Tải bản đầy đủ
CHƯƠNG 6: CHỐNG ỐNG VÀ TRÁM XI MĂNG

CHƯƠNG 6: CHỐNG ỐNG VÀ TRÁM XI MĂNG

Tải bản đầy đủ

 Chuẩn bị lỗ khoan trước và trong khí chống ống.

-

Cần tiến hành doa rộng các đoạn lỗ khoan bị bó hẹp, cho thêm dầu mỏ hoặc các chất bôi
trơn khác vào dung dịch nhằm làm giảm độ dính của sét. Trong thời gian rửa lỗ khoan trước
khi thả ống chống cần kiểm tra các thông số của dung dịch và điều chỉnh cho đến mức đạt
yêu cầu.

-

Trong thời gian chuẩn bị lỗ khoan đồng thời phải kiểm tra, chuẩn bị các dụng cụ cần thiết :
3 êlêvatơ còn tốt, 3 khóa bản lề có kích thước phù hợp, các chấu chèn dự trữ, các bộ quang
treo, khóa tròn vạn năng,.. Mọi công tác chuẩn bị cho thả ống chống đều được tiến hành
trong thời gian doa rộng thành và bơm rửa lỗ khoan.
6.1.2. Trang bị cho ống chống
Để phục vụ cho quá trình chống ống và trám xi măng cần có một hệ thống trang bị trên
mặt cũng như lòng giếng. Cụ thể như sau :
 Đầu định hướng :
Là phần dưới cùng của cột ống chống. Một đế dẫn thì có chức năng dẫn hướng cho
ống chống đi vào lỗ giếng khoan, tránh làm kẹt ống chống trong đới xói lở hoặc trong đoạn
giếng bị lệch xuyên suốt quá trình thả. Nó có thể là một ống đơn giản, hoặc chứa đựng một
van tròn hoặc van cánh. Khi một đầu định hướng chứa đựng trong đó một van sơ cấp thì nó
được gọi là van một chiều. Chức năng của van một chiều là ngăn chặn không cho xi măng
vận chuyển ngược trờ trong ống sau khi đã được bơm ra ngoài khoảng không vành xuyến
giữa ống chống và thành giếng.

92

hình 6.1. Các loại chân đế ống chống.
Tuy nhiên, khi sử dụng van một chiều hay van ngược thường gặp một số phiền phức
sau :

-

Cột ống chống phải thả chậm để ngăn ngừa hiệu ứng píttông tạo áp lực lên vỉa, nhất là khi
thả qua những thành hệ yếu, dễ mất dung dịch.

-

Qua các khoảng thời gian tính toán thì phải bơm dung dịch vào trong ống chống để ngăn
ngừa chênh áp bóp méo ống chống. Công việc này thường mất nhiều thời gian. Phía bên
trong chân đế được làm bằng nhôm hoặc xi măng, nhằm mục đích choòng khoan có thể
khoan thủng sau khi quá trình bơm trám xi măng kết thúc.
 Van ngược.
Trước đây van ngược và vòng dừng được thiết và sử dụng tách biệt với nhau nhưng
hiện nay khi thiết kế van ngược người ta còn có thêm nhiệm vụ vòng dừng.
Chức năng chính của van ngược – vòng dừng là :

-

Ngăn càn dung dịch khoan, vữa xi măng đi vào ống chống. Đặc biệt nhất là thời điểm cuối
quá trình bơm trám.

-

Tránh nguy cơ phun trào khi thả ống.

93

-

Là ổ đỡ để nút trám ngồi lên khi lượng xi măng di chuyển tới chân đế ống chống, nhằm bịt
kín lỗ tuần hoàn, tăng áp suất lên cao đột ngột báo hiệu kết thúc quá trình bơm trám xi
măng. Sử dụng bộ van ngược, nút cao su chuyên dụng như trên sẽ giảm đáng kể thời gian
khoan phá cốc xi măng.

Hình 6.2. hai vòng dừng hiện đang được sử dụng.

Hình 6.3. Các kiểu van ngược.
 Định tâm ống chống.
Trong phần này chúng ta cần ghi nhớ một số lưu ý sau :

-

Trong thực tế, quỹ đạo các giếng khoan dù với dự tính ban đầu khoan thẳng đứng nhưng do
trình độ kỹ thuật, điều kiện địa chất tác động nên trong và sau khi quá trình khoan hoàn tất
thì quỹ đạo thực tế của chúng cũng vẫn sẽ là nhưng đường cong.

