ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ KHOAN DẦU KHÍ ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT NỘI DUNG LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1:ĐẶC ĐIỂM VÙNG NƯỚC VÀ GIẾNG KHOAN THIẾT KẾ 1.1 Vị trí địa lý của vùng mỏ. 1.2 Đặc điểm địa chất mỏ Bạch Hổ 1.3 Lịch sử thăm dò khai thác và tiềm năng vùng mỏ 1.4 Cột địa tầng dự kiến của giếng khoan 1.5 Nhiệm vụ và mục đích của giếng khoan. CHƯƠNG 2:LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN PROFILE,CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN 2.1 Các dạng profile cơ bản của giếng khoan. 2.2 Lựa chọn dạng profile và tính toán profile cho giếng khoan. 2.3 Lựa chọn dụng cụ khoan(bộ khoan cụ:chòong khoan,cần nặng,đầu nối...cho từng khoản khoancông đoạn khoan). CHƯƠNG 3:THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN 3.1 Lựa chọn tổ hợp thiết bị khoan. 3.2 Đặc tính kỹ thuật của tổ hợp thiết bị. 3.3 Lựa chọn dụng cụ khoan. CHƯƠNG 4:DUNG DỊCH KHOAN 4.1 Công dụng của dung dịch trong khoan. 4.2 Lựa chọn hệ dung dịch và các thông số chất lượng của chúng cho từng khoản khoan. 4.3 Phương pháp gia công hóa học dung dịch. 4.4 Tính toán thể tích dung dịch và hóa chất phụ gia cho giếng. CHƯƠNG 5:CHẾ ĐỘ KHOAN 5.1 Khái niệm cơ bản về chế độ khoan. 5.2 Lựa chọn phương pháp khoan cho từng khoảng khoan. 5.3 Tính toán chế độ khoan cho từng khoảng khoan. CHƯƠNG 6:CHỐNG ỐNG VÀ TRÁM XI MĂNG 6.1 Chống ống giếng khoan. 6.2 Trám xi măng các cột ống chống. 6.2.1 Lựa chọn phương pháp trám cho từng cột ống chống. 6.2.2 Tính toán trám xi măng cho các cột ống chống. CHƯƠNG 7 KIỂM TOÁN BỀN CỘT CẦN DỤNG CỤ KHOAN 7.1 Kiểm toán bền. 7.2 Phương pháp kiểm toán bền cho từng cột ống. 7.3 Phương pháp kiểm toán bền cho cột ống khai thác.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KHOA DẦU KHÍ BỘ MÔN KHOAN KHAI THÁC TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ- ĐỊA CHẤT ĐỒ ÁN MƠN HỌC CƠNG NGHỆ KHOAN DẦU KHÍ Đề tài: “Thiết kế kỹ thuật giếng khoan khai thác dầu khí số No 1” Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Tiên Mã số sinh viên:1421011349 Giáo viên hướng dẫn: thầy Lê Văn Thăng Vũng Tàu, ngày tháng 02 năm 2018 NỘI DUNG LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1:ĐẶC ĐIỂM VÙNG NƯỚC VÀ GIẾNG KHOAN THIẾT KẾ 1.1 Vị trí địa lý vùng mỏ Đặc điểm địa chất mỏ Bạch Hổ 1.2 1.3 Lịch sử thăm dò khai thác tiềm vùng mỏ 1.4 Cột địa tầng dự kiến giếng khoan 1.5 Nhiệm vụ mục đích giếng khoan CHƯƠNG 2:LỰA CHỌN VÀ TÍNH TỐN PROFILE,CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN 2.1 Các dạng profile giếng khoan 2.2 Lựa chọn dạng profile tính tốn profile cho giếng khoan 2.3 Lựa chọn dụng cụ khoan(bộ khoan cụ:chòong khoan,cần nặng,đầu nối cho khoản khoan-cơng đoạn khoan) CHƯƠNG 3:THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN 3.1 Lựa chọn tổ hợp thiết bị khoan 3.2 Đặc tính kỹ thuật tổ hợp thiết bị 3.3 Lựa chọn dụng cụ khoan CHƯƠNG 4:DUNG DỊCH KHOAN 4.1 Công dụng dung dịch khoan 4.2 Lựa chọn hệ dung dịch thông số chất lượng chúng cho khoản khoan 4.3 Phương pháp gia cơng hóa học dung dịch 4.4 Tính tốn thể tích dung dịch hóa chất phụ gia cho giếng CHƯƠNG 5:CHẾ ĐỘ KHOAN 5.1 Khái niệm chế độ khoan 5.2 Lựa chọn phương pháp khoan cho khoảng khoan 5.3 Tính tốn chế độ khoan cho khoảng khoan CHƯƠNG 6:CHỐNG ỐNG VÀ TRÁM XI MĂNG 6.1 Chống ống giếng khoan 6.2 Trám xi măng cột ống chống 6.2.1 Lựa chọn phương pháp trám cho cột ống chống 6.2.2 Tính tốn trám xi măng cho cột ống chống CHƯƠNG KIỂM TOÁN BỀN CỘT CẦN & DỤNG CỤ KHOAN 7.1 Kiểm toán bền 7.2 Phương pháp kiểm toán bền cho cột ống 7.3 Phương pháp kiểm tốn bền cho cột ống khai thác LỜI NĨI ĐẦU Nghành cơng nghiệp Dầu Khí ln nghành mũi nhọn mang tính chiến lược q trình phát triển kinh tế Việt Nam mà hầu hết Quốc gia giới Để khai thác dầu khí thiên nhiên lòng đất giai đoạn xây dựng giếng khoan giữ vai trò quan trọng,việc thành cơng hay thất bại phụ thuộc vào công nghệ kỹ thuật thực giai đoạn Một công đoạn quan trọng phải kể đến