Giáo trình hệ thống ống chống và trám xi măng (nghề khoan khai thác dầu khí trung cấp)

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: HỆ THỐNG CHỐNG ỐNG VÀ TRÁM XI MĂNG NGHỀ: KHOAN KHAI THÁC DẦU KHÍ TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số: 211/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 ngun 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 Được phân công Nhà Trường ban lãnh đạo Khoa Dầu khí Tơi bắt tay vào biện soạn giáo trình Hệ thống chống ống Trám xi măng cho hệ trung cấp nghề Khoan khai thác Dầu khí Nhằm phục vụ tốt cho công tác giảng dạy giáo viên học tập học sinh Trường, tơi tham khảo nhiều giáo trình tác giả nước đặc biệt tài liệu kỹ thuật trình chống ống trám xi măng đơn vị sản xuất Vietsovpetro, PVD offshore,… Toàn Hệ thống ống chống trám xi măng gồm có đề cập đến tất vấn đề liên quan đến ống chống, xi măng trám trám xi măng giếng khoan từ cấu tạo ống chống, hình dạng kích thước đến việc lựa chọn ống chống, cố trình chống ống,…các phương pháp chống ống trám xi măng áp dụng Việt Nam Với đầu tư đáng kể trí lực tác giả hy vọng sách đầy đủ hệ thống thuận lợi cho việc học tập tra cứu Mặc dù cố gắng song trình biên soạn giáo trình khơng thể tránh khỏi sai sót nội dung, hình thức, sai sót q trình in ấn, trình bày, mong người đọc, bạn đồng nghiệp chân thành góp ý để chúng tơi hồn thiện giáo trình Trân trọng cảm ơn./ Bà rịa - Vũng Tàu, tháng năm 2022 Tham gia biên soạn Chủ biên: Ks Phạm Thế Anh Ks Vũ Xuân Thạch ThS Phạm Hữu Tài Trang MỤC LỤC TRANG GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN .7 Bài 1: ỐNG CHỐNG 12 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 13 1.1.1 Chuẩn bị giếng khoan 15 1.1.2 Thao tác chống ống 18 1.2 CÁC LOẠI ỐNG CHỐNG VÀ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT 20 1.2.1 Chức ống chống 21 1.2.2 Các loại ống chống 21 1.2.3 Các phận cột ống chống 24 1.2.4 Cấu trúc phần cột ống chống 26 1.3 CÁC DẠNG HƯ HỎNG CỦA ỐNG CHỐNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC 32 1.3.1 Các dạng hư hỏng ống chống 32 1.3.2 Cách khắc phục cố hỏng hóc ống chống 35 1.4 CHỐNG ỐNG 35 Bài 2: TRÁM XI MĂNG 37 2.1 XI MĂNG VÀ CÁC CHẤT PHỤ GIA 38 2.1.1 Xi măng 38 2.1.2 Nguyên liệu để sản xuất xi măng 40 2.1.3 Các phương pháp sản xuất xi măng 41 2.1.4 Phân loại xi măng: 42 2.1.5 Vữa xi măng 43 2.1.6 Tính chất đá xi măng 48 2.1.7 Các chất phụ gia xi măng 50 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XI MĂNG 53 2.2.1 Giới thiệu chung việc bơm trám xi măng 53 2.2.2 Các nguyên tắc phương pháp trám xi măng 56 2.2.3 Các phương pháp bơm trám xi măng 57 2.2.4 Trám xi măng đặc biệt 72 2.2.5 Trám xi măng ống chống có đường kính lớn 74 2.2.6 Chọn vữa xi măng 75 2.2.7 Tính tốn trám xi măng 76 2.3 CÁC YÊU CẦU TRONG QUÁ TRÌNH BƠM TRÁM 76 2.3.1 Yêu cầu xi măng trám 76 2.3.2 Yêu cầu chất phụ gia trình bơm trám 78 2.3.3 Thực 80 Trang 2.3.4 Kiểm tra chất lượng trám xi măng 82 2.4 CÁC SỰ CỐ THƯỜNG XẢY RA VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC TRONG QUÁ TRÌNH BƠM TRÁM XI MĂNG 83 2.4.1 Các cố phần động diezen 83 2.4.2 Các cố phần ly hợp 85 2.4.3 Các cố phần máy bơm 86 2.5 TRÁM XI MĂNG 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 Trang DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ ống chống giếng khoan Hình 1.2 Ống chống thép Hình 1.3 Tạo xung điện thiết bị địa vật lý Hình 1.4 Chuẩn bị chống ống Hình 1.5 Thả cột ống chống Hình 1.6 Sơ đồ ống chống giếng khoan Hình 1.7 Ống chống lửng Hình 1.8 Chống ống Hình 1.9 Đầu ống chống Hình 1.10 Các loại chân đế ống chống Hình 1.11 Van ngược (Float collar) Hình 1.12 Định tâm ống chống Hình 1.13 Vịng định tâm ống chống Hình 1.14 Chổi quét màng vỏ sét Hình 1.15 Giỏ trám xi măng Hình 1.16 Các nút trám xi măng Hình 1.17 Nút trám xi măng Hình 1.18 Ống chống (steel Casing) Hình 1.19 Phân bố ứng suất kéo cột ống chống Hình 1.20 Sự