có nhằm:

- Ngăn ngừa thành lỗ khoan phía trên không bị sập lở, đóng kín những tầngkhí nông;

- Đóng vai trò một trụ rỗng trên đó lắp các thiết bị miệng giếng: Đầu ốngchống, thiết bị chống phun, các cột ống chống tiếp theo…

Theo kinh nghiệm thì lớp đất đá đệ tứ bở rời mới hình thành,có độ gắn kếtkém nên thành giếng khoan dễ sập lở khi ta thay đổi chế độ khoan Do vậy tachọn ống dẫn hướng loại Φ508mm và chiều sâu của cột ống này tới chiều sâu250m, trám xi măng toàn bộ chiều dài cột ống

 Cột ống chống trung gian thứ 1

Nhằm giữ ổn định thành giếng, ngăn ngừa các phức tạp, sự cố như mấtdung dịch, sập lở thành giếng khi khoan qua tầng Mioxen và để thay đổi tỷtrọng dung dịch khi khoan qua tầng dưới là tầng có dị thường áp suất.

Do khoan qua vùng biển Đông đất đá là cát sét hạt trung từ mềm đến trungbình,có hiện tượng mất dung dịch nhẹ nên ta tiến hành chống ống trung gian đếnchiều sâu 1100m (theo chiều sâu thẳng đứng),trám xi măng toàn bộ chiều dài cộtống Theo kinh nghiệm ta chọn ống trung gian Φ 340mm

 Cột ống chống trung gian thứ 2:

Để tránh hiện tượng sập lở thành giếng khoan từ độ sâu 1100 ÷ 2920m khikhoan qua tầng Mioxen dưới và Oligoxen ta cần tiến hành chống cột ống chốngkhai thác thứ 2 đến hết độ sâu 2920m, tiến hanh trám xi măng một phần từ độ sâu

900 ÷ 2920m Ta chọn ống chống khai thác thứ 1 Φ 245mm

 Cột ống chống lửng 1:

Ống chống lửng sẽ được đặt ở độ sâu từ độ sâu 2720 ÷ 3020 m, phần đầucủa cột ống chống này được đặt lồng vào trong cột ống chống trước đó tại vị trí2720m cột ống chống này được trám xi măng toàn phần Ta chọn ống chốngkhai thác Φ = 194mm

Chương III: LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ DỤNG

CỤ KHOAN

3.1 Lựa chọn phương pháp khoan cho từng khoảng khoan.

3.1.1 Cơ sở để phân chia khoảng khoan

Ta biết rằng khoảng khoan là tất cả các địa tầng liền kề nhau mà đất đá củatầng đó có tính chất cơ lý tương đồng, có đặc điểm chất lưu, áp suất vỉa, áp suấtgây vỡ vỉa hay dị thường áp suất, …thay đổi trong khoảng đủ nhỏ để ta có thể sửdụng cùng một chế độ khoan (n, Q, Gc, dung dịch khoan) để khoan qua Việcphân chia khoảng khoan phụ thuộc vào các yếu tố cơ bản sau:

- Độ sâu và hình dạng thân giếng khoan;

- Tính chất cơ lý của đất đá khoan qua

đá trong đoạn này đồng nhất;

+Từ 250 ÷ 700 m: theo chiều sâu thẳng đứng, đoạn này là đoạn khoan

thẳng đứng sau khi chống ống dẫn hướng;

+Từ 700 ÷ 1981 m: đây là đoạn thuộc đoạn cắt khiên, chuyển từ tầng

Mioxen hạ sang tầng Oligoxen,

+Từ 1981 ÷ 2920 m: đây là đoạn khoan thuộc đoạn ổn định góc xiên, trong

suốt khoảng này thì đất đá đồng nhất, có thể cùng sử dụng các thông số chế độkhoan để khoan qua Do yêu cầu thiết kế nên khi khoan tới đây ta dừng lại vàchống ống chuẩn bị cho khoảng khoan tiếp theo;

