Bài giảng Cơ sở kỹ thuật dầu khí - Chương 6: Choòng khoan

Bài giảng Cơ sở kỹ thuật dầu khí - Chương 6: Choòng khoan. Chương này gồm có những nội dung chính sau: Phân loại chung, choòng chóp xoay, choòng liền khối, choòng lấy mẫu, choòng doa. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

CHOÒNG KHOAN

Bài giảng được soạn bởi

Bộ môn Khoan – Khai thác Dầu khí

Khoa Kỹ thuật Địa chất và Dầu khí

Đại học Bách Khoa TP HCM

NỘI DUNG

 Phân loại chung

 Choòng liền khối

PHÂN LOẠI CHUNG

 Phân loại theo tiêu chí:

 Cấu tạo: cánh dẹt (đuôi cá), chóp xoay, liền khối.

 Đặc tính phá hủy đất đá: cắt, đập, thủy lực.

 Công dụng: phá mẫu, lấy mẫu, đặc biệt (doa, phá, cứu sự cố).

 Vật liệu chế tạo răng hoặc hạt cắt: răng phay, răng đính, kim cương.

 Theo đặc tính phá hủy đất đá, choòng khoan được phân loại theo 3 nhóm:

 Nguyên lý cắt - tách

 Nguyên lý đập - tách

 Nguyên lý cắt - mài

CÁC LOẠI CHOÒNG KHOAN

CHOÒNG CHÓP XOAY

Lịch sử phát triển

 1916, kỹ sư Lôman (Đức) sử dụng các hợp kim

cứng để chế tạo dụng cụ phá hủy đá

 1924, choòng chóp xoay tự rửa sạch ra đời và

năm 1930 choòng ba chóp xoay răng phay được sử dụng

 1949, các hạt cắt bằng cacbit vônfram được chế

tạo và choòng răng đính bằng cacbít vônfram bắt đầu được sản xuất

 1953, các vòi phun thủy lực ở choòng ra đời

 1969, xuất hiện ổ đỡ kín

CẤU TẠO

 Thân choòng: bằng thép đặc biệt, chịu được tải trọng, lực va đập và

mômen xoắn

 Chóp xoay: chóp nhọn bằng thép.

 Răng choòng: răng phay hoặc răng đính

 Đảm nhận vai trò cắt, nạo hoặc đục đất đá

 Răng đính có các hình dạng chính:

• Quả trứng, đầu đạn

• Hình chóp; lưỡi đục kiểu: super scoop, scoop, hai mép vát

CẤU TẠO

 Ổ trục: có rãnh để lắp các ổ bi (bi cầu, bi đũa)

 Ổ đỡ hở: bôi trơn bằng dung dịch khoan

 Ổ đỡ kín: bôi trơn bằng dầu

 Ổ ma sát: một ổ đỡ khớp với mặt doa trong của chóp.

 Vòi phun thủy lực: được chế tạo bằng thép hay gốm đặc biệt.

 Răng đầu nối choòng: dạng hình tam giác hoặc hình thang.

CẤU TẠO

CẤU TẠO

Răng phay Răng đính

2 và 6 chóp xoay Nguyên lý phá hủy đất đá của

choòng chóp xoay

CẤU TẠO

PHÂN LOẠI CHOÒNG KHOANTheo IADC (1987), mã hiệu là một dãy bốn ký tự gồm ba chữ số và

một chữ cái:

 Chữ số đầu tiên:

 1, 2, 3 chỉ dụng cụ có răng bằng thép

 4, 5, 6, 7, 8 chỉ dụng cụ gắn răng cacbít vônfram, dùng để khoan trong đất đá có độ cứng tăng dần

 Chữ số thứ hai:

PHÂN LOẠI CHOÒNG KHOAN

Quy định các chữ cái:

 A: choòng có ổ đỡ trơn, thích hợp cho khoan thổi khí

 C: Choòng thủy lực với vòi phun ở tâm

 D: Choòng đặc biệt để khoan định hướng

 E: Choòng thủy lực với vòi phun kéo dài

 G: Choòng có bảo vệ tăng cường chống mòn đường kính

 J: Choòng thủy lực có vòi phun nghiêng

 R: Choòng được gia cường bằng phương pháp hàn, sử dụng trong điều kiện va đập

 S: Choòng răng thép tiêu chuẩn

 X: Choòng gắn răng dạng lưỡi cắt

PHÂN LOẠI CHOÒNG KHOAN

Ví dụ

637Y Thành hệ cứng trung bình; răng đính; ổ ma sát có bảo vệ; răng dạng hình côn

135M Thành hệ mềm

Răng phay;

