MƠN HỌC
KHOAN VÀ HỒN THIỆN GIẾNG
HỆ THỐNG THIẾT
BỊ KHOAN
NỘI DUNG
PHÂN LOẠI
Các thiết bị khoan trên đất liền
Các thiết bị khoan biển
CÁC HỆ THỐNG CHÍNH CỦA GIÀN KHOAN
Tháp khoan và cấu trúc dưới tháp
Hệ thống cung cấp năng lượng
Hệ thống nâng tha
Hệ thống xoay
Hệ thống tuần hoàn dung dịch
Hệ thống đo
Hệ 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 động (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 hoặc xe lăn khổng lồ. Các thiết bị khoan này được
phép di chuyển nguyên bộ ở cự ly ngắn. Khi cần di chuyển
xa, thiết bị phai được tháo rời từng phần riêng biệt.
HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN
6
Các thiết bị khoan cố định
Được
sử dụng để
khoan các giếng sâu
và siêu sâu. Các bộ
phận chính trên giàn
có thể được tháo rời
thành từng môđun, dễ
dàng vận 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
nội địa, mặt nước yên tĩnh và nông (khoang 3 - 5 m), giếng
khoan được thực hiện từ sàn xà lan, tại vị trí khoan, xà lan
được làm ngập và nằm trực tiếp lên đáy.
HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN
8
Các giàn khoan biển di động
Có thể lắp đặt các thiết bị đầu giếng và thiết bị chống phun
ngay dưới sàn khoan (nếu mực nước biển nhỏ hơn 60 m)
hoặc dưới đáy biển (nếu mực nước biển sâu hơn 60 m)
Cột ống bao (riser) có đường kính khoang 30 - 36 in. nối
liền miệng 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 một
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 việc
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 việc.
Các thiết bị đặt 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 đặc biệt lắp từ hai hoặc nhiều khoang chứa nước dưới
các chân đế, giúp tàu nổi lưng chừng, tạo thế ổn định giàn tốt nhất
Nhờ có hệ thống máy tính điện tử, hệ thống kiểm soát dằn được tự
động giữ độ 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 động cao nhất và thường được
sử dụng cho các giếng khoan tìm kiếm, thăm
dò xa đất liền.
Có thể vận hành trong vùng biển có chiều
sâu mức nước từ 30 - 2000 m đôi khi đến
2800 m (6000 ft).
Hệ thống định vị động học có kha năng hiệu
chỉnh tự động vị trí thiết bị khoan nhờ các
động cơ đẩy dọc (propellors) và đẩy ngang
(thrusters) gắn trên tàu. Các động cơ này
được kích hoạt và điều khiển bằng hệ 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, một
số giàn khoan thế hệ mới có chân đế bằng bê tông cốt thép.
Các chân đế của giàn khoan được cắm vững chắc xuống đáy biển.
Từ một giàn khoan cố định có thể khoan 16 - 32 giếng, hoặc 40
giếng đối với một số giàn đặc biệt.
HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN
13
Các thiết bị khoan biển khác
Công nghệ tiên tiến hiện 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 bộ
khoan cụ, cột ống chống trong quá trình làm việc
Hệ thống cung cấp năng lượng để vận hành tất ca các loại
máy móc trên giàn
Hệ thống nâng tha để nâng tha bộ khoan cụ
Hệ thống rôto để quay bộ khoan cụ
Hệ thống tuần hoàn để tuần hoàn dung dịch trong giếng
khoan và đưa mùn khoan lên bề mặt
Hệ thống đo trong khi khoan: đo và ghi lại tất ca các thông
số khoan, tính chất của đất đá và chất lưu
Hệ 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
vật. Trong tháp có bố trí hệ thống palăng, nơi dựng cần khoan và
một 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 gập, 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 hệ thống đầu giếng, thiết bị miệng giếng và thiết bị
chống phun.
Cấu trúc dưới tháp có thể độc lập với tháp.
HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHOAN
25