tính toán chương trình thủy lực khoan trong thiết kế và thi công giếng khoan (annular velocity, ecd)

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM KHOA DẦU KHÍ -  - ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH TÍNH TOÁN CHƯƠNG TRÌNH THỦY LỰC KHOAN TRONG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG GIẾNG KHOAN (ANNULAR VELOCITY, ECD) CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SV THỰC HIỆN TS.Hoàng Thịnh Nhân Nguyễn Tứ Bốn MSSV: 02PET110134 Lê Xuân Mạnh MSSV: 02PET110153 Trịnh Đắc Trường MSSV: 02PET110167 Lớp: K2KKT Khóa: 2012-2017 Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2016 TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM KHOA DẦU KHÍ -  - ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH TÍNH TOÁN CHƯƠNG TRÌNH THỦY LỰC KHOAN TRONG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG GIẾNG KHOAN (ANNULAR VELOCITY, ECD) CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SV THỰC HIỆN TS.Hoàng Thịnh Nhân Nguyễn Tứ Bốn MSSV: 02PET110134 Lê Xuân Mạnh MSSV: 02PET110153 Trịnh Đắc Trường MSSV: 02PET110167 Lớp: K2KKT Khóa: 2012-2017 Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA DẦU KHÍ Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên SV thực hiện:  Nguyễn Tứ Bốn - MSSV: 02PET110134  Lê Xuân Mạnh - MSSV: 02PET10153  Trịnh Đắc Trường - MSSV: 02PET110167 Ngành: Khoan - Khai thác dầu khí Lớp: K2KKT Tên Đồ án môn học: Tính toán chương trình thủy lực khoan thiết kế thi công giếng khoan (Annular velocity, ECD) Nhiệm vụ: Tính toán vận tốc vành xuyến ECD theo độ sâu khoan giếng theo liệu cho trước giếng khoan cụ thể Sinh viên cung cấp thông tin áp suất thành hệ, áp suất vỡ vỉa, tỷ trọng dung dịch, quỹ đạo giếng khoan, chương trình chống ống Ngày giao Đồ án môn học: 11/3/2016 Ngày hoàn thiện Đồ án môn học: 20/5/2016 Họ tên Người hướng dẫn:  TS Hoàng Thịnh Nhân, Trưởng Bộ môn Khoan - Khai thác  ThS Lê Vũ Quân, Trưởng Phòng Công nghệ Khoan - Khai thác, Trung tâm EPC, Viện DKVN Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày tháng năm 2016 TRƯỞNG KHOA TRƯỞNG BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) PHẦN NHẬN XÉT (Giáo viên ghi nhận xét mình, tay, vào phần này) 1) Về hình thức kết cấu Đồ Án: 2) Về nội dung: 2.1 Nhận xét phần tổng quan tài liệu: 2.2 Nhận xét phương pháp nghiên cứu: 2.3 Nhận xét kết đạt được: 2.4 Nhận xét phần kết luận: 2.5 Những thiếu sót tồn Đồ Án: PHẦN ĐÁNH GIÁ Điểm số: /10 Điểm chữ: Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày tháng năm 2016 NGƯỜI PHẢN BIỆN (Kí ghi rõ họ tên) LỜI MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngành công nghiệp dầu khí ngành công nghiệp mũi nhọn mang tính chất chiến lược, đóng góp GDP không nhỏ cho đất nước, đưa đất nước tiến nhanh trình công nghiệp hóa, đại hóa Do vậy, công tác khoan dầu khí, việc tối ưu hóa trình thiết bị phục vụ công tác quan trọng nhằm đưa hiệu kinh tế cao, đồng thời đảm bảo yếu tố an toàn hiệu Trong đó, trình tính toán chương trình thủy lực thiết kế thi công giếng khoan công tác ưu tiên hàng đầu người kĩ sư khoan Mục tiêu đồ án Mục