Nghiên cứu, thiết kế hệ thống trạm tời đồng bộ khi quấn thả cáp để khảo sát địa vật lý giếng khoan theo quy trình của hãng rochester và camesa

LỜI CAM ĐOAN Tôi Đ V T , học viên Cao học kh a , chuyên ng nh ch t o m y Sau hai năm học tập nghiên cứu, giúp đỡ c c thầy cô gi o v đặc biệt l giúp đỡ PGS.TS N Đ T , thầy gi o hướng dẫn tốt nghiệp tôi, nên đ n cuối chặng đường để k t thúc kho học Tôi quy t định chọn đề t i tốt nghiệp l : “ N ủ ứ R C ” Tơi xin cam đoan l cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn PGS.TS N Đ T v tham khảo c c t i liệu liệt kê C c k t nghiên cứu nêu luận văn l trung thực v chưa công bố c c cơng trình n o kh c N u c tơi xin ho n to n chịu tr ch nhiệm T Đ V T MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .4 MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan trình khảo sát địa vật lý giếng khoan 1.1.1.Tổng quan v tr m t i ng trình khảo sát địa vật lý giếng khoan 1.2 Giới h n nghiên cứu đ tài .22 1.2.1 Tính cấp thiết đ tài 22 1.2.2 Giới h n nghiên cứu đ tài 23 CHƯƠNG THIẾT Ế H TH NG Đ NG GIA T I PHỤC VỤ QU N –TH CÁP 24 2.1 th ng quấn nhả cáp 24 2.2 th ng đánh ấu m t cáp 26 3.4 Tính tốn đ ng t c đ sức c ng h th ng quấn thả cáp 33 CHƯƠNG THIẾT Ế H TH NG TRẠM TỜI THỦ L C 35 3.1 Thiết kế h th ng khung ao tr m t i 35 3.2 Tính tốn thiết kế h th ng tang t i chứa cáp 36 3.3.Tổng quan v vật li u 38 3.4 Mơ hình phần tử hữu h n 58 3.5 Sụt áp đư ng ng 92 3.6 Tính tốn l a ch n thiết kế h th ng phụ tr 93 ẾT LUẬN VÀ IẾN NGHỊ 97 Các kết nghiên cứu đ tin cậy: 97 ướng nghiên cứu 97 LỜI CÁM ƠN 98 TÀI LI U THAM H O 99 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VIETSOVPETRO: Liên doanh Việt NgaVietsovpetro XNĐVL: X nghiệp ịa vật l gi ng khoan XSCTBCD: Xưởng sửa chữa thi t bị chuyên dụng BK: Gi n nhẹ khai th c MSP: Gi n khoan cố định CNTT: Công nghệ trung tâm HTTL: Hệ thống thủy lực QT: ui trình MỞ ĐẦU Cùng với lớn m nh kinh t đất nước, ng nh kh đ kh ch t o m y khẳng định th m nh với vai trị chủ đ o v khơng ngừng đ p ứng việc t o sản phẩm chất lương tốt, độ tin cậy cao v đủ sức c nh tranh Trong công đ i đất nước, với tăng trưởng kinh t quốc dân c g p sức nhiều ng nh nghề với l nh vực kh c nhau, đ ng nh cơng nghiệp dầu kh cịn m so với c c nước tiên ti n th giới đ ng vai trò quan trọng kinh t nước nh Trong năm qua, c c đơn vị ng nh dầu kh ph t triển lớn m nh, cho đ n Vietsovpetro l lien doanh h ng đầu Ng nh dầu kh Việt Nam Với ph t triển v th nh công Vietsovpetro mở cho ng nh dầu kh Việt Nam triển vọng Trong đ c đ ng g p công sức, tr tuệ tập thể c n công nhân viên X nghiệp ịa vật l gi ng khoan XN VLG l th nh viên quan trọng thi u Vietsovpetro v thực c c nhiệm vụ: - hảo s t v phân t ch c c thông số gi ng khoan n mìn, thử vỉa - Xử l cố gi ng khoan qu trình khoan v khai th c - Tham gia nghiên cứu c c công trình khoa học phục vụ sản xuất v ph t triển công nghệ ể c th nh tựu ng y hôm nay, X nghiệp đầu tư hướng trang thi t bị m y m c c c nước tiên ti n, để phục vụ công việc