KHOAN ĐỊNH HƯỚNG (cơ sở kỹ THUẬT dầu KHÍ SLIDE)

MÔN HỌCKHOAN VÀ HOÀN THIỆN GIẾNG KHOAN ĐỊNH HƯỚNG... Khoan phát triển mo... Khoan cắt xiên... Các ứng dụng khácGiếng khoan giải vây... Các ứng dụng khácGiếng khoan lấy mẫu sau

Trang 1

MÔN HỌC

KHOAN VÀ HOÀN THIỆN GIẾNG

KHOAN ĐỊNH

HƯỚNG

Trang 2

NỘI DUNG

 CÁC DẠNG QUỸ ĐẠO

 KỸ THUẬT ĐỊNH HƯỚNG

 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN GIÁM SÁT QUỸ ĐẠO GIẾNG

Trang 3

ỨNG DỤNG

 Vị trí địa hình khó tiếp cận

Trang 4

Khoan phát triển mo

Trang 5

Khoan cắt xiên

Trang 6

Các ứng dụng khác

Giếng khoan giải

vây

Trang 7

Các ứng dụng khác

Giếng khoan lấy

mẫu sau vụ nổ hạt Giếng khoan địa nhiệt

Trang 8

Giếng khoan ngang

Trang 9

CÁC DẠNG QUỸ ĐẠO

Trang 10

Quỹ đạo hình chữ J

 A, B và T tương ứng là miệng giếng, điểm cắt xiên KOP và mục tiêu.

 Hệ trục tọa độ áp dụng là hệ trục tọa độ vuông góc có trục tung trùng với hướng Bắc và trục hoành trùng với hướng Đông địa lý.

 Gốc của hệ trục đặt tại giàn khoan (độ sâu tính từ bàn rôto).

 Các thông số cần biết:

 Tọa độ miệng giếng

 Tọa độ mục tiêu

 Một trong những thông số:

− Chiều sâu thẳng đứng TVD của điểm cắt xiên KOP

− Gradien tăng góc

− Góc nghiêng cực đại.

Trang 11

 Các công thức tính toán thiết kế

VT, HT và VB, ⇒

Mặt khác

R - bán kính cong (radius of curvature)

Độ dài cung BT:

Gradien tăng góc:

T

V V

360

V V

2 BT 360

R 2

α

− π

) (

100 )

(sin 180

B

T V V

φ

18000 0

φ =

Trang 12

 Ví dụ : Xác định biên dạng của một giếng dạng chữ J với những

thông số sau:

− Độ dời đáy HT = 1500 ft

− TVD của mục tiêu VT = 10000 ft

− TVD của KOP VB = 7000 ft.

 Giải:

 Góc nghiêng tại mục tiêu:

 Bán kính cong

 Gradien tăng góc (0/100 ft)

MDT = 7000 + (53.13/1,53).100 = 10472,55 ft

0

13 53 7000

53 ,

1 3750

ft

R 3750

13 , 53 sin

7000

=

Trang 13

Quỹ đạo hình chữ J kéo dài

 TVD của mục tiêu

 TVD của KOP

 Gradien tăng góc

x y

α α

A

R

F

Trang 14

 Độ dời đáy theo phương ngang HT:

x T , y T - hoành độ và tung độ của mục tiêu

x A , y A - hoành độ và tung độ của miệng giếng.

 Góc phương vị của mục tiêu:

Gọi gradien tăng góc là φ ( 0 /100 ft) và R là bán kính cong:

 Góc nghiêng cực đại α bằng tổng của 2 góc x, y với:

và

2 A T

A T

y y

x x

arctan

πφ

=

⇔ π

=

R R

2

100 360

T B

T

V V

R H

x V

V

R

H FT

B

R y

V V

R FT

PC PT

PC

sin

Trang 15

 Xét điểm C: BE = Rsin α EC = R − Rcos α = R(1 − cos α )

 Cung BC được xác định:

 Vậy điểm C có: TVD C = V B + Rsin α

Trang 16

 Ví dụ : Xác định biên dạng của giếng dạng chữ kéo dài:

 Tọa độ miệng giếng 15,32 ft Bắc, 5,06 ft Đông

 Tọa độ mục tiêu 1650 ft Bắc, 4510 ft Đông

 TVD của mục tiêu 9880 ft

 KOP 1650 ft

 Gradien tăng góc 1,50/100 ft

 Giải:

 Độ dời đáy theo phương ngang:

 Góc phương vị của mục tiêu:

hay N700E

 Bán kính cong: H T = ( 1650 − 15 , 32 ) 2 + ( 4510 − 5 , 06 ) 2 = 4792 , 35 ft

0

1 70 32

15 1650

06 5 4510

, ,

ft 72 3819 5

=

Trang 17

 Góc nghiêng cực đại α : α = x + y

9880

72 3819 35

9880

74 6 72

3929 5

, 1

19 , 10034

=

Trang 18

Quỹ đạo giếng dạng chữ S và chữ S cải

biên

 Chiều sâu thẳng đứng TVD của mục tiêu

 Chiều sâu thẳng đứng TVD của điểm cắt xiên KOP

 Gradien tăng góc

 Gradien giảm góc

 Chiều sâu thẳng đứng TVD cuối đoạn giảm góc

 Góc nghiêng của quỹ đạo tại mục tiêu

HT

A

B C

D E

D E T

Trang 19

biên

 Công thức tính toán

Góc nghiêng α 1 của đoạn ổn định góc: α 1 = x + y

trong đó: và

100

φ α

Trang 20

biên

 Ví dụ: Xác định biên dạng của một giếng dạng chữ S với

những thông số sau:

 Độ dời đáy H T = 6000 ft

 TVD của mục tiêu V T = 12000 ft

 TVD của KOP V B = 1500 ft

 Gradien tăng góc φ 1 = 2 0 /100 ft

 Gradien giảm góc φ 2 = 1,5 0 /100 ft

 TVD cuối đoạn giảm góc V E = 11000 ft

 Góc nghiêng tại mục tiêu α 2 = 20 0

Trang 21

biên

Trang 22

biên

Trang 23

Các dạng quỹ đạo giếng ngang

TT Loại giếng ngang Bán kính cong R, ft Góc nghiêng0/100 ft đoạn giếng ngang, Chiều dài tối đa

ft

1 Bán kính cong lớn 1000 - 3000 2 - 6 6000 - 10000

2 Bán kính cong trung bình 300 - 800 6 - 20 1000 - 6000

3 Bán kính cong nhỏ 20 - 40 20 - 50 200 - 1000

4 Bán kính cong cực nhỏ 10 - 20 45 - 60 100 - 200

Trang 24

 Các nguyên lý tác dụng lực trong khoan

định hướng

 Các dụng cụ định hướng

 BHA trong khoan định hướng

KỸ THUẬT ĐỊNH HƯỚNG

Trang 25

Các nguyên lý tác dụng lực

Trang 26

 Nguyên lý điểm tựa

 Nguyên lý điểm tựa được sử dụng để tăng góc nghiêng với

cấu trúc bộ khoan cụ gồm choòng, thiết bị ổn định đặt gần

choòng, 40 - 120’ cần nặng, sau đó là bộ cần khoan

thường

Trang 27

 Nguyên lý con lắc

 Nguyên lý con lắc được sử dụng để khoan giếng thẳng đứng và đoạn giảm góc

Chiều dài đoạn cần nặng từ choòng đến định tâm đầu tiên ở bộ cần khoan là

không quá bé để uốn cong quá nhiều về phía thành dưới của giếng

Trang 28

 Nguyên lý ổn định

 Nguyên lý ổn định được sử dụng để ổn định góc nghiêng và

hướng Nếu có ba thiết bị định tâm được lắp cách nhau bởi

những đoạn cần nặng ngắn, cứng cáp sẽ chỉnh quỹ đạo giếng

thẳng, tức là giữ góc nghiêng và hướng không đổi Bộ khoan cụ

như vậy dùng để khoan đoạn ổn định góc

Trang 29

Các dụng cụ định hướng

 Máng xiên

 Đặt máng xiên bằng bộ khoan cụ

 Tăng tải trọng lên choòng, cắt chốt chịu lực để giải phóng choòng khoan

 Khoan với tốc độ chậm

 Kéo bộ khoan cụ và máng xiên lên

 Thả dụng cụ khoan doa để doa đoạn tăng góc này

 Có 3 loại:

 Máng xiên kéo thả thông thường

 Máng xiên tuần hoàn (circulating whipstock)

 Máng xiên đặt cố định trong giếng

Trang 30

Choòng thủy lực

 Kỹ thuật phun tia sử dụng choòng

thủy lực dùng để khoan cắt xiên

trong đất đá mềm.

 Choòng thủy lực

Trang 31

Choòng thủy lực

 Ưu điểm

 Kỹ thuật đơn giản và rẻ tiền để làm lệch hướng giếng khoan trong đất đá mềm

 Không cần trang bị các thiết bị đắt tiền ngoại trừ choòng thủy lực

 Độ gập của quỹ đạo có thể được kiểm soát từ bề mặt nhờ thay đổi số lượng mét khoan trên đơn vị thời gian

 Dụng cụ đo nằm gần choòng khoan và do vậy chiều sâu quan trắc gần với chiều sâu của giếng

 Định hướng bộ khoan cụ (tool face) rất dễ dàng

 Có thể được sử dụng cùng bộ khoan cụ để khoan rôto và khoan đoạn tăng góc

 Nhược điểm

 Do chỉ khoan được trong thành hệ mềm nên kỹ thuật phun tia chỉ được sử dụng để cắt xiên ở chiều sâu nhỏ

 Thường xảy ra độ gập lớn: việc thay đổi góc nghiêng thường đột ngột, do vậy trong thực tế thường sử dụng choòng thủy lực nhỏ, sau đó doa tiếp đạt đường kính yêu cầu nhằm giảm độ gập

Trang 32

Đầu nối cong và động cơ đáy

 Nguyên lý làm việc tựa như tác động của

máng đổi hướng: đẩy choòng khoan về

hướng lệch mong muốn Đầu nối cong làm

lệch tâm tải trọng (tạo bởi cột cần nặng) lên

choòng khoan, gây nên mômen uốn tại điểm

tựa (tức là tại đầu nối cong) lên đáy giếng

 Phản lực của đất đá có khuynh hướng đẩy

choòng khoan vào phía trục của giếng

khoan Lực ở bên thành này phụ thuộc vào:

 Tải trọng lên choòng

 Khoảng cách giữa choòng khoan và đầu nối cong

 Phản lực của đất đá

 Đường kính giếng

 Độ cứng vững của bộ khoan cụ tại điểm làm lệch hướng

Trang 33

Động cơ đáy

• Ưu điểm

- Có thể vận hành ở nhiệt độ cao hơn động cơ thể tích

- Quỹ đạo cong đều, liên tục, tạo đường kính cần thiết

trong điều kiện tốt.

- Dễ điều khiển độ gập so với các dụng cụ lệch hướng

khác.

- Sử dụng được trong nhiều thành hệ.

- Do cột cần khoan không quay nên có thể sử dụng

dụng cụ lái chỉnh xiên (steering tool) để đo đạc và

định hướng trong khi khoan.

- Mômen đảo chiều (reactive) làm thay đổi hướng của

dụng cụ khi bắt đầu khoan.

- Dễ dàng điều chỉnh áp suất (không đổi) của bơm để đạt tải trọng lên choòng và mômen xoắn không đổi

- Tuổi thọ của choòng cao hơn vì vận tốc quay nhỏ hơn.

Trang 34

Bộ khoan cụ trong khoan định hướng

Trang 35

Bộ khoan cụ trong khoan định hướng

Trang 36

Động cơ đáy

F1 - lực tác dụng lên cánh

hướng dòng của roto F2 - Lực tác dụng lên rãnh dẫn

hướng của stato

Trang 37

Động cơ thể tích (PDM)

 Động cơ PDM là loại

thể tích vì rôto bằng

thép cách ly các thể

tích làm việc của xy

lanh cố định trong stato

bằng cao su Chất lỏng

dịch chuyển xuống

dưới nhờ áp lực đẩy

của bơm sẽ tác động

một mômen lên rôto.

