CÁC PHƯƠNG PHÁP ÁP DỤNG TRONG KHOAN ĐỊNH HƯỚNG ĐỘNG CƠ TRỤC VÍT

MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHOAN ĐỊNH HƯỚNG .3 1.1 Quá trình phát triển khoan định hướng 1.1.1 Lịch sử phát triển .3 1.1.2 Q trình phát triển cơng nghệ 1.2 Các ứng dụng khoan định hướng 1.2.1 Khoan lệch hướng (Sidetracking) 1.2.2 Khoan qua địa điểm tiếp cận 1.2.3 Khoan qua vòm muối 1.2.4 Khoan qua đứt gãy .9 1.2.5 Khoan nhiều giếng thăm dò từ thân giếng đơn có từ trước .9 1.2.6 Tiến hành khoan bờ 10 1.2.7 Phát triển giếng khoan đa đáy biển 10 1.2.8 Khoan qua vùng nhiều cát từ thân giếng đơn 11 1.2.9 Khoan giếng cấp cứu 11 1.2.10 Khoan giếng khoan ngang 12 1.3.Các yêu cầu khoan định hướng 12 CHƯƠNG 2: 13 CÁC PHƯƠNG PHÁP ÁP DỤNG TRONG KHOAN ĐỊNH HƯỚNG 13 2.1 Phương pháp khoan rôto kết hợp với máng xiên .13 2.1.1.Phương pháp thực .13 2.1.2 Ưu nhược điểm 14 2.2 Khoan động đáy 14 2.2.1.Khoan động tuabin 15 2.2.1.1 Phương pháp thực 15 2.2.1.2 Các phận làm lệch hướng lỗ khoan phạm vi sử dụng chúng16 a Sử dụng cần cong 16 b Pere khốt cong 17 c Nhippen lệch tâm 17 d Bộ phận làm lệch P-1 18 e Bộ phận làm lệch OT OTC 18 2.2.1.3 Trang thiết bị cần thiết để tăng giảm cường độ cong giếng .18 2.2.1.4 Ưu nhược điểm 19 2.2.2.Khoan động trục vít .20 2.3 Hệ thống lái chỉnh xiên (RSS) 21 2.3.1 Lịch sử phát triển .21 2.3.2.Ưu nhược điểm RSS 22 2.3.3 Nguyên lí hoạt động RSS 23 2.3.4 Các loại RSS thị trường 24 a Của Baker Huge 24 b Của Halliburton 24 c Của Schlumberger 25 d Các hãng khác 25 CHƯƠNG 3: ĐỘNG CƠ TRỤC VÍT 26 3.1 Cấu tạo nguyên lí hoạt động động trục vít 26 3.1.1.Cấu tạo động trục vít 26 3.1.1.1.Van thông ( Dump valve ) 27 3.1.1.2 Phần công tác tạo công suất (Power section) .28 3.1.1.3.Trục đăng dẫn động 30 3.1.1.4 Khớp nối cong (Adjustable housing) 33 3.1.1.5 Định tâm động .34 3.1.2.nguyên lí làm việc, truyền động thủy lực động trục vít 34 a Nguyên lý hoạt động động trục vít 34 b Sự truyền động thủy lực động trục vít: 35 3.1.3.Thơng số kĩ thuật đường đặc tính động trục vít 36 3.1.3.1 Tính tốn thơng số cho động trục vít .37 a Lượng chất lỏng vòng quay 37 b Tốc độ vòng quay 38 c Mômen quay 38 d Giá trị chênh áp đầy tải .39 3.1.3.2 Đặc tính kỹ thuật động trục vít .40 a Đường biểu diễn số vòng quay .41 b Đường biểu diễn mômen 42 c Đường biểu diễn công suất .42 3.2 Một số thiết bị dụng cụ sử dụng khoan định hướng động trục vít 46 3.2.1 Trang thiết bị 46 3.2.1.1.Choòng khoan 46 3.2.1.2 Máng xiên 47 3.2.1.3 Đầu nối cong .47 3.2.1.4 Bộ định tâm .47 3.2.2 Thiết bị đo thơng số giếng khoan q trình khoan (MWD) 48 3.2.2.1 Bộ thiết bị điện tử điều khiển đo đạc thông số (D&I (Directinal Module)) 50 3.2.2.2.Mô đun pin 53 3.2.2.3.Bộ phận tạo xung (Pulser Module) .54 a Hoạt động phận tạo xung: 54 b.Các phận phận tạo xung 55 c Quá trình tạo xung phận tạo xung 56 3.2.2.4 Cơ cấu kết nối (Interconnect) 56 3.2.2.5.Cảm biến áp suất (Pressure Transducer (PT)) .57 3.2.2.6 Thiết bị xử lí tín hiệu bề mặt (Safe Area Power Suppy (SAP)) 58 3.2.2.7.Remote Terminal (RT) 58 3.2.2.8 Máy tính 59 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO .61 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN STT Số hình vẽ Tên hình vẽ Trang Hình 1.1 Bình đo góc nghiêng axit HF (acid-bottle inclinometer) Hình 1.2 Khoan lệch hướng Hình 1.3 Khoan qua địa điểm không tiếp cận Hình 1.4 Khoan qua vịm