Giáo trình Hệ thống chuỗi cần khoan và dụng cụ phá hủy đất đá (Nghề Khoan khai thác dầu khí Cao đẳng)

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ


GIÁO TRÌNH
MƠ ĐUN

: HỆ THỐNG CHUỖI CẦN KHOAN VÀ DỤNG CỤ
PHÁ HỦY ĐẤT ĐÁ
NGHỀ
: KHOAN KHAI THÁC DẦU KHÍ
TRÌNH ĐỘ : CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số: 211/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 3 năm 2022
của Trường Cao Đẳng Dầu Khí)

Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2022
(Lưu hành nội bộ)


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được phép
dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu
lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

Trang 1


LỜI GIỚI THIỆU
Giáo trình “Hệ thống chuỗi cần khoan và dụng cụ phá hủy đất đá” được biên soạn
theo chương trình đào tạo nghề “Khoan khai thác dầu khí” của Bộ Lao động – Thương

binh và Xã hội. Các kiến thức trong tồn bộ giáo trình có mối liên hệ lơgic chặt chẽ. Tuy
vậy, giáo trình cũng chỉ là một phần trong nội dung của chuyên ngành đào tạo cho nên
người dạy, người học cần tham khảo thêm các giáo trình có liên quan đối với ngành học
để việc sử dụng giáo trình có hiệu quả hơn.
Hệ thống chuỗi cần khoan và dụng cụ phá hủy đất đá là một trong những hệ thống
thiết bị, thiết bị không thể thiếu trong Khoan dầu khí, là thiết bị cần thiết phục vụ cho
việc tạo ra những giếng khoan để có thể thăm dị và để có thể khai thác được nguồn tài
nguyên quý giá này. Việc vận hành hệ thống thiết bị địi hỏi phải có đội ngũ cơng nhân,
kỹ sư vận hành lành nghề, có nhiều kinh nghiệm để có thể ln nắm vững quy trình vận
hành và xử lý được các sự cố trong quá trình vận hành.
Khi biên soạn giáo trình chúng tơi đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới liên
quan đến mô đun, phù hợp với đối tượng sử dụng cũng như cố gắng gắn những nội dung
lý thuyết với những vấn đề thực tế thường gặp trong sản xuất, đời sống để giáo trình có
tính thực tiễn cao.
Nội dung của giáo trình gồm 4 bài. Qua nội dung các bài học giúp cho học sinh
hiểu được tổ hợp hệ thống chuỗi cần khoan và dụng cụ phá hủy đất đá, cấu tạo và quy
trình vận hành, bảo dưỡng các thiết bị dụng cụ phá hủy đất đá.
Giáo trình sẽ phục vụ tốt cho việc nghiên cứu, giảng dạy và học tập của giáo viên
và sinh viên trong Trường.
Với lịng mong muốn giáo trình này có thể góp phần nâng cao chất lượng học tập
mơ đun, chúng tôi xin chân thành cảm ơn và tiếp nhận những ý kiến đóng góp của các
em sinh viên và đồng nghiệp về những thiếu sót khơng thể tránh khỏi trong nội dung và
hình thức để giáo trình hồn thiện hơn.
Trân trọng cảm ơn./.
Bà rịa - Vũng Tàu, tháng 3 năm 2022
Tham gia biên soạn
1. Chủ biên: Ks. Trần Thanh Huy
2. Ks. Nguyễn Ngọc Thanh Trung
3. ThS. Hoàng Trọng Quang
Trang 2

MỤC LỤC
BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CỘT CẦN KHOAN VÀ DỤNG CỤ PHÁ
HỦY ĐẤT ĐÁ ..............................................................................................................14
1.1. CHỨC NĂNG ........................................................................................................15
1.2. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TỔ HỢP HỆ THỐNG ....................................................16
BÀI 2: VẬN HÀNH HỆ THỐNG CHUỖI CẦN KHOAN ......................................18
2.1. KHÁI NIỆM VÀ CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG CHUỖI CẦN KHOAN 19
2.1.1. Khái niệm............................................................................................................19
2.1.2. Chức năng của cột cần khoan .............................................................................20
2.2. CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG CHUỖI CẦN KHOAN ...................20
2.2.1. Cần chủ lực .........................................................................................................21
2.2.2. Cần khoan ...........................................................................................................25
2.2.3. Za mốc nối cần khoan .........................................................................................28
2.2.4. Cần khoan nặng ..................................................................................................31
2.2.5. Cần nặng .............................................................................................................32
2.2.6. Sử dụng cần khoan..............................................................................................37
2.2.7. Sự cố về cần khoan và cần nặng. ........................................................................43
2.2.8. Hiện tượng bó kẹt bộ dụng cụ khoan..................................................................45
2.3. TIẾP CẦN VÀ KÉO THẢ CỘT CẦN KHOAN ................................................47
2.3.1. Tiếp cần khoan....................................................................................................47
2.3.2. Thao tác kéo thả ..................................................................................................50
BÀI 3: DỤNG CỤ PHÁ HỦY ĐẤT ĐÁ.....................................................................52
3.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI CHOÒNG KHOAN ........................................53
3.2. CÁC LOẠI CHOÒNG KHOAN VÀ PHẠM VI SỬ DỤNG.............................55
3.2.1. Choòng cánh dẹt .................................................................................................55
3.2.2. Choòng kim cương .............................................................................................56
3.2.3. Chng chóp xoay ..............................................................................................58
3.2.4. Các loại chng đặc biệt:....................................................................................65

