Giáo trình cơ sở khoan (nghề vận hành thiết bị khai thác dầu khí cao đẳng)

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: CƠ SỞ KHOAN NGHỀ : VẬN HÀNH THIẾT BỊ KHAI THÁC DẦU KHÍ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 210/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng năm 2022 Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm Trang LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình CƠ SỞ KHOAN biên soạn theo chương trình đào tạo Lao động Thương binh Xã hội Giáo trình dựa tham khảo nhiều tài liệu, sách, giáo trình mơn học mơn liên quan khác dành cho hệ đào tạo đại học, cao đẳng, đào tạo nghề trung học chuyên nghiệp nước Các kiến thức toàn giáo trình có mối liên hệ lơgic chặt chẽ Tuy vậy, giáo trình phần nội dung chuyên ngành đào tạo người dạy, người học cần tham khảo thêm giáo trình có liên quan ngành học để việc sử dụng giáo trình có hiệu Giáo trình “Cơ sở khoan” tài liệu bắt buộc học viên nghề Khoan Khai Thác dầu khí nghề Vận hành thiết bị khai thác dầu khí hệ Cao đẳng Trung cấp, ngồi ra, dùng làm tài liệu tham khảo cho giáo viên học viên nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí Vận hành thiết bị chế biến dầu khí Trường Khi biên soạn giáo trình, chúng tơi cố gắng cập nhật kiến thức liên quan đến môn học, phù hợp với đối tượng sử dụng yêu cầu đào tạo nhà Trường cố gắng sử dụng thật nhiều hình ảnh minh họa để người học dễ dàng tiếp thu Nội dung giáo trình biên soạn với thời lượng 60 giờ, gồm chương: Chương 1: Khái niệm khoan dầu khí Chương 2: Quy trình thi cơng giếng khoan Chương 3: Giàn khoan hệ thống giàn Chương 4: Khoan định hướng Tài liệu lưu hành nội nhà Trường Trong trình biên soạn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong người sử dụng đồng nghiệp đóng góp nhằm làm cho giáo trình ngày hồn thiện Trân trọng cảm ơn./ Bà rịa - Vũng Tàu, tháng năm 2022 Tham gia biên soạn Chủ biên: Ks Lê Thùy Dung Ths Phạm Thị Nụ ThS Phạm Hữu Tài Trang MỤC LỤC CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ KHOAN DẦU KHÍ 13 1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 14 1.1.1 Dầu khí gì? 14 1.1.2 Đặc điểm dầu khí Việt Nam .17 1.2 GIẾNG KHOAN 17 1.2.1 Định nghĩa 17 1.2.2 Phân loại .17 1.2.3 Các thành phần giếng khoan 19 1.2.4 Cấu trúc giếng khoan 20 1.3 PHƯƠNG PHÁP KHOAN 25 1.3.1 Khái quát khoan dầu khí 25 1.3.2 Các phương pháp khoan dầu khí 25 CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CƠ BẢN THI CƠNG GIẾNG KHOAN 29 2.1 LẬP CHƯƠNG TRÌNH KHOAN 30 2.2 THI CÔNG GIẾNG KHOAN 32 2.2.1 Chọn vị trí khoan 33 2.2.2 Công tác chuẩn bị khoan trường 33 2.3 CHẾ ĐỘ KHOAN 34 2.4 CÔNG NGHỆ KHOAN 34 2.4.1 Khoan lớp mặt 34 2.4.2 Khoan đoạn giếng trung gian .40 2.4.3 