muối Hình1.5 Khoan qua đứt gãy Hình 1.6 Hình 1.7 Khoan giếng thăm dị từ giếng đơn có từ trước Tiến hành khoan từ bờ Hình 1.8 Phát triển giếng đa đáy biển 10 Hình 1.9 Khoan qua vùng nhiều cát từ thân giếng đơn 11 10 Hình1.10 Khoan giếng cấp cứu 11 11 Hình1.11 Khoan giếng khoan ngang 12 12 Hình 2.1 Cấu tạo bàn quay rotor 13 13 Hình 2.2 Chng khoan kết hợp với máng nghiêng 14 14 Hình 2.3 Các tầng cánh tuabin khoan 16 15 Hình 2.4 Cần cong 16 16 Hình 2.5 Pere khốt cong 17 17 Hình 2.6 Nhippen lệch tâm 17 18 Hình 2.7 Bộ phận làm lệch P-1 18 19 Hình 2.8 Một đoạn phần cơng tác động trục vít 20 20 Hình 2.9 Rotary Closed Loop System 22 10 21 Hình 2.10 Bản đồ phát triển mỏ BP 22 22 Hình 2.11 “Push the bit” 23 23 Hình 2.12 “Point the bit” 23 24 Hình 3.1 Sơ đồ tổng thể động trục vít 26 25 Hình 3.2 Van thơng 27 26 Hình 3.3 Phần cơng tác tạo cơng suất 28 27 Hình 3.4 Mặt cắt ngang roto stator động trục vít 29 28 Hình 3.5 Bước xoắn 30 29 Hình 3.6 Trục đăng dẫn động 31 30 Hình 3.7 Hệ thống ổ bi 32 31 Hình 3.8 Khớp nối cong 33 32 Hình 3.9 Mặt cắt sơ đồ phận làm việc 35 33 Hình 3.10 40 34 35 Hình 3.11 Hình 3.12 Sơ đồ hệ thống thử nghiệm động trục vít Biểu đồ tương quan mơmen tốc độ quay so với số múi rãnh xoắn rotor stator Đường đặc tính tổng hợp động trục vít 36 Hình 3.13 Sơ đồ hoạt động hệ thống MWD 48 37 Hình 3.14 Khối D&I Module 50 38 Hình 3.15 Xác định góc nghiêng 52 39 Hình 3.16 Xác định góc phương vị 52 40 Hình 3.17 Helix Muleshoe 55 41 Hình 3.18 Quá trình tạo xung 56 42 Hình 3.19 Interconct kiểu định tâm 57 43 Hình 3.20 Pressure Transucer 57 44 Hình 3.21 Thiết bị SAP 58 42 44 45 Hình 3.22 Thiết bị RT 58 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN STT Số hiệu bảng Tên bảng Trang Bảng 2.1 Các loại RSS Baker Huge thị trường 24 Bảng 2.2 Các loại RSS Haliburton thị trường 24 Bảng 2.3 Bảng 2.4 Hình 3.1 Hình 3.2 Các loại RSS Schlumberger thị 25 trường Các loại RSS hãng khác thị 25 trường Đặc tính làm việc động trục vít ¼ ” 4/5 lobe 7.5 stage 41 Bảng đặc tính kỹ thuật loại động trục vít có VSP 45 CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG ĐỒ ÁN VSP ( Vietsovpetro): Liên doanh dầu khí Việt - Nga MWD (Measurement while drilling ) : thiết bị đo khoan PT (Pressure Transducer ) : Cảm biến áp suất D&I (Directinal Module): Bộ điện tử dùng để điều khiển đo đạc thông số SAP (Safe Area Power Supply ) : Thiết bị xử lý tín hiệu bề mặt LWD (logging while drilling) : Đo địa lý giếng khoan SP (Sensor Package ) : Hộp cảm biến BP (Bristish Petroleum) : Cơng ty dầu khí đa quốc gia có trụ sở Ln Đơn, Anh BẢNG QUY ĐỔI ĐƠN VỊ foot (ft) = 0.3 mét (m) thùng / ngày = 0.11 lít / phút (l/ph) gallon / phút (gal/ph) = 3.79 lít / phút (l/ph) vịng / gallon (v/gal) = 0.26 vịng / lít (v/l) pound / inch2 ( psi) = 6.89 kPa ft-lbs = 1.3558 Nm lbs = 4.54 kN pound = 0.4536 kg gauss = 10 microteslas = 100 000 gamma MỞ ĐẦU Trong hoạt động khoan thăm dị hay khoan khai thác dầu khí, việc sử dụng động để truyền chuyển động quay cho chng thao tác bắt buộc Có phương pháp để truyền chuyển động quay cho chng là: truyền động từ bề mặt qua hệ thống cột cần khoan xuống đến choòng, truyền chuyển động quay trực tiếp choòng Trước đây, dàn cố định phương pháp truyền động từ mặt đất thường xuyên sử dụng khoan bàn Roto hay Topdrive Tuy nhiên, ưu việt giếng khoan định hướng, nên cắt xiên phương