8.1.1. Hiện tƣợng mất dung dịch khoan.
* Các nguyên nhân hiện tƣợng mất dung dịch thƣờng gặp ở khu mỏ Bạch Hổ.
Hiện tƣợng mất dung dịch có thể xẩy ra trong quá trình khoan và bơm trám xi măng. Nguyên nhân chủ yếu là sự chênh lệch áp suất giữa cột dung dịch khoan và áp suất vỉa, do vỉa có độ thấm cao, nứt nẻ, do hoạt động kiến tạo sẽ làm cho một phần hay toàn bộ dung dịch đi vào vỉa. Ta có thể phân chia các vùng mất dung dịch nhƣ sau:
- Tầng Plioxen - đệ tứ, Mioxen thƣợng có độ rỗng và độ thẩm thấu cao thƣờng xảy ra hiện tƣợng mất dung dịch cục bộ với thể tích không lớn.
- Tầng Mioxen và Oligoxen có hàm lƣợng sét cao chủ yếu là các tập bột sét kết dễ trƣơng lở và có dị thƣờng áp suất. Khi sử dụng dung dịch có tỷ trọng lớn do sự xâm nhập và lắng đọng các pha rắn, sự thay đổi các thông số của dung dịch, sự hấp thụ nƣớc của sét cũng dẫn tới sự mất dung dịch ở vùng này.
- Trong quá trình khoan hiện tƣợng mất dung dịch cũng xảy ra do hiện tƣợng piston khi nâng thả bộ khoan cụ, các vết nứt của vỉa trong quá trình khoan và ranh giới giữa các địa tầng.
* Biện pháp ngăn ngừa hiện tƣợng mất dung dịch.
Để hạn chế hiện tƣợng mất dung dịch ta phải đảm bảo tốc độ kéo thả bộ khoan cụ và chống ống cho hợp lý. Đối với các vùng có nguy cơ mất dung dịch cao nhƣ tầng móng có thể cho thêm vào dung dịch các chất độn khi khoan gần hết tầng Oligoxen (nhƣ vỏ trấu, xơ dừa, các chất dạng sợi…). Đồng thời dự trữ đầy đủ nguyên liệu cần thiết khi xẩy ra hiện tƣợng mất dung dịch.
8.1.2. Hiện tƣợng sập lở và bó hẹp thành giếng khoan.
* Nguyên nhân gây ra hiện tƣợng sập lở thành giếng và cách khắc phục.
- Nguyên nhân chủ yếu của hiện tƣợng này là đất đá ở thành giếng kém bền vững, nƣớc thấm vào vỉa phá vỡ đất đá làm trƣơng lở sét ngoài ra cung có thể do lƣu lƣợng dung dịch bơm lớn làm sói mòn thành giếng, hiệu ứng piston do kéo thả cột cần khoan. - Biện pháp khắc phục hiện tƣợng sập lở thành giếng: Sử dụng dung dịch chất lƣợng cao, độ thải nƣớc nhỏ để tạo ra vỏ sét mỏng chặt xít hạn chế khả năng mất dung dịch thấm vào vỉa qua thành giếng, hạn chế lƣu lƣợng bơm khi khoan qua các tầng đất đá yếu, có độ thẩm thấu cao.
* Nguyên nhân gây ra hiện tƣợng bó hẹp thành giếng khoan và biện pháp ngăn ngừa hiện tƣợng bó hẹp thành giếng khoan.
- Nguyên nhân khi khoan qua các tầng có hàm lƣợng sét cao. Do hiện tƣợng hút và hấp thụ nhanh của các tầng bột sét kết dẫn đến trƣơng lở, bó hẹp thành giếng khoan. Hiện tƣợng này xẩy ra mạnh mẽ khi khoan qua các tầng có áp suất thấp và nhiệt độ cao. Ngoài nguyên nhân trên thì hiện tƣợng bó hẹp thành giếng còn có thể xẩy ra do sập, lở đất đá tích tụ trên thành giếng vì chiều dày vỏ sét lớn khi kéo thả dồn thành bó hẹp.
