Tải bản đầy đủ
CHƯƠNG II: LỰA CHỌN, TÍNH TOÁN PROFIN VÀ CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN

CHƯƠNG II: LỰA CHỌN, TÍNH TOÁN PROFIN VÀ CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN

Tải bản đầy đủ

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Mỏ Địa Chất

đạo cũng được sử dụng khoan đoạn thân giếng nằm trong vỉa sản phẩm với góc
nghiêng cực đại tới 900; cã thể sử dụng cho các giếng khoan ngang và các giếng mà
chiều dày hiệu dụng của vỉa sản phẩm mỏng hoặc các giếng cần tăng chiều dày hiệu
dụng
c. Dạng quỹ đạo hình chữ S (hình 1.1c, d, e): Được sử dụng trong trường hợp khi
mở vỉa sản phẩm thân giếng phải thẳng đứng và cũng như khi thiết kế giếng khoan
sâu (chiều sâu thẳng đứng gần bằng 5000m).
2.1.1.3. Chọn dạng profile cho giếng 504 RC5
Căn cứ vào điều kiện địa chất, yêu cầu về hệ số thu hồi sản phẩm của vỉa cao
nhất và với khoảng lệch đáy 1090m so với chiều sâu của giếng ta chọn profile giếng
khoan dạng quĩ đạo tiếp tuyến để khoan cho giếng 504 RC5.
Dạng quĩ đạo tiếp tuyến có 3 đoạn: đoạn thứ nhất thẳng đứng có chiều sâu
H1, đoạn thứ hai đây là đoạn thực hiện cắt xiên có chiều sâu là H 2, đoạn thứ ba ổn
định góc nghiêng đến chiều sâu thiết kế giếng 2204m
2.1.2. Tính toán các thông số cho profile của giếng 504 RC5
2.1.2.1. Chọn chiều dài đoạn trên cùng
Việc xác định đoạn thẳng đứng trên cùng phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Khoảng dịch đáy S: nếu khoảng dịch đáy S càng lớn thì đoạn thẳng đứng
trên cùng phải càng nhỏ, vì nếu H 1 mà lớn thì bán kính cong tại đoạn tăng
góc lệch càng nhỏ dẫn đến sự làm việc của bộ khoan cụ gặp khó khăn
- Chiều dài được chọn sao cho chỗ bắt đầu cắt xiên là tầng đất đá ổn định và
có độ cứng mềm hoặc trung bình để việc cắt xiên được thuận lợi
- Do điều kiện khoan trên biển khoảng cách giữa các miệng giếng khoan nhỏ
thì độ chính xác càng tăng, tránh được sự cố giao nhau giữa các giếng
- Phải căn cứ vào trang thiết bị thi công để quá trình khoan diễn ra thuận lợi
Kết hợp các yếu tố và dựa vào cột địa tầng ta chọn: .
2.1.2.2. Cường độ cong của góc nghiêng (i)
Căn cứ vào khả năng làm lệch của bộ khoan cụ, độ ổn định của đất đá và kinh
nghiệm từ các giếng khoan trước đó, ta chọn i = 5˚/100 m
- Như vậy ta đã có các giữ liệu là :
• Chiều sâu thẳng đứng của giếng khoan: H0 = 2204(m).

-



Khoảng dịch đáy : S= 1090(m) .



Cường độ tăng góc: i2 = 50/100(m).



Độ dài thẳng đứng phía trên: H1 = 280(m).

Việc tính toán Profile ta đi xác định.

