Giới thiệu thiết bị và dụng cụ khoan

Giớithiệu THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN Trình bày: ThS. ĐỖ HỮU MINH TRIẾT Bộ môn Khoan – Khai thác Dầukhí Khoa Kỹ thuật ĐịachấtvàDầukhí Đạihọc Bách Khoa TP. HCM GEOPET 2 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH Nội dung khốikiếnthứctổng quan về công nghệ khoan dầukhí. 1. Giớithiệucơ sở khoan dầu khí: khái niệm, lịch sử, cơ sở khoan, các nguyên lý cơ bản 2. Thiếtkế và cấutrúcgiếng khoan, công nghệ khoan 3. Thiếtbị và dụng cụ khoan 4. Sự cố trong công tác khoan và các phương pháp xử lý 5. Đo đạc trong quá trình khoan và lấymẫu 6. Hoàn tấtgiếng – Gọidòng 7. Dung dịch khoan và Xi măng 3 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  NỘI DUNG BUỔI HỌC 1. Các loại giàn khoan 2. Các hệ thống thiết bị trên giàn khoan 3. Bộ khoan cụ 4. Choòng khoan 4 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  MỤC TIÊU Sau Sau khi khi h h ọ ọ c c xong xong chương chương n n à à y y , , h h ọ ọ c c viên viên s s ẽ ẽ c c ó ó c c á á c ki c ki ế ế n n th th ứ ứ c cơ b c cơ b ả ả n v n v ề ề : :  Các loại giàn khoan và phạm vi ứng dụng của chúng  Các hệ thống thiết bị chính trên giàn khoan dầu khí và chức năng  Các thành phần của bộ khoan cụ  Choòng khoan 5 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  1. CÁC LOẠI GIÀN KHOAN 6 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  CÁC LOẠI GIÀN KHOAN  Giàn khoan được chia thành hai loại:  Giàn khoan đất liền  Giàn khoan biển  Ngoài ra, giàn khoan còn được phân loại theo:  Chiều sâu khoan được: nhẹ, trung bình, sâu và siêu sâu. • Thiết bị khoan nhẹ: dưới 650 mã lực, khoan tối đa 2000 m. • Thiết bị khoan trung bình: 650 - 1300 mã lực, khoan tối đa 4000 m. • Thiết bị khoan sâu: 1300 - 2000 mã lực, khoan tối đa 7000 m. • Thiết bị khoan siêu sâu: khoảng 3000 mã lực, khoan tối đa 9000 m.  Tải trọng nâng: công suất tời khoan.  Tính cơ động: cố định, tự hành, bán tự hành. 7 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  GIÀN KHOAN TRÊN ĐẤT LIỀN  Các giàn khoan nhẹ (khoan tối đa 2000m) được gắn trực tiếp trên xe tải cỡ lớn và dễ dàng di chuyển từ nơi này đến nơi khác.  Các giàn khoan trung bình và sâu thường gắn trên rơ móc chuyên dụng hoặc xe lăn khổng lồ. Các thiết bị khoan này có thể di chuyển nguyên bộ ở cự ly ngắn. Khi cần di chuyển xa, thiết bị được tháo rời từng phần. 8 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  GIÀN KHOAN TRÊN ĐẤT LIỀN  Giàn khoan cố định:  Được sử dụng để khoan các giếng sâu và siêu sâu.  Các bộ phận chính trên giàn có thể được tháo rời thành từng môđun, dễ dàng vận chuyển trên các xe tải có rơ-móc chuyên dụng và được lắp ráp lại tại khoan trường. 9 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  CÁC LOẠI GIÀN KHOAN BIỂN  Ở biển, tùy thuộc độ sâu mực nước mà người ta sử dụng các loại giàn khoan khác nhau:  Xà lan khoan (badge)  Giàn tự nâng (jack-up)  Giàn bán tiềm thủy (semi-submersible)  Tàu khoan (drill-ship)  Trên giàn khoan biển di động, thiết bị đầu giếng và thiết bị chống phun được lắp ngay dưới sàn khoan (nếu mực nước biển nhỏ hơn 60 m) hoặc dưới đáy biển (nếu mực nước biển lớn hơn 60 m).  