Bài giảng Cơ sở kỹ thuật dầu khí - Chương 2: Các quá trình cơ bản khi khoan

GEOPET CÁC QUÁ TRÌNH CƠ BẢN KHI KHOAN 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 Các quá trình cơ bản khi khoan 2 CÁC QUÁ TRÌNH CƠ BẢN KHI KHOAN Qui trình cơ bản thi công giếng khoan bao gồm 3 bước sau: 1. Phá hủy đất đá 2. Vận chuyển mùn khoan lên bề mặt 3. Gia cố thành giếng khoan GEOPET Các quá trình cơ bản khi khoan 3 PHÁ HỦY ĐẤT ĐÁ Quá trình phá hủy đất đá đáy giếng khoan phụ thuộc vào các thông số chế độ khoan. Quan hệ giữa các thông số cơ học và thủy lực có thể điều chỉnh được trong quá trình khoan để đạt đượ̣c hiệu suất khoan tối ưu.  Chế độ khoan rôto  Áp lực chiều trục (tải trọng lên choòng)  Vận tốc quay của choòng khoan  Lưu lượng và chất lượng nước rửa.  Chế độ khoan đập cáp  Tần số đập (số lần đập của dụng cụ trong 1 phút)  Chiều cao nâng choòng  Trọng lượng choòng (tải trọng đáy).  Chế độ khoan turbin GEOPET Các quá trình cơ bản khi khoan 4 PHÁ HỦY ĐẤT ĐÁ  Áp lực chiều trục  Còn được gọi là tải trọng chiều trục hay tải trọng lên choòng.  Có giá trị nằm giữa tải trọng tối thiểu để phá hủy đất đá và tải trọng lớn nhất cho phép đối với mỗi loại choòng.  Vận tốc quay của choòng khoan  Có tác dụng phát triển phá hủy cục bộ.  Tốc độ quay càng cao thì tốc độ cắt gọt của các hạt cắt càng lớn.  Quyết định đến vận tốc cơ học khoan. • Choòng chóp xoay thích hợp với tốc độ quay thấp: 60-150 v/ph. • Choòng kim cương có hiệu quả phá hủy đất đá càng lớn khi vận tốc quay càng lớn: 300-800 v/ph. GEOPET Các quá trình cơ bản khi khoan 5 PHÁ HỦY ĐẤT ĐÁ Quan hệ giữa vận tốc cơ học khoan và tải trọng lên choòng GEOPET Các quá trình cơ bản khi khoan 6 PHÁ HỦY ĐẤT ĐÁ Quan hệ giữa vận tốc cơ học khoan và vận tốc quay của choòng khoan GEOPET Các quá trình cơ bản khi khoan 7 VẬN CHUYỂN MÙN KHOAN LÊN BỀ MẶT  Mùn khoan sau khi được tách ra khỏi đáy giếng cần phải được vận chuyển ngay lên bề mặt, tạo điều kiện cho thiết bị cắt tiếp xúc trực tiếp với đáy giếng.  Dung dịch khoan dạng lỏng thường được sử dụng để vận chuyển mùn khoan, ngoài ra còn để:  Tạo cột áp thủy tĩnh cân bằng áp suất thành giếng khoan,  Gia cố tạm thời thành giếng khoan,  Giữ mùn khoan lơ lửng khi ngưng tuần hoàn,  Làm mát, bôi trơn bộ khoan cụ. GEOPET Các quá trình cơ bản khi khoan 8 VẬN CHUYỂN MÙN KHOAN LÊN BỀ MẶT Quan hệ giữa vận tốc cơ học khoan và áp suất thủy tĩnh GEOPET Các quá trình cơ bản khi khoan 9 VẬN CHUYỂN MÙN KHOAN LÊN BỀ MẶT  Lưu lượng và chất lượng nước rửa ảnh hưởng rõ rệt đến hiệu quả phá hủy đất đá ở đáy giếng và chất lượng thành giếng khoan.  Trong phương pháp khoan thổi khí, mùn khoan được đưa ngay lập tức lên bề mặt nên vận tốc cơ học khoan cao. GEOPET Các quá trình cơ bản khi khoan 10 GIA CỐ THÀNH GIẾNG KHOAN  Sau khi khoan đến chiều sâu tương ứng với cấp ống chống đã thiết kế, công tác khoan được tạm ngưng để thực hiện công tác thả ống chống và trám xi măng.  Vành đá xi măng sau khi đông cứng có tác dụng:  Hỗ trợ cột ống chống  Bịt kín các tầng gây mất dung dịch  Bảo vệ ống chống khỏi bị ăn mòn  Cô lập, cách ly tầng chứa 4. Các quá trình cơ bản khi khoan GEOPET Các quá trình cơ bản khi khoan 11 GIA CỐ THÀNH GIẾNG KHOAN  Tùy thuộc vào đặc điểm thiết kế của giếng mà quá trình trám xi măng có thể tiến hành theo:  Một giai đoạn  Hai giai đoạn thông thường  Hai giai đoạn liên tục  Ba giai đoạn hoặc hơn. GEOPET Các quá trình cơ bản khi khoan 12 VÍ DỤ QUI TRÌNH TIẾP CẦN Kéo cần từ giá đựng cần Đẩy cần chủ đạo vào vị trí GEOPET Các quá trình cơ bản khi khoan 13 VÍ DỤ QUI TRÌNH TIẾP CẦN (tt) Nối cần mới vào chuỗi cần Chuỗi cần sẵn sàng khoan tiếp GEOPET Các quá trình cơ bản khi khoan 14 VÍ DỤ QUI TRÌNH KÉO CẦN GEOPET Các quá trình cơ bản khi khoan 15 VÍ DỤ QUI TRÌNH KÉO CẦN (tt) 1. Ngừng bàn rôto, kéo cần chủ đạo lên đến khi đoạn nối cần cao hơn bàn xoay. Ngừng bơm dung dịch. 2. Lắp bộ đỡ chuỗi cần khoan, tháo cần chủ đạo và đẩy cần chủ đạo vào lỗ để cần chủ đạo (rathole). 3. Tháo đầu xoay thủy lực khỏi móc nâng. 4. Lắp êlêvatơ vào đầu chuỗi cần khoan, kéo chuỗi cần khoan lên đỉnh tháp đến hết một khoảng cần (stand). 5. Thợ phụ tháo cần và đẩy đáy cần vào giá treo cần theo thứ tự qui định. 6. Thợ tháp khoan đẩy đầu cần vào vị trí. GEOPET Các quá trình cơ bản khi khoan 16 QUI TRÌNH KHOAN BÌNH THƯỜNG  Là qui trình được thực hiện theo kế hoạch khoan dự kiến và bao gồm các dấu hiệu sau:  Khoan với tốc độ cao, hiệu quả phá hủy đất đá lớn.  Tiếp cần theo đúng tiến độ khoan.  Dễ dàng nâng, thả bộ khoan cụ để thay dụng cụ phá đá mới.  Chống ống và trám xi măng các tầng theo thiết kế.  Giếng khoan thành công là giếng khoan được thi công đúng tiến độ, trong giới hạn chi phí dự kiến và đạt lưu lượng lớn nhất. GEOPET Các quá trình cơ bản khi khoan 17 QUI TRÌNH KHOAN BÌNH THƯỜNG Các chỉ tiêu đánh giá công tác khoan  Vận tốc khoan: bao gồm vận tốc cơ học khoan, vận tốc hiệp khoan, vận tốc thương mại.  Tiến độ choòng: tuổi thọ choòng, đời sống choòng.  Giá thành: Giá thành 1 m khoan là tỉ số giữa tổng chi phí thi công giếng: nhiên, nguyên vật liệu thi công giếng khoan, khấu hao tài sản cố định (hoặc giá thành thuê giàn) và dụng cụ khoan, lương công nhân và các chi phí dịch vụ khác và chiều sâu giếng khoan.  Chất lượng giếng khoan: Độ lệch của giếng khoan, tỷ lệ và chất lượng mẫu lõi (%), mức độ nhiễm bẩn thành hệ. KẾT THÚC