đo, khảo s t c c gi ng khoan v c c gi ng khai th c, thay th dần c c thi t bị c , cử c n đ o t o t i c c nước c công nghệ đo địa vật l ph t triển để nâng cao ki n thức học h i kinh nghiệm cho sản xuất X nghiệp o đ c c t i liệu đo địa vật l gi ng khoan ho n to n dùng công nghệ ghi số nên việc đo ghi t i liệu thuận lợi, lúc c thể đo nhiều phương ph p c độ ch nh x c cao, giúp cho x nghiệp phân t ch đ nh gi t i liệu tốt việc lưu trữ c ng d d ng v thuận tiện ình 1.Các phư ng pháp địa vật lý giếng khoan áp ụng Công t c đo khảo s t VLG l việc thay th việc lấy mẫu l i vốn kh thực v gi th nh cao; x c định tr ng th i kỹ thuật v theo d i độ n định c c gi ng khoan, khai th c triệt để c c thong tin địa chất v kỹ thuật c c v t lộ địa chất(l t c t địa chất th nh gi ng khoan) công trình Ưu điểm v t lộ địa chất l n “tươi” nguyên, chưa bị phong h a l i xuyên c t tầng đất đ tới chiều sâu đ y gi ng khoan Viêc khai th c c c thông tin địa chất v kỹ thuật c c v t lộ địa chất c c th nh gi ng khoan thực c c phương ph p vật l , h a học Nhờ c c phương ph p n y ta c thể x c định th nh phần vật chất c c lớp đất đ c c l t c t , tr ng th i kỹ thuật v độ n định cơng trình t i chiều sâu thời điểm cần thi t Trên sở đ trung tâm phân t ch t i liệu phân t ch v đưa k t luận ch nh x c vị tr vỉa dầu, kh , trữ lượng c vỉa để thi t k quy trình cơng nghệ khai th c hợp l ể lấy c c thông tin trên, thi t bị chủ y u sử dụng l c c tr m tời địa vật l ; c c m y m c thi t bị chuyên dung chuyển v o gi ng khoan thông qua c p tr m tời, c c thông tin cần thi t ghi nhận chuyển qua ruột c p truyền trung tâm xử l số liệu Từ yêu cầu cần thi t đơn vị qua luận văn v o “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống trạm tời đồng quấn –thả cắp để khảo sát địa vật lý giếng khoan theo quy trình hãng Rochester Camesa“ CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổ an ề 1.1.1.Tổ khoan Đ ề: Tr m tời ịa vật l dùng để k o thả t hợp thi t bị m y gi ng lịng gi ng khoan phục vụ cơng t c đo khảo s t lo i kh c nhau, tr m tời dùng đo ịa vật l , tr m tời địa vật l g m nhiều ịa vật l gi ng khoan gi ng chưa chống ống ( penhole), tr m tời đo khảo s t gi ng khai th c dầu, kh (Casehole) ình Tr m t i giàn khoan th m Tr m tời c nhiệm vụ k o thả thi t đo khảo s t ịa vật l , công t c b n mìn khai th c vỉa, đo địa chấn gi ng khoan v.v Thông qua c p địa vật l m tr m tời vận h nh để k o thả thi t bị v o lòng gi ng khoan, to n c c thông số cần thi t gi ng khoan truyền qua ruột c p địa vật l đưa v o c c thi t bị đo m y t nh, sau đ truyền trung tâm xử l số liệu Ngo i tr m tời ịa vật l để xử l ịa vật l sử dụng cơng t c b n mìn mở vỉa khai th c dầu, kh , đặt aker, đ cầu xi măng v.v Trong công t c khảo s t ịa vật l gi ng khoan ngo i t hợp thi t bị m y gi ng, tr m tời đ ng vai trò quan trọng, l thi t bị yêu cầu l m việc c độ ch nh x c v n định cao a.Tổng quan lịch sử hình thành phát triển Từ năm VLG X nghiệp Liên oanh Việt – Xô đời, đ ng thời XN c ng th nh lập, đ l năm th