Thiết kế thi công giếng khoan n0 203b RC 2 mỏ rồng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.34 MB, 128 trang )
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU............................................................................................................1
CHƯƠNG 1. VỊ TRÍ ĐỊA LÍ VÀ ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ ĐỊA CHẤT VÙNG
MỎ..............................................................................................................................
1.1. Vị trí địa lý.......................................................................................................
1.2. Cấu tạo địa chất mỏ Rồng……………….........................................................
1.3. Các điều kiện địa chất có ảnh hưởng đến công tác khoan................................
CHƯƠNG 2. LỰA CHỌN PROFILE VÀ TÍNH TOÁN CẤU TRÚC GIẾNG
KHOAN .....................................................................................................................7
2.1. Mục đích yêu cầu của giếng khoan .....................................................7
2.2. Lựa chọn và tính toán profile giếng khoan.......................................................7
2.3. Lựa chọn và tính toán cấu trúc giếng khoan..................................................11
CHƯƠNG 3. CHƯƠNG TRÌNH DUNG DỊCH KHOAN...................................33
3.1. Lựa chọn hệ dung dịch khoan cho từng khoảng khoan..................................33
3.2. Tính toán các thông số công nghệ dung dịch.................................................34
3.3. Gia công hóa học dung dịch cho từng khoảng khoan....................38
CHƯƠNG 4. CHẾ ĐỘ KHOAN............................................................................44
4.1 lựa chọn choòng khoan và phương pháp khoan………………………..
4.2 lựa chọn thông số chế độ khoan…………………………………………
CHƯƠNG 5. LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN........................17
5.1 thiết bị khoan………………………………………………………………
5.2. Chọn dụng cụ khoan …………………………………………………….
5.3. Tính toán và lựa chọn ống chống...................................................................30
CHƯƠNG 6. CHỐNG ỐNG VÀ TRÁM XI MĂNG...........................................54
6.1 mục đích, yêu cầu
6.2. Chống ống giếng khoan ………………………………………………
6.3. Trám xi măng giếng khoan …………………………………………..
6.4. Tính toán trám xi măng …………………….....................................
CHƯƠNG 7. KIỂM TOÁN DỤNG CỤ, THIẾT BỊ KHOAN............................65
7.1. Kiểm toán bền các cột ống chống
7.2. Kiểm toán cột cần khoan................................................................................70
7.3. Kiểm toán thiết bị nâng thả............................................................................79
1
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
7.4. Kiểm toán máy bơm khoan............................................................................80
7.5. Kiểm toán máy bơm trám...............................................................................81
CHƯƠNG 8. PHỨC TẠP, SỰ CỐ TRONG KHOAN……………................82
8.1. Những phức tạp trong công tác khoan.............................................82
8.1. Những sự cố trong công tác khoan.............................................82
CHƯƠNG 9. TỔ CHỨC THI CÔNG VÀ TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH............92
9.1. Tổ chức thi công.............................................................................................92
9.2. Tính toán giá thành.........................................................................................95
CHƯƠNG 10. AN TOÀN VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG……………….
10.1. Công tác an toàn lao động và vệ sinh môi trường ………………….
10.2. Vệ sinh môi trường trong quá trình thi công giếng khoan ……
KẾT LUẬN..............................................................................................................96
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN
STT
SỐ
HÌNH
VẼ
TÊN HÌNH VẼ
1
1.1
Vị trí địa lí mỏ Rồng
2
1.2
Cột địa tầng
3
2.1
Các dạng profile thông dụng trong công ngiệp
dầu khí
4
2.2
profin giếng
5
2.3
cấu trúc giếng khoan
6
5.1
Tháp khoan
7
5.2
Tời khoan và bàn điều khiển
8
5.3
Động cơ Top drive
9
5.4
Máy bơm khoan
10
6.1
trám xi măng một tầng hai nút
