Phân tích, đánh giá, lựa chọn và hoàn thiện chế độ khoan cho chòong pdc đường kính 300mm dựa trên nguyên lý năng lượng cơ học riêng cho mỏ nam rồng đồi mồi

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THÁI SƠN PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ, LỰA CHỌN VÀ HOÀN THIỆN CHẾ ĐỘ KHOAN CHO CHNG PDC ĐƯỜNG KÍNH 311MM DỰA TRÊN NGUN LÝ NĂNG LƯỢNG CƠ HỌC RIÊNG CHO MỎ NAM RỒNG-ĐỒI MỒI Chuyên ngành : KỸ THUẬT KHOAN - KHAI THÁC DẦU KHÍ Mã số: 09370616 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2011 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học : TSKH Trần Xuân Đào, Trưởng phòng Định hướng khoa học, Viện nghiên cứu khoa học thiết kế, Liên doanh Việt Nga Vietsovpetro Cán chấm nhận xét : TS Hoàng Quốc Khánh, Phó phịng khoan sửa giếng, Viện nghiên cứu khoa học thiết kế, Liên doanh Việt Nga Vietsovpetro Cán chấm nhận xét : TS Tạ Quốc Dũng, Phó Khoa, phụ trách đào tạo – Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí, Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 29 tháng 07 năm 2011 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: TS Mai Cao Lân, Chủ nhiệm môn khoan - khai thác, Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM TSKH Trần Xuân Đào, Trưởng phòng Định hướng khoa học, Viện nghiên cứu khoa học thiết kế, Liên doanh Việt Nga Vietsovpetro TS Hồng Quốc Khánh, Phó phịng khoan sửa giếng, Viện nghiên cứu khoa học thiết kế, Liên doanh Việt Nga Vietsovpetro TS Tạ Quốc Dũng, Phó Khoa, phụ trách đào tạo – Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí, Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM TS Nguyễn Hữu Chinh, Phó phịng TN gia cố kết thúc giếng khoan, Viện nghiên cứu khoa học thiết kế, Liên doanh Việt Nga Vietsovpetro Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA………… ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày tháng năm 2011 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN THÁI SƠN Giới tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 14 - 01 - 1982 Nơi sinh : Quảng Bình Chun ngành : Kỹ Thuật Khoan Cơng Nghệ Khai Thác Dầu Khí Khố (Năm trúng tuyển) : 2009 1- TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ, LỰA CHỌN VÀ HỒN THIỆN CHẾ ĐỘ KHOAN CHO CHNG PDC ĐƯỜNG KÍNH 311MM DỰA TRÊN NGUYÊN LÝ NĂNG LƯỢNG CƠ HỌC RIÊNG CHO MỎ NAM RỒNG-ĐỒI MỒI 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Đánh giá tổng quan địa chất cơng tác khoan chng PDC đường kính 311mm khu vực mỏ Nam Rồng-Đồi Mồi - Cơ sở lý thuyết choòng khoan PDC nguyên lý lượng học riêng MSE - Phân tích đánh giá hiệu làm việc choòng khoan PDC mỏ Nam RồngĐồi Mồi dựa nguyên lý MSE - Nghiên cứu hoàn thiện đề xuất chế độ khoan cho choòng PDC khoảng khoan đường kính 311mm 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị): TSKH Trần Xuân Đào Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) TSKH Trần Xuân Đào PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN: Người duyệt (chấm sơ bộ) : Đơn vị : -Ngày bảo vệ : Điểm tổng kết : Nơi lưu trữ luận văn : CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Luận văn hồn thành mơn Khoan & khai thác dầu