Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị chỉnh xiên trong công tác khoan xiên tại mỏ bạch hổ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

PHẠM HUY DŨNG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ
SỬ DỤNG THIẾT BỊ CHỈNH XIÊN TRONG CÔNG TÁC
KHOAN XIÊN TẠI MỎ BẠCH HỔ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

PHẠM HUY DŨNG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ
SỬ DỤNG THIẾT BỊ CHỈNH XIÊN
TRONG CÔNG TÁC KHOAN XIÊN TẠI MỎ BẠCH HỔ
Chuyên ngành: Kỹ thuật Khoan , Khai thác và Cơng nghệ Dầu khí
Mã số: 60.53.50

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. HOÀNG DUNG

HÀ NỘI - 2012

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ kỹ thuật này là của riêng tôi, do tôi
trực tiếp làm dưới sự hướng dẫn của thầy giáo hướng dẫn.
Các số liệu kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực và chưa
từng công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác.

Tác giả luận văn

Phạm Huy Dũng


MỤC LỤC
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ, đồ thị

MỞ ĐẦU………………………………………………………………... 1
1. Tính cấp thiết của luận văn…………………………………….... .2
2. Mục đích và nhiệm vụ của luận văn…………………………….. .2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu……………………………….. .2
4. Nội dung của đề tài……………………………………………….. .2
5. Phương pháp nghiên cứu…………………………………………. 2
6. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận văn………….. .3
7. Cấu trúc của luận văn……………………………………………. 3

CHƯƠNG 1- KHÁI QUÁT VỀ KHOAN XIÊN.. ………………...4
1.1 NHU CẦU KHOAN XIÊN ............................................................ 4
1.2 CÁC DẠNG QUỸ ĐẠO( PROFILE) GIẾNG KHOAN XIÊN ......... 5
1.2.1. Dạng quỹ đạo hình chữ S- 5 đoạn ................................................... 6
1.2.2. Dạng quỹ đạo hình chữ S- 4 đoạn….…………………………………. 9
1.2.3. Dạng quỹ đạo hình chữ S- 3 đoạn ................................................. 10
1.2.4.Dạng quỹ đạo tiếp tuyến ............................................................ 11
1.2.5.Dạng quỹ đạo hình chũ J . .......................................................... 11
1.3 CÁC YÊU CẦU TRONG KHOAN XIÊN ..................................... 12
1.4 PHƯƠNG PHÁP KHOAN XIÊN ÁP DỤNG TRONG KHOAN
XIÊN ................................................................................................ 13
1.4.1. Phương pháp khoan khi khoan thẳng đứng ................................. 13
1.4.2. Phương pháp khoan xiên khi cắt xiên......................................... 13


1.4.2.1 Khoan Roto với máng xiên ...................................................... 13
1.4.2.2. Khoan bằng động cơ đáy ........................................................ 14
1.4.2.3. Khoan bằng động cơ RSS ....................................................... 19
CHƯƠNG 2- TRANG THIẾT BỊ TRONG KHOAN XIÊN TẠI XNLD
VIETSOPETRO ............................................................................... 22
2.1. THIẾT BỊ KHOAN.................................................................... 22
2.1.1 Các loại thiết bị khoan đang sử dụng ở mỏ Bạch Hổ........................ 22
2.1.2. Động cơ trục vít và đặc tính kĩ thuật của nó. .................................. 23
2.1.2.1 Cấu tạo động cơ trục vít............................................................. 23
2.1.2.2 Nguyên lý làm việc, sự truyền động thủy lực trong động cơ trục vít 35
2.1.2.3 Thơng số kĩ thuật và đường đặc tính của động cơ khoan trục vít ..... 37
2.2 TRANG THIẾT BỊ KHOAN XIÊN KẾT HỢP VỚI MÁNG XIÊN..49
2.3 TRANG THIẾT BỊ KHOAN XIÊN SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐÁY.... 49
2.4 TRANG THIẾT BỊ KHOAN XIÊN SỬ DỤNG RSS ...................... 49
2.5 THIẾT BỊ ĐO THÔNG SỐ GIẾNG KHOAN TRONG QUÁ TRÌNH

