Tải bản đầy đủ
SỰ CỐ - PHỨC TẠP TRONG QUÁ TRÌNH KHOAN

SỰ CỐ - PHỨC TẠP TRONG QUÁ TRÌNH KHOAN

Tải bản đầy đủ

101

- Trám các khe rãnh của tầng mất nước bằng dung dịch và vữa xi măng đặc
-

biệt.
Bơm ép các vật liệu trơ vào trong vỉa.

8.2. Hiện tượng bó hẹp thành lỗ khoan.
• Nguyên nhân gây ra hiện tượng bó hẹp thành lỗ khoan.
- Nguyên nhân khi khoan qua các tầng có hàm lượng sét cao. Do hiện
tượng hút và hấp thụ nhanh của các tầng bột sét kết dẫn đến trương lở, bó
hẹp thành giếng khoan. Hiện tượng này xảy ra mạnh mẽ khi khoan qua
các tầng có áp suất thấp và nhiệt độ cao. Hiện tượng bó hẹp thành giếng
còn có thể xảy 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 hiện tương bó hẹp thành lỗ khoan
- Biện pháp ngăn ngừa phức tạp nêu trên đó là sử dụng dung dịch có chất
lượng tốt có độ thải nước nhỏ. Dung dịch sét có chất lượng tốt sẽ tạo được
lớp vỏ mùn mỏng nhưng bền chắc. Như vậy lớp vỏ bùn này sẽ không làm
giảm đường kính giếng khoan. Dung dịch tốt có độ thải nước nhỏ khi
khoan qua các tầng đất đá có chứa hàm lượng sét cao sẽ hạn chế sự trương
nở của sét, một trong các nguyên nhân gây bó hẹp thành giếng.
8.3. Hiện tượng sập lở đất đá ở thành lỗ khoan
• Nguyên nhân gây ra hiện tượng sập lở đất đá ở thành lỗ khoan
- Do tác dụng của dung dịch đất đá ở thành lỗ khoan bị giảm độ bền , chúng
bị mất ổn định và sập lở xuống lỗ khoan. Đất đá bở rời các tầng chưa
muối , đất sét dễ bị dung dịch tác dụng nhất.
Áp lực nén của đất đá lớn hơn nhiều so với áp lực dung dịch , sự chênh

-

lệch đó có thể đưa đến hiện tượng sập lở.
• Hiện tượng sập lở đất đá ở thành lỗ khoan thể hiện qua những dấu hiệu:
- Áp lực ở máy bơm tăng lên đột ngột
- Dung dịch đưa lên từ dưới lỗ khoan nhiều vụn đất đá
- Thả dụng cụ không đúng lỗ khoan nếu không bơm rửa
• Biện pháp để phòng và ngăn ngừa sập lở ở thành lỗ khoan
- Biện pháp hiệu quả nhất là làm nặng dụng dịch và tăng cường phẩm chất

-

của nó bằng gia công hóa học.
Có thể khoan qua vùng sập lở với dung dịch sét đã gia công hoá học có
độ thải nước và trọng lượng riêng đảm bảo cho áp lực của dung dịch cao
hơn áp lực vỉa.

MSSV 1221010220

Page 101

102

- Khoan lỗ khoan với đường kính nhỏ nhất khi có thể. Người ta đã chứng

-

minh rằng giảm đường kính giếng khoan thì mức độ sập lở cũng giảm
xuống.
Dùng các choòng khoan cùng một cỡ đường kính để khoan từ chân cột

-

ống trước đến chân cột ống sau.
Tốc độ dung dịch đi lên ở ngoài cần khoan phải không nhỏ hơn 1,5 m/s.
Thả cột cần khoan xuống đáy êm, không giật cục. Tránh thay đổi trọng

-

lượng riêng của dung dịch sét trong một khoảng lớn. Trước khi kéo cần
khoan lên cần phải bù dung dịch vào giếng khoan.
Không để cần khoan nằm yên trong giếng khoan trong một thời gian dài
để tránh hiện tượng bó cột cần.