pháp ứng dụng Từ năm 30 kỉ trước, ngành dầu khí nước ta mà đặc trưng “cánh chim đầu đàn - Vietsovpetro” vào sử dụng động dẫn động trực tiếp cho choòng động tuabin Tuy nhiên, kết cấu phức tạp dễ hỏng hóc gây khó khăn việc sửa chữa bảo dưỡng, nên đến năm 90, liên doanh vào sử dụng động trục vít, với điển hình Black max Ennovi Sự hoạt động ngày đáng tin cậy động đáy, với hỗ trợ thiết bị phụ trợ khiến phương pháp tiếp tục ứng dụng ngày trình khoan giếng VSP Dưới hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo TS Nguyễn Văn Giáp mơn Thiết bị Dầu khí Cơng trình, thuộc trường Đại học Mỏ- Địa chất em định làm đồ án : “Thiết bị dụng cụ sử dụng khoan định hướng” Với đồ án em tập trung trình bày cấu tạo, đặc điểm điển hình động trục vít kết hợp động trục vít thiết bị đo khoan (MWD) để lí giải tại xí nghiệp VSP sử dụng rộng rãi trình khoan giếng khoan định hướng Đồ án chia làm chương : Chương 1: Tổng quan khoan định hướng Chương 2: Các phương pháp áp dụng khoan định hướng Chương 3: Động trục vít Do nhiều phần thiếu hụt tài liệu tiếng Việt nên phần chuyển ngữ từ tiếng Anh sang khơng xác, với kiến thức thân nhiều hạn chế, kinh nghiệm thực tế chưa có nên đồ án khơng thể tránh sai sót Vì mong đóng góp q thầy bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Giáp, thầy cô giáo môn Thiết bị Dầu khí Cơng trình xí nghiệp VSP hướng dẫn tạo điều kiện cho em hồn thành đồ án Hà Nội, ngày 18 tháng năm 2017 Sinh viên Vũ Thị Lan CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHOAN ĐỊNH HƯỚNG 1.1 Quá trình phát triển khoan định hướng Khoan định hướng công nghệ khoan tạo trắc diện giếng khoan lệch so với phương thẳng đứng, theo chương trình từ trước với điều khiển từ bề mặt Tại vị trí cụ thể q trình khoan định hướng, thơng số kĩ thuật lên kế hoạch cụ thể từ trước 1.1.1 Lịch sử phát triển Thuở ban, đầu khoan định hướng đơn công tác sửa chữa giếng, khoan xung quanh cần khoan bị kẹt để thu hồi làm giếng thẳng trở lại, hay sử dụng khoan dập giếng ngăn chặn tượng phun trào Tầm quan trọng khoan định hướng biết đến từ năm 1929, với việc ứng dụng thiết bị đo góc nghiêng giếng suốt q trình khoan mỏ Seminole, Oklahoma Lần thiết bị đo đưa vào sử dụng để khảo sát giếng Seminole thuộc Oklahoma, công tác xác định thông tin địa chất tầng mặt vơ khó khăn để phát triển đồ đường bao dầu thô hay lớp chuẩn đáy Người ta đưa vào sử dụng thiết bị đo góc nghiêng bình axit HF (acid bottle inclinometer -đây loại thiết bị sử dụng để xác định góc nghiêng giếng suốt thời gian khảo sát giếng) Hình 1.1 Bình đo góc nghiêng axit HF (acid- bottle inclinometer) Cấu tạo chai thủy tinh chứa axit Flohidric (HF) Do đặc tính HF có khả khắc lên thủy tinh nên dựa vào hình dạng vết khắc hồn tồn xác định góc nghiêng) nhiên dụng cụ đề nhiều vấn đề Hầu hết giếng cong, cá biệt vài nơi kiểm tra có độ nghiêng lên tới 500 - Thường xảy độ gập lớn: việc thay đổi góc nghiêng thường đột ngột, thực tế thường sử dụng chng thủy lực nhỏ, sau doa tiếp đạt đường kính yêu cầu nhằm giảm độ gập 3.2.1.2 Máng xiên Máng xiên hay gọi máng đổi hướng, chi tiết dạng máng, nghiêng vài độ có đầu nhọn cắm vào đất đá mềm cố định xi măng để tránh xoay khoan cụ làm việc Máng xiên định hướng nhờ dụng cụ đo thơng thường, sau đặt xuống đáy giếng nhờ tác dụng tải trọng Tải trọng làm gãy chốt chịu lực, giải phóng chng khoan