Thiết kế một giếng khoan khai thác dầu

LỜI MỞ ĐẦU
Dầu khí là một ngành công nghiệp lớn trên thế giới. Ngành công nghiệp dầu
khí nước ta tuy thời gian phát triển chưa dài song đã đạt được những thành tựu
đáng kể, đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân và
được xác định là mũi nhọn đưa đất nước tiến lên trên con đường công nghiệp hoá
hiện đại hoá. Ngành công nghiệp dầu khí là một chuỗi liên hoàn các công tác từ tìm
kiếm thăm dò, khai thác đến chế hoá các sản phẩm dầu khí. Trong đó công tác
khoan là phức tạp nhất quyết định sự thành công của giếng khoan.
Để thực các giếng khoan khai thác nhất là những giếng khoan sâu trong điều
kiện địa lý địa chất khó khăn phức tạp, vốn đầu tư lớn thì công tác thiết kế phải được
tiến hành một cách chi tiết , khoa học. Vì vậy người thiết kế phải nắm vững kiến thức
chuyên môn, có sự hiểu biết về điều kiện địa chất, khả năng làm việc của các thiết
bị hiện có, biết phân tích một cách khoa học các kinh ghiệm thực tế, từ đó xây dựng
một phương án kinh tế - kỹ thuật khả thi và tối ưu hoá trong những điều kiện nhất
định.
Một số bước cơ bản phải trải qua trong phần thiết kế này:
1- Đặc điểm cấu tạo địa chất và cấu trúc cột địa tầng giếng khoan
- Ảnh hưởng của cột địa tầng đến công tác khoan
- Mục đích , yêu cầu kỹ thuật của giếng
2- Thiết kế thi công cho giếng khoan
- Cơ sở lựa
- Lựa chọn và tính toán cấu trúc giếng.
- Phân chia các khoảng khoan và lựa chọn phương pháp khoan cho từng
khoảng khoan.
3- Dung dịch khoan.
- Lựa chọn hệ dung dịch khoan cho từng khoảng khoan.
- Lựa chọn các thông số công nghệ dung dịch cho các khoảng khoan.
- Tính thể tích dung dịch cho từng khoảng khoan
4- Thiết bị khoan và chọn bộ dụng cụ khoan.
- Chọn tổ hợp khoan hợp lý
- Chọn bộ dụng cụ khoan.

5- Chọn chế độ khoan hợp lý.
- Cơ sở lựa chọn chế độ khoan.
- Tính toán chế độ khoan phù hợp cho từng khoảng khoan.
6- Chống ống và bơm trám xi-măng giếng khoan.
- Lựa chọn các phương pháp bơm trám xi măng cho các cột ống chống
- Tính toán bơm trám cho một cột ống chống cụ thể
Qua quá trình làm đồ án em hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của công tác thiết
kế giếng khoan
Tuy nhiên vì thời gian làm đồ án này có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu
sót hoặc chưa đầy đủ rất mong được sự xem xét và góp ý của Thầy để đồ án này
được hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cám ơn !

1


CHƯƠNG 1
ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ ĐỊA TẦNG GIẾNG KHOAN
1.1

Đặc điểm cấu tạo địa chất.

Theo trình tự nghiên cứu bắt đầu từ các phương pháp đo địa vật lý, chủ yếu là
đo địa chấn, các phép đo địa vật lý trong lỗ khoan, sau đó đến các phương pháp
phân tích lấy mẫu đất đá thu được, người ta xác định dược khá rõ ràng các thành hệ
của mỏ Bạch Hổ. Đó là các trầm tích thuộc các hệ Đệ tứ, Neogen và Paleogen phủ
trên móng kết tinh Jura-Kretta có tuổi thọ tuyệt đối từ 97-108,4 triệu năm. Từ trên
xuống cột địa tầng tổng hợp của mỏ được xác định như sau:
1 Trầm tích Neogen và đệ tứ
a.Trầm tích Plioxen-Pleixtoxen (điệp Biển Đông) :

Điệp này được thành tạo chủ yếu từ cát và cát dăm, độ gắn kết kém, thành
phần chính là Thạch anh, Glaukonite và các tàn tính thực vật. Từ 20-25% mặt cắt là
các vỉa kẹp Montmoriolonite, đôi khi gặp những vỉa sét vôi mỏng. Đất đá này thành
tạo trong điều kiện biển nông, độ muối trung bình và chịu ảnh hưởng của các dòng
chảy, nguồn vật liệu chính là các đá Macma axit. Bề dày điệp này dao động từ 612 654m.
Dưới điệp Biển Đông là các trầm tích của thống Mioxen thuộc hệ Neogen.
b.Trầm tích Mioxen:
Thống này chia ra làm 3 phụ thống
-Mioxen trên(điệp Đồng Nai)
Đất đá điệp này chủ yếu là cát dăm và cát với độ mài mòn từ trung bình đến tốt.
Thành phần Thạch anh chiếm từ 20-90 % còn lại là Fenspat và các thành phần khác như
đá Macma, phiến cát vỏ sò… Độ kết hầu như không có nhưng cũng gặp những vỉa sét
và két dày đến 20m và những vỉa cuội mỏng. Chiều dày điệp này tăng dần từ giữa
(538m) ra hai cánh (619m).
Mioxen giữa(điệp Côn Sơn)
Phần lớn đất đá của điệp này được tạo từ cát, cát dăm và bột kết. Phần còn lại là
các vỉa sét, sét vôi mỏng và đá vôi. Đây là những đất đá lục nguyên dạng bở rời
màu xám vàng và xám xanh, kích thước hạt từ 0,1-10mm, thành phần chính là
Thạch anh (hơn 80%), Fenspat và các đá phun trào có màu loang lổ, bở rời, mềm
dẻo, thành phần chính là Montmoriolonite. Bề mặt của điệp từ 810-950m
-Mioxen dưới(điệp Bạch Hổ)
Đất đá của điệp này nằm bất chỉnh hợp góc, thành tạo Oligoxen trên. Gồm chủ yếu
là những tập sét dầy và những vỉa cát, bột mỏng nằm xen kẽ nhau. Sét có mầu tối
nâu loang lổ xám, thường là mềm và phân lớp .
Thành phần của sét gồm có Kaolinit, Montmoriolonite, thủy Mica và các
khoáng vật Carbonate, hàm lượng xi măng từ 3-35%, cấu trúc xi măng lấp đầy hoặc
tiếp xúc. Mảnh vụn là các khoáng vật như Thạch anh, Fenspat với khối lượng tương
đương nhau. Ngoài ra còn có các loại khác, như Granite, Phiến cát…Điệp này chứa
các tầng dầu công nghiệp 22,23,24,25. Chiều dầy tăng từ vòm (600m) đến 2 cánh
(1270m).

2 . Trầm tích hệ Paleogen
Thành tạo của thống oligoxen thuộc hệ Paleogen được chia làm 2 phụ thống:
a.Oligoxen trên(điệp Trà Tân)
2


Các đất đá trầm tích này bao trùm toàn bộ diện tích mỏ. Phần trên là các tập
sét màu đen rất dày(tới 266m). Phần dưới là cát kết, sét kết và bột kết nằm xen kẽ.
Điệp này chứa tầng dầu công nghiệp: 1,2,3,4,5.
Sự phân chia có thể thực hiện sâu hơn tại hàng loạt các giếng khoan trong đó
điệp Trà Tân được chia ra làm 3 phụ điệp: dưới, trên và giữa. ở đây có sự thay đổi
hướng đá mạnh, trong thời kỳ hình thành trầm tích này có thể có hoạt động của núi
lửa ở phần trung tâm và cuối phía bắc của vỉa hiện tại, do có sự gặp nhau các đá
phun trào trong một số giếng khoan. Ngoài ra còn gặp các trầm tích than sét kết màu
đen, xám tối đến nâu bị ép nén, khi vỡ có mặt trượt. Khoáng vật chính là Kaolinit
(56%), thủy Mica (12%), các thành phần khác: Clorite, Xiderite, Montmoriolonite
(32%). Cát và bột kết có màu sáng dạng khối rắn chắc, tới 80,9% là thành phần hạt
gồm : Thạch anh, Fenspat và các thành phần vụn của các loại đất đá khác như
kaolinite, Carbonate, sét vôi. Chiều dày từ 176-1034m, giảm ở phần vòm và đột ngột
tăng mạnh ở phần sườn.
b.Oligoxen dưới(điệp Trà Cú)
Thành tạo này có tại vòm bắc và rìa nam của mỏ. Gồm chủ yếu là sét kết(6070% mặt cắt), có màu từ đen đến xám tối và nâu, bị ép nén mạnh, giòn mảnh vụn vỡ
sắc cạnh có mặt trượt dạng khối hoặc phân lớp. Thành phần gồm: thủy Mica,
Kaolinite, Clorite, Xiderite. Phần còn lại của mặt cắt là cát kết, bột kết, nằm xen kẽ
có sét màu sáng, thành phần chính là Arkor, xi măng Kaolinite, Thủy Mica và sét vôi.
Đá được thành tạo trong đIều kiện biển nông, ven bờ hoặc sông hồ. Thành phần vụn
gồm Thạch anh, Fenspat, Granite, đá phun trào và đá biến chất. ở đây gặp 5 tầng
dầu công nghiệp 6,7,8,9,10.
c.các đá cơ sở (vỏ phong hoá)
Đây là nền cơ sở cho các tập đá Oligoxen dưới phát triển trên mặt móng. Nó

được thành tạo trong điều kiện lục địa bởi sự phá hủy cơ học của địa hình. Đá này
nằm trực tiếp trên móng do sự tái trầm tích của mảnh vụn của đá móng có kích
thước khác nhau. Thành phần gồm: cuội cát kết hạt thô, đôi gặp đá phun trào. Chiều
dày của điệp Trà Cú và các tập cơ sở thay đổi từ 0 - 412m và từ 0 - 174m.
3.Đá móng kết tinh Kaizozoi:
Đây là các thành tạo Granite nhưng không đồng nhất mà có sự khác nhau về
thành phần thạch học, hoá học và về tuổi. Có thể giả thiết rằng có hai thời kỳ thành
tạo đá Granite : vòm bắc vào kỷ Kretta. Diện tích của thể Batholit Granite này có thể
tới hàng nghìn km2 và bề dày thường không quá 3km. Đá móng mỏ Bạch Hổ chịu tác
động mạnh của quá trình phong hoá thủy nhiệt và các hoạt động kiến tạo gây nứt nẻ
hang hốc và sinh ra các khoáng vật thứ sinh khác Kataclazite, Milonite. Sự phong
hoá kéo theo sự làm giàu sắt, Mangan, Canxi, Photpho và làm mất đi các thành
phần Natri và Canxi động. Các mẫu đá chứa dầu thu được có độ nứt nẻ trung bình
là 2,2%, chiều dài khe nứt từ 0,5-1 mm, rộng từ 0,1- 0,5 mm, độ lỗ hổng bằng từ 1/5
-1/7 độ nứt nẻ. Đá móng bắt đầu có từ độ sâu 3888 - 4400m. Đây là một bẫy chứa
dầu khối điển hình và có triển vọng cao.

1.2

Cột địa tầng và tính chất cơ lý của đất đá

+

* Cột địa tầng
- Trầm tích đệ tứ và Neogen (Plioxen – Pleixtoxen )từ độ sâu 85 – 665 m có góc
dốc của vỉa từ 1 – 50
- Trầm tích Mioxen trên từ độ sâu 665 - 1165 m , góc dốc của vỉa từ 1- 5 0
- Trầm tích Mioxen trung từ độ sâu 1165 – 2060 m, góc dốc của vỉa từ 1 – 5 0
- Trầm tích Mioxen dưới từ độ sâu 2060 – 3060 m, góc dốc của vỉa từ 5 – 15 0
- Móng kết tinh từ độ sâu 3660 m trở xuống và góc dốc không xác định

3


* Nhiệt độ và áp suất vỉa
- Từ độ sâu 85 – 665 m , áp suất vỉa = áp suất thủy tĩnh , áp suất vỡ vỉa = 1,3
áp suất thủy tĩnh , gradien địa nhiệt bằng 2,20 c/ 100 m
- Từ độ sâu 665 – 2060 m , áp suất vỉa = áp suất thủy tĩnh , áp suất vỡ vỉa =
1,5 áp suất thủy tĩnh , gradien địa nhiệt bằng 2,20 c/ 100 m
- Từ độ sâu 2060 – 3060 m , áp suất vỉa=1,05 áp suất thủy tĩnh , áp suất vỡ
vỉa = 1,5áp suất thủy tĩnh , gradien địa nhiệt bằng 2,20 / 100 m
- Từ độ sâu 3060 – 3200 m , áp suất vỉa = 1,1 áp suất thủy tĩnh , áp suất vỡ
vỉa = 1.6 áp suất thủy tĩnh , gradien địa nhiệt bằng 2,40 - 2,50 c /100 m
- Từ độ sâu 3200 – 3660 m , áp suất vỉa = 1,3 – 1,35 áp suất thủy tĩnh , áp
suất vỡ vỉa = 1.6 áp suất vỉa , gradien địa nhiệt bằng 2,40 - 2,50 c /100 m
- Từ độ sâu 3660 – 4440 m , áp suất vỉa = 0,9 áp suất thủy tĩnh , áp suất vỡ
vỉa = 1.5-1,6 áp suất thủy tĩnh , gradien địa nhiệt bằng 2,50 c /100 m
*
*

Từ độ sâu 85 – 2060 m đất đá mềm, bở rời.
Từ độ sâu 2060 – 3060 m đất đá mềm và trung bình cứng.
Từ độ sâu 3060 – 3660 m đất đá trung bình cứng.
Từ độ sâu 3660 – 4440 m đất đá cứng
Hệ số mở rộng thành

-

1.3

Độ cứng của đất đá

Từ độ sâu 85 – 1200 m ……M = 1,2
Từ độ sâu 1200 – 3200 m …M = 1,1
Từ độ sâu 3200 – 3660 m …M = 1,2
Từ độ sâu 3660 – 4440 m …M = 1,05

Phân tích ảnh hưởng của địa tầng đến công tác khoan

Như đã trình bày ở trên điều kiện địa chất ở mỏ Bạch Hổ rất phức tạp gây nhiều
khó khăn cho công tác khoan trong đó chủ yếu là các vấn đề sau:
- Sập lỡ thành giếng khoan trong các tầng đất đá mềm bởi rời phía trên từ đáy
biển đến độ sâu khoảng 2100 m
- Sự biến dạng co thắt thân giếng trong các tầng trầm tích nhiều sét từ độ sâu
2100 m đến mặt tầng móng.
- Dị thường áp suất cao và không đồng đều ( Gradien áp suất vỉa thay đổi từ
0,127 – 0,1742 at/m ) trong tầng Oligoxen trên.
- Sự hạ thấp đột ngột Gradien áp suất vỉa tại ranh giới của hai tầng Oligoxen
và ranh giới vào tầng móng.
- Hiện nay do quá trình khai thác áp suất vỉa của tầng móng đã giảm có nơi
thấp hơn áp suất bão hoà tạo thành mủ khí kết hợp với sự nứt nẻ hang hốc
gây mất dung dịch khoan.
- Ngoài ra các đứt gãy kiến tạo sẽ gặp phải trong quá trình khoan cũng gây ra
hiện tượng mất dung dịch và lệch hướng lỗ khoan.
- Lưu ý
+ Mất dung dịch
Khoảng từ 85 – 3060 m mất dung dịch nhẹ
Khoảng từ 3060 – 3660 m mất dung dịch với cường độ lớn hơn
Khoảng từ 3660 – 4440 m có thể mất dung dịch hoàn toàn
4

