thiết bị khoan dầu khí

MÔN HỌC

KHOAN VÀ HOÀN THIỆN GIẾNG

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

CBGD

:

ThS. Đỗ Quang Khánh

Email

:



Tel

:

0903 985730


NỘI DUNG
 PHÂN LOẠI

 Các thiết bị khoan trên đất liền
 Các thiết bị khoan biển
 CÁC HÊÊ THỐNG CHÍNH CỦA GIÀN KHOAN

 Tháp khoan và cấu trúc dưới tháp
 HêÊ thống cung cấp năng lượng
 HêÊ thống nâng tha
 HêÊ thống xoay
 HêÊ thống tuần hoàn dung dịch
 HêÊ thống đo
 HêÊ thống kiểm soát giếng

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

2


PHÂN LOẠI
 Chủng loại và kích cỡ

 Chiều sâu khoan được (nhẹ, trung bình, sâu và siêu sâu)
 Tai trọng nâng (công suất tời khoan)
 Tính cơ đôÊng (cố định, tự hành, bán tự hành)
 Theo tải trọng và chiều sâu (công suất 1 mã lực để khoan 10 ft):

 Thiết bị khoan nhẹ: dưới 650 mã lực (chiều sâu khoan tối đa
2000 m)
 Thiết bị khoan trung bình: từ 650 - 1300 mã lực (chiều sâu
khoan tối đa 4000 m)
 Thiết bị khoan sâu: từ 1300 - 2000 mã lực (chiều sâu khoan tối
đa 7000 m)
 Thiết bị khoan siêu sâu: khoang 3000 mã lực (chiều sâu khoan
tối đa 9000 m).

 Theo tính di động: thiết bị trên đất liền và thiết bị trên biển

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

3


PHÂN LOẠI

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

4


Các thiết bị khoan tự hành
 Các thiết bị khoan nhẹ (chiều sâu khoan tối đa dưới 2000m)

được gắn trực tiếp trên xe tai cỡ lớn và dễ dàng di chuyển
từ nơi này đến nơi khác.

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

5


Các thiết bị khoan bán tự hành
 Các thiết bị khoan trung bình và sâu sử dụng ở vùng có

đường cao tốc hay sa mạc thường gắn trên rơ móc chuyên
dụng hoăÊc xe lăn khổng lồ. Các thiết bị khoan này được

phép di chuyển nguyên bôÊ ở cự ly ngắn. Khi cần di chuyển
xa, thiết bị phai được tháo rời từng phần riêng biêÊt.

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

6


Các thiết bị khoan cố định
 Được

sử dụng để
khoan các giếng sâu
và siêu sâu. Các bôÊ
phâÊn chính trên giàn
có thể được tháo rời
thành từng môđun, dễ
dàng vâÊn chuyển trên
các xe tai có rơ-móc
chuyên dụng và được
lắp ráp lại tại khoan
trường.

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

7


Xà lan khoan
 Thiết bị này có đáy bằng, sử dụng tại các vùng sông nước

nôÊi địa, măÊt nước yên tĩnh và nông (khoang 3 - 5 m), giếng
khoan được thực hiêÊn từ sàn xà lan, tại vị trí khoan, xà lan
được làm ngâÊp và nằm trực tiếp lên đáy.

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

8


Các giàn khoan biển di động
 Có thể lắp đăÊt các thiết bị đầu giếng và thiết bị chống phun

ngay dưới sàn khoan (nếu mực nước biển nhỏ hơn 60 m)
hoăÊc dưới đáy biển (nếu mực nước biển sâu hơn 60 m)
 CôÊt ống bao (riser) có đường kính khoang 30 - 36 in. nối

liền miêÊng giếng với sàn khoan ngăn cách nước biển và
giếng khoan.

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

9


Giàn khoan tự nâng
 Giàn khoan tự nâng có cấu tạo như môÊt
xà lan lớn nằm trên các chân thép khổng
lồ.
 Tại vị trí khoan, các chân thép được hạ

tiếp xúc với đáy biển. Bơm nước (tương
đương với tai trọng lớn nhất lúc làm viêÊc
của giàn) vào các boong xà lan làm cắm
sâu các chân thép vào đáy biển, giúp ổn
định giàn khoan trong quá trình làm viêÊc.
 Các thiết bị đăÊt trên giàn thường nhô ra
bên ngoài và trượt được để có thể tiến
hành khoan ngoài phạm vi của sàn
khoan.
 Giàn khoan tự nâng có thể được sử
dụng để khoan giếng thăm dò và khai
thác ở vùng nước sâu từ 20 - 120 m.
HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

10


Giàn khoan bán tiềm thủy
 Cấu tạo đăÊc biêÊt lắp từ hai hoăÊc nhiều khoang chứa nước dưới

các chân đế, giúp tàu nổi lưng chừng, tạo thế ổn định giàn tốt nhất
 Nhờ có hêÊ thống máy tính điêÊn tử, hêÊ thống kiểm soát dằn được

tự đôÊng giữ đôÊ cao nhúng chìm tàu thích hợp, tạo thế ổn định
giàn.
 Các giàn khoan bán tiềm thủy có thể được sử dụng để khoan thăm

dò và khai thác trong vùng biển có mực nước sâu từ 60 - 760 m
(200 - 2500 ft).