-

Dường kính của giếng khoan theo lý thuyết về hình dạng của lỗ giếng khoan là hình tròn
xuyên suốt trục giếng khoan. Nhưng trong thực tế do bị chi phối bởi tính dị hướng của đất
đá thành hệ, do momen tác động lên chuỗi cần khoan không đều, do những khuyết tật của

94

choòng khoan tạo thành trong quá trình khoan nên hình dạng của lỗ khoan sẽ không đều ,
không tròn cạnh.

-

Chuỗi ống chống bao gồm rất nhiều ống chống được nối với nhau bằng ren nên dọc theo
chuỗi ống chống theo trục giếng khoan sẽ xuất hiện các gờ nhô ra tại các đầu nối.

-

Sự chênh lệch giữa cột dung dịch trong ống với áp lực vỉa bên ngoài.

-

Lớp vỏ bùn trám trên thành giếng khoan sẽ là tăng lực ma sát lên chuỗi ống chống lúc thả.

Hình 6.4. Định tâm ống chống.
 Chổi quét.
Như chúng ta đã biết thì trong công tác khoan chúng ta luôn phải tiến hành tuần hoàn
dung dịch để đưa mùn khoan lên bề mặt, và một mục đích khác của dung dịch khoan là tạo
lớp vở sét bám vào thành giếng để ổn định thành giếng khoan, lớp vỏ sét này đồng thời sẽ
bám dính lên mặt ngoài ống chống làm ngăn cản sự tiếp xúc trực tiếp giữa xi măng với mặt
ngoài ống chống và thành giếng khoan. Do vậy, chất lượng xi măng sau khi đông cứng sẽ
kém bền vững,giảm hiệu suất các chức năng cơ bản của cột xi măng.
Nhằm nâng cao chất lượng bơm trám xi măng , để cho xi măng bám dính tốt hơn vào
thành giếng cũng như ống chống thì trước mỗi quy trình bơm trám xi măng chúng ta phải
lắp chổi quét đẻ cào sạch lớp vỏ sét bám trên bề mặt đất đá thành giếng khoan, để cho xi
măng tiếp xúc thật với đất đá.
95

Hình 6.5. Chổi quét.
 Nút trám xi măng.
Trong quá trình bơm trám xi măng thì nút trám xi măng được thiết kế nhằm các mục
đích :

- Cách lý mùn khoan với xi măng.
-

Làm sạch mùn khoan bám dính khoảng không phía trong ống trước khi vữa xi măng được
bơm đầy và làm sạch xi măng bàm dính khoảng không bên trong ống chống sau khi đã hoàn
tất quy trình bơm trám xi măng.

-

Ngăn chặn sự chuyển dịch xi măng phía bên trên.

-

Báo hiệu sự kết thúc quy trình bơm trám khi áp suất tăng đột ngột do nút trám trên tỳ lên nút
trám dưới, lúc này vữa xi măng đã được đặt vào vị trí thiết kế.

-

Cho phép thử áp suất ống chống.

-

Thực vây, nút trám xi măng hoạt động như một tấm màng ngăn giữa mùn khoan và xi măng,
tách biệt hai loại chất lưu này với nhau. Nâng cao hiệu quả bơm trám, hạn chế được sự
nhiễm bẩn của xi măng bời dung dịch khoan.

96

Hình 6.6. Các loại nút trám.
6.1.3. Thả ống chống.
Công tác thả ống chống cần được chuẩn bị chu đáo. Để tránh các trường hợp rủi ro thì
phải gọn nơi làm việc. Để tránh sự nới ren mupta của các ống định hướng và trung gian
người ta phải xiết chặt 5 – 10 ống đầu tiên bằng khóa máy rồi hàn dính lại. Để tránh sự bóp
méo khi thả ống có van ngược, cứ thả xuống 100-200m người ta lại đổ thêm dung dịch vào
bên trong ống. Trong quá trình thả ống cần thường xuyên kiểm tra chất lượng dung dịch bị
đẩy lên đặc biệt là thông số tỉ trọng độ nhớt. Trong trường hợp thấy xuất hiện khí ở dung
dịch thì phải lắp dầu bơm trám lên mupta trên cùng của ống chống và bơm ép dung dịch
xuống để thay thế dung dịch đã bị nhiễm khí. Thông thường thời gian bơm rửa không quá
một chu kì tuần hoàn, thêm vào đó điều kiện chính để ngừng bơm rửa là chất lượng dung
dịch phải đặt yêu cầu: Độ nhớt và tỷ trọng không đổi, áp suất bơm rửa giảm xuống bằng sức
kháng thủy lực khi tuần hoàn.