+ Sập lở thành giếng khoan
Khoảng từ 85 – 2060 m có hiện tượng kẹt do sụp lở thành giếng khoan và
cường độ giảm dần theo chiều sâu, cần phải khống chế độ thải nướccủa dung dịch
nhỏ tới mức có thể được.
+ Kẹt bộ dụng cụ khoan
Từ độ sâu 85 – 2060 m có hiện tượng kẹt do sập lỡ thành giếng khoan va lắng
động mùn khoan .
Từ độ sâu 2060 – 3060 m có hiện tượng kẹt mút do co thắt thành giếng trong
tầng có áp suất dị thường.
+ Biểu hiện phun trào
Từ độ sâu 2060 – 3060 m có khả năng xảy ra hiện tựơng phun trào
Khoảng 3060 – 4440 m có thể xảy ra hiện tượng phun trào và nhiễm khí
Trên đây là những tài liệu cơ sở rất cần thiết trong quá trình thiết kế phương án
thi công giếng khoan này

1.4

Mục đích yêu cầu kỹ thuật của giếng

- Giếng khoan thiết kế phải đạt mục đích khoan đến chiều sâu cần thiết ,mở
đươc vỉa sản phẩm ở tầng móng để khai thác dầu (thân trần D = 165 mm), và sau đó
khi áp suất đến áp suất bão hoà thì sẽ tiến hành bơm trám ximăng , bắn mìn để khai
thác vỉa trên.
- Về cấu trúc của giếng khi thiết kế phải ngăn ngừa hoàn toàn nước biển, giữ
ổn định thành và thân giếng khoan , cho phép bộ khoan cụ, các thiết bị khai thác và
sửa chữa giếng đi qua một cách tự do và làm việc một cách có hiệu quả. Chống
được hiện tượng mất dung dịch trong khi khoan và bảo vệ được thành giếng trong
trường hợp xảy ra phun trào.

- Số lượng và số lần chống ống phải đảm bảo công tác khoan tiếp theo, trong
điều kiện cho
phép chọn các ống chống với cấp đường kính nhỏ nhât.
- Mọi yêu cầu cơ bản nhất trong suốt quá trình thiết kế giếng khoan là giá
thành thấp nhất.
4DCGV1112222KN.,./.;KK

5


CHƯƠNG 2

THIẾT KẾ KỸ THUẬT GIẾNG KHOAN
2.1 Lựa chọn và tính toán cấu trúc giếng khoan 7BT-BK8
Ta phải chọn cấu trúc giếng sao cho phải đảm bảo được yêu cầu là thả được
ống chống khai thác để tiến hành khai thác bình thường. Đồng thời ta phải xuất phát
từ tài liệu chất khu vực thi công giếng khoan (đặc biệt là khi có các tầng phức tạp và
dị thường áp suất cao), cụ thể là tính chất cơ lý của các vỉa đất đá như độ bở rời, độ
cứng, độ trương nở, áp suất vỉa, nhiệt độ vỉa.
.2.1.1 Lựa chọn cấu trúc cho giếng khoan
Cấu trúc giếng khoan trên biển phải đảm bảo các yếu tố sau:
-Ngăn cách hoàn toàn nước biển, giữ ổn định thành và thân giếng khoan để
việc kéo thả các bộ khoan cụ, các thiết bị khai thác, sửa chữa ngầm được tiến hành
bình thường.
-Chống hiện tượng mất dung dịch khoan.
-Giếng khoan phải làm việc bình thường khi khoan qua tầng có áp suất cao và
tầng sản phẩm có áp suất vỉa nhỏ hơn so với tầng có áp suất cao phía trên.
-Bảo vệ thành giếng khi có sự cố phun.
-Đường kính của cột ống khai thác cũng như các cột ống chống khác phải là
cấp đường kính nhỏ nhất, đơn giản và gọn nhẹ nhất trong điều kiện cho phép của

cấu trúc giếng.
-Cấu trúc giếng phải phù hợp với yêu cầu kỹ thuật, khả năng cung cấp thiết bị,
đảm bảo độ bền và an toàn trong suốt quá trình khai thác cũng như sửa chữa giếng
sau này. Nói tóm lại nó phải phù hợp với điều kiện địa chất, công nghệ và thích hợp
với khả năng thi công
Căn cứ vào biểu đồ kết hợp áp suất dọc theo chiều sâu cột địa tầng của giếng
07-BT-BK8 ta có thể chọn cấu trúc ống chống cho giếng khoan như sau:
1. Cột ống chống bảo vệ.
Dựa vào kinh nghiệm khoan trên mỏ Bạch Hổ, người ta thường sử dụng ống
cách nước loại Φ720×16×D (do thi công trên biển nên phải cách nước, điều kiện địa
chất phức tạp nên phải dự phòng thi công phức tạp phải thêm cột ống, chiều sâu có
thể thay đổi). Dùng búa máy để đóng ống xuống đáy biển tới 35m, khoảng cách từ
đáy biển lên mặt nước là 50m, từ mặt nước lên bàn roto là 35m, vậy tổng chiều dài
cột ống chống định hướng là 120m.
2. Cột ống chống dẫn hướng.
Cũng dựa vào kinh nghiệm khoan trên mỏ Bạch Hổ, ống dẫn hướng thường là
được chống tới độ sâu khoảng 250m. Do ở độ sâu này ta đã khoan qua lớp đất đá
đệ tứ bở rời mới hình thành, có độ gắn kết kém nên thành giếng khoan dễ bị sập lở
khi ta thay đổi chế độ khoan để khoan sâu vào vùng đất đá có độ cứng lớn hơn.
Ngoài ra, do điều kiện địa chất phức tạp ta phải chống nhiều cột ống nên ta phải
chôn ống dẫn hướng có độ sâu đủ lớn để chịu được tải trọng của các cột ống khác
treo lên nó. Chính vì thế, để đảm bảo an toàn cho quá trình khoan người ta phải
6


chống ống dẫn hướng này.
3. Cột ống trung gian thứ nhất.
Khi khoan qua điệp Biển Đông, áp suất vỡ vỉa tăng dần do thay đổi địa tầng, đất
đá bền vững hơn. Để tăng tốc độ cơ học khoan, ta phải thay đổi thông số chế độ
khoan và một vài thông số của dung dịch khoan (tăng tỷ trọng dung dịch, tăng tải

trọng đáy, tăng áp lực bơm rửa). Với các thông số như vậy nếu ta không chống ống
sẽ rất dễ xảy ra sập lở thành giếng khoan. Ta cần tính toán chiều sâu cột ống trung
gian thứ nhất sao cho nó có thể khoan qua tầng Mioxen một cách an toàn. Độ sâu
chống ống có thể tính bằng công thức sau:
L=

[

]

0,1n 4 k a ( l − l y ) − γ 0 l + m v l y
m v − 0,1γ 0 n 4

Trong đó:
L
n

: Khoảng cách từ miệng giếng khoan đến chân đế ống chống trung gian
thứ nhất
: Hệ số dự trữ bền vỡ vỉa đất đá khi khoan

4

l
ly
k

: Khoảng cách từ miệng giếng khoan đến điểm xuất hiện dầu khí
: Khoảng cách đáy biển đến ống chân đế ống định hướng
: Hệ số tăng áp lực vỉa