KHOAN- MWD................................................................................. 50
2.5.1 ModuleD&I(Directional Module) .................................................. 52
2.5.2 Module pin ................................................................................. 57
2.5.3 Pulser Module............................................................................. 58
2.5.4 Cơ cấu kết nối( Interconnect) ........................................................ 61
2.5.5 Pressure Transducer (PT) ............................................................. 61
2.5.6 Safe Area Power Supply( SAP) ..................................................... 61
2.5.7 Remote Terminal( RT) ................................................................. 63
2.5.8 Máy tính( Computer) ................................................................... 63
2.6 DỤNG CỤ KHOAN ..................................................................... 65
2.6.1 Chng khoan............................................................................. 65
2.6.2 Máng xiên .................................................................................. 66


2.6.3 Đầu nối cong .............................................................................. 67
2.6.4 Bộ định tâm ................................................................................ 67

CHƯƠNG 3- THỰC TRẠNG KHOAN XIÊN HIỆN NAY CỦA
VSP TẠI MỎ BẠCH HỔ …………………………………………….68
3.1 TÌNH HÌNH KHOAN XIÊN TẠI MỎ BẠCH HỔ…………………..68
3.2 CÁC PHỨC TẠP VÀ SỰ CỐ XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH
KHOAN……...……………………………………………………………...69
3.2.1 Các hiện tượng sạt lở và giải pháp khắc phục.................................. 69
3.2.1.1 Nguyên nhân ............................................................................ 69
3.2.1.2 Dấu hiệu nhận biết .................................................................... 70
3.2.1.3 Các biện pháp ngăn ngừa ........................................................... 70
3.2.2 Hiện tượng kẹt mút bộ cần khoan và giải pháp phòng ngừa .............. 71
3.2.2.1 Các nguyên nhân gây kẹt bộ cần khoan ....................................... 71
3.2.2.2 Các biện pháp ngăn ngừa ........................................................... 71
3.2.3 Hiện tượng lệch quỹ đạo và giải pháp khắc phục ............................. 72

3.2.3.1 Nguyên nhân ............................................................................ 72
3.2.3.2 Giải pháp khắc phục.................................................................. 72
3.3 NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH KHOAN XIÊN
......................................................................................................... 72
3.3.1 Đặc điểm địa chất........................................................................ 72
3.3.2 Yếu tố kĩ thuật........................................................................... 74
3.3.3 Yếu tố công nghệ ....................................................................... 74
3.3.3.1 Chế độ khoan ........................................................................... 74
3.3.3.2 Chất lượng dung dịch ................................................................ 74

CHƯƠNG 4- GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG
TRONG THIẾT BỊ KHOAN XIÊN…………………………….76


4.1 MỘT SỐ NHIỆM VỤ ĐẶT RA…………………………………….76
4.2 GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ DIỀU CHỈNH LƯU LƯỢNG BƠM KHI
KHOAN BẰNG ĐỘNG CƠ TRỤC VÍT ............................................. 76
4.2.1 Thay đổi lưu lượng bằng phương pháp ghép bơm............................ 79
4.2.2 Thay đổi lưu lượng bằng cách điều chỉnh van tiết lưu ...................... 79
4.3 GIẢI PHÁP KĨ THUẬT SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ TRỤC VÍT .......... 81
4.3.1 Yêu cầu thiết bị ( chọn động cơ theo đường kính giếng khoan) ......... 81
4.3.2 Yêu cầu về nhân công .................................................................. 82
4.3.3 Yêu cầu về quy trình, thao tác sử dụng thiết bị ................................ 82
4.3.3.1 Đưa động cơ lên sàn khoan ........................................................ 82
4.3.3.2 Thử động cơ trên bề mặt ............................................................ 83
4.3.3.3 Đặt và chỉnh góc lệch động cơ.................................................... 83
4.3.3.4 Thả động cơ vào giếng khoan..................................................... 85
4.3.4 Yêu cầu kiểm tra thiết bị .............................................................. 88
4.4 GIẢI PHÁP KĨ THUẬT SỬ DỤNG THIẾT BỊ RSS ...................... 88
4.4.1 Sử dung thiết bị RSS- POWERDRIVE của Schlumberger ................ 89