2
TRANG
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
11
6.2
trám xi măng phân tầng
12
6.3
trám xi măng lửng
13
9.1
Sơ đồ tổ chức XNLD Vietsovpetro
14
9.2
Sơ đồ tổ chức Xí nghiệp Khoan và Sửa giếng
15
9.3
Biểu đồ phân bố thời giant hi công
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN
STT
SỐ
HIỆU
TÊN BẢNG
BẢNG
1
2.1
Bảng thông số Profile của giếng khoan
2
2.2
Bảng cấu trúc giếng khoan N0 203b-RC-2
3
3.1
Lựa chọn hệ dung dịch cho các khoảng khoan
4
3.2
Thông số chất lượng dung dịch cho các khoảng
khoan của giếng
5
3.3
Lượng dung dịch, sét và nước cho mỗi khoảng
khoan
6
3.4
Đơn pha chế, gia công hóa học dung dịch
khoan
7
4.1
Bảng phân chia khoảng khoan của giếng khoan
N0 203b-RC-2
8
4.2
Bảng lựa chọn phương pháp khoan cho các
khoảng khoan
9
4.3
Bảng lựa chọn các loại choòng cho các khoảng
khoan
10
4.4
Lưu lượng bơm dung dịch trong các khoảng
khoan
3
TRANG
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
11
4.5
Tải trọng đáy cho các khoảng khoan
12
4.6
Tốc độ quay của choòng cho các khoảng khoan
13
4.7
Bảng thông số chế độ khoan cho giếng khoan
14
5.1
Bảng thông số máy bơm NATIONAL - 12P –
160
15
5.2
Bảng thông số máy bơm trám Fracmaster Triplex Pump
16
5.3
Chỉ dẫn tỷ lệ đường kính choòng và cần nặng
17
5.4
Lựa chọn đường kính cần nặng cho các khoảng
khoan
18
5.5
Chỉ dẫn tỉ lệ đường kính ống chống và cần
khoan
19
5.6
Thông số kĩ thuật cần khoan 127 mm
20
5.7
Cấu trúc bộ khoan cụ cho khoảng khoan 0 ÷
250 m
21
5.8
Cấu trúc bộ khoan cụ cho khoảng khoan từ
250 1020 m
22
5.9
Bộ khoan cụ cho khoảng khoan 1020 1900
23
5.10
Bộ khoan cụ cho khoảng khoan 1900 2290
24
5.11
Bộ khoan cụ cho khoảng khoan 2290 2340
25
5.12
Bảng các thông số ống chống 508 mm
26
5.13
Bảng các thông số ống chống 340 mm
27
5.14
bảng thông số ống chống 245 mm
28
5.15
bảng thông số ống chống 178 mm
29
6.1
Kết quả tính toán trám xi măng các cột ống
chống
4
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
30
8.1
Phân cấp tình trạng mất nước
31
8.2
Các biện pháp xử lý mất nước
32
9.1
Bảng thời gian thi công giếng khoan số N0
203b-RC-2
5
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay ở nước ta, công tác thăm dò và khai thác dầu khí đang phát triển
nhanh chóng và trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn trong nền kinh tế quốc dân,
nó góp phần quan trọng đưa đất nước tiến lên con đường công nghiệp hóa, hiện đại
hóa.
Ngành dầu khí là ngành công nghiệp hiện đại, có tính chuyên môn hóa nên đòi
hỏi đội ngũ cán bộ phải có trình độ khoa học kĩ thuật và trình độ chuyên môn cao.
Do công nghệ khoan và khai thác dầu khí chủ yếu được nhập từ nước ngoài và phát
triển ngày càng mạnh mẽ nên chúng ta phải phấn đấu làm chủ kĩ thuật, công nghệ
hiện đại để xây dựng một nền công nghiệp dầu khí lớn mạnh với một chuỗi liên
hoàn từ tìm kiếm, thăm dò, khai thác cho đến chế biến các sản phẩm dầu khí. Trong
đó công việc quan trọng có tính chất quyết định là thi công các giếng khoan. Để thực
hiện tốt công tác khoan cho các giếng khoan dầu khí, nhất là các giếng khoan trong
điều kiện địa chất phức tạp, đòi h ỏi công tác thiết kế thi công giếng khoan phải được
tiến hành chuẩn xác, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về kĩ thuật và kinh tế.
Trong khuôn khổ một đồ án tốt nghiệp chuyên nghành Khoan – Khai thác dầu
khí, với đề tài “Thiết kế thi công giếng khoan N0 203b-RC-2 mỏ Rồng ”, bản
thân đã c ố gắng tìm hiểu, xem xét sử dụng các tài liệu thực tế nhưng do kiến thức
còn hạn chế nên bản đồ án chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong
quý thầy cô cùng bạn đọc chỉ bảo, giúp đỡ để bản đồ án được hoàn thiện hơn.
Qua đây em xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô giáo trong bộ môn Khoan Khai thác, đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn GVC Nguyễn Thế Vinh cùng tập thể cán
bộ và công nhân XNLD Vietsovpetro và các bạn đồng nghiệp đã giúp em hoàn
thành đồ án này.
6
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
CHƯƠNG 1
VỊ TRÍ ĐỊA LÍ VÀ ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ ĐỊA CHẤT VÙNG MỎ
1.1. Vị trí địa lý
Mỏ Rồng là một mỏ nằm trong khu vực mỏ Rồng trên thềm lục địa phía nam
nước ta, mỏ nằm trên ranh giới giữa các lô 09.1 và 09.3 có diện tích khoảng 4.487
km2, cách Vũng Tàu 135 km, cách b ờ biển chỗ gần nhất 110 km.