Khoan đến mục tiêu 41 2.5 CÔNG NGHỆ CHỐNG ỐNG 41 2.5.1 Mục đích việc chống ống .41 2.5.2 Các phương pháp chống ống 43 2.5.3 Quy trình chống ống 43 2.5.4 Thao tác chống ống 44 2.6 CÔNG NGHỆ TRÁM XI MĂNG 46 2.6.1 Mục đích việc trám xi măng 46 2.6.2 Các phương pháp bơm trám xi măng 47 2.6.3 Trám xi măng cột ống chống lửng 50 2.6.4 Trám xi măng đặc biệt 51 Trang CHƯƠNG 3: GIÀN KHOAN VÀ CÁC HỆ THỐNG CHÍNH TRÊN GIÀN KHOAN 53 3.1 CÁC LOẠI GIÀN KHOAN 54 3.1.1 Giàn khoan đất liền .54 3.1.2 Giàn khoan biển 55 3.2 CÁC HỆ THỐNG CHÍNH TRÊN GIÀN KHOAN 59 3.2.1 Hệ thống nâng hạ 59 3.2.2 Hệ thống quay cần 69 3.2.3 Hệ thống tuần hoàn dung dịch 73 3.2.4 Hệ thống phát lực .74 3.2.5 Hệ thống chuỗi cần khoan dụng cụ phá hủy đất đá .75 CHƯƠNG 4: KHOAN ĐỊNH HƯỚNG 88 4.1 KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG 89 4.1.1 Khái niệm 89 4.1.2 Phân loại .89 4.1.3 Ứng dụng 89 4.2 CÁC DẠNG QUỸ ĐẠO GIẾNG KHOAN 91 4.2.1 Quỹ đạo chữ J, chữ J kéo dài 92 4.2.2 Quỹ đạo chữ S, chữ S cải biên 96 4.3 THIẾT BỊ KHOAN CHUYÊN DỤNG 99 4.3.1 Các dụng cụ định hướng .99 4.3.2 Bộ khoan cụ (BHA) khoan định hướng 103 4.3.3 Các động đáy .105 4.4 KỸ THUẬT LÀM LỆCH HƯỚNG LỖ KHOAN 107 4.4.1 Nguyên lý điểm tựa 107 4.4.2 Nguyên lý lắc .107 4.4.3 Nguyên lý ổn định 107 4.5 GIẾNG NGANG VÀ ỨNG DỤNG 107 4.5.1 Phân loại 107 4.5.2 Ứng dụng 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO .110 Trang DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Giếng khoan thông số giếng khoan 19 Hình 2: Cấu trúc giếng khoan 20 Hình 3: Nguyên lý khoan đập cáp khoan xoay .27 Hình 1: Chương trình khoan giếng thăm dị 31 Hình 2: Thao tác tiếp cần 36 Hình 3: Thao tác tháo cần 37 Hình 4: Các phụ tùng chống ống .38 Hình 5: Sơ đồ trám xi măng tầng nút 48 Hình 6: Mupta trám phân tầng 49 Hình 7: Sơ đồ trám xi măng ống chống lửng 50 Hình 1: Giàn khoan tự hành, bán tự hành giàn khoan cố định .54 Hình 2: Giàn khoan tự nâng 56 Hình 3: Giàn khoan bán tiềm thủy 57 Hình 4: Tàu khoan .58 Hình 5: Giàn khoan chân đế thép .58 Hình 6: Tời khoan 59 Hình 7: Phanh học 61 Hình 8: Tháp khoan chân .62 Hình 9: Tháp khoan chữ A 63 Hình 10: Sơ đồ móc cáp hệ thống ròng rọc .64 Hình 11: Cáp khoan 65 Hình 12: Ròng rọc tĩnh 66 Hình 13: Ròng rọc động 66 Hình 14: Elevator 67 Hình 15: Các chi tiết hệ thống quay cần 70 Hình 16: Cần chủ lực (Cần chủ đạo, Kelly) 71 Hình 17: Đầu xoay thủy lực 72 Hình 18: Hệ thống tuần hoàn dung dịch 73 Hình 19: Cấu trúc khoan cụ (cột cần khoan) 76 Hình 20: Thành phần cột cần khoan 77 Hình 21: Cần khoan đầu nối 77 Hình 22: Cần khoan nặng 79 Hình 23: Cần nặng .80 Hình 24: Dụng cụ ổn định kiểu cánh 81 Hình 25: Chng khoan chóp xoay 84 Hình 1: Vị trí địa hình khó tiếp cận 90 Hình 2: Một số