công tác thiết kế kỹ thuật- thi công giếng,chất lượng tài liệu thiết kế dự tốn khơng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng công trình,mà ảnh hưởng đến mức độ kỹ thật-kinh tế quy trình thực gây ảnh hưởng khơng nhỏ tới tuổi thọ cơng trình Trong phát triển chung cách mạng khoa học cơng nghệ,nghành dầu khí nói chung nghành khoan nói riêng ngày phát triển với tốc độ nhanh Để đáp ứng yêu cầu phát triển chung nghành,đòi hỏi ngày có nhiều cán bộ,kỹ sư,cơng nhân kỹ thuật có trình độ chun mơn tay nghề cao Trong q trình học mơn học,sinh viên cần phải thực viết đồ án môn học thiết kế kỹ thuật giếng khoan thăm dò khai thác dầu khí.Và sau đồ án môn học em Được giảng dạy,hướng dẫn cách tâm huyết,tận tình,tỷ mỉ, chu đáo Thầy giáo Lê Văn Thăng giúp em nắm vững kiến thức môn học,cũng hiểu biết thêmvề nghành học Và em hồn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn Thầy! Do thời gian làm đồ án hạn chế công việc học trường cách liên tục, nên có số nội dung trình bày em thiếu sót chưa hợp lý mong Thầy lưu ý bổ sung thêm cho đồ án em hoàn thiện hơn! Em xin chân thành cảm ơn! Chương 1: Đặc điểm chung vùng mỏ cột địa tầng giếng khoan 1.1.Vị trí vùng mỏ 1.1.1 Vị trí địa lý Mỏ Bạch Hổ nằm lơ số thuộc biển Đơng, diện tích mỏ khoảng chừng 10000 km , cách đất liền khoảng 100km cách cảng Vũng Tàu khoảng 120km theo đường chim bay Cách khoảng 35km phía Tây mỏ Rồng, xa mỏ Đại Hùng Hình 1.1: Vị trí địa lý mỏ Bạch Hổ 1.1.2 Đặc điểm khí hậu Khí hậu vùng mỏ khí hậu nhiệt đới gió mùa với mùa rõ rệt mùa mưa mùa khô Mùa khô tháng 11 đến tháng 3, thời gian chủ yếu có gió mùa Đơng Bắc Gió thổi mạnh vào khoảng tháng 12 tháng Ở thời gian sóng biển lớn cao tới 8m Lượng mưa vào mùa (0,7 mm) Độ ẩm khơng khí thấp 65% Nhiệt độ khơng khí ban ngày 24 - 27°C ban đêm vào khoảng 22 24°C Trong thời gian chuyển mùa từ tháng - 5, hướng gió chủ yếu theo hướng Tây Nam thổi từ vùng xích đạo Gió làm tăng độ ẩm khơng khí, nhiên mưa khơng Nhiệt độ trung bình từ 25 - 30°C Mùa mưa tháng đến hết tháng Vào mùa bày chủ yếu có gió Tây Nam, nhiệt độ trung bình vào khoảng 25 - 32°C Nhiệt độ ban ngày ban đêm chênh lớn Độ ẩm trung bình từ 87 – 89% thời gian mưa thường xuyên có kèm theo giông Vào tháng 10, thời gian chuyển mùa lần thứ này, gió Tây Nam yếu dần thay gió Đơng Bắc, đến cuối tháng hết mưa Hàng năm vào thời gian chuyển mùa mùa khơ điều kiện cho cơng việc biển thuận lợi Tuy nhiên, vào mùa thường có sét giơng làm ảnh hưởng khơng tốt tới việc tiến hành cơng việc ngồi biển 1.1.3 Điều kiện kinh tế, xã hội nhân văn 1.1.3.1 Giao thông Đường quốc lộ 51A dài 130km nối Vũng Tàu với Tp Hồ Chí Minh, đường thủy dài 80km nối cảng Vũng Tàu với cảng Sài Gòn Cảng Vũng tàu đủ sức chứa tàu Vietsovpetro nước khác với tải trọng lớn, thuận lợi cho việc vận chuyển phục vụ cho ngành công nghiệp dầu khí ngành kinh tế khác San bay Vũng Tàu tiếp nhận nhiều loại máy bay AN-25, AN-26 loại máy bay MI-8, SU Hiện sân bay Vũng Tàu có cầu hàng khơng quốc tế Singapo cải tạo nâng cấp thành phi cảng quốc tế thực Chính sân bay đầu mối giao thông quan trọng phục vụ chuyên chở người hàng hóa nhẹ, phục vụ cho giàn khoan ngồi biển cơng việc liên quan đến dịch vụ tìm kiếm ngồi khơi vùng biển phía Nam 1.1.3.2 Điện Nguồn lượng phục vụ cho cơng trình sinh hoạt bờ lấy từ đường dây 36kW chạy từ Tp Hồ Chí Minh nhà máy phát điện Diezel Tp Vũng Tàu Nguồn lượng cung cấp cho giàn khoan lấy từ nhà máy phát điện giàn 1.1.3.3 Dân cư Dân số tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu vào khoảng 800 ngàn người, 1/3 dân số sống nghề đánh bắt hải sản, 1/4 dân số sống nghề ruộng nương rẫy, lại dân sống thành phố, nguồn nhân lực dồi phục vụ cho ngành kinh tế mũi nhọn tỉnh 1.1.3.4 Xã hội Thành phố Vũng Tàu thuộc tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, sau ngày miền Nam hồn tồn giải phóng, Vũng Tàu nước bước vào thời kì xây dựng Cùng với hoạt động đánh bắt hải sản, hoạt động khoan khai thác dầu khí XNLD Vietsovpetro góp phần làm cho vùng đất ngày phát