Thiết bị khoan 2

Báo cáo Địa Chất Dầu Khí Báo cáo Địa Chất Dầu Khí A: THIẾT BỊ KHOAN Phần I: Phân loại Căn vào tính di động, giàn khoan chia thành loại: – Giàn khoan đất liền – Giàn khoan biển Ngồi ra, giàn khoan phân loại theo: – Chiều sâu khoan được: nhẹ, trung bình, sâu siêu sâu • Thiết bị khoan nhẹ: 650 mã lực, khoan tối đa 2000m • Thiết bị khoan trung bình: 650 – 1300 mã lực, khoan tối đa 4000m • Thiết bị khoan sâu: 1300 – 2000 mã lực, khoan tối đa 7000m • Thiết bị khoan siêu sâu: khoảng 3000 mã lực, khoan tối đa 9000m – Tải trọng nâng: cơng suất tời khoan – Tính động: cố định, tự hành, bán tự hành a/ Giàn khoan đất liền( onshore, land rigs): Theo tính động, giàn khoan đất liền chia làm loại: tự hành, bán tự hành cố định Giàn khoan tự hành: giàn khoan nhẹ( khoan tối đa 2000m) gắn trực tiếp xe tải cỡ lớn dễ dàng di chuyển từ nơi đến nơi khác Trang Báo cáo Địa Chất Dầu Khí Giàn khoan bán tự hành: giàn khoan trung bình sâu thường gắn rơ móc chuyên dụng xe khổng lồ Các thiết bị khoan di chuyển nguyên cự ly ngắn Khi cần di chuyển xa, thiết bị tháo rời phần riêng biệt Giàn khoan cố định: • Được sử dụng để khoan giếng sâu siêu sâu Trang Báo cáo Địa Chất Dầu Khí • Các phận giàn tháo rời thành mô đun, dễ dàng vận chuyển xe tải có rơ móc chuyên dụng lắp ráp lại khoan trường b/ Giàn khoan biển( offshore rigs): Tùy thuộc vào mục đích( thăm dị hay khai thác) giếng độ sâu mực nước biển mà người ta sử dụng loại giàn khoan khác Có nhóm chính: giàn khoan di động giàn khoan cố định – Các giàn khoan biển di động( mobile offshore rigs): • Xà lan khoan: Trang Báo cáo Địa Chất Dầu Khí + Thiết bị có đáy bằng, sử dụng vùng song nước nội địa, mặt nước yên tĩnh nơng( khoảng 3-5m) + Tại vị trí khoan, xà lan làm ngập nằm trực tiếp lên đáy + Giếng khoan thực từ sàn xà lan • Giàn tự nâng: + Có cấu tạo xà lan lớn nằm chân thép khổng lồ Giàn khoan khoan vùng nước sâu 20 - 120m + Tại vị trí khoan, chân thép hạ tiếp xúc với đáy biển.Sàn khoan tiếp tục nâng lên chân thép chiều cao thích hợp( khơng bị ảnh hưởng sóng biển) suốt q trình làm việc Sau đó, nước bơm( tương đương với tải trọng lớn lúc làm việc giàn) vào boong xà lan làm cắm sâu chân thép vào đáy biển, giúp ổn định giàn khoan trình làm việc Trang Báo cáo Địa Chất Dầu Khí + Các thiết bị đặt giàn thường nhơ bên ngồi trượt để tiến hành khoan ngồi phạm vi sàn khoan • Giàn bán tiềm thủy: + Cấu tạo từ hai hay nhiều khoang chứa nước chân đế, giúp giàn lưng chừng, tạo ổn định giàn tốt nhất, hạn chế ảnh hưởng biển động + Nhờ hệ thống máy tính điện tử, hệ thống kiểm sốt dằn tự động giữ độ cao nhúng chìm giàn thích hợp ổn định giàn Khi cần di chuyển đến vị trí mới, nước từ khoang chứa nước bơm giàn khoan mặt nước + Các giàn khoan bán tiềm thủy sử dụng để khoan thăm dò khai thác vùng biển có mực nước sâu từ 60 – 1200m • Tàu khoan: + Là thiết bị có tính động cao số