tác động ứng suất bóp méo ống chống Hình 1.21 Phân bố ứng suất gây nổ ống chống Hình 2.1 Xi măng bột Hình 2.2 Lược đồ sản xuất xi măng Hình 2.3 Sơ đồ trình nung tạo clinke Hình 2.4 Sơ đồ nghiền clinke thành phẩm xi măng Hình 2.5 Vữa xi măng Hình 2.6 Qui trình hình thành vữa xi măng Hình 2.7 Xe trám xi măng Hình 2.8 Xe trộn xi măng Hình 2.9 Sơ đồ đường nối trám xi măng giàn khoan Hình 2.10 Hệ thống trám xi măng Hình 2.11 Thực trám xi măng Hình 2.12 Sơ đồ trám xi măng tầng nút Hình 2.13 Trám xi măng hai giai đoạn thơng thường Hình 2.14 Sơ đồ trám xi măng hai giai đoạn liên tục Hình 2.15 Trám xi măng ba giai đoạn Hình 2.16 Cột ống chống lửng Hình 2.17 Trám xi măng ống chống lửng Hình 2.18 Qui trình trám xi măng cột ống chống lửng Hình 2.19 Đầu bơm trám xi măng ống chống lửng Hình 2.20 Đầu treo ống chống lửng Hình 2.21 Trám bơm ép vữa xi măng ống chống lửng Hình 2.22 Măng séc Hình 2.23 Trám xi măng cần khoan Hình 2.24 Qui trình trám xi măng qua vành xuyến Hình 2.25 Sơ đồ pha trộn, bơm xi măng giàn khoan Hình 2.26 Sơ đồ thực trám xi măng Hình 2.27 Biểu đồ nhiệt kiểm tra chất lượng trám xi măng Trang 14 Trang 15 Trang 16 Trang 17 Trang 20 Trang 21 Trang 24 Trang 25 Trang 25 Trang 27 Trang 27 Trang 28 Trang 29 Trang 30 Trang 31 Trang 31 Trang 32 Trang 32 Trang 33 Trang 33 Trang 34 Trang 39 Trang 41 Trang 42 Trang 42 Trang 44 Trang 44 Trang 54 Trang 55 Trang 55 Trang 56 Trang 57 Trang 58 Trang 60 Trang 62 Trang 63 Trang 64 Trang 65 Trang 66 Trang 67 Trang 67 Trang 70 Trang 72 Trang 74 Trang 75 Trang 81 Trang 82 Trang 82 Trang DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Thành phần khoáng vật xi măng 40 Bảng 2.2 Các tính chất đặc biệt xi măng 40 Bảng Thành phần độ hạt xi măng 40 Bảng Phân loại sử dụng xi măng theo tiêu chuẩn API 43 Bảng Các tính chất vữa xi măng điều kiện sử dụng 44 Bảng Tỷ trọng vữa xi măng theo tiêu chuẩn API 46 Bảng Phân loại xi măng theo tỉ trọng 51 Bảng 11 Các thông số xi măng “G” Xi măng G trộn cát 77 Bảng 12 Bảng yêu cầu Silica flour (S8) 78 Bảng 13 Yêu cầu chất phụ gia 78 Trang GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: Hệ thống chống ống trám xi măng Mã mơ đun: PETD54143 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: 3.1 Vị trí: Là mơ đun chun mơn nghề chương trình đào tạo nghề khoan khai thác dầu khí hệ trung cấp cao đẳng Mơ đun bố trí học sau mơ đun Thí nghiệm dung dịch khoan 3.2 Tính chất: Mô đun trang bị kiến thức chuyên môn chuyên sâu nghề chống ống trám xi măng giếng khoan 3.3 Ý nghĩa vai trò mô đun: Mô đun hệ thống chống ống trám xi măng đóng vai trị quan trọng việc hồn thiện kỹ nghề khoan khai thác dầu khí Mục tiêu mô đun: 4.1 Về kiến thức: A1 Liệt kê loại ống chống, công dụng đặc tính kỹ thuật A2 Trình bày phương pháp bơm trám xi măng, A3 Mô tả cố xảy trình chống ống trám xi măng, trình bày biện pháp khắc phục cố A4 Trình bày qui trình chống ống A5 Trình bày quy trình trám xi măng 4.2 Về kỹ năng: B1 Chống ống chống cho giếng khoan B2 Trám xi măng cho giếng khoan 4.3.Về lực tự chủ trách nhiệm: C1 Tuân thủ tuyệt đối qui định an tồn, PCCC, nội quy phịng mơ hình khoan quy chế nhà trường C2 Tuân thủ qui trình vận hành thiết bị điện có liên quan C3 Xác định cơng việc phải thực hiện, hồn thành công việc theo yêu cầu, không để xảy cố, hư hỏng hệ thống thiết bị Nội dung mơ đun: 5.1 Chương trình khung Mã Tên môn học/ mô đun Số Thời gian đào tạo (giờ) Trang MH/MĐ/HP tín Tổng số Thực Kiểm hành Lý tra thí nghiệm thuyết tập thảo luận LT TH Các môn học chung/ đại cương 14 285 117 153 10 COMP52001 Giáo dục trị 30 15 13 COMP51003 Pháp luật 15 COMP52005 Tin học 45 15 29 COMP51007 Giáo dục thể chất 30 24 COMP52009 Giáo dục quốc phòng An ninh 45 21 21 FORL54002 Tiếng Anh 90 30 56 SAEN52001 An toàn vệ sinh lao động 30 23 Các môn học, mô đun chuyên 42 môn ngành, nghề 1095 220 827 14 34 Môn học, mô đun kỹ thuật sở 10 210 79 