Chương III: LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN
3.3.1. Lựa chọn choòng khoan
Choòng khoan là dụng cụ trực tiếp phá hủy đất đá trên đáy tạo thành lỗ khoan, để chọn được choòng khoan hợp lý cần căn cứ vào nhiều yếu tố.
Ớ Đặc điểm của từng loại choòng:
phạm vi sử dụng, cơ chế phá hủy đất đá của từng loại. Trong khoan dầu khắ ta thường sử dụng các loại choòng:
- Choòng cánh dẹt: làm việc theo nguyên lý cắt - vỡ, thường được sử dụng trong đất đá mềm hoặc dẻo. Không được sử dụng trong khoan tuabin vì nó cần mômen phá hủy lớn;
- Choòng kim cương: làm việc theo nguyên lý cắt - vỡ, dùng trong đất đá có độ cứng từ trung bình đến rất cứng, trong các loại đất đá như sa thạch, dolomite, đá vôi và các loại đá mà hiệu suất khoan của choòng chóp xoay đạt thấp. Dùng cho tất cả các phương pháp khoan, tuy nhiên khoan bằng động cơ đáy phù hợp nhất vì đạt được vận tốc quay cao. Việc quyết định sử dụng choòng kim cương thay cho chóp xoay phải căn cứ vào nhiều yếu tố, tuy nhiên yếu tố kinh tế là rất quan trọng;
- Choòng chóp xoay: trong công tác khoan dầu khắ, thì choòng chóp xoay được sử dụng rộng rãi nhất chiếm tỉ lệ trên 90%, nó phá hủy đất đá có thể là đập thuần túy, có thể là đập + cắt, và có loại là đập + cắt + dọc. Được sử dụng với đất đá từ mềm dẻo tới rất cứng, tuy nhiên với đất đá rất cứng thì tùy theo tắnh kinh tế mà quyết định thay bằng choòng kim cương hay không.
Ớ Thứ hai là căn cứ vào độ cứng của đất đá:
Các loại choòng khoan khác nhau có cơ chế phá huỷ đất đá khác nhau.
- Đất đá có độ cứng cao sẽ không thắch hợp cho cơ chế phá huỷ cắt, do đó choòng kim cương được sử dụng để khoan qua các tầng từ cứng đến rất
cứng;
- Đất đá mềm dẻo sẽ thắch hợp cho cơ chế phá huỷ cắt nên choòng cánh dẹt thắch hợp để khoan qua các tầng đất đá này;
- Choòng chóp xoay phá huỷ đất đá theo cơ chế cắt vỡ và mài mòn nên đối tượng phá huỷ của loại choòng này đa dạng hơn. Loại choòng chóp xoay có thể được chọn để phá huỷ đất đá từ mềm dẻo đến cứng hoặc rất cứng. Tuy nhiên, với đất đá rất cứng thì hiệu quả sử dụng choòng chóp xoay kém choòng kim cương.
Ớ Thứ ba là căn cứ vào hệ dung dịch:
Loại dung dịch khoan và các đặc tắnh của nó có ảnh hưởng đến tốc độ khoan nhờ khả năng rửa sạch đáy giếng khoan.
Ớ Thứ tư là dựa vào phương pháp khoan:
Các phương pháp khoan khác nhau sẽ có các thông số chế độ khoan khác nhau, do đó tuỳ thuộc vào từng phương pháp khoan mà ta lựa chọn choòng khoan cho phù hợp. Khi lựa chọn choòng kim cương ta cần lưu ý là: Kim cương cứng nhưng giòn, chắnh vì vậy nó không chịu được va đập mạnh, do đó khi khoan bằng choòng kim cương phải khoan với tải trọng thấp.
Theo các căn cứ trên, ta chọn choòng khoan cho từng khoảng khoan:
Khoảng khoan, m Loại choòng Phương pháp khoan
0 ọ 250 660.4 3S Khoan bằng động cơ Top drive 250 ọ 700 17 1/2'' MGSH+2C Khoan bằng động cơ Top drive 700 ọ 1981 17 1/2'' MGSH+2C Khoan bằng động cơ đáy 1981 ọ 2920 12 1/4'' S94 (ML)X Khoan bằng động cơ Top drive 2920 ọ 3020 8 1/2'' FGS+ Khoan bằng động cơ Top drive 3020 ọ 3100 6 1/2'' XR40YODPD Khoan bằng động cơ Top drive
Hình 3.7: Các loại choòng khoan 3.3.2. Lựa chọn cần khoan
Trong quá trình làm việc, tải trọng tác dụng lên cột cần khoan rất đa dạng, khác nhau về đặc tắnh và giá trị. Tải trọng tác dụng lên cột cần khoan bao gồm cả tải trọng tĩnh lẫn tải trọng động như: kéo, nén, uốn, xoắn, ma sát, lực quán tắnh, và các dao động sinh ra mỏi. Trong quá trình làm việc các lực này luôn thay đổi và phụ thuộc vào chiều dài của cột cần khoan, càng gần đáy các lực này luôn thay đổi, càng gần miệng lỗ khoan thì tải trọng càng ổn định dần.
Xác định đường kắnh cần khoan được tiến hành đầu tiên khi lựa chọn bộ cần khoan, nó lại phụ thuộc vào đường kắnh ống chống trước đó, ta có:
Ống chống Cần khoan Ống chống Cần khoan 114 60 245 127 (140) 127 60 273 127 (140) 140 ọ 146 73 299 127 (140) 168 89 324 127 (140) 178 89 ọ 102 340 127 (cần dày) 194 102 ọ 114 377 127 (cần dày) 219 114 ọ 127 > 406 127 (cần dày) Bảng 3.6. Chỉ dẫn tỉ lệ đường kắnh ống chống và cần khoan
Theo chỉ dẫn trên ta có thể sử dụng cần khoan đường kắnh 127 mm với các khoảng khoan, và trên giàn có cần khoan 127 mm với mác thép là: G - 105 và S - 135. Ta có các thông số của cần khoan 127 mm, với mác G -105 như sau:
Loại Đường Bề Diện Khối Tải Mô Áp Áp Đầu
cần kắnh dày, tắch lượng kéo men suất suất nối
ngoài, mm mặt 1 m, cho xoắn trong ngoài
mm cắt, kg phép Mx, Pt, Pn, cm2 Gcp, kg.m at at T NC - Cần 127 9,19 34,03 30,37 251 1970 935 915 50 thường XH
Hình 3.8: Các loại cần khoan