tiêu đồ án dựa vào liệu cho trước giếng khoan cụ thể để nhằm tính toán chương trình thủy lực khoan (vận tốc vành xuyến ECD theo độ sâu khoan giếng) trình thi công thiết kế giếng khoan Phương pháp nghiên cứu Để hoàn thành nhiệm vụ, số liệu đồ án phân tích, tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau, áp dụng phương pháp tính toán dựa thông số biết trước toán, liệu cụ thể với hỗ trợ công cụ excel phần mềm chuyên dụng Những nội dung đồ án bao gồm:  Lý thuyết khái quát dung dịch khoan  Cơ sở lí thuyết thiết kế thủy lực khoan thi công giếng  Áp dụng phương pháp tính toán vào toán cụ thể i LỜI CẢM ƠN Đồ án khoan môn học tiếp sau học phần kỹ thuật khoan giúp sinh viên chuyên ngành khoan khai thác nghiên cứu sâu áp dụng lý thuyết thủy lực khoan học trường lớp vào thực tiễn sản xuất Để hoàn thành đồ án này, nhóm chúng em xin gửi lời cám ơn đến Khoa Dầu Khí, Trường Đại học Dầu Khí Việt Nam tạo điều kiện sở vật chất ủng hộ trình nghiên cứu nhóm Đặc biệt, chúng em gửi lời cám ơn chân thành đến TS Hoàng Thịnh Nhân trực tiếp hướng dẫn tận tình kịp thời thiếu sót, đưa góp ý quý giá cho chúng em suốt trình thực đồ án Qua đồ án này, chúng em có thêm kinh nghiệm tự tin để tiếp tục phát huy nghiên cứu mở rộng thêm đề tài nhiều đề tài khác hữu ích sau Do bước đầu tiếp cận nghiên cứu đồ án kiến thức thức tế tương đối hạn chế nên thiếu sót đồ án điều tránh khỏi Kính mong quý thầy cô tận tình góp ý thêm để chúng em rút kinh nghiệm cho đồ án sau thực tốt Chúng em xin chân thành cảm ơn! ii MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG KHÁI QUÁT VỀ DUNG DỊCH KHOAN 1.1 Chức dung dịch khoan 1.1.1 Rửa đáy giếng khoan tuần hoàn mùn khoan lên bề mặt 1.1.2 Kiểm soát áp suất thành hệ 1.1.3 Giữ mùn khoan trạng thái lơ lửng ngừng tuần hoàn 1.1.4 Duy trì ổn định thành giếng khoan 1.1.5 Duy trì độ thấm thành hệ 1.1.6 Giảm thiểu tác động gây tổn hại thành hệ 1.1.7 Làm mát, bôi trơn khoan cụ hỗ trợ cho việc làm mềm đất đá 1.1.8 Cung cấp lượng cho động đáy 1.1.9 Truyền dẫn thông tin địa chất thông tin chất lưu lên bề mặt 1.1.10 Kiểm soát việc ăn mòn khoan vụ thiết bị khác 1.1.11 Tạo điều kiện thuận lợi cho việc trám xi măng hoàn thiện giếng 1.1.12 Giảm thiểu tác động đến môi trường 1.1.13 Khống chế xâm nhập dầu khí từ thành hệ vào giếng 1.2 Quan hệ việc lựa chọn dung dịch khoan với tính chất 1.2.1 Lựa chọn tỉ trọng dung dịch khoan 1.2.2 Các thông số khác dung dịch khoan 1.3 Chế độ dòng chảy tuần hoàn dung dịch khoan mô hình lưu biến 1.3.1 Chế độ dòng chảy 1.3.2 Mô hình lưu biến 15 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT THỦY LỰC KHOAN TRONG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG GIẾNG KHOAN 2.1 Áp suất thủy tĩnh cột dung dịch khoan 22 2.1.1 Tỉ trọng dung dịch khoan 22 2.1.2 Áp suất vỉa & Áp suất vỡ vỉa 23 2.1.3 Ảnh hưởng dung dịch khoan đến thành hệ đất đá 30 2.2 Tổn hao áp suất khoảng không vành xuyến 30 2.2.1 Thông số đặc trưng cho ứng xử dòng chảy (n) số độ sệt (K) 30 2.2.2 Tính toán vận tốc dòng chảy khoảng không vành xuyến 31 2.2.3 Tính toán vận tốc tới hạn dòng chảy khoảng không vành xuyến 31 2.2.4 Tính toán tổn hao áp suất khoảng không vành xuyến 32 2.3 Tính toán tỉ trọng tuần hoàn tương đương (ECD) 32 2.4 Thông số liên quan đến khả vận chuyển mùn khoan dung dịch 32 2.4.1 Tốc độ trượt tốc độ nâng mùn khoan khoảng không vành xuyến 33 2.