triển Từ năm 1980 đến nay, ngành công nghiệp dầu khí trở thành kinh tế mũi nhọn nước Hiện sở hạ tầng, vật chất kĩ thuật thành phố không ngừng đầu tư phát triển Vũng Tàu xác định trọng điểm phía Nam với vùng tam giác trọng điểm Tp Hồ Chí Minh – Biên Hòa – Vũng Tàu Với tốc độ phát triển kinh tế tương đối cao, ngành công nghệ thông tin Vũng Tàu phát triển tương đối nhanh đáp ứng nhu cầu thông tin liên lạc thành phố Có thể nói địa lý kinh tế nhân văn Vũng Tàu sở tốt cho việc phát triển dịch vụ tìm kiếm, thăm dò khai thác mỏ dầu khí ngồi khơi Nhưng điều kiện phải khắc phục khơng khó khăn mỏ nằm xa đất liền yếu tố khí hậu thời tiết gây 1.2 Đặc điểm địa chất mỏ Bạch Hổ 1.2.1 Đặc điểm địa tầng - thạch học Dựa vào đặc điểm thạch học, cổ sinh, tài liệu Karota giếng khoan mỏ Bạch Hổ, nhà địa chất phân chia gọi tên phân vị địa tầng theo tên địa phương cho cấu tạo địa chất vùng mỏ Bạch Hổ Từ xuống cột địa tầng tổng hợp mỏ Bạch Hổ mô tả sau: 1.2.1.1Trầm tích Neogen Đệ Tứ * Trầm tích Plioxen - Đệ Tứ (Điện Biển Đơng): Trầm tích Biển Đơng phủ bất chỉnh hợp lên trầm tích Mioxen Thành phần thạch học gồm cát, sét sét bột xen kẽ sỏi đá màu xám, màu vàng màu vàng xanh Thường gặp nhiều mảnh vôi sinh vật biển Lên thành phần gồm cát bở rời xen kẽ với sét màu xám sáng xám xanh với mác nơ, có số lượng lớn foraminifera Chiều dày điệp từ 550 – 600 m * Phụ thống Mioxen (Điệp Đồng Nai): Gồm lớp cát bở rời cát không gắn kết màu xanh lẫn xét nhiều màu Chiều dày điệp từ 600 – 650m Bề dày tăng dần phía cánh lớp cấu tạo phủ dày lên trầm tích Điệp Cơn Sơn * Phụ thống Mioxen trung (Điệp Côn Sơn): Phần điệp cấu tạo lớp hạt khô màu xám xám trắng với sét màu nâu đỏ, sét có lớp kẹp than Đây đất đá lục nguyên dạng khối, bở rời Thành phần thạch anh chiếm 80%, Fenspat đá phun trào, xi măng sét vơi có màu loang lổ, bở rời mềm dẻo Đất đá tạo điều kiện biển nơng, độ muối trung bình, chịu tác động dòng biển, nơi lắng đọng gần nguồn vật liệu Bề dày điệp từ 800 – 900m * Phụ thống Mioxen (Điệp Bạch Hổ): Điệp Bạch Hổ xen kẹp lớp cát, sét sét bột, cát xám sáng, xẫm, sét màu sặc sỡ loang lổ kết dính dẻo (đặc biệt tầng điệp – tầng sét Rotalia) Đá bột xám, nâu đỏ phần điệp Đây tầng đá chắn mang tính chất khu vực tốt Đá bột kết xám nâu đỏ Ở điệp chiều dày lớp kẹp cát kết tăng lên, tầng sản phẩm chứa dầu 23, 24, 25 Căn vào đặc điểm thạch học cổ sinh người ta chia điệp Bạch Hổ – sét chiếm ưu thế, phụ điệp Bạch Hổ xen kẽ cát kết sét kết, ưu cát tăng lên Bề dày điệp 600 – 700m 1.2.1.1.Các trầm tích Paleogen * Tập trầm tích Oligoxen thượng (Điệp Trà Tân): Trầm tích bao gồm lớp cát kết hạt mịn đến trung, màu xám sáng xen kẽ với tập dày sét kết màu nâu chuyển dần sang đen phía Đặc biệt phát tầng trầm tích thân đá phun trào có thành phần thay đổi Độ dày lớp trầm tích Trà Tân giảm dần phần vòm cấu tạo mỏ Bạch Hổ tăng đột ngột phần cấu tạo Trong điệp Trà Tân có tầng sản phẩm bão hòa dầu là: IB, IA, I, II, IV, V Chiều dày điệp thay đổi từ 50 – 1400m * Tập trầm tích Oligoxen hạ (Điệp Trà Cú): Trầm tích bao gồm lớp cát – sét xen kẽ hạt trung hạt nhỏ màu nâu xám lẫn với bột kết màu nâu đỏ bị nén chặt nhiều nứt nẻ Ở đáy điệp gặp sỏi kết mảnh đá móng tạo thành tập lót đáy lớp phủ trầm tích Bề dày tập lót đáy biến đổi giếng khoan từ – 170 m, tăng dần theo hướng lún chìm móng vòm vắng mặt hồn tồn, Người ta nhận dầu tập lót Ngồi phát lớp kẹp đá phun trào số giếng khoan Tầng địa chấn phản xạ 11 trung với Điệp Trà Cú Các tầng cát kết chứa dầu công nghiệp (từ xuống): VI, VII, VIII, IX, X xac định Đó tập cát kết màu xám sáng, độ hạt từ trung bình đến mịn, độ chọn lựa tốt, có độ rỗng biến đổi từ 10 – 20% 1.2.1.2.