Thiết bị chống phun trào dầu khí lắp đặt tại giếng THC – 08,tiền hải – thái bình

Trang 1

LOT NOI DAU cccccsccscscecesevevscscscecececscsesscseseusesecsssavsvavavecavavavavscaeaeaeavass 1 PHAN 1

TONG QUAN VE TINH HINH KHOAN THAM DO - KHAI THAC DAU KHÍ Ở VIỆT NAM SỰ PHUN TRAO DAU KHI VA THIET BI CHONG

540)80:7 (00 ÒỎ 3

CHƯƠNG 1

TÌNH HÌNH KHOAN THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Ở VIỆT NAM SỰ PHUN TRÀO DẦU KHÍ ¿2 ©5525 SE+xeEeEeEerxerxrrerxrxererreee 3 1.1 Tình hình khoan thăm dò — khai thác dầu khí ở Việt Nam 3 1.2 Phun trào dầu khí - ¿2 + + +s++x+S+£+vEEEEEEEEEEEEEEEEEvexrrxrrrrrrerrrrrrred 5

1.2.1 Hiện tượng phun trào dầu khí . 2 + *E£keE#EeE xxx reckcererevs 5 I0: 0 .AIaLILILnLnLnnn 6 1.2.3 Các dẫu hiệu dự báoO 2s kh cưng neo 10 1.2.4 Hậu quả của sự phun trào đầu khí . 2c 5xx £scczrxe: 12

1.2.5 Các biện pháp ngăn ngừa hiện tượng phun trào dầu khí 13

CHƯƠNG 2

THIẾT BỊ CHÔNG PHUN TRÀO 2-2 5222 2x+2+xzEerxerervrrerrered 15 2.1 Một số loại van chính . +2 2+5 ++++xerx+xerxerxerrrrerxerrrrerrerree 15

2.1.1 Van an toan sau (van can) (Checkguard valve hoac drop in valve) 15

2.1.2 Van trên cần chủ lực (¡CA 2ä 16

2.1.3 Van nỗi và van nắp (the float valve and flapper) -s-s-szs- 18 2.1.4 Van an toàn một chiều (non return safety valve hoặc la Gray valve) 19 2.1.5 Van ctta (Gate Valve) ccccccsssssseccecccesseecccsceesscccsecucesescsseeeeeeeeseeeees 19

2.1.6 Van an toàn tu dOng (fail safe Valve) .:::::ssessseseeseessesseeeeeseesees 20 2.2 Thiết bi kiểm tra và kiểm soát dung dịch - + +cc+z+zscszsrereced 21

2.2.1 Bề đo thể tích (Pit Volume Measuremen†) 5 5s sse£+esecsz 21

2.2.2 Thiết bị đo dòng chảy - ssssxcv vn H ng rycgrrrerrree 22

Trang 2

2.4.1 Đường xả (Choke Ïine€) - - - s s s0 ng ng vn g0 x90 9 31

2.4.2 Đường dập giếng (Kill line) + +2 2+ +z+s+s+see+ereeesrzrsrzrerered 33

2.5 Hệ thống hướng dong (Diverter syst€1m) -. ¿-5-scsccxeesrsrsrsrreeed 33

PHAN 2

THIET BI DOT AP.u ecccsscssssessessessecsecsecscesssussussecsecsecscsucsseaussecseeneencansansens 37

CHUONG 1

GIỚI THIỆU CHUNG VẺ THIẾT BỊ ĐỐI ÁP . .- 5+ ©5s55s55s2 37 1.1 Chức năng chính của đối áp - - + k SE chư no 37 1.2 Phân lOạI - - c2 S c2 n2 ng ng nh nh nh nen 37 1.3 Lắp đặt thiết bị đối áp - c2 ccn ng TT tr 38

1.4 Đối ấp Vạn năng - - s33 E3 TT TT Ty, 43

1.5 Đối áp ngầm - + scscs+xcxcxv cv 2 523 1 111x101 051kg 46

1.5.1 Đối áp ôm cần ( pipe raim) . 2 2= +®+sx£k+EvEererersrererereceecee 47 1.5.2 Đối áp chặn giếng khoan (blind ram 2-2-2 2+ +x£s££ztxe: 47

1.5.3 D6i 4p cat can (shear ram) oe eeeesseeseescesscecevececseececssecseesecsteeeeeeen 47

1.5.4 Đối áp ôm cần vạn năng (muÏti — TaIH$) - 2 2s s+s+s+z+xeszs+z 47 1.6 Đối áp quay (rotaring BOP$) - k3 chư 48 CHƯƠNG 2

THIET BI DOI AP LAP DAT TAI GIENG KHOAN THC - 08 Ở TIỀN HẢI - THÁI BÌNH (CHẾ TẠO BỞI CÔNG TY THIẾT BỊ DẦU KHÍ SANDONG Jji/4:(900— 51

2.1 Thông số cơ bản của giéng Khoa eee ecesceeeesesesescecevecevscevensvensessens 51 2.2 Đối áp vạn năng - xxx Tư 3 11T 10 1 103 12710 13 E1 erree 53 2.2.1 Nguyên tắc làm việc và đặc điêm kêt cầu cơ bản của đôi áp vạn năng u81 J0 0v 0 55 2.2.2 Nguyên tắc làm việc và đặc điệm kêt câu cơ bản của đôi áp vạn năng u81; cáo) 59 2.2.3 Vận hành và chú ý 2% 2 +E2Ex E221 1 E231 17111511111 rrrkd 63 2.2.4 Bảo dưỡng c9 ng n0 và 64 2.2.5 Sự sai hỏng và khắc phục . ¿ - 5s s3 EtEEEerersrrerkrerree 74 2.2.6 Lap Gat cccccecescscscsescscssscsesvscsvevscevacscavsvevacecavevavecesavavececeeecsceeseesseseas 75 2.3 DOi Ap Nga oe ccecceccsssssceescscscscscesssssscsecsssesesssssesescsessevstsvecsvavseaees 75 2.3.1 Nguyén tac van hanh déng va MO eseseseseseeeceveceveceeeeseesseeens 76

Trang 3

2.3.2 Nguyên tắc bịt kín - +2 xxx cvxE 5 TT xxx grrgrrrrreed 76 2.3.3 Đặc điểm cầu tạO - co cv ng 1g g3 vn gen gen reu 77

2.3.4 Đặc điểm và cầu tạo của những phần chính . - 2s s=s£svs+scxẻ 79 2.3.5 Hệ thống khóa ngàm bằng tay . + + 552 +2+sxceteesrsrsrsrereeed 85

2.3.6 Hệ thống cửa phụ bịt kín . 5-5 6S EEEEsEeEeEererrerreerree 86 2.3.7 Thiết bị khóa thủy lực tự động 5 xxx tetseersrersrerrreerree 86 2.3.8 Cau tao bit kin trục ngàm và hệ thống bịt kín thứ hai trục ngàm 89 2.3.9 Lắp đặt và vận hành + + xxx E3 3 v3 2 re rkrerree 92 2.3.10 Thay thế bộ ngàm và thiết bị đóng ngàm + se czeeesescee 94 2.3.11 Sửa chữa và thay thế bộ xi lanh dầu - 2-2 + +szs+e+zs£+zzrrecxd 94 CHƯƠNG 3

HỆ THỒNG ĐIÊU KHIÊN CỤM THIẾT BỊ ĐÔI ÁP 5-5-5 98 3.1 Hệ thống điều khiển cụm đối áp trên bể mặtt -2- + + s£+zs£z+sx+ 98 3.1.1 Bộ tích áp (Accumulator unit moduÌ€) ««« - 5< << + 100

3.1.2 Hệ thông bơm không khí (Air pump assembly) 2 s- + «+ 102 3.1.3 Hệ thống bơm điện (Electric pump assembly) 2s sss¿ 102

3.1.4 Bảng điều khiỄn - + St x33 TT Tre rec 103 3.2 Hệ thống điều khiển FKQ 640-6 cụm BOP bề mặt được sử dụng tại giếng THC-08 ở Thái Bình -2 + 2% E251 2E£ES E83 E21 rrrrrree 105 3.2.1 Giới thiệu chungg - ¿2 - + +22 +E£k+E SE EE£ke SE EEkE SE rrxrkrkrerrrrkd 105 3.2.2 Thông số kỹ thuật chính . 2 + 2 2s EvEEE£EvEEvErErerrerzrrred 109 3.2.3 Cau tric va dic Gi6m oo ố ẽ ẽ :(-1II 109