4.4.2 Sử dụng thiết bị RSS- AUTOTRAK của Baker Hughes ................... 92
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................. 94
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................. 96


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
VSP: Xí nghiệp liên doanh Vietsopetro
SLB: Slumberger
BHI: Baker Hughes
RSS: Rotary Steerable System
LWD: Logging While Drilling
MWD: Measurement While Drilling


DANH MỤC CÁC BẢNG
TÊN BẢNG BIỂU

TRANG

Bảng 2.1 Đặc tính làm việc động cơ khoan trục vít 6 ¼ ” 4/5 lobe 7.5 stage 43
Báng 3.1: Sơ lược cột địa tầng vùng mỏ Bạch Hổ

73

Bảng 4.1 Bảng đặc tính kỹ thuật của các loại động cơ khoan trục vít hiện có ở
XNLD Vietsopetro

77

Bảng 4.2 Bảng lựa chọn đường kính chng theo đường kính từng loại

động cơ

82

Bảng 4.3 Mơmen vặn khớp nối cong

84

Bảng 4.4 Điều kiện cho phép quay rotor khi khoan bằng động cơ trục vít

87

Bảng 4.5 Đặc tính kỹ thuật của hệ roto điều khiển kiểu mới Power DriveV 90


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
HÌNH VẼ

TRANG

Hình 1.1 Khoan xiên nhiều giếng từ một vị trí

5

Hình 1.2 Quỹ đạo hình chữ S- 5 đoạn

6

Hình 1.3 Quỹ đạo hình chữ S- 4 đoạn

9

Hình 1.4 Quỹ đạo hình chữ S- 3 đoạn

10

Hình 1.5 Dạng quỹ đạo tiếp tuyến

11

Hình 1.6 Quỹ đạo hình chữ J

11

Hình 1.7 Chng kết hợp với máng xiên

14

Hình 1.8 Tầng cánh của tuabin khoan

16

Hình 1.9 Một đoạn phần cơng tác của động cơ khoan trục vít

17

Hình 1.10 Hệ thống “ push the bit”

20

Hình 1.11 Hệ thống “ point the bit”

21

Hình 2.1 Cấu tạo động cơ trục vít

23

Hình 2.2 Sơ đồ tổng thể động cơ khoan trục vít

24

Hình 2.3 Van thơng

24

Hình 2.4 Phần cơng tác tạo cơng suất

26

Hình 2.5 Mặt cắt ngang rot ova stator động cơ trục vít

27

Hình 2.6 Khớp nối cong

29

Hình 2.7 Trục các đăng dẫn dộng

32

Hình 2.8 Hệ thống ổ bi

34

Hình 2.9 Mặt cắt sơ đồ bộ phận làm việc

36

Hình 2.10 Sơ đồ hệ thống thử nghiệm động cơ khoan trục vít

43

Hình 2.11 Biểu đồ tương quan giữa momen và tốc độ quay so với số mũi rãnh
xoắn của rotor và stator