- Biện pháp ngăn ngừa phức tạp nêu trên đó là sử dụng dung dịch có chất lƣợng tốt có độ thải nƣớc nhỏ. Dung dịch sét có chất lƣợng tốt sẽ tạo đƣợc lớp vỏ mùn mỏng nhƣng bền chắc. Nhƣ vậy lớp vỏ bùn này sẽ không làm giảm đƣờng kính giếng khoan. Dung dịch tốt có độ thải nƣớc nhỏ khi khoan qua các tầng đất đá có chứa hàm lƣợng sét cao sẽ hạn chế sự trƣơng nở của sét, một trong các nguyên nhân gây bó hẹp thành giếng.
8.2.Sự cố trong quá trình khoan 8.2.1.Sự cố kẹt cần và cách cứu chữa.
Nguyên nhân xảy ra sự cố
Sự cố kẹt cần khoan chủ yếu là do bó hẹp thành giếng khoan, ngoài ra hiện tƣợng kẹt cần khoan do chênh lệch áp suất cột dung dịch và áp suất vỉa, hiện tƣợng này xảy ra mạnh mẽ ở những đoạn thân giếng nghiêng khi cột cần tì vào thành giếng.
Biện pháp cứu kẹt cần khoan do sự bó hẹp gây ra.
- Dùng hệ thống tời kéo và quay bàn roto với lực kéo cho phép lớn nhất mà không xẩy ra hiện tƣợng biến dạng cần khoan. Điểm kẹt đƣợc xác định theo công thức nhƣ sau: L 1 2 F 05 , 1 P P E I (m). (8.1) Trong đó:
L: Độ dài phần tự do phía trên điểm kẹt. E: Mô đun đàn hồi.
I: Độ dãn của cần khoan sau hai lần kéo.
P1: Lực kéo lần thứ nhất. Bằng trọng lƣợng bộ cần khoan trong giếng khi chƣa
bị kẹt cộng thêm 5 vạch trên đồng hồ đo trọng lƣợng.
P2: Lực kéo lần thứ 2. P2 = P1 + (1020) vạch. Nhƣng P2 phải có giá trị đảm bảo sao cho sự biến dạng của cột cần khoan chỉ xẩy ra tại giới hạn đàn hồi của vật liệu. - Sử dụng thiết bị lắc đập.
+ Sử dụng thiết bị lắc đập thì trƣớc hết phải tháo đoạn cần tự do trên điểm tựa bằng cách quay trái bộ cần ở trạng thái không nén lực hoặc nhờ dây đạn nổ.
+ Cần phải đặt khoá an toàn trên cần nặng vì đó là nguy hiểm nhất khi bị kéo kẹt. Bộ khoá an toàn sẽ cho phép tháo đƣợc nhanh chóng.
+ Trƣớc khi thả thiết bị lặc đập phải kiểm tra vỏ và ren bằng khoá máy.
+ Nếu kẹt ở độ sâu không lớn 8001000 m phải lắp 5080 m cần nặng trực tiếp
trên thiết bị lắc đập. Khi thả tất cả các đầu nối đều phải xiết chặt bằng khoá máy.
+ Khi đã nối thiết bị lắc đập vào bộ phận bị kẹt thì tiến hành đập 1215 phút trong tình trạng căng cột cần. Lực đập và lực kéo trong suốt thời gian thực hiện phải băng nhau.
+ Nếu sau 56 chu kỳ lắc đập mà không có kết quả thì phải dừng lại 1015 phút. Tiếp tục các chu kỳ lặc đập với lực đập và kéo lớn hơn. Lực đập đầu tiên bằng một phần trọng lƣợng bộ dụng cụ 1213 tấn. Sau mỗi chu kỳ tăng 23 tấn.