3.2.4 Nguyên lý làm việc và vận hành + + + S311 9 39333511114 112

3.2.5 Lắp đặt và chạy thử - scxchxcvcnvchncHn dc Trngrgrrec 116 3.2.6 Vận hành, bảo dưỡng và bôi trơn - 525222 +££ezeeerzzrzred 120 3.2.7 Các sự cô và cách khắc phục . 2 sex rerkeeersrsrsrred 122 3.3 Một số bộ phận trong hệ thống điều khiển cụm đối áp 123 3.3.1 Bộ điều áp Y Tí - Ö22 ¿ +2 E3 xe re reo 123

3.3.2 Van xoay 4 ngả - 3 vị trí 3422521-25 TT TQ n ng 1x2 125

3.3.3 Van xả tràn JY 21 — 25 - 2+ 2 Set S31 11511 1111511111 xxx re 127 3.3.4 Máy bơm trục khuỷu QB21-60/QB21-80 - 255cc scscscs¿ 131 CHƯƠNG 4

Trang 4

TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH CUA XI LANH DIEU KHIEN

ĐỐI ÁP NGÀM LẮP ĐẶT TẠI GIÊNG THC-08 . - +52 s52 135 TIỀN HẢI — THÁI BÌNH - 2-5252 S228 SE£E£EEEEEeErErrrrkrerrreee 135

4.1 Các công thức thường sử dụng để tính toán xi lanh thủy lực 135

4.1.1 Diện tích A, lực F, và ấp suất p - ¿- + cscsctcsrsrsrersrsrereree 135 4.1.2 Quan hệ giữa lưu lượng Q, vận tốc v, và diện tích A 136

4.1.3 Tinh toan durOng Kin 0 137 4.2 Tính toán đường kính xi lanh thủy lực của đôi áp ngàm lắp đặt tại giếng

¡1/92 1T 138

4.2.1 Tính đường kính xI lanh - - << ++ss+ssssssssssssssssssseres 138

4.2.2 Tính nắp xi lanh - 2 2+2 *EE+E++E+E£k£E*EEEEZEEEE xxx ErErkrkrree 141 KẾT LUẬN - 22522222 E323 152515 11E1171511 111151111011 e re 143

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐÔ ÁN

STT | SO HINH VE | TEN HINH TRANG

1 |Hình 1.1.1 Một sô mỏ dâu khí ở Việt Nam 4

2 | Hinh 1.1.2 Thùng chứa dự trữ tuân hoàn liên tục 6 3 |Hình 1.1.3 Áp suât xung động và hiệu ứng piston 7

4 | Hình 1.1.4 Mật tuân hoàn dung dịch dẫn tới “Kích” 9 5 | Hinh 1.1.5 Áp suất bình thường và áp suât dị thường 9

6 | Hinh 1.1.6 Nô giàn khoan Montara do phun trào 13

7 |Hình 1.2.1 Van treo 16

8 |Hinh1.2.2 | Van trên cân chủ lực 17

9 | Hinh 1.2.3 Van nôi và van flapper 18 10 | Hình 1.2.4 Van Gray 19

12 | Hình 1.2.5 Van cửa van hanh bang áp lực kiểu 20 “HCR”

13 | Hinh 1.2.6 Van kiêu “F” và van an toàn tự động 21

14 | Hình 1.2.7 Hệ thông dòng chảy bùn khoan 22 15 | Hình 1.2.8 Thùng dự trữ cung câp theo kiêu bơm 23 16 | Hình 1.2.9 Bình tách khí khỏi dung dịch 25

17 |Hình1.2.10 | Thiết bị khử khí 26

18 |Hình1.2.11 | Cụm phân phối dòng đôi với áp sât làm| 27 việc 5000 psi — l ắp đặt bề mặt

19 |Hình1l.212 | Cụm phân phôi dòng đôi với áp suât làm 28 việc 10000 psi và 15000 psi — lắp đặt bề

mặt

20 | Hình1.2.13 | So d6 cum phan dong 29

Trang 6

25 |Hinh1.2.18 | Đường dập giêng 33

32 | Hình 2.1.5 Hoạt động của cụm đôi áp 41 33 | Hình 2.1.6 Kiểm soát giêng trong trường hợp phun 42

trào

34 | Hình 2.1.7 Đôi áp vạn năng 43

35 | Hình2.1.8 Sơ đô đôi áp vạn năng 45

36 | Hình 2.1.9 Đôi áp ngàm 46

37 |Hình2.1.10 | Sơ đô đôi áp ngàm 48

38 |Hinh2.1.11 | Đôi áp xoay 49

39 |Hinh2.1.12 | Sơ đô đôi áp xoay 50

40 | Hình 2.2.1 Sơ đô hệ thông đôi áp 13 5/8” x 10000 psi| 52

47 | Hình 2.2.8 Bản vẽ phác họa của paker hình nêm 62

48 | Hình 2.2.9 Thay thé packer khi dung cu khoan 6| 65

trong giéng

49 | Hinh2.2.10 | Sw thé hién phan khuat cua BOP van nang| 67

(với packer hình câu)

Trang 7

50 |Hình2.2.11 | Đôi áp vạn năng loại FH35-70/105 69

51 |Hinh2.2.12 | Đôi áp vạn năng loại FHZ54-14 72

52 |Hình2.2.13 | Các bộ phận của đôi áp ngàm 76

53 |Hình22.14 | Ngàm kiểu S 80

54 |Hinh2.2.15 | Ngàm kiêu HE 81

55 |Hinh2.2.16 | Ngàm kiêu H 82

56 |Hinh2.2.17 | Ngam kiéu F 83

57 | Hinh2.2.18 | Ngam cat 84

58 | Hinh2.2.19 | Hệ thông bịt kín nỗi 86

59 | Hinh2.2.20 | Thiết bị khóa trục thủy lực tự động 87

60 | Hinh 2.2.21 Hệ thông khóa tự động hướng kính thủy | 88

lực

61 |Hinh2.2.22 | Bit kin thứ hai 90

62 |Hinh2.2.23 | Bộ bịt kín trục khóa 91

67 |Hinh2.3.4 | Bộ tícháp 101

68 | Hình 2.3.5 Hệ thông bơm không khí 102

69 |Hinh2.3.6 | Máy bơm điện 103

70 | Hình 2.3.7 Sơ đô nguyên lý hệ thơng kiểm sốt BOP 104

71 | Hình 2.3.8 Bảng điều khiên BOP từ xa 104

khiển đối áp nắp trên mặt

76 |Hình2.3.13 | Van xoay 4 ngả 3 vị trí 126

77 | Hình 2.3.14 Van xả tràn JYS21 — 25 129

78 |Hình2.3.15 | Bom piston truc khuyu 132

79 | Hinh 2.4.1 Sơ đô xi lanh thủy lực 135

Trang 8

80 | Hình 2.4.2 Sơ đô xi lanh thủy lực 136

81 | Hình 2.4.3 Sơ đô xi lanh thủy lực 137 DANH MỤC BẢNG BIEU STT| SỐ HIỆU TEN BANG TRANG BANG BIEU 1 | Bang 2.2.1 Dữ liệu kỹ thuật và đặc điểm của đối áp 53 vạn năng

2 | Bang 2.22 Danh sách các bộ phận của BOP vành 68

xuyến (Packer hình câu)

3 | Bảng 2.2.3 Danh sách các bộ phận của BOP vành 70 xuyến loại FH35 4 | Bảng 2.2.4 Danh sách các bộ phận của BOP vành 73 xuyến loại FHZ54-14 5 | Bảng 2.2.5 Danh sách các bộ phận của đôi áp ngàm 85 cắt Bảng 2.26 — | Danh sách bộ phận ngàm nỗi 86

Bang 2.2.7 Thiét bi bit kin truc ngam 91

Trang 10

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta đi lên từ một nên kinh tế lạc hậu lại bị chiến tranh tàn phá nặng

nề, nhu cầu xây dựng lại và phát triển đất nước với tốc độ cao một cách toàn diện phải có một ngành năng lượng tương xứng, trong đó dầu khí chiếm một vai tro quan trọng

Đề ngành dầu khí phát triển ôn định và lâu dài, góp phần vào sự nghiệp

bảo vệ an ninh năng lượng quốc gia và phát triển kinh tế thì việc khoan thăm

dò - tìm kiếm và khai thác dầu khí phải luôn được chú trọng và phát triển

Trong đó công tác khoan là một trong những công đoạn quan trọng cho phép biết được có hay không có dầu khí và cho phép đưa được dòng sản phẩm lên trên bề mặt Việc đảm bảo an toàn cho công tác khoan dầu khí luôn được quan tâm và chú trọng, nhất là công tác phòng chống phun trào dầu khí Ngoài việc trang bị cho các chuyên gia, kỹ sư, công nhân công tác trên công trường khoan các kiến thức an toàn bảo hộ lao động thì các trang thiết bị máy móc đảm bảo cho công tác khoan dầu khí diễn ra được an toàn thuận lợi đóng vai trò rất quan trọng Một trong những thiết bị được dùng rộng rãi và phố biến hiện nay nhằm ngăn chặn phun trào dầu khí là hệ thống thiết bị chống

phun trào mà chủ yếu là thiết bị đối áp và các thiết bị phụ trợ Việc năm bắt

được đặc điểm câu tạo nhằm vận hành đúng và an toàn các thiết bị đó góp phần vào sự thành công chung của công tác khoan dâu khí

