Chương 3 NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHOAN ĐỊNH HƯỚNG HỢP LÝ GIẾNG KHOAN UCG Ở BỂ THAN ĐBSH
3.2. Lựa chọn quỹ đạo giếng khoan
3.2.1. Cơ sở lựa chọn quỹ đạo giếng khoan mở v a UCG
Trong thực tế quỹ đạo giếng khoan xiên định hướng thường có hai dạng cơ bản. Dạng thứ nhất là quỹ đạo kh ng gian, thể hiện bằng các đường cong trong kh ng gian. Dạng thứ hai là quỹ đạo phẳng, thể hiện bằng các đường cong trong mặt phẳng. Tính toán quỹ đạo kh ng gian ch áp dụng trong trường hợp khoan các giếng với mục đích đặc biệt, hoặc các giếng trong vùng mỏ bị ảnh hưởng của điều kiện địa chất làm cho quỹ đạo thân giếng tự thay đổi và lệch hướng. Điều ch nh các dạng quỹ đạo này rất khó khăn và đòi hỏi chi phí nhiều thời gian cho việc lái ch nh thân giếng. Chính vì vậy mà tất cả các giếng khai thác đều đƣợc đề nghị nên khoan theo các quỹ đạo phẳng.
Lựa chọn dạng quỹ đạo này hay quỹ đạo khác của giếng khoan phụ thuộc vào điều kiện địa chất của vùng mỏ, chiều sâu giếng khoan theo phương thẳng đứng, độ dời đáy, cường độ tạo góc, khi khoan với thiết bị tạo góc hoặc thiết bị khác. Trong giai đoạn hiện nay chƣa có quy trình, quy phạm cụ thể quy định các dạng quỹ đạo thân giếng khoan xiên định hướng mà cho phép lựa chọn đồng thới dạng quỹ đạo này hay dạng quỹ đạo khác phù hợp với mục đích nhiệm vụ của giếng; phù hợp với hiện trạng thực tế trình độ tay nghề thợ khoan, mức độ kỹ thuật – c ng nghệ và thiết bị hiện có.
Việc lựa chọn quỹ đạo giếng khoan UCG phải đảm bảo:
- Chất lƣợng cao và các yêu cầu kỹ thuật của quá trình khí hóa;
- Khoan và gia cố giếng đƣợc thực hiện bằng các thiết bị kỹ thuật và công nghệ hiện có;
- Chi phí thấp nhất cho việc xây dựng giếng;
- An toàn trong khoan và gia cố giếng;
- Giảm thiểu phụ tải lên thiết bị khoan khi thực hiện các c ng tác kéo thả;
- Thiết bị khai thác trong lòng giếng làm việc với độ tin cậy cao;
- Thả tự do trong lòng giếng thiết bị khai thác ngầm.
Theo sơ đồ mở v a hình 3.6 ta chọn quỹ đạo giếng khoan cong định hướng và dọc v a ở ĐBSH có dạng quỹ đạo thẳng - cong - ngang (xem hình 3.7) nhƣ sau:
Hình 3.7. Sơ đồ quỹ đạo giếng khoan cong định hướng và dọc v a.
3.2.2. Tính toán quỹ đạo và bán kính R của đoạn thân giếng cong
Nội dung thiết kế quỹ đạo giếng khoan bao gồm lựa chọn dạng quỹ đạo và các tính toán cần thiết để xác định hình dạng quỹ đạo giếng.
Bán kính R khoảng cong xác định theo c ng thức:
R BUR
. 18000
(3.1) BUR (buid-up rate): Cường độ bẻ cong của thân giếng khoan.
Ví dụ: Nếu BUR = 15 deg/100ft (30,48m) thì R = 382ft (116,4m).
* Tính toán đoạn tạo góc AB:
Đoạn tạo góc của khoảng khoan cong định hướng có sơ đồ như hình vẽ dưới đây (hình 3.8).
B KOP
M
A
D
If - I
i
L1
H1 R
R
B A
If Ii
Hình 3.8. Sơ đồ tính toán khoảng khoan cong định hướng.
Ta có các c ng thức tính toán sau:
AB = 100(If - Ii)/BUR (3.2) H1 = R(sinIf - sinIi) (3.3) L1 = R(cosIi - cosIf ) (3.4) Trong đó:
AB – Chiều dài thân giếng khoảng khoan cong định hướng;
H1 – Chiều sâu khoảng khoan cong định hướng;
L1 – Chiều dài đoạn lệch đáy so với phương nằm ngang;
If - Góc tạo bởi tiếp tuyến của cung tròn quỹ đạo khoan cong định hướng với phương thẳng đứng ở điểm KOP;
Ii - Góc tạo bởi tiếp tuyến của cung tròn quỹ đạo khoan cong định hướng với phương thẳng đứng ở điểm mà thân giếng khoan bắt đầu chuyển sang quỹ đạo nằm ngang dọc v a than.
Đối với bể than ĐBSH ở khu vực Khoái Châu – Hƣng Yên, chiều sâu vách v a than khí hóa khoảng 450m, chiều sâu điểm A (điểm KOP) là khoảng MA =150m. Ta chọn chiều sâu điểm KOP cách chân đế ống bên trên khoảng
5m để giảm thiểu nguy cơ gây mòm ống chống khi khoan. Chiều dày của v a than là 5m, khi khoan dọc v a nối th ng giữa hai giếng khoan thẳng đứng thứ nhất và thứ hai thì thân giếng có quỹ đạo nằm ngang và nằm gần về phía trụ v a hơn. Chiều dài khoảng nằm ngang nối th ng hai giếng khoan thẳng đứng là BD = 50m. Khi đó thân giếng nằm ngang có chiều sâu phù hợp là 453,5m.
Vậy theo sơ đồ hình 3.7 và hình 3.8 khi thân giếng khoan thành quỹ đạo nằm ngang thì ta có:
If = 900; Ii = 00; H1 = 453,5 – 150 = 303,5m.
Thay số vào các c ng thức (3.1); (3.2); (3.3); (3.4) ta tính đƣợc:
R = H1 = 303,5m;
BUR = 5,750/30,48m;
AB = 477m; L1 = 303,5m.
Chiều dài toàn bộ thân giếng khoan là:
MD = MA + AB + BD = 150 + 477 + 50 = 677m.
Cường độ bẻ cong phải được nghiên cứu chi tiết và lựa chọn phù hợp.
Nó phụ thuộc vào c ng nghệ và thiết bị khoan, địa tầng đất đá khoan qua.
Cường độ bẻ cong lớn làm tăng ma sát mài mòn giữa cột cần và thành giếng khoan, gây khó khăn cho việc kéo thả và vận chuyển mùm khoan, dễ dẫn đến các sự cố về cần khoan. Cường độ bẻ cong nhỏ quá làm tăng chiều dài khoan, tăng khoảng cách giữa các lỗ khoan trên bề mặt dẫn đến tốn kém về kinh tế và diện tích mặt bằng xây dựng.
Qũy đạo thân giếng đoạn bẻ cong trước khi vào v a và đi dọc v a than được tính toán như hình vẽ dưới đây (hình 3.9).