nghiên cứu sự mòn của chồng khoan trong khoan dầu khí. tính toán sử dụng hợp lý chồng khoan

Tài liệu tham khảo nghiên cứu sự mòn của chồng khoan trong khoan dầu khí. tính toán sử dụng hợp lý chồng khoan

MỞ ĐẦU

Công nghiệp dầu khí là ngành kinh tế mũi nhọn và non trẻ của đất nước ta Sản lượng dầu thô khai thác từ mỏ Bạch Hổ không ngừng tăng, cùng với sản lượng từ các mỏ đã và đang được phát hiện như mỏ Đại Hùng, Rồng, Rạng Đông… Đã đóng góp một phần không nhỏ cho sự phát triển của nền kinh tế quốc dân Ngoại tệ thu về cho đất nước từ việc suất khNu dầu thô đã đạt hơn 1 tỷ USD/năm N hìn vào những con số thống kê ta thấy được sự phát triển vượt bậc của ngành công nghiệp dầu khí trong điều kiện cơ sở vật chất

và trang thiết bị phục vụ cho công tác tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí còn nhiều hạn chế so với các nước khác trong khu vực và trên thế giới đã khẳng định được sự trưởng thành của ngành trong thời gian qua

Để đạt được những mục tiêu đề ra thì nhiệm vụ cấp bách của ngành dầu khí là tiếp tục đNy mạnh công tác tìm kiếm thăm dò ở các bể trầm tích và khNn trương đưa các mỏ đã phát hiện trữ lượng thương mại vào khai thác, đây

là một thách thức lớn đối với ngành, là biểu hiện tập trung cao độ về đầu tư ( hàng tỷ USD) để thực hiện một khối lượng công việc khổng lồ mà thực tế chúng ta mới tiến hành được một phần trong những năm vừa qua

Mặt khác do điều kiện địa chất đặc thù của vùng mỏ, chủ yếu dầu khí được khai thác từ tầng móng ở độ sâu lớn có nhiệt độ và áp suất cao Cho nên việc tiến hành khoan các lỗ khoan thăm dò và khai thác dầu khí gặp không ít khó khăn phức tạp, đòi hỏi phải có trình độ khoa học kỹ thuật cao cùng với trang thiết bị hiện đại để nâng cao tốc độ khoan nhằm tăng hiệu quả và rút ngắn thời gian thi công Một trong những dụng cụ khoan quan trọng quyết định đến sự thành công của quá trình khoan đó là choòng khoan Trong những năm gần đây độ bền và tuổi thọ của choòng khoan đã được tăng lên đáng kể

do sử dụng ngày càng rộng rãi các loại choòng kiểu mới có gắn răng hợp kim cứng và vật liệu siêu cứng cho hiệu quả khoan cao

Choòng chóp xoay là loại dụng cụ phá hủy đất đá chủ yếu để thi công các giếng khoan tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí, trong đó loại choòng

ba chóp xoay tỏ ra hiệu quả hơn cả, chiếm khoảng 86% - 95% khối lượng các choòng khoan được sử dụng trong ngành dầu khí Trước đây ta thường dùng các loại choòng khoan do Liên Xô (cũ) sản suất, nhưng những năm gần đây

đã sử dụng rộng rãi các loại choòng khoan của Mỹ, Pháp, N hật… N hìn chung các loại choòng của Mỹ tỏ ra ưu việt hơn choòng khoan của N ga song không

ổn định bằng: Có choòng khoan được 600m đến 800m, có choòng chỉ khoan được 50m đến 70m Lý do chính là các nhà sản xuất choòng khoan chưa có những thiết kế phù hợp với điều kiện địa chất và thi công tại vùng mỏ của nước ta, đồng thời việc lựa chọn choòng khoan ở nước ta cũng chưa có đủ cơ

sở khoa học và thực tiễn Vì vậy, việc đánh giá hiệu quả làm việc của choòng khoan chóp xoay để có thể sử dụng chúng một cách hợp lý là nhiệm vụ cấp bách hàng đầu nhằm nâng cao hiệu quả khoan, giảm giá thành khoan thăm dò

và khai thác dầu khí ở Việt N am

Là sinh viên thuộc bộ môn Thiết bị Dầu khí và Công trình, khoa Dầu Khí, trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà N ội sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại trường cũng như được thực tập tại Xí nghiệp khoan và sửa giếng của Vietsovpetro, được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy N guyễn Văn Giáp em quyết định chọn đề tài:

˝ ghiên cứu sự mòn của choòng khoan trong khoan dầu khí Tính toán sử dụng hợp lý choòng khoan ˝

N hiệm vụ của đề tài trước hết là giới thiệu sơ bộ về chủng loại cũng như cấu tạo của một số loại choòng Tổng hợp, phân tích lý thuyết và thực tế

về choòng chóp xoay để đánh giá hiệu quả làm việc của choòng , từ đó làm cơ

sở cho việc lựa chọn choòng khoan thích hợp với điều kiện địa chất và kỹ thuật cụ thể của nước ta nhằm đạt năng suất khoan cao, tiết kiệm chi phí, hạ giá thành khoan

Cấu trúc đề tài bao gồm phần mở đầu, 4 chương nội dung, phần kết luận, tài liệu tham khảo, được trình bày trong 84 trang với 14 bảng biểu, 42 hình vẽ Đề tài được hoàn thành tại trường Đại học Mỏ - Địa Chất dưới sự

hướng dẫn của thầy guyễn Văn Giáp - Bộ môn Thiết bị Dầu khí và Công

trình

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và lời cảm ơn chân thành tới

thầy giáo guyễn Văn Giáp - Bộ môn Thiết bị Dầu khí và công trình, cùng

các anh chị thuộc xí nghiệp khoan và sửa giếng của Vietsovpetro, các thầy cô

giáo trong bộ môn Thiết bị Dầu khí và Công trình, bộ môn Khoan Khai

thác, bộ môn Cơ khí, bộ môn Máy Thiết bị Mỏ trường Đại Học Mỏ - Địa

Chất Hà N ội cùng toàn thể các bạn sinh viên đã giúp đỡ tác giả hoàn thành tốt

đề tài này

Trong quá trình làm đề tài, do mức độ tìm hiểu mới ở dạng nguyên lí, tài liệu cũng còn hạn chế và chưa được trực tiếp sử dụng trong thực tế nên đề tài còn nhiều thiếu sót Rất mong được sự góp ý của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp

Xin chân thành cảm ơn !

CHƯƠG 1

TỔG QUA VỀ SỬ DỤG CHOÒG KHOA

1.1.1 Tổng quan về choòng khoan

Choòng khoan là một dụng cụ khoan, là bộ phận được lắp đặt ở dưới

cùng của tổ hợp thiết bị đáy với chức năng chính là phá hủy đất đá để tạo

thành lỗ khoan phục vụ cho công tác tìm kiếm thăm dò và khai thác các

khoáng sản có ích trong vỏ trái đất

Trong công tác khoan thăm dò và khai thác dầu khí thì choòng khoan

đóng 1 vai trò quan trọng quyết định đến thành công của quá trình khoan

Chính vì vậy mà việc lựa chọn sử dụng choòng khoan 1 cách hợp lý và có

hiệu quả được quan tâm đúng mức trong công tác khoan

Hình 1.1 Ví trí của choòng khoan trong tổ hợp thiết bị khoan

Về mặt cấu trúc thì choòng khoan đều gồm 3 bộ phận chính đó là : Phần hoạt động, bộ phận dẫn dung dịch và phần lắp nối Riêng đối với loại choòng chóp xoay thì còn có thêm bộ phận đặc thù là hệ thống ổ tựa của chóp xoay

- Phần lắp nối: Là bộ phận để nối choòng khoan với phần dưới của cột cần khoan và chuyền năng lượng cần thiết cho phần hoạt động thông qua các đầu nối trực tiếp bằng ren, có thể là ren ngoài hoặc ren trong tùy theo kích thước của choòng N ếu choòng có kích thước lớn thì nối bằng ren trong còn choòng có kích thước nhỏ thì nối bằng ren ngoài