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất làm đáy giếng 39 2.4.3 Tính toán lưu lượng bơm tối thiểu 40 2.4.4 Vận tốc tuần hoàn dung dịch khoảng không vành xuyến 41 2.5 Thông số thủy lực khoan liên quan đến việc tối ưu hóa choòng khoan 41 2.5.1 Lực va đập thủy lực dòng chảy vòi phun đất đá 41 2.5.2 Công suất thủy lực dòng chảy vòi phun 43 2.5.3 Vận tốc dòng chảy qua vòi phun 45 CHƯƠNG BÀI TOÁN ÁP DỤNG & KẾT QUẢ XỬ LÝ SỐ LIỆU 3.1 Thông số toán (Áp suất vỉa & Áp suất vỡ vỉa) 49 3.2 Thiết kế giếng khoan & Các cấp chống ống tương ứng 51 3.3 Tính toán thông số chương trình thủy lực khoan 53 3.3.1 Tính toán thông số liên quan đến khả vận chuyển mùn khoan 53 3.3.2 Tính toán tỉ trọng tuần hoàn tương đương dung dịch khoan 54 3.3.3 Tính toán thông số thủy lực liên quan đến tối ưu choòng khoan 58 TÓM TẮT 60 KẾT LUẬN 63 KIẾN NGHỊ 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 DANH MỤC BẢNG BIỂU STT Tên bảng Trang Bảng 1.1: So sánh ba chế độ dòng chảy 10 Bảng 3.1: Áp suất vỉa áp suất vỡ vỉa theo độ sâu 49 Bảng 3.2: Đường kính giếng đường kính cấp ống chống theo độ sâu 53 Bảng 3.4: Thông số vận tốc dòng chảy khoảng không vành xuyến 55 Bảng 3.5: Kết tính toán tỉ trọng tuần hoàn tương đương dung dịch khoan 56 Bảng 3.6: Kết tính toàn tối ưu hóa thủy lực khoan choòng 58 Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn áp suất vỉa & áp suất vỡ vỉa theo độ sâu 50 3.2 Thiết kế giếng khoan & Các cấp chống ống tương ứng Dựa vào đồ thị áp suất vỉa, áp suất vỡ vỉa tài liệu tham khảo [4], nhóm tác giả thiết kế chương trình lựa chọn tỉ trọng dung dịch khoan chương trình lựa chọn cấp ống chống với chiều sâu tương ứng sau: Hình 3.2: Thiết lập cấp ống chống theo độ sâu tương ứng Các cấp ống chống với chiều sâu tương ứng sau:  Ống chống định hướng (30 in): thiết lập từ bề mặt tới 300 ft  Ống chống bề mặt (20 in): thiết lập từ bề mặt tới 3000 ft  Ống chống trung gian (13-3/8 in): thiết lập từ bề mặt tới 9000 ft  Ống chống trung gian (9-5/8 in): thiết lập từ bề mặt tới 12000 ft  Ống chống khai thác (7 in): ống chống lửng thiết lập từ 11000 ft tới 16000 ft 51 Lưu ý: Việc sử dụng đầy đủ cấp ống chống định hướng cấp ống chống bề mặt cần thiết Cấp ống chống định hướng nhằm mục đích gia cố vùng đất đá gần đáy biển (0 ft - 3000 ft) mềm tơi xốp Trong cấp ống chống bề mặt có tác dụng cách ly hoàn toàn tầng nước mặt với dung dịch khoan tiến hành khoan vùng sâu Việc lắp đặt thêm cột ống chống trung gian tốn thêm khoảng 1/5 tổng chi phí khoan Tuy nhiên, việc thiết lập thêm cột ống chống trung gian hoàn toàn hợp lý có sở từ độ sâu 6000 ft đến 11000 ft có dấu hiệu áp suất dị thường (phân tích từ đồ thị gradient áp suất vỉa áp suất vỡ vỉa toán) Hình 3.3: Kích thước giếng, cấp kích thước ống chống tương ứng theo chiều sâu 52 Thông tin cấp ống chống với độ sâu tương ứng ghi cụ thể