ứng dụng khoan định hướng 90 Hình 3: Các ứng dụng khác giếng khoan định hướng 91 Hình 4: Các dạng quỹ đạo giếng khoan định hướng 92 Hình 5: Quỹ đạo hình chữ J giếng khoan định hướng 92 Hình 6: Thiết kế hình học cho giếng dạng chữ S chữ S cải biên 97 Hình 7: Các dụng cụ định hướng 100 Hình 8: Chng thủy lực 101 Hình 9: Các khoan cụ khoan định hướng 104 Hình 10: Bộ khoan cụ tăng, ổn định giảm góc nghiêng .105 Trang Hình 11: Động đáy .106 Hình 12: Các dạng quỹ đạo giếng ngang 108 Trang DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Phân loại giếng ngang theo bán kính cong 108 Trang GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên môn học: Cơ sở khoan Mã môn học: PETD63033 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: Vị trí: Đây mơn học chun mơn nghề chương trình đào tạo nghề khoan khai thác dầu khí nghề vận hành thiết bị chế biến dầu khí hệ Cao đẳng Mơn học bố trí sau học xong mơn địa chất dầu khí dạy trước mơn học “Cơ sở khai thác” 3.2 Tính chất: Mơ đun trang bị kiến thức cấu trúc quy trình thi cơng giếng khoan dầu khí Mục tiêu mơn học : 3.1 4.1 Về kiến thức: A1 Trình bày khái niệm, thuật ngữ chuyên nghành nghành khoan Các thiết bị dụng cụ, công việc cần làm thi công giếng khoan công tác phụ trợ khác 4.2 Về kỹ năng: B1 Xây dựng quy trình thi cơng giếng khoan dầu khí 4.3 Về lực tự chủ trách nhiệm: C1 Rèn luyện tác phong làm việc khoa học cho sinh viên, tính kiên nhẫn, chăm khả làm việc theo nhóm C2 Rèn luyện ý thức tổ chức kỷ luật, thái độ nghiêm túc học tập Nội dung mơn học: 5.1 Chương trình khung Mã MH/MĐ/HP I COMP64002 COMP62004 COMP62008 COMP64010 COMP63006 FORL66001 SAEN52001 Tên môn học, mô đun Các môn học chung/ đại cương Giáo dục trị Pháp luật Giáo dục thể chất Giáo dục quốc phòng An ninh Tin học Tiếng Anh An toàn vệ sinh lao động Thời gian đào tạo (giờ) Trong Số Thực Thi/ tín Tổng hành/ Kiểm Lý số thí nghiệm/ tra thuyết tập/ thảo luận LT TH 23 465 180 260 17 75 30 41 18 29 10 0 60 51 4 75 36 35 2 75 120 30 15 42 23 58 72 2 0 Trang Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề II.1 Môn học, mô đun kỹ thuật sở MECM52003 Vẽ kỹ thuật - ELEO53012 Điện kỹ thuật AUTM52111 Cơ sở điều khiển q trình PETR63001 Hóa Đại cương PETD53031 Địa chất sở Môn học, mô đun chuyên môn II.2 ngành, nghề PETD62032 Địa chất dầu khí PETD63033 Cơ sở khoan PETD53034 Cơ sở khai thác PETD62035 Địa chất môi trường PETP53151 Vận hành van Thiết bị hoàn thiện giếng khai PETP53152 thác PETP54153 Vận hành Bơm PETP53154 Vận hành máy nén PETP54155 Vận hành thiết bị tách dầu khí PETP63156 Vận hành thiết bị nhiệt Hệ thống thu gom vận PETP53157 chuyển dầu khí PETP62158 Cơng nghệ khí Vận hành hệ thống khai thác PETP55159 mơ hình Vận