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

MỤC 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 và tính toán 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 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 γd=Ka.K.HbH (Gcm3)(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 định 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 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 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 (kgm3). 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 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 (7102524m) 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 7.4.2.1. 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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG BIỂU

LỜI 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 Khoan-Khai thác Dầu khí số 504 RC5 –Mỏ Rồng’’.

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

CHƯƠNG 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 ĐôngNam Phía Đông Bắc của mỏ là mỏ Rồngcách khoảng 35km

÷27˚C và ban đêm khoảng 22÷24˚C

Trong khoảng thời gian chuyển mùa từ tháng 4 ÷ 5, hướng gió chủ yếu theohướng Tây Nam thổi từ xích đạo Gió này làm tắng độ ẩm của không khí, tuy nhiênmưa 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 chênhnhau 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 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 ảnhhưởng 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 thủydài 80km nối cảng Vũng Tàu với cảng Sài Gòn Cảng Vũng Tàu đủ sức chứa các tàucủa Vietsovpetro và các nước khác với trọng tải lớn, rất thuận lợi cho việc vậnchuyển phục vụ cho ngành công nghệp dầu khí và các ngành kinh tế khác Sân bayVũng Tàu là đầu mối quan trọng trong việc vận chuyển người và hàng hóa ra ngoàigiàn và các công việc 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 515100người, tỷ lệ tăng dân số hàng năm 0,89% Trên địa bàn tỉnh co 28 dân tộc và ngườinước ngoài cùng sinh sống Nhiều người có trình độ học vấn cao và tinh thần laođộng cần cù sáng tạo, đó là nguồn nhân lực phục vụ cho các ngành kinh tế mũinhọn của tỉnh

1.1.3.4 Xã hội

Thành phố Vũng Tàu thuộc tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, sàu ngày miền Namhoàn 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 củaXNLD 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 ngànhkinh tế mũi nhọn cảu cả nước Hiện nay cơ sỏ hạ tầng, vật chất kỹ thuật của thànhphố không ngừng được đầu tư phát triển Vũng Tàu được xác định là một trọngđiểm phía Nam với vùng tam giác trọng điểm TP Hồ Chí Minh – Biên Hòa – VũngTàu, với tốc độ phát triển kinh tế tương đối cao, ngành công nghệ thông tin ởVũng 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 sốtrường 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 ĐịaChất Đây chính là nguồn lao động dồi dào cung cấp cho quá trình xây dựng và khaithác 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 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

ở Tây Nam Thái Bình Dương Sự hình thành cấu trúc địa chất hiện tại của thềmSunda gắn liền với ba chu kì tạo địa hào Rizta, bắt đầu từ kỉ Creta muộn Sự mởrộng 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 kìthứ 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 bểtrầm tích lớn xen kẽ với các đới nâng có móng tiền Kalozoi Hoạt động Mắcma xuấthiện vào thời kì Kalozoi muộn, nó có tác động nhất định đến cấu trúc kiến tạochung 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 khônglớn lắm

Khác với bồn trũng ở vùng trũng Sunda, bồn trũng Cửu Long bị tách biệt hẳnra

và 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 cóchiều 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 LụcNguyên gốc châu thổ ven biển, có tuổi từ Mioxen – Oligoxen hiện tại Bề dày cựcđại là 7km được xác định tại hố sụt trung tâm của bồn trũng Tổng thể 0otích củabồn 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 mỏRồng, các nhà địa chất đã phân chia và gọi tên các phân vị địa tầng theo tên địaphương cho các cấu tạo địa chất vùng mỏ Rồng Từ trên xuống cột địa tầng tổnghợp 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 phầnthạch học gồm cát, sét và sét bột xen kẽ sỏi đá màu xám, màu vàng và màu vàngxanh Trầm tích hệ tầng biển Đông có chiều dày thay đổi từ 450-550m Ta cũng gặptầng sét vôi mỏng vơi nhiều mảnh vỏ cacbonat của sinh vật biển và sétmontmorilonit