có đường kính nhỏ đặt bên máng xiên Khi khoan 5-6 m người ta kéo toàn dụng cụ khoan máng xiên lên để sau thả dụng cụ khoan doa đoạn tăng góc này.Quy trình thực sau: - Đặt máng xiên khoan cụ - Tăng tải trọng lên chng, cắt chốt chịu lực để giải phóng chng khoan - Khoan với tốc dộ chậm - Kéo khoan cụ máng xiên lên - Thả dụng cụ khoan doa để doa đoạn tăng góc 3.2.1.3 Đầu nối cong Nguyên lý làm việc tựa tác động máng đổi hướng đẩy choòng khoan hướng lệch mong muốn Đầu nối cong làm lệch tâm tải trọng ( tạo cột cần nặng) lên choòng khoan, gây nên momen uốn điểm tựa ( tức đầu nối cong ) lên đáy giếng Phản lực đất đá có khuynh hướng đẩy chng khoan vào phía trục giếng khoan Lực bên thành phụ thuộc vào: - Tải trọng lên choòng - Khoảng cách choòng khoan đầu nối cong - Phản lực đất đá - Đường kính giếng - Độ cứng vững khoan cụ tải điểm làm lệch 3.2.1.4 Bộ định tâm Được dùng để : - Tạo độ lệch trục dụng cụ đáy so với trục thân giếng, tạo độ lệch trục tải trọng đáy theo nguyên lý đòn bẩy - Bộ định tâm điểm tựa tạo uốn cho quỹ đạo giếng khoan - Bộ định tâm tạo độ lệch trục cần thiết dụng cụ đáy trục giếng theo tỉ lệ đoạn từ điểm tựa ( chỗ đặt định tâm) đến mũi khoan đoạn đối diện qua điểm tựa có tác dụng địn bẩy 47 3.2.2 Thiết bị đo thơng số giếng khoan q trình khoan (MWD) Cơng nghệ MWD (Measument While Drilling) giới thiệu vào năm 80 kỷ trước Đúng tên gọi nó, kỹ thuật đo số thông số tiến hành hoạt động khoan, tức đo theo thời gian thực Các liệu thu thập bao gồm góc lệch (inclination), góc phương vị (azimuth), nhiệt độ, áp suất, rung động (vibration)… Những thơng số mã hóa gửi trạm bề mặt dạng chuỗi xung áp suất Trên trạm bề mặt, thiết bị có tên gọi Pressure Transducer ghi nhận chuỗi xung này, biến đổi thành tín hiệu điện truyền máy tính để giải mã Hình 3.13 Sơ đồ hoạt động hệ thống MWD 48 * Những ưu điểm công nghệ MWD Ưu điểm cần nhắc đến cơng nghệ MWD đo theo thời gian thực Ngày nay, chi phí hoạt động dàn khoan cao, đó, việc nâng cao suất trọng Công nghệ MWD giúp ta đo đạc thơng số hình học giếng trình khoan, giúp kỹ sư khoan xiên (DD – Directional Driller) thực chỉnh lái xiên cách nhanh chóng xác Hơn nữa, mơ đun MWD kết hợp với mô đun LWD( logging while drilling) giúp thay phần nhiệm vụ đội cáp tời (Wireline) Thay phải dừng khoan, bàn giao giếng lại cho đơn vị cáp tời thực công tác đo đạc, ta sử dụng cơng nghệ kết hợp MWD/ LWD Công nghệ MWD/LWD dùng để đo trình khoan giúp rút ngắn thời gian sản suất, tiết giảm phần chi phí đáng kể Bên cạnh đó, cơng nghệ cịn giúp giảm nguy kẹt cố sử dụng Wireline giếng khoan có hình dạng phức tạp Hơn nữa, cơng nghệ MWD cịn có khả làm tăng tốc độ khoan học (ROP : Rate Of Penetration) sử dụng kết hợp với thiết bị tạo xung dung dịch Nguyên lý hoạt động thiết bị tạo xung dung dịch chặn hồn tồn dịng chảy dung dịch khoan nhanh chóng giải phóng, khơi thơng dịng chảy Những thiết bị tạo xung có kích thước nhỏ gọn, tiết kiệm lượng tạo xung bùn có cường độ lên đến 15.000 pounds Những xung truyền cột dung dịch khoan, qua choòng khoan tác động trực tiếp vào thành hệ Nó vừa góp phần phá hủy lớp đất đá bên dưới, vừa giúp làm đáy giếng chng khoan Với cơng nghệ độc đáo này, chuỗi xung áp suất vừa có khả truyền giữ liệu từ đáy giếng lên trạm bề mặt, vừa góp phần làm tăng tốc độ khoan * Phạm vi ứng dụng MWD Công nghệ MWD áp dụng trường