+Từ 2920 ÷ 3020 m: đây là đoạn khoan vào đỉnh tầng móng để chuẩn bị

khoan vào vỉa khai thác

+Từ 3020 ÷ 3100m đây là đoạn khoan vào tầng móng để khai thác

STT Theo chiều sâu thẳng đứng, m Theo thân giếng, m

Bảng 3.1 Bảng phân chia khoảng khoan của giếng khoan N 0 3002

3.1.3 Chọn phương pháp khoan cho từng khoảng khoan

Tới thời điểm hiện tại có hai phương pháp khoan là khoan bằng động cơđáy và Roto Mỗi phương pháp khoan có những ưu nhược điểm nhất định, ta sẽxét sau Với phương pháp khoan bằng động cơ đáy thì động cơ truyềnchuyển động cho choòng có thể sử dụng động cơ điện (tuy nhiên đang tronggiai đoạn thử nghiệm), hoặc tuốc bin khoan Trong quá trình khoan bằng động

cơ đáy, cột cần khoan không quay Với phương pháp khoan dẫn động từtrên mặt, thì động cơ truyền chuyển động cho bàn quay roto hoặc sử dụngđầu quay di động, qua cột cần khoan làm quay choòng Về cơ chế thì khoanbằng đầu quay di động (Top driver) và Roto là giống nhau, việc tính toán thiết

kế chế độ khoan là tương tự Sở dĩ ta đề cập đến vấn đề này vì trên giàn khoanthi công có sẵn đầu quay di động Sauđây ta sẽ xét qua ưu nhược điểm của

từng phương pháp khoan, cơ sở để lựa chọn, với từng khoảng khoan:

 Phương pháp khoan bằng động cơ Top drive

Khoan bằng động cơ Top drive cũng hoạt động dựa trên nguyên lý tương tựnhư trong phương pháp khoan Roto, chuyển động xoay được truyền tớichoòng khoan thông qua cột cần khoan để phá huỷ đất đá Tuy nhiên chuyểnđộng xoay này được truyền từ động cơ Top drive, thay vì được truyền động từbàn roto như trong phương pháp khoan Roto Chính vì vậy, khoan bằng động cơTop drive có đầy đủ các đặc điểm giống khoan Roto như: Các thông số chế độkhoan có thể được điều chỉnh độc lập, yêu cầu về công suất máy bơm khoankhông cần lớn như trong khoan bằng động cơ đáy, cho phép khoan với tải trọngđáy cao Mặc dù vậy khoan bằng động cơ Top drive cũng có một số ưu nhượcđiểm so với phương pháp khoan Roto là:

- Phải lắp đặt một hệ thống dẫn hướng trong tháp để khử mô men cản;

- Phải gia cố kết cấu tháp do có lực xoắn phụ;

- Phải có các ống mềm hoặc cáp tải điện phụ trong tháp khoan;

- Tăng đáng kể khối lượng trên cao;

- Tăng giá thành thiết bị và nhất là phải bảo dưỡng cẩn thận nhiều hơn sovới hệ thống bàn roto

 Phương pháp khoan bằng động cơ đáy (khoan tuốc bin)

Phương pháp khoan bằng động cơ đáy sử dụng năng lượng dòng chảy dungdịch để tạo chuyển động quay cho choòng khoan phá huỷ đất đá Phương phápnày có các ưu, nhược điểm sau:

+ Ưu điểm:

- Do cột cần khoan không quay nên nó chịu tải nhẹ hơn, hiện tượng mỏisinh ra do tải trọng động có giá trị nhỏ nên cột cần khoan bền hơn so với các

phận của cột cần khoan và các chi tiết quay của thiết bị bề mặt Đồng thời giảmđược tổn hao năng lượng do ma sát với thành giếng khoan;

- Sử dụng tốt trong khoan định hướng

+ Nhược điểm:

- Đặc tính làm việc của động cơ đáy là số vòng quay lớn và mô men nhỏ,nên ít phù hợp với sự làm việc của choòng chóp xoay (choòng chóp xoay làmviệc tốt với số vòng quay nhỏ và tải trọng lớn);

- Không phù hợp khi khoan với đất đá mềm dẻo;

- Vùng làm việc ổn định của số vòng quay hẹp Khi ra ngoài vùng đó động

cơ đáy sẽ làm việc khôngổnđịnh hoặc không làm việc được;

- Yêu cầu về công suất thuỷ lực của máy bơm khoan lớn hơn rất nhiều sovới khoan Roto Do đó, khi khoan đến chiều sâu lớn, công suất máy bơm khôngđáp ứng được yêu cầu do tổn thất thuỷ lực lớn, điều này giới hạn chiều sâu làmviệc của động cơ đáy;

- Những chi phí cho việc bảo dưỡng và sửa chữa động cơ đáy lớn dẫn đếntăng giá thành thi công 1 m khoan

Như vậy ta có thể lựa chọn phương pháp khoan cho từng khoảng khoan khicăn cứ vào các ưu nhược điểm của các phương pháp khoan kể trên, vào điều kiệnđịa chất, hình dạng thân giếng khoan ta lựa chọn các phương pháp khoan cho cáckhoảng khoan của giếng 3002 như sau:

- Khoảng khoan từ 0 ÷ 250 m: Đoạn này tiến hành khoan mở lỗ, đất đá mềm và bở rời, đường kính lỗ khoan lớn đòi hỏi mô men quay lớn do đó ta chọn

phương pháp khoan bằng động cơ Top drive;

- Khoảng khoan từ 250 ÷ 700 m: Đây là đoạn khoan thẳng đứng bắt đầu từ

chiều sâu 700 m Do đó, khoảng khoan này ta lựa chọn phương pháp khoan bằngđộng Top drive;

- Khoảng khoan từ 700 ÷ 1981 m: Đây là đoạn tăng góc đỉnh với điểm

cắt xiên tại chiều sâu 700m do đó, khoảng khoan này ta lựa chọn phương phápkhoan bằng động cơ đáy để cắt xiên và tăng góc đỉnh

- Khoảng khoan từ 1981 ÷ 2920 m: Đây là khoảng khoan ổn định góc nghiêng, phương pháp khoan bằng động cơ Top drive

- Khoảng khoan từ 2920 ÷ 3100 m: Đây là khoảng khoan ổn định góc nghiêng vào tầng đá móng có độ cứng lớn, phương pháp khoan bằng động cơ

Top drive

STT Khoảng khoan, m Phương pháp khoan

Bảng 3.2 Bảng lựa chọn phương pháp khoan cho các khoảng khoan

3.2 Lựa chọn thiết bị khoan

- Đường kính rãnh cuốn cáp tời: 1 3/8'';

- Kích thước tang tời: 30'' x 56''

Hình 3.2 Tời khoan và bàn điều khiển

Hình 3.3: Tời khoan và sơ đồ động học của tời khoan

 Động cơ Top Driver:

Động cơ này dùng để quay cột cần khoan, giữ cột cần khoan khi kéo thả vàcác công tác phụ trợ khác Động cơ Top drive mang nhãn hiệu National PS2 -500/500 Power Swivel và có các thông số như sau:

- Công suất cực đại: 1395 mã lực;

- Tải trọng cực đại: 500 tấn;

- Số tốc độ: 4;

- Tốc độ quay không tải cực đại: 1200 v/p

Hiện nay trên giàn Tam Đảo - 01 đang sử dụng loại máy bơm khoan mangnhãn hiệu National - 12P - 160 Máy bơm này được dẫn động bởi động cơ điện

và có các thông số kỹ thuật như sau:

- Công suất định mức với tốc độ quay định mức 120 v/p: 1600 ml;