+ Lực kéo cực đại không quá 1520 tấn (không kể trọng lƣợng bộ dụng cụ đặt phía trên thiết bị lặc đập).
+ Nếu bộ phận bị kẹt đƣợc giải phóng một phần thì phải xác định điểm đƣợc giải phóng lên. Sau đó thực hiện các quy trình tiếp theo để giải phóng nốt phần còn lại.
Tiến hành cứu kẹt do sập lở thành giếng.
Để giải phóng bộ khoan cụ ta có thể tiến hành các biện pháp sau:
- Tác động lực kéo lên cột cần khoan, bơm rửa dung dịch đặc biệt qua khoảng không vành xuyến nhằm bôi trơn, hoà tan cacbonat, có thể dùng dầu thô hoặc dung dịch axit Clohydric.
- Nếu bộ khoan cụ không giải phóng theo phƣơng pháp trên ta co thể tiến hành tháo phần tự do của cột cần khoan nhờ sức công phá của khôi thuốc nổ, sau đó sử dụng dụng cụ chụp Colocon bên trên có lắp búa thuỷ lực tạo ra xung lực để giải phóng bộ khoan cụ. Nếu biện pháp trên không thành công ta có thể đổ cầu xi măng mở thân giếng mới.
Tiến hành cứu kẹt do chênh áp.
Ngoài các biện pháp cứu kẹp thông thƣờng ta còn có thể sử dụng các biện pháp sau: - Sử dụng dung dịch bôi trơn để giảm ma sát giữa cột cần khoan và thành giếng, kết hợp các tác động cơ học.
- Giảm áp suất cột dung dịch trong phạm vi cho phép.
8.2.2.Sự cố đứt tuột cần khoan.
Nguyên nhân của sự cố đứt tuột cần khoan.
Sự cố đứt tuột cần khoan là sự cố chiếm tỷ lệ cao nhất khoảng 70% số lƣợng các sự cố xẩy ra trong quá trình khoan. Có thể có nhiều nguyên nhân dẫn đến sự cố này nhƣ: Nguyên nhân do con ngƣời:
- Trong quá trình khoan không giám sát chặt quá trình khoan. Bộ dụng cụ đáy bị kẹt cứng tuy nhiên ở trên chƣa phát hiện ra vì vậy mômen xoắn của cột cần lớn hơn mức cho phép dẫn tới đứt cần khoan.
- Trong quá trình tính toán thiết kế chọn bộ khoan cụ không chính xác dẫn tới điểm trung hoà vƣợt lên trên đoạn cần khoan chứ không nằm ở đoạn cần nặng. Đoạn
cần khoan sẽ không đủ điều kiện bền mỏi trong quá trình làm việc nó cũng dẫn tới sự cố đứt cần.
Nguyên nhân thiết bị không đủ bền để đáp ứng cho quá trình làm việc do thiết bị cũ, có khuyết tật không phát hiện ra.
Cách ngăn ngừa sự cố đứt cần.
Trong quá trình khoan do sử dụng phƣơng pháp khoan roto là chủ yếu nên cần khoan đƣợc chú ý chọn loại cần khoan đủ độ bền và zamoc lắp thành từng đoạn cần dựng tại xƣởng. Kiểm tra bằng thuỷ lực và siêu âm trƣớc khi đƣa cần vào sử dụng
Biện pháp cứu chữa sự cố.
Dụng cụ cứu chữa đối với cần khoan:
- Metric: Dùng trong trƣờng hợp cần khoan bị đứt hay tuột ren ở vùng đầu nối.Để bắt nối với cần khoan còn lại ta tạo ren trái phía trong của cần khoan và tháo từng phần cột cần khoan.
- Côlôcôn: dùng trong trƣờng hợp cần khoan bị đứt ở chân, hay những cần khoan dùng Met trích để cứu nhƣng không thành công, ta dùng Côlôncô để tiện ren bên ngoài cần khoan.