hợp sau: - Chỉnh xiên tiếp cận vỉa dầu khu vực gần giếng, khoan giải cứu - Khoan nhiều giếng từ cơng trình ( Dàn khoan) - Tránh vị trí miệng giếng khơng thuận lợi - Giếng khoan ngang – giếng đa đáy * Hệ thống MWD Liên doanh Việt Nga Vietsovpetro Bên cạnh việc thuê dịch vụ MWD/LWD từ công ty cung cấp dịch vụ dầu khí nước ngồi Baker Huges, Schlumberger, nay, Xí nghiệp Khoan – Sửa Giếng thuộc liên doanh Việt Nga Vietsovpetro đầu tư, mua sắm nhiều thiết bị đo MWD hãng Ryan Tuy hệ máy tiên tiến 49 nay, việc sở hữu thiết bị bước đột phá nghiệp phát triển Vietsovpetro Bộ thiết bị đo MWD Ryan gồm hệ thống máy trạm bề mặt máy giếng Máy giếng gồm module D&I (Directional Module), thiết bị tạo xung Pin Những mô đun lắp ráp với thông qua cấu kết nối( Interconnect) Máy trạm bề mặt gồm thiết bị chính: Cảm biến áp suất (Pressure Transducer (PT)), thiết bị xử lí tín hiệu bề mựt (Safe Area Power Supply (SAP)), máy tính, Remote Terminal Tính mô đun máy giếng máy trạm sử dụng giao thức Q – bus để giao tiếp với 3.2.2.1 Bộ thiết bị điện tử điều khiển đo đạc thông số (D&I (Directinal Module)) D&I coi não chuỗi máy giếng Nhiệm vụ thu thập tín hiệu từ cảm biến cảm biến từ (magnetometer), cảm biến gia tốc (accelerometer), từ tính tốn thơng số cần thiết từ trường (magnetic field), gia tốc trọng trường (gravity), góc lệch, góc phương vị… Bên cạnh đó, D&I làm nhiệm vụ điều chế mức điện áp thích hợp từ pin 28 VDC, việc tạo xung xác phận tạo xung việc xử lý luồng liệu Q – bus Cấu tạo D&I gồm thành phần : + đầu gắn với đầu nối ren ( Kintec Connector) + Hộp cảm biến thiết bị phân tích số liệu( Sensor package (SP) & A/D Converter) + Thiết bị tăng nguồn cấp lượng TPS (Triple Power Supply) vi xử lý MPU ( Mirco Processor Unit) Hình 3.14 Khối D&I Module 50 Vi xử lý (MPU – Micro Processor Unit) : Ryan sử dụng vi xử lý 68HC11 hãng Motorola có hỗ trợ S-Ram, EEPROM nhớ Mb để đáp ứng nhu cầu lưu trữ ứng dụng để lưu lại kết khảo sát nhằm tiện cho việc truy xuất Vi xử lí có vùng nhớ sử dụng với mục đích sau: + Lưu trữ Firmware: vùng nhớ lưu trữ phần mềm mà vi xử lí sử dụng để thao tác liệu truyền nhận Q – bus vận hành Pulser + Lưu trữ hệ số nhiệt: nhiệt độ thay đổi làm xuất sai số cảm biến Vùng nhớ lưu trữ hệ số bù nhằm khắc phục sai số phát sinh Hệ số bù ma trận nhà sản xuất đưa + Lưu trữ thông số hệ thống: vùng nhớ lưu lại thơng số số chng khoan, độ rộng xung… - Hộp cảm biến (SP) gồm cấu kiện: + Cảm biến nhiệt: có nhiệm vụ đo nhiệt độ để làm sở cho việc định sử dụng hệ số bù + Từ kế: theo thiết kế, D&I có lắp đặt cảm biến từ để đo từ trường dọc theo trục Mx, My, Mz với trục Z trục máy, trục X – Y tạo thành mặt phẳng vng góc với trục Z + Gia tốc kế: tương tự từ kế, có cảm biến đo gia tốc dọc theo trục Mx, My, Mz Từ giá trị đo từ SP, ta xác định thông số sau: a Từ trường: xác định theo công thức ( 3.14) Đơn vị : Gamma, Gauss, MicroTeslas b Gia tốc trọng trường: xác định theo công thức (3.15) (m/s 2) Nhiệt độ: xác định trực tiếp từ cảm biến nhiệt độ Đơn vị đo: C c Góc nghiêng: góc trục máy Z trục D Giá trị góc nghiêng tính theo cơng thức: ( 3.16) 51 Hình 3.15 Xác định góc nghiêng d Góc phương vị: Xét hệ tọa độ Đông – Tây – Nam – Bắc đặt theo phương nằm ngang Góc phương vị điểm giếng khoan góc trục Bắc Nam hình chiếu đoạn trục giếng có chứa điểm khảo sát lên hệ tọa độ nêu Giếng khoan