Đối với mực nước biển dưới 100 m, người ta có thể dùng các giàn khoan biển cố định. 10 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  CÁC LOẠI GIÀN KHOAN BIỂN DI ĐỘNG Xà lan khoan 0 – 5 m Giàn tự nâng 20 – 120 m Giàn bán tiềm thủy 60 – 1200 m Tàu khoan 30 – 2800 m 11 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  XÀ LAN KHOAN  Xà lan có đáy bằng, sử dụng tại các vùng sông nước nội địa, mặt nước yên tĩnh và nông (khoảng 3 - 5 m).  Xà lan được làm ngập và nằm trực tiếp lên đáy.  Giếng khoan được thực hiện từ sàn xà lan. 12 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  GIÀN TỰ NÂNG  Có cấu tạo như một xà lan nằm trên các chân thép khổng lồ. Giàn có thể khoan ở vùng nước sâu 20 – 120 m.  Tại vị trí khoan, các chân thép được hạ xuống đáy biển. Nước được bơm vào các boong xà lan làm cắm sâu các chân thép vào đáy biển, giúp ổn định giàn khoan trong quá trình làm việc.  Các thiết bị đặt trên giàn thường nhô ra bên ngoài và trượt được để có thể tiến hành khoan ngoài phạm vi của sàn khoan. 13 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  GIÀN BÁN TIỀM THỦY  Cấu tạo từ hai hoặc nhiều khoang chứa nước dưới các chân đế, giúp giàn nổi lưng chừng, tạo thế ổn định giàn tốt nhất.  Nhờ hệ thống máy tính điện tử, hệ thống kiểm soát dằn được tự động giữ độ cao nhúng chìm giàn thích hợpvàổn định giàn.  Các giàn khoan bán tiềm thủy có thể được sử dụng để khoan thăm dò và khai thác trong vùng biển có mực nước sâu từ 60 - 1200 m. 14 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  TÀU KHOAN  Có tính cơ động cao nhất và thường được sử dụng cho các giếng khoan tìm kiếm, thăm dò xa đất liền.  Có thể vận hành trong vùng biển có chiều sâu mức nước từ 30 - 2000 m đôi khi đến 2800 m.  Hệ thống định vị động học có khả năng hiệu chỉnh tự động vị trí thiết bị khoan nhờ các động cơ đẩy dọc (propellers) và đẩy ngang (thrusters) gắn dưới tàu. Các động cơ này được kích hoạt và điều khiển bằng máy tính. 15 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  GIÀN KHOAN BIỂN CỐ ĐỊNH  Giàn khoan và khai thác cố định chế tạo lần đầu tiên vào năm 1937.  Đa số giàn khoan cố định có cấu trúc chân đế bằng thép, một số giàn khoan thế hệ mới có chân đế bằng bê tông cốt thép.  Các chân đế của giàn khoan được cắm vững chắc xuống đáy biển.  Từ một giàn khoan cố định có thể khoan 16 - 32 giếng, hoặc 40 giếng đối với một số giàn đặc biệt. 16 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  CÁC LOẠI GIÀN KHOAN BIỂN KHÁC  Công nghệ hiện nay cho phép khoan và khai thác ở vùng biển sâu hơn 300 m với các thiết bị sau đây:  Tháp chằng cáp (Guyed Towers) sử dụng khung thép nhẹ với các cáp neo xuyên tâm giữ cho tháp đứng thẳng.  Giàn nổi có chân đế căng (Tension Leg Platforms), nối với đáy biển bằng các chân thép ở trạng thái căng. 17 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  2. CÁC HỆ THỐNG THIẾT BỊ TRÊN GIÀN KHOAN 18 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  CÁC HỆ THỐNG THIẾT BỊ TRÊN GIÀN KHOAN Các hệ thống thiết bị chính của giàn khoan bao gồm: 1. Tháp khoan và cấu trúc dưới tháp 2. Hệ thống cung cấp năng lượng 3. Hệ thống nâng thả 4. Hệ thống xoay 5. Hệ thống tuần hoàn dung dịch 6. Hệ thống kiểm soát giếng 7. Hệ thống đo 19 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  THÁP KHOAN  Tháp khoan là cấu trúc bằng thép, chịu tải trọng của bộ khoan cụ, cột ống chống trong quá trình làm việc.  