Nghiên cứu sự mòn của chồng khoan trong khoan dầu khí và tính toán sử dụng hợp lý chồng khoan

Phân loại choòng Cấu tạo và nguyên lý phá hủy thì cần gì phân loại?

Do đất đá có độ cứng khác nhau cho nên người ta cũng chế tạo ra các loại choòng tương ứng cho phù hợp với từng loại đất đá như: choòng mềm, choòng cứng, choòng trung bình và các loại choòng trung gian kế cận. Vì vậy, các hãng chế tạo choòng khoan ở các nước đều có các ký hiệu riêng cho choòng của mình và do đó đối với cùng một loại đất đá mà có nhiều kiểu ký hiệu choòng khác nhau.

Cấu tạo chung choòng chóp xoay

Loại thân liền: Thân choòng được đúc liền khối sau đó hàn các chân vào( trên đó có nắp các chóp xoay, trong thân choòng được hàn 1 tấm có các lỗ hướng dòng nước rửa theo yêu cầu, phía trên của thân choòng là phần đầu nối được tiện ren côn ở bên trong để nối với cần khoan, choòng nhóm này thường có đường kính 354 ÷ 490mm. Loại thân rời: Thân choòng được hình thành bằng cách hàn các chân choòng lại với nhau, trên đó có nắp các chóp xoay và có lỗ thoát nước rửa, đầu trên của choòng được tiện ren ngoài để nối với cần khoan, loại thân rời thường có đường kính 76 ÷ 320mm.

Quy luật phá hủy đất đá cơ bản của choòng chóp xoay

N guyên nhân khác của choòng bị vát là do ép choòng vào giếng nhỏ hơn kích thước choòng, đưa choòng chóp xoay vào làm việc trong vùng giếng khoan mà thích hợp khoan với choòng kim cương, hoặc choòng bị vát do thiết bị gỡ hóc choòng khoan. N goài ra răng có thể bị đứt gãy do đáy giếng còn lẫn phế phNm hoặc va chạm với các mấu đá trong quá trình nâng thả( các mấu đá thường suất hiện trong thành hệ mềm, do sự chênh lệch về trọng lượng nên bị nhô ra khỏi thành giếng), hoặc do choòng đột ngột chạm vào đáy, hay các đặc tính của choòng không thích hợp để sử dụng phá hủy đất đá trong môi trường đó. - Vỡ chóp xoay: Chóp xoay bị vỡ một phần nhưng vẫn còn khả năng xoay nhưng kém hiệu quả, cần phải kiểm tra va có biện pháp khắc phục ngay vì khi một phần chóp xoay bị vỡ sẽ rơi xuống đáy giếng và va chạm với các răng cắt trong quá trình khoan làm mòn răng nhanh chóng.

N guyên nhân chính là do phế phNm vẫn ở trong giếng, hay trong quá trình khoan mở rộng ở đáy giếng có đường kính nhỏ hơn đường kính của choòng khoan, do các vỉa đứt gãy làm tổn hại đến tai mũi khoan ở phần ngoài cùng của choòng. Mất vòi phun có thể do một vài nguyên nhân, do lắp đặt thiết bị không thích hợp, vòi phun không thích hợp( về đường kính, chủng loại, vật liệu…) hay do thiết kế vòi phun không đạt các yêu cầu kỹ thuật. Thêm vào đó, một vài nguyên nhân của mòn tâm là do sự thay đổi của vỉa từ giòn đến dẻo, từ không ổn định đến ổn định trong giếng khoan lệch, trọng tải không thích hợp cho vỉa, loại choòng không phù hợp, hay khi áp suất thủy tĩnh vượt quá áp suất vỉa.

Ảnh hưởng của các thông số chế độ khoan đến các chỉ tiêu làm việc của choòng

Ảnh hưởng riêng biệt của lưu lượng và vận tốc vòi phun

Qua việc tăng vận tốc của dung dịch ra khỏi vòi phun ở choòng, ngay cả trong lúc giữ Q không đổi, vận tốc cơ học cũng tăng khi vj = 70 - 80 m/s, nó có tác dụng tách các mảng đá đã bị phá hủy ở đáy lỗ khoan. Ảnh hưởng của γ đối với Vch được giải thích bằng áp suất chênh lệch ở đáy làm mùn khoan khó tách ra và đất đá ở đáy còn bị nén chặt hơn nhất là đất đá mềm. Sau khi răng choòng rời ra khổi chúng, mảng đá bị phá hủy cuốn đi dưới tác dụng của dòng dung dịch lại càng khó do lực ma sát và lực vuông góc với nó như nói ở trên.