3.3. LOẠI BỎ CHNG KHOAN ............................................................................70
3.3.1. Phương pháp lựa chọn chng khoan ................................................................70
3.3.2. Sự cố về choòng khoan. ......................................................................................70
3.4. CÁC SỰ CỐ VỀ CHOÒNG KHOAN.................................................................71
BÀI 4: ĐỘNG CƠ ĐÁY VÀ CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ .......................................80
4.1. ĐỘNG CƠ ĐÁY ....................................................................................................81
4.1.1. Phương pháp khoan động cơ đáy trục vít ...........................................................82
4.1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ đáy trục vít..................................84
Trang 3


4.2. CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ ................................................................................113
4.2.1. Dụng cụ ổn định (Drill Stabilizer) ...................................................................115
4.2.2. Búa đập thủy lực (Drilling jars) ........................................................................120
4.2.3. Ống giảm xóc (shock sub/shock absober) ........................................................122
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................125

Trang 4


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống chuỗi cần khoan và dụng cụ phá hủy đất đá ........................16
Hình 2.1: Các thành phần của cột cần khoan ................................................................21
Hình 2.2: Mặt cắt của cần chủ đạo ................................................................................21
Hình 2.3: Cần chủ đạo ...................................................................................................22
Hình 2.4: Cần khoan và đầu nối ....................................................................................25
Hình 2.5: Cần khoan đặt tại đất liền ..............................................................................26
Hình 2.6: Za mốc nối cần khoan ...................................................................................28
Hình 2. 7: Cần khoan nặng ............................................................................................31
Hình 2.8: Cần nặng xoắn ...............................................................................................34

Hình 2. 9: Phủ hợp kim cứng bên ngoài đầu nối theo các dạng khác nhau ..................38
Hình 2.10: Hàn giữa cần khoan và Za mốc ...................................................................39
Hình 2. 11: Các phương pháp ép đầu nối vào cần khoan ..............................................41
Hình 2.12: Một số loại metric thường dùng ..................................................................44
Hình 2.13: Một số loại Colocon thường dùng ...............................................................44
Hình 2.14: Giỏ cứu kẹt ..................................................................................................44
Hình 2.15: Đặt cần khoan vào hố tiếp cần và tháo cần chủ đạo ....................................48
Hình 2.16: Vặn cần chủ đạo vào cần đơn trong hố tiếp cần ..........................................48
Hình 2.17: Nâng cần chủ đạo và cần mới lắp và vặn vào bộ khoan cụ .........................49
Hình 2.18: Nâng bộ khoan cụ lên, nhấc chấu lót và thả vào giếng ...............................49
Hình 2.19: Các thao tác kéo thả cần khoan ...................................................................50
Hình 3.1: Các loại chng cánh dẹt...............................................................................55
Hình 3. 2: Chng kim cương .......................................................................................56
Hình 3. 3: Chng chóp xoay ........................................................................................58
Hình 3. 4: Chng 3 chóp xoay răng thép .....................................................................59
Hình 3. 5: Ổ tựa chóp xoay............................................................................................60
Hình 3. 6: Hệ thống vịi phun thủy lực ..........................................................................61
Hình 3. 7: Chng đầu nhọn..........................................................................................65
Hình 3. 8: Chng lưỡi xoắn .........................................................................................66
Hình 3. 9: Chng lấy mẫu............................................................................................67
Hình 3. 10: Dụng cụ lấy mẫu.........................................................................................68
Hình 3. 11: Chng khoan lấy mẫu kim cương ............................................................69
Hình 3. 12: Các loại chng doa có lưỡi cố định, di động ............................................69
Hình 4. 1: Dụng cụ ổn định và các kiểu cánh ..............................................................116
Hình 4. 2: Định cữ .......................................................................................................117
Hình 4. 3: Các định cữ: a - các chóp xoay đặt dọc, b - các chóp xoay đặt xoắn .........117
Trang 5


