THIẾT KẾ THI CÔNG GIẾNG KHOAN KHAI THÁC DẦU KHÍ SỐ 504 RC5 MỎ RỒNG

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ………………………………………………………………...1 CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ VÙNG MỎ 2 1.1. Đặc điểm địa lý khí hậu, kinh tế xã hội và nhân văn vùng mỏ 2 1.2. Đặc điểm địa chất vùng mỏ 4 CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN, TÍNH TOÁN PROFIN VÀ CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN 10 2.1. Lựa chọn và tính toán profin giếng khoan 10 2.2. Lựa chọn và tính toán cấu trúc giếng khoan 14 CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN 21 3.1. Lựa chọn phương pháp khoan 21 3.2. Thiết bị khoan: 23 3.3. Dụng cụ khoan: 26 3.4. Tính toán và lựa chọn ống chống: Error Bookmark not defined. CHƯƠNG 4 DUNG DỊCH KHOAN Error Bookmark not defined. 4.1. Chức năng của dung dịch khoan 36 4.2. Lựa chọn hệ dung dịch khoan cho từng khoảng khoan 37 4.3. Phương pháp gia công hóa học dung dịch cho từng khoảng khoan 42 4.4. Tính toán lượng dung dịch sét và nước cho mỗi khoảng khoan 44 CHƯƠNG 5 CHẾ ĐỘ KHOAN 50 5.1. Mục đích và yêu cầu của việc tính toán chế độ khoan 50 5.2. Tính toán chế độ khoan 50 CHƯƠNG 6 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. Trám xi măng giếng khoan. 69 6.4. Chọn vữa xi măng, dung dịch đệm và dung dịch ép 73 6.5. Tính toán trám xi măng. 73 CHƯƠNG 7 KIỂM TOÁN THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN 82 7.1. Kiểm toán thiết bị nâng thả: 82 7.2. Kiểm toán cột cần khoan: 84 7.3. Kiểm toán ống chống 92 CHƯƠNG 8 NHỮNG PHỨC TẠP, SỰ CỐ TRONG QUÁ TRÌNH KHOAN VÀ CÔNG TÁC AN TOÀN LAO ĐỘNG – BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG 99 8.1. Những phức tạp và sự cố trong công tác khoan 99 8.2. Công tác an toàn lao động và vệ sinh môi trường Error Bookmark not defined. CHƯƠNG 9 TỔ CHỨC THI CÔNG VÀ TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH 110 9.1. Tổ chức thi công. 110 9.2. Tính toán giá thành 114 KẾT LUẬN ……………………………...…………………………………...116

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

STT SỐ HÌNH VẼ TÊN HÌNH VẼ TRANG

3 Hình 2.1 Các dạng profin thông dụng trong công

6 Hình 3.2 Bộ khoan cụ cho khoảng khoan 89 ÷ 250m 30

7 Hình 3.3 Bộ khoan cụ cho khoảng khoan250-935m 32

8 Hình 3.4 Bộ khoan cụ cho khoảng khoan935-2524m 34

17 Hình 6.8 Sơ đồ đầu nối trám ống chống lửng 71

18 Hình 9.1 Cơ cấu sản suất của xí nghiệp khoan 110

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN

4 2.1 Các thông số cho profin của giếng 504 RC5 14

6 2.3

8 3.1 Bảng phân chia khoảng khoan cho giếng khoan

9 3.2 Phương pháp khoan cho từng khoảng khoan 23

11 3.4 Thông số máy bơm trám Fracmaster - Triplex

12 3.5 Lựa chọn choòng khoan cho các khoảng khoan 27

13 3.6 Lựa chọn đường kính cần nặng cho giếng

18 4.2 Thông số chất lượng dung dịch cho các khoảng

19 4.3 Đơn pha chế dung dịch cho giếng khoan No

20 4.4 Thông số thể tích dung dịch cho các khoảng

22 5.2 Thông số tải trọng đáy cho các khoảng khoan 60

23 5.3 Thông số vòng quay cho từng khoảng khoan 63

24 5.4 Thông số chế độ khoan cho các khoảng khoan 63

LỜI MỞ ĐẦU

Giống như mọi quốc gia trên thế giới, nhu cầu năng lượng cho phát triển đất nướcluôn là vấn đề được các ngành các cấp quan tâm hàng đầu tại Việt Nam Ở nước ta dầukhí đóng một vai trò vô cùng quan trọng, nó không chỉ đóng góp rất lớn vào ngân sáchnhà nước mà còn ảnh hưởng đến mọi mặt của đời sống kinh tế xã hội Công tác thăm

dò tìm kiếm khai thác dầu khí ở nước ta đã bắt đầu từ thập niên 60 của thế kỷ trướcnhưng thật sự phát triển và lớn mạnh kể từ thập niên 80 sau khi liên doanh Vietsovpetro

đi vào hoạt động Từ đó đến nay ngành công nghiệp dầu khí liên tục phát triển, nhiều

mỏ mới được phát hiện, công tác tìm kiếm, thăm dò, khai thác không chỉ diễn ra ởtrong nước mà chúng ta còn vươn ra hợp tác với các đối tác nước ngoài cùng hoạt độngtại Việt Nam và các nước khác trên thế giới

Chúng ta biết rằng để lấy được dầu, khí trong lòng đất ta phải trải qua rất nhiều giaiđoạn Quá trình khoan các giếng chỉ được diễn ra khi đã có các số liệu phân tích về tìmkiếm thăm dò và các đánh giá của các nhà địa chất, địa vật lý và quá trình khoan là quátrình rất quan trọng quyết định sự thành công của các giếng khoan Sau quá trình họctập và nghiên cứu tại trường kết hợp với các kiến thức thu thập được qua đợt thực tập

tốt nghiệp vừa qua Tôi quyết định nhận đề tài “ Thiết kế thi công giếng khoan khai

thác dầu khí số 504 RC5 mỏ Rồng” làm đồ án tốt nghiệp của mình Trong quá trình

làm đồ án tôi đã nhận được sự giúp đỡ, tạo điều kiện của bộ môn Khoan – Khai Thác,

và đặc biệt là sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn GVC Lê VănThăng nên tôi đã hoàn thành công trình đúng kế hoạch

Mặc dù bản thân đã cố gắng tìm hiểu, nghiên cứu các tài liệu nhưng do trình độ bảnthân còn hạn chế nên chắc chắc bản đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót nên tôirất mong nhận được sự góp ý, bổ sung của các quý thầy cô, bạn đọc để bản đồ án đượchoàn thiện hơn

Qua đây tôi xin tỏ lòng biết ơn tới thầy giáo hướng dẫn Lê Văn Thăng, các thầy côtrong bộ môn Khoan – Khai Thác cùng toàn thể các cán bộ công nhân viên củaVietsovpetro và PetroVietnam Drilling và các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ để tôi hoànthành bản đồ án này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1 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 đấtliền khoảng 120km và cách Vũng Tàu khoảng 130 km về phía Đông Nam Phía ĐôngBắc của mỏ là mỏ Rồngcách khoảng 35km

(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 hướngTây 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 TâyNam, nhiệt độ trung bình vào khoảng 25÷32˚C Nhiệt độ ban ngày và đêm chênh nhaukhá lớn Đổ ẩm trung bình từ 87 ÷ 89%

Vào tháng 10, trong thời gian chuyển mùa lần thứ 2 , gió Tây Nam yếu dần thaybằng 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 ngoàibiển thuận lợi Tuy nhiên vào mùa này thường có sét và các cơn giông làm ảnh hưởngkhông 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 dài80km nối cảng Vũng Tàu với cảng Sài Gòn Cảng Vũng Tàu đủ sức chứa các tàu củaVietsovpetro 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 đầumối quan trọng trong việc vận chuyển người và hàng hóa ra ngoài giàn và các côngviệc khác liên quan tới ngành dầu khí

1.1.3.2 Điện năng

Nguồn năng lượng phục vụ cho công trình và sinh hoạt ở trên bờ được lấy từnhà máy nhiệt điện Phú Mỹ và nhà máy phát điện Diezel của TP Vũng Tàu Nguồnnăng lượng cung cấp cho các giàn khoan được lấy từ các máy phát điện trên giàn

1.1.3.3 Dân cư

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 nướcngoài 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

1.1.3.4 Xã hội

Thành phố Vũng Tàu thuộc tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, sàu ngày miền Nam hoàntoàn giải phóng, Vũng Tàu cùng cả nước bước vào một thời kì xây dựng mới Cùngvới hoạt động đánh bắt hải sản, hoạt động khoan khai thác dầu khí của XNLDVietsovpetro 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 phốkhông ngừng được đầu tư phát triển Vũng Tàu được xác định là một trọng điểm phíaNam 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 triểnnhanh 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 dulịch phát triển mạnh nhất Với dân số trên 4 vạn dân cùng với sự tồn tại một số trườngcủa 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 lànguồn lao động dồi dào cung cấp cho quá trình xây dựng và khai thác của Xí nghiệpliên doanh Vietsopevtro

Có thể nói địa lý kinh tế nhân văn Vũng Tàu là cơ sở tốt cho việc phát triển cácdịch 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 ởTây Nam Thái Bình Dương Sự hình thành cấu trúc địa chất hiện tại của thềm Sundagắn liền với ba chu kì tạo địa hào Rizta, bắt đầu từ kỉ Creta muộn Sự mở rộng bồn TâyNam, 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 sựtạo 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 đớinâng 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 phầnrìa phía Tây Bắc của bồn trũng Cửu Long có tổng diện tích các lớp phủ Bazan vàAndezit 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 ra

và nằm ở sườn Đông Nam ổn định của bán đảo Đông Dương Ở phía Tây nó bị tách rakhỏi bồn trũng Thái Lan bởi đới nâng Corat Ở phía Nam nó bị tách hẳn ra và có chiềudài gần 500km, rộng 150km, diện tích gần 75000km2.

Trong cấu trúc địa chất của bồn trũng Cửu Long có chứa các hệ trầm tích LụcNguyên 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 trũngnày là 150000km3 Nguồn cung cấp vật liệu chủ yếu là song Mekong Hiện nay trungbình 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 mỏRồng, các nhà địa chất đã phân chia và gọi tên các phân vị địa tầng theo tên địa phươngcho các cấu tạo địa chất vùng mỏ Rồng Từ trên xuống cột địa tầng tổng hợp của mỏRồng 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 thạchhọc gồm cát, sét và sét bột xen kẽ sỏi đá màu xám, màu vàng và màu vàng xanh Trầmtích hệ tầng biển Đông có chiều dày thay đổi từ 450-550m Ta cũng gặp tầng sét vôimỏng vơi nhiều mảnh vỏ cacbonat của sinh vật biển và sét montmorilonit

Điệp Đồng Nai gồm các lớp cát bở rời và cát không gắn kết màu xanh lẫn sétnhiều màu Trong khu vực mỏ Rồng hệ tầng này dày 500-800m, thành phần chủ yếu làcát 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

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 Sơnphân bố khắp diện tích mỏ Rồng, có chiều dày thay đổi từ 400-800m Thành phần chủyếu 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 khu vực mỏ Rồng trầm tích

hệ tầng Côn Sơn phủ bất chỉnh hợp lên hệ tầng Rồngvà có quan hệ với hệ tầng ĐồngNai 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 từ100-1500m ( 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 pháthiện 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 sétmontmorilonit dày 30 – 250m (chủ yếu là 50 – 150m) chứa nhiều hóa đá rotalia - tầngsét 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 ởphía trên Theo các phức hệ bào tử phấn xác định tuổi mioxen sớm cho hệ tầng Hệtầng có quan hệ bất chỉnh hợp với góc yếu lên trên

1.2.1.2 Các trầm tích Paleogen

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 thànhphần chủ yếu là thạch anh và phenspat

Mặt cắt thẳng đứng của hệ tầng Trà Tân được chia thành 3 phần, ranh giới giữachúng 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/sétkhoảng 35-50% Sét có thành phần chủ yếu là kaolinit và hydromica Thành phầncát,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 bộtmỏng Đôi chỗ có những lớp mỏng đá vôi hoặc than, macma phun trào Tỷ lệ cát/sét từ10-50%

- Phần trên : là sự xen kẽ cát , bột, sét với tỷ lệ cát/sét cao hơn hai phần dưới, sét kết

có màu xám xanh, phân phiến cát kết thuộc loại thạch anh.

Hệ tầng được tích tụ chủ yếu trong môi trường đồng bằng fluvi, aluvi, đồng bằngven bờ, hồ Các phân tích vi cổ sinh đã xác định tuổi Oligoxen muộn cho hệ tầng Hệtầng có quan hệ bất chỉnh hợp góc với hệ tầng Trà Cú ở dưới, đôi nơi hệ tầng này phủtrực tiếp lên móng kết tinh nơi hệ tầng Trà Cú vắng mặt và bị hệ tầng Rồngphủ bấtchỉnh hợp góc lên trên

Trong khu vực mỏ Rồng hệ tầng Trà Cú bắt gặp ở khu vực phí Bắc và Đông Bắcdiện tích mỏ Rồng Bề dày thay đổi nhanh tối đa đạt 300m, còn ở các trũng sâu

đạt khoảng 500m

Hệ tầng này được chia làm 2 phần:

- Phần dưới: đây là các trầm tích lục nguyên cát bột sét xen kẽ nhau Sét kết có màuxám tối đến đen hồng Thành phần khoáng vật trong đá cát kết là thạch anh, phenspat,đôi khi có chứa mảnh đá macma xâm nhập và phun trào

- Phần trên : đây là các trầm tích mịn hơn, chủ yếu là sét kết và bột kết màu xámxanh, 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 phiếnphylit, 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 giếngkhoan cho thấy đá này có thành phần như sau: Thạch anh 25%, Plagiocla 28%, Mica7%, phenspat kali 30%

Do các quá trình nguội lạnh, thủy nhiệt, quá trình kiến tạo, phong hóa, biến đổi thứsinh mà đá móng mỏ Rồng bị phá hủy thành những khối có nhiều nứt nẻ Căn cứ vàophân 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 lởthành giếng khoan

- 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 nhữngphức 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 tầngChiều sâu (m) Hệ thống Trầm tích Tóm tắt chính Tỷ lệ (%)

Bảng 1.2 Gradien áp suất vỉa

Bảng 1.3 Gradien áp suất vỡ vỉa

1.2.3.3 Độ cứng của đất đá:

* Từ độ sâu 89 - 1683m: Đất đá mềm và bở rời, có độ cứng từ I - II theo độ khoan

* Từ độ sâu 1683 - 2204m: Đất đá tầng Miocene dưới mềm và trung bình cứng Độcứng từ II - III theo độ khoan

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

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

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 dầunhiều 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

Giúp quá trình khoan được dễ dàng thuận lợi, giảm tối đa thời gian cũng như chiphí cho một giếng khoan

2.1.1.2 Các dạng profin giếng khoan định hướng

Trong khoan dầu khí hiện nay chủ yếu sử dụng năm dạng profin sau:

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 nghiêngcủa 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 1.1 b): 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 đạo cũng được sử dụng khoan đoạn thân giếng nằm trong vỉa sảnphẩm với góc nghiêng cực đại tới 900; cã thể sử dụng cho các giếng khoan ngang vàcác giếng mà chiều dày hiệu dụng của vỉa sản phẩm mỏng hoặc các giếng cần tăngchiều 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 RC 5

Căn cứ vào điều kiện địa chất, yêu cầu về hệ số thu hồi sản phẩm của vỉa caonhất và với khoảng lệch đáy 1090m so với chiều sâu của giếng ta chọn profile giếngkhoan 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 trêncùng phải càng nhỏ, vì nếu H1 mà lớn thì bán kính cong tại đoạn tăng góc lệchcàng 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 kinhnghiệm 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)

- 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

Lt : tổng chiều dài của động cơ đáy và choòng khoan, Lt = 9,20 + 0,52 = 9,72m=972cm

Dc: đường kính choòng khoan, Dc = 44,45cm

dt: đường kính động cơ đáy, dt = 24,44cm

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, do đó:

ft = 8188

Bảng 2.1 Các thông số cho profin của giếng 504 RC5

(m)

KHOẢNG DỊCHĐÁY (m)

Hình 2.2 Profin giếng khoan 504 RC5

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 phẩmhay giảm toàn diện ảnh hưởng đến tính thấm của vỉa chứa…

2.2.1.2 Yêu cầu

+ Cấu trúc giếng khoan phải được thiết kế phù hợp với điều kiện địa chất

+ Phải đạt được độ sâu thiết kế

+ Phải mở được tầng chứa dầu khí và cho phép tiến hành tổ hợp các phương phápnghiên cứu trong giếng

+ 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

S

O

H

+ Phải đơn giản gọn nhẹ, dễ thi công

+ Đặc biệt cấu trúc giếng khoan phải phù hợp với điều kiện kỹ thuật, công nghệhiện có để đảm bảo độ bền tuổi thọ của giếng

2.2.2 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 trọngnhằm nâng cao hiệu quả thi công giếng khoan và đảm bảo cho quá trình khai thác saunày 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 việclựa chọn cấu trúc giếng khoan đó Những yếu tố như : tính chất cơ lý của đất đá khoanqua nhiệt độ, áp suất của các tầng trầm tích Những yếu tố này có thể tạo điều kiệnthuận 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 chọncấu trúc giếng khoan

Một số điển hình về điều kiện địa chất giếng khoan số 504RC5 có ảnh hưởng tới việcchọn cấu trúc:

- Từ độ sâu 89m – 1683m : Đất đá mềm bởi rời, gradien áp suất vỉa nhỏ Tầngnày cho tốc độ cơ học rất cao, nhưng có thể có hiện tượng bó hẹp và sập lởthành 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 tíchMioxen dưới có độ cứng từ trung bình đến cứng và chứa dầu công nghiệp khikhoan 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 ốngchống và các trang thiết bị phục vụ cho quá trình khoan và chống ống Đối với giếngkhoan N0504 RC5thì đó là khả năng cung ứng về trang thiết bị, vật tư để thực hiệncông tác khoan và chống ống với chiều sâu giếng khoan là 2524(m) và độ dời đáy là1090(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 thờivẫn 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

Các cột ống chống và chiều sâu thả ống:

khoan, chống lại sự sập lở của dất đá bờ mặt và sự ô nhiễm của dung dịch khoan vàotầng nước bề mặt, tạo kênh dẫn cho dung dịch chảy vào máng tuần hoàn Với các côngtrình khoan ngoài khơi ống này còn đóng vai trò là cột ống chống cách nước.Ống địnhhướng được đóng sẵn trước khi công việc khoan tiến hành Chiều sâu thả cột ống này

là 120(m)

định cho thành giếng ở phần trên khỏi bị sập lở, bảo vệ tầng trên mặt không bị nhiễmbẩn bởi dung dịch khoan Đồng thời ống này đóng vai trò là một trụ rỗng, trên đó lắpcác thiết bị miệng giếng như: Đầu ống chống, thiết bị chống phun, treo các cột ốngchống 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 thayđổi chế độ khoan, đồng thời chân ống phải được đặt trên nóc tầng đất đá ổn định Vìvậy đây là cột ống chống đầu tiên nhất thiết phải có.Chiều sâu thả cột ống này là250(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 sâu900m ta chống ống trung gian để ổn địnht hành giếng rồi khoan tiếp Vậy chiều sâu củacột 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 vaitrò như cột ống chống khai thác Đây là cột ống chống cuối cùng được thả vào giếngkhoan, có tác dụng tạo các kênh dẫn để lấy dầu và khí lên và bảo vệ các thiết bị khaithác 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 phẩm Ở đây ta chọnchiều 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 giếngkhoan (số lượng, đường kính, chiều sâu thả ống…), sau đó tính toán sử dụng choòngkhoan phù hợp với những cấp đường kính ống chống đã chọn Nguyên tắc của việc tínhtoán là bắt đầu từ đường kính của ống chống khai thác để tính đường kính các choòngkhoan và các ống chống phía ngoài Việc tính toán phải đảm bảo cho quá trình khoancũng như quá trình thả cột ống chống được tiến hành thuận lợi Lựa chọn đường kínhống chống khai thác chủ yếu dựa vào lưu lượng khai thác của giếng và kích thước củathiết bị lòng giếng

- Công thức tính đường kính choòng khoan:

Trong đó:

Dc là đường kính choòng khoan.(mm)

Dm là đường kính mupta của ống chống.(mm)

 là khoảng hở cho phép giữa đồi nối ống chống và thành giếng khoan (=2δ)

- Công thức tính đường kính trong của ống chống:

Dt = Dc + (6 ÷ 8) (mm) (2.5)Trong đó :

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)

Đường kính ống chống

(mm)

MuftaĐường 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 lựachọn nhằm thỏa mãn yêu cầu khai thác với lưu lượng theo thiết kế, đồng thời ốngchống này có tác dụng gia cố thành giếng khoan trong tầng dị thường áp suất, tao điềukiện 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)

Thay vào công thức trên ta có

Dc.kt = 270 +25 = 295 (mm)

Tra bảng (thông số kỹ thuật công nghệ khoan) ta chọn: Dc.kt =311,1 (mm)

* Ống chống trung gian

Đường kính trong của ống chống này là:

là đường kính chòng khoan để chống ống chống khai thác

Đường kính mupta ống dẫn hướng =533 (mm)

Tra bảng (2.4 công nghệ khoan) ta có :  =55 mm

Thay vào công thức trên ta được:

Bảng 2.4 Cấu trúc giếng khoan No 504 RC5

Tên ống

chống

Đường kính ốngchống (mm)

Đườngkínhchoòngkhoan(mm)

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 phápkhoan căn cứ vào nhiều yếu tố trong đó quan trọng nhất phải dựa vào tính chất cơ lýcủa đất đá và đặc điểm yêu cầu của giếng khoan Chính vì vậy đầu tiên ta tiến hànhphân 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 khoancho 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

đứng (m)

Khoảng khoan theo chiều dài thân

giếng (m)

2 250 - 900 250 – 935

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 lýtương tự như trong phương pháp khoan Rotor, chuyển động xoay được truyền tớichoòng khoan thông qua cột cần khoan để phá huỷ đất đá Tuy nhiên chuyển động xoaynày được truyền từ động cơ Top Drive thay vì được truyền động từ bàn Rotor như trongphương pháp khoan Rotor Chính vì vậy, khoan bằng động cơ Top Drive có đầy đủ cácđặc điểm giống khoan Rotor như: các thông số chế độ khoan có thể được điều chỉnhđộc lập, yêu cầu về công suất máy bơm khoan không cần lớn như trong khoan bằngđộng cơ đáy, cho phép khoan với tải trọng đáy cao (nếu cùng độ sâu) Mặc dù vậykhoan bằng động cơ Top Drive cũng có một số nét khác biệt với phương pháp khoanRotor 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 Rotornên 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 đểcho động cơ đáy làm việc và quay cho choòng khoan phá huỷ đất đá Phương pháp này

có các ưu, khuyết điểm sau:

- Do cột cần khoan không quay nên nó chịu tải nhẹ hơn, hiện tượng mỏi sinh ra do tảitrọng động có giá trị nhỏ nên cột cần khoan ít gặp sự cố hơn so với phương pháp khoantopdrive.

- Cột cần khoan không quay nên giảm được hiện tượng mài mòn cho các bộ phận củacột 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 hợpvới sự làm việc của choòng chóp xoay (choòng chóp xoay làm việc tốt với số vòngquay 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 sẽlàm việc không ổn định hoặc không làm việc được

- Vùng làm việc ổn định của số vòng quay hẹp Khi ra ngoài vùng đó động cơ đáy sẽlàm 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 khoanRotor (nếu cùng độ sâu) Do đó, khi khoan đến chiều sâu lớn, công suất máy bơmkhông đáp ứng được yêu cầu do tổn thất thuỷ lực lớn, điều này giới hạn chiều sâu làmviệc của động cơ đáy

- Những chi phí cho việc bảo dưỡng và sửa chữa động cơ đáy lớn dẫn đến tăng giáthành thi công khoan

Như vậy ta có thể lựa chọn phương pháp khoan cho từng khoảng khoan khi căn cứvào 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 talựa chọn các phương pháp khoan cho các khoảng khoan của giếng No 504 RC5 nhưsau:

* Từ 89 - 250m: Đất đá mềm bở rời, chống ống dẫn hướng Đường kính lỗ khoan lớnđòi 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 đầukhoan tạo góc của thân giếng khoan ở độ sâu 280m, ta sử dụng phương pháp khoanRotor 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 nốicong 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 mútcần khoan Chọn phương pháp khoan bằng động cơ Top Drive

Bảng 3.2 Phương pháp khoan cho từng khoảng khoan

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 vùngnước sâu tới 50 – 60m nước Cạnh đáy dài 68m, hai cạnh bên dài 65m, thành tàu cao8m

* Khu vực làm việc chính của giàn là sàn khoan, năng lượng sử dụng trên giàn đượcphát từ 4 máy phát

* Giàn di chuyển nhờ tàu lai dắt, trên giàn có 2 cẩu điện và 1 cẩu thủy lực, sức nângcủa mỗi cẩu là 30 tấn

3.2.1 Tháp khoan:

Các thông số về tháp khoan:

* Kích thước 44,8

* Chiều sâu khoan được: 6000 m

* Kích thước khung đáy: 9,15 m x 9,15 m

* Kích thước khung đỉnh: 2,44 m x 2,44 m

* Tải trọng lên móc nâng cực đại: 600 Tấn

3.2.2 Tời khoan:

Tời khoan được sử dụng để kéo thả cần khoan, thả ống chống, treo động cơ Top Drive

và cột cần khoan khi khoan Tời khoan được sử dụng mang nhãn hiệu National

Drecco-2000, các thông số về tời khoan như sau:

* Công suất lớn nhất: 2000 (hp)

* Sức nâng cực đại: 500 Tấn.

* Số tốc độ của tời: 4

* Đường kính rãnh cuốn cáp tời: 1.3/8''

* Kích thước tang tời: 30'' x 56''

3.2.3 Động cơ Top Drive:

Động cơ này dùng để quay cột cần khoan, giữ cột cần khoan khi kéo thả và các côngtác phụ trợ khác Động cơ Top Drive mang nhãn hiệu National PS2-500 có các thông

* Momen cực đại xiết cần 6222 KG.m

* Momen cực đại quay cần 4151 KG.m

* Sức nâng 500 Tấn

3.2.4 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

+ 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 quảphá huỷ đất đá và đẩy nhanh tiến độ thi công giếng khoan người ta thường lựa chọnchoòng 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 khácnhau Choòng chóp xoay phá huỷ đất đá theo cơ chế cắt vỡ và mài mòn, choòng cánhdẹt phá huỷ đất đá theo cơ chế cắt, choòng kim cương phá huỷ đất đá theo cơ chế màimòn Chính vì vậy, đối tượng đất đá để sử dụng các loại choòng khoan này cũng khácnhau

- Đất đá có độ cứng cao sẽ không thích hợp cho cơ chế phá huỷ cắt, do đó choòng kimcương 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 pháhuỷ của loại choòng này đa dạng hơn Loại choòng chóp xoay có thể được lựa chọn đểphá huỷ đất đá từ mềm đến cứng hoặc rất cứng Tuy nhiên, với đất đá rất cứng thì hiệuquả 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 sốchế độ khoan khác nhau, do đó tuỳ thuộc vào từng phương pháp khoan mà ta lựa chọnchoòng 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

cương phải khoan với tải trọng thấp Tiến độ khoan của choòng kim cương cao làmgiảm thời gian kéo thả (vì ít phải thay choòng) là một ưu điểm khi sử dụng choòng kimcương

- Đối với choòng PDC: Khi sử dụng phương pháp khoan bằng động cơ đáy nên dùngchoòng có số răng nhiều hơn để giảm sự mài mòn do tốc độ quay lớn, khi khoan bằngphương pháp khoan Rotor (hoặc Top Drive) nên dùng choòng có hệ thống vòi phunthủy 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 vàtham 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 khoanKhoảng khoan (m)

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 rahiện tượng mỏi Trong quá trình làm việc các lực này luôn thay đổi và phụ thuộc vàochiều 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 theocác tiêu chuẩn của API Tỷ lệ về kích thước bộ khoan cụ do API hướng dẫn sử dụngnhư sau:

- Choòng khoan có đường kính Dc ≥ 393,7 mm: thì tỷ lệ đường kính choòng và cầnnặng 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 cầnkhoan là 1,2 - 1,6

- Với giếng khoan có ống chống đến cấp đường kính 508 mm: Có khả năng dùng cáccấp 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 cầnkhoan 127mm với hai mác thép trên để thi công giếng khoan No 504 RC5.

* Lựa chọn bộ cần nặng:

Đường kính cần nặng có thể được xác định theo tỷ lệ gần đúng sau:

- Đối với choòng có đường kính Dc ≥ 393,7 mm: Tỷ lệ giữa đường kính choòng vàđường kính cần nặng là 1,6 - 2

- Đối với choòng có đường kính Dc < 393,7 mm: Tỷ lệ giữa đường kính choòng vàđường kính cần nặng là 1,25 - 1,6

Như vậy, dựa vào đường kính của choòng khoan kết hợp với kinh nghiệm của cácgiếng đã khoan ta có thể lựa chọn đường kính cần nặng cho giếng khoan No 504 RC5như sau:

Bảng 3.6 Lựa chọn đường kính cần nặng cho giếng khoan No 504 RC5

3.3.3 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 quantrọng đảm bảo thi công giếng khoan theo đúng quỹ đạo thiết kế, giảm các phức tạp mộtcách 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 talựa chọn bộ khoan cụ cho từng khoảng khoan như sau:

Bảng 3.7 Lựa chọn bộ khoan cụ cho khoảng khoan 89 - 250m

STT Bộ khoan cụ Khoảng cách từ chi

tiết đến đáy giếng

Đường kínhngoài (mm)

Chiềudài (m)

Trọnglượng

Hình 3.2 Bộ khoan cụ cho khoảng khoan 89 ÷ 250m

Bảng 3.8 Lựa chọn bộ khoan cụ cho khoảng khoan 250 – 935 m

STT Bộ khoan cụ

Khoảng cách từ chỗlắp đặt đến đáygiếng (m)

Đường kínhngoài (mm)

Chiều dài(m)

Trọnglượng(kG)

Hình 3.3 Bộ khoan cụ cho khoảng khoan250-935m

Bảng 3.9 Lựa chọn bộ khoan cụ cho khoảng khoan 935- 2524 m

STT Bộ khoan cụ Khoảng cách từ Đường kính Chiều Trọng

chi tiết đến đáygiếng (m) ngoài (mm) dài (m)

lượng(kG)1

Hình 3.4 Bộ khoan cụ cho khoảng khoan935-2524m