hành hệ thống khai thác PETP63160 mơ hình PETR54261 Thực tập sản xuất PETR63262 Khóa luận tốt nghiệp Tổng cộng II 5.2 63 1560 429 1052 30 49 13 3 255 45 45 45 45 75 120 14 36 14 42 14 122 29 29 58 3 1 50 1305 309 930 21 45 3 30 45 45 30 75 28 42 42 28 14 0 0 58 3 0 0 75 14 58 4 105 75 105 75 14 14 14 14 87 58 87 58 1 1 3 75 14 58 2 45 14 29 1 135 14 116 75 14 58 86 180 135 2025 15 14 609 155 108 1312 47 10 12 57 Chương trình chi tiết mơn học Thời gian (giờ) Số TT Nội dung tổng quát Tổng số Lý thuyết Chương 1: Khái niệm khoan dầu khí 3 1.1 Các khái niệm 1 1.2 Giếng khoan 1 Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập Kiểm tra LT TH Trang Góc phương vị mục tiêu: Bán kính cong: Góc nghiêng cực đại α Với: Suy ra: α = 6,74o + 27,45o = 34,19o Vậy điểm C có: Chiều sâu đo mục tiêu: 4.2.2 Quỹ đạo chữ S, chữ S cải biên Các thông số cần biết: - Tọa độ miệng giếng - Tọa độ mục tiêu – Chiều sâu thẳng đứng TVD mục tiêu – Chiều sâu thẳng đứng TVD cao điểm cắt xiên KOP - Gradien tăng góc - Gradien giảm góc Chương 4: Khoan định hướng Trang 96 – Chiều sâu thẳng đứng TVD đoạn giảm góc - Góc nghiêng quỹ đạo mục tiêu Hình 6: Thiết kế hình học cho giếng dạng chữ S chữ S cải biên Trên hình 4.7, đoạn VB, VE, VT biết, HT tính tương tự dạng quỹ đạo hình chữ J Bán kính cong R1 tính từ Ø1 (gradien tăng góc); tương tự R2 tính từ Ø2 (gradien giảm góc) Góc nghiêng điểm mục tiêu α2 biết, nhiên phải xác định góc nghiêng α1 đoạn ổn định góc Ta có: PS song song với CD, OP thẳng đứng nên: α = x + y Trong đó: Ta có: OQ = HT – R1 – R2cosα2 – (VT – VE)tanα2 OP = VE – VB + R2sinα2 QS = R1 + R2 với Khi tính đoạn OQ, OP, QS PS, ta tính x y, từ tính α1 Tọa độ điểm C, D, E T tính sau: Chương 4: Khoan định hướng Trang 97 Điểm C: Điểm D: MDD = MDC + PS Điểm E: VE biết Ví dụ 4.3: Xác định biên dạng giếng dạng chữ S với thông số sau: + Độ dời đáy HT = 1500ft + Gradien tăng góc Ø1 = 2o/100ft + Gradien giảm góc Ø2 = 1,5 o/100ft + TVD KOP: VB = 1500ft + TVD mục tiêu: VT = 12000ft + TVD cuối đoạn giảm góc: VE = 11000ft + Góc nghiêng mục tiêu α2 = 20o Giải: Các bán kính cong: Chương 4: Khoan định hướng Trang 98 Suy ra: Do đó: α1 = - 4,33o + 38,08o = 33,75o Lưu ý giá trị x âm khơng ảnh hưởng đến kết tính tốn Tọa độ điểm sau: VC = 1500 + (2864,79.sin33,75) = 3091,59 ft HC = 2864,79 (1 – cos33,75) = 482,8 ft MDC = 1500 + (100 x 33,75)/2 = 3187,5 ft VD = 3091,59 + (8530,26.cos33,75) + 10184,24 ft HD = 482,8 + (8530,26.sin33,75) = 5221,96 ft MDD = 3187,5 + 8530,26 = 11717,76 ft VE = 11000 ft HE = 6000 – 3189,72.