Hình 4. 4: Các loại định tâm ........................................................................................118

Hình 4. 5: Bộ ổn định ..................................................................................................119
Hình 4. 6: Định tâm kiểu xoắn ....................................................................................119
Hình 4. 7: Cấu tạo của búa thuỷ lực ............................................................................121
Hình 4. 8: Bộ giảm xóc VNIIBT .................................................................................123
Hình 4. 9: Cấu tạo động cơ trục vít. ..............................................................................85
Hình 4. 10: Van thơng ...................................................................................................86
Hình 4. 11: Phần cơng tác tạo cơng suất. .....................................................................87
Hình 4. 12: Mặt cắt ngang roto và stator động cơ trục vít............................................88
Hình 4. 13: Khớp nối cong ............................................................................................90
Hình 4. 14: Trục các đăng dẫn động..............................................................................92
Hình 4. 15: Hệ thống ổ bi ..............................................................................................94
Hình 4. 16: Mặt cắt sơ đồ làm việc của bơm trục vít ....................................................96
Hình 4. 17: Động cơ trục vít ..........................................................................................96

Trang 6


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Các thông số kỹ thuật của cần chủ đạo .........................................................23
Bảng 2.2: Các thông số của cần khoan ..........................................................................27
Bảng 2. 3: Thông số kỹ thuật của đầu nối .....................................................................29
Bảng 2. 4: Giới hạn đàn hồi và ứng suất phá hủy của cần nặng ...................................34
Bảng 2. 5: Đặc tính kỹ thuật của cần khoan nặng thường .............................................35
Bảng 2. 6: Đặc tính kỹ thuật của cần nặng xoắn ...........................................................36
Bảng 3. 1: Bảng phân loại chng 3 chóp xoay theo GOST. 20692-75 .......................62
Bảng 3. 2: Phân loại chng chóp xoay theo mã hiệu IADC ........................................64
Bảng 4. 1: Đặc tính kỹ thuật của định tâm ..................................................................120
Bảng 4. 2: Đặc tính kỹ thuật của một số loại búa thủ lực............................................122
Bảng 4. 3: Lựa chọn bộ khoan cụ cho một giếng khoan tại vùng mỏ Bạch Hổ của
Vietsovpetro có các thơng số sau ................................................................................103

Bảng 4. 4: Một số hãng sản xuất động cơ đáy trên thế giới ........................................106
Bảng 4. 5: Động cơ trục vít cho mỗi khoảng khoan ....................................................107

Trang 7


GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN
1. Tên mơ đun: VẬN HÀNH HỆ THỐNG CHUỖI CẦN KHOAN VÀ DỤNG CỤ
PHÁ HỦY ĐẤT ĐÁ
2. Mã mơ đun: PETD55142
3. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơ đun:
3.1. Vị trí: Là mơ đun thuộc chun mơn của chương trình đào tạo. Mơ đun này được
dạy trước mô đun hệ thống chống ống và trám xi măng và sau các môn học, mô đun
như: Hệ thống nâng hạ, hệ thống tuần hoàn dung dịch và dạy sau các mô đun, môn
học cơ sở.
3.2. Tính chất: Mơ đun này trang bị những kiến thức, kỹ năng vận hành hệ thống
quay cần và dụng cụ phá hủy đất đá.
3.3. Ý nghĩa và vai trò của mơ đun: Giáo trình này trình bày một cách có hệ thống
các kiến thức về nguyên lý hoạt động và cấu tạo của hệ thống chuỗi cần khoan và
dụng cụ phá hủy đất đá dùng trong khoan dầu khí.
4. Mục tiêu của mô đun: Hệ thống chuỗi cần khoan và dụng cụ phá hủy đất đá một hệ
thống rất quan trọng trong ngành khoan dầu khí. Chính vì vậy địi hỏi người thợ phải
nắm được cấu tạo, vận hành thành thạo.
4.1. Về kiến thức:
A1. Mô tả và nhận biết được các loại cần khoan, chng khoan phục vụ cơng tác khoan
dầu khí.
A2. Liệt kê được thứ tự các loại cần khoan trong chuỗi cần và dụng cụ phá hủy đất đá.
A3. Giải thích được chức năng của thiết bị quay cần và dụng cụ phá hủy đất đá.
A4. Trình bày được quy trình vận hành hệ thống quay cần và dụng cụ phá hủy đất đá.
4.2. Về kỹ năng:

B1. Phân loại được các loại cần khoan.
B2. Thực hiện được thao tác kết nối cần khoan và thiết bị phụ trợ.
B3. Thực hiện được thao tác kết nối chuỗi cần khoan với cụm máy móc thiết bị quay
cần.
B4. Vận hành được hệ thống quay cần và dụng cụ phá hủy đất đá theo quy trình vận
hành.
B5. Phát hiện và xử lý được các sự cố thường gặp trong quá trình vận hành.
4.3. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
C1. Tuân thủ tuyệt đối các qui định về an toàn, pccc, nội quy phịng học/ phịng mơ hình
và quy chế của nhà trường;
C2. Tuân thủ các qui trình vận hành các thiết bị cơ khí, điện, tự động hóa có liên quan;
C3. Xác định được cơng việc phải thực hiện, hồn thành các công việc theo yêu cầu,
không để xảy ra sự cố, hư hỏng đối với hệ thống thiết bị;
Trang 8


5. Nội dung của mơ đun:
5.1. Chương trình khung
Thời gian đào tạo (giờ)
Trong đó
Mã
MH/MĐ/HP

Tên mơn học,
mơ đun

Số
tín
chỉ

Tổng
số

Lý
thuyết

Thi/
Kiểm
tra

Thực hành/
thí nghiệm/
bài tập/
thảo luận

LT

TH

Các mơn học chung/ đại cương

23

465

180

260

17

8

COMP64002

Giáo dục chính trị

4

75

41

29

5

0

COMP62004

Pháp luật

2

30

18

10

2

0

COMP62008

Giáo dục thể chất

2

60

5

51

0

4

COMP64010

Giáo dục quốc phòng và An ninh

4

75

36

35

2

2

COMP63006

Tin học

3

75

15

58

0

2

FORL66001

Tiếng Anh

6

120

42

72

6

0

SAEN52001

An tồn vệ sinh lao động

2

30

23

5

2

0

II.

Các mơn học, mơ đun chuyên
môn ngành, nghề

64

1575

443

1052

31

49

II.1.

Môn học, mô đun kỹ thuật cơ sở

13

255

120

122

9

4

MECM52003

Vẽ kỹ thuật - 1

2

45

14

29

1

1

ELEO53012

Điện kỹ thuật cơ bản

3

45

36

6

3

0

AUTM52111

Cơ sở điều khiển q trình

2

45

14

29

1

1

PETR63001

Hóa Đại cương

3

45

42

0

3

0

PETD53031

Địa chất cơ sở

3

75

14

58

1

2

Mơn học, mơ đun chun mơn
ngành, nghề

51

1320

323

930

22

45

PETD62032

Địa chất dầu khí

2

30

28

0

2

0

PETD53033

Cơ sở khoan

3

45

42

0

3

0

PETD53034

Cơ sở khai thác

3

45

42

0

3

0

PETD62035

Địa chất mơi trường

2

30

28

0

2

0

PETD62036

Ngun lý phá hủy đất đá

2

30

28

0

2

0

PETD53137

Thí nghiệm dung dịch khoan

3

75

14

58

1

2

PETD62138

Hệ thống phát lực

2

45

14

29

1

1

PETD62139

Hệ thống khí nén

2

45

14

29

1

1

PETD54140

Hệ thống nâng hạ

4

105

14

87

1

3

I

II.2.

Trang 9


PETD54141
PETD55142
PETD54143

Hệ thống tuần hoàn dung dịch
Vận hành hệ thống chuỗi cần
khoan và dụng cụ phá hủy đất đá
Hệ thống chống ống và trám xi
măng

4

105

14

87

1

3

5

135

14

116

1

4

4

105

14

87

1

3

PETD55144

Hệ thống kiểm soát giếng khoan 1

5

135

14

116

1

4

PETD63145

Hệ thống kiểm sốt giếng khoan 2

3

75

14

58

1

2

PETD54246

Thực tập sản xuất

4

180

15

155

0

10

PETD63247

Khóa luận tốt nghiệp

3

135

14

108

1

12

87

2040

623

1312

48

57

Tổng cộng

5.2.
Số
TT

1

2

3

4

5

Chương trình chi tiết mơ đun
Tên các bài trong mô đun

Bài 1: Tổng quan hệ thống quay
cần và dụng cụ phá hủy đất đá
1. Hệ thống quay cần
2. Hệ thống cột cần khoan và dụng
cụ phá hủy đất đá

Bài 2: Đầu xoay thủy lực
1.Chức năng
2.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
3. Các phương pháp bảo dưỡng đầu
xoay thủy lực
Bài 3: Vận hành bàn quay roto
1.Chức năng của bàn quay rô to
2.Cấu tạo và nguyên lý làm việc của
bàn quay rơ to
3.Quy trình vận hành và bảo dưỡng
hệ thống bàn quay rô to
Bài 4: Vận hành động cơ
Topdrive
1.Chức năng
2.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
của động cơ Topdrive
3.Vận hành và bảo dưỡng động cơ
Topdrive
Bài 5: Vận hành hệ thống cột cần
khoan và dụng cụ phá hủy đất đá
1.Các thành phần của cột cần khoan
2.Dụng cụ phá hủy đất đá