γ0

: Trọng lượng riêng hỗn hợp chất lỏng khi xuất hiện dầu khí

a

0,1.1,1[1,05( 3200 − 35) − 0,85.3200] + 0,15.35
= 959,3( m )
0,15 − 0,1.0,85.1,1
Công thức trên cho phép ta xác định chiều sâu ống chống nhỏ nhất dựa vào
chiều sâu tầng có dị thường áp suất cao, nơi có thể xảy ra hiện tượng dầu khí phun.
Trên cơ sở lí luận và tính toán, ta chọn chiều sâu chống ống trung gian thứ
nhất là 960 m.
4. Cột ống trung gian thứ hai.
Khi ta khoan qua tầng Mioxen haù gặp tầng Oligoxen cú áp suất vỉa tăng cao,
nếu ta giữ nguyên tỷ trọng dung dịch cũ sẽ dẫn đến hiện tượng phun dầu mkhí. Do
đó, để khoan tiếp ta phải tăng tỷ trọng dung dịch khoan. Nhưng nếu ta tăng tỷ trọng
dung dịch khoan thì sẽ dẫn đến hiện tượng sập lở, nứt vỡ, mất dung dịch ở các đoạn
khoan qua phía trên với tỷ trọng dung dịch nhỏ hơn (tầng áp suất vỉa thấp). Chính vì
thế, để khoan tiếp vào tầng Oligoxen ta phải tiến hành chống ống trung gian thứ hai .
L=

Khi đang khoan có xuất hiện khí khoảng 5% thì phải dừng khoan và tiến hành đo
vật lý để xác định ranh giới Mioxen và Oligoxen và đó thường là độ sâu chống ống .
Theo tài liệu địa chất để ngăn cách hoàn toàn tầng Mioxen hạ và thay đổi tỷ trọng
dung dịch khoan trước khi khoan vào tầng Oligoxcen ta chống cột ống này đến độ
sâu 3200 m.

7

5. Cột ống trung gian thứ ba ( cột ống lửng)
Từ độ sâu 3200 – 3660 m là tầng sét kết thuộc phụ thống Oligoxen dưới có dị
thường áp suất cao và tỷ trọng dung dịch khoan lớn . Do đó cần đặt cột ống chống
ngăn cách tầng này trước khi khoan mở vỉa sản phẩm ở tầng móng có tỷ trọng dung
dịch nhỏ. Trong khoảng này ta sử dụng cột ống chống lửng đặt từ độ sâu 3100 –
3660 m để ngăn cách hoàn toàn tầng dị thường áp suất cao.
Khi đang khoan dung dịch có tỷ trọng cao nếu phát hiện chớm mất dung dịch
thì phải dừng khoan ngay và tiến hành đo kiểm tra lại để xác định lại ranh giới giữa
tầng Oligoxen và tầng phong hoa đó là chiều sâu của lớp ống lửng này. Còn chiều
cao của lớp ống lửng này cao hơn đế của lớp ống trước khoảng 100 m
2.1.3 Tính toán cấu trúc giếng khoan
Ta đã chọn cấu trúc cho giếng khoan là dạng cấu trúc gồm: ống chống định
hướng, ống chống dẫn hướng, ống chống trung gian thứ nhất, ống chống trung gian
thứ hai, oỏng lửỷng và cột ống chống khai thác. Sau đây ta tiến hành tính toán
đường kính của các cột ống chống đó và đường kính choòng tương ứng. Việc tính
toán được tiến hành từ dưới lên, bắt đầu từ đường kính của cột ống chống khai thác
cho đến cột ống chống ngoài cùng. Tính toán cấu trúc phải đảm bảo cho quá trình
khoan, thả ống chống đến chiều sâu dự kiến được thông suốt, đảm bảo trám xi
măng được thuận lợi.
1. Đoạn thân trần (móng)
Do yêu cầu địa chất trong móng có đường kính 165mm ta chọn choòng D ckt1 =
165,1 (mm)
2. Cột ống chống trung gian thứ ba ( ống lửng).
-Để tính đường kính ngoài của ống chống trung gian thứ ba ta cần xác định
đường kính trong của nó dựa vào Dckt1.. Đường kính của choòng khoan ống chống
tiếp theo phải nhỏ hơn đường kính trong của ống chống trước đó tối thiểu là (6 ÷ 8)
mm. Ta xác định đường kính trong của ống chống trung gian thứ ba d tg3 như sau:
dtg3 ≥ Dckt1 + ( 6÷ 8)

dtg3 ≥ 165,1 + (6 ÷ 8 ) = 171,1 ÷ 173,1 (mm)
Từ đường kính trong này ta chọn đường kính ngoài cho ống chống là:
Dtg3 = 193,7 mm (căn cứ vào bảng các cấp đường kính ống chống
chuẩn).
-Đường kính choòng khoan tương ứng Dctg3:
Dctg3 = Dmtg3 + 2δ
Trong đó Dmtg3 là đường kính mupta cột ống chống trung gian thứ ba, do dùng
đầu nối FJL nên Dmtg3 = Dtg3 = 193,7 mm.
Khoảng hở δ chọn: δ = 10 mm.
Vậy:
Dctg3 = 193,7 + 2.10 = 213,7 (mm)
Chọn đường kính choòng khoan Dctg3 = 215,9 (mm).

8


3. Ống chống trung gian thứ hai:
- Đường kính trong của ống chống trung gian thứ hai d tg2:
dtg2 ≥ Dctg3 + (6 ÷ 8) = 215,9 + (6 ÷ 8) = 211,9 ÷ 223,9 (mm).
Chọn đường kính ngoài cho ống chống trung gian thứ hai:
Dtg2 = 244,5 (mm). (căn cứ vào bảng các cấp đường kính ống chống
chuẩn).
- Vậy đường kính choòng khoan tương ứng là:
Dctg2 = Dmtg2 + 2δ
Do sử dụng ống Φ244,5 mm vaứ tra baỷng tacó:
Dmtg2 = 270 (mm).
Chọn khoảng hở δ = 20 mm.
Do đó:
Dctg2 = 270 + 2.20 = 310 (mm).
Chọn đường kính choòng khoan ống chống trung gian thứ hai là:

Dctg2 = 311 mm.
4.Cột ống trung gian thứ nhất:
- Đường kính trong của ống chống trung gian thứ hai d tg2:
dtg1 ≥ Dctg2 + (6 ÷ 8) = 311,15 + (6 ÷ 8) = 317.15÷ 319.15 (mm).
Chọn đường kính ngoài cho ống chống trung gian thứ hai:
Dtg1 = 340 (mm). (căn cứ vào bảng các cấp đường kính ống chống
chuẩn).
- Vậy đường kính choòng khoan tương ứng là:
Dctg1 = Dmtg1 + 2δ
Do sử dụng ống Φ340 mm và ren BTS nên có:
Dmtg2 = 365 (mm).
Chọn khoảng hở δ = 25 mm.
Do đó:
Dctg2 = 365 + 2.25 = 415 (mm).
Chọn đường kính choòng khoan ống chống trung gian thứ hai là:
Dctg2 = 444,5 mm.