6.2. Mục đích và yêu cầu của quá trình trám xi măng.
6.2.1. Mục đích của quá trình trám xi măng.

-

Giữ cho thành giếng khoan ổn định không bị sập lở, đảm bảo an toàn cho quá trình khoan.

-

Cách ly các vỉa sản phẩm với nhau và giữa các tầng đất đá khác nhau, phục vụ cho mục đích
thử vỉa, đánh giá vỉa cũng như lựa chọn tầng khai thác mà không bị liên thông với nhau.
97

-

Phòng tránh xảy ra các phức tạp trong quá trình khoan và trong quá trình khai thác.

-

Vành đã xi măng này cũng góp phần bảo vệ cột ống chống khỏi sự tác động có hại từ môi
trường đáy giếng như : ăn mòn, xâm thực của nước muối,…

-

Kiểm soát hoạt động của giếng thông qua thiết bị trên mặt.

-

Là phương tiện để lắp ráp thiết bị kiểm soát giếng như thiết bị chống phun, thiết bị khai thác
bên trong ống chống.
6.2.2. Yêu cầu của việc trám xi măng.

-

Xi măng phải có độ hạt nhỏ theo yêu cầu.

-

Vữa xi măng phải có trọng lượng riêng thích hợp.

-

Khi chế thành dung dịch thì phải có thời gian ngưng kết phù hợp

-

Xi măng phải dâng lên đến chiều cao thiết kế.

-

Đảm bảo độ kín của vành đá xi măng ngăn ngừa sự lưu thông vỉa…

-

Khi dung dịch xi măng đông đặc phải tạo thành vành đá có độ bền cơ học cao, độ thẩm thấu
nhỏ và trong quá trình đông cứng thể tích vữa xi măng không thay đổi.

6.3. Xi măng và vữa xi măng.
Với điều kiện địa chất vùng mỏ và kinh nghiệm khoan các giếng trước đó người ta
thường sử dụng hai loại xi măng đó là OWCL và OWC có trọng lượng riêng 2,7 và 2,9
( G/), chịu được nhiệt độ khoảng 90°C nhưng sau khi gia công có thể chịu được đến nhiệt
độ 160°C, phù hợp với điều kiện nhiệt độ, áp suất của mỏ.
Các thông số của vữa xi măng sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình bơm trám. Hai
thông số cơ bản và quan trọng nhất của xi măng là trọng lượng riêng và thời gian đông kết
ban đầu. Hai thông số này phụ thuộc và địa tầng đất đá khu vực ta cần bơm trám.

98

Bảng 6.1. Đặc tính của xi măng sử dụng cho giếng 09-2/09-KTN-3X.
ống chống
(mm)
Định hướng
762

Dẫn hướng
508

Trung gian
340

Khai Thác
245

6.4. Lựa chọn phương pháp bơm trám.
6.4.1. Các phương pháp bơm trám.
Việc lựa chọn phương pháp bơm trám xi măng sẽ phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện cụ
thể của mỗi giếng khoan, trình độ kỹ thuật, thiết bị, vật tư cũng như lượng kinh phí được
cân nhắc chi trả cho quá trình bơm trám. Trong đó, phổ biến nhất là phương pháp trám một
tầng hai nút và phương pháp trám phân tầng.
6.4.1.1. phương pháp trám một tầng hai nút.
Đây là phương pháp trám phổ biến nhất. Quá trình bơm trám được tiến hành như sau :
Sau khi rửa sạch lỗ khoan thì tiến hành kiểm tra tất cả mọi thiết bị đường ống, cần thử
với áp suất bằng 1.5 lần áp suất bơm trám. Trước khi bơm dung dịch xi măng ta phải thả nút
trám dưới. Sau đó bơm dung dịch xi ămng xuống lỗ khoan theo các nhánh đường ống phía
dưới. Sau khi bơmhết dung dịch xi măng tiến hành giải phóng nút trám trên ở đầu bơm trám
và bơm dung dịch ép vào giếng khoan qua các nhánh ống ở phía trên. Nút trám trên được ép
bởi dung dịch ép đẩy dung dịch xi măng đi xuống. Trong thời điểm nút trám dưới tỳ lên
99