(cos20 – cos33,75) = 5586,62 ft MDE = 11717,76 + 100(33,75 – 20)/1,5 = 12634,43 ft VT = 12000 ft HT = 6000 ft MDT = 12634,43 + (12000 – 11000)/cos20 = 13698,61 ft 4.3 THIẾT BỊ KHOAN CHUYÊN DỤNG 4.3.1 Các dụng cụ định hướng Để làm lệch giếng khoan, cần sử dụng phương tiện để tạo lực lên thành Việc hướng lực theo phương mong muốn quỹ đạo cho phép khoan đến mục tiêu Có ba loại dụng cụ thường sử dụng máng xiên, choòng thủy lực đầu nối cong với động đáy Chương 4: Khoan định hướng Trang 99 Hình 7: Các dụng cụ định hướng a Máng xiên (máng đổi hướng) Máng xiên thiết bị hiệu giúp kiểm soát dễ dàng mức độ tăng góc nghiêng giếng Tuy nhiên, máng xiên có vài nhược điểm sau: - Lỗ khoan sau đặt máng lỗ đường kính nhỏ cần phải khoan doa, tức phải dùng dụng cụ đáy (BHA) - Trong trình khoan, máng xiên xoay, làm lệch hướng thiết kế ban đầu - Sau choòng qua khỏi máng, xuất hiện tượng giảm góc nghiêng hiệu ứng lắc Do nhược điểm nêu trên, máng xiêng thay rộng rãi thiết bị định hướng khác Tuy nhiên số trường hợp cần đến máng xiên vùng có nhiệt độ cao làm hạn chế hoạt động động đáy b Choòng thủy lực Kỹ thuật phun tia sử dụng choòng thủy lực dùng để khoan cắt xiên đất đá mềm cứng trung bình có ứng suất nén tương đối nhỏ Loại chng thủy lực có kích thước với vịi phun lơn (có thể dài hơn) vòi phun khác Phương pháp tương đối hấp dẫn nhờ vận tốc khoan cao (hơn 20 m/h) giá thành thấp Hiệu giảm chiều sâu tăng thành hệ bị nén chặt Bộ khoan cụ cho phép tăng góc nhờ phá hủy đất đá dạng hốc lệch trục với phận sau đây: - Chng khoan thủy lực với vịi phun có tiết diện lớn Chương 4: Khoan định hướng Trang 100 - Thiết bị định tâm gắn gần choòng khoan có đường kính với chng - Cần nặng khơng nhiễm từ Hình 8: Chng thủy lực Ưu điểm: - Kỹ thuật đơn giản rẻ tiền để làm lệch hướng giếng khoan đất đá mềm - Không cần trang bị thiết bị đắt tiền ngoại trừ chng thủy lực - Độ gập quỹ đạo kiểm soát từ bề mặt nhờ thay đổi số lượng mét khoan đơn vị thời gian Chương 4: Khoan định hướng Trang 101 - Dụng cụ đo nằm gần choòng khoan chiều sâu quan trắc gần chiều sâu giếng - Định hướng khoan cụ (tool face) dễ dàng - Có thể sử dụng khoan cụ để khoan rôto khoan đoạn tăng góc Nhược điểm: - Do khoan thành hệ mềm nên kỹ thuật phun tia sử dụng để cắt xiên chiều sâu nhỏ - Thường xảy độ gập lớn: việc thay đổi góc nghiêng thường đột ngột, thực tế thường sử dựng choòng thủy lực nhỏ, sau doa tiếp đạt đường kính u cầu nhằm giảm độ gập c Đầu nối cong động đáy Nguyên lý làm việc tựa tác động máng đổi hướng: đẩy choòng khoan hướng lệch mong muốn Đầu nối cong làm lệch tâm tải trọng (tạo cột cần nặng) lên chng khoan, gây nên mơmen uốn điểm tựa (tức đầu nối cong) lên đáy giếng Phản lực đất đá có khuynh hướng đẩy chng khoan vào phía trục giếng khoan Lực bên thành phụ thuộc vào: - Tải trọng lên choòng - Khoảng cách choòng khoan đầu nối cong - Phản lực đất đá - Đường