Thiết kế thi công giếng khoan khai thác dầu khí N0103B – Bạch Hổ

Như chúng ta đã biết ngành công nghiệp dầu khí là một ngành công nghiệp hiện đại đã và đang là một ngành mũi nhọn mang tính chiến lược trong quá trình phát triển của nền kinh tế không những ở Việt Nam mà còn ở nhiều quốc gia trên thế giới. Ngành công nghiệp dầu khí là ngành công nghiệp hiện đại, có tính chuyên môn hóa cao nên đòi hỏi đội ngũ cán bộ có trình độ khoa học, kỹ thuật và trình độ chuyên môn hóa cao. Do công nghệ khoan và khai thác dầu khí đều là nhập từ nước ngoài và phát triển ngày càng mạnh mẽ nên chúng ta càng phải phấn đấu làm chủ kĩ thuật công nghệ hiện đại để xây dựng một nền công nghiệp dầu khí với một chuỗi lien hoàn từ tìm kiếm,thăm dò,khai thác cho đến chế biến các sản phẩm dầu khí để phục vụ cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Một công việc quan trọng có tính quyết định trong ngành công nghiệp dầu khí là việc thi công các giếng khoan, khoan sâu vào lòng đất. Để thực hiện tốt công tác khoan cho giếng khoan dầu khí, nhất là các giếng khoan phải tiến hành chuẩn xác, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế. Được sự đồng ý của bộ môn Khoan – Khai thác, trường Đại học Mỏ Địa Chất em xin trình bày đề tài: “Thiết kế thi công giếng khoan khai thác dầu khí N0103B – Bạch Hổ

LỜI MỞ ĐẦU

Như chúng ta đã biết ngành công nghiệp dầu khí là một ngành công nghiệp hiệnđại đã và đang là một ngành mũi nhọn mang tính chiến lược trong quá trình phát triểncủa nền kinh tế không những ở Việt Nam mà còn ở nhiều quốc gia trên thế giới

Ngành công nghiệp dầu khí là ngành công nghiệp hiện đại, có tính chuyên mônhóa cao nên đòi hỏi đội ngũ cán bộ có trình độ khoa học, kỹ thuật và trình độ chuyênmôn hóa cao Do công nghệ khoan và khai thác dầu khí đều là nhập từ nước ngoài vàphát triển ngày càng mạnh mẽ nên chúng ta càng phải phấn đấu làm chủ kĩ thuật côngnghệ hiện đại để xây dựng một nền công nghiệp dầu khí với một chuỗi lien hoàn từ tìmkiếm, thăm dò, khai thác cho đến chế biến các sản phẩm dầu khí để phục vụ cho nhucầu trong nước và xuất khẩu Một công việc quan trọng có tính quyết định trong ngànhcông nghiệp dầu khí là việc thi công các giếng khoan, khoan sâu vào lòng đất Để thựchiện tốt công tác khoan cho giếng khoan dầu khí, nhất là các giếng khoan phải tiếnhành chuẩn xác, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế Được sự đồng ýcủa bộ môn Khoan – Khai thác, trường Đại học Mỏ - Địa Chất em xin trình bày đề tài:

“Thiết kế thi công giếng khoan khai thác dầu khí N0103B – Bạch Hổ

Với kiến thức chuyên môn còn nhiều hạn chế cũng như thời gian tiếp xúc ngoàithực địa không nhiều nên bản đồ án này chắc còn nhiều thiếu sót Rất mong được sựđóng góp ý kiến của các thầy cô

Em xin bày tỏ lòng cám ơn đến các thầy giáo trong Bộ môn Khoan Khai thác,đặc biệt thầy TS Nguyễn Trần Tuân đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này !

Em xin chân thành cám ơn!

CHƯƠNG I ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ VÀ ĐỊA CHẤT MỎ BẠCH HỔ 1.1 Đặc điểm địa lý vùng mỏ Bạch Hổ

Mỏ Bạch Hổ là một mỏ dầu lớn nằm trong thềm lục địa phía Nam nước ta Mỏ

thuộc lô 09 cách đất liền 120km, cách Vũng Tàu 130km về phía Đông Nam, về phíaTây Nam của mỏ là mỏ Rồng và xa về phía Đông Nam 150km là mỏ Đại Hùng, ThanhLong

Thành phố Vũng Tàu là nơi đặt các dịch vụ sản xuất của xí nghiệp lên doanhVietsopetro, đơn vị chủ quản chịu trách nhiệm thăm dò và khai thác mỏ Bạch Hổ

Hình 1.1: Vị trí địa lý mỏ Bạch Hổ

1.2 Đặc điểm khí hậu thủy văn

Khí hậu vùng mỏ là khí hậu nhiệt đới gió mùa, chịu ảnh hưởng sâu sắc của biển Mỏ

nằm trong khu vực khối không khí có chế độ tuần hoàn ổn định, chia làm hai mùa rõrệt

Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau thời gian này có gió mùa Đông Bắc hoạtđộng manh, gió nhiều nhất vào thời kỳ từ tháng 12 đến tháng 1 năm sau với sức giócấp 5, cấp 6 Gió thổi mạnh tạo ra các song cao trung bình 6cm có khi đến 8cm Nhiệt

độ ban ngày dạo động khoảng 22 - 240C, về mùa này lương mưa rất ít, độ ẩm trungbình khoảng 65%

Mùa mưa từ tháng 6 đến tháng 9, giai đoạn này có gió mùa Đông Nam hoạt độngmạnh, trời nóng hơn, nước, nhiệt độ không khí tương đối cao, trung bình từ 25 – 350C,mưa thường xuyên và kéo dài hàng giờ, lượng mưa tang lên 260 – 270mm/tháng Độ

và thời tiết gây ra

1.3 Đặc điểm kinh tế và xã hội

1.3.1 Giao thông

Đường quốc lộ 51 dài 125km đường thủy dài 80km và đường hàng không nối liềnthành phố Vũng Tàu với thành phố Hồ Chí Minh – khu trung tâm kinh tế thương mạicủa miền Nam Sân bay Vũng Tàu của công ty dịch vụ bay miền Nam có thể tiếp nhậncác loại máy bay AN-24, AN-26 và các loại trực thăng MI-8 phục vụ cho các cán bộcông nhân viên của xí nghiệp liên doanh Vietsopetro ra mỏ Hiện nay sân bay đã trởthành một phi cảng quốc tế với cầu hàng không quốc tế Vũng Tàu- Singapore vừa được

thiết lập sân bay Tân Sơn Nhất tại thành phố Hồ Chí Minh là một đầu mối hàng khôngquốc tế có khả năng tiếp nhận các loại máy bay cỡ lớn Thành phố Vũng Tàu và thànhphố Hồ Chí Minh đều có hệ thống hải cảng có thể tiếp nhận tàu có trọng tải một vạntấn, riêng hệ thống hải cảng Vũng Tàu đã được xây dựng khá hoàn chỉnh để thực hiệncác dịch vụ dầu khí Vũng Tàu hiện đang là một trong điểm kinh tế phía Đông Nam Bộvới Vũng Tàu – Biên Hòa – Hồ Chí Minh.

1.3.2 Dân cư – xã hội

Dân số Vũng Tàu khoảng 35.000 dân, trong đó 1/3 là dân đảo, chủ yếu sống bằng

nghề chài lưới, khoảng 1/4 là dân miền núi sống bằng nghề trồng trọt, số còn lại chủyếu là dân miền bắc di cư vào, họ có tinh thần lao động cần cù sáng tạo, đó là nguồnlao động dồi dào phục vụ cho mỏ Ngành kinh tế chủ yếu của tỉnh là dịch vụ và đánh

cá Thành phố Vũng Tàu thuộc tỉnh Bà Rịa sau giải phóng miền Nam, Vũng Tàu cùng

cả nước bước vào công cuộc cải tạo xã hội, xây dựng một nền kinh tế phát triển toàndiện Cùng với ngành du lịch, những giàn khoan dầu khí của xí nghiệp liên doanhVietsopetro đã làm giàu đẹp them mảnh đất trù phú của đồng bằng Nam Bộ

1.4 Đặc điểm địa chất vùng mỏ Bạch Hổ

1.4.1 Sơ lược chung về địa chất vùng mỏ

Mỏ Bạch Hổ nằm trong bồn trũng Cửu Long thuộc thềm Sunda, sự hình thành cấu

trúc hiện tại của thềm Sunda gắn liền với ba chu kỳ tạo thành địa hào Rizta, bắt đầu từ

kỉ Creta muộn Sự mổ rộng biển phía Tây Nam trong đó có thềm lục địa Việt Nam xảy

ra ở thời kỳ thứ nhất (Paleoxen muộn) khi đã thành tạo phức hệ Rizta hướng ĐôngBắc

Chu kỳ thứ 2 của quá trình tạo thành địa hào Rizta gắn liền với sự tạo thành địa hàoRizta vùng ven biển, điều kiện kiến tạo hoạt động manh hơn, tốc độ đạt cực đại vàogiai đoạn Oligoxen sớm

Chu kỳ thứ 3 Mioxen đệ tứ, đặc trưng bởi sự sụt lún của thềm biển và sự hình thành

bể trầm tích lớn hơn nằm xen kẽ với các đới nâng có móng tiền Kainozoi

Hoạt động mắc ma chính xuất hiện trong thời kỳ Kainozoi muộn có tác động nhấtđịnh đến cấu trúc kiến tạo chung của thềm lục địa Việt Nam

Cấu tạo Bạch Hổ thuộc đới nâng trung tâm của bồn trũng Cửu Long, là một vòmnâng kích thước 17 x 18km kéo dài theo hướng Đông Bắc và bị đứt gãy phân thành haivòm riêng biệt : Vòm Bắc và vòm Nam.

Trên cơ sở các tài liệu thăm dò địa chất kết hợp với kết quả trên 6 đới nâng thuộcbồn trũng Cửu Long, đã phân ra được các thành phần kiến tạo bậc hai: đới nâng ĐồngNai, Tam Đảo và các Munda ( hố sụt ) trong đó có các đới nâng Cửu Long, đới nângnghiêng Trà Tân Các cấu tạo bậc hai lại được phân ra thành các cấu trúc bậc ba hoặccác cấu tạo không đối xứng có phương Đông Bắc

1.4.2 Đặc điểm địa tầng thạch học

Dựa vào các đặc điểm thạch học, cổ sinh, tài liệu Karota của giếng khoan địa chất

của mỏ Bạch Hổ và để thuận tiện cho công tác thăm dò và khai thác dầu khí kế hoạchmột tại mỏ Bạch Hổ, các nhà địa chất dầu khí của XNLDDK đã phân chia và gọi têncác vị địa tầng theo tên địa phương cho cấu tạo vùng mỏ Địa tầng mỏ Bạch Hổ quaphân tích các mẫu đá thu được từ các giếng khoan gồm các thành tạo đá móng trướcKainozoi thuộc các hệ có tuổi từ Paleogen đến đệ tứ Từ trên cột địa tầng tổng hợp của

mỏ Bạch Hổ được mô ta như sau :

1.4.2.1 Trầm tích hệ Neogen đệ tứ

- Trầm tích plioxen – Đệ Tứ (Điệp Biển Đông)

Trầm tích của hệ này nằm bất chỉnh hợp trên trầm tích Mioxen, mặt bất chỉnh hợp

này được ghi nhận trên các tài liệu địa chấn Trầm tích của hệ biển Đông đánh dấu mộtgiai đoạn mới của toàn bộ bồn trũng Cửu Long, lúc này biển được mở rộng trong toàn

bộ bồn trũng Hệ tầng biển Đông bao gồm các đá sét lục nguyên và Cacbonate xen kẽthay đổi Cát và cát sỏi (chiếm 60% ) có màu xám, vàng xám, cát Arkosic, cát thạchanh, nén ép tốt đến trung bình, độ lựa chọn chủ yếu đến trung bình, kích thước khôngđồng đều, có nhiều Glauconic Trong cát có cuội thạch anh nhỏ, phần trên các hóathạch giảm cát trở nên thô hơn, trong cát có lẫn bột, cát có màu vàng chứa Glauconic.Chiều dày của điệp này khoảng 600 – 700m Dưới điệp biển Đông là các trầm tích củathống Mioxen thuộc hệ Neogen Thống này chia 3 phụ thống :

- Phụ thống Mioxen trên – Điệp Đồng Nai

Trầm tích của hệ Đồng Nai phát hiện rộng khắp trong bồn trũng Cửu Long và mộtphần của đồng bằng sông Cửu Long Trầm tích của hệ này nằm bất chỉnh hợp trên hệtầng của điệp Côn Sơn, trong mặt cắt hệ thống này chiếm ưu thế là các loại đá lụcnguyên ( 60 – 85%) cát và sỏi với Arkosic hay thạch anh, ít thấy cát kết rời xốp và cátbột kết với Cacbonate và xi măng sét Cacbonate Các lớp sét Montmoriolite nâu, dẻodính, bề dày tới 20m Ngoài ra còn có lớp Cacbonate sáng màu, cứng dòn, phân lớp cácmảnh vụn có kích thước khoảng 12 – 18mm, nén ép trung bình, độ lựa chọn kém, cácmảnh vỡ động vật không nhiều, ít các hạt Glauconite, đôi chỗ có Mica hay các mảnhvụn thạch anh (35%) Bột kết phân lớp màu nâu, màu sáng loang lổ, rải rác có các lớpmỏng hoặc các dạng thấu kính của than Các hóa thạch tìm thấy cho phép xác định hệtầng Đồng Nai có tuổi Mioxen trên Môi trường lắng đọng trầm tích là tam giác châu,Aluvi, ven biển Chiều dày của điệp này thay đổi trong khoảng 200 – 1500m, tang dần

ra phía cánh của cấu tạo

- Phụ thống Mioxen giữa – Điệp Côn Sơn

Các đá của Mioxen giữa được tìm thấy trong tất cả các giếng khoan đã khoan ở bồntrũng Cửu Long, nằm chỉnh hợp trên trầm tích Mioxen Các đá chủ yếu của hệ này làcát kết Arkosic, cát kết, cuội sỏi, sét cát hay với xi măng Cacbonate, cát kết, cát sỏi kết

và cát màu xám, vàng hay tơi xốp dạng khối chiếm 50 – 80% Cát kết Arkosic (30%Fenspat) ít thạch anh Sét, sét kết phân lớp tơi xốp và sét Montmorillonite màu nâuchứa ít sắt hiếm Cacbonate sáng màu cứng, thường lẫn mảnh vụn thạch anh hạt nhỏ

Có một số lớp mỏng hoặc dạng thấu kính của than Vì thiếu tầng chắn khu vực nêntrầm tích điệp này không hoàn toàn có triển vọng dầu khí Tàn tích động vật ít thấy, cònbào tử phấn hoa thì rất phong phú Môi trường lắng đọng trầm tích đã chuyển từ biểnnông sang tram tích sông, đầm lầy ven biển

- Phụ thống Mioxen dưới – Điệp Bạch Hổ

Trầm tích điệp Bạch Hổ bắt gặp trong một số giếng khoan đã được khoan ở bồntrũng Cửu Long Trầm tích của điệp này nằm bất chỉnh hợp trên các trầm tích Oligoxendưới bề mặt của bất chỉnh hợp phản xạ khá tốt trên mặt cắt địa chấn Đây là mặt bấtchỉnh hợp quan trọng nhất trong địa chất địa tầng Kainozoi Dựa trên tài liệu thạch học,

cổ sinh vật địa lý, điệp này được chia làm 3 phụ điệp:

+ Phụ điệp Bạch Hổ dưới : Trầm tích của lớp phụ điệp này là lớp cát kết lẫn với sétkết và bột kết Càng gần với phần trên của phụ điệp khuynh hướng các hạt thô càng rõ.Cát kết thạch anh màu sáng xám, độ hạt từ nhỏ đến trung bình, độ lựa chọn trung bình

và được gắn kết chủ yếu bởi xi măng sét, Kaolimit lẫn với một ít Cacbonate Bột kếtmàu xám nâu, xanh đến xanh tối trong phần dưới chứa nhiều sét Trong phần rìa củabồn trũng Cửu Long cát chiếm phần lớn (60%) và giảm dần ở tâm bồn trũng

+ Phụ điệp Bạch Hổ giữa : Đặc trưng bởi các trầm tích hạt mịn là chủ yếu, ở đâythỉnh thoảng có gặp các lớp cát kết với chiều dày không đáng kể và rất ít cuội kết.Tổng chiều dày của phụ điệp Bạch Hổ giữa khoảng 300m

+ Phụ điệp Bạch Hổ trên : Về mặt thạch học thì đây là tập cát, cát kết mỏng và đặcbiệt là sự có mặt của tầng sét dẻo,dính và dẽ trương nở trong nước Tập sét này có têngọi là Rotalia tầng chắn khu vực bồn trũng Cửu Long nói chung và Bạch Hổ, mỏ Rồngnói riêng Nó được tạo thành từ trong môi trường ẩm, biển nông và có sự hoạt độngmạnh của các yếu tố động học Phần dưới của phụ điệp này là lớp cát hạt nhỏ lẫn vớilớp bột mỏng Phần trên chủ yếu là cát kết và bột kết, đôi chỗ gặp những vết thanGlauconit Trong trầm tích điệp Bạch Hổ rất giàu bào tử Magnaliatiec, Honardi vàphần Shorae, chiều dày khoảng 700– 800m

1.4.2.2 Trầm tích hệ Paleogen – Kỉ Kainozoi

Trong bồn trũng Cửu Long trầm tích Kainozoi phủ không đều trên đá móng trước

Kainozoi Các trầm tích có tuổi Oligoxen và Đệ tứ Trong trầm tích Kainozoi gồm cácphân vị địa tầng :

- Hệ Palogen – thống Oligoxen – phụ thống Oligoxen dưới (P3) – điệp Trà Cú

Ở đây gồm các lớp cát trung bình xen kẽ các hạt nhỏ màu nâu sáng lẫn màu nâu đỏ.Điệp này phân thành 2 phụ điệp trên và dưới Ở dưới đáy của điệp có sỏi kết và mảnhcủa đá móng, nó tạo thành một lớp dày của phủ trầm tích Nguồn gốc vật liệu tạo thànhtrầm tích Oligoxen dưới là các tái trầm tích của vỏ phong hóa như : Cuội kết chặt xít,nhiều nứt nẻ và các vật liệu như mảnh vụn Granite, phiến sét, silic… Độ dày lớp đáytheo các tài liệu giếng khoan thay đổi từ 1 – 171m, chiều dày của điệp thay đổi từ 0 –500m

- Hệ Palogen – thống Oligoxen – phụ thống Oligoxen (P3) – điệp Trà Tân

Phụ điệp Trà Tân giữa : chủ yếu gồm cát kết màu đen xen kẽ các lớp cát mỏng cókich thước độ hạt trung bình, màu tối rắn chắc Cát kết có bão hòa dầu dị thường ápsuất từ 1,65 – 1,70Mpa/m.

Phụ điệp Trà Tân trên : với chiều dày từ 600 – 650m chủ yếu là cát kết,sét màu xanh

lá cây Trong đó cát kết ở cấu tạo Trà Tân có biểu hiện dầu khí, hệ số phá vỡ của vỉa là0,0165Mpa/m

Bề dày của điệp Trà Tân giảm ở vòm đới nâng Bạch Hổ và tăng đột ngột ở các rìa ởđới nâng Các tầng sản phẩm thuộc điệp này tính từ trên xuống là Ia, Ib, Ic, II, III, IV, V

Bề dày của điệp Trà Tân là 76 – 1340m

1.4.2.3 Đá móng trước Kainozoi

Là các loại đất đá trước Kainozoi, trên 60 giếng khoan đã khoan tới móng này trong

vùng Cửu Long Qua tài liệu thu nhập xác nhận lại thì thấy thành phần đá móng chủyếu là thể thâm nhập nhóm Granit, Granit có màu xám, xám phớt hồng dạng khối hạttrung Một số mẫu chịu ảnh hưởng thứ sinh bị vò nát Thành phần khoáng vật chủ yếu

là thạch anh 10 – 30% Fondofat (80%), Mica và Amphibon từ hiếm đến 8,9% và cáckhoáng vật phụ khác Tuổi của đá móng là Jura muộn và Kreta sớm

Đá móng có bề mặt phong hóa không đều, không liên tục trên các cổ địa hình Đámóng kết tinh được phát hiện ở độ sâu 3088 – 4000m Qúa trình khe nứt hóa, quá trìnhlionit, hoạt động phong hóa và hoạt động thủy nhiệt tạo thành bẫy dạng khối Limonit,các vỉa dầu lớn nằm ở trung tâm mặt cắt Chiều dày lớn nhất khoan được trong móng là1312m, nóc của nó có điểm cao nhất ở độ sâu 3088m

1.4.3 Đặc điểm kiến tạo của mỏ Bạch Hổ

Đới nâng Bạch Hổ là một nếp lồi lớn kéo dài có định hướng về Đông Bắc, cấu tạo

phức tạp bởi hệ thống đức gãy dọc, biên độ và chiều dài của các đứt gãy giảm dần vềphía mặt cắt Cấu tạo thể hiện sự tương phản rõ ở tần Mioxen và Oligoxen Ở phầndưới của lát cắt địa hình của đới nâng thể hiện tương đối rõ nét Cấu tạo bất đối xứngđược thể hiện ở phần vòm với góc dốc của đất đá ở cánh phía Tây 8 – 100 (theo độsâu), ở cánh phía Đông 6 – 210 Trục uốn của vòm thấp dần về phía Bắc với góc dốc

210, mức độ nghiêng của đát đá khoảng 70 – 400m/km Trục uốn phía Nam thụt xuống

độ dốc nhỏ hơn 60 với mức nghiêng của đất đá từ 50 – 200m/km

Hướng phá hủy kiến tạo của cấu tạo chủ yếu là hai hướng á kinh tuyến và hướngchéo Đứt gãy á kinh tuyến I, II có dạng hình phức tạp và kéo dài trong phạm vi vòmtrung tâm.

Đứt gãy I chạy dọc theo hướng Tây của nếp uốn, có biên độ thay đổi từ 400m (ởphía Nam) và 500m (theo hướng chiều ngang của vòm trung tâm)

Trong phạm vi của vòm Bắc có ba đứt gãy thuận gần như song song với nhau cóbiên độ thay đổi từ 100 – 200m Ở vòm Bắc đứt gãy I chạy theo hướng Đông Bắc, sựdịch chuyển ngang bề mặt phá hủy được xác định bằng các đứt gãy chéo nhau trên vĩtuyến a, b, IV, X

Đứt gãy II chạy dọc theo sườn Đông của vòm Trung Tâm, hướng của đứt gãy đượcxác định bằng các đứt gãy III, V, VI, VIII

- Vòm Trung Tâm là phần nâng cao hơn so với vòm Bắc và vòm Nam của móngtương ứng là 250m và 950m Phía Bắc phân cách bởi đứt gãy thuận Ĩ với phương kinhtuyến và hướng đổ về mặt quay phía Tây Bắc Cánh Đông của vòm Trung Tâm bị pháhủy mạnh thành một khối dạng bậc thang lún ở phía Nam do các đứt gãy II, IV, VI

- Vòm Bắc là phần có cấu tạo phức tạp nhất của khối nâng nếp uốn địa phương.Trong phần này được thể hiện rõ nhất bởi các đứt gãy thuận có phương kinh tuyến vàcác phân nhánh của nó Các đứt gãy và các nhánh của nó chia vòm Bắc thành hai cấutrúc riêng biệt Phía Tây vòm Bắc có một nếp uốn hẹp dạng lưỡi trai nối tiếp với phầnlún chìm của cấu tạo, cánh phía Đông của vòm bị các đứt gãy thuận IX, X với hướng

đổ Đông Nam phá hủy mạnh tạo thành các địa hào bậc thang Trong đó mỗi khối phíaNam lún thấp hơn với khối phía Bắc lân cận nó

- Vòm Nam là phần lún chìm sâu nhất của cấu tạo, phía Bắc được giới hạn bởi đứtgãy thuận á phi tuyến số IV Các phía khác được giới hạn bởi đường đồng mức 430mtheo mặt cắt móng

Phần nghiêng xoay của cấu tạo bị phân chia ra nhiều khối phân biệt bởi các đứt gãythuận á phi tuyến số V Tại đây phát hiện một vòm nâng cách giếng khoan thăm dò 15khoảng 750m về hướng Đông Bắc Đỉnh vòm thấp hơn đỉnh Trung Tâm 950m Nhưvậy hệ thống phá hủy đứt gãy của mỏ Bạch Hổ thể hiện khá rõ nét trên mặt móng và

Oligoxen dưới Số lượng đứt gãy biên độ và mức độ liên tục của chúng giảm dần từdưới lên trên và hầu như mất đi ở Oligoxen.

1.4.4 Các điều kiện địa chất ảnh hưởng đến công tác khoan

Như đã trình bày ở các phần trước, điều kiện địa chất của mỏ Bạch Hổ là rất phức tạp

và gây nhiều khó khan cho công tác khoan như :

- Đất đá mềm, bở rời từ tầng Mioxen trung (Điệp Côn Sơn) trở lên có thể gây sập

1.4.5 Mặt cắt địa chất của giếng khoan N 0 103B

1.4.5.1 Ranh giới địa tầng

- Từ 94 ÷ 660m là trầm tích Đệ Tứ và Neogen

- Từ 660 ÷ 1240m là trầm tích Mioxen trên

- Từ 1240 ÷ 2232m là trầm tích Mioxen dưới

- Từ 3027 ÷ 3994m là tầng móng

1.4.5.2 Nhiệt độ và áp suất vỉa

• Gradien Áp suất vỉa

- Từ độ sâu 94 ÷ 2232m : Gradien áp suất vỉa là 1,0

- Từ độ sâu 2232 ÷ 3176m : Gradien áp suất vỉa là 1,07

- Từ độ sâu 3176 ÷ 3839m : Gradien áp suất vỉa là 1,12 ÷ 1,18

- Từ độ sâu 3839 ÷ 3994 m : Gradien áp suất vỉa là 1,08 ÷ 1,10

• Gradien Áp suất vỡ vỉa

- Từ độ sâu 94 ÷ 450m : Gradien áp suất vỡ vỉa là 1,3

- Từ độ sâu 450 ÷ 2758m : Gradien áp suất vỡ vỉa là 1,55 ÷ 1,60

- Từ độ sâu 2758 ÷ 3839m : Gradien áp suất vỡ vỉa là 1,60 ÷ 1,65

- Từ độ sâu 3839 ÷ 3994m : Gradien áp suất vỡ vỉa là 1,55 ÷ 1,60

- Từ độ sâu 2232 ÷ 3027 m: Đất đá tầng Mioxen hạ mềm và trung bình cứng,

độ cứng từ III ÷ IV theo độ khoan

- Từ độ sâu 3027 ÷ 3839m : Đất đá tầng Oligoxen trung bình cứng đến cứng,

độ cứng từ III ÷ IV theo độ khoan

- Từ độ sâu 3839 ÷ 3994 m: Đất đá móng kết tinh từ cứng đến rất cứng, độ cứng từ VIII ÷ IX theo độ khoan Đất đá ổn định và bền vững

- Từ độ sâu 3839 ÷ 3994 m: Hệ số mở rộng thành M = 1,05 ÷ 1,1

1.4.7 Ảnh hưởng của đặc điểm địa chất tới công tác khoan

Theo phân tích địa chất và kinh nghiệm thực tế, có thể dự kiến các phức tạp khi khoan giếng ở vùng Mỏ Bạch Hổ như sau:

 Biểu hiện phun trào

- Từ độ sâu 2232 ÷ 3839 m có khả năng xảy ra hiện tượng phun trào, do nhiểm khí

Hình 1.2: Cột địa tầng của giếng khoan N 0 103BCHƯƠNG II

THIẾT KẾ PROFILE VÀ CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN 103B – BẠCH HỔ 2.1 Lựa chọn và tính toán profile giếng khoan

2.1.1 Lựa chọn profile giếng

2.1.1.1 Các dạng profile giếng khoan điển hình trong công nghiệp dầu khí

Trong khoan dầu khí hiện nay thường sử dụng 5 dang profile cơ bản sau :

 Dạng qũy đạo tiếp tuyến

Đây là dạng phổ biến nhất nó gồm 3 đoạn: đoạn trên (l1) là đoạn thẳng đứng, đoạn giữa(l2) là đoạn cong đều tang góc lệch, đoạn (l3) là đoạn thẳng nghiêng Profin dạng mặt cắt này nên dung để khoan nghiêng định hướng vào một vỉa có độ lệch lớn, khi lỗ khoan có độ sâu trung bình

Hình 2.1: Dạng quỹ đạo tiếp tuyến

 Dạng quỹ đạo hình chữ S – 3 đoạn.

Dạng qũy đạo bao gồm: Đoạn thẳng đứng phía trên (l1), đoạn cong đều tạo góc lệch (l2), đoạn cong đều giảm góc lệch của giếng (l3) Profile dạng này áp dụng ở những giếng có độ giảm tự nhiên của góc cong không lớn, ở những giếng khoan sâu mà ổn định góc nghiêng khó

Hình 2.2: Dạng quỹ đạo hình chữ S – 3 đoạn

 Dạng quỹ đạo hình chữ S – 5 đoạn

Dạng quỹ đạo bao gồm: Đoạn thẳng đứng phía trên (l1), đoạn tang góc lệch (l2), đoạn

ổn định góc lệch (l3), đoạn giảm gốc lệch với cường độ lệch nhỏ (l4), đoạn thẳng đứng phía dưới (l5) Profile dạng này áp dụng khi giếng khoan có độ dịch đáy lớn và đoạn dưới cắt qua tầng sản phẩm, mà việc khai thác chúng sẽ tiến hành từ dưới lên trên

Hình 2.3: Dạng quỹ đạo hình chữ S – 5 đoạn

 Dạng quỹ đạo hình chữ S – 4 đoạn

Dạng quỹ đạo bao gồm: Đoạn thẳng đứng phía trên (l1), đoạn tang góc lệch (l2), đoạn giảm góc lệch (l3), đoạn thẳng đứng phía dưới (l4) Profin dạng này dung để khoan những giếng khoan đến 2500m.

Hình 2.4: Dạng quỹ đạo hình chữ S – 4 đoạn

 Dạng quỹ đạo hình chữ J

Dạng này ít phổ biến hơn so với các dạng profile trên Profile dạng này bao gồm hai đoạn: đoạn (l1) thẳng đứng, đoạn (l2) uốn cong với góc lệch tăng dần Người ta khoan theo dạng mặt cắt này trong trường hợp lỗ khoan cần phải cắm vào vỉa với một góc đã định trước

Hình 2.5: Dạng quỹ đạo hình chữ J

2.1.1.2 Yêu cầu khi lựa chọn Profile cho giếng khoan

- Giảm tối da chi phí, thời gian thi công và thiết bị

- Đạt độ sâu, khoảng dịch đáy để cắt vỉa sản phẩm theo yêu cầu trong phạm vi sai số cho phép so với vị trí thiết kế

- Tạo được góc cắt xiên và số đoạn cong hợp lý

- Đảm bảo khả năng đi qua của bộ dụng khoan và thiết bị dụng cụ phục

vụ cho khai thác, sửa chữa

- Lợi dụng được quy luật cong tự nhiên và khả năng công nghệ, thiết bị hiện có

- Giảm tối đa khả năng gây sự cố trong quá trình thi công giếng

2.1.1.3 Lựa chọn profile cho giếng khoan N 0 103B

Theo các tài liệu địa chất và những yêu cầu của công tác khoan, cần phải chọn mặt cắt sao cho tiêu hao vật tư và thời gian khoan ít nhất mà vẫn đảmbảo hoàn thành nhiệm vụ của giếng khoan Giếng khoan N0103B có khoảng dịch đáy lớn và giếng khoan cắt qua nhiều tầng sản phẩm, việc khai thác được tiến hành từ dưới lên trên Nên ta thiết kế profin giếng

N0103B Có dạng profile hình chữ S-5 đoạn :

- Đoạn thẳng đứng phía trên (l1);

- Đoạn cắt xiên (l2);

- Đoạn giữ ổn định góc xiên (l3);

- Đoạn giảm góc xiên (l4);

- Đoạn thẳng đứng đi vào vỉa (l5)

2.1.2 Tính toán profile giếng khoan

2.1.2.1 Lựa chọn chiều sâu cắt xiên và cường độ cong

Chiều sâu cắt xiên phụ thuộc vào chiều sâu than giếng khoan, cường độ cong của thân giếng cùng với kinh nghiệm thi công các giếng trong khu vực lân cận và do tính chất đất đá ở khoảng này tương đối ổn định Đối vớigiếng khoan N0103B Ta chọn chiều sâu cắt xiên là H1 =650m

- Đoạn tăng góc đỉnh với cường độ tăng góc: i2 = 6 ̊/100m

- Đoạn giảm góc đỉnh với cường độ giảm góc: i4 = 2 ̊/100m

2.1.2.2 Những thông số của giếng khoan N 0 103B

- Chiều sâu thẳng đứng của giếng khoan( tính từ bàn roto): Ho =3994m

- Chiều sâu đoạn thẳng đứng phía trên: H1= 650m

- Góc khi tiếp cận vỉa sản phẩm : φ = 90o

- Khoảng dịch đáy: A = 1300m

- Góc phương vị của giếng: α = 351o

- Cường độ cong i2 = 6o/100m; i4 = 2o/100m

- Chiều sâu thẳng đứng qua tầng sản phẩm: H5 = 155m

2.1.2.3 Tính toán profile giếng khoan N 0 103B

• Bán kính cong

Công thức tính bán kính cong: R = (m)

Với: I là cường độ cong

Thay vào được: R2 = = = 955 (m)

R4 = = = 2865 (m)

Để đảm bảo khả năng đi qua tự do của bộ khoan cụ trong ống chống trong quá trình khoan thì R2, R4 > Rmin ( bán kính cong cực tiểu cho phép giới hạn làm việc của bộ khoan cụ)

Ta có công thức : Rmin = (m)

Trong đó:

Lt: Chiều dài tuabin và choong khoan Chọn Tuabin BL 962 có chiều dài ltb

= 9,2m, choong khoan có chiều dài lc = 0,52 m

Vậy chiều dài: Lt = 9,72 m dt

Dc = 444,5 mm : Đường kính của choong khoan trong khoảng cắt xiên

dt = 24,44cm : Đường kính tuabin khoan

k : Khe hở nhỏ nhất giữa tuabin và thành giếng (k =5÷8mm)

chọn: k = 8mm

f : Là độ uốn của tuabin được tính theo công thức

f = 0,13.106 qt (2.3)

Trong đó:

It = 0,049 dt4 = 17482,4 cm4 : Moomen quán tính của tuabin

qt = 1,987 Kg/cm: Trọng lượng của tuabin theo một đơn vị chiều dài

E = 2,1.106 kG/cm2: Môđun đàn hồi của thép

Thay vào công thức (2.3) ta được : f = 3,34cm

Thay vào (2.2) ta được: Rmin = 653m như vậy R2,R4> Rmin thỏa mãn yêu cầu

• Góc nghiêng cực đại của giếng

Do đó ta tính được thông số cho các đoạn:l2

- Đoạn thẳng đứng phía trên:

Bảng 2.1: Thông số profile của giếng khoan N 0 103B

đáy (m)TVD

(m) MD(m)

Hình 2.6: Profile giếng khoan N 0 103B

2.2 Lựa chọn và tính toán cấu trúc giếng khoan N 0 103B

2.2.1 Mục đích, yêu cầu và cơ sở lựa chọn cấu trúc giếng khoan

2.2.1.1 Mục đích

Cấu trúc giếng khoan là hình ảnh thu nhỏ của giếng khoan thể hiện đường kính, chiều dài ống chống; chiều sâu trám xi măng; chiều sâu giếng khoan

Mục đích của việc lựa chọn và tính toán cấu trúc giếng khoan đó là:

- Cách ly các vỉa sản phẩm với nhau cũng như các tầng chứa chất lưu xung quanh;

- Giữ cho thành lỗ khoan không bị sập lở;

- Bảo vệ an toàn thiết bị bên trong;

- Ngăn chặn ảnh hưởng xấu của dung dịch xi măng trám đối với tầng sản phẩm hay giảm toàn diện ảnh hưởng này đến tính thấm của bẫy chứa

2.2.1.2 Yêu cầu

Cấu trúc của giếng khoan trên biển phải đảm bảo các yếu tố sau:

- Ngăn cách hoàn toàn nước biển, giữ ổn định thành và than giếng khoan để việc kéo thả các bộ dụng cụ khai thác, bộ khoan cụ, sửa chữa được tiến hànhbình thường

- Chống được hiện tượng mất dung dịch khoan

- Giếng khoan phải làm việc bình thường khi khoan qua tầng áp suất cao và tầng sản phẩm có áp suất vỉa nhỏ hơn so với tầng có áp suất cao phía trên

- Bảo vệ thành giếng khi có sự cố khi có sự cố phun

- Đường kính của cột ống khai thác cũng như các cột ống chống khai thác phải là cấp đường kính nhỏ nhất, đơn giản và gọn nhẹ nhất trong điều kiện cho phép của cấu trúc giếng

- Cấu trúc giếng phải phù hợp với yêu cầu kỹ thuật, khả năng cung cấp thiết

bị, đảm bảo độ bền và an toàn trong suốt quá trình khai thác cũng như sửa chữa giếng sau này

2.2.1.3 Cơ sở lựa chọn cấu trúc giếng khoan

Một giếng khoan có cấu trúc phù hợp được chọn phải dựa trên các yếu tố cơ bản sau:

• Yếu tố địa chất

Được xem là yếu tố cơ bản nhất để xác định cấu trúc các cột ống chống Các yếu tố như: Tính chất cơ lý, độ ổn định của đất đá khoan qua, nhiệt độ, áp suất vỉa, áp suất rạnnứt vỉa, nhiệt độ của các tầng trầm tích Những yếu tố đó có thể tạo điều kiện thuận lợi hoặc gây cản trở cho công tác thi công giếng Do đó cần phải phân tích đặc điểm cột địa tầng để dự đoán được những khó khan phức tạp khi khoan, đồng thời đưa ra những quyết định cho việc lựa chọn cấu trúc giếng khoan

2.2.1.4 Lựa chọn chiều sâu thả và trám xi măng ống chống

Dựa vào nhiều điều kiện khác nhau như: Mục đích yêu cầu của giếng khoan, chiều sâu, kỹ thuật, công nghệ và kinh tế.v.v… Chúng ta chọn cấu trúc giếng khoan là cấu

trúc 3 cột ống gồm: ống chống định hướng, ống chống dẫn hướng, 2 ống chống trung gian và ống chống khai thác.

 Cột ống chống định hướng

Ống định hướng có tác dụng định hướng ban đầu cho lỗ khoan, ngăn ngừa sự sập lở đất

đá và sự ô nhiễm của dung dịch khoan đối với tầng nước trên mặt, tạo kênh dẫn dung dịch chãy vào máng Đối với các công trình khoan ngoài khơi ống định hướng cũng chính là ống chống đầu tiên đóng vai trò ống cách nước

Ống chống này thi công bằng phương pháp búa máy đóng xuống độ sâu 120m

 Cột ống chống dẫn hướng

Đây là cột ống nhất thiết phải có nhằm:

- Ngăn ngừa thành lỗ khoan phía trên không bị sập lở, đóng kín những tầng khí nông

- Đóng vai trò một trụ rỗng trên đó lắp các thiết bị miệng giếng: Đầu óng chống, thiết bị chống phun, các cột ống chống tiếp theo…

Theo kinh nghiệm thì lớp đất đá đệ tứ bở rời mới hình thành, có độ gắn kếtkém nên thành giếng khoan dễ sập lở khi ta thay đổi chế độ khoan Chiều sâu của cột ống này tới chiều sâu 250m, trám xi măng toàn bộ chiều dài cộtống

 Cột ống chống trung gian thứ 1

Nhằm giữ ổn định thành giếng, ngăn ngừa các phức tạp, sự cố như mất dung dịch, sập

lở thành giếng 103B khi khoan qua tầng Mioxen và để thay đổi tỷ trong dung dịch khi khoan qua tầng dưới là tầng có dị thường áp suất

Do khoan vùng biển Đông đất đá là cát sét hạt trung từ mềm đến trung bình, có hiện tượng mất dung dịch nhẹ nên ta tiến hành chống ống trung gian đến chiều sâu 1178m (theo chiều dài than giếng khoan, theo chiều sâu thẳng đứng là 1152m), trám xi măng toàn bộ chiều dài cột ống

 Cột ống trung gian thứ 2

Để tránh hiện tượng sập lở thành giếng khoan từ độ sâu 1240 ÷ 3424m (theo chiều sâu than giếng khoan, theo chiều sâu thẳng đứng là 3176m) khi khoan qua tầng Mioxen dưới và Oligoxen ta cần tiến hành chống cột ống chống trung gian thứ 2 đến chiều sâu 3424( theo chiều sâu thân giếng khoan), tiến hành trám xi măng một phần độ từ độ sâu

1240 ÷ 3424m

 Cột ống chống khai thác

Cột ống chống khai thác là cột ống chống cuối cùng được đưa vào giếng khoan Cột ống chống này có tác dụng tạo kênh dẫn dầu và khí từ dưới giếng lên mặt đất và để 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 bằng axit, bơm ép vỉa Chỉ không được thả khi biết chắc giếng không có sản phẩm

Nhằm tiết kiệm chi phí về kinh tế, thuận lợi cho công tác thả ống, ta chọn cột ống chống lửng và trám xi măng toàn bộ cột ống Cột ống chống khai thác sẽ được đặt ở độsâu 2884 ÷ 3839m (theo chiều sâu thẳng đứng, theo chiều sâu thân giếng khoan là từ

2976 ÷ 4143m)

Do đất đá ở tầng đá móng phong hóa có tính chất cứng và ổn định nên ta tiến hành khoan tiếp từ độ sâu 3839 ÷ 3994m mà không chống ống đoạn này nhằm khai thác giếng thân trần

2.2.2.Tính toán cấu trúc giếng khoan

2.2.2.1 Phương pháp tính

Nguyên tắc tính toán cấu trúc của giếng khoan bắt đầu từ đường kính của ống chống khai thác cho đến cột ống chống trên cùng theo thứ tự từ dưới lên Cấu trúc giếng khoan được tính toán làm sao cho quá trình khoan cũng như thả ống chống đến chiều sâu dự kiến được thông suốt

Chọn đường kính ống chống khai thác chủ yếu dựa vào lưu lượng khai thác của giếng

Chọn đường kính ống của choòng khoan chủ yếu dựa vào đường kính mupta của ống chống (Dm) và khoảng hở để trám xi măng giữa mupta và thành giếng khoan (δ)

Đường kính của choòng khoan (Dc) được tính theo công thức sau:

Dc = Dm + 2.δ = Dm + (2.5)

Sauk hi xác định được đường kính choòng khoan người ta tiến hành xác định đường kính của ống chống phía trên trước nó Hiệu số giữa đường kính trong của ống chống (dtg) và đường kính choòng khoan thả qua nó không được vượt quá 6 ÷ 8mm:

dtg = Dc + (6 ÷ 8) mm (2.6)

Dựa vào các số liệu tính toán lựa chọn đường kính choòng và đường kính ống theo kích thước gần nhất

Đường kính choòng và ống chống ta tra bảng 2.2

Bảng 2.2: Quy chuẩn tính theo cấp đường kính ống chống của GOCT

Đường kính ngoài của ống chống (mm) - không lớn hơn (mm)

Bảng 2.3: Kích thước ống chống và đường kính Mupta tương ứng

Đường kính ngoài của ống

chống (mm)

MuptaĐường kính (mm) Chiều dài (mm)

Bảng 2.4: Đường kính chuẩn của choòng khoan và ống chống tương ứng

Đường kính choòng khoan

Giếng N0103B được thiết kế hoàn thiện theo dạng thân trần Đường kính choòng khoan

mở vỉa sản phẩm có đường kính Φ165,1mm với khoảng mở vỉa từ chiều sâu:

41434298m

∗ Tính ống chống khai thác

- Theo công thức (2.6) ta có đường kính trong của ống chống khai thác:

dkt = 165,1 + (68mm) = 171,1173,1mm Căn cứ vào đường kính ống theo tiêu chuẩn API ở bảng 2.4 ta có: dkt = 194mm Tra bảng (2.3) được: Dm(kt) = 216mm

- Đường kính choòng cho đoạn ống chống khai thác:

Theo công thức (2.5) được: Dc(kt) = Dm(kt) + ∆

- Đường kính choòng để khoan ở đoạn ống trung gian thứ 2:

- Tính đường kính choòng để khoan ở đoạn ống trung gian thứ nhất:

Theo công thức (2.5) được: Dc(tg1) = Dm(tg1) + ∆

= 365 + 3545 = 400 410 mm

Theo quy chuẩn choòng ta được: Dc(tg1) = 444,5 mm

∗ Tính ống chống dẫn hướng

Ta có ddh = 444,5 + (6 8mm) = 450,5 452,5 mm Căn cứ vào đường kính ống theo tiêu chuẩn API ở bảng 2.4 ta có: ddh = 508 mm Tra bảng (2.3) được Dm(dh) = 533 mm.

- Tính đường kính choòng để khoan ở đoạn ống trung gian thứ nhất:

Theo công thức (2.5) được: Dc(dh) = Dm(dh) + ∆

= 533 + 45 50 = 578 583 mm

Theo quy chuẩn ta chọn choòng: Dc(dh) = 660,4 mm

Đối với ống chống định hướng dùng ống chống có đường kính 762 mm, ta dùng

phương pháp búa đóng xuống chiều sâu 120m

Căn cứ vào profin giếng khoản N0103B và tính toán ở trên ta có bảng cấu trúc giếng khoan như sau:

Bảng 2.5: Cấu trúc giếng khoan N 0 103B

Loại ống

chống

Chiều sâu thả(m)

Đườngkính ống(mm)

Chiều caotrám Hc

(m)

Đường kínhchoòng khoan(mm)

Hình 2.7: Profile và cấu trúc giếng khoan N 0 103B

CHƯƠNG III LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN 3.1 Lựa chọn phương pháp khoan cho từng khoảng khoan

3.1.1 Cơ sở để phân chia khoảng khoan

Trong khoan dầu khí thông thường sử dụng hai phương pháp khoan: khoan Roto, khoan động cơ đáy 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

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 103B như sau:

Bảng 3.1: Phân chia khoảng khoan của giếng N 0 103B

3.1.3 Chọn phương pháp khoan cho từng khoảng khoan

Trước hết ta xét đến ưu, nhược điểm của hai phương pháp khoan sau:

 Phương pháp khoan bằng động cơ Top Driver

Khoan bằng động cơ Top Driver cũng hoạt động dựa trên nguyên lý tương tự như trongphương pháp khoan Roto, chuyển động xoay chuyển được truyền tới choòng khoan thông qua cốt cần khoan để phá hủy đất đá Tuy nhiên, chuyển động xoay này được truyền từ động cơ Top Driver, thay vì được truyền từ bàn Roto như trong phương pháp

khoan Roto Chính vì vậy, khoan bằng động cơ Top Driver có đầy đủ các đặc điểm giống khoan Roto 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 Mặc dù vậy khoan bằng động cơ Top Driver cũng có một số nét khác biệt với phương pháp khoan Roto là:

- Phải lắp đặt một hệ thống dẫn hướng trong tháp để làm mất mô men cản

- Phải gia cố kết cấu tháp do có lực xoắn phụ

- Phải có các ống mềm hoặc cáo tải điện phụ trong tháp khoan

- Tăng đáng kể khối lượng trên cao

- Tăng giá thành thiết bị và nhất là phải bảo dưỡng cẩn thận nhiều hơn so với hệ thống bàn Roto

 Phương pháp khoan bằng động cơ đáy

Phương pháp khoan bằng động cơ đáy sử dụng năng lượng dòng chảy dung dịch để tạochuyển động quay cho choòng khoan phá hủy đất đá Phương pháp này có các ưu, nhược 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 bền hơn so với các phương pháp khoan khác

- 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 Đồng thời giảm được tổn hao năng lượng do ma sát với thành giếng khoan.

- Sử dụng tốt trong khoan định hướng

• Nhược 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 với

số vòng quay nhỏ và tải trọng lớn)

- Không phù hợp khi khoan với đất đá mềm dẻo

- Vùng làm việc ổn định có 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 thủy lực của máy bơm khoan lớn hơn rất nhiều so với khoan Roto Do đó, khi khoan đến chiều sâu lớn, công suất máy bơm không đápứng được yêu cầu do tổn thất thủy 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 1m khoan

Như vậy, ta có thể lựa chọn phương pháp khoan cho từng khoảng khoan khi căn cứ vàocác 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 N0103B như sau:

- Khoảng khoan từ 94 250 m: Đoạn này tiến hành khoan mở lỗ, đất đá mềm và

bở rời, đường kính lỗ khoan lớn đòi hỏi mô men quay lớn Do đó, ta chọn phương pháp khoan bằng động cơ Top Driver

- Khoảng khoan từ 250 1178 m: Đây là đoạn tăng góc dính với điểm cắt xiên tại chiều sâu 660m Do đó, khoảng khoan này ta lựa chọn phương pháp khoan bằngđộng cơ đáy để cắt xiên và tăng góc đỉnh

- Khoảng khoan từ 1178 2558 m: Đây là đoạn ổn định góc đỉnh, đất đá trong khoảng này có độ cứng từ mềm đến trung bình Để đảm bảo việc ổn định góc

đỉnh theo yêu cầu thiết kế, ta chọn phương pháp khoan bằng động cơ Top

Bảng 3.2: Bảng lựa chọn phương pháp khoan cho từng khoảng khoan

94 250 Khoan bằng động cơ Top Driver

250 1178 Khoan bằng động cơ đáy (Tuabin)

1178 2558 Khoan bằng động cơ Top Driver

2558 3424 Khoan bằng động cơ đáy (Tuabin)

3424 4143 Khoan bằng động cơ đáy (Tuabin)

4143 4298 Khoan bằng động cơ Top Driver

Hình 3.1: Tháp khoan 3.2.2 Hệ thống Plăng – ròng rọc

Tời khoan được sử dụng để kéo thả cần khoan, thả ống chống, treo động cơ Top Driver và cột cần khoan khi khoan Mã hiệu tời khoan NOV/ADS – 10T

Các thông số tời khoan:

- Công suất lớn nhất: 2950 hP (liên tục); 3200 hP (gián đoạn)

- Sức nâng cực đại: 680 Tấn

- Chiều sâu khoan được: 9000 m

- Đường kính rãnh cuốn cáp tời 9,44 cm

- Kích thước tang tời: 91,44 cm x 190,34 cm

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

và cột cần khoan khi khoan

Các thông số tời khoan như sau:

- Nhãn hiệu National Drecco – 2000

- Công suất lớn nhất 2000 hP

- Sức nâng cực đại: 500 (Tấn)

- Chiều sâu khoan được: 6700 m

- Số tốc độ tới: 4

- Đường kính rãnh cuốn cáp tời 1 3/8”

- Kích thước tang tời: 30” x 56”

Tời được dẫn động bằng hai động cơ điện

3.2.4 Động cơ Top Driver

Dùng để quay cột cần khoan, giữ cột cần khoan khi kéo thả và các công tác phụ trợ khác Nhãn TopDrive NOV TDS – 8SA

Các thông số của TopDrive:

- Motor điện xoay chiều với công suất: 1150hP

- Tải trọng nâng cực đại: 750 (Tấn)

- Số vòng quay cực địa: 260 (v/ph)

- Áp suất làm việc cực đại: 7500 (psi)

- Mômen xoắn cực đại: 908386 Nm

Hình 3.3: Động cơ Top Driver 3.2.5 Máy bơm khoan

Máy bơm khoan mang nhãn hiệu Lewco/W – 2215 Hoa Kỳ, dẫn động bằng động cơ diesel

Các thông số kỹ thuật như sau:

- Công suất định mức với tốc độ quay định mức 110 v/ph: 1600 hP;

- Khoảng chạy piston: 381 mm;

Bảng 3.3: Thông số máy bơm Lewco/W 2215 của Hoa Kỳ sản xuất.