Tải bản đầy đủ
Bảng 3.2: Các thông số máy bơm trám Fracmaster – Triplex Pump.

Bảng 3.2: Các thông số máy bơm trám Fracmaster – Triplex Pump.

Tải bản đầy đủ

- Các bộ khoan cụ đơn giản, thuận tiện trong quá trình khoan, phù hợp với
điều kiện thực tế mỏ.
3.2.2. Lựa chọn choòng khoan cho từng khoảng khoan.

Để lựa choòng khoan phù hợp cho từng khoảng khoan nhằm nâng cao
hiệu quả phá hủy đất đá và đẩy nhanh tiến độ thi công giếng khoan người ta
thường lựa chọn choòng khoan dựa vào các yếu tố sau.
- Độ cứng của đất đá: Các loại choòng khoan khác nhau có cơ chế phá
hủy đất đá khác nhau. Choòng chóp xoay phá hủy đất đá theo cơ chế cắt vỡ và
mài mòn, choòng cánh dẹt phá hủy đất đá theo cơ chế cắt, choòng kim cương
phá hủy đất đá theo cơ chế mài mòn. Chính vì vậy tùy theo các loại đất đá khác
nhau mà ta sử dụng các loại choòng khoan cũng khác nhau.
+ Đất đá mềm dẻo sẽ thích hợp cho cơ chế phá hủy cắt nên choòng cánh
dẹt thích hợp để khoan qua tầng đất đá này.
+ Đất đá có độ cứng cao sẽ không thích hợp cho cơ chế cắt, choòng kim
cương được sử dụng để khoan vào tầng đất đá cứng đến rất cứng theo cơ chế
mài mòn.
+ Choòng chóp xoay phá hủy đất đá với cơ chế cắt vỡ và mài mòn nên đối
tượng phá hủy của loại này đa dạng hơn. Loại choòng chóp xoay có thể được lựa
chọn để phá hủy đất đá từ mềm, bở rời đến cứng và rất cứng. Tuy nhiên với đất
đá cứng thì hiệu quả sử dụng choòng chóp xoay không bằng choòng kim cương.
- Hệ dung dịch: Loại dung dịch khoan và các đặc tính của nó có ảnh
hưởng đến tốc độ khoan nhờ khả năng rửa sạch đáy giếng khoan. Mặt khác áp
suất đáy do cột dung dịch khoan tạo ra luôn lớn hơn áp suất thành hệ, điều này
làm giảm hiệu quả phá hủy đất đá của choòng.
- Phương pháp khoan: các phương pháp khoan khác nhau sẽ có các
thông số chế độ khoan khác nhau, do đó tùy thuộc vào từng phương pháp khoan
mà ta lựa chọn choòng khoan cho phù hợp. Khi lựa chọn choòng khoan cần lưu
ý những đặc điểm sau:
+ Choòng kim cương chịu lực cắt và va đập thấp, do đó khi khoan
choòng kim cương phải khoan với tải trọng thấp. Tiến độ khoan của choòng kim
cương lớn làm giảm thời gian kéo thả khi phải thay choòng là khía cạnh tích cực
khi sử dụng choòng kim cương.
+ Đối với choòng PDC: khi sử dụng phương pháp khoan bằng động
cơ đáy nên dùng choòng có số răng nhiều hơn để trung hòa sự mài mòn do tốc
34

độ quay lớn. Khi khoan bằng phương pháp roto (hoặc Top driver) nên dùng
choòng có hệ thống vòi phun nhằm mở đáy giếng khoan và mặt choòng.

Choòng kim cương

Choòng 3 chóp xoay

Mở rộng thành

Hình 3-1: Các loại choòng khoan.

Với các cơ sở trên và kinh nghiệm khi khoan ở những giếng khoan có
điều kiện địa chất tương tự ta chọn choòng khoan cho các khoảng khoan như
sau:
3.2.2.1. Khoảng khoan từ 85m – 250m.