Để mảng đá đã bị phá hủy dễ dàng cuốn đi dưới tác dụng của dòng dung dịch hay của răng, áp suất bề mặt trượt phải tăng lên và cân bằng với áp suất thủy tĩnh của cột dung dịch. Dung dịch khoan thấm vào lỗ hổng, khe nứt của mảng đá bị phá hủy, nói tóm lại giảm tải trọng riêng của dung dịch khoan tức là giảm áp suất chênh lệch Ptt - Pv còn gọi là áp suất giữ. Hơn nữa màng sét ở đáy sẽ làm chậm sự tiếp xúc giữa răng và đá và chúng hỗn hợp với mùn khoan tạo nên một hỗn hợp dẻo gây khó khăn cho sự rửa của dung dịch.

Lựa chọn choòng khoan phù hợp với địa tầng 1. Các đặc điểm của choòng

Quy trình sử dụng 1.Chucn bị choòng khoan

- Cần chú ý đến các thông số choòng ( kiểu choòng, số lắp ráp, số seri, kích cỡ vòi phun…) trên bản ghi của choòng trước khi đưa choòng vào hoạt động, vì các thông tin luôn được để trên đầu nối của choòng và có thể bị tNy đi do ăn mòn. N hưng chú ý vòng calip ngoài choòng PDC sẽ chịu tải trọng lớn và độ rung cao, do đặc tính của choòng trong trường hợp khoan mở rộng với chiều dài lớn ( 500m hoặc hơn) với choòng PDC, tốt hơn là loại ra khỏi giếng và thay bằng choòng ba chóp xoay. Sử dụng choòng PDC để khoan mở rộng chỉ nên sử dụng những loại được thiết kế đặc biệt, hay được gia công chuyên dụng như calip gắn răng các bon vonfram có độ chống mài mòn cao, hoặc một số loại choòng có cấu tạo đặc biệt giúp chống sự mài mòn calip.

Trong hầu hết các trường hợp khoan mở rộng được thực hiện với tải trọng thấp và tốc độ quay chậm để giảm mòn hỏng cho choòng và hao hụt kích cỡ calip( vì ngay cả khi tải trọng nhẹ nhưng diện tích đáy lỗ khoan thu hẹp cũng sẽ tạo ứng suất lớn). Trong giai đoạn đầu của quá trình khoan một choòng mới sẽ tạo ra khuôn mẫu của giếng khoan nhưng đến đáy giếng hình dạng sẽ rất khác so với khuôn mẫ ban đầu, do có sự thay đổi về hình dạng của choòng làm cho hình dáng đáy giếng không giống nhau. Cột cần khoan hoạt động như một lò xo khi choòng cắm vào vỉa, năng lượng xoắn được tích trữ trong cột cần khoan( lúc này tốc độ của choòng gần như bằng không) và được giải phóng một cách mãnh liệt khi mô men xoắn ở choòng trội hơn ở vỉa.

Bảo quản choòng khoan

Trước khi khoan thì phải có các hoạt động khoan thăm dò khảo sát từ trước hoặc dựa vào các số liệu của các vùng giếng kế cận để có các hiểu biết đầy đủ về cấu tạo địa tầng của vùng đất cần khoan. Xác định các hiện tượng bất thường có thể xảy ra trong khi khoan như hiện tượng sụp lở thành giếng khoan, kẹt mút…để có các biện pháp bảo vệ choòng khoan như khoan doa, gia cố thành giếng trước khi khoan tiếp. Với mỗi loại choòng khoan cụ thể được các nhà sản xuất quy định các thông số làm việc hiệu quả như số vòng quay trên phút, tải trọng lên choòng, nhiệt độ, áp suất làm việc…Công việc của người kỹ sư khoan là kết hợp các thông số để có một chế độ khoan phù hợp với từng loại địa tầng.

Theo dừi sỏt xao quỏ trỡnh khoan, phỏt hiện cỏc hiện tượng bất thường khi khoan như các thay đổi về tải trọng lên choòng, tốc độ khoan, kẹt mút, để có biện pháp sửa chữa kịp thời. - Sau khi khoan: Trong quá trình khoan do các yếu tố công nghệ đôi khi giếng khoan bị gián đoạn do phải dừng khoan để đánh giá hay do 1 số sự cố bất thường…Khi đó choòng khoan thường được đưa lên mặt đất. Kiểm tra tình trạng của choòng khi đưa lên khỏi mặt đất, từ đó kiểm định các đặc tính của đất đá vỉa để có chọn choòng phù hợp với địa tầng và có phương án khoan hợp lý.