bảng đây: Bảng 3.2: Đường kính giếng đường kính cấp ống chống theo độ sâu Chiều sâu (ft) Đường kính giếng khoan (in) Đường kính ống chống (in) 300 36 30 1000 26 20 3000 26 20 5000 17,5 13,375 7000 17,5 13,375 9000 17,5 13,375 10000 12,25 9,625 11000 12,25 9,625 12000 12,25 9,625 14000 8,5 16000 8,5 3.3 Tính toán thông số chương trình thủy lực khoan 3.3.1 Tính toán thông số liên quan đến khả vận chuyển mùn khoan Nhóm tác giả dựa vào công thức (2.24), (2.25), (2.30) thông số cho trước gồm có: tỉ trọng dung dịch khoan, tỉ hạt mùn, độ nhớt dẻo (PV), đường kính trung bình hạt mùn để tính toán thông số vận tốc tuần hoàn tối thiểu khoảng không vành xuyến, với lưu lượng bơm tối thiểu tương ứng 53 Bảng 3.3: Kết tính toán thông số vận chuyển mùn khoan Tỉ trọng dung Chiều dịch khoan sâu (ft) (ppg) Tỉ trọng hạt mùn (ppg) Vận tốc tuần hoàn Lưu lượng Đường PV tối thiểu bơm tối thiểu kính hạt (cp) khoảng không vành tương ứng mùn (in) xuyến (ft/min) (gpm) 1000 11,5 15,5 11 0,1 24,72 378,39 3000 11,5 15,5 11 0,1 24,72 378,39 5000 13,5 18,5 11 0,1 26,69 167,66 7000 13,5 18,5 13 0,1 25,67 161,25 9000 13,5 21 17 0,2 52,16 327,64 10000 13,5 21 20 0,2 51,27 141,54 11000 13,5 22 21 0,2 54,67 150,92 12000 15,5 23 25 0,25 54,52 150,53 14000 17,3 23,5 26 0,3 52,28 51,21 16000 17,3 23,5 26 0,3 52,28 51,21 3.3.2 Tính toán tỉ trọng tuần hoàn tương đương dung dịch khoan Nhóm tác giả dựa vào công thức (2.8), (2.9), (2.10), (2.11), (2.12), (2.13) thông số cho trước gồm có: lưu lượng bơm, thông số tốc độ góc dung dịch khoan, đường kính cần khoan cần nặng, kính thước giếng khoan kích thước ống chống để tính toán thông số sau:  Vận tốc dòng chảy khoảng không vành xuyến  Vận tốc dòng chảy tới hạn khoảng không vành xuyến 54 Bảng 3.4: Thông số vận tốc dòng chảy khoảng không vành xuyến Tỉ trọng Lưu Chiều dung dịch lượng sâu (ft) khoan bơm (ppg) (gpm) Vận tốc dòng chảy khoảng không vành xuyến (ft/min) Vận tốc dòng chảy tới hạn khoảng không vành xuyến (ft/min) DP- DP-Open DC-Open DP- DP-Open DC-Open Casing hole hole Casing hole hole 1000 11,5 720 47,04 27,10 27,83 345,76 328,26 332,04 3000 11,5 720 47,04 27,10 27,83 345,76 328,26 332,04 5000 13,5 680 108,26 59,24 63,11 318,04 296,99 303,55 7000 13,5 680 108,26 59,24 63,11 290,40 266,58 273,97 9000 13,5 680 108,26 59,24 63,11 224,99 197,57 205,94 10000 13,5 630 228,19 123,42 143,17 222,78 182,92 202,49 11000 13,5 630 228,19 123,42 143,17 199,63 159,78 179,22 12000 15,5 600 217,33 117,54 136,35 121,81 88,41 104,30 14000 17,3 570 530,83 269,63 424,67 178,06 112,65 178,06 16000 17,3 570 530,83 269,63 424,67 178,06 112,65 178,06 Bước nhóm tác giả dựa vào công thức (2.12), (2.13), (2.14), (2.15), (2.16) thông số cho trước gồm có: tỉ trọng dung dịch khoan, lưu lượng bơm, độ nhớt dẻo (PV) dung dịch khoan, đường kính cần khoan cần nặng, kính thước giếng khoan kích thước ống chống để tính toán thông số:  Tổn hao áp suất cần khoan - cấp ống chống  Tổn hao áp suất cần khoan - giếng thân trần, cần nặng - giếng thân trần  Tỉ trọng tuần hoàn tương đương (ECD) 55 Bảng 3.5: Kết tính toán tỉ trọng tuần hoàn tương