Trong quá trình thực tập tại Viện dầu khí Việt Nam (VPI) và Công ty

TNHH một thành viên Sông Hồng (PVEP Sông Hồng), được sự giúp đỡ về

tài liệu của các anh bên VPI và PVEP Sông Hồng em đã tìm hiểu vẻ thiết bị chống phun trào Và được sự đồng ý của bộ môn Thiết bị dầu khí và công trình cùng với sự hướng dẫn tận tình trực tiếp của thầy Trần Văn Bản và sự giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn em đã xây dựng nên đồ án tốt nghiệp về

thiết bị chống phun trào dầu khí đề tài “Thiết bị chống phun trào dâu khí lắp đặt tại giếng THC - 08,Tiên Hải — Thái Bình ” với chuyên đề “ Tính toán

duong kinh xi lanh của đối áp ngàm lắp đặt tại giếng THC - 08” Đồ án gồm

2 phần chính:

Phần I Tổng quan vẻ tình hình khoan thăm đò - khai thác dầu khí ở

Việt Nam Sự phun trào dầu khí và thiết bị chống phun trào

Trang 11

Phần II Thiết bị đối áp

Đồ án được hoàn thành dựa trên sự tìm hiểu tài liệu và quá trình học tập

ở trường Do khả năng, trình độ hiểu biết còn hạn chế và hạn chế về tài liệu và

thực tế nên đồ án còn nhiều sai sót Vì vậy, em rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Văn Bản đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình, cùng các thầy cô trong bộ Thiết bị dầu khí và công trình trường Đại

học Mỏ - Địa chất đã giúp đỡ để em có thê hoàn thành đồ án này Em cũng

xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các anh bên VPI và VPEP Sông Hồng đã

giúp đỡ em về mặt tài liệu

Trang 12

PHAN 1

TONG QUAN VE TINH HINH KHOAN THAM DO - KHAI THAC DẦU KHÍ Ở VIỆT NAM SỰ PHUN TRÀO DẦU KHÍ VÀ THIẾT BỊ

CHÓNG PHUN TRÀO

CHƯƠNG 1

TÌNH HÌNH KHOAN THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Ở VIỆT NAM SỰ PHUN TRÀO DẦU KHÍ

1.1 Tình hình khoan thăm đò - khai thác dầu khí ở Việt Nam

Khoan là phương pháp duy nhất cho ta lời giải đáp cuối cùng có hay

không có dầu, khí, than và các loại khoáng sản khác trong lòng đất Trong ngành công nghiệp dầu khí công tác khoan giếng là một trong những khâu tất quan trọng không thể thiếu, thông qua giếng khoan để tiễn hành việc tìm kiếm thăm dò, khai thác sản phẩm và làm nhiều công tác nghiên cứu tiếp theo Ở Việt Nam, công tác khoan thăm đò và khai thác dầu khí đang phát triển rất nhanh chóng và trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn trong nền kinh tế quốc dân Từ những ngày đầu thành lập đến nay, công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí đã được Tổng cục Dâu khí (nay là Tập đoàn Dầu khí quốc gia Việt Nam)

triển khai mạnh mẽ ở cả miền Bắc, miền nam và ở một số lô thềm lục địa Việt Nam Đã có nhiều phát hiện dầu khí ở trên đất liền và ở thềm lục địa

Trong những năm qua, Tập đoàn Dâu khí Việt Nam đã tiến hành khảo sát trên 107 nghìn km tuyến địa chắn 2D, 65 nghìn km” địa chấn 3D, khoan hơn 980

giếng tìm kiếm thăm dò, thấm lượng và khai thác với số mét khoan trên 3,3

triệu m Từ công tác thăm dò đã xác định được các bề trầm tích Đệ Tam có

triển vọng dầu khí như: Sông Hồng, Phú Khánh, Cửu Long, Nam Côn Sơn,

Mã Lay — Thô Chu, Tư Chính - Vũng Mây, nhóm bé Hoàng Sa và Trường Sa với diện tích gần 1 triệu km”

Trong năm 2010 vừa qua, công tác tìm kiếm thăm dò đã đạt được

những kết quả đáng kể, bao gồm:

Đã tiến hành thu nỗ 26.974 km tuyến địa chan 2D va 5.846 km” địa chan 3D

Đã khoan 28 giếng khoan thăm dò - thâm lượng với tông số mét

khoan gần 91.000m và tổng số tiền đầu tư ước tính 645 triệu USD Có thêm 6

phát hiện dâu khí mới ở các lô 15-1/05, 16-2, 113, 09-2/09, 05-1 b&c gia tăng

Trang 13

trữ lượng là 43 triệu tắn quy dầu, và nhiều giếng khoan thâm lượng đạt kết

quả tốt như giếng Hải Sư Đen — 5XP (Lô 15-2/01); Hàm Rồng - 2X (Lô 106);

Đông Đô - 3X (Lô 01&02); Sư Tử Nâu — 3X — ST (L6 15-1); Gau Chúa - 2X (Lô 106) DAU => KHI =_— DAUKHI

Hình 1.1.1 Một số mỏ dầu khí ở Việt Nam

Hiện nay, kỹ thuật và công nghệ khoan dâu khí phát triển rất nhanh chóng Phương pháp khoan thăm dò và khai thác dầu khí chủ yếu bây giờ là phương pháp khoan xoay, gồm có: phương pháp khoan Roto (hoặc đầu quay đi động) có động cơ đặt trên mặt đất và truyền chuyển động quay cho choong khoan thông qua cột cần khoan; và phương pháp khoan bằng động cơ chìm (chủ yếu là động cơ tuabin hoặc động cơ trục vít) có động cơ đặt ngầm trong lỗ khoan bên trên choong khoan Cùng với sự phát triển của công nghệ, các loại thiết bị và vật liệu chất lượng cao phục vụ cho công tác khoan thăm dò và

Trang 14

khai thác dầu khí đã được chế tạo làm cho tốc độ thương mại và tốc độ khoan cao giúp đây nhanh tiễn độ và hiệu quả trong công tác khoan

Bên cạnh việc phát triển khoa học công nghệ thì trong công tác khoan việc chú ý đảm bảo môi trường làm việc an toàn cho các cán bộ công nhân viên công tác trên các giàn khoan dâu khí cũng là một phần quan trọng không

thể thiếu Các sự cố như cháy, nỗ, mất kiểm soát giếng dầu, phun trào, tràn

dâu có thể xảy ra nếu công tác phòng chống không được quan tâm đúng mức, trong đó công tác phòng chống phun trào dầu khí bất ngờ là một trong những công tác được quan tâm hàng đầu, thực tế ngành dầu khí Việt Nam đã phải đối mặt với sự cô dầu,khí phun như: sự cô khí phun — ACTINA tại Việt Nam năm 1993 Để đảm bảo an tồn cho cơng tác khoan, trên giàn khoan

thường được trang bị bộ thiết bị chống phun trào mà bộ phận chính của bộ thiết bị chính là thiết bị đối áp Sự hoạt động tin cậy của hệ thống chống phun

trào và việc vận hành chúng an toàn đảm bảo sự thành công của công tác khoan

1.2 Phun trào dầu khí

1.2.1 Hiện tượng phun trào dâu khí

Sự xâm nhập của chất lưu chứa trong thành hệ vào giếng khoan gây ra hiện tượng “Kích” “Kích” xảy ra trong quá trình hoàn thiện giếng, sửa giếng, hoặc quá trình khoan đe dọa tới việc mất kiểm sốt giếng.Nếu khơng được giám sát thì “Kích” có thể phát triển thành sự phun trào

Trong các vỉa khoan qua có thể có khí, nước hoặc dâu Qua các kẽ nứt, lỗ hồng, khí xâm nhập vào lỗ khoan Nếu áp lực vẫn lớn hơn áp lực dung dịch thì khí đây dung dịch ra khỏi lỗ khoan, gây ra phun khí và nhiễu khí sẽ phun dâu Hiện tượng phun xảy ra không phải chỉ do khí có áp lực xâm nhập vào lỗ khoan Khí có thể xâm nhập dần dân vào dung dịch, dưới dạng những bọt khí

cùng dung dịch đi lên, áp lực lên bọt khí giảm dan, kích thước của chúng tăng dân lên Cuối cùng, các bọt khí trở nên rất lớn chiếm phân lớn thể tích và làm

cho ty trọng dung dịch giảm hắn xuống Trọng lượng của cột nước không đủ để chống lại áp lực của vỉa và hiện tượng phun sẽ xảy ra

