MỤC LỤC MỤC LỤC................................................................................................................. 3 LỜI MỞ ĐẦU........................................................................................................... 2 CHƢƠNG I............................................................................................................... 3 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ VÙNG MỎ ................................................................. 3 1.1. Đặc điểm địa lý khí hậu, kinh tế xã hội và nhân văn vùng mỏ ..................... 3 1.1.1. Vị trí địa lý ....................................................................................................... 3 1.1.2. Đặc điểm khí hậu ............................................................................................. 3 1.1.3 Điều kiện kinh tế, xã hội và nhân văn............................................................... 4 1.1.3.1. Giao thông..................................................................................................... 4 1.1.3.2. Điện năng ...................................................................................................... 4 1.1.3.3. Dân cƣ ........................................................................................................... 4 1.1.3.4. Xã hội ............................................................................................................ 5 1.2.Đặc điểm địa chất vùng mỏ ............................................................................... 5 1.2.1. Đặc điểm địa tầng thạch học ............................................................................ 6 1.2.1.2. Các trầm tích Paleogen.................................................................................. 7 1.2.1.3. Đá móng trƣớc kainozoi................................................................................ 8 1.2.2. Các điều kiện địa chất có ảnh hƣởng đến công tác khoan ............................. 8 1.2.3. Cột địa tầng giếng khoan 504 RC5 .................................................................. 9 1.2.3.1. Ranh giới địa tầng ......................................................................................... 9 CHƢƠNG II: LỰA CHỌN, TÍNH TOÁN PROFIN VÀ CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN................................................................................................................... 11 2.1. LỰA CHỌN VA TINH TOAN PROFIN GIẾNG KHOAN ....................... 11 2.1.1. Chọn dạng profin giếng khoan....................................................................... 11 2.1.1.1. Mục đích, ý nghĩa, yêu cầu ......................................................................... 11 2.1.1.2. Các dạng profin giếng khoan định Trong khoan dầu khí hiện nay chủ yếu sử dụng năm dạng profin sau: .. 11 2.1.1.3. Chọn dạng profile cho giếng 504 RC5........................................................ 12 2.1.2. Tính toán các thông số cho profile của giếng 504 RC5................................. 12 2.1.2.1. Chọn chiều dài đoạn trên cùng.................................................................... 12 2.1.2.2. Cƣờng độ cong của góc nghiêng (i)............................................................ 12 2.2. Lựa chọn và tính toán cấu trúc giếng khoan ................................................ 15 2.2.1. Mục đích và yêu cầu của việc lựa chọn cấu trúc giếng khoan....................... 15 2.1.1.1. Mục đích...................................................................................................... 15 2.2.1.2. Yêu cầu........................................................................................................ 15 2.2.2. Cơ sở lựa chọn và tính toán cấu trúc giếng khoan. ........................................ 16 2.2.2.1.Yếu tố địa chất: ............................................................................................ 16 2.2.2.2.Yếu tố kĩ thuật:............................................................................................. 16 Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất SV: Trần Giáp Tuất Lớp: Khoan Khai Thác B – K57 4 2.2.2.3.Yếu tố kinh tế ............................................................................................... 16 2.2.3.Chọn cấu trúc cho giếng 504 RC5 .................................................................. 16 2.2.3.3. Ống chống trung gian.................................................................................. 17 2.2.3.4. Ống chống khai thác (ống chống lửng)....................................................... 17 2.2.4.Tính toán cấu trúc giếng khoan....................................................................... 18 CHƢƠNG III.......................................................................................................... 22 LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN............................................... 22 3.1. LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP KHOAN ...................................................... 22 3.1.1. Cơ sở để phân chia khoảng khoan ................................................................. 22 3.1.2. Phân chia khoảng khoan................................................................................. 22 3.1.3. Chọn phƣơng pháp khoan cho từng khoảng khoan........................................ 22 3.1.3.1. Phƣơng pháp khoan bằng động cơ Top Drive ............................................ 22 3.1.3.2. Phƣơng pháp khoan bằng động cơ đáy: ..................................................... 23 3.2. Thiết bị khoan: ................................................................................................ 24 3.2.1. Tháp khoan:.................................................................................................... 25 3.2.2. Tời khoan: ...................................................................................................... 25 3.2.3. Động cơ Top Drive: ....................................................................................... 25 3.2.4. Máy bơm khoan: ............................................................................................ 26 3.2.5. Máy bơm trám:............................................................................................... 26 3.2.6. Hệ thống đối áp. ............................................................................................. 27 3.3. Dụng cụ khoan: ............................................................................................... 27 3.3.1. Lựa chọn choòng khoan:................................................................................ 27 3.3.2. Lựa chọn cần khoan và cần nặng: .................................................................. 29 3.3.3. Lựa chọn bộ khoan cụ cho các khoảng khoan: .............................................. 31 4.1. Chức năng của dung dịch khoan ................................................................... 36 4.2. Lựa chọn hệ dung dịch khoan cho từng khoảng khoan .............................. 37 4.2.1. Phƣơng pháp tính toán: .................................................................................. 38 4.2.1.1.Tính toán trọng lƣợng riêng dung dịch khoan: ............................................ 38 (4.3) 4.2.1.2.Độ thoát nƣớc B và độ dày vỏ bùn K:................................................. 39 4.2.1.3 Độ nhớt......................................................................................................... 39 4.2.1.4.Ứng suất trƣợt tĩnh θ .................................................................................... 40 4.2.1.5. Hàm lƣợng cát và pha rắn ........................................................................... 40 4.2.1.6. ĐỘ ỔN DỊNH ............................................................................................ 40 4.2.2. Lựa chọn hệ dung dịch cho các khoảng khoan: ............................................. 40 4.2.2.1 Khoảng khoan : 89– 250(m) ........................................................................ 40 4.2.2.2. Khoảng khoan : 250 – 935(m) .................................................................... 40 4.2.2.3. Khoảng: 935 1890(m).............................................................................. 41 4.2.2.4. Khoảng: 1890 2524(m) (Tầng sản phẩm).................................................. 41 4.3. Phƣơng pháp gia công hóa học dung dịch cho từng khoảng khoan........... 