Bắc (N) AZI Đơng (E) Nam (S) Tây (W) Hình 3.16 Xác định góc phương vị 52 Cơng thức tính góc phương vị: ( 3.17) Chú ý: Các cực Bắc Nam hệ tọa độ cực Bắc Nam trục quay Trái Đất Dip Angel ( DA): Dip Angel điểm góc đường tiếp tuyến với bề mặt trái Đất điểm đường sức từ trường Trái Đất Công thức tính Dip Angel : Quy ước: đường xích đạo, Dip Ange = Tại cực Bắc: Dip Angel = +900 Tại cực Nam: Dip Angel = -900 - Bộ Chuyển đổi A/D TPS: Bộ chuyển đổi A/D (A/D converter) có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện áp tương tự thành dạng số để VXL xử lý TPS: phận chịu trách nhiệm điều chế mức điện áp thích hợp từ pin 28 VDC Trong TPS cịn có mạch điều khiển chọn pin theo lệnh MPU chuỗi máy giếng hoạt động chế độ pin đôi 3.2.2.2.Mô đun pin Pin có nhiệm vụ cung cấp lượng hoạt động cho toàn chuỗi máy giếng Pin gồm cục, cục 3.6V mắc nối tiếp cung cấp điện áp trung bình 28 VDC Các cục có khả chịu nhiệt độ cao rung động Chúng đóng gói ống sợi thủy tinh, đầu nối với Kintec Pigtail, đầu nối với MDM connetor Trong chuỗi máy giếng, ta sử dụng cấu hình pin đơn pin đơi Do khơng có mô đun gamma nên sử dụng pin đơn, máy giếng hoạt động thời gian từ 180 – 200 Thời lượng pin tăng lên gấp đôi, từ 360 – 400 ta sử dụng pin đôi Việc kiểm tra thời lượng pin lắp ráp chuỗi máy quan trọng, đó, phải đảm bảo tất pin sử dụng phải pin mới, pin sử dụng 50 hoạt động chế độ pin đơi Trong q trình bảo quản, bảo dưỡng sử dụng pin, ta phải ý đến yếu tố sau: 53 Nhiệt độ: nhiệt độ thấp cao ảnh hưởng tới hiệu làm việc pin Nhiệt độ thấp xảy tượng giảm điện áp phản ứng điện cực khó xảy Ở 1650 C, cục pin có tượng tan chảy, nguy hiểm Do đó, khơng để pin làm việc 150 0C làm việc nhiệt độ thấp phải có thiết bị làm ấm pin có kèm kit Điều kiện làm việc cụ thể: tùy thuộc vào cấu hình máy giếng mà thời lượng pin có thay đổi Ví dụ việc thay đổi cấu hình máy, sử dụng thêm mơ đun gamma thay đổi chế độ phát xung Ở điều kiện mặc định, chế độ phát xung 0,8 giây/xung khơng có gamma pin sử dụng 180 – 200 Nếu phát xung nhanh hay giảm độ rộng xung lượng tiêu hao tăng lên tức làm giảm thời lượng pin Depass pin: Trong q trình bảo dưỡng, ngồi việc kiểm tra xem pin hoạt động giờ, làm đầu nối, ta phải depass pin Ta gọi việc thơng mạch kiểm tra điện áp pin Với pin lâu ngày không sử dụng, điện cực xuất lớp màng hóa học, gây cản trở phản ứng hóa nhằm tạo điện Thiết bị depass pin tạo tải giả, kích thích pin hoạt động nhằm phá vỡ lớp màng khiến pin hoạt động hiệu 3.2.2.3.Bộ phận tạo xung (Pulser Module) a Hoạt động phận tạo xung: Với chuỗi máy giếng sử dụng pin, phận tạo xung hoạt động theo kiểu Flow Off (kiểu hoạt động tùy thuộc vào trạng thái tắt – mở bơm dung dịch) Khi bơm tắt, phận tạo xung chế độ Servey Mode Ở chế độ này, phận tạo xung khơng hoạt động mà chờ tín hiệu điều khiển từ D&I Đây thời điểm mà dao động hệ thống thủy lực dàn khoan gây giảm xuống thấp nhất, vậy, giá trị khảo sát thời điểm xác Lúc này, D&I tính tốn giá trị góc lệch, góc phương vị thơng số khác Khi bơm hoạt động, phận tạo xung làm việc chế độ Logging Mode Những giá trị D&I tính tốn, mã hóa gửi lên trạm bề mặt nhờ Pulser Dựa vào thông số mà kỹ sư khoan xiên đưa định điều chỉnh động đáy cách hợp lý Bộ phận tạo xung truyền liệu lên trạm bề mặt thông qua phương pháp Positive Mud Pulse Telemetry Trong khoan, dung dịch khoan bơm từ bể