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

11


Tàu khoan
 Có tính cơ đôÊng cao nhất và thường được

sử dụng cho các giếng khoan tìm kiếm, thăm
dò xa đất liền.
 Có thể vâÊn hành trong vùng biển có chiều

sâu mức nước từ 30 - 2000 m đôi khi đến
2800 m (6000 ft).
 HêÊ thống định vị đôÊng học có kha năng hiêÊu

chỉnh tự đôÊng vị trí thiết bị khoan nhờ các
đôÊng cơ đẩy dọc (propellors) và đẩy ngang
(thrusters) gắn trên tàu. Các đôÊng cơ này
được kích hoạt và điều khiển bằng hêÊ thống
máy vi tính.

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

12


Các giàn khoan biển cố định


Giàn khoan và khai thác cố định chế tạo lần đầu tiên vào năm 1937,
được sử dụng ở nơi có chiều sâu mực nước dưới 100 m.



Đa số các giàn khoan cố định có cấu trúc chân đế bằng thép, mô tÊ
số giàn khoan thế hêÊ mới có chân đế bằng bê tông cốt thép.



Các chân đế của giàn khoan được cắm vững chắc xuống đáy biển.



Từ môÊt giàn khoan cố định có thể khoan 16 - 32 giếng, hoăÊc 40
giếng đối với môÊt số giàn đăÊc biêÊt.

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

13


Các thiết bị khoan biển khác
 Công nghêÊ tiên tiến hiêÊn nay cho phép khoan - khai thác ở

vùng biển sâu hơn 300 m với các thiết bị sau đây:
 Tháp chằng cáp (guyed towers) sử dụng khung thép nhẹ
với các cáp neo xuyên tâm giữ cho tháp đứng thẳng
 Giàn nổi có chân đế căng (tension - leg platforms), nối
với đáy biển bằng các chân thép ở trạng thái căng.

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

14


Một số mô hình giàn khoan

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

15


Một số mô hình giàn khoan

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

16


Một số mô hình giàn khoan

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

17


Một số mô hình giàn khoan

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

18


Một số mô hình giàn khoan

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

19


Một số mô hình giàn khoan

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

20


Một số mô hình giàn khoan

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

21


VIDEO: Một số giàn khoan biển

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

22

CÁC HỆ THỐNG CHÍNH CỦA GIÀN KHOAN
 Tháp khoan và cấu trúc dưới tháp chịu tai trọng của bôÊ

khoan cụ, côÊt ống chống trong quá trình làm viêÊc
 HêÊ thống cung cấp năng lượng để vâÊn hành tất ca các loại

máy móc trên giàn
 HêÊ thống nâng tha để nâng tha bôÊ khoan cụ
 HêÊ thống rôto để quay bôÊ khoan cụ
 HêÊ thống tuần hoàn để tuần hoàn dung dịch trong giếng

khoan và đưa mùn khoan lên bề măÊt
 HêÊ thống đo trong khi khoan: đo và ghi lại tất ca các thông

số khoan, tính chất của đất đá và chất lưu
 HêÊ thống kiểm soát giếng: đam bao an toàn trong quá trình

thi công nhờ kiểm soát sự cân bằng giữa áp suất vỉa và áp
suất thủy tĩnh trong giếng.
HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

23


Tháp khoan
 Là cấu trúc bằng thép dạng tháp, chịu lực dùng để giữ và nâng các

vâÊt. Trong tháp có bố trí hêÊ thống palăng, nơi dựng cần khoan và

môÊt số thiết bị khoan. Giếng khoan càng sâu cần sử dụng tháp
càng cao vì nó cho phép tha cần dựng dài.
 Có hai loại tháp khoan chủ yếu là tháp tiêu chuẩn (tháp 4 chân) và

tháp chữ A (tự hành, tháp gâÊp, tháp lồng).

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

24


Cấu trúc dưới tháp
 Là khung các dầm thép được lắp ráp với nhau bằng bu lông

ngay dưới chân tháp khoan.
 Chịu tai trọng của tháp khoan và tạo khoang trống cần thiết

để bố trí hêÊ thống đầu giếng, thiết bị miêÊng giếng và thiết bị
chống phun.
 Cấu trúc dưới tháp có thể đôÊc lâÊp với tháp.

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN

25