- Khoảng chạy của piston: 304,8 mm;

- Số xilanh: 3;

- Đường kính xilanh: 177,8 mm;

- Số tốc độ: 6;

- Áp suất cực đại: 241,1 at

Hình 3.6 Máy bơm khoan

Hiện trên giàn Tam Đảo - 01 sử dụng hai máy bơm trám mangnhãn hiệu Fracmaster - Triplex Pump, được dẫn động bởi hai động cơ điezen

và có các thông số được trình bày trong bảng sau:

3.3.1 Lựa chọn choòng khoan

Choòng khoan là dụng cụ trực tiếp phá hủy đất đá trên đáy tạo thành lỗkhoan, để chọn được choòng khoan hợp lý cần căn cứ vào nhiều yếu tố

 Đặc điểm của từng loại choòng:

phạm vi sử dụng, cơ chế phá hủy đất đá của từng loại Trong khoandầu khí ta thường sử dụng các loại choòng:

- Choòng cánh dẹt: làm việc theo nguyên lý cắt - vỡ, thường được sử dụngtrong đất đá mềm hoặc dẻo Không được sử dụng trong khoan tuabin vì

nó cần mômen phá hủy lớn;

- Choòng kim cương: làm việc theo nguyên lý cắt - vỡ, dùng trong đất đá có

độ cứng từ trung bình đến rất cứng, trong các loại đất đá như sa thạch, dolomite,

đá vôi và các loại đá mà hiệu suất khoan của choòng chóp xoay đạt thấp Dùngcho tất cả các phương pháp khoan, tuy nhiên khoan bằng động cơ đáy phù hợpnhất vì đạt được vận tốc quay cao Việc quyết định sử dụng choòng kim cươngthay cho chóp xoay phải căn cứ vào nhiều yếu tố, tuy nhiên yếu tố kinh tế là rấtquan trọng;

- Choòng chóp xoay: trong công tác khoan dầu khí, thì choòng chóp xoayđược sử dụng rộng rãi nhất chiếm tỉ lệ trên 90%, nó phá hủy đất đá có thể là đậpthuần túy, có thể là đập + cắt, và có loại là đập + cắt + dọc Được sử dụng vớiđất đá từ mềm dẻo tới rất cứng, tuy nhiên với đất đá rất cứng thì tùy theo tínhkinh tế mà quyết định thay bằng choòng kim cương hay không

 Thứ hai là căn cứ vào độ cứng của đất đá:

Các loại choòng khoan khác nhau có cơ chế phá huỷ đất đá khác nhau

- Đất đá có độ cứng cao sẽ không thích hợp cho cơ chế phá huỷ cắt, do đóchoòng kim cương được sử dụng để khoan qua các tầng từ cứng đến rất cứng;

- Đất đá mềm dẻo sẽ thích hợp cho cơ chế phá huỷ cắt nên choòng cánh dẹtthích hợp để khoan qua các tầng đất đá này;

- Choòng chóp xoay phá huỷ đất đá theo cơ chế cắt vỡ và mài mòn nên đốitượng phá huỷ của loại choòng này đa dạng hơn Loại choòng chóp xoay có thểđược chọn để phá huỷ đất đá từ mềm dẻo đến cứng hoặc rất cứng Tuy nhiên, vớiđất đá rất cứng thì hiệu quả sử dụng choòng chóp xoay kém choòng kim cương

 Thứ ba là căn cứ vào hệ dung dịch:

Loại dung dịch khoan và các đặc tính của nó có ảnh hưởng đến tốc độ khoan nhờ

khả năng rửa sạch đáy giếng khoan

 Thứ tư là dựa vào phương pháp khoan:

Các phương pháp khoan khác nhau sẽ có các thông số chế độ khoan khác

nhau, do đó tuỳ thuộc vào từng phương pháp khoan mà ta lựa chọn choòngkhoan cho phù hợp Khi lựa chọn choòng kim cương ta cần lưu ý là: Kim cươngcứng nhưng giòn, chính vì vậy nó không chịu được va đập mạnh, do đó khikhoan bằng choòng kim cương phải khoan với tải trọng thấp

Theo các căn cứ trên, ta chọn choòng khoan cho từng khoảng khoan:

Khoảng khoan, m Loại choòng Phương pháp khoan

0 ÷ 250 660.4 3S Khoan bằng động cơ Top drive

250 ÷ 700 17 1/2'' MGSH+2C Khoan bằng động cơ Top drive

700 ÷ 1981 17 1/2'' MGSH+2C Khoan bằng động cơ đáy

1981 ÷ 2920 12 1/4'' S94 (ML)X Khoan bằng động cơ Top drive

2920 ÷ 3020 8 1/2'' FGS+ Khoan bằng động cơ Top drive

3020 ÷ 3100 6 1/2'' XR40YODPD Khoan bằng động cơ Top drive

Bảng 3.5 Bảng lựa chọn các loại choòng cho các khoảng khoan

Hình 3.7: Các loại choòng khoan 3.3.2 Lựa chọn cần khoan

Trong quá trình làm việc, tải trọng tác dụng lên cột cần khoan rất đadạng, khác nhau về đặc tính và giá trị Tải trọng tác dụng lên cột cần khoan baogồm cả tải trọng tĩnh lẫn tải trọng động như: kéo, nén, uốn, xoắn, ma sát, lựcquán tính, và các dao động sinh ra mỏi Trong quá trình làm việc các lực nàyluôn thay đổi và phụ thuộc vào chiều dài của cột cần khoan, càng gần đáy cáclực này luôn thay đổi, càng gần miệng lỗ khoan thì tải trọng càng ổn định dần.Xác định đường kính cần khoan được tiến hành đầu tiên khi lựa chọn bộcần khoan, nó lại phụ thuộc vào đường kính ống chống trước đó, ta có:

Theo chỉ dẫn trên ta có thể sử dụng cần khoan đường kính 127 mm với

các khoảng khoan, và trên giàn có cần khoan 127 mm với mác thép là: G

-105 và S - 135 Ta có các thông số của cần khoan 127 mm, với mác G 105

như sau:

Hình 3.8: Các loại cần khoan

3.3.3 Lựa chọn định tâm

Bộ phận định tâm đảm bảo sự đồng trục giữa cột cần khoan và giếngkhoan Đường kính định tâm được chọn theo đường kính choòng khoan được sửdụng trong từng khoảng khoan Số lượng định tâm quá nhiều sẽ dẫn đến momencản lớn Trong thực tế người ta lắp không quá 3 định tâm cho một bộ khoan cụ.Dựa vào kinh nghiệm thi công những giếng khoan đã thi công trên vùng mỏ vớiphương pháp thống kê và so sánh người ta chọn lựa đường kính định tâm Đườngkính định tâm được trình bày dưới bảng sau:

Bảng 3.8:Kích thước tương ứng giữa đường kính choòng và định tâm

Các loại định tâm thường gặp

Hình 3.9: Các loại định tâm

3.3.4 Lựa chọn bộ cần nặng

Đường kính cần nặng có thể được xác định theo tỷ lệ gần đúng sau:

- Đối với choòng có đường kính Dc ≥ 393,7 mm: Tỷ lệ giữa đườngkính choòng và đường kính cần nặng là 1,6 ÷ 2;

- Đối với choòng có đường kính Dc < 393,7 mm: Tỷ lệ giữa đườngkính choòng và đường kính cần nặng là 1,25 ÷ 1,6

Theo hướng dẫn trên và tỉ lệ giữa cần nặng và choòng khoan, với

những cấp đường kính cần nặng quy chuẩn, ta có kết quả sau:

Đường kính cần nặng, mm