9


5. Ống chống dẫn hướng.
-Đường kính trong của ống dẫn hướng:
ddh > Dctg1 + (10 ÷ 15) = 444,5 + (6 ÷ 10) = 450,5 ÷ 454,5 (mm).
Chọn đường kính ngoài cho ống dẫn hướng là:
Ddh = 508 mm.
-Đường kính choòng tương ứng là:
Do ống dẫn hướng là Φ508 sử dụng đầu nối BTC nên:
Dmdh = 533,4 mm.
Chọn δ = 60mm.
Vậy:

Dcdh = 533,4 + 2.60 = 653,4 (mm)
Ta chọn đường kính choòng Dcdh = 660,4 mm.
Bảng số liệu cấu trúc giếng:
Loại cột ống

Định hướng
Dẫn hướng
Trung gian 1
Trung gian 2
Trung gian 3
2.2

Chiều sâu thả
(m)
0 ÷ 120
0 ÷ 250
0 ÷ 960
0 ÷ 3200
3100 ÷3660

Đường kính
ống
(mm)
720
508
340
244,5
193,7

Đường

kính
mupta(mm)
Đầu nối hàn
533,4
365
270
193,7

Đường kính
choòng(mm)
Dùng búa máy
660,4
444,5
311
215,9

Chọn phương pháp khoan cho từng khoảng khoan
2.2.1 Cơ sở phân chia các khoảng khoan
Để phân chia các khoảng khoan người ta dựa hoàn toàn vào cấu trúc địa
chất, các tính chất vật lý , hoá học, độ cứng , độ mài mòn, các hoạt đông
kiến tạo …của các tầng đất đá và kinh nghiệm thực tế của các giếng
khoan lân cận, của vùng mỏ đó và trên thế giới mà phân chia thành các
đoạn khoan hợp lý nhất mang lại hiệu quả khoan cao nhất
2.2.2 Phân chia các khoảng khoan của giếng số 7BT- BK8 như sau :
Đoạn 1 :
Đoạn 2 :
Đoạn 3 :
Đoạn 4 :
Đoạn 5 :
Đoạn 6 :

từ
từ
từ
từ
từ
từ

0 – 120 m Đóng cọc ngăn nước biển
120 - 250 m
250 - 960 m
960 – 3200 m
3200 – 3660 m
3660 – 4440 m

2.2.3 Lựa chọn phương pháp khoan cho từng khoảng khoan
10


1-Đoạn thân giếng từ 0 – 120 m
Đóng cọc vào đáy biển khoảng 35m + 50m chiều sâu nước biển + 35m từ mặt nước
biển đến roto = 120 m
2-Đoạn thân giếng từ 120 -250 m :
Đây là đoạn khoan mở lổ , đất đá mềm bởi rời, đường kính lỗ khoan lớn đòi hỏi
moment quay lớn , sử dụng choòng khoan với vòi phun thuỷ lực đạt hiệu quả cao, ta
nên chọn phương pháp khoan roto để thực hiện đoạn khoan này.
3-Đoạn thân giếng từ 250-960 m:
Đất đá ở đây mềm, bởi rời và tiết kiệm thời gian kéo thả ta sử dụng luôn bộ khoan cụ
vừa dùng để khoan cốc xi-măng để khoan luôn đến chiều sâu này và sử dụng
phương pháp khoan roto

4- Đoạn thân giếng 960 –3200 m :
+Đoạn khoan giếng 960 – 2060 m
Đoạn này đất đá mềm bởi rời , ta nên chọn phương pháp khoan Roto để thực hiện
đoạn khoan này.
+ Đoạn khoan giếng 2060 – 3200 m :
Đoạn này đất đá mềm , trung bình cứng đòi hỏi moment phá đá lớn , để khoan đoạn
này ta cũng nên dùng phương pháp khoan Roto.
5-Đoạn khoan giếng từ 3200 – 3660 m:
Tính chất đất đá trong đoạn này là trung bình cứng , cần moment phá đá nhỏ , phù
hợp với khoan tuôcbin và roto song sử dụng khoan tuôcbin có độ sâu khoan lớn đòi
hỏi công suất máy bơm lớn và tổn thất thuỷ lực trong quá trình khoan sẽ rất lớn nên
không hiệu quả bằng phương pháp khoan roto , vậy ta thực hiện phương pháp
khoan roto cho đoạn khoan này
6-Đoạn thân giếng từ 3660 – 4440 m:
Đây là tầng đá móng bền chắc , phù hợp với choàng chớp xoay với moment nhỏ và
số vòng quay lớn . Độ sâu của giếng lớn nên ta chọn phương pháp khoan roto cho
đoạn khoan này
Tóm lại do giếng khoan này là giếng thẳng đứng nên ta chọn phương pháp
khoan xoay Roto là chủ yếu ( quay bằng Topdriver)

CHƯƠNG 3
11


DUNG DỊCH KHOAN
3.1 Lựa chọn hệ dung dịch cho từng khoảng khoan
Do hệ dung dịch đang sử dụng phổ biến ở mỏ Bạch Hổ là hệ dung dịch góc
sét điều chế từ sét Bentonit và được xử lý bằng nhiều hoá phẩm. Còn các hệ dung
dịch khác như hệ dung dịch Polime đã bắt đầu đưa vào sử dụng, tuy nhiên còn rất
hạn chế , chỉ sử dụng cho các khoảng khoan quá phức tạp mà nếu sử dụng hệ dung

dịch thường thì không thể khống chế đựơc và vì giá thành của hệ dung dịch Polime
còn rất cao
Để lựa chọn hệ dung dịch khoan phù hợp cho từng khoảg khoancủa giếng
dựa vào những yêu cầu và nhiệm vụ cơ bản sau:
- Đảm bảo độ bền thành giếng ngăn ngừa hoặc giảm tối đa những diễn biến
phức tạp xảy ra trong quá trình khoan
- Đảm bảo khả năng giải phóng mùn khoan ở đáy giếng và nâng lên bề mặt
một cách tốt nhất
- Nâng cao chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật công nghệ khoan.
- Tận dụng tối đa hoá phẩm đang sử dụng ở vùng mỏ, giảm giá thành giếng
khoan, phù hợp với điều kiện khoan ở biển
- Hệ dung dịch sử dung để mở vỉa sản phẩm không gây ô nhiễm, bẩn tầng
sản phẩm và đảm bảo tính tự nhiên của vỉa
Vậy từ những yêu cầu và nhiệm vụ đã phân tích ở trên ta chọn hệ dung dịch
cơ bản cho giếng khoan này là hệ dung dịch sét, được điều chế từ sét Bentonit và
gia công hoá học.
Khoảng khoan từ 2060 -3200 do phải khoan qua tầng sét trương nở cao nên
phải dùng dung dịch có tính ức chế sự trương nở của sét còn các khoảng khoan còn
lại sử dụng hệ dung dịch bình thường.

3.2 Tính toán và lựa các thông số công nghệ cho từng khoảng khoan
* TÝnh to¸n träng lîng riªng cña dung dÞch
C¸c c«ng thøc liªn quan:
PHdd=

γ

Hdd

⋅H

10
≤ P Hdd ≤

P Hvv
PHv
PHdd= Ka.PHv
Ka.k .( H − L)
γHdd=
H
Trong đó:
PHdd : áp suất cột dung dịch tại độ sâu H(tính từ miệng giếng theo phương
thẳng đứng )
γHdd
: Trọng lượng riêng của dung dịch tại điểm có độ sâu H
H
: Độ sâu điểm cần tính
PHv
: áp suất vỉa tại điểm có độ sâu H
PHvv : áp suất vỡ vỉa tại điểm có độ sâu H

12


Ka

: Hệ số áp suất dư lên thành giếng khoan, a phụ thuộc vào độ sâu.
Theo kinh nghiệm
tại XNLD ta có:

Ka

= 1,1÷ 1,15 khi 0< H≤ 1200 m

Ka

= 1,05÷ 1,15 khi 1200< H≤ 2500 m

Ka
L
k

= 1,04÷ 1,05 khi 2500< H≤ 5000 m
: Khoảng cách từ miệng giếng khoan tới mặt biển L= 35m.
: Građien áp suất vỉa

3.2.1 Khoảng từ 85 – 120 m: đóng cọc
3.2.2 Khoảng khoan từ 120 – 250 m
Qua kinh nghiệm thực tế khi khoan các giếng tại vùng mỏ Bạch Hổ từ độ sâu
120 – 250 m chúng ta dùng nước biển để khoan. Trước khi kéo cần chống
ống ta bơm đầy giếng bằng dung dịch sét có tỷ trọng γd = 1,04 – 1,06 (g/
cm3), T=35 (giây)
3.2.2 Khoảng khoan từ 250– 960 m
H = 960 m
Ka = 1,1 KG/cm2/1000cm
K = 1
Tỷ trọng dung dịch khoan tối thiểu :
γd = Ka.K.