dung dịch, qua cần khoan, sau qua chng khoan trở bể thông qua khoảng không vành xuyến cần khoan thành hệ ống chống Nhiệm vụ Pulser đóng mở van mà cấu poppet / orifice để hạn chế dòng chảy dung dịch Điều làm tạo tăng áp suất Việc đóng mở liên tục tạo thành 54 chuỗi xung áp suất cột dung dịch nhận biết trạm bề mặt thông qua PT b.Các phận phận tạo xung + Pulser Driver: gồm mạch điều khiển tụ điện có khả tích phóng điện khoảng thời gian ngắn Mạch điều khiển nhận tín hiệu từ D&I điều khiển việc tích phóng điện tụ vào thời điểm qua kích cuộn Solenoid hoạt động + Solenoid: điều khiển việc đóng mở cấu poppet/orifice kết hợp với helix muleshoe để tạo xung + Helix muleshoe: chức tạo xung, phận cịn có giúp điều chỉnh high side toolface Hình 3.17 Helix Muleshoe c Quá trình tạo xung phận tạo xung Khi bơm chưa hoạt động, cấu poppet/orifice pulser (servopooppet / orifice) trạng thái đóng, áp suất cột dung dịch bên ngồi lớn 55 áp suất bên plenum, đẩy trục lên, lúc cấu poppet/orifice helix (main poppet/orifice) mở Khi bắt đầu mở bơm, servo pooppet/orifice chuyển sang trạng thái mở, dung dịch khoan chảy vào plenum làm cân áp suất, lực lò so đẩy trục xng đóng cấu main poppet/orifice Dịng chảy dung dịch khoan bị chặn tạo xung áp suất Tiếp theo, servo pooppet/orifice chuyển sang trạng thái đóng, trục lại bị đẩy lên chênh lệch áp bên bên plenum Cứ thế, q trình đóng mở servo pooppet/orifice tiếp tục diễn Hình 3.18 Quá trình tạo xung 3.2.2.4 Cơ cấu kết nối (Interconnect) Đây thiết bị dùng để kết nối module kể lại với Bên cạnh đó, cịn có chức sau: - Định tâm cho chuỗi máy giếng - Lọc rung động tần số thấp gây trình vận hành choòng khoan - Tăng khả chịu uốn chuỗi máy - Là điểm bắt đầu trình lắp ráp tháo máy 56 Hình 3.19 Interconnect kiểu định tâm 3.2.2.5.Cảm biến áp suất (Pressure Transducer (PT)) Nếu D&I mô đun máy giếng chính, PT phận máy trạm quan trọng Nó có nhiệm vụ thu nhận tín hiệu xung áp suất thiết bị tạo xung gửi lên, biến đổi thành tín hiệu điện, gửi SAP cuối cùng, tín hiệu giải mã hiển thị RT Hình 3.20 Pressure Transucer 3.2.2.6 Thiết bị xử lí tín hiệu bề mặt (Safe Area Power Suppy (SAP)) Đây coi trung tâm điều khiển hệ thống giao tiếp thiết bị MWD Các chức SAP bao gồm: Ổn định điện áp: 57 Là nơi tiếp nhận tín hiệu từ PT, giải mã tín hiệu truyền thơng tin hiển thị lên RT máy tính Cùng với máy tính, SAP thiết bị mà thơng qua nó, người vận hành giao tiếp với máy giếng Hình 3.21 Thiết bị SAP 3.2.2.7.Remote Terminal (RT) Đây thiết hiển thị thông số đo từ máy giếng chuyển đến Hình 3.22 Thiết bị RT 3.2.2.8 Máy tính Máy tính trang bị cổng Com để kết nối với SAP phần mềm để vận hành, bảo dưỡng máy * Chuẩn giao tiếp Q – bus 58 Quá trình giao tiếp, truyền nhận giữ liệu máy giếng máy trạm thực thông qua giao thức Q – bus Giao thức Q – Bus sử dụng dây liệu dây đất để giao tiếp với thiết bị khác Dây liệu đảm nhận chức truyền nhận liệu Trong hệ Q – Bus, thiết bị xem nút, có địa tên riêng biệt, không trùng lặp Tên nút gồm kí tự, địa gồm chữ số Sở dĩ ta phải đặt cấu hệ Q – Bus có nhiều nút, ta cần tên để phân biệt nút nhằm đảm bảo đáp ứng nhanh xác việc phân biệt – phụ nhờ vào địa nút Nút có địa nhỏ nút chính, có địa lớn nút phụ Nút chính, đóng vai trị người điều tiết giao thơng, đảm bảo q trình giao tiếp nút khác Lấy ví dụ, module D&I có tên nút MPTx địa 20, RT có tên