Hình vẽ 1.1. Vị trí địa lí mỏ Rồng
1.2. Cấu tạo địa chất mỏ Rồng
Dựa vào các đặc điểm thạch học, cổ sinh, tài liệu Karota giếng khoan của mỏ
Rồng, các nhà địa chất đã phân chia và gọi tên các phân vị địa tầng theo tên địa
7
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
phương cho các cấu tạo địa chất vùng mỏ. Từ trên xuống cột địa tầng tổng hợp của
mỏ Rồng
1.2.1. Trầm tích Neogen và Đệ Tứ
* Trầm tích Plioxen - Đệ Tứ (Điệp Biển Đông): Trầm tích Biển Đông phủ bất
chỉnh hợp lên trầm tích Mioxen. Thành phần thạch học gồm cát, sét và sét bột xen
kẽ sỏi đá màu xám, màu vàng và màu vàng xanh. Thường gặp ở đây nhiều mảnh vôi
sinh vật biển. Lên trên thành phần gồm cát bở rời xen kẽ với sét màu xám sáng và
xám xanh với một ít mác nơ, có một số lượng lớn foraminifera. Chiều dày của điệp
từ 600 ÷ 700 m.
* Phụ thống Mioxen trên (Điệp Đồng Nai): Điệp Đồng Nai gồm các lớp cát
bở rời và cát không gắn kết màu xanh lẫn sét nhiều màu. Chiều dày điệp từ 500 ÷
800 m. Bề dày tăng dần ra phía cánh của lớp cấu tạo và phủ dày lên trầm tích Điệp
Côn Sơn.
* Phụ thống Mioxen trung (Điệp Côn Sơn): Phần dưới của điệp này được cấu
tạo bởi các lớp hạt thô màu xám và xám trắng với sét màu nâu đỏ, trong sét có lớp
kẹp than. Đây là những đất đá lục nguyên dạng khối, bở rời. Thành phần chính là
thạch anh chiếm 80%, Fenspat và các đá phun trào, xi măng sét và sét vôi có màu
loang lổ, bở rời mềm dẻo. Đất đá này thành tạo trong điều kiện biển nông, độ muối
trung bình, chịu tác động của dòng biển, nơi lắng đọng khá gần nguồn vật liệu. Bề
dày của điệp từ 400 ÷ 800 m.
* Phụ thống Mioxen dưới (Điệp Bạch Hổ): Điệp Bạch Hổ là sự xen kẹp các
lớp cát, sét và sét bột, cát xám sáng, xẫm, sét màu sặc sỡ loang lổ kết dính dẻo (đặc
biệt là tầng trên của điệp - tầng sét Rotalia). Đá bột xám, nâu đỏ ở phần dưới của
điệp. Đây là tầng đá chắn mang tính chất khu vực rất tốt. Đá bột kết xám và nâu đỏ.
Ở phần dưới của điệp chiều dày lớp kẹp cát kết tăng lên, đây là tầng sản phẩm chứa
dầu 23, 24, 25. Căn cứ vào đặc điểm thạch học và cổ sinh người ta chia Điệp Bạch
Hổ ra thành 2 phụ điệp: Phụ điệp Bạch Hổ trên và phụ điệp Bạch Hổ dưới. Phụ điệp
Bạch Hổ trên – sét chiếm ưu thế, phụ điệp Bạch Hổ dưới là sự xen kẽ cát kết và sét
kết, ưu thế cát tăng lên. Bề dày của điệp thay đổi từ 300 ÷ 1200 m.
1.2.2. Các trầm tích Paleogen
8
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
* Tập trầm tích Oligoxen thượng (Điệp Trà Tân): Trầm tích này bao gồm
các lớp cát kết hạt mịn đến trung, màu xám sáng xen kẽ với các tập dày sét kết màu
nâu chuyển dần sang đen về phía dưới. Đặc biệt đã phát hi ện trong tầng trầm tích
này các thân đá phun trào có thành phần thay đổi. Độ dày của lớp trầm tích Trà Tân
giảm dần ở phần vòm của cấu tạo mỏ Rồng và tăng đột ngột ở phần cấu tạo. Trong
Điệp Trà Tân có các tầng sản phẩm bão hoà dầu là: IB, IA, I, II, IV, V. Chiều dày
trầm tích của điệp thay đổi từ 50 ÷ 1000 m.
* Tập trầm tích Oligoxen hạ (Điệp Trà Cú): Trầm tích này bao gồm các lớp
cát – sét xen kẽ hạt trung và hạt nhỏ màu nâu xám lẫn với bột kết màu nâu đỏ bị nén
chặt nhiều và nứt nẻ. Ở đáy của điệp gặp sỏi kết và các mảnh đá móng tạo thành tập
lót đáy của lớp phủ trầm tích. Bề dày của tập lót đáy này biến đổi trong các giếng
khoan từ 0 ÷ 170 m, tăng dần theo hướng lún chìm của móng còn ở vòm thì vắng
mặt hoàn toàn. Người ta đã nhận được dầu ở tập lót này. Ngoài ra còn phát hiện lớp
kẹp đá phun trào ở một số giếng khoan. Tầng địa chấn phản xạ 11 trùng với nóc
Điệp Trà Cú. Các tầng cát kết chứa dầu công nghiệp (từ trên xuống): VI, VII, VIII,
IX, X đã đư ợc xác định. Đó là các tập cát kết màu xám sáng, độ hạt từ trung bình
đến mịn, độ chọn lựa tốt, có độ rỗng biến đổi từ 10 ÷ 20%.
