Bài giảng Cơ sở kỹ thuật dầu khí - Chương 10: Cứu sự cố

CỨU SỰ CỐ GEOPET Bài giảng được soạn bởi Bộ môn Khoan – Khai thác Dầu khí Khoa Kỹ thuật Địa chất và Dầu khí Đại học Bách Khoa TP. HCM Tel: (08) 8647256 ext. 5767 GEOPET Cứu sự cố  NỘI DUNG 1. Giới thiệu 2. Nguyên nhân gây sự cố  Quy trình xử lý sự cố  Các loại dụng cụ điển hình cứu sự cố GEOPET Cứu sự cố  GIỚI THIỆU  Thuật ngữ cứu sự cố chỉ rõ các thao tác đưa vào vận hành trong giếng các công cụ đặc biệt nhằm lặp lại điều kiện làm việc bình thường và tiếp tục chương trình thi công giếng.  Các loại sự cố chính có thể xảy ra trong quá trình khoan:  Các mảnh kim loại nằm ở đáy giếng: các chi tiết của choòng khoan hoặc rơi vào các dụng cụ từ sàn khoan,  Đứt gãy cột ống trong giếng khoan: vấn đề cần giải quyết là lấy các đoạn ống bằng thép này ra khỏi giếng khoan,  Kẹt dụng cụ khoan: điều này thường sẽ dẫn đến trường hợp là đứt gãy do cố gắng giải phóng sự kẹt hoặc tháo dụng cụ để bỏ tạm thời phần dụng cụ bị kẹt. GEOPET Cứu sự cố  4 NGUYÊN NHÂN GÂY SỰ CỐ Các thông số tham gia vào nguồn gốc sự cố:  Thiết bị vật tư  Các vấn đề liên quan đến giếng khoan  Yếu tố con người GEOPET Cứu sự cố  5 NGUYÊN NHÂN GÂY SỰ CỐ Thiết bị vật tư  Do chất lượng choòng khoan kém hoặc do kỹ thuật sử dụng kém.  Khi cố gắng đạt tốc độ khoan tối ưu, nguy cơ đứt gãy choòng càng lớn.  Nguy cơ hay bị hỏng nhất là do sự mỏi, mài mòn, thiếu bảo dưỡng, kiểm tra, việc sử dụng kém.  Đứt gãy thường gặp nhất ở đọan ren của cần nặng. GEOPET Cứu sự cố  6 NGUYÊN NHÂN GÂY SỰ CỐ Các vấn đề liên quan đến giếng khoan  Đất đá không vững chắc gây ma sát lớn có thể làm kẹt bộ khoan cụ  Đất đá trương nở, các thành hệ có tính thấm mạnh có thể gây kẹt bộ khoan cụ. DC Cần khoan ở chế độ kéo Lực tiếp xúc Mặt cắt Xoay Thân trên Trục gá Lưỡi doa Thân dưới GEOPET Cứu sự cố  7 NGUYÊN NHÂN GÂY SỰ CỐ Yếu tố con người  Do thao tác vụng về, những sai phạm kỹ thuật làm rơi dụng cụ, vật tư vào giếng.  Kinh nghiệm của người phụ trách công trường là yếu tố hàng đầu để hạn chế các rủi ro này. GEOPET Cứu sự cố  8 QUY TRÌNH XỬ LÝ SỰ CỐ GEOPET Cứu sự cố  9 QUY TRÌNH XỬ LÝ SỰ CỐ  Thiết bị vật tư và các phương pháp được sử dụng để giải quyết sự cố do choòng khoan bị vỡ.  Thiết bị vật tư và phương pháp sử dụng để vớt bộ khoan cụ bị gãy  Thiết bị vật tư và phương pháp giải quyết vấn đề kẹt bộ khoan cụ. GEOPET Cứu sự cố  10 TRƯỜNG HỢP CHOÒNG KHOAN BỊ VỠ Giỏ lắng (Junk sub)  Giúp thu hồi các trục con lăn, bi, răn của choòng khoan  Hiệu quả khi dùng để giải phóng đáy giếng khoan khỏi các mảnh vỡ kim loại sau đợt cứu sự cố. Dung dịch khoan Mảnh vụn nhỏ Mảnh vụn nhỏ và lớn Mảnh vụn lớn trong giỏ lắng Mùn khoan Có lắp giỏ lắng Không lắp giỏ lắng Mảnh vụn nhỏ GEOPET Cứu sự cố  11 Trường hợp choòng khoan bị vỡ  Hom chụp (Junk basket)  Để lấy các chóp xoay của dụng cụ  Chỉ dùng trong đất đá tương đối mềm Hom chụp tuần hoàn ngược GEOPET Cứu sự cố  12 Trường hợp choòng khoan bị vỡ  Móc sắt nhiều ngoắc  Một đoạn ống chống mà răng ngoắc của nó có thể biến dạng để kẹp và giữ các mảnh vỡ khi tác dụng tải trọng lên nó. Cắt ống bằng mỏ hàn theo hình các ngón tay GEOPET Cứu sự cố  13 Trường hợp choòng khoan bị vỡ  Nam châm vĩnh cửu  Dùng để hút các mảnh vụn kim loại ở đáy giếng GEOPET Cứu sự cố  14 Trường hợp choòng khoan bị vỡ  Choòng nghiền (Junk mill)  Trước khi sử dụng giỏ lắng, dùng choòng nghiền để phá vỡ các mảnh kim lọai ở đáy giếng GEOPET Cứu sự cố  15 