Đang tải... (xem toàn văn)
Trong những năm gần đây, nhu cầu năng lượng trên toàn thế giới tăng lên rất nhiều. Dầu khí là một nguồn năng lượng hết sức quan trọng vì thế nó đã gây nên những biến động mạnh mẽ về giá cả, thậm chí còn gây nên những bất ổn chính trị. Ở Việt Nam, với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, đặc biệt là từ khi Việt Nam ra nhập WTO thì nhu cầu năng lượng là rất cần thiết. Vì vậy một trong những giải pháp quan trọng là đẩy mạnh công tác thăm dò và khai thác dầu khí đáp ứng nhu cầu năng lượng cho đất nước và xuất khẩu. Trong các biện pháp nâng cao hiệu quả thực hiện công tác khoan dầu khí thì việc hoàn thiện cơ sở khoa học thiết kế và dự toán xây dựng giếng có vai trò quan trọng nhất. Thiết kế giếng khoan là một mắt xích quan trọng trong dây chuyền khoa học sản xuất. Các giếng khoan dầu và khí là những công trình mang tính đặc thù. Các công trình này thường thi công trong điều kiện địa líkỹ thuật và môi trường làm việc hết sức phức tạp, giá thành công trình dao động từ vài triệu đô đến hàng chục triệu đô la Mỹ. Chính vì vậy, quá trình thi công xây dựng giếng không thể không thực hiện một cách cụ thể, chi tiết và chuyên môn hóa cao các công việc của từng giai đoạn. Một phần quan trọng trong quá trình hoàn thiện giếng là tính toán, lựa chọn ống chống. Qua quá trình học tập, nghiên cứu, thực tập tại công ty PVEP Overseas và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Ths. Nguyễn Văn Thành, em đã lựa chọn đề tài: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH CHỐNG ỐNG CHO GIẾNG KHOAN THĂM DÒ SYT – 1X LÔ M2 Ở MIANMAR làm đồ án tốt nghiệp. Đồ án tốt nghiệp là công trình nghiên cứu khoa học được xây dựng dựa trên quá trình học tập, nghiên cứu tại trường kết hợp với thực tế sản xuất nhằm giúp cho sinh viên nắm vững kiến thức đã học. Với mức độ tài liệu và thời gian nghiên cứu hoàn thành đồ án có hạn,cũng như kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế, nên sẽ không tránh khỏi có những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý, bổ sung của các thầy cô, các nhà chuyên môn và các bạn cùng đọc. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Khoan khai thác dầu khí, các bạn cùng lớp và đặc biệt là thầy Nguyễn Văn Thành đã giúp đỡ, hướng dẫn và tạo điều kiện cho em hoàn thành bản đồ án này. Nhân đây em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các cán bộ, công nhân viên trong công ty PVEP Overseas đã giúp đỡ thu thập tài liệu để em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này.
LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, nhu cầu lượng toàn giới tăng lên nhiều Dầu khí nguồn lượng quan trọng gây nên biến động mạnh mẽ giá cả, chí gây nên bất ổn trị Ở Việt Nam, với phát triển mạnh mẽ kinh tế, đặc biệt từ Việt Nam nhập WTO nhu cầu lượng cần thiết Vì giải pháp quan trọng đẩy mạnh công tác thăm dò khai thác dầu khí đáp ứng nhu cầu lượng cho đất nước xuất Trong biện pháp nâng cao hiệu thực công tác khoan dầu khí việc hoàn thiện sở khoa học thiết kế dự toán xây dựng giếng có vai trò quan trọng Thiết kế giếng khoan mắt xích quan trọng dây chuyền khoa học sản xuất Các giếng khoan dầu khí công trình mang tính đặc thù Các công trình thường thi công điều kiện địa lí-kỹ thuật môi trường làm việc phức tạp, giá thành công trình dao động từ vài triệu đô đến hàng chục triệu đô la Mỹ Chính vậy, trình thi công xây dựng giếng không thực cách cụ thể, chi tiết chuyên môn hóa cao công việc giai đoạn Một phần quan trọng trình hoàn thiện giếng tính toán, lựa chọn ống chống Qua trình học tập, nghiên cứu, thực tập công ty PVEP Overseas đặc biệt giúp đỡ tận tình thầy giáo Ths Nguyễn Văn Thành, em lựa chọn đề tài: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH CHỐNG ỐNG CHO GIẾNG KHOAN THĂM DÒ SYT – 1X LÔ M2 Ở MIANMAR làm đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp công trình nghiên cứu khoa học xây dựng dựa trình học tập, nghiên cứu trường kết hợp với thực tế sản xuất nhằm giúp cho sinh viên nắm vững kiến thức học Với mức độ tài liệu thời gian nghiên cứu hoàn thành đồ án có hạn,cũng kiến thức kinh nghiệm hạn chế, nên không tránh khỏi có thiếu sót Em mong nhận góp ý, bổ sung thầy cô, nhà chuyên môn bạn đọc Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo môn Khoan - khai thác dầu khí, bạn lớp đặc biệt thầy Nguyễn Văn Thành giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án Nhân em xin gửi lời cảm ơn tới cán bộ, công nhân viên công ty PVEP Overseas giúp đỡ thu thập tài liệu để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, tháng 06 năm 2017 Sinh viên thực Vũ Văn Thanh CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÔ M2 Ở MYANMAR 1.1 Vị trí địa lí Lô M2 nằm ranh giới hai bể Moattama Rakhine Offshore Phần phía đông lô nằm rìa phía tây bể Moattama Phần phía tây lô nằm rìa phía đông bể Rakhine Offshore Lô M2 nằm phía Tây Vịnh Martaban, khơi Liên bang Myanmar có diện tích 9652 km2 , khoảng 300 km phía Tây Nam thành phố Yangon Cấu tạo có tiềm dầu khí Diamond nằm góc Đông Nam với độ sâu nước từ 20 tới 50m Giếng thăm dò Shwe Yee Theik -1X thiết kế để khoan vào cấu tạo triển vọng giai đoạn thăm dò Giếng SYT-1X nằm phía đông lô M2 thiết kế để đánh giá khả chứa Hydrocacbon hai mục tiêu, mục tiêu rạn san hô tầng Miocene mục tiêu thứ hai tầng Miocene vỉa cát kết tầng Oligocene Như chương trình địa chất đề ra, giếng khoan khoan qua Pinch-out (Ruby) tầng Miocene giữa, đỉnh carbonate reef (Diamond) đỉnh đá cát kết Sein tầng Oligocene độ sâu 1289m, 1510m 1758m Hình 1: Vị trí lô M2 1.2 Đặc điểm địa tầng cột địa tầng lô M2 giếng SYT – 1X 1.2.1 Đặc điểm địa tầng lô M2, Mianmar - Đệ tứ: Chiều dày thay đổi từ 10 m 250 m Thành phần thạch học chủ yếu - - - - 1.2.2 bùn kết xen kẽ bột, cát, sạn hạt thô bở rời Trầm tích hệ tầng thành tạo chủ yếu môi trường biển nông Plioxen: Trầm tích trẻ Plioxen tăng dần từ Đông sang Tây, chiều dày thay đổi từ 200 m 2500 m Ở phía Tây, giếng khoan SP-1X trầm tích Plioxen có chiều dày 1266m, giếng khoan A7-1 trầm tích Plioxen có chiều dày đến 2233m Thành phần thạch học chủ yếu bùn kết xen kẽ cát kết hạt mịn gắn kết yếu Trầm tích hệ tầng thành tạo chủ yếu môi trường châu thổ cửa sông Ở phía Đông chiều dày trầm tích hệ tầng bắt gặp giếng khoan SYT-1X 700m, thành phần thạch học gồm cát kết xen kẹp sét kết Mioxen: Gồm chủ yếu tập sét kết, xen kẹp cát - bột kết mỏng, phía Đông bắt gặp trầm tích chủ yếu đá vôi xen kẹp cát kết Marl…, phía Tây chủ yếu bao gồm sét kết, bột kết với số lớp kẹp cát mỏng Chiều dầy trầm tích hệ tầng khoảng 0-2500 m Trầm tích hình thành môi trường biển khơi gần bờ đến biển nông Oligoxen: Gồm chủ yếu đá vôi màu trắng, trắng xám xen kẽ sét - bột kết mỏng thành tạo môi trường ven bờ tới biển nông vật liệu trầm tích núi lửa Chiều dầy trầm tích hệ tầng khoảng 200 m phía Đông 1000 m phía Tây Lô Trầm tích khu vực phía Đông nơi giếng khoan SYT-1X gặp gồm sét kết, cát kết, đá vôi tuff Trong giếng SP-1X khu vực phía Tây, tầng báo gồm chủ yếu carbonat tuff núi lửa với xen kẹp cát, sét Eoxen: Tầng khoan qua phần nhỏ giếng SP-1X (dày 472m từ 2548mMD tới 3020mMD) Ở đây, phần Eoxen bao gồm chủ yếu sét kết màu đen-xám xen kẹp số tập cát kết, thành tạo môi trường biển Cột địa tầng Lô M2, Mianmar Hình 1.1: Cột địa tầng Lô M2, Mianmar 1.2.3 Đặc điểm địa chất giếng SYT-1X - Thời kì Pleistocene (đáy biển – 370mTVDss): chủ yếu cát kết, bùn kết sét - Pliocene (370 – 758mTVDss): chủ yếu bao gồm đất đá không nèn chặt, từ mềm đến rắn, gồm cát, cát kết, cát xen lẫn với bùn bùn kết - Tầng Miocene (758 – 953mTVDss): gồm đá vôi màu tráng xám, bột sét