1.2.3. Đá móng trước Kainozoi
Đá móng trước Kainozoi chủ yếu là các thể xâm nhập granitoit, granit và
granodiorit. Thành phần khoáng vật chủ yếu là thạch anh (10 ÷ 30%), Fenspat
(30 ÷ 50%), Mica và Amphibol (từ hiếm tới 7%) và các khoáng vật phụ khác. Tuổi
của đá móng là Jura muộn và Kreta sớm (tuổi tương đối là từ 107 ÷ 108 triệu năm).
Đá móng có bề dày phân bố không đều và không liên tục trên các địa hình. Bề dày
lớp phong hoá có thể lên tới 160 m. Kết quả phân tích không gian rỗng trong đá
móng cho thấy độ rỗng trong đá phân bố không đều, trung bình từ 3 ÷ 5%. Quy luật
phân bố độ rỗng rất phức tạp. Dầu tự phun với lưu lượng lớn từ đá móng là một hiện
tượng độc đáo, trên thế giới chỉ gặp ở một số nơi như: Bombay (Ấn Độ), High
(Libi). Để giải thích cho hiện tượng trữ dầu thô trong đá móng kết tinh, người ta tiến
hành nhiều nghiên cứu và đưa ra kết luận sự hình thành không gian rỗng chứa dầu
trong đá móng granitoit ở mỏ Rồng là do tác động của nhiều yếu tố địa chất khác
nhau.
9
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
1.3. Các điều kiện địa chất có ảnh hưởng đến công tác khoan
Như đã trình bày ở các phần trước, điều kiện địa chất của mỏ Rồng là rất phức
tạp và gây nhiều khó khăn cho công tác khoan như:
- Đất đá mềm, bở rời từ tầng Mioxen trung (Điệp Côn Sơn) trở lên có thể gây
sập lở thành giếng khoan;
- Các đất đá trầm tích nhiều sét trong tầng Mioxen dưới và tầng Oligoxen có
thể gây bó hẹp thành giếng khoan do sự trương nở của sét;
- Dị thường áp suất thấp trong tầng Oligoxen có thể gây bó hẹp thành giếng
khoan và những phức tạp đáng kể khác;
- Tầng đá móng có gradien áp suất thấp có thể gây mất dung dịch khoan và sự
thụt cần khoan khi gặp phải các hang hốc;
- Các đứt gãy kiến tạo của mỏ có thể gây mất dung dịch khoan và làm lệch
hướng lỗ khoan.
10
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
Hình 1.2 Cột địa tầng
11
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
1.3.1. Ranh giới địa tầng
- Từ 90 ÷ 570 m là trầm tích Đệ Tứ và Neogen;
- Từ 570 ÷ 1020 m là trầm tích Mioxen trên;
- Từ 1020 ÷ 1640 m là trầm tích Mioxen trung;
- Từ 1640 ÷ 1900 m là trầm tích Mioxen dưới;
- Từ 1900 ÷ 2290 m là tầng Oligoxen thượng;
- Từ 2290 m trở xuống dưới là tầng móng.
1.3.2. Nhiệt độ và áp suất vỉa
1.3.2.1. Áp suất vỉa
- Từ độ sâu 90 ÷ 1640 m: Gradien áp suất vỉa là 1 G/
;
- Từ độ sâu 1640 ÷ 1900 m: Gradien áp suất vỉa là 1 ÷ 1,05 G/
;
- Từ độ sâu 1900 ÷ 2290m: Gradien áp suất vỉa là 1,1 ÷ 1,15 G/
;
- Từ độ sâu 2290 m trở xuống: Gradien áp suất vỉa là 1 ÷ 1,05 G/
.
1.3.2.2. Áp suất vỡ vỉa
- Từ độ sâu 90 ÷ 400 m: Gradien áp suất vỡ vỉa là 1,3 G/cm3;
- Từ độ sâu 400 ÷ 1900 m: Gradien áp suất vỡ vỉa là 1,55 ÷ 1,60 G/
- Từ độ sâu 1900 ÷ 2290 m: Gradien áp suất vỡ vỉa là 1,60 ÷ 1,65 G/
- Từ độ sâu 2290 m trở xuống: Gradien áp suất vỡ vỉa là 1,55 ÷ 1,66 G/
;
;
.
1.3.2.3. Nhiệt độ vỉa
Gradien nhiệt độ của vỉa:
C/100 m.