- Phần hoạt động: Là phần tác dụng trực tiếp với đất đá để phá hủy, chúng có thể làm bằng răng dạng nêm lưỡi cắt, răng hợp kim cứng định hình, hoặc bằng hạt kim cương…Chúng được bố trí theo các mặt tiếp xúc với đáy

và thành lỗ khoan nhằm tạo cho lỗ khoan có hình dáng và đường kính nhất định Đặc tính và nguyên tắc của phần hoạt động phụ thuộc vào đất đá

- Hệ thống dẫn dung dịch: Là khoảng trống giữa các thân choòng cùng với các lỗ dẫn chất lỏng xuống đáy được bố trí với tác dụng giải phóng mùn khoan, làm sạch đáy lỗ khoan đồng thời có tác dụng làm mát choòng khoan

N ếu như tốc độ dòng chất lỏng đi qua khỏi vòi dưới 70m/s được xem là hệ thống rửa thường, vòi dẫn liền với thân choòng Còn với dòng chất lỏng đi qua khỏi vòi tăng lên từ 70-130m/s được gọi là mũi khoan kiểu vòi phun, lúc

đó vòi được chế tạo từ vật liệu bền mòn như hợp kim gốm, thép gió,…thành một chi tiết riêng có thể thay thế được

Trong thực tế của công tác khoan hiện nay tại Vietsovpetro phổ biến nhất

là 3 loại choòng khoan được sử dụng đó là :

Choòng khoan dạng lưỡi cắt: Dùng để khoan đất đá mềm dẻo, làm việc theo nguyên lý cắt - vỡ

Choòng khoan dạng hợp kim cứng hoặc choòng kim cương : Dùng để khoan đất đá từ cứng đến rất cứng, làm việc theo nguyên lý mài-cắt-vỡ Choòng khoan chóp xoay: Có thể sử dụng với nhiều loại đất đá khác nhau từ mềm đến cứng, làm việc theo nguyên lý đập-vỡ

Sau đây ta sẽ trình bày cụ thể hơn về từng loại choòng

1.1.2 Các loại choòng thường được sử dụng ở Vietsovptro

1.1.2.1 Choòng khoan lưỡi cắt

Được chế tạo theo kiểu 2 hoặc 3 lưỡi cắt, ký hiệu 2L, 3L Chúng gồm

thân phía trên có đầu nối ren và phần dưới là các lưỡi cắt Phía trước của lưỡi

cắt đều có lỗ thoát chất lỏng để rửa sạch đáy lỗ khoan trong quá trính khoan

Thân và lưỡi cắt được chế tạo từ thép hợp kim yếu hoặc trung bình theo phương pháp rèn hoặc dập Riêng mũi khoan 2L có thân và lưỡi cắt được chế tạo liền nhau còn loại 3L thân được chế tạo rời sau đó lưỡi cắt được hàn vào cách nhau 1200 Để tăng cường độ bền cho lưỡi cắt thì mặt trước và mặt bên được khảm hợp kim cứng dạng bột hoặc dạng tấm kiểu các bít vonfram tới một chiều cao nào đó

N goài ra mũi khoan lưỡi cắt còn có hệ thống thoát nước rửa có tác dụng hướng dòng chất lỏng từ cần khoan chảy trực tiếp lên đáy ở khoảng cách 2/3 bán kính từ tâm mũi khoan với mục đích đảm bảo độ lệch dòng chảy về mặt trước của lưỡi cắt để rửa sạch đáy và làm mát lưỡi cắt

Loại mũi khoan 2L còn được gọi là mũi khoan đuôi cá thường có đường kính từ 76-161(mm ) hoặc lớn hơn để khoan trong đất đá mềm và thường

không được dùng trong khoan tua bin vì mô men phá hủy lớn

4 3 2 1

Hình vẽ 1.2 Choòng khoan 2 lưỡi cắt

( 1- Thân choòng; 2 - Cánh; 3 - Răng; 4 - Tấm cắt)

Loại mũi khoan 3L (hoặc nhiều hơn) tuy có giá thành chế tạo cao hơn loại 2L nhưng có ưu việt hơn do tạo sự định tâm tốt, có độ bền mòn cao hơn,

có thể khoan với các cấp đường kính lớn hơn từ 120-750 mm Chính vì vậy

mà mũi khoan cần được gia cố bằng hợp kim cứng với chiều dầy có thể tới 1,5mm N goài ra còn chế tạo loại lưỡi khoan 3L dùng trong công tác khoan lấy mẫu với chất lượng đảm bảo

1.1.2.2 Choòng khoan hợp kim và choòng khoan kim cương

* Choòng khoan hợp kim

Được sử dụng khoan hiệu quả đối với các tầng đất đá có nhiều xen kẹp cứng và mài mòn N guyên lý phá hủy của mũi khoan là mài-cắt, chính sự làm việc có hiệu quả của loại choòng khoan này đã thúc đNy quá trình nghiên cứu hoàn thiện cấu trúc của choòng khoan hợp kim Điển hình là loại DIR( của

N ga ), từ 1 thân đúc người ta hàn vào 6 lưỡi cắt có các mép cắt bố trí ở chiều cao khác nhau so với đáy, do đó chúng lần lượt được tham gia vào quá trình phá hủy đất đá, khi các mép dưới mòn hết thì đã có các mép trên thay thế Các lưỡi cắt được gắn răng hợp kim cứng hình trụ, các răng được ép thành từng hàng sao cho các hàng tiếp theo cao hơn hàng trước nó khoảng 1/3 chiều cao của răng, mặt sau và mặt bên (phần doa thành ) cũng như giữa các răng ở phần trước đều được gia cố bằng hợp kim cứng

Hình 1.3 Choòng khoan hợp kim ( 1- Thân đúc; 2- Khuôn đầu; 3- Răng cắt )

Quá trình làm sạch đáy lỗ khoan được tiến hành thông qua 4 vòi phun

bằng hợp kim gốm, trong đó có 1 vòi phân bố ở giữa và 3 vòi còn lại được

phân bố đều giữa các lưỡi cắt ở khoảng cách 2/3 bán kính từ tâm choòng đảm

bảo cho quá trình làm sạch đáy được hoàn toàn

N goài ra còn 1 số loại choòng có cấu trúc đặc biệt khi đó các răng

được bố trí thành 3 hoặc 4 mức chiều cao và đã tỏ ra có hiệu quả đối với đất

đá mềm và trung bình

* Choòng khoan kim cương

Choòng khoan kim cương làm việc theo nguyên lý cắt-vỡ, được dùng để

khoan trong đất đá từ trung bình đến rất cứng, có thể khoan được cả lỗ khoan

thẳng đứng và định hướng Dùng được cho tất cả các phương pháp khoan đặc

biệt là khoan tua bin vì đạt được vận tốc quay cao N ếu sử dụng choòng kim

cương 1 cách hợp lý thì nó cho những chỉ tiêu khoan tốt, cụ thể là tiến độ

khoan cao, giảm được thời gian kéo thả, giảm được độ cong trong khoan định

hướng Tuy nhiên, việc sử dụng choòng này chủ yếu phụ thuộc tính chất của

đất đá và tính toán kinh tế

Cấu trúc của choòng khoan kim cương gồm phần thân, lõi thép, khuôn

đầu và kim cương

- Thân được chế tạo từ thép hợp kim kết cấu hoặc là thép crom 40X với

hàm lượng các bon 0,3-0,4%, phần trên có tiện ren để nối với cần khoan

- Khuôn đầu là nơi gắn kết của các hạt kim cương và bố trí các rãnh

thoát nước, nó là bộ phận quan trọng nhất của choòng khoan Vật liệu và chất

lượng của khuôn đầu quyết định đến hiệu quả hoạt động của choòng kim

cương Chính vì vậy mà khuôn đầu phải có độ giãn nở nhiệt giống như kim

cương và có độ mòn tỷ lệ với kim cương N ếu khuôn đầu mềm quá sẽ mòn

nhanh dẫn đến hiện tượng kim cương dễ bị tróc, rơi N ếu khuôn đầu cứng quá

sẽ làm cho kim cương khó nhô lên mặt của choòng khoan để tham gia vào

quá trình phá hủy

Hiện nay khuôn đầu được chế tạo từ vật liệu cơ sở là bột cacbit volfam

và 1 chất chảy, sau khi nung nóng trong khí trơ một hợp kim theo yêu cầu,

các chất chảy thông dụng nhất là N i, Mn, Co, Mo Tùy theo tỷ lệ của chất

chảy mà ta có thể thay đổi được độ cứng của khuôn đầu

Hình 1.4 Cấu tạo choòng kim cương(PDC)