Trang 38

GIÁM SÁT QUỸ ĐẠO GIẾNG

 Các phương pháp tính toán giám sát quỹ đạo

 Phương pháp tiếp tuyến

 Phương pháp tiếp tuyến cân bằng

 Phương pháp góc trung bình

 Phương pháp bán kính cong

 Phương pháp độ cong cực tiểu

 Các phương pháp giám sát quỹ đạo

 Mục đích

 Phương pháp giám sát

Trang 39

 Xem đoạn giếng khoan giữa hai điểm quan trắc bất kỳ là một đường thẳng và giá trị đọc được tại điểm sâu nhất của đoạn giếng có thể áp dụng cho mọi điểm trên đoạn giếng

Phương pháp tiếp tuyến

Trang 40

Phương pháp tiếp tuyến cân bằng

 Giả thuyết rằng đoạn giếng khoan giữa hai điểm đo A và B bất kỳ là hai đoạn tiếp tuyến bằng nhau Các thông số giám sát về chiều sâu giếng theo phương thẳng đứng và chiều dài của giếng được xác định theo các công thức sau:

) cos sin

cos

Mi

D 2

1

) sin

sin sin

Mi

D 2

Trang 41

Phương pháp góc trung bình

 Giả thuyết rằng mỗi đoạn giếng khoan là một đoạn thẳng, góc nghiêng và hướng ε được lấy giá trị trung bình giữa hai điểm đo:

(

) sin )(sin

cos (cos

A B

− α π

ε

− ε α

− α

Trang 42

Phương pháp bán kính cong

 Giả thuyết rằng mỗi đoạn giếng khoan là một đường cong trơn mà hình chiếu của nó lên mặt phẳng nằm ngang và thẳng đứng là các cung tròn có bán kính khác nhau Hay nói cách khác quỹ đạo giếng nằm trên mặt trụ Các thông số giám sát được xác định theo các công thức sau:

) )(

(

) cos )(cos

cos (cos

A B

2

B A

− α π

ε

− ε α

− α

=

) (

) sin

(sin

A B

α

− α

=

2 tg 2 180

β π

y A

Trang 43

Phương pháp độ cong cực tiểu

 Dạng mở rộng của phương pháp tiếp tuyến cân bằng với giả thuyết quỹ đạo giếng là một đường cong trơn có bán kính cực tiểu, hay nói cách khác quỹ đạo giếng là một cung tròn nằm trên mặt cầu Các thông số giám sát được xác định theo các công thức sau:

RF 2

D

L i = Mi (sin α A cos ε A + sin α B cos ε B )

RF 2

D

M i = Mi (sin α A sin ε A + sin α B sin ε B )

RF 2

D

D Mi

α +

β

Trang 44

Các phương pháp giám sát quỹ đạo giếng

 Mục đích

 Giám sát quỹ đạo để đạt mục tiêu đặt ra

 Xác định vị trí các khuỷu cong (dog legs) để có biện pháp đề phòng và khắc phục sự cố trong quá trình thi công giếng hay vận hành về sau (gây ma sát lớn, dễ gãy bộ cần khoan, kẹt cần, cản trở việc hạ cột ống chống…)

 Xác định độ gập tối đa cho phép mà bộ khoan cụ có thể hoạt động tốt, không gây sự cố

 Phương pháp giám sát

 Nguyên tắc chung là sử dụng các dụng cụ để đo góc nghiêng, góc phương vị và chiều dài khoan được tại các điểm cách đều nhau (thường lấy 100ft) trên quỹ đạo giếng Các số liệu thực tế này cho phép dựng lại quỹ đạo thực của giếng và so sánh với quỹ đạo thiết kế từ đó có biện pháp hiệu chỉnh quỹ đạo thích hợp để đạt mục tiêu dự kiến

Định dạng
Số trang	44
Dung lượng	2,16 MB