H −L

( G/cm3)
H

960 − 35
= 1,06c
( g/cm3)
960
Đất đá trong khoảng khoan này có tính chất mềm , bở rời thuộc tầng Mioxen
thượng dễ gây hiện tượng sập lở thành giếng khoan , để khống chế hiện tượng này
± 0,02
ta chọn dung dịch khoan có tỷ trọng γd = 1,1
γd= 1.1,1.

(G/cm3), B = 6-7 (cm3/30ph), T = 30 – 40 ( giây ), ÖÙng suaát tröôït tónh = 8 – 10 / 10-20,
k= 1-1,5 (mm) , PH= 9 ± 0,5
3.2.3 Khoảng khoan từ 900 - 3200 m
a. Từ 900 – 2060 m
H = 2060 m
Ka = 1,1 KG/cm2/1000cm
K = 1

13


Tỷ trọng dung dịch khoan tối thiểu :
γd = Ka.K.

H −L
( g/cm3)
H

2060 − 35
γd = 1.1,1. 2060 = 1,084( g/cm3)

Khoảng khoan này thuộc tầng Mioxen trung nên đất đá mềm , bở rời , độ sâu
của giếng tương đối lớn . Để cột dung dịch khoan tạo được áp suất thuỷ tĩnh cần
thiết khống chế khả năng sập lở thành giếng khoanvà sự xâm nhập của sét b từ
thành hệ vào dung dịch khoan, ta chọn γd = 1,12 ± 0,02 ( g/cm3) B = 5-7 (cm3/30ph)
T = 30 – 35 ( giây ), ÖÙng suaát tröôït tónh = 8 – 12 / 18-22, k= 1-1,5 (mm), PH=9 ± 0.5
b.

Khoảng khoan từ 2060 – 3200 m
H = 3200 m
Ka = 1,05 KG/cm2/1000cm
K = 1,055
Tỷ trọng dung dịch khoan tối thiểu :
γd = Ka.K.

H −L
( g/cm3)
H

3200 − 35
γd = 1,05.1,055. 3200 = 1,13 ( g/cm3)
Đất đá trong khoảng khoan này thuộc tầng Mioxen dưới chứa nhiều tập sét
trương nở , Để ngăn ngừa những phức tạp này xảy ra trong quá trình khoan ( sét
± 0,02
trương nở và sập lở thành giếng) ta chọn dung dịch khoan có tỷ trọng y = 1,16
( g/cm3)
Để tránh mất nước vào vỉa ta nên chọn dung dịch có độ thải nước nhỏ nhất

có thể được B = 5 -6 (cm 3/ 30ph) và độ nhớt T = 30-40 ( giây) , ), ÖÙng suaát tröôït
tónh = 8 – 12 / 18-22, k= 1-1,5 (mm), PH=9 ± 0.5
3.2.3 Khoảng khoan từ

3200 - 3660 m

H = 3660 m
Ka = 1,055 KG/cm2/1000cm
K = 1,3

14


Tỷ trọng dung dịch khoan tối thiểu :
γd = Ka.K.

H −L
( g/cm3)
H

3660 − 35
γd = 1,055.1,3. 3660 = 1,41 ( g/cm3)
Đây là khoảng khoan phức tạp nhất rất dể sập lở hoặc Dầu – Khí –Nước xâm nhập
vào giếng. Để ngăn ngừa những phức tạp này xảy ra trong quá trình khoan ta chọn
± 0,02
dung dịch khoan có tỷ trọng γd = 1,43
(g/ cm3) Khoảng khoan này được
khoan qua địa tầng dị thường áp suất thuộc tầng Oligoxen hạ , trong dung dịch có
chứa chất làm nặng Barit . Do vậy để giữ chúng ở trạng thái lơ lửng , không gây
lắng động ,đòi hỏi dung dịch phải có ứng suất trượt tĩnh lớn khoảng 15-20/25-35

(G/cm2) B= 4-5 (cm3/30 phút) và độ nhớt cũng phải cao 40-45 ( giây), k = 1 (mm),
PH=9 ± 0.5
3.2.4 Khoảng khoan từ

3660 - 4440 m

H = 4440 m
Ka = 1,05 KG/cm2/1000cm
K = 1
Tỷ trọng dung dịch khoan tối thiểu :
γd = Ka.K.

H −L
( g/cm3)
H

4440 − 35
γd = 1,05.1 4440 = 1,046 ( g/cm3)
Khoảng khoan này thuộc tầng móng đất đá rắn chắc . Tầng này là tầng khai
thác chính của giếng , do đó việc sử dụng dung dịch khoan có tỷ trọng thích hợp để
khống chế lại hiện tượng mất dung dịch do đất đá có nhiều hang hốc và khe nứt lớn ,
đồng thời không để dung dịch khoan xâm nhập vào vỉa gây nhiểm bẩn tầng sản
phẩm khó khăn cho công tác goi dòng sau này . Qua số liệu tính toán và thực tế
khoan mở vỉa tầng móng tại mỏ Bạch Hổ ta chọn dung dịch khoan có tỷ trọng
γd = 1,05

± 0,02

(g/ cm3)

Để đảm bảo khả năng làm sạch đáy giếngvà vận chuyển mùn khoan tốt ta chọn
dung dịch có Độ nhớt T=25-35 (giây), Ứng suất trượt tĩnh khoảng 10-15/15-20 và
B= 8-10 ( cm3/ 30ph) ,K =1-2 (mm), PH=9 ± 0.5

15


BẢNG THÔNG SỐ DUNG DỊCH CÁC KHOẢNG KHOAN GIẾNG 7BT- BK8

Khoảng
Khoan
(m)

Tỷ trọng
(g/cm3)

Độ Độ thải
nhớt
nước
( giây ( cm3/
)
30ph)

85 - 120
120 - 250
250- 960
960-2060
20603200
32003660
36604440

Ứng suất trượt
tĩnh
10
1phút
phút

Độ
dày vỏ
bùn
(mm)

Hàm
lượng
caùt
(%)

Độ pH

Đóng cọc tại BK-8
Khoan bằng nước biển ( khoan xong đổ đầy giếng bằng dd sét ttrọng=1,041,06G/cm3)
± 0,5
301,1 ± 0,02
6-7
8-10
10-20 1-1,5
<2
9
35
± 0,5

301,12 ± 0,02
5-7
8-12
18-22 1-1,5
< 1,5
9
35
± 0,5
1,16
305-6
10-15
15-20
1-1,5
<
1,5
9
± 0,02
40
± 0,5
401,43 ± 0,02
4-5
15-20 25-30
<1
< 1,5
9
45
± 0,5
251,08 ± 0,02
8-10
10-15 15-20

1-2
<2
9
35

3.3 Tính lượng dung dịch cho từng khoảng khoan và của
giếng
Công thức tính toán thể tích dung dịch cho từng khoảng khoan:
Thể tích dung dịch cần thiết cho mỗi khoảng khoan được tính theo công thức:
Vdd = V1 + V2 + aV3 + V4 + V5
Trong đó:
V1: Là thể tích bể chứa (V1 = 30m3).
V2: Là thể tích máng lắng, sàng rung (V2 = 10m3).
V3: Là thể tích giếng trước khoảng khoan được:
V3 =

Π.D 2 .L
4

D: Đường kính trong của ống chống trước đó (m).
L: Chiều dài cột ống chống trước đó (m).
a: Hệ số dự trữ dung dịch. Hệ số này phụ thuộc vào từng khoảng
khoan và có giá trị trong khoảng: a = 2 ÷ 2,5.
V4: Là thể tích dung dịch tiêu hao trong quá trình khoan có kể tới sự tăng thể
tích do tăng chiều sâu giếng khoan trong quá trình khoan:
V4 = K.l
l: Là chiều sâu khoảng khoan được.
16

K: Là định mức tiêu hao dung dịch. K phụ thuộc vào đường kính giếng khoan,
tốc độ khoan, chất lượng dung dịch khoan và được lấy theo kinh nghiệm như sau:
- Choòng φ = 444,5mm lấy: K = 0,43m3/m
- Choòng φ = 311mm lấy: K = 0,29 m3/m
- Choòng φ = 215,9mm lấy: K = 0,11m3/m
- Choòng φ = 165,1mm lấy: K = 0,065m3/m
V5: Là thể tích giếng trong khoảng khoan được
V5 = 0,785.Dg2.l
Trong đó:
Dg : Là đường kính giếng khoan: Dg = M.Dc
M: Hệ số mở rộng thành giếng. M phụ thuộc vào tính chất đất đá.
Dc : Đường kính choòng khoan
Tính toán tiêu biểu cho một khoảng khoan ( Chọn khoảng khoan từ 250 đến
960m )
Thể tích dung dịch khoan
V1 = 30m3
V2 = 10m3.

