Máy bơm dung dịch khoan
Áp suất bơm
Lưu lượng bơm
Công suất bơm
Hiệu ứng piston khi kéo BKC và khả
năng phun trào
Hiệu ứng piston khi thả BKC và khả
năng mất dung dịch
114 trang |
Chia sẻ: tlsuongmuoi | Lượt xem: 2071 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Thủy lực khoan, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1THỦY LỰC KHOAN
2TIÊU ĐỀ CHÍNH
Vận chuyển mùn khoan
Làm sạch thân giếng
Tính toán tổn hao áp suất
Chất lỏng giả dẻo (phi Newton) và các mô
hình chất lỏng khác
Thiết bị đo độ nhớt
Ví dụ chi tiết tính toán áp suất máy bơm
Tổn hao áp suất trong hệ thống tuần hoàn
dung dịch
3THỦY LỰC KHOAN
Áp suất thủy tĩnh
Làm sạch đáy giếng
Làm sạch mùn khoan ở đáy
giếng
Lưu lượng bơm
Vận tốc dòng chảy
4THỦY LỰC KHOAN
Làm sạch giếng
Đưa hết mùn khoan ra ngoài
Vận tốc trượt của mùn khoan
Hiệu quả của tải mùn khoan
Tính toán tổn hao áp suất (Khi tuần
hoàn)
Trong cần khoan
Qua chòong
Trong vành xuyến
5THỦY LỰC KHOAN
Máy bơm dung dịch khoan
Áp suất bơm
Lưu lượng bơm
Công suất bơm
Hiệu ứng piston khi kéo BKC và khả
năng phun trào
Hiệu ứng piston khi thả BKC và khả
năng mất dung dịch
6Giếng khoan
& Hệ thống
tuần hoàn
dung dịch
7MÔ HÌNH CHẤT LỎNG
Chất lỏng nhớt Newton
Chất lỏng nhớt dẻo Bingham
Chất lỏng nhớt giả dẻo
Loại khác ?
8Mô hình Chất lỏng Newton
=
SHEAR
STRESS
psi
SHEAR RATE, , sec-1
0
.
9Mô hình chất lỏng dẻo Bingham
SHEAR
STRESS
psi
= o + p
SHEAR RATE, , sec -1
0
o = Bingham yield point, lbf/100 sq.ft
p = plastic viscosity, cp
o
.
10
Mô hình chất lỏng giả dẻo
K = consistency index
n = Chỉ số mức độ sai lệch giữa chất lỏng
đang khảo sát với chất lỏng Newton
SHEAR
STRESS
psi
SHEAR RATE, , sec-1
0
.
nK
11
Lưu lượng dòng chảy trong và
ngoài ống
LOG
(PRESSURE)
(psi)
LOG (VELOCITY) (or FLOW RATE)
12
LOG
(SHEAR
STRESS)
(psi)
Dòng chảy tầng Dòng chảy rối
)secor RPM ( ), RATE SHEAR (LOG 1
n
1
Lưu lượng dòng chảy trong và
ngoài ống
13
Thiết bị đo
độ nhớt
(Rotating
Sleeve
Viscometer)
14
Rotating Sleeve Viscometer
VISCOMETER
RPM
3
100
300
600
(RPM * 1.703)
SHEAR RATE
sec -1
5.11
170.3
511
1022
BOB
SLEEVE
Vành xuyến
Bộ cần khoan
API RP 13D
15
TIÊU CHUẨN API RP 13D, June 1995
dùng cho dung dịch khoan
Theo API RP 13D, đối với dung dịch khoan cần
đọc 4 trong 6 giá trị của thiết bị đo viscometer:
Giá trị vận tốc quay: 3, 100, 300, 600 v/phút.
Vận tốc 3 và 100 vòng/phút được sử dụng trong
tính toán tổn hao áp suất trong vành xuyến.
Vận tốc 300 và 600 vòng/phút được sử dụng
trong tính toán tổn hao áp suất trong cần khoan.
16
Ví dụ Tính toán áp suất bơm theo
phương pháp API.
Các giá trị đọc được từ Viscometer:
R3 = 3 (at 3 RPM)
R100 = 20 (at 100 RPM)
R300 = 39 (at 300 RPM)
R600 = 65 (at 600 RPM)
Ví dụ: Tính toán tổn hao áp suất
17
PPUMP = DPDP + DPDC
+ DPBIT NOZZLES
+ DPDC/ANN + DPDP/ANN
+ DPHYD
Q = 280 gal/min
r = 12.5 lb/gal
Tính toán tổn
hao áp suất
PPUMP
18
Giá trị n của chất lỏng giả dẻo
Tổn hao áp suất trong cần
Chỉ số Index (K) của chất lỏng:
Vận tốc trung bình dòng chảy trong cần (Vp):
OD = 4.5 in
ID = 3.78 in
L = 11,400 ft
737.0
39
65log32.3
R
Rlog32.3n
300
600
p
2
n
737.0n
600
p cm
secdyne017.2
022,1
65*11.5
022,1
R11.5K
p
sec
ft00.8
78.3
280*408.0
D
Q408.0V 22p
19
Độ nhớt hiệu dụng trong cần (mep):
Tổn hao áp suất trong cần
Số Reynolds trong cần (NRep):
OD = 4.5 in
ID = 3.78 in
L = 11,400 ft
pp n
p
p
1n
p
pep n4
1n3
D
V96
K100
cP53
737.0*4
1737.0*3
78.3
8*96017.2*100
737.01737.0
ep
616,6
53
5.12*00.8*78.3*928VD928N
ep
p
Rep
20
Ghi chú: NRe > 2,100, nên
Hệ số ma sát trong cần(fp):
Tổn hao áp suất trong cần OD = 4.5 in ID = 3.78 in
L = 11,400 ft
Nên:
b
Re
p
p
N
af
0759.0
50
93.3737.0log
50
93.3nlog
a p
2690.0
7
737.0log75.1
7
nlog75.1
b p
007126.0
616,6
0759.0
N
af 2690.0b
Re
p
p
21
Gradient tổn hao áp suất (dP/dL)p :
Tổn hao áp suất trong cần OD = 4.5 in ID = 3.78 in
L = 11,400 ft
Tổn hao áp suất trong cần :
400,11*05837.0L
dL
dPP dp
dp
dp D
D
DPdp = 665 psi
ft
psi05837.0
78.3*81.25
5.12*8*007126.0
D81.25
Vf
dL
dP 22pp
dp
22
Giá trị n của chất lỏng giả dẻo
Tổn hao áp suất trong cần nặng
Chỉ số Index (K) của chất lỏng:
Vận tốc trung bình dòng chảy trong cần nặng (Vdc):
OD = 6.5 in
ID = 2.5 in
L = 600 ft
737.0
39
65log32.3
R
Rlog32.3n
300
600
dc
2
n
737.0n
600
dc cm
secdyne017.2
022,1
65*11.5
022,1
R11.5K
p
sec
ft28.18
5.2
280*408.0
D
Q408.0V 22dc
23
Độ nhớt hiệu dụng trong cần nặng (mec):
Số Reynoldtrong cần nặng (NRec):
OD = 6.5 in
ID = 2.5 in
L = 600 ft
Tổn hao áp suất trong cần nặng
pp n
p
p
1n
p
pedc n4
1n3
D
V96
K100
cP21.38
737.0*4
1737.0*3
5.2
28.18*96017.2*100
737.01737.0
edc
870,13
21.38
5.12*28.18*5.2*928VD928N
edc
dc
Redc
24
OD = 6.5 in
ID = 2.5 in
L = 600 ft
Tổn hao áp suất trong cần nặng
Ghi chú: NRe > 2,100, nên
Hệ số ma sát trong cần nặng (fdc): b
Re
dc
dc
N
af
Nên
0759.0
50
93.3737.0log
50
93.3nloga dc
2690.0
7
737.0log75.1
7
nlog75.1b dc
005840.0
870,13
0759.0
N
af 2690.0b
Re
dc
dc
25
Giá trị Gradient tổn hao áp suất (dP/dL)dc :
Giá trị tổn hao áp suất trong cần nặng:
OD = 6.5 in
ID = 2.5 in
L = 600 ft
Tổn hao áp suất trong cần nặng
ft
psi3780.0
5.2*81.25
5.12*28.18*005840.0
D81.25
Vf
dL
dP 2
dc
2
dcdc
dc
600*3780.0L
dL
dPP dc
dc
dc D
D
DPdc = 227 psi
26
Tổn hao áp suất trong vòi phun
DN1 = 11 32nds (in)
DN2 = 11 32nds (in)
DN3 = 12 32nds (in)
2222
2
Nozzles
121111
280*5.12*156P
D
DPNozzles = 1,026 psi
223N22N21N
2
Nozzles
DDD
Q156P
D
27
Tổn hao áp suất ngoài
vành xuyến đoạn cần
nặng
DHOLE = 8.5 in
ODDC = 6.5 in
L = 600 ft
Q = 280 gal/min
r = 12.5 lb/gal 8.5 in
28
Giá trị (n) của chất lỏng giả dẻo:
Chỉ số Index (K) của chất lỏng :
Vận tốc trung bình dòng chảy trong Vành xuyến
đoạn cần nặng(Va):
DHOLE = 8.5 in
ODDC = 6.5 in
L = 600 ft
Tổn hao áp suất ngoài vành
xuyến đoạn cần nặng
5413.0
3
20log657.0
R
Rlog657.0n
3
100
dca
2
n
5413.0n
100
dca cm
secdyne336.6
2.170
20*11.5
2.170
R11.5K
dca
sec
ft808.3
5.65.8
280*408.0
DD
Q408.0V 222
1
2
2
dca
29
Giá trị độ nhớt hiệu dụng trong VX(mea):
Số Reynold trong VX đoạn cần nặng (NRea):
DHOLE = 8.5 in
ODDC = 6.5 in
L = 600 ft
Tổn hao áp suất ngoài vành
xuyến đoạn cần nặng
cP20.55
5413.0*3
15413.0*2
5.65.8
808.3*144336.6*100
5413.015413.0
ea
600,1
20.55
5.12*808.3*5.65.8928VDD928N
ea
a12
Rea
aa n
a
a
1n
12
a
aea n3
1n2
DD
V144K100
30
Nên
DHOLE = 8.5 in
ODDC = 6.5 in
L = 600 ft
Tổn hao áp suất ngoài vành
xuyến đoạn cần nặng
Ghi chú: NRe < 2,100
Hệ số ma sát trong VX (fa):
01500.0
600,1
24
N
24f
aRe
a
ft
psi05266.0
5.65.881.25
5.12*808.3*01500.0
DD81.25
Vf
dL
dP 2
12
2
aa
a
600*05266.0L
dL
dPP hole/dc
hole/dc
hole/dc D
D
DPdc/hole = 31.6 psi
31
q = 280 gal/min
r = 12.5 lb/gal
Tổn hao áp suất ngoài vành
xuyến đoạn cần khoan
DHOLE = 8.5 in
ODDP = 4.5 in
L = 11,400 ft
32
Giá trị n của chất lỏng giả dẻo:
Chỉ số Index (K) của chất lỏng:
Vận tốc trung bình dòng chảy trong Vành xuyến
đoạn cần khoan (Va):
DHOLE = 8.5 in
ODDP = 4.5 in
L = 11,400 ft
5413.0
3
20log657.0
R
Rlog657.0n
3
100
dpa
2
n
5413.0n
100
dpa cm
secdyne336.6
2.170
20*11.5
2.170
R11.5K
dpa
sec
ft197.2
5.45.8
280*408.0
DD
Q408.0V 222
1
2
2
dpa
Tổn hao áp suất ngoài vành
xuyến đoạn cần khoan
33
Giá trị độ nhớt hiệu dụng (mea):
Số Reynold trong vành xuyến (NRea):
aa n
a
a
1n
12
a
aea n3
1n2
DD
V144K100
cP64.97
5413.0*3
15413.0*2
5.45.8
197.2*144336.6*100
5413.015413.0
ea
044,1
64.97
5.12*197.2*5.45.8928VDD928N
ea
a12
Rea
Tổn hao áp suất ngoài vành
xuyến đoạn cần khoan
34
Nên: psi
Ghi chú: NRe < 2,100
Hệ số ma sát trong VX (fa):
02299.0
044,1
24
N
24f
aRe
a
ft
psi01343.0
5.45.881.25
5.12*197.2*02299.0
DD81.25
Vf
dL
dP 2
12
2
aa
a
400,11*01343.0L
dL
dPP hole/dp
hole/dp
hole/dp D
D
DPdp/hole = 153.2 psi
Tổn hao áp suất ngoài vành
xuyến đoạn cần khoan
35
Tính toán tổn hao áp suất
- TỔNG QUÁT -
PPUMP = DPDP + DPDC + DPBIT NOZZLES
+ DPDC/ANN + DPDP/ANN + DPHYD
PPUMP = 665 + 227 + 1,026
+ 32 + 153 + 0
PPUMP = 1,918 + 185 = 2,103 psi
36
PPUMP = 1,918 + 185
= 2,103 psi
DPHYD = 0
PPUMP = DPDS + DPANN + DPHYD
DPDS = DPDP + DPDC + DPBIT NOZZLES
= 665 + 227 + 1,026 = 1,918 psi
DPANN = DPDC/ANN + DPDP/ANN
= 32 + 153 = 185
2,103 psi
P
=
0
37
Tổn hao áp suất
0
500
1,000
1,500
2,000
2,500
0 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000
Tổng chiều dài theo cần, ft
G
iá
tr
ị t
ổ
n
h
ao
á
p
s
u
ất
,
p
si
Cần khoan
Cần Năng
Vòi phun
Vành xuyến
2,103 psi
38
Áp suất thủy tĩnh trong giếng
0
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
8,000
9,000
0 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000
Tổng chiều dài theo cần, ft
Á
p
s
u
ất
th
ủ
y
tĩ
n
h
,
p
si
AS đáy
Bộ cần khoan Vành xuyến
39
Áp suất trong giếng
0
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
8,000
9,000
10,000
0 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000
Tổng chiều dài theo cần, ft
Á
p
s
u
ất
,
p
si
Không có
tuần hoàn
Có tuần hoàn
2,103 psi
40
Sơ đồ áp suất giếng khoan
0
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,000
0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000
Áp suất, psi
C
h
iề
u
s
âu
g
iế
n
g
,
ft
Bộ cần khoan
2,103 psi
41
Dòng chảy trong cần –
chảy tầng
Trong ví dụ trên, dòng chảy dung dịch
trong cần là chảy rối.
Với điều kiện giá trị độ nhớt cao, có thể
dòng chảy ở dạng chảy tầng, khi đó:
Nếu NRe < 2,100, thì
Hệ số ma sát trong cần (fp):
pRe
p N
16f
D81.25
Vf
dL
dP 2pp
dp
là và
42
ChÕ ®é ch¶y rèi ®îc thùc hiÖn trong
c¸c trêng hîp
Kh«ng ®Ó xảy ra xãi lë ®¸ng kÓ thµng giÕng;
§¶m b¶o vËn tèc dßng ch¶y trong kho¶ng kh«ng
vµnh xuyÕn lín víi sè Reynold ®¹t chÕ ®é ch¶y
rèi (gi¸ trÞ Reynold phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn cô thÓ
cña khu vùc);
§¶m b¶o chØ röa s¹ch mïn khoan (mµ kh«ng ph¶i
nh÷ng m¶ng sËp lë cña thµnh giÕng);
M¸y b¬m khoan cho phÐp ®¶m b¶o ®îc lu
lîng cho tríc;
§¶m b¶o gi¸ trÞ vËn tèc dßng ch¶y cao trong
kho¶ng kh«ng vµnh xuyÕn lín (kho¶ng 0.84 m/s).
43
Dòng chảy ngoài cần –
Chảy rối
Trong ví dụ trên, dòng chảy ngoài cần
được xem là chảy tầng.
Trong trường hợp giá trị độ nhớt thấp, dòng
chảy ngoài cần có thể là chảy rối, khi đó.
Nếu NRe > 2,100, thì
Hệ số ma sát ngoài cần (fa) là:
12
2
aa
ann DD81.25
Vf
dL
dP
Trong đó
và
b
Re
a
a
N
af
50
93.3nloga a
7
nlog75.1b a
44
Giá trị lưu lượng
Ví dụ
Trong trường hợp dòng chảy của dung
dịch ở ngoài cần (giữa cần khoan- 4.5”
và thân giếng- 8.5”) với tỷ trọng dung
dịch là 12.5 lb/gal. Vậy giá trị lưu lượng
nhỏ nhất là bao nhiêu để đảm bảo đạt
dòng chảy rối?
45
Giá trị lưu lượng
Trong vàng xuyến:
Q, gal/min V, ft/sec Nre
280 2.197 1,044
300 2.354 1,154
350 2.746 1,446
400 3.138 1,756
450 3.531 2,086
452 3.546 2,099
452.1 3.547 2,100
ea
a12
Re
VDD928N
a
46
Tối ưu hiệu suất thủy lực ở chòong
Với điều kiện đảm bảo làm sạch đáy
giếng?
Tối đa công suất thủy lực?
Tối đa lực tác động ở vòi phun?
Hiệu quả của hai ý trên đều tăng nếu tăng lưu
lượng bơm
Tuy nhiên, khi tăng lưu lượng bơm sẽ làm tăng
tổn hao áp suất bơm.
47
Tối ưu hiệu suất thủy lực ở chòong
Khi áp suất bơm lớn hơn giới hạn trên
của nó thì bất kỳ sự tăng tốc độ dòng
chảy ở vòi phun đều làm giảm hiệu suất
thủy lực của chòong (về góc độ làm sạch
đáy giếng)
Hiệu suất thủy lực của chòong có thể
được tăng lên bằng cách giảm kích thước
vòi phun
... Vậy kích thước vòi phun như thế nào
là hợp lý?
48
Hîp lý hãa
chÕ ®é thñy lùc
khoan
49
môc tiªu
Môc tiªu cÇn ®¹t ®îc cña viÖc hîp
lý hãa chÕ ®é thñy lùc khoan lµ
t¨ng tèc ®é c¬ häc khoan. Thùc tÕ
cã hai c¸ch tiÖm cËn nh»m thùc
hiÖn môc tiªu trªn, ®ã lµ:
50
c¸c tiÕp cËn thø nhÊt
Tèc ®é c¬ häc khoan sÏ ®îc c¶i thiÖn
mét khi hµm lîng mïn khoan phÝa
díi choßng lu«n ®îc t¸ch ra khái
®¸y giÕng mét c¸ch h÷u hiÖu ngay sau
khi ®îc choßng khoan ph¸ hñy.
§iÒu ®ã sÏ ®îc thùc hiÖn mét c¸ch
hiÖu qña khi c«ng suÊt thñy lùc HPb
(hydraulic power) vßi phun t¹i choßng
khoan ®¹t gÝa trÞ cùc ®¹i.
51
c¸ch tiÕp cËn thøc hai
Lîng mïn khoan ®îc t¸ch khái ®¸y
giÕng mét c¸ch h÷u hiÖu khi dßng
dung dÞch khoan t¸c ®éng lªn ®¸y
giÕng khoan víi mét lùc va ®Ëp m¹nh
nhÊt.
T¸c nh©n chÝnh yÕu ë ®©y lµ t¹o ra lùc
va ®Ëp Fi (impact force) cùc ®¹i lªn
®¸y giÕng.
52
kinh nghiÖm thùc tÕ
Ph¬ng ph¸p phæ biÕn thêng ¸p dông nh»m t¨ng
tèi ®a c«ng suÊt thñy lùc t¹i choßng khoan khi
khoan qua c¸c líp ®Êt ®¸ mÒm, chÝnh lµ t¨ng tèi
®a lùc va ®Ëp lªn ®¸y giÕng ®îc t¹o ra bëi n¨ng
lîng cña tia thñy lùc tõ vßi phun.
Cßn cã nh÷ng c¸ch tiÖm cËn kh¸c bao gåm viÖc
t¨ng tèi ®a tèc ®é vßi phun vµ kÕt hîp mét c¸ch hµi
hßa gi÷a n¨ng lîng vßi thñy lùc vµ ®êng kÝnh
choßng khoan. Tuy nhiªn nh÷ng c¸ch lµm nµy Ýt
th«ng dông vµ kh«ng phæ biÕn.
53
c«ng thøc tÝnh to¸n
Tõ biÓu thøc: Ps = C . Qm
Trong ®ã: Ps - tæn hao ¸p suÊt trong hÖ thèng,
kPa.
Q - lu lîng b¬m, m3/s.
C - h»ng sè ®Æc trng cho ®iÒu kiÖn
cô thÓ cña giÕng khoan.
m - hÖ sè mò liªn quan tíi lu lîng
b¬m.
54
c¸c bíc tÝnh to¸n
TÝnh to¸n gi¸ trÞ h»ng sè C vµ m
®Æc trng cho ®iÒu kiÖn cô thÓ cña
giÕng khoan;
TÝnh to¸n x¸c ®Þnh c«ng suÊt thñy
lùc cùc ®¹i t¹i choßng khoan;
X¸c ®Þnh lùc va ®Ëp cùc ®¹i ë ®¸y
giÕng.
55
TÝnh to¸n gi¸ trÞ h»ng sè C vµ m
Tõ thùc tÕ trong qóa tr×nh khoan giÕng, cã
thÓ ghi nhËn ®îc gi¸ trÞ P1 t¬ng øng víi
Q1 vµ P2 t¬ng øng víi Q2.
Ta cã : Ps1 = C . Qm1 vµ Ps2 = C . Qm2
Suy ra: Ps1/ Ps2 = Q1/Q2)m
log (Ps1/Ps2) m . log (Q1/Q2)
m = log (Ps1/Ps2)/log ( Q1/Q2)
§Ó t×m C, ta cã Ps1 = C . Qm1
tõ ®ã C = Ps1/Qm1
56
TÝnh to¸n x¸c ®Þnh c«ng suÊt thñy lùc
cùc ®¹i t¹i choßng khoan
C«ng suÊt thñy lùc cùc t¹i choßng khoan
víi sù liªn quan tíi ¸p suÊt b¬m hay tuÇn
hoµn vµ sù tæn hao ¸p suÊt trong hÖ thèng
®îc diÔn gi¶i nh sau:
Pb = Q . (Pt - Ps)
Trong ®ã: Pb - Tæn hao ¸p suÊt t¹i choßng
khoan (hay t¹i vßi phun), kPa.
Pt- Tæng tæn hao ¸p suÊt hay ¸p
suÊt b¬m, kPa.
57
MÆt kh¸c ta cã Ps = C . Qm
Suy ra c«ng suÊt thñy lùc t¹i choßng khoan lµ
HPb = Q . (Pt - C . Qm) = PtQ - CQm+1
C«ng suÊt thñy lùc t¹i choßng khoan sÏ ®¹t gÝa trÞ
cùc ®¹i khi: (HPb)/Q = 0
Suy ra: Pt - (m+1).C .Qm = 0
=> Pt = (m+1) . Ps
TÝnh to¸n x¸c ®Þnh c«ng suÊt thñy lùc cùc ®¹i
t¹i choßng khoan
58
Ta cßn cã Pt = Pb + Ps
nh vËy Pt = (m+1) . Ps
hoÆc lµ Ps = Pt/(m+1)
Tæn hao ¸p suÊt t¹i choßng khoan ®îc
x¸c ®Þnh nh sau:
Pb = Pt - Pt/(m+1) = Pt . (1- 1/(m+1))
hay lµ:
Pb = Pt . (m/(m+1))
TÝnh to¸n x¸c ®Þnh c«ng suÊt thñy lùc cùc ®¹i
t¹i choßng khoan
59
CÇn lu ý r»ng khi x¸c ®Þnh lu lîng b¬m
phï hîp nh»m t¹o ra c«ng suÊt thñy lùc tèi
®a t¹i choßng khoan ®ång thêi ph¶i cung
cÊp ®ñ ®éng n¨ng cÇn thiÕt ®Ó duy tr× tèc ®é
vµnh xuyÕn tèi thiÓu, ®ñ cho viÖc t¶i mïn
khoan hiÖu qña.
Tõ c¸c bíc tÝnh to¸n trªn dÔ dµng nhËn thÊy
lu lîng thÝch hîp ®îc x¸c ®Þnh nh sau:
Q = Psm/C
TÝnh to¸n x¸c ®Þnh c«ng suÊt thñy lùc cùc ®¹i
t¹i choßng khoan
60
§Ó t¹o ®îc chÕ ®é thñy lùc phï hîp cho c«ng
®o¹n khoan hiÖn t¹i, cÇn x¸c ®Þnh tæng thiÕt diÖn
cÇn thiÕt cña vßi phun:
Pb = 5.136*1010Q2 / Cm2 A2
Trong ®ã: Pb - Tæn hao ¸p suÊt t¹i vßi phun, kPa.
- Tû träng dung dÞch khoan, kPa/m.
Q - Lu lîng b¬m, m3/s.
A - Tæng thiÕt diÖn vßi phun, mm2.
Cm - HÖ sè hiÖu dông t¬ng thÝch cña
vßi phun (cho vßi thñy lùc lµ 0,95).
Tõ ®ã ta cã: A2 = 5.136*1010Q2 / Cm2 Pb
TÝnh to¸n x¸c ®Þnh c«ng suÊt thñy lùc cùc ®¹i t¹i
choßng khoan
61
X¸c ®Þnh lùc va ®Ëp cùc ®¹i ë
®¸y giÕng
Lùc va ®Ëp cña dßng xãi ®îc tÝnh theo
c«ng thøc:
Fi = 102 * 106 Q2 / A
Trong ®ã: Fi - Lùc va ®Ëp, N.
Xem xÐt trêng hîp tû träng dung dÞch
®îc duy tr× æn ®Þnh, lóc ®ã biÓu thøc x¸c
®Þnh lùc va ®Ëp Fi sÏ lµ: Fi = k.Q2 / A
Lóc nµy, h»ng sè k = 102*106
62
Tæn hao ¸p suÊt t¹i choßng khoan sÏ lµ:
Pb = k’Q2 / A2
khi k’ =5.136 *1010 / Cm2
Nh vËy cã thÓ x¸c ®Þnh ®îc diÖn tÝch
thiÕt diÖn vßi phun cho trêng hîp ph¸t
huy lùc va ®Ëp cùc ®¹i:
A2 = k’ . Q2 / (Pt - C . Qm )
A = ( k’ . Q2 /(pt - C . Qm))1/2
X¸c ®Þnh lùc va ®Ëp cùc ®¹i ë ®¸y giÕng
63
Tõ c¸c bíc tÝnh to¸n trªn rót ra:
Fi = kQ2 (Pt - C Qm )1/2 / (k’Q2)1/2
=> Fi = kQ(Pt - C Qm )1/2 / (k’)1/2
Thay k/(k’)1/2 b»ng K, ta cã biÓu thøc rót gän nh
sau:
Fi = K (Pt Q2 - C Qm+2)1/2
§Ó cã lùc va ®Ëp ®¹t tíi gÝa trÞ cùc ®¹i, cÇn ®¹t
®iÒu kiÖn Fi/Q = 0. Suy ra:
Fi/Q=0.5K(2PtQ-C(m+2)Qm+1)/(PtQ2-
CQm+2)1/2= 0.
Tøc lµ: 2Pt Q - C (m+2) Qm+1 = 0
X¸c ®Þnh lùc va ®Ëp cùc ®¹i ë ®¸y giÕng
64
hay 2Pt Q = C (m+2) Qm+1
vµ Pt = (m+2) CQm / 2
hay Pt = (m+2) Ps / 2
ta cã Pb = Pt - Ps nªn
Pb = 2 Pt / (m+2).
X¸c ®Þnh lùc va ®Ëp cùc ®¹i ë ®¸y giÕng
Ví dụ, nếu m = 1.75, khi đó 1/(m+1) = 0.3636
2/(m+2) = 0.5333
Trong trường hợp này, công suất thủy lực đạt giá trị
cực đại khoảng 36% giá trị áp suất bơm để thắng lực cản.
Lực tác động của vòi phun cực đại khi bằng
53% giá trị áp suất bơm .
DPFRICTION
65
Gi¸ trÞ tæn hao (Pcj) ¸p suÊt cÇn thiÕt
trong vßi phun thñy lùc cña choßng
§êng kÝnh §é cøng ®Êt ® ¸theo ®ét, MPa
choßng, mm 0.5-1 1.1-2.5 2.6-5.0 5.1-10 10.1-20 > 20
161 9-14 14-20 17-37 23-58 46-109 58-144
190 10-15 15-24 19-41 25-63 51-120 63-258
214-243 11-17 17-26 21-44 28-69 56-131 60-174
269 11-17 17-27 21-46 29-71 57-136 71-179
295 14-20 20-32 25-54 34-85 68-160 85-212
320 15-22 22-35 27-58 36-91 73-173 90-227
395 15-23 23-36 28-60 38-94 75-180 94-235
+Gi¸ trÞ thø nhÊt t¬ng øng víi ®iÒu kiÖn röa s¹ch ®¸y giÕng;
+Gi¸ trÞ thø 2- ®ñ ®Ó ph¸ hñy ®Êt ®¸.
66
Hoặc
25.1
25.0
75.1_
75.0
f
d1800
v
dL
dp
75.4
25.075.175.0
f
d624,8
q
dL
dp
*ghi nhớ rằng chỉ thay đổi nhỏ của đường kính cần,
nhưng tổn hao áp suất lại thay đổi rất lớn! (q = const.)
Đối với dòng chảy rối
67
Dpf = 11.41 v 1.75
Dòng chảy rối
Dpf = 9.11 v
Dòng chảy tầng
Sử dụng giá trị Dpf tối đa
68
Kinh nghiÖm thùc tiÔn
Tõ kÕt qu¶ thùc nghiÖm, ®Ó ®¶m b¶o t¶i hÕt mïn
khoan th× vËn tèc dßng ch¶y trong ®o¹n th©n
ngang b»ng 1.5-1.8 lÇn so víi vËn tèc dßng ch¶y
trong ®o¹n th©n th¼ng ®øng;
§Ó röa s¹ch ®¸y giÕng ngoµi chÕ ®é tuÇn hoµn,
mét yÕu tè hÕt søc quan träng lµ tÝnh chÊt lu
biÕn cña dung dÞch khoan.
69
Tỷ trọng của mùn khoan
khoảng 21 lb/gal.
Tuy nhiên tỷ trọng dung
dịch nhỏ hơn tỷ trọng của
mùn khoan (<21 lb/gal) nên
khả năng mùn khoan có xu
hướng lắng xuống hoặc
trượt xuống so với dung
dịch khoan.
slipf luidparticle VVV
Tỷ trọng & Vận tốc
slipV
particleV
f luid
_
V
70
Tốc độ
lắng
đọng của
mùn
khoan
trong
nước
Theo API RP 13D
p.24
71
Vận tốc trượt - Ví dụ tính toán
1. Tính ns cho mùn khoan
2. Tính Ks cho mùn khoan
2
n
5413.0S cm
secdyne336.6
2.170
20*11.5K
5413.0
3
20log657.0nS
3
100
S R
Rlog657.0n
sn
100
S 2.170
R11.5K
72
3. Giả sử cho một giá trĩ vận tốc trược của mùn
khoan, Vs
Giả sử Vs = 1 ft/sec
4. Tính giá trị: gs
p
S
S D
V12
1
S sec0.245.0
1*12
Vận tốc trượt - Ví dụ tính toán
73
Vận tốc trượt - Ví dụ tính toán
5. Tính độ nhớt hiệu dụng tương ứng:
1n
sses
sK100
15413.0
es 24*336.6*100
cp5.147es
74
Vận tốc trượt - Ví dụ tính toán
6. Tính vận tốc trượt của mùn khoan, Vs
Vs = 0.8078 ft/sec Lặp lại các bước 4-6
+
= 1
D
1D465,161
D
01344.0V
2
es
pp
p
p
es
s
+
= 1
48.147
5.12*5.01
5.12
5.225.0*465,161
5.12*5.0
48.14701344.0V
2
s
75
Vận tốc trượt - Ví dụ tính toán
Vs = 0.8078 ft/sec
4. gs = 19.386 sec-1
5. es = 162.65 cp
6. Vs = 0.7854 ft/sec
Tính lại lần 2 - ta có:
4. gs = 18.849 sec-1
5. es = 164.75 cp
6. Vs = 0.7823 ft/sec
Tính lại lần 3 - ta có: Vs = 0.7854 ft/sec
76
Vận tốc trượt - Ví dụ tính toán
Vs = 0.7823 ft/sec
4. gs = 18.776 sec-1
5. es = 165.04 cp
6. Vs = 0.7819 ft/sec
Tính lại lần 4 - ta có:
Slip Velocity, Vs = 0.7819 ft/sec
{ Vs = 1.0, 0.808, 0.782, 0.782 ft/sec }
77
Tỷ trọng tương đương (ECD)
(ví dụ)
Tỷ trọng dung dịch = 15.0 lb/gal
Chiều sâu giếng thẳng đứng = 15,000 ft
Tổn hao áp suất ngoài vành xuyến
= 300 psi
Hoặc: 0.052 * 15.38 * 15,000 = 12,000 psig
Áp suất tĩnh tại đáy giếng = 0.052*15*15,000=11,700 psig
Áp suất động tại đáy giếng = 11,700 + 300 = 12,000 psig
Giá trị tỷ trọng tương đương (ECD)= Circ. BHP / (0.052 *
TVD) = 12,000 / (0.052 * 15,000)
ECD = 15.38 lb/gal
78
X¸c ®Þnh gi¸ trÞ lu l¬ng b¬m Q
Gi¸ trÞ t¬ng ®èi cña Q ®îc thùc hiÖn th«ng qua
ph¬ng ph¸p ®å thÞ b»ng c¸ch t×m ®iÓm c¾t nhau
cña ®êng cong:y=Pcj + biQ2, i=1, 2, 3, 4.
víi ®êng hyperbolic:
z= n(698Nm/Q) khi n=1 vµ n=2.
Gi¸ trÞ Q kh«ng ®îc cao h¬n gi¸ trÞ Qmax., víi gi¸ trÞ
nµy cã thÓ xÈy ra ph¸ vì vØa.
Trong ®ã: G- gradient ¸p suÊt ph¸ vì vØa nhá nhÊt,
Pa/m; dd- tû träng dung dÞch khoan, kg/m3
Q Q G g H
b b
dd
max.
,
3 4
79
000E+ 0
5E+ 6
10E+ 6
15E+ 6
20E+ 6
25E+ 6
0.02 0.022 0.024 0.026 0.028 0.03
Lu lîng m¸y b¬m dung dÞch khoan, m3/c
Ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh gi¸ trÞ lu lîng b¬m b»ng
®å thÞ
80
Gi¸ trÞ tÝnh to¸n Q ®îc so s¸nh víi gi¸ trÞ
tra b¶ng cã tÝnh ®Õn hÖ sè lÊp ®Çy (thÓ
tÝch) =0.9 vµ lùa chän gi¸ trÞ gÇn s¸t víi
gi¸ trÞ lu lîng lµm viÖc nhá nhÊt cña m¸y
b¬m Qb, còng nh ®iÒu chØnh ®êng kÝnh
xi lanh vµ ¸p suÊt lµm viÖc cho phÐp cña
m¸y b¬m.
TÝnh to¸n tæng diÖn tÝch vßi phun thñy lùc
cña choßng (m2):
f Q Pb dd c0 12 * /
81
TÝnh to¸n gi¸ trÞ lín nhÊt vµ nhá nhÊt cña lùc c¾t
®éng (Pa):
0 max. = Qhd2dd / 324 Fk2 ;
0 min. = Qhd2dd / 625 Fk2 .
Trong ®ã:
Fk- diÖn tÝch thiÕt diÖn vµnh xuyÕn sau cÇn khoan,
m2.
TiÕp theo lµ x¸c ®Þnh gi¸ trÞ cho phÐp nhá nhÊt
cña ®é nhít dÎo (Pa.gi©y)
min. = (18 + 0 min.) / 4500;
82
Lùa chän c¸c chØ sè thñy lùc
Víi kÕt qu¶ tÝnh to¸n cã thÓ x¸c ®Þnh ®îc
2 gi¸ trÞ Q t¬ng øng víi 2 gi¸ trÞ Pc1 vµ Pc2
, ®îc kiÓm chøng qua c¸c gi¸ trÞ lùc c¾t
®éng vµ ®é nhít dÎo. Còng chÝnh tõ ®©y ®·
nÈy sinh ra nhiÖm vô cÇn thiÕt ph¶i gi¶i bµi
to¸n tèi u ®a thµnh phÇn ®Ó lùa chän
ch¬ng tr×nh thñy lùc b¬m röa giÕng
khoan;
83
Lùa chän c¸c chØ sè thñy lùc
C¸c chØ sè tèi u nh sö dông hiÖu qu¶ vßi
phun thñy lùc cã tÝnh ®Õn tÝnh chÊt c¬-lý
cña ®Êt ®¸, n©ng cao c¸c chØ tiªu lµm viÖc
cña choßng, b¶o ®¶m chuyÓn t¶i lªn hÕt
mïn khoan, sö dông hiÖu qu¶ c«ng suÊt
thñy lùc cña hÖ thèng m¸y b¬m ®îc tÝnh
to¸n th«ng qua gi¸ trÞ tèi thiÓu cña hµm
môc ®Ých.
84
BµI to¸n tèi u
trong chÕ ®é dßng ch¶y rèi cña dung dÞch ë kho¶ng
kh«ng vµng xuyÕn
P gH H
D d D d D d
HQ
v F gH
Q v F
d dd
n n n
m c dd
m c
6 0
2 2 2
min.
85
§ång thêi c¸c giíi h¹n cã d¹ng:
-®èi víi chÕ ®é dßng ch¶y:
Q F
D d
D dk
dd n
n dd
2100 7 3 0
2
2
0 58
. ;
.
86
-§èi víi kh¶ n¨ng lo¹i bá mïn khoan:
Q D d
F
d
D d
D d F
Q
n dd
k n
n k
0
0 63
0200
6
.
;
-§èi víi hiÖu qu¶ vßi phun thñy lùc:
P Qf Pcd d c
dd
cd t 1 45
2
0
2. ;
87
-§èi víi vßi phun thñy lùc cho trêng hîp
kÝch thíc cô thÓ:
[f0]d f0 [f0]t ;
-§èi víi sè lîng m¸y b¬m:
n=1 hoÆc n=2;
-§èi víi lu lîng m¸y b¬m:
a[Q]dn Q a[Q]tn;
a= (1.35 35) 10-5 dd;
88
-§èi víi c«ng suÊt thñy lùc cña nhãm
m¸y b¬m:
3 10 0 028 8 0 054 8
167 1
2
0 775
5 2
2 5
2
2
2 2 2 2
2 2 2
4
2
0
2
0
2
* . * . * *
* .
. ;
dd
t
dd
n n
dd
m c dd
m c
t
c
dd
t t
dd
m
Q
d
H Q HQ
D d D d
v F
Q v F
d
d
H l
l
Q
d
Q
f
N n
Q
89
-§èi víi tÝnh bÒn v÷ng cÊu tróc (®«ng tô) cña
dung dÞch khoan:
4500 - 0 18;
-§èi víi tû träng dung dÞch cã tÝnh ®Õn gi¶m
¸p suÊt (Dpk) trong th©n giÕng khi kÐo bé
cÇn khoan:
dd Gi / g - Dpk / gH (i=1, 2);
90
-§èi víi ¸p suÊt khi khëi ®éng m¸y
b¬m:
4 1 0H
D d g H
G
gn
d d
;
-§èi víi tû träng dung dÞch cã tÝnh ®Õn
t¨ng ¸p suÊt (Dpth) trong th©n giÕng
khi thả bé cÇn khoan:
dd G / g - Dpth / gH ;
91
-§èi víi kh¶ n¨ng t¶i mïn khoan cña
dung dÞch:
1
0
6
d gdd .
92
DUNG DỊCH KHOAN
93
Lùa chän dung dÞch khoan cÇn chó ý
§¶m b¶o tÝnh æn ®Þnh cña thµng giÕng;
§¶m b¶o röa s¹ch th©n giÕng;
Lo¹i bá kh¶ n¨ng kÑt cÇn do chªnh ¸p;
Kh«ng lµm tæi h¹i ®Õn chÊt lîng khai th¸c cña
tÇng s¶n phÈm;
Gi¶m thiÓu m« men quay vµ lùc ma s¸t däc trôc;
Trªn c¬ së nh÷ng yªu cÇu trªn, cÇn thiÕt lùc
chän ®¬n pha chÕ phï hîp nhÊt.
94
c¸c hÖ dung dÞch øc chÕ sÐt
HÖ dung dÞch polime-sÐt trªn nÒn
Lignosulfonat;
HÖ dung dÞch polime-sÐt øc chÕ
phÌn nh«m kali (AKK);
HÖ dung dÞch polime-sÐt øc chÕ trªn
nÒn hîp chÊt silic h÷u c¬ (hÖ dung
dÞch kþ níc);
HÖ dung dÞch polime víi hµm lîng
pha r¾n thÊp.
95
HÖ dung dÞch polime-sÐt trªn
nÒn Lignosulfonat
Lµ hÖ dung dÞch ph©n t¸n øc chÕ b»ng c¸c
hãa phÈm gèc lignosulfonat (ferocrom-
lignosulfonat - FCL hoÆc cromlignosulfonat
- CL). §©y lµ hÖ dung dÞch cã ®é bÒn nhiÖt
vµ bÒn muèi cao (10- 15 %).
MÆc dÇu vËy, hÖ dung dÞch nµy cã ®îc t¸c
n¨ng øc chÕ rÊt h¹n chÕ nªn kh«ng thÓ
khèng chÕ ®îc kh¶ n¨ng ph©n t¸n cña
kho¸ng sÐt.
96
§¬n pha chÕ hÖ dung dÞch polime-sÐt
lignosulfonat
Tªn gäi hãa phÈm
(th¬ng phÈm)
Chøc n¨ng cña hãa
phÈm
Tiªu hao hãa phÈm,
kg/m3 dd khoan
SÐt bét t¹o cÊu tróc ban ®Çu 60-80
ChÊt lµm nÆng:
BarÝt
t¨ng tû träng dung
dÞch
theo sè liÖu tÝnh
to¸n
ChÊt æn ®Þnh:
CMC-LV, CMC-HV ®iÒu hßa níc d 15-20
ChÊt lµm lo·ng:
FCL ®é nhít, níc d 15-30
Bactericid: VIETBAC-
21
diÖt khuÈn 1-1.5
ChÊt b«i tr¬n:
VIETLUB
VIETLUB-150
b«i tr¬n 20-30
20-30
Phô gia ®Æc biÖt:
Grafit
NaOH
Ca(OH)2
b«i tr¬n th¶ èng
®iÒu chØnh pH
kÕt tña Ca++
10-15
5-7
7-8
97
HÖ dung dÞch polime-sÐt øc chÕ
phÌn nh«m kali (AKK)
§©y lµ hÖ dung dÞch cã nhiÒu thµnh phÇn øc chÕ
kh¸c nhau. Ngoµi hîp chÊt lignosulfonat, phÌn
nh«m kali lµ t¸c nh©n øc chÕ bæ sung trong hÖ;
C¸c cation kali (K+) vµ nh«m (Al3+) ®ãng vai trß chñ
yÕu trong qu¸ tr×nh øc chÕ sÐt;
HiÖu qu¶ øc chÕ ®¹t ®îc nhê sù khèng chÕ cña
c¸c cation kali vµo cÊu tróc ph©n tö kho¸ng sÐt vµ
lµm gi¶m kh¶ n¨ng thñy hãa bÒ mÆt kho¸ng sÐt;
Cßn hydroxit nh«m tån t¹i trong dung dÞch, hÊp thô
mét phÇn lîng níc trªn bÒ mÆt cña kho¸ng sÐt
trong mïn khoan, c¶n trë tÝnh chÊt ph©n t¸n cña
kho¸ng sÐt trong dung dÞch.
98
§¬n pha chÕ cña hÖ dung dÞch polime-
sÐt øc chÕ phÌn nh«m kali
Tªn gäi hãa phÈm
(th¬ng phÈm)
Chøc n¨ng cña hãa
phÈm
Tiªu hao hãa phÈm,
kg/m3 dd khoan
SÐt bét t¹o cÊu tróc ban ®Çu 60-70
ChÊt lµm nÆng:
BarÝt
t¨ng tû träng dung
dÞch
theo sè liÖu tÝnh to¸n
ChÊt øc chÕ:
AKK øc chÕ 5-6
ChÊt æn ®Þnh:
CMC-LV, CMC-HV ®iÒu hßa níc d 10-20
ChÊt lµm lo·ng:
FCL ®é nhít, níc d 25-35
Bactericid:
VIETBAC-21
diÖt khuÈn 1-1.5
ChÊt b«i tr¬n:
VIETLUB
VIETLUB-150
b«i tr¬n 20-30
20-30
Phô gia ®Æc biÖt:
Grafit
NaOH
Ca(OH)2
b«i tr¬n th¶ èng
®iÒu chØnh pH
kÕt tña Ca++
10-15
5-7
5-7
99
HÖ dung dÞch polime-sÐt øc chÕ trªn nÒn hîp chÊt silic h÷u
c¬ (hÖ dung dÞch kþ níc)
§©y lµ hÖ dung dÞch ®îc dïng ®Ó
khoan c¸c giÕng khai th¸c vµ th¨m dß
trong c¸c trÇm tÝch kh¸c nhau mµ c¸c
trÇm tÝch nµy ®îc ®Æc thï bëi hµm
lîng sÐt cao, bao gåm (®Õn 80%)
tÝnh chÊt g¾n kÕt cao vµ tiÒm n¨ng
kÐm bÒn, nh trong c¸c ®Êt ®¸ r¾n
ch¾c sÐt v«i vµ sÐt bét kÕt. . . , còng
nh ®Ó më vØa s¶n phÈm
100
§¬n pha chÕ cña hÖ dung dÞch polime-sÐt øc chÕ hîp chÊt silic
h÷u c¬ (HÖ dung dÞch kþ níc)
Tªn gäi hãa phÈm
(th¬ng phÈm )
Chøc n¨ng cña hãa
phÈm
Tiªu hao hãa phÈm ,
kg/m 3 dd khoan
SÐt bét t¹o cÊu tróc ban ®Çu 50-60
ChÊt lµm nÆng:
BarÝt
t¨ng tû träng dung
dÞch
theo sè liÖu tÝnh to¸n
ChÊt øc chÕ:
K R-22 øc chÕ 18-20
ChÊt æn ®Þnh:
CM C-LV, CM C-HV
PAA
®iÒu hßa níc d
t¹o keo
15-20
0.2-0.5
ChÊt lµm lo·ng:
FCL ®é nhít, níc d 15-20
ChÊt ho¹t tÝnh bÒ
m Æt: VIETPAV
gi¶m lùc c¨ng m Æt
ngoµi 3-5
Bactericid:
VIETBAC-21
diÖt khuÈn 1-1.5
ChÊt b«i tr¬n:
V IETLU B
VIETLU B-150
b«i tr¬n 20-30
20-30
Phô gia ®Æc biÖt:
G rafit
Ca(OH)2
b«i tr¬n th¶ èng
kÕt tña Ca++
10-12
5-7
101
HÖ dung dÞch polime víi hµm lîng
pha r¾n thÊp
§©y lµ dung dÞch gèc níc polime ph©n tö cao víi
phô gia pha r¾n thÊp (nhá h¬n 3%);
Hµm lîng pha r¾n nhá trong dung cho phÐp nhËn
®îc hÖ dung dÞch cã tû träng thÊp mµ tÝnh chÊt
nµy cña dung dÞch lµ mét th«ng sè hÕt søc qua
träng trong khoan ë c¸c trÇm tÝch hoÆc vØa cã ¸p
suÊt dÞ thêng thÊp;
HÖ dung dÞch nµy chØ cã tÝnh æn ®Þnh vµ bÒn v÷ng
c¸c tÝnh chÊt lu biÕn khi nhiÖt ®é vØa kh«ng cao
h¬n 120 0C.
102
§¬n pha chÕ cña hÖ dung dÞch polime víi hµm
lîng pha r¾n thÊp
Tªn gäi hãa phÈm
(th¬ng phÈm)
Chøc n¨ng cña hãa
phÈm
Tiªu hao hãa phÈm,
kg/m3 dd khoan
Pha r¾n: SÐt bét t¹o cÊu tróc ban ®Çu 15-20
ChÊt æn ®Þnh:
CMC-700
(CMC-LV)
®iÒu hßa níc d 15-20
ChÊt cÊu tróc ban ®Çu:
VIETPOL
(XANTANGUM)
(THIXOPOL)
t¹o cÊu tróc ban ®Çu
3-5
3-5
3-5
ChÊt t¹o keo: PAA t¹o keo 0.3-0.8
ChÊt øc chÕ: KR-22 øc chÕ 18-20
ChÊt ho¹t tÝnh bÒ
mÆt: VIETPAV
gi¶m lùc c¨ng mÆt
ngoµi 3-5
Bactericid:
VIETBAC-21 diÖt khuÈn 1-1.5
ChÊt b«i tr¬n:
VIETLUB
VIETLUB-150
b«i tr¬n 20-30
20-30
Phô gia ®Æc biÖt: Grafit
Ca(OH)2
b«i tr¬n th¶ èng
kÕt tña Ca++
10-15
7-10
103
D¹ng øc chÕ sÐt cña
dung dÞch khoan
Bao bäc (+ liªn kÕt ion-m¹ch ph©n tö ng¾n;
+ t¹o mµng);
Ph©n t¸n (+ph©n t¸n do liªn kÕt ion-m¹ch
ph©n tö dµi);
Liªn kÕt trãi buéc (rµng buéc): cation kim
lo¹i xen kÏ;
Liªn kÕt keo tô:KÕt ®¸m, kÕt b«ng (liªn kÕ
ion, c«ng hãa trÞ, ®ång trïng hîp).
104
C¬ chÕ øc chÕ sÐt cña
dung dÞch khoan
Nguyªn t¾c øc chÕ:
øc chÕ trªn bÒ mÆt
øc chÕ bªn trong cÊu tróc « líi.
C¬ chÕ øc chÕ:
øc chÕ sÐt trªn c¬ chÕ hãa häc : liªn kÕt hãa häc
(ion tÜnh ®iÖn tr¸i dÊu, céng hãa trÞ, ®ång trïng
hîp);
øc chÕ sÐt trªn c¬ chÕ hãa-lý: liªn kÕt t¹o mµng.
105
Dung dÞch gèc dÇu
¦u ®iÓm:
• Møc tiªu hao hãa phÈm thÊp;
• TÝnh b«i tr¬n cao, h¹n chÕ mßn thiÕt bÞ;
• Cã tÝnh bÒn nhiÖt;
• TÝnh øc chÕ thµnh hÖ sÐt cao;
• B¶o toµn tÝnh chÊt vØa.
H¹n chÕ:
• Gi¸ thµnh cao;
• G©y ch¸y næ, « nhiÔm m«i trêng;
• ¶nh hëng vµ h¹n chÕ hiÖu qu¶ ®o §VL ( nhÊt
lµ c¸c ph¬ng ph¸p ®o ®iÖn)
106
HÖ dung dÞch øc chÕ Polimer phi sÐt
HÖ dung dÞch gèc níc kh«ng ph©n t¸n øc chÕ;
ChÊt t¹o cÊu tróc vµ t¹o nhít lµ c¸c biopolime
sinh häc (Guagum, Xanthangum, Xanvis, hoÆc
c¸c chÕ phÈm t¬ng tù);
ChÊt phô gia øc chÕ sÐt trong hÖ nµy thêng tõ 2
chÊt trë lªn ( muèi KCl, PHPA, Cån ete hoÆc
Este-poly hoÆc polyplyrolenglycol, c¸c polimer
aniomic, tinh bét biÕn tÝnh);
HÖ nµy sö dông tèt nhÊt lµ khi khoan qua c¸c hÖ
tÇng sÐt ho¹t tÝnh.
107
HÖ dung dÞch Polimer ¸ kim Ýt sÐt
(HÖ Visplex)
¦u ®iÓm:
• Cã kh¶ n¨ng t¶i mïn khoan tèt, cã tÝnh huyÒn phï
®ång nhÊt vµ tøc thêi;
• Kh«ng nhiÔm bÈn tÇng s¶n phÈm;
• Lo¹i trõ ®îc hiÖn tîng tÝch tù vµ l¾ng ®äng cña mïn
khoan ë nh÷ng ®o¹n cã gãc nghiªng lín;
• B«i tr¬n tèt, cã ®Æc tÝnh t¹o mµng bäc tèt
HÖ nµy ®îc sö dông tèt khi khoan qua hÖ
tÇng ®Êt ®¸ nøt nÎ phi sÐt hoÆc tÇng c¸t kÕt
r¾n ch¾c hoÆc Ýt r¾n ch¾c.
108
Dung dÞch dÇu tæng hîp
C¸c hÖ mang tªn th¬ng phÈm
nh:
• Aquamagic (Baker Hughes);
• Ultidrill (Schlumberger);
• Ancoquat (MI)...
109
C¸c chØ sè tÝnh chÊt dung dÞch ¶nh hëng trùc tiÕp vµo kh¶ n¨ng
sËp lë vµ tr¬ng në cña c¸c trÇm tÝch sÐt thµnh hÖ
ChØ sè níc d thõa trong dung dÞch, lµ ®¹i
lîng trùc tiÕp lµm thay ®æi ®é Èm cña sÐt
thµnh hÖ;
ë ®©y: D - ho¹t tÝnh thÈm thÊu cña pha níc dung dÞch vµ
níc vØa khi tiÕp xóc, ®îc x¸c ®Þnh b»ng hiÖu cña ¸p suÊt
thÈm thÊu cña hai pha, MPa; Wact - sè lîng bë rêi phô
thuéc vµo níc tham gia trong qu¸ tr×nh trao ®æi, theo
c«ng thøc Spravetliv D =125 MPa vµ Wact = 224%,
Tû träng dung dÞch cã t¸c dông ®iÒu hßa (øc
chÕ) ¸p suÊt lç rçng trong ®Êt ®¸
D D
D30
0 475 0 18
0 0056 0 0169
. .
. .
,
W
W
act
act
110
¸p suÊt thÈm thÊu phô thuéc vµo ®é kho¸ng
hãa níc vØa b»ng tû lÖ: D = 0.0714Cnv
Kho¸ng hãa níc vØa Cnv phô thuéc vµo tû
träng cña sÐt () ë chiÒu s©u vØa vµ ®iÒu kiÖn
t¹o thµnh sÐt vµ cã thÓ tÝnh to¸n theo c«ng
thøc sau:
• cho trÇm tÝch thÒm lôc ®Þa:
Cnv = 181 exp[-11.7(1-0.3704)];
• cho trÇm tÝch ®Çm lÇy:
Cnv = 140 exp[-5.4(1-0.3704)];
• cho trÇm tÝch biÓn:
Cnv = 173.6 exp[-4.47(1-0.3704)];
111
¸p suÊt thÈm thÊu pha níc cña mét sè
hÖ dung dÞch khoan
HÖ dung dÞch ¸p suÊt thÈm thÊu pha
níc cña dung dÞch
sÐt gèc níc 0.2-1.0
sÐt khèng chÕ níc d <1.0
lignosulfonat 1.0-1.5
v«i 1.5-2.5
gipx¬ 1.5-2.5
clorua canxi 1.5-4.5
clorua kali 2.5-5.0
phÌn nh«m 1.0-4.0
phÌn nh«m ( muèi kho¸ng ) 3.0-20.0
silicat 3.0-6.0
Ýt sÐt (polime) 1.0-2.0
nhò t¬ng gèc dÇu 2.0-30.0 vµ lín h¬n
112
Sè lîng bë rêi phô thuéc vµo níc Wact ®îc tÝnh
to¸n nh lµ mét phÇn ®é Èm cña sÐt:
Wact = n W
ë ®©y: n - Gi¸ trÞ ®é Èm cña sÐt, tham gia vµo qu¸
tr×nh trao ®æi níc; W - toµn bé ®é Èm cña sÐt ë
chiÒu s©u H.
n phô thuéc vµo tû träng cña sÐt:
n = -0.52 + 1.45 - 0.2 khi 2.2;
n = -1.762 + 6.73 - 5.71 khi > 2.2.
§é Èm cña sÐt trong ®iÒu kiÖn vØa cã thÓ lÊy b»ng
hÖ sè ®é rçng t¬ng øng víi tû träng:
W = ( 1 - 0.3704 ) 100.
113
Tû träng Giíi h¹n cña dung dÞch
min = grad Plr - 10-4(184 - 918 grad Plr - 6.2T
+ 10.730 + 0.5 1 - 10) [ t / (5.4 + 0.8t)],
ë ®©y: grad Plr - gradient ¸p suÊt lç rçng ®Êt ®¸, g/cm3; T- ®é
nhít ®éng, gi©y; 30 - chØ sè níc d cña dung dÞch ®îc ®o
trong 30 phót, cm3; 1, 10 - t¬ng øng víi øng suÊt lùc c¾t
tÜnh cña dung dÞch ®îc ®o trong 1 vµ 10 phót, dPa; t - thêi
gian giÕng kh«ng cã tuÇn hoµn, giê.
max. grad Pvv - grad Pvv / (1- ),
ë ®©y: grad Pvv - gradient ¸p suÊt ph¸ vì vØa; Pvv = grad Plr +
( grad P®t - grad Plr ) / (1- );
- hÖ sè Poisson; = 0.0781 exp 0.6
114
Thêi gian bÒn v÷ng cña thµnh hÖ vµ thµnh giÕng khoan
ë ®©y: t,Dp30 - chØ sè níc d cña dung dÞch ®îc ®o
ë m«i trêng ¸p suÊt, nhiÖt ®é cña vØa, cm3; Dt -
ho¹t tÝnh thÈm thÊu tiÕp xóc pha láng ®îc thùc
hiÖn ë m«i trêng ¸p suÊt, nhiÖt ®é cña vØa, MPa;
W, Wact - t¬ng øng ®é Èm vµ ®é Èm ho¹t tÝnh cña
sÐt vØa; Wcr - ®é Èm tíi h¹n cña sÐt vØa mµ t¹i gi¸ trÞ
nµy ®é bÒn v÷ng cña sÐt vØa chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i
nµy sang tr¹ng th¸i kh¸c.
t
W W
W W
cr
t p
act
t p
t t act
115 7
0 0056 0 0169 0 01830 30
.
. . .
,, , D DD D
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 76_compatibility_mode__1015.pdf