1.3.3. Độ cứng của đất đá
- Từ độ sâu 90 ÷ 1640 m: Đất đá mềm và bở rời, có độ cứng từ I ÷ II theo độ
khoan;
- Từ độ sâu 1640 ÷ 1900 m: Đất đá tầng Mioxen hạ mềm và trung bình cứng.
Độ cứng từ III ÷ IV theo độ khoan;
- Từ độ sâu 1900 ÷ 2290 m: Đất đá tầng Oligoxen trung bình cứng đến cứng.
Độ cứng từ V ÷ VIII theo độ khoan;
- Từ độ sâu 2290 m trở xuống dưới: Đất đá móng kết tinh từ cứng đến rất cứng.
Độ cứng từ VIII ÷ IX theo độ khoan. Đất đá ổn định và bền vững.
12
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
1.3.4. Hệ số mở rộng thành M
- Từ độ sâu 90 ÷ 1640 m: Hệ số mở rộng thành giếng M = 1,3;
- Từ độ sâu 1640 ÷ 1900 m: Hệ số mở rộng thành giếng M = 1,2;
- Từ độ sâu 1900 ÷ 2290 m: Hệ số mở rộng thành giếng M = 1,1;
- Từ độ sâu 2290 m trở xuống: Hệ số mở rộng thành giếng M = 1,05.
13
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
CHƯƠNG 2
LỰA CHỌN PROFILE VÀ TÍNH TOÁN CẤU TRÚC
GIẾNG KHOAN
2.1. Mục đích yêu cầu của giếng khoan
Trong công tác khoan, khai thác dầu khí, nếu căn cứ vào mục đích giếng khoan
thì giếng khoan được phân loại thành nhiều loại khác nhau. Giếng khoan được thiết
kế ở đây là giếng khai thác, đối tượng khai thác của giếng chủ yếu là tầng móng.
Yêu cầu đặt ra là phải thiết kế làm sao để khi đưa giếng vào khai thác đạt được lưu
lượng thiết kế dự kiến. Cụ thể giếng khoan thiết kế phải đạt được các thông số sau:
- Chiều sâu giếng (theo phương thẳng đứng):
= 2340 m;
- Khoảng dịch đáy: A = 843 m;
- Góc phương vị của giếng:
;
- Đường kính ống chống khai thác: 194mm.
2.2. Lựa chọn và tính toán profile giếng khoan
2.2.1. lựa chọn profin giếng khoan
2.2.1.1Các dạng profile giếng khoan
Thực tế khoan dầu khí hiện nay đang sử dụng 5 dạng profile sau:
14
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
1. Dạng quĩ đ ạo tiếp tuyến (h.nh 2-1a): Dạng quĩ đ ạo tiếp tuyến đảm bảo
khoảng lệch ngang cực đại của thân giếng so với phương thẳng đứng trong trường
hợp góc nghiêng của thân giếng khoan nhỏ nhất. Dạng quĩ đ ạo này được sử dụng
cho các giếng khoan xiên định hướng với khoảng lệch đáy giếng lớn so với phương
thẳng đứng, cũng như khoan nhóm gi ếng có chiều sâu cắt xiên lớn.
2. Dạng quĩ đ ạo h.nh chữ J (h.nh 2-1b): Sử dụng có hiệu quả ở các mỏ dầu khi
bộ khoan cụ đáy làm việc trong trạng thái ổn định ở các khoảng ổn định góc nghiêng
của quĩ đạo giếng. Mặt khác, dạng quĩ đạo c.n được sử dụng khoan đoạn thân giếng
nằm trong vỉa sản phẩm với góc nghiêng cực đại tới 900; có thể sử dụng cho các
giếng khoan ngang và các giếng mà chiều dày hiệu dụng của vỉa sản phẩm mỏng
hoặc các giếng cần tăng chiều dày hiệu dụng.
3. Dạng quĩ đ ạo h.nh chữ S (h.nh 2-1c, 1d, 1e): Được sử dụng trong trường hợp
khi mở vỉa sản phẩm thân giếng phải thẳng đứng và cũng như khi thiết kế giếng
khoan sâu (chiều sâu thẳng đứng gần bằng 5000m).
2.2.1.2 Yêu cầu thiết kế profile giếng khoan
Thiết kế profile giếng khoan là ta chọn kiểu và hình dạng của giếng phụ thuộc
vào chiều sâu và khoảng dịch đáy của giếng, sau đó tính toán quĩ đ ạo của nó sao cho
phù hợp với mục đích thiết kế giếng, các điều kiện về kĩ thuật và công nghệ hiện có.
Giếng N0 203b-RC-2 được thiết kế là giếng khoan xiên định hướng nên profile của
giếng phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
Đảm bảo thi công giếng đạt đến độ sâu và khoảng lệch đáy theo thiết kế với
chất lượng đảm bảo. Giảm chi phí về thời gian, nhân lực, vật tư, giá thành khoan;
Đảm bảo độ sâu và khoảng dịch đáy tiếp cận vỉa sản phẩm theo yêu cầu;
Đảm bảo an toàn trong suốt quá trình khoan và chống ống. Giảm thiểu tối đa
khả năng xảy ra sự cố;
- Lợi dụng được thiết bị, công nghệ và kĩ thuật hiện có.