đương dung dịch khoan Chiều sâu (ft) Tỉ trọng dung Tổn hao áp suất khoảng không vành xuyến (psi) dịch khoan ECD (ppg) (ppg) DP-Casing DP-Open hole DC-Open hole 1000 11,5 0,626 0,260 1,716 11,550 3000 11,5 0,626 5,468 1,716 11,550 5000 13,5 12,121 7,159 3,619 13,588 7000 13,5 9,108 13,208 2,771 13,569 9000 13,5 0,370 10,844 1,504 13,515 10000 13,5 30,060 1,685 3.671 13,543 11000 13,5 10,085 4,821 3.038 13,531 12000 15,5 10,683 13,121 2,122 15,542 14000 17,3 108,493 81,922 64,095 17,650 16000 17,3 108,493 81,922 64,095 17,606 56 Để trực quan hơn, nhóm tác giả so sánh tỉ trọng dung dịch khoan tỉ trọng tuần hoàn dung dịch khoan tương đương thông qua đồ thị sau: Hình 3.4: Đồ thị hiển thị tỉ trọng dung dịch tuần hoàn tương đương (ECD) 57 3.3.3 Tính toán thông số thủy lực liên quan đến tối ưu choòng khoan Bảng 3.6: Kết tính toán tối ưu hóa thủy lực khoan choòng Các thông số phục vụ cho việc tính toán tối ưu thủy lực khoan choòng Xét độ sâu giếng (ft) 15000 Tỉ trọng dung dịch khoan (ppg) 17,3 Đường kính cần khoan (in) Đường kính cần nặng (in) 6,5 Đường kính giếng (in) 8,5 Lựa chọn kích thước vòi phun (nds) 16/32 Tốc độ bơm (gpm) 570 3790 psi Tốc độ bơm (gpm) 400 2000 psi Công suất bơm (hp) 1700 Áp suất tối đa bơm (psi) 4200 Kết tính toán Tổng diện tích mặt cắt ngang vòi phun (in2) 0,589 Lưu lượng bơm tối thiểu (gpm) 100,828 Lưu lượng bơm tối đa (gpm) 693,762 Áp lực va đập thủy lực vòi phun (psi) 2240,927 Lưu lượng tối ưu cho lực va đập thủy lực vòi phun (gpm) 490,792 Tối ưu kích thước vòi phun cho lực va đập (in2) 0,196 Tối ưu kích thước vòi phun cho lực va đập (nds) vòi phun 9/32 Công suất thủy lực vòi phun (psi) 1528,135 Lưu lượng tối ưu cho công suất thủy lực vòi phun (gpm) 394,279 Tối ưu kích thước vòi phun cho công suất thủy lực (in2) 0,093 Tối ưu kích thước vòi phun cho công suất thủy lực (nds) 58 vòi phun 6/32 vòi phun 7/32 Hình 3.5: Đồ thị tối ưu hóa cho công suất thủy lực lực va đập thủy lực choòng Dựa vào đồ thị hình 3.5, ta có:  Điểm 1: Lưu lượng tối ưu áp suất tương ứng cho lực va đập thủy lực vòi phun  Điểm 2: Lưu lượng tối ưu áp suất tương ứng cho công suất thủy lực vòi phun 59 TÓM TẮT Chương 1: Khái quát dung dịch khoan Thuỷ lực khoan yếu tố quan trọng kỹ thuật khoan Đồ án đề cập phần vấn đề tính toán chương trình thuỷ lực khoan Dung dịch khoan định trực tiếp đến thành công giếng khoan 13 chức chính, chức “Rửa đáy giếng khoan tuần hoàn mùn khoan lên bề mặt” “Kiểm soát áp suất thành hệ” quan trọng cho tất giếng Đồ ấn đề cập đến chức dung dịch khoan, thông số dung dịch, mô hình lưu biến, chế độ dòng chảy Chương 2: Cơ sở lý thuyết thủy lực khoan thiết kế thi công giếng Kế hoạch dung dịch khoan hoàn chỉnh toàn diện phải tính đến quy trình lập kế hoạch thiết kế khoan Từ liệu áp suất vỉa áp suất vỡ vỉa, tỷ trọng dung dịch khoan lựa chọn cho khoảng khoan khác cho đảm bảo lớn áp suất vỉa nhỏ áp suất vỡ vỉa Tính chất dung dịch khoan (độ nhớt, giới hạn chảy hàm lượng pha rắn) lựa chọn cách sử dụng bảng hướng dẫn công ty dung dịch khoan Việc dự đoán vận tốc lắng đọng (trượt) mùn khoan dựa công thức Chien Vận