ng gian kh v thi u thốn từ thi t bị m y m c v người Trong non tr kinh nghiệm c ng khoa học kỹ thuật, nghiệp dầu kh hình th nh v ph t triển nhờ giúp đỡ Liên Xô c l Liên ang Nga Hầu h t thi t bị m y m c nhập từ Liên Xô c đ c c c tr m tời VLG l lo i tr m tời di động ho n to n sử dụng kh , to n tr m tời l p đặt xe tải Ural hay động ộng l m việc truyền động qua hộp số iesel Ia Z cấp ti n v số lùi, từ hộp số truyền đông qua x ch v l m quay tang tời để ti n h nh k o thả thi t bị để khảo s t gi ng khoan Trên tr m tời c c c thi t bị kh c hệ thống đo độ sâu gi ng khoan, tốc độ k o thả, hệ thống đo sức căng c p n năm ng nh khai th c dầu kh Việt nam ph t triển m nh đặc biệt l XNLD mở rộng v từ thi t bị m y m c c c hãng dầu kh n i ti ng th giới X nghiệp trang bị v đưa v o sử dụng đ c c c tr m tời tiên ti n Halliburton, Computalog, Roberson, Sodesep, Geoservice ây l lo i tr m tời đ i v tiên ti n nhất, trang bị c c thi t bị an to n v c c hệ thống b o v quan trọng l sử dụng hệ thống truyền động thủy lực kh p k n(Closeloop), bao g m ơm thủy lực dẫn từ động iesel từ bơm thủy lực l m quay motor thủy lực Trục thứ cấp motor thủy lực truyền đ n hộp số cấp sau đ truyền đ n hộp bi n momen sau đ truyền qua x ch v l m quay tang tời b Cấu tạo trạm tời + Modul Cabin: odul Cabin thi t k phòng l m việc, đ l p đặt bảng điều khiển điện tử v kh vận h nh tời v to n thi t bị m y m c bề mặt tr m đo C c thông số gi ng khoan truyền qua c p địa vật l đưa v o c c thi t bị đo m y t nh, sau đ truyền trung tâm xử l số liệu ịa vật l để xử l +M : ùng động iesel công suất từ – Hp (tùy theo lo i tr m tời) dùng để dẫn động bơm thủy lực, c c lo i bơm thủy lực thường dùng l : ynapower, Sauer, Rexroth v c c đường ống thủy lực để bơm đ n +M otor : Tang tời l p khung gi đỡ, quay trơn trục nhờ v c thể th o rời để vận chuyển Tang tời đặt ph a trước gối đỡ odul Cabin dùng để quấn c p đo ịa vật l , l lo i c p đặc biệt dùng để nối thi t bị thả xuống gi ng khoan v truyền t n hiệu từ t hợp thi t bị lòng gi ng khoan trung tâm m y t nh tr m đo C p đo địa vật l , l lo i c p đặc biệt lớp v bên ngo i th p g m nhiều sợi, bên c l i dây điện g m nhiều sợi C p c nhiều lo i đường k nh kh c nhau: ”, ”, ”v ”, chiều d i từ mđ n m tùy lo i, để phù hợp với chiều sâu gi ng khoan kh c C p quấn th nh lớp v quy trình, ti n h nh đo khảo s t ịa vật l gi ng khoan, người ta nối t hợp m y gi ng v o đầu c p qua đầu nối chuyên dụng v vận h nh tr m tời để k othả thi t bị m y v o gi ng khoan +C - : ệ thống r ng r c: ể đ i hướng c p điều khiển c p o độ sâu gi ng khoan, đo tốc độ di chuyển thi t bị v để o sức căng: thi t bị n y thường l p hệ thống ròng rọc 10 Pull (Killograms) Top of the well Speed(meters/minute) Depth(meters) bottom of the well Red(upper): pull at highter pressure Red(Lower): Pulkl at lower pressure Green: Line weight Blue: Maximum speed 85 1.6 Motor Hight, transmission Third: (Pump 99.98cc/rev-6.10in3/rev; Motor57.37 cc/rev-3.51in3/rev; transmission 4.89:1; 1800rpm) S