Nước và dâu ngẫm dẫn vào dung dịch cũng làm giảm tý trọng của nó và gây phun Hiện tượng phun cũng có thể xảy ra khi mực nước rửa trong lỗ

Trang 15

khoan bị hạ thấp (do ngừng tuần hoàn hoặc do kéo cần khoan lên mà không

bù dung dịch vào lỗ khoan)

1.2.2 Nguyên nhân

Một số nguyên nhân chính tại sao “Kích” xuất hiện:

1.2.2.1 Không điền đây dung dịch vào lỗ khoan

Phần lớn “ Kích” xuất hiện khi mũi khoan ngừng khoan,trong khi kéo cần Khi bơm đóng trong khoảng thời gian kéo cân, có một sự giảm áp suất trong thân lỗ khoan cân băng với áp suất khoảng không vành xuyến bị mắt Nếu mật độ tuần hoàn va áp suất giếng tương đương gần băng nhau, dòng chảy có thể xuất hiện khi sự tuần hoàn ngừng Khi ống được tháo ra, mức độ dung dịch trong thân giếng giảm, nguyên nhân của sự giảm áp suất thủy tĩnh Lỗ khoan phải được giữ đầy với dòng dung dịch đi lên từ thùng chứa dự trữ mà có thể giám sát để dam bảo rằng lỗ khoan được lấp đầy với một lượng dung dịch chính xác, nếu lỗ khoan không nhận được thể tích dung dịch đúng,

nó có thê được phát hiện BELL

@ (Dong quay trở lạt) NIPPLE

RETURN LINE (Ong noi “et miệng ae m1 Joe) Is FILL UP LINE (Dong lên điện day) ai FLOAT_| (Phao) (Thùng ;:: \ my CHÚA): eee sme eee ee ee INDICATOR ~ |

(Hiển thị) SUES PUMP (Bom)

Hinh 1.1.2 Thing chua dv triv tuan hoan lién tuc

Trang 16

1.2.2.2 Hiệu ứng piston của dòng chất lưu vỉa trong thân giếng và sự xung động

Hiệu ứng piston là khi áp suất đáy lỗ giảm thấp hơn áp suất vỉa do ảnh

hưởng của việc kéo cột cần mà cho phép dòng chất lưu vỉa xâm nhập vào thân

giếng Cả cường độ keo và độ nhớt của dung dịch có ảnh hưởng lớn đối với

hiệu ứng piston Hiệu ứng piston sẽ gia tăng mạnh hơn nếu khối dung dịch dày, choong khoan bị đóng cặn, vòi phun bị khóa, hoặc van áp suất ngược ở trong cột cần

Xung động là khi áp suất đáy lỗ gia tăng do ảnh hưởng của việc kéo cột

cần quá nhanh trong lỗ Dung dịch chảy xuống lễ bị mất có thể xuất hiện nêu việc bảo dưỡng không diễn ra và áp suất đứt gãy gia tăng Cần phải kiểm tra chính xác thể tích bị thay thế trong thùng chứa dự trữ một cách thường xuyên AM —-=- Ni ¬——ễ———

ete ow fe fe Up Nn | | §&§šs-'šsc6 v.S & ï

bì 4/ xe 8 06G VN | | OR ate a eee a ee) d pra Na i pe —————— = _ —=— — = =— =—= = —= _~ —C_ "mm ee =e = = = ee oe HA | | Ñƒ -= = —= = = = - Hm=mm==m—=—=Ï | | NÑ = = = = = = = ¬ bs 1m ee oe ee ot N6 || | Ñ ee kee te == & 4 LH - =——— fate ro ee Sant ome eet ome ceme Mf | Ry Seen ep ae ee eos al —= ee eee bot sce mss nee me ff ee —= m« SS ee a ee one mn mw om ow we oe v* x2 wm ee ee a ee ee eS sỈ ~ A #& A KA KH HM A ~ A A 6< A ~ « i x* ~Ă ^ ~ -Ế Pa cc ae A A “of Ot Oh Oh TH đt of se OO OF i “ 4v ae AD La elo A: AC về 4 th ee nh CF NA Kế em om ean om om KỈ a 7 me oe Boa Bon R= ee | eS es G7 FĂU ( 2 ee ee Fag a L 1 *— 1.1! L-| | 1 L 1.- — BB es se >» | ) a Ge | \ l rr T I T X“—: —_ — — — — — — — — — — — — — — — =m— =— — — ~

Su tăng đột biên áp suât rong Hiệu img piston Hình 1.1.3 Áp suất xung động và hiệu ứng pIston

1.2.2.3 Dung dịch thiếu tỷ trọng

Ít khi “Kích “ có nguyên nhân từ tỷ trọng dung dịch quá thấp so với 2 nguyên nhân trên Nếu “Kích” xuất hiện trong khi khoan do tỷ trọng dung

Trang 17

dịch không đủ, có thể có một thiếu sót xuất hiện hoặc do kỹ thuật thấp (sự pha

loãng dung dịch khoan một cách không cố ý như thêm nước hoặc thêm chất lưu vỉa có tỷ trọng thấp) Trong bất kỳ trường hợp nảo, hướng và biểu đồ áp suất đều được đánh giá lại Sự xâm nhập vào vỉa có áp suất địa áp (via chứa có áp suất chất lưu vượt quá áp suất thủy tĩnh bình thường) mà không có dẫu hiệu báo trước có thể xuất hiện, hoặc sự đứt vỡ có xê dịch của đá dọc theo bề mặt đứt vỡ (mặt đứt gãy) hoặc sự phân vỉa không chỉnh hợp có thể xuất hiện Trong một số trường hợp thì sự giảm không đáng kê tỷ trọng dung dịch không đủ để gây ra hiện tượng “Kích” do các giếng khoan với áp suất trên áp suất cân băng

1.2.2.4 Tính dự báo kém

Cả dung dịch khoan và chương trình chống ỗng có ảnh hưởng lớn trong kiểm soát giếng Những chương trình này phải linh động đủ để cho phép cột ống chống sâu hơn được lắp đặt; mặt khác một vị trí có thể xuất hiện nơi mà không thê kiểm soát “Kích” hoặc mất tuần hồn Kiểm sốt giếng là một phần quan trọng của kế hoạch giếng, nhưng cũng không nên quá tập trung vào mà

làm hiệu quả toàn bộ việc khoan bị giảm sút

1.2.2.5 Mắt tuần hoàn dung dịch

Việc tăng tỷ trọng dung dịch tới một giá trị vượt quá ngưỡng áp suất nứt vỡ thấp nhất, đối với hiện tượng “Kích”, điều này gần như là bình thường

trong vòng 40 — 50 giây “Kích” có thê vẫn xuất hiện trong quá trình khoan,

nó có thể do nứt vỡ vỉa có áp suất lỗ rỗng thấp hơn vùng áp suất bình thường Hơn nữa việc lắp đặt ống chống sau khi khoan qua tầng có địa áp, tỷ trọng

dung dịch được giữ cao để cân bằng với những vỉa này Nếu áp suất lỗ rỗng

giảm đáng kể, những vỉa có áp suất thấp hơn dễ bị ảnh hưởng đối với nứt vỡ Nếu nứt vỡ xuất hiện, mức độ dòng chất lưu trong khoảng không vành xuyến có thể giảm do mất tuần hoàn dung dịch và kết quả của sự mất áp suất thủy tĩnh có thê cho phép dòng chất lưu vỉa chảy vào gây ra “Kích” Sự tôn tại của một vùng áp suất lỗ rỗng bình thường và một vùng mất tầng tuần hoàn dung dịch trong cùng một lỗ khoan là những thành phân gây ra “Kích” Kết hợp bảo dưỡng tối đa với quan sát thường xuyên là rất cần thiết để thành công trong khoan những loại giếng kiểu này

Trang 18

(Mire thieu dung dich) Falling Mud Level (Dung dịch bi mat Lost toy ra Formation # ngoài via)

Hình 1.1.4 Mất tuân hoàn dung dịch dẫn tới “Kích”

1.2.2.6 Vỉa có áp suất dị thường

Trang 19

Một vài nguyên nhân gây ra mất tuần hoàn dung dich là: trọng lượng dung dịch tăng lên đến giá trị lớn hơn làm áp suất của vỉa yêu; sự bó kẹt dụng cụ hoặc sạt lở; khi kéo thả bộ dụng cụ quá nhanh tạo ra lực ép đây dung dịch từ giếng vào vỉa

Ngoài các nguyên nhân chính kể trên thì còn có một số nguyên nhân khác gây ra “Kích” như:

- - Quá trình thử via:trong quá trình thử, ở phía dưới của paker hoặc phần thấp nhất của cần khoan được lấp đây bởi chất lưu vỉa

- Kẹt cần do chênh áp

- _ Khoan vào giếng gân kê: chất lưu từ giếng gần kẻ có thể thâm nhập vào giếng đang khoan gây ra “Kích”

1.2.3 Các dấu hiệu dự báo

Có nhiều dẫu hiệu dự báo trước nguy cơ sắp xảy ra hoặc bắt đầu có sự xâm nhập chất lỏng via

1.2.3.1 Tốc độ khoan tăng

Việc tăng đáng kể thông số này có thê do:

Thay đôi độ khoan của đất đá do khoan vào thành hệ đất đá xốp hoặc nứt nẻ

Giảm độ chênh áp giữa áp suất thủy tĩnh trong giếng khoan với áp suất lỗ hỗng trong thành hệ

1.2.3.2 Hiện tượng dị thường khi làm đây dung dịch trong giếng khoan Khi kéo bộ khoan cụ lên, cần phải tiếp thêm dung dịch vào giếng thay thé tích toàn bộ khoan cụ rút ra khỏi giếng và do đó giữ được mực dung dich

khoan tối đa Thao tác nhờ bể chứa chuyên dùng hoặc bể chứa vận hành để dễ giám sát thể tích dung dịch thêm vào Cần phải so sánh thể tích này với thể

tích bộ khoan cụ vừa đưa ra khỏi giếng khoan Nếu thể tích dung dịch nhỏ

hơn thì tức là đã có chất lỏng xâm nhập vào giếng khoan

Trang 20

- Cần nặng có kích thước càng lớn

Sự xâm nhập có thể ngừng nếu tác động của hiệu ứng piston giảm nhưng sự xâm nhập lại làm mất thăng bằng giếng khoan do khí giãn nở, đây một phân dung dịch khoan ra khỏi giếng Tương tự như vậy, khi chiều cao cột chất lỏng xâm nhập, ví dụ nước via, tăng dần trong giếng có thể đủ để khơi mào sự phun

1.2.3.3 Mắt tuần hoàn dung dịch

Sự mắt tuần hoàn dung dịch này có thể do độ thải nước lớn trong thành hệ quá xốp và thấm hoặc nứt nẻ tự nhiên hay do áp suất chênh trong giếng khoan gây ra

Sự mắt tuần hoàn dung dịch này làm giảm mực thủy tĩnh, có thê gây ra sự xâm nhập

Trong thành hệ chứa khí có chiều dày lớn, tỷ trọng dung dịch cần thiết

để khống chế áp suất lỗ hồng trong phần trên của thành hệ chứa có thể là quá lớn đối với các lớp đưới, nơi mà gradient áp suất lỗ hỗng bé hơn gradient thủy tinh Vi vay, tang chứa có thể bị nứt nẻ và dung dịch có thể bị mắt khi khoan

1.2.3.4 Dung dịch nhiễm khí

Dung dịch nhiễm khí cũng được coi như một dấu hiệu của sự xâm

nhập, nhưng cần phải xác định những điều kiện xuất hiện hiện tượng này Các nguyên nhân có thể là:

- Khoan trong thành hệ đất đá thấm chứa khí, dung dịch khoan có tỷ trọng đủ Đây không phải là sự xâm nhập mà là khí kết hợp với mùn khoan của dung dịch Hàm lượng khí trong dung dịch có liên quan trực tiếp với

đường kính giếng khoan, tốc độ khoan, lưu lượng bơm, độ rỗng của đất đá và

áp suất lỗ hồng Vẫn đề sẽ trở nên nghiêm trọng nếu tốc độ khoan quá lớn và hàm lượng khí trong giếng quá nhiều, điều này làm giảm đáng kê áp suất thủy tĩnh và có thể gây ra xâm nhập

- _ Khoan trong tầng sét chứa khí có áp suất cao nhưng không có độ thắm Khi ngừng bơm, giếng khoan sẽ không bị hiện tượng xâm nhập Có thể gặp những thành hệ khác tương tự như là thành hệ thắm, chúng gây ra sự xâm

nhập khí Các dẫu hiệu này cần được chú ý để xác định tỷ trọng tối thiểu của

dung dịch khoan và chiều sâu tương lai của chân đề ống chống - _ Sự xâm nhập khí khi ngừng tuần hoàn dung dịch

Trang 21

- - Nút dung dịch nhiễm khí thường xuất hiện ở cuối đợt tuần hoàn một thể tích dung dịch của giếng Khí này sinh ra do hiện tượng piston khí tiếp cần

hoặc do sự khuyếch tán khí qua lớp vỏ sét Sự khuyếch tán khí không phụ

thuộc vào độ chênh áp và càng lớn khi càng có nhiều dầu trong dung dịch khoan, do đó nó đạt được giá trị cực đại đỗi với dung dịch khoan gốc dầu Nút

dung dịch nhiễm khí cần được xem như là hiện tượng bình thường nhưng

không được bỏ qua, vì đó là dấu hiệu báo trước sự xâm nhập nghiêm trọng hơn hoặc cho những thông tin về áp suất ở đáy

- Không khí trong bộ khoan cụ do tiếp thêm cân, H;S hoặc CO; do sự

phân hủy các sản phẩm điều chế dung dịch khoan

1.2.3.5 Tăng lưu lượng thu hồi ở hệ thống tuần hoàn Tăng mực dung

dịch trong các bể chứa

Các dấu hiệu tăng này trong giếng khoan chứng tỏ chắc chắn đã có sự xâm nhập Việc tăng mực dung dịch trong các bể chứa là thông tin có thể đo được trên hiện trường nhưng lại bị ảnh hưởng bởi: tính ì của dòng chảy do hệ thông máng dẫn dài, các bể chứa lớn, vận hành thường xuyên trong các bể chứa, các bề chứa dung dịch trên các giàn khoan nỗi không ỗn định

Nên quan sát sự gia tăng lưu lượng dung dịch thu hồi tại hệ thống các máng dẫn, phải có hai lưu lượng kế gắn ở đầu vào và ra khỏi giếng khoan và

một dụng cụ so sánh

1.2.4 Hậu quả của sự phun trào dầu khí

Sự phun trào dâu khí có thể xuất hiện trong suốt quá trình khoan, quá trình thử giếng, quá trình hoàn thiện giếng, quá trình khai thác hoặc quá trình bảo dưỡng giếng Sự phun trào dầu khí có thể xảy ra ở bề mặt, đưới đáy biển, hay đưới lòng đất, chúng đề lại hậu quả rất nghiêm trọng Sự phun trào có thể gây hỏng hóc các trang thiết bị trên giàn khoan, gây cháy giàn, gây ô nhiễm

môi trường, có thể gây thiệt hại về người

Ở Việt Nam,vào năm 1982, sự cố tại giàn khoan F200 khi đang khoan tại giếng 76 Tiền Hải —- Thái Bình bất ngờ gặp tầng khí nông phun trào làm

toàn bộ máy khoan này sụp đồ và bị chôn vùi Rất may không có thiệt hại về người

Trên thế giới cũng có nhiều vụ phun trào dâu khí xảy ra gây hậu quả nghiêm trọng như vụ nỗ giàn khoan Ixtoc ở vũng Campenche, Vịnh Mexico

Trang 22

vào ngày 3/6/1979 nguyên nhân là do phun trào đầu giếng, vụ nỗ giàn

Deepwater Horizon vào ngày 20/4/2010 làm 11 người chết và gây hậu quả

nghiêm trọng về môi trường Và lần gần đây nhất là vụ nỗ giàn Vermilion Block 380 A Platform vào ngày 2/9/2010 làm l người bị thương, 13 người sông sót

Hình 1.1.6 Nỗ giàn khoan Montara do phun trào 1.2.5 Các biện pháp ngăn ngừa hiện tượng phun trào dầu khí

Đề ngăn ngừa các hiện tượng phun, áp suất trong lỗ khoan phải lớn hơn

SO VỚI ấp suất vỉa Trị số áp lực dư phải phụ thuộc vào độ sâu lỗ khoan, độ rỗng và độ thấm của đất đá ở vỉa Người ta tạo áp lực dư bằng dung dich nặng Khi làm nặng dung dịch sét phải chú ý giữ độ nhớt của nó nhỏ nhất Trong suốt thời gian khoan, tỷ trọng dung dịch phải được kiểm tra thường xuyên

Trong trường hợp khí xâm nhập vào dung dịch cần phải tiến hành sử dụng các biện pháp khử khí trên bề mặt Trong trường hợp khoan các tầng khí có áp lực đủ lớn, để hạn chế lượng khí xâm nhập vào dung dịch, trong thời gian ngăn, cần khoan với tốc độ cơ học bé và lưu lượng tuần hoàn lớn

Trang 23

Không mở vỉa có khả năng xuất hiện dầu khí mà trước đó không chống ống theo thiết kế

Khi kéo cần khoan lên phải đỗ thêm dung dịch vào lỗ khoan một cách liên tục, không đồ gián đoạn

Cột ống định hướng phải được trám xi măng đến tận miệng, bảo đảm

bịt kín lỗ khoan khi chống phun dầu khí

Khi tỷ trọng dung dịch giảm đi hơn 0,02 phái tìm cách phục hồi

Phải dự trữ một lượng dung dịch bằng 1,5 + 3 lần thể tích lỗ khoan với

các thông số quy định trong bảng thiết kế, phải dự trữ chất làm nặng

Chỉ được kéo cần khoan lên sau khi đã bơm rửa sạch lỗ khoan băng dung dịch có thông số như đã quy định theo thiết kế, và quay cột cần khoan

Khi có cần, nếu mực dung dịch sét ở ngoài cần khoan không hạ xuống thì có nghĩa là đã xuất hiện hiện tượng piston Trong trường hợp đó phải hạ cột cần xuống dưới đoạn xuất hiện, bơm rửa rồi mới tiếp tục kéo cột cần lên

Trước khi mở via áp lực lớn, phải đặt van ngược ở đưới cần vuông Để ngăn chặn hiện tượng phun đột ngội, người ta thường lắp đặt hệ thống thiết bị chống phun Hệ thống thiết bị chống phun gồm nhiều loại thiết

bị khác nhau, ta có thể phân ra thành 2 loại chính là thiết bị được lắp đặt vào

dụng cụ khoan và thiết bị lắp đặt ở miệng giếng

Các thiết bị được lắp đặt vào dụng cụ khoan như: - Van an toàn sâu

- - Van trên cần chủ lực - Van nôi, van nắp - - Van an toàn một chiều

- - Van an toàn tự động

và một số các thiết bị khác

Thiết bị lắp đặt ở miệng giếng là cụm đối áp

Cụm đối áp cùng với thiết bị lắp đặt trên dụng cụ khoan, thiết bị hỗ trợ

khác có tác dụng bịt kín giếng và đóng giếng trong trường hợp phun trào dầu khí xảy ra Chúng ta sẽ tìm hiểu rõ hơn các thiết bị này ở những phần sau

Trang 24

CHƯƠNG 2 THIẾT BỊ CHÓNG PHUN TRÀO

Bộ thiết bị chống phun trào dùng để bịt kín nhanh chóng và chắc chắn miệng giếng khi trong đó có hoặc không có cột ống; để điều tiết tuần hoàn dung dịch lên vỉa và bơm áp vào vỉa, dé dẫn dòng vỉa đến một chỗ an toàn; để

thực hiện quá trình khoan với thôi khí; để thực hiện tuần hoàn ngược rong

cơ cầu của thiết bị chống phun trào có các van đối áp kiểu chấu (bít toàn bộ hoặc có lỗ đề đóng giếng khi có cột ống), kiểu vành khăn hay tông hợp (để bít lỗ trong giếng có một phân bất kỳ nào đó của cột cần: zamoc, cần khoan, cần chủ lực); kiểu tự quay (để làm kín miệng giếng khi có cột cần khoan hoặc cần chủ lực quay trong giếng) Không thể tính việc quay cột ống khi van đối áp (prevento) cơ kiểu chấu, kiểu vành khăn đóng kín hoàn toàn Trong bộ thiết bị chống phun trào còn có bộ phận điều khiển prevent thủ công và từ xa, có hệ thống ống dẫn cùng van lá (hoặc van tiết lưu) cao áp được điều khiến từ xa 2.1 Một số loại van chính

2.1.1 Van an toàn sâu (van cản) (Checkguard valve hoặc drop in valve) Van an toàn sâu được lắp đặt khi cần thiết Nó được lắp đặt ngầm bên trong ống bao có thể thay thế được Ông bao có vùng lõm mà bên trong chứa van cản (loại van chỉ cho phép chất lỏng chảy theo một chiều) packer bịt kín Khi cần kiểm soát áp suất, nó được đưa xuống trong cột cần khoan đến vị trí đã xác định trước và nó được lắp đặt tự động trong ngàm nỗi Nó có tác dụng như một van cản để ngăn dòng chảy đi lên qua cột cần khoan trong khi vẫn cho phép dung dịch chảy hoặc được bơm xuống từ vòi phun

Trong khi kéo thả cột cần khoan trong lỗ khoan, van kiếm soát áp suất

phía trên trong khoảng không vành xuyến và trong cần khoan Van an toàn sâu được bơm xuống và chốt tại một vị trí xác định trước và được lắp đặt tự động trong ngàm ni

Trước khi cắt cột cần, van bảo vệ chống lại sự thoát ra của áp suất

giếng Việc lắp đặt van làm đơn giản hóa hơn việc kiểm soát giếng từ khi áp suất vỉa không thể truyền lên cột cần khoan

Trong khi kéo thả, van chứa áp suất phía trên thân giếng, cho phép phân trên kêt nôi mở

Trang 25

Van có thể làm kín với áp suất lên tới 10000 psi và điều khiển hoàn

toàn dễ dàng

Hình 1.2.1 Van treo 2.1.2 Van trên cần chủ lực (Kelly valve)

Phần trên cần chủ lực là van an toàn được lắp đặt giữa đoạn nối cần chủ lực và khớp đầu cột ống khoan (thiết bị đặt ngay trên cột ống khoan được treo từ móc trên ròng rọc di động và dùng đề cho cột ống khoan có thể quay ở phía dưới và dung dịch khoan từ ống cao áp chảy qua khớp đầu này và vào cần chủ lực) Cần chủ lực sẽ được đóng nếu áp suất ống khoan de doa lam gia tăng áp suât làm việc của ông rửa hoặc ông mềm quay

Trang 26

Phần dưới cần chủ lực một van chống phun khi tiếp cần (full opening safety valve) sẽ được lắp đặt ngay bên dưới cần chủ lực Một chìa vặn thích hợp có thể sẽ được sử dụng trên sàn khoan cho mục đích đóng và mở Khi một ông giữ bùn được sử dụng, nó sẽ được lắp đặt phía trên đỉnh cần chủ lực Cả van phía trên và phía dưới cần chủ lực có áp suất làm việc băng hoặc lớn

hơn áp suất làm việc của BOP

Hầu hết van loại này có dạng hình cầu, là van an toàn áp suất cao được vận hành hoặc trong một vài trường hợp băng thủy lực nếu nó được lắp đặt trén top drive

Chúng bịt kín tuyệt đối áp suất phía trên và phía dưới và được sử dụng cho nhiều ứng dụng

Trang 27

2.1.3 Van nồi và van nắp (the float valve and flapper)

Van nỗi được lắp đặt bên trong cột cần nặng được sử dụng rộng rãi bởi các nhà điều hành nhằm mục đích để dễ dàng lắp dặt và đóng van an toàn ở bề mặt Cả van nắp và kiểu van cản ngòi (dart type check valve) có thể được sử dụng Nếu van cản bị rò rỉ, vận tốc dòng chất lỏng giảm đủ để van an tồn đóng thành cơng mà không cắt van

Van nồi và van nắp là kiểu van áp suất ngược, về bản chất sử dụng thì chúng có cùng một mục đích, nhưng khác nhau trong thiết kế

Những van này đóng tức thời có tác dụng chống lại áp suất ngược thấp

hoặc cao và cho phép dòng chất lỏng đầy chảy qua cột cân khoan Một ưu điểm khác là chúng ngăn mùn khoan khỏi xâm nhập vào cột cần khoan, do đó giảm khả năng kéo cột chống nước (cột ống thí dụ ống khai thác có chứa nước, dung dịch khoan hoặc dầu) Áp suất dị thường và vùng áp suất đưới bình thường không dự báo trước là yếu tô quyết định đối với việc loại van gì

được lắp đặt hoặc khả năng không lắp đặt bất kỳ loại van nào trong cả 2 loại

Trang 28

2.1.4 Van an toàn một chiều (non return safety valve hoặc là Gray valve) Được lắp trong cột cân đê bảo vệ máy bơm, đâu quay, ông mêm khỏi hiện tượng “Kích”

NON RETURN SAFETY VALVE (GREY VALVE)

(Van am toan một chiêu) VALVE RELEASE ROD — _ (Cân mở van) VALVE SPRING ——— (Lò xo van) Pee sa! oe LLP SE AES ESE 727 AS tt ee oe te Rs ata a ", RS ` “ pent r ee Ie — RELEASE TOOL (Phan thao ra) ~~ VALVE SEAT (Chan van)

Hinh 1.2.4 Van Gray 2.1.5 Van cira (Gate valve)

Van cửa phải đặc biệt để thích hợp đối với khí và dầu có lưu huỳnh

theo yêu câu Van cửa cũng phải săn sàng đê có thê sử dụng đôi với việc vận hành bằng khí nén hoặc thủy lực Khi lắp đặt van phải được đảm bảo về tiêu chuân an toàn, kích thước, áp suât làm việc, đầu nôi, thân và vật liệu chê tạo,

điều kiện làm việc (như nhiệt độ, áp suất và thành phần của chất lỏng)

Trang 29

Hình 1.2.5 Van cửa được vận hành bằng áp lực kiểu “HCR” Van cửa Cameron kiểu “F” lại loại van thường được sử dụng trên hệ thống đường ống BOP Van kiểu ống dẫn không có túi để chất rắn ngưng tụ

và chân van đã được tôi để làm giảm sự ăn mòn Cửa và thân van có thể được

thay thế mà không cần phải tháo van ra Những van loại này có thể được lắp đặt với việc vận hành băng thủy lực hoặc khí nén Áp suất điều khiến thấp, áp

suất vận hành cao Van có kích thước từ 1-13/16 đến 6-6/8 inch có áp suất

làm việc từ 2000 tới 10000 psi Van kiểu “F” được mở và giữ ở vị trí mở bởi áp suất kiểm soát trong xy lanh vận hành Lực đóng van được cung cấp bởi áp

suất thân van tác dụng lên vùng cần van, cộng với tác dụng của một lò xo

dạng ruột gà

2.1.6 Van an toàn tự động (fail safe valve)

Đường xả và đường dập dòng áp suất cao lắp đặt từ cụm BOP tới cụm phân dòng trên sàn giàn khoan Đề đóng những đường này khi cần thiết, mỗi đường phải được lắp đặt hai van an toàn tự động Những van này có thê được đóng bằng thủy lực từ bề mặt, nhưng khi mở áp suất thoát ra, lò xo tự động tác dụng lực vào cửa van đóng Những van này luôn được đánh giá cùng một áp suất như cụm thiết bị và đường xả và đường diệt dòng

Trang 30

Do giới hạn về khoảng không gian trong van đâu tiên đầu ra từ cụm thiết bị (bên trong van) là 90 độ nhằm mục đích tránh xa mùn khoan và cát Đầu ra valve là trực tiếp và phải có thể giữ được áp suất từ phần trên cũng như phần đưới khi đường xả và đường dập dòng được kiểm tra

(Van cửa kiêu “E" được vận hanh bang thủy lực)

HYDRAULIC OPERATED FAIL-SAFE VALVE

TYPE “F’’ GATE VALVE (Van an toan tr déng) Hình 1.2.6 Van kiểu “F” và van an toàn tự đóng

2.2 Thiết bị kiểm tra và kiểm soát dung dịch

Việc lắp đặt và vận hành chính xác thiết bị này là nền tảng có ảnh

hưởng đến việc kiểm soát giếng cơ bản và thứ cấp Sau đây là những phân quan trọng của của thiết bị này

2.2.1 Bé do thé tich (Pit Volume Measurement)

Trang 31

Thiết bị đo kèm theo được yêu cầu đối với tất cả bê chứa gồm:

- - Một phao nỗi cho hệ thống cộng thể tích để ngắt những phao khác khi thùng dự trữ đang được sử dụng

- _ Một thước chia độ kiểu thang được lây chuẩn

- _ Một thước chia độ kiểu thang từ xa, có thể trông thấy được từ trạm của

thợ khoan đối với thùng dự trữ (tríp tank)

- Một dây cáp nhỏ có thể được sử dụng để kết nối phao trong bể với thước chia độ ở trên sàn khoan

2.2.2 Thiết bị đo dòng chảy

Một thiết bị nên được lắp đặt để đo tốc độ dòng chảy và bùn khoan quay trở lại Thiết bị này nên hiển thị và báo động ở trạm của thợ khoan

(He thong dong bun phan hoi MFS 3) MFC3 CONTROL CONSOLE

MFS 3 -Series RETURN MUD FLOW SYSTEM (Consol digu Khién MFC3)

MFT2 MUD FLOW SENSOR vs to nì +

: TH UƯN ae

t t

RECORDER Ỉ RETURN i

RETURN FLOW FLOW

115 VAC WARNING warn 7" LINE H1240 WARNING SYSTEM - r = £ /T\ 1¬ (Hệ thơng cẵnh hán | HT WARNING H124) y ae LIGHTS 115 {Optional} VAC (Đền cảnh Vv enc REMOTE Raw yas = bác) mose=ron (Đồ chỉ thị tirxa) > 21118 FROM MVT& ei ‘ || MFR2 or MFRE2 ee man (cò? ———” RECORDER ptiona {Optional

(Máy ghi MFEE2 hoặc MIER2) (Hệ thống đồng hùn quay trở lại từ IV T4)

Hình 1.2.7 Hệ thông dòng chảy bùn khoan 2.2.3 Thùng chứa dự trữ (Trip tank)

Thùng chứa dự trữ được sử dụng đề điển đây lỗ khoan trong quá trình đo bùn khoan hoặc nước trong khoảng không vành xuyến khi tuần hoàn bị mắt, giám sát lỗ khoan khi kéo thả, đo carota hoặc những kiểu hoạt động

Trang 32

tương tự khác Có hai kiểu thùng dự trữ cơ bản — cung cấp theo kiểu trọng lực

và kiểu bơm Hệ thống kiểu bơm tốt hơn vì nó an toàn hơn và quá trình vận hành có lợi hơn Thùng dự trữ cách biệt khỏi hệ thống bùn khoan bề mặt để

ngăn chặn sự mất hoặc tăng bùn khoan vô ý khỏi thùng dự trữ do van đang bị mo ra REMOTE

CONTROL VALVE oa Ổ RIG FLOOR

(Fan điều khiển từxa) INDICATOR (Sản kho at) : “(thi thị kế mức thùng chứa) OVERBOARD (Qua AY matt) ROTARY TABLE (Ban roto)

(Quay trở lại sảng lắc) DIVERTER RETURNS TO _ (Ca ré nhanh) SHAKERS FLOWLINE Le ty nùc ông để) _— HOLE FILL UP LINE TELESCOPIC 4 TC, l FROM (hep nai long) MISSION PUMPS — (Tirbom dan nhan RISER (Ongdung) nhiệt vụ trước) S3

— TRIP TANK PUMP a |

(9 (Hưm của thủng chứa)

Hình 1.2.8 Thùng dự trữ cung cấp theo kiểu bơm

Trong quá khứ, nhiều vụ phun trào xuất hiện do hiệu ứng piston hoặc ko điền đây dung dịch trong khi kéo cột cần khoan ra khỏi lỗ khoan Để cung cấp chính xác dòng chảy thay thế thể tích ống bị lấy ra, thùng chứa dự trữ được phát triển để đo chính xác trong khoảng + 1 thùng chất lỏng chảy vào hoặc chảy ra khỏi giếng khoan

Đề ngăn chặn mất áp suất thủy lực cần thiết phải điền đầy lỗ khoan

bằng một kế hoạch định kỳ, hoặc liên tục, việc sử dụng một bình dự trữ dé giữ

thể tích dung dịch theo yêu cầu Thẻ tích cột ống kim loại được kéo ra có thê tính toán được, nhưng thêm vào dung dịch cần thiết để thay thế phân bị thắm

Trang 33

mất do tác dụng của lọc có thể chỉ được dự đoán trước bằng cách so sánh với

thể tích bùn khoan cần phải có để điền đầy lỗ khoan thích hợp ở những lần kéo trước Vì lý do này, việc ghi lại thé tích bùn khoan cần phải có là rất quan

trọng

2.2.4 Bình tách khí khỏi dung dịch (Mud Gas Separator)

Bình tách được lắp đặt đoạn cuối của ống gop thot (Choke manifolf) Loại van tự động, ống góp thót đặt trên mặt đất gần ngay cụm chống phun và nối cửa ra của cụm đó Thiết bị này có thể hướng dòng chảy sang hồ dự trữ,

thùng chứa bùn hoặc thiết bị điều chế bùn Thiết bị này được dùng để khởi

động tuần hoàn trong giếng sau khi đã bỏ cụm nắp bít và để đưa dẫn bùn khoan nặng vào trong giếng để khống chế nó) để tách khí khỏi dung dịch khoan Điều này có nghĩa tạo ra một sự thoát khí an tòan và dung dịch lỏng có thể được sử dụng quay trở lại để hoạt động hệ thống

Có hai loại bình tách khí khỏi dung dịch: bình tách chân không và bình

tách áp lực

- _ Bình tách kiểu chân không là thiết bị tiêu chuẩn trên hầu hết tất cả các

giàn khoan và được nhắc tới trong lĩnh vực mỏ như là một bình tách “phá khí? (gas buster) hoặc là “giá rẻ” (poorboy) Thuận lợi chính của loại bình tách này là vận hành đơn giản mà không yêu cầu van điều chính trên đường xả bùn hoặc khí Bình tách loại này vận hành dựa trên nguyên tắc trọng lực hoặc áp suất thủy tĩnh

- _ Bình tách khí khỏi dung dịch kiểu áp lực được thiết kế để vận hành với áp suất ngược vừa phải, thường là 50 psí hoặc ít hơn Bình tách áp lực là thiết bị để khắc phục sự mất áp suất dòng khi một đường thoát có độ dài quá mức đòi hỏi một tháp đốt an toàn và đốt khí nguy hiểm ở một khoảng cách xa khỏi

giàn khoan Bình tách áp lực được xem như là một thiết bị đặc biệt trên giàn và không được cung cấp bởi nhà thâu

Trang 34

Cửa xã khí, cP Dong ho ghi ap tad Í w » £ WS slat ngu yc Pa chan băng thép : + 7”: 7 a Oe , “——-——-—}“— Đầu i ry \ i ` % © - sa al \ \ vao 3 Nap kiém tra—e il | = © \ ị + a © \ % y cụ ^— 30" on be sờ? = XS Đ rổ i ge ae để a cọ 5S - Tiệp tryÊn mặt cắt đầu —m ` a 4 - ae ia) sae wao A-A rid sect ` „ “ bí bo is _= ° Al ti eee _— +A an x x ` ° — #—s===—- Tiếp tuyến đầu vao 3 hiãp kiểm ‹#Ð | tra _ Thanh măng si oO © ^ J SE is 2 ` ` S a b- Tam chan nva vóng tròn được sắp xếp as ‘~~ dang zoan oc ~~ O — \ x a ae A> Ter sang ning G £ 0 “ oe # Sa + # im 6] Cét ap tei da cd thé N # o ms 7: ca : SỐ Y ,„# #| được tăng bởi chiều cao aa a ^ ? " | »| Cot chat long nay © \ = © soe Sag ct 0 kiút lắm sạch —>E — Đường xả Hình 1.2.9 Binh tách khí khỏi dung dịch 2.2.5 Thiết bị khử khí (Degassers)

Nếu độ nhớt của chất lỏng không cho phép khí tách hoàn toàn, một thiết bị khử khí có thể được sử dụng Thiết bị khử khí không được thiết kế để xử lý lượng lớn khí bởi vì thể tích khí thực tế xâm nhập vào chất lỏng bé

Trang 35

(Đường đản dot) = FLARE LINE J 2 Cc] — ce { = —~Q - AN Ne \ HẠ br re (Xa) DISCHARGE # tạ 4 (HÚU i SUCTION —= —== | — = oo oo cu Hinh 1.2.10 Thiết bị khử khí

2.2.6 Cụm phân dòng (Choke manifold)

Cụm phân dòng là một sự bố trí về các van, chỉ tiết nối, các đường dẫn

và các đoạn co thắt mà được lắp ráp trên một vài tuyến đường đi của dòng chảy để kiểm soát dòng chảy của bùn, khí và dầu từ khoảng không vành xuyến suốt quá trình “Kích” Cụm phân dòng dùng để hướng dòng chảy của dung dịch từ khoảng không vành xuyên ra khỏi giếng khoan đi tới hỗ chứa hoặc thải ra bên ngoài

Trang 36

Adjustable choke (¥en tiét luv) / (eH | — > Topit and/or mudigas | 7 separators (fan được vật 2" Nominal (To hỗ chứa và/hoặc hành từ xã) (Đường kính tính tách khí khỏi bùn) (Đầu ra cụm 461 49) — Operated Blowout Preventer Valve Stack Outlet Bleed line / T<th<] = Ỹ To pit gọi 3" Nominal 4" Nominal “Sequence 2" Optional (Sự Hên tạc tùy chon) xm EH] > z To mud/gas separator | * 7 and/or pit J 2" Nominal Remotely operated or adjustable choke

Typical Choke Manifold for 5,000 psi Working Pressure Service-Surface Installation

Hinh 1.2.11 Cụm phân dòng đối với áp suất làm việc

5000psi — lap dat bé mat

Trang 37

Remotely operated choke (Van tiết lưu đự gc vận hành từ Xa) *—t——sz eH] I > To mud/gas separators —_ Í and/or pit

2" Nominal (Ti binh tach khifbiin hoac hd}

Adjustable Choke (Van điều tiết được) X H | „_ | = To pit (Tới hổ) (Tum đầu ra thiết bị chồng phun) Ưng ) A> 2" Nominal

Blowout Preventer CHOKE 2 Ne’ i ƒ 5

—~ Stack Outlet LINE (Ông xã)

if \\ (C ibe \ \ i ><> wm Bleed line _„ = 2

ae / Ầ 3" Nominal Wi 4"Nominal (Ié ho)

Sequence a" anh nghĩa 4"

Onfinnal om ee)

(Hồi hếp tủy chọn)

Remotely Operated Valve 2"

Trang 38

Cum BOP Bring x4 dau tién Thiết bị khử khí giá rẻ T khử huặt thủng pha Tới bể H4] eee X : mm KK Š | Phường dập X eee te fey hode xd thir? be )f*<H) bị] XJ dap : Toi dong ho L giếng * it 2 Hs] 1+ Tir dng gdp thét 2 D8? —>—lx<qI

1 10,000 psi gate valves (Van cửa 10000psj)

2 5,000 psi gate valves (Van cửa 5000psi) L

J Remote controlled chokes (fan điều tiết đk từ xa) _ ở =

4 Manually adjusted chokes * (van tiéttuutay) Pong dot (sp khi tach) Hình 1.2.13 Sơ đồ cụm phân dòng 2.3 Cụm đối áp

Đối áp là thiết bị quan trọng nhất để đóng giếng khi xảy ra sự cô mất kiêm soát, phun trào Tùy theo các tiêu chí đê phân loại, đôi áp có nhiêu loại, có 2 loại thường dùng là đôi áp ngàm và đôi áp vạn năng Đôi áp có thê được lắp ở trên giàn khoan hoặc là đáy biển và được vận hành bằng thủy lực hoặc là bằng tay Chúng ta sẽ nói rõ hơn về đối áp ở chương sau

Trang 39

Đền máy tách Đường hồi dung dịch Đồi áp vành xuyên Khớp nồi vòng bi Cụm thiết bị chồng phun Đồi áp ôm cân A [Hát bichT| p Đồi áp dạng ngàm -

Đên thiệt bị tách Tip may bom

S Bau giéng khi va bé chura ng chồng Đến phaken Đến bể dự trữ Cụm phân dòng LH Cụm thiệt bị chồng phun

Hình 1.2.14 Hệ thơng kiểm sốt giếng (cựm BOP và cụm phân dòng)

2.4 Đường xả và dập giếng (Choke and kill line)

Một hệ thống đường dập và xả giếng đối với một thiết bị chống phun trào bao gồm: một đường xả có một thành phần cơ cấu nối ghép đường xả dành cho việc kết nỗi đường xả với thiết bị chống phun, một đường dập giếng

có một thành phần cơ cấu nối ghép đường dập giếng dành cho việc kết nối đường dập giếng với thiết bị chống phun

Trang 40

(ấp kế đuạn kén đải C3 thêm) F Kill Mud Pratonged manometer _ fe | i wi | | i ine hit : | —14%4 tran TZ S Seeds eS eet Svc S oad ~ Hình 1.2.15 Đường xả và dập giếng 2.4.1 Đường xả (Choke lỉne)

Trên đường xả (Choke line), một van được vận hành bằng thủy lực

trong khi những cái khác là dự phòng hoặc là van an toàn Hầu như thường

được lắp ngoài mạn cùng với một van an toàn bên cạnh nỗi mặt bích chỉ được

sử dụng nếu van thủy lực bị hỏng để vận hành thích hợp Nhiễu nhà vận hành đặt van thủy lực bên trong van an toàn Kính nghiệm cho thấy rằng khoảng cách ngắn giữa thân giếng và van có thể bị nút bởi chất rắn khoan hoặc barit trong suốt quá trình khoan bình thường Do đó, khi một vấn đề xuất hiện, ông

phân dòng không vận hành được do bị nút Vấn đề có thể được làm giảm

xuống tối thiểu và thường được loại trừ bằng cách đặt van thủy lực bên cạnh tô hợp ống chống

VỊ trí van thủy lực bên ngoài là lựa chọn tốt hơn trong trường hợp van bên trong luôn là van an toàn Nếu van thủy lực lắp ở bên ngoài mạn, hệ

Định dạng
Số trang	71
Dung lượng	14,26 MB