8.4. Sự cố kẹt cần và cách cứu chữa.
• Nguyên nhân xảy ra sự cố:
- Rửa lỗ khoan bằng dung dịch sét có độ thải nước quá lớn , dung dịch này

-

tạo một lớp vỏ sét dày lên thành lỗ khoan , làm thu hẹp đường kính lỗ
khoan. Do vậy , khi kéo cần lên , vỏ sét bị dồn lại và phía treeb choòng
hình thành cái nút ngày càng chặt và dẫn đến kẹt
Đất dá dẻo bị trương nở do nươc từ dung dịch ngấm vào vỉa do có sự

-

chênh áp giữa vỉa và cột thủy tĩnh. Gây thu hẹp lỗ khoan , làm tăng áp lực
máy bơm và kẹt cần
Kẹt cần khoan do mùn khoan bị tích đọng lại thu hẹp lỗ khoan. Tích đọng

-

do không thường xuyên lọc sạch mùn khoan ra khỏi dung dịch, do lưu
lương bơm quá bé không mang được mùn khoan lên
Do sập lở của đất đá ở một số tầng
Khi khoan bằng choòng có đường kính khác nhau tạo lỗ khoan hình bậc

-

thang , ở chỗ chuyển tiếp từ đường kính lớn sang đường kính nhỏ mùn
khoan bị thu hẹp lại và gây kẹt
Do chênh lệch giữa áp lực vỉa và áp lực nước rửa , độ dính của vỏ sét khi

cột cần khoan dựa vào thành lỗ khoan
• Biện pháp phòng và ngăn ngừa kẹt cần khoan
- Dùng dung dịch sét có chất lượng cao , tạo lớp vỏ sét mỏng và chặt xít

-

lên thành lỗ khoan
Bảo đảm tóc độ đi lên của dung dịch sét đủ lớn , trước khi kéo cần lên

-

phải bơm rửa sạch lỗ khoan và phải điều chỉnh thông số của dung dịch
cho hù hợp với yêu cầu của thiết kế
Bảo đảm lọc sạch mùn khoan ra khỏi dung dịch

MSSV 1221010220

Page 102

103

- Thường xuyên doa lại những đoan có khả nặng hình thành vỏ sét dày
- Trong các lỗ khoan sâu , cần phải theo dõi nhiệt độ chảy từ lỗ khoan. Sự
giảm nhiệt độ đột ngột chứng tỏ rằng dung dịch khoan chảy qua các chỗ
rò rỉ của cột cần bên trên lỗ khoan
• 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 tượng biến dạng cần khoan. Điểm kẹt được xác định theo công
thức như sau:
L

=

1,05 × I × E × F
P2 − P1
(m).

(8.1)

Trong đó:
1,05 – Hệ số điều chỉnh do hiện diện của các đầu nối
L: Độ dài phần tự do phía trên điểm kẹt.
E: Mô đun đàn hồi của thép E = 2.106kG/cm2
I: Độ giãn của cần khoan sau hai lần kéo.
P1: Lực kéo lần thứ nhất. Bằng trọng lượng bộ cần khoan trong giếng khi
chưa bị kẹt cộng thêm 5 vạch trên đồng hồ đo trọng lượng.
P2: Lực kéo lần thứ 2. P2 = P1 + (10 ÷ 20) vạch. Nhưng 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 trước 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 được nhanh chóng.
+ Trước khi thả thiết bị lặc đập phải kiểm tra vỏ và ren bằng khoá máy.
+ Nếu kẹt ở độ sâu không lớn 800 ÷ 1000 m phải lắp 50 ÷ 80 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 12 ÷ 15 phút
trong tình trạng căng cột cần. Lực đập và lực kéo trong suốt thời gian thực hiện phải
băng nhau.

