Tải bản đầy đủ
Hình 6.7 minh họa quá trình bơm trám phân tầng

Hình 6.7 minh họa quá trình bơm trám phân tầng

Tải bản đầy đủ

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

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

6.4.2. Lựa chọn phương pháp trám cho từng khoảng khoan.
Căn cứ vào ưu nhược điểm, phạm vi áp dụng của từng phương pháp trám. Cùng với sự
ảnh hưởng trực tiếp của điều kiện địa chất tới chất lượng xi măng, hiệu quả kinh tế, Kết hợp
với kinh nghiệm thi công các giếng lân cận cũng như với công nghệ trám xi măng hiện tại,
thiết bị - công suất máy bơm hiện tại thì đối với chiều sâu giếng lớn, nhiệt độ đáy cao ta vẫn
sử dụng phương pháp trám một tầng 2 nút được.
Với công nghệ này thì ta sẽ sử dụng dịch xi măng có hai tỉ trọng khác nhau để trám
cho một đoạn ống, trong đó phần trên sử dụng loại xi măng có tỉ trọng nhỏ hơn phần dưới
nhằm tiết kiệm chi phí thi công nhưng vẫn đảm bảo an toàn cho phần chân đế phía dưới.
Bảng 6.2. phương pháp trám xi măng cho giếng 09-2/09-KTN-3X
Ống
chống

30”

20”

13-3/8”

9-5/8”

Chiều
sâu đặt
chân đế
ống
chống

Trọng
lượng
riêng
dung
dịch ép
(G/

Nhiệt
độ tại
chân
đế ống
chống
(° C )

Lượn
g xi
măng


160

1,03 ÷
1,14

+/-30

150 %

750

1,03 ÷
1,14

2516

4368

1,2÷
1,26

1,08 –
1,38

+/-47

+/-85

+/-110

Vữa xi
măng

Đỉnh của
đoạn xi
măng
trám

Trọng
lượng
riêng của
vữa xi
măng
(G/)

Single
slurry

Đáy biển

1,89

Lead

Đến

1,5

Tail

600m

1,89

Lead

600m

1,5

Tail

2366m

1,89

Lead

2366m

1,5

Tail

3578m

1.74

(%)

100%

50%

30%

6.5. Tính toán trám xi măng cho từng khoảng khoan.
6.5.1. Phương pháp tính toán:
103

 Thể tích của dung dịch xi măng cần trám:
Thể tích dung dịch xi măng cần thiết được tính theo công thức:
V xm =

Π
4 .[K1.( Dlk2 - Dn2).L1 + (Dtt2 - Dn2)L2 + Dt2.h] (m3) (6.1)

Trong đó:
K1: Hệ số hao hụt dung dịch xi măng do tiêu hao vào các khe nứt.
Dlk: Đường kính lỗ khoan. Dlk = M. Dc (m)
M: Hệ số mở rộng thành giếng khoan.
Dc: Đường kính choòng khoan. (m)
Dn: Đường kính ngoài của ống chống cần trám. (m)
Dtt: Đường kính trong của ống chống trước đó. (m)
Dt: Đường kính trong của ống chống cần trám. (m)
L1: Chiều dài thân giếng khoan được.

(m)

L2: Chiều dài của ống chống trước đó. (m)
h: Chiều cao cốc xi măng. (m)
Lượng xi măng khô cần thiết để điều chế dung dịch:
G xm =

K 2 .V xm .γ xm
1 + m.γ xm

(tấn) (6.2)

Trong đó:
Gxm: Lượng xi măng khô cần thiết (tấn)
K2: Hệ số hao hụt xi măng bột. K2 = 1,03 ÷ 1,05
γxm: Trọng lượng riêng của bột xi măng. (t/m3)
m: Tỷ lệ nước và xi măng. m = 0,45 ÷ 0.5
Lượng nước cần thiết để điều chế dung dịch xi măng:
Vn = m.Gxm (m3) (6.3)
Thể tích dung dịch bơm ép:
104

Vep = ∆.

