Giáo trình Cơ sở khoan (Nghề Khoan khai thác dầu khí Trình độ Cao đẳng)

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MƠN HỌC : CƠ SỞ KHOAN NGHỀ : KHOAN KHAI THÁC DẦU KHÍ TRÌNH ĐỘ : CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 193/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng năm 2020 Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2020 (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 tồn 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 nghề Trung cấp nghề, 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 2020 Tham gia biên soạn Chủ biên: Ths Phạm Thị Nụ Ks Lý Tòng Bá ThS Hoàng Trọng Quang Trang MỤC LỤC CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ KHOAN DẦU KHÍ 14 1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 15 1.1.1 Dầu khí gì? 15 1.1.2 Đặc điểm dầu khí Việt Nam 18 1.2 GIẾNG KHOAN 18 1.2.1 Định nghĩa 18 1.2.2 Phân loại 18 1.2.3 Các thành phần giếng khoan 20 1.2.4 Cấu trúc giếng khoan 21 1.3 PHƯƠNG PHÁP KHOAN 26 1.3.1 Khái quát khoan dầu khí 26 1.3.2 Các phương pháp khoan dầu khí 27 CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CƠ BẢN THI CƠNG GIẾNG KHOAN 30 2.1 LẬP CHƯƠNG TRÌNH KHOAN 31 2.2 THI CÔNG GIẾNG KHOAN 33 2.2.1 Chọn vị trí khoan 34 2.2.2 Công tác chuẩn bị khoan trường 34 2.3 CHẾ ĐỘ KHOAN 35 2.4 CÔNG NGHỆ KHOAN 35 2.4.1 Khoan lớp mặt 36 2.4.2 Khoan đoạn giếng trung gian 41 2.4.3 Khoan đến mục tiêu 42 2.5 CÔNG NGHỆ CHỐNG ỐNG 42 2.5.1 Mục đích việc chống ống 42 2.5.2 Các phương pháp chống ống 44 2.5.3 Quy trình chống ống 44 2.5.4 Thao tác chống ống 45 2.6 CÔNG NGHỆ TRÁM XI MĂNG 47 2.6.1 Mục đích việc trám xi măng 47 2.6.2 Các phương pháp bơm trám xi măng 48 2.6.3 Trám xi măng cột ống chống lửng 51 2.6.4 Trám xi măng đặc biệt 52 Trang CHƯƠNG 3: GIÀN KHOAN VÀ CÁC HỆ THỐNG CHÍNH TRÊN GIÀN KHOAN 54 3.1 CÁC LOẠI GIÀN KHOAN 55 3.1.1 Giàn khoan đất liền 55 3.1.2 Giàn khoan biển 56 3.2 CÁC HỆ THỐNG CHÍNH TRÊN GIÀN KHOAN 60 3.2.1 Hệ thống nâng hạ 60 3.2.2 Hệ thống quay cần 70 3.2.3 Hệ thống tuần hoàn dung dịch 74 3.2.4 Hệ thống phát lực 75 3.2.5 Hệ thống chuỗi cần khoan dụng cụ phá hủy đất đá 76 CHƯƠNG 4: KHOAN ĐỊNH HƯỚNG 89 4.1 KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG 90 4.1.1 Khái niệm 90 4.1.2 Phân loại 90 4.1.3 Ứng dụng 90 4.2 CÁC DẠNG QUỸ ĐẠO GIẾNG KHOAN 92 4.2.1 Quỹ đạo chữ J, chữ J kéo dài 93 4.2.2 Quỹ đạo chữ S, chữ S cải biên 97 4.3 THIẾT BỊ KHOAN CHUYÊN DỤNG 100 4.3.1 Các dụng cụ định hướng 100 4.3.2 Bộ khoan cụ (BHA) khoan định hướng 104 4.3.3 Các động đáy 106 4.4 KỸ THUẬT LÀM LỆCH HƯỚNG LỖ KHOAN 108 4.4.1 Nguyên lý điểm tựa 108 4.4.2 Nguyên lý lắc 108 4.4.3 Nguyên lý ổn định 108 4.5 GIẾNG NGANG VÀ ỨNG DỤNG 108 4.5.1 Phân loại 108 4.5.2 Ứng dụng 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO .111 Trang DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Giếng khoan thơng số giếng khoan 20 Hình 2: Cấu trúc giếng khoan 21 Hình 3: Nguyên lý khoan đập cáp khoan xoay .28 Hình 1: Chương trình khoan giếng thăm dò 32 Hình 2: Thao tác tiếp cần 37 Hình 3: Thao tác tháo cần 38 Hình 4: Các phụ tùng chống ống .39 Hình 5: Sơ đồ trám xi măng tầng nút 49 Hình 6: Mupta trám phân tầng 50 Hình 7: Sơ đồ trám xi măng ống chống lửng 51 Hình 1: Giàn khoan tự hành, bán tự hành giàn