Bảng 1.1 Các thông số thiết kế cho một số loại choòng kim cương ( Hughes

Bề mặt của khuôn đầu có hình dạng khác nhau tạo nên do các rãnh

thoát nước có mặt tiếp xúc với đất đá, có thể là rãnh xoắn hoặc rãnh quạt

hướng tâm Thông qua các rãnh xoắn này mà chất lỏng được hướng từ cần

khoan ra khoảng không vành xuyến Trong thời gian gần đây người ta còn

Formatted: Centered

thiết kế cấu trúc rãnh thoát nước bảo đảm làm sạch, làm mát tốt nhưng không gây sói lở kim cương, chiều dài và hình dáng phải lựa chọn sao cho với tốc độ chảy như thế nào vẫn đảm bảo được 1 sự giảm áp trên mũi khoan khoảng 15-30KG/cm2 N goài ra còn các rãnh chảy qua thân hướng trực tiếp chất lỏng lên mặt hoạt động

- Phần hoạt động của mũi khoan là kim cương dạng hạt hoặc dạng bột

Sự phân bố kim cương trên khuôn đầu có thể theo các sơ đồ khác nhau như: xoắn, bàn cờ, hướng tâm…Tùy theo tính chất đất đá, hệ thống dẫn nước, kích thước hình dáng, loại kim cương mà bố trí độ nhô của hạt trên mặt khuôn là 1/3-1/8 kích thước hạt Việc sắp sếp hạt kim cương trên 1 choòng khoan cũng khác nhau, chẳng hạn mặt trước phân bố các hạt có kích thước từ 0,2-0,34 cara, còn các mặt bên và côn phía trong thì có độ hạt nhỏ hơn từ 0,1-0,25 cara

Choòng khoan kim cương được chế tạo theo các phương pháp khác nhau như: khảm, đúc và luyện kim bột…

+ Khảm là phương pháp luyện cổ điển hiện nay ít được sử dụng, chủ yếu dùng để chế tạo các kiểu mũi khoan lấy mẫu Trên mặt của khuôn đầu được đúc sẵn các lỗ sau đó khảm hạt kim cương và theo phương pháp thủ công

+ Phương pháp đúc được sử dụng để chế tạo choòng khoan, nhờ các khuôn đúc có thể bằng than chì, khi đó các hạt kim cương sẽ được sắp sếp theo sơ đồ nhất địnhvà rót hợp kim nhẹ vào sau đó được gắn với lõi và thân choòng

+ Phương pháp luyện kim bột được tiến hành bằng cách gắn các hạt kim cương theo sơ đồ vào mặt khuôn sau đó đỏ hỗn hợp bột carbit volfram

+ Phương pháp mới nhất hiện nay là thấm nhiễm được tiến hành bằng cách đặt kim cương vào khuôn và đổ hỗn hợp bột carbit volfram vào, tiếp đó l phủ lên trên nó bột hợp kim liên kết có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn rồi tiến hành ép và nung, khi đó hợp kim liên kết sẽ chảy và thấm vào bột vật liệu cơ

sở rồi liên kết chúng lại với nhau tạo thành khối thống nhất

Phạm vi sử dụng của choòng kim cương được sử dụng trong nhiều loại đất đá khác nhau: mềm, trung bình, cứng với công dụng khác nhau: phá toàn đáy hoặc lấy mẫu Các chỉ tiêu kỹ thuật của mũi khoan liên quan đến tính chất

của đất đá và chế độ khoan đó là: độ cứng và bền mài của khuôn đầu, độ hạt,

sự phân bố và độ nhô của kim cương cũng như hệ thống thoát nước rửa + Đối với đá mềm: Sử dụng loại choòng có gắn hạt kim cương lớn Rãnh thoát nước kích thước lớn, hướng tâm phân bố xen kẽ đồng đều giữa các hàng kim cương

+ Đối với đá trung bình và cứng nhưng không mài mòn thì sử dụng loại choòng có gắn hạt kim cương từ 6 đến 8 hạt/cara và mặt đầu có bậc cho phép làm mát tốt nhất các hạt kim cương Choòng khoan loại này được sử dụng cho hiệu quả tốt nhất trong các vỉa macma, dolomite, anhydrite, sa thạch mềm…

+ Đối với đá cứng mài mòn thì khuôn đầu cần phải rất cứng, gồm 6-9 rãnh thoát nước dạng xoắn, tùy theo yêu cầu mà chế tạo nhiều kiểu cấu trúc khác nhau

Hạn chế của choòng kim cương là sử dụng không đạt hiệu quả cao trong đất đá cứng cộng với nứt nẻ, vì chúng có thể làm cho hạt kim cương bị va đập mạnh Các loại đất đá chứa đá lửa hoặc pirit làm giảm tuổi thọ của choòng kim cương, vì khi các mảnh vụn bật ra sẽ lăn dưới choòng và phá hỏng các hạt kim cương

Hình 1.5 Cấu tạo choòng kim cương tự nhiên

( 1-Đầu nối; 2-Thân; 3-Rãnh thoát dung dịch;4-Khuôn đầu;

5- Đường dẫn dung dịch ra khỏi choòng )

Hình 1.6 Mặt cắt choòng kim cương

Bảng 1.2 Các bộ phận choòng khoan kim cương

1 Đầu mũi khoan 9 Đường ra của dung dịch

khoan

4 N ơi ghi các số liệu, đường kính,

ren, số lô sản xuất 12 Lưỡi cắt

Choòng khoan chóp xoay là 1 dụng cụ công nghệ để thi công các

giếng khoan tìm kiếm thăm dò và khai thác các khoáng sản có ích Choòng chóp xoay đã đưa vào sử dụng từ những năm đầu thế kỷ 19 và được dùng rộng rãi trong công nghệ khoan dầu khí và cho hiệu quả tốt Hiện nay gần 95% số mét khoan dầu khí đều sử dụng choòng chóp xoay So với các loại

choòng khoan khác thì choòng chóp xoay có ưu điểm là:

Tuy có diện tích tiếp xúc với đáy lỗ khoan nhỏ hơn nhiều (so với choòng cánh dẹt) nhưng độ dài mét làm việc lại lớn hơn vì vậy hiệu suất phá hủy cao hơn

Do có cấu tạo đặc biệt, các chóp xoay lăn trên đất đá trong quá trình phá hủy nên răng choòng ít bị mài mòn hơn

Để phá hủy đất đá cần mô men quay nhỏ hơn vì vậy hạn chế được hiện tượng kẹt choòng trong quá trình khoan

Đặc trưng của loại choòng là sự chuyển động tương đối của phần hoạt động ( răng choòng ) so với thân đã tạo ra cho nó có 3 bậc tự do đó là quay và tịnh tiến theo trục mũi khoan, đồng thời còn thực hiện các chuyển động quay quanh trục của chóp xoay Trong thực tế có thể chế tạo theo phương án choòng 1 chóp xoay và nhiều chóp xoay để khoan lấy mẫu hoặc phá hủy đáy Hình dáng của chóp có thể là đơn côn hoặc đa côn, đây là 1 cơ cấu rất phức tạp gồm nhiều khâu có kích thước đường và góc liên quan chặt chẽ với nhau,

là 1 trong những mặt hàng cơ khí đòi hỏi công nghệ gia công khó khăn và phức tạp nhất