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 sétnhiều màu Trong khu vực mỏ Rồng hệ tầng này dày 500-800m, thành phần chủyếu là cát yếu , đôi khi xen vào đó là lớp sét kết và lớp cacbonat mỏng Trầm tíchlục 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 cóquan hệ chỉnh hợp với hệ tầng Rồngphía dưới và hệ tầng biển Đông phía trướcc) 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 CônSơn phân bố khắp diện tích mỏ Rồng, có chiều dày thay đổi từ 400-800m Thànhphần 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 Trongkhu 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 thayđổi 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 pháthiện lớp cuội kết mỏng

- Phần trên sét kết màu vàng xám, xám sáng xen kẽ là các lớp cát bột kết Trầmtích

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 -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 cóthành phần 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 lệcát/sét khoảng 35-50% Sét có thành phần chủ yếu là kaolinit và hydromica Thànhphần 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 bộtmỏng Đôi chỗ có những lớp mỏng đá vôi hoặc than, macma phun trào Tỷ lệ cát/sét

từ 10-50%

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

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, đồngbằng ven bờ, hồ Các phân tích vi cổ sinh đã xác định tuổi Oligoxen muộn cho hệtầng 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 tầngRồngphủ bất chỉnh hợp góc lên trên

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 cómàu xám 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 vàđối 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 (Đáphiến 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 giếngkhoan 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 đổithứ 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 –kretasớm

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 phứctạp 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

- Các đất đá trầm tích nhiều sét trong tầng Mioxen dưới và tầng Oligoxen có thểgây 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 vànhững phức tạp đáng kể khác.

- Các đứt gãy kiến tạo có thể gây mất dung dịch khoan và làm lệch hướng lỗkhoan

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

Bảng 1.3 Gradien áp suất vỡ vỉa

* 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

CHƯƠNG 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 lợib) 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 mỏdầu 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

đạo 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 hiệudụng

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 khoansâu (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 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 đứngtrên cùng phải càng nhỏ, vì nếu H1 mà lớn thì bán kính cong tại đoạn tănggóc 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 nhỏthì 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 lợiKết 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

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:

Bảng 2.1 Các thông số cho profin của giếng 504 RC5

TÊN ĐOẠN ĐỘ SÂU (m) CHIỀU DÀI THÂN(m) KHOẢNG DỊCHĐÁY (m)

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…

+ 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, côngnghệ hiện có để đảm bảo độ bền tuổi thọ của giếng

S

O

H

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 thácsau 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 choviệc lựa chọn cấu trúc giếng khoan đó Những yếu tố như : tính chất cơ lý của đất đákhoan qua nhiệt độ, áp suất của các tầng trầm tích Những yếu tố này có thể tạo điềukiện thuận lợi hay cản trở công việc khoan Do đó phải phân tích cột địa tầng bêndưới để từ đó dự đoán những khó khăn phức tạp khi khoan, đồng thời đưa ra quyếtđịnh lựa chọn cấu trúc giếng khoan

Một số điển hình về điều kiện địa chất giếng khoan số 504RC5 có ảnh hưởng tớiviệc chọn 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 nghiệpkhi 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 củaống chống và các trang thiết bị phục vụ cho quá trình khoan và chống ống Đối vớigiếng khoan N0504 RC5thì đó là khả năng cung ứng về trang thiết bị, vật tư để thựchiện công tác khoan và chống ống với chiều sâu giếng khoan là 2524(m) và độ dờiđáy 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 đồngthời vẫn đảm bảo được các yêu cầu kĩ thuật đã đề ra, do đó giảm được thời gian thicông, 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 lựachọn cấu trúc giếng như sau:

2.2.3.1 Ống định hướng

Ống này có tác dụng định hướng ban đầu cho giếng khoan, chống lại sự sập lởcủa dất đá bờ mặt và sự ô nhiễm của dung dịch khoan vào tầng nước bề mặt, tạokênh dẫn cho dung dịch chảy vào máng tuần hoàn Với các công trình khoan ngoàikhơi ống này còn đóng vai trò là cột ống chống cách nước.Ống định hướng đượcđóng 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 ởphần trên khỏi bị sập lở, bảo vệ tầng trên mặt không bị nhiễm bẩn bởi dung dịchkhoan Đồng thời ống này đóng vai trò là một trụ rỗng, trên đó lắp các thiết bịmiệng giếng như: Đầu ống chống, thiết bị chống phun, treo các cột ống chống tiếptheo và một phần của thiết bị khai thác Theo tài liệu địa chất, đất đá đệ tứ bở rờimới hình thành có độ gắn kết kém nên thành giếng khoan dễ bị sập lở khi thay đổichế 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 rờixen kẽ những lớp sét và gradien áp suất không đổi Do khoảng chiều sâu này là khálớn 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 Vậychiều 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 đóngvai trò như cột ống chống khai thác Đây là cột ống chống cuối cùng được thả vàogiếng 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 kiểmtra áp suất, thực hiện công tác tăng cường dòng sản phẩm như : nổ thủy lực, xử lýaxit, bơm ép vỉa Là cột ống chỉ không được thả khi biết chắc không có dòng sản

phẩm Ở đây ta chọn chiều sâu thả cột ống chống lửng từ 700m đến hết chiều dàithân 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 trúcgiếng khoan (số lượng, đường kính, chiều sâu thả ống…), sau đó tính toán sử dụngchoòng khoan phù hợp với những cấp đường kính ống chống đã chọn Nguyên tắccủa việc tính toán là bắt đầu từ đường kính của ống chống khai thác để tính đườngkính các choòng khoan và các ống chống phía ngoài Việc tính toán phải đảm bảocho 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 củagiếng và kích thước của thiết 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)

Bảng2.3 Kích thước ống chống và đường kính Mufta tương ứng

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 đượclựa chọn nhằm thỏa mãn yêu cầu khai thác với lưu lượng theo thiết kế, đồng thờiống 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)

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:

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

Tên ống Đường kính ống Đường Chiều cao trám Chiều sâu (m)

chống chống (mm)

kínhchoòngkhoan(mm)

CHƯƠNG 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 phươngpháp 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 tiếnhành 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 khoảngkhoan cho giếng No 504 RC5 như sau:

Bảng 3.1 Bảng phân chia khoảng khoan cho giếng khoan No.540 RC5

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 độngxoay này được truyền từ động cơ Top Drive thay vì được truyền động từ bàn Rotornhư 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 thểđược điều chỉnh độc lập, yêu cầu về công suất máy bơm khoan không cần lớn nhưtrong khoan bằng động cơ đáy, cho phép khoan với tải trọng đáy cao (nếu cùng độsâu) Mặc dù vậy khoan bằng động cơ Top Drive cũng có một số nét khác biệt vớiphương 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 bànRotor 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 đểcho động cơ đáy làm việc và quay cho choòng khoan phá huỷ đất đá Phương phápnày 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 dotải trọng động có giá trị nhỏ nên cột cần khoan ít gặp sự cố hơn so với phương phápkhoan topdrive

- Cột cần khoan không quay nên giảm được hiện tượng mài mòn cho các bộ phậncủa 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 phùhợp với sự làm việc của choòng chóp xoay (choòng chóp xoay làm việc tốt với sốvòng 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 đáysẽ

làm 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

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 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 sâulàm việc 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

cứ vào các ưu nhược điểm của các phương pháp khoan kể trên, vào điều kiện địachất, hình dạng thân giếng khoan và kinh nghiệm của các giếng khoan đã khoantrước 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 khoanlớn đòi hỏi mô men quay lớn do đó ta chọn phương pháp khoan bằng động cơ TopDrive

* 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 đầunối cong để tạo được góc nghiêng