Trong tháp khoan có hệ thống palăng, nơi dựng cần khoan và các thiết bị khoan. Giếng khoan càng sâu cần sử dụng tháp càng cao.  Có hai loại tháp khoan chủ yếu là tháp tiêu chuẩn (tháp 4 chân) và tháp chữ A (tự hành, tháp gập, tháp lồng). 20 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  THÁP KHOAN 1. Giá xếp cần – Pipe Racks 2. Dốc tiếp khoan – Ramp 3. Tháp khoan – Derrick 4. Chuồng khỉ – Monkey board 5. Ròng rọc đỉnh – Crown block 6. Cáp khoan – Drill line 7. Khối ròng rọc động & móc treo – Block & hook 8. Quang treo /đầu nâng – Links & elevator 9. Cần chủ đạo – Kelly 10. Cấu trúc dưới – Substructure 11. Cụm đối áp – BOPs 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [...]... Thiết bị và dụng cụ khoan 42 HỆ THỐNG KIỂM SOÁT GIẾNG Hệ thống kiểm soát giếng GEOPET 43 Thiết bị và dụng cụ khoan HỆ THỐNG KIỂM SOÁT GIẾNG Hệ thống kiểm soát giếng GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan 44 BỘ ĐỐI ÁP (BOP) GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan 45 HỆ THỐNG KIỂM SOÁT GIẾNG Sơ đồ kiểm soát giếng trong trường hợp phun trào GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan 46 CÁC LOẠI ĐỐI ÁP Các loại đối áp GEOPET 47 Thiết. .. chết Thiết bị và dụng cụ khoan 29 HỆ THỐNG NÂNG THẢ Phanh chính: kiểm soát tốc độ chuyển động khi nâng thả bộ khoan cụ GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan 30 HỆ THỐNG NÂNG THẢ Các hệ thống tự bù chuyển động dọc trên các giàn khoan nổi GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan 31 HỆ THỐNG NÂNG THẢ Elevator là một dụng cụ đặc biệt được sử dụng để nâng thả thiết bị dạng ống (các loại cần khoan và ống chống) GEOPET Thiết. .. cố GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan 56 CHỨC NĂNG CỦA BỘ KHOAN CỤ Tổ hợp lực tác dụng lên bộ khoan cụ Lực kéo do trọng lượng bản thân của bộ khoan cụ Lực nén do tác dụng của tải trọng lên choòng Mômen xoắn do tác dụng quay của bộ khoan cụ Mômen uốn Áp suất dư của dung dịch khoan trong và ngoài cần Các tải trọng động GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan 57 THÀNH PHẦN CỦA BỘ KHOAN CỤ Chuỗi cần khoan (drillpipe):... Thiết bị và dụng cụ khoan 68 THIẾT KẾ BỘ KHOAN CỤ Thông số thiết kế Tải trọng (ứng suất) tác dụng Xác định hệ số an toàn Xác định kích thước hình học từng đoạn của bộ khoan cụ Chọn dụng cụ và thiết bị hợp lý Kiểm tra các điều kiện bền tĩnh và độ bền mỏi Điều kiện khoan thực tế khác với những dữ liệu thiết kế Bộ khoan cụ thiết kế bị thay đổi trong quá trình thi công Phân tích sự cố GEOPET Thiết bị và. .. GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan 32 HỆ THỐNG XOAY Bao gồm: • Đầu xoay thủy lực (xa-nhích), • Cần chủ đạo, • Bàn rôto GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan 33 HỆ THỐNG XOAY Đầu xoay thủy lực Bộ phận nối giữa hệ thống palăng và cột cần khoan Đỡ toàn bộ trọng lượng bộ khoan cụ Cho phép bộ khoan cụ quay Làm kín áp suất và là đường dẫn dung dịch khoan trong bộ khoan cụ GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan 34 HỆ THỐNG... kịp thời và tối ưu các thông số chế độ khoan Thiết bị và dụng cụ khoan GEOPET 53 HỆ THỐNG ĐO Các thông số được giám sát trong quá trình khoan GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan 54 3 BỘ KHOAN CỤ GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan 55 CHỨC NĂNG CỦA BỘ KHOAN CỤ Truyền chuyển động quay của bàn rôto tới choòng khoan hoặc nhận mômen của động cơ đáy trong quá trình phá hủy đất đá ở đáy giếng Cho phép thiết lập... etc), 5 Sử dụng cho sinh hoạt (Life support system) GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan 23 HỆ THỐNG CUNG CẤP NĂNG LƯỢNG GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan 24 HỆ THỐNG NÂNG THẢ Các thành phần của hệ thống nâng thả GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan 25 HỆ THỐNG NÂNG THẢ Tời khoan: để nâng thả và treo bộ khoan cụ, cột ống chống, di chuyển các vật nặng và thực hiện các chức năng phụ trợ khác Tời khoan và sơ đồ... dịch và chảy vào bể chứa dung dịch sau khi dẫn qua các thiết bị xử lý dung dịch như sàn rung, thiết bị tách cát, thiết bị lắng bùn, thiết bị tách khí Dung dịch hồi về các bể chứa dung dịch và được gia công lại rồi bơm tiếp tục vào giếng GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan 40 HỆ THỐNG TUẦN HOÀN DUNG DỊCH Máy tách cát GEOPET Máy tách bùn Thiết bị và dụng cụ khoan 41 HỆ THỐNG TUẦN HOÀN DUNG DỊCH GEOPET Thiết. .. CÁC LOẠI ĐỐI ÁP Các loại đối áp GEOPET 47 Thiết bị và dụng cụ khoan CÁC LOẠI ĐỐI ÁP Đối áp dạng ngàm Đối áp vành xuyến GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan 48 HỆ THỐNG KIỂM SOÁT GIẾNG Thiết bị hướng dòng và đối áp trong cần GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan 49 HỆ THỐNG ĐO Đồng hồ đo tải trọng: mặt đồng hồ có hai kim, một kim chỉ tải trọng treo ở móc nâng và kim kia chỉ tải trọng lên choòng (WOB) Đồng hồ... đầu nối cần Bộ dụng cụ đáy BHA bao gồm: Cần khoan nặng Dụng cụ ổn định Búa thủy lực Ống giảm xóc Đầu nối cong (nếu có) Cần nặng Cần nặng không nhiễm từ Động cơ đáy (nếu có) Đầu nối choòng GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan 58 THÀNH PHẦN CỦA BỘ KHOAN CỤ GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan 59 CẦN KHOAN Chú ý đường kính ngoài, đường kính trong, trọng lượng danh định và mác thép Phân loại dựa vào mức độ mòn . căng. 17 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  2. CÁC HỆ THỐNG THIẾT BỊ TRÊN GIÀN KHOAN 18 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  CÁC HỆ THỐNG THIẾT BỊ TRÊN GIÀN KHOAN Các hệ thống thiết bị chính của giàn khoan. và Xi măng 3 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  NỘI DUNG BUỔI HỌC 1. Các loại giàn khoan 2. Các hệ thống thiết bị trên giàn khoan 3. Bộ khoan cụ 4. Choòng khoan 4 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  MỤC. giàn khoan và phạm vi ứng dụng của chúng  Các hệ thống thiết bị chính trên giàn khoan dầu khí và chức năng  Các thành phần của bộ khoan cụ  Choòng khoan 5 GEOPET Thiết bị và dụng cụ khoan  1.