DRILL BIT - CHOONG KHOAN

Drill Bit - CHOÒNG KHOAN - Dụng cụ trực tiếp phá hủy đá tại đáy giếng khoan

CHOÒNG KHOAN

Dụng cụ trực tiếp phá hủy đá đá

tại đáy giếng khoan

 Mục đích

 Giới thiệu các loại choòng khoan

 Cấu tạo choòng chóp xoay và choòng kim cương.

 Lựa chọn choòng chóp xoay và kim cương,

 Đánh giá choòng,

 Kết thúc buổi học bạn có thể:

Nhận dạng được các loại choòng khác nhau,

Cấu tạo choòng chóp xoay và choòng PDC,

Phân loại và đánh giá choòng theo IADC,

Các loại choòng khoan

 Choòng kim cương

 Choòng chóp xoay

 Choòng khác

Cấu tạo choòng chóp xoay

và choòng kim cương

- Các chóp xoay.

- Các ổ lăn.

- Răng choòng.

- Hệ thống vòi phun thủy lực.

- Ứng dụng.

 Cấu tạo chóp xoay:

 Choòng chóp xoay thường có 3 – 4 chóp xoay

 Các chóp xoay đều có cấu tạo giống nhau, có hình dạng côn

 Thông số cơ bản của chóp xoay là góc nghiêng của trục chóp xoay và độ lệch trục

 Răng giữa các chóp được bố trí lệch nhau, tạo không gian rửa sạch mùn khoan tối đa cho từng chóp.

Góc nghiêng là góc tạo ra

giữa trục của chóp và mặt

phẳng nằm ngang

• Độ lệch trục là độ lệch giữa các trục của chóp xoay

• Choòng dùng để khoan địa tầng càng mềm thì có độ lệch trục

càng lớn

Cấu trúc ổ lăn ( Bearing Assembly):

 Ổ lăn là thiết bị nằm giữa chóp xoay và trục của chóp xoay, để giảm lực ma sát trong quá trình xoay chóp.

 Ổ lăn luôn hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao và tải trọng lớn,

 Có 3 loại ổ lăn:

Ổ lăn dạng vòng bi (Ball bearings);

Ổ lăn dạng vòng bi đũa (Roller bearings);

Ổ bạc (Journal bearings).

Mặt cắt ổ lăn

Mặt cắt ổ lăn

Choòng chóp xoay sử dụng ổ bạc

Hệ thống bôi trơn cho ổ trục của chóp xoay

thường có các dạng sau:

 Bôi trơn dạng hở: chất bôi trơn là dung dịch khoan, nên không có cấu tạo gì đặc biệt

 Hệ thống bôi trơn kín: dùng chất bôi trơn

có sẵn trong choòng, cung cấp chất bôi trơn theo điều kiện khoan

Cấu tạo hệ thống bôi

trơn ổ lăn kín

Đường dẫn

Bình chứa chất bôi trơn

Vòng làm kín

Đỉnh của chóp

Cấu trúc răng choòng

 Choòng khoan địa tầng mềm:

 Răng choòng thường dài, nhọt và rộng do yêu cầu phải cắm sâu vào đất đá Khoảng cách giữa các răng lớn,

 Choòng khoan địa tầng trung bình:

 Do tải trọng lên choòng tăng lên nên chiều cao răng choòng sẽ giảm và răng sẽ tù hơn,

 Khoảng cách các răng sẽ nhỏ hơn, nhưng vẫn phải đảm bào việc rủa mùn khoan được tốt.

 Choòng khoan địa tầng cứng:

 Chiều cao răng choòng ngắn hơn so với choòng khoan trong địa tầng mềm hơn.

 Răng choòng phải đủ cứng để chịu được các lực nghiền và nén lớn và

số răng choòng phải đủ lớn để giảm tải trọng lên từng răng

 Khoảng cách giữa các răng nhỏ lại so với choòng khoan trong địa tầng mềm

 Chóp xoay có kích thước lớn hơn do cấu tạo ổ lăn lớn hơn để chịu tải trọng rất lớn khi khoan.

Địa tầng mềm = = = = = = = = = = = = = = = = > Địa tầng cứng

 Về cơ bản cấu trúc răng choòng bằng hợp kim giống cấu trúc răng choòng bằng thép.