- Ống hom giỏ : Dùng trong trƣờng hợp bị đứt cần khoan có đƣờng kính lớn, đầu nối bị biến dạng hay đứt không đồng đều, khi sử dụng với Côlôncô không an toàn ta sử dụng ống hom giỏ.
- Ống chụp : Nếu chỗ đứt gãy không phẳng và có thể bị nứt dọc, thì dùng ống chụp mà cần khoan có thể chui qua, có lắp thêm một đoạn ống thích hợp.
- Dao cắt : Khi cần khoan bị kẹt không thể kéo lên đƣợc, sau khi đã dùng nhiều biện pháp cứu chữa nhƣ ngâm dầu, axit, bắn mìn . . . Ta dùng dao cắt và lấy cần khoan lên. Dao cắt có 2 loại là dao cắt bên ngoài và dao cắt bên trong.
8.2.3. Sự cố rơi các dụng cụ xuống đáy
Nguyên nhân.
- Các dụng cụ bị lỏng trong quá trình làm việc.
- Không giữ cẩn thận ở miệng lỗ khoan trong thời gian nâng thả cũng nhƣ khi kéo hết cần ra khỏi miệng lỗ khoan.
- Thao tác nâng thả sai trong quá trình nâng và tháo vặn cần. - Làm việc thiếu chú ý ở miệng lỗ khoan.
Cần khoan có thể bị rơi, bởi quá trình nâng thả clevatơ bị hỏng. Hay trong quá trình nâng thả không chú ý đóng clevatơ. Cũng có thể gây ra do thao tác nâng thả cần khoan bị tháo ren. Trong khi rơi choòng khoan bị cắm xuống đáy và cần bị cong và có trƣờng hợp không thể nào lấy lên đƣợc.
Cần nặng bị rơi có thể do không sử dụng các chấu chèn đặc biệt dùng cho cần nặng. Còn rơi các dụng cụ khác có thể do những sơ suất, hay do bị hƣ hỏng trong quá trình làm việc. Hậu quả của nó có thể gây nên kẹt cần, rơi xuống đáy. Ngăn cản quá trình tiếp tục khoan.
Biện pháp cứu chữa.
Trong trƣờng hợp choòng khoan bị đứt hay tƣợt ở đầu nối, Nếu vị trí của nó ở thế thẳng đứng. Ngƣời ta dùng Met trích đặc biệt để cứu . Nếu nhƣ không thể cứu đƣợc bằng phƣơng pháp này thì ngƣời ta dùng các phay đặc biệt để khoan phá. Sau đó các phoi bị phá đƣợc lấy lên nhờ đầu chụp hay doa nam châm.
Sự cố về choòng khoan
Trong các sự cố về choòng khoan thì sự cố rơi choòng là phổ biến nhất. Ngoài ra còn hay sảy ra một số sự cố khác nhƣ : bị vỡ choòng đứt thân, vỡ vòng bi, tuột đầu nối
Nguyên nhân.
- Kiểm tra không kĩ chất lƣợng choòng khoan trƣớc khi khoan.
- Thời gian sử dụng choòng khoan để khoan quá lâu làm cho các chóp khoan bị mài mòn nhất là ổ đỡ.
- Các thông số chế độ khoan không hợp lý nhất là tải trọng đáy và tốc độ quay. - Do khuyết tật của choòng trong quá trình chế tạo.
- Khi đƣa cho òng vào làm việc, bị kẹt ở giếng do đƣờng kính lỗ khoan bị bó hẹp lại.
Dấu hiệu nhận biết.
- Mômen quay trên bàn roto tăng do ổ bi chóp bị kẹt. - Rung lắc bộ cần khoan.
- Giảm tốc độ cơ học 2 – 2,5 lần với cùng một chế độ khoan trƣớc.
Biện pháp phòng ngừa và cứu chữa.
Biện pháp phòng ngừa :
+ Kiểm tra kĩ chất lƣợng choòng khoan đặc biệt là ổ đỡ của các chóp xoay trƣớc khi thả vào giếng.