Đá móng trước Kainozoi Đá nóng trước Kainozoi chủ yếu kaf thể xâm nhập granitoit, granit granodiorit Thành phần khoáng vật chủ yếu thạch anh (10 – 30%), Fenspat (50 – 80%), Mica Amphibol (từ tới 8,9%) khoáng vật phụ khác Tuổi đá móng Jura muộn Kreta sớm (tuổi tương đối từ 107 – 108 triêu năm) Đá mong có bề dày phân bố khơng đều, trung bình từ – 5% Quy luật phân bố độ rỗng phức tạp Hiện đá móng nơi cung cấp dầu thô quan trọng mỏ Bạch Hổ Dầu tự phun với lưu lượng lớn từ đá móng tượng độc đáo, giới gặp số nơi như: Bombay (Ấn Độ), High (Libi) Giếng khoan sâu 900m vào đá móng kết tinh mỏ Bạch Hổ chưa tìm thấy ranh giới dầu - nước Để giải thích cho tượng trữ dầu thơ đá móng kết tinh, người ta tiến hành nhiều nghiên cứu đưa kết luận hình thành khơng gian rỗng chứa dầu đá móng granitoit mỏ Bạch Hổ tác động nhiều yếu tố địa chất khác 1.2.2 Đặc điểm kiến tạo mỏ Bạch Hổ Địa chất dãy Bạch Hổ gồm vòm theo phương tuyến Nó bị phức tạp hệ thống đứt gãy phá hủy có biên độ độ kéo dài giảm dần phía mặt cắt Đặc tính địa lý khối nâng rõ phần mặt cắt Cấu tao mỏ Bach Hổ cấu tạo bất đối xứng, đặc biệt phần vòm Góc dốc vỉa tăng dần từ - 28° cánh Tây cánh Đông -21° Trục nếp uốn phần kề vòm dốc dần phía Bắc với góc dốc - 6°, xa tăng lên - 9°, với mức độ nghiêng đá 50 – 200 m/km Hướng phá hủy kiến tạo chủ yếu hai hướng kinh tuyến đường chéo Các đứt gãy lớn là: Đứt gãy kinh tuyến số I II có hình dạng phức tạp, kéo dài phạm vi vòm Trung tâm vòm Bắc Biên độ cực đại đạt tới 900m móng theo chiều ngang trung tâm Độ nghiêng cực đại bề mặt đứt gãy khoảng 60° Đứt gãy số I chạy theo cánh phía Tây nếp uốn, theo móng tâng phản xạ địa chấn SH-11 có biên độ thay đổi từ 400m vòm Nam đến 500m theo chiều ngang vòm trung tâm kéo dài phạm vi vòm Bắc Ở vòm Bắc đứt gãy I quay theo hướng Đông Bắc Đứt gãy số II chạy dọc theo sườn Đơng vòm Trung tâm, hướng đứt gãy phía Bắc thay đổi hướng Đống Bắc Ngồi nhiều đứt gãy nhỏ phát triển phạm vi vòm với biên độ dịch chuyển ngang từ vài chục tới 200m, dài từ – 2km theo hướng chéo Sự lượn sóng nếp uốn đứt gãy chéo phá hủy khối nâng thành hàng loạt đơn vị cấu trúc kiến tạo sau: 1.2.2.1.Vòm Trung tâm Là phần cao cấu tạo, mỗm địa lũy lớn phần móng Trên sở có nâng cao so với vòm Bắc vòm Nam tương ứng vòm móng 300 – 500m Phía Bắc ngăn cách đứt gãy thuận số IX, có phương kinh tuyến hướng đổ bề mặt quay phía Bắc Phía Nam giới hạn đứt gãy số IV có phương vĩ tuyến hướng đổ bề mặt phía Nam Các phá hủy chéo IIIa, IIIb, IV làm chi cánh Đơng vòm bị phá hủy thành loạt khối hình bậc thang lún phía Nam Biên độ phá hủy tăng dần, phía Đơng đạt tới 900m tắt hẳn vòm 1.2.2.2 Vòm Bắc Là phần phức tạp khối nâng Nếp uốn địa phương thể đứt gãy thuận số I có phương kinh tuyến nhánh Hệ thống chia vòm thành cấu trúc riêng biệt Ở phía Tây nếp uốn bị chia cắt thành nhiều khối loạt đứt gãy thuận: VI, VII, VIII có phương chéo đổ phía Đông Nam tạo thành dạng địa hào, dạng bậc thang, khối phía Nam thấp khối phía Bấc kế cận Theo mặt móng, bẫy cấu tạo vòm Bắc khép kín đường đồng mucws4300m Lát cắt Oligoxen - Đệ Tứ cấu tạo đặc trưng bề dày trầm tích 1.2.2.3.Vòm Nam Đây phần lún chìm sâu cấu tạo phía Bắc giới hạn đứt gãy thuận vĩ tuyến sơ IV Các phía khác giới hạn đường đồng mức 4250m theo mặt móng 1.2.3 Các điều kiện địa chất có ảnh hưởng đến cơng tác khoan Như trình bày phần trước, điều kiện địa chất mỏ Bạch Hổ phức tạp gây nhiều khó khăn cho cơng tác khoan như: Đất đá mềm, bở rời từ tầng Mioxen trung trở lên gây sập lở thành giếng khoan Các đất đá trầm tích nhiều sét tầng Mioxen tầng Oligoxen gây bó hẹp thành giếng khoan trương nở sét Dị thường áp suất cao tầng Oligoxen gây bó hẹp thành giếng khoan phức tạp đáng kể khác Tầng đá móng có gradien áp suất thấp gây dung dịch khoan thụt cần khoan gặp phải hang hốc Các đứt gãy kiến tạo mỏ gây dung dịch khoan làm lệch hướng lỗ khoan 1.3 Lịch sử thăm dò khai thác tiềm vùng mỏ 1.3.1 Lịch sử thăm dò khai thác Bồn trũng Cửu Long nhà địa chất quan tâm từ trước ngày miền Nam hoàn toàn giải phóng Việc nghiên cứu bồn trũng Cửu Long nói chung mỏ Bạch Hổ nói riêng trải qua giai đoạn: Giai đoạn trước 1975: Việc tìm kiếm thăm dò dầu khí giai đoạn tiến hành cơng ty dầu khí tư bản, kết cho thấy có nhiều triển vọng dầu khí thềm lục địa phía Nam Việt Nam Mỏ Bạch Hỏ nhiều cơng ty dầu khí Mobil Mỹ phát tài liệu địa chấn, đến năm 1974 cơng ty khoan