SV: Trần Giáp Tuất

Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
16

Đồ án tốt nghiệp






Đại Học Mỏ Địa Chất

Bán kính cong : R2
Góc ổn định :θ
Chiều sâu các đoạn giếng:
Chiều dài thân giếng khoan:
Khoảng dịch đáy:

Tính toán Profile giếng khoan.
- Tính bán kính cong ở đoạn tăng và giảm góc nghiêng.
R2
=
57,32.
(2.1)
R2= 57,32. =1146,4 (m).
Để công tác khoan được tiến hành bình thường, bán kính cong cho phép đảm bảo hệ
thống chòong động cơ đáy làm việc bình thường (ít nhất là 10%):
Trong đó:
Lt : tổng chiều dài của động cơ đáy và choòng khoan, L t = 9,20 + 0,52 =
9,72m=972cm
Dc: đường kính choòng khoan, Dc = 44,45cm
dt: đường kính động cơ đáy, dt = 24,44cm
k: khe hở giữa động cơ đáy và thành giếng khoan, k = 0,5 – 0,8cm
f: độ uốn của động cơ đáy,
Trong đó:
lt: chiều dài của động cơ đáy
It: là momen quán tính của động cơ đáy, It = 0,049. = 17482,4cm4.
qt: trọng lượng 1cm chiều dài động cơ đáy, qt = 2,663kG/cm.
E: môđun đàn hồi của thép, E = 2,1.106kG/cm2.
Thay vào công thức (2.2) ta có:
f = 8,9
Độ uốn của tuốc bin theo một đơn vị chiều với chiều dài tuốc bin lt = 920cm, do đó:
ft = 8188
Vậy Rcf =19224 cm=192,24m.
Như vậy R2 Rcf. Do đó thỏa mãn yêu cầu.
Tính góc ổn định θ
(2.3)
Trong đó: 1146,4 (m), S= 1090 m, H= m
Thay vào (2.3) ta tính được θ = 34,86˚
-

SV: Trần Giáp Tuất

Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
17

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Mỏ Địa Chất

Độ sâu:
H1 = 280(m)
H2 = R2.sinθ = 1146,4 sin(34,86˚)=655,25(m)
H3 = = 2204 – (280+655,25)=1268,75 (m)
= 280 +655,25 +1268,75= 2204 (m)
Chiều dài thân:
l1 = H1 = 280 (m)
l2 = 0,01745.R2.θ = 697,5(m).
l3 == 1268,75/cos(34,86˚)=1546,5(m)
l = = 280 + 697,5 +1546,5 = 2524 (m)
Khoảng dịch đáy:
S1 = 0
S2 = R2 (1- cosθ) = 1146,4 (1- cos 34,86˚)= 206 (m)
S3 = = 1268,75 tg34,86˚= 884 (m)
S = = 206 + 884= 1090 (m)
Bảng 2.1. Các thông số cho profin của giếng 504 RC5

H1 = 280
H2 =655,25

CHIỀU DÀI THÂN
(m)
l1 = 280
l2 = 697,5

KHOẢNG DỊCH
ĐÁY (m)
=0
S2 = 206

H3 =1268,75

l3 = 1546,5

S3 = 884

2204

l = 2524

S = 1090

TÊN ĐOẠN

ĐỘ SÂU (m)

Thẳng đứng
Tăng góc nghiêng
Ổn định góc
nghiêng
Tổng

Hình 2.2. Profin giếng khoan 504 RC5

SV: Trần Giáp Tuất

Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
18

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Mỏ Địa Chất

O

H

S

2.2. Lựa chọn và tính toán cấu trúc giếng khoan
2.2.1. Mục đích và yêu cầu của việc lựa chọn cấu trúc giếng khoan
2.1.1.1. Mục đích
+ Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thi công và khai thác
+Tạo điều kiện tốt nhất để cho sản phẩm
+ Khoảng cắm sâu vào sản phẩm cho phép khai thác lâu dài không ngập nước
+ Cách ly với các tầng chứa nước xung quanh
+ Ngăn chặn ảnh hưởng xấu của dung dịch xi măng trám đối với tầng sản phẩm
hay giảm toàn diện ảnh hưởng đến tính thấm của vỉa chứa…
2.2.1.2. Yêu cầu
+ Cấu trúc giếng khoan phải được thiết kế phù hợp với điều kiện địa chất
+ Phải đạt được độ sâu thiết kế
+ Phải mở được tầng chứa dầu khí và cho phép tiến hành tổ hợp các phương
pháp nghiên cứu trong giếng
+ Phải đáp ứng các quy phạm an toàn của ngành dầu khí
+ Phải đảm bảo điều kiện tốt nhất để dầu khí xâm nhập vào giếng
+ Phải đơn giản gọn nhẹ, dễ thi công
+ Đặc biệt cấu trúc giếng khoan phải phù hợp với điều kiện kỹ thuật, công
nghệ hiện có để đảm bảo độ bền tuổi thọ của giếng

SV: Trần Giáp Tuất

Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
19

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Mỏ Địa Chất

2.2.2. Cơ sở lựa chọn và tính toán cấu trúc giếng khoan.
Lựa chọn một cấu trúc phù hợp cho giếng khoan là một công viêc quan trọng
nhằm nâng cao hiệu quả thi công giếng khoan và đảm bảo cho quá trình khai thác
sau này. Việc lựa chọn cấu trúc cho giếng khoan phải dựa vào các yếu tố sau:
2.2.2.1.Yếu tố địa chất:
Điều kiện địa chất của giếng khoan là một nhân tố có ý nghĩa quyết định cho
việc lựa chọn cấu trúc giếng khoan đó. Những yếu tố như : tính chất cơ lý của đất đá
khoan qua nhiệt độ, áp suất của các tầng trầm tích. Những yếu tố này có thể tạo điều
kiện thuận lợi hay cản trở công việc khoan. Do đó phải phân tích cột địa tầng bên
dưới để từ đó dự đoán những khó khăn phức tạp khi khoan, đồng thời đưa ra quyết
định lựa chọn cấu trúc giếng khoan.
Một số điển hình về điều kiện địa chất giếng khoan số 504RC5 có ảnh hưởng tới
việc chọn cấu trúc:
- Từ độ sâu 89m – 1683m : Đất đá mềm bởi rời, gradien áp suất vỉa nhỏ. Tầng
này cho tốc độ cơ học rất cao, nhưng có thể có hiện tượng bó hẹp và sập lở
thành giếng, lắng động mùn khoan lớn…khi khoan trong khoảng khoan này.
- Từ độ sâu 1683m – 2204m : Trong khoảng khoan này là đất đá trầm tích
Mioxen dưới có độ cứng từ trung bình đến cứng và chứa dầu công nghiệp
khi khoan trong khoảng này có khả năng trương nở ,bở rời, kẹt mút
2.2.2.2.Yếu tố kĩ thuật:
Việc lựa chọn cấu trúc giếng khoan còn phụ thuộc vào khả năng cung ứng của
ống chống và các trang thiết bị phục vụ cho quá trình khoan và chống ống. Đối với
giếng khoan N0504 RC5thì đó là khả năng cung ứng về trang thiết bị, vật tư để thực
hiện công tác khoan và chống ống với chiều sâu giếng khoan là 2524(m) và độ dời
đáy là 1090(m)
2.2.2.3.Yếu tố kinh tế
Một cấu trúc giếng khoan được lựa chọn phải tiết kiệm ống chống tối đa đồng
thời vẫn đảm bảo được các yêu cầu kĩ thuật đã đề ra, do đó giảm được thời gian thi
công, điều này đồng nghĩa với việc giảm giá thành giếng khoan.
2.2.3.Chọn cấu trúc cho giếng 504 RC5
Dựa vào các đặc điểm phân tích về điều kiện địa chất ở trên ta có thể lựa
chọn cấu trúc giếng như sau:

SV: Trần Giáp Tuất

Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
20

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Mỏ Địa Chất

2.2.3.1. Ống định hướng
Ống này có tác dụng định hướng ban đầu cho giếng khoan, chống lại sự sập lở
của dất đá bờ mặt và sự ô nhiễm của dung dịch khoan vào tầng nước bề mặt, tạo
kênh dẫn cho dung dịch chảy vào máng tuần hoàn. Với các công trình khoan ngoài
khơi ống này còn đóng vai trò là cột ống chống cách nước.Ống định hướng được
đóng sẵn trước khi công việc khoan tiến hành. Chiều sâu thả cột ống này là 120(m)

2.2.3.2. Ống dẫn hướng
Ống này có tác dụng dẫn hướng cho giếng khoan, giữ ổn định cho thành giếng ở
phần trên khỏi bị sập lở, bảo vệ tầng trên mặt không bị nhiễm bẩn bởi dung dịch
khoan. Đồng thời ống này đóng vai trò là một trụ rỗng, trên đó lắp các thiết bị
miệng giếng như: Đầu ống chống, thiết bị chống phun, treo các cột ống chống tiếp
theo và một phần của thiết bị khai thác. Theo tài liệu địa chất, đất đá đệ tứ bở rời
mới hình thành có độ gắn kết kém nên thành giếng khoan dễ bị sập lở khi thay đổi
chế độ khoan, đồng thời chân ống phải được đặt trên nóc tầng đất đá ổn định. Vì
vậy đây là cột ống chống đầu tiên nhất thiết phải có.Chiều sâu thả cột ống này là
250(m) và trám xi măng hết chiều dài cột ống
2.2.3.3. Ống chống trung gian
Ống chống này có tác dụng giữ ổn định thành giếng để quá trình khoan được tiếp
tục. Có thể có hoặc không tùy thuộc vào tầng đất đá và độ sâu của giếng.
Căn cứ vào cột địa tầng ta thấy rằng từ độ sâu 250 m đến 1683 m là cát bở rời
xen kẽ những lớp sét và gradien áp suất không đổi. Do khoảng chiều sâu này là khá
lớn nên ta không thể khoan hết khoảng này rồi mới chống ống, do đó khi khoan tới
độ sâu 900m ta chống ống trung gian để ổn địnht hành giếng rồi khoan tiếp. Vậy
chiều sâu của cột ống này là 900m.
2.2.3.4. Ống chống khai thác (ống chống lửng)
Xét theo điều kiện địa chất kỹ thuật và kinh tế ta sẽ thả cột ống chống lửng đóng
vai trò như cột ống chống khai thác. Đây là cột ống chống cuối cùng được thả vào
giếng khoan, có tác dụng tạo các kênh dẫn để lấy dầu và khí lên và bảo vệ các thiết
bị khai thác như bơm sâu, ống ép khí….Ngoài ra ống chống này còn cho phép kiểm
tra áp suất, thực hiện công tác tăng cường dòng sản phẩm như : nổ thủy lực, xử lý
axit, bơm ép vỉa. Là cột ống chỉ không được thả khi biết chắc không có dòng sản

SV: Trần Giáp Tuất

Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
21

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Mỏ Địa Chất

phẩm. Ở đây ta chọn chiều sâu thả cột ống chống lửng từ 700m đến hết chiều dài
thân giếng.
2.2.4.Tính toán cấu trúc giếng khoan
Sau khi đã lựa chọn được cấu trúc giếng khoan ta phải tính toán cho cấu trúc
giếng khoan (số lượng, đường kính, chiều sâu thả ống…), sau đó tính toán sử dụng
choòng khoan phù hợp với những cấp đường kính ống chống đã chọn. Nguyên tắc
của việc tính toán là bắt đầu từ đường kính của ống chống khai thác để tính đường
kính các choòng khoan và các ống chống phía ngoài. Việc tính toán phải đảm bảo
cho quá trình khoan cũng như quá trình thả cột ống chống được tiến hành thuận lợi.
Lựa chọn đường kính ống chống khai thác chủ yếu dựa vào lưu lượng khai thác của
giếng và kích thước của thiết bị lòng giếng.
- Công thức tính đường kính choòng khoan:
Dc = Dm + (mm)
(2.4)
Trong đó:
Dc là đường kính choòng khoan.(mm).
Dm là đường kính mupta của ống chống.(mm).
 là khoảng hở cho phép giữa đồi nối ống chống và thành giếng khoan
(=2δ)
- Công thức tính đường kính trong của ống chống:
Dt = Dc + (6 ÷ 8) (mm)
(2.5)
Trong đó :
Dt là đường kính trong của ống chống.(mm).
Dc là đường kính của choòng để khoan cấp đường kính tiếp theo.(mm)
Bảng2.2. Quy chuẩn tính ∆ theo cấp đường kính ống chống của Gost
Đường kính ống chống
(mm)
114, 127
140, 146
168, 178, 194
219, 245
273, 299
324, 340, 351
377, 407, 426

∆- không lớn hơn
(mm)
10 - 15
15 - 20
20 - 25
25 - 30
30 - 35
35 - 45
45 - 50

SV: Trần Giáp Tuất

Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
22

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Mỏ Địa Chất

Bảng2.3. Kích thước ống chống và đường kính Mufta tương ứng
Mufta
Đường kính ống chống
(mm)
Đường kính (mm)
Chiều dài (mm)
114
127
159
127
142
165
140
154
171
146
166
177
168
188
184
178
196
184
194
216
190
219
245
197
245
270
197
273
299
203
299
324
203
324
351
203
340
365
203
351
376
229
377
402
229
407
432
228
426
451
229
508
533
228
Căn cứ vào lưu lượng khai thác dự kiến cũng như kích thước của ống HKT.
Thường được sử dụng tại Xí nghiệp liên doanh VSP. Đường kính của cột ống chống
khai thác được chọn phải đảm bảo thả lọt các thiết bị lòng giếng, đảm bảo an toàn
cho quá trình khai thác cũng như sửa giếng sau này.
* Ống chống khai thác (ống chống lửng)
Đây là cột ống chống có đường kính là: D kt = 245 (mm). Đường kính này được
lựa chọn nhằm thỏa mãn yêu cầu khai thác với lưu lượng theo thiết kế, đồng thời
ống chống này có tác dụng gia cố thành giếng khoan trong tầng dị thường áp suất,
tao điều kiện thuận lợi cho quá trình khai thác sau này.
Đường kính mupta của ống chống khai thác 245mm là:
Dm.kt = 270(mm)
Đường kính choòng khoan dùng để khoan ống chống này là:
Dc.kt = Dm.kt + (mm).
Tra bảng (2.4 công nghệ khoan) ta có  = 25 (mm).

SV: Trần Giáp Tuất

Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
23

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Mỏ Địa Chất

Thay vào công thức trên ta có
Dc.kt = 270 +25 = 295 (mm).
Tra bảng (thông số kỹ thuật công nghệ khoan) ta chọn: Dc.kt =311,1 (mm)
* Ống chống trung gian
Đường kính trong của ống chống này là:
là đường kính chòng khoan để chống ống chống khai thác
= 317
Tra bảng (thông số kỹ thuật công nghệ khoan) ta chọn đường kính ống trung gian
(mm) (với bề dày <12mm)
Đường kính mupta ống chống 340 mm là 365 mm
Đường kính choòng khoan dùng để khoan ống chống này là:
=
Tra bảng (2.4 công nghệ khoan) ta có :  =45 mm
Vậy ta có = 365 + 45 =410 (mm)
Tra bảng (thông số kỹ thuật công nghệ khoan) ta chọn: = 444,5 mm
* Ống chống dẫn hướng:
Đường kính ống dẫn hướng:
Đường kính trong của ống chống này là:
(mm)
Tra bảng(thông số kỹ thuật công nghệ khoan) ta chọn đường kính ống dẫn
hướng: Ddh=508(mm)
Đường kính mupta ống dẫn hướng =533 (mm)
Tra bảng (2.4 công nghệ khoan) ta có :  =55 mm
Thay vào công thức trên ta được:
(mm)
Tra bảng (thông số kỹ thuật công nghệ khoan) ta chọn: =660,4 (mm)
* Ống định hướng:
Ống định hướng là ống chống đã được thi công trước trong quá trình xây dựng
giàn khoan. Ống này có đường kính 720 mm và được thi công đến độ sâu cần thiết
để đảm bảo an toàn cho giếng. Chiều dài cột ống chống này là 120m.
Bảng 2.4. Cấu trúc giếng khoan No 504 RC5
Tên ống

Đường kính ống

Đường

SV: Trần Giáp Tuất

Chiều cao trám

Chiều sâu (m)

Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
24

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Mỏ Địa Chất

508

kính
choòng
khoan
(mm)
Đóng búa
máy
660,4

Trung gian

340

444,5

0

935

0

935

Khai thác

245

311,1

710

2524

710

2524

chống

chống (mm)

Định
hướng
Dẫn hướng

720

SV: Trần Giáp Tuất

xi măng (m)
Từ

Đến

Từ

Đến

-

-

0

120

0

250

0

250

Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
25

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Mỏ Địa Chất

CHƯƠNG III
LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN
3.1. Lựa chọn phương pháp khoan
3.1.1. Cơ sở để phân chia khoảng khoan
Trong khoan dầu khí thông thường sử dụng một trong hai phương pháp khoan:
khoan bằng động cơ trên mặt và khoan bằng động cơ đáy. Việc lựa chọn phương
pháp khoan căn cứ vào nhiều yếu tố trong đó quan trọng nhất phải dựa vào tính chất
cơ lý của đất đá và đặc điểm yêu cầu của giếng khoan. Chính vì vậy đầu tiên ta tiến
hành phân chia khoảng khoan. Các yếu tố cơ bản để phân chia khoảng khoan:
- Độ sâu và hình dạng thân giếng khoan.
- Tính chất cơ lý của đất đá khoan qua (độ ổn định, áp suất và nhiệt độ đáy…).
3.1.2. Phân chia khoảng khoan
Dựa trên các số liệu về địa chất và dạng thân giếng khoan ta có các khoảng
khoan cho giếng No 504 RC5 như sau:
Bảng 3.1. Bảng phân chia khoảng khoan cho giếng khoan No.540 RC5
ST
T
1
2
3

Khoảng khoan theo chiều sâu thẳng Khoảng khoan theo chiều dài thân
đứng (m)
giếng (m)
89 - 250
89 – 250
250 - 900
250 – 935
900 - 2204
935 – 2524

3.1.3. Chọn phương pháp khoan cho từng khoảng khoan
Trước hết ta xét đến ưu điểm và khuyết điểm của hai phương pháp khoan sau:
3.1.3.1. Phương pháp khoan bằng động cơ Top Drive
Phương pháp khoan bằng động cơ Top Drive hoạt động dựa trên nguyên lý
tương tự như trong phương pháp khoan Rotor, chuyển động xoay được truyền tới
choòng khoan thông qua cột cần khoan để phá huỷ đất đá. Tuy nhiên chuyển động
xoay này được truyền từ động cơ Top Drive thay vì được truyền động từ bàn Rotor
như trong phương pháp khoan Rotor. Chính vì vậy, khoan bằng động cơ Top Drive
có đầy đủ các đặc điểm giống khoan Rotor như: các thông số chế độ khoan có thể
được điều chỉnh độc lập, yêu cầu về công suất máy bơm khoan không cần lớn như
trong khoan bằng động cơ đáy, cho phép khoan với tải trọng đáy cao (nếu cùng độ
sâu). Mặc dù vậy khoan bằng động cơ Top Drive cũng có một số nét khác biệt với
phương pháp khoan Rotor là:

SV: Trần Giáp Tuất

Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
26