tốc vành xuyến tối thiểu dùng để vận chuyển mùn khoan xác định dựa vào vận tốc tối thiểu để giữ mùn khoan trạng thái cân cộng với vận tốc tăng thêm để làm lỗ khoan Để đạt đến khả làm lỗ khoan cách hoàn chỉnh, cần phải tối ưu hóa lực va đập thủy lực, công suất thủy lực vận tốc dòng chảy vòi phun Đây ba thông số quan trọng việc rửa lỗ khoan dòng chảy chéo Chương 3: Bài toán áp dụng Dựa vào số liệu giếng cho (áp suất vỉa, áp suất vỡ vỉa) tiến hành tính toán thông số cần thiết, ta có kết sau:  Lựa chọn tỉ trọng dung dịch khoan phù hợp  Lựa chọn vị trí chống ống, chọn hình dạng giếng khoan đường kính ống chống 60  Thiết kế chương trình dung dịch khoan, tính toán khả vận chuyển mùn khoan, tính toán tỉ trọng tuần hoàn tương đương (ECD), thông số thủy lực khoan tối ưu hóa kích thước vòi phun (sử dụng phương pháp: công thức đồ thị) 61 SUMMARY Chapter 1: Drilling fluid overview Drilling hydraulics are one of the most important factor in drilling techniques Project has mentioned of some elements and calculated in drilling hydraulic programs Drilling fluid decides directly the success of the well as thirteen main duties, in there “remove cutting from the well” and “control formation pressure” are of primary importance on every well Project presents clearly all duties of drilling fluid, some kind of fluid, main parameters of fluid, rheology models, flow regimes Chapter 2: Basic theory of drilling hydraulics in design and implement well An accomplish and comprehensive mud plan must be included in the well planning process Mud weight is chosen for each interval of depth, based on given data about formation pressure and formation fracture pressure Furthermore, mud properties are obtained from catalogs of various mud companies Cuttings slip velocity is calculated by Chien correlation From the computed value, an acceptable flow rate is determined based on the minimum rate that would hold the cuttings stationary plus an additional rate increase to clean the hole To obtain bit hydraulic variables caused perfect cleaning, we optimize impact force, hydraulic horsepower and jet velocity These are three most important variables affected cross flow beneath the face of the bit Chapter 3: Application Relying on the details of well and then calculating the necessary paramaters, we have the final results:  Selecting mud weight  Selecting the casing position, hole geometry and casing diameter  Designing drilling fluid program, cutting transport, ECD, hydraulic program and jet optimization (use of two methods: calculating by equations and graphic method) 62 KẾT LUẬN Trong công tác khoan dầu khí việc tối ưu hóa quy trình thông số thiết bị quan trọng đem lại hiệu kinh tế độ an toàn cao trình khoan Qua trình thực đồ án, chúng em hoàn thành nhiệm vụ sau:  Thiết kế chương trình dung dịch khoan chương trình chống ống theo chiều sâu giếng  Tính toán tốc độ trượt mùn khoan, vận tốc tối thiểu lưu lượng bơm tối thiểu để đảm bảo trình vận chuyển mùn khoan lên bề mặt  Tính toán hai thông số chương trình thủy lực khoan bao gồm: vận tốc tuần hoàn