nút MPRx địa 05 Vậy nối thiết bị lại với RT đóng vai trị nút D&I nút phụ Để giao tiếp với máy, người sử dụng dùng ngôn ngữ máy mà danh sách biến Mỗi biến gồm kí tự phân làm loại: - Biến liệu: dùng để cung cấp thông tin liệu biến hệ thống Có kiểu biến liệu kiểu kí tự kiểu số Ví dụ: Bat2=“ON” LOPL:10 -Biến điều khiển: dùng để tạo truy vấn thay đổi cấu hình, trạng thái nút Có kiểu biến điều khiển kiểu kí tự kiểu số Ví dụ: Bat2=ON Flow? 59 KẾT LUẬN Công tác khoan định hướng đã, chứng minh tính ưu việt mình, khơng tiết kiệm chi phí xây dựng thay phải xây dựng giếng khoan đơn lẻ dàn VSP bố trí 16 đầu giếng, điều cịn góp giảm chi phí thu gom xử lý sản phẩm khai thác giếng vào khai thác Cùng với ưu điểm khoan định hướng, trình dẫn động cho khoan cụ ngày trở nên quan trọng, trình cắt xiên ngày xác nhanh chóng nhờ dụng cụ hay thiết bị chuyên dụng Đã có nhiều tiến khoa học ứng dụng vào thực tế khoan định hướng, phát triển hệ thống lái chỉnh xiên RSS với nhiều tính riêng có để giảm thời gian khoan túy có khả cắt xiên góc lơn hơn, nhiên gần 20 năm vào sử dụng động trục vít với đặc tính trội cho phép sử dụng chng chóp xoay có vịi phun thủy lực, hay yêu cầu áp lực bơm không lớn, hệ thống làm việc an tồn có độ tin cậy cao, mơmen động không phụ thuộc vào lưu lượng đầu vào, hay khả chịu mài mịn mơi trường có nhiều hạt mài hay khả bơi trơn bị hạn chế Ngày nay, với khoan rơto khoan động trục vít phương pháp khoan chủ yếu lĩnh vực khoan dầu khí Ngồi ra, để q trình khoan diễn nhanh chóng xác, VSP cịn vào sử dụng thiết bị đo MWD Thiết bị gồm phần: bề mặt bề mặt, hoạt động nhờ xung áp suất Trong trình làm đồ án, em hiểu thêm nhiều không riêng cấu tạo nguyên lí hoạt động động trục vít, hay số dụng cụ sử dụng khoan định hướng động trục vít; mà cịn biết thêm phương pháp mà giáo trình tụi em chưa nhắc đến Tuy nhiên nhiều từ ngữ chuyên ngành mà em chưa Việt hóa kiến thức thân cịn hạn chế 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài giảng “ Kĩ thuật khoan dầu khí 1”,năm 2015, TS Lê Quang Duyến, GVC Lê Văn Thăng Bài giảng “ Khoan định hướng” năm 2014, TS Nguyễn Thế Vinh, GVC Trấn Văn Bản, Luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu sử dụng thiết bị khoan xiên mỏ Bạch Hổ”- năm 2015 Phan Huy Dũng, Đại học Mỏ - Địa chất Tài liệu thiết bị đo MWD, phịng khoan xiên, xí nghiệp xí nghiệp Khoan Sửa giếng Vietsovpetro Tài liệu thiết bị khoan xiên, phịng khoan xiên xí nghiệp Khoan Sửa giếng Vietsopetro Drilling Manual (Sổ tay khoan khai thác) - xuất tháng năm 1997, phòng khoan xiên, xí nghiệp Khoan sửa giếng Vietsovpetro Powerpak Steerable Motor Handbook, năm 2004,Schlumberger Rotary Steerable System workshop, xuất 21/10/2015 Hoan Van Luu engineer 61 ... cao (2000C) Push the bit 3-8 Point the bit , Push the bit 3-8 PowerV Point the bit , Th? ??ng Push the bit đứng PowerDrive Hybrid, Point the Archer bit 15 - 18 PowerDrive Push the bit ICE d Các... đồ án hồn thiện Em xin chân th? ?nh cảm ơn th? ??y Nguyễn Văn Giáp, th? ??y cô giáo môn Thiết bị Dầu khí Cơng trình xí nghiệp VSP hướng dẫn tạo điều kiện cho em hồn th? ?nh đồ án Hà Nội, ngày 18 th? ?ng năm... thuật loại động khoan Đặc tính kỹ thuật động trục vít gồm: bảng th? ?ng số kỹ thuật động đường đặc tính động Đường đặc tính động xây dựng sở số liệu th? ?? nghiệm cách cho động làm việc hệ th? ??ng th? ??