Đây là khoảng khoan vào tầng đất đá Plioxen có đất đá mềm, bở rời, hạt
thô (đôi chỗ là cát kết), sỏi với các lớp bột kết và sét phiến mỏng, đất đá mềm,
bở rời nên ta chọn choòng loại 3S để khoan mở lỗ, đường kính choòng
660,4mm, các thông số khác trong bảng 3-3.
3.2.2.2. Khoảng khoan từ 250m – 900m.

Trong khoảng khoan này địa tầng khoan qua chủ yếu là trầm tích chủ yếu
là cát thạch anh, sỏi, đá dăm xen kẽ bột sét kết và sét. Bắt gặp cả các thấu kính
cácbonát mỏng và than, đất đá mềm. Vì vậy ta sử dụng choòng 3 chóp xoay
XR+C và GTX-CG1 có đường kính 444.5mm, các thông số của choòng xem
trong bảng 3-3.
3.2.2.3. Khoảng khoan từ 900m – 1700m.

Khoảng khoan này khoan qua tầng Mioxen giữa, thuộc hệ tầng Côn Sơn
có đất đá chủ yếu là cát kết arcoza (đôi chỗ là cát), xen kẽ không đồng đều với
bột sét kết và sét, bắt gặp các lớp sỏi, sét phiến và than nâu có độ cứng từ trung
bình đến cứng. Ta sử dụng choòng 3 chóp xoay loại XR+C và GTX-CG1có
đường kính 311.1mm để khoan.
3.2.2.4. Khoảng khoan từ 1700m – 2880m.
Trong khoảng khoan này khoan vào tầng đá thuộc thống Mioxen dưới và
Oligoxen trên, hệ tầng Bạch Hổ và Trà Tân các lớp argillit, bột kết, cát kết và đá
có nguồn gốc núi lửa, than nâu mỏng, đất đá có độ cứng từ mềm đến cứng
35

trung bình. Đây là khoảng khoan bắt đầu cắt xiên vì thế ta chọn choòng 3 chóp
xoay loại XR+C và GTX-CG1 có răng hợp kim cứng có đường kính 311.1 mm.
Các thông số của choòng xem trong bảng 3-3.
3.2.2.5. Khoảng khoan từ 2880 – 3272.98m.
Trong khoảng khoan này khoan vào tầng móng, đất đá nứt nẻ, có tính mài
mòn cao và độ cứng rất lớn. Vì thế ta chọn choòng 3 chóp xoay loại
FGi40YODPD, đường kính 215,9mm, có răng hợp kim cứng chịu được độ mài
mòn cao để khoan cho khoảng khoan này.
Bảng 3-3: Các thông số của choòng khoan 3 chóp xoay cho t ừng kho ảng
khoan.

Hệ tầng

Bề dày
(m)

Biển
Đông

250

Biển
Đông và
Đồng Nai

Đồng Nai
và Côn
Sơn
Bạch Hổ
và Trà
Tân

Loại choòng

3S

XR+C,
650

Đường
kính
choòng
(mm)

Đường
kính vòi
phun
(mm)

Tải
trọn
g
đáy
(tấn)

Tốc
Áp
độ
suất
quay bơm
(v/ph) (KG/
Cm)