khoảng không vành xuyến tỉ trọng tuần hoàn tương đương (ECD)  Tính toán lưu lượng tối ưu cho lực va đập lưu lượng tối ưu cho công suất thủy lực choòng khoan Do hạn chế liệu giếng khoan cung cấp kinh nghiệm thực tế nên đồ án nhóm tránh khỏi thiếu sót định Chúng em mong nhận góp ý nhận xét chân thành thầy cô bạn để tìm hiểu sâu nội dung đồ án tương lai KIẾN NGHỊ Trong trình thực đồ án, chúng em nhận thấy liệu đầu vào giếng cần phải cung cấp đầy đủ thông số địa chất như: cấu trúc tầng đất đá tính chất chúng, thông số chi tiết thiết bị khoan cụ (đặc biệt thông số dụng cụ đáy) để nhằm thiết kế chương trình thủy lực khoan toàn diện chi tiết hơn, đảm bảo tính hiệu mặt kỹ thuật kinh tế Trong tương lai, nhóm mong muốn phát triển nội dung đề tài này, không dừng lại việc nghiên cứu mang tính lý thuyết mà áp dụng vào thực tế sản xuất, cụ thể tính toán thiết kế chương trình thủy lực khoan cho giếng khoan có quỹ đạo tính chất tầng đất đá phức tạp thông số chi tiết dụng cụ đáy 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Adam T Bourgoyne Jr, Keith K Millheim, Martin E Chenevert, F.S Young Jr, “Applied Drilling Engineering”, Society of Petroleum Engineers, 1991 [2] Hussain Rabia, “Well Engineering and Construction”, 2000 [3] MI Swaco, “M-I Swaco Engineering Drilling Fluid Manual”, 2006 [4] Neal J Adams, “Drilling Engineering: A complete Well Planning Approach”, Pennen Well Pulishing Company, 1985 [5] Larry W Lake, “Petroleum Engineering Hanbook Volume II: Drilling Engineering”, Society of Petroleum Engineers, 2006 [6] “Giáo trình dung dịch khoan”, Vietsovpetro, 10/2010 [7] http://petroleumsupport.com/hydraulic-horsepower-how-to-calculate-it/, 10/10/2015 [8] http://www.drillingformulas.com/calculate-equivalent-circulation-density-ecd-withcomplex-engineering-equations/, 3/5/2009 [9] A Saasen, G LØklingholm, “The Effect of Drilling Fluid Rheological Properties on Hole Cleaning”, SPE 74558 Presented at the IADC/SPE Drilling Conference held in Dallas, Texas, Houston, USA, 26-28 February 2002 64 [...]... mô hình hàm mũ và mô hình hàm mũ hiệu chỉnh Mô hình hàm mũ hiệu chỉnh trở thành mô hình dẻo Bingham khi n=1 và trở thành mô hình hàm mũ khi τy=0 Các bài toán sử dụng mô hình này rất phức tạp và cần có tối thi u ba số đo ứng suất cắt/tốc độ cắt để có thể giải [3] 21 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THỦY LỰC KHOAN TRONG THI T KẾ VÀ THI CÔNG GIẾNG KHOAN 2.1 Áp suất thủy tĩnh của cột dung dịch khoan 2.1.1 Tỉ trọng... định hướng và giếng khoan ngang, nhất là ở khu vực gần đáy giếng [3] Việc tuần hoàn mùn khoan trong giếng khoan ngang là khó khăn hơn nhiều so với giếng khoan thẳng Trong giếng khoan ngang mùn khoan sẽ tích tụ dọc theo phía dưới thành giếng của phần quỹ đạo ngang và ở đoạn bẻ góc nghiêng gây tắc nghẽn trong quá trình khoan Có 2 cách để xử lý vấn đề này:  Dùng dung dịch khoan có tính xúc biến “độ nhớt... dịch khoan trong giếng bằng hoặc lớn hơn áp suất của thành hệ, chất lưu thành hệ sẽ không chảy vào bên trong giếng và như vậy sẽ tránh được hiện tượng phun trào Tỉ trọng dung dịch khoan được sử