khoan cố định .55 Hình 2: Giàn khoan tự nâng 57 Hình 3: Giàn khoan bán tiềm thủy 58 Hình 4: Tàu khoan .59 Hình 5: Giàn khoan chân đế thép .59 Hình 6: Tời khoan 60 Hình 7: Phanh học 62 Hình 8: Tháp khoan chân .63 Hình 9: Tháp khoan chữ A 64 Hình 10: Sơ đồ móc cáp hệ thống rịng rọc .65 Hình 11: Cáp khoan 66 Hình 12: Rịng rọc tĩnh 67 Hình 13: Rịng rọc động 67 Hình 14: Elevator 68 Hình 15: Các chi tiết hệ thống quay cần 71 Hình 16: Cần chủ lực (Cần chủ đạo, Kelly) 72 Hình 17: Đầu xoay thủy lực 73 Hình 18: Hệ thống tuần hoàn dung dịch 74 Hình 19: Cấu trúc khoan cụ (cột cần khoan) 77 Hình 20: Thành phần cột cần khoan 78 Hình 21: Cần khoan đầu nối 78 Hình 22: Cần khoan nặng 80 Hình 23: Cần nặng .81 Hình 24: Dụng cụ ổn định kiểu cánh 82 Hình 25: Chng khoan chóp xoay 85 Hình 1: Vị trí địa hình khó tiếp cận 91 Hình 2: Một số ứng dụng khoan định hướng 91 Hình 3: Các ứng dụng khác giếng khoan định hướng 92 Hình 4: Các dạng quỹ đạo giếng khoan định hướng 93 Hình 5: Quỹ đạo hình chữ J giếng khoan định hướng 93 Hình 6: Thiết kế hình học cho giếng dạng chữ S chữ S cải biên 98 Hình 7: Các dụng cụ định hướng 101 Hình 8: Chng thủy lực 102 Hình 9: Các khoan cụ khoan định hướng 105 Hình 10: Bộ khoan cụ tăng, ổn định giảm góc nghiêng .106 Trang Hình 11: Động đáy .107 Hình 12: Các dạng quỹ đạo giếng ngang 109 Trang DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Phân loại giếng ngang theo bán kính cong 109 Trang GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Cơ sở khoan Mã mơn học: KKT19MH33 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 môn 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: Chương trình khung 5.1 Thời gian đào tạo (giờ) Trong Mã MH/MĐ/HP Tên mơn học, mô đun Các môn học chung/ đại cương MHCB19MH02 Giáo dục trị I Số tín Tổng số Lý thuyết Thi/ Kiểm tra Thực hành/ thí nghiệm/ tập/ thảo luận LT TH 21 435 157 255 15 75 41 29 MHCB19MH03 Pháp luật 30 18 10 MHCB19MH05 Giáo dục thể chất Giáo dục quốc phòng MHCB19MH08 An ninh MHCB19MH09 Tin học 60 51 4 75 36 35 2 75 15 58 Trang TA19MH02 120 42 72 66 1605 466 1057 33 49 15 285 143 127 11 30 23 2 45 14 29 1 Điện kỹ thuật Cơ sở điều khiển q trình Hóa Đại cương 45 36 45 14 29 1 45 42 3 75 14 58 51 1320 323 930 22 45 KKT19MH32 Địa chất sở Môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề Địa chất dầu khí 30 28 KKT19MH33 Cơ sở khoan 45 42 KKT19MH34 Cơ sở khai thác 45 42 KKT19MH35 30 28 2 30 28 75 14 58 KKT19MĐ38 Địa chất môi trường Nguyên lý phá hủy đất đá Thí nghiệm dung dịch khoan Hệ thống phát lực 45 14 29 1 KKT19MĐ39 Hệ thống khí nén 45 14 29 1 KKT19MĐ40 Hệ thống nâng hạ Hệ thống tuần hoàn dung dịch Vận hành hệ thống chuỗi cần khoan dụng cụ phá hủy đất đá Hệ thống chống ống trám xi măng Hệ thống kiểm soát giếng khoan Hệ thống kiểm soát giếng khoan Thực tập sản xuất 105 14 87 105 14 87 135 14 116 4 105 14 87 135 14 116 75 14 58 180 15 155 10 II II.1 ATMT19MH 01 CK19MH01 KTĐ19MĐ06 TĐH19MĐ12 CNH19MH09 KKT19MH31 II.2 KKT19MH36 KKT19MĐ37 KKT19MĐ41 KKT19MĐ42 KKT19MĐ43 KKT19MĐ44 KKT19MĐ45 KKT19MĐ46 Tiếng Anh Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề Môn học, mơ đun kỹ thuật sở An tồn vệ sinh lao động Vẽ kỹ thuật - Trang Độ dời đáy theo phương ngang: 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 