Hình 1.7 Choòng khoan chóp xoay

( 1- Choòng răng phay, 2- Choòng răng đính)

Bảng 1.3 Các thông số kỹ thuật cở bản của choòng chóp xoay

Loại choòng AIDC Tải trọng cho phép

( lb/in )

Số vòng quay ( vg/ph )

( Hughes tool company)

1.1.2.4 Các loại Choòng đặc biệt

Choòng đầu nhọn: Dùng để khoan chuyển đường kính từ lớn sang nhỏ,

khoan phá nút xi măng trong ống chống, khoan cứu sự cố

Choòng lệch tâm: Dùng để khoan mở lỗ nhánh trong trường hợp cần có lỗ khoan đường kính lớn hơn đường kính đã cho

Choòng lưỡi xoắn: Dùng để khoan xiên giếng khoan trong trường hợp khoan bằng phương pháp khoan roto có sử dụng máng nghiêng

Choòng doa rộng: Là choòng dùng để mở rộng đường kính thân lỗ khoan Thường có hai loại, loại có cánh để doa trong đất đá mềm, loại có cấu tạo chóp xoay để doa trong đất đá cứng

Choòng khoan lấy mẫu: Là loại choòng phá hủy đất đá ở đáy theo hình vành khăn sát thành lỗ khoan để lại mẫu lõi ở giữa Choòng lấy mẫu có nhiều kiểu cấu trúc khác nhau, loại lưỡi cắt kim cương, loại bốn chóp xoay có độ cứng khác nhau phù hợp với nhiều loại đất đá khác nhau

Hình 1.8 Các loại choòng đặc biệt

( 1- Choòng đầu nhọn; 2- Choòng lệch tâm; 3- Choòng doa

4- Choòng xoắn; 5- Choòng lấy mẫu)

1.2 hững kết quả đã đạt được và 1 số tồn tại

1.2.1 Kết quả

Vietsovpetro là Xí nghiệp Liên doanh đầu tiên của Việt N am với nước ngoài trong lĩnh vực dầu khí và là một biểu tượng của tình Hữu nghị Việt

N am - Liên Bang N ga

Xí nghiệp Liên doanh dầu khí Việt -Xô được thành lập trên cơ sở các Hiệp định Việt - Xô về hợp tác thăm dò, khai thác dầu khí trên thềm lục địa Việt N am ký ngày 03/07/1980 và Hiệp định Liên Chính phủ Việt N am - Liên

Xô ký ngày 19/06/1981 về việc thành lập Liên doanh dầu khí Việt - Xô Trong gần 30 năm hoạt động, Viesovpetro đã khảo sát 115.000 kilômét tuyến địa chấn, trong đó có 71.000 kilômét tuyến địa chấn không gian 3 chiều

Đã khoan 368 giếng, bao gồm 61 giếng khoan tìm kiếm, thăm dò và 307 giếng khoan khai thác

Tại hai mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng, đã xây dựng trên 40 công trình biển trong đó có các công trình chủ yêú như: 12 giàn khoan-khai thác cố định, 10 giàn nhẹ, 02 giàn công nghệ trung tâm, 02 giàn nén khí, 04 giàn duy trì áp suất vỉa, 03 trạm rót dầu không bến

Tất cả các công trình được kết nối thành một hệ thống đường ống ngầm nội mỏ liên mỏ dài trên 400 killomet

Để đạt được mục tiêu đã đề ra thì nhiệm vụ cấp bách của ngành dầu khí

là tiếp tục đNy mạnh công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí ở các bể trầm tích và khNn trương đưa các mỏ đã phát hiện trữ lượng thương mại vào khai thác, đây

là một thách thức lớn đối với ngành, là biểu hiện sự tập trung cao độ về đầu tư hàng tỷ USD để thực hiện một khối lượng công việc khổng lồ mà thực tế chúng ta mới tiến hành được một phần trong những năm qua

Mặt khác do điều kiện địa chất đặc thù của vùng mỏ, chủ yếu dầu khí được khai thác ở tầng móng ở độ sâu có nhiệt độ và áp suất cao Cho nên việc tiến hành khoan các lỗ khoan thăm dò và khai thác dầu khí gặp không ít khó khăn phức tạp, đòi hỏi phải có trình độ khoa học kỹ thuật cao cùng với trang thiết bị hiện đại để nâng cao tốc độ khoan nhằm tăng hiệu quả và rút ngắn thời

gian thi công Một trong những dụng cụ quan trọng quyết định đến sự thành công của quá trình khoan đó là choòng khoan Trong những năm gần đây độ bền và tuổi thọ của choòng khoan đã được tăng lên đáng kể do sử dụng ngày càng rộng rãi các loại choòng kiểu mới có gắn răng hợp kim cứng và vật liệu siêu cứng cho hiệu quả khoan cao

N hư đã giới thiệu ở phần một thì có nhiều loại choòng được sử dụng để phá hủy đất đá N hưng choòng chóp xoay là loại được sử dụng nhiều nhất vì

nó có hiệu quả hơn cả, chiếm khoảng 86%- 95% khối lượng các choòng khoan được sử dụng Trước đây thường sử dụng các loại do Liên Xô sản xuất, nhưng những năm gần đây ta đã sử dụng rộng rãi các loại choòng khoan của

Mỹ, Pháp, N hật…N hìn chung các loại choòng của Mỹ hiệu quả hơn của N ga nhưng không ổn định: Có choòng khoan được 600m đến 800m, có choòng chỉ khoan được 50-70m

Từ những mét khoan đầu tiên đến nay xí nghiệp Vietsovptro đã khoan thăm dò và khai thác hàng ngàn ki lô mét dưới lòng đất Khai thác hàng triệu thùng dầu và khí sử dụng cho nội địa và suất khNu thu về nguồn ngoại tệ dồi dào, đóng vai trò lớn cho sự nghiệp phát triển kinh tế đất nước

Trong công tác khoan thì thời gian nâng thả bộ khoan cụ chiếm đến 40% tổng thời gian khoan Vì vậy rút ngắn thời gian nâng thả là yếu tố luôn được quan tâm Đến nay nhiều công nghệ mới đã được cải tiến, các loại choòng được sản xuất với công nghệ hiện đại hơn tặng độ bền nhiệt, độ mài mòn đã góp phần rút ngắn thời gian chết trong quá trình nâng thả do ít phải thay choòng N hư sự ứng dụng của một số loại choòng kim cương vv

Sự ứng dụng của nhiều công nghệ mới trong thăm dòm khảo sát địa chất giúp tìm hiểu đúng hơn về cấu trúc địa tầng đất đá tại vùng khoan Từ đó có thể phân loại để lựa chọn choòng khoan phù hợp với từng loại địa tầng cụ thể giúp rút ngắn thời gian khoan, giảm rủi ro cho choòng, tăng tuổi thọ làm việc Hiện nay nhiều loại choòng vơi cấu tạo và vật liệu mới được ứng dụng nhiều hơn nâng cao hiệu quả công tác khoan Khoan các giếng sâu hơn với các loại choòng đươc gia cố bằng các loại vật liệu cứng, chịu nhiệt chống mài mòn như kim cương, giúp rút ngắn thời gian nâng thả

1.2.2 5hững tồn tại

Hiện tại công tác khoan thăm dò và khai thác dầu khí của Việt N am chủ yếu được thực hiện trong vùng thềm lục địa trải dài trong cả nước Có rất nhiều các công ty trong và ngoài nước đã tiến hành khoan các giếng khoan thăm dò và khai thác dầu khí, có giếng khoan đã đạt tới chiều sâu trên 5000m Tuy có nhiều sự tiến bộ trong công tác khoan và thăm dò dầu khí nhưng bên cạnh đó vẫn còn một số tồn tại