Π
2
.Dtb .( L − h)
4
(m3) (6.4)

Trong đó:
∆: Hệ số nén của dung dịch ép. ∆ = 1,03 ÷ 1,05
Dtb: Đường kính trong trung bình của cột ống chống. (m)
L: Chiều dài cột ống chống. (m)
h: Chiều cao đặt vòng dừng (chiều cao cốc xi măng). h = 10m
Áp suất tối đa có thể đạt tới vào cuối quá trình bơm trám:
Pmax = Pth + Pcl

(at)

(6.5)

Trong đó:
Pth: Áp suất tiêu thụ để thắng sức cản trong hệ thống tuần hoàn và được xác định theo
công thức:
Pth = 0,02.H + 16

(at)

(6.6)

Pcl: Áp suất sinh ra do sự chênh lệch trọng lượng riêng giữa dung dịch xi măng và
dung dịch bơm ép, giữa dung dịch khoan và dung dịch ép. Áp suất này được tính theo công
thức:
Pcl =

( H xm − h).( γ dx − γ ep )
10

+

( H − H xm ).( γ d − γ ep )
10

(at)

(6.7)

Trong đó:
Hxm: Chiều cao cột dung dịch xi măng (m)
H: Chiều cao ống chống (m)
γdx: Trọng lượng riêng của dung dịch xi măng (t/m3)
γep: Trọng lượng riêng của dung dịch ép (t/m3)
γd: Trọng lượng riêng của dung dịch khoan. (t/m3)
Khi dung dịch ép có trọng lượng riêng bằng với trọng lượng riêng của dung dịch
khoan thì ta có:
Pcl =

( H xm − h).( γ dx − γ ep )
10

(at)

(6.8)
105

 Thời gian trám xi măng với một máy bơm trám:

T = ttr + t (ph) (6.9)
Trong đó:
t: Thời gian giải phóng nút trám trên. t = 15 phút
ttr: Thời gian bơm dung dịch xi măng và dung dịch ép (ph)
t tr =

V xm + Vep
q

.1000

(ph)

(6.10)

Vxm: Thể tích dung dịch xi măng (m3)
Vep: Thể tích đung dịch ép (m3)
q: Lưu lượng bơm trám (l/ph). Lưu lượng lớn nhất của máy bơm trám có đường kính
xi lanh bằng 6 inch là: q = 2375,93 (l/ph)
6.5.2. Tính toán trám xi măng cho các cột ống chống:
 Tính toán trám xi măng cho cột ống dẫn hướng 508:
 Thể tích dung dịch xi măng cần bơm vào đoạn LEAD :
Theo công thức tính thể tích vữa xi măng ở phía trên ta có các thông số:
- Chiều dài cột ống chống: L = 750m
- Chiều cao trám xi măng: Hc = 600m
- Đường kính choòng khoan sử dụng: Dc = 0,6604m
- Hệ số mở rộng thành M = 1,3.
- Đường kính lỗ khoan: Dlk = M.Dc = 0,8585m
- Đường kính ngoài của ống chống: Dn = 0,508m
- Đường kính trong của ống chống: Dt = 0,480m
- Hệ số tiêu hao dung dịch xi măng: K1 = 1,2
- Chiều cao cốc xi măng: h = 20m
Thay các số liệu này vào công thức trên ta tính được:
Vdx

= 0,785.[1,2.(- ).440+ (- ).160 + .20)
= 242,26
106

- Lượng xi măng khô cần thiết để điều chế 242,26m3 dung dịch xi măng:
Với khoảng trám này ta sử dụng loại xi măng OWC có γ x = 2,9 (T/) khi đó ta có trọng
lượng riêng của vữa xi măng : γdx = 1,5 (T/).
- Hệ số hao hụt xi măng bột: K2 = 1,03
- Tỷ lệ nước xi măng: m = 0,5
Thay các thông số trên vào công thức (6.2) ta được:
Gmx =.= 249,52(tấn)
- Lượng nước cần thiết để điều chế dung dịch xi măng:
Từ công thức (6.3) ta tính được:
Vn = 0,5. 249,52 = 124,76 (m3).
- Lượng dung dịch bơm ép: Ta sử dụng dung dịch khoan trước đó làm dung dịch bơm
ép.
Ta có các thông số:
- Hệ số nén của dung dịch ép. ∆ = 1,03
- Đường kính trong trung bình của ống chống 508: Dtb = 0,480m
- Chiều dài cột ống: L = 600m
- Chiều cao cốc xi măng: h = 20m
Thay các thông số trên đây vào công thức (6.4) ta tính được thể tích của dung dịch
bơm ép cần thiết:
Vep = 1,03.0,785.(600 – 20 ) = 108,04(m3).
- Áp suất tối đa đạt được vào cuối quá trình bơm trám:
- Áp suất để thắng sức cản trong hệ thống tuần hoàn được tính theo công thức (6.5):
Pth = 0,02.H +16 = 0,02.600 + 16 = 28 (at)
- Áp suất sinh ra do sự chênh lệch trọng lượng riêng giữa dung dịch xi măng và dung
dịch bơm ép:
Vì ta sử dụng dung dịch bơm ép là dung dịch khoan trước đó nên áp suất này được
tính theo công thức (5.21):
107