vòng dừng, dưới tác dụng của áp suất dư, nút này tự chọc thủng, dung dịch xi măng qua đó,
qua van ngược xuống đế, và dâng lên ở khoảng không vành xuyến. Tiếp tục bơm dung dịch
ép cho tới khi nút trám trên tỳ lên nút trám dưới. Và đây là thời điểm kết thúc quá trình bơm
trám.
6.4.1.2. phương pháp trám phân tầng.
 Trám xi măng giai đoạn đầu.
Quá trình trộn, bơm ép dung dịch đệm và vữa xi măng trong giai đoạn đầu tương tự
như kỹ thuật trám một tầng. Sau khi trộng xi măng, nút trám dưới được thả và bơm đẩy cho
đến khi nó chạm vào vòng dừng của chân đế ống chống. Thông thường thì khi trám xi măng
ống chống khai thác, giai đoạn đầu sử dụng hai dung dịch, phía dưới đầu trám phân tầng
được làm đầy bằng dung dịch hoàn thiện, phía trên sử dụng dung dịch khoan. Dung dịch
này sau đó được tuần hoàn qua đầu trám phân tầng.
 Trám xi măng giai đoạn sau :
Phần dung dịch trám phần trên chui ra ngoài của sổ trám và được ép lên trên phía
ngoài qua cửa sổ trám. Nút trám trên bị ép dần xuống và tỳ lên nỏ trên. Do tác dụng của áp
lực dư ống lót cắt các chống định vị và dịch chuyển xuống dưới đóng kín các cửa sổ trám. Ở
thời điểm đó, áp suất trên đầu bơm trám tăng lên đột ngột và việc trám xi măng kết thúc.
Sau khi trám xi măng đã đông rắn, tháo đầu trám ra, thả cần khoan và choòng để
khoan phá các nút trám và cốc xi măng trong chân đế. Kiểm tra chất lượng bơm trám.

100

Hình 6.7 minh họa quá trình bơm trám phân tầng
6.4.1.3. Trám xi măng cho ống chống lửng.
Phương pháp trám này được sử dụng để trám các cột ống chống lửng thông qua một
đầu nối chuyển tiếp chuyên dụng từ cần khoan đến ống chống.
 Quy trình trám.
Đầu tiên cột ống chống lửng phải được thử rò nối với cần khoan thông qua đầu nối
chuyên dụng bằng ren trái. Sau khi cột ống chống được thả vào lỗ khoan, người ta bắt đầu
bơm dung dịch đệm vào bên trong cần khoan, tiếp tục bơm vữa xi măng và dung dịch ép để
ép vữa xi măng qua van ngược vào đế ống chống. Sau đó thả viên bi thép (chú ý thời gian
thả cần tính sao cho khi vữa xi măng vừa đang lên hết chiều cao xi măng cần trám thì viên
bi sẽ tỳ lên ống lót). Khi viên bi tì lên ống lót, đồng hồ áp suất ở đầu giếng tăng vọt báo hiện
viên bi đã nằm trên ống lót, lúc này thợ vận hành cho tăng áp suất bơm trám làm cho chốt sẽ
bị cắt đứt, ông lót di chuyển xuống dưới đế dừng. Lúc này lỗ thoát được mở ra. Dung dịch
ép qua lỗ thoát quét sách phần xi măng dâng lên phía đầu nôi. Khi đó áp suất giảm đột ngột
báo hiệu quá trình trám kết thúc. Sau đó người ta tháo cần khoan ra bằng cách quay phải rồi
kéo chúng lên một đoạn vầ tiến hành tuần hoàn dung để rửa sạch xi măng trong cần khoan
và xi măng thừa trong lỗ khoan.
101

Hình 6.8.a. sơ đồ trám ống chống lửng.

Hình 6.8.b sơ đầu nối trám ống chống lửng.
102