46

Hình 2.12 Đường đặc tính tổng hợp của động cơ trục vít

48


Hình 2.13 Sơ đồ hoạt động của hệ thống MWD

50

Hình 2.14 Khối chính trong D&I Module

53

Hình 2.15 Xác định góc nghiêng

55

Hình 2.16 Xác định góc phương vị

56

Hình 2.17 Helix và Moleshoe

59

Hình 2.18 Quá trình tạo xung

60

Hình 2.19 Interconnect và 2 kiểu định tâm

61

Hình 2.20 Pressure Transucer

62

Hình 2.21 Thiết bị SAP

63

Hình 2.22 Thiết bị RT

63

Hình 4.1 Thao tác đặt góc lệch động cơ

85


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận văn
Dầu khí là một ngành công nghiệp lớn trên thế giới. Công nghiệp dầu
khí Việt Nam tuy phát triển chưa lâu nhưng đã đạt được nhiều thành tựu đáng
kể, đóng góp tỉ trọng GDP cao so với các ngành khác và trở thành ngành công
nghiệp mũi nhọn đưa đất nước ta tiến lên con đường cơng nghiệp hố hiện
đại hố. Với việc thành lập Xí nghiệp liên doanh Vietsopetro( VSP) năm
1981, chính thức đi vào khai thác năm 1986 ở hai mỏ Bạch Hổ và Mỏ Rồng
nền cơng nghiệp dầu khí Việt Nam đã có bước khởi đầu khá quan trọng. Và
cho tới nay sự hiện diện của các cơng ty dầu khí nước ngồi như BP, BPH,
Mobil, Schlumbeger, Halliburton….đưa nền cơng nghiệp dầu khí Việt Nam
lên tầm cao mới.
Trong thời gian qua, Xí nghiệp Khoan và Sửa Giếng thuộc XNLD
Vietsovpetro đã sử dụng công nghệ khoan xiên bằng động cơ đáy vào các
giếng khoan tìm kiếm thăm dị và khai thác dầu khí cho các giàn khoan di
động và cố định bước đầu đạt được nhiều kết quả khả quan, tiết kiệm được
đáng kể chi phí nhờ khả năng chỉnh xiên nhanh và hiệu qủa.
Công nghệ khoan là một bộ phận quan trọng của ngành cơng nghiệp
Dầu khí. Việc lựa chọn phương pháp khoan xiên sao cho phù hợp với từng

giếng khoan cụ thể là vấn đề đáng quan tâm. Cho đến nay Xí nghiệp liên
doanh Vietsopetro ( VSP) đã đưa vào sử dụng loại động cơ khoan trục vít,
khoan tuabin và thiết bị khoan xiên thế hệ mới thuê của các cơng ty nước
ngồi. Đặc biệt những thiết bị th của nước ngồi hiện nay chỉ cho th chứ
khơng bán cơng nghệ. Vì thế cần nhanh chóng nghiên cứu giải pháp nâng cao
hiệu quả sử dụng thiết bị khoan xiên tại mỏ Bạch Hổ.
Hiện nay trên thế giới đang sử dụng thiết bị chỉnh xiên mới “ Rotary
steerable systems (RSS) ”. Thiết bị này có khả năng chỉnh xiên nhanh và hiệu


2

quả hơn rất nhiều khoan xiên bằng động cơ đáy. Rút ngắn thời gian thi cơng
giếng khoan. Vì vậy RSS là loại thiết bị rất cần sử dụng trong thi công giếng
khoan của VSP nhưng phải thuê.
Hiện tại, các kĩ sư phần lớn chưa nắm được cộng nghệ và thiết kế thiết
bị khoan xiên th của nước ngồi. Do đó, đề tài luận văn “ nghiên cứu giải
pháp nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị khoan xiên tại mỏ Bạch Hổ” là hết
sức cần thiết, đòi hỏi cấp bách mang tính cấp thiết và thời sự.
2. Mục đích và nhiệm vụ của luận văn
a. Mục đích nghiên cứu: Đưa ra giải pháp công nghệ, kĩ thuật nâng cao
hiệu quả sử dụng thiết bị khoan xiên tại mỏ Bạch Hổ.
b. Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Tổng quan lại tình hình khoan xiên của VSP
- Nghiên cứu lí thuyết kết hợp với thực tế để đề xuất giải pháp công
nghệ.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
a. Đối tượng nghiên cứu: công nghệ, thiết bị chỉnh xiên trong thi công
giếng khoan định hướng.
b. Phạm vi nghiên cứu: các giếng khoan xiên tại mỏ Bạch Hổ