Trong quá trình thi công các giếng khoan việc sử dụng choòng khoan chưa được quan tâm đúng mức dẫn đến hiệu suất làm việc của choòng chưa cao, có rất nhiều nguyên nhân khách quan cũng như chủ quan làm giảm hiệu suất của choòng Cho nên tại một số công trình khoan đã xảy ra sự lãng phí lớn trong việc sử dụng choòng khoan làm cho giá thành khoan tăng cao Trước khi tiến hành khoan thì công tác lựa chọn choòng khoan chưa thật hợp lý, bởi vì bản thân chúng ta chưa chế tạo được choòng khoan mà phải mua từ các công ty của nước ngoài cho nên các chủng loại của choòng khoan chưa thật phù hợp với đặc điểm địa chất và điều kiện làm việc của Việt N am

vì dầu chủ yếu được khai thác từ tầng móng có nhiệt độ và áp suất cao, điều kiện làm việc ở ngoài biển rất phức tạp và khó khăn

Trong quá trình khoan thì trước khi tiến hành thả choòng chưa kiểm tra

kỹ tình trạng làm việc của choòng dẫn đến một số choòng được kéo lên sớm

vì bị sự cố Sau khi kéo choòng lên thì việc đánh giá chat lượng của choòng ( tình trạng mòn, dơ và hỏng ) chưa được quan tâm đúng mức Cho nên việc tìm ra nguyên nhân tại sao gây ra sự cố hỏng choòng không được thực hiện nghiêm túc để làm cơ sở khoa học và thực tiễn trong việc lựa chọn choòng khoan cho các giếng khoan tiếp theo

Đạt được và tồn tại cái gì? Chương này đang nói về tổng quan sử dụng choong, vậy, kết luận về việc sử dụng nó tại Vietsov chứ…

CHƯƠG 2

CẤU TẠO VÀ GUYÊ LÝ PHÁ HỦY CỦA

CHOÒG KHOA

Phần tổng quan về sử dụng choong tại Vietsov có nêu các loại choong rồi,

không cần nêu lại phân loại nữa.

2.1.1 Phân loại chung

Do tính chất đa dạng của công tác khoan, tính chất cơ lý của đất đá và

các yêu cầu trong quá trình thi công mà choòng khoan được chế tạo theo

nhiều cách khác nhau Chính vì vậy mà việc phân loại choòng khoan cũng

dựa trên nhiều quan điểm khác nhau như: mục đích khoan, nguyên lý phá hủy

đất đá, hình dạng cấu trúc của choòng, tính chất của đất đá…tất cả hệ thống

phân loại náy đều phụ thuộc lẫn nhau và không có 1 thang phân loại nào

chiếm dữ được ví trí chủ đạo Diều quan trọng nhất là người sử dụng phải

chọn được loại choòng khoan phù hợp với điều kiện khoan cụ thể đáp ứng cả

về mặt kinh tế cũng như kỹ thuật của công tác khoan Hiện nay có thể phân

loại choòng khoan theo 1 số quan điểm sau:

2.1.1.1 Theo mục đích của công tác khoan

Lưỡi khoan lấy mẫu: Dùng cho công tác khoan thăm dò khảo sát với

mục đích lấy được mẫu trong quá trình khoan để phân tích theo yêu cầu của

công tác khoan

Choòng khoan phá đáy: Toàn bộ đất đá ở đáy lỗ khoan sẽ bị choòng phá

hủy hoàn toàn để tạo thành giếng khoan

N hững loại choòng khoan có công dụng đặc biệt như choòng dùng để

doa rộng thành lỗ khoan, choòng dùng để khoan định hướng, choòng dùng để

cứu chữa sự cố, phá cầu xi măng…

2.1.1.2 Theo nguyên lý phá hủy đất đá

Dưới tác dụng của choòng khoan đất đá bị phá hủy theo những nguyên lý

phá hủy khác nhau và có các loại choòng tương ứng:

Deleted: ¶

Choòng khoan kiểu đập - vỡ: Điển hình cho loại này là choòng khoan chóp xoay Đất đá bị phá hủy dưới tác dụng của lực đập và xoay

Choòng khoan kiểu cắt - vỡ: Đất đá bị phá hủy dưới tác dụng chủ yếu của lực cắt và điển hình trong nhóm này là choòng cánh

Choòng khoan kiểu mài - cắt: Chủ yếu trong nhóm này là lưỡi khoan được gắn hợp kim cứng hoặc hạt kim cương có khả năng chịu mài mòn cao

2.1.1.3 Theo hình dáng cấu trúc

Choòng cánh: Được khoan trong đất đá mềm, bở rời

Choòng chóp xoay: Được dùng để khoan trong đất đá từ trung bình đến cứng

Choòng kim cương: Được dùng để khoan trong đất đá cứng

2.1.1.4 Theo tính chất cơ lý của đất đá

Do đất đá có độ cứng khác nhau cho nên người ta cũng chế tạo ra các loại choòng tương ứng cho phù hợp với từng loại đất đá như: choòng mềm, choòng cứng, choòng trung bình và các loại choòng trung gian kế cận N goài

ra còn có loại choòng chịu mài mòn và choòng ít chịu mài mòn

2.1.2 Phân loại theo IADC

Đặc điểm cấu tạo của choòng khoan chóp xoay đặc trưng bởi đường kính, hình dánh, kiểu dáng, kiểu răng, kiểu ổ đỡ và cơ cấu bôi trơn Vì vậy, các hãng chế tạo choòng khoan ở các nước đều có các ký hiệu riêng cho choòng của mình và do đó đối với cùng một loại đất đá mà có nhiều kiểu ký hiệu choòng khác nhau

N ăm 1972 Hiệp hội Quốc tế các nhà thầu khoan ( viết tắt tiếng anh – IADC ) đã thống nhất xây dựng 1 bảng phân loại đối với các choòng khoan

N ội dung chủ yếu của bảng phân loại này là mỗi choòng sẽ được ký hiệu bằng

- Chữ số thứ 2 : Được đánh số từ 1đến 4: Chỉ độ cứng của loại đất đá thích hợp để khoan có hiệu quả, từ mềm(1) đến rất cứng(4)

Số 3: Ổ bi đũa, hở, được bảo vệ calip chống ăn mòn Thường là choòng có đường kính 12.1/4’’

Số 4: Ổ bi đũa, kín, không được bảo vệ calip Rất hiếm gặp loại này, không thực tế

Số 5: Ổ bi đũa, kín, có bảo vệ calip (được sử dụng nhiều )

Số 6: Ổ trục ma sát, kín, không bảo vệ calip (hiếm gặp, ko thực tế, được thiết kế để khoan trong thời gian dài )

Số 7: Ổ trục ma sát ,kín ,được bảo vệ calip (ứng dụng thực tế nhiều )

- Ký hiệu các chữ cái: Các chữ cái quy định các chức năng mở rộng của choòng khoan

Bảng 2.1 Bảng các chữ cái trong hệ thống phân loại choòng chóp xoay

STT Chữ

1 A Thiết kế có ổ bạc và vòi phun rửa bằng khí

2 B Ổ lăn đặc biệt

3 C Choòng có vòi phun trung tâm

4 D Kiểm soát độ lệch choòng

5 E Vòi phun kéo dài hơn bình thường

6 G Chống mài mòn đường kính và thân choòng

7 H Thiết kế dành cho khoan nganh hoặc khoan định hướng

8 M Choòng thích hợp dùng cho động cơ đáy

9 S Răng phay dạng chuNn

10 T Choòng hai chóp xoay

11 W Răng chống mài mòn

12 X Răng đính dạng đục

13 Y Răng đính dạng nón

14 Z Răng đính dạng khác

Ví dụ 1: Có 1 choòng khoan với ký hiệu IADC như sau 737Y Yêu cầu

chúng ta đọc và hiểu ý nghĩa các con số như sau :

