khoan khai thác dầu khí, choong khoan

MÔN HỌC KHOAN VÀ HOÀN THIỆN GIẾNG CHOÒNG KHOAN CBGD : ThS Đỗ Quang Khánh Email : dqkhanh@hcmut.edu.vn Tel : 0903 985730 NỘI DUNG  Phân loại chung  Choòng chóp xoay  Choòng liền khối  Choòng lấy mẫu  Choòng doa CHOÒNG KHOAN PHÂN LOẠI CHUNG  Phân loại theo tiêu chí:  Cấu tạo: cánh dẹt, chóp xoay, liền khối  Đặc tính phá hủy đất đá: cắt, đập, thủy lực  Công dụng: phá mẫu, lấy mẫu, đặc biệt (doa, phá, cứu sự cố )  Vật liệu chế tạo hoặc hạt cắt: phay, đính, kim cương  Theo đặc tính phá hủy đất đá, choòng khoan phân loại theo 03 nhóm:  Nguyên lý cắt - tách  Nguyên lý đập - tách  Nguyên lý cắt - mài CHOÒNG KHOAN CHOÒNG CHÓP XOAY  Lịch sử phát triển  Năm 1916 kỹ sư Lôman (Đức) sử dụng các hợp kim cứng để chế tạo dụng cụ phá hủy đất đá  Năm 1924 choòng chóp xoay tự rửa sạch đời và năm 1930 choòng ba chóp xoay phay được sử dụng  Năm 1949 các hạt cắt bằng cacbit vônfram được chế tạo và choòng đính bằng cacbít vônfram bắt đầu được thiết kế và chế tạo  Năm 1953 các vòi phun thủy lực ở choòng đời  Năm 1969 xuất hiện ổ đỡ kín CHOÒNG KHOAN Cấu tạo  Thân choòng: bằng thép đặc biệt, chịu được tải trọng, lực va đập và mômen xoắn  Chóp xoay: chóp nhọn bằng thép  Răng choòng: phay đính  Đảm nhận vai trò cắt, nạo hoặc đục đất đá  Răng đính có các hình dạng chính: − Quả trứng, đầu đạn − Hình chóp; lưỡi đục kiểu: super scoop, scoop, hai mép vát  Ổ trục: có rãnh để lắp các ổ bi (bi cầu, bi đũa)  Ổ đỡ hở: bôi trơn bằng dung dịch khoan  Ổ đỡ kín: bôi trơn bằng dầu  Ổ ma sát: một ổ đỡ khớp với mặt doa của chóp  Vòi phun thủy lực: được chế tạo bằng thép hay gốm đặc biệt  Răng đầu nối choòng: dạng hình tam giác hoặc hình thang CHOÒNG KHOAN Cấu tạo Cấu tạo choòng chóp xoay CHOÒNG KHOAN Cấu tạo Răng phay Răng đính Nguyên lý phá hủy đất đá choòng chóp xoay 02 06 chóp xoay CHOÒNG KHOAN Cấu tạo Vòi phun thủy lực CHOÒNG KHOAN Phân loại  Theo IADC (1987), mã hiệu là một dãy bốn ký tự gồm ba chữ số và một chữ cái:  Chữ số đầu tiên: 1, 2, chỉ dụng cụ có bằng thép và 4, 5, 6, 7, chỉ dụng cụ gắn cacbít vônfram, dùng để khoan đất đá có độ cứng tăng dần  Chữ số thứ hai: (đất đá mềm), (đất đá từ mềm đến trung bình), (đất đá cứng) và (đất đá rất cứng)  Chữ số thứ ba: từ đến qui định loại ổ đỡ và mức độ bảo vệ thân chóp xoay  Quy định các chữ cái:  A: choòng có ổ đỡ trơn, thích hợp cho khoan thổi khí  C: Choòng thủy lực với vòi phun ở tâm  D: Choòng đặc biệt để khoan định hướng  E: Choòng thủy lực với vòi phun kéo dài  G: Choòng có bảo vệ tăng cường chống mòn đường kính CHOÒNG KHOAN Phân loại  J: Choòng thủy lực có vòi phun nghiêng  R: Choòng được gia cường bằng phương pháp hàn, sử dụng điều kiện va đập  S: Choòng thép tiêu chuẩn  X: Choòng gắn dạng lưỡi cắt  Y: Choòng gắn hình côn  Z: Choòng gắn có dạng khác với lưỡi cắt và hình côn 135M 447X CHOÒNG KHOAN 637Y 10 Phân loại Ví dụ 135M Thành hệ mềm Răng phay; Đĩa bảo vệ chóp xoay 447X Thành hệ mềm; đính; ổ ma sát có bảo vệ; dạng lưỡi cắt CHOÒNG KHOAN 637Y Thành hệ cứng trung bình; đính; ổ ma sát có bảo vệ; dạng hình côn 11 Đánh giá độ mòn choòng  Theo ba yếu tố  Độ mòn choòng  Độ mòn ổ đỡ  Độ mòn đường kính  Độ mòn choòng  T1: mòn 1/8 chiều cao  T2: mòn 1/4 chiều cao  T3: mòn 3/8 chiều cao  T4: mòn 1/2 chiều