 Răng choòng dài, nhọn dùng cho địa tầng mềm

 Răng choòng ngắn, tù dùng cho địa tầng cứng,

 Do Răng choòng bằng hợp kim có độ chống mài mòn cao hơn so với răng choòng bằng thép nên ứng dụng khoan của choòng có răng bằng hợp kim rỗng rãi hơn,

Răng choòng cho địa

tầng mềm

Răng choòng cho địa tầng

trung bình

VÒI PHUN THỦY LỰC

Chức năng của vòi phun

 Rửa sạch các chóp xoay.

 Làm nguội các ổ lăn

 Làm sạch đáy giếng khoan

 Hỗ trợ phá hủy đất đá

Vòi phun thủy lực

 Có 2 loại: vòi

phun trung tâm

và vòi phun bên

cạnh.

 Có 3-4 vòi phun

trên 1 choòng

Vòi phun trung tâm

Vòi phun bên cạnh

 Có thể được đúc liền thân hoặc tháo lắp được.

 Kích thước vòi phun có thể thay đổi tùy thuộc vào chương trình khoan (loại tháo lắp được)

Choòng kim cương

Ứng dụng

 Khoan trong địa tầng cứng và đồng nhất

 Có khả năng ứng dụng rộng rãi hơn nhờ ứng dụng các kỹ thuật mới

 Khoan với Mud motor (Động cơ đáy).

 Vật liệu cắt là kim cương nhân tạo được chế tạo trong môi trường nhiệt độ cao và áp suất lớn,

 Hạt cắt được chế tạo theo 2 bước:

 Bước1: Chế tạo kim cương nhân tạo,

 Bước 2: Gắn kim cương nhân tạo vào thân thép ở nhiệt độ khoảng 1400

o C và áp suất là 50.000 at.

Kim cương nhân tạo (Polycrystalline Diamond)

Thân lưỡi cắtbằng Tunsten

Thân choòng bằng

thép

Độ chính xác trong chế tạo

cao Thời gian chế tạo nhanh

Thân choòng bằng

Tungsten Carbide

Độ chống mài mòn cao

Mặt cắt choòng

Sự phân bố vật liệu cắt:

 Số lượng vật liệu cắt tiếp xúc với địa tầng:

 Số lượng thích hợp đảm bảo khả năng làm sạch bề mặt choòng

 Số lượng vật liệu cắt tiếp xúc càng nhiều thì độ cứng của địa tầng choòng khoan được càng tăng lên

 Nếu từng phần của vật liệu cắt tiếp xúc với địa tầng thì tăng thời gian hoạt động của choòng vì các vật liệu cắt

có khả năng hỗ trợ cho nhau Kiểu thiết kế này áp dụng cho choòng khoan địa tầng mềm.

 Tuần hoàn dung dịch qua bề mặt của choòng được thiết kế sao cho có thể làm sạch mùn khoan và làm mát choòng khoan hiệu quả.

nếu tăng tốc độ dòng chảy

PHÂN LOẠI CHOÒNG KHOAN

3 chữ số, có thể thêm 1 hoặc nhiều chữ cái đằng sau

 Chữ số #1: đánh từ 1 đến 8

 1 – 3 : Choòng răng phay

 4 – 8 : Choòng răng hợp kim

 Chữ số #2 : Phân loại phụ

 Chữ số thứ 3: Theo cấu tạo ổ lăn

 Chữ cái: Chức năng mở rộng của choòng

6: Choòng răng đính khoan địa tầng trung bình đến cứng

3: Kiểu địa tầng thích hợp 7: Ổ đỡ kín, chống mài mòn

Rửa bằng khí (có ổ bạc và vòi

phun rửa bằng khí) A A A

B Ổ lăn đặc biệt Standard ** ATM*

C Vòi phun trung tâm J4 C* JC C

H Dành cho khoan ngang/định hướng Hx*, SS*, MM* M* M*

M Dùng với động cơ đáy SS*, MM*, M* MAX* M* M*

S Răng phay dạng chuẩn TC* A1

w Răng chống mai mòn D

X Răng đính dạng đục - A

Choòng răng phay

Ổ lăn tiêu chuẩn

Ổ lăn tiêu chuẩn

Rửa bằng khí

Ổ lăn hở, chống mài mòn

Ổ lăn kín

Ổ lăn kín

C hống mài mòn

Ổ bạc

Ổ bạc, chống mài mòn

Đất đá mềm trung bình đến 1 & 2 Sét/đá vôi trung bình

cứng, độ chịu nén cao 3 Đá vôi/ đá phiến cát trung bình cứng.