thiết bị khoan biển thường sử dụng cho giếng khoan tìm kiếm, thăm dị xa đất liền + Về hình dáng, tàu khoan giống tàu vận tải biển, thiết bị khoan giúp phân biệt + Có thể vận hành vùng biển có chiều sâu mực nước từ 30 – 2000m lên đến 2800m + Các tàu khoan neo định vị động học vị trí khoan Hệ thống định vị động học có khả hiệu chỉnh tự động vị trí thiết bị khoan nhờ động đẩy dọc( propellers) đẩy ngang( thrusters) Trang Báo cáo Địa Chất Dầu Khí gắn tàu Các động kích hoạt điều khiển máy tính – Các giàn khoan biển cố định( fixed offshore rigs): +Giàn khoan khai thác cố định chế tạo vào năm 1937, sử dụng nơi có chiều sâu mức nước 100m + Đa số giàn khoan cố định có cấu trúc chân đế thép, số giàn khoan hệ có chân đế bê tông cốt thép + Các chân đế giàn khoan cắm vững xuống đáy biển + Một giàn khoan cố định khoan từ 16 – 32 giếng, 40 giếng số giàn đặc biệt Trang Báo cáo Địa Chất Dầu Khí + Ngày nay, công nghệ tiên tiến cho phép khoan khai thác vùng biển sâu 300m với thiết sau: • Tháp chằng cáp( guyed towers) sử dụng khung thép nhẹ với cáp neo xuyên tâm giữ cho tháp đứng thẳng • Giàn có chân đế căng( tension – leg platforms), nối với đáy biển chân thép trạng thái căng II Các hệ thống giàn khoan Các hệ thống thiết bị giàn khoan bao gồm: Tháp khoan cấu trúc tháp Hệ thống cung cấp lượng Hệ thống nâng thả Hệ thống xoay Hệ thống tuần hoàn dung dịch Hệ thống kiểm soát giếng Hệ thống đo 1.Tháp khoan (derrick, mast) cấu trúc tháp (Substructure) 1.1 Tháp khoan: cấu trúc thép dạng tháp, chịu tải trọng khoan cụ cột ống chống trình làm việc Trang Báo cáo Địa Chất Dầu Khí a/ Phân loại: -Tháp chân (tiêu chuẩn): lắp ráp từ chi tiết riêng biệt bulong hàn khoan trường, phải tháo dỡ di chuyển thiết bị khoan đến nơi khác -Tháp chữ A (tự hành): tháp chữ A lắp ráp toàn xưởng chế tạo, không tháo rời Loại tháp gập lồng vào để giảm kích thước di chuyển sử dụng mặt bị giới hạn Các giàn khoan cố định đất liền giàn khoan biển thường sử dụng tháp khoan tiêu chuẩn, giàn khoan khác trang bị tháp tự hành b/ Các thông số chính: -Chiều cao tháp: Giếng khoan sâu cần sử dụng tháp cao khả cho phép thả cần dựng dài Đa số tháp khoan cho phép thao tác với cần đôi, cần ba -Tải trọng tháp: Tải trọng tháp thông số quan trọng Ngoài tải trọng khoan cụ thiết bị đặt tháp, tháp phải chịu tải trọng động lớn trình nâng thả Vì vậy, tháp thiết kế dựa vào tải trọng nâng sức gió trực diện mà tháp chịu 1.2 Cấu trúc tháp: khung dầm thép lắp ráp với bulong chân tháp khoan Trang Báo cáo Địa Chất Dầu Khí Chức năng: chịu tải trọng tháp khoan tạo khoảng trống cần thiết để bố trí hệ thống đầu giếng, thiết bị miệng giếng thiết bị chống phun Cấu trúc tháp độc lập với tháp Hệ thống cung cấp lượng: sử dụng động diezel tuabin khí làm nguồn lượng Máy phát điện diezel Động diezel Trang 10 Báo cáo Địa Chất Dầu Khí -Số lượng động tùy thuộc vào kích thước chiều