4. Nội dung của đề tài
- Tìm hiểu về thiết bị khoan xiên đang sử dụng tại VSP
- Tìm hiểu các phương pháp kho� lên để xem xét
khả năng làm mát và bôi trơn ổ chứa bi (xem xét sự thốt dung dịch ở phần
bên ngồi trục ngay bên trên đầu nối với choòng khi bơm 4 – 10 % thể tích
dung dịch thốt qua khe hở đó)
- Lắp chng khoan và tiến hành thả cần nếu khơng phải đặt hoặc chỉnh
góc lệch.
4.3.3.3 Đặt và chỉnh góc lệch động cơ:
- Đưa động cơ về vị trí thuận tiện
- Lắp khóa máy để giữ và tháo lắp khớp chỉnh góc
- Tháo khớp nối giữa vịng chỉnh góc thân động cơ 2- 3 vòng


84

- Kéo phần trên của động cơ lên khoảng 2 – 3 cm để lộ các bánh răng ở
bên trong vịng chỉnh góc
- Dùng khóa xích hay vịng chỉnh góc sao cho giá trị góc lệch ghi trên
vịng trùng với giá trị tương ứng ghi bên dưới thân động cơ
- Hạ nhẹ nhàng phần trên của động cơ xuống để các bánh răng khớp lại
với nhau
- Đảo lại vị trí của 2 khóa máy
- Xiết chặt khớp nối cong lại tương ứng với mômen đã quy định theo
bảng :
Bảng 4.3 Mômen vặn khớp nối cong

LOẠI ĐỘNG CƠ

ANADRILL

BLACKMAX

A962

81 500 Nm

81 300 Nm

A800

47 500 Nm

54 230 Nm

A675

34 000 Nm

29 830 Nm

A475

12 500 Nm

16 270 Nm


85

Hình 4.1 Thao tác đặt góc lệch đầu nối cong trên động cơ .
4.3.3.4 Thả động cơ vào giếng khoan:
- Khi choòng khoan được đưa tới gần sát đáy giếng ngưng thả bơm rửa
và tăng lưu lượng bơm tới giá trị đã tính tốn và ghi lại áp suất khơng tải P0
- Trước khi khoan cần phải đặt phin lọc trên đầu cột cần khoan và cần
phải kiểm tra thường xuyên công việc này khi tiếp cần


86

- Thả từ từ choòng tới sát đáy giếng khoan và tăng dần tải trọng lên
choòng Áp suất của bơm lúc này cũng đồng thời tăng lên dần. Quá trình
khoan được bắt đầu.
- Cần ghi nhớ rằng áp suất bơm và mơmen xuất hiện lên chng tỉ lệ
thuận với tải trọng tác dụng lên choòng
- Tiếp tục tăng đều tải trọng lên choòng đồng thời quan sát đồng hồ áp
suất cho tới khi áp suất bơm đạt giá trị yêu cầu tối đa (áp suất làm việc tối đa
P1)
- Hiệu số giữa áp suất làm việc giữa áp suất làm việc P1 và áp suất
không tải P0 được gọi là áp suất chênh lệch và được ký hiệu là ∆P
∆P = P1– P0
- Giá trị áp suất chênh lệch. Tối đa ∆P = 60% – 75 % giá trị tổn hao áp
suất cực đại của động cơ (đã có chỉ dẫn của mỗi loại động cơ trong đặc tính
kỹ thuật của chúng). Thông thường tùy từng trường hợp cụ thể phụ thuộc vào
từng loại động cơ ta lấy ∆P = 10 – 20 at
- Khi đạt tới áp suất làm việc tối đa P1 ngừng tăng tải chờ để choòng
khoan có đủ thời gian phá hủy đất đá áp suất bơm sẽ giảm nhỏ hơn P1 tiếp tục
tăng đều tải trọng lên choòng cho tới khi áp suất tăng trở lại và đạt tới giá trị
P1. Quá trình khoan được tiếp tục
- Trong suốt quá trình khoan đặc biệt trong khi khoan chỉnh xiên cố

