Tải bản đầy đủ
Hình 7.4 Trắc diện cột ống theo áp suất ngoài

Hình 7.4 Trắc diện cột ống theo áp suất ngoài

Tải bản đầy đủ

Nếu vẫn không thỏa mãn thì kiểm tra đoạn ống thứ l2
Đầu nối trên:
Pd2
(Qth − Q1 )

≥ n1 (7.27)

Đầu nối dưới:
Pd2
(Qth − Q1 − Q2 )

≥ n1

(7.28)

Nếu vẫn chưa thỏa mãn thì tiếp tục kiểm tra đến đoạn thứ i:
Khi đoạn ống thứ i thỏa mãn điều kiện của n 1 thì từ đó trở lên tiếp tục tính toán ống
theo tải trọng kéo cho phép giống như tính toán cột ống trung gian. Sau khi kiểm tra tải
trọng kéo xong ta tiến hành kiểm tra phần trên của cột ống với áp suất dư trong.
PT1
H .γ t
Pv −
10

≥ n1

(7.29)

7.1.4 Kiểm toán độ bền cho các cột ống chống
Cột ống dẫn hướng là cột ống có chiều sâu nhỏ vì vậy ứng suất bóp méo và ứng suất
nổ ống là rất nhỏ. Vì vậy theo kinh nghiệm người ta thấy với mác thép và chiều dày đã chọn
là đảm bảo cho giếng hoạt động bình thường trong quá trình khoan và khai thác.
 Cột ống trung gian (340 mm)
* Theo trắc diện thông thường cột ống trung gian ta thấy phần đế ống chống do khoan
phá xi măng sẽ chiều nhiều áp suất nhất. Vì vậy ta sẽ tính ống này từ dưới lên. Và tính theo
tải trọng kéo và kiểm tra theo ứng suất bóp méo ống và ứng suất nổ ống.
Theo công thức (7.7) ta có:
Chiều sâu thả của cột ống : H = 2520 m;
Khi đó : Q’ = 2520 .102 = 257,04(tấn)
Pth = 0,02.2520 + 16 = 66,4 (at)
Pd = 20 at
123

Dtr = 31,56 (cm) = 0,3156 (m)
Theo công thức (7.6) ta có: Qph = (66,4 + 20).(0,785.0,31562) = 6,75 (tấn)
Pd = 1556.0,45 = 700,2 (tấn)
n1 = 1,7
Qcf = = 411.88 (tấn)
Vậy theo công thức (7.5) ta có:
Qz = 257,04 + 6,75 = 263,79 (tấn)
Theo công thức (7.8) ta thấy Q z = 263,79 (tấn) < Qcf = 411,88 (tấn) thỏa mãn. Hay nói
cách khác cột chống ống chống đảm bảo độ bền kéo. Do cột ống chống này ta chọn cùng
một loại thép cho lên bề dày của ống sẽ tăng dần từ dưới lên. Chọn khoảng chiều dài l a –
70m với bề dày lớn nhất của mác thép N-80.
Lại có qa = 102kg/m do vậy theo công thức (7.9) ta có:
Trọng lượng đoạn ống có chiều dài la là :
Qa = 70.102 = 7,14(tấn).
Đoạn ống tiếp theo là đoạn ta chọn có bề dày nhỏ nhất tức là với chiều dài chọn là 9,65
mm và q1 = 78,56 kg/m. Gọi l1 là chiều dài của đoạn ống này.
QIcf = 366 (tấn)
366 − (7,14 + 6,75)
(0,07856)

Theo công thức (7.10) ta có: l1 =

= 4482 (m)

Từ đó ta có la + l1 = 4482 + 70 = 4552 (m) > H = 2520 m.
Vậy thỏa với theo N-80 và chiều dày chọn là 9,65 mm là thỏa mãn an toàn kéo cho
đoạn thứ 2.
Khi đó chiều dài của đoạn thứ hai sẽ là: l1 = H – la = 2520 – 70 = 2450 (m)
Ta thấy sau khi thả cột ống chống trung gian và tiếp tục khoan với dung dịch khoan có
tỷ trọng nặng hơn dung dịch khoan trước đó ở cột ống chống, thì áp suất bên trong thực tế
sẽ tính bằng công thức (7.13).
Kiểm độ bền của ống đối với áp suất dư ngoài và dư trong (gây nổ) ống.
Ta có: γxm = 1,896 G/cm3
124

γd = 1,15 G/cm3
Hx = 1360 m
Thay vào công thức 7.8 ta tính được:
Pdt = 0,1.(1.896 - 1,15).2450 = 182,77 (Kg/cm2)
PT = 31 Mpa = 316,1 (kg/cm2)
Theo công thức (7.14) ta có: n3 = = 1,7> (1,3 – 1,5) ống đảm bảo độ bền với áp suất
gây nổ ống.
Áp suất cực đại xuất hiện trong thời điểm cuối của quá trình bơm trám theo công thức
(7.15) mặt khác đoạn ống này ta sử dụng phương pháp trám phân tầng nên :
Px = 0,1.(155 - 20).(1,896 -1,15) + 0,1.(1560 – 20).(1,5-1,15)+ (0,02.1715 + 16) =
114,271 (tấn/m2)

Khi đó hệ số dự trữ bền: n3 =

PT
Px

== 2,76> 1,3 ống chống đủ bền với áp suất nổ ống.

Kiểm tra bền cột ống với áp suất gây bóp méo ống

Pn =

H x (γ xm − γ de ) 2135(1,896 − 1,15)
=
10
10

= 82,94 (kG/cm2)

Pbm = 18,4 MPa = 187,62 (kg/cm2)
Hệ số dự trữ bền móp méo ống:

n2 =

Pbm
Pn

187,62
82,95

=

= 2,26 > (1,3 ÷ 1,5)

Vậy ống chống này đủ bền với áp suất bóp méo ống.
Kết luận : Ống chống trung gian 340mm với những đặc tính trên , đảm bảo bền. Ta
tiến hành kiểm toán tương tự đối với các cột ống khác với các đặc tính đã cho ở bảng 7.1 và
bảng 7.2 thì thấy các ống đảm bảo đủ bển trong suốt quá trình thi công giếng khoan.

7.2 Kiểm toán độ bền cột cần khoan
Trong quá trình thi công giếng khoan, bộ cần khoan phải chịu tác dụng của tổ hợp các
lực phức tạp. Tùy thuộc vào từng công đoạn, công nghệ cụ thể như quá trình khoan, kéo thả,
125

bơm rửa, cứu chữa sự cố... Tổ hợp các lực tác dụng lên bộ cần khoan khác nhau, nhưng có
thể bao gồm các lực chủ yếu sau:
- Lực kéo do tác dụng của tải trọng bản thân cần.
- Lực nén do tải trọng đáy.
- Mômen xoắn do chuyển động quay của cột cần khoan.
- Áp lực dư trong và dư ngoài của dung dịch khoan.
- Lực ma sát giữa cần khoan và thành giếng/
- Lực quán tính..
Do đó công tác thiết kế cần khoan có một tầm quan trọng đặc biệt, nếu thiết kế phù
hợp thì công tác khoan sẽ đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật và thời gian thi công, giảm giá
thành thuê thiết bị, giảm các sự cố với bộ cần khoan, do đó sẽ nâng cao hiệu quả sản xuất.
7.2.1 Kiểm toán độ bền cột cần khoan trong quá trình kéo
Trong quá trình kéo cột cần khoan, tiết diện phía trên cùng của cần chịu tải trọng lớn
nhất bao gồm: trọng lượng cột cần, lực quán tính và lực mat sát.
Xác định chiều dài cần nặng:

Lcn =

c.Gc
γ
qcn (1 − d )
γ

(m) (7.30)

Trong đó:
c = 1,25: Là hệ số kể đến sự tăng chiều dài cần nặng trên.
Gc: Tải trọng đáy (KG)
qcn: Trọng lượng một m cần nặng
Phần trên cột cần khoan được gọi là bền khi thỏa mãn điều kiện:

K=

σc
σk

≥ 1,4 (7.31)

Trong đó:
K: Hệ số an toàn
126