dụng để khoan một giếng phải nằm trong giới hạn lớn hơn tỉ trọng tối thi u cần thi t để kiểm soát áp suất thành hệ và nhỏ hơn tỉ trọng tối đa để 2 không gây ra vỡ vỉa Trong thực tế, tỉ trọng dung dịch khoan. .. nhập vào bên trong các lỗ rỗng của thành hệ và gây bít nhét ảnh hưởng đến quá trình khai thác Vì vậy phải thi t kế dung dịch khoan phù hợp để làm sao tạo được một lớp vỏ bùn có chất lượng bao bọc xung quanh thành giếng khoan, giúp duy trì sự ổn định của thành giếng, đồng thời lớp vỏ bùn đó cũng phải ngăn cản được sự thoát nước và chất lưu từ thành hệ vào hòa trộn với dung dịch khoan trong lòng giếng khoan, ... tượng kẹt bộ khoan cụ do ngăn ngừa được việc mùn khoan lắng đọng khi ngừng tuần hoàn dung dịch [6] Ứng lực cắt động: là giá trị ứng suất cần thi t để dung dịch khoan bắt đầu chuyển động Biểu diễn cho khả năng vận chuyển mùn khoan trong giếng khoan lên bề mặt khi dung dịch tuần hoàn và khả năng làm sạch đáy giếng Hiệu quả của quá trình này phụ thuộc vào độ ổn định của dung dịch khoan trong giếng [6] 1.3... năng của dung dịch khoan 1.1.1 Rửa sạch đáy giếng khoan và tuần hoàn mùn khoan lên bề mặt Quá trình choòng khoan phá hủy đất đá sẽ tạo ra mùn khoan ở đáy giếng Chính vì vậy, cần phải làm sạch mùn khoan khỏi đáy giếng thì choòng khoan mới có điều kiện tiếp xúc để phá hủy liên tục lớp đất đá tiếp theo Nhìn chung quá trình làm sạch đáy giếng và tuần hoàn mùn khoan lên bề mặt phụ thuộc vào các yếu tố sau:... dịch khoan với tính chất của nó Dung dịch khoan được sử dụng trong khoan các giếng dầu khí thường gồm:  Dung dịch khoan gốc nước: thường được sử dụng do nhiều tính chất của nó tương thích với các đặc tính của tầng chứa Bao gồm: dung dịch khoan không phân tán, 6 dung dịch khoan phân tán, dung dịch khoan hoạt tính canxi, dung dịch khoan hàm lượng pha rắn thấp, dung dịch khoan polime, dung dịch khoan. .. dịch khoan để giữ cho thành giếng chắc chắn cho đến khi trám xi măng và chống ống Trong quá trình khoan, do sự chênh áp giữa cột dung dịch khoan ngoài khoảng không vành xuyến với áp suất thành hệ sẽ làm cho một phần nước tách ra khỏi dung dịch khoan đi vào khe nứt, lỗ hổng của đất đá ở thành giếng và để lại trên thành giếng những hạt keo Chúng liên kết với nhau tạo thành lớp vỏ bùn ở thành giếng khoan. .. để tính toán độ nhớt dẻo (PV) và ứng lực cắt động (YP) [1] 6.66  YP  d dòng chảy trong cần khoan v (1.6) 5  YP  (d 2  d1 ) dòng chảy trong khoảng không vành xuyến v (1.7) a  PV  a  PV  Hai phương trình (1.6) và (1.7) đều có thể tính theo hệ đo lường Mỹ Khi tính toán bằng hệ đo lường chuẩn SI, hằng số 6.66 trở thành 0.1669 và hằng số 5 trở thành 0.1253 [1] Do đó, các phương trình (1.6) và. .. hoàn trong khoảng không vành xuyến thấp và tính lưu biến của dung dịch không cao [3]  Tốc độ quay của bộ khoan cụ: yếu tố này cũng ảnh hưởng một phần đến việc tuần hoàn mùn khoan Do đó, lực xoắn ốc của bộ khoan cụ quay tạo ra sẽ hỗ trợ cho phần mùn khoan ở sát thành giếng (nơi điều kiện tuần hoàn mùn khoan có những hạn chế) 1 di chuyển lên Điều này đặc biệt có ích trong các giếng khoan định hướng và giếng