42 Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất SV: Trần Giáp Tuất Lớp: Khoan Khai Thác B – K57 5 4.3.1. Mục đích gia công hoá học dung dịch khoan: ............................................... 42 4.3.2. Các hoá phẩm gia công dung dịch ................................................................. 42 4.3.3. Gia công hoá học dung dịch........................................................................... 43 4.4. Tính toán lƣợng dung dịch sét và nƣớc cho mỗi khoảng khoan................. 44 4.4.1. Phƣơng pháp tính toán: .................................................................................. 44 4.4.1.1.Tính toán thể tích dung dịch cho từng khoảng khoan:................................. 44 4.4.1.2.Tính toán hóa phẩm gia công dung dịch cho mỗi khoảng khoan ................ 45 N hp: Hàm lƣợng hóa phẩm trong dung dịch khoan (kgm3). 4.4.1.3.Tính toán lƣợng nƣớc gia công dung dịch cho mỗi khoảng khoan: ................................................... 45 4.4.2. Tính toán lƣợng dung dịch, sét, hóa phẩm và nƣớc cho mỗi khoảng khoan: 46 4.4.2.1. Khoảng khoan từ độ sâu 89 250m: .......................................................... 46 4.4.2.2. Khoảng khoan từ độ sâu 250 935m: ........................................................ 46 4.4.2.3. Khoảng khoan 935 2524m:...................................................................... 47 CHƢƠNG V............................................................................................................ 50 CHẾ ĐỘ KHOAN .................................................................................................. 50 5.1. Mục đích và yêu cầu của việc tính toán chế độ khoan................................. 50 5.1.1. Mục đích......................................................................................................... 50 5.1.2. Yêu cầu........................................................................................................... 50 5.2. Tính toán chế độ khoan .................................................................................. 50 5.2.1. Lƣu lƣợng....................................................................................................... 50 5.2.1.1 . Lƣu lƣợng cho từng phƣơng pháp khoan................................................... 50 5.2.1.2. Lƣu lƣợng tính toán cho từng khoảng khoan.............................................. 53 5.2.2. Tải trọng đáy .................................................................................................. 56 5.2.2.1. Phƣơng pháp tính toán ................................................................................ 56 5.2.2.2. Tính toán tải trọng đáy cho từng khoảng khoan ......................................... 57 Khoảng khoan (m).................................................................................................... 59 Tải trọng đáy (T) ...................................................................................................... 59 5.2.3. Tính toán số vòng quay (n) ........................................................................... 59 5.2.3.1. Phƣơng pháp tính toán ................................................................................ 59 5.2.3.2. Xác định tốc độ quay cho từng khoảng khoan............................................ 61 CHƢƠNG VI .......................................................................................................... 63 CHỐNG ỐNG VÀ TRÁM XI MĂNG GIẾNG KHOAN................................... 63 6.1. Mục đích và yêu cầu........................................................................................ 63 6.2. Công tác chống ống. ........................................................................................ 63 6.3.1. Phƣơng pháp lựa chọn ống chống:................................................................ 67 6.3.2. Lựa chọn các cột ống chống........................................................................... 68 6.3.2.1. Ống dẫn hƣớng Φ508mm: .......................................................................... 68 6.3.2.2. Ống chống trung gian Φ340mm................................................................. 68 6.3.2.3. Ống chống khai thác ( ống chống lửng)..................................................... 68 6.4. Trám xi măng giếng khoan. ........................................................................... 69 Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất SV: Trần Giáp Tuất Lớp: Khoan Khai Thác B – K57 6 6.4.1. Yêu cầu về xi măng trám. .............................................................................. 69 6.4.2. Các phƣơng pháp bơm trám xi măng............................................................. 69 6.4.2.1. Trám xi măng một tầng hai nút................................................................... 70 6.4.2.2. Trám xi măng cột ống lửng......................................................................... 71 6.4.3. Lựa chọn phƣơng pháp trám xi măng cho các cột ống chống. ...................... 72 6.5. Chọn vữa xi măng, dung dịch đệm và dung dịch ép................................... 72 6.5.2.Dung dịch đệm: ............................................................................................... 72 6.5.3.Dung dịch ép: .................................................................................................. 73 6.6. Tính toán trám xi măng.................................................................................. 73 6.6.1. Phƣơng pháp tính toán ................................................................................... 73 6.6.1.1. Thể tích của dung dịch xi măng cần trám: .................................................. 73 6.6.1.2.Lƣợng xi măng khô cần thiết để điều chế dung dịch:.................................. 73 6.6.1.3.Lƣợng nƣớc cần thiết để điều chế dung dịch xi măng:................................ 74 6.6.1.4. Thể tích dung dịch bơm ép: ........................................................................ 74 6.6.1.5. Áp suất tối đa có thể đạt tới vào cuối quá trình bơm trám:......................... 74 6.6.1.6. Thời gian trám xi măng với một máy bơm trám:........................................ 75 6.6.2. Tính toán trám xi măng cho các cột ống........................................................ 75 6.6.2.1. Tính toán trám xi măng cho cột ống dẫn hƣớng508mm (0 ÷ 250m).......... 75 6.6.2.2. Tính toán trám xi măng cho cột ống chống trung gian 340mm (250÷ 935m) .................................................................................................................................. 77 6.6.2.3. Tính toán trám xi măng cho cột ống chống khai thác 245mm (7102524m) .................................................................................................................................. 79 CHƢƠNG VII......................................................................................................... 81 KIỂM TOÁN THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN............................................. 81 7.1. Kiểm toán thiết bị nâng thả: .......................................................................... 81 7.2. Kiểm toán cột cần khoan:............................................................................... 83 7.2.1. Trình tự kiểm toán cần khoan trong quá trình kéo:........................................ 83 7.2.2.Trình tự kiểm toán cần khoan trong quá trình khoan:..................................... 84 7.2.2.1. Kiểm toán độ bền phần trên của cần khoan: ............................................... 84 7.2.2.2. Kiểm toán độ bền phần dƣới cột cần........................................................... 87 7.3. Kiểm toán ống chống ...................................................................................... 90 7.3.1. Phƣơng pháp kiểm toán ống chống................................................................ 90 7.3.1.1. Kiểm toán ống chống theo áp suất dƣ bên ngoài ........................................ 90 7.3.1.2. Kiểm toán ống chống theo áp suất dƣ bên trong: ....................................... 91 7.3.1.3. Kiểm toán ống chống theo tải trọng kéo:.................................................... 92 7.4. Kiểm toán các cột ống chống: ........................................................................ 93 7.4.1.Ống chống dẫn hƣớng Φ508mm:.................................................................... 