Tải bản đầy đủ
*Phạm vi sử dụng:

*Phạm vi sử dụng:

Tải bản đầy đủ

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Mỏ Địa Chất

6.4.2.2. Trám xi măng cột ống 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 rồi 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 dâng lên hết
chiều cao 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, ống lót di chuyển xuống
dưới đế dừng. Lúc này lỗ thoát được mở ra, dung dịch ép qua lỗ thoát quét sạch
phần xi măng dâng lên phía trên đầu nối. 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 và tiến hành bơm tuần hoàn để rửa sạch xi măng trong cần
khoan và xi măng thừa trong lỗ khoan

SV: Trần Giáp Tuất

Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
74

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Mỏ Địa Chất

Hình 6.7. Sơ đồ trám xi măng cột ống chống lửng

Hình 6.8. Sơ đồ đầu nối trám ống chống lửng
6.4.3. Lựa chọn phương pháp trám xi măng cho các cột ống chống.
Với kinh nghiệm hiện có của xí nghiệp vietsopetro công tác trám hiện nay
không bị giới hạn về áp suất bơm trám do sử dụng các loại máy bơm trám có áp suất
làm việc lớn, nhưng do điều kiện địa chất ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng xi
măng do giới hạn về đông kết. Vì vậy ta lựa chọn phương pháp trám phù hợp cho
các cột ống chống như sau:
- Với cột ống dẫn hướng (Φ508)): Ta chọn phương pháp trám một tầng do
khoảng trám nhỏ. Trám toàn bộ cột ống
- Với cột ống trung gian (Φ340): Ta chọn phương pháp trám một tầng , trám
toàn bộ cột ống
- Với cột ống trung gian 2 (Φ245) : Ta thực hiện công tác trám cột ống lửng
cho ống chống này.

6.5. Chọn vữa xi măng, dung dịch đệm và dung dịch ép
6.5.1.Xi măng:
Với điều kiện địa chất tại vùng mỏ và từ kinh nghiệm thực tế người ta thường
dùng 2 loại xi măng chính đó là: OWC và OWCL có trọng lượng riêng từ 1,48 đến
1,52G/cm3, chịu nhiệt độ từ 30 - 900C, khi gia công có thể chịu được ở 160 0C, phù
hợp với điều kiện nhiệt độ và gradient áp suất của vỉa trong mỏ.
6.5.2.Dung dịch đệm:
Đây là dung dịch di chuyển ở đầu cột dung dịch xi măng có tác dụng loại bỏ dung
dịch khoan đóng gen trên thành ống và cách ly dung dịch xi măng với dung dịch

SV: Trần Giáp Tuất

Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
75

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Mỏ Địa Chất

khoan. Thường dùng đó là Nước kỹ thuật + CMC HV + FCL
6.5.3.Dung dịch ép:
Với mục đích vừa đảm bảo về mặt kỹ thuật mà vẫn tiết kiệm tối đa về mặt kinh
tế, nên người ta sẽ sử dụng dung dịch khoan của chính khoảng khoan đó làm dung
dịch ép.
Bảng 6.4. Các thông số cho quá trình bơm trám xi măng
Khoảng khoan
(m)

Trọng lượng riêng
vữa xi măng

89 – 250
250 - 935
935 - 2524

Chiều cao trám
Phương pháp trám
Từ

Đến

1,26
1,33

0
0

250
935

1,40

710

2524

Một tầng 2 nút
Một tầng 2 nút
Cột ống chống
lửng

6.6. Tính toán trám xi măng.
6.6.1. Phương pháp tính toán
6.6.1.1. Thể tích của dung dịch xi măng cần trám:
Thể tích dung dịch xi măng cần thiết được tính theo công thức:
.[K1.( Dlk2 - Dn2).L1 + (dtt2 - Dn2)L2 + dt2.h]
(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: Hệ số mở rộng thành giếng khoan.
Dc: Đường kính choòng khoan.
Dn: Đường kính ngoài của ống chống cần trám.
dtt: Đường kính trong của ống chống trước đó.
dt : Đường kính trong của ống chống cần trám.
L1: Chiều dài thân giếng khoan được.
L2 : Chiều dài của ống chống trước đó.
h: Chiều cao cốc xi măng. h = 20 ÷ 30m .
6.6.1.2.Lượng xi măng khô cần thiết để điều chế dung dịch:
(6.2)
Trong đó:
Gxm: Lượng xi măng khô cần thiết (T).

SV: Trần Giáp Tuất

Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
76

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Mỏ Địa Chất

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
6.6.1.3.Lượng nước cần thiết để điều chế dung dịch xi măng:
Vn = m.Gxm.(m3)
6.6.1.4. Thể tích dung dịch bơm ép:

Π 2
Vep = ∆ . .d tb .( L − h)
4
(m3)

(6.3)

(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.
L: Chiều dài cột ống chống.
h: Chiều cao đặt vòng dừng (chiều cao cốc xi măng)
6.6.1.5. 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 = 0,08.H+8
(at) (đối với 1 – 2 thiết bị bơm)
Pth = 0,02.H +16 (at)
(> 3 thiết bị bơm)
P cl: 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 ) ( H − H xm ).( γ d − γ ep )
+
10
10
(at)

(6.6)

Trong đó:
Hxm : Chiều cao cột dung dịch xi măng.
H : Chiều cao ống chống.
γdx : Trọng lượng riêng của dung dịch xi măng.Theo API có thể tính :
γdx = γd + (0,2 ÷ 0,3) G/cm3.
γep : Trọng lượng riêng của dung dịch ép (G/cm3).
γd : Trọng lượng riêng của dung dịch khoan (G/cm3).

SV: Trần Giáp Tuất

Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
77

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Mỏ Địa Chất

- 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)
6.6.1.6. Thời gian trám xi măng với một máy bơm trám:
T = ttr + t

(6.7)
(6.8)

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 (p)
(6.9)
Vdx : 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).
6.6.2. Tính toán trám xi măng cho các cột ống
6.6.2.1. Tính toán trám xi măng cho cột ống dẫn hướng508mm (0 ÷ 250m)
- Thể tích dung dịch xi măng cần bơm vào lỗ khoan:
Do ống chống Φ720mm là ống chống trước đó được đóng xuống trong quá trình
xây dựng giàn khoan nên việc tính toán lượng dung dịch xi măng cho ống chống
Φ508mm có khác với các ống chống khác. Lượng dung dịch xi măng này được tính
theo công thức:
.[K1.( Dlk2 - Dn2).L + dt2.h]
Ta có các thông số:
L = 250m: Chiều dài cột ống chống.
H = 250m: Chiều cao trám cột ống chống.
Dc = 0,6604m: Đường kính choòng khoan sử dụng.
Dlk = M.Dc = 0,8585m : Đường kính lỗ khoan.
Dn = 0,508m : Đường kính ngoài của ống cần trám.
dt = 0,486m : Đường kính trong của ống cần trám.
K1 = 1,2 : Hệ số tiêu hao dung dịch xi măng.
h = 20m : Chiều cao cốc xi măng.
Thay các số liệu này vào công thức (6.1) trên ta tính được:
Vdx = 116,6 (m3).
- Lượng xi măng khô cần thiết để điều chế 116,6 m3 dung dịch xi măng.

SV: Trần Giáp Tuất

Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
78

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Mỏ Địa Chất

Ta có các thông số:
K2 = 1,05 : Hệ số hao hụt xi măng bột.
γxm = 1,52G/cm3 = 1,52T/m3 : Trọng lượng riêng của xi măng bột.
m = 0,5 : Tỷ lệ nước xi măng.
Thay các thông số trên vào công thức ta được:

-Lượng nước cần thiết để điều chế 116,6 m3 dung dịch xi măng:
Thay vào (6.3) ta tính được:
Vn = 0,5. 105,74 = 52,87 (m3).
- Lượng dung dịch bơm ép:
Ta sử dụng dung dịch khoan trước đó làm dung dịch bơm ép.
Ta có các thông số:
∆ = 1,03 : Hệ số nén của dung dịch ép.
Dtb = 0,486m : Đường kính trong trung bình của ống chống 508.
L = 250m : Chiều dài cột ống.
h = 20m : Chiều cao cốc xi măng.
Thay các thông số trên đây vào công thức ta tính được thể tích của dung dịch bơm
ép cần thiết:
- Thời gian trám xi măng với một máy bơm trám theo (6.8):
+ Thời gian giải phóng nút trám trên: t = 15 phút.
+ Thời gian bơm dung dịch xi măng và dung dịch ép theo
Ta có các thông số:
Vdx = 116,6m3
Vep = 44m3
q = 2375,93 (l/ph)
Thay các thông số trên ta có:
Vậy thời gian bơm trám với một máy bơm trám là: = 67,6+15=82,6(ph).
+ Số thiết bị bơm trám.
Chọn xi măng có thời gian bắt đầu ngưng kết T nk = 120 ph ( với xi măng
nóng)
Số thiết bị cần dùng là:

SV: Trần Giáp Tuất

Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
79

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Mỏ Địa Chất

Ta dùng 2 thiết bị trám để bơm trám xi măng cho cột ống Φ508 (mm), Vậy thời
gian bơm trám thực tế sẽ là 41,3 (ph)
- Áp suất tối đa đạt được vào cuối quá trình bơm trám:
+ Áp suất để thắng sức cản trong hệ thống tuần hoàn:
Pth = 0,01.250 +8 = 10,5 (at)
+ Áp suất sinh ra do sự chênh lệch trọng lượng riêng giữa dung dịch xi măng
và dung dịch bơm ép theo công thức:
γep = γd = 1,05G/cm3
γdx = 1,26G/cm3
Hxm = H = 250m.Chiều cao cột dung dịch xi măng.
Thay các thông số đó vào công thức ở trên ta được:
- Áp suất cực đại ở cuối quá trình bơm trám theo
Pmax = Pth + Pcl = 10,5+ 4,83 = 15,33(at)
Vậy máy bơm hoạt động bình thường trong quá trình bơm trám
6.6.2.2. Tính toán trám xi măng cho cột ống chống trung gian 340mm (250÷
935m)
Tính tương tự ta có :
Thể tích dung dịch xi măng cần thiết được tính theo công thức:
.[K1.( Dlk2 - Dn2).L1 + (dtt2 - Dn2)L2 + dt2.h]
Trong đó:
K1=1,2
Dlk: Đường kính lỗ khoan. Dlk = M.Dc =1,25.0,4445=0,5556m
M=1,25 ( hệ số mở rộng thành)
Dc=0,4445m Đường kính choòng khoan.
Dn=0,34m Đường kính ngoài của ống chống cần trám.
dtt=0,486m Đường kính trong của ống chống trước đó.
dt=0,319m Đường kính trong của ống chống cần trám.
L1=685m Chiều dài thân giếng khoan được.
L2 =250m Chiều dài của ống chống trước đó.
h: Chiều cao cốc xi măng. h = 20 ÷ 30m .Chọn h = 20m.
Thay các thông số trên vào công thức (6.1) ta tính được
Vdx =152

SV: Trần Giáp Tuất

Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
80

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Mỏ Địa Chất

- Lượng xi măng khô cần thiết để điều chế 152 m3 dung dịch xi măng.
-Lượng nước cần thiết để điều chế 152 m3 dung dịch xi măng:
Thay vào (6.3) ta tính được:
Vn = 0,5. 138 = 69 (m3).
- Lượng dung dịch bơm ép:
Ta sử dụng dung dịch khoan trước đó làm dung dịch bơm ép.
- Thời gian trám xi măng với một máy bơm tram:
+ Thời gian giải phóng nút trám trên: t = 15 phút.
Vậy thời gian bơm trám với một máy bơm trám là: = 95+15=110(ph).
+ Số thiết bị bơm trám.
Chọn xi măng có thời gian bắt đầu ngưng kết T nk =120 (ph) ( với xi măng
nóng)
Số thiết bị cần dùng là:
Ta dùng 2 thiết bị trám để bơm trám xi măng cho cột ống Φ340 (mm). Vậy thời gian
bơm trám thực tế sẽ là 55(ph)
- Áp suất tối đa đạt được vào cuối quá trình bơm trám:
+ Áp suất để thắng sức cản trong hệ thống tuần hoàn:
Pth = 0,01.900 +8 = 17 (at)
+ Áp suất sinh ra do sự chênh lệch trọng lượng riêng giữa dung dịch xi măng
và dung dịch bơm ép:
γep = γd = 1,1G/cm3
γdx = 1,33G/ ( Thêm chất làm nặng, barite)
Hxm = H = 900m.Chiều cao cột dung dịch xi măng.
Thay các thông số đó vào công thức ở trên ta được:
- Áp suất cực đại ở cuối quá trình bơm tram:
Pmax = Pth + Pcl = 17+ 20,24 = 37,24 (at)
Vậy máy bơm hoạt động bình thương trong quá trình bơm trám
6.6.2.3. Tính toán trám xi măng cho cột ống chống khai thác 245mm (7102524m)
Tính tương tự ta có :

SV: Trần Giáp Tuất

Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
81

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Mỏ Địa Chất

Thể tích dung dịch xi măng cần thiết được tính theo công thức:
.[K1.( Dlk2 - Dn2).L1 + (dtt2 - Dn2)L2 + dt2.h]
Trong đó:
K1=1,2
Dlk: Đường kính lỗ khoan. Dlk = M.Dc =1,2.0,3111=0,3734m
M=1,2 ( hệ số mở rộng thành)
Dc=0,3111m Đường kính choòng khoan.
Dn=0,245m Đường kính ngoài của ống chống cần trám.
dtt=0,319m Đường kính trong của ống chống trước đó.
dt=0,223m Đường kính trong của ống chống cần trám.
L1=1589m Chiều dài thân giếng khoan được.
L2 Chiều dài của ống chống trước đó. L2 =935 – 710= 225m
h: Chiều cao cốc xi măng. h = 20 ÷ 30m .Chọn h = 25m.
Thay các thông số trên vào công thức ta tính được
Vdx =
- Lượng xi măng khô cần thiết để điều chế 127,3 m3 dung dịch xi măng.
-Lượng nước cần thiết để điều chế 127,3 m3 dung dịch xi măng:
Thay vào (6.3) ta tính được:
Vn = 0,5. 115,44 = 57,72 (m3).
- Lượng dung dịch bơm ép:
Ta sử dụng dung dịch khoan trước đó làm dung dịch bơm ép.
- Thời gian trám xi măng với một máy bơm trám:
+ Thời gian thả viên bi thép: t = 15 phút.
Vậy thời gian bơm trám với một máy bơm trám là: = 109+15=124(ph).
+ Số thiết bị bơm trám.
Chọn xi măng có thời gian bắt đầu ngưng kết Tnk =120 ph
Số thiết bị cần dùng là:
Ta dùng 2 thiết bị trám để bơm trám xi măng cho cột ống Φ245 (mm)
Vậy thời gian bơm trám thực tế sẽ là 62 (ph)
- Áp suất tối đa đạt được vào cuối quá trình bơm trám:
+ Áp suất để thắng sức cản trong hệ thống tuần hoàn:
Pth = 0,01.2204 +8 = 30,04 (at)

SV: Trần Giáp Tuất

Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
82

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Mỏ Địa Chất

+ Áp suất sinh ra do sự chênh lệch trọng lượng riêng giữa dung dịch xi măng
và dung dịch bơm ép:
γep = γd = 1,14G/cm3
γdx = 1,40G/ (thêm chất làm nặng, barite)
Hxm = H = 2204m.Chiều cao cột dung dịch xi măng.
Thay các thông số đó vào công ta được:
- Áp suất cực đại ở cuối quá trình bơm trám:
Pmax = Pth + Pcl = 30,04+ 56,65 = 86,7 (at)
Vậy máy bơm hoạt động bình thường trong quá trình bơm trám.
Bảng 6.5. Kết quả tính toán bơm trám xi măng cho giếng khoan
Lượng
dd xi
măng
(m3)

Lượng
xi măng
khô
(T)

Áp
Lượng
Lượng
suất Thời gian
dd bơm
nước
bơm
trám
ép
3
(m )
cực đại
(phút)
(m3)
(at)

Một
tầng

116,6

105,74

52,87

44

15,33

41,3

Một
tầng

152

138

69

75,33

37,24

55

Trám
lửng

127,3

115,44

57,72

131,43

86,7

62

Tên cột Phương
ống
pháp
chống
trám
Ống
dẫn
hướng
508
Ống
trung
gian
340
Ống
trung
gian
245

CHƯƠNG VII
KIỂM TOÁN THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN
7.1. Kiểm toán thiết bị nâng thả:
Để kiểm toán thiết bị nâng thả ta đi kiểm tra tải trọng lớn nhất mà các thiết bị này
phải chịu trong suốt quá trình khoan và chống ống rồi từ đó so sánh với đặc tính kĩ
thuật của thiết bị:

SV: Trần Giáp Tuất

Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
83

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Mỏ Địa Chất

- Cột ống chống có trọng lượng lớn nhất là cột ống trung gian 245 với trọng lượng:
Q245 =119,36 tấn.
Tải trọng tác dụng lên móc nâng của cột ống 245:
(7.1)
Với:
γd: Trọng lượng riêng của dung dịch khoan. γd = 1,14 T/m3
γ: Trọng lượng riêng của thép chế tạo. γ = 7,85 T/m3
Thay các thông số vào công thức ta được:

- Tải trọng tác dụng lên móc nâng khi kéo cột cần khoan trong quá trình khoan mở
vỉa sản phẩm:
Qk = Q + Qqt + Qms

(7.2)

Trong đó:
Q: Trọng lượng cột cần khoan ngâm trong dung dịch.
(7.3)
Qđ: Trọng lượng bộ dụng cụ đáy. Qđ = 22,313 tấn
L: Chiều dài cột cần khoan. L = 2524 m
lđ: Chiều dài bộ dụng cụ đáy. lđ = 194,90 m
q: Trọng lượng 1m cần khoan. q = 29,3 kG/m = 0,0293 T/m
γd: Trọng lượng riêng của dung dịch khoan. γd = 1,14 T/m3
γ: Trọng lượng riêng của thép chế tạo cần khoan. γ = 7,85 T/m3
Thay các thông số trên vào công thức ta tính được:
=
Qqt: Lực quán tính xuất hiện khi kéo
(7.4)
a: Gia tốc kéo cột cần khoan. Để tránh hiện tượng tạo hiệu ứng piston gây sập lở
thành giếng khoan hoặc mất dung dịch, cột cần khoan được kéo với gia tốc a=0,15
m/s2
g: Gia tốc trọng trường, g = 9,8 m/s2
Vậy ta được:
Qms: Lực ma sát tác dụng lên cột cần

SV: Trần Giáp Tuất

Lớp: Khoan Khai Thác B – K57
84