+ Lựa chọn các cho òng khoan phải phù hợp với cột địa tầng và tính chất cơ học của đất đá của từng khoảng khoan
+ Chế độ khoan phải tuân thủ nghiêm ngặt theo thiết kế - Phƣơng pháp cứu chữa :
Khi choòng bị rơi xuống đáy giếng khoan, nếu nó ở thế thẳng đứng ta có thể dùng Metric dặc biệt kể cứu chữa. Nếu không đƣợc ta có thể sử dụng choòng khoan nam châm khoan với tốc độ chậm và tải trọng đáy nhỏ đủ để nghiền nát chóp xoay, rồi nhờ đầu chụp hoặc doa nam châm để lấy các mảnh vụn lên mặt đất
Khi choòng bị kẹt mà đang sử dụng chế độ khoan tuốcbin ta không thể giải phóng cần khoan bằng cách quay cột cần khoan, vì khi đó chỉ có vỏ tuốcbin quay còn choòng vẫn đứng yên. Vì vậy, để có thể quay choòng khoan cần phải làm kẹt tuốcbin bằng cách thả vào trong cột cần các vật kim loại nhỏ. Sau đó ta bơm rửa để các vật nhỏ này chui vào trong tuốc bin, quay cột cần bằng roto với tốc độ nhỏ các vật kim loại sẽ rơi vào giữa các cánh của tuôcbin tầng trên và phá hủy các cánh này. Các mảnh vụn của cách tuôcbin sẽ chui xuống tầng dƣới và làm kẹt rôtơ và stato. Khi trục tuốcbin đã bị kẹt ta quay cột cần và đƣa choòng lên vì khi đó quay cột cần chính là quay luôn cả tuốcbin
Sự cố phun tự do dầu khí
Dấu hiệu báo trƣớc khi phun tự do dầu khí.
- Dấu hiệu trực tiếp: Tăng thể tích dung dịch trong bể chứa, tăng tốc độ dòng chảy của dung dịch từ đáy giếng khoan, thể tích dung dịch tiếp nhận trong bể chứa ít hơn so với thể tích tính toán, tăng thể tích khí trong dung dịch.
- Dấu hiệu gián tiếp: Tăng tốc độ cơ học khoan, thay đổi chỉ số của dung dịch, thay đổi áp suất bơm và các thông số chế độ khoan.
Nguyên nhân và điều kiện dầu khí phun tự do:
Có sai sót trong việc xác định áp suất vỉa, khi thi công giếng khoan và kiểm tra không đầy đủ các thông số của vỉa trong quá trình khảo sát mỏ.
- Giảm áp suất thuỷ tĩnh lên vỉa.
- Sử dụng dung dịch có tỷ trọng nhỏ hơn tỷ trọng dung dịch thiết kế. - Giảm thấp chiều cao của cột dung dịch.
- Không bơm rót dung dịch vào giếng khi kéo cần tại các vỉa đã mở. - Có sự chuyển và mất áp suất giữa các vỉa đã mở.
- Tăng hàm lƣợng khí trong dung dịch trong quá trình khoan không áp dụng biện pháp làm kín miệng giếng khi có dấu hiệu dầu khí.
Biện pháp ngăn ngừa sự cố phun tự do dầu khí:
- Ngăn ngừa các công việc khi có dấu hiệu dầu khí. - Sử dụng dung dịch có tỷ trọng đúng với thiết kế.
- Luôn theo dõi các thông số dung dịch nếu tháy hiện tƣợng nhƣ trên phải điều chỉnh lại các thông số dung dịch, nhất là phải tăng tỷ trọng dung dịch, độ nhớt và ứng suất cắt tĩnh.
- Hàng tháng phải kiểm tra các mặt bích của thiết bị chống phun, đƣờng ống và cụm Manhephon.
- Khi kéo thả thƣờng xuyên phải rót dung dịch vào giếng.