93 7.4.1.1.Kiểm toán ống chống Φ508mm theo áp suất dƣ bên trong: ........................ 93 7.4.1.2. Kiểm toán ống chống Φ508mm theo tải trọng kéo cho phép: .................... 93 7.4.2.Ống chống trung gian Φ340mm: .................................................................... 94 Đồ án tốt nghiệp Đại Học Mỏ Địa Chất SV: Trần Giáp Tuất Lớp: Khoan Khai Thác B – K57 7 7.4.2.1. Kiểm toán ống chống Φ340mm theo áp suất dƣ bên trong: ....................... 94 7.4.2.2. Kiểm toán ống trung gian Φ340mm theo tải trọng kéo cho phép:.............. 95 7.4.3 Ống chống trung gian Φ245mm: .................................................................... 95 7.4.3.1. Kiểm toán ống chống Φ245mm theo áp suất dƣ bên trong: ....................... 96 7.4.3.2. Kiểm toán ống chống Φ245mm theo tải trọng kéo cho phép: .................... 96 CHƢƠNG VIII....................................................................................................... 98 NHỮNG PHỨC TẠP, SỰ CỐ TRONG QUÁ TRÌNH KHOAN VÀ CÔNG TÁC AN TOÀN LAO ĐỘNG – BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG................................ 98 8.1. Những phức tạp và sự cố trong công tác khoan........................................... 98 8.1.1. Sập lở đất đá và các biện pháp phòng ngừa chúng ........................................ 98 8.1.2. Hiện tƣợng mất dung dịch khoan................................................................... 99 8.1.2.1. Các nguyên nhân chủ yếu gây ra hiện tƣợng mất dung dịch ...................... 99 8.1.2.2. Nghiên cứu vùng mất dung dịch ................................................................. 99 8.1.2.3. Các biện pháp phòng chống mất dung dịch .............................................. 100 8.1.3. Hiện tƣợng kẹt mút bộ cần khoan ................................................................ 100 8.1.3.1. Các nguyên nhân gây kẹt bộ cần khoan.................................................... 100 8.1.3.2. Các biện pháp phòng tránh........................................................................ 100 8.1.3.3. Các biện pháp cứu kẹt ............................................................................... 101 8.1.4. Sự cố đứt tuột cần khoan.............................................................................. 102 8.1.5. Sự cố rơi các dụng cụ xuống đáy ................................................................. 103 8.1.6. Sự cố về choòng khoan ................................................................................ 104 8.1.7. Sự xuất hiện của dầu khí và phun trào........................................................ 104 8.2. Công tác an toàn lao động và vệ sinh môi trƣờng...................................... 105 8.2.1. Các yêu cầu và biện pháp cơ bản của kỹ thuật phòng chữa cháy và an ...... 105 8.2.2. An toàn lao động khi khoan các giếng dầu và khí ....................................... 106 8.2.3. Những nhiệm vụ và biện pháp đầu tiên của đơn vị khoan khi có báo động cháy ........................................................................................................................ 107 8.2.4. Vệ sinh môi trƣờng trong quá trình thi công giếng khoan........................... 108 CHƢƠNG IX ........................................................................................................ 109 TỔ CHỨC THI CÔNG VÀ TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH................................. 109 9.1. Tổ chức thi công. ........................................................................................... 109 9.1.1. Cơ cấu tổ chức.............................................................................................. 109 9.1.2. Tổ chức ca sản xuất...................................................................................... 109 9.2. Tính toán giá thành....................................................................................... 112 KẾT LUẬN ........................................................................................................... 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 1
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Trang 2SV: Trần Giáp Tuất Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
HÀ NỘI, 6-2017
Trang 3MỤC LỤC
MỤC LỤC 3
LỜI MỞ ĐẦU 2
CHƯƠNG I 3
KHÁI QUÁT CHUNG VỀ VÙNG MỎ 3
1.1 Đặc điểm địa lý khí hậu, kinh tế xã hội và nhân văn vùng mỏ 3
1.1.1 Vị trí địa lý 3
1.1.2 Đặc điểm khí hậu 3
1.1.3 Điều kiện kinh tế, xã hội và nhân văn 4
1.1.3.1 Giao thông 4
1.1.3.2 Điện năng 4
1.1.3.3 Dân cư 4
1.1.3.4 Xã hội 5
1.2.Đặc điểm địa chất vùng mỏ 5
1.2.1 Đặc điểm địa tầng thạch học 6
1.2.1.2 Các trầm tích Paleogen 7
1.2.1.3 Đá móng trước kainozoi 8
1.2.2 Các điều kiện địa chất có ảnh hưởng đến công tác khoan 8
1.2.3 Cột địa tầng giếng khoan 504 RC5 9
1.2.3.1 Ranh giới địa tầng 9
CHƯƠNG II: LỰA CHỌN, TÍNH TOÁN PROFIN VÀ CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN 11
2.1 LỰA CHỌN VA TINH TOAN PROFIN GIẾNG KHOAN 11
2.1.1 Chọn dạng profin giếng khoan 11
2.1.1.1 Mục đích, ý nghĩa, yêu cầu 11
2.1.1.2 Các dạng profin giếng khoan định
Trong khoan dầu khí hiện nay chủ yếu sử dụng năm dạng profin sau: 11
2.1.1.3 Chọn dạng profile cho giếng 504 RC5 12
2.1.2 Tính toán các thông số cho profile của giếng 504 RC5 12
2.1.2.1 Chọn chiều dài đoạn trên cùng 12
2.1.2.2 Cường độ cong của góc nghiêng (i) 12
2.2 Lựa chọn và tính toán cấu trúc giếng khoan 15
2.2.1 Mục đích và yêu cầu của việc lựa chọn cấu trúc giếng khoan 15
2.1.1.1 Mục đích 15
2.2.1.2 Yêu cầu 15
2.2.2 Cơ sở lựa chọn và tính toán cấu trúc giếng khoan 16
2.2.2.1.Yếu tố địa chất: 16
2.2.2.2.Yếu tố kĩ thuật: 16
Trang 4SV: Trần Giáp Tuất Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
2.2.2.3.Yếu tố kinh tế 16
2.2.3.Chọn cấu trúc cho giếng 504 RC5 16
2.2.3.3 Ống chống trung gian 17
2.2.3.4 Ống chống khai thác (ống chống lửng) 17
2.2.4.Tính toán cấu trúc giếng khoan 18
CHƯƠNG III 22
LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN 22
3.1 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP KHOAN 22
3.1.1 Cơ sở để phân chia khoảng khoan 22
3.1.2 Phân chia khoảng khoan 22
3.1.3 Chọn phương pháp khoan cho từng khoảng khoan 22
3.1.3.1 Phương pháp khoan bằng động cơ Top Drive 22
3.1.3.2 Phương pháp khoan bằng động cơ đáy: 23
3.2 Thiết bị khoan: 24
3.2.1 Tháp khoan: 25
3.2.2 Tời khoan: 25
3.2.3 Động cơ Top Drive: 25
3.2.4 Máy bơm khoan: 26
3.2.5 Máy bơm trám: 26
3.2.6 Hệ thống đối áp 27
3.3 Dụng cụ khoan: 27
3.3.1 Lựa chọn choòng khoan: 27
3.3.2 Lựa chọn cần khoan và cần nặng: 29
3.3.3 Lựa chọn bộ khoan cụ cho các khoảng khoan: 31
4.1 Chức năng của dung dịch khoan 36
4.2 Lựa chọn hệ dung dịch khoan cho từng khoảng khoan 37
4.2.1 Phương pháp tính toán: 38
4.2.1.1.Tính toán trọng lượng riêng dung dịch khoan: 38
(4.3) 4.2.1.2.Độ thoát nước B và độ dày vỏ bùn K: 39
4.2.1.3 Độ nhớt 39
4.2.1.4.Ứng suất trượt tĩnh θ 40
4.2.1.5 Hàm lượng cát và pha rắn 40
4.2.1.6 ĐỘ ỔN DỊNH 40
4.2.2 Lựa chọn hệ dung dịch cho các khoảng khoan: 40
4.2.2.1 Khoảng khoan : 89– 250(m) 40
4.2.2.2 Khoảng khoan : 250 – 935(m) 40
4.2.2.3 Khoảng: 935 - 1890(m) 41
4.2.2.4 Khoảng: 1890- 2524(m) (Tầng sản phẩm) 41
4.3 Phương pháp gia công hóa học dung dịch cho từng khoảng khoan 42
Trang 54.3.1 Mục đích gia công hoá học dung dịch khoan: 42
4.3.2 Các hoá phẩm gia công dung dịch 42
4.3.3 Gia công hoá học dung dịch 43
4.4 Tính toán lượng dung dịch sét và nước cho mỗi khoảng khoan 44
4.4.1 Phương pháp tính toán: 44
4.4.1.1.Tính toán thể tích dung dịch cho từng khoảng khoan: 44
4.4.1.2.Tính toán hóa phẩm gia công dung dịch cho mỗi khoảng khoan 45
Nhp: Hàm lượng hóa phẩm trong dung dịch khoan (kg/m3) 4.4.1.3.Tính toán lượng nước gia công dung dịch cho mỗi khoảng khoan: 45
4.4.2 Tính toán lượng dung dịch, sét, hóa phẩm và nước cho mỗi khoảng khoan: 46 4.4.2.1 Khoảng khoan từ độ sâu 89 - 250m: 46
4.4.2.2 Khoảng khoan từ độ sâu 250 - 935m: 46
4.4.2.3 Khoảng khoan 935 - 2524m: 47
CHƯƠNG V 50
CHẾ ĐỘ KHOAN 50
5.1 Mục đích và yêu cầu của việc tính toán chế độ khoan 50
5.1.1 Mục đích 50
5.1.2 Yêu cầu 50
5.2 Tính toán chế độ khoan 50
5.2.1 Lưu lượng 50
5.2.1.1 Lưu lượng cho từng phương pháp khoan 50
5.2.1.2 Lưu lượng tính toán cho từng khoảng khoan 53
5.2.2 Tải trọng đáy 56
5.2.2.1 Phương pháp tính toán 56
5.2.2.2 Tính toán tải trọng đáy cho từng khoảng khoan 57
Khoảng khoan (m) 59
Tải trọng đáy (T) 59
5.2.3 Tính toán số vòng quay (n) 59
5.2.3.1 Phương pháp tính toán 59
5.2.3.2 Xác định tốc độ quay cho từng khoảng khoan 61
CHƯƠNG VI 63
CHỐNG ỐNG VÀ TRÁM XI MĂNG GIẾNG KHOAN 63
6.1 Mục đích và yêu cầu 63