121 5 MECM52003 Vẽ kỹ thuật - 45 15 28 ELEO53012 Điện kỹ thuật 45 36 AUTM52111 Cơ sở điều khiển trình 45 14 29 1 PETD53031 Địa chất sở 75 14 58 Môn học, mô đun chuyên môn 32 ngành, nghề 885 141 706 29 PETD53033 Cơ sở khoan 45 42 PETD53137 Thí nghiệm dung dịch khoan 75 14 58 PETD54140 Hệ thống nâng hạ 105 14 87 PETD54141 Hệ thống tuần hoàn dung dịch 105 14 87 PETD55142 Vận hành hệ thống chuỗi cần khoan dụng cụ phá hủy đất đá 135 14 116 PETD54143 Hệ thống chống ống trám xi măng 105 14 87 PETD55144 Hệ thống kiểm soát giếng khoan 135 14 116 PETD54246 Thực tập sản xuất 180 15 155 10 337 980 24 39 I II II.1 II.2 Tổng cộng 56 1380 Trang 5.2 Chương trình chi tiết mơ đun Thời gian (giờ) Số Tên chương, mục TT Tổng số Lý Thực Kiểm thuyết hành tra Chương Chống ống 35 28 Chương Trám xi măng 70 59 105 14 87 Cộng Điều kiện thực mơn học: 6.1 Phịng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn 6.2 Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn 6.3 Học liệu, dụng cụ, mơ hình, phương tiện: Giáo trình, mơ hình học tập,… 6.4 Các điều kiện khác: Phịng mơ hình khoan động Nội dung phương pháp đánh giá: 7.1 Nội dung: - Kiến thức: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kỹ - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu trước đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học + Nghiêm túc trình học tập 7.2 Phương pháp: Người học đánh giá tích lũy mơn học sau: 7.2.1 Cách đánh giá - Áp dụng quy chế đào tạo Cao đẳng hệ quy ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH, ngày 13/3/2017 Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh Xã hội - Hướng dẫn thực quy chế đào tạo áp dụng Trường Cao đẳng Dầu khí sau: Điểm đánh giá + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) Trọng số 40% Trang Hình 2.24 Qui trình trám xi măng qua vành xuyến Nếu xảy tuần hoàn phần mực dung dịch khoảng khơng vành xuyến bề mặt Tiến hành thả cần khoan đường kính nhỏ cho phù hợp với kích thước khoảng khơng vành xuyến bơm xi măng Nếu tuần hồn tồn bộ, khoảng khơng vành xuyến độ sâu cần phải làm đầy xi măng Trường hợp nên sử dụng vữa xi măng có tỷ trọng thấp để tránh trường hợp áp lực cột vữa xi măng lớn gây tuần hoàn vào thành hệ yếu 2.2.6 Chọn vữa xi măng Việc chọn phụ thuộc vào: - Nhiệt độ tĩnh đáy giếng khoan, quy định thời gian đơng cứng vậy, quy định thời gian bơm phun xi măng, - Nhiệt độ đáy giếng khoan lúc có tuần hồn, bơm vữa xi măng xuống, làm thay đổi thời gian đông cứng ảnh hưởng đến thời gian bơm trám xi măng, - Tỷ trọng vữa quy định giới hạn áp suất vỡ vỉa số tầng đất khoan qua, - Độ nhớt dẻo vữa đặc tính thấm lọc nó, - Các thơng số lưu biến vữa, - Thời gian đông cứng tăng trưởng độ bền chịu nén theo thời gian, - Độ bền xi măng môi trường khác có hại cho nó: + Một số nước ăn mòn, + Nhiệt độ cao đáy Vữa sử dụng chủ yếu gồm xi măng nước, có thêm nhiều chất phụ gia, chất có chức định, số chất lại có tác dụng ngược với chất khác, phải xem xét vấn đề tương hợp chất phụ gia Các vữa xi măng kiểm tra phòng thí nghiệm điều kiện mơ điều kiện thực tế điều kiện môi trường trước triển khai việc bơm trám xi măng Bài 2: Trám xi măng Trang 75 Theo quy phạm API, nhiều chủng loại xi măng sử dụng tùy thuộc vào chiều sâu nhiệt độ đáy giếng khoan có tiếp xúc với đới nước ăn mòn thành hệ Sau quy phạm xi măng trám API 10 2.2.7 Tính tốn trám xi măng Tính tốn cho cơng tác trám xi măng cột ống chống bao gồm bước sau: - Xác định chiều cao trám hc - Xác định thể tích dung dịch xi măng, lượng nước lượng xi măng khô dùng để pha chế - Xác định lượng dung dịch ép - Xác định áp suất cực đại bơm trám - Xác định lượng dung dịch xi măng dung dịch ép bơm tốc độ khác - Xác định thời gian cần cho bơm trám - Xác định số xe trám, xe trộn Trong trình bơm trám nút xi măng chuyển động bên cột ống cạo màng sét bên cột ống Do phần dung dịch xi măng bơm sau bị trộn lẫn với dung dịch