Chữ số đầu tiên 7 (7>3) : Choòng kiểu răng đính

Chữ số thứ hai 3 : Choòng có khả năng khoan ở những thành hệ cứng ,ăn

mòn trung bình và ăn mòn

Chữ số thứ ba 7 : Dạng ổ trục ma sát và đc bảo vệ calip

Chữ cái Y : Răng đính dạng nón

2.2 Cấu tạo chung choòng chóp xoay

Choòng chóp xoay được cấu tạo bằng 3 phần chính là: thân choòng,

phần làm việc, hệ thống bôi trơn( nếu có), bộ phận ổ tựa và hệ thống dẫn

nước rửa:

Deleted: ¶

¶

- Thân choòng được chế tạo bằng thép hợp kim theo hai kiểu: thân rời và thân liền:

Loại thân liền: Thân choòng được đúc liền khối sau đó hàn các chân vào( trên đó có nắp các chóp xoay, trong thân choòng được hàn 1 tấm có các

lỗ hướng dòng nước rửa theo yêu cầu, phía trên của thân choòng là phần đầu nối được tiện ren côn ở bên trong để nối với cần khoan, choòng nhóm này thường có đường kính 354 ÷ 490mm

Loại thân rời: Thân choòng được hình thành bằng cách hàn các chân choòng lại với nhau, trên đó có nắp các chóp xoay và có lỗ thoát nước rửa, đầu trên của choòng được tiện ren ngoài để nối với cần khoan, loại thân rời thường có đường kính 76 ÷ 320mm

- Phần làm việc ( bao gồm chóp xoay, các răng của chóp xoay), bên trong

là các đường lăn ngoài của ổ tựa, các răng được xếp thành từng hàng vòng quanh các chóp xoay Các răng của chóp xoay này xen kẽ với các răng của chóp xoay bên cạnh Các răng bằng thép được phay ngay trên chóp xoay hoặc bằng cacbua volfram đính vào các lỗ trên bề mặt các chóp

Trong quá trình làm việc thì chóp xoay vừa quay quanh trục của choòng và tự quay quanh trục của chóp đồng thời bị trượt khi quay nên vừa

có tác dụng đập vừa có tác dụng cắt hữu hiệu với đất đá mềm

- Bộ phận ổ tựa gồm các vòng bi cầu hoặc bi đũa và vòng trượt Tùy theo kiểu choòng và điều kiện sử dụng mà cấu tạo của ổ đỡ chóp xoay cũng khác nhau Các vòng bi cầu chịu tải trọng chiều trục là chủ yếu, còn các vòng

bi đũa chịu tải trọng hướng tâm là chủ yếu

trong các ổ có nắp vòng đệm kín Hệ thống bôi trơn thủy lực thường bao gồm:

Cơ cấu bù trừ áp suất bằng màng cao su (1)

Hốc mỡ chứa chất bôi trơn đặt ngay sau bộ bù áp suất (2)

Đường dẫn dung dịch: Rãnh nhỏ được thông từ vỉa dầu bôi trơn đến bôi trơn cho các ổ lăn (3)

N guyên tắc làm việc: Hệ thống bôi trơn làm việc dưới tác dụng của

áp lực dung dịch khoan trong đáy giếng khoan Thông qua cơ cấu bù trừ (1)

có tác dụng đNy làm áp suất trong hốc mỡ luôn bằng với áp suất của dung dịch khoan trong đáy giếng Bộ bù áp suất nhận áp lực từ dung dịch khoan ở

đáy giếng, đNy chất bôi trơn trong vỉa dầu (2) qua đường dẫn dung dịch (3) tới chân ổ lăn( dầu đi theo hình mũi tên như hình vẽ) và bôi trơn cho các ổ lăn

Hình 2.3 Bộ phận bôi trơn ổ lăn

- Hệ thống dẫn nước rửa ( hệ thống vòi rửa): được bố trí ở thân choòng

và các bộ phận dẫn dung dịch xuống đáy nhằm mục đích rửa sạch đáy lỗ khoan và làm mát choòng khoan Có thể phân ra 2 hệ thống rửa là rửa thường

và rửa thủy lực

Hệ thống rửa thường: Lỗ thoát nước rửa được thiết kế ở tâm của choòng thường có tiết diện tròn Hệ thống rửa thường thường được đặc trưng bởi vận tốc của dòng dung dịch thoát ra ở lỗ thoát là v < 70 m/s

Hệ thống rửa thủy lực: Đặc trưng bởi vận tốc dòng nước rửa thoát ra

từ 70-130 m/s có tác dụng làm sạch đáy tức bởi 3 vòi phun làm bằng hợp kim gốm sứ để chống mài mòn và có thể thay thế được

và thân choòng vững chắc hơn

Hình 2.5 Hệ thống bôi trơn, ổ lăn, vòi phun

1 Khe hở dẫn dầu bôi trơn 6 Đầu vòi phun

2 Hốc mỡ bôi trơn 7 Vòng chặn

3 Cơ cấu bù trừ 8 Ổ chặn

4 Mũ bảo vệ 9 Ổ bi cầu

5 Hệ thống vòi phun

N goài ra choòng chóp xoay còn nhiều bộ phận nhỏ khác Dưới đây là

hình vẽ mô tả chi tiết các thành phần cấu tạo của một loại choòng chóp xoay răng đính

Bảng2.2 Các bộ phận của choòng chóp xoay

1 Vấu định tâm 15 Thân choòng

3 Bạc bằng đồng 17 Răng các bít vonfram

4 Lớp kim loại đặc biệt 18 Vòi phun

5 Gioăng hình xuyến 19 Gờ vòi phun

6 Cơ cấu điều hòa áp lực 20 Mặt chóp xoay

7 Bộ phận bảo vệ 21 Hàng răng giữa

9 N ơi nghi nhãn hiệu 23 Hàng răng đỉnh

12 Gioăng hình xuyến 26 Hàng răng giữa

13 Vòng giữ vòi phun 27 Hàng răng ngoài

14 Gờ vòi phun 28 Các loại răng

2.3 Quy luật phá hủy đất đá cơ bản của choòng chóp xoay

Choòng khoan chóp xoay phá vỡ đất đá ở đáy chủ yếu nhờ 2 chuyển động chính là chuyển động tịnh tiến từ trên xuống dưới do tác dụng của áp lực chiều trục và chuyển động quay của choòng do tác dụng của roto hoặc tuốc bin Trong quá trình làm việc các chóp xoay vừa quay xung quanh trục của mình vừa quay xung quanh trục của choòng khoan Khi quay xung quanh trục của mình các chóp xoay lúc thì tỳ 1 răng lúc thì tỳ 2 răng lên đáy lỗ khoan(hình vẽ), vì vậy trong quá trình quay có sự dịch chuyển lên xuống của răng choòng, chính sự dịch chuyển này đã tạo ra quá trình va đập từng phần lên đáy, cho nên các chóp xoay đã tác dụng lên đáy lỗ khoan cả tải trọng tĩnh

và tải trọng động Tùy theo hình dáng của chóp và vị trí tương đối giữa trục

choòng và trục chóp mà tác dụng của răng choòng lên đất đá là đập thuần túy hay đập cộng với cắt trong quá trình khoan và khi đó các chóp xoay đã thực hiện 1 chuyển động rất phức tạp được thể hiện trong hình vẽ sau

Khi quay xung quanh trục của choòng ( trục OA ) theo chiều kim đồng

hồ với tốc độ là ωOA, thì các chóp xoay sẽ lăn và quay quanh trục OB ngược chiều kim đồng hồ, với tốc độ là ωOB (tốc độ tương đối) N hư vậy chuyển động tuyệt đối của chóp xoay ( tổng hợp của 2 chuyển động trên) là chuyển động quay quanh trục tức thời MN với tốc độ là ωMN Trục MN đi qua giao điểm O ( của trục choòng và trục chóp xoay ) và đi qua điểm O1 là tiếp điểm giữa đầu răng choòng với mặt đáy lỗ khoan Mọi điểm nằm trên trục quay tức thời đều đứng yên, mọi điểm nằm ngoài trục quay tức thời MN đều chuyển động trên đường tròn, bán kính bằng khoảng cách từ điểm đó đến trục MN Khi chuyển động quay quanh trục tức thời, các chóp xoay sẽ cắt đất đá