660.4

3x20.6

3-6

50 60

71

444.5

12.7;
3x17.5

1620

70 100

107

311.1

11.9+3
× 14.3

1618

100
-150

145

311.1

11.9+

1016

80

208

GTX – CG1

XR+C,
800

GTX – CG1

1180

XR+C,
GTX – CG1

3×14.3

36

Móng

372.71 Fgi40YODPD 215.9

Granite

Không 18lắp vòi 20
phun
thủy lực

70-90 23

3.2.3. Cấu trúc bộ khoan cụ cho từng khoảng khoan.

Cột cần khoan là dụng cụ dùng để nối choòng khoan với thiết bị đặt trên
bề mặt, nó dùng để truyền động quay từ bàn roto cho choòng khoan. Trong quá
trình làm việc, tải trọng tác dụng lên cột cần khoan bao gồm tải trọng tĩnh và tải
trọng động gồm: lực kéo do trọng lượng cột cần, nến uốn do đặt cần khoan lên
đáy, xoắn do quay cần khoan gây ra, lực ma sát với thành giếng khoan, lực quán
tính và các dao động sinh ra mỏi. Trong quá trình làm việc các lực này luôn thay
đổi, càng gần miệng lỗ khoan thì tải trọng càng cố định dần. Cột cần khoan bao
gồm các bộ phận sau:
- Cần chủ đạo: Thường là cần vuông để khớp với bàn xoay roto nhận
chuyển động quay.
- Cần khoan thường: Có nhiều cấp đường kính khác nhau và mác thép
khác nhau, thường sử dụng thép G-105 và S-135.
- Da mốc: Nối các đoạn cần dựng, đường kính phụ thuộc đường kính cần
dựng, nhằm bảo vệ đầu nối của các thiết bị và cần khoan (hình 3-2).

Da mốc đực

Da mốc cái
Hình 3-2: Da mốc

- Pê rê khốt: Nối các bộ phận có các cấp đường kính khác nhau của cột
cần.
- Định tâm: Ổn định cột cần khoan, giữ cột cần khoan không chạm vào
thành giếng khoan, chống mòn cần. Định tâm còn được sử dụng để định hướng
trong các khoảng khoan xiên. Đường kính định tâm phụ thuộc vào đường kính
choòng (hình 3-3).
37

Hình 3-3: Định tâm

- Cần nặng: Để đảm bảo tải trọng tác dụng lên choòng khoan ta phải lắp
cần nặng ở trên choòng khoan. Do cột cần khoan thì phía trên chịu ứng suất kéo,
phía dưới chịu nén nên phần chịu nén chính là tải trọng tác dụng lên choòng.
Trong trường hợp chung, bộ cần nặng được tạo thành từ một vài đoạn với đường
kính giảm dần theo chiều từ cần nặng tới cột cần khoan. Đoạn cần nặng đầu tiên
chủ yếu để tạo phần chính tải trọng tác dụng lên choòng và thoả mãn những yêu
cầu về thuỷ lực và độ cứng chống uốn cong. Những đoạn tiếp theo đảm bảo
chuyển đổi đều về độ cứng từ đoạn cần nặng chính đến cần khoan.
Khi lựa chọn đường kính cần nặng, đường kính ngoài của cần nặng lớn
nhất phải tương ứng với đường kính choòng theo tiêu chuẩn API (viện dầu khí
Mỹ). Các tỷ lệ kích thước của cần nặng có thể được chọn theo tỷ lệ gần đúng
sau:
- Đối với choòng có đường kính < 295.3 mm nên chọn cần nặng có đường
kính gần bằng (0.75 - 0.85)×Dc trong điều kiện bình thường và 0.65×Dc trong
điều kiện phức tạp.
- Đối với choòng khoan có đường kính > 295.3 mm nên chọn cần nặng có
đướng kính gần với các giá trị (0.65- 0.75)×Dc trong điều kiện khoan bình
thưòng và 0.65×Dc trong điều kiện phức tạp.
- Tỷ lệ đường kính giữa hai cần nặng nối tiếp nhau là 1.1- 1.5.
- Tỷ lệ đường kính giữa cần nặng và cần khoan là 1.2- 1.6.
- Tỷ lệ phù hợp giữa đường kính choòng khoan và cần nặng được trình
bày trong bảng sau:

38

Bảng 3-4: Tỷ lệ phù hợp giữa đường kính cần nặng và choòng
Đường kính

Đường kính

(mm)
Choòng khoan

(mm)
Cần nặng

Choòng khoan

Cần nặng

139.7 – 146

114,118

269.9

229, 203

149.2 - 158.7

121 – 133

295.3

245, 219

320

245, 299

114 – 121
165.1 - 171.4

133 – 146
121 – 133

187.3 – 200

159, 146

349.2

254, 245

212.7 - 228.6

178, 159

≥ 374.6

273, 254

245 - 250.8

203, 178

Để đảm bảo chuyển đổi về độ cứng từ cần nặng đến cần khoan, bộ cần
nặng trong trường hợp chung được thực hiện theo từng đoạn, phải đặt sao cho
lúc chuyển đổi đến cần khoan và trong chuyển đổi giữa các đoạn phải thoả mãn
điều kiện:
Dcn ≥ 1.333×Dck

(3-1)

0,75Dcn × (i -1 ) ≤ Dcni ≤ Dcn×(i - 1)

(3-2)

Trong đó: - Dck: Đường kính của đoạn cần khoan, mm.
- n: Số đoạn chuyển tiếp của bộ cần khoan.
- i: Số thứ tự các đoạn của bộ cần nặng.
Chiều dài của những đoạn cần nặng chuyển đổi lcn1, lcn,…có thể lấy bằng
chiều dài của cần dựng hoặc chiều dài của một cần thường. Chiều dài của cần
nặng chính đối với các đoạn thẳng và đoạn nghiêng được tính theo công thức:
Lcn =

C.Gc
q cn . cos α .(1 −

γd
)
γ th

(m)
39

(3-3)

Trong đó: - Gc: Tải trọng tác dụng lên choòng, KG.
- α : Góc nghiêng của giếng.
- qcn: Trọng lượng riêng của một mét cần nặng, KG/m.
- γ d: Trọng lượng riêng của dung dịch khoan, G/cm3
- γ t: Trọng lượng riêng của thép, G/cm3
- C: Hệ số kể đến sự dao động của mặt cắt trung hoà khi tải
trọng động làm việc: C= 1.1 -1.25.

Hình 3-4: Cần nặng

- Búa thủy lực: lắp cùng cần, có tác dụng gây xung lực giật cột cần lên khi
cứu kẹt, có đường kính bằng đường kính cần nặng (hình 3-5).

Hình 3-5: Búa thủy lực

Bằng kinh nghiệm khi khoan các giếng khoan trước đó và số liệu thực tế
có thể cung cấp, ta chọn bộ khoan cụ cho các khoảng khoan như sau:
Bảng 3-5: Cấu trúc bộ khoan cụ cho kho ảng khoan 85m - 120m.
Thành phần bộ
khoan cụ

Đường
Chiều
kính (mm) dài (m)

Khối
Tổng chiều
lượng (kg) dài (m)

TổngKhối
lượng (tấn)

Choòng

660.4

0.80

617

0.80

0.617

Mở rộng thành

914.4

2.54

2000

3.34

2.617

Cần nặng xoắn

241.3

9.40

3038

12.74

5.655

Định tâm

660.4

2.41

1062

15.15

6.717

Cần nặng xoắn

241.3

18.80

6076

33.95

12.793

Cần nặng xoắn

203.2

28.20

6210

62.15

19.003

Cần dày

127

54.84

4026

116.99

23.029

40

Bảng 3-6: Cấu trúc bộ khoan cụ cho khoảng khoan 120m - 250m.
Thành phần bộ
khoan cụ

Đường
Chiều
kính (mm) dài (m)

Khối
Tổng chiều
lượng (kg) dài (m)

Tổng khối
lượng (tấn)

Choòng

660.4

0.8

617

0.8

0.617

Cần nặng xoắn

241.3

18.8

6076

19.6

3.624

Định tâm

660.4

2.41

1062

22.01

7.755

Cần nặng xoắn

241.3

9.4

3038

31.41

10.793

Cần nặng xoắn

203.2

28.2

6210

59.61

17.003

Cần dày

127

82.26

6040

141.87

23.042

Bảng 3-7: Cấu trúc bộ khoan cụ cho kho ảng khoan 250m - 900m.
Thành phần bộ
khoan cụ

Đường
Chiều
kính (mm) dài (m)

Khối
Tổng chiều
lượng (kg) dài (m)