giếng thăm dò tìm thấy sản phẩm tâng Mioxen Giai đoạn 1975 – 1980 Sau ngày miền Nam hồn tồn giải phóng tiến hành thăm dò lại địa chấn khoan thăm dò giếng tren mỏ Giai đoạn 1980 đến Ngày 19/6/1981, xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro thành lập đnahs dấu bước phát triển quan trọng ngành cơng nghiệp dầu khí Việt Nam Cuối năm 1983, đầu năm 1984 khoan giếng BH5 vòm Trung tâm, tìm thấy sản phẩm tầng Mioxen Tháng 7/1984 khoan giếng BH4 vòm Bắc tìm thấy sản phẩm tầng Oligoxen Mioxen Tháng 8/1985 khoan giếng BH3 phía Đơng vòm Trung tâm, đánh giá phát triển tầng chứa phía Đơng Nam Thay vào ta có: ttr= (phút) Vậy thời gian bớm trám máy bơm trám :T=75,35 +10=85,35 phút Tính tốn trám tương tự cho cột ống chống ta kết thể bảng sau: Tên ống chống Ống dẫn hướng 508 Ống trung gian 377 Ống trung gian 273 Ống trung gian 178 Phương pháp trám Lượng dung dịch xi măng (m3) Lượng xi măng khô (tấn) Lượng nước (m3) Dung dịch bớm ép (m3) Áp Thời gian suất bơm trám bơm với cực đại máy bơm (at) trám (phút) Một tầng 94,72 95,98 63,49 32,51 27,21 85,35 Một tầng 480,86 487,27 243,64 219,19 117,45 304,64 Trám lửng 387,85 393,02 196,51 150,86 98,01 236,74 Trám lửng 360,12 364,92 182,46 76,58 124,17 193,80 Chọn phương pháp trám: Phương pháp trám xi măng áp dụng cho cột ống phải phù hợp với điều kiện địa chất kỹ thuật - Điều kiện kỹ thuật: Ta phải xem xét thời gian quánh vữa xi măng sử dụng để bơm trám có đủ để hồn thành cơng đoạn q trình bơm trám hay khơng Thời gian trám cần thiết tính sau: T = ttr + 10 = 61,79 (phút) Thời gian trám cần thiết T nằm giới hạn thời gian quánh vữa xi măng (370 phút) Như mặt kỹ thuật hoàn toàn dùng phương pháp trám xi măng tầng đơn cho cột ống chống này, cho cột ống chống lại - Điều kiện địa chất: Dựa vào mặt cắt địa chất giếng thấy: ngoại trừ cột ống trung gian 178 mm, tất ống chống lại nằm tầng đất đá có gradien vỡ vỉa thấp Tầng móng có độ thấm cao, độ rỗng lớn, gradien áp suất vỡ vỉa nhỏ, có nhiều nguy dung dịch, tầng khai thác cần bảo vệ tính chất tự nhiên tầng sản phẩm Song theo phương án khai thác giếng, tầng sản phẩm móng khai thác thân trần 165 mm Do đoạn giếng khơng chống ống khai thác khơng trám xi măng Qua việc phân tích tác động hai yếu tố vào trình bơm trám chọn phương pháp bơm trám tầng cho tất cột ống chống Chú ý: - Sử dụng phương pháp trám xi măng tầng nút đơn cho cột ống chống 720, 508, 377 - Đối với ống trung gian 178, phải sử dụng đầu nối chuyên dụng bơm trám xi măng qua cột cần khoan - Đối với ống khai thác đoạn thân giếng tầng sản phẩm để thân trần nên trám xi măng ống khai thác ta phải sử dụng van thuận măng sét 6.2.3.2 Kiểm tra chất lượng trám xi măng: Công việc kiểm tra chất lượng bơm trám xi măng tiến hành sau 24 ống chống định hướng 508 mm, sau 36 ống lại Trong thời gian đó, theo dõi xả bớt áp suất giếng, xi măng đơng cứng tỏa nhiệt lượng Việc thực sau: - Kiểm tra chiều cao dâng cột xi măng điện nhiệt kế - Kiểm tra chất lượng vành đá xi măng: + Bơm ép ống chống để thử độ kín với áp suất thử + Tháo bỏ đầu bơm trám, lắp thiết bị miệng giếng, thả chng mũi nhọn xuống vị trí xi măng cột ống chống tiến hành khoan phá nút trám cốc xi măng qua đế ống chống khoảng m + Tiến hành kiểm tra độ kín vành đá xi măng cách bơm ép thử độ kín với áp suất tính tốn Để đảm bảo an tồn q trình khoan gặp tầng sản phẩm trường hợp đóng đối áp, người ta tiến hành ép thử vành đá xi măng chân đế ống chống trước khoan khoảng khoan Chương :Kiểm toán Để đảm bảo q trình thi cơng giếng khoan khơng gặp cố kỹ thuật trình khoan phải tiến hành kiểm toán bền cho tổ hợp thiết bị khoan, cột cần khoan ống chống Ta tiến hành kiểm toán bền chương sau: 7.1 Kiểm toán tổ hợp thiết bị khoan Để kiểm toán thiết bị nâng thả ta kiểm tra tải trọng lớn mà thiết bị phải chịu suốt trình khoan chống ống từ so sánh với đặc tính kỹ thuật thiết bị: - Cột ống chống có trọng lượng lớn cột ống ống chống trung gian Φ377mm, có bề dầy bé 9mm với trọng lượng Q340 = h.qoc= 2170.84,7= 183,799 Kg = 183,8 T - Tải trọng tác dụng lên móc nâng cột ống 377: Qm = Q340.