khí, khoa Địa chất dầu khí, trường đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, hướng dẫn của: TSKH Trần Xuân Đào: Trưởng phòng định hướng khoa học – Viện Nghiên cứu Khoa học & Thiết kế - Liên doanh Việt Nga Vietsovpetro Tác giả xin chân thành cảm ơn hướng dẫn nhiệt tình thầy Trần Xn Đào Mặc dù cơng tác chuyên môn bận thầy quan tâm, hướng dẫn tận tình để hồn thành luận văn Trong q trình làm luận văn, tác giả cịn nhận giúp đỡ nhiệt tình đồng nghiệp phòng Khoan Sửa giếng, phòng Địa chất thăm dò, Viện nghiên cứu Khoa học & Thiết kế, Liên doanh Việt Nga Vietsovpetro Ngồi cịn có giúp đỡ, cung cấp thông tin, tài liệu từ đồng nghiệp thuộc công ty Baker Hughes, Smith Bit… Tác giả xin chân thành cảm ơn giúp đỡ động viên tạo điều kiện thầy khoa Kỹ Thuật Địa chất Dầu Khí, đặc biệt thầy môn Khoan Khai thác Dầu khí, trường đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh Một lần tác giả xin gửi lời biết ơn chân thành tới tất giúp đỡ Vũng Tàu, ngày tháng năm 2011 Tác giả Nguyễn Thái Sơn TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ Việc nghiên cứu đánh giá kết làm việc choòng khoan PDC từ trước đến thực theo phương pháp truyền thống như: thực nghiệm, thực nghiệmthống kê, phân tích-thống kê, xây dựng phương trình đặc trưng khoan thể mối liên hệ chế độ khoan, độ bền choòng với tốc độ học khoan Còn chế độ khoan hay đặc tính cơng nghệ chng thường dựa kết đạt giếng lân cận Tuy nhiên, phương pháp truyền thống đánh giá cách tổng thể cho khoảng khoan, đưa mối tương quan vật lý chế độ khoan tốc độ khoan học ROP chất lượng phá vỡ đất đá, giúp nhận biết, đánh giá trực tiếp vấn đề gây hạn chế hiệu làm việc chng khoan bó chng, bó đáy giếng khoan, mòn răng, rung choòng khoan…Bằng cách tiếp cận “Lựa chọn hoàn thiện chế độ khoan cho chng PDC đường kính 311mm sở nguyên lý Năng lượng học riêng”, tác giả lựa chọn giải pháp đánh giá kết làm việc chng khoan PDC đường kính 311mm mỏ Nam Rồng-Đồi mồi dựa nguyên tắc phân tích lượng học dùng để phá vỡ đơn vị thể tích đất đá, từ đưa khoảng khoan, lựa chọn chng PDC với đặc tính cơng nghệ thích hợp, đồng thời xây dựng mơ hình tốn học cho Năng lượng học riêng vận tốc học, từ hồn thiện chế độ khoan cho giá trị Năng lượng học riêng nhỏ MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Trong gần 30 năm thi công xây dựng giếng khoan mỏ Liên doanh Việt Nga Vietsovpetro đạt thành định, thời gian thi công xây dựng rút ngắn đáng kể, vận tốc thương mại khoan nâng lên rõ rệt từ 450m/tháng.máy thời kỳ đầu nâng lên 2000m/tháng.máy Kết đạt nhờ vào việc nghiên cứu hồn thiện quy trình cơng nghệ, kỹ thuật xây dựng giếng khoan tối ưu cấu trúc giếng, lựa chọn thiết bị hợp lý,chế độ công nghệ phù hợp Trong năm gần đây, Liên doanh Việt Nga Vietsovpetro có kết khả quan áp dụng loại chng PDC đường kính 311mm đất đá trầm tích sét xen kẽ bột kết, cát kết tuổi Mioxen Oligoxen Việc nghiên cứu đánh giá kết làm việc choòng thực theo phương pháp truyền thống như: thực nghiệm, thực nghiệm-thống kê, phân tích-thống kê, xây dựng phương trình đặc trưng khoan thể mối liên hệ chế độ khoan, độ bền choòng với tốc độ học khoan Còn chế độ khoan hay đặc tính cơng nghệ chng thường dựa kết đạt giếng lân cận Tuy nhiên, phương pháp truyền thống đánh giá cách tổng thể cho khoảng khoan, đưa mối tương quan vật lý chế độ khoan tốc độ khoan học ROP Ngoài ra, phương trình đặc trưng khơng tính đến thay đổi đất đá, điều ảnh hưởng nhiều đến kết tính tốn Vì khơng thể chất lượng phá vỡ đất đá, giúp nhận biết, đánh giá trực tiếp vấn đề gây hạn chế hiệu làm việc choòng khoan bó chng, bó đáy giếng khoan, mịn răng, rung choòng khoan…Việc nghiên cứu, lựa chọn chng với đặc tính cơng nghệ chế độ khoan thích hợp ln u cầu kỹ sư cơng nghệ khoan nói chung khoảng khoan có đường kính 311mm nói riêng nhằm nâng cao hiệu làm việc choòng Bằng cách tiếp cận “ Lựa chọn đặc tính cơng nghệ chng PDC đường kính 311mm đề xuất chế độ khoan sở nguyên lý Năng lượng học riêng , tác giả lựa chọn giải pháp đánh giá kết làm việc choòng khoan dựa nguyên tắc phân tích lượng học dùng để phá vỡ đơn vị thể tích đất đá gọi “Năng lượng học riêng”, từ đưa lựa chọn đặc tính cơng nghệ đề xuất chế độ khoan thích hợp Đây đề tài ln có tính thời phù hợp với thực tế sản xuất Liên doanh Việt Nga Vietsovpetro Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu: Mục đích đề tài: Lựa chọn đặc tính cơng nghệ đề xuất chế độ khoan cho choòng PDC đường kính 311mm Đối tượng nghiên cứu đề tài: Đặc tính cơng nghệ chng PDC đường kính 311mm khoảng khoan chế độ khoan bao gồm WOB, RPM, Q Phạm vi nghiên cứu đề tài: Choòng PDC đường kính 311mm cho khoảng khoan Mioxen-Oligoxen mỏ Nam Rồng-Đồi Mồi Luận điểm bảo vệ: Sử dụng nguyên lý Năng lượng học riêng để đánh giá, phân tích nhằm đưa khoảng khoan, chế độ khoan hợp lý cho chng PDC đường kính 311mm Ý nghĩa khoa học thực tiễn: Ý nghĩa khoa học: Trên sở nguyên lý Năng lượng học riêng lựa chọn đặc tính cơng nghệ chng PDC đường kính 311mm đề xuất khoảng khoan chế độ khoan Ý nghĩa thực tiễn: Giảm thiểu rủi ro, góp phần nâng cao vận tốc học khoan, lựa chọn choòng khoan PDC với đặc tính cơng nghệ thích hợp, nâng cao hiệu kinh tế thi công xây dựng giếng khoan Liên doanh Việt Nga Vietsovpetro Tài liệu sở luận văn: Luận văn xây dựng sở tham khảo: Các loại sách chun ngành dầu khí ngồi nước: Trần Xn Đào Thiết kế cơng nghệ khoan giếng dầu khí; R Teale - The Concept of Specific Energy in Rock Drilling Intl J Rock Mech Mining Sci (1965) 2, 57-73; F.E Dupriest, SPE, ExxonMobil, and J.W Witt, SPE, and S.M Remmert, SPE, RasGas Co Ltd - Maximizing ROP with Real-Time Analysis of Digital Data MSE; Vũ Văn Ái - Nguyên lý phá hủy đất đá; Diamond Tech Manual, Hughes Christensen, 2004; PDC Bit Manual, Smith Bit, 2003… Các tài liệu địa chất, địa vật lý báo cáo thi công giếng khoan mỏ Nam Rồng- Đồi Mồi Các số liệu tổng kết choòng khoan PDC mỏ Nam Rồng- Đồi Mồi Các báo, tạp chí khoa học nguyên lý NĂNG LƯỢNG CƠ HỌC RIÊNG Các báo, tạp chí chun ngành cơng nghệ khoan choòng PDC Việt Nam giới Tài liệu chng PDC cơng ty Smith Bit, Baker Hughes Các phần mềm tính tốn chun ngành khoan Cấu trúc luận văn: Luận văn gồm nội dung sau: Phần mở đầu: Trình bày tính cấp thiết đề tài, mục đích đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài, ý nghĩa khoa học thực tiễn, tài liệu sở luận văn Chương 1: Tổng quan công tác khoan mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi Tổng quan địa chất mỏ Nam Rồng-Đồi Mồi Tổng quan công nghệ khoan mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi Tổng quan cơng nghệ khoan chng PDC Ø311mm mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi Các phương pháp đánh giá choòng truyền thống hướng tiếp cận “Nguyên lý lượng học riêng” Chương 2: Choòng khoan PDC, chế phá hủy đất đá nguyên lý Năng lượng học riêng (MSE) Choòng khoan PDC Nguyên lý Năng lượng học riêng (MSE) Chương 3: Phân tích, đánh giá, lựa chọn hồn thiện chế độ cho choòng PDC Ø311mm dựa nguyên lý Năng lượng học riêng (MSE) Phân tích, đánh giá hiệu làm việc choòng khoan PDC Ø311.1mm dựa nguyên lý Năng lượng học riêng Lựa chọn khoảng khoan hồn thiện chế độ cho chng PDC Ø311mm Kết luận kiến nghị: Tóm lược kết phân tích đạt đưa kiến nghị nhằm hoàn chỉnh đề tài nghiên cứu mở rộng phạm vi áp dụng đề tài MỤC LỤC MỞ ĐẦU………………………………………………………………………….1 Mục lục………………………………………………………………………… Chương 1: Tổng quan công tác khoan mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi 1.1 Tổng quan địa chất mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi 1.1.1 Những thông tin chung mỏ Nam Rồng-Đồi Mồi……………………… 1.1.2 Đặc tính địa chất-địa vật lý mỏ Nam Rồng-Đồi Mồi… ….………… 1.2 Tổng quan công nghệ khoan mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi 1.2.1 Điều kiện địa chất-kỹ thuật khoan giếng khoan……………….…… 22 1.2.2 Biểu đồ áp suất cấu trúc giếng khoan………………………………… 23 1.2.3 Công nghệ khoan gia cố giếng khoan ………………………………… 27 1.3 Tổng quan cơng nghệ khoan chng PDC Ø311mm mỏ Nam Rồng– Đồi Mồi 1.3.1 Kết khoan choòng PDC Ø311mm mỏ Nam rồng-Đồi Mồi……… 33 1.3.2 Biểu đồ thời gian thi công giếng khoan mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi 37 1.4 Các phương pháp đánh giá choòng truyền thống hướng tiếp cận “Nguyên lý lượng học riêng” 1.4.1 Các phương pháp đánh giá choòng truyền thống…………………….…….42 1.4.2 Hướng tiếp cận “Nguyên lý lượng học riêng” ứng dụng giới Việt Nam ………………………………………… 44 Chương 2: Choòng khoan PDC, chế phá hủy đất đá nguyên lý Năng lượng học riêng (MSE) 2.1 Choòng khoan PDC 2.1.1 Kim cương đa tinh thể……………… ………………………………… 47 2.1.2 Cơ chế phá hủy đất đá……………… ……………………………… … 48 2.1.3 Thân choòng PDC………………………………………………………….49 2.1.4 Răng choòng PDC………………………………………………………….51 3.1.2 Giếng khoan 405 RC-DM: Giếng khoan 405 RC-DM giếng lân cận giếng 404 RC-DM Điều kiện địa chất hệ thống khoan giống Khoảng khoan đường kính 311mm thực với chng cơng ty Smith bit (Bảng 6.) Bảng Choòng PDC Khoảng khoan m h ROP, m/h MRS519HBPX 1851-3254 1403 60.6 23.15 M94SHPX 3254-3676 422 42.21 10 Đánh giá choòng WOB,t RPM Q, l/s 3-5-LT-N-X-1-ER-PR 2-8 145-147 57-58 8-13 147-168 58-60 1-2-WT-A-X-1-CTBHA Hình 44 Xây dựng đường giá trị WOB, RPM, TORQ, ROP, MSE cho loại choòng: Kết hợp so sánh giá trị MSEb choòng khoan PDC MRS519 PDC M94HBPX giếng 405 RC-DM với giá trị MSEb choòng khoan PDC QD605X GIẾNG 404 RC-DM ta nhận thấy choòng khoan PDC MRS519 làm việc hiệu từ đầu khoản khoan 3000m Giá trị MSEb ổn định, gần với UCS đất đá 73 Từ chiều sâu 3000m, giá trị MSEb tăng dần lên đến 600ksi, đồng thời mômen giảm WOB RPM tăng Đây dấu hiệu choòng mòn Choòng kéo lên thay PDC M94HBPX Sau thay choòng, giá trị MSEb cao, mômen giảm cho thấy xảy bó chng Chng PDC MRS519HBPX từ chiều sâu 3000m bắt đầu mòn, tốc độ khoan giảm, khoan vào tầng đất đá cứng mềm xem kẹp, WOB tăng tiếp tục tăng RPM dẫn đến tượng rung xoắn (Xoắn trượt)-Stick-slip, chng PDC MRS519HBPX khơng có DOC làm cho tiêu hao nhiều lượng dẫn đến choòng bị mòn mau 3.1.3 Giếng khoan 406 RC-DM: Giếng khoan 406 RC-DM có điều kiện địa chất-kỹ thuật tương tự giếng Khoảng khoan đường kính 311mm thực với chng cơng ty Baker Hughes: Chng PDC Bảng Khoảng khoan m h ROP, m/h Đánh giá choòng WOB,t RPM Q, l/s QD605X 1904-3488 1584 98.6 16.06 3-7-WT-A-X-1-CT-PR 2-16 126-135 57-58 QD605X (RR) 3488-3849 361 38.7 9.33 - 8-16 125-165 55-56 Hình 45 Xây dựng đường giá trị WOB, RPM, TORQ, ROP, MSE: 74 Theo hình ta nhận thấy chng khoan PDC QD605X làm việc hiệu từ đầu khoảng khoan 2600m Giá trị MSEb ổn định, gần với UCS đất đá Từ chiều sâu 2600m, giá trị MSEb tăng dần Đến chiều sâu 2850m để trì ROP đội khoan tăng WOB, giá trị MSEb tăng nhanh, RPM cố định, mômen tăng, bắt đầu dấu hiệu mòn choòng WOB tiếp tục tăng, đến chiều sâu 3300 MSEb tăng đột ngột lên đến 500ksi, cho thấy chng mịn mịn hồn tồn Năng lượng chuyển sang cơng ma sát Sau khoan thêm 100m chng kéo lên Chng bị mịn nghiêm trọng (Hình 46.) Hình 46 Choòng khoan PDC QD605X sau kéo lên 3.1.4 Giếng khoan 420 RC-4: Khoảng khoan đường kính 311mm thực với chng cơng ty Smith bit Bảng Choòng PDC MRS519HBPX Khoảng ROP, m h 1836-2606 770 46.6 16.52 2606-2956 350 37.1 9.43 khoan m/h Q, Đánh giá choòng WOB,t RPM 1-1-WT-A-X-I-ER/CT-DTF 2-3 120-162 57-60 1-6 60-130 51-52 6-11 128-173 51-52 2-14 100-150 48-49 1-1-WT-A-X-1-ER/BT- l/s WO/PN 2956-3713 757 85 5.47 2-6-WT/CT-A-X-4-ER/PNBHA M94SHPX (RR) 3713-4003 290 58.8 4.93 6-8-WT/CT-A-X-I-HCROP/BHA 75 Hình 47 Xây dựng đường giá trị WOB, RPM, TORQ, ROP, MSE: Từ chiều sâu 3200m MSEb tăng cao, dao động nhiều cho thấy rung choòng lớn bắt đầu mòn Choòng MRS519HBPX kéo lên từ 3714m bị mịn Hình 48 Chng MRS519HBPX sau kéo lên Sau thả chng PDC M94HBPX khoan không hiệu quả, MSEb tăng cao, dao động nhiều, tiếp tục tăng WOB dẫn đến choòng mòn mau (Hình 49.) Hình 49 Chng M94HBPX sau kéo lên 76 3.1.5 Giếng khoan 421 RC-4: Khoảng khoan đường kính 311mm thực với chng PDC QD605X cơng ty Baker Hughes chng MD519LHDPX cơng ty Smith Bit: Bảng Choòng PDC Khoảng khoan m h ROP, m/h Đánh giá choòng WOB,t RPM Q, l/s 60-150 45-51 MD519LHDBPX 1792-3320 1528 133 11.49 3-4-BT-A-X-I-ER-HR 3-10 MD519LHBPX 3320-3423 103 46.47 2.22 3-2-WT-A-X-I-ER-PR 6-10 QD605X 3423-3789 366 39.22 9.33 1-1-WT-A-X-I-NOBHA 6-10 120- 48-51 150 120- 47-48 150 Hình 50 Xây dựng đường giá trị WOB, RPM, TORQ, ROP, MSE: Choòng MD519 LHBPX thứ : Từ chiều sâu 3000m MSEb tăng cao, dao động nhiều, tiếp tục tăng WOB dẫn đến choòng mòn nhanh Choòng MD519 LHBPX thứ : Giá trị MSEb cao, chng khoan khơng hiệu Choòng QD605X: Khoan hiệu từ chiều sâu 3400m, giá trị MSEb ổn định 77 3.2 LỰA CHỌN KHOẢNG KHOAN VÀ HỒN THIỆN CHẾ ĐỘ CHO CHNG PDC Ø311MM 3.2.1 Lựa chọn khoảng khoan choòng PDC cho khoảng Từ việc phân tích giá trị MSE từ giếng khoan mỏ Nam Rồng-Đồi Mồi giúp nhận biết đưa được: Khoảng khoan áp dụng chng PDC đường kính 311mm bao gồm khoảng chia theo tầng phản xạ: - từ SH-3 đến SH-8 - từ SH-8 đến Móng Hình 51 So sánh giá trị MSEb giếng mỏ Nam Rồng-Đồi Mồi 78 Chng PDC với đặc tính thích hợp cho khoảng khoan: Khoảng khoan Từ SH-3 đến SH-8 Từ SH-8 đến Móng u cầu đặc tính choòng PDC - IADC M222 -Choòng cánh, 19mm -Có thể khơng cần DOCC -IADC M323 -Chng cánh, 16mm -Có DOCC -Tăng độ ổn định chng, giảm rung với hàng phụ (backup row) Lo-vibes -Tăng cường độ cứng Bảng 10 Choòng PDC tiêu biểu QD605X MRS519HBPX MD519LHBPX QD605X MDSi519LHBPXX QD605FX Hình 52 Các loại chng PDC tiêu biểu Ngồi ra, kết hợp với thơng số khoan tức thời đo ngồi thực tế, xây dựng phân tích thay đổi MSE giúp kịp thời nhận biết yếu tố gây hạn chế hiệu làm việc choòng khoan bó chng, bó đáy giếng, mịn răng, rung chng khoan…để trực tiếp điều chỉnh thơng số chế độ khoan tính chất dung dịch khoan thích hợp Bảng11 Tổng hợp dấu hiệu nhận biết yếu tố gây hạn chế hiệu làm việc choòng khoan Tăng Giảm Khoan vào tập đất đá cứng MSE, UCS Mµ, ROP Rung dọc MSE, WOB ROP Rung ngang MSE, UCS ROP, WOB, Mµ Rung xoắn MSE, Mµ, RPM, WOB Bó chng MSE Torq, ROP, Mµ Mịn chng MSE, WOB Mµ, ROP Ổn định Khơng ổn định Mµ ROP, Torq WOB 79 3.2.2.Hồn thiện chế độ khoan cho choòng PDC Ø311mm theo khoảng Cơ sở đánh giá, lựa chọn choòng PDC dựa nguyên lý Năng lượng học riêng, phân tích choòng khoan làm việc hiệu giá trị lượng học riêng thấp Vì việc hồn thiện chế độ khoan cho choòng PDC đồng nghĩa với việc tìm chế độ khoan (tải trọng, vịng quay, lưu lượng) cho giá trị lượng học riêng thấp Xây dựng mơ hình tính Năng lượng học riêng theo biến tải trọng lên choòng (WOB) tốc độ quay (RPM): MSE = f (WOB, RPM) Công thức tính Năng lượng học riêng: MSE = 480 * Tor * RPM (Psi) d * ROP [2] Trong mơ-men xoắn (Tor) tốc độ học khoan (ROP) sử dụng mơ hình sau: Mơ hình mô-men xoắn: Tor = T  A * (3 * RPM  150) * WOB RPM 1.5 [9] Với: T- Mô-men xoắn không phụ thuộc tải trọng, sinh ma sát choòng khoan với dung dịch thành giếng A- Hệ số phụ thuộc đường kính chng khoan Mơ hình tốc độ học khoan (ROP): ROP = k * WOB X * RPM Y [1] Thay phương trình ROP RPM vào công thức Năng lượng học riêng, sau chuyển đổi đơn vị ta thu được: MSE  2.14 * T 6.42  A 321  A WOB X  RPM 1Y  WOB1X  RPM 0.5Y  WOB1 X  RPM 0.5 Y k k k Đặt   2.14 * T 6.42  A 321 A ,  , thu được: k k k MSE  α  WOB  X  RPM 1 Y  β  WOB1 X  RPM 0.5 Y  γ  WOB1 X  RPM 0.5 Y 80 Xây dựng mơ hình tốc độ học khoan ROP = k * WOB X * RPM Y cho khoảng khoan dựa số liệu thực tế để tìm giá trị k, x, y Cho tập hợp (WOB1, RPM1, ROP1) ( WOBn, RPMn, ROPn) Đường ROP = k * WOB X * RPM Y qua tập hợp điểm với tổng bình phương khoảng cách nhỏ nhất: [7] y [n * N3 - T2 * T3] * [n * M1 - T12 ]  [n * N1  T1 * T2] * [n * N2  T1 * T3] [n * M2 - T2 ] * [n * M1  T12 ]  [n * N1  T1 * T2] x [n * N2 - T1* T3] - y * [n * N1  T1* T2] n * M1 - T12 lnk  T3 - x * T1 - y * T2 n M1=∑ ln 2(WOBi) = ln2(WOB1) + + ln2(WOBn) M2=∑ ln 2(RPMi) = ln2(RPM1) + + ln2(RPMn) M3=∑ ln 2(ROPi) = ln2(ROP1) + + ln2(ROPn) T1= ∑ ln(WOBi) = ln(WOB1) + + ln(WOBn) T2= ∑ ln(RPMi) = ln(RPM1) + + ln(RPMn) T3= ∑ ln(ROPi) = ln(ROP1) + + ln(ROP n) N1= ∑ ln(WOBi)*ln(RPMi) = ln(WOB1)*ln(RPM1) + + ln(WOBn)*ln(RPMn) N2=∑ ln(WOBi)*ln(ROPi) = ln(WOB1)*ln(ROP 1) + + ln(WOBn)*ln(ROPn) N3=∑ ln(RPMi)*ln(ROPi) = ln(RPM1)*ln(ROP1) + + ln(RPMn)*ln(ROPn) Sau thiết lập cơng thức tính tốn Excel cho khoảng khoan ta có kết sau: k x y T A α β γ Từ SH-3 đến SH-5 0.026 0.82 1.12 400 1350 32923 333346 16667308 Từ SH-5 đến SH-8 0.023 0.74 1.1 650 1350 60478 376826 18841304 Từ SH-8 đến Nốc Móng 0.02 0.7 1.08 650 1350 69550 433350 21667500 81 Dựng đồ thị đường MSE ROP theo WOB RPM cho khoảng khoan ta có: Từ SH-3 đến SH-5: ROP  0.026 * WOB 0.82 * RPM 1.12 MSE  32923 * WOB 0.82  RPM -0.12  333346  WOB 0.18  RPM 0.62  16667308  WOB 0.18  RPM 1.62 Khoảng khoan từ SH-3 đến SH-5 đất đá mềm có giá trị MSE lý thuyết 12000-15000 psi Từ đồ thị ta nhận thấy: Khoảng tải trọng WOB = 7-10t tối ưu nhất, MSE nằm vùng giá trị thấp Đồng thời tăng RPM vận tốc học ROP tiếp tục tăng giá trị MSE giảm dần tiến gần đến giá trị MSE lý thuyết Nhưng hạn chế hệ thống nên RPM nhỏ 170 v/ph Cho thấy RPM chưa đạt giá trị hợp lý Từ thực tế ta tìm giá trị WOB RPM cho khoảng khoan từ SH-3 đến SH-5: WOB = 7-10 t RPM lớn ROP = 40-55 m/h 82 Từ SH-5 đến SH-8: 0.023 * WOB 0.74 * RPM 1.1 MSE  60478 * WOB 0.74  RPM -0.1  376826 * WOB 0.26  RPM 0.6  18841304  WOB 0.26  RPM 1.6 Khoảng khoan từ SH-5 đến SH-8 có giá trị MSE lý thuyết 21000-24000 psi Từ đồ thị ta nhận thấy: Khoảng tải trọng WOB = 8-10t giá trị tối ưu, MSE nằm vùng giá trị thấp Do hạn chế hệ thống RPM thấp chưa đạt giá trị hợp lý Đề xuất giá trị WOB RPM cho khoảng khoan từ SH-5 đến SH-8: WOB = 7-10 t RPM lớn ROP = 40-55 m/h 83 Từ SH-8 đến AF: 0.02 * WOB 0.7 * RPM 1.08 MSE  69550  WOB 0.7  RPM -0.08  433350 * WOB 0.3  RPM 0.58  21667500  WOB 0.3  RPM 1.58 Khoảng khoan từ SH-5 đến SH-8 có giá trị MSE lý thuyết 30000-36000 psi Từ đồ thị ta nhận thấy: Khoảng tải trọng WOB = 7-9t giá trị tối ưu, MSE nằm vùng giá trị thấp Do hạn chế hệ thống RPM chưa đạt giá trị tối ưu Đề xuất giá trị WOB RPM cho khoảng khoan từ SH-8 đến AF: WOB = 7-9 t RPM lớn ROP = 18-24 m/h 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Từ kết phân tích, đánh giá nghiên cứu số liệu thực tế mỏ Nam RồngĐồi Mồi cho phép tác giả đưa kết luận sau: Phương pháp tiếp cận “Nguyên lý lượng học riêng (MSE)” cho phép phân tích đánh giá hiệu sử dụng choòng PDC giúp nhận biết yếu tố gây hạn chế hiệu làm việc chng khoan để điều chỉnh thơng số chế độ khoan tính chất dung dịch khoan thích hợp Từ kết tính tốn nhận thấy tải trọng tối ưu cho khoảng khoan đường kính 311mm 7-10 tấn, tốc độ quay RPM chưa phù hợp, thấp so với thực tế Từ SH-3 đến SH-8 phù hợp với choòng PDC QD605X, MRS519HBPX, MD519LHBPX với tải trọng 7-10t, lưu lượng 60-63 l/s.Từ SH-8 đến Móng với lớp cát sét kết cứng mềm xen kẹp, phù hợp với choòng PDC MDSi519LHBPXX, QD605X với chế độ khoan: tải trọng 8-10t, lưu lượng 54-56 l/s KIẾN NGHỊ Cần sử dụng hệ thống khoan cho phép tốc độ quay RPM lớn nhằm tăng vận tốc khoan ROP giảm lượng học riêng MSE Cần áp dụng rộng rãi kết thu viêc lựa chọn choòng chế độ khoan cho giếng mỏ Nam Rồng-Đồi Mồi mỏ có điều kiện địa chấtkỹ thuật tương tự Mở rộng việc nghiên cứu, áp dụng loại choòng khác hãng nhằm có nhiều giá trị để tăng tính hiệu việc lựa chọn choòng PDC Cần áp dụng rộng rãi việc phân tích, đánh giá chng PDC Ngun lý lượng học riêng (MSE) cho mỏ khác Liên doanh Việt Nga Vietsovpetro 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Xuân Đào - Thiết kế công nghệ khoan giếng dầu khí R Teale - The Concept of Specific Energy in Rock Drilling Intl J Rock Mech Mining Sci (1965) 2, 57-73 F.E Dupriest, SPE, ExxonMobil, and J.W Witt, SPE, and S.M Remmert, SPE, RasGas Co Ltd - Maximizing ROP with Real-Time Analysis of Digital Data MSE Vũ Văn Ái - Nguyên lý phá hủy đất đá Diamond Tech Manual, Hughes Christensen, 2004 PDC Bit Manual, Smith Bit, 2003 Dinh Huu Khang, Petrovietnam, Vu Thien Luong, Nguyen Thanh Truong, Vietsovpetro - Bit Selection/Optimization in Drilling Hard/Abrasive Granite Vietsovpetro's Fields Рабочие проекты №№ 186, 187, 191, 194, 202 на строительство скважины 404, 405,406 RC-DM, 420, 421 RC-4 А.И Спивак, А.Н Попов – Разрушение горных пород при бурении скважин 10 IADC Dull grading system for PDC bits 11 Nguyễn Thành Trường, Viện NCKH&TK XNLD Vietsovpetro – Sử dụng choòng khoan PDC 12 XNLD Vietsovpetro, VRJ Petroleum Co - Báo cáo đánh giá ban đầu trữ lượng dầu khí chỗ mỏ Nam Rồng 13 (SPE 102210) F.E Dupriest, ExxonMobil Development Co – Comprehensive DrillRate Management To Maximize Rate of Penetration 14 XNLD Vietsovpetro, VRJ Petroleum Co - Thiết kế khai thác thử thân dầu Móng cấu tạo Nam Rồng-Đồi Mồi 86 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên học viên : NGUYỄN THÁI SƠN Phái : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 14/01/1982 Nơi sinh : Quảng Bình Địa liên lạc : 128/55 Hoàng Văn Thụ, phường 7, Tp Vũng tàu Quá trình đào tạo: Năm Cơ sở đào tạo Bằng cấp / chun mơn 2006 ĐH Dầu Khí Gubkin, Kỹ sư khoan khai thác dầu khí Moscow, Liên bang Nga 2008 Công ty Schlumberger Chứng phần mềm Osprey reports 2010 Công ty Schlumberger Chứng phần mền Drilling office 2010 Kuala Lumpur, Malaysia Chứng Công nghệ khoan 2011 Tokyo, Nhật Chứng công nghệ ống chống 87 ... ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ, LỰA CHỌN VÀ HOÀN THIỆN CHẾ ĐỘ KHOAN CHO CHNG PDC ĐƯỜNG KÍNH 311MM DỰA TRÊN NGUN LÝ NĂNG LƯỢNG CƠ HỌC RIÊNG CHO MỎ NAM RỒNG-ĐỒI MỒI 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Đánh giá... tích, đánh giá, lựa chọn hồn thiện chế độ cho choòng PDC Ø311mm dựa nguyên lý Năng lượng học riêng (MSE) 3.1 Phân tích, đánh giá hiệu làm việc cho? ?ng khoan PDC Ø311.1mm dựa nguyên lý Năng lượng học. .. lượng học riêng (MSE) Chương 3: Phân tích, đánh giá, lựa chọn hồn thiện chế độ cho choòng PDC Ø311mm dựa nguyên lý Năng lượng học riêng (MSE) Phân tích, đánh giá hiệu làm việc cho? ?ng khoan PDC