Thực tập khoan 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH
KHOA KĨ THUẬT ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ
BỘ MƠN KHOAN KHAI THÁC
----------

GEOPET

BÁO CÁO MƠN HỌC
THỰC TẬP KHOAN
Nhóm 5_Lớp DC15KK
GVHD:

TP. HỒ CHÍ MINH 14/01/2018

1


DANH SÁCH
NHĨM 5
STT

TÊN

MSSV

1

ĐỖ VIỆT TỒN

1513529

2

NGUYỄN VĂN TRỌNG

1513704

3

NGƠ QUỐC TUẤN

1513829

4

NGUYỄN XN TRỰC

1513804

5

2


BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN

MỤC LỤC

I.

Các hệ thống, thiết bị chính của giàn................................................................2

1.

Tháp khoan...........................................................................................2

2.

Hệ thống cung cấp năng lượng:.................................................................4

3.

Hệ thống nâng thả:.................................................................................7
a. Tời khoan (Hình 7):..............................................................................7
b. Rịng rọc:...........................................................................................8
c. Elevator:............................................................................................8

4.

Hệ thống xoay (Roto)...............................................................................9
a. Đầu xoay thủy lực:...............................................................................9
b. Bàn rotor:........................................................................................10

5.

Hệ thống tuần hoàn dung dịch:...............................................................12

6.

Hệ thống đo trong khi khoan:.................................................................14

7.

Dụng cụ khoan.....................................................................................14
a. Cần chủ đạo......................................................................................14
b. Choong khoan...................................................................................15
c. Ống lấy mẫu.....................................................................................15
d. Dụng cụ kẹp cần khoan.......................................................................15

II. Khoan khảo sát địa chất...........................................................................16
1.

Làm nền bằng phẳng, tạo hố khoan và bể đựng dung dịch khoan:.................16

2.

Quy trình lắp đặt các thiết bị và dựng tháp:...............................................16

3.

Quy trình khoan phá, tiếp cần:................................................................16

4.

Quy trình lấy mẫu:...............................................................................17

5.

Quy trình thí nghiệm SPT:.....................................................................18

III.

Xác lập cột địa tầng................................................................................20

IV.

KẾT LUẬN.........................................................................................21

TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................22

1


BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. Tháp khoan........................................................................................................5
Hình 2. chân cố định và 1 chân di động.........................................................................6
Hình 3. Động cơ Diezel..................................................................................................7
Hình 4. Các thơng số của động cơ Diezel......................................................................7
Hình 5. Máy ly hợp.........................................................................................................8
Hình 6. Tời khoan.........................................................................................................10
Hình 7. Rịng rọc..........................................................................................................11
Hình 8. Elevator...........................................................................................................12
Hình 9. Hệ thống xoay..................................................................................................13
Hình 10. Các bộ phận của hệ thống xoay.....................................................................14
Hình 11. Bộ phận hộp số..............................................................................................14
Hình 12. Máy bơm dung dịch.......................................................................................15
Hình 13. Ống hút..........................................................................................................16
Hình 14. Dung dịch khoan lên khỏi giếng được dẫn vào hố........................................16
Hình 15. Hố được đào sẵn............................................................................................16
Hình 16. Đồng hồ đo lưu lượng....................................................................................17

Hình 17. Cần chủ đạo vào cần thường.........................................................................18
Hình 18. Choong khoan mở lỗ......................................................................................18
Hình 19. Ống lấy mẫu nguyên dạng.............................................................................19
Hình 20. Quang treo.....................................................................................................19

2


BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN

LỜI NÓI ĐẦU
Người kỹ sư địa chất hay dầu khí đều là những người được đào tạo chuyên sâu
trong lĩnh vực kỹ thuật Địa chất và dầu khí. Họ là những người thầy về kỹ thuật, có
khả năng giải quyết sắc bén, sáng tạo và linh hoạt mọi vấn đề thực tế đặt ra liên quan
đến chun mơn của mình. Để làm được điều đó, địi hỏi kĩ sư không những phải nắm
vững lý thuyết cơ bản đã học, mà cịn phải có kinh nghiệm. Muốn có được kinh
nghiệm đó, phải gắn liền thực hành với lý thuyết ngay từ khi cịn học tập tại trường.
Chính vì lẽ đó, hằng năm khoa KT Địa chất & Dầu khí trường ĐHBK Thành phố
HCM đã tổ chức những buổi thực tập đi kèm với các môn cơ sở ngành như Cơ sở
khoan khai thác dầu khí và Địa chất dầu khí. Chính những cơ hội thực tập này đã giúp
cho các sinh viên có cơ hội tiếp cận vơi thực tế và hiểu rõ hơn về lý thuyết trong q
trình thực tập ngồi khoan trường.
Trong năm 2018, khóa 2015 chúng em đã có được những buổi thực tập môn Cơ
sở khoan vào ngày 21/01/2018 tại trường Đại học Bách Khoa. Thời gian thực tập tuy
hạn chế nhưng thật sự có ý nghĩa đối với chúng em. Buổi thực tập giúp chúng em thực
hành thuần thục từng thao tác khi làm việc, quan sát thực tế được các dụng cụ và thiết
bị khoan được vận hành bởi các các công nhân, cũng như hiểu rõ hơn về chức năng
mỗi bộ phận chúng mà qua sách vở chúng em vẫn cịn mơ hồ. Ngồi ra, cịn giúp
chúng em củng cố và hiểu hơn về lý thuyết, qua đó có mối liên hệ giữa lý thuyết và
thực hành, cũng như có cái nhìn tổng quan về cơng tác khoan.

Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy ThS. Trần Nguyễn Thiện Tâm
cùng thầy ThS. đã tận tình hướng dẫn chúng em, và khoa KT Địa chất & Dầu khí đã
tạo điều kiện cho chúng em hồn thành mơn thực tập Khoan này.
Sự thiếu kinh nghiệm thực tế của chúng em nên chắc chắn vẫn cịn nhiều thiếu
sót trong bài báo cáo, nhóm chúng em rất mong nhận được sự góp ý chân thành từ quý
thầy cô cùng các bạn sinh viên.
TP. Hồ Chí Minh 25/01/2018
Nhóm 5

3


BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN

I.

Các hệ thống, thiết bị chính của giàn
1. Tháp khoan
Tháp khoan là cấu trúc dạng tháp, chịu lực dùng để nâng, kéo thả các vật như:
cần khoan, ống chống và bộ khoan cụ thông qua hệ thống rịng rọc kết hợp với
dây cáp. Trong tháp có bố trí hệ thống palang, nơi dựng cần khoan và một số thiết
bị khoan. Giếng khoan càng sâu cần sử dụng tháp càng cao vì nó cho phép thả cần
dựng dài. Có hai loại tháp chủ yếu là tháp tiêu chuẩn (tháp 4 chân) và tháp chữ A
(tự hành, tháp gập, tháp lồng).
Trong thực tế, người ta gọi chung là tháp khoan nhưng cần phân biệt điểm khác
nhau giữa chúng sau đây:
 Tháp 4 chân (tiêu chuẩn): được lắp ráp từ các chi tiết riêng biệt bằng bu
long và hàn tại khoan trường và phải tháo dỡ khi di chuyển thiết bị
khoan đến vị trí khác. Loại tháp này thường có kích thước: 40-40-163 ft
(tháp động học) và 30-30-147 ft(tháp tĩnh). Tháp 4 chân thường dùng

cho khoan khoáng sản cứng, khoan dầu khí và giếng khoan sâu trên đất
liền sử dụng các dàn khoan cố định
 Tháp chữ A (tự hành): khác với tháp 4 chân, tháp chữ A được lắp ráp
tồn bộ tại xưởng chế tạo và khơng bao giờ tháo rời nữa. Loại tháp này
có thể gập được hoặc lồng vào nhau để giảm kích thước khi di chuyển
hoặc sử dụng khi mặt bằng bị giới hạn. Tháp chữ A thường sử dụng cho
các giếng khoan sâu như giếng khoan dầu khí.
Tháp khoan được sử dụng trong buổi thực tập là loại tháp 3 chân. Loại này
dùng chủ yếu cho khoan tay và khoan khảo sát ĐCCT (Hình 1)

4


BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN

Hình 1. Tháp khoan

Tháp 3 chân:
- Tháp 3 chân gồm: 2 chân cố định và 1 chân di động (Hình 2 ).
- Tháp được dựng với chiều cao phù hợp với điều kiện địa hình và yêu
cầu công tác làm việc.
- Trên đỉnh tháp được treo một rịng rọc tĩnh luồn dây cáp nhằm mục đích
nâng hạ bộ khoan cụ.
Tùy theo chiều dài cần dựng mà chọn chiều cao tháp. Chiều cao tháp cần dựng
được chọn theo chiều sâu giếng khoan.

5


BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN

Hình 2. chân cố định và 1 chân di động

2. Hệ thống cung cấp năng lượng:
Mỗi giàn khoan sử dụng các động cơ diesel hoặc tuabin khí làm nguồn cung
cấp năng lượng chính. Tùy thuộc vào kích thước và chiều sâu tối đa khoan được,
thiết bị khoan có thể được trang bị một hoặc nhiều động cơ. Các thiết bị khoan sâu
có từ 3 đến 4 động cơ, với tổng công suất hơn 3000 mã lực, đủ năng lượng cung
cấp cho các hoạt động của giàn khoan.
Hai phương pháp truyền tải năng lượng là truyền tải cơ năng và truyền tải điện
năng được sử dụng rộng rãi.
Hệ thống cung cấp năng lượng được sử dụng trong buổi thực tập là máy
khoan XY-1 (Hình 4) có động cơ Diezel (bộ phận phát lực) với nhiệm vụ cấp
năng cho toàn bộ các thiết bị trên máy khoan hoạt động.

6


BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN

Hình 3. Động cơ Diezel

Các thơng số của động cơ Diezel (Hình 5):
 Cơng suất của động cơ Diezel: 10,5 kW
 Khối lượng: 160 Kg.
 Số hiệu động cơ: 95270967
 Năm sản xuất: 201

Hình 4. Các thông số của động cơ Diezel

7


BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN
Hình 5: Các thơng số của động cơ Diezel
Động cợ diezel phát lực truyền đến một máy ly hợp, máy ly hợp có nhiệm vụ
truyền lực cho 3 bộ phận khác hoạt động (Hình 6):
 Truyền lực đến Bơm pittong để hút dung dịch từ bình chứa nhớt API 10
truyền đến bộ phận thủy lực để đẩy 2 ty thủy lực kéo theo trục spidel có
gắn cần chủ đạo đi lên. Sau đó dung dịch lại trở về bình chứa nhờ vào
một hê thống kín tuần hoàn.
 Truyền lực đến máy bơm dung dịch khoan nhờ vào 1 cánh tay đòn.
 Truyền lực đến tời khoan để nâng thả bộ khoan cụ.

Bộ phận truyền lực lên tời khoan
Bơm pittong
Bình chứa dung dịch nhớt API 10

3. Hệ thống nâng thả:

Cánh tay địn

Máy ly hợp

Hình 5. Máy ly hợp

Bao gồm: Tháp khoan, tời khoan, ròng rọc, cáp khoan, Elevator.

a. Tời khoan (Hình 7):
8

BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN
Tời khoan dùng để nâng thả và treo bộ khoan cụ, cột ống chống, di
chuyển các vật nặng và thực hiện các chức năng phụ trợ khác.
Tời khoan là một khung bằng kim loại trên đó có gắn các ổ bi để đỡ trục
tời và trục truyền. Tời có trang bị phanh để hãm hoặc giảm tốc độ quay của
tang tời. Tời khoan gồm một tang tời chính để cuộn cáp khoan và một đến
hai tang phụ, nhỏ hơn (thường gọi là sand rells) được dùng để tháo vặn cần
khoan, nới lỏng ren khi tháo cần, thả các dụng cụ nhẹ xuống đáy, di chuyển
các vật nhẹ quanh sàn khoan. Các tang phụ này được bố trí ngay bên cạnh
tang tời chính hoặc được thiết kế độc lập thành tời phụ riêng.
Hệ thống tời khoan được sử dụng trong buổi thực tập gồm: một tang
tời chính để cuộn cáp khoan, 2 phanh để hãm hoặc tăng giảm tốc độ quay
tang tời. Trong lúc khoan, tời khoan khơng hoạt động.

Hình 6. Tời khoan

b. Rịng rọc:

Rịng rọc dùng để biến đổi chuyển đổi quay của tang rời thành chuyển
động tịnh tiến của móc nâng và đồng thời giảm tải cho dây cáp.
9


BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN
Có 2 loại rịng rọc: Rịng rọc tĩnh và rịng rọc động
Rịng rọc tĩnh có cấu tạo một khung đỡ, trên đó có lắp ổ trục và trục con
lăn. Khung đỡ này thường được gắn liền với nóc tháp. Để cáp khoan khơng
bật khỏi rãnh con lăn khi làm việc, người ta sử dụng vỏ bảo vệ.

Rịng rọc động gồm một vỏ hàn, trong đó có lắp các ổ trục, các trục lăn
con lăn như trong ròng rọc tĩnh.
Cáp khoan được mắc và các con lăn của ròng rọc tĩnh (cố định) và ròng
rọc động theo một sơ đồ nhất định trong hệ thống ròng rọc.
Ròng rọc được sử dụng trong
buổi thực tập là 1 ròng rọc tĩnh
(Hình 8) được gắn vào móc ở
trên đỉnh tháp khoan. Dây cáp
luồn qua ròng rọc: một đầu dây
gắn trực tiếp vào tời khoan, đầu
còn lại được gắn vào các cần
khoan và bộ khoan cụ thông qua
1 Elevator gắn vào đầu nối của
các cần khoan hoạt động cùng
với tời khoan trong lúc tiếp cần
và tháo cần.

Rịng rọc tĩnh

Cáp khoan

Hình 7. Ròng rọc

c. Elevator:

Elevator là một dụng cụ đặc biệt được sử dụng để nâng thả thiết bị dạng
ống (các loại cần khoan và ống chống)
Dùng để móc vào đầu nối ở đầu cột cần dựng trong quá trình kéo, thả bộ
dụng cụ khoan, nhằm giúp cho việc lắp vào và tháo ra cột cần được nhanh
chóng. Vịng chốt của elevator có chốt giữ có thể trượt lên, trượt xuống theo

thân của nó.
10


BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN
Khi móc elevator vào cột cần khoan phải nâng nó lên trên cùng để “mở
cửa” cho cột cần bắt vào, cịn khi đã móc xong phải bật vịng chốt xuống,
xoay cho chốt vào vị trí rãnh khóa giữ khơng cho cột cần khoan tuột ra
trong q trình kéo thả.
Cần chú ý tới quy định về tải trọng nâng, kích thước loại đầu nối của cột
cần khoan để chọn cho phù hợp, tránh nhầm lẫn, ví dụ trên mặt ngoài của
elevator ghi ký hiệu 2,5H – 42, nghĩa là tải trọng nâng 2,5tấn, dùng cho đầu
nối đường kính 42mm.

Hình 8. Elevator

4. Hệ thống xoay (Roto)
Bao gồm: Đầu xoay thủy lực (cịn gọi là đầu xa nhích), cần chủ đạo và bàn
rotor.
a. Đầu xoay thủy lực:
Đầu xoay thủy lực là bộ phận nối giữa hệ thống pa lăng và cột cần
khoan, thực sự là một chi tiết rất quan trọng và phức tạp vì nó:
 Đỡ tồn bộ trọng lượng bô khoan cụ
 Cho phép bộ khoan cụ quay
11


BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN
 Làm kín áp suất và là đường dẫn dung dịch khoan trong bộ khoan
cụ.

Đầu xoay thủy lực gồm hai phần chính: phần khơng xoay (được treo vào
móc nâng) và phần xoay (nối với cột cần khoan). Để làm kín giữa hai phần
xoay và khơng xoay, người ta sử dụng
các vòng đệm đặt giữa ty và thân
(ngăn dịng dung dịch cao áp và ngăn
dầu bơi trơn khơng bị rị ra ngồi).
Đầu xoay thủy lực có một vịng đỡ
lớn, hợp với bên trong của móc nâng
ở đáy ròng rọc động. Vòi xoay (rotary
hose) được gắn vào cổ ngỗng
(gooseneck) ở một bên đầu xoay. Nhờ
khuỷu rỗng này mà dung dịch khoan
đi qua đầu xoay thủy lực.

b. Bàn rotor:

Tên gọi bàn rotor xuất phát từ
phương pháp khoan rotor. Vận hành
nhờ động cơ điện riêng, bàn rotor
gồm nhiều chi tiết. Bàn dẫn động cần
chủ đạo dẫn động ống lót cần chủ đạo
và làm phù hợp với các chấu lót. Bộ
chấu lót là một dụng cụ dạng dải (tấm)
có gắn các răng kẹp chặt khi đặt nó
xung quanh cần khoan, giữ cần khoan
treo lơ lửng trong giếng khi tháo cần
chủ đạo.

Hình 9. Hệ thống xoay

Hệ thống xoay (Hình 10, Hình 11, Hình 12) được sử dụng trong buổi
thực tập bao gồm 1 đầu xoay thủy lực (được gắn vào cổ ngỗng treo trên
đỉnh tháp) nối với cần chủ đạo; 1 đầu xa nhích giữ chặt cần chủ đạo và
được điều khiển bằng khóa; 2 ti thủy lực có thể di chuyển lên xuống kéo
theo trục spidel có gắn cần chủ đạo bên trong nhờ áp suất được tạo ra từ
việc nén ép dung dịch nhớt API 10 nhờ hệ thống tuần hoàn thủy lực, áp
suất này được điều chỉnh bằng bộ phận hộp số.

12


BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN

Hình 10. Các bộ phận của hệ thống xoay

Đầu xa nhích

Ti thủy lực

Trục spidel

13


BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN

Hộp số

Cơn hộp số

Hình 11. Bộ phận hộp số

5. Hệ thống tuần hoàn dung dịch:

Hệ thống tuần hồn dung dịch có nhiệm vụ vận chuyển mùn khoan từ đáy
giếng lên bề mặt kịp thời và nhanh chóng, đồng thời tạo điều kiện tốt nhất (thay
đổi kịp thời tính chất dung dịch phù hợp với thành hệ) để thi cơng giếng an tồn
và hiệu quả.
Máy bơm hút dung dịch từ các bể chứa dung dịch và đẩy chúng theo đường
ống cao áp đến ống đứng. Ống đứng là một ống bằng thép lắp thẳng đứng trên
một chân của tháp khoan. Dung dịch chảy qua ống đứng vào đoạn ống mềm bằng
cao su được gia cường cốt thép rất bền đến đầu xoay thủy lực.
Dung dịch tiếp tục chảy vào cần chủ đạo, cần khoan, cần nặng rồi thốt ra các
vịi phun thủy lực ở choong khoan. Sau đó dung dịch đi ngược lên bề mặt theo
khoảng khơng vành xuyến giữa thành giếng và bộ khoan cụ. Cuối cùng dung dịch
rời khỏi giếng theo đường hồi dung dịch và chảy vào bể chứa dung dịch sau khi
dẫn qua các thiết bị xử lí dung dịch như sàn rung, thiết bị tách cát, thiết bị lắng
bùn, thiết bị tách khí. Dung dịch hồi về các bể chứa dung dịch và được gia công
lại rồi bơm tiếp tục và giếng.
Như vậy, hệ thống tuần hoàn dung dịch là một hệ thống kín. Dung dịch khoan
được tuần hồn nhiều lần trong quá trình khoan giếng. Theo định kỳ người ta
thêm nước, sét và các hóa chất để bù và sự mất dung dịch và thành hệ, do tang thể
tích giếng khoan hoặc phải điều chỉnh các tính chất của dung dịch cho thích ứng
với các thành hệ đang khoan.
Hệ thống tuần hồn dung dịch (dung dịch ở đây là nước bình thường)
được sử dụng trong buổi thực tập khoan bao gồm: Một máy bơm dung dịch (máy
14


BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN

bơm pittong với lưu lượng Q không đổi) hút nước qua một ống hút đặt trong một
cái hố đã được đào và đổ đầy nước; dung dịch được đưa lên trên tháp khoan trong
một đoạn ống và tiếp tục đi xuống cần chủ đạo, chuỗi cần khoan và đi xuống
giếng sau đó đi lên theo khoảng không vành xuyến; cuối cùng trở lại hố được đào
sẵn nhờ một đoạn đất được bồi lên để dẫn nước vào hố; thỉnh thoảng công nhân
khoan phải cho thêm thêm nước vào hố để bù vào sự mất mát dung dịch của thành
hệ do tăng thể tích giếng khoan. Do đó, hệ thống tuần hồn dung dịch ở đây là
một hệ kín, dung dịch được tuần hồn nhiều lần trong quá trình khoan.

Hình 12. Máy bơm dung dịch

Hình 13. Ống hút

15


BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN

6. Hệ thống đo trong khi khoan:

Hệ thống thiết bị đo các thông số khoan gồm hai loại thiết bị hiển thị và thiết bị
tự ghi.
Hệ thống đo trong buổi thực tập gồm 2 đồng hồ đo áp suất của tải trọng lên
choong khoan và lưu lượng của dung dịch khoan trong máy bơm dung dịch (Hình
17).
Chiều sâu của giếng được xác định bằng cách cộng tổng chiều dài của chuỗi
cần khoan giếng dưới với nhau.

Hình 16. Đồng hồ đo lưu lượng

7. Dụng cụ khoan
16


BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN
Trong thực tập khoan, bộ dụng cụ khoan bao gồm các dụng cụ sau: Cần

khoan (gồm cần chủ đạo và cần khoan thường), choòng khoan, ống lấy
mẫu và đầu nối chuyển tiếp.
a. Cần chủ đạo
-

Được sử dụng để truyền động năng quay từ máy khoan trên mặt đất xuống
chng khoan.

Hình 17. Cần chủ đạo vào cần thường

b. Choong khoan

Dụng cụ dùng để khoan mở lỗ và phá hủy đất đá.

Hình 18. Choong khoan mở lỗ

c. Ống lấy mẫu
17


BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN
Ống có nhiệm vụ chứa mẫu đất đá ở đáy lỗ khoan, bảo vệ mẫu nguyên dạng v
định hướng cho lỗ khoan. Có 2 dạng ống lấy mẫu:

- Ống lấy mẫu nguyên dạng
- Ống lấy mẫu SPT

Hình 19. Ống lấy mẫu nguyên dạng

d. Dụng cụ kẹp cần khoan

Quang treo: Dùng để móc vào dướ xanhích đơn giản khi khoan, hoặc móc vào
dưới mupta khi kéo, thả bộ dụng cụ khoan ở những lỗ khoan nơng.

Hình 20. Quang treo

18