BÀI TẬP LỚN MÔN PHƯƠNG PHÁP TÌM KIẾM THĂM DÒ THẨM LƯỢNG DẦU KHÍ đề TÀI DRILL STEM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ -o0o - BÀI TẬP LỚN MƠN PHƯƠNG PHÁP TÌM KIẾM THĂM DỊ THẨM LƯỢNG DẦU KHÍ ĐỀ TÀI: DRILL STEM GVHD: ThS Nguyễn Xuân Khá SVTH: Nhóm Trần Thảo Phương Anh 1811456 Nguyễn Phước An 1811381 Đàm Lê Ngọc Hợp 1810159 TP Hồ Chí Minh, tháng 10, 2021 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG II ĐÁ TRẦM TÍCH 2.1 Giới thiệu 2.1.1 Mơi trường trầm tích 2.1.2 Q trình thạch hóa tạo đá trầm tích 2.1.2.1 Nén 2.1.2.2 Tái kết tinh 2.1.2.3 Hòa tan 2.1.2.4 Xi măng hóa 2.1.2.5 Tại sinh (Tân kết tinh) 2.1.2.6 Thay 10 2.1.2.7 Khuấy trộn sinh học 10 2.1.3 Phân loại đá trầm tích 11 2.1.3.1 Đá trầm tích vụn lục địa (hoặc Đá vụn kết) 11 2.1.3.2 Đá trầm tích hóa học: Cacbonat 12 2.1.3.3 Đá trầm tích hóa học non-cacbonat 13 CHƯƠNG III TÍNH CHẤT CỦA DẦU KHÍ 13 3.1 Định nghĩa 13 3.2 Tính chất dầu 14 3.2.1 Tính chất vật lý 14 3.2.1.1 Trọng lượng riêng 14 3.2.2 Thành phần hóa học 15 3.2.2.1 Giới thiệu 15 3.2.2.2 Hàm lượng hydrocacbon 15 3.2.2.3 Hợp chất dị chức (Phi hydrocacbon) 17 3.3 Tính chất khí 18 3.3.1 Định nghĩa 18 3.3.2 Các thành phần khí tự nhiên 18 CHƯƠNG IV Q TRÌNH THÀNH TẠO VÀ TÍCH TRỮ DẦU KHÍ 18 4.1 Death, Decay and Burial 18 4.2 Sự phát triển 19 4.2.1 Sự hình thành trưởng thành Kerogen 22 4.2.1.1 Diagenesis 22 4.2.1.2 Catagenesis 23 4.2.1.3 Metagenesis 23 4.2.2 Cửa sổ tạo dầu 23 4.3 Di cư 23 4.4 Tích tụ 25 4.4.1 Độ rỗng 25 4.4.1.1 Phân loại hình thái phân chia loại độ rỗng 25 4.4.1.2 Phương pháp độ rỗng 26 4.4.2 Độ thấm 26 4.2.2.1 Định nghĩa 26 4.4.2.2 Đo độ thấm 26 4.4.3 Đá móng 27 4.4.4 Bẫy 27 4.4.4.2 Bẫy địa tầng 29 4.4.5 Kết luận 30 CHƯƠNG V: QUÁ TÌNH TÌM KIẾM HYDROCACBON 30 5.1 Lịch sử tìm kiếm 30 5.2 Thăm dị dầu khí 31 5.2.1 Các bể trầm tích 31 5.2.2 Công việc nhà địa chất 32 5.2.3 Công việc nhà địa vật lý 33 5.2.3.1 Giới thiệu 33 5.2.3.2 Phương pháp trọng lực 33 5.2.3.3 Phương pháp từ tính 33 5.2.3.4 Phương pháp địa chấn 34 5.2.4 Quyết định cuối 35 5.5 Phân phối dầu giới 35 CHƯƠNG VII : THÀNH PHẦN GIÀN KHOAN 35 7.5 Drill Stem 35 7.5.1 Khớp xoay 36 7.5.2 Ống Kelly bàn xoay 36 7.5.3 Hệ thống đầu xoay di động (Top Drive System) 39 7.5.4 Thiết bị sàn giàn khác 41 7.5.4.1 Bộ phận trượt 42 7.5.4.2 Bộ phận kẹp 43 7.5.4.3 Cờ lê quay 43 7.5.4.4 Kẹp điện 44 7.5.4.5 Máy quay Kelly 44 7.5.4.6 Power Slips 44 7.5.4.7 Máy nâng khí nén 45 7.5.4.8 Ống nâng (Lifting subs) 45 7.5.4.9 Pipe washer 45 7.5.4.10 Ống giữ mùn (Mud saver) 46 7.5.4.11 Bộ bảo vệ (Protectors) 46 7.5.5 Cột cần khoan (Drill string) 48 7.5.5.1 Cần khoan (Drill pipe) 49 7.5.5.2 Bộ dụng cụ đáy giếng (Bottom hole assembly – BHA) 49 7.5.5.3 Cần nặng (Drill collars) 50 7.5.5.4 Cần khoan nặng (Heavy weight drill pipe) 51 7.5.5.5 Tubings 52 7.5.5.6 Bộ định tâm ống nối (Stabilizers and subs) 53 7.5.6 Choòng khoan 56 7.5.6.1 Choòng khoan kéo (Drag bits) 58 7.5.6.2 Choòng khoan chóp xoay (Roller Cone Bits) 59 7.5.6.3 Choòng khoan kim cương 61 7.5.6.4 Choòng khoan kim cương đa tinh thể 62 7.5.6.5 Choòng doa (Under-reamers) Thiết bị mở lỗ (Hole Openers) 64 7.5.7 Hệ thống bù chuyển động (Motion Compensation System) 64 7.5.7.1 Bộ bù cột cần khoan (Drill string Compensator) 64 7.5.7.2 Bộ kéo ống bao Bộ căng dây hướng dẫn (Marine Riser and Guideline Tensioners) 65 7.5.7.3 Khớp nối lồng (Telescopic Joint) 66 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: chuỗi hóa học hydrocacbon phổ biến (từ Encyclopedia Britannica) 16 Hình 2: Kerogen Woody kerogen .20 Hình 3: Ví dụ bẫy 28 Hình 4: Fault traps Anticlinal traps 29 Hình 5: Bể trầm tích Arabian- Irannian 32 Hình 6: Khớp xoay .36 Hình 7: Khối di động , khớp xoay ống kelly .37 Hình 8: Ống Upper kelly cock .37 Hình 9: Ống lót Kelly ống Kelly saver sub 38 Hình 10: Ống lót Kelly bàn quay 39 Hình 11: Các phận hệ thống đầu xoay di động 40 Hình 12: Các phận trượt sử dụng để xử lý cần khoan 42 Hình 13: Các rãnh trượt sử dụng để xử lý ống chống (phải) cần nặng (trái) 42 Hình 14: Bộ phận kẹp 43 Hình 15: Cờ lê quay .43 Hình 16: Máy quay Kelly (từ mỏ dầu JT) 44 Hình 17: Ống nâng 45 Hình 18: Ống giữ mùn 46 Hình 19: Mũ bảo vệ ren nhựa, kích thước inch, dùng cho cần nặng 47 Hình 20: Ống bảo vệ lắp ghép cột ống chống 47 Hình 21: Bộ bảo vệ đường ống 48 Hình 22: Cần khoan giàn khơi 49 Hình 23: Sơ đồ dụng cụ đáy giếng .50 Hình 24: Cần nặng giàn khoan khơi .51 Hình 25: Cần khoan nặng 52 Hình 26: Dựng giàn khoan nhờ hệ thống tubings 52 Hình 27: Bộ lưỡi định tâm tích hợp .53 Hình 28: Các loại định tâm .53 Hình 29: Mũi doa 54 Hình 30: Ống chéo 54 Hình 31: Ống giảm xóc 55 Hình 32: Ống giảm rung 55 Hình 33: Ống nối chng khoan 56 Hình 34: Nhân viên thiết lập Under Reamer để mở rộng lỗ (tamu.edu, 2003) 57 Hình 35: Thiết bị khoan mở lỗ có đường kính cố định (Getech Equipments International, 2018)57 Hình 36: Chng khoan kéo (Drag bits) cánh, cánh 58 Hình 37: Chng khoan phay (Milled-tooth bits) 60 Hình 38: Chng khoan đính (Tungsten Carbide Insert (TCI)) 61 Hình 39: Các loại choòng khác .61 Hình 40: Choòng khoan kim cương .62 Hình 41: Chng khoan kim cương đa tinh thể .63 Hình 42: Từ trái qua phải (1) Choòng khoan kim cương; (2) Choòng khoan PDC; (3) Choòng khoan TSP 63 Hình 43: Thiết bị mở lỗ (Hole openers) 64 Hình 44: Hệ thống bù chuyển động dây khoan (từ EXLOG) 65 Hình 45: Bộ căng dây căng dây hướng dẫn (từ EXLOG) 66 CHƯƠNG II ĐÁ TRẦM TÍCH 2.1 Giới thiệu Đá trầm tích loại đá lắng đọng (bởi nước, gió băng), tích tụ hóa thạch trầm tích (đá vụn) kết tủa từ dung dịch (đá hóa học) gần bề mặt Trái đất hay hình thành vị trí diễn hoạt động hữu (ví dụ: rạn đá ngầm cacbonat) Chúng hình thành nhiệt độ áp suất tương đối thấp, thường xuất lớp (địa tầng) ngăn cách mặt phân lớp có khác biệt thành phần Đá trầm tích loại đá phổ biến lộ bề mặt Trái đất phần nhỏ toàn lớp vỏ, chủ yếu đá mácma đá biến chất Bao gồm 75% tất loại đá lộ bề mặt Trái đất 2.1.1 Môi trường trầm tích Đá trầm tích hình thành nhiều loại mơi trường nơi tích tụ trầm tích Mơi trường trầm tích thường khu vực có độ cao thấp bề mặt, chia thành mơi trường lục địa, bờ biển môi trường biển Mỗi mơi trường có đặc trưng điều kiện vật lý, hóa học sinh học định, đá trầm tích nắm giữ manh mối mơi trường cổ đại lịch sử Trái đất 2.1.2 Quá trình thạch hóa tạo đá trầm tích Lithification (sự thạch hóa) q trình phức tạp, theo trầm tích chưa kết dính chuyển thành đá Các q trình q trình thạch hóa là: + Nén + Xi măng hóa + Kết tinh Những thay đổi vật lý, hóa học sinh học xảy điều kiện áp suất (lên đến kb) nhiệt độ (phạm vi tối đa từ 100 ° C đến 300 ° C) bình thường phần bên vỏ Trái Đất lớp trầm tích từ thời gian lắng đọng ban đầu đến q trình thạch hóa chúng sau gọi q trình thành tạo đá trầm tích Trong chuỗi trầm tích dày, q trình sụt giảm tạo thành biến chất, trầm tích thay đổi từ đá trầm tích thành đá siêu trầm tích thành đá biến chất Một số nhà địa chất giới hạn thuật ngữ giai đoạn ban đầu thay đổi sau trầm tích, xảy vùng mà trầm tích chưa kết tụ, trình hồn tất trầm tích chuyển thành đá trầm tích nhiều Các q trình q trình thành tạo đá trầm tích là: 7 Nén Tái kết tinh Hịa tan Xi măng hóa Tại sinh (tân kết tinh) Thay Khuấy trộn sinh học Mức độ mà q trình góp phần tạo lượng cặn trầm tích định kiểm soát yếu tố như: + Thành phần + Áp suất (do chôn lấp) + Nhiệt độ + Thành phần chất chất lỏng lỗ rỗng + Kích thước hạt + Độ rỗng tính thấm + Lưu lượng Lưu ý trầm tích lắng đọng tạo đá trầm tích, khơng siliciclastic 2.1.2.1 Nén Thay đổi từ tính đơn giản nén chặt Nén q trình giảm thể tích cặn hạt bị ép lại với Việc giảm thể tích không gian lỗ rỗng giảm giúp giữ đá lại với cách liên kết hạt lại gần tăng ma sát hạt Chất lỏng hạt tống thể tích giảm Mức độ nén chặt kiểm sốt yếu tố hình dạng hạt, phân loại, độ rỗng ban đầu lượng chất lỏng lỗ rỗng có 2.1.2.2 Tái kết tinh Tái kết tinh q trình điều kiện vật lý hóa học tạo định hướng lại mạng tinh thể hạt khoáng Những thay đổi cấu trúc làm cho trầm tích bị thạch hóa Nó xảy để phản ứng với yếu tố áp suất, nhiệt độ đổi pha chất lỏng hay xảy dung dịch tái kết tủa pha khống có đá 2.1.2.3 Hòa tan Hòa tan đề cập đến q trình khống chất bị hịa tan Khi chất lỏng qua lớp trầm tích, thành phần khơng ổn định hịa tan vận chuyển tái kết tủa lỗ rỗng gần đó, nơi có điều kiện khác Sự hịa tan khống chất dung dịch bão hịa khống chất phụ thuộc vào pH, Eh, nhiệt độ, áp suất, PCO2, nồng độ ion, v.v Các khống chất thơng thường để hịa tan chất bay halit, sylvite anhydrit Quá trình quan trọng thường dẫn đến việc hình thành độ rỗng thứ cấp Dung dịch đo áp trình xảy áp suất tập trung điểm tiếp xúc hai hạt trầm tích Điều làm cho hịa tan di chuyển ion phân tử khỏi điểm tiếp xúc, hướng tới khu vực có áp suất thấp hơn, nơi pha hịa tan tái kết tủa 2.1.2.4 Xi măng hóa Xi măng hóa q trình kết tủa hóa học (ở dạng tinh thể mới), liên kết hạt lại với hình thành lỗ rỗng trầm tích đá Một số loại xi măng phổ biến thạch anh, canxit hematit, nhiều loại xi măng biết đến, chẳng hạn aragonit, thạch cao dolomit Dung dịch đo áp tạo xi măng có nguồn gốc nơi thành tạo, nhiều xi măng có khống chất (trước dạng dung dịch pha chất lỏng) Xi măng hóa làm giảm độ rỗng cách lấp đầy khoảng trống hạt Độ pH cao nhiệt độ cao có lợi cho xi măng cacbonat PH thấp nhiệt độ thấp có lợi cho xi măng thạch anh chert Kết vỏ đồng trục hình thành tăng trưởng xi măng xảy mở rộng "tinh thể" vụn có Q trình ngược lại, gọi mài mịn, cho xảy Có chứng cho thấy q trình mài mịn xảy đá cát vơi, trường hợp xi măng hạt đá vơi hịa tan theo cách tương tự dung dịch đá vôi Bề mặt mờ khắc hạt thạch anh số loại đá cát kết dính lỏng lẻo bở dường cho thấy diện trước loại xi măng cacbonat bị rửa trôi 2.1.2.5 Tại sinh (Tân kết tinh) Tại sinh (tân kết tinh) trình pha khống kết tinh trầm tích đá q trình phân chia Các khống chất tạo ra: + Bằng phản ứng liên quan đến pha có trầm tích (hoặc đá) + Thơng qua kết tủa vật liệu đưa vào pha chất lỏng, + Từ kết hợp thành phần trầm tích nguyên sinh thành phần du nhập Quá trình chồng chéo với q trình phong hóa xi măng hóa Nó thường liên quan đến trình kết tinh lại dẫn đến thay Các pha sinh bao gồm silicat thạch anh, fenspat kiềm, đất sét zeolit; cacbonat canxit đôlômit; khoáng chất bay halit, sylvite thạch cao, nhiều loại khác Ví dụ sinh là: + Pyrit từ khoáng chất sắt điều kiện khử + Q trình oxy hóa khống chất sắt điều kiện oxy hóa (gỉ) + Biến đổi khống sét + Hình thành khống sét biến đổi fenspat + Biến đổi tro núi lửa 2.1.2.6 Thay Sự thay bao gồm hòa tan đồng thời khống chất có kết tủa khoáng chất chỗ Thay là: + neomorphic: hạt có pha với hạt cũ, dạng đa hình (tức bị thay hạt hạt plagioclase giàu Na hơn) + pseudomorphic: nơi hạt cũ thay khoáng chất dạng tinh thể phụ thuộc giữ lại + allomorphic: pha cũ thay pha với dạng tinh thể Mặc dù có nhiều pha thay thế, dolomit, opal, thạch anh, mùn số pha quan trọng Ví dụ thay là: + Hóa đá chất hữu + Silic hóa cacbonat + Thay vật liệu hóa thạch pyrit 2.1.2.7 Khuấy trộn sinh học Sự khuấy trộn sinh học đề cập đến hoạt động vật lý sinh học xảy gần bề mặt trầm tích làm cho trầm tích bị trộn lẫn Việc đào bới sinh vật theo 10 Hình 25: Cần khoan nặng 7.5.5.5 Tubings Hệ thống ống thép đặc biệt có đường kính từ 3-11.5 cm, chiều dài khoảng 30 ft (10 m) Hình 26: Dựng giàn khoan nhờ hệ thống tubings 52 7.5.5.6 Bộ định tâm ống nối (Stabilizers and subs) Hình 27: Bộ lưỡi định tâm tích hợp Hình 28: Các loại định tâm Chức định tâm: + Giữ cần nặng trung tâm giếng khoan + Đảm bảo trọng lượng cần nặng tập trung lên choòng khoan + Giảm lực xoắn ứng suất uốn cột cần khoan + Ngăn ngừa kẹt dính tạo lỗ khoan hình chìa khóa cần nặng + Tăng giảm góc khoan định hướng + Giữ hướng đoạn lỗ khoan thẳng Mũi doa (A reamer): Mũi doa đoạn nối mũi khoan cần nặng để cung cấp giếng đồng đường kính khoan thành hệ cứng Mũi doa dùng để mở rộng giếng, doa ống chống để nắn thẳng giếng khoan 53 Hình 29: Mũi doa Việc sử dụng ổn định doa giúp giếng khoan thẳng nhất, mũi doa tập trung mũi khoan cột cần khoan Ngoài vấn đề rắc rối khác thử log, hạ ống chống, xi măng, hoàn thành thử nghiệm, tuổi thọ mũi khoan giảm mạnh tốc độ khoan chậm lại khoan lệch tâm Crossover sub (Ống chéo): Một đoạn ống ngắn, đầu đường kính khơng giống Ống dùng để thay đổi đường kính ngồi cần khoan cột khoan Hình 30: Ống chéo The shock sub (Ống giảm xóc): Ống đưa vào cột cần khoan choòng khoan cần nặng dùng lò xo thép cao su để làm giảm xóc chng khoan khoan vào vỉa đá cứng 54 Hình 31: Ống giảm xóc The bumper sub (Ống giảm rung): Đoạn ống ngắn có tác dụng giảm rung, giúp trì trọng lượng choòng khoan (WOB) giữ căng cột cần khoan Hình 32: Ống giảm rung Ống nối chng khoan (The bit sub): Đoạn ống ngắn hai đầu có ren dùng để nối choòng khoan với cần nặng ống khoan 55 Hình 33: Ống nối chng khoan 7.5.6 Chng khoan Chng khoan có lẽ vật dụng quan trọng q trình khoan Chng khoan đa dạng kiểu dáng, chất liệu, cấu tạo chuyên biệt phù hợp với mục đích sử dụng khác Để chọn chng khoan thích hợp, cần phải nắm đặc điểm loại chng khoan tính chất loại đá khoan Khi chọn choòng khoan phù hợp giảm thiểu tối đa cố xảy thi cơng Đồng thời tránh sai sót, hư hỏng q trình khoan Có bốn loại chng khoan sử dụng để khoan, nhiên có số biến thể loại Bốn loại chng khoan chính: + Drag bits – Chng khoan kéo + Roller cone or rock bits (steel-tooth and insert bits) – Chng chóp xoay + Diamond bits – Chng khoan kim cương + Polycrystalline diamond compact (PDC) bits – Choòng khoan kim cương đa tinh thể Hầu hết chng khoan có vịi phun thủy lực để định hướng dòng mùn khoan với vận tốc cao sang cạnh đáy chng khoan Hai cơng cụ khoan khác sử dụng trình khoan là: 56 + Reamers Hình 34: Nhân viên thiết lập Under Reamer để mở rộng lỗ (tamu.edu, 2003) + Hole Openers Hình 35: Thiết bị khoan mở lỗ có đường kính cố định (Getech Equipments International, 2018) 57 7.5.6.1 Choòng khoan kéo (Drag bits) Choòng khoan kéo (Drag bits) choòng khoan cá (Fishtail bits) thiết kế chng khoan quay phát minh sớm nhất, có tác dụng cắt tạo hình lớp đất đá mà chúng qua Các choòng khoan sản xuất từ thép cao cấp qua xử lý nhiệt, rèn đúc theo kích thước Lưỡi cắt có hình cánh với cạnh cắt mỏng Ngày nay, cạnh cắt làm từ cacbua vonfram mài sắc Thân chng khoan có vòi phun thủy lực Dung dịch khoan từ vòi đẩy mùn khoan khỏi cạnh cắt để giữ cho chúng khoan mượt Ngoài chức vận chuyển mùn khoan lên bề mặt dung dịch khoan cịn có chức làm mát chng, dụng cụ khoan; giữ cho mùn khoan trạng thái lơ lửng; tạo nên cột áp suất thủy tĩnh để cân áp suất vỉa v.v… Vì người ta gọi dung dịch khoan máu giếng khoan Các choòng khoan kéo thiết kế ba chiều bốn chiều với hình dạng cánh cắt thơng thường dành cho thành hệ mềm hình dạng cánh cắt loại nặng dành cho thành hệ hợp cứng Hình 36: Chng khoan kéo (Drag bits) cánh, cánh Ngày chng khoan khơng sử dụng để khoan lớp đất đá cứng Chúng sử dụng thành hệ mềm ngày trở nên lỗi thời đời chng khoan chóp xoay 58 7.5.6.2 Chng khoan chóp xoay (Roller Cone Bits) Các chng khoan chóp xoay thường gọi chng khoan ba hình nón, chng khoan phổ biến + Thân choòng: thép đặc biệt, chịu tải trọng, lực va đập mơmen xoắn + Chóp xoay: chóp nhọn thép + Răng chng: phay đính đảm nhận vai trị cắt, nạo đục đất đá + Ổ trục: có rãnh để lắp ổ bi (bi cầu, bi đũa) Ổ đỡ hở: bôi trơn dung dịch khoan Ổ đỡ kín: bơi trơn dầu Ổ ma sát: ổ đỡ khớp với mặt doa chóp + Vịi phun thủy lực: chế tạo thép hay gốm đặc biệt + Răng đầu nối chng: dạng hình tam giác hình thang Hình dạng chng khoan thiết kế đa dạng để khoan nhiều dạng địa hình khác Một số chng khoan có gắn khít có khả tự làm dung dịch khoan Bao gồm hai loại: + Chòong khoan phay (Milled-tooth bits) + Chng khoan đính (Tungsten Carbide Insert (TCI) or Insert bits) 7.5.6.2.1 Choòng khoan phay (Milled-tooth bits) Các choòng khoan phay (Milled-tooth bits) có thép mài thành hình nón Các chng khoan có nhiệm vụ cắt tạo hình thành hệ chng khoan quay Các có kích thước hình dạng khác nhau, tùy thuộc vào địa hình dự kiến khoan Các phay dài, mảnh có khoảng cách rộng để khoan thành hệ mềm Để có tuổi thọ cao hơn, phay làm thép vật liệu chống mài mịn 59 Hình 37: Chng khoan phay (Milled-tooth bits) Những khoan mảnh dài tạo mùn khoan lớn, khoan ngắn rộng tạo mùn khoan nhỏ hơn, tròn hơn, nghiền nát đẩy lên mặt đất Chng khoan đá có nhiều ổ trục vịng đệm, khả cắt độ quay chúng bị suy giảm thời gian ngắn, ngồi cịn làm giảm tốc độ khoan chất lượng cắt 7.5.6.2.2 Choòng khoan đính (Tungsten Carbide Insert (TCI)) Chng khoan đính (Tungsten Carbide Insert (TCI)) thường làm từ cacbua vonfram thay thép Các chng có nhiều hình dạng khác nhau, từ hình dạng đục dài đến nút trịn ngắn Chng khoan đính thiết kế đặc biệt để sử dụng thành hệ cứng, chẳng hạn đá vôi, đá dolomit, đá granite đá phiến cứng, 60 Hình 38: Chng khoan đính (Tungsten Carbide Insert (TCI)) Hình 39: Các loại chng khác 7.5.6.3 Choòng khoan kim cương Các choòng khoan kim cương bao gồm ba phần: + Diamonds + Matrix + Shank Là chng liền khối (khơng có chóp xoay) với cắt làm từ kim cương (tự nhiên nhân tạo) gắn cố định vào thân mặt bên thân choòng chế tạo hợp kim cứng Mặt cắt dọc theo thân chng có ba dạng: dạng trịn, dạnh hình ngắn dạng hình dài Có ba loại chủ yếu: 61 + Choòng kim cương tự nhiên + Choòng kim cương đa tinh thể PDC (ổn định nhiệt 7500C) + Choòng kim cương đa tinh thể bền nhiệt TSP (ổn định nhiệt 12000C) Cơ chế phá hủy đất đá mài nạo đập – nghiền Ưu điểm mũi khoan kim cương thiết kế đơn giản, tuổi thọ khoan dài chúng khoan hầu hết loại đất đá Nhược điểm là: + Giá cao + ROP chậm + Không phản ứng với thay đổi thạch học + Chất lượng mũi khoan Hình 40: Chng khoan kim cương 7.5.6.4 Chng khoan kim cương đa tinh thể Choòng khoan kim cương đa tinh thể (PDC) gọi Stratapax TSP Chng khoan PDC có cánh đính khoan lớn, cứng, chống mài mòn làm từ tinh thể kim cương nhân tạo liên kết với vật liệu cacbua vonfram sau ép đúc vào thân choòng Đối với thành hệ cứng hơn, choòng khoan PDC trơng giống chng khoan kim cương, viên kim cương nhỏ thay khoảng trống PDC lớn 62 Hình 41: Choòng khoan kim cương đa tinh thể Các choòng khoan PDC tương đối rẻ, khoan nhanh thành hệ mềm đến cứng vừa phải tạo vết cắt lớn, bề mặt vết cắt bị hư hỏng hay biến dạng học Khi gặp lớp đất đá cứng khoan với thông số khoan không phù hợp mùn khoan bị đánh tung lên Do cắt có khả tự mài (để lộ tinh thể tinh thể khác bị vỡ ra) chúng sử dụng khoan thành hệ mềm đến cứng trung bình Hình 42: Từ trái qua phải (1) Choòng khoan kim cương; (2) Choòng khoan PDC; (3) Choòng khoan TSP 63 7.5.6.5 Choòng doa (Under-reamers) Thiết bị mở lỗ (Hole Openers) Choòng doa thiết bị mở lỗ công cụ dùng để mở rộng thành giếng khoan từ lỗ khoan đường kính nhỏ thành đường kính lớn Các lưỡi cắt quay làm thành giếng mở rộng Choòng doa có lưỡi cắt di động lưỡi cắt thiết bị mở lỗ lưỡi cố định Hình 43: Thiết bị mở lỗ (Hole openers) 7.5.7 Hệ thống bù chuyển động (Motion Compensation System) Hệ thống sử dụng hoàn toàn giàn khoan khơi, tàu bán tiềm thủy tàu khoan Có ba thành phần bù chuyển động bản: + Bộ bù cột cần khoan (Drill string Compensator) + Bộ kéo ống bao Bộ căng dây hướng dẫn (Marine Riser and Guideline Tensioners) + Khớp nối lồng (Telescopic Joint) 7.5.7.1 Bộ bù cột cần khoan (Drill string Compensator) Hệ thống bù cột cần khoan (xem hình bên dưới) thiết kế để vơ hiệu hóa tác động giàn khoan lên cột cần khoan thiết bị hỗ trợ móc khác Nó gắn móc khối di động Bộ bù cột cần khoan kết nối với bồn chứa áp suất khơng khí đặt sàn giàn qua vòng ống ống đứng, đồng thời điều khiển giám sát từ bảng điều khiển máy khoan 64 Trong khoan, bù cột cần khoan kiểm sốt trọng lượng chng khoan Máy khoan hạ thấp khối di động liên tục để tiến đến lỗ khoan (lỗ phụ) để trì xi lanh bù q trình vận hành nó, bù cột cần khoan tự động trì trọng lượng chng khoan chọn Khi giàn nâng lên phía trên, trụ bù rút lại móc di chuyển xuống để trì tải chọn Trên thực tế, móc cố định so với đáy biển; giàn bù di chuyển, tạo chuyển động tương đối móc giàn Chuyển động dây khoan so với bàn quay Hình 44: Hệ thống bù chuyển động dây khoan (từ EXLOG) 7.5.7.2 Bộ kéo ống bao Bộ căng dây hướng dẫn (Marine Riser and Guideline Tensioners) Chức kéo ống bao cung cấp đường dẫn cho dung dịch khoan quay trở lại, từ lỗ khoan lên bề mặt dẫn dây khoan dụng cụ khác đến đầu giếng đáy biển Bộ căng dây cung cấp lực căng cho kéo ống bao thông qua hệ thống cáp nối qua puly với loạt xi lanh khí nén, thể hình bên Thường lắp đặt từ bốn đến sáu căng Có thể bù cho chuyển động thẳng đứng nhiều lần so với chiều dài hành trình nhiều sợi cáp xung quanh piston 65 Bộ căng dây hướng dẫn hoạt động nguyên tắc giống căng dây nâng Mục đích chúng trì độ căng xác đường dẫn giàn khoan đế dẫn hướng (nằm đáy biển), loại giàn khoan Hình 45: Bộ căng dây căng dây hướng dẫn (từ EXLOG) 7.5.7.3 Khớp nối lồng (Telescopic Joint) Khớp nối lồng sử dụng để bù lại chuyển động thẳng đứng giàn khoan Nó nằm đỉnh tàu biển, bao gồm thùng bên thùng bên Thùng bên chứa packing tạo thành dấu xung quanh thùng bên Thùng bên có chiều dài hành trình từ 45 ft đến 55 ft khóa học vị trí đóng để dễ dàng vận chuyển giàn 66 ... vào tương lai CHƯƠNG VII: THÀNH PHẦN GIÀN KHOAN 7.5 Drill Stem Viện Dầu khí Hoa Kỳ (API) Hiệp hội nhà thầu Khoan Quốc tế (IADC) định nghĩa Drill stem tất phận sử dụng để khoan phương pháp quay,... ngăn rò rỉ nơi giao phận quay phận cố định Khớp xoay có ba chức chính: + Hỗ trợ nâng Drill stem + Cho phép Drill stem quay quanh + Cung cấp đường kín để mùn khoan bơm xuống bên thân khoan Mùn khoan... có chức trục đầu dẫn động cột cần khoan Động khoan điện truyền động, đặt bên cạnh Drill Stem, làm quay Drill Stem 40 Khung động cơ/thanh dẫn dolly gắn vào cụm vỏ động Toàn tổ hợp di chuyển theo