luận án tiến sĩ kỹ thuật nghiên cứu hoàn thiện chế độ công nghệ khoan các giếng có độ dời đáy lớn ở thềm lục địa nam việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

Nguyễn Thế Vinh

NGHIÊN CỨU HỒN THIỆN
CHẾ ĐỘ CƠNG NGHỆ KHOAN CÁC GIẾNG
CÓ ĐỘ DỜI ĐÁY LỚN Ở THỀM LỤC ĐỊA NAM VIỆT NAM

Chuyên ngành: Khoan và hoàn thiện giếng dầu khí
Mã số: 62.53.50.01

TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2012


Cơng trình được hồn thành tại: Bộ mơn Khoan - Khai thác,
Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Lê Xuân Lân
2. TSKH. Trần Xuân Đào
Phản biện 1: PGS.TS. Trƣơng Biên
Hội Công nghệ Khoan - Khai thác Việt Nam
Phản biện 2: PGS.TS. Nguyễn Sỹ Ngọc
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Phản biện 3: TS. Nguyễn Xn Hịa
Tập đồn Dầu khí Quốc gia Việt Nam

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường

họp tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Đông Ngạc - Từ Liêm Hà Nội vào hồi .... giờ .... ngày .... tháng .... năm 2012

Có thể tìm hiểu luận án tại Thư viện Quốc gia Hà Nội hoặc
Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, hoạt động khoan đang được đẩy mạnh trên hầu hết các bể
trầm tích của Việt Nam. Theo kế hoạch phát triển của Tập đồn Dầu khí
Quốc gia Việt Nam, từ nay cho đến năm 2015, mỗi năm dự kiến khoan
thêm 65 đến 75 giếng, bao gồm cả giếng tìm kiếm, thăm dò và khai thác.
Phần lớn các giếng thăm dò, khai thác ở thềm lục địa Nam Việt Nam
đều là giếng định hướng. Khi độ sâu giếng tăng, cùng nghĩa với góc
nghiêng và độ dời đáy của giếng gia tăng. Hệ động lực học quá trình khoan
dễ mất ổn định và làm giảm hiệu quả của công tác khoan.
Để nâng cao hiệu quả công tác khoan, cần phải nghiên cứu các yếu tố
ảnh hưởng tới quá trình khoan. Các nghiên cứu trước đây chỉ nghiên cứu
đơn lẻ một vấn đề nên chưa đánh giá được ảnh hưởng đồng thời của tất cả
các yếu tố đến hệ động lực học quá trình khoan. Do đó, nghiên cứu, đánh
giá tác động đồng thời của nhiều yếu tố để lựa chọn các thông số chế độ
khoan tối ưu là cần thiết.
2. Mục đích nghiên cứu của luận án
Nghiên cứu trạng thái của hệ động lực học q trình khoan khi thi
cơng các giếng định hướng tại các mỏ dầu khí ở thềm lục địa Nam Việt
Nam, đặc biệt là mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng. Đây là cơ sở để hồn thiện các
thơng số chế độ khoan nhằm nâng cao hiệu quả công tác khoan các giếng
có độ dời đáy lớn ở thềm lục địa Nam Việt Nam.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tƣợng nghiên cứu: Hệ động lực học quá trình khoan khi thi

cơng các giếng xiên định hướng có độ dời đáy lớn để thăm dò và khai thác
dầu khí ở thềm lục địa Nam Việt Nam.
- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu các yếu tố có thể điều khiển trong
quá trình hệ động lực học quá trình khoan làm việc, cụ thể là các thông số
chế độ khoan bao gồm tải trọng chiều trục, tốc độ vòng quay và lưu lượng
bơm khi khoan các đoạn thân giếng nghiêng.


4. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả công tác khoan;
- Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết Tai biến (Catastrof), lý thuyết Ánh
xạ, lý thuyết Năng lượng cơ học riêng để đánh giá trạng thái, hiệu quả làm
việc của hệ động lực học q trình khoan các giếng có độ dời đáy lớn tại
mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng, đồng thời lựa chọn các thông số chế độ khoan
tối ưu khi khoan các đoạn thân giếng này.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phương pháp thư mục: Thu thập, thống kê, phân tích số liệu thực tế
về các thông số chế độ khoan qua từng mét khoan khi thi cơng các giếng
có độ dời đáy lớn tại mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng;
- Phương pháp lý thuyết: Nghiên cứu ứng dụng các lý thuyết cho phép
đánh giá trạng thái và hiệu quả làm việc của hệ động lực học quá trình
khoan và cho phép lựa chọn các thông số chế độ khoan tối ưu;
- Ứng dụng công nghệ thông tin: Sử dụng các phần mềm tin học trong
khảo sát, đánh giá và phân tích số liệu.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu, đánh giá hệ động lực học quá trình
khoan trên quan điểm bền động học bằng các lý thuyết Tai biến và lý
thuyết Ánh xạ cho phép đánh giá ảnh hưởng đồng thời của tất cả các yếu
tố tác động đến trạng thái làm việc của hệ động lực học quá trình khoan.
Khắc phục nhược điểm của các nghiên cứu trước đây, chỉ dừng lại ở mức

độ đánh giá ảnh hưởng riêng biệt của từng yếu tố.
- Ý nghĩa thực tiễn: Lựa chọn các thông số chế độ khoan tối ưu trên
quan điểm Bền động học và Năng lượng cơ học riêng tối thiểu cho phép hệ
động lực học quá trình khoan làm việc ổn định, tiêu hao năng lượng nhỏ
nhất, tuổi thọ thiết bị cao nhất, tăng tối đa tốc độ cơ học khoan và giảm giá
thành thi công khoan.
7. Điểm mới của luận án
- Nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của tất cả các yếu tố địa chất, công


nghệ, kỹ thuật... đến q trình khoan;
- Lựa chọn thơng số chế độ khoan dựa trên bản chất về động lực học
và năng lượng tiêu hao nhỏ nhất để phá hủy đá.
8. Luận điểm bảo vệ
- Đá móng mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng thuộc thềm lục địa Nam Việt
Nam là đối tượng phức tạp đối với quá trình khoan. Hệ động lực học q
trình khoan trong đá móng của các giếng có độ dời đáy lớn ln làm việc
trong trạng thái kém ổn định, hiệu quả khoan không cao;
- Lựa chọn các thông số chế độ khoan tối ưu trên quan điểm bền động
học và năng lượng cơ học riêng tối thiểu thông qua xử lý tổng hợp các số
liệu khoan thực tế sẽ tăng sự ổn định của các thông số chế độ khoan ở đáy,
tăng tốc độ cơ học và giảm giá thành mét khoan.
9. Cơ sở tài liệu của luận án
Luận án được xây dựng trên cơ sở: Các tài liệu thi công giếng khoan
khai thác dầu khí tại các mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng thuộc LD Việt-Nga
VietsovPetro; Các báo cáo tổng kết hoạt động thăm dị, khai thác dầu khí ở
thềm lục địa Nam Việt Nam của Tập đồn dầu khí Quốc gia Việt Nam;
Các bài báo và các cơng trình nghiên cứu khoa học của các tác giả trong
nước và nước ngoài đăng trên các tạp chí chuyên ngành.
10. Khối lƣợng và cấu trúc của luận án

Luận án gồm phần mở đầu, 4 chương nội dung nghiên cứu và phần kết
luận, kiến nghị. Tồn bộ nội dung được trình bày trong 126 trang, trong đó
có 15 bảng và 67 đồ thị, hình vẽ.
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆU QUẢ CÔNG TÁC KHOAN
1.1. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả công tác khoan
Hiệu quả cơng tác khoan được đánh giá qua hai nhóm chỉ tiêu chính
đó là nhóm các chỉ tiêu về chất lượng và nhóm các chỉ tiêu về số lượng.
1.1.1. Chỉ tiêu về chất lƣợng
Các chỉ tiêu cơ bản về chất lượng bao gồm [6]:
- Sai số về vị trí khơng gian của thân giếng khoan so với thiết kế;


- Tỷ lệ và chất lượng mẫu đá: đường kính, tính nguyên dạng về cấu
trúc, tính chất cơ lý, thành phần khoáng vật;
- Khả năng thực hiện các nghiên cứu cần thiết trong giếng khoan;
- Mức độ ô nhiễm các tầng sản phẩm lỏng, khí;
1.1.2. Chỉ tiêu về số lƣợng
1.1.2.1. Các chỉ tiêu về tốc độ
Các chỉ tiêu về tốc độ bao gồm [6]:
a- Tốc độ cơ học vCH: Là tốc độ tiến của đáy lỗ khoan khi phá hủy đá.
b- Tốc độ hiệp vH: Đặc trưng cho mức độ tiến sâu của lỗ khoan trong
thời gian một hiệp.
c- Tốc độ kỹ thuật vKT: Biểu thị hiệu quả sử dụng thời gian sản xuất
trong một tháng thiết bị.
d- Tốc độ thương mại vTM: Là hiệu quả quá trình làm việc, nó đo chiều
sâu trung bình tháng thiết bị cho một giếng khoan.
e- Tốc độ chu trình vCT: Cho thấy chiều sâu trung bình cho tháng máy
tính cho tồn bộ chu trình khoan.
Các chỉ tiêu tốc độ có mối liên hệ mật thiết với nhau và tương quan
như sau: vCH > vH > vKT > vTM > vCT. Sự tăng của một tốc độ nào đó sẽ làm

tăng các tốc độ sau nó.
1.1.2.2. Chỉ tiêu về giá thành
Chỉ tiêu về giá thành được tính thơng qua giá một mét khoan [6]:
C  CK
C  XL
, đ/m
(1.14)
L
trong đó, CXL- Chi phí cho cơng tác san nền, đường, bãi khoan, móng
máy, xây lắp, chuẩn bị và di chuyển, tháo dỡ, đ; CK- Chi phí chung cho
khoan thuần túy, gia cố thành giếng, tiêu hao mũi khoan, dung dịch khoan,
tiêu hao cho công tác phụ trợ...
1.1.2.3. Năng lƣợng tiêu hao để phá hủy đất đá ở đáy
a- Năng lượng cơ học riêng (Eb, MPa): Là năng lượng tiêu tốn để
phá vỡ một thể tích đất đá nào đó, hoặc là tỷ số giữa tốc độ tiêu tốn năng
lượng và tốc độ đi xuống của choòng, được xác định như sau [19, 34]:


 0, 04G 4,8nM x 
E b  0,35 
 2

D2
D vCH 


(1.17)

trong đó, G- Tải trọng chiều trục, kN; D- Đường kính chng, cm; nTốc độ vịng quay, v/ph; Mx- Mô men xoắn, N.m;
b- Hiệu quả làm việc của chng: Tính hiệu quả làm việc của chng

được xác định như sau[19]:
ef 

c
1
Eb

(1.18)

trong đó: c- Độ bền nén khơng cân bằng của đất đá, Pa.
Nếu ef càng gần giá trị 1 thì năng lượng cơ học riêng tiêu tốn tại
chng càng giảm, hiệu quả làm việc của choòng càng cao.
1.2. Các yếu tố ảnh hƣởng tới chỉ tiêu đánh giá cơng tác khoan
Gồm: Nhóm yếu tố khơng điều khiển được chính là tính chất đất đá
trong điều kiện đáy; Nhóm các yếu tố điều khiển được đó là các yếu tố có
thể thay đổi tức thời, bao gồm [8]: tải trọng chiều trục, tốc độ vòng quay,
thủy lực, số lượng và tính chất tác nhân làm sạch, các thơng số và đặc tính
mũi khoan. Ngồi ra, ổn định của hệ động lực học q trình khoan cũng có
ảnh hưởng đáng kể đến các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả khoan.
1.2.1. Ảnh hƣởng của tải trọng chiều trục
Trong điều kiện thí nghiệm, bề mặt phá hủy được làm sạch tuyệt đối,
tốc độ cơ học là hàm số của tải trọng chiều trục [7]:
vCH  G m

(1.20)

1.2.2. Ảnh hƣởng của tốc độ vòng quay
Tốc độ cơ học tăng theo tỷ lệ giảm dần khi tốc độ vòng quay tăng [7]:
vCH  1n mo , mo1

(1.21)

1.2.3. Ảnh hƣởng đồng thời của tải trọng chiều trục và tốc độ vòng quay
Mối quan hệ giữa tốc độ cơ học với tải trọng chiều trục và tốc độ vịng
quay được thể hiện qua phương trình [7]:
vCH  3G m n mo , m=12; mo=0,41

(1.24)


1.2.4. Ảnh hƣởng của các thông số thủy lực
a. Ảnh hưởng của lưu lượng bơm: Quan hệ giữa tốc độ cơ học và
lưu lượng bơm như sau:
Q
vCH 
(1.25)
ab
trong đó, Q- Lưu lượng bơm, m3/h; a, b là hai hằng số phụ thuộc vào
tính chất cơ lý của đất đá, tải trọng chiều trục, tốc độ vòng quay cũng như
từng loại cấu trúc của mũi khoan.
b- Ảnh hưởng của dòng dung dịch khi ra khỏi choòng: Tăng vJ
(ngay cả khi giữ Q không đổi) sẽ làm tăng vCH. Tuy nhiên, tăng vJ q lớn
thì vCH tăng khơng đáng kể và dẫn đến tổn thất áp lực lớn ở choòng. Hiệu
quả nhất là tăng vJ trong khoảng 70100m/s.
c- Ảnh hưởng phối hợp giữa Q và vJ: Tốc độ cơ học tăng với tích QvJ2.
1.2.5. Ảnh hƣởng của chất lƣợng dung dịch
Tất cả các thông số: trọng lượng riêng, độ nhớt, độ thải nước, hàm
lượng pha rắn của dung dịch đều có ảnh hưởng khác nhau tới tốc độ cơ học.
1.2.6. Ảnh hƣởng của tính chất cơ lý của đất đá
Độ cứng của đất đá tỷ lệ nghịch với tốc độ cơ học:

vCH 

1


(1.33)

trong đó,  là độ cứng của đất đá trong điều kiện đáy, Pa.
Tính mài mịn của đất đá ảnh hưởng tới tuổi thọ của các chi tiết của bộ
dụng cụ khoan, đặc biệt là tuổi thọ của mũi khoan. Độ bền nén của đất đá
liên quan trực tiếp đến độ ổn định thành lỗ khoan.
1.2.7. Ảnh hƣởng của ổn định động học của hệ động lực học quá trình khoan
1.2.7.1. Ảnh hƣởng của các dao động
Hệ động lực học q trình khoan có 3 dạng dao động chính [25], đó
là: dao động dọc trục, dao động ngang, dao động xoắn.
a- Dao động dọc trục: Dao động dọc trục xuất hiện do sự thay đổi của
tải trọng chiều trục, thay đổi áp suất dung dịch và tương tác giữa răng mũi
khoan với đất đá ở đáy. Nó làm giảm thời gian tiếp xúc giữa răng mũi
khoan với đáy, do đó làm giảm tốc độ cơ học.


b- Dao động ngang: Dao động ngang xuất hiện gây nên chuyển động
xoáy của bộ dụng cụ khoan. Chuyển động xốy sẽ làm đường kính của lỗ
khoan bị mở rộng và làm giảm tốc độ cơ học.
c- Dao động xoắn: Là kết quả của hiện tượng dính-trượt. Dao động
xoắn có thể gây ra các hiện tượng mỏi vật liệu, mòn choòng và các thành
phần của bộ dụng cụ khoan, do đó giảm hiệu quả khoan.
Các dạng dao động có thể xuất hiện đồng thời và cộng hưởng làm tăng
những ảnh hưởng bất lợi của mỗi dạng dao động.
1.2.7.2. Các yếu tố gây mất ổn định hệ động lực học quá trình khoan

Các nhân tố này có thể bao gồm: các thơng số chế độ khoan (điển hình
nhất là thơng số G và n), phương pháp khoan, thiết bị trên mặt và thiết bị
đáy, môi trường làm việc của bộ dụng cụ khoan, hình dạng lỗ khoan...
1.3. Kết luận
Tốc độ cơ học là chỉ tiêu hàng đầu trong việc đánh giá hiệu quả công
tác khoan. Việc tăng tốc độ cơ học sẽ làm giảm giá thành và làm tăng tất
cả các tốc độ khác. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của nhiều yếu tố nên chỉ tiêu
tổng hợp hơn vẫn là giá thành mét khoan.
Trong khoan dầu khí, các chỉ tiêu về quá trình làm việc của mũi khoan
rất quan trọng, tuổi thọ và tiến độ của mũi khoan quyết định hầu hết các
chỉ tiêu khác.
Ổn định động học của hệ động lực học q trình khoan có tác động rất
lớn đối với hiệu quả công tác khoan. Các thông số chế độ khoan là yếu tố
có thể điều chỉnh tức thời và ảnh hưởng đến hầu hết các chỉ tiêu khoan.
Chính vì vậy, việc lựa chọn hợp lý các thơng số chế độ khoan mang tính
quyết định đến hiệu quả của công tác khoan.
CHƢƠNG 2
HOẠT ĐỘNG KHOAN TẠI THỀM LỤC ĐỊA NAM VIỆT NAM
2.1. Địa tầng và các đối tƣợng khai thác dầu khí
Tồn bộ phát hiện dầu khí của Việt Nam đều thuộc các bể trầm tích
Đệ Tam. Bể Cửu Long là bể trầm tích có tiềm năng dầu khí lớn nhất, trong


đó, có các mỏ dầu đang khai thác như Bạch Hổ, Rồng, Rạng Đông, Hồng
Ngọc, Sư Tử Đen và nhiều mỏ khác... Bạch Hổ là mỏ dầu có quy mơ lớn
nhất và được phát hiện đầu tiên, mang đặc trưng về dầu trong tầng móng
granit nứt nẻ của bể Cửu Long nói riêng và thế giới nói chung [10].
Lịch sử TKTD dầu khí của bể Cửu Long gắn liền với lịch sử TKTD
dầu khí của thềm lục địa Nam Việt Nam. Trong đó, mỏ Bạch Hổ thể hiện
những đặc trưng chung nhất của Bể.

2.1.1. Địa tầng mỏ Bạch Hổ
Lát cắt địa chất của mỏ Bạch Hổ gồm móng kết tinh trước Kainozoi
và trầm tích lục nguyên. Chiều dày tổng cộng được mở theo chiều thẳng
đứng của đá móng là 1990m, của tầng đá trầm tích là 4740m.
Móng gồm đá macma granitoid kết tinh cùng các đai mạch diaba và
bazan-andesite poocfia, hay cịn gọi chung là đá móng. Độ cứng của đá
móng nằm trong khoảng 20-30MPa, nếu phân loại độ cứng theo thang tiêu
chuẩn GOST-122-88-66 thì đá móng có độ cứng cấp VII [9].
Lát cắt trầm tích gồm đá tuổi Paleogen (Oligocen), Neogen (Miocen,
Pliocen) và Đệ tứ, chúng còn được chia nhỏ hơn thành 6 điệp với các tên
gọi địa phương.
2.1.2. Các đối tƣợng khai thác dầu khí của mỏ Bạch Hổ
Đối tượng chứa dầu chính của mỏ là móng nứt nẻ, hang hốc trước
Kainozoi. Trong trầm tích Oligocen dưới, Oligocen trên và Miocen dưới
các thân dầu có độ sản phẩm khác nhau, trữ lượng nhỏ, cấu tạo phức tạp.
Bề dày toàn bộ các tầng chứa dầu 2150m được mở ra từ móng đến
Miocen, trong đó đã phát hiện 126 thân dầu. Các thân dầu trong trầm tích
có trữ lượng nhỏ, chiều cao thay đổi trong khoảng 15800m. Thân dầu
móng có chiều cao ước đốn tới 1800m.
2.2. Q trình phát triển
Trước giải phóng miền Nam, ở thềm lục địa phía Nam Việt Nam, hoạt
động TKTD dầu khí được tiến hành bởi những cơng ty dầu khí nước ngồi
như Mobil, Pecten, Union Texas...


Sau ngày miền Nam giải phóng, cơng tác TKTD dầu khí bước vào giai
đoạn mới, đánh dấu bằng việc thành lập Tổng cục Dầu mỏ và Khí đốt Việt
Nam, nay là Tập đồn Dầu khí Quốc gia Việt Nam. Cơng tác TKTD ở
thềm lục địa phía Nam được triển khai bởi các công ty AGIP (Italia),
Deminex CHLB Đức và Bowvalley (Canada).

Một bước ngoặt quan trọng của ngành dầu khí Việt Nam là sự ra đời
của XNLD VietsovPetro năm 1981 nay là LD Việt-Nga VietsovPetro. Đến
năm 1986, dịng dầu cơng nghiệp đầu tiên được phát hiện từ trầm tích
Miocen ở mỏ Bạch Hổ. Hai năm sau (1988), dầu tiếp tục được phát hiện
trong đá móng nứt nẻ trước Đệ tam.
Theo thống kê của PVN, số lượng giếng được khoan hàng năm tại các
bể trầm tích của Việt Nam tăng nhanh sau mỗi năm. Khối lượng khoan tập
trung chủ yếu ở bể trầm tích Cửu Long và Nam Cơn Sơn với số lượng
giếng khoan đáng kể ở mỏ Bạch Hổ và Rồng.
2.3. Quỹ đạo và cấu trúc giếng
2.3.1. Quỹ đạo giếng
Hầu hết các giếng được thi công theo hai dạng quỹ đạo cơ bản nhất đó
là dạng 3 đoạn và 5 đoạn. Ngồi ra cịn một số dạng quỹ đạo khác đang
được áp dụng, nhưng xét về bản chất cuối cùng vẫn thuộc 1 trong 2 dạng
quỹ đạo trên, ngoại trừ dạng quỹ đạo cho giếng ngang.
2.3.2. Cấu trúc giếng
Cấu trúc giếng khoan tại bể trầm tích Cửu Long tương đối phức tạp,
trong các lơ của Bể đều có mặt đầy đủ các kích thước ống chống thơng
dụng trong q trình thi công khoan như: 508, 340, 245, 194, 178mm.
Các giếng khai thác dầu trong đá móng mỏ Bạch Hổ và Rồng, phần
thân trong đá móng thường được để thân trần. Các cột ống trung gian
245mm thường được thả đến nóc móng. Tùy thuộc vào vị trí các giếng,
dùng chng 215,9mm hoặc 165,1mm để khoan đoạn thân còn lại.
2.4. Độ dời đáy
Độ dời đáy là khoảng cách giữa miệng và đáy giếng theo phương ngang.


Cùng với sự phát triển của kỹ thuật, công nghệ khoan, độ dời đáy của
giếng ngày càng gia tăng. Khái niệm độ dời đáy lớn mang tính tương đối,
phụ thuộc vào kỹ thuật và công nghệ thi công và phụ thuộc vào từng giai

đoạn phát triển của từng đơn vị sản xuất. Độ dời đáy của các giếng ở thềm
lục địa Nam Việt Nam phổ biến nhỏ hơn 2500m, nên theo tác giả các
giếng có độ dời đáy lớn hơn 1000m được xem là có độ dời đáy lớn.
2.5. Một số đặc điểm thi công khoan ở mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng
Các loại choòng được sử dụng ở mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng bao gồm
chng ba chóp xoay và choòng kim cương thuộc nhiều chủng loại khác
nhau của các hãng Hughes, Reed, Smith, Security, Varel, HTC, Hycalog,
British Bits với các kiểu, loại phù hợp với từng loại đất đá.
Các thông số chế độ khoan đã áp dụng cho các đường kính chng
khác nhau được trình bày trong bảng 2.1.
Bảng 2.1: Các thông số chế độ khoan sử dụng tại bể trầm tích Cửu Long
Đường kính, mm

Loại chng

G, kN

n, v/ph

Q, m3/h

660,4

Chóp xoay

20 - 60

70 -110

180 - 230

Chóp xoay

60 - 140

75 - 170

180 - 220

Kim cương

10 - 50

130 - 170

240 - 320

Chóp xoay

100 - 180

110 - 150

120 - 170

Kim cương

50 - 100

90 - 170

200- 260

215,9

Chóp xoay

100 - 250

90 - 180

120 - 140

165,1

Chóp xoay

40 - 130

70 - 90

90 - 120

444,5
311,1

Các hệ dung dịch đã được sử dụng cho từng đối tượng địa chất bao
gồm: hệ dung dịch độ nhớt cao, hệ dung dịch nước biển/CMC/Bentonite,
hệ dung dịch Gel/KCl/PHPA, hệ dung dịch KCl/PHPA/Polymer, hệ dung
dịch Glycol/KCl/PHPA; hệ dung dịch gốc dầu tổng hợp.

2.6. Kết luận
Bể Cửu Long là bể trầm tích có tiềm năng chứa dầu khí nhất trên thềm
lục địa Việt Nam nói chung và thềm lục địa Nam Việt Nam nói riêng. Mỏ
Bạch Hổ thuộc bể trầm tích Cửu Long là mỏ có quy mơ lớn nhất, cả về diện
tích cũng như trữ lượng, nó đặc trưng cho dầu trong tầng móng granitoid


nứt nẻ của bể Cửu Long nói riêng và thế giới nói chung.
Hầu hết các khoảng khoan trong đá móng mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng
được khoan bằng choòng 215,9mm và 165,1mm. Thân giếng được tạo ra
bởi các loại choòng này có độ dời đáy lớn.
CHƢƠNG 3
ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐỘNG HỌC CỦA HỆ ĐỘNG LỰC HỌC
QUÁ TRÌNH KHOAN BẰNG MƠ HÌNH TỐN HỌC
3.1. Đặc điểm làm việc của hệ động lực học quá trình khoan
Trong quá trình phá huỷ đất đá, chng khoan ln chịu tác động của
tổ hợp các lực tương tác cộng hưởng hoặc triệt tiêu lẫn nhau. Giếng khoan
và vỉa là một hệ thống khép kín, chng khoan làm việc trong mơi trường
của vỉa. Để phá hủy đất đá, chng khoan được truyền năng lượng thơng
qua các thơng số chế độ khoan...
Có thể thấy chng khoan luôn làm việc trong một môi trường động
phức tạp. Một số câu hỏi được đặt ra: Choòng đã làm việc trong trạng thái
động lực học nào (ổn định hay không ổn định)? Trên quan điểm bền động
học, trạng thái ổn định của cả hệ thống Vỉa-Giếng (hệ động lực học q
trình khoan) có bền hay khơng?
3.2. Nghiên cứu trạng thái làm việc của hệ động lực học quá trình khoan
3.2.1. Các lý thuyết áp dụng
a- Lý thuyết Tai biến (Castatrof): Được hiểu là sự biến đổi không
đồng nhất tức thời, xuất hiện ở trạng thái đột biến qua sự phản ánh của hệ
thống nghiên cứu trong sự thay đổi đều đặn của các điều kiện ngoại biên.

Giả sử rằng, mô hình hóa một hệ động lực học nào đó được mơ phỏng
dưới dạng phương trình vi phân:
dx
= df(x,c1 ,c2 ...cn )
dt

(3.1)

Trong đó, f là hàm của biến đổi trạng thái của x và các tham số điều
khiển c1, c2... cn. Xác định được điểm đột biến hay điểm tới hạn nếu:


 d 2f 
 df 
   0;  2   0
 dx u
 dx u

(3.2)

Đây chính là điều kiện đảm bảo cho hoạt động của hệ động lực học
tương ứng ở trạng thái ổn định.
b- Lý thuyết Ánh xạ: Giá trị của các hiệu ứng phi tuyến có thể giải
thích trên cơ sở phân tích Hàm phân nhánh trong lý thuyết Ánh xạ:
x n 1  rx n (1  x n )

(3.3)

trong đó, r- Tham số điều khiển; xn- Tương quan của số đã biết thứ n
với số trước đó.

Các tính chất động lực học của hàm phân nhánh đóng vai trị quan
trọng trong sự nghiên cứu tổng quát các quá trình phi tuyến.
3.2.2. Đánh giá ổn định động học của hệ động lực học quá trình khoan
a- Ứng dụng lý thuyết Tai biến: Quá trình phá hủy đất đá của chng
được phản ánh thơng qua phương trình:
dvCH
2
 c1vCH  c2 vCH  c3
dt

(3.4)

trong đó, t- Thời gian để khoan 1 mét; c1, c2, c3- Các tham số điều
khiển, đặc trưng cho sự tương tác giữa các điều kiện địa chất, môi trường
dung dịch, cấu trúc bộ dụng cụ khoan, hình dạng và chiều dài thân giếng,
các thông số chế độ công nghệ khoan... Các tham số c1, c2, c3 được xác
định thông qua xử lý số liệu khoan thực tế bao gồm các tốc độ cơ học
tương ứng với các thông số chế độ khoan theo từng mét khoan khi khoan
các giếng có độ dời đáy lớn tại mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng.
- Nếu  (=c22-4c1c3)>0 ổn định động học của hệ động lực học quá
trình khoan được bảo đảm;
- Khi <0, hệ động lực học q trình khoan làm việc trong trạng thái
khơng ổn định;
- Khi =0, đây chính là giá trị mà trạng thái của hệ động lực học quá
trình khoan dễ dàng bị chuyển đổi giữa ổn định và không ổn định và khó
đảm bảo rằng chúng đang làm việc trong trạng thái ổn định và bền động học.


b- Ứng dụng lý thuyết Ánh xạ: Lựa chọn hàm phân nhánh (3.3) để
phản ánh quá trình phá huỷ đất đá của chng, khi đó (3.3) có dạng:

 vCH(n)
vCH(n 1)  rvCH(n) 1 
 vCH
max







(3.5)

trong đó, vCH(n)- Tốc độ cơ học của mét khoan thứ n; r- Tham số điều
khiển tương tự như c1, c2, c3 và cũng được xác định qua xử lý số liệu thực tế.
- Với 0được bảo đảm, chng phá hủy đất đá trong trạng thái ổn định bền vững;
- Khi 1dàng chuyển đổi từ trạng thái làm việc ổn định bền vững sang trạng thái
làm việc kém ổn định bền vững.
- Khi 3mất ổn định động học;
Khảo sát số liệu khoan thực tế của các giếng có độ dời đáy lớn đã
được khoan trong các đối tượng khác nhau của mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng,
cụ thể, sử dụng các phương trình (3.4) và (3.5) để xác định  và r theo
chiều sâu thân giếng thông qua các tốc độ cơ học của từng mét khoan. Quá
trình khảo sát cho thấy ở một số khoảng chiều sâu, giá trị   0, r  1, với
giá trị này hệ động lực học quá trình khoan đang rơi vào trạng thái dễ bị
chuyển đổi, mức độ ổn định và bền vững động học khó được đảm bảo. Nổi
bật nhất là hầu hết khoảng chiều sâu từ Oligoxen và rõ nét nhất là khoảng

khoan trong đá móng (  0, r >1). Điều này cho thấy choòng khoan hay
tổng thể hệ động lực học quá trình khoan đã rơi vào trạng thái kém bền
động học và được thể hiện rõ nét ở sự làm việc kém hiệu quả của choòng,
tức là tốc độ cơ học khơng cao. Điều này có thể khẳng định, chế độ công
nghệ chưa phù hợp với thiết bị kỹ thuật và điều kiện địa chất khoan qua.
3.3. Đánh giá hiệu quả khoan trong đá móng mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng
3.3.1. Các vùng làm việc của choòng
Với mục đích sử dụng năng lượng cơ học riêng như một cơng cụ để đánh
giá hiệu quả khoan của chng cũng như hiệu quả quá trình khoan, trước


hết xem xét các vùng làm việc của choòng qua hình 3.15 [19].

Tốc độ cơ học, vCH

Hiệu suất tiềm năng của choòng

Thiết kế lại để nâng điểm rơi,
tăng hiệu quả làm việc của
chng
Điểm rơi
Vùng III: Chng khoan làm việc khơng hiệu quả
do hạn chế về thủy lực và cơ khí
Vùng II: Choòng khoan làm việc hiệu quả

Vùng I: Độ ngập răng chng (b) vào đất đá khơng hợp lý

Tải trọng chiều trục, G

Hình 3.15: Các vùng làm việc của chng

- Vùng I: Hiệu suất cơ học bị hạn chế, chiều sâu ngập của răng choòng
thấp do tải trọng chiều trục chưa đủ.
- Vùng II: Được bắt đầu khi chiều sâu ngập của răng choòng hợp lý,
choòng làm việc hiệu quả. Trong toàn bộ vùng II, tải trọng chiều trục tăng
tuyến tính với tốc độ cơ học. Giá trị năng lượng cơ học riêng trong vùng II
tương đối ổn định.
- Vùng III: Từ điểm rơi (điểm tại đó vCH bắt đầu khơng tỷ lệ tuyến tính
với G), năng lượng truyền từ choòng tới đất đá bị hạn chế do nhiều yếu tố
khác nhau như thủy lực và cơ khí.
3.3.2. Đánh giá hiệu quả khoan trong đá móng
Theo các kết quả nghiên cứu ở mục 3.2, phần này sẽ nghiên cứu ứng
dụng năng lượng cơ học riêng để xác minh lại tính hiệu quả của q trình
khoan trong đá móng của các giếng có độ dời đáy lớn tại mỏ Bạch Hổ và
mỏ Rồng. Việc nghiên cứu sẽ dựa vào các phương trình (1.17) và (1.18).
Để đánh giá, dựa trên 2 hướng:
- Quan sát xu hướng biến đổi của giá trị Eb;
- So sánh giá trị Eb với c (xác định ef).
Kết quả khảo sát cho thấy năng lượng cơ học riêng tại choòng cho hầu
hết các loại choòng sử dụng đều lớn hơn giá trị độ bền nén của đá móng
granit (c>190MPa) nhiều lần, tức là giá trị ef <<1, choòng làm việc trong


vùng III. Kết quả này là do nguyên nhân đã được kết luận ở mục 3.2 "Hệ
động lực học quá trình khoan khi làm việc trong mơi trường đá móng mỏ
Bạch Hổ và Rồng luôn trong trạng thái kém ổn định".
3.4. Kết luận
Hệ động lực học quá trình khoan khi khoan trong đá móng mỏ Bạch
Hổ và Rồng thuộc bể Trầm tích Cửu Long ln làm việc trong trạng thái
động học kém ổn định. Đây là một trong những nguyên nhân dẫn đến hiệu

quả q trình khoan khơng cao. Để nâng cao hiệu quả khoan cần có những
thay đổi về thiết bị dụng cụ, đặc biệt là các thông số chế độ khoan, những
thơng số có thể điều chỉnh nhanh chóng từ trên mặt, để đưa hệ động lực
học quá trình khoan làm việc trong trạng thái ổn định và bền động học.
CHƢƠNG 4
HỒN THIỆN CHẾ ĐỘ CƠNG NGHỆ KHOAN
KHI KHOAN TRONG ĐÁ MÓNG MỎ BẠCH HỔ VÀ MỎ RỒNG
4.1. Các phƣơng pháp nghiên cứu lựa chọn chế độ công nghệ khoan
Nhiều thập niên trước đây, đã có nhiều tác giả nghiên cứu để lựa chọn
thông số chế độ khoan. Tuy nhiên, các phương pháp nghiên cứu, dù theo
hướng nào cũng chưa phản ánh được bản chất động học của hệ động lực
học quá trình khoan và năng lượng tiêu hao cho quá trình phá hủy đất đá ở
đáy và chưa thể hiện được ảnh hưởng đồng thời của tất cả các yếu tố tác
động đến hiệu quả quá trình làm việc của chng.
4.2. Lựa chọn thơng số chế độ khoan khi khoan trong đá móng
4.2.1. Lựa chọn thơng số chế độ khoan bằng năng lƣợng cơ học riêng
Các thông số chế độ khoan sẽ được lựa chọn sao cho năng lượng cơ
học riêng tại choòng thấp và gần với giá trị độ bền nén của đá móng granit
nhất. Để phương trình (1.17) chỉ cịn là hàm số của G và n, thay giá trị
mơmen xoắn theo mơ hình của Iogancen [38]:
BD2 (Kn - U)G
M x  Mo 
n1,5

(4.1)


trong đó, Mo- Mơ men xoắn khơng phụ thuộc tải trọng, N.m; B- Hệ số
phụ thuộc vào đường kính chng (D=215,9mm, B=0,28; D<215,9mm,
B=0,33); K- Hệ số phụ thuộc vào điều kiện đất đá; U- Hệ số phụ thuộc tốc

độ vòng quay.
Đối với tốc độ cơ học, lựa chọn mơ hình của Fedorov [40]:
vCH  aG b n c

(4.2)

Thay phương trình (4.1) và (4.2) vào phương trình năng lượng cơ học
riêng tại choòng thu được:
- Đối với choòng 215,9mm:
10, 29.103 Mo  b 1c 1,344K 1b 0,5c 1,344U 1b 0,5c
Eb 
G n 
G n

G n
 2,73.105 G (4.3a)
a
a
a

- Đối với choòng 165,1mm:
Eb 

17,61.10-3 Mo  b 1c 1,584K 1b 0,5c 1,584U 1b 0,5c
G n 
G n

G n
 4,67.105 G (4.3b)
a

a
a

Trong đó a, b, c là các hệ số đặc trưng cho các yếu tố địa chất, cơng
nghệ, kỹ thuật, góc nghiêng, độ sâu, chiều dài, độ dời đáy... a, b, c và Mo,
K, U được xác định thông qua xử lý số liệu khoan thực tế các công đoạn
khoan trong đá móng của các giếng có độ dời đáy lớn tại mỏ Bạch Hổ và
mỏ Rồng. Kết quả xác định được trình bày trong bảng 4.1.
Bảng 4.1: Kết quả xác định a, b, c, và Mo, K, U
Hệ số
a
b
c
Mo
K
U

Đường kính chng, mm
215,9
165,1
-3
6,33.10
1,01.10-3
0,227
0,408
1,235
1,399
65957
11237
23

28
1136
1388

Thay các giá trị trong bảng 4.1 vào phương trình (4.2), (4.3a), (4.3b),
xây dựng được các đồ thị trên các hình 4.1 đến 4.4 và xác định được các
thơng số chế độ khoan trong bảng 4.2


250

24
22

240

20
18

220

16
14

210

12
200

vCH, m/h

Eb, MPa

230

10

190

8
0

50

100

150

200

250

300

350

G, kN
n=190v/ph
n=220v/ph

n=200v/ph
n=230v/ph

n=210v/ph
n=240v/ph

Hình 4.1: Đồ thị biểu diễn sự biến thiên Eb và vCH theo G
của choòng 215,9mm khi khoan bằng động cơ đáy

7

230

6

220

5

210

4

200

3

190

vCH, m/h

8

240

Eb, MPa

250

2
0

50

100

150

200

250

300

350

G, kN
n=60v/ph
n=80v/ph

n=65v/ph
n=85v/ph

n=70v/ph
n=90v/ph

n=75v/ph

Hình 4.2: Đồ thị biểu diễn sự biến thiên Eb và vCH theo G
của chng 215,9mm khi khoan bằng rơto

230

12

220

10

210

8

200

6

190

4

0

20

40

60

80

100

120

140

vCH, m/h

14

Eb, MPa

240

160

G , kN
n=180v/ph
n=195v/ph

n=185v/ph
n=200v/ph

n=190v/ph
n=205v/ph

Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn sự biến thiên Eb và vCH theo G
của choòng 165,1mm khi khoan bằng động cơ đáy


05

230

03

210

02

190

00
0

20

40

60

80

100

120

140

160

vCH, m/h

06

250

Eb, MPa

270

180

G, kN
n=60v/ph
n=75v/ph

n=65v/ph
n=80v/ph

n=70v/ph
n=85v/ph

Hình 4.4: Đồ thị biểu diễn sự biến thiên Eb và vCH theo G
của choòng 165,1mm khi khoan bằng rôto
Bảng 4.2: Kết quả lựa chọn tải trọng chiều trục
và tốc độ vòng quay theo năng lượng cơ học riêng
Các thông số chế độ khoan
G, kN
n, v/ph
Khoan bằng chng 215,9mm
Động cơ đáy
100 - 150
200 - 230
Rơto
160 - 230
65 - 85
Khoan bằng choòng 165,1mm
Động cơ đáy
50 - 70
180 - 200
Rôto
80 - 150
60 - 85

Phương pháp khoan

4.2.2. Lựa chọn thông số chế độ khoan trên quan điểm bền động học
4.2.2.1. Lựa chọn mơ hình xác định thơng số chế độ khoan
Lựa chọn mơ hình tiến triển phi tuyến cho tải trọng chiều trục:

 G G 
dG
 F(G)  rG  max
  G0
dL
G max 


(4.9)

trong đó, Gmax- Giá trị cực đại của tải trọng chiều trục khi khoan, kN;
r- Tham số điều khiển; G0- Tải trọng mất mát do ma sát và dao động dọc
trục khi tương tác giữa choòng và đất đá cứng ở đáy giếng.
Biến đổi phương trình (4.9) thu được một hàm số với 3 tham số điều
khiển (hệ số thực nghiệm) đặc trưng cho đối tượng nghiên cứu:
2
Gn 1  a1Gn  b1Gn  Z1

(4.13a)


Thực hiện tương tự cho tốc độ vòng quay và lưu lượng bơm thu được:
2
n n 1  a 2 n n  b2 n n  Z2

(4.13b)

2
Qn 1  a 3Qn  b3Qn  Z3

(4.13c)

4.2.2.2. Xác định hệ số thực nghiệm cho các mơ hình thơng số chế độ khoan
Xử lý số liệu khoan thực tế cho các khoảng khoan trong đá móng của
các giếng có độ dời đáy lớn tại mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng xác định được
các hệ số thực nghiệm như sau:
a- Đối với choòng 215,9mm:
- Khi khoan bằng động cơ đáy:
G n 1  1,175G n  0,0011G 2  3,0108
n

(4.14)

2
n n 1  0,9894n n  0,00035n n  0,0321

(4.15)

2
Qn 1  1,0171Qn 1, 2815Qn  0,0011

(4.16)

- Khi khoan bằng rôto:
2
G n 1  0,8506G n  0,000219G n  20, 261

(4.17)

2

n n 1  0,0744n n  0,311n n  0,658

(4.18)

Qn 1  9215Qn  0,182Q2  0,00201
n

(4.19)

b- Đối với choòng 165,1mm:
- Khi khoan bằng động cơ đáy:
2
G n 1  1,012G n  0,00113G n  1,986

(4.20)

2
n n 1  1,589n n  0,109n n  0,774

(4.21)

- Khi khoan bằng rôto:
G n 1  1, 205G n  0,0016G 2  2,937
n

(4.22)

n n 1  1,357n n  0,187n 2  0,165
n

(4.23)

4.2.2.3. Lựa chọn thông số chế độ khoan khi khoan trong đá móng
Để hệ động lực học q trình khoan luôn làm việc trong trạng thái ổn
định và bền vững động học cần phải có các điều kiện:
G n 1  G n ; n n 1  n n ; Qn 1  Qn


Có thể trình bày các phương trình từ (4.14) đến (4.23), dưới dạng
phương trình vi phân như sau:
a- Đối với choòng 215,9mm:
- Khi khoan bằng động cơ đáy:
dG
2
 0,175G n  0,0011G n  3,0108
dL
dn
2
 0,011n n  0,00035n n  0,0321
dL
dQ
 0,017Qn  1, 2815Q2  0,0011
n
dL
- Khi khoan bằng rôto:
dG
 0,149G n  0,000219G 2  20, 261
n
dL
dn

 0,926n n  0,311n 2  0,658
n
dL
dQ
2
 0,079Qn  0,182Qn  0,00201
dL

(4.24)
(4.25)
(4.26)

(4.27)
(4.28)
(4.29)

b- Đối với choòng 165,1mm:
- Khi khoan bằng động cơ đáy:

dG
 0,012G n  0,00113G 2  1,986
n
dL
dn
2
 0,589n n  0,109n n  0,774
dL
- Khi khoan bằng rôto:
dG
2

 0, 205G n  0,0016G n  2,937
dL
dn
2
 0,357n n  0,187n n  0,165
dL

(4.30)
(4.31)

(4.32)
(4.33)

Từ các phương trình (4.24) đến (4.33) và các số liệu khoan thực tế lựa
chọn được các thông số chế độ khoan khi khoan trong đá móng của các
giếng có độ dời đáy lớn tại mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng như bảng 4.3:


Bảng 4.3: Kết quả lựa chọn thông số chế độ khoan
theo quan điểm bền động học
Các thông số
chế độ khoan tối ưu
3
G, kN
n, v/ph Q, m /h Gop, kN nop, v/ph Qop, m3/h
Khoan bằng choòng 215,9mm
Động cơ đáy 80 - 160 160 - 250 70 - 180
140
213
133

Rôto
150 - 250 60 - 90 50 - 110
191
72
86
Khoan bằng choòng 165,1mm
Động cơ đáy 40 - 80 150 - 210 40 - 90
48
190
58
Rôto
70 - 140 50 - 80 35 - 80
108
67
50

Phương pháp
khoan

Các thông số chế độ khoan

Tổng hợp kết quả lựa chọn thông số chế độ khoan của bảng 4.2 và 4.3
thu được các thơng số chế độ khoan cho các chng 215,9mm và
165,1mm khi khoan trong đá móng của các giếng có độ dời đáy lớn tại mỏ
Bạch Hổ và mỏ Rồng như bảng 4.4.
Bảng 4.4: Thông số chế độ khoan được lựa chọn
để khoan trong đá móng mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng
Các thông
Các thông số
số chế độ khoan hợp lý

chế độ khoan tối ưu
3
G, kN
n, v/ph Q, m /h Gop, kN nop, v/ph Qop, m3/h
Khoan bằng choòng 215,9mm
Động cơ đáy 100 - 150 200 - 230 70 - 180
140
213
133
Rôto
160 - 230 65 - 85 50 - 110
191
72
86
Khoan bằng choòng 165,1mm
Động cơ đáy 50 - 70 180 - 210 40 - 90
48
190
58
Rôto
80 - 130 60 - 80 35 - 80
108
67
50

Phương pháp
khoan

4.3. Áp dụng các thông số chế độ khoan lựa chọn vào thực tế
Các thông số chế độ khoan trên đã được áp dụng cho các khoảng

khoan trong đá móng của giếng 404 RCDM và giếng 421 RC-4. Số liệu về
kết quả khoan được so sánh với giếng 465 BK-8 như bảng 4.5.
- Xét về chỉ tiêu tốc độ: Tốc độ cơ học trung bình của giếng 404
RCDM tăng

7,75
100  50% so với tốc độ cơ học trung bình của giếng 465
5,16

BK-8; Tốc độ cơ học trung bình của giếng 421 RC-4 tăng

7,03
100  36% so
5,16


với tốc độ cơ học trung bình của giếng 465 BK-8.
- Xét về chỉ tiêu kinh tế: Số lượng choòng tiêu hao cho giếng 465 BK8 nhiều hơn 2 cái so với số lượng choòng tiêu hao cho giếng 404 RCDM
cũng như giếng 421 RC-4. Điều này dẫn đến chi phí thời gian kéo thả cho
giếng 465 BK-8 tăng. Nếu tính giá thành trên một mét khoan theo cơng
thức (1.14) sẽ thấy giá thành mét khoan của các các giếng 404 RCDM và
421 RC-4 khi áp dụng chế độ khoan mới giảm so với giếng 465 BK-8 với
chế độ khoan cũ.
Bảng 4.5: Kết quả khoan của các giếng được thử nghiệm
Chiều dài
Số lượng
Tốc độ cơ học
khoảng khoan,
chng
trung bình, m/h

Từ, m
Đến, m
m
sử dụng, cái
Giếng 404 RCDM Áp dụng chế độ khoan mới
3978
4011
33
1
2,6
4011
4144
133
1
4,9
4144
4351
207
1
5,9
4351
4430
79
1
5,9
4430
4735
305
1
11,0

4735
4858
123
1
16,2
3978
4858
880
6
7,75
Giếng 421 RC-4 Áp dụng chế độ khoan mới
3935
4031
96
1
7,6
4031
4138
107
1
6,8
4138
4290
152
1
6,3
4290
4453
163
1

6,0
4453
4640
187
1
6,9
4640
4765
125
1
8,6
3935
4765
830
6
7,03
Giếng 465 BK-8 Chƣa áp dụng chế độ khoan mới
3948
3989
41
1
8,2
3989
4109
120
1
4,9
4109
4142
33

1
4,5
4142
4268
126
1
4,4
4268
4362
94
1
7,8
4362
4461
99
1
3,6
4461
4691
230
1
3,7
4691
4791
100
1
4,2
3948
4791
843

8
5,16
Khoảng khoan


KẾT LUẬN
Bằng lý thuyết Tai biến và Hàm phân nhánh cho phép nghiên cứu và
đánh giá được trạng thái động học của hệ động lực học quá trình khoan.
Những kết quả này cho phép khoanh vùng từng khoảng chiều sâu, mà ở đó
hệ động lực học thể hiện và bộc lộ những nhược điểm của quy trình cơng
nghệ. Qua đó, các nhà thiết kế có thể làm cơ sở để hồn thiện hoặc đưa ra
các giải pháp cơng nghệ tối ưu nhất cho quy trình cơng nghệ nhằm đảm
bảo hệ động lực học quá trình khoan làm việc một cách phù hợp và hồn
hảo nhất trong mơi trường cụ thể. Các kết quả tính tốn đồng nhất giữa
hai lý thuyết đã khẳng định tính đúng đắn của nghiên cứu. Tính đúng đắn
này một lần nữa được khẳng định khi sử dụng nguyên lý năng lượng cơ
học riêng (năng lượng tối thiểu để phá vỡ một đơn vị thể tích đất đá) để
đánh giá hiệu quả quá trình khoan.
Hệ động lực học q trình khoan khi khoan các giếng có độ dời đáy
lớn trong đá móng mỏ Bạch Hổ ln làm việc trong trạng thái mất ổn định
động học dẫn đến hiệu quả công tác khoan thấp.
Bằng nguyên lý năng lượng cơ học riêng và dựa trên quan điểm bền
động học của hệ động lực học quá trình khoan đã xác định được các thông
số chế độ khoan tối ưu khi khoan các giếng có độ dời đáy lớn trong đá
móng mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng. Áp dụng các giá trị thông số chế độ khoan
này cho phép ổn định các thông số chế độ khoan ở đáy, tăng tốc độ cơ học
khi khoan trong đá móng và giảm giá thành mét khoan. Các giá trị tối ưu
được lựa chọn như bảng 4.4.