(1- γd/ γ) Với: γd trọng lượng riêng dung dịch γd= 1,12 T/m3 γ trọng lượng riêng thép chế tạo cần khoan, γ = 7,85 T/m3 Qm = 183,8.(1- 1,12/7,85) = 157,34 T - Tải trọng tác dụng lên móc nâng kéo cột cần khoan trình khoan mở vỉa sản phẩm: Qk = Q + Qqt + Qms (4.1) Trong đó: Q trọng lượng cột cần khoan ngâm dung dịch Q = [ Qđ + (L – lđ).q].(1- γd/ γ) Với Qđ trọng lượng dụng cụ đáy, Qđ = 30,526 T L chiều dài cột cần khoan L = 4941 m lđ chiều dài dụng cụ đáy , lđ = 310m q trọng lượng 1m cần khoan, q=29,3 kg/m = 0,0293 T/m3 Q = [ 30,526 + (4941 – 310).0,0293].(1- 1,12/7,85) = 142,5 T Qqt lực quán tính xuất kéo Qqt = Q Với a gia tốc kéo cột cần khoan Gia tốc đạt vận tốc m/s vòng 10s là: a = 0,2 m/s2 g gia tốc trọng trường, g= 9,8 m/s2 Vậy ta được: Qqt = 142,5 = 2,91 T Qms lực ma sát tác dụng lên cột cần Qms = µ.Q Với µ hệ số ma sát cột cần thành giếng, µ = 0,2 Qms = 0,2.142,5 = 28,5 T Thay giá trị Q, Qqt, Qms vào công thức (4.1) ta được: Q = 142,5 + 2,91 + 28,5 = 173,91 T Như trình thả ống chống Φ377mm thiết bị nâng thả chịu tải trọng lớn 173,91 T Sau ta kiểm toán thiết bị nâng thả theo tải trọng này: * Tháp khoan: Tải trọng cực đại tác dụng lên móc nâng mà tháp khoan chịu Qmax = 450 T> 173,91 T Vật tháp khoan đủ bền trình làm việc * Tời khoan: Tải trọng cực đại Qmax = 450 T> 173,91 T Vậy tời khoan chọn đủ bền trình nâng thả 7.2 Phương pháp kiểm tra bền cho cột cần khoan ống trung gian thứ 7.2.1 Tính tốn bền cho phần cột cần khoan: Trong khoan roto tiến hành kiểm toán cột cần tiết diện nguy hiểm trường hợp có cần nặng Ta tiến hành sau: với chiều sâu H = 2980m, Փcần khoan = 140mm, q = 29,3 kg/m, = 9mm, = 7,85 (G/cm3), Dc = 346mm, 1,33 (G/cm3), kd=2 ; Փcần nặng=203mm, qcn=192 (kg/m), n = 276 (V/P), C= 1,25 a, Xác định chiều dài cần nặng 176,3(m) b, Kiểm tra độ bền tĩnh phần cột cần khoan Hệ số an toàn tiết diện xác định công thức k= 1,4 giới hạn chảy thép cần khoan KG/cm2 ứng suất tổng cộng tiết diện Xác định ứng suất phần trên: +Tính ứng suất kéo: = Trong đó: L chiều dài cột cần khoan,m L = 2980m lcn chiều dài cần nặng,m lcn =176,3 m q;qcn trọng lượng m cần khoan cần nặng, q=29,3 kg/m, qcn=192 kg/m trọng lượng riêng dung dịch khoan=1,33 g/cm3 trọng lượng riêng thép làm cần =7,85 g/cm3 F tiết diện cần khoan: F=( D2-d2) =( 142-12,22) = 37,04 (cm2), với: D,d đường kính ngồi cần khoan, cm =>== = 2061,1 (kG/cm2) +Tính ứng suất xoắn: 71620 kđ Trong đó: - Nkt công suất quay cột cần không tải, Nkt =c D2.L.n1,7 Trong đó: c hệ số phụ thuộc độ cong giếng giếng thẳng đứng nên c =18,8.10 trọng lượng riêng dung dịch khoan=1,33 g/cm3 D đường kính ngồi cần khoan,m L chiều dài cần khoan,m n tốc độ quay n = 276 (v/p) => Nkt=c D2.L.n1,7 = 18,8.10-5.1,33.(140.10-3)2.2980 2761,7 = 206,1 kw = 280,296 mã lực - Nc cơng suất tiêu thụ cho chng phá đá Nc = 46,4.10-4.k.Gc.Dc.n Trong đó: k hệ số phụ thuộc vào độ mòn chng chng sử dụng K=0,1 Gc tải trọng đáy Gc = G2.Dc,T G2 Tải trọng m đường kính chng Dc Đường kính chng, m => Nc= 46,4.10 0,1.0,346.65000.10-3.276 = 2,88 kw = 3,917 mã lực - Wx mođun chống xoắn: Wx = = = 228,08 cm3 -4 - kđ = => 1620 kđ = 71620.2 = 323,36 KG/cm2 =>= == 2160,18 (kG/cm2) Thép loại K có =5000 (KG/cm2) => k == 2,31 1,4 Kết Luận: với ứng suất đảm bảo độ bền phần cột cần khoan 7.2.2 Tính tốn bền cho phần cột cần khoan: Hệ số dự trữ phần cột cần khoan tính theo cơng thức sau: k = 1,4 - ứng suất tổng cộng xuất phần cột cần khoan Trong trường hợp lắp cần nặng nên n= = Ứng suất tổng là: = Ứng suất uốn tính theo cơng thức: u = 2000 Trong đó: f = == 9,78 (cm), Với D c ,Dg đường kính choong khoan zamoc nối cần, D c = 346mm, Dg =185mm (Tra bảng phụ lục) I = = (cm4) Wu = = 114,04 (cm3) l - Chiều dài nửa bước sóng tính theo cơng thức Sarkisov: l= Ta có z độ dài phần chịu nén có lắp cần nặng vào nên z=0 I tính sau: l = = 8,96 với vận tốc góc rad/30o => = 28,9 s-1 q* trọng lượng 1m cần khoan, tra bảng q*=0,293 kg/cm Vậy ta tính ứng suất uốn : u = 2000.= 2000.