sâu tối đa khoan a/ Chức năng: cung cấp lượng cho Tời khoan (Drawworks), Các máy bơm dung dịch (Mud pumps), Hệ thống rôto (Rotary system), Năng lượng cho thắp sáng,… (Auxiliary power requirements for lighting etc), Sử dụng cho sinh hoạt (Life support system) b/ Phân loại: -Phương pháp truyền tải năng: Chủ yếu gặp thiết bị khoan cũ nhỏ Công suất động phát hòa chung nhờ nối động với thông qua cách nối thủy lực, vịng chuyển đổi xích tải Các bánh phát động truyền xích phụ dùng để nâng thả khoan cụ, dây cu-roa lớn sử dụng để quay máy bơm dung dịch Nhược điểm: sử dụng xích tải truyền động nên phương pháp buộc phải bố trí động gần giàn khoan gây nên tiếng ồn lớn thường xuyên cho công nhân làm việc -Phương pháp truyền tải điện năng: Được sử dụng phổ biến để phát động phần lớn máy móc giàn Các động làm quay đổi chiều, đổi chiều sinh dòng xoay chiều tiếp tục truyền qua cáp đến cấu kiểm soát chuyển đổi điện Từ đây, phần lớn lượng phát đổi thành chiều truyền ngược lại cáp đến động điện nối trực tiếp với thiết bị liên quan Ưu điểm: hệ thống điện-diezel loại trừ chuyển đổi nặng nề, phức tạp nên động đặt xa giàn khoan để giảm tiếng ồn cho công nhân làm việc Hệ thống nâng thả: Trang 11 Báo cáo Địa Chất Dầu Khí 3.1 Tời khoan: dùng để nâng thả treo khoan cụ, cột ống chống di chuyển vật nặng thực chức phụ trợ khác Chi tiết cấu tạo: Tời khoan khung kim loại, có gắn ổ bi để đỡ trụ tời trục truyền Tời có trang bị phanh để hãm giảm tốc độ quay tang tời Tời khoan gồm tang tời để cuộn cáp khoan đến tang phụ nhỏ để tháo vặn cần khoan, nới lỏng ren tháo cần, thả dụng cụ nhẹ xuống đáy, di chuyển dụng cụ nhẹ quanh sàn khoan Trang 12 Báo cáo Địa Chất Dầu Khí Tời khoan sơ đồ động học tời khoan 3.2 Hệ thống ròng rọc: biến đổi chuyển động quay tang tời thành chuyển động tịnh tiến móc nâng đồng thời giảm tải cho dây cáp Rịng rọc tĩnh (n): có cấu tạo khung đỡ, có lắp ổ trục lăn Khung đỡ thường gắn liền với tháp Rịng rọc động (n+1): gồm vỏ hàn, có lắp ổ trục, rục lăn ròng rọc tĩnh Chiều sâu giếng khoan lớn, trọng tải lớn, cần hệ ròng rọc có số lượn lăn n x (n+1) nhiều Ròng rọc tĩnh Ròng rọc động 3.3 Cáp khoan: Là loại cáp trịn múi, khơng tở, xoắc nghịch với đường kính 25; 28 32,5 mm Cấu tạo: gồm phần, ruột cáp, múi cáp sợi cáp Mỗi múi từ 19 đến 37 sợi cáp Các sợi xoắn thành múi, múi xoắn quanh ruột kim loại (giếng khoan sâu) hữu (giếng khoan nơng) Trang 13 Báo cáo Địa Chất Dầu Khí Cáp khoan 3.4 Các thiết bị khác: Phanh chính: cho phép thợ khoan kiểm soát tốc độ chuyển động nâng thả khoan cụ Hệ thống tự bù: điều chỉnh trình chuyển động dọc giàn, cho phép thiết bị khoan chuyển động tự tương đối để treo khoan cụ cột ống bao Elevator: dụng cụ đặc biệt dùng để nâng thả thiết bị dạng ống (các loại cần khoan ống chống) Hệ thống tự bù chuyển động dọc giàn khoan Trang 14 Báo cáo Địa Chất Dầu Khí Phanh Elevator Hệ thống xoay (Roto) 4.1 Đầu xoay thủy lực: phận nối hệ thống palang cột cần khoan a/ Chức năng: Đỡ toàn trọng lượng khoan cụ Cho phép khoan cụ xoay Làm kín áp suấ đường dẫn dung dịch khoan b/ Thành phần: Phần khơng xoay: treo vào móc nâng Phần xoay: nối với cột cần khoan Trang 15 Báo cáo Địa Chất Dầu Khí 4.2 Cần chủ đạo (Kelly): chi tiết đặc biệt thép cứng vững, rỗng tâm có tiết diện vng lục giác a/ Chức năng: Truyền chuyển động quay bàn roto cho khoan cụ Trược dọc theo trục giếng khoan Dẫn dung dịch khoan xuống đáy giếng b/ Hoạt động: Cần chủ đạo nằm lọt bên lỗ mở hình vng hình lục gia1ctrong ống lót, ống lót đặt lọt vào bàn dẫn động Khi bàn dẫn động quay kéo cần chủ đạo quay theo Trang 16 Báo cáo Địa Chất Dầu Khí Chiều dài cần chủ đạo 40,46,54 ft ứng với chiều dài làm việc 37, 43, 51 ft Do đó, khoan hết chiều dài làm việc cần chủ đạo, phải tiếp thêm cần khoan 4.3 Bàn roto: vận hành nhờ động điện riêng Thành phần: Bàn dẫn động làm xoay cần chủ đạo Bộ chấu lót dụng cụ dạng dải có gắn kẹp chặt đặt xung quanh cần khoan, để giữ cần khoan treo lơ lửng tháo cần chủ đạo 4.4 Động treo (Top drive): số thiết bị khoan đại, thay hệ thống bàn roro/ cần chủ đạo cần thi công giếng sâu Trang 17 Báo cáo Địa Chất Dầu Khí a/ Ưu điểm: Khơng phải dùng cần chủ đạo Thao tác lắp với khoan cụ làm việc độ cao Có thể tiếp cần dựng dài (cần ba) Làm quay khoan cụ nâng tuần hoàn dung dịch (doa ngược) Lấy lõi khoan dài Không cần tháo rời khoan cụ hai giếng khoan khai thác việc dịch chuyển thiết bị khoan thực với tháp khoan đứng cần dựng tháp b/ Nhược điểm: Phải lắp đặt hế thống dẫn hướng tháp Phải gia cố kết cấu có lực xoắn phụ Phải tăng chiều cao tháp đầu quay dài đầu xoay thủy lực thơng thường Phải có ống mềm cáp tải điện phụ tháp khoan Tăng đáng kể khối lượng cao Tăng giá thành thiết bị phải bảo dưỡng cẩn thận nhiều so với hệ thống bàn roto/cần chủ đạo Hệ thống tuần hoàn dung dịch Trang 18 Báo cáo Địa Chất Dầu Khí a/ Chức năng:  Vận chuyển mùn khoan từ đáy giếng lên bề mặt kịp thời nhanh chóng  Tạo điều kiện tốt để thi cơng giếng an tồn hiệu b/ Hoạt động: Máy bơm hút dung dịch khoan từ bể chứa dung dịch theo trình tự sau đây: Ống đứng- Tuyo cao áp- Cần chủ đạo- Cần khoan- Cần nặng- Vòi phun thủy lực chòng khoan- Khoảng không vành xuyến- sàn rung, thiết bị xử lý dung dịch- Bể chứa dung dịch Hệ thống tuần hoàn dung dịch hệ thống kín Dung dịch khoan tuần hồn nhiều lần q trình khoan giếng Dung dịch khoan hiệu chỉnh liên tục cho phù hợp với giai đoạn khoan giếng Trang 19 Báo cáo Địa Chất Dầu Khí c/ Thiết bị xử lý dung dịch:  Máy khuấy dung dịch súng phun dung dịch lắp bể chứa đảm bảo tính chất dung dịch đồng  Máy lắng bùn máy tách cát để tách hạt sét mịn cát  Máy tách khí dùng để tách khí khỏi dung dịch nhiễm khí, tránh tượng kích phun trào tự  Phễu trộn lớn dùng để thêm nguyên liệu rắn sét barit Máy tách cát Máy tách bùn Trang 20