Bảng 1.1: Các loại choòng sử dụng tại Vietsovpetro
43
KẾT LUẬN:
Kết thúc chương 1 tác giả có một số kết luận sau
- Tìm hiểu tổng quan về công nghiệp dầu khí, vai trò của dầu khí trong sự phát triển chung của đất nước, cơ cấu tổ chức của xí nghiệp khoan và sửa giếng.
- Phân tích tầm quan trọng, vai trò và nhu cầu của choòng khoan trong việc thi công và sửa chữa phục hồi giếng khoan
- Phân loại các choòng xoay và cấu tạo chung của choòng khoan. Từđó tác giả phân tích cơ chế phá huỷđất đá của choòng khoan và đánh giá độ mòn choòng khoan xoay.
44 CHƯƠNG 2: CƠ CHẾ PHÁ HUỶ VÀ ĐÁNH GIÁ MÒN CHOÒNG KHOAN 2. 1. Cơ chế phá huỷđất đá của choòng khoan Các cơ chế phá hủy đất đá bao gồm: ¾ Nêm ¾ Nạo và nghiền
¾ Xói mòn bởi tác động của vòi phun thủy lực
¾ Đập và nghiền
¾ Xoắn và vặn
Những cơ chế này có quan hệ qua lại với nhau. Trong khi một cơ chế được chọn để thiết kế choòng thì những cơ chế khác vẫn phải thường xuyên được tính đến.
Hình 2.1: Một số dạng phá huỷđất đá
45 Cơ chế phả hủy đối với từng loại địa tầng như sau: Địa tầng Không chắc chắn Mềm Trung bình Cứng Thủy lực Cắt Nghiền Nạo Đục Nêm, Xới khoét Mài Hình 2.2.: Các loại địa tầng 2.1.1. Nguyên lý phá huỷđất đá của choòng khoan
Trong nhiều năm qua choòng khoan xoay được cải tiến kỹ thuật nhiều hơn các loại thiết bị khoan khác. Những cải tiến này bao gồm những hạng mục sau:
- Cải tiến choòng chóp xoay
- Cách bố trí chóp xoay và vòi phun ở choòng chóp xoay - Các phương pháp bôi trơn chóp xoay
- Các qui trình khoan choòng kim cương & lấy mẫu - Choòng kim cương đa tinh thể.
- Mỗi một sự cải tiến đưa ra được nâng cao hơn thiết kế trước đó, và chúng có xu hướng làm tăng hiệu quả của quá trình khoan.
Choòng khoan xoay sử dụng theo hai nguyên lý cơ bản chính: - Phá hủy đất đá nhờ vượt quá sức kháng cắt của nó - Phá hủy đất đá nhờ vượt quá sức kháng nén của nó
Đất đá bị phá hủy bị loại bỏ nhờ sự cao xoay hoặc làm sạch thủy lực. Đa số các hoạt động khoan có thểđược chia theo phá vỡ cắt hoặc phá vỡ nén.
Phá hủy cắt đòi hỏi sử dụng răng choòng để cắt đất đá thành những mảnh nhỏ nên nó có thể được loại bỏ khỏi khu vực bên dưới choòng. Hoạt động đơn giản của sựđẩy răng choòng vào trong địa tầng tạo ra sự cắt. Hơn nữa, nếu răng choòng
46
được kéo ngang đất đá sau khi nó được nêm, hiệu quả của hoạt động cắt sẽ tăng. Cơ chế phá hủy cắt đòi hỏi địa tầng có sức kháng cắt thấp như vậy nó có cho phép sự chèn của răng.
Để mô tả loại phá hủy cắt sử dụng để khoan địa tầng mềm, hãy tưởng tượng rằng một lưỡi dao được chèn vào mẫu sét cứng. Khi lưỡi dao được nêm vào, nó tạo ra các mảnh vỡ nhỏ của sét gần bề mặt cắt. Nhiều mảnh vỡ hơn được tạo ra nếu lưỡi dao được xoắn sau khi nó xuyên vào sét. Cơ chế xuyên-vặn này mô tả những nguyên lý chính đòi hỏi trong đa số choòng cho địa tầng mềm.
Khi sức kháng nén hoặc mài mòn của địa tầng tăng,hoạt động cắt-xoắn bị giảm. Đất đá với sức kháng nén cao thường ngăn chặn sự nêm của răng mà nó bắt đầu cho hoạt động cắt. Hơn nữa, đất đá với độ mài mòn lớn làm tăng độ mòn choòng nếu nó bị xoắn hoặc kéo ngang bề mặt địa tầng. Những loại đất đá này đòi hỏi cơ chế phá hủy nén được sử dụng.
Phá hủy nén của đất đá đòi hỏi tải trọng đặt lên đất đá phải vượt quá sức kháng nén của đất đá. Tải trọng phải giữ nguyên trên bề mặt đất đủ để phá hủy đất đá xảy ra. Phá hủy đất đá bởi tải trọng nén sẽ không xảy ra nếu sức kháng nén của đất đá vượt qua tải trọng hoặc nếu tải trọng được loại bỏ trước khi nó truyền từ răng choòng xuống địa tầng. Đây là một điều cơ bản khi khoan đất đá cứng với đặc tính của tải trọng choòng cao và tốc độ quay thấp.
Các cơ chế phá hủy trong khoan xoay:
- Cơ chế cắt: lưỡi cắt cắm vào đất đá tạo ra những mảnh vỡ và nó bị vỡ nhiều hơn khi lưỡi xoắn. Phù hợp trong địa tầng mềm, độ mài mòn và kháng nén của đất đá kém.
- Cơ chế nén: tải trọng lên choòng lớn (lớn hơn sức kháng nén của đất đá) và tốc độ quay thấp để tạo thời gian cho răng ngập vào đất đá.