Đồ án công nghệ khoan

Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng

Đồ Án Công Nghệ Khoan
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 1 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 2 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
Ch¬ng i
Chän vµ tÝnh to¸n cÊu tróc giÕng khoan
i. chän cÊu tróc cho giÕng khoan.
GiÕng khoan lµ mét c«ng tr×nh thi c«ng vµo bªn trong vá tr¸i ®Êt cã chiỊu s©u
rÊt lín. Do ®ã ®Ĩ thi c«ng mét giÕng khoan chóng ta ph¶i chän cÊu tróc giÕng sao
cho ph¶i ®¶m b¶o ®ỵc yªu cÇu lµ th¶ ®ỵc èng chèng khai th¸c ®Ĩ tiÕn hµnh khai
th¸c b×nh thêng. §ång thêi ta ph¶i xt ph¸t tõ tµi liƯu ®Þa chÊt khu vùc thi c«ng
giÕng khoan (®Ỉc biƯt lµ khi cã c¸c tÇng phøc t¹p vµ dÞ thêng ¸p st cao), cơ thĨ lµ
tÝnh chÊt c¬ lý cđa c¸c vØa ®Êt ®¸ nh ®é bë rêi, ®é cøng, ®é tr¬ng në, ¸p st vØa,
nhiƯt ®é vØa
CÊu tróc giÕng khoan trªn biĨn ph¶i ®¶m b¶o c¸c u tè sau:
- Ng¨n c¸ch hoµn toµn níc biĨn, gi÷ ỉn ®Þnh thµnh vµ th©n giÕng khoan ®Ĩ
viƯc kÐo th¶ c¸c bé khoan cơ, c¸c thiÕt bÞ khai th¸c, sưa ch÷a ngÇm ®ỵc tiÕn hµnh
b×nh thêng.
- Chèng hiƯn tỵng mÊt dung dÞch khoan.
- GiÕng khoan ph¶i lµm viƯc b×nh thêng khi khoan qua tÇng cã ¸p st cao vµ
tÇng s¶n phÈm cã ¸p st vØa nhá h¬n so víi tÇng cã ¸p st cao phÝa trªn.
- B¶o vƯ thµnh giÕng khi cã sù cè phun.
- §êng kÝnh cđa cét èng khai th¸c còng nh c¸c cét èng chèng kh¸c ph¶i lµ cÊp
®êng kÝnh nhá nhÊt, ®¬n gi¶n vµ gän nhĐ nhÊt trong ®iỊu kiƯn cho phÐp cđa cÊu
tróc giÕng.
- CÊu tróc giÕng ph¶i phï hỵp víi yªu cÇu kü tht, kh¶ n¨ng cung cÊp thiÕt
bÞ, ®¶m b¶o ®é bỊn vµ an toµn trong st qu¸ tr×nh khai th¸c còng nh sưa ch÷a
giÕng sau nµy. Nãi tãm l¹i nã ph¶i phï hỵp víi ®iỊu kiƯn ®Þa chÊt, c«ng nghƯ vµ

thÝch hỵp víi kh¶ n¨ng thi c«ng.
C¨n cø vµo biĨu ®å kÕt hỵp ¸p st däc theo chiỊu s©u cét ®Þa tÇng cđa giÕng
N
0
xx ta cã thĨ chän cÊu tróc èng chèng cho giÕng khoan nh sau:
1. Cét èng chèng ®Þnh híng.
Dùa vµo kinh nghiƯm khoan trªn má B¹ch Hỉ, ngêi ta thêng sư dơng èng
c¸ch níc lo¹i Φ508×16×D (do thi c«ng trªn biĨn nªn ph¶i c¸ch níc, ®iỊu kiƯn ®Þa
chÊt phøc t¹p nªn ph¶i dù phßng thi c«ng phøc t¹p ph¶i thªm cét èng, chiỊu s©u cã
thĨ thay ®ỉi). T¹i giÕng khoan nµy ta còng chän èng chèng b¶o vƯ nh trªn. Dïng
bóa m¸y ®Ĩ ®ãng èng xng ®¸y biĨn tíi 35m, kho¶ng c¸ch tõ ®¸y biĨn lªn mỈt n-
íc lµ 50m, tõ mỈt níc lªn bµn roto lµ 35m, vËy tỉng chiỊu dµi cét èng chèng ®Þnh
híng lµ 120m.
2. Cét èng chèng dÉn híng.
Còng dùa vµo kinh nghiƯm khoan trªn má B¹ch Hỉ, t¹i giÕng khoan nµy ta
còng sư dơng èng dÉn híng lµ èng ®ỵc chèng tíi ®é s©u kho¶ng 250m. Do ë ®é s©u
nµy ta ®· khoan qua líp ®Êt ®¸ ®Ư tø bë rêi míi h×nh thµnh, cã ®é g¾n kÕt kÐm nªn
thµnh giÕng khoan dƠ bÞ sËp lë khi ta thay ®ỉi chÕ ®é khoan ®Ĩ khoan s©u vµo vïng
®Êt ®¸ cã ®é cøng lín h¬n. Ngoµi ra, do ®iỊu kiƯn ®Þa chÊt phøc t¹p ta ph¶i chèng
nhiỊu cét èng nªn ta ph¶i ch«n èng dÉn híng cã ®é s©u ®đ lín ®Ĩ chÞu ®ỵc t¶i träng
cđa c¸c cét èng kh¸c treo lªn nã. ChÝnh v× thÕ, ®Ĩ ®¶m b¶o an toµn cho qu¸ tr×nh
khoan ngêi ta ph¶i chèng èng dÉn híng nµy.
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 3 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
3. Cét èng trung gian thø nhÊt.
Khi khoan qua ®iƯp BiĨn §«ng, ¸p st vì vØa t¨ng dÇn do thay ®ỉi ®Þa tÇng,
®Êt ®¸ bỊn v÷ng h¬n. §Ĩ t¨ng tèc ®é c¬ häc khoan, ta ph¶i thay ®ỉi th«ng sè chÕ ®é
khoan vµ mét vµi th«ng sè cđa dung dÞch khoan (t¨ng tû träng dung dÞch, t¨ng t¶i
träng ®¸y, t¨ng ¸p lùc b¬m rưa). Víi c¸c th«ng sè nh vËy nÕu ta kh«ng chèng èng
sÏ rÊt dƠ x¶y ra sËp lë thµnh giÕng khoan. Dùa vµo tµi liƯu nghiªn cøu vỊ cét ®Þa

tÇng t¹i ®é s©u3200m ®Õn tÇng ®Êt ®¸ cã møc ®é liªn kÕt u, cã kh¶ n¨ng phun
trµo nªn ta tiÕn hµnh chèng èng t¹i ®©y.
Trªn c¬ së lÝ ln vµ tÝnh to¸n, ta chän chiỊu s©u chèng èng trung gian thø
nhÊt lµ 3200m.
4. Cét èng trung gian thø hai.
Khi ta khoan qua tÇng Oligoxen, ¸p st vØa t¨ng cao, nÕu ta gi÷ nguyªn tû
träng dung dÞch cò sÏ dÉn ®Õn hiƯn tỵng phun dÇu khÝ. Do ®ã, ®Ĩ khoan tiÕp ta ph¶i
t¨ng tû träng dung dÞch khoan. Nhng nÕu ta t¨ng tû träng dung dÞch khoan th× sÏ
dÉn ®Õn hiƯn tỵng sËp lë, nøt vì, mÊt dung dÞch ë c¸c ®o¹n khoan qua phÝa trªn víi
tû träng dung dÞch nhá h¬n (tÇng ¸p st vØa thÊp). ChÝnh v× thÕ, ®Ĩ khoan tiÕp vµo
tÇng Oligoxen ta ph¶i tiÕn hµnh chèng èng trung gian thø hai ë ®é s©u 3650m, vµ
sÏ ch«ng tõ ®é s©u 3100 m ®Õn 3650 m
6. Cét èng chèng khai th¸c.
Khoan tíi ®é s©u 4500 m th× ta tiÕn hµnh chèng cét èng khai th¸c. Ta chØ
chèng tõ ®é s©u 4400m lªn tíi miƯng giÕng, cßn ®o¹n th©n giÕng cßn l¹i n»m trong
tÇng mãng th× ®Ĩ trÇn do ®Êt ®¸ ë ®©y rÊt bỊn v÷ng. èng chèng khai th¸c nµy gåm
hai cÊp ®êng kÝnh lín dÇn tõ díi lªn.
§o¹n tõ ®Çu treo èng chèng lưng tíi ®¸y giÕng do khoan b»ng chng cã ®-
êng kÝnh nhá h¬n ®êng kÝnh trong cđa èng chèng lưng nªn èng chèng khai th¸c ë
®o¹n nµy cã cÊp ®êng kÝnh nhá nhÊt, ®o¹n nµy sÏ dµi tõ ®Õ lªn tíi trªn ®Çu treo èng
lưng lµ 100m.
§o¹n tiÕp theo phÝa trªn cã cÊp ®êng kÝnh lín h¬n, nã sÏ b»ng ®êng kÝnh èng
chèng lưng. Sư dơng ®êng kÝnh lín nh vËy lµ nh»m mơc ®Ých t¹o ®iỊu kiƯn thn
lỵi cho viƯc thiÕt kÕ khai th¸c, kÐo th¶ cÇn HKT cïng c¸c thiÕt bÞ lßng giÕng, ®o ®Þa
vËt lý, sưa chøa ngÇm §ång thêi khi chän cÊp ®êng kÝnh nh vËy ta cßn ph¶i dùa
vµo lu lỵng khai th¸c dù ®o¸n.
ii. tÝnh to¸n cÊu tróc giÕng khoan
Ta ®· chän cÊu tróc cho giÕng khoan lµ d¹ng cÊu tróc 3 cét èng, gåm: èng
chèng ®Þnh híng, èng chèng dÉn híng, èng chèng trung gian thø nhÊt, èng chèng
trung gian thø hai, vµ cét èng chèng khai th¸c. Sau ®©y ta tiÕn hµnh tÝnh to¸n ®êng

kÝnh cđa c¸c cét èng chèng ®ã vµ ®êng kÝnh chng t¬ng øng. ViƯc tÝnh to¸n ®ỵc
tiÕn hµnh tõ díi lªn, b¾t ®Çu tõ ®êng kÝnh cđa cét èng chèng khai th¸c cho ®Õn cét
èng chèng ngoµi cïng. TÝnh to¸n cÊu tróc ph¶i ®¶m b¶o cho qu¸ tr×nh khoan, th¶
èng chèng ®Õn chiỊu s©u dù kiÕn ®ỵc th«ng st, ®¶m b¶o tr¸m xi m¨ng ®ỵc thn
lỵi.
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 4 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
1. Cét èng chèng khai th¸c.
- Dùa vµo lu lỵng dù ®o¸n vµ kÝch thíc cđa c¸c thiÕt bÞ lßng giÕng còng nh
c¸c thiÕt bÞ ®o s©u ta chän ®êng kÝnh èng chèng khai th¸c n»m trong ®o¹n tÇng
khai th¸c (®o¹n cã cÊp ®êng kÝnh nhá nhÊt) lµ:
D
kt1
= 140mm
-TÝnh ®êng kÝnh chng t¬ng øng ®Ĩ khoan èng chèng khai th¸c D
ckt1
theo
c«ng thøc sau:
D
ckt1
= D
mkt1
+2δ
Trong ®ã:
D
mkt1
: ®êng kÝnh mupta èng chèng khai th¸c cÊp ®êng kÝnh nhá
δ
: kho¶ng hë gi÷a mupta vµ thµnh giÕng
V× èng Φ140, sư dơng ®Çu nèi FJL nªn cã D

mkt1
=D
kt1
=140 (mm).
Chän δ = 10mm.
VËy D
ckt1
= 140 + 2.10 = 160 (mm).
C¨n cø vµo c¸c cÊp ®êng kÝnh chn cđa chng ta chän D
ckt1
= 165,1 (mm).
- §o¹n trªn cđa èng chèng khai th¸c cã ®êng kÝnh b»ng ®êng kÝnh cđa cét
èng chèng lưng nªn ta tÝnh sau.
2. Cét èng chèng trung gian thø hai.
-§Ĩ tÝnh ®êng kÝnh ngoµi cđa èng chèng trung gian thø hai ta cÇn x¸c ®Þnh ®-
êng kÝnh trong cđa nã dùa vµo D
ckt1.
. §êng kÝnh cđa chng khoan èng chèng tiÕp
theo ph¶i nhá h¬n ®êng kÝnh trong cđa èng chèng tríc ®ã tèi thiĨu lµ (10 ÷ 15)
mm. Ta x¸c ®Þnh ®êng kÝnh trong cđa èng chèng trung gian thø hai d
tg2
nh sau:
d
tg2
> D
ckt1
+ (10 ÷ 15)
d
tg2
> 165,1 + (10 ÷ 15) = 175,1 ÷ 180,1 (mm)

Tõ ®êng kÝnh trong nµy ta chän ®êng kÝnh ngoµi cho èng chèng lµ:
D
tg3
= 193,7 mm (c¨n cø vµo b¶ng c¸c cÊp ®êng kÝnh èng chèng
chn).
-§êng kÝnh chng khoan t¬ng øng D
ctg2
:
D
ctg2
= D
mtg2
+ 2δ
Trong ®ã D
mtg2
lµ ®êng kÝnh mupta cét èng chèng trung gian thø hai, do dïng
®Çu nèi FJL nªn D
mtg2
= D
tg2
= 193,7 mm.
Kho¶ng hë δ chän: δ = 15 mm.
VËy:
D
ctg2
= 193,7 + 2.15 = 223,7 (mm)
Chän ®êng kÝnh chng khoan D
ctg2
= 215,9 (mm).
3. èng chèng trung gian thø nhÊt.

- §êng kÝnh trong cđa èng chèng trung gian thø hai d
tg1
:
d
tg1
> D
ctg2
+ (10 ÷ 15) = 215,9 + (10 ÷ 15) = 225,9 ÷ 230,9 (mm).
Chän ®êng kÝnh ngoµi cho èng chèng trung gian thø hai:
D
tg1
= 244,5 (mm).
- VËy ®êng kÝnh chng khoan t¬ng øng lµ:
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 5 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
D
ctg1
= D
mtg1
+ 2δ
Do sư dơng èng Φ244,5 vµ ®Çu nèi BTS nªn cã:
D
mtg1
= 257 (mm).
Chän kho¶ng hë δ = 25 mm.
Do ®ã:
D
ctg1
= 257 + 2.25 = 307 (mm).
Chän ®êng kÝnh chng khoan èng chèng trung gian thø hai lµ:

D
ctg1
= 311,15 mm.
5. èng chèng dÉn híng.
-§êng kÝnh trong cđa èng dÉn híng:
d
dh
> D
ctg1
+ (10 ÷ 15) = 311,1 + (10 ÷ 15) = 321,1 ÷ 326,1 (mm).
Chän ®êng kÝnh ngoµi cho èng chèng dÉn híng :
D
tg1
= 339,7 (mm).
-§êng kÝnh chng khoan t¬ng øng:
D
ctg1
= D
mtg1
+ 2δ
Do sư dơng ®Çu nèi BTC nªn D
mtg1
= 365,1 mm.
Chän δ = 35 mm.
VËy: D
ctg1
= 365,1 + 2.35 = 435,1 (mm)
Chän ®êng kÝnh chng khoan lµ: D
ctg1
= 444,5 (mm).

B¶ng sè liƯu cÊu tróc giÕng:
Lo¹i cét èng ChiỊu s©u
th¶
(m)
§êng kÝnh
èng
(mm)
®êng kÝnh
mupta
(mm)
®êng kÝnh
chng
(mm)
§Þnh híng
0 ÷ 120
508 §Çu nèi hµn Dïng bóa m¸y
DÉn híng
0 ÷ 250
339,7 365,1 444,5
Trung gian 1
0 ÷ 3200
244,5 257 311,1
Trung gian 2
3100 ÷ 3650
193,7 193,7 215,9
Khai th¸c
3650 ÷ 4400
193,7-139,7 206,4-139,7 165,1
Ta ®a sè liƯu võa tÝnh to¸n vỊ c¸c cét èng ë trªn vµo b¶ng sau:
N

o
N
o
Kho¶ng
èng
chèng
(m)
chiỊu
dµi
®o¹n
(m)
Khèi
lỵng
(T)
khèi l-
ỵng
chung
(T)
®êng
kÝnh
èng
(mm)
lo¹i
®Çu
nèi
m¸c
thÐp
bỊ
dµy
(mm)

1 1
0 ÷ 120
120 33,36 33,36 720
hµn d
11,13
2 1
0 ÷ 250
250 26,372 26,372 426
btc k55
10,92
3
1
3100 ÷ 3200
100 5,9 5,9 244,5
btc n80
10,03
2
100 ÷ 3100
3000 159,9 165,8 244,5
btc n80
8,94
3
0 ÷ 100
100 5,9 171,7 244,5
btc n80
10,03
4
1
3200 ÷ 4020
820 41,2 41,2 193,7

fjl n80
10,92
2
3100 ÷ 3200
100 5 46,2 193,7
btc n80
10,92
1
3000 ÷ 4350
1350 40,2 40,2 139,7
fjl n80
9,17
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 6 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
5 2
2510 ÷ 3000
490 24,6 64,8 193,7
vam n80
10,92
3
0 ÷ 2510
2510 110,9 175,7 193,7
vam n80
9,52
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 7 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
iii.x¸c ®Þnh chiỊu cao tr¸m xi m¨ng.
§èi víi c¸c giÕng khoan khai th¸c dÇu, viƯc tr¸m toµn bé chiỊu dµi cét èng
®Þnh híng lµ b¾t bc, cßn ®èi víi c¸c èng trung gian vµ èng khai th¸c th× chiỊu
cao tr¸m tïy thc vµo ®iỊu kiƯn ®Þa chÊt vµ kü tht, trong ®ã ®iỊu kiƯn ®Þa

chÊt lµ u tè qut ®Þnh, cßn ®iỊu kiƯn kü tht lµ ®iỊu kiƯn phơ mang tÝnh
kinh tÕ.
* §iỊu kiƯn ®Þa chÊt:
Theo yªu cÇu cđa phßng ®Þa chÊt, ta tiÕn hµnh tr¸m xi m¨ng trªn toµn bé
chiỊu dµi cét èng chèng dÉn híng, tr¸m toµn bé cét èng chèng trung gian thø
nhÊt, cét èng chèng trung gian 2 ta tr¸m lªn qua 50m riªng ®èi víi èng khai
th¸c Φ 140 x178 th× ta tr¸m hÕt
* §iỊu kiƯn kü tht:
Ta xem cét èng cã chiỊu s©u lµ H vµ ®ỵc tr¸m tíi chiỊu dµi lµ H
c
. Nh vËy,
phÇn èng kh«ng tr¸m xi m¨ng nh mét thanh giÇm chÞu lùc cã ngµm ë hai ®Çu.
§Çu trªn cỈp vµo ®Çu treo èng chèng, ®Çu díi c¾m vµo vµnh ®¸ xi m¨ng. Nh vËy,
nã sÏ chÞu t¶i do c¸c lùc sau ®©y t¸c dơng:
- Träng lỵng cđa b¶n th©n chóng (Q).
- Lùc sinh ra do sù thay ®ỉi ¸p st ë bªn trong (F
at
).
- Lùc sinh ra do sù thay ®ỉi nhiƯt ®é ë bªn trong (F
n
).
V× vËy, chiỊu cao tr¸m xi m¨ng ®ỵc x¸c ®Þnh víi ®iỊu kiƯn cét èng chèng
®ỵc gi÷ ë tr¹ng th¸i kÐo ë ®o¹n kh«ng tr¸m xi m¨ng, vµ lu«n ë díi t¶i träng kÐo
cho phÐp cđa cét èng chèng (F
cf
):
F
cf
≥ (H – H
c

)q
tb
+ F
at
+ F
n
H
c
≥
tb at n cf
tb
Hq F F F
q
+ + −
Trong ®ã:
- q
tb
: khèi lỵng trung b×nh 1m cét èng (kg/m).
- F
n
= 32,1q
tb
∆t.
Víi ∆t = 25 ÷ 30
0
C.
- F
at
= 0,191∆pq
tb

D/δ
tb
Víi:
- δ
tb
: chiỊu dÇy trung b×nh cét èng chèng.
- D: ®êng kÝnh ngoµi cét èng chèng.
- ∆p = 150 ÷ 200 kG/cm
2
.
ch¬ng ii
chän thiÕt bÞ vµ dơng cơ khoan
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 8 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
I. th¸p khoan vµ c¸c thiÕt bÞ n©ng th¶.
1. Th¸p khoan.
Khi chän th¸p khoan th× ta ph¶i chän theo hai tiªu chn lµ t¶i träng th¼ng
®øng vµ chiỊu cao cđa th¸p khoan. Hai tiªu chn nµy phơ thc vµo chiỊu s©u
cđa giÕng.
- T¶i träng th¼ng ®øng lín nhÊt t¸c dơng lªn th¸p ®ỵc tÝnh theo c«ng thøc
sau:
Q
max
= Q
m
+ Q
r
+ Q
ph
+ P

t
Trong ®ã:
+ Q
max
: t¶i träng th¼ng ®øng lín nhÊt t¸c dơng lªn th¸p (T).
+ Q
m
: t¶i träng ®Þnh møc trªn mãc n©ng. §èi víi giÕng nµy th× t¶i
träng lín nhÊt t¸c dơng lªn mãc n©ng lµ cđa cét èng chèng Φ194×140, dµi
4660m ⇒ Q
m
= 175 T
+ P
t
: søc c¨ng t¹i ®Çu nh¸nh c¸p tÜnh vµ ®éng.
P
t
=
m
Q
m
Víi m lµ sè nh¸nh c¸p ®éng. §èi víi giÕng khoan cã t¶i träng ®Þnh møc
trªn mãc n©ng lín th× ta cÇn sư dơng hƯ pal¨ng sao cho hỵp lý ®Ĩ gi¶m t¶i phï
hỵp víi c«ng st cđa m¸y khoan, kÕt hỵp víi thùc tÕ ta chän pal¨ng 6×7 cã
träng lỵng lµ 10 tÊn.
⇒ m = 2×U
®
= 2×6 = 12
Q
r

= 10 T ⇒ P
t
=
175
12
≈ 14,6 (T).
+ Q
ph
: t¶i träng phơ khi cøu kĐt. GiÕng cµng s©u, cµng nghiªng th× ph¶i
cã t¶i träng phơ cµng lín. Chän t¶i träng phơ theo kinh nghiƯm cho giÕng dµi
4660m lµ: Q
ph
= 60 (T).
- ChiỊu cao cđa th¸p còng phơ thc vµo chiỊu s©u cđa giÕng. GiÕng cµng s©u
th× th¸p cµng cao, víi mơc ®Ých lµ ®Ĩ gi¶m thêi gian kÐo th¶, t¨ng tèc ®é thi
c«ng giÕng khoan. Tuy vËy ®Ĩ ®¶m b¶o an toµn th× th¸p chØ cao tíi mét gia trÞ
nµo ®ã. HiƯn nay, lo¹i th¸p cã chiỊu cao lín nhÊt ®ỵc sư dơng t¹i má B¹ch Hỉ lµ
th¸p cao 53m.
Trªn c¬ së lÝ ln vµ kÕt hỵp víi thùc tÕ ta chän th¸p khoan lo¹i
BM320×53, nã cã c¸c th«ng sè kü tht sau:
c¸c th«ng sè
th¸p bm320×53
ChiỊu cao (m) 43
DiƯn tÝch khung díi (mm
2
)
10×10
T¶i träng lín nhÊt (T) 320
Träng lỵng th¸p (T) 36
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 9 -

Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
2. HƯ thèng pal¨ng.
a) C¸p têi:
Chän c¸p têi theo tiªu chn sau:
R
c
≥
P
t
×n
c
Trong ®ã:
-R
c
: øng st lµm ®øt c¸p (T).
-P
t
: t¶i träng trªn nh¸nh c¸p ®éng (T) ⇒ P
t
=14,6 (T).
-n
c
: hƯ sè an toµn, n
c
= 3 ÷5, ta chän n
c
= 4.
⇒ R
c
≥

14,6×4 = 58,4 (T).
Tõ tiªu chn nµy ta chän ®ỵc c¸p têi cã c¸c th«ng s« kü tht sau:
c¸c th«ng sè c¸p k – po (stu – 338 – 62)
§êng kÝnh c¸p (mm) 30
Sè sỵi c¸p
6×31 = 186
Tỉng diƯn tÝch c¸c sỵi (mm
2
) 415
Träng lỵng 100m c¸p cã b«i tr¬n (kg) 370
Giíi h¹n bỊn kÐo ®øt cđa sỵi c¸p
(kG/cm
2
)
180
øng st kÐo ®øt c¸p (T) 63,5
b) Pal¨ng:
HƯ thèng pal¨ng ®· chän ë phÇn trªn lµ 6×7. Ta cÇn tÝnh to¸n kÝch thíc con
l¨n ®Ĩ chän bé rßng räc ®éng vµ bé rßng räc tÜnh.
- Qua kinh nghiƯm cho thÊy, ®Ĩ gi¶m tèi ®a c¸c øng st t¸c dơng lªn c¸p
(σ
u
, σ
k
) th× ngêi ta thêng chän puli cã c¸c ®êng kÝnh theo tû lƯ sau:
D
p
= (35 ÷ 40)×d
o
(mm).

Víi d
o
lµ ®êng kÝnh th¸p, d
o
= 30 mm.
Chän D
p
= 35×d
o
= 35×30 = 1055.
- Chän chiỊu s©u r·nh puli theo tû lƯ thùc nghiƯm:
H
p
= (1,8 ÷ 2)×d
o
(mm).
Ta chän H
p
= 1,8×d
o
= 1,8×30 = 54 (mm).
- TÝnh ®êng kÝnh con l¨n theo c«ng thøc thùc nghiƯm:
D
r
= 2×[0,5×d
o
+ (0,02 ÷ 0,05)×d
o
] (mm).
Chän D

r
= 2×[0,5×d
o
+0,02×d
o
] = 33 (mm).
Dùa trªn c¸c th«ng sè võa tÝnh to¸n vµ lùa chän ®ỵc vµ kÕt hỵp víi thùc tÕ
ta chän bé rßng räc ®éng TBH – 300 vµ bé rßng räc tÜnh K5H7 – 300, chóng
cã c¸c th«ng sè kü tht sau:
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 10 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
c¸c th«ng sè tbh – 300 k5h7 – 300
T¶i träng ®Þnh møc (T) 300 300
T¶i träng tèi ®a trªn mãc
(T)
300 300
Sè con l¨n 6 7
§êng kÝnh con l¨n (mm) 1000 1000
§êng kÝnh r·nh c¸p (mm) 33 33
Träng lỵng (kg) 4820 4850
3. Têi khoan.
§èi víi giÕng khoan s©u trªn 4000 m, t¶i träng ®Þnh møc trªn 175 tÊn, ngêi
ta thêng sư dơng têi 5 tèc ®é víi tèc ®é nhá nhÊt ph¶i ®¶m b¶o kÐo ®ỵc t¶i trän
®Þnh møc trªn mãc.
Dùa trªn kinh nghiƯm thùc tÕ ta chän têi khoan lo¹i Y2-5-5 cã c¸c th«ng
sè kü tht sau:
c¸c th«ng sè têi y2-5-5
C«ng st (kw) 809,6
§êng kÝnh c¸p (mm) 33
Søc c¨ng d©y c¸p (T) 1,9 – 24,5

Tèc ®é cn c¸p trªn tang (m/s) 2,2 – 15,8
BỊ dµy tang têi (mm) 1000
§êng kÝnh tang têi (mm) 800
Sè m c¸p cã thĨ cn trªn tang têi 600
Sè tèc ®é n©ng 5
Tèc ®é quay cđa tang (v/s) 0,78 – 5,6
Víi c¸c th«ng sè trªn ta cã thĨ tÝnh ®ỵc søc n©ng lín nhÊt cđa têi theo
c«ng thøc sau:
Q
m,max
=
r
m,min
N 75
1100 75 0,85
3825000(kg)
V 0,1833
× ×η
× ×
= =
= 382,5 (T)
Trong ®ã:
- N: c«ng st cđa têi, N = 809,6 (kw) = 1100 (HP).
- η
r
= hƯ sè hiƯu dơng cđa bé rßng räc, η
r
= 0,85.
- V
m.min

: tèc ®é n©ng mãc nhá nhÊt.
V
min
=
c,min
V
m
Víi m = 12 (sè nh¸nh c¸p ®éng).
V
c,min
= 2,2 (m/s) lµ tèc ®é cn c¸p trªn tang têi nhá nhÊt.
⇒ V
m,min
= 2,2/12 = 0,183 (m/s).
Nh vËy, víi c«ng st ®Þnh møc th× têi cã thĨ kÐo ®ỵc t¶i träng lín nhÊt lµ
382,5 T. Mµ t¶i träng lín nhÊt cđa cét èng chèng lµ 175 T, víi t¶i träng phơ cøu
kĐt lµ 60T, tỉng céng lµ 235T. VËy têi mµ ta chän ®đ c«ng st ®Ĩ phơc vơ qu¸
tr×nh khoan.
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 11 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
II. thiÕt bÞ khoan.
1. M¸y khoan.
§èi víi giÕng khoan s©u 4600 m th× ta chän hai m¸y BY – 4000 vµ BY –
5000 cã kh¶ n¨ng khoan s©u tíi 4000 vµ 5000 m. TÝnh t¶i träng n©ng ®ỵc cđa
hai m¸y ®Ĩ chän m¸y cã kh¶ n¨ng n©ng ®ỵc t¶i träng theo yªu cÇu (trªn 174,7
T) theo c«ng thøc sau:
Q
cf
= 1,1×10
-3

L
cf
q
o
Trong ®ã:
- Q
cf
: t¶i träng cho phÐp n©ng ®ỵc cđa m¸y theo lý thut (T).
- L
cf
: chiỊu s©u khoan cho phÐp cđa m¸y (m).
- q
o
: khèi lỵng cđa cét èng chèng qui íc cho 1m khoan, q = 35(kg/m).
⇒ BHY – 4000: Q
cf
= 1,1×10
-3
×4000×35 = 154 (T).
⇒ BHY – 5000: Q
cf
= 1,1×10
-3
×5000×35 = 192,5 (T).
VËy ta chän m¸y BHY – 5000. M¸y khoan t¬ng øng víi nã lµ Uralmas
3D – 76, cã c¸c th«ng sè kü tht sau:
c¸c th«ng sè m¸y khoan uralmas 3d –76
ChiỊu s©u khoan cho phÐp (m)
4000 ÷ 5000
T¶i träng kÐo cho phÐp (T)

200 ÷ 250
C«ng st trun ®Õn têi (kw) 885
Träng lỵng (T) 212
C¸c thiÕt bÞ ®ång bé víi m¸y khoan Uralmas 3D – 76:
- Th¸p khoan: BMA53×320.
- Bµn roto: P560.
- M¸y b¬m khoan: Y8 – 6 MA.
2. Bµn roto.
C¸c th«ng sè bµn roto p – 560
T¶i träng tÜnh lín nhÊt (T) 150
C«ng st lín nhÊt (kw) 257,25
Tèc ®é quay lín nhÊt (v/s) 5,3
§êng kÝnh lç (mm) 560
KÝch thíc: dµi × réng × cao (mm) 2310×1350×775
Khèi lỵng (kg) 5750
3. M¸y b¬m khoan.
C¸c th«ng sè B¬m khoan y8 – 6 ma2
C«ng st thđy lùc ®Þnh møc (kw) 510
C«ng st ch¹y b¬m (kw) 632
Bíc piston (mm) 350
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 12 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
Sè lÇn ®Èy trong mét phót 65
TÇn sè quay cđa trơc trun (v/f) 320
Sè xilanh 2
§êng kÝnh xilanh (mm) 170; 160; 150; 130
¸p st (kG/cm
2
) 154 – 200
KÝch thíc: dµi × réng × cao (mm) 4190×2362×3205

Khèi lỵng (T) 14
4. Tỉ hỵp m¸y b¬m tr¸m xi m¨ng 3CA 400.–
- ¸p st lín nhÊt ®¹t ®ỵc ë 6,6 l/s: 40 MPa.
- Lu lỵng lín nhÊt ®¹t ®ỵc ë ¸p st 8 Mpa: 33 l/s.
- Lo¹i m¸y b¬m tr¸m xi m¨ng: 11 T
- Dung tÝch thïng chøa: 6 m
3
.
- Khèi lỵng tỉ hỵp: 22,5 T.
iii. dơng cơ khoan.
1. Chng khoan.
Sư dơng chng khoan 3 chãp xoay ta cã c¸c cÊp ®êng kÝnh cđa chng t-
¬ng øng víi tõng cÊp ®êng kÝnh cđa cét èng chèng nh ®· chän ë ch¬ng tríc.
Dùa vµo ®é cøng cđa ®¸ vØa ®Ĩ chän lo¹i chng cho thÝch hỵp vµ kÕt hỵp víi
kinh nghiƯm khoan trªn má vµ kh¶ n¨ng cung cÊp cđa xÝ nghiƯp, ta chän ®ỵc
c¸c lo¹i chng khoan cho tõng kho¶ng khoan nh sau:
tt
kho¶ng khoan (m)
Φ cét èng chèng (mm)
lo¹i chng
1 0 - 85 508 660,4 – 3S
2 0 - 250 339,7 444,5 – 3SK
4 250 - 3200 193,7 215,9 – GT – G1
5
3200 ÷ 3650
139,7 165,1 – ATJ – 22
6
3650 ÷ 4500
GiÕng th©n trÇn 165,1 – F47 ODL
lo¹i

chng
IADC
code
T¶i träng
lªn
chng
( kG/cm ®êng
kÝnh chng)
Tèc
®é
vßng
quay
(v/f)
Khèi
lỵng
(kg)
chiỊu
cao
(m)
§êng
kÝnh lç
tho¸t
dung
dÞch
(mm)
ren
nèi
h·ng
s¶n
xt

660,4 –
3S
1 – 2
– 1
394 – 787 180 –
80
617 0,8 28,58/41 7
5/8
RE
G
TSK
444,5 -
3SK
1 – 2
– 6
384 – 787 120 –
60
225 0,52 25,4/41 7
5/8
RE
G
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 13 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
311,15 –
ATX –
G3
1 – 3
– 5
268 – 804 200 –
80

94 0,35 15,57/33,0
7
6
5/8
RE
G HUGHE
S
215,9 –
GT – GT
1 –1
– 6
357 – 893 180 –
80
40,8 0,35 12,7/33,07 4
1/2
RE
G
165,1 –
ATJ – 22
5 –1
– 7
357 – 1072 140 –
50
21,3 0,31 11,11/22,2 3
1/2
RE
G
165,1 –
F47 ODL
6 –1

– 7
424 –1090 160 –
50
21,3 0,31 11,11/22,2 3
1/2
RE
G
SMITHS
2. Cét cÇn khoan.
Cét cÇn khoan lµ kh©u nèi gi÷a chng khoan vµ thiÕt bÞ ®Ỉt trªn sµn
khoan. Cét cÇn khoan bao gåm c¸c bé phËn sau:
- CÇn chđ ®¹o: cã thĨ vu«ng, lơc gi¸c, b¸t gi¸c.
- CÇn khoan thêng: cã nhiỊu cÊp ®êng kÝnh vµ m¸c thÐp kh¸c nhau.
- Da mèc: nèi c¸c ®o¹n cÇn dùng, ®êng kÝnh cđa da mèc phơ thc vµo ®-
êng kÝnh cÇn khoan.
- Perªkhèt: nèi c¸c bé phËn kh¸c nhau cđa cét cÇn khoan.
- §Þnh t©m: ỉn ®Þnh thµnh giÕng, chèng mßn cÇn, ®iỊu chØnh ®é nghiªng
trong khoan xiªn ®Þnh híng, ®êng kÝnh phơ thc chng khoan.
- CÇn nỈng: gåm nhiỊu cÊp ®êng kÝnh (gi¶m dÇn tõ díi lªn, tr¸nh thay ®ỉi
®êng kÝnh mét c¸ch ®ét ngét g©y tËp trung øng st lµm g·y cét cÇn) vµ nhiỊu
lo¹i (cÇn nỈng xo¾n, cÇn nỈng kh«ng nhiƠm tõ hay cÇn nỈng nh«m, cÇn nỈng th-
êng).
- Bóa thđy lùc: l¾p cïng cÇn nỈng, cã t¸c dơng g©y xung lùc rót cét cÇn lªn
khi cøu kĐt, cã ®êng kÝnh b»ng ®êng kÝnh cđa cÇn nỈng.
a) CÇn chđ ®¹o:
Sư dơng cÇn chđ ®¹o h×nh vu«ng, 2 ®Çu mupta vµ nhippen ®ỵc chån dÇy ë
phÝa ngoµi.
b) §Þnh t©m:
§Þnh t©m l¾p ë trªn chng, cã thĨ l¾p 1 hc 2 ®Þnh t©m trªn 1 bé khoan
cơ. Kho¶ng c¸ch tõ chng ®Õn ®Þnh t©m, tõ ®Þnh t©m ®Õn ®Þnh t©m phơ thc

vµo yªu cÇu xiªn. §êng kÝnh cđa ®Þnh t©m l¾p trªn cét cÇn khoan cßn tïy thc
vµo ®êng kÝnh chng khoan. ë ®©y ta sư dơng lo¹i ®Þnh t©m cã r·nh xo¾n trªn
th©n víi c¸c cÊp ®êng kÝnh nh sau:
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 14 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
®êng kÝnh chng khoan
(mm)
®êng kÝnh ®Þnh t©m
(mm)
660,4 660,4
444,5 444,5
311,15 311,15
215,9 215,9
165,1 163
c) Bóa thđy lùc:
Do ®êng kÝnh bóa thđy lùc b»ng ®êng kÝnh cđa cÇn nỈng nªn ta sư dơng 3
cÊp ®êng kÝnh bóa thđy lùc lµ 203,2; 165,1; 120,65.
d) CÇn khoan thêng vµ cÇn nỈng:
Dùa vµo kinh nghiƯm vµ kh¶ n¨ng cung cÊp cđa xÝ nghiƯp, ta chän c¸c cÊp
cÇn nỈng vµ cÇn khoan cho tõng kho¶ng khoan nh sau:
tt kho¶ng
khoan
(m)
®êng kÝnh
chng khoan
(mm)
cÇn nỈng
(Φ
ng
×Φ

tr
×q)
(mm × mm × kg/cm)
cÇn khoan
(Φ×δ)×q
(mm × mm ×
kg/cm)
1 85 660,4
254×71,44×365,6
228,6×71,44×290,2
203,2×71,44×136,4
165,1×71,44×136,4
127×9,19×29
2 0 - 250 444,5
241,3×71,44×321,4
228,6×71,44×290,2
203,2×71,44×222,7
165,1×71,44×136,4
127×9,19×29
3
0 ÷ 3200
311,15
203,2×71,44×222,7
165,1×71,44×136,4
127×9,19×29
4
3200 ÷ 3650
215,9
165,1×71,44×136,4 127×9,19×29
5

3650 ÷ 4500
165,1
120,7×57,15×69,7 127×9,19×29
101,6×8,38×20,83
3. TÝnh to¸n lùa chän cÊu tróc bé dơng cơ khoan.
Trong qu¸ tr×nh thi c«ng giÕng khoan, bé khoan cơ ®ỵc sư dơng víi mơc
®Ých ph¸ hđy ®Êt ®¸ t¹o ®ỵc th©n giÕng khoan theo thiÕt kÕ, nã ph¶i ®¶m b¶o yªu
cÇu vµ nhiƯm vơ sau:
- §¶m b¶o ®é cøng v÷ng, ®Þnh híng tèt trong qu¸ tr×nh khoan.
- §¶m b¶o lu th«ng tèng tho¸t mïn khoan, gi¶m tèi ®a sù cè cã thĨ x¶y ra
trong qu¸ tr×nh khoan.
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 15 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
- C¸c bé khoan cơ ®¬n gi¶n thn tiƯn trong qu¸ tr×nh khoan.
- N©ng cao chØ tiªu kinh tÕ kü tht khoan.
a) Cơ sở tính toán bộ dụng cụ khoan:
Trong qu¸ tr×nh thi c«ng giÕng khoan, bé cÇn khoan ph¶i chÞu sù t¸c dơng
cđa tỉ hỵp c¸c lùc phøc t¹p. Tïy thc vµo tõng c«ng ®o¹n, c«ng nghƯ cơ thĨ
nh qu¸ tr×nh khoan, kÐo th¶, b¬m rưa, cøu sù cè… tỉ hỵp c¸c lùc t¸c dơng lªn bé
cÇn khoan kh¸c nhau, nhng cã thĨ bao gåm c¸c lùc sau:
- Lùc kÐo gi·n do t¸c dơng träng lỵng b¶n th©n cđa cÇn.
- Lùc nÐn do t¸c dơng cđa t¶i träng lªn chng.
- M« men xo¾n do t¸c dơng cđa chun ®éng quay cđa bé cÇn khoan vµ
m« men ph¶n cđa ®éng c¬ ®¸y vµ chng khoan.
- M« men n cong.
- ¸p st d trong vµ d ngoµi cđa dung dÞch khoan.
- C¸c t¶i träng ®éng.
Do ®ã c«ng t¸c thiÕt kÕ bé cÇn khoan cã mét tÇm quan träng ®Ỉc biƯt, nÕu
sù thiÕt kÕ phï hỵp th× c«ng t¸c khoan sÏ ®¶m b¶o ®ỵc yªu cÇu vỊ thêi gian
khoan, gi¶m gi¸ thµnh thuª thiÕt bÞ, gi¶m c¸c sù cè víi bé cÇn khoan, v× vËy sÏ

n©ng cao hiƯu qu¶ trong s¶n xt.
NhiƯm vơ chđ u cđa tÝnh to¸n thiÕt kÕ bé cÇn khoan lµ ®a ra nh÷ng s¬ ®å
vµ ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n ®Ĩ x¸c ®Þnh nh÷ng t¶i träng chđ u t¸c dơng lªn bé
cÇn khoan trong khi khoan víi ®éng c¬ ®¸y vµ khoan r«to nh÷ng giÕng khoan
th¼ng vµ khoan ®Þnh híng. §a ra nh÷ng ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh øng xt vµ hƯ sè
an toµn.
Nh÷ng sè liƯu ban ®Çu cÇn thiÕt cho viƯc tÝnh to¸n lµ:
- CÊu tróc giÕng khoan.
- Nh÷ng kho¶ng thi c«ng giÕng khoan, ®èi víi mçi kho¶ng cÇn cã nh÷ng
sè liƯu cơ thĨ sau:
+ D¹ng qui tr×nh c«ng nghƯ ®ỵc thùc hiƯn.
+ Ph¬ng ph¸p khoan.
+ §êng kÝnh chng.
+ T¶i träng lªn chng.
+ Khèi lỵng ®éng c¬ ®¸y.
+ Sè vßng quay bé cÇn khoan.
+ Tû träng dung dÞch.
+ ¸p st dung dÞch khoan.
+ ¸p st ngoµi.
+ MÊt ¸p st ë ®éng c¬ ®¸y vµ chng.
+ Kho¶ng th¶ vµ khèi lỵng cđa nh÷ng ®o¹n èng chèng ®ỵc th¶ b»ng
cÇn khoan.
+ §é cøng cđa ®Êt ®¸.
+ §iỊu kiƯn khoan vµ nh÷ng phøc t¹p cã thĨ x¶y ra.
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 16 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
TÝnh to¸n bé cÇn khoan:
TÝnh to¸n ®èi víi 2 cÊp ®êng kÝnh ®· chän:
Ta tiÕn hµnh tÝnh to¸n ®Ĩ chän m¸c thÐp cho cÇn khoan. Mn vËy ta kiĨm
tra øng st t¸c dơng lªn cét cÇn khoan sinh ra trong qu¸ tr×nh lµm viƯc.

Do cét cÇn sư dơng cÇn nỈng nªn ta kiĨm tra t¹i 2 ®iĨm lµ trªn cïng vµ díi
cïng.
VËt liƯu lµm cÇn ph¶i cã giíi h¹n ch¶y tháa m·n ®iỊu kiƯn sau:
[σ
ch
]
≥
kσ
td
Trong ®ã:
- [σ
ch
]: giíi h¹n ch¶y cho phÐp cđa vËt liƯu lµm cÇn (kG/cm
2
).
- k: hƯ sè an toµn (k = 1,5).
- σ
t®
: øng st t¬ng ®¬ng t¸c dơng lªn cét cÇn khoan t¹i ®iĨm kiĨm tra
(kG/cm
2
).
KiĨm tra ®èi víi cét c©n khoan cã chiỊu dµi lín nhÊt, tøc lµ cét cÇn khoan
®Ĩ khoan kho¶ng khoan tõ 4350 ®Õn 4660 m. Do ®o¹n nµy khoan b»ng chng
Φ165,1 mm vµ dïng cÇn nỈng Φ120,65 mm nªn ta ph¶i sư dơng 2 cÊp ®êng
kÝnh cÇn khoan lµ Φ127 vµ Φ101,6 mm. §Ĩ ®¶m b¶o an toµn th× chiỊu dµi ®o¹n
cÇn Φ101,6 mm ë phÝa díi kh«ng ®ỵc lín qu¸ 1/3 chiỊu dµi cét cÇn khoan nhng
®Çu trªn cđa nã ph¶i cao h¬n ®Çu treo èng chèng lưng Φ194 mm ë ®é s©u
3100m, vËy ta nªn chän chiỊu dµi cho ®o¹n cÇn Φ101,6 ë phÝa díi lµ 1500 m.
* KiĨm tra øng st ë phÇn trªn:

Khi cét cÇn khoan lµm viƯc, phÇn trªn sÏ chÞu sù t¸c ®éng cđa øng st
xo¾n (τ
x
) vµ øng st kÐo (σ
k
) do träng lỵng cđa b¶n th©n vµ bé dơng cơ ®¸y. Do
®ã øng st t¬ng ®¬ng ®ỵc tÝnh nh sau:
2 2
td k x
4σ = σ + τ
Trong ®ã:
- τ
x
: øng st xo¾n (kG/cm
2
)
τ
x
= M
x
/W
x
Víi W
x
: m« ®un chèng xo¾n cđa cÇn khoan, W
x
= 187,075 (cm
3
).
M

x
: m« men xo¾n lín nhÊt sinh ra khi cét cÇn lµm viƯc.
M
x
=
d
71,62Nk
n
(kG/m).
- N: c«ng st cã Ých cđa m¸y khoan, N = 795 PH.
- n: tèc ®é vßng quay cđa bµn roto, n = 60v/f.
- k
d
: hƯ sè t¶i träng ®éng, k
d
= 1,7.
⇒ M
x
=
71,62 795 1,7
1613,24(kG.m) 161324(kG.cm)
60
× ×
= =
.
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 17 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
⇒ τ
x
= 161324/187,075 = 862,5 (kG/cm

2
).
- σ
k
: øng st kÐo (kG/cm
2
).
σ
k
= 4424,7 (kG/cm
2
).
⇒ σ
t®
=
2 2 2
442,4 4 862,5 4749(kG / cm )+ × =
.
VËy [σ
t®
]
≥
1,75×4749 = 8310,75 (kG/cm
2
).
* KiĨm tra phÇn díi ®o¹n cÇn
Φ
127mm:
T¹i ®©y cét cÇn sÏ chÞu t¸c ®éng cđa øng st xo¾n, øng st kÐo, vµ øng
st n (σ

u
).
σ
td
=
2 2
u k x
( ) 4σ + σ + τ
- τ
x
=
2
x
x
M
161324
862,35(kG / cm )
W 187,075
= =
- σ
k
=1598,5 (kG/cm
2
)
- σ
u
: øng st n (kG/cm
2
).
σ

u
=
2
u
fI
2000
W L
Trong ®ã:
- W
u
: m«®un chèng n, W
u
= 93,5 (cm
3
).
- I: m« men qu¸n tÝnh cđa tiÕt diƯn cÇn khoan, I = 593,7 (cm
4
).
- f: ®é n (cm).
f =
c d
1,1D D
1,1 16,51 16,19
1,77(cm)
2 2
−
× +
= =
- L: chiỊu dµi nưa cung n (cm). Do sư dơng cÇn nỈng nªn chiỊu dµi
nưa cung n ®ỵc tÝnh theo c«ng thøc sau:

L =
2
4
10 0,2I
q
ω
ω
Víi:
- q: träng lỵng1 cm cÇn, q = 0,3287 (kg/cm).
- ω: vËn tèc gãc cđa cÇn (rad/s).
ω = 2∏n/60 = 2×3,1416×60/60 = 6,28 (rad/s).
⇒ L =
2
4
10 0,2 593,7 6,28
17,4(m)
6,28 0,3287
× ×
=
.
⇒ σ
u
=
2
1,77 593,7
2000 74,24
93,5 17,4
×
× =
×

VËy σ
t®
=
2 2 2
(74,24 1598) 4 862,35 2402,6(kG / cm )+ + × =
.
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 18 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
⇒ [σ
t®
] ≥ 1,75×2402,6 = 4204,6 (kG/cm
2
).
Sau khi kiĨm tra øng st t¹i phÇn trªn vµ phÇn díi cđa ®o¹n cÇn
Φ127mm, tra b¶ng ta t×m ®ỵc m¸c thÐp cã giíi h¹n ch¶y lín h¬n 8310,75 lµ
S135. Nã cã ®Ỉc tÝnh kü tht sau:
Giíi h¹n bỊn: 10194,95 kG/cm
2
Giíi h¹n ch¶y: 9491,85
kG/cm
2
* KiĨm tra ®Çu trªn cđa cÇn
Φ
101,6 mm t¹i ®é s©u 4276m:
T¹i ®©y cét cÇn sÏ chÞu sù t¸c ®éng cđa øng st xo¾n, øng st kÐo vµ øng
st n.
σ
t®
=
2 2

u k x
( ) 4σ + σ + τ
- τ
x
= M
x
/W
x
= 161324/105,83 = 1524,4 (kG/cm
2
).
- σ
k
= 2216,6 (kG/cm
2
).
- σ
u
=
2
u
fI
2000
W L
f =
c d
1,1D D
1,1 16,51 13,33
2,42(cm)
2 2

−
× −
= =
.
L =
2
4
10 0,2I
q
ω
ω
=
2
4
10 0,2 268,7 6,28
15,68(m)
6,28 0,2252
× ×
× =
.
⇒ σ
u
=
2
2
2,42 268,7
2000 100(kG / cm )
52,9 15,68
×
× =

×
.
⇒ σ
t®
=
2 2
(100 2216) 4 1524, 4 3829+ + × =
(kG/cm).
⇒ [σ
ch
] ≥ 1,75×3829 = 6700 (kG/cm
2
).
* KiĨm tra phÇn díi ®o¹n cÇn
Φ
101,6mm:
T¹i ®©y cét cÇn sÏ chÞu t¸c ®éng cđa øng st xo¾n, øng st kÐo vµ øng
st n.
σ
td
=
2 2
u k x
( ) 4σ + σ + τ
- τ
x
= M
x
/W
x

= 163124/105,83 = 1524,37 (kG/cm
2
).
- σ
k
= 680 kG/cm
2
- σ
u
=
2
2
2,42 268,7
2000 100(kG / cm )
52,9 15,68
×
× =
×
.
⇒ σ
t®
=
2 2 2
(100 680) 4 1524,37 3147(kG / cm )+ + × =
.
⇒ [σ
ch
] ≥ 1,75×3147 = 5507,25 (kG/cm
2
).

VËy ®Ĩ tháa m·n yªu cÇu trªn th× cÇn 101,6 mm ph¶i chän m¸c thÐp G105
lµm vËt liƯu chÕ t¹o cÇn. M¸c thÐp G105 cã c¸c chØ tiªu kü tht sau:
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 19 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
Giíi h¹n bỊn: 8085,65 kG/cm
2
Giíi h¹n ch¶y: 7382,55
kG/cm
2
b) C¬ së ®Ĩ tÝnh to¸n bé cÇn nỈng:
Mơc ®Ých tÝnh to¸n lµ x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè bé cÇn nỈng, ®¶m b¶o ®ỵc t¶i
träng trªn chng ®· cho tríc vµ ®é cøng cÇn thiÕt chèng n cong.
§Ĩ lùa chän ®êng kÝnh ®o¹n cÇn nỈng chÝnh, ta cã thĨ sư dơng t¬ng quan
tû lƯ gÇn ®óng sau:
§èi víi chng cã ®êng kÝnh < 295,3 mm nªn chän cÇn nỈng víi ®êng
kÝnh ngoµi gÇn víi gi¸ trÞ 0,85D
c
trong ®iỊu kiƯn khoan b×nh thêng vµ 0,75D
c
trong ®iỊu kiƯn khoan phøc t¹p.
§èi víi chng cã ®êng kÝnh > 295,3 mm, nªn chän cÇn nỈng víi ®êng
kÝnh ngoµi gÇn víi gi¸ trÞ 0,75D
c
trong ®iỊu kiƯn khoan b×nh thêng vµ 0,65D
c
trong ®iỊu kiªn khoan phøc t¹p.
Nh÷ng cÇn nỈng ®ỵc chän theo c¬ së trªn ph¶i tháa m·n yªu cÇu vỊ ®é
cøng tèi thiĨu, trong tÊt c¶ c¸c trêng hỵp th× ®é cøng cÇn nỈng ph¶i lín h¬n ®é
cøng èng chèng ®ỵc th¶ sau ®ã.
CHƯƠNG 3

DUNG DỊCH KHOAN
I. LỰA CHỌN DUNG DỊCH CHO TỪNG KHOẢNG KHOAN
1.Cơ sở lựa chọn
- Dựa vào điều kiện đòa chất, tính chất đất đá để lựa chọn dung dòch cho
thích hợp.
- Dựa vào yêu cầu kó thuật trong công tác khoan
- Việc sử dụng dung dòch khoan thích hợp sẽ đảm bảo được tiến độ thi công
và an toàn trong công tác khoan
2. Lựa chọn hệ dung dòch cho các khoảng khoan
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 20 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
- Trong khoảng khoan thứ nhất do độ sâu khoan 250m, điều kiện đòa chất
ổn đònh, không có gì phức tạp nên khi khoan ta chọn dung dòch khoan là
nước tự nhiên ( nước biển hoặc nước vỉa được sử lí) dung dòch có tỷ trọng
khoảng 1,1 g/cm
3
- Trong khoảng khoan thứ hai ta chialàm hai giai đoạn
giai đoạn thứ nhất khoan đến độ sâu 600m thì điều kiện đất đá giống như
khoảng trên nên ta vẫn dùng dung dòch là nước tự nhiên
Giai đoạn thứ hai từ 600m trở xuống ta bắt gặp tầng đất đá cát hạt trung
pha sét, đất đá có độ cứng không lớn lắm và có khả năng mất nước nhẹ,
thành lỗ khoan bó hẹp dễ gây kẹt nút nên ở khoảng khoan này ta dùng dung
dich có độ thoát nước nhẹ, dung dòch gốc vôi để khoan qua. Chiều sâu khoan
đoạn này tương đối lớn 3200m, do đó ta phải dùng dung dòch có chất lượng
tốtđể đảm bảo không gây sạt lở thành giếng do áp suất thuỷ tónh gây lên.
- Trong khoảng khoan thứ ba:
Tại đây ta gặp đất đá có mức độ liên kết trung bình, dò thường áp suất cao,
dễ gây phun trào sản phẩm. Đất đá ở đây có độ cứng từ trung bình đến
cứng do đó để khoan qua tầng đất đá này ta phải sử dụng dung dòch có γ
lớnđể tạo áp suất thuỷ tónh lớn lên thành lỗ khoan tránh hiện tượng phun

trào
Dung dòch mà ta dùng để koan qua tầng đất đá này là dung dòch sétcó chất
lượng cao và có Barit làm nặng γ = 1,7 g/ cm
3
- Trong khoảng khoan thứ 4 :
Đây là quá trình mở vỉa, đất đá ở đây nứt nẻ nhưng có đọ cứng từ trung bình
đến rất cứng, áp suất vỉa thấp
Chính vì vậy để khoan qua tầng đất đá vỉa sản phẩm này ta phải sử dụng
dung dòch có chất lượng cao, dung dòch thích hợp để tránh làm bẩn vùng cận
đáy giếng, ảnh hưởng đến tính thấmtự nhiên của đất đá. Do đó ta sử dụng
dung dòchgố dầu nhũ tưong ngược để khoan qua
II. TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐCHẤT LƯNG
DUNG DỊCH CHO TỪNG KHOẢNG KHOAN
Với dung dòch tự nhiên
-
γ = 1,02 – 1,04 g/cm
3
-
T = 16 – 23 s
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 21 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
-
B = 3 – 8 cm
3
/ 30 ’
-
A = 0

Với dung dòch gốc vôi
-

γ = 1,1 – 1,16 g/cm
3
-
T = 25 s
-
B = 5 - 10 cm
3
/ 30 ’
Với dung dòch nặng
-
γ = 1,7 g/cm
3
-
T = 30 s
-
B = 5 cm
3
/ 30 ’
Với dung dòch gốc dầu
-
γ = 1,02 – 1,05 g/cm
3
-
T = 35 s
-
B = 2 cm
3
/ 30 ’
III. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ VÀ GIA CÔNG HOÁ HỌC
Khi muốn thay đổi tính chất của dung dòch cho phù hợp ta phải gia công

hoá học bằng cách sử dụng các chất phụ gia
- với dung dòch sét vôi; chất phụ gia chủ yếu là CaO, chúng làm tăng T
và θ của dung dòch, ta có thể dùng chất làm giảm độ thoát nước bằng
kiềm than nâu hoặc kiềm than bùn
Khi làm nặng dung dòc ta thường cho thêm Barit, có thể cho thêm CaCO
3
Ngoài ra với từng yêu cầu cụ thể của công tác khoan ta có thể sử dụng
một số dung dòch đặc biệt khi:
-
Mở vỉa sản phẩm
-
Tăng khả năng bôi trơn
-
Phân tán dầu trong dung dòch sét
-
Tạo dung dòch bọt
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 22 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
Ch¬ng Iv
chÕ ®é khoan
i. ph¬ng ph¸p khoan.
Trong c«ng t¸c khoan, ngêi ta sư dơng 3 ph¬ng ph¸p khoan lµ khoan roto,
khoan tua bin vµ khoan ®iƯn. Trong ®ã chđ u lµ khoan tua bin vµ khoan roto.
1. ph¬ng ph¸p khoan roto.
§Ỉc ®iĨm cđa ph¬ng ph¸p nµy lµ c«ng st ph¸ hđy ®Êt ®¸ ®ỵc trun qua
bµn roto ®Õn chng. V× vËy, cã thĨ ®iỊu chØnh ®éc lËp vµ hỵp lý c¸c th«ng sè
c¸c chÕ ®é khoan, ®¶m b¶o sù lµm viƯc tèi u cđa chng khoan trong c¸c líp ®Êt
®¸ kh¸c nhau, c«ng st b¬m dung dÞch kh«ng cÇn lín nh khoan tua bin. ThiÕt
bÞ trªn mỈt ®Êt dƠ sưa ch÷a vµ b¶o dìng. §¹t hiƯu qu¶ cao ë nh÷ng ®é s©u tõ
nhá ®Õn trung b×nh, cã kh¶ n¨ng khoan ®ỵc c¸c giÕng s©u trªn 4000 m. Nhỵc

®iĨm cđa ph¬ng ph¸p nµy lµ g©y ra mÊt m¸t c«ng st do ma s¸t, thêng x¶y ra
sù cè ®èi víi cét cÇn do c¸c øng st sinh ra trong qu¸ tr×nh khoan, v× vËy khi
khoan cong víi cêng ®é cong lín vµ khoan tíi chiỊu s©u lín lµ rÊt h¹n chÕ.
2. Ph¬ng ph¸p khoan tua bin.
§Ỉc ®iĨm cđa ph¬ng ph¸p nµy lµ c«ng st ph¸ hđy ®Êt ®¸ ®ỵc trun trùc
tiÕp tõ tua bin tíi chng. CÇn khoan kh«ng quay nªn tua bin lµm viƯc díi ®¸y
lç khoan nhê n¨ng lỵng tõ dßng níc rưa. V× vËy, øng st ph¸t sinh trong qu¸
tr×nh lµm viƯc cđa cét cÇn khoan nhá, do ®ã gi¶m thiĨu ®ỵc sù cè ®èi víi cét
cÇn, tr¸nh ®ỵc mµi mßn cét cÇn vµ thiÕt bÞ quay trªn mỈt. Ph¬ng ph¸p nµy rÊt
thn lỵi trong khoan ®Þnh híng. Nhng nã cã mét sè nhỵc ®iĨm sau:
- §Ỉc tÝnh lµm viƯc cđa tua bin lµ cã sè vßng quay lín, nã lµm cho chng
chãp xoay chãng háng do sù mµi mßn c¸c ỉ tùa.
- ë nh÷ng tÇng ®Êt ®¸ cÇn m«men ph¸ ®¸ lín th× kh«ng ®¸p øng ®ỵc.
- Vïng lµm viƯc cđa tèc ®é quay cđa tua bin hĐp, nÕu vỵt ra khái vïng lµm
viƯc th× tua bin cã thĨ bÞ kĐt, ngõng lµm viƯc.
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 23 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
- C«ng st thđy lùc cđa m¸y b¬m khoan trong khoan tua bin cÇn ph¶i lín
h¬n rÊt nhiỊu so víi trong khoan roto. C¸c thiÕt bÞ b¬m, tn hoµn dung dÞch tỉn
thÊt thđy lùc lín, do vËy khi khoan b»ng chÕ ®é vßi thđy lùc sÏ kÐm hiƯu qu¶,
phøc t¹p, ph¶i lµm viƯc víi c«ng st lín. §iỊu nµy lµm h¹n chÕ kh¶ n¨ng lµm
viƯc cđa tua bin víi nh÷ng chiỊu s©u lín.
- B¶o dìng vµ sưa ch÷a tèn kÐm, lµm gi¸ thµnh cho 1 m khoan t¨ng.
3. Chän ph¬ng ph¸p khoan cho tõng kho¶ng khoan.
Dùa trªn u nhỵc ®iĨm cđa tõng ph¬ng ph¸p khoan, ®Ỉc ®iĨm ®Þa chÊt qua
mỈt c¾t giÕng khoan, cÊu tróc giÕng cã tÝnh ®Õn ®iỊu kiƯn kinh tÕ kü tht vïng
má. §Ĩ ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu cđa giÕng khoan ta chän ph¬ng ph¸p khoan cho
tõng kho¶ng khoan cđa giÕng nh sau:
- §o¹n th©n giÕng tõ 0÷ 250 m:
§©y lµ ®o¹n khoan më lç ®Êt ®¸ mỊm bë rêi, ®êng kÝnh lç khoan lín ®ßi

hái m« men quay lín sư dơng chng khoan víi vßi phun thđy lùc ®¹t hiƯu qu¶
cao, cho nªn ta chän ph¬ng ph¸p khoan r«to ®Ĩ thùc hiƯn ®o¹n khoan nµy.
- §o¹n th©n giÕng tõ 250 ÷ 3200 m:
§o¹n nµy ®Êt ®¸ mỊm, trung b×nh ®ßi hái mo men ph¸ lín, ®Ĩ khoan ®o¹n
nµy ta dïng ph¬ng ph¸p khoan roto.
- §o¹n tõ 3200 ÷ 2500 m:
TÝnh chÊt ®Êt ®¸ trong ®o¹n nµy lµ trung b×nh cøng, cÇn mo men ph¸ ®¸
nhá phï hỵp víi ph¬ng ph¸p khoan tua bin vµ roto song nh ®· tr×nh bµy ë trªn
sư dơng ph¬ng ph¸p khoan tc bin ®é s©u khoan lín ®ßi hái c«ng st m¸y
b¬m lín do ®ã tỉn thÊt thđy lùc lín, do vËy kh«ng hiƯu qu¶ b»ng ph¬ng ph¸p
khoan roto, ta chän ph¬ng ph¸p khoan roto ®Ĩ thùc hiƯn ®o¹n khoan nµy.
- §o¹n th©n giÕng tõ 4350 ÷ 4660 m:
§©y lµ tÇng ®¸ mãng bỊn ch¾c phï hỵp víi viƯc sư dơng chng chãp xoay
víi mo men nhá vµ sè vßng quay lín. MỈt kh¸c ®©y lµ ®o¹n khoan ci cđa
giÕng cÇn ®ỵc khoan th¼ng ®Ĩ t¹o sù tiÕp cËn tèt gi÷a giÕng víi vØa s¶n phÈm, ®é
s©u cđa giÕng rÊt lín ta chän ph¬ng ph¸p khoan roto ®Ĩ khoan ®o¹n nµy.
kho¶ng khoan ph¬ng ph¸p khoan
Tõ §Õn
0 85
Đóng bằng búa
0 250 Ro to
250 3200 Roto
3200 3650 Roto
3650 4500 Roto
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 24 -
Đồ Án Công Nghệ Khoan GVHD : Lê Văn Thăng
ii. Th«ng sè chÕ ®é khoan.
Tríc khi tiÕn hµnh thi c«ng mét giÕng khoan nµo ®ã, bao giê ngêi ta còng
ph¶i thiÕt kÕ chÕ ®é khoan. Nã lµ tỉng hỵp c¸c u tè ¶nh hëng ®Õn chØ tiªu
khoan. C¸c u tè nµy thêng ®ỵc gäi lµ th«ng sè chÕ ®é khoan, bao gåm 3 th«ng

sè chÝnh:
- T¶i träng ®¸y: G
c
(T).
- Tèc ®é vßng quay cđa bµn roto: n (v/f).
- Lu lỵng níc rưa: Q (l/s).
ChÕ ®é khoan nµo ®¹t ®ỵc c¸c chØ tiªu cao nhÊt vỊ khèi lỵng vµ chÊt lỵng
®ỵc gäi lµ chÕ ®é khoan tèi u, ngoµi ra cßn cã mét sè chÕ ®é khoan ®Ỉc biƯt, ®ã
lµ chÕ ®é khoan trong c¸c trêng hỵp sËp lë, mÊt dung dÞch, khoan ®Þnh híng,
khoan qua tÇng s¶n phÈm…
Khi thiÕt kÕ chÕ ®é khoan cÇn chó ý sao cho:
- ViƯc thi c«ng giÕng khoan ®ỵc tiÕn hµnh mét c¸ch nhanh nhÊt, cã tèc ®é
c¬ häc khoan vµ tèc ®é th¬ng m¹i cao nhÊt.
- TËn dơng hÕt kh¶ n¨ng lµm viƯc cho phÐp cđa thiÕt bÞ.
§¶m b¶o ®ỵc nh vËy lµ ta ®· thiÕt kÕ ®ỵc c¸c chÕ ®é khoan tèi u cho c¸c
kho¶ng khoan.
Trªn quan ®iĨm nh vËy ta tiÕn hµnh tÝnh to¸n ®Ĩ lùa chän c¸c th«ng sè chÕ
®é khoan, kÕt hỵp víi kinh nghiƯm khoan trªn má B¹ch Hỉ ®Ĩ lùa chän chÕ ®é
khoan cho c¸c kho¶ng khoan cđa giÕng khoan sao cho hỵp lÝ nhÊt víi ®iỊu kiƯn
®Þa chÊt vµ chØ tiªu kü tht cđa giÕng.
1. TÝnh to¸n lu lỵng níc rưa cho tõng kho¶ng khoan.
TÝnh to¸n lu lỵng níc rưa ®èi víi kho¶ng khoan 4350 – 4660 m:
Lu lỵng níc rưa Q ph¶i chän sao cho:
Q
max
≥ Q ≥ Q
min
Trong ®ã:
- Q
min

= 10
3
V
min
k(D
c
2
– D
2
cktb
)∏/4 (l/s).
Chän V
min
theo kinh nghiƯm:
chiỊu s©u (m) V
min
(m/s)
0 - 120 31,75
0 ÷ 250
120,43
250 ÷ 3200
149,02
3200 ÷ 3650
158,33
3650 ÷ 4500
100,61
Chän V
min
= 0,85m/s.
⇒ Q

min
= 10
3
×0,85×1,1×(0,1651
2
– 0,1182
2
)×0,785 = 9,8 (m/s).
SVTH : Đoàn Huy Toàn - 25 -