kính giếng - Độ cứng vững khoan cụ điểm làm lệch hướng Động đáy lắp bên đầu nối cong gồm hai loại: tua bin; động thể tích So sánh ưu nhược điểm tua bin động thể tích cho thấy: ➢ Tua bin Ưu điểm: - Có thể vận hành nhiệt độ cao động thể tích - Quỹ đạo cong đều, liên tục, tạo đường kính cần thiết điều kiện tốt - Dễ điều khiển độ gập so với dụng cụ lệch hướng khác - Sử dụng nhiều thành hệ - Do cột cần khoan khơng quay nên sử dụng dụng cụ lái chỉnh xiên Chương 4: Khoan định hướng Trang 102 (steering tool) để đo đạc định hướng khoan Nhược điểm: - Mô men đảo chiều (reactive) làm thay đổi hướng dụng cụ bắt đầu khoan - Động đắt tiền, đòi hỏi bảo dưỡng thường xuyên ➢ Động thể tích - Dễ dàng điều chỉnh áp suất (không đổi) bơm để đạt tải trọng lên chng mơmen xoắn khơng đổi - Tuổi thọ chng cao vận tốc quay nhỏ Sử dụng đầu nối cong động đáy khoan định hướng có ưu điểm: - Có thể khoan giếng kích thước thiết kế từ đầu mà khơng phải dùng chng nhỏ khoan doa - Lực bên đầu nối cong tạo lên choòng khoan liên tục làm cho điểm cắt xiên tăng góc từ từ, tránh nguy cong gập, gây gãy cần - Tùy thuộc vào việc định hướng đầu nối cong, thiết bị dùng để làm tăng giảm góc nghiêng làm lệch quỹ đạo sang trái sang phải 4.3.2 Bộ khoan cụ (BHA) khoan định hướng Không nên sử dụng kỹ thuật khoan roto để khoan cắt xiên khơng thể giữ cố định hướng giếng Tuy nhiên, sau chỉnh xiên doa, người ta quay lại sử dụng phương pháp khoan roto Nhưng khơng thể làm thay đổi góc phương vị nữa, người ta khoan cách giữ nguyên, tăng giảm độ lệch nhờ sử dụng thiết bị định tâm đặt xác 30 mét khoan cụ Các cần nặng có tác dụng chủ yếu phụ tải lên chng Chương 4: Khoan định hướng Trang 103 Hình 9: Các khoan cụ khoan định hướng – Bộ khoan cụ tăng góc nghiêng: Cơng đoạn tăng góc nghiêng bắt đầu nhờ phương tiện nói Người ta tiếp tục giai đoạn cách sử dụng khoan cụ gồm choòng khoan, dụng cụ mở rộng thành, cần nặng không nhiễm từ cần nặng tiêu chuẩn Gradien tăng góc nghiêng tùy thuộc vào tải trọng lên choòng, vận tốc quay khoảng cách từ đáy giếng khoan đến lưỡi cắt dụng cụ mở rộng thành (hiệu ứng đòn bẩy), khoảng cách thường 1,5 m – Bộ khoan cụ ởn định góc nghiêng: Giai đoạn ổn định góc thường dài thường phức tạp Bộ khoan cụ cần phải cứng cáp thẳng tốt Vì cần đặt ba thiết bị định tâm khít vào giếng khoan đầu hai cần nặng Nếu đất đá mềm, cần tăng độ nghiêng cách giảm bớt đường kính thiết bị định tâm – Bộ khoan cụ giảm góc nghiêng: Đây khoan cụ dạng lắc điển hình, sử dụng muốn giữ quỹ đạo giếng thẳng đứng ln thẳng đứng giảm góc nghiêng giếng định hướng Cần ý khoan cụ khoan roto có khuynh hướng tự nhiên quay góc phương vị phía bên phải Điều thay đổi, chí đảo ngược tùy thuộc vào góc cắm, tính khơng