sét Để đảm bảo chất lượng vành đá xi măng ống chống, phần dung dịch xi măng bẩn giữ lại bên ống với chiều cao h; h = 20  30m 2.3 CÁC YÊU CẦU TRONG QUÁ TRÌNH BƠM TRÁM 2.3.1 Yêu cầu xi măng trám Việc trám xi măng ống chống có vai trị quan trọng q trình thi cơng giếng khoan trình khai thác Mọi cố xảy với cơng việc dẫn đến hậu nghiêm trọng việc khoan việc đưa giếng vào khai thác Do đó, xi măng sử dụng để trám giếng khoan cần phải đạt yêu cầu sau: - Có độ hạt nhỏ theo yêu cầu - Có độ ẩm theo tiêu chuẩn (8  12%) - Có trọng lượng riêng thích hợp - Khi chế tạo thành dung dịch xi măng phải có thời gian ngưng kết phù hợp - Khi dung dịch xi măng đông đặc phải tạo thành vành đá có độ bền học cao, độ thẩm thấu nhỏ q trình đơng cứng khơng thay đổi thể tích Yêu cầu vữa xi măng trám Các tính chất vữa xi măng chọn để bơm trám tùy thuộc vào điều kiện cụ thể giếng khoan phải thỏa mãn yêu cầu sau đây: - Trộn bơm dễ dàng, có tính lưu biến tối ưu cho việc thay dung dịch khoan - Bảo đảm tính chất đồng suốt q trình bơm đẩy - Bảo đảm độ kín đơng cứng, khơng cho khí rị rỉ vào khoảng không vành xuyến - Tạo liên kết tốt ống chống thành hệ Bài 2: Trám xi măng Trang 76 - Phát triển độ bền nhanh bơm trám xong đạt giá trị độ bền đá xi măng ổn định thời gian dài 2.3.1.1 Các thông số xi măng “G” Xi măng G trộn cát (W/35% S8) dùng để bơm trám giếng khoan phải thỏa mãn yêu cầu bảng sau: Bảng Các thông số xi măng “G” Xi măng G trộn cát STT Các tiêu kỹ thuật u cầu Thơng số I Thành phần khống hóa Xi măng G Hàm lượng Magie oxite, MgO Không lớn 6,0 Hàm lượng trioxide sunfua, SO3 Không lớn 3,0 Cặn không tan, CKT Không lớn 0,75 Hàm lượng nung, MKN Không lớn 3,0 Hàm lượng Tricalcium silicate, C3S Hàm lượng Tricalcium aluminate, C3A Không lớn 3,0 Tổng hàm lượng tetracanxialumoferit hai lần tricanxialuminat (C4AF + 2C3A) Không lớn 24 Hàm lượng alkali (Na2O + 0,658 K2O) Khơng lớn 0,75 II Tính chất lý Xi măng G Tỷ lệ trộn nước – xi măng 0,44 Tỉ trọng vữa xi măng (g/cm3) 1,90 ± 0,025 Độ tách nước điều kiện T= 27oC, P= 0.1Mpa, sau giờ, (%) Thời gian quánh vữa T= 52oC, P= 35.6Mpa, (phút) 48 ÷ 65 Khơng lớn 5,9 Khơng sớm 90 Không muộn 120 Độ quánh VXM khoảng thời gian 1530 phút (Bc) Không lớn 30 Độ bền nén đá XM sau bảo dưỡng điều kiện T= 38oC, P= 0.1Mpa, (Mpa) Không nhỏ 2,1 Độ bền nén đá XM sau 8giờ bảo dưỡng điều kiện T= 60oC, P= 0.1Mpa, (Mpa) Không nhỏ 10,3 Bài 2: Trám xi măng Trang 77 Yêu cầu kỹ thuật Silica flour (S8): 2.3.1.2 Bảng Bảng yêu cầu Silica flour (S8) TÊN THƯƠNG MẠI S-8 YÊU CẦU CHỨC NĂNG Bột cát, chống suy giảm độ bền, độ thấm NHIỆT ĐỘ, OC >110 o C NỒNG ĐỘ TÍNH CHẤT 35-100% Trọng lượng riêng SG: 2.63 Thể tích chứa: 1121.3 kg/m³ Thể tích tuyệt đối: 0.3806 l/kg Thể tích hạt: nhỏ 200 mesh Thích hợp cho vữa xi măng với tỉ trọng: 1438 2636 kg/m3 Sử dụng >35% để chống lại suy giảm độ bền nén độ thấm đá xi măng nhiệt độ cao (>110oC) 2.3.2 Yêu cầu chất phụ gia trình bơm trám Bảng 10 Yêu cầu chất phụ gia TÊN THƯƠNG MẠI MCS spacer SealBond Cement Spacer SealBond Plus Additive YÊU CẦU CHỨC NĂNG NHIỆT ĐỘ, OC Chất hoạt động bề mặt/ dung dịch đệm tẩy rửa Lên tới 400°F/ 204°C Giảm thiểu dung dịch Lên tới 204 o C Ởn định tính lưu biến, tăng Lên tới 204 o C Bài 2: Trám xi măng NỒNG ĐỘ TÍNH CHẤT Điền đầy 500ft khoảng khơng vành xuyến -Trọng lượng riêng: 1.089 -Thể tích tuyệt đối: 0.9183 l/kg -Thích hợp để làm nặng với tỉ trọng: 1019 - 2397 kg/m3 -Chất hoạt động bề mặt, suốt màu vàng nhạt, sử dụng để làm dung dịch đệm tránh làm vữa xi măng nhiễm bẩn với dung dịch khoan trình bơm trám xi măng Dung dịch đệm/tẩy rửa, loại spacer dùng hiệu cho dung dịch khoan gốc nước 0.5-3.0 gal/bbl -Tỉ trọng: 2.3 g/m³ -Làm giảm độ thấm thành hệ, giảm mức độ dung dịch phá hủy thành hệ trình bơm trám xi măng 25.0 lb/bbl (71.3 -Trọng lượng riêng: 1.44 -Tỉ trọng tuyệt đối: 339.91kh/m³ -Thể tích tuyệt đối: 0.6944 l/kg Trang 78 TÊN