6.2 Công tác chống ống 63
6.3.1 Phương pháp lựa chọn ống chống: 67
6.3.2 Lựa chọn các cột ống chống 68
6.3.2.1 Ống dẫn hướng Φ508mm: 68
6.3.2.2 Ống chống trung gian Φ340mm 68
6.3.2.3 Ống chống khai thác ( ống chống lửng) 68
6.4 Trám xi măng giếng khoan 69
Trang 6SV: Trần Giáp Tuất Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
6.4.1 Yêu cầu về xi măng trám 69
6.4.2 Các phương pháp bơm trám xi măng 69
6.4.2.1 Trám xi măng một tầng hai nút 70
6.4.2.2 Trám xi măng cột ống lửng 71
6.4.3 Lựa chọn phương pháp trám xi măng cho các cột ống chống 72
6.5 Chọn vữa xi măng, dung dịch đệm và dung dịch ép 72
6.5.2.Dung dịch đệm: 72
6.5.3.Dung dịch ép: 73
6.6 Tính toán trám xi măng 73
6.6.1 Phương pháp tính toán 73
6.6.1.1 Thể tích của dung dịch xi măng cần trám: 73
6.6.1.2.Lượng xi măng khô cần thiết để điều chế dung dịch: 73
6.6.1.3.Lượng nước cần thiết để điều chế dung dịch xi măng: 74
6.6.1.4 Thể tích dung dịch bơm ép: 74
6.6.1.5 Áp suất tối đa có thể đạt tới vào cuối quá trình bơm trám: 74
6.6.1.6 Thời gian trám xi măng với một máy bơm trám: 75
6.6.2 Tính toán trám xi măng cho các cột ống 75
6.6.2.1 Tính toán trám xi măng cho cột ống dẫn hướng508mm (0 ÷ 250m) 75
6.6.2.2 Tính toán trám xi măng cho cột ống chống trung gian 340mm (250÷ 935m) 77
6.6.2.3 Tính toán trám xi măng cho cột ống chống khai thác 245mm (710-2524m) 79
CHƯƠNG VII 81
KIỂM TOÁN THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN 81
7.1 Kiểm toán thiết bị nâng thả: 81
7.2 Kiểm toán cột cần khoan: 83
7.2.1 Trình tự kiểm toán cần khoan trong quá trình kéo: 83
7.2.2.Trình tự kiểm toán cần khoan trong quá trình khoan: 84
7.2.2.1 Kiểm toán độ bền phần trên của cần khoan: 84
7.2.2.2 Kiểm toán độ bền phần dưới cột cần 87
7.3 Kiểm toán ống chống 90
7.3.1 Phương pháp kiểm toán ống chống 90
7.3.1.1 Kiểm toán ống chống theo áp suất dư bên ngoài 90
7.3.1.2 Kiểm toán ống chống theo áp suất dư bên trong: 91
7.3.1.3 Kiểm toán ống chống theo tải trọng kéo: 92
7.4 Kiểm toán các cột ống chống: 93
7.4.1.Ống chống dẫn hướng Φ508mm: 93
7.4.1.1.Kiểm toán ống chống Φ508mm theo áp suất dư bên trong: 93
7.4.1.2 Kiểm toán ống chống Φ508mm theo tải trọng kéo cho phép: 93
7.4.2.Ống chống trung gian Φ340mm: 94
Trang 77.4.2.1 Kiểm toán ống chống Φ340mm theo áp suất dư bên trong: 94
7.4.2.2 Kiểm toán ống trung gian Φ340mm theo tải trọng kéo cho phép: 95
7.4.3 Ống chống trung gian Φ245mm: 95
7.4.3.1 Kiểm toán ống chống Φ245mm theo áp suất dư bên trong: 96
7.4.3.2 Kiểm toán ống chống Φ245mm theo tải trọng kéo cho phép: 96
CHƯƠNG VIII 98
NHỮNG PHỨC TẠP, SỰ CỐ TRONG QUÁ TRÌNH KHOAN VÀ CÔNG TÁC AN TOÀN LAO ĐỘNG – BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG 98
8.1 Những phức tạp và sự cố trong công tác khoan 98
8.1.1 Sập lở đất đá và các biện pháp phòng ngừa chúng 98
8.1.2 Hiện tượng mất dung dịch khoan 99
8.1.2.1 Các nguyên nhân chủ yếu gây ra hiện tượng mất dung dịch 99
8.1.2.2 Nghiên cứu vùng mất dung dịch 99
8.1.2.3 Các biện pháp phòng chống mất dung dịch 100
8.1.3 Hiện tượng kẹt mút bộ cần khoan 100
8.1.3.1 Các nguyên nhân gây kẹt bộ cần khoan 100
8.1.3.2 Các biện pháp phòng tránh 100
8.1.3.3 Các biện pháp cứu kẹt 101
8.1.4 Sự cố đứt tuột cần khoan 102
8.1.5 Sự cố rơi các dụng cụ xuống đáy 103
8.1.6 Sự cố về choòng khoan 104
8.1.7 Sự xuất hiện của dầu- khí và phun trào 104
8.2 Công tác an toàn lao động và vệ sinh môi trường 105
8.2.1 Các yêu cầu và biện pháp cơ bản của kỹ thuật phòng chữa cháy và an 105
8.2.2 An toàn lao động khi khoan các giếng dầu và khí 106
8.2.3 Những nhiệm vụ và biện pháp đầu tiên của đơn vị khoan khi có báo động cháy 107
8.2.4 Vệ sinh môi trường trong quá trình thi công giếng khoan 108
CHƯƠNG IX 109
TỔ CHỨC THI CÔNG VÀ TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH 109
9.1 Tổ chức thi công 109
9.1.1 Cơ cấu tổ chức 109
9.1.2 Tổ chức ca sản xuất 109
9.2 Tính toán giá thành 112
KẾT LUẬN 114
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1
Trang 8DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Vị trí mỏ Rồng 3
Hình 1.2 Cột địa tầng giếng khoan 504 RC5 10
Hình 2.1 Các dạng profin thông dụng trong công nghiệp dầu khí 11
Bảng 2.1 Các thông số cho profin của giếng 504 RC5 14
Hình 2.2 Profin giếng khoan 504 RC5 14
Hình 3.1 Choòng khoan 28
Hình 3.2 Bộ khoan cụ cho khoảng khoan 89 ÷ 250m 31
Hình 3.3 Bộ khoan cụ cho khoảng khoan250-935m 33
Hình 3.4 Bộ khoan cụ cho khoảng khoan 935-2524m 35
Hình 5.1 Đồ thị biểu diễn biến thiên momen, công suất, hiệu suất của động cơ vào tốc độ vòng quay 61
Hình 6.1 Các nút trám xi măng 65
Hình 6.2 Ống chân đế 65
Hình 6.3 Van ngƣợc 66
Hình 6.4 Chổi quét 66
Hình 6.5 Vòng định tâm 67
Hình 6.6 Sơ đồ trám một tần *Phạm vi sử dụng: 70
Hình 6.7 Sơ đồ trám xi măng cột ống chống lửng 72
Hình 6.8 Sơ đồ đầu nối trám ống chống lửng 72
Hình 9.2 Lịch thi công giếng khoan 111
Trang 9DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Ranh giới địa tầng 9
Bảng 1.2 Gradien áp suất vỉa 9
Bảng 1.3 Gradien áp suất vỡ vỉa 9
Bảng2.2 Quy chuẩn tính ∆ theo cấp đường kính ống chống của Gost 18
Bảng2.3 Kích thước ống chống và đường kính Mufta tương ứng 19
Bảng 2.4 Cấu trúc giếng khoan No 504 RC5 20
Bảng 3.1 Bảng phân chia khoảng khoan cho giếng khoan No.540 RC5 22
Bảng 3.2 Phương pháp khoan cho từng khoảng khoan 24
Bảng 3.3 Thông số máy bơm NATIONAL-12P-160 26
Bảng 3.4 Thông số máy bơm trám Fracmaster - Triplex Pump 26
Bảng 3.5 Lựa chọn choòng khoan cho các khoảng khoan 28
Bảng 3.6 Lựa chọn đường kính cần nặng cho giếng khoan No 504 RC5 30
Bảng 3.7 Lựa chọn bộ khoan cụ cho khoảng khoan 89 - 250m 31
Bảng 3.8 Lựa chọn bộ khoan cụ cho khoảng khoan 250 – 935 m 32
Bảng 3.9 Lựa chọn bộ khoan cụ cho khoảng khoan 935- 2524 m 34
Bảng 4.1 Hệ dung dịch khoan cho giếng khoan No 504RC5 37
Bảng 4.2 Thông số chất lượng dung dịch cho các khoảng khoan của giếng 42
Bảng 4.3 Đơn pha chế dung dịch cho giếng khoan No 504 RC5 43
Bảng 4.4 Thông số thể tích dung dịch cho các khoảng khoan 49
Bảng 5.1 Lưu lượng cho giếng khoan No 504 RC5 56
Bảng 5.2 Thông số tải trọng đáy cho các khoảng khoan 59
Bảng 5.3 Thông số vòng quay cho từng khoảng khoan 62
Bảng 5.4 Thông số chế độ khoan cho các khoảng khoan 62
Bảng 6.1 Thông số ống chống Φ508mm 68
Bảng 6.2 Thông số ống chống Φ340mm 68
Bảng 6.3 Thông số ống chống Φ245mm 68
Bảng 6.4 Các thông số cho quá trình bơm trám xi măng 73
Bảng 6.5 Kết quả tính toán bơm trám xi măng cho giếng khoan 81
Bảng 7.1 Hệ số c theo góc nghiêng của giếng khoan No 504 RC5 86
Trang 10LỜI MỞ ĐẦU
Thế kỉ 21 với sự phát triển của khoa học công nghệ đã đưa loài người sang một bước ngoặt mới, trong đó có sự đóng góp của ngành công nghiệp năng lượng, đặc biệt là Dầu khí Với sự lớn mạnh của ngành Dầu khí Thế giới nói chung và ngành Dầu khí quốc gia Việt Nam nói riêng, em đã quyết định lựa chọn ngành Dầu khí làm hành trang cho sự nghiệp của mình để góp phần đóng góp vào sự phát triển của đất nước thêm giàu mạnh
Trường Đại học Mỏ-Địa Chất là nơi đã đào tạo biết bao thế hệ sinh viên các ngành Dầu khí, Mỏ, Địa chất, Trắc địa, Kinh tế…Là một sinh viên của lớp Khoan –Khai Thác Dầu Khí B-K57 của Khoa Dầu Khí em tự hào vì được đào tạo dưới sự chuyên nghiệp và tận tình của các thầy cô giáo và được trang
bị một khối lượng kiến thức thông qua các môn học ở trường Qua đợt thực tập sản xuất và tốt nghiệp ở Xí nghiệp Vietsovpetro, chúng em càng vững vàng hơn khi được tiếp xúc thực tế tại đây Sau khi nhận được sự hướng dẫn
và cho phép, em quyết định nhận đề tài: ‘‘Thiết kế thi công giếng Khai thác Dầu khí số 504 RC5 –Mỏ Rồng’’
Khoan-Em xin gửi lời chúc sức khỏe và lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Lê Quang Duyến và các thầy cô giáo trong bộ môn Khoan-Khai thác đã tận tình hướng dẫn cho em trong suốt quá trình thực hiện Em xin cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của Xí nghiệp Vietsovpetro đã tạo điều kiện để em hoàn thành đồ án này
Mặc dù đã cố gắng tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu nhưng do trình độ bản thân còn hạn chế nên chắc chắn bản đồ án không tránh khỏi thiếu sót nên em rất mong nhận được sự góp ý, bổ sung của quý thầy cô,các bạn đọc để bản đồ
án được hoàn thiện hơn
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện Trần Giáp Tuất
Trang 11CHƯƠNG I KHÁI QUÁT CHUNG VỀ VÙNG MỎ
1.1 Đặc điểm địa lý khí hậu, kinh tế xã hội và nhân văn vùng mỏ
1.1.1 Vị trí địa lý
Mỏ Rồng nằm ở lô số 9 thuộc biển Đông với diện tích khoảng 10.000km2, cách đất liền khoảng 120km và cách Vũng Tàu khoảng 130 km về phía Đông Nam Phía Đông Bắc của mỏ là mỏ Rồngcách khoảng 35km
Trang 12(0.7mm) Độ ẩm của không khí thấp nhất là 65% Nhiệt độ không khí ban ngày 24
÷27˚C và ban đêm khoảng 22÷24˚C
Trong khoảng thời gian chuyển mùa từ tháng 4 ÷ 5, hướng gió chủ yếu theo
hướng Tây Nam thổi từ xích đạo Gió này làm tắng độ ẩm của không khí, tuy nhiên
mưa vẫn ít và không đều Nhiệt độ trung bình từ 25÷30˚C
Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến hết tháng 10 Vào mùa này chủ yếu có gió Tây
Nam, nhiệt độ trung bình vào khoảng 25÷32˚C Nhiệt độ ban ngày và đêm chênh
nhau khá lớn Đổ ẩm trung bình từ 87 ÷ 89%
Vào tháng 10, trong thời gian chuyển mùa lần thứ 2 , gió Tây Nam yếu dần thay
bằng gió Đông Bắc, đến cuối tháng hầu như hết mưa
Hàng năm vào thời gian chuyển mùa và mùa khô thì điều kiện cho công tác ngoài
biển thuận lợi Tuy nhiên vào mùa này thường có sét và các cơn giông làm ảnh
hưởng không tốt tới việc tiến hành các công việc ngoài biển
1.1.3 Điều kiện kinh tế, xã hội và nhân văn
1.1.3.1 Giao thông
Đường quốc lộ 51A và 51B nối Vũng Tàu với TP Hồ Chí Minh, đường thủy
dài 80km nối cảng Vũng Tàu với cảng Sài Gòn Cảng Vũng Tàu đủ sức chứa các
tàu của Vietsovpetro và các nước khác với trọng tải lớn, rất thuận lợi cho việc vận
chuyển phục vụ cho ngành công nghệp dầu khí và các ngành kinh tế khác Sân bay
Vũng Tàu là đầu mối quan trọng trong việc vận chuyển người và hàng hóa ra ngoài
giàn và các công việc khác liên quan tới ngành dầu khí
Dân số tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu vào khoảng hơn 1027200 người ( số liệu
năm 2011), trong đó dân số thành thị 512100 người, dân số nông thôn 515100
người, tỷ lệ tăng dân số hàng năm 0,89% Trên địa bàn tỉnh co 28 dân tộc và người
nước ngoài cùng sinh sống Nhiều người có trình độ học vấn cao và tinh thần lao
động cần cù sáng tạo, đó là nguồn nhân lực phục vụ cho các ngành kinh tế mũi
nhọn của tỉnh
Trang 131.1.3.4 Xã hội
Thành phố Vũng Tàu thuộc tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, sàu ngày miền Nam hoàn toàn giải phóng, Vũng Tàu cùng cả nước bước vào một thời kì xây dựng mới Cùng với hoạt động đánh bắt hải sản, hoạt động khoan khai thác dầu khí của XNLD Vietsovpetro đã góp phần làm cho vũng đất ngày càng phát triển
Từ những năm 1980 đến nay, ngành công nghiệp dầu khí đã trở thành ngành kinh tế mũi nhọn cảu cả nước Hiện nay cơ sỏ hạ tầng, vật chất kỹ thuật của thành phố không ngừng được đầu tư phát triển Vũng Tàu được xác định là một trọng điểm phía Nam với vùng tam giác trọng điểm TP Hồ Chí Minh – Biên Hòa – Vũng Tàu, với tốc độ phát triển kinh tế tương đối cao, ngành công nghệ thông tin ở Vũng Tàu phát triển nhanh đáp ứng mọi nhu cầu thông tin liên lạc của thành phố Nền kinh tế Vũng Tàu mang tính dịch vụ.Tại Vũng Tàu có ngành thủy sản và
du lịch phát triển mạnh nhất Với dân số trên 4 vạn dân cùng với sự tồn tại một số trường của trung ương và địa phương như: Trường Trung Cấp Du Lịch, Trung Cấp
Sư Phạm, trường Đại Học Bà Rịa-Vũng Tàu, cơ sở của trường đại học Mỏ Địa Chất Đây chính là nguồn lao động dồi dào cung cấp cho quá trình xây dựng và khai thác của Xí nghiệp liên doanh Vietsopevtro
Có thể nói địa lý kinh tế nhân văn Vũng Tàu là cơ sở tốt cho việc phát triển các dịch vụ tìm kiếm, thăm dò khai thác dầu khí ngoài khơi Tuy nhiên vẫn còn
không ít khó khăn như mỏ nằm xa đất liền và yếu tố khí hậu thời tiết gây ra
1.2.Đặc điểm địa chất vùng mỏ
Mỏ Rồng nằm trong khu vực bồn trũng Cửu Long, thuộc thềm Sunda lớn nhất
ở Tây Nam Thái Bình Dương Sự hình thành cấu trúc địa chất hiện tại của thềm Sunda gắn liền với ba chu kì tạo địa hào Rizta, bắt đầu từ kỉ Creta muộn Sự mở rộng bồn Tây Nam, trong đó có thềm lục địa Nam Việt Nam xảy ra vào chu kỳ 1 ( Paleogen muộn ) Tốc độ sụt lún đạt tới cực đại vào thời kì Oligoxen sớm, chu kì thứ hai gắn liền với sự tạo địa hào Rizta ven biển và sự tạo thành các bể trầm tích Chu kì thứ ba đặc trưng bởi sự tiếp tục sụt lún của thềm biển và sự tạo thành các bể trầm tích lớn xen kẽ với các đới nâng có móng tiền Kalozoi Hoạt động Mắcma xuất hiện vào thời kì Kalozoi muộn, nó có tác động nhất định đến cấu trúc kiến tạo chung của thềm lục địa Việt Nam Ở phần rìa phía Tây Bắc của bồn trũng Cửu Long
có tổng diện tích các lớp phủ Bazan và Andezit đạt 1 triệu km2, với bề dày không lớn lắm
Khác với bồn trũng ở vùng trũng Sunda, bồn trũng Cửu Long bị tách biệt hẳn
Trang 14và nằm ở sườn Đông Nam ổn định của bán đảo Đông Dương Ở phía Tây nó bị tách
ra khỏi bồn trũng Thái Lan bởi đới nâng Corat Ở phía Nam nó bị tách hẳn ra và có chiều dài gần 500km, rộng 150km, diện tích gần 75000km2
Trong cấu trúc địa chất của bồn trũng Cửu Long có chứa các hệ trầm tích Lục Nguyên gốc châu thổ ven biển, có tuổi từ Mioxen – Oligoxen hiện tại Bề dày cực đại là 7km được xác định tại hố sụt trung tâm của bồn trũng Tổng thể 0otích của bồn trũng này là 150000km3 Nguồn cung cấp vật liệu chủ yếu là song Mekong Hiện nay trung bình hàng năm sông Mêkong đưa ra biển 187 triệu tấn phù sa
1.2.1 Đặc điểm địa tầng thạch học
Dựa vào các đặc điểm thạch học, cổ sinh, tài liệu Karota giếng khoan của mỏ Rồng, các nhà địa chất đã phân chia và gọi tên các phân vị địa tầng theo tên địa phương cho các cấu tạo địa chất vùng mỏ Rồng Từ trên xuống cột địa tầng tổng hợp của mỏ Rồng được mô tả như sau:
1.2.1.1 Trầm tích Neogen và Đệ tứ
a) Trầm tích Plioxen – Đệ tứ (điệp biển Đông)
Trầm tích biển Đông phủ bất chỉnh hợp lên trầm tích Mioxen Thành phần thạch học gồm cát, sét và sét bột xen kẽ sỏi đá màu xám, màu vàng và màu vàng xanh Trầm tích hệ tầng biển Đông có chiều dày thay đổi từ 450-550m Ta cũng gặp tầng sét vôi mỏng vơi nhiều mảnh vỏ cacbonat của sinh vật biển và sét montmorilonit
b) Phụ thống Mioxen trên (điệp Đồng Nai)
Điệp Đồng Nai gồm các lớp cát bở rời và cát không gắn kết màu xanh lẫn sét nhiều màu Trong khu vực mỏ Rồng hệ tầng này dày 500-800m, thành phần chủ yếu là cát yếu , đôi khi xen vào đó là lớp sét kết và lớp cacbonat mỏng Trầm tích lục nguyên có màu xám, xám sáng hạt thô Thành phần bao gồm thạch anh, Fenpat, sét ,sét vôi, mảnh granit, montmorilonit Trầm tích hạt mịn có màu xám nâu, trắng
và vàng Chúng có môi trường thành tạo cửa song Khu vực mỏ Rồng hệ tầng có quan hệ chỉnh hợp với hệ tầng Rồngphía dưới và hệ tầng biển Đông phía trước
c) Phụ thống mioxen trung (điệp Côn Sơn)
Hệ tầng thành tạo trong môi trường trầm tích biển nông và đống bằng ven bờ Tại đây gặp nhiều loại bào tử phấn hoa đặc biết là giống flolduezia Hệ tầng Côn Sơn phân bố khắp diện tích mỏ Rồng, có chiều dày thay đổi từ 400-800m Thành phần chủ yếu là các hạt thô tới trung bình với xi măng cacbonat, cacbonat-montmorilonit xen lẫn các lớp sét màu xám, đôi khi xen kẽ lớp than mỏng Trong
Trang 15khu vực mỏ Rồng trầm tích hệ tầng Côn Sơn phủ bất chỉnh hợp lên hệ tầng Rồngvà
có quan hệ với hệ tầng Đồng Nai phía trên
d) Phụ thống mioxen dưới (điệp Bạch Hổ)
Hệ tầng phân bố rộng khắp mỏ Rồng cũng như bể Cửu Long, bề dày thay đổi từ 100-1500m ( chủ yếu từ 300 – 1200m)
Hệ tầng Rồngchia làm hai phần :
- Phần dưới có chiều dày thay đổi từ 60 – 400m chủ yếu là cát, bột kết
(chiếm > 60% ) xen lẫn các lớp sét kết màu xám vàng, xám sáng Phần lót đáy phát hiện lớp cuội kết mỏng
- Phần trên sét kết màu vàng xám, xám sáng xen kẽ là các lớp cát bột kết Trầm tích
có hướng thô dần xuống dưới Trong phần trên của phần này có chứa một tầng sét montmorilonit dày 30 – 250m (chủ yếu là 50 – 150m) chứa nhiều hóa đá rotalia - tầng sét kết rotalit Đây là một tầng chắn của toàn bể Cửu Long
Các trầm tích của hệ tầng Rồngđược tích tụ trong môi trường đống bằng aluvi, đống bằng ven bờ ở phần dưới và chuyển dần thành đồng bằng ven bờ và biển nông
ở phía trên Theo các phức hệ bào tử phấn xác định tuổi mioxen sớm cho hệ tầng
Hệ tầng có quan hệ bất chỉnh hợp với góc yếu lên trên
1.2.1.2 Các trầm tích Paleogen
a) Phụ thống Oligoxen thượng (điệp Trà Tân)
Hệ tầng Trà Tân bắt gặp trong hầu khắc diện tích mỏ Rồng Hệ tầng chủ yếu
là sự xen kẹp cát, bột, sét Khoáng vật sét điển hình là kaolinit và hydromica, cát có thành phần chủ yếu là thạch anh và phenspat
Mặt cắt thẳng đứng của hệ tầng Trà Tân được chia thành 3 phần, ranh giới giữa chúng là bất chỉnh hợp góc khá rõ:
- Phần dưới : là sự xen kẽ các lớp cát kết giữa các tầng sét bột kết dày Tỷ lệ cát/sét khoảng 35-50% Sét có thành phần chủ yếu là kaolinit và hydromica Thành phần cát,bột phần lớn là thạch anh và phenspat rất ít các mảnh đá,
- Phần giữu : chủ yếu là sét kết màu nâu đậm, nâu đen xen kẽ những lớp cát bột mỏng Đôi chỗ có những lớp mỏng đá vôi hoặc than, macma phun trào Tỷ lệ cát/sét