kết, xen lẫn với lớp mỏng cát kết - Tầng Miocene (953 – 1758mTVDss): chủ yếu đá vôi màu trắng xám, từ hạt mịn đến bùn kết, sét kết, xen lẫn với lớp mỏng cát kết - Oligocene (1758 – 1830mTVDss): chủ yếu sét kết màu xám, xen lẫn với cát kết hạt mịn 1.2.4 Dự đoán nhiệt độ giếng khoan Hình 1.2: Dự đoán nhiệt độ giếng khoan 1.2.5 Dự đoán áp suất vỉa áp suất vỡ vỉa Hình 1.3: Dự đoán áp suất vỉa áp suất vỡ vỉa CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN Cấu trúc giếng khoan tạo thành số cột ống chống có đường kính chiều dài khác lỗ khoan, kết hợp với cỡ choong khoan tương ứng dùng để khoan 2.1 Mục đích, yêu cầu giếng khoan Trong tất trường hợp, cấu trúc giếng khoan phải đảm bảo khả thi công đến chiều sâu thiết kế đạt tiêu chí kinh tế, kĩ thuật thiết kế đặt Căn vào mục đích giếng khoan, điều kiện địa chất khoan qua mà cấu trúc giếng khoan chọn phải đảm bảo yếu tố sau: - Ngăn cách hoàn toàn nước biển, giữ ổn định cho thành giếng khỏi bị sập lở, - việc kéo thả dụng cụ khoan, thiết bị khai thác phải bình thường Cách ly tầng sản phẩm với cách ly tần sản phẩm với đất đá xung quanh đảm bảo cho dòng sản phẩm từ vỉa lên miệng giếng - không bị hao hụt, không gây ô nhiễm tầng đất khác Bảo vệ giếng có tượng phun Đường kính cột ống khai thác cột ống chống khai thác phải cấp đường kính nhỏ, đơn giản, gọn nhẹ điều kiện cho phép cấu trúc giếng - Cấu trúc giếng phải phù hợp phải yêu cầu kỹ thuật, khả cung cấp thiết bị công ty đảm bảo độ bền suất trình khoan, khai thác - sửa giếng sau Hạn chế tối đa phức tạp, cố trình khoan bảo đảm tinh - nguyên trạng vỉa sản phẩm Tận dụng tối đa điều kiện kĩ thuật, công nghệ có, đặc biệt tận dụng yếu tố địa chất có lợi tính chất lí đất đá, góc nghiêng vỉa để - trình thi công đơn giản, thuận lợi kinh tế Đảm bảo an toàn cho người thiết bị giàn khoan khu vực - lân cận liên quan Giảm tối đa chi phí thời gian chi phí thiết bị, vật tư trình thi công giếng 2.2 Cấu trúc giếng khoan Cấu trúc giếng khoan xác định bằng: Số lượng cột ống chống giếng khoan Đường kính choong khoan tương ứng dùng khoan để thả cột ống chống Chiều cao dâng vữa xi măng khoảng không gian vành xuyến ống chống Việc lựa chọn cấu trúc giếng khoan phù hợp phụ thuộc vào yếu tố sau: mục đích giếng khoan phương pháp khoan, điều kiện địa chất khoan qua, chiều sâu vỉa sản phẩm, số lượng vỉa sản phẩm, phương pháp mở vỉa sản phẩm, khả thiết bị kĩ thuật thực trạng công nghệ Trong tất trường hợp, cấu trúc giếng khoan phải đảm bảo khả thi công đến chiều sâu thiết kế đạt tiêu kinh tế kĩ thuật thiết kế đặt Với mục đích giảm thiểu thời gian thi công tạo điều kiện tốt cho công tác khoan nhằm phòng ngừa phức tạp cố trình khoan nên thiết kế cấu trúc giếng cần ý đến: Chiều sâu đối tượng khai thác (vỉa sản phẩm), sản lượng chúng tính thấm, chứa vỉa Tính chất lí trạng thái gắn kết đất đá, trường hợp thân giếng hở, cần tính tới phức tạp địa chất xảy tượng bó, kệt cần khoan, sập lở, hang hốc, phun trào Áp suất vỉa áp suất lỗ hổng, áp suất phá vỡ vỉa đất đá khoan qua Nhiệt độ đất đá theo chiều sâu thân giếng Nói chung, lựa chọn cấu trúc giếng ác đặc tính tiêu liệt kê phụ thuộc nhiều vào thông số kĩ thuạt công nghệ thi công, xây dựng giếng khoan, đặc điểm tính chất phức tạp điều kiện địa chất Có thể nhận xét số yếu tố chủ quan mức độ hay mức độ khác trở thành yếu tố khách quan, trừng hợp số lượng yếu tố chủ quan ảnh hưởng đến trình thiết kế giới hạn đáng kể, việc lựa chọn cấu trúc giếng khoan việc xác định xác chiều sâu thả cột ống chống mà Phụ thuộc vào yêu cầu giếng khoan (các yếu tố chủ quan) đặc điểm địa chất vùng mỏ (các yếu tố khách quan) thiết kế cấu trúc giếng đạt hiệu tốt đạt hiệu Hình 2.1: Cấu trúc giếng khoan 2.2.1 Các loại cột ống chống 2.2.1.1 Ống chống định hướng Ống chống định hướng ống sử dụng có đường kính lớn nhất, Chiều sâu thả thay đổi từ 10 ft đến khoảng 300 ft Đường kính ống chống định hướng thay đổi từ 16 inches đến 36 inches Chức ống chống định hướng ngăn ngừa rửa sói ( washout) gần bề mặt, thường vỉa không ổn định ô nhiễm dung dich khoan tầng mặt Tạo kênh dẫn cho dung dịch chảy vào máng Bảo vệ không cho dụng dịch xới sập khoan móng thiết bị Phương pháp thi công: 10 - Áp suất đầu ống chống: Pn@0= 0Mpa Áp suất chân đế: Pn@1950= 0,1.ɣdd.HB+ 0,1.ɣvxm1.(HC – HB)+ 0,1 ɣvxm2.(HD – HC) =0,1.1,38.530 + 0,1.1,5.(1500- 530) + 0,1.1,89.(1950 – 1500) = 303,69 kG/cm2 Xác định giá trị áp suất Áp suất đâu ống chống: Pt@0= Mpa Áp suất chân đế áp suất đầu trám xi măng cộng với áp suất cột dung dịch ép vào bơm trám gây nên: Pt@1980 = 0,1.ɣdd.HC = 0,1 1,38.1950 = 269,1 kG/cm2 Vậy áp suất dư cột vữa xi măng bên ống chống gây trình đông cứng là: • Tại đầu ống chống: Pdn@0= Pn@0 – Pt@0 = Mpa • Tại chân đế ống chống: Pdn@1950= Pn@1950 – Pt@1950 = 303,69 – 269,1 = 34,59 kG/cm2 = 3,39 Mpa b Mất dung dịch khoan( ống chống hoàn toàn trống rỗng) - Xác định giá trị áp suất Áp suất tác dụng lên cột ống chống áp suất vỉa Gradien áp suất vỉa chân đế ống chống: KV= 9,6ppg= 1,15 G/cm3 Áp suất bên đầu ống chống là: Pn@0= Mpa Áp suất chân đế ống chống áp suất vỉa chân đế bằng: Pn@1950= Pv@1950= 0,1.KV.HC = 0,1.1,15.1950 = 224,25 kG/cm2 - Xác định giá trị áp suất Bên ống chống hoàn toàn chống rỗng nên áp suất đầu ống chống áp suất chân đế Pt@0= Pt@1950= kG/cm2 39 Vậy trường hợp áp suất dư : • • Tại đầu ống chống: Pdn@0= Pn@0 – Pt@0= Mpa Tại chân đế ống chống: Pdn@1950= Pn@1950 – Pt@1950 = 224,25 – = 224,25 kG/cm2 = 21,98 Mpa Các giá trị dư theo chiều sâu giếng khoan trường hợp khác trình bày biểu đồ phân bố áp suất dư ngoài: Hình 3.9: Biểu đồ áp suất dư theo chiều sâu giếng cột ống chống khai thác Căn vào biểu đồ hình 3.9, ta xác định giá trị áp suất dư lớn theo chiều sâu giếng xảy tượng dung dịch sau: • • Tại đầu ống chống: Pdn@0= Mpa Tại chân đế ống chống: Pdn@1950= 21,98 Mpa 3.2.3.2 Xác định giá trị áp suất dư a Trong trình bơm trám xi măng Xác định áp suất Áp suất đầu ống chống áp suất tiêu thu để thắng sức cản hệ thống tuần hoàn: Pt@0=0 Mpa Áp suất chân đế ống chống áp suất cột xi măng bên ống chống cộng với áp suất tiêu thụ để thắng sức cản hệ thống tuần hoàn áp suất dư sinh nút trám tì lên nút trám bằng: Pt@1950= 0,1.ɣvxm1.(HC – HB) + 0,1.ɣvxm2.(HD – HC) + 0,1 ɣdd.HB+Pth + Pd Trong đó: Pth= 0,02.H+ 16 Pd= 20kG/cm2 Pt@1950 = 0,1.1,5.(1500 – 530) + 0,1.1,89.(1950 – 1500) +0,1.1,38.530+ (0,02.1950 + 16)+ 20 = 378,69 kG/cm2 =37,1 Mpa - Xác định giá trị áp suất - 40 Áp suất đầu ống chống: Pn@0= Mpa Áp suất chân đế áp suất ép cột dung dịch khoan khoản không vành xuyến gân nên bằng: Pn@1950= 0,1.ɣdd.HD = 0,1 1,38 1950 = 269,1 kG/cm2 = 26,4 Mpa Vậy áp suất dư trường hợp là: • • Tại đầu ống chống: Pdt@0= Pt@0- Pn@0 =0 Mpa Tại chân đế ống chống: Pdt@1950= Pt@1950 – Pn@1950 = 37,1 – 26,4 = 10,7 Mpa b Phải đóng giếng có tượng phun mở vỉa sản phẩm Trong trình mở vỉa sản phẩm, có tượng khí xâm nhập vào ống chống Khi thể tích xâm nhập lớn lên tới miệng giếng, thiết bị đối áp đóng - Xác định giá trị áp suất Áp suất chân đế áp suất vỉa bằng: Pt@1950= Pv@1950= 0,1.KV.HC =0,1.1,15.1950 = 224,25 kG/cm2 Áp suất đầu cột ống chống là: Pt@0= Pv@1950 - 0,1.ɣkhí.HC = 224,25 – 0,1.0,1.1950 = 204,75 kG/cm2 = 20,06 Mpa - Xác định giá trị áp suất Áp suất đầu ống chống: Pn@0= Mpa Áp suất chân đế ống chống: 41 Pn@1950= Pv@1950=224,25 kG/cm2 Vậy áp suất dư trường hợp là: Tại đầu ống chống: Pdt@0= Pt@0 – Pn@0 = 20,06 – =20,06 Mpa • Tại chân đế ống chống: Pdt@1950= Pt@1950 – Pn@1950 = Mpa • Các giá trị áp suất dư theo chiều sâu giếng khoan trường hợp khác trình bày biểu đồ phân bố áp suất dư sau: Hình 3.10: Biểu đồ phân bố áp suất dư trongtheo chiều sâu giếng khoan cột ống chống khai thác Căn hình 3.10, ta xác định giá trị áp suất dư lớn theo chiều sâu giếng sau: Tại đầu ống chống, giá trị áp suất dư lớn có tượng phun mở vỉa sản phẩm Pdt@0= 20,06 Mpa áp suất dư là: Pt@0= 20,06 Mpa Tại chân đế ống chống, giá trị áp suất dư lớn trình trám xi măng Pdt@1950= 10,7 Mpa áp suất là: Pt@1950= 37,1Mpa Theo quy định thử độ kín ống chống, áp suất ép thử độ kín không nhỏ giá trị 1,1PtZ trình thử độ kín ống chống, áp suất cột ống không nhỏ giá trị: • • Tại đầu ống chống: Pt@0= 1,1.20,06= 22,07 Mpa Tại chân đế ống chống: Pt@1950= 1,1 37,1 = 40,8 Mpa Khi thử độ kín ống chống nước với áp suất miệng giếng là: Pt@0= 22,07 Mpa, Tại chân đế ống chống có áp suất là: Pt@1950= 22,07 + 0,1.1,03.1950.0,098 = 41,75Mpa 40,8 Mpa Áp suất dư lớn thử độ kín là: • • Tại đầu ống chống: Pdt@0= 1,1.20,06 = 22,07 Mpa Tại chân đế ống chống: Pdt@1950= 41,75 – 26,4= 15,35 Mpa 42 3.2.3.3 Xây dựng biểu đồ áp suất dư áp suất dư Tính áp suất dư với hệ số bền dự trữ Tại đầu ống chống: Pdn@0= Mpa =>n1 Pdn@0= Mpa Pdt@0 = 22,07 Mpa => n2 Pdt@0= 1,1 22,07 = 24,28 Mpa • Tại chân đế ống chống: Pdn@1950= 21,98 Mpa => n1 Pdn@1950= 1,125 21,98 = 24,73 Mpa Pdt@1950= 15,35 Mpa => n2 Pdt@1980= 1,1 15,35=16,89 Mpa • Các giá trị áp suất dư áp suất dư theo chiều sâu giếng khoan trình bày biểu đồ phân bố áp suất hình: Hình 3.11: Biểu đồ phân bố giá trị áp suất dư dư theo chiều sâu giếng khoan khai thác Căn vào biểu đồ phân bố giá trị áp suất dư dư theo chiều sâu giếng khoan để lựa chọn mác thép, chiều dày thành ống chống Như vậy, cột ống chống khai thác chọn cho chịu áp suất dư lớn 24,73 Mpa áp suất dư lớn 24,28 Mpa Theo đặc tính kĩ thuật ống chống tiêu chuẩn API có tính đến hệ số bền, đối với: - Áp suất dư ngoài: 24,73.1,3 = 32,15 Mpa Áp suất dư trong: 24,28.1,3 = 31,56 Mpa Vậy với ống khai thác 245mm, tra bảng (Drilling Data Handbook) ta chọn chiều dày thành ống 11,99mm, mác thép L-80 với đầu nối kiểu JFEBear với đặc tính thông số sau: Bảng 3.1: Đặc tính thông số ống chống ϕ24511,99L-80 Các thông số qa Pbm Pn Qkc 3.2.3.4 Tính toán kiểm tra bền cho cột ống dẫn hướng a Kiểm tra bền ống theo áp suất dư - Áp suất dư lớn nhất: Pdn= 24,73 Mpa 43 Φ24511,99L-80 69,94kg/m 32,82 Mpa 47,38 Mpa 492,9Tấn - Hệ số an toàn: n1 = = = 1,32 1,3 Vậy ống dẫn hướng đạt độ bền bóp méo b Kiểm tra bền ống theo áp suất dư - Áp suất dư lớn nhất: Pdt= 24,28 Mpa - Hệ số an toàn: n2 = = = 1,95 1,3 Vậy ống dẫn hướng đạt độ bền nổ c.Kiểm tra bền ống theo tải trọng kéo cho phép Tải trọng lớn tác dụng lên mối nối cột ống chống: QT = Q + Qph Trọng lượng riêng thép chế tạo ống chống: ɣt = 7,85 G/cm3 Trọng lượng cột ống: Qoc= qa.l = 69,94.1980.10-3 = 138,48 Tấn Trọng lượng cột ống ngâm dung dịch: Q = Qoc.(1 - ) = 138,48 (1 – )= 113,78 Tấn Tải trọng phụ sinh giai đoạn cuối trình bơm trám: Qph = (Pth + Pd) Pth = 0,02.H + 16= 0,02.(1950 – 62,5)+ 16 =53,75 kG/cm2 Pd =20at= 20kG/cm2 d= 21,68cm Qph= (53,75 + 20) = 27225,2 kG = 27,22 Tấn QT = Q + Qph = 113,48 + 27,22 = 140,7Tấn 44 Hệ số an toàn ống chống: N3 = = =3,51,3 Vậy ống dẫn hướng đạt độ bền kéo Kết thiết kế chương trình chống ống tổng kết bảng sau: Bảng 3.2: Tổng hợp kết thiết kế chương trình ống chống Loại cột ống Ống chống định hướng Ống chống dẫn hướng Ống chống khai thác Đường kính ống (mm) 508 Chiều sâu thả (m) - 580 Mác thép X - 56 Bề dày ống (mm) 17,145 Kiểu đầu nối 340 - 1500 N - 80 14,7 Leopard SDIF BTC 245 - 1950 L- 80 11,99 JFEBear CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP LẮP RÁP VÀ AN TOÀN KĨ THUẬT KHI THẢ ỐNG CHỐNG 4.1 Lựa chọn phương pháp thả ống 4.1.1 Chuẩn bị thân giếng trước thả cột ống Để đảm bảo thả cột ống đến chiều sâu thiết kế, cần thực công việc chuẩn bị thân giếng trước thả doa thông giếng Các công việc thực phương pháp khoan sử dụng dụng cụ khoan qua, không thiết phải sử dụng choong khoan có vòi phun thủy lực Công việc khoan doa thân giếng tiến hành bơm rửa mà giá trị lưu lượng giá trị khoan khoảng Để tránh tạo thân giếng doa, không phép để choong làm việc vị trí khoan khoảng Khi doa thân giếng động đáy cần thiết phải quay cần khoan theo chu kì bàn roto để tránh dính, kẹt cần khoan Trong trình doa phải thường xuyên liên tục kiểm tra chất lượng dung dich khoan Khi doa thân giếng, khối lượng mùn khoan dung dịch tăng lên việc lựa chọn cần khoan tiến hành sau dung dịch làm mùn khoan Khi 45 kéo cần khoan lên có tượng bị mút mà không phụ thuộc khả tạo thành co thắt thân giếng hay không, thân giếng phải doa lại Sau doa xong lên thông giếng độ khoan cụ có độ cứng gần độ cứng cột ống chống thả vào khoảng khoan Việc thống giếng loại trừ khả mút vướng co thắt thân giếng đảm bảo thả thành công cột ống chống xuống đến chiều sâu thiết kế Việc lựa chọn khoan cụ theo cấp độ cứng thay đổi chúng giếng phụ thuộc vào hình dạng thân giếng, khe hở không vành xuyến thành giếng đường kính cột ống chống, độ cứng cột ống chống Khi thông giếng không phức tạp, thành giếng gồm loại đất đá vững chắc, cho phép thả lần khoan cụ có độ cứng gần với độ cứng cột ống chống Trong giếng mà thân giếng phức tạp, ke hở không gian vành xuyến nhỏ, thả cột ống chống có đường kính lớn va có thành ống dày, công việc thông giếng cần thực nhiều lần với cần khoan có độ cứng tăng dần, không thiết lớn độ cứng cột ống chống quy trình thông giếng lần trước, thân giếng biểu vướng mút Khi xác định độ cứng cột ống chống thả vào giếng, sử dụng số liệu trình bày bảng 4.1 Bảng 4.1: Tỉ lệ đường kính độ cứng ống chống, cần nặng Đường kính ống chống (mm) 140 168 178 194 219 245 273 299 Độ cứng 3215 3820 5480 7650 10400 15000 20380 Đường kính ống chống (mm) 324 240 351 377 507 426 508 Độ cứng 27000 30700 347 44000 57000 64800 93200 Đường kính cần nặng (mm) 133 146 178 203 229 254 273 299 Độ cứng 2980 4350 9620 16500 26900 40200 54000 85600 Để đảm bảo khả qua cột ống chống, cường độ thay đổi góc xiên trung bình không gian không vượt qua giá trị trình bày bảng 4.2 46 Bảng 4.2: Cường độ thay đổi góc xiên trung bình không gian Đường kính ống chống, mm ∆ɑ, độ/m Đường kính ống chống, mm ∆ɑ, độ/m 140 146 168 194 219 245 7,5 7,2 5,0 3,5 2,8 2,3 273 299 324 351 377 426 2,0 1,6 1,3 1,2 1,0 0,8 Đối với cần khoan có độ cứng cao , vận tốc thả phải nhỏ 1m/s, tránh tượng dính kẹt khả xuất hiện tượng piston dẫn đến phá vỡ dung dịch Trước kéo cần khoan cần tương ứng giếng lần cuối lên, tính chất lưu biến dung dịch khoan cần tương ứng với điều kiện đia chất vỉa giếng khoan làm mùn khoan Tổng thời gian rửa liên tục không nhỏ vòng tuần hoàn Khi kéo cần khoan lên phải đảm bảo giếng đầy dung dịch cách liên tục rót dung dịch có chất lượng, thông số dung dịch rót thêm phải phù hợp với tính chất dung dịch khoan khoản chiều sâu Không rót dung dịch kéo toàn bộ cần khoan lên, có rót dung dịch chất lượng, nguyên nhân gây phức tạp thả cột ống chống 4.1.2 Chuẩn bị cột ống chống Phần cột ống chống lắp thiết bị chân đế, ống ngược, òng dừng Van ngược lắp vào khoảng cách với chân đế để đảm bảo chiều cao cốc xi măng theo yêu cầu Cột ống chống cần lắp gắn thêm thiết bị chi tiết khác như: định tâm, thiết bị nạo vỏ mùn thiết bị tạo dòng chảy rối để nâng cao chât lượng bơm trám gia cố xi măng Khi thả cột ống chống, thiết phải tính toán ghi chép loại ống, chiều dài, mác thép, chiều dày thiết bị công nghệ kèm theo 47 Ống chống nối với ren cách hàn Trong trường hợp ống chống trước thả vào giếng khoan cần phải kiểm tra chiều dài, chiều dày thành ống đường kính chuẩn ống, lau chùi bôi mỡ theo quy định vào ren đầu nối ống chống Khi nối ống chống với ren phải bôi mỡ theo quy định để đảm bảo độ kín đầu ren nối Đầu nối ống chống cần phải vặn chặt thiết bị chuyên dụng có dụng cụ kiểm tra momen xoắn Giá trị momen xoắn xác định theo quy định nhà sản xuất, giá trị phụ thuộc vào đường kính, chiều dày thành ống, mác thép, loại ren, nhiệt độ khu vực làm việc (bảng 4.3) Bảng 4.3: Momen vặn ống nối ren theo tiêu chuẩn API Đường kính – Bề dày ống(mm) 114,3 – 6,36 123 – 7,52 139,7 – 9,17 139,7 – 10,54 168,3 – 8,94 168,3 – 10,59 177,8 – 10,36 177,8 – 11,36 193,7 – 9,52 193,7 – 10,92 219,1 – 10,16 219,1 – 11,43 244,5 – 8,94 244,5- 10,03 244,5 – 11,05 244,5 – 11,99 339,7 – 10,92 339,7 – 12,19 339,7 – 13,06 508 – 11,13 508 – 12,7 598 – 16,13 J55 K55 C75 N80 C95 P110 208 230 300 290 400 545 640 610 750 660 760 730 860 875 1000 266 308 1050 1150 310 425 580 680 650 790 700 805 775 900 930 1055 285 328 1115 1225 350 480 660 770 745 900 800 925 890 1045 1055 1225 328 377 1280 1410 410 565 770 900 865 1060 940 1075 1040 1220 1320 1410 1630 500 540 10 217 249 855 970 1290 1505 1070 48 1430 383 439 1495 1640 Để phòng ngừa khả phần cột ống trung gian bị tháo trái, trình thả cần thiết phải gia cố cách hàn điện theo điểm đầu nối từ đến ống cùng(tính từ chân đế ống chống) Khi thả ống chống với thiết bị van ngược, để đảm bảo ống chống không bị biến dạng cản trở trình thả, phải thường xuyên rót dung dịch khoan vào cột ống chống Trong thời gian rót dung dịch phải thường xuyên dạo cột ống chống từ 3-5 phút với chiều cao dạo từ 3-5m Bơm rửa giếng cần tiến hành trường hợp thả cột ống chống thấy có tượng phức tạp vướng, mút cột ống, xâm nhập khí dung dịch khoan Trong trường hợp cần thiết phải rửa giếng hoàn toàn loại bỏ phức tạp, lưu lượng máy bơm cần đảm bảo cho vận tốc dòng chảy dung dịch khoan bên cột ống chống vận tốc dòng chảy khoan bình thường khoản Nếu trình thả cột ống có xuất hiện tượng vướng phải tiến hành dạo cột ống theo định kì Khi phục hồi tuần hoàn dung dịch phải bắt đầu với lưu lượng nhỏ máy bơm dung dịch máy bứm trám xi măng tăng dần đến giá trị theo yêu cầu cho trước Khi thả cột ống chống phải giám sát thường xuyên lượng dung dịch khoan chảy từ miệng giếng Trong trường hợp có dấu hiệu dung dịch giảm mực dung dịch không gian vành xuyến bên cột ống thả phải liên tục rót bổ sung vào giếng với lượng dung dịch Nếu thả cột ống chống có tượng mút vướng bơm rửa mà không khắc phục phải kéo toàn cột ống chống lên để tiến hành doa thông lại thân giếng Sau thả cột ống chống đến chiều sâu thiết kế, tiến hành bơm rửa giếng đảm bảo cân thông số lưu biến nhiệt độ dung dịch Xác định chiều dài cuối cột ống chống thực công việc chuẩn bị bơm trám xi măng cho cột ống 4.2 Các phương pháp thả cột ống chống 4.2.1 Phương pháp thả cột ống chống lần Thả lần hiểu cột ống chống thả lần xuống đến chiều sâu thiết kế gia cố toàn giếng khoan từ đáy lên đến miệng giếng 49 4.2.2 Phương pháp thả cột ống chống theo đoạn Phương pháp thả cột ống chống theo đoạn hiểu trường hợp thân giếng phải gia cố theo phần riêng biệt băng đoạn ống chống, đoạn ống chống nối với sau hoàn tất công việc bơm trám xi măng đoạn 4.2.3 Phương pháp thả cột ống chống lửng Phương pháp thả cột ống chống lửng hiểu cột ống chống gia cố phần thân giếng khoảng khoan cho trước mà không nối ống chống lên tới miệng giếng 4.3 Chế độ thả ống chống Nối thả cột ống chống giai đoạn quan trọng trình gia cố giếng khoan Các điều kiện địa chất phức tạp, chiều sâu lớn, khe hở vành xuyến nhỏ đặt yêu cầu khó khăn cho việc tổ chức quy trình gia cố giếng bắt buộc phải hoàn thành thời gian quy định Các quy trình xem xét bao gồm công việc: lắp ráp nối ống vào cột ống chống, lắp ráp phụ kiện vào cột ống phụ kiện sau cột ống, thả cột ống với chiều dài ống đơn, rót dung dịch vào cột ống chống theo chu kỳ bơm rửa giếng khoan Khi thả cột ống chống với van ngược cho phép đảm bảo tự điều chỉnh mực dung dịch ống chống, cần phải kiểm tra hệ thống sở chỗ theo thể tích dung dịch bị đẩy miệng giếng tải trọng đồng hồ đo tải thả cột ống chống Khi sử dụng van ngược chức bảo đảm tự điều chỉnh mực dung dịch ống chống cần thiết thường xuyên rót dung dịch vào cột ống chống theo quy định, tức sau thả số ống đơn dừng lại để đo dung dịch Các giải pháp thiết kế cần phải đảm bảo thả cột ống chống xuống khoản thân giếng cho trước mà không xảy tượng phức tạp, chuẩn bị cột ống chống khoảng không gian sau ống chống phải đáp ứng cho công việc bơm trám xi măng thỏa mãn yêu cầu kĩ thuật – công nghệ hướng dẫn quy định thời gian thực công đoạn riêng biệt Để đảm bảo yêu cầu cần phải thực giới hạn tương ứng sau: - Đối với giới hạn áp suất hệ tuần hoàn giếng phải đảm bảo phá vỡ vỉa, dung dịch dầu khí phun thả cột ống chống bơm rửa giếng 50 - - Đối với giới hạn ứng suất căng thân ống chống, đầu nối ống chống, phận hệ thống nâng giàn khoan phải thỏa mãn: j [j], j – ứng suất căng thiết kế phận thứ j cột ống chống thiết bị Đối với phận cột ống phụ kiện công nghệ sau cột ống bị hỏng hóc không cho phép thả vào giếng khoan Đúng vậy, thực tế khai thác thiết bị quy trình giếng cho phép lưu ý đến yêu cầu dạng giới hạn vận tốc thả cột ống chống, vận tốc quay tang tời phận khác hệ thống nâng, giảm tải đồng hồ đo tải, cường độ phanh Thời gian lắp ráp thả cột ống T tính toán số ống định mức thời gian: T= ∑nj.t, j = 1÷3 Trong đó: nj – số lượng ống chống khoản chiều sâu thứ j Định mức thời gian tj cho việc lắp, nối thả cột ống chống với chiều dài ống đơn phụ thuộc nhiều vào điều kiện kĩ thuật công nghệ có, điều kiện môi trường làm việc trình độ tay nghề đội khoan cho vùng khu vực Giă trị phải thống kê chi tiết số liệu thực tế mỏ vùng phải phê duyệt quan có chức Trong tính toán tham khảo định mức thời gian tj cho trường hợp loại ống nối cách hàn tình bày bảng 4.4 Bảng 4.4: Định mức thời gian cho việc lắp, nôi thả cột ống chống (phút) Loại đầu nối Bằng ren Bằng hàn Đường kính ống (mm) 114- 168 178- 219 245- 377 407- 508 146 219 245 273 299 Chiều sâu (m) – 2500 14 12 14 15 17 51 Khoảng chiều sâu (mm) 2500- 4000 10 4000 11 10 13 15 16 18 11 14 16 Vận tốc thả cột ống chống giới hạn công nghệ bắt buộc, cột ống dịch chuyển giếng, nguyên nhân gây trạng thái cân thân giếng, nguồn gốc sâu xa tạo lên tắc nghẽn bịt kín khoảng không gian sau ống chống, nguyên nhân sâu xa vướng kệt cột ống vào thành giếng phải dừng quy trình thả Đồng thời với tăng trưởng đường kính ống chống cần phải giảm vận tốc thả Vận tốc quay giới hạn tang tời chứng kĩ thuật giới hạn vận tốc thả cột ống chống Khi thả cột ống chống với phanh hãm thủy lực n0 200 v/ph, phanh hãm thủy lực n0 400 v/ph Các số liệu từ kinh nghiệm thực tế xác định ranh giới vận tốc thả trung bình cột ống chống theo giá tị ut sau: - Đối với cột ống chống định hướng: ut= 0,5 Đối với cột ống chống trung gian: ut= 0,8 Đối với cột ống chống khai thác: ut= 1,0 Các vận tốc trung bình phải đảm bảo thỏa mãn giới hạn kĩ thuật – công nghệ nêu giới hạn chuẩn không cho phép làm hỏng hóc phận phụ kiện sau ống chống KẾT LUẬN Bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, em tổng hợp phân tích đưa công thức cụ thể để tính toán cột ống chống suốt trình làm việc từ ống chống bắt đầu thả xuống đến bãi bỏ giếng Nhưng công tác thiết kế cột ống chống phức tạp phải chịu tác dụng lực khác tính chất giá trị Do đó, khuân khổ đồ án em đưa trường hợp nguy hiểm mà ống chống chịu suốt trình làm việc Mặc dù cố gắng tìm tòi, nghiên cứu xong kiến thức hạn chế nên đồ án không tránh khỏ sai sót nhiều vấn đề chưa hoàn chỉnh Vì vậy, em mong bảo góp ý, bổ sung thầy, cô, cán chuyên môn để cuấn đồ án hoàn thiện , có tính thực có áp dụng thực tế 52 Hà nội, tháng năm 2017 Sinh viên thực Vũ Văn Thanh 53