= 1686,29 (KG/cm2) Do trường hợp có cần nặng nên: = 71620 kđ Với: 1,7 -5 -3 Ncn= c D lcn.n =18,8.10 1,33.(346.10 ) 176,3.2761,7 = 74,47 kw = 101,28 (mã lực) Nc cơng suất tiêu thụ cho chng phá đá , Nc=3,917 (mã lực) =>71620 2= 239,37 KG/cm2 Vậy : = = = = 1752,93 (KG/cm2) K == 2,85 =>Với ứng suất đảm bảo độ bền phần cột cần khoan 7.3 Phương pháp kiểm tra bền cho cột ống chống trung gian 7.3.1 Kiểm tra ống chống theo tải trọng kéo: Ống chống đạt độ bền kéo thoả mãn điều kiện: Trong đó: QK: Tải trọng kéo đứt mối nối n3: Hệ số an toàn kéo mối nối QT: Tải trọng lớn tác dụng lên mối nối cột ống chống QT = Q + Qph Q: Trọng lượng cột ống chống ngâm dung dịch Qoc: Trọng lượng cột ống chống ep: Trọng lượng riêng dung dịch ép : Trọng lượng riêng thép chế tạo ống chống Qph: Tải trọng phụ sinh giai đoạn cuối trình bơm trám Qph = (Pth + Pd) Pth: Áp suất tiêu thụ để thắng sức cản hệ thống tuần hoàn Pth = 0,01.H + (at) Pd: Áp suất dư sinh nút trám tì lên nút trám Pd = 20at dvd: Đường kính ống chống vòng dừng - Tai trọng lớn tác dụng lên mối nối cột ống: Qt = Q + Qph Trong đó: γep = γd = Ka.K 7.3.2 Kiểm tra ống chống theo áp suất dư bên trong: Ống chống đạt độ bền nổ thoả mãn điều kiện: Trong đó: Pno: Áp suất nổ ống chống n2: Hệ số an toàn áp lực dư bên Pdt: Áp suất dư bên cột ống Tính tốn Pdt trường hợp làm xuất áp suất dư bên cột ống: Trường hợp khoan với dung dịch nặng sau chống ống: Trong đó: na: Trọng lượng riêng dung dịch nặng khoan sau nh: Trọng lượng riêng dung dịch khoan trước Hx: Chiều sâu tính tốn Trong trường hợp này, Pdt đạt giá trị cực đại tại đáy ống chống Áp suất dư bên cực đại xuất trình bơm trám (tại thời điểm kết thúc bơm trám): Pdt = 0,1.(dx- d).(Hx- h) + (0,01.H + 8) + Pph Trong đó: dx: Trọng lượng riêng dung dịch xi măng d: Trọng lượng riêng dung dịch h: Chiều cao cốc xi măng H: Chiều sâu thân giếng Pph: Áp suất phụ sinh nút trám tí lên nút trám Pph = 20at Trong trường hợp này, Pdt đạt giá trị cực đại đáy ống chống Trường hợp phải đóng giếng có tượng phun: Trong trường hợp này, áp suất dư bên đạt giá trị cực đại miệng giếng khoan tính theo cơng thức: Pdt = 0,1.H.(Kv- t) Trong đó: Kv: Gradien áp suất vỉa sản phẩm H: Chiều sâu vỉa có xuất dầu khí phun t: Trọng lượng riêng chất lưu bên ống chống (ở khí dầu) 7.3.3 Kiểm tra ống chống theo áp suất dư bên ngoài: Ống chống đạt độ bền bóp méo thoả mãn điều kiện: Trong đó: Pbm: Áp suất làm bóp méo ống chống n1: Hệ số an toàn áp lực dư bên Pdn: Áp suất dư bên ngồi cột ống Có nhiều trường hợp làm xuất áp suất dư bên cột ống chống, tuỳ thuộc vào ống chống cụ thể mà áp suất dư xuất tính tốn sau: Trường hợp sau chống ống tiến hành khoan với dung dịch có trọng lượng riêng nhẹ hơn: Trong đó: na: Trọng lượng riêng dung dịch nặng khoan trước nh: Trọng lượng riêng dung dịch nhẹ khoan đoạn Hx: Chiều sâu tính tốn Áp suất dư bên cột dung dịch xi măng bên ngồi ống chống gây q trình đơng cứng: Pdn = 0,1.(dx- ep).(Hx- h) Trong đó: dx: Trọng lượng riêng dung dịch xi măng ep: Trọng lượng riêng dung dịch ép h: Chiều cao cốc xi măng Trường hợp dung dịch bên cột ống: Trong trường hợp áp lực vỉa thấp làm cho cột dung dịch bên ống chống bị hạ xuống Khi áp suất dư bên ngồi cột ống chống tính theo cơng thức: Pdn = 0,1.[Ka.Hx - (Hx - H0).d] Trong đó: Ka: Gradien áp suất vỉa điểm tính tốn Hx: Chiều sâu điểm tính tốn H0: Chiều sâu hạ mực chất lỏng (từ miệng ống đến bề mặt chất lỏng bên ống chống) d: Trọng lượng riêng chất lưu bên cột ống Như vậy, tất trường áp suất dư bên ngồi cột ống ln đạt giá trị cực đại đáy cột ống chống Vì vậy, kiểm tốn ống chống theo áp suất bóp méo ta cần tính chọn thơng qua áp suất dư bên cột ống phần đáy cột ống chống *Sau ta kiểm tốn ống chống trung gian thứ có 273 (Đại diện) Trong phần lựa chọn ống chống, ta lựa chọn ống chống 273mm với mác thép K, bề dày thành 12 mm Tra bảng (43) ta có đặc tính bền ống cống sau: + Pbm = 160kG/cm2 = 154,81 at + Pno = 440kG/cm2 = 425,74 at + QK = 310 T + qô = 79,3 kg/m Kiểm toán ống chống Ø273 theo tải trọng kéo cho phép - Trọng lượng cột ống chống ngâm dung dịch Trong đó: γep = γd =1,33 g/cm3 γ: tỷ trọng thép Γ =7,85 g/cm3 Qoc: trọng lượng cột ống Qoc= H.qô = 3800 79,3 = 301340 kg = 301,340 Q = 301,340.