Cường độ cắt( trượt )của một choòng được đánh giá bằng hệ số trượt K

Hệ số trượt bằng tỷ lệ giữa tổng diện tích trượt trên đất đá của choòng sau một vòng quay và diện tích đáy lỗ khoan Trong trường hợp các đường sinh của chóp xoay nằm trên trục quay tức thời thì hệ số trượt băng không Hệ số trượt

K được xác định theo công thức 2.1:

(2.1)

Trong đó : ∑At - là tổng diện tích trượt trên đất đá của choòng sau 1 vòng quay

Ad - diện tích đáy lỗ khoan

Trong số các loại choòng chóp xoay được sử dụng trong công tác khoan thì loại choòng 3 chóp xoay tỏ ra có ưu việt hơn cả, nó có thể khoan được nhiều loại đất đá Chính vì vậy mà loại choòng này được dùng nhiều nhất trong khoan dầu khí chiếm khoảng 95% tổng số choòng được sử dụng

CH ƯƠG 3

GHIÊ CỨU SỰ MÒ HỎG CỦA CHOÒG KHOA

3.1 Tính chất địa tầng mỏ Bạch Hổ

Bảng 3.1 Cấu trúc địa chất mỏ Bạch Hổ

Dựa vào các đặc điểm thạch học, cổ sinh, tài liệu Karota giếng khoan của

mỏ Bạch Hổ, các nhà địa chất đã phân chia và gọi tên các phân vị địa tầng

Formatted: Font: Bold Formatted: Font: Bold Formatted: Font: Bold Formatted: Font: Bold Formatted: Font: Bold

theo tên địa phương cho các cấu tạo địa chất vùng mỏ Bạch Hổ Từ trên

xuống cột địa tầng tổng hợp của mỏ Bạch Hổ được mô tả như sau:

* Phụ thống Mioxen trên (Điệp Đồng ai): Điệp Đồng N ai gồm các lớp

cát bở rời và cát không gắn kết màu xanh lẫn xét nhiều màu Chiều dày điệp

từ 600- 650m Bề dày tăng dần ra phía cánh của lớp cấu tạo và phủ dày lên trầm tích Điệp Côn Sơn

* Phụ thống Mioxen trung (Điệp Côn Sơn): Phần dưới của điệp này

được cấu tạo bởi các lớp hạt thô màu xám và xám trắng với sét màu nâu đỏ, trong sét có lớp kẹp than Đây là những đất đá lục nguyên dạng khối, bở rời Thành phần chính là thạch anh chiếm 80%, Fenspat và các đá phun trào, xi măng sét và sét vôi có màu loang lổ, bở rời mềm dẻo Đất đá này tạo trong điều kiện biển nông, độ muối trung bình, chịu tác động của dòng biển, nơi lắng đọng khá gần của nguồn vật liệu Bề dày của điệp từ 800- 900m

* Phụ thống Mioxen dưới (Điệp Bạch Hổ): Điệp Bạch Hổ là sự xen kẹp

các lớp cát, sét và sét bột, cát xám sáng, xẫm, sét màu sặc sỡ loang lổ kết dính dẻo (đặc biệt là tầng trên của điệp- tầng sét Rotalia) Đá bột xám, nâu đỏ ở phần dưới của điệp Đây là tầng đá chắn mang tính chất khu vực rất tốt Đá bột kết xám và nâu đỏ Ở phần dưới của điệp chiều dày lớp kẹp cát kết tăng lên, đây là tầng sản phNm chứa dầu 23, 24, 25 Căn cứ vào đặc điểm thạch học

và cổ sinh người ta chia Điệp Bạch Hổ ra thành 2 phụ Điệp: Phụ điệp Bạch

Hổ trên và phụ điệp Bạch Hổ dưới Phụ điệp Bạch Hổ trên – sét chiếm ưu thế, phụ điệp Bạch Hổ dưới là sự xen kẽ cát kết và sét kết, ưu thế cát tăng lên Bề dày của điệp là 600 – 700m

3.1.2 Các trầm tích Paleogen

* Tập trầm tích Oligoxen thượng (Điệp Trà Tân): Trầm tích này bao

gồm các lớp cát kết hạt mịn đến trung, màu xám sáng xen kẽ với các tập dày

sét kết màu nâu chuyển dần sang đen về phía dưới Đặc biệt đã phát hiện trong tầng trầm tích này các thân đá phun trào có thành phần thay đổi Độ dày của lớp trầm tích Trà Tân giảm dần ở phần vòm của cấu tạo mỏ Bạch Hổ và tăng đột ngột ở phần cấu tạo Trong Điệp Trà Tân có các tầng sản phNm bão hoà dầu là: IB, IA, I, II, IV, V Chiều dày trầm tích của Điệp thay đổi từ 50 - 1400m

* Tập trầm tích Oligoxen hạ (Điệp Trà Cú): Trầm tích này bao gồm các

lớp cát – sét xen kẽ hạt trung và hạt nhỏ màu nâu xám lẫn với bột kết màu nâu

đỏ bị nén nén chặt nhiều và nứt nẻ Ở đáy của Điệp gặp sỏi kết và các mảnh

đá móng tạo thành tập lót đáy của lớp phủ trầm tích Bề dày của tập lót đáy này biến đổi trong các giếng khoan từ 0 – 170m, tăng dần theo hướng lún chìm của móng còn ở vòm thì vắng mặt hoàn toàn N gười ta đã nhận được dầu ở tập lót này N goài ra còn phát hiện lớp kẹp đá phun trào ở một số giếng khoan Tầng địa chấn phản xạ 11 trùng với nóc Điệp Trà Cú Các tầng cát kết chứa dầu công nghiệp (từ trên xuống): VI, VII, VIII, IX, X đã được xác định

Đó là các tập cát kết màu xám sáng, độ hạt từ trung bình đến mịn, độ chọn lựa tốt, có độ rỗng biến đổi từ 10 – 20%

3.1.3 Đá móng trước Kainozoi

Đá móng trước Kainozoi chủ yếu là các thể xâm nhập granitoit, granit

và granodiorit Thành phần khoáng vật chủ yếu là thạch anh (10 – 30%), Fenspat (50 – 80%), Mica và Amphibol (từ hiếm tới 8,9%) và các khoáng vật phụ khác Tuổi của đá móng là Jura muộn và Kreta sớm (tuổi tương đối là từ

107 - 108 triệu năm) Đá móng có bề dày phân bố không đều và không liên tục trên các địa hình Bề dày lớp phong hoá có thể lên tới 160m Kết quả phân tích không gian rỗng trong đá móng cho thấy độ rỗng trong đá phân bố không đều, trung bình từ 3- 5% Quy luật phân bố độ rỗng rất phức tạp Hiện nay đá móng là nơi cung cấp dầu thô rất quan trọng của mỏ Bạch Hổ Dầu tự phun với lưu lượng lớn từ đá móng là một hiện tượng độc đáo, trên thế giới chỉ gặp

ở một số nơi như: Bombay (Ấn Độ), High (Libi) Giếng khoan sâu 900m vào

đá móng kết tinh ở mỏ Bạch Hổ vẫn chưa tìm thấy ranh giới dầu - nước Để giải thích cho hiện tượng trữ dầu thô trong đá móng kết tinh, người ta tiến hành nhiều nghiên cứu và đưu ra kết luận sự hình thành không gian rỗng chứa

dầu trong đá móng granitoit ở mỏ Bạch Hổ là do tác động của nhiều yếu tố địa chất khác nhau