Đất đá cứng nửa mài mòn 1 Đá vôi cứng

hoặc mài mòn 2 Đá vôi / dolomite cứng

Địa tầng trung bình đến cứng 1 Đá vôi/sét trung bình.

độ chịu nén cao 2 Đá vôi/sét trung bình cứng.

3 Đá vôi/ đá phiến cát trung bình cứng.

Địa tầng cứng nửa mài mòn 1 Đá vôi/ dolomit cứng.

5

Kim cương

"M" Matrix 1 Very soft 2 PDC, 19mm 1 Short fishtail

"S" Steel 3 PDC, 13mm 2 Short profile

"D" Diamond 4 PDC, 8mm 3 Medium profile

2 Soft 2 PDC, 19mm 4 Long profile

ĐÁNH GIÁ CHÒONG KHOAN

 Khi kéo choòng lên khỏi giếng, choòng khoan cần

phải đánh giá bề mặt và xếp loại theo mức độ hư hỏng

 Mục đích của đánh giá choòng

 Nâng cao khả năng lựa chọn choòng,

 Xác định các nguyên nhân ảnh hưởng của thông số khoan,

 Rút kinh nghiệm về tuổi thọ choòng để tránh sự cố dưới giếng,

Độ mòn răng choòng chia làm 8 cấp độ.

 Răng chòong

• Ổ lăn/chóp xoay

Độ mài mòn kích thước choòng:

• Đường kính choòng còn trong dung sai?

Choòng chóp xoay

1 - Inner cutting structure(All inner rows.) 4 - Location

2 - Outer cutting structure( Gauge rows only.) Roller cone Fixed cutter

In colum ns 1 and 2 a linear scale of 0 -> 8 is used to describe the condition

of the cutting structure according to the follow ing guidelines for specific bit

types N- Nose row G - Gauge row C - Cone S - Shoulder

Steel toothed bits Measure of lost tooth height due to abrasion and / or damage M - Middle row A - All Rows N - Nose G - Guage

0 - No loss of tooth height State cone # or #'s I.e 1, 2, or 3 T - Taper A - All areas

8 -

Total loss of tooth

Insert bits

Measures total cutting structure reduction of lost, w orn, & or

0 - No lost w orn and / or broken inserts Non sealed bearings Sealed bearings

8 - 0% of inserts and / or cutting structure remaining. A linear scale estimating bearing life is used E - Seals effective F - Seals failed

Fixed cutter bits Measure of lost tooth height due to abrasion and / or damage 0 = No life used -> 8, 100% bearing life used N - Not able to grade X - Fixed cutter bit

0 - No lost, w orn and / or broken cutting structure 6 - Gauge

8 - 100% of cutting structure lost, worn and / or broken x - in gauge 1/16- 1/16" out of gauge 1/8 - 1/8" ut of gauge 3/16-3/16" out of gauge

3 - Dull characteristics 1/4- 1/14" out of gauge 5/16 - 5/16" out of gauge 3/8-3/8" out of gauge 7/16 - 7/16" out of gauge

Note: use only cutting structure related codes 1/2 - 1/2" out of gauge 9/16- 9/16" out of gauge 5/8- 5/8" out of gauge etc.

BT - Broken teeth and cutters OC - Off centre wear 8 - Reasons bit was pulled or run completed

BU - Balled up bit PB - Pinched bit BHA - Change bottom hole assembly HR - Hours on bit

CC - Cracked cone * PN - Plugged nozzle or flow by areas DMF - Dow nhole motor failure LOG - Run logs

CD - Cone dragged * RG - Rounded gauge DTF - Dow nhole tool failure PP - Pump pressure

CI - Cone interference RO - Ring out DSF - Drill string failure PR - Penetration rate

 2,4,BT,M:

2: Phần răng phía trong bị mòn 2 phần

4: Phần răng phía ngoài bị mòn 4 phần

M:Địa điểm răng bị mòn chủ yếu: Vòng giữa

 E: Ổ lăn còn tốt

 1/2: Đường kính giảm ½”

 CT,WO: Răng bị mẻ, choòng bị rò (các đặc

điểm hư hỏng khác)

đến hoạt động của choòng

•Tải trọng lên choòng (WOB),

•Tốc độ xoay (RPM),

•Thông số dung dịch khoan,

•Chế độ thủy lực khoan

GIỚI THIỆU VỀ CHOÒNG KHOAN

KẾT THÚC