Trường hợp bộ khoan cụ bị gãy  Nhận biết nhờ sự thay đổi các thông số  Giảm tải trọng ở đồng hồ đo  Sụt áp suất bơm  Thay đổi moment ở bàn roto  Đứt gãy bộ khoan cụ xảy ra ở:  Phần ren đực của cần nặng  Cách đầu nối cái của cần khoan khỏang 50 cm GEOPET Cứu sự cố  16 Trường hợp bộ khoan cụ bị gãy  Dùng dụng cụ chụp (côlôcôn) để cứu vớt:  Sử dụng nguyên lý hệ thống côn – nêm. Khi phần dụng cụ gãy bị chụp và người ta nhấc nhẹ dụng cụ chụp, phần côn của vật thể ngóc lên so với phần côn của mấu chụp, mấu này bị kẹt giữa thân của dụng cụ chụp và ống.  Một packe bên trong thân dụng cụ chụp sẽ bít kín trên đầu dụng cụ bị gãy, giúp lặp laị sự tuần hoàn dung dịch trong vành phần dụng cụ bị GEOPET Cứu sự cố  17 Trường hợp bộ khoan cụ bị gãy Mảnh vụn nhỏ Packe loại A Chuông Vòng xoắn móc Vòng xoắn mócVành giữ móc Packe loại A Then hãm Vành giữ móc Chốt Đầu dẫn hướng Đầu nối trên Chuông Giỏ móc Giỏ móc Lưỡi phay Vành giữ móc trong giỏ Packe giỏ Lưỡi phay Đầu dẫn hướng GEOPET Cứu sự cố  18 Trường hợp bộ khoan cụ bị gãy  Vấn đề cốt yếu là chụp được phần đứt gãy khi đầu phần đứt gãy lại nằm trong hóc của giếng khoan. Khi đó, cần gá trên dụng cụ chụp các cơ cấu phụ giúp hiệu chỉnh vị trí chiều trục đầu phần đứt gãy. Các đầu dẫn hướng của dụng cụ chụp (côlôcôn) GEOPET Cứu sự cố  19 Trường hợp kẹt bộ khoan cụ  Có nhiều phương pháp xử lý khác nhau, tùy thuộc vào nguồn gốc của sự kẹt:  Sụt lở, bó hẹp thành giếng khoan do thành hệ mất ổn định,  Dính vào thành giếng khoan do áp suất chênh.  Trong trường hợp thứ nhất, đó là vấn đề cơ học thuần túy, và chỉ được giải quyết nhờ các tác động cơ học khác nhau.  Trong trường hợp thứ hai, đây là hiện tượng vật lý do áp suất, ngoài các tác động cơ học như trên, người ta còn thử khắc phục bằng cách tác dụng lên áp suất chênh. GEOPET Cứu sự cố  20 Kẹt bộ khoan cụ do sụt lở thành giếng  Có thể dùng tời thực hiện các lực kéo - nén, tác dụng các mômen nhờ cần chủ đạo hoặc cầu quay, rửa khoảng không vành xuyến giữa bộ khoan cụ và thành giếng bằng cách cho tuần hoàn dung dịch khoan hoặc chất lỏng khác có thể khắc phục sự kẹt này.  Lực kéo cần được hạn chế ở giá trị giới hạn đàn hồi chịu kéo của chi tiết yếu nhất của bộ khoan cụ,  Nén: chỉ có cần nặng và cần khoan nặng (trong một số điều kiện của đường kính giếng khoan) có thể bị nén, GEOPET Cứu sự cố  21 Kẹt bộ khoan cụ do sụt lở thành giếng  Sử dụng ống dò phát hiện điểm kẹt bộ khoan cụỐng dò dùng nam châm (Magna tector): Đo đồng thời độ giãn dài và biến dạng góc của bộ khoan cụ. Dụng cụ này bao gồm hai cuộn dây điện từ nối với nhau bởi mối nối kiểu ống lồng và tế vi. Dòng điện này được truyền bởi cáp đồng trực của giá đỡ và ép sát các nam châm điện vào thành trong của ống. Biến dạng của dụng cụ được đo bởi tế vi và đọc trên bề mặt. Dụng cụ có thể được hạ xuống cùng với thiết bị dò đầu nối và một lượng thuốc nổ để tiến hành tháo phần tự do của bộ khoan cụ sau khi đã định vị điểm kẹt dụng cụ. Ống dò dạng lò xo (Spring tector): Nguyên lý giống như trường hợp trên, nhưng các nam châm điện được thay thế bằng các lá lò xo có cùng chức năng. Dụng cụ này thích hợp với các bộ khoan cụ bằng nhôm hoặc không có từ tính. Ống dạng lò xo Ống dùng nam châm GEOPET Cứu sự cố  22 Kẹt bộ khoan cụ do sụt lở thành giếng  Nguyên lý tháo phần tự do của bộ khoan cụ  Mục đích là tháo bộ khoan cụ gần điểm bị kẹt để nâng phần dụng cụ tự do lên và sau đó thả dụng cụ cứu kẹt thích hợp với từng trường hợp sự cố.  Muốn vậy, trước tiên cần đảm bảo sự đồng đều của mômen hãm tất cả các ren bằng cách hãm chặt lại bộ khoan cụ nhờ việc tác động vào bàn rôto một mômen bên phải; sau đó cũng nhờ bàn rôto, người ta tác động một mômen bên trái (như vậy là tháo) có trị số bằng khoảng 110% mômen siết tác động trước.  Sau khi diều chỉnh sức căng của bộ khoan cụ để xác GEOPET Cứu sự cố  23 Kẹt bộ khoan cụ do sụt lở thành giếng  Quy trình sau khi tháo phần tự do của bộ khoan cụ:  Thả dụng cụ đập  Thả bộ khoan doa  Trám xi măng dụng cụ rơi và khoan cắt xiên GEOPET Cứu sự cố  24  Dụng cụ đập:  Tác dụng chính của dụng cụ này là thả vào giếng khoan một thanh trượt đập, cho phép tạo những va đập thường lên phía trên nhưng cũng đồng thời xuống phía dưới tạo xung lực để tháo dụng cụ bị kẹt.  Thanh trượt đập cơ khí  Thanh trượt thủy lực Kẹt bộ khoan cụ do sụt lở thành giếng GEOPET Cứu sự cố  25 Kẹt bộ khoan cụ do sụt lở thành giếng  Thanh trượt đập cơ khí:  Cho phép đập lên trên cũng như xuống dưới. Lực đập được điều chỉnh bởi mômen bên phải tác động vào bộ khoan cụ và nó tương ứng với sự cài răng lược với nhau. Công kéo hoặc nén được phục hồi khi va chạm lên trên hoặc xuống dưới khi lực dọc trục vượt lực ma sát cài răng lược. Thanh trượt này đơn giản và có khả năng vận hành tốt GEOPET Cứu sự cố  26 Kẹt bộ khoan cụ do sụt lở thành giếng  Nguyên lý hoạt động của thanh truợt cơ khí: 1 - Không cần mômen, việc điều chỉnh thanh trượt được tiến hành trước khi hạ bằng cách nén lên lò xo chốt định vị. 2 - Đây cũng giống như là lưỡi lê, công kéo được tác động khi lưỡi lê bị cài chốt. Sự va đập xảy ra khi lưỡi lê không bị cài nhờ quay 1/4 vòng (900). Lò xo Hệ thống khoá hãm Hệ thống chốt định vị chữ J GEOPET Cứu sự cố  27 Kẹt bộ khoan cụ do sụt lở thành giếng  Thanh trượt đập (bumper sub)  Dụng cụ này là một ống nối trượt cho phép truyền sự quay và đảm bảo tuần hoàn dung dịch khoan. Vít giữ Gioăng hình xuyến Gioăng hình kim Cái đe Miếng chèn Thân Trục gá GEOPET Cứu sự cố  28 Kẹt bộ khoan cụ do sụt lở thành giếng  Nguyên lý đập lên trên Mở thanh trượt Kéo và giãn dài dụng cụ Dụng cụ rơi một khoảng l và hãm ở phanh Va đập lên phía trên do đàn hồi Bàn rôto Khoảng rơi l Bàn rôto Bàn rôto Khoảng rơi l Va đập Dụng cụ bị kẹt Dụng cụ bị kẹt Dụng cụ bị kẹt Dụng cụ bị kẹt GEOPET Cứu sự cố  29 Kẹt bộ khoan cụ do sụt lở thành giếng  Nguyên lý đập xuống dưới Dụng cụ bị kẹt Dụng cụ bị kẹt Mở thanh trượt Thanh trượt rơi một khoảng l Va đập do quán tính Thân dụng cụ Trục gá Mặt cắt GEOPET Cứu sự cố  30  Thanh trượt thủy lực  Các thanh trượt này chỉ có thể đập bằng thủy lực lên phía trên.  Một số loại được sử dụng như thanh trượt đập xuống phía dưới. Nguyên lý được cấu tạo bởi khóa hãm thủy lực dạng pittông có lỗ Kẹt bộ khoan cụ do sụt lở thành giếng Đai ốc đập Trục xoi rãnh Then Trục gá 1 Búa Vòng cách kiểu bi Trục gá 2 Hệ thống hãm Lò xo Vòng hiệu chỉnh Píttông bù Trục gá 3 Dầu Van píttông Sơ mi Đế van Nguyên lý của píttông Van cân bằng nhiệt độ thời gian Đe trên GEOPET Cứu sự cố  31  Dụng cụ khoan doa  Nhằm khoan lại khoảng không vành xuyến giữa bộ khoan cụ bị kẹt và giếng khoan để giải phóng nó. Dụng cụ thả xuống gồm một vành, các ống khoan doa phù hợp với đường kính ngoài của dụng cụ kẹt và giếng khoan, 1 đầu nối an toàn và cần nặng. Cột ống khoan doa vẫn dễ bị hỏng về mặt cơ học và chiều dài tối đa của nó thường vào khoảng 150 mét. Kẹt bộ khoan cụ do sụt lở thành giếng Lưỡi khoan doa có bề mặt khía răng Lưỡi khoan doa có bề mặt gợn sóng Lưỡi khoan doa có bề mặt phẳng Đầu nâng Loại SE Loại WE Loại FEI Loại FLoại WLoại S Đầu nối cột ống khoan doa GEOPET Cứu sự cố  32  Được tiến hành khi đã thử hết cách mà vẫn không cứu được dụng cụ rơi ở đáy lên hoặc nếu đã xác định rằng việc thu hồi dụng cụ rơi sẽ không có lợi bằng việc thực hiện giếng khoan định hướng.  Trình tự tiến hành: • Đổ cầu xi măng ở vị trí dự kiến khoan cắt xiên và chờ nó khô, • Trường hợp cắt xiên trong giếng khoan đã ống chống, hạ lưỡi phay để mở cửa sổ trên cột ống chống, • Hạ dụng cụ làm lệch hướng: động cơ đáy và khớp nối cong với choòng khoan có đường kính nhỏ hơn đường kính choòng đang khoan, • Khoan với góc nghiêng tăng khoảng chiều dài 1 cần, sau đó đo lại góc nghiêng, • Hạ bộ khoan cụ xoay dạng con lắc để doa đoạn vừa khoan và trở về theo phương thẳng đứng, • Doa đoạn khuỷu cong (dog-legs) với dụng cụ thích hợp. Kẹt bộ khoan cụ do sụt lở thành giếng  Khoan cắt xiên hay khoan rẽ nhánh GEOPET Cứu sự cố  33  Qui trình khoan cắt xiên trong giếng khoan chống ống có đặt packer Kẹt bộ khoan cụ do sụt lở thành giếng Cần khoan Đầu nối trong đầu bịt Chốt hãm định hướng Đầu nối chuyển tiếp Dụng cụ gá đặt Packe Chốt hãm định hướng Packe Cần khoan Đầu nối chuyển tiếp Lưỡi phay khởi động Chốt chịu lực cắt Máng định hướng Dụng cụ Neo máng Đầu nối chuyển tiếp Cần khoan nặng Đầu nối định hướng Lưỡi phay Lưỡi phay bằng kim cương Đầu nối chuyển tiếp Lưỡi phay Lưỡi phay Dụng cụ khoan kim cương Động cơ Navi-Drill Cần nặng GEOPET Cứu sự cố  34  Qui trình khoan cắt xiên trong giếng khoan trần và chống ống có cầu xi măng Kẹt bộ khoan cụ do sụt lở thành giếng Động cơ đáy và đầu nối cong GiẾNG KHOAN CHỐNG ỐNG GIẾNG KHOAN TRẦN Dụng cụ kim cương để tạo cửa sổ Cầu xi măngỐng chống Tạo cửa sổ GEOPET Cứu sự cố  35  Kẹt do chênh áp  Dạng kẹt này luôn gặp vì nó là hậu quả của biện pháp kỹ thuật kiểm soát hiện tượng xâm nhập của các chất lưu vỉa bằng cách duy trì một áp suất thủy tĩnh trong giếng lớn hơn áp suất lỗ hổng của đất đá. Chính áp suất này làm dính bộ khoan cụ vào thành giếng ở nơi đất đá xốp và thấm.  Lực dính tỷ lệ thuận với ∆p và với diện tích tiếp xúc giữa cần nặng và thành giếng khoan. Bề mặt tiếp xúc này chỉ có ý nghĩa khi lớp vỏ sét dày vì nó rất xốp. Sự kẹt dụng cụ do dính như vậy chỉ có thể xảy ra sau khi bộ khoan cụ hoàn toàn bất động, điều đó dẫn đến sự Kẹt bộ khoan cụ do chênh áp GEOPET Cứu sự cố  36  Nguyên lý dính do chênh áp Kẹt bộ khoan cụ do chênh áp Bề mặt tiếp xúc Cần nặngGiếng khoan Bề mặt tiếp xúc Áp suất vỉa Áp suất thủy tĩnh Bề mặt tiếp xúc GEOPET Cứu sự cố  37  Biện pháp khắc phục:  Một khi đã biết vị trí kẹt, bằng tuần hoàn, cố gắng bơm vào một dung dịch bôi trơn, nó khuyếch tán trong vỏ sét và sẽ tạo nên màng nhầy mỏng trên bề mặt bộ khoan cụ để giảm hệ số ma sát f. Trong thời gian tác động của nút này, cần tiếp tục thực hiện việc kéo bộ khoan cụ trong phạm vi giới hạn cho phép về mặt cơ học.  Giảm áp suất thủy tĩnh: dĩ nhiên chỉ có thể tiến hành việc này khi đã biết chắc chắn là không gây ra sự xâm nhập. Có nhiều biện pháp kỹ thuật khả thi: giảm nhẹ tỷ trọng dung dịch, bơm Kẹt bộ khoan cụ do chênh áp GEOPET Cứu sự cố  38 CÁC LOẠI DỤNG CỤ ĐIỂN HÌNH CỨU SỰ CỐ  Dụng cụ đập  Nên đặt gioăng an toàn lên trên hệ thống móc cứu sự cố như dụng cụ chụp (côlôcôn), mũ chốt (pin- top), tarô hoặc chuông chụp. Các đầu nối này tháo trái với mômen bé, do đó người ta có thể yên tâm đưa lên tất cả những gì ở phía trên đầu nối để hủy hẳn giếng hoặc thay đổi bộ khoan cụ vì việc lắp nối lại cũng dễ dàng. Các thanh trượt thủy lực có ưu điểm ĐẬP VỚI THANH TRƯỢT THỦY LỰC ĐẬP VỚI THANH TRƯỢT CƠ KHÍ Cần khoan Cần nặng (3 hoặc 6) Thanh truợt cơ khí Cần nặng (3 hoặc 6) Đầu nối an toàn (tùy trường hợp) Dụng cụ chụp Đầu nối (cứu bộ phận có ren) Chuông tarô Cần khoan Máy gia tốc rung Cần nặng (10% trọng lượng của bộ dụng cụ cần kéo lên) Thanh trượt thủy lực Giảm chấn Đầu nối an toàn (tùy trường hợp) Dụng cụ chụp ĐẦU NỐI AN TOÀN Sơmi có khía nấc Ren vuông Đầu nối Chọn dụng cụ cứu kẹt: 1. Dụng cụ chụp 2. Đầu nối ren đực 3. Chuông tarô GEOPET Cứu sự cố  39 CÁC LOẠI DỤNG CỤ ĐIỂN HÌNH CỨU SỰ CỐ  Dụng cụ khoan doa  Cần trang bị cho bộ khoan cụ một cơ cấu đập hướng lên và hướng xuống. Giỏ lắng thu nhận phoi khoan bằng kim loại. Thao tác khoan doa phức tạp vì nó gây ra mômen lớn và rất thất thường. Mômen hãm càng bé thì thao tác này càng nguy hiểm. Cần khoan Cần nặng (số lượng được định tùy thuộc sự hiệu chỉnh thanh trượt cơ khí để đập về phía dưới) Thanh trượt đập lên trên và xuống dưới Cần nặng Đầu nối an toàn Giỏ lắng Ống khoan doa (giới hạn từ 10 đến 15 trong giếng khoan chống ống và 5 trong giếng trần) Lưỡi phay khoan doa GEOPET Cứu sự cố  40 CÁC LOẠI DỤNG CỤ ĐIỂN HÌNH CỨU SỰ CỐ  Dụng cụ nghiền  Trong giếng khoan đã chống ống cũng như giếng khoan thân trần, các lưỡi khoan nghiền cần được định tâm tốt. Cần khoan Thanh trượt Thiết bị ổn định Giỏ lắng Lưỡi phay Cần nặng Cần nặng (số lượng được hiệu chỉnh tùy theo lưỡi phay) GEOPET Cứu sự cố  41 CÁC LOẠI DỤNG CỤ ĐIỂN HÌNH CỨU SỰ CỐ  Dụng cụ cứu với cơ cấu câu móc đồ rơi  Dụng cụ này cho phép cứu ống chống, ống khai thác bằng cơ cấu thả bên trong ống. Việc neo móc đòi hỏi sự quay bên trái, vì vậy không thể sử dụng đầu nối an toàn Cần khoan Cần nặng Giảm chấn Cơ cấu câu móc đồ rơi GEOPET Cứu sự cố  42 CONTENTS  Exploration and Production Licenses  Exploration, Development and Abandonment GEOPET Cứu sự cố  43 EXPLORATION AND PRODUCTION LICENCES The secretary of State for Energy is empowered, on behalf of the Government, to invite companies to apply for exploration and production licences (UK Act). Exploration licences may be awarded at any time but Production licences are awarded at specific discrete intervals known as licencing ‘Rounds’. Exploration licences do not allow a company to drill any deeper than 350 metres (1148ft.) and are used primarily to enable a company to acquire seismic data from a given area, since a well drilled to 1148 ft on the UKCS would not yield a great deal of information about potential reservoirs. GEOPET Cứu sự cố  44 Production licences allow the licencee to drill for, develop and produce hydrocarbons from whatever depth is necessary. For example, the cost of field development in the North Sea are so great that major oil companies have formed partnerships, known as joint ventures , to share these exploration and development costs (e.g. Shell/Esso). GEOPET Cứu sự cố  45 Exploration, Development and Abandonment:  Before drilling an exploration well an oil company will have to obtain a production licence.  Prior to applying for a production licence however the exploration geologists will conduct a ‘scouting’ exercise in which they will analyse any seismic data they have acquired, analyse the regional geology of the area and finally take into account any available information on nearby producing fields or well tests performed in the vicinity of the prospect they are considering.  The explorationists in the company will also consider the exploration and development costs, the oil price and tax GEOPET Cứu sự cố  46  If the prospect is considered worth exploring further the company will try to acquire a production licence and continue exploring the field.  This licence will allow the company to drill exploration wells in the area of interest. It will in fact commit the company to drill one or more wells in the area.  The licence may be acquired by an oil company directly from the government, during the licence rounds are announced, or at any other time by farming-into an existing licence.  A farm-in involves the company taking over all or part of a GEOPET Cứu sự cố  47  Before the exploration wells are drilled the licencee may shoot extra seismic lines, in a closer grid pattern than it had done previously.  This will provide more detailed information about the prospect and will assist in the definition of an optimum drilling target. Despite improvements in seismic techniques the only way of confirming the presence of hydrocarbons is to drill an exploration well. GEOPET Cứu sự cố  48  Drilling is very expensive, and if hydrocarbons are not found there is no return on the investment, although valuable geological information may be obtained. With only limited information available a large risk is involved. Having decided to go ahead and drill an exploration well proposal is prepared. The objectives of this well will be:  To determine the presence of hydrocarbons  To provide geological data (cores, logs) for evaluation  To flow test the well to determine its production potential, and obtain fluid samples. GEOPET Cứu sự cố  49  The life of an oil or gas field can be sub-divided into the following phases: - Exploration - Appraisal - Development - Maintenance - Abandonment GEOPET Cứu sự cố  50 GEOPET Cứu sự cố  51  The length of the exploration phase will depend on the success or otherwise of the exploration wells.  Appraisal phase : There may be a single exploration well or many exploration wells drilled on a prospect. If an economically attractive discovery is made on the prospect then the company enters the Appraisal phase of the life of the field.  During this phase more seismic lines may be shot and more wells will be drilled to establish the lateral and vertical extent of (to delineate ) the reservoir. These appraisal wells will yield further information, on the basis of which future plans will be based. The information provided by the appraisal wells will be combined with all of the previously collected data and engineers will investigate the most cost effective manner in which to develop the GEOPET Cứu sự cố  52  Field Development Plan : If the prospect is deemed to be economically attractive a Field Development Plan will be submitted for approval to the Secretary of State for Energy. It must be noted that the oil company is only a licencee and that the oil field is the property of the state.  The state must therefore approve any plans for development of the field. If approval for the development is received then the company will commence drilling Development wells and constructing the production facilities according to the Development Plan. Once the field is ‘on- stream’ the companies’ commitment continues in the form of maintenance of both the wells and all of the production GEOPET Cứu sự cố  53  After many years of production it may be found that the field is yielding more or possibly less hydrocarbons than initially anticipated at the Development Planning stage and the company may undertake further appraisal and subsequent drilling in the field.  Abandoned field: At some point in the life of the field the costs of production will exceed the revenue from the field and the field will be abandoned . All of the wells will be plugged and the surface facilities will have to be removed in a safe and environmentally acceptable fashion. GEOPET Cứu sự cố  54 NỘI DUNG  Phân loại chung  Choòng chóp xoay  Choòng liền khối  Choòng lấy mẫu  Choòng doa GEOPET Cứu sự cố  55 PHÂN LOẠI CHUNG  Phân loại theo tiêu chí:  Cấu tạo: cánh dẹt (đuôi cá), chóp xoay, liền khối.  Đặc tính phá hủy đất đá: cắt, đập, thủy lực.  Công dụng: phá mẫu, lấy mẫu, đặc biệt (doa, phá, cứu sự cố).  Vật liệu chế tạo răng hoặc hạt cắt: răng phay, răng đính, kim cương.  Theo đặc tính phá hủy đất đá, choòng khoan được phân loại theo 3 nhóm:  Nguyên lý cắt - tách  Nguyên lý đập - tách  Nguyên lý cắt - mài GEOPET Cứu sự cố  56 CÁC LOẠI CHOÒNG KHOAN Choòng đuôi cá Choòng chóp xoay Choòng kim cương GEOPET Cứu sự cố  57 CHOÒNG CHÓP XOAY Lịch sử phát triển  1916, kỹ sư Lôman (Đức) sử dụng các hợp kim cứng để chế tạo dụng cụ phá hủy đá.  1924, choòng chóp xoay tự rửa sạch ra đời và năm 1930 choòng ba chóp xoay răng phay được sử dụng.  1949, các hạt cắt bằng cacbit vônfram được chế tạo và choòng răng đính bằng cacbít vônfram bắt đầu được sản xuất.  1953, các vòi phun thủy lực ở choòng ra đời.  1969, xuất hiện ổ đỡ kín. GEOPET Cứu sự cố  58 CẤU TẠO  Thân choòng: bằng thép đặc biệt, chịu được tải trọng, lực va đập và mômen xoắn.  Chóp xoay: chóp nhọn bằng thép.  Răng choòng: răng phay hoặc răng đính  Đảm nhận vai trò cắt, nạo hoặc đục đất đá  Răng đính có các hình dạng chính: • Quả trứng, đầu đạn • Hình chóp; lưỡi đục kiểu: super scoop, scoop, hai mép vát. GEOPET Cứu sự cố  59 CẤU TẠO  Ổ trục: có rãnh để lắp các ổ bi (bi cầu, bi đũa)  Ổ đỡ hở: bôi trơn bằng dung dịch khoan  Ổ đỡ kín: bôi trơn bằng dầu  Ổ ma sát: một ổ đỡ khớp với mặt doa trong của chóp.  Vòi phun thủy lực: được chế tạo bằng thép hay gốm đặc biệt.  Răng đầu nối choòng: dạng hình tam giác hoặc hình thang. GEOPET Cứu sự cố  60 CẤU TẠO GEOPET Cứu sự cố  61 CẤU TẠO Răng phay Răng đính 2 và 6 chóp xoay Nguyên lý phá hủy đất đá của choòng chóp xoay GEOPET Cứu sự cố  62 CẤU TẠO Dung dịch đi qua trục choòng Dung dịch đi qua vòi phun thủy lực GEOPET Cứu sự cố  63 PHÂN LOẠI CHOÒNG KHOAN Theo IADC (1987), mã hiệu là một dãy bốn ký tự gồm ba chữ số và một chữ cái:  Chữ số đầu tiên:  1, 2, 3 chỉ dụng cụ có răng bằng thép  4, 5, 6, 7, 8 chỉ dụng cụ gắn răng cacbít vônfram, dùng để khoan trong đất đá có độ cứng tăng dần.  Chữ số thứ hai:  1 - đất đá mềm,  2 - đất đá từ mềm đến trung bình,  3 - đất đá cứng, và 4 (đất đá rất cứng).  Chữ số thứ ba: từ 1 đến 9 qui định loại ổ đỡ và mức độ bảo vệ thân chóp xoay. GEOPET Cứu sự cố  64 PHÂN LOẠI CHOÒNG KHOAN Quy định các chữ cái:  A: choòng có ổ đỡ trơn, thích hợp cho khoan thổi khí  C: Choòng thủy lực với vòi phun ở tâm  D: Choòng đặc biệt để khoan định hướng  E: Choòng thủy lực với vòi phun kéo dài  G: Choòng có bảo vệ tăng cường chống mòn đường kính  J: Choòng thủy lực có vòi phun nghiêng  R: Choòng được gia cường bằng phương pháp hàn, sử dụng trong điều kiện va đập  S: Choòng răng thép tiêu chuẩn  X: Choòng gắn răng dạng lưỡi cắt  Y: Choòng gắn răng hình côn  Z: Choòng gắn răng có dạng khác với lưỡi cắt và hình côn GEOPET Cứu sự cố  65 PHÂN LOẠI CHOÒNG KHOAN Ví dụ 637Y Thành hệ cứng trung bình; răng đính; ổ ma sát có bảo vệ; răng dạng hình côn 135M Thành hệ mềm Răng phay; Đĩa bảo vệ chóp xoay 447X Thành hệ mềm; răng đính; ổ ma sát có bảo vệ; răng dạng lưỡi cắt GEOPET Cứu sự cố  66 ĐÁNH GIÁ ĐỘ MÒN CHOÒNG  Theo ba yếu tố  Độ mòn răng choòng  Độ mòn ổ đỡ  Độ mòn đường kính.  Độ mòn răng choòng  T1: mòn 1/8 chiều cao răng  T2: mòn 1/4 chiều cao răng  T3: mòn 3/8 chiều cao răng  T4: mòn 1/2 chiều cao răng  T5: mòn 5/8 chiều cao răng  T6: mòn 3/4 chiều cao răng  T7: mòn 7/8 chiều cao răng  T8: mòn hoàn toàn. GEOPET Cứu sự cố  67 ĐÁNH GIÁ ĐỘ MÒN CHOÒNG  Độ mòn ổ đỡ (từ B1 đến B8)  B1: mòn 1/8  B4: mòn một nửa (1/2 )  B8: mòn toàn bộ (ổ đỡ bị kẹt hoặc rơi).  Độ mòn đường kính (từ G1 đến G8)  I (in gauge): choòng mới (G1)  O (out of gauge): choòng quá mòn, không sử dụng được (G8). GEOPET Cứu sự cố  68 ĐÁNH GIÁ ĐỘ MÒN CHOÒNG  7 tiêu chí đánh giá thay choòng  I: vòng răng trong cùng  O: vòng răng ngoài cùng  D: độ mòn mặt côn hay bi  L: vị trí mòn  B: độ mòn ổ  G: độ mòn đường kính  O: các lý do khác. GEOPET Cứu sự cố  69 PHÁ HỦY CHOÒNG  Do thiết kế choòng khoan không thích hợp với thành hệ.  Do sai sót kỹ thuật trong quá trình khoan. Choòng bị mất răng Choòng bị mất chóp GEOPET Cứu sự cố  70 CHOÒNG LIỀN KHỐI Lịch sử phát triển  1862, kim cương tự nhiên được đề nghị để chế tạo dụng cụ phá hủy đất đá.  1864, dụng cụ khoan kim cương được chế tạo.  1970, chế tạo thành công kim cương nhân tạo.  Đầu 1980, choòng kim cương đa tinh thể được thương mại hóa.  1990, các choòng khoan kim cương đa tinh thể thế hệ mới ra đời. Sau đó xuất hiện choòng hai tâm (bi-center) để khoan giếng ngang. GEOPET Cứu sự cố  71 CHOÒNG KIM CƯƠNG  Là choòng liền khối (không có các chóp xoay) với răng cắt là các hạt kim cương (tự nhiên hoặc nhân tạo) gắn cố định vào thân và các mặt bên thân choòng được chế tạo bằng các hợp kim cứng.  Mặt cắt dọc theo thân choòng có ba dạng: dạng tròn, dạnh hình côn ngắn và dạng hình côn dài.  Có ba loại chủ yếu:  Choòng kim cương tự nhiên  Choòng kim cương đa tinh thể PDC (ổn định nhiệt ở 750 0C)  Choòng kim cương đa tinh thể bền nhiệt TSP (ổn định nhiệt ở 1200 0C).  Cơ chế phá hủy đất đá là mài nạo và đập – nghiền. GEOPET Cứu sự cố  72 MỘT SỐ LOẠI CHOÒNG KHOAN KIM CƯƠNG Choòng kim cương tự nhiên Choòng kim cương nhân tạo Choòng TSP GEOPET Cứu sự cố  73 PHÂN LOẠI CHOÒNG KIM CƯƠNG Theo IADC, choòng kim cương cũng được ký hiệu bằng bốn ký tự.  Ký tự đầu tiên qui định loại răng (hạt) cắt và vật liệu thân choòng: • D: kim cương tự nhiên, thân hợp kim • M: PDC, thân hợp kim • S: PDC, thân thép • T: TSP, thân hợp kim • O: loại khác.  Ký tự thứ hai qui định loại và hình dạng chung của choòng (số 1-9)  Ký hiệu thứ ba qui định về chế độ thủy lực của choòng  Ký hiệu thứ tư (số 1-9) xác định kích thước các lưỡi cắt và mật độ của chúng trên choòng. GEOPET Cứu sự cố  74 CHOÒNG LẤY MẪU Kim cương Hợp kim Chóp xoay GEOPET Cứu sự cố  75 CHOÒNG DOA Các dạng lưỡi cắt Choòng có lưỡi cắt cố định Lưỡi cắt di động Choòng có lưỡi cắt di động Lưỡi cắt cố định KẾT THÚC