Pcl =

( H xm − h).( γ dx − γ ep )
10

=
= 24,36(at)
- Áp suất cực đại ở cuối quá trình bơm trám:
Pmax = Pth + Pcl = 24,36 + 28 = 52,36 (at).
* Thể tích dung dịch xi măng cần bơm vào đoạn Tail là:
Tính toán tương tự ta có :
Vdm = 60,106 m3
- Lượng xi măng khô cần thiết để điều chế 60,106 m3 dung dịch xi măng:
Với khoảng trám này ta sử dụng loại xi măng OWC có γ x = 2,9 (T/) khi đó ta có trọng
lượng riêng của vữa xi măng : γdx = 1,89 (T/).
- Hệ số hao hụt xi măng bột: K2 = 1,03
- Tỷ lệ nước xi măng: m = 0,5
Thay các thông số trên vào công thức (6.2) ta được:
Gmx =.= 78,006(tấn)
- Lượng nước cần thiết để điều chế dung dịch xi măng:
Từ công thức (6.3) ta tính được:
Vn = 0,5. 78,006 = 39,003 (m3).
- Lượng dung dịch bơm ép: Ta sử dụng dung dịch khoan trước đó làm dung dịch bơm
ép.
Ta có các thông số:
- Hệ số nén của dung dịch ép. ∆ = 1,03
- Đường kính trong trung bình của ống chống 508: Dtb = 0,480m
- Chiều dài cột ống: L = 150m
- Chiều cao cốc xi măng: h = 20m

108

Thay các thông số trên đây vào công thức (6.4) ta tính được thể tích của dung dịch
bơm ép cần thiết:
Vep = 1,03.0,785.(150 – 20 ) = 22.829(m3).
- Áp suất tối đa đạt được vào cuối quá trình bơm trám:
- Áp suất để thắng sức cản trong hệ thống tuần hoàn được tính theo công thức (6.5):
Pth = 0,02.H +16 = 0,02.150 + 16 = 19 (at)
- Áp suất sinh ra do sự chênh lệch trọng lượng riêng giữa dung dịch xi măng và dung
dịch bơm ép:
Vì ta sử dụng dung dịch bơm ép là dung dịch khoan trước đó nên áp suất này được
tính theo công thức (5.21):
Pcl =

( H xm − h).( γ dx − γ ep )
10

=
= 10,53(at)
- Áp suất cực đại ở cuối quá trình bơm trám:
Pmax = Pth + Pcl = 19 + 10,53 = 29,53(at).
Tính toán tương tự với các ống chống khác ta có bảng sau:
Bảng.6.3.Kết quả trám xi măng cho từng cột ống chống.
Tên cột ống chống
Ống định hướng
762
Ống dẫn hướng 508

Ống trung gian 340
Ống chống khai
thác 245

Phương
pháp trám

Lượng vữa
xi măng
(m3)

Lượng xi
măng khô
(T)

Lượng
nước
(m3)

Lượng dd
bơm ép
(m3)