cao  T5: mòn 5/8 chiều cao  T6: mòn 3/4 chiều cao  T7: mòn 7/8 chiều cao  T8: mòn hoàn toàn CHOÒNG KHOAN 12 Đánh giá độ mòn choòng  Độ mòn ổ đỡ (từ B1 đến B8)  B1: mòn 1/8  B4: mòn một nữa (1/2 )  B8: mòn toàn bộ (ổ đỡ bị kẹt hoặc rơi)  Độ mòn đường kính (từ G1 đến G8)  I (in gauge): choòng mới (G1)  O (out of gauge): choòng quá mòn, không sử dụng được (G8)  tiêu chí đánh giá thay choòng  I: vòng cùng  O: vòng ngoài cùng  D: độ mòn mặt côn hay bi  L: vị trí mòn  B: độ mòn ổ  G: độ mòn đường kính  O: các lý khác CHOÒNG KHOAN 13 CHOÒNG LIỀN KHỐI (Kim cương tự nhiện, PDC, TSP)  Lịch sử phát triển  Năm 1862: kim cương tự nhiên được đề nghị để chế tạo dụng cụ phá hủy đất đá  Năm 1864 chế tạo dụng cụ khoan kim cương  Năm 1970 chế tạo kim cương nhân tạo  Đầu thập niên 1980 thương mại hóa loại choòng kim cương đa tinh thể  Năm 1990 các choòng khoan kim cương đa tinh thể thế hệ mới đời Gần xuất hiện choòng hai tâm (bi-center) để khoan giếng ngang  Kim cương tự nhiên là vật liệu cứng nhất có độ bền nén 1260000 psi, nóng chảy ở 3635 0C (tương đương 6600 0F) và tính mài mòn gấp 100 lần cacbit vônfram Kim cương nhân tạo bị ôxy hóa ở nhiệt độ 870 0C (trong điều kiện có ôxy) và bị graphit hóa ở nhiệt độ 1200 0C (trong điều kiện không có ôxy) CHOÒNG KHOAN 14 Choòng kim cương  Là choòng liền khối (không có các chóp xoay) với cắt là các hạt kim cương (tự nhiên hoặc nhân tạo) gắn cố định vào thân và các mặt bên thân choòng được chế tạo bằng các hợp kim cứng  Mặt cắt dọc theo thân choòng có ba dạng: dạng tròn, dạnh hình côn ngắn và dạng hình côn dài  Có ba loại chủ yếu:  Choòng kim cương thấm nhiễm  Choòng kim cương đa tinh thể PDC (ổn định nhiệt ở 750 0C)  Choòng kim cương đa tinh thể bền nhiệt TSP (ổn định nhiệt ở 1200 0C)  Cơ chế phá hủy đất đá là mài nạo và đập – nghiền Kim cương CHOÒNG KHOAN PDC 15 Một số loại choòng khoan kim cương CHOÒNG KHOAN 16 Phân loại choòng kim cương  IADC cũng được ký hiệu bằng bốn ký tự  Ký tự đầu tiên qui định loại (hạt) cắt và vật liệu chế tạo thân choòng: − D: kim cương tự nhiên, thân hợp kim − M: PDC, thân hợp kim − S: PDC, thân thép − T: TSP, thân hợp kim − O: loại khác  Ký tự thứ hai qui định loại và hình dạng tổng quát của choòng (một các số từ đến 9)  Ký hiệu thứ ba qui định về chế độ thủy lực của choòng  Ký hiệu thứ tư (một các số từ đến 9) xác định kích thước các lưỡi cắt và mật độ của chúng choòng CHOÒNG KHOAN 17 Choòng lấy mẫu Kim cương Hợp kim CHOÒNG KHOAN Chóp xoay 18 Choòng doa Tiến trình khoan doa Tiến trình khoan doa Lưỡi cắt di động Lưỡi cắt cố định Choòng có lưỡi cắt cố định Choòng có lưỡi cắt di động Các dạng lưỡi cắt CHOÒNG KHOAN 19 VIDEO: CHOÒNG KHOAN CHOÒNG KHOAN 20 ... KHOAN Cấu tạo Cấu tạo choòng chóp xoay CHOÒNG KHOAN Cấu tạo Răng phay Răng đính Nguyên lý phá hủy đất đá choòng chóp xoay 02 06 chóp xoay CHOÒNG KHOAN Cấu tạo Vòi phun thủy lực CHOÒNG KHOAN. .. và mật độ của chúng choòng CHOÒNG KHOAN 17 Choòng lấy mẫu Kim cương Hợp kim CHOÒNG KHOAN Chóp xoay 18 Choòng doa Tiến trình khoan doa Tiến trình khoan doa Lưỡi cắt di động Lưỡi cắt cố... phá hủy đất đá là mài nạo và đập – nghiền Kim cương CHOÒNG KHOAN PDC 15 Một số loại choòng khoan kim cương CHOÒNG KHOAN 16 Phân loại choòng kim cương  IADC cũng được ký hiệu