đồng đất đá, thơng số chế độ khoan, loại chng khoan đường kính chúng Nói chung khoan động đáy, khuynh hướng thường bị đảo ngược Chương 4: Khoan định hướng Trang 104 Chú thích: DC – cần nặng DCAm – cần nặng không nhiễu từ NB – dụng cụ ởn định chng MB – dụng cụ ởn định gắn cần nặng FG – dụng cụ ổn định có kích thước chng UG – dụng cụ ởn định có kích thước nhỏ chng Hình 10: Bộ khoan cụ tăng, ổn định giảm góc nghiêng 4.3.3 Các động đáy Các động công nghiệp có hai loại: tuabin động thể tích theo nguyên lý Moineau Chương 4: Khoan định hướng Trang 105 Hình 11: Động đáy a Tuabin khoan: Dòng dung dịch khoan bơm vào giếng chuyển đến rãnh dẫn hướng stato cánh hướng dòng roto tạo nên momen quay Như vậy, nguyên lý hoạt động tuabin khoan thủy động học Muốn có cơng suất đủ để quay chng khoan, cần xếp chồng xen kẽ mặt hướng dòng stato roto Vận tốc quay nằm khoảng từ 500 – 1000 vòng/phút Loại động cho phép đạt vận tốc quay choòng khoan lớn so với khoan roto thông thường Hiện chúng dùng phổ biến giếng khoan định hướng nhờ kết hợp với choòng khoan kim cương đa tinh thể để khoan cắt xiên hiệu chỉnh góc phương vị b Động thể tích (PDM): Động PDM loại thể tích roto thép cách ly thể tích làm việc xilanh cố định stato cao su Chất lỏng dịch chuyển xuống nhờ áp lực đẩy bơm tác động momen lên roto Momen phụ thuộc vào áp lực, lưu lượng tuần hoàn dung dịch vận tốc quay Động thể tích sử dụng để khoan giếng định hướng với đầu nối cong, khoan động đáy với chng ba chóp xoay khoan ngang Nhược điểm chủ yếu loại động độ bền nhiệt độ cao nhạy với khí dung dịch Nhìn chung, động thể tích khơng địi hỏi lưu lượng lớn yêu cầu đặc biệt thủy lực Chương 4: Khoan định hướng Trang 106 4.4 KỸ THUẬT LÀM LỆCH HƯỚNG LỖ KHOAN 4.4.1 Nguyên lý điểm tựa Nguyên lý điểm tựa sử dụng để tăng góc nghiêng với cấu trúc khoan cụ gồm choòng, thiết bị ổn định đặt gần choòng, 40 – 120 ft cần nặng, sau cần khoan Khi có tải trọng lên chng góc nghiêng tăng Hệ số tăng góc tăng : - Khoảng cách thiết bị ổn định gần choòng thiết bị ổn định cần khoan tăng - Tăng góc nghiêng - Giảm đường kính cần nặng - Tăng tải trọng lên choòng - Giảm vận tốc quay - Giảm vận tốc dòng dung dịch (trong thành hệ mềm) 4.4.2 Nguyên lý lắc Nguyên lý lắc sử dụng để khoan giếng thẳng đứng đoạn giảm góc Trong khoan cụ khơng có định tâm sát chng định tâm có kích thước nhỏ nằm gần choòng Khi sử dụng khoan cụ này, yếu tố gây lệch giếng khoan lực thành phần phía chng Chiều dài đoạn cần nặng từ choòng đến định tâm cần khoan không bé để uốn cong nhiều phía thành giếng Hệ số giảm góc phụ thuộc vào góc nghiêng, đường kính khối lượng cần nặng thông số chế độ khoan 4.4.3 Nguyên lý ổn định Nguyên lý ổn định sử dụng để ổn định góc nghiêng