Thời gian (giờ)
Tổng
số

Lý
thuyết

Thực hành,
thí nghiệm,
thảo luận,
bài tập

Kiểm tra
LT

TH

0

0

0

0

0

0

0

0

0

18

0

0

0

4

2

2

0.5

0.5

1.5

1.5

2
0.5
1

2
0.5
1

0.5

0.5

4
0.5

4
0.5

2

2

1.5

1.5

20

2

0.5

0.5

1

1

18.5

0.5

18

104

2

98

1
1

1
1

Trang 10


6

3.Vận hành hệ thống cột cần khoan
và dụng cụ phá hủy đất đá trên mơ
hình khoan động
Bài 6: Động cơ đáy và các thiết bị
phụ trợ
1.Các thiết bị phụ trợ
2.Động cơ đáy
3.Lựa chọn và thay thế bộ khoan cụ
Tổng cộng

102

98

3

2

1
0.5
1.5
135

1
0.5
0.5
14

4

0

1

0

116

1

1

4

6. Điều kiện thực hiện mơ đun:
6.1. Phịng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn
6.2. Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn, mơ hình mơ phỏng.
6.3. Học liệu, dụng cụ, mơ hình, phương tiện: Giáo trình, giáo án, qui trình vận
hành.
6.4. Các điều kiện khác:
7. Nội dung và phương pháp đánh giá:
7.1.

Nội dung:
- Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp.
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
+ Tham gia đầy đủ thời lượng mô đun theo quy định.
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập.

7.2. Phương pháp:
Người học được đánh giá tích lũy mơ đun như sau:
7.2.1. Cách đánh giá
- Áp dụng quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy ban hành kèm theo Thơng tư
số 09/2017/TT-LĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh
và Xã hội.
- Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Dầu khí
như sau:

Điểm đánh giá
+ Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1)
+ Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2)
+ Điểm thi kết thúc mô đun

Trọng số
40%
60%

7.2.2. Phương pháp đánh giá
Trang 11


Phương pháp
đánh giá

Phương pháp
tổ chức

Hình thức
kiểm tra

Chuẩn đầu ra
đánh giá

Thường xuyên

Quan sát/

Bảng kiểm/

Câu hỏi

A1, A2, A3, A4

Hỏi đáp

Số Thời điểm
cột kiểm tra
1

Sau 15 giờ.

B1, B2, B3, B4, B5
C1, C2, C3

Định kỳ

Viết/ Thông
Tự luận/
A1, A2, A3, A4
qua sản phẩm
Trắc nghiệm/ Sản B1, B2, B3, B4, B5
học tập
phẩm học tập
C1, C2, C3

4

Sau 30 giờ

Kết thúc mô
đun

Viết/ Thông
qua sản phẩm
học tập

2

Sau 135
giờ

Tự luận và trắc
A1, A2, A3, A4
nghiệm/ Sản
B1, B2, B3, B4, B5
phẩm học tập
C1, C2, C3

7.2.3. Cách tính điểm
- Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc mô đun được chấm theo thang
điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân.
- Điểm mô đun là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của mô đun
nhân với trọng số tương ứng. Điểm mô đun theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ
số thập phân.
8. Hướng dẫn thực hiện mô đun
8.1. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng HSSV trường Cao đẳng Dầu khí.
8.2. Phương pháp giảng dạy, học tập mơ đun
8.2.1. Đối với người dạy
* Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: nêu vấn đề, hướng dẫn

đọc tài liệu, bài tập tình huống, câu hỏi thảo luận…
* Bài tập: Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập theo nội dung đề ra.
* Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra.
* Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân cơng các thành viên trong nhóm
tìm hiểu, nghiên cứu theo u cầu nội dung trong bài học, cả nhóm thảo luận, trình bày
nội dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm.
8.2.2. Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau:
- Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được
cung cấp nguồn trước khi người học vào học mô đun này (trang web, thư viện, tài liệu...)
Trang 12


- Tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết và 100% buổi học thực hành.
Nếu người học vắng >30% số tiết lý thuyết hoặc >0% số tiết thực hành phải học lại mơ
đun mới được tham dự kì thi lần sau.
- Tự học và thảo luận nhóm: là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc
theo nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 2-3 người học sẽ được cung cấp chủ đề
thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành. Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về 1
hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân cơng để phát triển và hoàn thiện
tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm.
- Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ.
- Tham dự thi kết thúc mô đun.
- Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học.
9. Tài liệu tham khảo:
[1]. Giáo trình Thiết bị khoan dầu khí – Trường Cao đẳng nghề Dầu khí.
[2]. Giáo trình Kỹ thuật khoan dầu khí – NXB Giáo dục 1995

Trang 13

BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CỘT CẦN KHOAN VÀ DỤNG CỤ PHÁ
HỦY ĐẤT ĐÁ
❖ GIỚI THIỆU BÀI 1
Bài 1 giới thiệu các kiến thức tổng quan về hệ thống cột cần khoan và dụng cụ phá hủy
đất đá để người học có được kiến thức nền tảng và dễ dàng tiếp cận công việc sau này.
❖ MỤC TIÊU BÀI 1
Sau khi học xong chương này, người học có khả năng:
➢ Về kiến thức:
-

Trình bày được chức năng của cột cần khoan và hệ thống quay cần.

-

Mô tả được cấu tạo các thành phần của cột cần khoan.

-

Mô tả được sơ đồ nguyên lý tổ hợp hệ thống quay cần.

➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
-

Tuân thủ tuyệt đối các qui định về an toàn, PCCC, nội quy phịng/xưởng và quy
chế của Nhà trường.

-

Xác định được cơng việc phải thực hiện, hồn thành các cơng việc theo yêu cầu,
không để xảy ra sự cố, hư hỏng đối với hệ thống thiết bị.

❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 1
-

Đối với người dạy:
+ Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết, thực hành hoặc tích hợp phù hợp với
bài học. Giáo án được soạn theo bài hoặc buổi dạy.
+ Tổ chức giảng dạy: Chia ca, nhóm (phụ thuộc vào số lượng sinh viên/lớp)

-

Đối với người học:
+ Chuẩn bị tài liệu, dụng cụ học tập, vở ghi đầy đủ;
+ Hoàn thành các bài thực hành kỹ năng;
+ Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập;
+ Tuần thủ quy định an toàn, giờ giấc.

❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1
-

Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng mơ hình

-

Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu.

-

Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Giáo án, giáo trình, quy trình thực hành.

-

Các điều kiện khác: Khơng có

❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 1
Bài 1: Tổng quan về hệ thống cột cần khoan và dụng cụ phá hủy đất đá

Trang 14


-

Nội dung:

✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.
✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
+ Tham gia đầy đủ thời lượng mơ đun.
+ Nghiêm túc trong q trình học tập.
-

Phương pháp:

✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: Không
✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: Không
✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: Không.
NỘI DUNG BÀI 1
1.1.

CHỨC NĂNG

Bộ khoan cụ đôi khi được gọi là bộ cần khoan, nghĩa là cơ cấu liên hệ giữa thiết bị
dẫn động quay trên bề mặt (bàn roto) và chng khoan.
Chức năng chính của nó là:
- Truyền năng lượng chính cho chng khoan để phá hủy đất đá.
- Dẫn hướng và điều khiển quỹ đạo của choòng.
- Đặt tải trọng lên chng.
- Cho phép tuần hồn dung dịch khoan với tổn thất áp suất nhỏ nhất.
- Kéo thả choòng khoan cũ và thay bằng choòng khoan mới.
- Làm nhiệm vụ thử vỉa.
- Thực hiện các công việc phụ khác như khoan doa, bơm rửa, bơm trám xi măng,
cứu chữa sự cố, sửa giếng…

Bài 1: Tổng quan về hệ thống cột cần khoan và dụng cụ phá hủy đất đá

Trang 15


1.2.

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TỔ HỢP HỆ THỐNG

Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống chuỗi cần khoan và dụng cụ phá hủy đất đá
Chú thích:
1.
2.
3.
4.

5.
6.
7.

Đầu xoay thủy lực
Đầu nối
Van ngược cần chủ lực (cần chủ đạo)
Cần chủ lực (cần chủ đạo)
Đầu nối an tồn
Vịng cao su bảo vệ
Đầu nối cái (Za mốc cái)

8. Cần khoan
9. Đầu nối đực (Za mốc đực)
10. Đầu nối chuyển tiếp
11. Cần nặng
12. Đầu nối choòng khoan
13. Chng khoan

− Cột cần khoan một kích thước hoặc một bậc được hình thành từ các ống khoan
cùng một loại đường kính ngồi. Nhiều kích thước (nhiều bậc) được hình thành từ các
loại ống đường kính khác nhau, nhiều đoạn được hình thành từ các đoạn ống có cùng
Bài 1: Tổng quan về hệ thống cột cần khoan và dụng cụ phá hủy đất đá

Trang 16


nhóm độ bền, một đường kính ngồi có cùng chiều dày thành ống và cùng cấu trúc ren
nối.
− Phần dưới cột cần khoan gồm: cần nặng, lắp trực tiếp trên choòng khoan hoặc

động cơ đáy. Cột cần khoan trong giếng khoan chịu sự tác dụng của các lực khác nhau
lực tĩnh, lực động. Trong khoan động cơ đáy các lực sau đây tác dụng lên cột cần khoan:
lực giãn chiều trục do trọng lượng cột cần và sự chênh lệch áp suất trong động cơ đáy,
lực nén chiều trục, hình thành từ trọng lực phần dưới cột cần, mô men đặt vào cần khoan
để tạo lên các chu kỳ quay. Trong khoan rơ to ngồi lực nén chiều trục và lực nén tác
dụng lên cần khoan cịn có lực bổ xung như: lực mô men uốn do tác dụng của lực ly tâm
khi cột cần quay liên tục… Ứng suất uốn trong cột cần thay đổi phụ thuộc vào tải trọng
chiều trục, tần số quay, đường kính cần khoan và giếng… dưới tác dụng của mô men
xoắn, ứng suất tiếp tuyến xuất hiện trong cột cần khoan sẽ tăng từ đáy tới miệng giếng
khoan.
❖ TÓM TẮT BÀI 1
Trong bài này, một số nội dung chính được giới thiệu:
-

Hệ thống quay cần

-

Hệ thống cột cần khoan và dụng cụ phá hủy đất đá

❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN BÀI 1
1. Hệ thống chuỗi cột cần khoan gồm những thiết bị nào? Kể tên theo trình tự lắp
đặt.
2. Chức năng chính của cột cần khoan là gì?
3. Hệ thống quay cần gồm những thiết bị nào?

Bài 1: Tổng quan về hệ thống cột cần khoan và dụng cụ phá hủy đất đá

Trang 17

BÀI 2: VẬN HÀNH HỆ THỐNG CHUỖI CẦN KHOAN
❖ GIỚI THIỆU BÀI 2
Bài 2 hướng dẫn cách vận hành hệ thống chuỗi cần khoan và dụng cụ phá hủy đất đá để
người học có được kiến thức nền tảng và dễ dàng tiếp cận công việc sau này.
❖ MỤC TIÊU BÀI 2
Sau khi học xong chương này, người học có khả năng:
➢ Về kiến thức:
- Mô tả được cấu tạo các thành phần của cột cần khoan.
- Phân biệt và liệt kê được các loại chng khoan.
- Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại choòng khoan.
- Lựa chọn được dụng cụ phá hủy đất đá.
➢ Về kỹ năng:
- Vận hành được hệ thống cột cần khoan và dụng cụ phá hủy đất đá đúng quy trình.
➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
- Tuân thủ tuyệt đối các qui định về an toàn, PCCC, nội quy phòng/xưởng và quy
chế của Nhà trường.
- Tuân thủ các qui trình vận hành các thiết bị cơ khí, điện, tự động hóa có liên
quan.
- Xác định được cơng việc phải thực hiện, hồn thành các cơng việc theo yêu cầu,
không để xảy ra sự cố, hư hỏng đối với hệ thống thiết bị.
❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 2
-

Đối với người dạy:
+ Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết, thực hành hoặc tích hợp phù hợp với
bài học. Giáo án được soạn theo bài hoặc buổi dạy.
+ Tổ chức giảng dạy: Chia ca, nhóm (phụ thuộc vào số lượng sinh viên/lớp)

-

Đối với người học:
+ Chuẩn bị tài liệu, dụng cụ học tập, vở ghi đầy đủ;
+ Hoàn thành các bài thực hành kỹ năng;
+ Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập;
+ Tuần thủ quy định an toàn, giờ giấc.

❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 2
Bài 2: Vận hành hệ thống chuỗi cần khoan

Trang 18


-

Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng mơ hình

-

Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu.

-

Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Giáo án, giáo trình, quy trình thực hành.

-

Các điều kiện khác: Khơng có

❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 2

-

Nội dung:

✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.
✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
+ Tham gia đầy đủ thời lượng mơ đun.
+ Nghiêm túc trong q trình học tập.
-

Phương pháp:

✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: Không
✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: Không
✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: 4 điểm kiểm tra thực hành trên mô hình mơ phỏng.
NỘI DUNG BÀI 2
2.1.

KHÁI NIỆM VÀ CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG CHUỖI CẦN KHOAN

2.1.1. Khái niệm
Cột cần khoan là khâu nối liên hệ giữa thiết bị khoan trên bề mặt với dụng cụ phá
hủy đất đá dưới đáy giếng khoan. Cột cần khoan là cột ống bằng thép gồm nhiều đoạn
ống có kích thước khác nhau được nối lại với nhau bằng ren.
Cột cần khoan được tạo thành bởi các đoạn cần dựng nối lại với nhau, và các đoạn
cần dựng được tạo thành bởi các đoạn cần khoan nối với nhau. Chiều dài đoạn cần dựng
phụ thuộc vào chiều cao của tháp khoan, chiều cao của tháp khoan phụ thuộc vào chiều

sâu của giếng khoan.

Bài 2: Vận hành hệ thống chuỗi cần khoan

Trang 19


2.1.2. Chức năng của cột cần khoan
Cột cần khoan là cơ cấu liên hệ giữa thiết bị dẫn động quay đặt trên bề mặt và
chng khoan. Chức năng chính của nó là:
2.2.

Truyền năng lượng cần thiết cho chng khoan để phá hủy đất đá.
Dẫn hướng và điền khiển qũy đạo của chng.
Đặt tải trọng lên chng.
Cho phép tuần hồn dung dịch khoan với tổn thất áp suất bé nhất.
Truyền năng lượng thủy lực cho động cơ đáy.
Dùng cột cần khoan để kiểm soát giếng khoan trong chống phun trào.
CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG CHUỖI CẦN KHOAN

Trên mặt, cần chủ đạo nối với bộ khoan cụ và đầu xoay thủy lực được treo lên móc
nâng. Bộ khoan cụ quay được nhờ cần chủ đạo. Hai van an toàn cho phép đóng lỗ thơng
bên trong. Các thiết bị chính ở đây bao gồm:
- Cần chủ lực.
- Cần khoan.
- Cần khoan nặng.
- Cần nặng.
- Các thiết bị phụ trợ gồm các thiết bị định tâm cần nặng, thiết bị giảm xóc, các
loại đầu nối khác nhau…

Bài 2: Vận hành hệ thống chuỗi cần khoan

Trang 20


Hình 2.1: Các thành phần của cột cần khoan
2.2.1. Cần chủ lực
Là khâu nối giữa cần khoan và đầu thuỷ lực. Cần chủ đạo tạo nên một môi trường
trung gian nhận chuyển động quay từ bàn Roto truyền cho choòng qua một cột cần
khoan. Để nhận được chuyển động quay này, cần chủ đạo phải có hình dáng bên ngồi
được cấu tạo đặc biệt. Cần chủ đạo có tiết diện hình vng, hình sáu cạnh, và hình tám
cạnh.
Cần chủ đạo thường có các đường kính quy ước: 65; 80; 112; 140; 155 (mm).
Chiều dài cần chủ đạo thường cỡ 1214m (4054ft).

Hình 2.2: Mặt cắt của cần chủ đạo
Bài 2: Vận hành hệ thống chuỗi cần khoan

Trang 21


Đầu cần có thể được chồn dày hoặc khơng chồn dày. Loại khơng chồn dày ít được
sử dụng vì đầu ren của cần yếu. Người ta sản xuất hàng loạt các cần chủ đạo đồng bộ
với perekhốt trên và dưới của nó.
Để hạn chế sự hỏng hóc cần chủ lực khi tháo mở thì hai đầu cần chủ lực được nối
với đầu bảo vệ.

Hình 2.3: Cần chủ đạo

Bài 2: Vận hành hệ thống chuỗi cần khoan

Trang 22


Bảng 2.1. Các thông số kỹ thuật của cần chủ đạo
Size

mm

Upper box connection

in

Length
in

Type(LH)

Lower pin connection

O.D.

Std

optional

Std

optional

Thread

O.D.

Driving section
I.D.

Cross
flat

For
square
kelly

Cross
corner for
hexagonal
kelly

63.5

2 1/2

12.19

6
5/8REG

4
1/2REG

196.8

146

NC26

85.7

31.8

63.5

83.3

76.2

3

12.19

6
5/8REG

4
1/2REG

196.8

146

NC31

104.8

44.4

76.2

100

85.7

88.9

3 1/2

12.19

6
5/8REG

4
1/2REG

196.8

146

NC38

120.6

57.2

88.9

115.1

100.8

6
5/8REG

4
1/2REG

196.8

146

NC46

158.8

71.4

108

141.3

122.2

6
5/8REG

4
1/2REG

196.8

146

NC50

161.9

71.4

108

141.3

122.2

108

133.4

4 1/4

5 1/4

12.9

12.9

6
5/8REG

196.8

5 1/2FH

177.8

82.6

133.3

175.4

151.6

6
5/8REG

196.8

NC56

177.8

82.6

133.3

175.4

151.6

Bài 2: Vận hành hệ thống chuỗi cần khoan

Trang 23


Bài 2: Vận hành hệ thống chuỗi cần khoan

Trang 24