2.2.1.3 Chọn profile giếng khoan
Theo các tài liệu địa chất và những yêu cầu của công tác khoan, cần phải chọn mặt
cắt của lỗ khoan sao cho tiêu hao vật tư và thời gian khoan ít nhất, mà vẫn đảm bảo
hoàn thành nhiệm vụ của lỗ khoan. Trong khoan định hướng ta có 5 dạng quĩ đạo
15
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
phổ biến. Tuy vậy, ở đây ta cần khoan định hướng có khoảng lệch đáy giếng lớn,và
giếng khoan cắt qua nhiều tầng sản phẩm, việc khai thác được tiến hành từ dưới lên
trên. Chính vì vậy ta chọn dạng quĩ đạo tiếp tuyến, được mô tả như dưới
Hình2.2 profin giếng
Profile giếng khoan thiết kế gồm:
- Đoạn thẳng đứng phía trên (1);
- Đoạn cắt xiên (2);
- Đoạn giữ ổn định góc xiên (3).
2.2.1.4. Những thông số kĩ thu ật để tính toán profile giếng khoan
Căn cứ vào yêu cầu thăm dò đ ịa chất cũng như yêu c ầu của bộ phận khai thác
đưa ra để việc thiết kế giếng khoan được chính xác. Dựa vào kinh nghiệm khi
khoancác giếng khoan tại mỏ Rồng, ta có thể chọn profile giếng khoan như sau:
Chiều sâu thẳng đứng của giếng khoan (tính từ bàn roto):
Chiều sâu đoạn thẳng đứng phía trên là
Khoảng dịch đáy là A = 830 m;
Góc phương vị của giếng là :
Cường độ cong Δi =
;
/100 m.
16
= 1020 m;
= 2340 m;
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
2.2.2. Tính toán profile giếng khoan
Bán kính cong:
R=
=
= 1008,12 m
(2.1)
Để đảm bảo khả năng đi qua tự do của bộ khoan cụ trong ống chống trong quá
trình khoan thì R >
(bán kính cong cực tiểu cho phép giới hạn làm việc của bộ
khoan cụ).
Ta có công thức
=
(2.2)
trong đó:
: Là tổng chiều dài của tuabin và choòng khoan:
= 9,2 + 0,52 = 9,72 m;
: Là đường kính choòng khoan, Dc = 444,5 mm;
: Là đường kính tuabin, dt = 244,4 mm;
k: Là khe hở giữa tuabin và thành giếng khoan, k = 5 ÷ 8 mm;
f: Là độ uốn của tuabin, f = 0,13.
.
trong đó:
: là mômen quán tính của tuabin,
= 0,049.dt4 = 17482,4
: khối lượng 1 cm chiều dài tuabin,
E: môđun đàn hồi của thép, E = 2,1.
= 1,987 kg;
kG/
.
Thay vào công thức ta có:
f = 6,65 mm;
= 79 m.
Như vậy R >
. Do đó thỏa mãn yêu cầu.
Góc nghiêng cực đại của giếng
=arccos
(2.3)
17
;
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
trong đó:
R= 1008
H=
-
= 2340 – 102
Thay vào công thức ta được
Đoạn thẳng đứng phía trên:
=
= 1020 m.
Đoạn cắt xiên tăng góc nghiêng thân giếng khoan:
h = R.sinα= 1008.sin
= 668 m;
a = R(1- cosα) = 1008(1 – cos
=
) = 253,4 m;
= 0.01745.1008.41,5=730
Σl =
+
ΣH =
= 1020 + 730 = 1750 m;
+ h = 1020 + 668 = 1688 m.
Đoạn ổn định góc nghiêng thân giếng khoan:
H' =
–
=
=
– h = 2340 – 1020 – 668 = 652 m;
=875
A' = H'.tgα = 652.tg
= 576,6 m.
Σa = a + A' = 253 + 576 = 830 m;
Σl=
ΣH=
+
+
= 1750 + 875= 2625 m;
+ h + H' = 1020 + 668 + 652 = 2340 m.
Như vậy ta có bảng thông số Profile của giếng khoan như sau:
Bảng 2.1. Bảng thông số Profile của giếng khoan
Dạng thân giếng
Chiều dài theo
Hình chiếu mặt cắt
Khoảng lệch
thân
Lên phương thẳng
đáy
giếng khoan
đứng
M
m
m
1020
1020
Đoạn thẳng
đứng phía trên
18
0
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
Đoạn cắt xiên
730
668
253
góc xiên
875
652
576
Tổng
2625
2340
830
Đoạn ổn định
2.3. Lựa chọn và tính toán cấu trúc giếng khoan
2.3.1. Mục đích – yêu cầu và cơ sở lựa chọn cấu trúc giếng
Cấu trúc của 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 dụng cụ khai thác, bộ khoan cụ, sửa chữa được tiến hành bình
thường;
- Chống được hiện tượng mất dung dịch khoan;
- Giếng khoan phải làm việc bình thường khi khoan qua tầng 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 c ột ống chống khai thác 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 s ửa chữa giếng
sau này.