3.2 Các dạng mòn của choòng khoan, nguyên nhân và cách nhận biết

3.2.1 Sự mòn hỏng do quá trình sản xuất, vận chuyển

Choòng bị hỏng hóc khuyết tật trong quá trình chế tạo, ( lỏng răng, chóp

bị méo, chóp xoay bị kẹt ở trong ổ đỡ, các lỗi về ổ lăn… ) Các sự cố đối với choòng khi hoạt động như bị vỡ choòng, đứt thân, vỡ vòng bi, tuột đầu nối Sự

cố xảy ra nhiều nhất vẫn là rơi chóp ở đáy lỗ khoan, do mòn bất thường ổ tựa hay ngõng trục

Do có lỗi trong quá trình gia công vật liệu, các vật liệu được gia công không đúng quy trình kỹ thuật dẫn đến không đảm bảo các yêu cầu về độ cứng, chịu mài mòn…của vật liệu làm choòng

Hoặc choòng có thể bị sứt mẻ, cong vênh do va đập trong quá trình vận chuyển hoặc kiểm tra

3.2.2 Các dạng mòn hỏng do quá trình sử dụng và vận hành

3.2.2.1 Mòn choòng

- Mòn răng: Các răng bị mòn theo dạng tròn, phần mũi bị mòn, không

còn kích thước như bình thường nhưng phần lưng có thể vẫn nằm trong kích thước bình thường Choòng vẫn khoan được bình thường nhưng khả năng đâm xuyên bị giảm mạnh do độ cắm sâu của răng choòng vào đất đá bị hạn chế Mũi của răng choòng bị mài tròn nguyên nhân chủ yếu là khi khoan vào đất đá mài mòn cao, với tốc độ vượt quá cho phép hay khoan mở rộng dưới đáy giếng

Hình 3.1 Mòn răng

- Mòn chóp xoay: Chóp xoay bị mài mòn trong mùn khoan ở tốc độ cao

Do tác động của dòng xoáy nên bùn khoan có thể làm mòn vỏ chóp xoay từ bề mặt tiếp xúc trực tiếp với dòng dung dịch đi ra từ vòi phun Trên choòng có gắn cacbua vonfram, vỏ chóp xoay bị mòn có thể dẫn đến làm mòn chân răng,

là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến mất răng cắt Xói mòn thường là vấn đề liên quan đến thủy lực Với các thông số thủy lực không phù hợp bùn khoan có thể làm xói mòn vỏ chóp xoay nhanh hơn mức bình thường Mặt khác việc dư thừa năng lượng thủy tĩnh có thể dẫn đến xói mòn chất lưu cao Kết hợp với việc mài mòn do tiếp xúc với vỉa dẫn đến xói mòn các rãnh của chóp xoay

- Mòn calip (vát choòng): Choòng bị vát khi nó bị ép nhỏ hơn kích cỡ ban đầu bằng các lực cơ học Các lực ép có thể bị gây ra bởi sự bó hẹp của thành giếng khoan khi khoan vào thành hệ mềm, dễ sụt lở Khi choòng bị ép nhỏ hơn kích thước ban đầu, hầu hết các gờ của răng sẽ bị mòn theo hình vòng tròn Bình thường nó bị phá hủy theo đường vuông góc với lực gây mài mòn

Hình 3.2 Choòng bị vát

N guyên nhân khác của choòng bị vát là do ép choòng vào giếng nhỏ hơn kích thước choòng, đưa choòng chóp xoay vào làm việc trong vùng giếng khoan mà thích hợp khoan với choòng kim cương, hoặc choòng bị vát do thiết

bị gỡ hóc choòng khoan

Choòng bị vát có thể dẫn đến răng bị đứt gãy, vát răng, chóp xoay bị dính với nhau, khi đó chóp sẽ trượt (kéo lết) làm các bộ phận cắt bị mài mòn nhanh chóng

- Xói lở mối hàn: Xảy ra bất kì lúc nào trong quá trình hoạt động của choòng N ếu mối hàn của choòng xốp, rỗng hay không kín, choòng sẽ bắt đầu

bị xói lở mối hàn ngay khi bắt đầu quá trình vận hành

Thông thường mối hàn kín nhưng sẽ nứt gãy trong quá trình hoạt động

do các va chạm với đáy giếng khoan hoặc các mấu đá trong quá trình nâng thả Và khi xảy ra nứt và bắt đấu tuần hoàn dung dịch, qua vết nứt sự xói mòn xảy ra nhanh hơn

Xói lở mối hàn có thể do dòng chảy của dung dịch khoan trong đáy giếng hoặc do áp lực thủy tĩnh ngay trong cột cần khoan

- Hỏng răng: N hững cạnh sắc của những vết mẻ trên nón xoay cho thấy

sự mòn hỏng của răng vào thời kỳ cuối của choòng khoan

Hình 3.4 Hỏng răng

Ở một vài thành hệ răng bị hỏng là do đặc diểm mài mòn bình thường của răng cacbua vonfram gắn vào choòng, không phải là vấn đề do hoạt động của choòng Với choòng gắn răng cacbua vonfram, điều này cũng xảy ra thường xuyên khi độ bền nén của đất đá lớn hơn của răng cắt Còn đối với răng thép thì nó không được coi là hiện tượng mòn bình thường N ó là do sự ứng dụng hay các thông số hoạt động của choòng không thích hợp Ví dụ như khi khi khoan với tải trọng vượt quá mức là nguyên nhân dẫn đến hỏng chủ yếu với các hàng răng ở giữa Còn khoan với số vòng quay vượt quá mức thì chủ yếu làm hỏng hàng răng ở ngoài cùng

N goài ra răng có thể bị đứt gãy do đáy giếng còn lẫn phế phNm hoặc va chạm với các mấu đá trong quá trình nâng thả( các mấu đá thường suất hiện trong thành hệ mềm, do sự chênh lệch về trọng lượng nên bị nhô ra khỏi thành giếng), hoặc do choòng đột ngột chạm vào đáy, hay các đặc tính của choòng không thích hợp để sử dụng phá hủy đất đá trong môi trường đó Ví dụ như khoan vào vỉa quá cứng đối với độ cứng của choòng đang được sử dụng cũng

Hình 3.5 Chóp xoay bị nứt

- Vỡ chóp xoay: Chóp xoay bị vỡ một phần nhưng vẫn còn khả năng xoay

nhưng kém hiệu quả, cần phải kiểm tra va có biện pháp khắc phục ngay vì khi

một phần chóp xoay bị vỡ sẽ rơi xuống đáy giếng và va chạm với các răng cắt

trong quá trình khoan làm mòn răng nhanh chóng

Chóp xoay bị hỏng có thể do bị giòn bởi hidrosunfua, một loại khí độc

có công thức hóa học H2S có thể tự sinh ra trong dầu thô và khi gặp nước tạo

thành axit có khả năng ăn mòn các hợp chất kim loại

Hình 3.6 Hỏng chóp xoay

Chóp xoay cũng có thể bị hỏng do gặp phải mấu đá trong khi kéo thả Sự

va chạm với các mấu đá có độ cứng cao có thể làm nứt,vỡ chóp xoay Hay các

chóp xoay bị dính hoặc va chạm vào nhau khi trục các chóp xoay bị vênh hay

bị mất đường kính trục

- Hỏng tai mũi khoan: Mòn tai mũi khoan có thể dẫn tới hỏng bộ phận bịt

kín trong các ổ tựa, có thể làm phá hủy ổ tựa N guyên nhân chính là do phế

phNm vẫn ở trong giếng, hay trong quá trình khoan mở rộng ở đáy giếng có

đường kính nhỏ hơn đường kính của choòng khoan, do các vỉa đứt gãy làm

tổn hại đến tai mũi khoan ở phần ngoài cùng của choòng Đó là một vài

nguyên nhân gây hại đến tai mũi khoan

- Choòng trơ lõi ra ngoài: Choòng trơ lõi ra ngoài khi phần mũi bị hỏng

Khi phần mũi bị mài mòn quá mức do độ cứng của đất đá vỉa lớn hơn sức chịu

mài mòn của chóp xoay

Deleted: