Nghiên cứu hoàn thiện chế độ khoan cho đối tượng móng mỏ bạch hổ

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TẠ NGỌC ÁNH NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN CHẾ ĐỘ KHOAN CHO ĐỐI TƯỢNG MÓNG MỎ BẠCH HỔ Chuyên ngành : KỸ THUẬT KHOAN - KHAI THÁC DẦU KHÍ LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2010 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TSKH Trần Xuân Đào Cán chấm nhận xét : TS Vũ Văn Ái Cán chấm nhận xét : TS Nguyễn Hữu Chinh Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm … 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 12 năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Tạ Ngọc Ánh Giới tính : Phái nam Ngày, tháng, năm sinh : 16/09/1982 Nơi sinh : Hà Nội Chuyên ngành : Kỹ thuật Khoan – Khai thác Dầu khí MSHV : 09370612 Khố (Năm trúng tuyển) : 2008 1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HỒN THIỆN CHẾ ĐỘ KHOAN CHO ĐỐI TƯỢNG MĨNG MỎ BẠCH HỔ 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Nghiên cứu đánh giá kết khoan tầng móng mỏ Bạch hổ - Nghiên cứu lý thuyết phá hủy đất đá, nguyên lý phá hủy choòng khoan, cấu tạo chúng để làm sở biện luận hồn thiện chế độ cơng nghệ khoan cho đối tượng nghiên cứu - Tính tốn hệ số thực nghiệm làm sở cho việc xây dựng mô hình tốn học vận tốc học khoan cho tầng đá móng nứt nẻ mỏ Bạch hổ 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TSKH Trần Xuân Đào, Trưởng phòng Định hướng khoa học, Viện Nghiên cứu khoa học Thiết kế, Xí nghiệp liên doanh Dầu khí Vietsopetro Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TSKH Trần Xuân Đào 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 - Xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn nhiệt tình thầy Trần Xuân Đào Mặc dù công tác chuyên môn bận thầy quan tâm, hướng dẫn em tận tình để hồn thành luận văn Trong q trình làm luận văn, tác giả cịn nhận giúp đỡ nhiệt tình anh chị em, bạn đồng nghiệp phòng Khoan Sửa giếng, phòng Địa chất thăm dò, viện Nghiên cứu Khoa học & Thiết kế, xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro Ngồi cịn có giúp đỡ, cung cấp thơng 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 cô khoa Kỹ Thuật Địa chất Dầu Khí, đặc biệt thầy mơn Khoan Khai thác Dầu khí, trường đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh Con xin cảm ơn Bố Mẹ khó nhọc sinh thành dưỡng dục cho có ngày hơm Cuối Ánh xin cảm ơn tất bạn động viên, giúp đỡ Ánh sống học tập Vũng Tàu, ngày 02 tháng 12 năm 2010 Tác giả Tạ Ngọc Ánh MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Sản lượng khai thác hàng năm VSP chiếm khoảng 40 ÷ 50% tổng sản lượng tồn ngành, khai thác từ thân dầu đá móng nứt nẻ chiếm đến 80÷90% Cũng tầng đá móng nứt nẻ đối tượng khơng XNLD Vietsovpetro mà nhiều cơng ty dầu khí Việt Nam quan tâm nghiên cứu, đối tượng chứa dầu khí Với tính chất đặc thù, đá móng nứt nẻ có độ bền nén độ mài mòn cao, mạng khe nứt phân bố khơng theo quy luật, khoan vào tầng móng thường xẩy nhiều cố phức tạp dung dịch, mẻ răng, rớt chóp Hiện mỏ Bạch Hổ bước sang giai đoạn tận thăm dò nên giếng khoan phát triển thêm thường giếng cắt thân hai từ giếng cũ khoan vào cấu tạo với độ phức tạp cột địa tầng cao Do khoan vào móng chng sử dụng nhiều có đường kính 165.1mm Do cấu trúc giếng thực tế, nghiên cứu giới Việt Nam chủ yếu tập trung vào choòng 215.9mm khoan vào tầng móng mà chưa có nhiều nghiên cứu chng có đường kính nhỏ 215.9mm khoan vào tầng móng Đối với XNLD Vietsovpetro, thời gian khoan đá móng nứt nẻ chiếm tỉ trọng trung bình khoảng 1/3 tổng thời gian thi công giếng khoan mỏ Bạch hổ Mặc dù vậy, Vietsovpetro chưa có nhiều nghiên cứu để áp dụng chế độ khoan phù hợp cho choòng 165.1mm đá móng nên việc nghiên cứu hồn thiện chế độ cơng nghệ khoan đá móng nứt nẻ nhằm tăng tuổi thọ choòng khoan, giảm thời gian phi sản xuất cố, nghĩa giảm giá thành mét khoan yêu cầu cấp bách đặt XNLD Vietsovpetro Mục đích, đối tượng, phạm vi phương pháp nghiên cứu Mục đích đề tài: Nghiên cứu hồn thiện chế độ cơng nghệ khoan cho đối tượng móng mỏ Bạch Hổ Đối tượng nghiên cứu đề tài: chng khoan đường kính 165.1mm Phạm vi nghiên cứu đề tài: choòng khoan ba chóp xoay đường kính 165.1mm khoan tầng móng mỏ Bạch Hổ Phương pháp nghiên cứu: phân tích - thống kê, mơ hình hóa Luận điểm bảo vệ Xây dựng mơ hình vận tốc học khoan với hệ số thực nghiệm tính tốn phù hợp cho tầng đá móng mỏ Bạch hổ Ý nghĩa khoa học thực tiễn Ý nghĩa khoa học: lần hồn thiện chế độ cơng nghệ cho chng 165.1mm sở xây dựng mơ hình vận tốc học với hệ số thực nghiệm phù hợp với tầng móng mỏ Bạch Hổ Chế độ cơng nghệ biểu diễn mơ hình tốn học mới, với hệ số thực nghiệm cho phương trình phù hợp với đối tượng móng mỏ Bạch hổ Kết đạt nhanh chóng áp dụng cho cơng tác thiết kế thi cơng giếng khoan dầu khí Ý nghĩa thực tiễn: giảm thiểu rủi ro, góp phần nâng cao vận tốc học khoan, cải thiện hiệu suất khoan, nâng cao hiệu kinh tế cho XNLD Vietsovpetro Tài liệu sở luận văn Luận văn xây dựng dựa sở tham khảo: Các loại sách chun ngành dầu khí ngồi nước: Thiết kế công nghệ khoan giếng dầu khí – Trần Xuân Đào; Kỹ thuật khoan dầu khí – Lê Phước Hảo; Cơ sở khoan khai thác dầu khí – Lê Phước Hảo; Drilling engineering – Neal J Adams; Oilwell drilling engineering – H Rabaia; Drilling of oil and gas well – N.G Sereda and E M Solovgov; Directional Drilling - T A Inglis, Advance oilwell drilling engineering handbook – Many people; Applied drilling engineering – Adam T Bourgoyne; Гидро-Механика углубления и цементирования скважин – А.И Булатов Г.Г.Габузов… Các tài liệu địa chất địa vật lý báo cáo thi công giếng khoan mỏ Bạch Hổ Các báo, tạp chí chun ngành cơng nghệ khoan đá móng Việt Nam giới Tài liệu cơng nghệ chế tạo chng khoan công ty Smith bit, Baker Hughes Các phần mềm tính tốn chun ngành khoan Drilling office, Rocky, Landmark 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 đối tượng móng mỏ Bạch Hổ, bao gồm: Tổng quan địa chất tầng móng mỏ Bạch Hổ: giới thiệu sơ lược địa tầng mỏ Bạch Hổ; Giới thiệu cấu trúc đất đá, thành phần, độ cứng đá móng Tổng quan cơng nghệ khoan mỏ Bạch Hổ: loại cấu trúc giếng, quỹ đạo giếng khoan sử dụng, cố phức tạp xẩy khoan mỏ Bạch hổ, hệ dung dịch sử dụng, công nghệ gia cố giếng khoan Tổng quan cơng tác khoan móng mỏ Bạch hổ: đề cập đến kinh nghiệm thi công tầng đá móng mỏ Bạch hổ Các loại cấu trúc, quỹ đạo giếng, cơng nghệ khoan tầng móng, hệ dung dịch sử dụng tầng móng,… Chương 2: Các lý thuyết nghiên cứu choòng chế độ công nghệ khoan Lý thuyết phá hủy đất đá chng khoan Trình bày cấu tạo chng khoan ba chóp xoay: chng ba chóp xoay cắm Lý thuyết đánh giá chng khoan ba chóp xoay: đánh giá chng theo tiêu chuẩn IADC, đánh giá choòng theo tiêu chuẩn Nga Các lý thuyết tính tốn chế độ cơng nghệ khoan tác giả khác nhau: giới thiệu mơ hình tính tốn vận tốc học khoan Galle and Goods, R A Bavalov, công ty Baker huge, công ty Reed Chương 3: Nghiên cứu hồn thiện chế độ cơng nghệ khoan cho chng 165.1mm đối tượng móng mỏ Bạch Hổ Nghiên cứu, đánh giá tiêu kinh tế kỹ thuật chng 165.1mm khoan móng mỏ Bạch Hổ: Phân tích đánh giá số liệu thực tế chng 165.1mm móng mỏ Bạch hổ từ số liệu mud logging, báo cáo khoan hàng ngày, báo cáo phân tích cố Lập bảng so sánh hiệu hoạt động loại choòng khoan, biện luận xây dựng mơ hình tính tốn phù hợp cho chng 165.1mm khoan vào tầng móng Xây dựng mơ hình vận tốc học khoan: Tính tốn số liệu cụ thể, áp dụng vào số mơ hình có để tính tốn hệ số thực nghiệm phù hợp cho chng 165.1mm khoan vào tầng móng Bạch Hổ Biện luận xây dựng mơ hình biểu diễn vận tốc học khoan phù hợp với điều kiện tầng móng mỏ Bạch hổ Phần kết luận kiến nghị: tóm lược kết tính tốn đạt đưa kiến nghị nhằm hoàn chỉnh đề tài nghiên cứu mở rộng phạp vi áp dụng đề tài MỤC LỤC MỞ Đầu Mục lục……………………………………………………………………… Chương 1: Tổng quan công tác khoan đối tượng móng mỏ Bạch Hổ 1.1 Tổng quan địa chất mỏ Bạch Hổ 1.1.1 Cấu trúc địa chất mỏ Bạch Hổ…………………………………… 1.1.2 Kiến tạo………………………………………………………………… 10 1.2 Tổng quan công nghệ khoan mỏ Bạch Hổ 1.2.1 Tổng quan xây dựng giếng khoan…………………………………… 13 1.2.2 Các loại cấu trúc profin giếng khoan……………………………… 16 1.2.2.1 Cấu trúc giếng khoan……………………………………………… 16 1.2.2.2 Profin giếng khoan………………………………………………… 20 1.2.3 Công nghệ khoan…………………………………………………… 22 1.2.4 Hệ thông số dung dịch………………………………………… 24 1.2.5 Công nghệ gia cố giếng khoan………………………………………… 26 1.3 Tổng quan công nghệ khoan tầng đá móng nứt nẻ vùng mỏ Bạch Hổ 1.3.1 Cấu trúc giếng khoan cho đối tượng móng…………………………… 28 1.3.2 Các dạng quỹ đạo giếng khoan cho đối tượng móng………………… 30 1.3.3 Chng chế độ khoan đá móng nứt nẻ……………………… 30 1.3.4 Các hệ dung dịch sử dụng đá móng nứt nẻ……………………… 31 1.3.5 Cơng tác gia cố ống chống móng nứt nẻ………………………… 33 Chương 2: Các lý thuyết choòng khoan chế độ cơng nghệ khoan 2.1 Tính chất lý chế phá hủy đất đá choòng khoan 2.1.1 Tính chất lý đất đá…………………………………………… 34 2.1.2 Cơ chế phá hủy đất đá choòng khoan…………………………… 36 2.2 Lý thuyết chng khoan ba chóp xoay 2.2.1 Thân chng ba chóp xoay…………………………………………… 38 2.2.2 Góc đặt trục chóp xoay (pin angle) góc chóp xoay (cone angle) 40 2.2.3 Độ lệch trục chóp xoay………………………………………… 41 2.2.4 Đường dẫn dung dịch vòi phun thủy lực………………………… 43 2.2.5 Hệ thống bôi trơn ổ bi……………………………………………… 46 2.2.6 Chóp xoay…………………………………………………………… 47 2.2.7 Răng chng………………………………………………………… 50 2.2.8 Ổ bi choòng khoan……………………………………………… 53 2.2.9 Đánh giá độ mòn choòng khoan…………………………………… 56 2.3 Lý thuyết chế độ khoan 2.3.1 Ảnh hưởng chế độ khoan tới vận tốc học…………………… 61 2.3.1.1 Ảnh hưởng chủng loại choòng tới vận tốc học…………… 61 2.3.1.2 Ảnh hưởng tính chất đất đá tới vận tốc học……………… 61 2.3.1.3 Ảnh hưởng tính chất dung dịch khoan tới vận tốc học…… 62 2.3.1.4 Ảnh hưởng tải trọng choòng tới vận tốc học………… 63 2.3.1.5 Ảnh hưởng tốc độ quay tới vận tốc học khoan…………… 64 2.3.1.6 Ảnh hưởng độ mòn tới vận tốc học………………… 65 2.3.1.7 Ảnh hưởng chế độ thủy lực tới vận tốc học……………… 65 2.3.2 Thiết kế chế độ khoan……………………………………………… 66 2.3.2.1 Tải trọng………………………………………………………… 66 2.3.2.2 Vận tốc quay……………………………………………………… 67 2.3.2.3 Lưu lượng bơm…………………………………………………… 68 2.4 Lựa chọn choòng khoan lý thuyết tối ưu chế độ khoan 2.4.1 Các tiêu chuẩn để lựa chọn choòng khoan………………………… 79 2.4.2 Lý thuyết tối ưu chế độ khoan……………………………………… 81 2.4.2.1 Mơ hình Galle – Wood……………………………………… 82 2.4.2.2 Mơ hình Prestone – Moore…………………………………… 83 2.4.2.3 Mơ hình Young – don, Murphy……………………………… 83 2.4.2.4 Mơ hình bourgoyne – Young …………………………………… 83 2.4.2.5 Mơ hình toán thống kê…………………………………………… 86 0.83 6.56 6.01 5.53 5.10 4.75 4.46 4.24 4.08 3.99 3.96 4.00 0.92 6.70 6.05 5.46 4.93 4.47 4.08 3.75 3.49 3.29 3.16 3.10 1.00 6.93 6.17 5.47 4.84 4.27 3.78 3.34 2.98 2.68 2.44 2.27 1.08 7.23 6.37 5.57 4.83 4.16 3.56 3.02 2.55 2.14 1.80 1.53 1.17 7.62 6.65 5.75 4.91 4.13 3.42 2.78 2.21 1.70 1.25 0.87 1.25 8.09 7.02 6.01 5.06 4.19 3.37 2.63 1.95 1.33 0.78 0.30 1.33 8.65 7.47 6.35 5.31 4.32 3.41 2.55 1.77 1.05 0.40 1.42 9.29 8.00 6.78 5.63 4.54 3.52 2.56 1.67 0.85 0.09 1.50 10.01 8.62 7.30 6.04 4.85 3.72 2.66 1.66 0.73 Khi Q = 24 l/s G,kg N, v/s 0.83 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 8.23 7.46 6.77 6.14 5.57 5.07 4.64 4.27 3.97 3.74 3.57 0.92 8.22 7.33 6.51 5.75 5.06 4.44 3.88 3.39 2.96 2.60 2.31 1.00 8.30 7.28 6.33 5.45 4.64 3.89 3.20 2.59 2.03 1.55 1.13 1.08 8.45 7.32 6.24 5.24 4.29 3.42 2.61 1.87 1.19 0.58 0.03 1.17 8.70 7.43 6.23 5.10 4.03 3.03 2.10 1.23 0.43 - - 1.25 9.02 7.63 6.31 5.05 3.86 2.73 1.67 0.68 - - - 1.33 9.43 7.92 6.47 5.08 3.76 2.51 1.33 0.21 - - - 1.42 9.92 8.28 6.71 5.20 3.75 2.38 1.06 - - - - 1.50 10.50 8.73 7.03 5.40 3.83 2.32 0.89 - - - - Giá trị vận tốc học khoan phần biến thiên với ý nghĩa vật lý đại lượng chế độ học khoan Tuy nhiên, xẩy tượng vận tốc học giảm tăng tải trọng sau vận tốc học tăng lên chiều với tải trọng Hiện 107 tượng xảy tính đặc trưng khoan tầng đá móng nứt nẻ hang hốc nhiều Điều chứng minh số liệu đo sonic, đường biểu diễn giá trị sonic có xu hướng giống với đường biểu diễn giá trị vận tốc học khoan Giá trị đo sonic thể độ rỗng đất đá đo Theo số liệu địa chất tầng móng mỏ Bạch hổ có nứt nẻ hang hốc lớn tập trung phần phía móng, có khu vực vịm trung tâm hang hốc nứt nẻ nhiều dẫn đến tượng khoan không tuần hoàn (khoan mù), dung dịch khoan nước biển ơm tampon có độ nhớt cao để đẩy mùn khoan khỏi đáy giếng Càng xuống sâu độ nứt nẻ hang hốc giảm xuống, minh chứng giếng khoan bơm ép nước khoan sâu vào tầng móng độ tiếp nhận nước giảm xuống 108 Đường vận tốc học theo chiều sâu Đường sonic theo chiều sâu m/s (m/h) 10 20 30 40 50 60 4026 4026 4031 4031 4036 4041 4041 4046 4046 (m (m) 4036 4051 4051 4056 4056 4061 4061 4066 4066 109 50 100 150 200 Vận tốc vs Chiều sâu Sonic vs Chiều sâu 10 40 4716 4716 4736 4736 4756 4756 4776 4776 4796 4796 4816 4816 4836 4836 4856 4856 4876 4876 4896 4896 110 45 50 55 60 65 Để giải tính khơng đồng đá móng, luận văn tách riêng phần móng nứt nẻ, hang hốc nhiều phần móng sâu có độ nứt lẻ hang hốc làm hai phần xây dựng phương trình vận tốc học khoan cho phần a) Xác định mơ hình vận tốc học khoan cho phần móng phía trên: Các bước xác định hệ số thực nghiệm tiến hành tương tự trên, kết cho ta: a = -1.5x10-11 b = 1.28x10-3 c = -1.83x10-3 d = -2.24x10-6 k = 6.48x10-3 Thay hệ số vào phương trình (4) ta được: V = −1.5 × 10 −11 G + 1.28 × 10 −3 Q − 1.83 × 10 −3 N − 2.24 × 10 −6 GQN + 6.48 × 10 −3 (6) Trong phương trình (6) hệ số giá trị tải trọng tốc độ quay mang giá trị âm chứng tỏ tải trọng tốc độ quay biến thiên ngược chiều với giá trị vận tốc học khoan Nghĩa vận tốc học khoan giảm ta tăng tải trọng tăng tốc độ quay Sau có phương trình tính vận tốc học khoan, tập hợp số liệu gồm 835 nhóm số liệu chế độ khoan sử dụng để tính hệ số tương qua R Hệ số tương quan R tính theo cơng thức: R = Q x100 (%) ∑ (V n Q= ∑ (V i =1 n i =1 pi −V − Vi ) pi ) + ∑ (V n i =1 (2) − Vi ) pi Lập bảng tính Excel ta có kết quả: Q = 0.737 suy R = 85.7 % 111 Biểu đồ phân bố giá trị v ận tốc học 20 Thực tế 18 Tính toán 16 V, m/h 14 12 10 0 200 Số điểm 400 600 800 Bảng 3.4: Bảng kết vận tốc học (V, m/h) theo công thức (5) thay đổi giá trị tải trọng, vòng quay lưu lượng Khi Q = 18 l/s G,kg N, v/s 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 0.83 15.24 14.31 13.27 12.12 10.86 9.49 8.02 6.43 4.74 2.94 0.92 14.20 13.25 12.20 11.03 9.76 8.38 6.90 5.30 3.60 1.79 1.00 13.06 12.10 11.03 9.86 8.58 7.19 5.69 4.08 2.36 0.54 1.08 11.83 10.86 9.78 8.59 7.30 5.90 4.38 2.76 1.04 - 1.17 10.51 9.52 8.43 7.24 5.93 4.51 2.99 1.36 - - 1.25 9.09 8.10 7.00 5.79 4.47 3.04 1.51 - - - 1.33 7.59 6.58 5.47 4.25 2.91 1.48 - - - - 1.42 5.99 4.97 3.85 2.61 1.27 - - - - - 1.50 4.30 3.27 2.14 0.89 - - - - - - 1.58 2.52 1.48 0.33 - - - - - - - 1.67 0.65 - - - - - - - - - 2.00 - - - - - - - - - - 112 Khi Q = 22 l/s G,kg N, v/s 7000 8000 0.83 15.06 14.09 0.92 13.99 1.00 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 13.03 11.85 10.56 9.17 7.67 6.06 4.34 2.51 13.01 11.93 10.74 9.44 8.03 6.51 4.89 3.16 1.31 12.83 11.84 10.74 9.54 8.22 6.80 5.27 3.63 1.88 0.02 1.08 11.58 10.58 9.47 8.25 6.92 5.48 3.93 2.28 0.51 - 1.17 10.24 9.22 8.10 6.86 5.52 4.06 2.50 0.83 - - 1.25 8.81 7.78 6.64 5.38 4.03 2.56 0.98 - - - 1.33 7.29 6.24 5.08 3.82 2.44 0.96 - - - - 1.42 5.67 4.61 3.44 2.16 0.77 - - - - - 1.50 3.97 2.89 1.70 0.41 - - - - - - 1.58 2.17 1.08 - - - - - - - - 1.67 0.28 - - - - - - - - - Từ bảng 2.5 cho thấy thông số chế độ khoan phản ánh tính đặc trưng tầng đá móng nứt nẻ, hang hốc lớn Theo số liệu khoan thực tế, giá trị vận tốc học khoan khoan phần móng thường đạt vận tốc học cao trung bình 6.5 m/h có đạt tới 20 m/h, vận tốc học cao so với thiết kế đưa khoan tầng móng bình thường Rõ ràng vận tốc học khoan tối ưu khoan đá móng nứt nẻ hang hốc nhiều đạt khơng phụ thuộc vào tải trọng, vịng quay lưu lượng mà phụ thuộc chủ yếu vào độ nứt nẻ hang hốc đá móng khoan Chính với điều kiện thiết bị cơng nghệ có XNLD Vietsovpetro giá trị thơng số chế độ khoan để vận tốc học đạt giá trị tối ưu mà khoan cụ roto hoạt động an tồn là: Tải trọng, Vịng quay, v/p Lưu lượng, l/s 12-14 60-80 26-28 So sánh với thông số chế độ khoan thực tế vận giá trị tải trọng vịng quay khơng cần tăng lên Cịn có giá trị lưu lượng cần tăng lên để thổi mùn khoan khỏi đáy 113 giếng, nhiên giá trị khơng q cao đẩy dung dịch mùn khoan vào sâu hang hốc nứt nẻ làm nhiễm bẩn thành hệ b Xác định mơ hình vận tốc học khoan cho phần móng phía Các bước xác định hệ số thực nghiệm tiến hành tương tự trên, kết cho ta: a = 1.15x10-11 b = -7.09x10-5 c = -1.13x10-3 d = -1.87x10-6 k = 1.68x10-3 Thay hệ số vào phương trình (4) ta được: V = 11.5 × 10 −11 G − 7.09 × 10 −5 Q − 1.13 × 10 −3 N − 1.87 × 10 −6 GQN + 1.68 × 10 −3 (7) Trong công thức (7) hệ số thực nghiệm tải trọng mang dấu “ - ” nên vận tốc học khoan biến thiên chiều với tải trọng, hệ số thực nghiệm tốc độ quay lưu lượng mang dấu âm nên biến thiên ngược chiều vận tốc học Sau có phương trình tính vận tốc học khoan, tập hợp số liệu gồm 835 số nhóm liệu chế độ khoan sử dụng để tính hệ số tương qua R Hệ số tương quan R tính theo cơng thức: R = Q x100 (%) ∑ (V n Q= ∑ (V i =1 n i =1 pi −V − Vi ) pi ) + ∑ (V n i =1 (2) − Vi ) pi Lập bảng tính Excel ta có kết quả: Q = 0.783 suy R = 88.5 % So sánh biểu đồ phân bố giá trị vận tốc mơ hình phần móng phía mơ hình phần móng phía Các giá trị vận tốc phần móng phía có xu phân dị điều chứng tỏ đồng đá móng phía 114 Biểu đồ phân bố giá trị vận tốc học 20 Thực tế 18 Tính tốn 16 14 V, m/h 12 10 0 200 Số điểm 400 600 800 Bảng 2.6: Bảng kết vận tốc học (V, m/h) theo công thức (5) thay đổi giá trị tải trọng, vòng quay lưu lượng Khi Q = 18 l/s G,kg N, v/s 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 0.83 6.31 7.08 7.94 8.87 9.89 10.99 12.18 13.45 14.80 16.23 0.92 5.62 6.38 7.22 8.15 9.16 10.25 11.42 12.68 14.02 15.45 1.00 4.87 5.62 6.45 7.37 8.37 9.45 10.61 11.86 13.19 14.60 1.08 4.06 4.80 5.62 6.53 7.52 8.59 9.74 10.98 12.30 13.70 1.17 3.20 3.93 4.74 5.63 6.61 7.67 8.82 10.05 11.36 12.75 1.25 2.28 3.00 3.80 4.68 5.65 6.70 7.84 9.05 10.35 11.74 1.33 1.30 2.01 2.80 3.68 4.63 5.67 6.80 8.01 9.30 10.67 1.42 0.26 0.96 1.75 2.61 3.56 4.59 5.70 6.90 8.18 9.54 1.50 - - 0.64 1.49 2.43 3.45 4.55 5.74 7.01 8.36 115 Khi Q = 20 l/s G,kg N, v/s 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 0.83 6.20 6.96 7.80 8.73 9.73 10.83 12.00 13.26 14.60 16.02 0.92 5.50 6.24 7.07 7.99 8.98 10.06 11.23 12.47 13.80 15.21 1.00 4.73 5.47 6.29 7.19 8.18 9.24 10.40 11.63 12.95 14.35 1.08 3.91 4.64 5.45 6.34 7.31 8.37 9.51 10.73 12.04 13.43 1.17 3.04 3.75 4.55 5.43 6.39 7.44 8.57 9.78 11.07 12.45 1.25 2.11 2.81 3.59 4.46 5.41 6.45 7.57 8.77 10.05 11.42 1.33 1.12 1.81 2.58 3.44 4.38 5.40 6.51 7.70 8.97 10.33 1.42 0.07 0.75 1.52 2.36 3.29 4.30 5.40 6.58 7.84 9.18 1.50 - - - 1.23 2.14 3.15 4.23 5.40 6.65 7.98 Khi Q = 24 l/s G,kg N, v/s 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 0.83 5.98 6.71 7.53 8.43 9.42 10.49 11.64 12.87 14.19 15.59 0.92 5.25 5.97 6.78 7.67 8.64 9.69 10.83 12.05 13.35 14.74 1.00 4.46 5.17 5.97 6.84 7.80 8.84 9.96 11.17 12.46 13.83 1.08 3.62 4.32 5.10 5.96 6.90 7.93 9.04 10.23 11.51 12.87 1.17 2.72 3.41 4.17 5.02 5.95 6.97 8.06 9.24 10.51 11.85 1.25 1.77 2.44 3.19 4.02 4.94 5.94 7.03 8.19 9.44 10.78 1.33 0.76 1.41 2.15 2.97 3.88 4.86 5.93 7.09 8.32 9.64 1.42 - - 1.06 1.87 2.76 3.73 4.79 5.93 7.15 8.45 1.50 - - - 0.70 1.58 2.54 3.58 4.71 5.92 7.21 Theo kết tính tốn từ phương trình vận tốc học cho phần móng phía dưới, giá trị tải trọng ảnh hưởng trực tiếp chiều với giá trị vận tốc học khoan nên để đạt vận tốc học cao ta cần tăng giá trị tải trọng Lưu lượng vận tốc quay biến thiên ngược chiều nên cần giữ nguyên lấy thấp so với số liệu thực tế 116 Do thơng số chế độ khoan tối ưu đề xuất để gia tăng tốc độ học khoan tầng móng phái sử dụng chng 165.1mm là: Tải trọng, Vòng quay, v/p Lưu lượng, l/s 16-18 80-100 20-24 Phương trình (6) phương trình (7) phần biểu diễn ý nghĩa vật lý vận tốc học cho tầng đá móng mỏ Bạch hổ Tuy nhiên hạn chế mặt số liệu, số liệu khơng có độ biến dị cao nên kết tính tốn vận tốc học khoan xác miền xác định biên số liệu đầu vào 117 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đề tài luận văn bao hàm nhiều kiến thức, khơng có kiến thức kỹ thuật cơng nghệ khoan mà cịn kiến thức toán học, kiến thức sức bền vật liệu, kiến thức địa chất…cho nên để giải tốt, chi tiết đề tài đòi hỏi phải có đầu tư nghiên cứu tổng thể nhiều chuyên ngành liên quan có tham gia nhiều chuyên gia nhiều lĩnh vực Với khoảng thời gian nghiên cứu có hạn luận văn tập trung giải vấn đề sau: Tầng đá móng mỏ Bạch hổ đối tượng có độ cứng cao, hang hốc nứt nẻ nhiều Khi khoan tầng móng mỏ Bạch hổ thường xẩy dung dịch, có giếng cịn xẩy tình trạng tuần hoàn hoàn toàn Luận văn thu thập, thống kê đầy đủ chi tiết thực trạng khoan tầng móng mỏ Bạch hổ XNLD Vietsovpetro Đặc biệt số liệu thông số chế độ khoan Từ số liệu này, luận văn phân tích đánh giá tiêu kinh tế kỹ thuật chng khoan 165.1mm khoan móng mỏ Bạch hổ Với loại chng khoan có XNLD Vietsovpetro, loại choòng khoan 165.1mm lựa chọn để khoan móng cho kết tốt chng XR40 Mơ hình hàm mũ mơ hình Galle-Woods tính tốn tìm hệ số thực nghiệm khu vực Hai mơ hình mặc hệ số tương quan cao lại gặp nhiều hạn chế áp dụng vào tầng đá móng mỏ Bạch hổ Chính luận văn tìm mơ hình phù hợp cho tầng móng mỏ Bạch hổ là: Mơ hình vận tốc học khoan cho phần móng phía trên: V = −1.5 × 10 −11 G + 1.28 × 10 −3 Q − 1.83 × 10 −3 N − 2.24 × 10 −6 GQN + 6.48 × 10 −3 Mơ hình vận tốc học khoan cho phần móng phía dưới: V = 11.5 × 10 −11 G − 7.09 × 10 −5 Q − 1.13 × 10 −3 N − 1.87 × 10 −6 GQN + 1.68 × 10 −3 hai phương trình gải yêu cầu mà nhiệm vụ đề tài đặt Mơ hình biểu diễn đầy đủ thơng số chế độ khoan.Các hệ số khu vực phần phản ánh ý nghĩa vật lý giá trị tải trọng, lưu lượng bơm tốc độ quay 116 Mô hình tính vận tốc học khoan áp dụng nhanh chóng thuận tiện cơng tác thiết kế thi công giếng khoan Mặc dù mơ hình phản ánh giá trị thơng số chế độ khoan