Đĩa bảo vệ chóp xoay

447X Thành hệ mềm; răng đính;

ổ ma sát có bảo vệ; răng dạng lưỡi cắt

ĐÁNH GIÁ ĐỘ MÒN CHOÒNG

 Theo ba yếu tố

 Độ mòn răng choòng

 Độ mòn ổ đỡ

 Độ mòn đường kính

 Độ mòn răng choòng

 T1: mòn 1/8 chiều cao răng

 T2: mòn 1/4 chiều cao răng

 T3: mòn 3/8 chiều cao răng

 T4: mòn 1/2 chiều cao răng

 T5: mòn 5/8 chiều cao răng

 T6: mòn 3/4 chiều cao răng

ĐÁNH GIÁ ĐỘ MÒN CHOÒNG

 Độ mòn ổ đỡ (từ B1 đến B8)

 B1: mòn 1/8

 B4: mòn một nửa (1/2 )

 B8: mòn toàn bộ (ổ đỡ bị kẹt hoặc rơi)

 Độ mòn đường kính (từ G1 đến G8)

 I (in gauge): choòng mới (G1)

 O (out of gauge): choòng quá mòn, không sử dụng được (G8)

ĐÁNH GIÁ ĐỘ MÒN CHOÒNG

 7 tiêu chí đánh giá thay choòng

 I: vòng răng trong cùng

 O: vòng răng ngoài cùng

 D: độ mòn mặt côn hay bi

 L: vị trí mòn

 B: độ mòn ổ

G: độ mòn đường kính

PHÁ HỦY CHOÒNG

 Do thiết kế choòng khoan không thích hợp với thành hệ.

 Do sai sót kỹ thuật trong quá trình khoan.

CHOÒNG LIỀN KHỐI

Lịch sử phát triển

 1862, kim cương tự nhiên được đề nghị để chế tạo dụng cụ phá hủy đất đá

 1864, dụng cụ khoan kim cương được chế tạo

 1970, chế tạo thành công kim cương nhân tạo

 Đầu 1980, choòng kim cương đa tinh thể được thương mại hóa

 1990, các choòng khoan kim cương đa tinh thể thế hệ mới ra đời Sau

đó xuất hiện choòng hai tâm (bi-center) để khoan giếng ngang.

CHOÒNG KIM CƯƠNG

 Là choòng liền khối (không có các chóp xoay) với răng cắt là các hạt kim cương (tự nhiên hoặc nhân tạo) gắn cố định vào thân và các mặt bên thân choòng được chế tạo bằng các hợp kim cứng

 Mặt cắt dọc theo thân choòng có ba dạng: dạng tròn, dạnh hình côn ngắn và dạng hình côn dài

 Có ba loại chủ yếu:

 Choòng kim cương tự nhiên

 Choòng kim cương đa tinh thể PDC (ổn định nhiệt ở 750 0C)

 Choòng kim cương đa tinh thể bền nhiệt TSP (ổn định nhiệt ở

1200 0C)

 Cơ chế phá hủy đất đá là mài nạo và đập – nghiền

MỘT SỐ LOẠI CHOÒNG KHOAN KIM CƯƠNG

PHÂN LOẠI CHOÒNG KIM CƯƠNG

Theo IADC, choòng kim cương cũng được ký hiệu bằng bốn ký tự

 Ký tự đầu tiên qui định loại răng (hạt) cắt và vật liệu thân choòng:

• D: kim cương tự nhiên, thân hợp kim

• M: PDC, thân hợp kim

• S: PDC, thân thép

• T: TSP, thân hợp kim

• O: loại khác

 Ký tự thứ hai qui định loại và hình dạng chung của choòng (số 1-9)

 Ký hiệu thứ ba qui định về chế độ thủy lực của choòng

 Ký hiệu thứ tư (số 1-9) xác định kích thước các lưỡi cắt và mật độ

của chúng trên choòng

CHOÒNG LẤY MẪU

CHOÒNG DOA

Các dạng lưỡi cắtChoòng có lưỡi cắt cố định

KẾT THÚC