* Từ 935 - 2524m: Đoạn ổn định góc nghiêng Thành phần đất đá chủ yếu cát phasét, đặc biệt là đoạn từ 1900 đến 2524m tỷ lệ sét cao dễ gây trương nở có thể gâykẹt mút cần 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 ởvùng nước sâu tới 50 – 60m nước Cạnh đáy dài 68m, hai cạnh bên dài 65m, thànhtàu cao

8m

* 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

* 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 cáccông tác phụ trợ khác Động cơ Top Drive mang nhãn hiệu National PS2-500 có cácthông số như 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

3.2.4 Máy bơm khoan:

Sử dụng ba máy bơm mang nhãn hiệu National-12P-160 (ba xilanh tác dụngđơn) Máy bơm này được dẫn động bởi động cơ điện và có các thông số kỹ thuậtnhư 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

- 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 hiệuquả phá huỷ đất đá và đẩy nhanh tiến độ thi công giếng khoan người ta thường lựachọn 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 đákhác 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 đátheo cơ chế mài mòn Chính vì vậy, đối tượng đất đá để sử dụng các loại choòngkhoan này cũng khác nhau

- Đất đá có độ cứng cao sẽ không thích hợp cho cơ chế phá huỷ cắt, do đó choòngkim 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 thíchhợp 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 tượngphá huỷ của loại choòng này đa dạng hơn Loại choòng chóp xoay có thể được lựachọn để phá huỷ đất đá từ mềm đến cứng hoặc rất cứng Tuy nhiên, với đất đá rấtcứng 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 lựachọn 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 kimcương 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 choòngkim cương

- Đối với choòng PDC: Khi sử dụng phương pháp khoan bằng động cơ đáy nêndùng choòng có số răng nhiều hơn để giảm sự mài mòn do tốc độ quay lớn, khikhoan 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 loạichoòng và tham khảo kinh nghiệm khi khoan ở những giếng khoan có điều kiện địachất tương tự, ta chọn choòng khoan cho các khoảng khoan của giếng No 504 RC5như sau:

Bảng 3.5 Lựa chọn choòng khoan cho các khoảng khoan

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 thuộcvào chiều dài của cột cần khoan, càng gần đáy các lực này càng thay đổi, càng gầnmiệng 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 chọntheo các tiêu chuẩn của API Tỷ lệ về kích thước bộ khoan cụ do API hướng dẫn sửdụng như 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 dùngcác cấp đường kính cần khoan 139,7 mm; 127 mm; dùng cần nặng 203,2 mm; 228,6mm; 165,1 mm

* Lựa chọn cần khoan:

Theo kinh nghiệm của các giếng khoan đã khoan trước đây, cần khoan được lựachọn để khoan chống các ống có cấp đường kính từ 194 mm trở lên có thể sử dụngcần khoan đường kính 127mm với mác thép là: G- 105 và S- 135 Do đó ta lựa chọncần khoan 127mm với hai mác thép trên để thi công giếng khoan No 504 RC5

* Lựa chọn bộ cần nặng:

Đườngkính cầnnặng cóthể đượcxác địnhtheo tỷ lệgần đúngsau:

- Đối vớichoòng

có đườngkính Dc ≥

393,7mm: Tỷ

lệ giữađườngkínhchoòng và đường kính cần nặng là 1,6 - 2

STT Bộ khoan cụ

Khoảng cách từ chitiết đến đáy giếng

(m)

Đường kínhngoài (mm)

Chiềudài (m)

Trọnglượng(kG)

- 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 504RC5 như 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 tốquan trọng đảm bảo thi công giếng khoan theo đúng quỹ đạo thiết kế, giảm các phứctạp một cách đáng kể khi khoan, nâng cao hiệu quả kinh tế và kỹ thuật của giếngkhoan

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

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)

Chiềudài (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 từchi tiết đến đáygiếng (m)

Đường kínhngoài (mm)

Chiềudài (m)

Trọnglượng(kG)1

Hình 3.4 Bộ khoan cụ cho khoảng khoan 935-2524m