(1-) = 250,285 (tấn) - Tải trọng phụ sinh giai đoạn cuối trình bơm trám Qphụ = (Pth+Pd) Trong đó: Pth = 0.01.H + = 0,01 3800 + = 46 at = 47,55 kg/cm2 Pd = 20 at = 20,67 kG/cm2 dtvd = 24,9 cm Qph =33203 kg = 33,203 (tấn) Vậy tải trọng lớn tác dụng lên mối nối cột ống: Qt = Q + Qph = 250,285 + 33,203 = 243,488 (tấn) - Hệ số an toàn kéo mối nối ống chống: n1 = = 1,27 >1,3 Như vậy, ống chống 273 mm đảm bảo độ bền kéo Kiểm toán ống theo áp suất dư bên - Do sau thả ống trung gian, ta tiếp tục khoan với dung dịch nhẹ dung dịch khoan nên ta tính áp suất dư bên xuất đạt giá trị cực đại đáy ống q trình bơm trám tính theo công thức: Pdt = 0,1.(γxm - γd).(Hx – h) + (0,01H +8) + Pd Trong đó: γxm: Trọng lượng riêng dung dịch xi măng; γxm = 1,37 G/cm3 γd: Trọng lượng riêng dung dịch γd = 1,33 G/cm3 h: Chiều cao cốc xi măng H =20 m H: Chiều sâu thân giếng H =3800 m Pd: Áp suất dư sinh để đánh thủng nút trám dưới, Pd = 20 at Hx: chiều cao trám xi măng Hx =1800 m Thay giá trị vào biểu thức ta được: Pdt = 0,1.(1,37-1,33).(1800-10)+(0,01.3800+8)+20 = 73,16 at - Hệ số an toàn áp lực dư bên trong: n3 = = 5,82 > 1,3 Vậy ống chống 273 mm đảm bảo độ bền nổ Kiểm toán ống chống 273 mm theo áp suất dư bên - Áp suất dự thời gian mở vỉa khoan với dung dịch co trọng lượng riêng nhỏ dung dịch ngồi ống chống phải kiểm tra độ bền với áp suât dư đoạn ống có bề dày thành bé nhất: Pdn = [Hx(γna – γnh )]/10 = [1800.(1,33-1,05)]/10 = 50,4 at - Áp suất dư bên đáy cột ống cột dung dịch xi măng gây ra: Pdt = 0,1.(γxm – γep).(Hx – h) Trong đó: γxm = 1,37 G/cm2 γep = 1,33 G/cm2 h = 20 m Hx = 1800m Thay vào biểu thức ta được: Pdn = 0,1.(1,37-1,33).(1800-10) = 7,16 at Ta thấy áp suất dư đáy cột dung dịch xi măng gây lớn so với áp suất dư khoan với dung dịch có trọng lượng riêng nhỏ nên ta kiểm tốn bền theo áp lực dư ngồi cột dung dịch xi măng - Hệ số an toàn áp lực dư bên ngoài: n1 = = 14,39 > 1,3 Vậy ống chống 273 mm đảm bảo độ bền bóp méo Kết luận: Ống chống 273 mm với đặc tính chọn trên, đảm bảo bền Ta tiến hành kiểm tốn hồn tồn tương tự cho cột ống khác với đặc tính thép chọn đảm bảo bền suốt trình khoan khai thác KẾT LUẬN Như là: sau thời gian tìm kiếm, đọc tài liệu, vận dụng kiến thức Thầy Lê Văn Thăng dạy cho chúng em mơn cơng nghệ khoan dầu khí Thì em hồn thành đồ án mơn học Và chọn cấu trúc giếng khoan cấu trúc cột ống Trong đó, ống trung gian thứ ống chống khai thác dùng ống chống lửng (và trám xi măng tất chiều dài cột ống chống) Tuy em nỗ lực để hoàn thành đồ án này, mà bên cạnh có số sai sót nhỏ hay chưa thực hợp lý em mong Thầy Lê Văn Thăng, thầy, khoa dầu khí lưu ý cho em xem xét, đóng góp, bổ sung thêm ý kiến vàng ngọc để đồ án em hồn hảo Em chân thành cảm ơn người, chúc thầy ln có sức khỏe tốt, thành công công việc sống Và đặc biệt Thầy Lê Văn Thăng tận tình giúp đỡ em! Tài liệu tham khảo 1).Bài Giảng Cơng Nghệ Khoan (ĐH Mỏ-Địa Chất, Khoa Dầu Khí) 2).Cẩm Nang Kỹ Sư-Công Nghệ Khoan Các Giếng Sâu (Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội - 2006) 3).Thiết Kế Công Nghệ Khoan Các Giếng Dầu Và Khí TSKH: TRẦN XUÂN ĐÀO (Nhà Xuất Bản Hà Nội-2001) 4).Nguồn tài liệu mạng internet,và đồ án anh chị khóa trước …vv ... Năm 1986 khai thác dầu thô Năm 1988 khai thác triệu dầu thơ Năm 1993 hồn thành khai thác dầu thô thứ 20 triệu Năm 1994 đạt sản lượng khai thác 6,9 triệu dầu Việc tiến hành khai thác dầu mỏ Bạch... viết đồ án môn học thiết kế kỹ thuật giếng khoan thăm dò khai thác dầu khí. Và sau đồ án mơn học em Được giảng dạy,hướng dẫn cách tâm huyết,tận tình,tỷ mỉ, chu đáo Thầy giáo Lê Văn Thăng giúp em nắm... Nam Các giếng khoan đơn lẻ khoan giàn khoan di động Ngoài giàn khoan khai thác ln có giếng khoan thăm dò, trình khai thác tiến hành nghiên cứu tổng hợp Từ ngày thành lập đưa vào khai thác, sản lượng