2.3.2. Lựa chọn cấu trúc giếng khoan
Dựa vào các đặc điểm phân tích về điều kiện địa chất ở trên ta có thể lựa chọn
cấu trúc giếng như sau:
19
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
2.3.2.1. Cột ống chống định hướng
Căn cứ vào yêu cầu khai thác và đặc điểm khoan ngoài biển, vừa đảm bảo ngăn
cách nước biển, đảm bảo ổn định, ta chọn cột ống cách nước loại Φ720×16×D. Thi
công bằng phương pháp búa máy đóng ống xuống độ sâu 130 m.
2.3.2.2. Cột ống chống dẫn hướng
Ống dẫn hướng có tác dụng ngăn cho thành lỗ khoan ở phần trên không bị sập
lở, được thả hết tầng phủ, hoặc hết tầng đất đá bở rời phía trên. Theo tài liệu ta có thì
lớp đất đá Đệ Tứ bở rời mới hình thành, có độ gắn kết kém nên thành giếng khoan
dễ sập lở khi ta thay đổi chế độ khoan, hơn nữa ta phải đặt chân ống lên nóc tầng đất
đá ổn định. Vì vậy ta quyết định thả ống dẫn hướng tới chiều sâu 250 m, trám xi
măng toàn bộ chiều dài cột ống.
2.3.2.3. Cột ống trung gian thứ nhất
Qua phân tích cột địa tầng giếng khoan, ta thấy: theo chiều sâu địa tầng tới
1020 m, đất đá thuộc loại bở rời, có độ cứng từ I tới II theo độ khoan, và có hệ số
mở rộng thành M = 1,3. Chính vì vậy trong khoảng này ta có thể khoan với cùng chế
độ khoan mà không xẩy ra sự cố về kĩ thu ật. Khi chuyển sang tầng Mioxen trung và
tại đây sẽ bắt đầu bẻ xiên,nếu tiếp tục khoan mà không chống ống có thể xảy ra sự
cố khi bắt đầu khoan xiên nên ta chống ống.
2.3.2.4. Cột ống lửng thứ nhất
Sau khi thả cột ống chống trung gian thứ nhất, ta tiếp tục khoan qua tầng
Mioxen trung và đến độ sâu 1640 m chuyển sang tầng Mioxen hạ. Do gradien áp
suất vỉa không tăng đáng kể so với tầng trên nên ta có thể điều chỉnh thông số dung
dịch cho phù hợp và tiếp tục khoan qua tầng này đến nóc tầng Oligoxen ở độ sâu
1900 m. Sau đó ta cần tiến hành chống cột ống lửng thứ nhất đến hết độ sâu 1900 m
và trám xi măng toàn bộ cột ống chống.
2.3.2.5. Cột ống lửng thứ hai
Sau khi đã ch ống ống đến nóc của tầng Oligoxen ta tiến hành khoan hết tầng
Oligoxen trên và dưới, trong khoảng này có áp suất vỉa và áp suất vỡ vỉa có sự
chênh lệch nhỏ nên ta sẽ dùng dung dịch để khống chế sự khác nhau đó và tiến hành
khoan qua tầng Oligoxen đến nóc của tầng móng, khi nào gặp đá ổn định ta sẽ dừng
20
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
lại và chống ống lửng. Dự kiến sẽ khoan đến độ sâu 2290m và chống ống lửng từ độ
sâu 1900m đến 2290m rồi trám xi măng toàn bộ cột ống.
2.3.3. tính toán cấu trúc giếng khoan
Nguyên tắc của việc tính toán đường kính ống chống và đường kính cho
choòng là bắt đầu từ đường kính của ống chống khai thác để tính toán đường kính
của các choòng khoan và các ống chống phía ngoài. Việc tính toán phải đảm bảo
cho quá trình khoan cũng như quá trình th ả các ống chống được tiến hành thuận lợi.
* Công thức tính toán đường kính choòng khoan:
=
Trong đó:
+Δ
(2.4)
– là đường kính choòng khoan.
– là đường kính mupta ống chống.
Δ - là khoảng hở cho phép giữa đầu nối ống chống và thành giếng khoan.
* Công thức tính đường kính trong ống chống:
=
+ (6 ÷ 8).
Trong đó:
(2.5)
– là đường kính trong của ống chống.
– là đường kính của choòng khoan để khoan cấp đường kính tiếp theo.
Từ hai công thức trên ta tính đường kính của choòng và ống chống.