cáp C ề dài T í T ọ cáp Lự Lự cao (4200Psi) (2400Psi) V 329 159,12 825 390 545 653 315,82 838 396 536 971 469,62 853 399 527 1284 621,00 861 406 517 1590 768,99 885 416 509 1892 915,05 899 427 499 2187 1057,73 908 434 490 2477 1197,99 941 444 480 2761 1335,34 948 451 471 10 3039 1469,79 974 462 461 11 3312 1601,83 981 472 451 12 3579 1730,96 1013 479 443 13 3841 1857,68 1040 493 433 14 4096 1981,01 1059 512 424 15 4346 2101,92 1092 521 415 16 4591 2220,41 1105 528 406 17 4830 2336,00 1132 541 396 18 5063 2448,69 1158 554 387 19 5290 2558,48 1184 567 377 86 20 5512 2665,85 1230 587 369 21 5728 2770,31 1250 600 359 22 5938 2871,88 1283 613 350 23 6143 2971,02 1315 640 340 24 6342 3067,27 1355 659 332 25 6536 3161,10 1394 672 322 26 6723 3251,54 1453 699 313 27 6906 3340,04 1486 712 304 28 7082 3425,17 1525 738 294 29 7253 3507,87 1578 751 285 30 7418 3587,67 1630 773 276 31 7577 3664,57 1696 806 267 87 Speed(meters/minute) Pull (Killograms) Top of the well Depth(meters) bottom of the well Red(upper): pull at highter pressure Red(Lower): Pulkl at lower pressure Green: Line weight Blue: Maximum speed 88 ô : Motor Low (6.71 in3/rev / 109.98cc/rev) and Transmission Low (32.42:1) Line Speed (meters per minute / feet per minute) Full Drum Pump 100% Core Middle (top of the well) (122 fpm) 37 mpm 27 mpm (87 fpm) (bottom of the well) (53 fpm) 16 mpm (39 fpm) 12 mpm 75% 28 mpm (91 fpm) 20 mpm (65 fpm) 50% 19 mpm (61 fpm) 13 mpm (44 fpm) mpm (26 fpm) 5% mpm (6 fpm) mpm (4 fpm) mpm (3 fpm) 100% 10.242 kg (22 580 lb ) (31,530 lb.) 23,693 kg I Line Pull (kilograms / pounds) 14.302 kg (52,23 Motor Low (6.71 in3/rev / 109.913cc/rev) and Transmission 2nd (12.42:1) lb.) Line Speed (meters per minute / feet per minute) Full Drum Pump Core Middle (bottom of the well) (top of the well) 100% 97 rnpm (318 fpm) 69 mpm (227 fpm) 42 mpm (137 fpm) 75% 73 mpm (238 fpm) 52 mpm (171 fpm) 31 mpm (103 fpm) 50% 48 mpm (159 fpm) 35 mpm (114 fpm) 21 mpm (69 fpm) 5% mpm (16 fpm) mpm (11 fpm) mpm (7 fpm) (12,079 lb.) 9,077 kg (20,010 lb.) Line Pull (kilograms pounds) 100% 3,924 kg (8 650 lb ) 5,479 ka Motor Low (6.71 in /rev / 109.98cc/rev) and Transmission High (4.89:1) Line Speed (meters per minute / feet per minute) Pum p Full Drum M i d d l e Core (bottom of the well) (top of the well) 100% 246 mpm (807 fpm) 176 mpm (578 fpm) 106 mpm (349 fpm) 75% 184 mpm (605 fpm) 132 mpm (433 fpm) 80 mpm (262 fpm) 50% 123 mpm (403 fpm) 88 mpm (289 fpm) 53 mpm (174 fpm) 5% 12 mpm (40 fpm) mpm (29 fpm) mpm (17 fpm) (4,756 lb.) 3,574 kg (7,878 lb.) Line Pull (kilograms / pounds) 100% 1,545 kg (3,406 lb.) 2.157 kg 89 Motor High (3.60 in 3/rev I 59.00cc/rev) and Transmission Low (32.42:1) Line Speed (meters per minute I feet per minute) Full Drum Pump 100% 75% Core Middle (top of the well) (227 fpm) 69 mpm 49 mpm (162 fpm) (bottom of the well) (98 fpm) 30 mpm (170 fpm) 37 mpm (122 fpm) 22 mpm (74 fpm) 15 mpm (49 fpm) 52 mpm 50% 35 mpm (113 fpm) 25 mpm (81 fpm) 5% mpm (11 fpm) mpm (8 fpm) mpm (5 fpm) 100% 5,495 kg (12,114 lb_) Line Pull (kilograms / pounds) (16,916 lb_) 7,673 kg 12:711 kg (28,023 lb.) Motor High (3.60 in 3/rev / 59.00cc/rev) and Transmission 2nd (12.42:1) Line Speed (meters per minute I feet per minute) Full Drum Pump 100% Core Middle (top of the well) (592 fpm) 180 mpm 129 mpm (424 fpm) (bottom of the well) (256 fpm) 78 mpm 75% 135 mpm (444 fpm) 97 mpm (318 fpm) 58 mpm (192 fpm) 50% 90 mpm (296 fpm) 65 mpm (212 fpm) 39 mpm (128 fpm) (30 fpm) mpm (21 fpm) mpm (13 fpm) Line Pull (kilograms / pounds) (6.480 lb.) 2,940 kg (4,641 lb.) 4.870 kg (10;736 lb.) 5% 100% mpm 2.105 kg Motor High (3.60 in3/rev I 59.00cc/rev) and Transmission High (4.89:1) Line Speed (meters per minute / feet per minute) Full Drum Pump 100% Core Middle (top of the well) (1,503 fpm) 458 mpm 328 mpm (1,077 fpm) (bottom of the well) (650 fpm) 198 mpm 75% 344 mpm (1,128 fpm) 246 mpm (807 fpm) 149 mpm (487 fpm) 50% 229 mpm (752 fpm) 164 mpm (538 fpm) 99 mpm (325 fpm) 5% 23 mpm (75 fpm) 16 mpm (54 fpm) 10 mpm (32 fpm) (2,551 lb.) 1,917 kg Line Pull (kilograms / pounds) 100% 829 kg (1,827 lb.) 1;157 kg I (4,227 lb.) 90 X ầ ủ ự : ộ nhớt dầu nên chọn vùng m n cho hiệu suất chung (l t ch hiệu suất thể t ch v hiệu suất kh ) động bơm cao uốn vậy, phải chọn cấp độ nhớt dầu (IS VG) v nhiệt độ môi trường công t c hệ thủy lực + Cân nh c c c gợi Chọn lo i dầu tellus hãng sản xuất bơm, động thủy lực: Với dải nhiệt độ l m việc mm2/s hay 150 Sus 91 -70oc; ộ nhớt dầu l 3.5 Sụ ườ a s t chất l ng chảy qua ống dẫn v v ch l nguyên nhân sụt p suất Giảm p lực ống dẫn l y u tố quan trọng cho c c nh thi t k , đặc biệt l c c hệ thống, nơi chiều v k ch thướci ống l cần thi t Sự sụt giảm p lực chiều d i ống c thể t nh to n c ch sử dụng công thức sau đây, để d t nh to n sử dụng đơn vị hệ m t Trước ti n h nh c c t nh to n giảm p suất, c c bi n sau cần bi t: ầ 3.5.1.Tí  v (m/s)  Q (L/min)  D (mm) v= 80,417.21,22/25,42= 2,64 m/s 3.5.2.Tí R  v (m/sec)  D (mm)  : ộ nhớt dầu nhiệt độ l m việc centistokes (cSt) =150.0,2193 cSt Re=1000.2,64.25,4/(150.0,2193)= 2038 òng chảy ống l dòng chảy tầng 3.5.3 Tí N u số Re < ỏ f=64/2038=0,0314 (N u Số Reynolds l từ dòng chảy rối 3.5.4.Tín  v , dịng chảy l dịng chảy tầng v lớn ụ = Sụt p-Pa 92  v (m/sec)  L Chiều d i ống   = ật độ chất l ng ( ường k nh ống-(m) =( , , ự Tí kg m dầu thủy lực) - ự )( ,4)= 4, ữ í ọ ụ 3.6.1 Bộ đo độ s u sức căng AM5KA514 93 ợ a- hông đ ng kể ô lượng đo chiều sâu v sức căng Thi t bị n y thi t k để g n k t với c nh tay spooling tr m tời N l để c c thi t bị đo lường kh c chỗ n đo chiều sâu v căng thẳng dây c p từ , đ n ,4 thi t bị n y l m việc hai lo i tr m tời đo openhole v casehole v cho ph p tiêu chuẩn h a đầu đo cho tất c c lo i ho t động Power Requirements: +/-15 vdc power Kerr proprietary circuit board which amplifies the load pin signals and provides a 1.5v differential output 0vdc = 0lbs, 1.5vdc = 20,000 lbs Temperature stability: