Giáo trình Công nghệ khoan dầu khí (Phần 1) - Lê Quang Duyến

MỞ ĐẦU

Khi bắt đầu một dự án khoan, hai mục tiêu phải thực hiện được đó là: Xây dựng

giếng khoan an toàn và theo đúng mục đích sử dụng của nó, Thứ hai là hoàn thành với

chi phí tối thiểu (hiệu quả kinh tế cao). Song các chi phí tổng thể của giếng trong suốt

quá trình kể cả khai thác kết hợp với các khía cạnh phát triển mỏ cũng phải được giảm

thiểu. Việc tối ưu hóa này chịu sự ảnh hưởng của vị trí giếng khoan (onshore hay

offshore), các công nghệ khoan áp dụng (khoan thông thường hoặc thân nhỏ) cũng như

quá trình đánh giá được thực hiện để thu thập thông tin của vỉa để tối ưu hóa các giếng

trong tương lai.

 Giếng khoan: Giếng khoan là công trình hình trụ cắm sâu vào lòng đất, có

kích thước thiết diện rất nhỏ so với chiều dài của nó. Phần trên cùng được gọi là miệng

giếng. Phần dưới cùng được gọi là đáy giếng. Trong quá trình hình thành giếng khoan

đất đá bị phá huỷ và đưa lên mặt đất do sự tuần hoàn liên tục của dòng nước rửa.

Trong công tác khoan phá toàn đáy, toàn bộ đất đá ở đáy giếng khoan bị phá

huỷ và đưa lên mặt.

Trong công tác khoan lấy mẫu chỉ một phần đất đá ở thành giếng khoan bị phá

huỷ thành hình vành khăn, còn lõi đá ở giữa được lấy lên nguyên dạng gọi là lõi mẫu

để nghiên cứu cấu trúc địa chất và thành phần thạch học củavỉa.

 Phân loại giếng khoan dầu khí: Căn cứ vào chức năng của giếng mà

người ta chia ra:

Giếng tìm kiếm cấu tạo: Để nghiên cứu kiến tạo, địa tầng, thạch học cũng như

độ chứa sản phẩm của một tầng.

Giếng chuẩn: Để nghiên cứu điều kiện địa chất và phương hướng tìm kiếm dầu

khí ở những vùng chưa nghiên cứu kỹ.

Giếng thăm dò: Để nghiên cứu tầng sản phẩm cũng như giá trị công nghiệp của

chúng và khoanh danh giới giữa các tầng dầu, khí, nước ở các vỉa khai thác.

Giếng khai thác: Để khai thác dầu, khí.

Giếng bơm ép: Để bơm nước, khí hoặc không khí xuống vỉa nhằm duy trì áp

lực vỉa với mục đích kéo dài thời gian khai thác bằng phương pháp tự phun.

Giếng bổ sung: Để đánh giá khả năng tích tụ của tầng khai thác mà trước kia đã

khoan lấy mẫu nhưng chưa đạt yêu cầu. Phƣơng pháp khoan trong khoan dầu khí: Trong công tác khoan thăm

dò, tìm kiếm và khai thác dầu khí chủ yếu dùng phương pháp khoan xoay. Căn cứ vào

vị trí đặt động cơ mà người ta chia phương pháp khoan xoay thành:

Phương pháp khoan Rôto: Động cơ đặt trên mặt và truyền chuyển động quay

cho choòng khoan thông qua cột cần khoan.

Phương pháp khoan bằng động cơ đáy: Động cơ đặt chìm trong giếng khoan,

bên trên choòng khoan và truyền chuyển động quay trực tiếp cho choòng. Động cơ

chìm có thể là tuốc bin khoan hoặc động cơ điện.

 Quá trình khoan bao gồm:

Công tác kéo thả: Công tác thả bộ dụng cụ khoan để khoan và kéo chúng lên

khi choòng đã bị mài mòn.

Công tác khoan thuần tuý: Quá trình choòng phá huỷ đất đá ở đáy giếng khoan.

Công tác gia cố thành giếng khoan: Gồm công tác chống ống và trám xi măng

nhằm mục đích giữ cho thành giếng khoan không bị sập nở và cách ly các vỉa chứa

chất lưu khác nhau.

Ngoài ra trong quá trình khoan còn tiến hành một số công tác khác như thử vỉa,

đo karota, đo độ cong xiên của giếng. Nếu trong quá trình khoan gặp sự cố phải tiến

hành các biện pháp cứu chữa sự cố.

pdf81 trang | Chia sẻ: Thục Anh | Ngày: 21/05/2022 | Lượt xem: 256 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang nội dung tài liệu Giáo trình Công nghệ khoan dầu khí (Phần 1) - Lê Quang Duyến, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
hống có hoặc không lắp van ngược (van một chiều). Tuy nhiên sử dụng van ngược một chiều trên chân đế hoặc van ngược cũng gây ra một số phiền phức sau: - Cột ống chống phải thả chậm để ngăn ngừa hiệu quả hiệu ứng píttông tạo phản áp lên vỉa, nhất là khi thả qua các vỉa yếu, dễ mất dung dịch; - Qua các khoảng thời gian nhất định phải liên tục rót dung dịch vào trong ống chống để ngăn ngừa chênh áp gây bóp méo ống chống. Công việc này thường mất nhiều thời gian; 1.1.8.3 Van ngƣợc Trước đây, van ngược và vòng dừng được thiết kế và sử dụng tách rời nhưng hiện nay người ta thường thiết kế van ngược có kèm thêm nhiệm vụ vòng dừng. Chức năng chính của van ngược – vòng dừng là: - Ngăn cản dung dịch khoan, dung dịch xi măng đi vào ống chống (đặc biệt cần thiết ở cuối quá trình bơm ép xi măng sẽ tạo ra chênh áp lớn); - Tránh nguy cơ phun trào khi thả ống; - Là ổ đỡ để nút trám “ngồi” lên van ngược, bịt kín lỗ tuần hoàn làm tăng áp suất báo hiệu kết thúc quá trình bơm ép xi măng. Hãng Weatherford cũng như một số hãng khác đã thiết kế loại van ngược chuyên dụng có bộ ngàm trên thân để giữ chắc và chống xoay nút cao su khi khoan phá. Sử dụng bộ van ngược, nút cao su chuyên dụng như trên sẽ giảm đáng kể thời gian khoan phá cốc xi măng; - - Van ngược được thiết kế và chế tạo theo một vài loại mẫu khác nhau như:  Van bi cầu một chiều thông thường (hình 1.6).  Van một chiều luôn đóng (hình 1.7).  Van một chiều tự điền đầy dung dịch khi thả ống chống và đóng khi điều khiển từ miệng giếng (hình 1.8).  Van một chiều một bi, hai bi nhằm làm tăng độ kín của van.  Van kiểu bướm. 1.1.8.4 Định tâm ống chống Là thiết bị được lắp vào cột ống chống khi thả nhưng tùy thuộc quan điểm của người sử dụng, định tâm sẽ được lắp nhiều hay ít, cứng hay mềm hay kết hợp rất khác nhau trong thực tế thi công khoan. Mục đích sử dụng định tâm trong giếng khoan là: - Giữ cột ống chống nằm giữa giếng khoan để duy trì khe hở cân bằng nhằm cải thiện quá trình thay thế dung dịch khoan bằng vữa xi măng được tốt nhất; - Định tâm với vai trò hạn chế và giảm đáng kể sự tiếp xúc giữa ống chống với thành giếng nhằm giảm lực cản ống chống khi thả cũng như ngăn ngừa quá trình dính ống. Ta thường phân loại định tâm theo một số cách sau: - Định tâm mềm (hình 1.8): chủ yếu để định tâm ống chống trong thân trần; - Định tâm cứng (hình 1.9): chủ yếu để định tâm ống chống trong ống chống trước. Tuy nhiên, do độ cứng hơn hẳn nên loại định tâm cứng cũng được đề xuất sử dụng trong đoạn thân trần cần định tâm tốt nhưng điều kiện thân giếng không quá phức tạp. 1.1.8.5 Nút trám cao su Nút trám là trang thiết bị thiết yếu trong thành phần cấu trúc ống chống khi trám và được phân loại theo chức năng sử dụng như “nút trám cách ly trước - hình 1.9” và “nút trám cách ly sau” dùng để cách ly trước và sau khối vữa xi măng. Thông thường nút được chế tạo từ cao su, chất dẻo tổng hợp chất lượng cao còn lõi từ chất dẻo tổng hợp hoặc gang để dễ dàng khoan phá. Nút được coi là chất lượng khi đạt được các chỉ tiêu cơ bản sau: - Đảm bảo duy trì chênh áp qua nút (nút sau vữa xi măng) không nhỏ hơn 5.0 MPa; - Cách ly tin cậy giữa các chất lỏng được bơm trước và sau nút; - Không bị phá hủy ở môi trường nhiệt độ, áp suất và lưu chất đáy giếng trong thời gian nhất định (3÷6 giờ); - Dễ dàng khoan phá nút bằng các loại choòng thông thường. 1.1.8.6 Các thiết bị công nghệ nhằm nâng cao hiệu quả thay thế Trong số các trang thiết bị được sử dụng để nâng cao hiệu quả thay thế dung dịch khoan bằng vữa xi măng, ta thường gặp các trang bị sau: - Cào, chổi (hình 1.11) dùng để cào, nạo các vỏ bùn trên thành giếng nhằm làm cho xi măng tiếp xúc “thật” với đất đá; - Thiết bị tạo rối (hình 1.12) dùng để tạo rối hay chuyển hướng dòng chảy của xi măng bao quanh thân ống nhằm đạt được hiệu quả thay thế tốt hơn. Tuy nhiên, việc sử dụng bộ tạo rối cần tính toán kỹ tổn thất sức cản thủy lực vì nếu đặt nhiều tạo rối có thể tăng áp suất bơm lên đáng kể gây vỡ vỉa. - Bộ tạo rối thường được chế tạo từ nhôm cao cấp với 3÷5 cánh uốn trên thân. Chúng được lắp cố định trên ống chống bằng các vít gắn trên thân hay hãm bằng hai vòng hãm ở hai đầu cho phép tạo rối – định tâm có thể dịch chuyển trong một đoạn cho phép. Các chuyên gia của Liên bang Nga [] đã thiết kế, lập mô hình thử nghiệm nhằm tìm ra các thông số tối ưu của tạo rối để đạt được hiệu quả chảy tối ưu qua thiết bị này trong quá trình trám. Các thông số cơ bản của bộ tạo rối là: bề dày gân, số gân, chiều cao gân, góc xoắn của gân. 1.1.8.7 Đầu trám xi măng Qua hàng chục năm phát triển của công nghiệp dầu khí, mặc dù người ta đã sáng chế ra rất nhiều loại nút trám, định tâm, van ngược khác nhau nhưng đầu bơm trám dường như ít được thay đổi hơn cả. Hiện chỉ có ba loại chính như sau:  Đầu bơm trám dành cho một nút trám (hình 1.13).  Đầu bơm trám dành cho hai nút trám (hình 1.14).  Đầu bơm trám dùng để trám ống chống lửng (hình 1.15). Hai loại đầu bơm trám đầu tiên được sử dụng để kết nối giữa ống chống và đường bơm cao áp. Trên đầu bơm trám luôn có thiết kế cơ cấu giữ nút trám hoạt động theo một vài nguyên tắc khác nhau nhưng đều cho phép thả nút trám mà không cần mở nắp đầu trám. Trên đầu trám cũng được thiết kế lỗ gắn đồng hồ áp suất để luôn kiểm soát trên miệng giếng trong suốt quá trình bơm trám. Trong một số thiết kế đầu trám thậm chí còn có dây thép mảnh nối giữa nút cao su và đầu trám, khi thả nút xong – dây đứt, xác nhận đã thả nút thành công để cho phép bơm ép. 1.1.9 Thiết bị đối áp Hình 30 Hình 31 Đối áp vành xuyến Hình 32 Đối áp ngàm 1.1.9.1 Vai trò của đối áp trong hê ̣thống kiểm soát giếng. Trong quá trình khoan và sửa giếng thường xuất hiêṇ sư ̣cố phun trào dầu ,khí từ lỗ khoan. Sư ̣phun trào nếu không đươc̣ kiểm soát kip̣ thời có thể gây nên hậu quả trầm trọng như đã đề cập ở chương 1. Để ngăn chăṇ hiêṇ tươṇg phun trào, bên caṇh viêc̣ sử duṇg các thiết bi ̣ chống phun khác, đối áp là môṭ thiết bi ̣ quan trong nhất trong hê ̣thống chống phun trào , kiểm soát giếng. Nhờ có thiết bi ̣ đối áp mà cho phép chúng ta tiến hành công tác khoan hay sữa giếng môṭ cách an toàn. Hình 33 Vị trí đối áp trong hệ thống thiết bị khoan Trong công tác khoan và sƣ̉a giếng đối áp có các nhiêṃ vu ̣cu ̣thể sau:  Đóng kín khoảng không vành xuyến giƣ̃a cần khoan và ống chống, treo bô ̣cần khoan hoăc̣ cắt nếu cần.  Kiểm soát chất lƣu trong giếng  Nâng thả cần khoan trong khi khoan  Bơm tuần hoàn vào giếng và tuần hoàn chất lƣu kick ra ngoài. 1.1.9.2 Phân loaị đối áp. Đối áp có thể đƣợc phân loại theo những tiêu chí sau.  Theo hãng sản xuất : Camaron, Shaffer, Hydril, Rumania.  Áp suất làm việc : tƣ̀ 1000 psi đến 20000 psi  Theo kích thƣớc đƣờng kính lỗ cho phép cần khoan đi qua. 7 1/16’’. 11’’. 13 5/8’’. 16 ¾’’ , 18 ¾’’ , 20 ¾’’ , .  Theo nguyên lý làm viêc̣: Đối áp ngàm và đối áp vạn năng.  Vị trí lắp đặt: đối áp trên bề măṭ và đối áp lắp ngầm dƣới biển. 1.1.9.3 Giới thiệu các loại đối áp. 1.1.9.3.1 Đối áp vạn năng. ( Annualar BOP ). Giới thiêụ chung. Đối áp vạn năng, đôi khi vâñ đươc̣ goị là túi chống phun hoăc̣ là đối áp hình cầu, là một thiết bị kiểm soát áp suất đầu giếng khá linh hoạt . Chúng được sử dụng để đóng giếng khi không có cần khoan hoăc̣ đóng giếng trong khi kéo cần . Hầu hết các loại đối áp kiểu này sẽ đóng được giếng khoan khi có cần nặng , cần chủ đaọ, côṭ cần khoan, ống khai thác và trong trường hơp̣ khẩn cấp khi giếng khoan không có cần . Cấu taọ của nó gồm có môṭ má cao su làm kín , môṭ piston, thân và đầu đối áp. Khi chất lưu thủy lưc̣ đươc̣ bơm vào buồng đóng nó se ̃ép má làm kín vào bên trong . Má cao su phải đủ đàn hồi để phình ra và co lại sao cho phù hợp với kích thước và hình dạng khác nhau của các loại cần . Khi có khí H2S xuất hiêṇ, nó sẽ làm giảm độ bền và tuổi tho ̣của vành má làm kín. Trong các thao tác với đối áp vaṇ năng, cố gắng làm giảm áp suất hoạt động càng tốt vì như vậy sẽ kéo dài tuổi thọ của đối áp . Hình 34 Cấu taọ của đối áp vaṇ năng Có rất nhiều nhà sản xuất với nhiều model, ví dụ như, Hydril GL, GX và GK, Camaron D và DL, Shaffer SLX, SL. Các hãng sản xuất này đều sản xuất các model dạng cặp đôi khi mà không gian lắp đặt hạn chế hoặc là lắp đặt ở đáy biển . Hình 35 Đối áp nghép đôi Mỗi loaị đều có những thuôc̣ tính, áp suất hoạt động và hạn chế khác nhau . Chính vì thế mà bộ điều khiển thủy lực phù hợp cho tất cả các loại đối áp vạn năng và cho phép điều chỉnh áp suất hoaṭ đôṇg khi cần . Van điều chỉnh áp suất đóng sẽ cho phép chất lưu thủy lực chảy theo cả 2 hướng. Đây là môṭ đăc̣ điểm rất quan troṇg cho phép kéo cần và các thao tác khác xuyên qua nó trong khi vẫn giữ được độ kín khít của má cao su. Khi mà áp suất giếng quá cao hoặc sự làm kín không đảm bảo thì áp suất giếng có thể xả thông qua bô ̣điều chỉnh thủy lưc̣ của đường đóng và trở về với thùng tích áp. Môṭ điều khá quan troṇg là bô ̣làm kín phải đươc̣ đóng với áp suất vừa đủ để giữ đươc̣ cần và sư ̣làm kín cần thiết. Tuy nhiên, áp suất đó sẽ không được quá chặt vì sẽ làm cho má cao su bị phồng ra, mất đi sư ̣đàn hồi cần thiết để làm kín trong lần hoaṭ đôṇg tiếp theo. Hình 36 Má làm kín và segment Segment thép đươc̣ lắp bên ngoài má làm kín để ngăn không cho má làm kín phình ra quá mức khi đóng giếng ở áp suất quá cao . Segment này se ̃co vào khi má làm kín quay về vị trí mở. Hầu hết các đối áp vaṇ năng đươc̣ thiết kế với áp suất đóng là khoảng 1500 psi. Môṭ vài loaị đối áp có áp suất làm viêc̣ của buồng hoaṭ đôṇg lên tới 3000 psi. Áp suất nhỏ nhất mà vẫn đảm bảo được sự làm kín cần khoan se ̃phu ̣thuôc̣ vào nhiều yếu tố , ví dụ như, đường kính ngoài của cần khoan, áp suất giếng, kích thước giếng. Thông thường, kích thước giếng càng lớn và đường kính cần khoan càng nhỏ thì áp suất đóng càng lớn để đảm bảo sự làm kín. Các hãng chế tạo thường có qui định áp suất đóng cụ thể cho mỗi model. Nguyên lý hoaṭ đôṇg. Khi cần đóng giếng, ta bơm dầu thủy lưc̣ vào cổng đóng . Dầu se ̃đẩy piston đi lên. Piston se ̃đôị má cao su làm kín ép vào cần khoan, đóng kín giếng khoan. Khi cần mở giếng thì ta làm ngươc̣ laị. Xả dầu thủy lực qua lỗ mở để vào khoang mở. Dầu se ̃đẩy piston đi xuống, làm cho má ngàm mở ra , giải phóng cột cần khoan. Hình 37 Trạng thái đóng của đối áp vạn năng. Như vâỵ, sư ̣đóng mở của đối áp là do chuyển đôṇg lên hoăc̣ xuống của piston , làm cho má cao su đóng hoặc mở cần khoan . Trên mỗi đối áp vaṇ năng có 2 cổng để nối với đường thủy lưc̣ tới cuṃ điều khiển . Hình 38 Các đƣờng đóng và mở đối áp. Qui trình kéo châṃ cần khoan. Kéo cần khoan trong khi đóng giếng là một điều không mong muốn vì nó sẽ làm mài mòn bộ phận làm kín và ảnh hưởng tới tuổi thọ của nó. Nhưng khi bắt buôc̣ phải kéo cần, chúng ta cần cẩn thận để giảm thiểu tối đa sự mài mòn . Nhằm kéo dài tuổi tho ̣của nó, cần tuân thủ qui trình kéo cần theo các bước như sau . 1. Đóng đối áp vạn năng với áp suất 1500 psi 2. Trƣớc khi đóng, giảm nhẹ áp suất tới một giá trị thích hợp mà tạo ra một khe hở không đáng kể. 3. Nếu điều kiêṇ cho phép, thƣc̣ hiêṇ kéo cần qua khe hở đấy để bôi trơn và ngăn chăṇ sƣ ̣tăng nhanh nhiêṭ đô ̣trong bô ̣làm kín. Khi má cao su bi ̣ mòn, cần tăng áp suất đóng lên để đảm bảo khe hở không quá lớn. Hình 39 Kéo cần khoan qua đối áp. Môṭ điều cần tránh trong khi kéo cần là không đươc̣ đóng với áp suất cao vì điều đó se ̃làm má cao su nhanh bi ̣ mài mòn . Măc̣ dù bô ̣điều khiển thủy lưc̣ se ̃duy trì áp suất đóng không đổi nhưng thao tác của bộ điều khiển cần làm chậm và đòi hỏi sư trâp̣ trung cao đô.̣ Các đoạn nối cần phải được kéo chậm khi qua đối áp để đảm bảo bộ điều khiển có đủ thời gian thay đổi và tránh sư ̣mài mòn bô ̣làm kín . Lƣạ choṇ bô ̣làm kín. a, b, c, Hình 40 Các loại bộ làm kín ( a ) Natural rubber. Bô ̣làm kín bằng cao su tư ̣nhiên. Nó có thể hoạt động trong điều kiêṇ nhiêṭ đô ̣từ -300F tới 2250F. nó sử dụng phù hợp với dung dịch khoan có nước. ( b ) Neoprene rubber .Dùng trong trường hợp khi khoan với dung dịch gốc dầu và điều kiện nhiệt độ thấp từ -300F đến 1700F. Nó thì bị ảnh hưởng rất lớn trong điều kiêṇ nhiêṭ đô ̣cao. ( c ) Nitrile rubber. Đây là môṭ loaị cao su tổng hơp̣. Nhiêṭ đô ̣hoaṭ đôṇg phù hơp̣ từ 200F tới 1900F. Phù hợp với dung dịch gốc dầu hoặc dung dịch khoan có thêm dầu. 1.1.9.3.2 Đối áp ngàm. ( ram BOP ) Giới thiêụ chung. Đối áp ngàm là loại đối áp thiết yếu nhất trong công tác khoan. Hầu hết các đối áp ngàm đều đóng ở áp suất 1500 psi và hầu như không thay đổi ngoaị trừ trong trường hơp̣ đăc̣ biêṭ hoăc̣ là do thay đổi loaị ngàm . Đối áp ngàm được chế tạo với kích thước đa daṇg và dải áp suất hoạt động tương đối rộng. Loại đối áp ngàm đơn giản nhất có thể có môṭ cần trơn đươc̣ điều khiển bằng tay để khóa ngàm vào bên trong , xung quanh côṭ cần khoan. Loại phức tạp có thể có nhiều đối áp được xếp chồng trên cùng một thân và được điều khiển từ xa bằng thủy lực . Ngàm được khóa vào cột cần khoan là do lưc̣ ép từ piston truyền vào. Môṭ vài loaị ngàm thì dùng tay để đóng , nhưng đa số bô ̣ngàm se ̃đươc̣ đóng bằng thủy lực. Khi hê ̣thống thủy lưc̣ hỏng thì có thể đóng bằng tay (sử duṇg duṇg cu ̣kiểu bánh xe để khóa ngàm). Hầu hết đối áp ngàm đươc̣ thiết kế để làm kín giếng (đóng giếng) theo 1 hướng duy nhất, từ dưới lên. Do đó, ngàm sẽ không đóng giếng nếu như nó bị lắp ngược từ trên xuống dưới, đòi hỏi khi lắp đăṭ phải chú ý đến vi ̣ trí của ngàm đa ̃đúng hay chưa . Hình 41 Cấu taọ của đối áp ngàm 1. Thân 6. Piston 11. Cupen cao su 2. Đệm cao su 7. Ty 12. Đệm thay 3. Vít 8. Ống gom 13. Thân chấu 4. Nắp xả 9. Ống dẫn 14. Vít cố định 5. Xilanh thủy lực 10. Ống hơi Nguyên lý hoaṭ đôṇg. Nguyên lý hoaṭ đôṇg của đối áp ngàm hoàn toàn tương tư ̣như đối áp vaṇ năng , đều là do sự dịch chuyển của piston để đẩy các má làm kín ôm vào cần khoan . Tương tư ̣như đối áp vaṇ năng, trên đối áp ngàm cũng có 2 cổng thủy lưc̣ (nối với các đường dâñ thủy lưc̣ tới hê ̣thống điều khiển). Hình 42 Hoạt động (đóng và mở) của ngàm. Đối áp ôm cần (pipe ram). Đối áp ôm cần dùng để đóng giếng khi có cần khoan bên trong . Khi đóng các má của đối áp sẽ ôm lấy cột cần khoan và bịt kín khoảng không vành xuyến . Hầu hết ngàm đều có rãnh dẫn tới tâm của cần khoan . Đặc biệt phải chú ý khi đóng ngàm gần đoaṇ đầu nối trong khi khoan vì đầu nối có đường kính lớn hơn. Khi đóng taị những điểm như vâỵ có thể gây phá hủy ngàm . Khi thử đối áp ôm cần, cần phải có loaị cần có kích thước phù hợp. Ngoài ra, nó cũng sẽ không được đóng khi trong giếng không có cần khoan vì cũng có thể dâñ tới sư ̣phá hủy má ngàm . Cần khoan hoăc̣ ống khai thác có thể di chuyển bên trong ngàm. Do đó, để giảm sự mài mòn cho má ngàm . Áp suất đóng se ̃giảm xuống tới 200 đến 300 psi. Sư ̣di chuyển của côṭ cần trong ngàm cần haṇ chế tối đa. Đặc biệt là sự đổi hướng đột ngột hướng chuyển động . Hình 43 Khối ngàm ôm cần của Shaffer 1.1.9.3.3 Đối áp cắt cần (shear ram ) Đối áp ngàm cắt cần là một dạng đặc biệt của của đối áp ngàm . Thay vì má ôm cần, nó được trang bị một lưỡi cắt, dùng để cắt cần khoan, cần năṇg, cần chủ đaọ. Áp suất cắt cần thường cao hơn và còn phu ̣thuôc̣ vào loaị ống trong giếng và loaị lưỡi cắt . Hình 44 Ngàm cắt cần khoan 1.1.9.3.4 Đối áp bịt giếng khoan (blind ram) Đây là môṭ daṇg đăc biêṭ của đối áp ngàm. Nó dùng để đóng giếng khoan khi không có cần khoan. Bô ̣phâṇ làm kín của loaị này tương đối lớn . Hình 45 Ngàm bịt giếng khoan 1.1.9.3.5 Đối áp ôm cần vạn năng (multi –rams) Đối áp loại loại này có khả năng đóng giếng với cần khoan có nhiều đường kính khác nhau. Môṭ loaị đối áp daṇg này có khả năng ôm cần khoan có đường kính ngoài từ 3 ½’’ tới 5’’. Nó sử dụng vai đỡ và các vít định vị như các loại ngàm khác. Nhưng nó lắp một bộ làm kín đặc biệt. Khi ngàm đóng cần khoan, bô ̣segment thép lắp trong khối ngàm se ̃di chuyển vào trong theo bán kính và làm giảm kích thước lỗ khoan đến khi đóng vào cần khoan. Cơ cấu segment này tương tư ̣như trong đối áp vaṇ năng. Với loại đối áp này thì sẽ không cần thiết phải thay đổi đối áp khi thay đổi đường kính cần khoan. Hình 46 Đƣờng kính ôm cần Hình 47 Cấu taọ bô ̣ngàm vaṇ năng 1.1.9.3.6 Đối áp xoay (rotating BOPs ) Đây là loaị đối áp có khả năng làm kín giếng khoan trong khi khoan , nghĩa là nó sẽ quay cùng cần nặng hoặc cần khoan . Và nó thường được lắp trên các đối áp khác. Nó dùng trong trường hợp khoan ở những vùng dê ̃bi ̣ kick hoăc̣ phun trào, khoan dưới cân bằng, khoan với tuần hoàn ngươc̣ và tuần hoàn với khí. Nó cho phép khoan khi áp suất lỗ khoan lên tới 500 đến 700 psi. Trong khi khoan, điã cao su bao quanh ống (stripper rubber) sẽ quay cùng cột cần khoan . Trong khi kéo cần lên hoăc̣ ha ̣cần xuống, điã cao su se ̃mở rôṇg cho phép các đầu nối cần khoan có thể xuyên qua mà vâñ đảm bảo đô ̣kín. 1.1.9.3.7 Cụm đối áp lắp dƣới biển ( subsea BOP stack ) Hê ̣thống đối áp dưới biển thì đắt hơn, to lớn hơn, phức tap̣ hơn. Để điều khiển nó cần một hệ thống điều khiển từ xa. Thời gian để đóng đối áp cũng se ̃lâu hơn. Với đối áp ngàm là 30 đến 40 s, còn đối áp vạn năng là từ 45 đến 60s. Khoảng thời gian này lâu hơn tiêu chuẩn của viện dầu khí mỹ . Hình 48 Đối áp xoay Hình 49 Cụm đối áp ngầm dƣới biển 1.1.9.4 Hê ̣thống kiểm soát đối áp. 1.1.9.4.1 Hê ̣thống kiểm soát đối áp trên măṭ. Thiết bi ̣ đóng (hê ̣thống tích áp) đơn giản chỉ là những bình nén thủy lưc̣ dùng để điều khiển đối áp. Chất lỏng thủy lưc̣ đươc̣ dâñ bằng ống thép hoăc̣ ống mềm tới cổng đóng và cổng mở trên thân của bô ̣đối áp. Đối áp có thể được đóng từ hệ thống tích áp hoặc thông qua một bảng điều khiển từ xa . Mỗi hê ̣thống tích áp gồm có bốn bô ̣ phâṇ cơ bản sau : bình tích áp, hê ̣thống máy bơm, hê ̣thống ống dâñ, và các bể chứa. Hình 50 1.1.9.4.1 Hê ̣thống kiểm soát đối áp trên măṭ 1.1.9.4.2 Bình tích áp. Bình chứa thì được thiết kế với nhiều kích cỡ và hình dạng khác nhau nhưng về nguyên lý thì giống nhau. Có ba loại bình tích sau thì phổ biến.  Bình tích hình trụ với ruột mềm : Đây là loaị đươc̣ sử duṇg phổ biến nhất trong công nghiêp̣ dầu khí . Nó gồm một bình hình trụ dài và một cái ruột mềm được gắn với đỉnh của bình thông qua một vít nối và cho phép phao được nạp đầy nitro . Lươṇg nitro đươc̣ nap̣ vào bình phu ̣thuôc̣ vào kích thước của bình. Áp suất tương ứng của bình được gọi là áp suất trước khi nạp, nó được ghi lại sau khi ruột được nạp đầy. Khi máy bơm tích áp bơm chất lưu thủy lưc̣ vào trong bình (thông qua môṭ cái van ở đáy bình), ruôṭ bên trong bình se ̃bi ̣ ép laị và nến khí nitro ở bên trong . Khi áp suất ở trong bình đaṭ tới áp suất hoaṭ đôṇg của hê ̣thống thì máy bơm dừng la ị và chất lưu đươc̣ chứa trong bình dưới daṇg nén. Bình tích này thì có rất nhiều kích thước . Loại 11 và 35 gallons thì đươc̣ sử duṇg phổ biến hơn. Đối với loại 11 gallons, thể tích ruôṭ nitro là khoảng 1 gallons. Còn loại còn lại là khoảng 10 gallons.  Bình tích hình trụ với một phao nổi. Loại bình này cũng có dạng hình trụ . Nhưng thay nó thay ruôṭ mềm bằng môṭ phao nổi. Nitro đươc̣ bơm trước đó tới áp suất trước nap̣. Sau đó, máy bơm sẽ bơm chất lưu thủy lưc̣ vào bình và phao se ̃dâng lên , nén khí nitro. Khi áp suất của bình đaṭ tới áp suất hoaṭ đôṇg của hê ̣thống, máy bơm sẽ dừng lại và chất lưu được chứa dưới dạng nén. Loại bình này cũng có nhiều kích cỡ khác nhau. Hình 51 Kiểu van nổi và kiểu ruôṭ mềm  Bình hình cầu với phao nổi. Có dạng hình cầu có một cái phao bên trong . Tuy nhiên ở đây phao laị không ngăn cách nitro và chất lưu. Đây chính là haṇ chế chính của loaị bình này. Phao thì nổi trên mưc̣ chất lỏng và đóng van trước khi chất lưu chảy ra ngoài . Sức chứa của loaị bình này là 80 gallons. Hình 52 Thể tích và áp suất hoaṭ đôṇg của biǹh tích 1.1.9.4.3 Hê ̣thống máy bơm. Hê ̣thống máy bơm dùng để cung cấp chất lưu thủy lưc̣ cho các bình tích . Gồm 2 loại máy bơm: loại dùng khí và loại dùng điện. Mỗi bô ̣đều hoaṭ đôṇg đôc̣ lâp̣ với cái còn lại. Cả hai bộ đều được nối tới hê ̣thống ống dâñ chung tới bình tích. Hình 53 Máy bơm điện Hình 54 Máy bơm dùng khí nén 1.2 CÔNG TRÌNH PHỤ CẬN 1.2.1 Trạm đo địa vật lý 1.2.2 Trạm thí nghiệm và kiểm định chất lƣợng dung dịch 1.2.3 Kho bãi và các dịch vụ kỹ thuật

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfgiao_trinh_cong_nghe_khoan_dau_khi_phan_1_le_quang_duyen.pdf