- Thể tích giếng trong đoạn chống ống trước đó (V3): Ta có các thông số:
+ Hệ số dự trữ dung dịch: a = 2.
+ Chiều dài ống chống trước đó: L = 250m.
+ Đường kính trong của ống chống 508 mm :
Thay vào công thức ta có:
V3 =

d = 0,488 m .

3,14.(0,488) 2 .250
= 46,7 m 3
4

- Thể tích dung dịch tiêu hao trong quá trình khoan(V 4):
+ Choòng φ= 444,5 mm:
+ Định mức tiêu hao dung dịch khoan là K = 0,43 m 3/m.
+ Chiều dài khoảng khoan: l = 960-250 = 710 m.
Thay vào công thức ta có:
V4 = 0.43. 710 = 305 m3
- Thể tích dung dịch trong khoảng khoan được (V5):
+ Hệ số mở rộng thành giếng khoan: M = 1,1.
+ Đường kính choòng khoan: Dc = 0,4445 m.
+ Đường kính giếng khoan: Dg = 1,1 . 0,4445 =0,488 m.
Thay vào công thức ta được:
V5 = 0,785. Dg2. l = 0,785. 0,4882. 710 = 132,7m3.
- Thể tích dung dịch cho toàn khoảng khoan:
Vdd = V1 + V2 + aV3 + V4 + V5 = 571m3

17


* Với cách tính như trên ta lần lượt tính thể tích dung dịch cho các khoảng
khoan còn lại:

Bảng thể tích dung dịch cho từng khoảng khoan
Khoảng khoan (m)
Từ
Đến
85
250
960
3200

3660

250
960
3200
3660
4440

Thể tích dung dịch
khoan (m3)
Nước biển
571

Ghi chú

895
355
381

*Ghi chú : Ta có thể tận dụng dung dịch từ khoảng khoan trước rồi gia
công cho khoảng khoan tiếp sau .

18


CHƯƠNG 4

CHỌN THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN
4.1 Chọn tổ hợp thiết bị
Để lựa chọn các tổ hợp thiết bị khoan phục vụ cho quá trình thi công giếng

khoan ta căn cứ vào các yếu tố cơ bản sau:
-Yếu tố kỹ thuật: Phương pháp khoan, chiều sâu tiến hành khoan, sức nâng
cực đại trên móc nâng …
-Yếu tố kinh tế: Giảm tối đa chi phí về thời gian, nguyên vật liệu cho quá trình
khoan dẫn đến giảm giá thành 1 m khoan.
Phù hợp với điều kiện khoan trên biển, khí hậu môi trường vùng mỏ. Ngoài ra
còn phải dựa vào tay nghề trình độ của công nhân, kỹ sư khoan. Đảm bảo an toàn
trong quá trình làm việc
1. Tháp khoan.
Khi chọn tháp khoan thì ta phải chọn theo hai tiêu chuẩn là tải trọng thẳng
đứng và chiều cao của tháp khoan. Hai tiêu chuẩn này phụ thuộc vào chiều sâu của
giếng.
- Tải trọng thẳng đứng lớn nhất tác dụng lên tháp được tính theo công thức
sau:
Qmax = Qm + Qr + Qph
Trong đó:
+ Qmax: tải trọng thẳng đứng lớn nhất tác dụng lên tháp (T).
+ Qm: tải trọng định mức trên móc nâng. Đối với giếng này thì tải trọng lớn
nhất tác dụng lên móc nâng là của cột ống chống Φ245 mm, dài 3200 m (Là tổng
trọng lượng cột ống 245 mm được tính ở phần ống chống) ⇒ Qm=245 T
+ Qr = 35 T laứ troùng lửụùng Topdriver( caỷ roứng roùc ủoọng)
+ Qph: tải trọng phụ khi cứu kẹt. Giếng càng sâu, càng nghiêng thì phải có
tải trọng phụ càng lớn. Chọn tải trọng phụ theo kinh nghiệm cho giếng dài 4440m là:
Qph = 40 (T).
- Chiều cao của tháp cũng phụ thuộc vào chiều sâu của giếng. Giếng càng
sâu thì tháp càng cao, với mục đích là để giảm thời gian kéo thả, tăng tốc
độ thi công giếng khoan. Tuy vậy để đảm bảo an toàn thì tháp chỉ cao tới
một gia trị nào đó.

Tháp khoan có các thông số kỹ thuật sau:

Tháp D 2000-E 44,8 × 9.14 × 2,44
44.8
9.14×9.14
500 T
36

Các thông số
Chiều cao (m)
Diện tích khung dưới (m2)
Tải trọng lớn nhất (T)
Trọng lượng tháp (T)

19


Vậy

k=

500
500
=
= 1,56
245 + 35 + 40 320

Tháp an toàn cho giếng khoan này
2. Hệ thống palăng.
Do giếng sâu trên 4000 m ta chọn hệ thống pa-lăng 6 × 7
a) Cáp tời:
Chọn cáp tời theo tiêu chuẩn sau:

Rc ≥ Pt×nc

Trong đó:
-Rc: ứng suất làm đứt cáp (T).
-Pt: tải trọng trên nhánh cáp động (T) ⇒ Pt =

Qmax 175
=
= 14,6 (T).
12
12

-nc: hệ số an toàn, nc = 3 ÷5, ta chọn nc = 4.
⇒ Rc ≥ 14,6×4 = 58,4 (T).
Từ tiêu chuẩn này ta chọn được cáp tời có các thông sô kỹ thuật sau:
Các thông số

Cáp (stu – 338 – 62)

Đường kính cáp (mm)
Số sợi cáp
Tổng diện tích các sợi (mm2)
Trọng lượng 100m cáp có bôi trơn (kg)
Giới hạn bền kéo đứt của sợi cáp (kG/cm 2)
Ứng suất kéo đứt cáp (T)

30
6×31 = 186
415
370

180
63,5

Vậy ta chọn cáp có đường kính là 30 mm
b) Palăng:
Hệ thống palăng đã chọn ở phần trên là 6×7. Ta cần tính toán kích thước con
lăn để chọn bộ ròng rọc động và bộ ròng rọc tĩnh.
- Qua kinh nghiệm cho thấy, để giảm tối đa các ứng suất tác dụng lên cáp (σu,
σk) thì người ta thường chọn puli có các đường kính theo tỷ lệ sau:
Dp = (35 ÷ 40)×do (mm).
Với do là đường kính cáp, do = 30 mm.
Chọn Dp = 35×do = 35×30 = 1055.
- Chọn chiều sâu rãnh puli theo tỷ lệ thực nghiệm:
Hp = (1,8 ÷ 2)×do (mm).
Ta chọn Hp = 1,8×do = 1,8×30 = 54 (mm).
- Tính đường kính con lăn theo công thức thực nghiệm:
Dr = 2×[0,5×do + (0,02 ÷ 0,05)×do] (mm).
Chọn Dr = 2×[0,5×do +0,02×do] = 33 (mm).

20


Dựa trên các thông số vừa tính toán và lựa chọn được và kết hợp với thực tế
bộ ròng rọc động National 600B-500và bộ ròng rọc tĩnh National 760- FA taùi giaứn,
chúng có các thông số kỹ thuật sau:
Các thông số
Tải trọng tối đa (T)
Số con lăn
Đường kính con lăn (mm)
Đường kính rãnh cáp (mm)

600B-500
429
6
1000
33

760- FA
529
7
1000
33

Như vậy hệ thống palăng đảm bảo an toàn cho giếng khoan này
3.Tời khoan
Đối với giếng khoan naứy 4440 m, tải trọng lụựn nhaỏt 320 tấn, người ta
thường sử dụng tời 4 tốc độ với tốc độ nhỏ nhất phải đảm bảo kéo được tải trọng
định mức trên móc.
Trên thực tế tời khoan loại National D2000-E sức nâng 429 T ( công suất 2000
hp)
Vậy tời đủ công suất để phục vụ quá trình khoan giếng khoan này .
4.Động cơ Top Driver:
Động cơ này dùng để quay cột cần khoan, giữ cột cần khoan khi kéo thả và
các công tác phụ trợ khác. Động cơ Top Drive có các thông số như sau:
- Nhãn hiệu NATIONAL-12P-160
- Công suất cực đại: 1395hp.
- Tải trọng cực đại: 500T.
- Số tốc độ: 4.
- Tốc độ quay không tải cực đại: 1200v/p.
5.Máy bơm khoan:

Máy bơm này được dẫn động bởi động cơ điện và có các thông số kỹ thuật
như sau:
- Nhãn hiệu NATIONAL-12T-1600
- Công suất định mức với tốc độ quay định mức 120v/p: 1600hp.
- Khoảng chạy của piston: 304,8mm.
- Số xilanh: 3.
- Đường kính xilanh: 171mm.
- Áp suất cực đại: 241,1kG/cm2.

21


Bảng thông số máy bơm khoan

Đường kính xilanh (mm)
áp suất bơm cực đại (kG/cm2)
Tốc độ quay của
Công suất đầu
Công suất thuỷ
trục dẫn động
vào (hp)
lực (hp)
(v/p)
140
1876
1680
120
1600
1440
100

1333
1200
80
1067
960
60
800
720
40
533
480

171
241,1
Lưu lượng bơm
(l/s)
3178
2724
2270
1816
1362
908

6.Máy bơm trám:
Bảng thông số máy bơm trám

Đường kính xi lanh
(inch)

4

4,5

5

5,5

6

Áp suất bơm (at)số 1
2
3
4

850
750
650
450

680
580
480
380

578
478
378
278

250

200
150
100

100
80
50
20

Hiện trên giàn Tự nâng sử dụng hai máy bơm trám được dẫn động bởi hai
động cơ diezen
7. Đối áp

- Sau khi chống ống 508 mm lắp cụm đối áp Cameron gồm:
Vạn năng 21 ¼ ×2000 ( 140 atm )
Ôm cần 20 ¼ ×2000 ( 140 atm )
Ôm cần 20 ¼ ×2000 ( 140 atm )
- Sau khi chống ống 340 mm và 245 mm ta lắp cụm đối áp Cameron gồm
Vạn năng 13 5/8 × 5000 ( 350 atm )
Ôm cần
13 5/8 × 10000 ( 700 atm )
Ôm cần
13 5/8 × 10000 ( 700 atm )

4.2 Lựa chọn cấu trúc bộ khoang cụ cho các khoảng khoan.
4.2.1 Lựa chọn choòng khoan.
22


Để lựa chọn choòng khoan sử dụng trong quá trình phá huỷ đất đá ở từng

khoảng khoan ta căn cứ vào các yêu cầu sau:
- Khả năng phá huỷ đất đá của choòng.
- Thông tin về tính chất cơ lý của đất đá, cấu trúc địa tầng
- Hiệu quả làm việc của choòng, phụ thuộc vào chế độ tải trọng của choòng,
vận tốc quay của choòng và lưu lượng bơm dung dịch.
-

Hình dạng giếng khoan, phương pháp khoan.
Kinh nghiệm khoan của các giếng có điều kiện khoan tượng tự.

-

Cấu trúc ống chống đã chọn

(Đường kính choòng đã được nêu ở phần chọn cấu trúc giếng khoan)
Từ đó ta lựa chọn choòng khoan cho các khoảng khoan như sau:
Bảng lựa chọn choòng cho từng khoảng khoan

Choàng khoan

Khoảng khoan theo
thân giếng khoan
(m)
Từ

Đến

Búa máy

85

660,4 l 111

Số
lượng
choòng

Thời gian
khoan cơ
học(giờ)

120

(Cái)
/

/

120

250

1

26,2

171/2MGSSH+C(444,5)

250

960

2

60,0

121/4 (311)

960

3200

121/4M94HPX

960

2060

2

70

121/4XR+PS

2060

3200

3

60

8 1/2" M91BPX(215,9)

3200

3660

2

43,8

61/2"
XR40YOPDS(165,1)

3660

4440

4

55

23


4.2.2 Lựa chọn cột cần khoan
+ Lựa chọn cần nặng.Tỷ lệ đường kính cần nặng với đường kính choòng khoan được xác định như
sau: bằng 0,75÷0,85 cho trường hợp đường kính choòng nhỏ hơn hoặc bằng
285,3mm và 0,65÷0,75 cho trường hợp choòng có đường kính lớn hơn 295,3mm.

+ Lựa chọn cần khoan

Để phù hợp với công nghệ khoan trên biển. Với điều kiện vận
chuyển khó khăn ta lựa chọn cần khoan nhỏ mác thép cao
Trên cơ sở đó ta chọn cần khoan theo bảng sau:
Một số loại cần khoan sử dụng

Kí hiệu cần
khoan

Đường
kính ngoài
mm

Chiều dày
thân

Mác thép

Đầu nối
zamốc

CbT-127
CbT-127

127,0
127,0

9,19
9,19

G-105
S-105

NC-50XH
NC-50XH

Đường
kính
trong
nhỏ nhất
mm
82,6
69,9

+ Lựa chọn định tâm và búa
Trong nhiều trường hợp ta cần phải dùng định tâm để doa lại thành giếng
khoan, tránh trường hợp đoạn cần nặng tiếp xúc với thành giếng khoan. Đường kính
định tâm được trình bày dưới bảng sau:

Đường kính (mm)
Choòng

Định tâm

660,4

660

444,5

394

311

308

215,9

211

165,1

163

24


Trong khi khoan thường hay gặp sự cố kẹt bộ dụng cụ khoan vì vậy ta nên lắp
búa để đề phòng trường hợp này.
Búa là một dụng cụ dùng trong cứu kẹt, nó tạo ra một shock mạnh làm cho bộ
khoan cụ có thể dịch chuyển từ đó ta có thể kéo cần lên được.Ta nên lắp hai búa tạo
shock (một cái giật lên, một cái giật xuống ) để đề phòng trường hợp một trong hai
búa bị hỏng ta vẫn dùng được.
Từ những dữ liệu trên ta có sự lựa chọn BKC cho từng khoảng khoan như
sau:

Bảng thành phần bộ khoan cụ cho từng khoảng khoan
TT

(1)

Thành phần bộ
khoan

(2)

Đặc tính kỹ thuật
Trọng
lượ
ng

Đường
kính
ngoài

Chiều
dài(
m)

(3)

(4)

(5)

(6)

(Kg/m)

1-Khoảng khoan 120-250 m
(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

1

Choàng khoan

660

0,66

/

0,617

2

Cần nặng

229

18,8

290

5,220

3

Định tâm

660

1,8

/

0,650

4

Cần nặng

229

9,4

290

5

Cần nặng

203

28,2

220

6,204

6

Cần nặng

165

28,2

135

3,807

87,06

/

19,25

Tổng cộng

25

2,726