với giới hạn luận văn, đề tài chưa sâu nghiên cứu yếu tố khác làm ảnh hưởng tới vận tốc học khoan như: biến thiên độ mòn choòng, biến thiên độ cứng, độ nứt nẻ đất đá, ảnh hưởng góc nghiêng giếng,… KIẾN NGHỊ Cần có thêm số liệu thực nghiệm giúp việc lập mơ hình tính tốn vận tốc học khoan có độ xác cao Cần nghiên cứu kỹ độ cứng, độ nứt nẻ tầng đá móng thơng qua thơng số đo điện trở, grama…để áp dụng đưa vào phương trình tính tốn vận tốc học Mở rộng việc nghiên cứu, thống kê số liệu sử dụng loại chng khác hãng nhằm có nhiều miền giá trị để phục vụ việc xây dựng mơ hình tính tốn phù hợp Tập trung nghiên cứu giá trị độ mòn choòng để đưa giá trị phản ánh phương trình tính vận tốc học khoan 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Xuân Đào; Nguyễn Thành Trường; Nguyễn Quốc Phong, Vũ Văn Hưng_Báo cáo tổng kết cơng tác khoan đá móng nứt nẻ mỏ Bạch hổVietsopetro Tricone Tech Traning manual, Hughes Christensen, 2003 IADC Dull grading system for roller bits, Hughes Christensen Trần Xuân Đào_Thiết kế công nghệ khoan giếng dầu khí J.P Nguyễn; Lê Phước Hảo_Kỹ thuật khoan dầu khí Lê Phước Hảo_Cơ sở khoan khai thác dầu khí Drilling engineering_neal J Adams Oilwell drilling engineering_H.Rabaia Drilling of oil and gas well_N.G Serede and E.M Solovgov 10 Directional drilling_T A Inglis 11 Advance oilwell drilling engineering handbook_Many people 12 Applied drilling engineering_Adam T Bourgoyne 13 гидро-Механика углубления и цемеинтирования скважин_А.И.Булатов Г.Г.Габузов 14 Nguyễn Ngọc Kiểng, Ph.D_Thống kê học nghiên cứu khoa học 15 Рабочий проект N 179 на строительство нагнетательной скважины 10009 БК-10 на месторождении “Белый Тигр” LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên học viên : TẠ NGỌC ÁNH Phái : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 16/09/1982 Nơi sinh : Hà Nội Đơn vị cơng tác: Kỹ sư, phịng Khoan Sửa giếng, viện Nghiên cứu khoa học thiết kế dầu khí biển, Xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro Địa liên lạc : P421, nhà A12, khu năm tầng, phường 7, Tp Vũng tàu Quá trình đào tạo: Năm Cơ sở đào tạo Bằng cấp / chuyên môn 2006 ĐH Bách khoa Tp TPHCM khai thác dầu khí Kỹ sư địa chất dầu khí, chuyên ngành khoan 2007 Cơng ty Petroskill Chứng kỹ khoan dầu khí 2008 Công ty Petroskill Chứng kỹ thuật khoan đa đáy 2008 Tập đồn dầu khí Chứng phát triển mỏ 2008 Công ty Schlumberger Chứng phần mềm Osprey reports  2009 Công ty BJ     2010 Công ty Schlumberger   Chứng công nghệ bơm trám xi măng Chứng phần mền Drilling office ... Vietsovpetro Mục đích, đối tượng, phạm vi phương pháp nghiên cứu Mục đích đề tài: Nghiên cứu hồn thiện chế độ cơng nghệ khoan cho đối tượng móng mỏ Bạch Hổ Đối tượng nghiên cứu đề tài: cho? ?ng khoan đường... kết khoan tầng móng mỏ Bạch hổ - Nghiên cứu lý thuyết phá hủy đất đá, nguyên lý phá hủy cho? ?ng khoan, cấu tạo chúng để làm sở biện luận hoàn thiện chế độ cơng nghệ khoan cho đối tượng nghiên cứu. .. trưng áp dụng cho giếng khoan móng mỏ Bạch hổ 28 29 1.3.2 Các dạng quỹ đạo thân giếng khoan cho đối tượng móng Như trình bày phần trên, quỹ đạo giếng khoan cho giếng khoan móng mỏ Bạch hổ có dạng