THƯƠNG MẠI YÊU CẦU CHỨC NĂNG NHIỆT ĐỘ, OC độ bền vũng vỏ bùn A-3L Phụ gia làm nhẹ FP-9L Phụ gia chống tạo bọt FP-21L R-8L R-21L CD-33L Phụ gia chống tạo bọt Phụ gia làm chậm đông, kéo dài thời gian đặc quánh vữa xi măng TÍNH CHẤT kg/m³) Lên tới 121 o C 0.2 - 0.8 gps Tất 0.25 - gal/10 bbl Tất 0.25 - gal/10 bbl 93 tới 191°C BHCT Phụ gia làm chậm đông đặc xi măng Lên tới 132°C Phụ gia phân tán tới 2040C Bài 2: Trám xi măng NỒNG ĐỘ -Trọng lượng riêng: 1.40 -Thể tích tuyệt đối: 0.7144 l/kg - Thích hợp cho vữa xi măng với tỉ trọng: thấp đến 1912 kg/m³ -Sử dụng để làm giảm tỷ trọng vữa xi măng Làm ổn định vữa xi măng với tỉ trọng thấp Giảm độ tách nước -Trọng lượng riêng: 0.84 -Thể tích tuyệt đối: 1.909 l/kg -Chất lỏng suốt, giảm tạo bọt, khí trình trộn vữa xi măng -Trọng lượng riêng: 0.88 -Thể tích tuyệt đố: 1.1375 l/kg -Giảm tạo bọt khí và/ chống tạo bọt q trình trộn vữa bơm xi măng -Trọng lượng riêng: 1.22 -Thể tích tuyệt đối: 0.8204 l/kg -Thích hợp cho vữa xi măng với tỉ trọng: 0.02 - 0.40 1438 - 2756 kg/m3 gps -Chất kéo dài thời gian đặc quánh vữa xi măng dùng cho giếng có nhiệt độ từ trung bình đến nhiệt độ cao -Trọng lượng riêng: 1.16 -Thể tích tuyệt đối: 0.8629 l/kg 0.02 - 0.40 -Thích hợp cho vữa xi măng với tỉ trọng: 1438 - 2756 kg/m3 gps Chất kéo dài thời gian đặc quánh vữa xi măng dùng cho giếng có nhiệt độ từ thấp đến trung bình -Trọng lượng riêng: 1.18 -Thể tích tuyệt đối: 0.8504 l/kg -Thích hợp cho vữa xi măng với tỉ trọng: 1797- 2636 kg/m3 -Chất phân tán CD-33L có tác dụng giảm 0.03 - 0.3 độ nhớt vữa xi măng, tạo thuận lợi cho chảy rối Nó sử dụng để gps tăng tỷ trọng xi măng lên khoảng 17,5 ppg thông qua giảm nước mà vẫn giữ độ nhớt thấp CD-33L hoạt động tốt với phụ gia kiểm soát dung dich để nâng cao hiệu chúng Trang 79 TÊN THƯƠNG MẠI FL-66L BA-58L S-8 YÊU CẦU CHỨC NĂNG NHIỆT ĐỘ, OC Phụ gia làm giảm độ thải nước/ Chất đa chức 16 tới 177°C Phụ gia chống khí 38 tới 204°C Bột cát, chống suy giảm độ bền, độ thấm >1100C NỒNG ĐỘ TÍNH CHẤT -Trọng lượng riêng: 1.06 -Thể tích tuyệt đối: 0.9439 l/kg -Thích hợp cho vữa xi măng với tỉ trọng: 1618 - 1941 kg/m3 -Sử dụng cho đa dạng điều kiện giếng 0.12 - 1.25 khoan, đặc biệt giếng có nhiệt độ, áp gps suất cao Giảm độ thải nước vữa XM; Góp phần vào phát triển cường độ nén tuổi sớm Ngồi ra, dùng làm chất ổn định cho vữa xi măng làm giảm dung dịch vữa XM -Trọng lượng riêng: 1.40 -Thể tích tuyệt đối: 0.7144 l/kg -Thích hợp cho vữa xi măng với tỉ trọng: 0.50 - 4.0 1498 - 2336 kg/m³ gps -Chất làm tăng liên kết (tăng độ bền, tính kết dính) tuổi sớm, làm giảm độ thấm xi măng, hạn chế xâm nhập khí giảm độ thải nước -Trọng lượng riêng: 2.63 -Thể tích chứa: 1121.3 kg/m³ -Thể tích tuyệt đối: 0.3806 l/kg -Thể tích hạt nhỏ hơn: 200 mesh -Thích hợp cho vữa xi măng với tỉ trọng: 20-50% 1438 - 2636 kg/m3 -Sử dụng >35% để chống lại suy giảm độ bền nén độ thấm đá xi măng nhiệt độ cao (>100oC) 2.3.3 Thực Xi măng cung cấp cho người sử dụng dạng rời đóng bao Việc cung ứng dạng rời tiện Nhưng ngành cơng nghiệp dầu khí, việc cung ứng xi măng đóng bao trở thành tiền lệ từ lâu đến mức bao trở thành đơn vị đo lường, cần nhớ rằng, muốn bao xi măng có khối lượng 941b với thể tích 1ft khối Tuy nhiên nhìn chung xi măng dạng bao thường không vận chuyển xa kho bãi công trường mà xi măng tời chuyển tới giếng khoan sau trộn sẵn chất phụ gia khác theo dự kiến sử dụng Thao tác trám xi măng thực nhờ thiết bị trám xi măng tập hợp phương tiện cần thiết sử dụng cho cơng việc trường (hình vẽ thiết bị trám xi măng di động) bao gồm: - Một nhiều thùng chứa nhằm đảm bảo chất lượng nước cần cung ứng, - Một nhiều bơm ly tâm để cung cấp cho thùng chứa, cho việc trộn chất lỏng tiếp ứng cho bơm cao áp, Bài 2: Trám xi măng Trang 80 - Máy trộn xi măng, - Một hai bơm cao áp, - Các thiết bị kiểm tra đo lường Hình 2.25 Sơ đồ pha trộn, bơm xi măng giàn khoan Bài 2: Trám