MSSV 1221010220

Page 103

104

+ Nếu sau 5 ÷ 6 chu kỳ lắc đập mà không có kết quả thì phải dừng lại 10 ÷ 15
phút. Tiếp tục các chu kỳ lặc đập với lực đập và kéo lớn hơn. Lực đập đầu tiên bằng
một phần trọng lượng bộ dụng cụ 12 ÷ 13 tấn. Sau mỗi chu kỳ tăng 2 ÷ 3 tấn.
+ Lực kéo cực đại không quá 15 ÷ 20 tấn (không kể trọng lượng bộ dụng cụ đặt
phía trên thiết bị lặc đập).
+ Nếu bộ phận bị kẹt được giải phóng một phần thì phải xác định điểm được
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 phương 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 thường 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.
8.5. 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 lượng các
sự cố xẩy ra trong quá trình khoan. Có thể có nhiều nguyên nhân dẫn đến sự cố này
như:

- Nguyên nhân do con người:
+ Trong quá trình khoan không giám sát chặt quá trình khoan. Bộ dụng cụ
đáy bị kẹt cứng tuy nhiên ở trên chưa phát hiện ra vì vậy mômen xoắn
của cột cần lớn hơn mức cho phép dẫn tới đứt cần khoan.

MSSV 1221010220

Page 104

105

+ Trong quá trình tính toán thiết kế chọn bộ khoan cụ không chính xác

-

dẫn tới điểm trung hoà vượt 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.
• Biện pháp cứu chữa sự cố.
Dụng cụ cứu chữa đối với cần khoan:
- Metric: Dùng trong trường 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 trường hợp cần khoan bị đứt ở chân, hay những cần khoan
dùng Met trích để cứu nhưng không thành công, ta dùng Côlôncô để tiện ren bên
ngoài cần khoan.
- Ống hom giỏ : Dùng trong trường hợp bị đứt cần khoan có đường 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 được, sau khi đã dùng nhiều
biện pháp cứu chữa như 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.
8.6. 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 như 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 trường hợp không thể nào lấy lên được.
Cần nặng bị rơi có thể do không sử dụng các chấu chèn đặc biệt dùng cho cần
nặng.
MSSV 1221010220

Page 105

106

Còn rơi các dụng cụ khác có thể do những sơ suất, hay do bị hư 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 trường hợp choòng khoan bị đứt hay tượt ở đầu nối, Nếu vị trí của nó ở
thế thẳng đứng. Người ta dùng Met trích đặc biệt để cứu . Nếu như không thể cứu
được bằng phương pháp này thì người ta dùng các phay đặc biệt để khoan phá. Sau
đó các phoi bị phá được lấy lên nhờ đầu chụp hay doa nam châm.
8.7.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 như : bị vỡ choòng đứt thân, vỡ vòng bi, tuột
đầu nối.

• Nguyên nhân.
- Kiểm tra không kĩ chất lượng choòng khoan trước khi khoan.
- Thời gian sử dụng choòng khoan không hợp lý , do tác dụng lên chòong
-

với tải trọng quá lớn và để khoan quá lâu ở đáy lỗ khoan .
Các thông số chế độ khoan không hợp lý nhất là tải tr ọng đáy và tốc độ

-

quay.
Do khuyết tật của choòng trong quá trình chế tạo.
Khi đưa choòng vào làm việc, bị kẹt ở giếng do đường kính l ỗ khoan bị

bó hẹp lại.
• Biện pháp phòng ngừa và cứu chữa.
- Biện pháp phòng ngừa :
+ Kiểm tra kĩ chất lượng choòng khoan đặc biệt là ổ đỡ của các chóp xoay
trước khi thả vào giếng.
+ Lựa chọn các choòng 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
- Phương 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 được 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

MSSV 1221010220

Page 106

107

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 dưới và làm kẹt rôtơ và stato.
Khi trục tuốcbin đã bị kẹt ta quay cột cần và đưa choòng lên vì khi đó quay cột cần
chính là quay luôn cả tuốcbin
8.8.Sự cố phun tự do dầu khí
• Dấu hiệu báo trước 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.
Giếng khoan dừng lâu khi đã mở tầng sản phẩm mà không bơm rửa.
Tăng hàm lượng 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 và khắc phục 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 tượng như 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, đường ống

-

và cụm Manhephon.
Khi kéo thả thường xuyên phải rót dung dịch vào giếng.
Để kịp thời dập tắt sự xuất hiện dầu khí trước hết phải nhanh chóng hàn kín
miệng giếng bằng cách đóng các đối áp mà trước đó thường xuyên phải

MSSV 1221010220

Page 107