Trang 16Hệ tầng được tích tụ chủ yếu trong môi trường đồng bằng fluvi, aluvi, đồng bằng ven bờ, hồ Các phân tích vi cổ sinh đã xác định tuổi Oligoxen muộn cho hệ tầng Hệ tầng có quan hệ bất chỉnh hợp góc với hệ tầng Trà Cú ở dưới, đôi nơi hệ tầng này phủ trực tiếp lên móng kết tinh nơi hệ tầng Trà Cú vắng mặt và bị hệ tầng Rồngphủ bất chỉnh hợp góc lên trên
- Phần trên : đây là các trầm tích mịn hơn, chủ yếu là sét kết và bột kết màu xám xanh, xám tối đến nâu thẫm
Hệ tầng được thành tạo trong môi trường trầm tích lục địa (sông, hồ, đầm lầy) Tuổi hệ tầng Trà Cú được xếp vào Oligoxen sớm dựa vào phức hệ bào tử phấn và đối sánh hệ tầng
1.2.1.3 Đá móng trước kainozoi
Thành phần thạch học của đá móng mở Rồng bao gồm chủ yếu : Đá macma (Granit, Diorit thạch anh, Granodiorit giàu biotit, Hocnoblen), đá biến chất (Đá phiến phylit, Đá gơnai), một số nơi có cả dăm kết và vụn núi lửa
Đá granit mỏ Rồng có màu xám, xám phớt hồng Phân tích mẫu lõi từ các giếng khoan cho thấy đá này có thành phần như sau: Thạch anh 25%, Plagiocla 28%, Mica 7%, phenspat kali 30%
Do các quá trình nguội lạnh, thủy nhiệt, quá trình kiến tạo, phong hóa, biến đổi thứ sinh mà đá móng mỏ Rồng bị phá hủy thành những khối có nhiều nứt nẻ Căn
cứ vào phân tích tuổi tuyệt đối đá móng mỏ Rồng cho kết quả tuổi Jura muộn –kreta sớm
1.2.2 Các điều kiện địa chất có ảnh hưởng đến công tác khoan
Như đã trình bày ở các phần trước, điều kiện địa chất của mỏ Rồng là rất phức tạp và gây nhiều khó khăn cho công tác khoan như:
- Đất đá mềm bở rời từ tầng Mioxen trung (điệp Côn Sơn) trở lên có thể gây sập
lở thành giếng khoan
Trang 17- Các đất đá trầm tích nhiều sét trong tầng Mioxen dưới và tầng Oligoxen có thể gây bó hẹp thành giếng khoan do sự trương nở của sét
- Dị thường áp suất cao trong tầng Oligoxen gây bó hẹp thành giếng khoan và những phức tạp đáng kể khác
- Các đứt gãy kiến tạo có thể gây mất dung dịch khoan và làm lệch hướng lỗ khoan
1.2.3 Cột địa tầng giếng khoan 504 RC5
1.2.3.1 Ranh giới địa tầng
Bảng 1.1 Ranh giới địa tầng
Bảng 1.2 Gradien áp suất vỉa
Chiều sâu (m) Gradien áp suất vỉa
1683 - 2204 1,06 – 1,1
Bảng 1.3 Gradien áp suất vỡ vỉa
Chiều sâu (m) Gradien áp suất vỡ vỉa
Trang 18* Từ độ sâu 1683 - 2204m: Đất đá tầng Miocene dưới mềm và trung bình cứng Độ cứng từ II - III theo độ khoan
Trang 19CHƯƠNG II: LỰA CHỌN, TÍNH TOÁN PROFIN VÀ CẤU
TRÚC GIẾNG KHOAN
2.1 Lựa chọn và tính toán profin giếng khoan
2.1.1 Chọn dạng profin giếng khoan
2.1.1.1 Mục đích, ý nghĩa, yêu cầu
a) Mục đích
Lựa chọn dạng profin, thiết lập cấu trúc giếng khoan định hướng và dựa vào
điều kiện địa chất vùng mỏ để quá trình thi công và khai thác dầu khí được thuận lợi
b) Yêu cầu
Profin giếng khoan định hướng cần phải đạt các yêu cầu sau:
- Khoan và gia cố giếng bằng các công nghệ và các phương tiện kỹ thuật hiện có
- Chi phí thi công cho một giếng khoan là thấp nhất
- Khả năng áp dụng các phương pháp khai thác đồng thời một vài tầng trong mỏ dầu nhiều vỉa
- Khoan và gia cố giếng một cách an toàn
- Thiết bị khai thác trong lòng giếng làm việc an toàn
- Các dụng cụ và thiết bị di chuyển tự do trong lòng giếng
- Chiều dài giếng khoan là nhỏ nhất có thể
Hình 2.1 Các dạng profin thông dụng trong công nghiệp dầu khí
a Dạng quĩ đạo tiếp tuyến (hình 1.1a)
Dạng quĩ đạo tiếp tuyến đảm bảo khoảng lệch ngang cực đại của thân giếng
so với phương thẳng đứng trong trường hợp góc nghiêng của thân giếng khoan
nhỏ nhất Dạng quĩ đạo này được sử dụng cho các giếng khoan xiên định hướng với khoảng lệch đáy giếng lớn so với phương thẳng đứng, lỗ khoan có độ sâu
trung bình
b Dạng quĩ đạo (hình 1.1b)
Sử dụng có hiệu quả ở các mỏ dầu khi bộ khoan cụ đáy làm việc trong trạng thái
ổn định ở các khoảng ổn định góc nghiêng của quĩ đạo giếng Mặt khác, dạng quĩ
Trang 20đạo cũng được sử dụng khoan đoạn thân giếng nằm trong vỉa sản phẩm với góc nghiêng cực đại tới 900; cã thể sử dụng cho các giếng khoan ngang và các giếng mà chiều dày hiệu dụng của vỉa sản phẩm mỏng hoặc các giếng cần tăng chiều dày hiệu dụng
c Dạng quỹ đạo hình chữ S (hình 1.1c, d, e): Được sử dụng trong trường hợp khi
mở vỉa sản phẩm thân giếng phải thẳng đứng và cũng như khi thiết kế giếng khoan sâu (chiều sâu thẳng đứng gần bằng 5000m)
2.1.1.3 Chọn dạng profile cho giếng 504 RC5
Căn cứ vào điều kiện địa chất, yêu cầu về hệ số thu hồi sản phẩm của vỉa cao nhất và với khoảng lệch đáy 1090m so với chiều sâu của giếng ta chọn profile giếng khoan dạng quĩ đạo tiếp tuyến để khoan cho giếng 504 RC5
Dạng quĩ đạo tiếp tuyến có 3 đoạn: đoạn thứ nhất thẳng đứng có chiều sâu
H1, đoạn thứ hai đây là đoạn thực hiện cắt xiên có chiều sâu là H2, đoạn thứ ba ổn
định góc nghiêng đến chiều sâu thiết kế giếng 2204m
2.1.2 Tính toán các thông số cho profile của giếng 504 RC5
2.1.2.1 Chọn chiều dài đoạn trên cùng
Việc xác định đoạn thẳng đứng trên cùng phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Khoảng dịch đáy S: nếu khoảng dịch đáy S càng lớn thì đoạn thẳng đứng trên cùng phải càng nhỏ, vì nếu H1 mà lớn thì bán kính cong tại đoạn tăng góc lệch càng nhỏ dẫn đến sự làm việc của bộ khoan cụ gặp khó khăn
- Chiều dài được chọn sao cho chỗ bắt đầu cắt xiên là tầng đất đá ổn định
và có độ cứng mềm hoặc trung bình để việc cắt xiên được thuận lợi
- Do điều kiện khoan trên biển khoảng cách giữa các miệng giếng khoan nhỏ thì độ chính xác càng tăng, tránh được sự cố giao nhau giữa các giếng
- Phải căn cứ vào trang thiết bị thi công để quá trình khoan diễn ra thuận lợi Kết hợp các yếu tố và dựa vào cột địa tầng ta chọn:
2.1.2.2 Cường độ cong của góc nghiêng (i)
Căn cứ vào khả năng làm lệch của bộ khoan cụ, độ ổn định của đất đá và kinh nghiệm từ các giếng khoan trước đó, ta chọn i = 5˚/100 m
- Như vậy ta đã có các giữ liệu là :
Chiều sâu thẳng đứng của giếng khoan: H0 = 2204(m)
Khoảng dịch đáy : S= 1090(m) Cường độ tăng góc: i2 = 50/100(m)
Độ dài thẳng đứng phía trên: H1 = 280(m)
Trang 21- Việc tính toán Profile ta đi xác định
Bán kính cong : R2 Góc ổn định :θ Chiều sâu các đoạn giếng:
Chiều dài thân giếng khoan:
Khoảng dịch đáy:
Tính toán Profile giếng khoan
- Tính bán kính cong ở đoạn tăng và giảm góc nghiêng
R2 = 57,32 (2.1)
R2= 57,32 =1146,4 (m)
Để công tác khoan được tiến hành bình thường, bán kính cong cho phép đảm bảo hệ
thống chòong động cơ đáy làm việc bình thường ( ít nhất là 10%):
k: khe hở giữa động cơ đáy và thành giếng khoan, k = 0,5 – 0,8cm
f: độ uốn của động cơ đáy,
Trong đó:
lt: chiều dài của động cơ đáy
It: là momen quán tính của động cơ đáy, It = 0,049 = 17482,4cm4
qt: trọng lượng 1cm chiều dài động cơ đáy, qt = 2,663kG/cm
E: môđun đàn hồi của thép, E = 2,1.106kG/cm2
Thay vào công thức (2.2) ta có:
f = 8,9
Độ uốn của tuốc bin theo một đơn vị chiều với chiều dài tuốc bin lt = 920cm
ft = 8188
Vậy R =19224 cm=192,24m
Trang 22Nhƣ vậy R2 Rcf Do đó thỏa mãn yêu cầu
- Tính góc ổn định θ
(2.3)
Trong đó: 1146,4 (m), S= 1090 m, H= m Thay vào (2.3) ta tính đƣợc θ = 34,86˚
Bảng 2.1 Các thông số cho profin của giếng 504 RC5
TÊN ĐOẠN ĐỘ SÂU (m)
CHIỀU DÀI THÂN (m)
KHOẢNG DỊCH ĐÁY (m) Thẳng đứng H1 = 280 l1 = 280 =0
Tăng góc nghiêng H2 =655,25 l2 = 697,5 S2 = 206
Ổn định góc
nghiêng H3 =1268,75 l3 = 1546,5 S3 = 884 Tổng 2204 l = 2524 S = 1090
Hình 2.2 Profin giếng khoan 504 RC5
Trang 23
2.2 Lựa chọn và tính toán cấu trúc giếng khoan
2.2.1 Mục đích và yêu cầu của việc lựa chọn cấu trúc giếng khoan
2.1.1.1 Mục đích
+ Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thi công và khai thác
+Tạo điều kiện tốt nhất để cho sản phẩm
+ Khoảng cắm sâu vào sản phẩm cho phép khai thác lâu dài không ngập nước + Cách ly với các tầng chứa nước xung quanh
+ Ngăn chặn ảnh hưởng xấu của dung dịch xi măng trám đối với tầng sản phẩm hay giảm toàn diện ảnh hưởng đến tính thấm của vỉa chứa…
+ Phải đáp ứng các quy phạm an toàn của ngành dầu khí
+ Phải đảm bảo điều kiện tốt nhất để dầu khí xâm nhập vào giếng
+ Phải đơn giản gọn nhẹ, dễ thi công
+ Đặc biệt cấu trúc giếng khoan phải phù hợp với điều kiện kỹ thuật, công nghệ hiện có để đảm bảo độ bền tuổi thọ của giếng
H
O
S
Trang 242.2.2 Cơ sở lựa chọn và tính toán cấu trúc giếng khoan
Lựa chọn một cấu trúc phù hợp cho giếng khoan là một công viêc quan trọng nhằm nâng cao hiệu quả thi công giếng khoan và đảm bảo cho quá trình khai thác sau này Việc lựa chọn cấu trúc cho giếng khoan phải dựa vào các yếu tố sau:
2.2.2.1.Yếu tố địa chất:
Điều kiện địa chất của giếng khoan là một nhân tố có ý nghĩa quyết định cho việc lựa chọn cấu trúc giếng khoan đó Những yếu tố như : tính chất cơ lý của đất đá khoan qua nhiệt độ, áp suất của các tầng trầm tích Những yếu tố này có thể tạo điều kiện thuận lợi hay cản trở công việc khoan Do đó phải phân tích cột địa tầng bên dưới để từ đó dự đoán những khó khăn phức tạp khi khoan, đồng thời đưa ra quyết định lựa chọn cấu trúc giếng khoan
Một số điển hình về điều kiện địa chất giếng khoan số 504RC5 có ảnh hưởng tới việc chọn cấu trúc:
- Từ độ sâu 89m – 1683m : Đất đá mềm bởi rời, gradien áp suất vỉa nhỏ Tầng này cho tốc độ cơ học rất cao, nhưng có thể có hiện tượng bó hẹp và sập lở thành giếng, lắng động mùn khoan lớn…khi khoan trong khoảng khoan này
- Từ độ sâu 1683m – 2204m : Trong khoảng khoan này là đất đá trầm tích Mioxen dưới có độ cứng từ trung bình đến cứng và chứa dầu công nghiệp khi khoan trong khoảng này có khả năng trương nở ,bở rời, kẹt mút
2.2.2.2.Yếu tố kĩ thuật:
Việc lựa chọn cấu trúc giếng khoan còn phụ thuộc vào khả năng cung ứng của ống chống và các trang thiết bị phục vụ cho quá trình khoan và chống ống Đối với giếng khoan N0504 RC5thì đó là khả năng cung ứng về trang thiết bị, vật tư để thực hiện công tác khoan và chống ống với chiều sâu giếng khoan là 2524(m) và độ dời đáy là 1090(m)
2.2.2.3.Yếu tố kinh tế
Một cấu trúc giếng khoan được lựa chọn phải tiết kiệm ống chống tối đa đồng thời vẫn đảm bảo được các yêu cầu kĩ thuật đã đề ra, do đó giảm được thời gian thi công, điều này đồng nghĩa với việc giảm giá thành giếng khoan
2.2.3.Chọn cấu trúc cho giếng 504 RC5
Dựa vào các đặc điểm phân tích về điều kiện địa chất ở trên ta có thể lựa chọn cấu trúc giếng như sau:
Trang 252.2.3.1 Ống định hướng
Ống này có tác dụng định hướng ban đầu cho giếng khoan, chống lại sự sập lở của dất đá bờ mặt và sự ô nhiễm của dung dịch khoan vào tầng nước bề mặt, tạo kênh dẫn cho dung dịch chảy vào máng tuần hoàn Với các công trình khoan ngoài khơi ống này còn đóng vai trò là cột ống chống cách nước.Ống định hướng được
đóng sẵn trước khi công việc khoan tiến hành Chiều sâu thả cột ống này là 120(m) 2.2.3.2 Ống dẫn hướng
Ống này có tác dụng dẫn hướng cho giếng khoan, giữ ổn định cho thành giếng ở phần trên khỏi bị sập lở, bảo vệ tầng trên mặt không bị nhiễm bẩn bởi dung dịch khoan Đồng thời ống này đóng vai trò là một trụ rỗng, trên đó lắp các thiết bị miệng giếng như: Đầu ống chống, thiết bị chống phun, treo các cột ống chống tiếp theo và một phần của thiết bị khai thác Theo tài liệu địa chất, đất đá đệ tứ bở rời mới hình thành có độ gắn kết kém nên thành giếng khoan dễ bị sập lở khi thay đổi chế độ khoan, đồng thời chân ống phải được đặt trên nóc tầng đất đá ổn định Vì vậy đây là cột ống chống đầu tiên nhất thiết phải có.Chiều sâu thả cột ống này là
250(m) và trám xi măng hết chiều dài cột ống
2.2.3.3 Ống chống trung gian
Ống chống này có tác dụng giữ ổn định thành giếng để quá trình khoan được tiếp
tục Có thể có hoặc không tùy thuộc vào tầng đất đá và độ sâu của giếng
Căn cứ vào cột địa tầng ta thấy rằng từ độ sâu 250 m đến 1683 m là cát bở rời xen kẽ những lớp sét và gradien áp suất không đổi Do khoảng chiều sâu này là khá lớn nên ta không thể khoan hết khoảng này rồi mới chống ống, do đó khi khoan tới
độ sâu 900m ta chống ống trung gian để ổn địnht hành giếng rồi khoan tiếp Vậy chiều sâu của cột ống này là 900m
2.2.3.4 Ống chống khai thác (ống chống lửng)
Xét theo điều kiện địa chất kỹ thuật và kinh tế ta sẽ thả cột ống chống lửng đóng vai trò như cột ống chống khai thác Đây là cột ống chống cuối cùng được thả vào giếng khoan, có tác dụng tạo các kênh dẫn để lấy dầu và khí lên và bảo vệ các thiết
bị khai thác như bơm sâu, ống ép khí….Ngoài ra ống chống này còn cho phép kiểm tra áp suất, thực hiện công tác tăng cường dòng sản phẩm như : nổ thủy lực, xử lý axit, bơm ép vỉa Là cột ống chỉ không được thả khi biết chắc không có dòng sản
Trang 26phẩm Ở đây ta chọn chiều sâu thả cột ống chống lửng từ 700m đến hết chiều dài thân giếng
2.2.4.Tính toán cấu trúc giếng khoan
Sau khi đã lựa chọn được cấu trúc giếng khoan ta phải tính toán cho cấu trúc giếng khoan (số lượng, đường kính, chiều sâu thả ống…), sau đó tính toán sử dụng choòng khoan phù hợp với những cấp đường kính ống chống đã chọn Nguyên tắc của việc tính toán là bắt đầu từ đường kính của ống chống khai thác để tính đường kính các choòng khoan và các ống chống phía ngoài Việc tính toán phải đảm bảo cho quá trình khoan cũng như quá trình thả cột ống chống được tiến hành thuận lợi Lựa chọn đường kính ống chống khai thác chủ yếu dựa vào lưu lượng khai thác của giếng và kích thước của thiết bị lòng giếng
- Công thức tính đường kính choòng khoan:
Dt là đường kính trong của ống chống.(mm)
Dc là đường kính của choòng để khoan cấp đường kính tiếp theo.(mm)
Bảng2.2 Quy chuẩn tính ∆ theo cấp đường kính ống chống của Gost
Đường kính ống chống
(mm)
∆- không lớn hơn (mm)
Trang 27Bảng2.3 Kích thước ống chống và đường kính Mufta tương ứng
Đường kính ống chống
(mm)
Mufta Đường kính (mm) Chiều dài (mm)
* Ống chống khai thác (ống chống lửng)
Đây là cột ống chống có đường kính là: Dkt = 245 (mm) Đường kính này được lựa chọn nhằm thỏa mãn yêu cầu khai thác với lưu lượng theo thiết kế, đồng thời ống chống này có tác dụng gia cố thành giếng khoan trong tầng dị thường áp suất, tao điều kiện thuận lợi cho quá trình khai thác sau này
Đường kính mupta của ống chống khai thác 245mm là:
Dm.kt = 270(mm) Đường kính choòng khoan dùng để khoan ống chống này là:
Dc.kt = Dm.kt + (mm)
Tra bảng (2.4 công nghệ khoan) ta có = 25 (mm)
Trang 28Thay vào công thức trên ta có
(mm) (với bề dày <12mm)
Đường kính mupta ống chống 340 mm là 365 mm
Đường kính choòng khoan dùng để khoan ống chống này là:
=Tra bảng (2.4 công nghệ khoan) ta có : =45 mm
Tra bảng (2.4 công nghệ khoan) ta có : =55 mm
Thay vào công thức trên ta được:
(mm) Tra bảng (thông số kỹ thuật công nghệ khoan) ta chọn: =660,4 (mm)
* Ống định hướng:
Ống định hướng là ống chống đã được thi công trước trong quá trình xây dựng giàn khoan Ống này có đường kính 720 mm và được thi công đến độ sâu cần thiết
để đảm bảo an toàn cho giếng Chiều dài cột ống chống này là 120m
Bảng 2.4 Cấu trúc giếng khoan No 504 RC5
Trang 29Tên ống
chống
Đường kính ống chống (mm)
Đường kính choòng khoan (mm)
Trang 30CHƯƠNG III LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN
3.1 Lựa chọn phương pháp khoan
3.1.1 Cơ sở để phân chia khoảng khoan
Trong khoan dầu khí thông thường sử dụng một trong hai phương pháp khoan: khoan bằng động cơ trên mặt và khoan bằng động cơ đáy Việc lựa chọn phương pháp khoan căn cứ vào nhiều yếu tố trong đó quan trọng nhất phải dựa vào tính chất
cơ lý của đất đá và đặc điểm yêu cầu của giếng khoan Chính vì vậy đầu tiên ta tiến hành phân chia khoảng khoan Các yếu tố cơ bản để phân chia khoảng khoan:
- Độ sâu và hình dạng thân giếng khoan
- Tính chất cơ lý của đất đá khoan qua (độ ổn định, áp suất và nhiệt độ đáy…)
3.1.2 Phân chia khoảng khoan
Dựa trên các số liệu về địa chất và dạng thân giếng khoan ta có các khoảng khoan cho giếng No 504 RC5 như sau:
Bảng 3.1 Bảng phân chia khoảng khoan cho giếng khoan No.540 RC5
STT Khoảng khoan theo chiều sâu thẳng
3.1.3 Chọn phương pháp khoan cho từng khoảng khoan
Trước hết ta xét đến ưu điểm và khuyết điểm của hai phương pháp khoan sau:
3.1.3.1 Phương pháp khoan bằng động cơ Top Drive
Phương pháp khoan bằng động cơ Top Drive hoạt động dựa trên nguyên lý tương tự như trong phương pháp khoan Rotor, chuyển động xoay được truyền tới choòng khoan thông qua cột cần khoan để phá huỷ đất đá Tuy nhiên chuyển động xoay này được truyền từ động cơ Top Drive thay vì được truyền động từ bàn Rotor như trong phương pháp khoan Rotor Chính vì vậy, khoan bằng động cơ Top Drive
có đầy đủ các đặc điểm giống khoan Rotor như: các thông số chế độ khoan có thể được điều chỉnh độc lập, yêu cầu về công suất máy bơm khoan không cần lớn như trong khoan bằng động cơ đáy, cho phép khoan với tải trọng đáy cao (nếu cùng độ
Trang 31sâu) Mặc dù vậy khoan bằng động cơ Top Drive cũng có một số nét khác biệt với phương pháp khoan Rotor là:
- Phải lắp đặt thêm hệ thống dẫn hướng trong tháp để khử mô men cản
- Phải gia cố kết cấu tháp do có lực xoắn phụ
- Phải có các ống mềm hoặc cáp tải điện phụ trong tháp khoan
- Tăng đáng kể khối lượng làm việc trên cao
- Tăng thêm giá thành thiết bị và phải bảo dưỡng nhiều hơn so với hệ thống bàn Rotor nên đó có thể coi là những trở ngại đáng kể
3.1.3.2 Phương pháp khoan bằng động cơ đáy:
Phương pháp khoan bằng động cơ đáy sử dụng năng lượng dòng chảy dung dịch để cho động cơ đáy làm việc và quay cho choòng khoan phá huỷ đất đá Phương pháp này có các ưu, khuyết điểm sau:
+ Ưu điểm:
- Do cột cần khoan không quay nên nó chịu tải nhẹ hơn, hiện tượng mỏi sinh ra do tải trọng động có giá trị nhỏ nên cột cần khoan ít gặp sự cố hơn so với phương pháp khoan topdrive
- Cột cần khoan không quay nên giảm được hiện tượng mài mòn cho các bộ phận của cột cần khoan và các chi tiết quay của thiết bị bề mặt, tăng tuổi thọ cho cột cần
- Sử dụng tốt trong khoan định hướng
+ Khuyết điểm:
- Đặc tính làm việc của động cơ đáy là số vòng quay lớn và mô men nhỏ nên ít phù hợp với sự làm việc của choòng chóp xoay (choòng chóp xoay làm việc tốt với số vòng quay nhỏ và tải trọng lớn)
- Không phù hợp khi khoan với đất đá mềm dẻo
- Vùng làm việc ổn định của số vòng quay hẹp Khi ra ngoài vùng đó động cơ đáy
sẽ
làm việc không ổn định hoặc không làm việc được
Trang 32- Vùng làm việc ổn định của số vòng quay hẹp Khi ra ngoài vùng đó động cơ đáy
sẽ làm việc không ổn định hoặc không làm việc được
- Yêu cầu về công suất thuỷ lực của máy bơm khoan lớn hơn rất nhiều so với khoan Rotor (nếu cùng độ sâu) Do đó, khi khoan đến chiều sâu lớn, công suất máy bơm không đáp ứng được yêu cầu do tổn thất thuỷ lực lớn, điều này giới hạn chiều sâu làm việc của động cơ đáy
- Những chi phí cho việc bảo dưỡng và sửa chữa động cơ đáy lớn dẫn đến tăng giá thành thi công khoan
Như vậy ta có thể lựa chọn phương pháp khoan cho từng khoảng khoan khi căn
cứ vào các ưu nhược điểm của các phương pháp khoan kể trên, vào điều kiện địa chất, hình dạng thân giếng khoan và kinh nghiệm của các giếng khoan đã khoan trước đó ta lựa chọn các phương pháp khoan cho các khoảng khoan của giếng No
504 RC5 như sau:
* Từ 89 - 250m: Đất đá mềm bở rời, chống ống dẫn hướng Đường kính lỗ khoan lớn đòi hỏi mô men quay lớn do đó ta chọn phương pháp khoan bằng động cơ Top Drive
* Từ 250 – 935m: Đây là đoạn tạo và gia tăng góc nghiêng, muốn vậy khi bắt đầu khoan tạo góc của thân giếng khoan ở độ sâu 280m, ta sử dụng phương pháp khoan Rotor và giếng được định hướng bằng các máng nghiêng định hướng
- Sau đó ta sử dụng phương pháp khoan bằng động cơ đáy trục vít, có sử dụng đầu nối cong để tạo được góc nghiêng
* Từ 935 - 2524m: Đoạn ổn định góc nghiêng Thành phần đất đá chủ yếu cát pha sét, đặc biệt là đoạn từ 1900 đến 2524m tỷ lệ sét cao dễ gây trương nở có thể gây kẹt mút cần khoan Chọn phương pháp khoan bằng động cơ Top Drive
Bảng 3.2 Phương pháp khoan cho từng khoảng khoan
Khoảng khoan Phương pháp khoan
120 – 250 Động cơ Top Drive
250 – 935 Động cơ đáy
935 – 2524 Động cơ Top Drive
3.2 Thiết bị khoan:
Các thông số cơ bản của giàn khoan tự nâng Tam Đảo – 01:
* Giàn có hình dạng 1 tam giác cân, có 3 chân mỗi chân có độ dài 100m Khoan ở vùng nước sâu tới 50 – 60m nước Cạnh đáy dài 68m, hai cạnh bên dài 65m, thành tàu cao
Trang 333.2.3 Động cơ Top Drive:
Động cơ này dùng để quay cột cần khoan, giữ cột cần khoan khi kéo thả và các công tác phụ trợ khác Động cơ Top Drive mang nhãn hiệu National PS2-500 có các thông số nhƣ sau:
* Công suất cực đại: 1395 (hp)
* Tải trọng cực đại: 500 Tấn
* Số tốc độ: 4
* Tốc độ quay không tải cực đại: 1200 v/p
* Tốc độ quay cần 0 – 269v/ph
* Momen cực đại xiết cần 6222 KG.m
* Momen cực đại quay cần 4151 KG.m
* Sức nâng 500 Tấn
Trang 343.2.4 Máy bơm khoan:
Sử dụng ba máy bơm mang nhãn hiệu National-12P-160 (ba xilanh tác dụng đơn) Máy bơm này được dẫn động bởi động cơ điện và có các thông số kỹ thuật như sau:
* Công suất định mức với tốc độ quay định mức 120v/p: 1600 (hp)
* Khoảng chạy của piston: 304,8 mm
* Số xilanh: 3
* Đường kính xilanh: 177,8 mm
* Số tốc độ: 6
* Áp suất cực đại: 241,1 at
Bảng 3.3 Thông số máy bơm NATIONAL-12P-160
Trang 353.2.6 Hệ thống đối áp
Hệ thống đối áp chịu được áp suất tối đa là 700at= 10290 Psi
- Sau khi chống ống 508mm lắp:
+ 1 đối áp vạn năng Cameron 21.1/4” 2000 Psi
+ 2 đối áp ôm cần Cameron 20.1/4”
- Sau khi chống ống 340 và 245mm lắp:
+ 1 đối áp vạn năng Cameron 13.5/8”
+ 1 đối áp ôm cần Cameron 13.5/8”
+ 1 đối áp cắt cần 13.5/8”
3.3 Dụng cụ khoan:
3.3.1 Lựa chọn choòng khoan:
Để lựa chọn choòng khoan phù hợp cho từng khoảng khoan nhằm nâng cao hiệu quả phá huỷ đất đá và đẩy nhanh tiến độ thi công giếng khoan người ta thường lựa chọn choòng khoan dựa vào các yếu tố sau:
* Độ cứng của đất đá: Các loại choòng khoan khác nhau có cơ chế phá huỷ đất đá khác nhau Choòng chóp xoay phá huỷ đất đá theo cơ chế cắt vỡ và mài mòn, choòng cánh dẹt phá huỷ đất đá theo cơ chế cắt, choòng kim cương phá huỷ đất đá theo cơ chế mài mòn Chính vì vậy, đối tượng đất đá để sử dụng các loại choòng khoan này cũng khác nhau
- Đất đá có độ cứng cao sẽ không thích hợp cho cơ chế phá huỷ cắt, do đó choòng kim cương được sử dụng để khoan qua các tầng từ cứng đến rất cứng
- Đất đá mềm dẻo sẽ thích hợp cho cơ chế phá huỷ cắt nên choòng cánh dẹt thích hợp để khoan qua các tầng đất đá này
- Choòng chóp xoay phá huỷ đất đá theo cơ chế cắt vỡ và mài mòn nên đối tượng phá huỷ của loại choòng này đa dạng hơn Loại choòng chóp xoay có thể được lựa chọn để phá huỷ đất đá từ mềm đến cứng hoặc rất cứng Tuy nhiên, với đất đá rất cứng thì hiệu quả sử dụng choòng chóp xoay thấp hơn choòng kim cương
* Phương pháp khoan: Các phương pháp khoan khác nhau đòi hỏi phải có các thông
số chế độ khoan khác nhau, do đó tuỳ thuộc vào từng phương pháp khoan mà ta lựa chọn choòng khoan cho phù hợp
Khi lựa chọn choòng khoan cần lưa ý những đặc điểm sau:
- Choòng kim cương có lực cắt và va đập thấp, do đó khi khoan bằng choòng kim
Trang 36cương phải khoan với tải trọng thấp Tiến độ khoan của choòng kim cương cao làm giảm thời gian kéo thả (vì ít phải thay choòng) là một ưu điểm khi sử dụng choòng kim cương
- Đối với choòng PDC: Khi sử dụng phương pháp khoan bằng động cơ đáy nên dùng choòng có số răng nhiều hơn để giảm sự mài mòn do tốc độ quay lớn, khi khoan bằng phương pháp khoan Rotor (hoặc Top Drive) nên dùng choòng có hệ thống vòi phun thủy lực nhằm mở đáy giếng và mặt choòng cho thông thoáng
Hình 3.1 Choòng khoan
Căn cứ vào lý thuyết về nguyên lý làm việc, ưu khuyết điểm của từng loại choòng và tham khảo kinh nghiệm khi khoan ở những giếng khoan có điều kiện địa chất tương tự, ta chọn choòng khoan cho các khoảng khoan của giếng No 504 RC5 như sau:
Bảng 3.5 Lựa chọn choòng khoan cho các khoảng khoan
Trang 373.3.2 Lựa chọn cần khoan và cần nặng:
Trong quá trình làm việc, tải trọng tác dụng lên cột cần khoan rất phức tạp, khác nhau về đặc tính và giá trị Tải trọng tác dụng lên cột cần khoan bao gồm cả tải trọng tĩnh lẫn
tải trọng động như: kéo, nén, uốn, xoắn, ma sát, lực quán tính, và các dao động sinh
ra hiện tượng mỏi Trong quá trình làm việc các lực này luôn thay đổi và phụ thuộc vào chiều dài của cột cần khoan, càng gần đáy các lực này càng thay đổi, càng gần miệng lỗ khoan thì tải trọng càng cố định dần
Theo khả năng cung cấp vật tư của xí nghiệp liên doanh, bộ khoan cụ được chọn theo các tiêu chuẩn của API Tỷ lệ về kích thước bộ khoan cụ do API hướng dẫn sử dụng như sau:
- Choòng khoan có đường kính Dc 393,7 mm: thì tỷ lệ đường kính choòng và cần nặng là 1,6 - 2 Các choòng nhỏ hơn tỷ lệ này là 1,25 - 1,6
- Tỷ lệ đường kính giữa hai cần nối tiếp nhau là 1,1 - 1,5 còn giữa cần nặng và cần khoan là 1,2 - 1,6
- Với giếng khoan có ống chống đến cấp đường kính 508 mm: Có khả năng dùng các cấp đường kính cần khoan 139,7 mm; 127 mm; dùng cần nặng 203,2 mm; 228,6 mm; 165,1 mm
* Lựa chọn cần khoan:
Theo kinh nghiệm của các giếng khoan đã khoan trước đây, cần khoan được lựa chọn để khoan chống các ống có cấp đường kính từ 194 mm trở lên có thể sử dụng cần khoan đường kính 127mm với mác thép là: G- 105 và S- 135 Do đó ta lựa chọn cần khoan 127mm với hai mác thép trên để thi công giếng khoan No 504 RC5
* Lựa chọn bộ cần nặng:
Trang 38Bảng 3.6 Lựa chọn đường kính cần nặng cho giếng khoan No 504 RC5
(m)
Đường kính ngoài (mm)
Chiều dài (m)
Trọng lượng (kG)
Trang 393.3.3 Lựa chọn bộ khoan cụ cho các khoảng khoan:
Công tác thiết kế bộ dụng cụ khoan phù hợp cho các khoảng khoan là một yếu tố quan trọng đảm bảo thi công giếng khoan theo đúng quỹ đạo thiết kế, giảm các phức tạp một cách đáng kể khi khoan, nâng cao hiệu quả kinh tế và kỹ thuật của giếng khoan
Bằng kinh nghiệm khi khoan các giếng khoan trước đó và số liệu thu được từ thực
tế ta lựa chọn bộ khoan cụ cho từng khoảng khoan như sau:
Bảng 3.7 Lựa chọn bộ khoan cụ cho khoảng khoan 89 - 250m
Hình 3.2 Bộ khoan cụ cho khoảng khoan 89 ÷ 250m
Trang 40Bảng 3.8 Lựa chọn bộ khoan cụ cho khoảng khoan 250 – 935 m
STT Bộ khoan cụ
Khoảng cách từ chỗ lắp đặt đến đáy giếng (m)
Đường kính ngoài (mm)
Chiều dài (m)
Trọng lượng (kG)