xi măng Trang 81 Hình 2.26 Sơ đồ thực trám xi măng 2.3.4 Kiểm tra chất lượng trám xi măng Kết thúc trình bơm trám, van đầu bơm trám đóng lại Giếng khoan giữ yên tĩnh thời gian chờ cho dung dịch xi măng đông rắn Thời gian đông rắn phụ thuộc vào chất lượng xi măng, nhiệt độ áp suất đáy lỗ khoan Trong điều kiện, thời gian đông rắn không 24h Quá trình đơng rắn xi măng q trình toả nhiệt Vì thành lỗ khoan, ống chống dung dịch ngồi ống chống sấy nóng lên Theo số liệu thực tế trình toả nhiệt mà áp suất tăng đến trị số nguy hiểm ống chống trám phải giảm áp lực cách mở van đầu trám Sau thời gian đông rắn dung dịch xi măng, người ta thả nhiệt kế xuống lỗ khoan để xác định độ cao dâng lên thực tế dung dịch xi măng cột ống Q trình đơng rắn xi măng q trình toả nhiêt, nhiều vào khoảng thời gian  10h sau quấy trộn Vì muốn xác định rõ độ cao dung dịch xi măng cần phải thả nhiệt kế xuống lỗ khoan 24h kể từ lúc kết thúc trám Ranh giới xi măng xác định tăng nhiệt độ cách đột ngột (hình vẽ dưới) o t mực xi măng Để xác định chiều cao trám xi măng Hc độ đồng vành đá xi măng, người ta sử dụng rộng rãi phương pháp phóng xạ Thực chất phương pháp dùng dung dịch xi măng có pha thêm chất phóng xạ để trám lỗ khoan sau xi măng đông rắn xung quanh ống chống người ta ghi lại đường cong biểu thị thay đổi cường độ độ phóng xạ gama theo chiều sâu lỗ khoan Hình 2.27 Biểu đồ nhiệt kiểm tra chất lượng trám xi măng Bài 2: Trám xi măng Trang 82 Phương pháp thu kết có rõ ràng hay khơng phụ thuộc vào độ sâu lỗ khoan, lượng dung dịch xi măng trám thời gian từ lúc bắt đầu trám lúc bắt đầu đo Ngoài phương pháp cịn có khả nghiên cứu phân bố dung dịch xi măng bên ống chống Sau xác định độ cao dung dịch xi măng, người ta tiến hành lắp đặt thiết bị miệng giếng khoan Lắp thiết bị giếng xong, thả choòng mũi nhọn vào ống chống để xác định vị trí xi măng ống chống, tiến hành khoan phá nút trám, phần dung dịch xi măng đông cứng chi tiết phần chân ống chống Sau khoan phá “cốc xi măng” người ta thử độ kín ống khai thác Bơm ép phương pháp thử độ kín chủ yếu Trong thời gian thử phải trì áp suất sau: Đối với cỡ ống từ 114, 127, 140, 146, 159, 168 đến 194 thép d áp suất thử 80  100 bar; ống 219 áp suất thử > 100 bar (thép d) Cột ống chống xem kín áp suất không giảm bar sau 30 phút Trong tất lỗ khoan thăm dò ngồi phương pháp ép thử độ kín người ta dùng thêm phương pháp hạ thấp mực nước: cột ống chống coi kín với điều kiện: vịng 4h mực nước khơng dâng lên q 1m ống 146 168; không 0,5m ống 194 219; không 0,3m ống 245 273 Để thử ống chống cách bơm ép người ta sử dụng xe trám xi măng - để thử kín cách hạ thấp mực nước người ta sử dụng ống múc thả xuống lỗ khoan dây cáp 2.4 CÁC SỰ CỐ THƯỜNG XẢY RA VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC TRONG QUÁ TRÌNH BƠM TRÁM XI MĂNG Trong trình bơm trám xi măng phát có biểu cố xảy ra, tổ chịu trách nhiệm bơm trám phải tiến hành thực thao tác sau: Giảm gas, ngắt ly hợp động cơ, đóng van vào động cơ, bơm, kiểm tra khắc phục cố 2.4.1 Các cố phần động diezen Động diezen làm việc không Nguyên nhân - Lẫn không khí vào hệ thống cung cấp - Nước hệ thống làm mát, nguội lọt vào xi lanh - Vòi phun hỏng - Bình lỏng nhiên liệu bị tắc bẩn Biện pháp khắc phục - Xả khơng khí khỏi hệ thống cung cấp - Khắc phục tượng lọt nước vào xilanh - Kiểm tra hoạt động bơm, sửa hư hỏng - Kiểm tra chất lượng phun nhiên liệu điều chỉnh áp suất bắt đầu phun Rửa kim phun Rửa, lọc thô nhiên liệu, cần thay ruột lọc tinh nhiên liệu - Bình lọc khơng khí bị tắc, - Rửa bình lọc khơng khí đổ dầu vào đáy bình bẩn Bài 2: Trám xi măng Trang 83 lọc Động diezen không phát huy đủ công suất Nguyên nhân Biện pháp khắc phục - Không đủ nhiên liệu dẫn - Làm ống dẫn nhiên liệu, kiểm tra hoạt động đến bơm nhiên liệu bơm thấp áp, rửa bình lọc thơ, thay ruột lọc phin - Tắc bình lọc khơng khí - Thơng lỗ nắp thùng khóa nhiên liệu