Đoạn giếng thân trần
Giếng khoan N0 203b-RC-2 được dự tính nếu quá trình thăm dò mà tr ữ
lượng
đủ điều kiện về khai thác thì sẽ khai thác ở dạng thân trần, đoạn mở vỉa sản
phẩm được khoan từ chiều sâu 2290m đến 2340m. Theo yêu cầu về thăm
dò cũng như v ề khai thác thì đoạn giếng này ta lựa chọn choòng khoan có
đường kính 165,1 (mm)
Ống chống lửng thứ hai. (ống chống khai thác)
Đường kính trong ống chống lửng:
theo công thức (2.5) thì
= 165,1+ (6 ÷ 8) =>
= 171,1 ÷ 173,1mm. Tra bảng
tiêu chuẩn API về đường kính ống chống ta chọn ống chống lửng thứ hai có đường
21
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
kính là 178 mm .Đường kính mupta ống chống 178mm là
=196mm.
- Đường kính choòng để khoan cho ống chống lửng thứ nhất : Theo công thức
(2.4)
=
+∆
Tra bảng ta có: ∆= 20÷25mm, thay vào công thức (2.4) ta được:
= 216÷221mm.
Tuy nhiên, khoảng khoan này có hệ số mở rộng thành giếng là M = 1, 1 và
theo kinh nghiệm của các giếng đã khoan trước đó, việc khoan chống ống 178 có thể
thực hiện được bằng choòng khoan có đư ờng kính bằng 215,9 mm (đường kính
giếng khoan sẽ bằng 237, 5 mm với hệ số mở rộng thành là 1,1). Như vậy ta chọn
choòng khoan để chống ống 178 là:
= 215,9 mm (8 1/2").
* Ống chống lửng thứ nhất.
- Đường kính trong ống chống lửng thứ nhất:
=
+ (6 ÷ 8) = 221,9 ÷ 223,9mm
Tra bảng tiêu chuẩn API về đường kính ống chống ta chọn ống chống lửng
thứ nhât có đường kính 245mm (9 5/8").
Đường kính mupta ống chống 245mm là
= 270mm. - Đường kính choòng
khoan để chống ống 245mm là:
+∆
=
Tra bảng ta có ∆=25÷30mm. Vậy
= 295 ÷ 300
Tra bảng tiêu chuẩn API về đường kính choòng khoan ta chọn choòng có
đường kính 311,1mm (12 1/4").
*Ống chống trung gian
- Đường kính trong của ống chống trung gian :
=
+( 6 ÷ 8)mm = 316,1 ÷ 318,1mm
Tra bảng tiêu chuẩn API về đường kính ống chống ta chọn ống chống trung
gian có đường kính 340mm (13 3/8")
Đường kính mupta ống chống:
=365mm -Đường kính choòng khoan để chống
ống 340mm là:
22
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
=
+∆
Tra bảng ta có ∆=35÷45mm Vậy
=400÷410
Tra bảng tiêu chuẩn API về đường kính choòng ta có:
=444,5mm (17 1/2").
* Ống chống dẫn hướng
- Đường kính trong của ống chống dẫn hướng
=Dc.3+( 6 ÷ 8)mm = 450,5 ÷ 452,5mm
Tra bảng tiêu chuẩn API về đường kính ống chống ta chọn ống chống trung
gian thứ nhất có đường kính 508 (20").
Đường kính mupta ống chống:
=608mm -Đường kính choòng khoan đ ể
chống ống 508mm là:
+∆
=
Tra bảng ta có ∆=50÷85mm Vậy
=658÷6693mm
Tra bảng tiêu chuẩn API về đường kính choòng ta có:
=660,4mm (26").
* Ống định hướng (ống cách nước).
Ống này đã được chọn để thi công trong quá trình xây dựng giàn khoan. Ống
này có đường kính 720mm (30"). Được khoan bằng choòng có đư ờng kính
660,4mm kết hợp sử dụng thiết bị mở rộng thành có đường kính 914,4mm (36").
Như vậy ta có bảng tổng kết của công việc lựa chọn đường kính choòng khoan,
đường kính ống chống, chiều sâu thả và chiều cao trám xi măng như
Bảng 2.2. Bảng cấu trúc giếng khoan N0 203b-RC-2
Loại
ống
Chiều
sâu
Đường kính
Đường kính
Chiều
trám, m
chống
thả, m
ống, mm
choòng, mm
Định hướng
0 130
720
Đóng
máy
Dẫn hướng
0 250
508
660.4
23
búa
0
cao
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
Trung gian
0 1020
340
444,5
0
Ống lửng thứ
1020 1900
245
311,1
900
1900 2290
178
215,9
1750 2290
165,1
2290 2340
nhất
Ống lửng thứ
hai
Đoạn giếng thân trần
Như vậy ta có cấu trúc giếng khoan
24
EBOOKBKMT.COM – Cộng đồng chia sẻ tài liệu kỹ thuật
Hình 2.3 cấu trúc giếng khoan
25