Tổng khối
lượng (tấn)

Choòng

444.5

0.52

225

0.52

0.225

Cần nặng xoắn

241.3

18.8

6076

19.32

6.301

Định tâm

444.5

2.17

1000

21.49

7.301

Cần nặng xoắn

241.3

9.40

3038

30.89

10.339

Cần nặng xoắn

203.2

56.4

12419

87.29

22.759

Búa thủy lực

196.9

5.5

1040

92.79

23.799

Cần nặng xoắn

165.1

28.2

3846

120.99

27.645

Cần dày

127

82.26

6040

203.25

33.685

Bảng 3-8: Cấu trúc bộ khoan cụ cho khoảng khoan 900m - 1700m.
Thành phần bộ
khoan cụ

Đường
Chiều
kính (mm) dài (m)

Khối
Lượng(kg

41

Tổng chiều
dài (m)

Tổng khối
lượng (tấn)

)
Choòng

311.1

0.35

100

0.35

0.100

Cần nặng xoắn

241.3

18.80

6076

19.15

6.176

Định tâm

308.0

1.75

531

20.90

6.707

Cần nặng xoắn

241.3

9.40

3038

30.30

9.745

Cần nặng xoắn

203.2

47.00

10349

77.30

20.095

Búa thủy lực

196.9

5.5

1040

82.80

21.135

Cần nặng xoắn

165.1

28.2

3846

111.00

24.981

Cần dày

127.0

82.26

6040

193.26

31.021

Để chọn bộ khoan cụ cho khoảng khoan lấy góc xiên theo tính toán
profile giếng khoan thì cường độ cong là i= 1.810/30m. Ta sử dụng phương pháp
khoan bằng động cơ đáy để khoan lấy góc xiên, ta chọn cấu trúc bộ khoan cụ
như sau:
Bảng 3-9: Cấu trúc bộ khoan cụ cho khoảng khoan 1700m – 2880m.
Đường
Chiều
kính (mm) dài (m)

Khối
Tổng chiều
lượng (kg) dài (m)

Choòng

311.1

0.35

100

0.35

Động cơ trục vít 800

203.2

7.31

1300

7.66

Định tâm

295.3

1.67

353

9.33

Đầu nối không nhiễm từ

203.2

0.65

150

9.98

Hệ thống định vị (MWD)

241.3

0.65

150

12.45

Cần nặng không nhiễm từ

203.2

18.80

4140

28.78

Cần nặng xoắn

203.2

28.2

6210

56.98

Cần nặng xoắn

165.1

56.40

7693

113.38

Cần khoan nặng

127.0

27.42

2013

140.80

Búa thủy lực

158.8

9.94

609

150.74

Thành phần bộ khoan cụ

42

Cần dày

127

109.68

8053

260.42

Bảng 3-10: Cấu trúc bộ khoan cụ ổn định góc xiên cho khoảng
khoan

2880m - 3273m.

Thành phần bộ khoan cụ

Đường
kính
(mm)

Chiều
dài (m)

Khối
lượng
(kg)

Tổng
chiều
dài
(m)

Tổng khối
lượng
(tấn)

Choòng

215.9

0.35

40

0.35

0.040

Cần nặng xoắn

165.1

3.0 -4.0 546

4.35

0.586

Định tâm

213.5

1.68

259

6.03

0.844

Cần nặng xoắn

165.1

159.80

21797

165.8
3

22.641

Cần dày

127.0

27.42

2013

193.2
5

24.654

Búa thủy lực giật lên

158.8

9.94

609

203.1
9

25.263

Cần dày

127.0

109.68

8053

312.8
7

33.316

Cần nặng xoắn – 241.3

Định tâm – 660.4

43

Cần dày - 127

Cần nặng xoắn – 241.3

Mở rộng thành – 914.4

Cần nặng
xoắn
Choòng - 660.4

Hình 3-6: Cấu trúc bộ khoan cụ cho khoảng khoan 85m -120m.

44