Một tầng

26,604

34,862

17,431

22,398

Lead

242,26

249,52

124,76

108,04

Tail

60,106

78,006

39,003

22,829

Lead

189,64

195,34

97,67

130,84

Tail

20,54

21,56

10,57

11,48

Lead

60,78

62,61

31,30

55,83

Tail

25,93

27,79

13,89

20,79

109

6.6. Các biện pháp nâng cao chất lượng trám xi măng.
Để nâng cao chất lượng trám xi măng cần thực hiện các biện pháp sau:
- Để tạo được sự liên kết tốt giữa xi măng và thành hệ đất đá cần loại bỏ hoàn toàn lớp
vỏ sét trên thành giếng khoan bằng sự kết hợp giữa cơ học và hóa học.
- Sử dụng dung dịch đệm có tác dụng làm giảm lưu lượng cần thiết khi trám mà vẫn
bảo đảm làm sạch thành giếng.
- Chính xác hóa tài liệu để cho ta dự đoán các đoạn thành giếng yếu để tiến hành gia
cố cục bộ bằng đổ cầu xi măng trước khi thả ống chống
- Dung dịch bơm rửa phải được kiểm tra các thông số theo quy định.
- Trước khi thả ống chống phải xác định đường kính để điều chỉnh thể tích vữa xi
măng cho chính xác.
- Các thống số nhiệt độ, độ khoáng hóa chất của chất lưu phải được xác định chính
xác để có các công thức pha chế đúng, dung dịch pha chế phải có tỷ trọng đồng đều...

6.7. Kiểm tra chất lượng trám xi măng
6.6.1. Kiểm tra chiều cao dâng vữa xi măng
Kết thúc bơm trám, các van trên đầu bơm trám được đóng lai. Giếng khoan được giữ
yên tĩnh trong thời gian chờ vữa xi măng đông rắn. Thời gian đông rắn phụ thuộc vào chất
lượng xi măng, nhiệt độ và áp suất ở đáy lỗ khoan. Trong mọi điều kiện, thời gian đông rắn
khoảng 24h. Quá trình đông rắn xi măng là quá trình tỏa nhiệt. Vì vậy thành lỗ khoan, ống
chốn và dung dịch ở trong và ngoài ống chống đều được sấy nóng lên. Theo các số liệu thực
tế do quá trình tỏa nhiệt này diễn ra mà áp suất tăng đến một trị số nguy hiểm đối với ống
chống đang trám thì phải lập tức giảm áp lực bằng cách mở các van trên đầu trám.
Sau thời gian đông rắn của vữa xi măng, người ta thả nhiệt kế xuống lỗ khoan để xác
định độ cao dâng lên thực tế mà vữa xi măng ở ngoài cột ống.
Quá trình đông rắn xi măng là quá trình tỏa nhiệt, nhiều chất vào khoảng thời gian 5 ÷
10h sau khi quấy trộn. Vì vậy muốn xác định rõ độ cao của vữa xi măng cần phải thả nhiệt
kế xuống lỗ khoan trong 24h kể từ lúc kết thúc trám. Ranh giới trên của xi măng được xác
định bởi sự tăng nhiệt độ một cách đột ngột.
6.7.2 Kiểm tra độ đồng đều của vành đá xi măng.

110

Hình 6.9. Phương pháp phóng xạ
Để xác định chiều cao trám xi măng Hc cũng như độ đồng đều của vành đã xi măng,
hiện nay người ta sử dụng rộng rãi phương pháp phóng xạ. Thực chất của phương pháp này
là dùng vữa xi măng có pha thêm chất phóng xạ để trám lỗ khoan và sau khi xi măng đã
đông rắn người ta sẽ thả thiết bị đo vào giếng khoan đến chỗ cần kiểm tra và quay một vòng
360¬0 và ghi lại đường cong biểu thị sự thay đổi cường độ của độ phóng xạ gama theo
chiều hướng tâm.
6.7.3 Kiểm tra độ kín giữa giếng khoan và thành hệ.
Người ta thử độ kín giữa giếng khoan và thành giếng bằng phương pháp bơm ép là chủ
yếu. Trong thời gian thử phải duy trì các áp suất như sau:
Lén 100 at vào giếng và đóng kín giếng lại. Cột ống chống được xem là kín nếu như
áp suất thay đổi không đáng kể sau khi đóng giếng 24h, hoặc 48h.
Ngoài phương pháp ép thử độ kín như trên người ta còn dùng thêm phương pháp thay
đổi mực nước: bơm nước vào giếng cho dâng lên, sau đó đóng giếng lại. Sau một thời gian
mực nước không tụt, tức là giếng đã kín, hút bớt nước rồi đóng giếng.Sau một thời gian nếu
không dâng lên là kín

111

MD

TVDss

(mRTE)

(mRTE)

0

0

94,5

94,5

Đáy biển

160

160

Ống định hướng 762mm

750

750

Ống chống
dẫn hướng 508mm

2516

2096

4368

3446,5

36.5 BRT-MSL
57.5 WD

Ống chống trung
gian 340mm

Ống chống khai thác

245mm

Đoạn thân Trần 215,9mm
4389

112

3461,5Well TD