mở hẳn nhiên liệu Tháo rửa bình lọc khơng khí, đổ dầu vào đáy bình - Làm ống xả - Tắc ống xả - Kiểm tra, cần điều chỉnh lại góc phụ sớm - Sai lệch góc phun sớm - Các đôi piston, xilanh, - Thay bơm nhiên liệu vòi phun Thay bơm nhiên liệu kim chi tiết bị mòn phun bị mòn - Áp suất phun nhiên liệu - Điều chỉnh lại áp suất phụn nhiên liệu không Động diezen có khói Nguyên nhân Biện pháp khắc phục * Khói đen (cháy khơng hết nhiên liệu) - Động diezen tải - Chuyển sang số chuyển động thấp - Bình lọc khơng khí bị tắc - Tháo rửa bình lọc khơng khí, thay dầu đáy bình - Kiểm tra đặt lại góc phun - Phun nhiên liệu muộn - Kiểm tra chất lượng phun nhiên liệu - Chất lượng phun xấu điều chỉnh lại áp suất phun * Khói xanh (dầu lọt vào buồng đốt) - Mức dầu cate cao - Mức dầu bình lọc khơng khí q cao - Kẹt vòng găng muội than - Mòn vòng găng piston, xi lanh * Khói trắng: - Động diezen chưa hâm nóng - Lọt nước vào xilanh - Áp suất nén không đủ - Phun nhiên liệu sớm Bài 2: Trám xi măng - Kiểm tra mức dầu xả dầu thừa - Xả dầu thừa đến mức cách mép ngăn chứa dầu 25mm - Tháo piston làm vòng găng - Thay chi tiết mịn - Hâm nóng động nhiệt độ nước dầu đạt mức bình thường - Xả nước khỏi hệ thống cung cấp nhiên liệu - Khắc phục nguyên nhân rò nước từ hệ thống làm nguội vào xilanh - Điều chỉnh lại khe hở supap Kiểm tra điều chỉnh lại góc phun sớm Trang 84 Có tiếng gõ động diezen Nguyên nhân Biện pháp khắc phục - Khe hở supap lớn (có tiếng rào rào nhẹ - Kiểm tra đặt lại góc phun nhiên vỏ nắp chụp xilanh) liệu Điều chỉnh lại khe hở supap đòn gánh, cần điều chỉnh lại - Tiếng gõ chốt piston (tiếng gõ - Thay chốt piston, piston bạc đầu biên giảm số vòng quay trục khuỷu) - Tiếng gõ gối đỡ biên gối đỡ - Thay gối đỡ bị mịn (tiếng gõ khơ, nghe thấy động làm việc có tải) - Tiếng gõ bánh phân phối bị - Sửa chỗ bị xước bánh xước tăng khe hở ăn khớp (tiếng bị mòn hút) Động diezen nóng Nguyên nhân Biện pháp khắc phục - Ít nước hệ thống làm nguội - Đổ thêm nước - Két nước bị bẩn phía ngồi - Làm két nước - Động diezen tải - Làm giảm tải trọng - Cuaroa quạt trùng - Kiểm tra, điều chỉnh độ căng cuaroa - Đóng cặn bẩn áo nước hệ - Xả cặn rửa hệ thống làm nguội thống làm nguội - Van nhiệt khơng mở hồn tồn - Thay van nhiệt - Không đủ dầu động cácte - Đổ thêm dầu te đến mức thước thăm dầu Bình lọc dầu ly tâm khơng làm việc Ngun nhân - Bình lọc dầu ly tâm bị tắc bẩn Biện pháp khắc phục - Tháo bình lọc ly tâm, kiểm tra mức độ quay nhẹ nhàng roto, kiểm tra lưới ống thu dầu lỗ vòi phun lọc ly tâm 2.4.2 Các cố phần ly hợp Ly hợp bị trượt Nguyên nhân - Khớp ngắt ly hợp khơng có hành trình tự - Các miếng đệm ma sát đĩa bị động bị mòn, bị thấm nhớt co lại Biện pháp khắc phục - Điều chỉnh hành trình tự khớp ngắt - Thay miếng đệm ma sát đĩa bị động (nếu bộ) điều chỉnh hành trình tự Ly hợp ngắt không hết Bài 2: Trám xi măng Trang 85 Nguyên nhân Biện pháp khắc phục - Cơ cấu ngắt ly hợp không đảm - Kiểm tra lại việc điều chỉnh lắp đặt bàn đạp bảo hết hành trình khớp cấu đóng ngắt ly hợp khí ngắt - Đĩa ép bị cong vênh - Thay đĩa Điều chỉnh lại hành trình tự khớp ngắt ly hợp Tự ngắt số Nguyên nhân Biện pháp khắc phục - Các khớp bàn trượt phận - Thay chi tiết bị hỏng đồng tốc bánh bị mòn vỡ 2.4.3 Các cố phần máy bơm Bơm làm việc bơm chất lỏng không Lượng chất lỏng bơm q ít, khơng với lưu lượng tính tốn số vịng quay tương ứng Nguyên nhân Biện pháp khắc phục - Van điều tiết đường - Mở van vào đóng - Khơng khí bị hút theo - Kiểm tra chỗ nối phần hút, tìm khắc phục - Van bơm bị hỏng - Làm van, kiểm tra độ khít đệm cao su bề chất lỏng bị rò qua mặt làm việc van đế van, thay đổi chi tiết bị hỏng khơng cịn dùng - Vịng găng piston bơm bị - Lấy kiểm tra piston, thay vòng găng bị mòn mòn để chất lỏng rò qua Khi bơm làm việc, tiếng động khơng bình thường có tiếng gõ phần thủy lực bơm, đồng thời nghe thấy tiếng động sau + Tiếng gõ thay