Chương 4: Khoan định hướng Trang 97 - Gradien tăng góc - Gradien giảm góc – 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 Chương 4: Khoan định hướng Trang 98 Khi tính đoạn OQ, OP, QS PS, ta tính x y, từ tính α1 Tọa độ điểm C, D, E T tính sau: 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 99 Suy ra: Do đó: α1 = - 4,33o + 38,08o = 33,75o Lưu ý giá trị x âm không 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 Chương 4: Khoan định hướng Trang 100 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 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 q trình khoan, máng xiên xoay, làm lệch hướng thiết kế ban đầu - Sau chng 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 Chương 4: Khoan định hướng Trang 101 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 - Thiết bị định tâm gắn gần chng khoan có đường kính với chng - Cần nặng khơng nhiễm từ Hình 8: Chng thủy lực Chương 4: Khoan định hướng Trang 102 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 - 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 rơto 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 choòng khoan, gây nên mômen 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: Chương 4: Khoan định hướng Trang 103 - 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 (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 (khơng 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 choòng 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 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 choòng Chương 4: Khoan định hướng Trang 104 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 ổn 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 105 Chú thích: DC – cần nặng DCAm – cần nặng không nhiễu từ NB – dụng cụ ởn định chng MB – dụng cụ ổn định gắn cần nặng FG – dụng cụ ởn 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 cơng nghiệp có hai loại: tuabin động thể tích theo nguyên lý Moineau Chương 4: Khoan định hướng Trang 106 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 choòng 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 u cầu đặc biệt thủy lực Chương 4: Khoan định hướng Trang 107 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 chng, 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 khơng đổi Bộ khoan cụ dùng để khoan đoạn ổn định góc (hay 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 Chương 4: Khoan định hướng Trang 108 Các giếng khoan ngang thường phân loại theo bán kính cong: Bảng 1: Phân loại giếng ngang theo bán kính cong Stt Loại giếng ngang Bán kính cong Góc nghiêng R (ft) (o/100 ft) Chiều dài tối đa đoạn giếng ngang (ft) 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 Chương 4: Khoan định hướng Trang 109 ❖ TÓM TẮT CHƯƠNG Trong chương này, số nội dung giới thiệu: - 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 110 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 111 ... 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. .. 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: Mô đun trang bị kiến thức cấu trúc quy trình thi cơng giếng khoan dầu khí. .. – ? ?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) Trang 13 CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ KHOAN DẦU KHÍ