hướng Nếu có ba thiết bị định tâm lắp đặt cách đoạn cần nặng ngắn, cứng cáp chỉnh quỹ đạo giếng thẳng, tức giữ góc nghiêng hướng không đổi Bộ khoan cụ dùng để khoan đoạn ổn định góc (hay cịn gọi đoạn tiếp tuyến) Khi vận tốc quay lớn (120 – 160 v/ph) làm tăng khuynh hướng ổn định góc nghiêng hướng 4.5 GIẾNG NGANG VÀ ỨNG DỤNG 4.5.1 Phân loại Các giếng khoan ngang thường phân loại theo bán kính cong: Chương 4: Khoan định hướng Trang 107 Bảng 1: Phân loại giếng ngang theo bán kính cong Stt Loại giếng ngang Bán kính cong R (ft) Chiều dài tối đa đoạn giếng ngang (ft) (o/100 ft) Góc nghiêng Bán kính cong lớn 1.000 - 3000 2-6 6000 - 10000 Bán kính cong TB 300 - 800 - 20 1000 - 6000 Bán kính cong nhỏ 20 - 40 20 - 50 200 - 1000 Bán kính cong cực nhỏ 10 - 20 45 - 60 100 - 200 Hình 12: Các dạng quỹ đạo giếng ngang 4.5.2 Ứng dụng So với giếng đứng, giếng ngang có số ưu điểm sau: - Tăng tầm với giàn khoan - Ngăn cố mũ khí tầng nước đáy - Tăng chiều dài xuyên qua thành hệ khai thác - Tăng hiệu thu hồi dầu tăng cường - Tăng khả khai thác thành hệ nứt nẻ khả xuyên cắt qua khe nứt thẳng đứng ❖ TÓM TẮT CHƯƠNG Trong chương này, số nội dung giới thiệu: Chương 4: Khoan định hướng Trang 108 - Khái niệm, phân loại ứng dụng - Các dạng quỹ đạo giếng khoan - Thiết bị khoan chuyên dụng - Kỹ thuật làm lệch hướng lỗ khoan - Giếng ngang ứng dụng ❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN CHƯƠNG Để thi công giếng khoan ngang, người ta thường sử dụng phương pháp khoan nào? Khoan xiên ứng dụng trường hợp nào? Nguyên nhân gây cong giếng khoan gì? Quỹ đạo giếng khoan dầu khí có dạng nào? Để làm lệch hướng giếng khoan dầu khí, người ta sử dụng thiết bị nào? Ưu điểm giếng khoan ngang so với giếng khoan thẳng đứng gì? Ở Việt Nam, người ta hay sử dụng dạng quỹ đạo giếng khoan dầu khí nào? Chương 4: Khoan định hướng Trang 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Phước Hảo – “Cơ sở khoan khai thác dầu khí” – Nhà xuất đại học quốc gia TP.HCM (2011) [2] J.P Nguyen – “ Kỹ thuật khoan dầu khí” – Nhà xuất giáo dục (1995) Tài liệu tham khảo Trang 110 ... thêm giáo trình có liên quan ngành học để việc sử dụng giáo trình có hiệu Giáo trình ? ?Cơ sở khoan? ?? tài liệu bắt buộc học viên nghề Khoan Khai Thác dầu khí nghề Vận hành thiết bị khai thác dầu khí. .. PETP53154 Vận hành máy nén PETP54155 Vận hành thiết bị tách dầu khí PETP63156 Vận hành thiết bị nhiệt Hệ thống thu gom vận PETP53157 chuyển dầu khí PETP62158 Cơng nghệ khí Vận hành hệ thống khai thác. .. chất dầu khí PETD63033 Cơ sở khoan PETD53034 Cơ sở khai thác PETD62035 Địa chất môi trường PETP53151 Vận hành van Thiết bị hoàn thiện giếng khai PETP53152 thác PETP54153 Vận hành Bơm PETP53154 Vận