đổi hành trình piston + Tiếng gõ xilanh Nguyên nhân - Sự lắp ghép piston cần bị hỏng - Ống lót xilanh bị gia cố khơng chặt - Lị xo van bị hỏng bị gãy - Chất lỏng vào xilanh không đủ khơng khí bị hút theo, có lực cản lớn hút vào Biện pháp khắc phục - Kiểm tra xiết lại đai ốc - Xiết lại nắp xilanh - Kiểm tra thay van - Khắc phục khơng khí Nếu giảm chiều cao hút vào Kiểm tra van đường vào Cần piston bị nóng lên Bài 2: Trám xi măng Trang 86 Nguyên nhân Biện pháp khắc phục - Sa nhích hộp trượt bị xiết chặt - Nới lỏng Con trượt chốt đầu chữ thập bị nóng lên Nguyên nhân Biện pháp khắc phục - Nhớt lên không đủ - Nhớt có độ nhớt nhỏ - Kiểm tra độ nhớt xem có bị tắc hay khơng - Thay nhớt pha thêm nhớt có độ nhớt cao Tiếng gõ phần truyền động thay đổi hành trình piston Nguyên nhân Biện pháp khắc phục - Lắp ráp piston cần bị hỏng, lắp - Xiết lại đai ốc đai ốc hãm ráp cần trượt bị hỏng - Bạc đầu chữ thập truyền chốt - Thay bạc chốt đầu chữ thập ép đầu chữ thập bị hỏng chặt chốt Ổ bi nóng Nguyên nhân - Độ rò lớn trục khuỷu - Thiếu dầu bôi trơn - Nhớt bị lẫn tạp chất, bị tắc Biện pháp khắc phục - Thay ổ bi - Thêm nhớt - Thay nhớt, rửa ổ bi Truyền động trục vít lõm q nóng Ngun nhân Biện pháp khắc phục - Đai ốc đai ốc hãm trục vít bị hỏng - Xiết lại Chất lỏng bị rò chỗ nối phần nén Nguyên nhân Biện pháp khắc phục - Xiết không chặt chỗ nối - Các miếng đệm bị hỏng, mòn - Xiết lại - Thay đệm làm kín Đứt chốt an tồn Ngun nhân - Áp suất làm việc lớn áp suất cho phép Biện pháp khắc phục - Kiểm tra thay 2.5 TRÁM XI MĂNG Nội dung thực trám xi măng Bước 1: Rửa giếng khoan Yêu cầu: Bơm dung dịch rửa, tốc độ Bước 2: Chuẩn bị vữa xi măng theo yêu cầu Bài 2: Trám xi măng Trang 87 Yêu cầu: vữa xi măng đạt thông số theo yêu cầu Bước 3: Lắp đầu bơm trám Yêu cầu: Lắp kỹ thuật đủ kín Bước 4: Nối đường bơm trám (standpipe) Yêu cầu: Nối đường bơm trám yêu cầu Bước 5: Thử rò áp suất Yêu cầu: thử rò với áp suất lớn 1,5 lần áp suất bơm trám thử rò vòng phút Bước 6: Bơm xi măng Yêu cầu: Bơm tốc độ, áp suất, đồng hồ đo áp suất phải kiểm soát suốt trình bơm trám ❖ TĨM TẮT BÀI - Trong này, số nội dung giới thiệu: - Xi măng chất phụ gia dùng để trám giếng khoan - Các phương pháp bơm trám xi măng - Các yêu cầu trình bơm trám - Các cố thường xảy biện pháp khắc phục trình bơm trám - Thực hành trám xi măng giếng khoan phịng mơ hình ❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN BÀI Câu hỏi Trình bày đặc điểm xi măng chất phụ gia dùng cho việc trám giếng khoan dầu khí? Câu hỏi Trình bày phương pháp bơm trám xi măng Câu hỏi Trình bày yêu cầu trình bơm trám xi măng? Câu hỏi Trình bày cố thường xảy biện pháp khắc phục trình bơm trám xi măng? Câu hỏi Trình bày qui trình bơm trám xi măng? Bài 2: Trám xi măng Trang 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO - Tài liệu tiếng Việt: [1] Nguyen, J.P; Lê Phước Hảo dịch, Kỹ thuật khoan dầu khí, 1994 [2] Nguyễn Văn Giáp, Bài giảng thiết bị khoan thăm dò, Đại học Mỏ - Địa chất, 2002 [3] Lê Phước Hảo, Cơ sở khoan khai thác dầu khí, Nhà xuất giáo dục, 2006 - Tài liệu tiếng Anh: [1] Smith, Dwight K, Cementing: SPE Monograph Series, Vol.4, Petroleum Engineers, 1990 Society of [2] Nelson, Well cementing:Developments in Petroleum Science, 1990 Tài liệu tham khảo Trang 89 ... quan đến ống chống, xi măng trám trám xi măng giếng khoan từ cấu tạo ống chống, hình dạng kích thước đến việc lựa chọn ống chống, cố trình chống ống, …các phương pháp chống ống trám xi măng áp... 2.15 Trám xi măng ba giai đoạn Hình 2.16 Cột ống chống lửng Hình 2.17 Trám xi măng ống chống lửng Hình 2.18 Qui trình trám xi măng cột ống chống lửng Hình 2.19 Đầu bơm trám xi măng ống chống lửng... cột ống chống ln ln trám xi măng tồn chiều dài phần nhơ lên mặt phải đủ bền b Ống chống bề mặt (Surface casing) So với cột ống chống kể cột ống chống cột ống chống thực Cột ống chống cột ống chống