gắng luôn giữ cho áp suất bơm khơng đổi bằng giá trị P1 vì nếu vượt quá giá
trị này thì động cơ sẽ bị quá tải động cơ ngừng quay
- Cần chú ý rằng sự ngừng quay của động cơ do quá tải làm giảm tuổi
thọ một cách đáng kể của động cơ vì vậy cần chú ý để hiện tượng ngừng quay
động cơ không xảy ra trong khi khoan.


87

- Khi có hiện tượng động cơ ngừng quay do quá tải cần khẩn trương
ngay lập tức ngừng quay rotor (nếu khoan có quay rotor) tắt bơm trước khi
kéo chng khỏi đáy giếng khoan.
- Việc lựa chọn chế độ khoan tối ưu có thể tiến hành bằng cách thay đổi
tải trọng lên choòng trong phạm vi cho phép sao cho
P0 < P < P1
Thực chất ở đây là lựa chọn chênh lệch áp suất trong khi khoan để để đạt
được tốc độ khoan cơ học lớn nhất.
- Khi khoan bằng động cơ sự truyền tải tới choòng khoan thực hiện được
tốt khi kết hợp quay rotor (đặc biệt tại những đoạn có góc lệch lớn) . Tuy
nhiên cần biết rằng khi khoan có quay rotor đều có hại cho động cơ ngay cả
khi góc lệch bằng 0 độ
- Khi cần thiết phải kéo choòng lên khỏi đáy giếng để đo góc tiếp cần
dạo cần phải kéo lên từ từ để tránh gây giảm đột ngột mômen ở stator. Tốt
nhất chỉ kéo chng lên khi chng đang quay khơng tải.
Bảng 4.4 Điều kiện cho phép quay rotor khi khoan bằng động cơ trục vít.
CƯỜNG ĐỘ LỆCH

GĨC LỆCH LỚN

CỰC ĐẠI CỦA THÂN

NHẤT CHO PHÉP

GIẾNG

QUAY ĐỘNG CƠ

( 0/10 m)

( Độ )

A962 M

2.95

1.50

A800 M

3.61

1.50

A675 M

5.91

1.50

A475 M

8.53

1.50

LOẠI ĐỘNG CƠ


88

4.3.4 Yêu cầu kiểm tra thiết bị
- Phải thận trọng khi kéo động cơ có đặt góc lệch lớn qua những khoảng
chiều sâu đặt chân đế ống chống qua hệ thống ngăn cách nước, hệ thống đối
áp.
- Khi khoan doa ngược hoặc xi phải ln duy trì bơm tuần hồn và
quay rotor nếu động cơ có đặt góc. Thận trọng để tránh việc cắt thân khi doa
qua.
- Khi kéo cần lên tới miệng giếng trước khi tháo động cơ phải tiến hành
các công việc sau:
+ Kiểm tra làm việc của van thơng.
+ Đối với động cơ kiểm tra tình trạng mỡ bơi trơn ổ chứa bi xem xét sự
thốt dung dịch ở phần bên ngoài trục ngay bên trên đầu nối với choòng
+ Rửa sạch bên trong động cơ bằng cách cho vòi nước vào đầu trên của
động cơ buộc lại kéo động cơ lên cho choòng khoan vào cối tháo chng lắp
khóa giữ thân động cơ quay nhẹ rotor đồng thời mở vòi nước để chảy qua
động cơ cho tới khi thấy nước chảy ra đã sạch
+ Rửa sạch phần bên ngồi động cơ bằng nước.
+ Tháo chng khoan ra khỏi động cơ.
+ Kiểm tra độ dơ của choòng khoan xác định tình trạng làm việc của
chúng.

Quy cách kiểm tra bảo dưỡng sơ bộ động cơ sau khi khoan xong :
+ Kiểm tra độ dơ dọc trục của động cơ
+ Làm sạch động cơ trước khi gửi về bờ.
4.4 GIẢI PHÁP KĨ THUẬT SỬ DỤNG THIẾT BỊ RSS
Hiện nay trên thế giới sử dụng rất nhiều động cơ RSS của nhiều hãng khác
nhau như SLB, BHI..Công nghệ khoan xiên định hướng và đo trong quá trình
khoan đã đem lại hiệu quả rất cao khả năng trong việc kiểm soát quỹ đạo


89

giếng. Phương pháp khoan ngày càng được hoàn thiện nhờ đồng bộ hóa thiết
bị khoan, lựa chọn các loại chng khoan, tối ưu hóa tải trọng lên chng, sử
dụng các loại dung dịch mới và phương pháp làm sạch hiệu quả cao.
Sự xuất hiện hệ thống khoan định hướng xoay trong những năm gần đây đã
tiến một bước quan trọng tiếp tục hồn thiên cơng nghệ khoan. Hệ thống
khoan rơto điều khiển dễ dàng thi cơng thân giếng ngang có chiều dài lớn
trong tầng sản phẩm, bảo đảm sự kiểm sốt hồn tồn phương dịch chuyển, có
thể khoan bằng chng lệch tâm cũng như khoan trong các điều kiện địa chất
phức tạp, đá vụn nát và khơng ổn định. Ngồi việc bảo đảm thực hiện các quá
trình thao tác khoan đặc biệt và phức tạp, hệ thống rôto điều khiển cho phép
nâng cao vận tốc khoan.
4.4.1 Sử dung thiết bị RSS- POWERDRIVE của Schlumberger
Hệ thống định hướng xoay khoan thẳng đứng của cơng ty
Schlumberger có khả năng ngăn ngừa sự chệch thân giếng khỏi phương thẳng
đứng hoặc khôi phục lại trạng thái thẳng đứng của thân giếng. Hệ thống rotor
có nhiều cỡ đường kính khoan khác nhau. Chúng bảo đảm khoan giếng với
chất lượng cao và tống thoát mùn khoan rất hiệu quả nhờ hệ thống quay liên
tục, làm giảm nguy cơ sự cố kẹt bộ dụng cụ khoan và tạo điều kiện thuận lợi
để gia tăng tốc độ khoan cao.

PowerDrive - là dịng thiết bị hệ điều khiển rơto cho phép tối ưu hóa
khoan xiên-định hướng. Tất cả các bộ phận ngồi đều quay làm cho việc tống
thốt mùn từ trong giếng lên mặt đất, truyền momen quay đến chịong rất hiệu
quả, nhờ đó cho phép nâng cao tốc độ khoan và giảm nguy có kẹt cơ học và
chênh áp.
Đặc điểm cấu tạo của PowerDrive là tất cả các phần tử bên ngoài quay
liên tục trong thời gian khoan.


90

Power Drive có các ưu điểm :
- Ứng dụng cơng nghệ làm lệch “Push the Bit”.
- Việc thu nhận các số liệu trong chế độ thời gian thực tế khi sử dụng
máy đo từ xa PowerPulse hoặc TeleScope.
- Đo góc lệch và góc phương vị trong chế độ thời gian thực trực tiếp
gần choòng.
- Đo mức độ rung và tải trọng lên bộ khoan cụ đáy trực tiếp gần
choòng.
- Đo trực tiếp vận tốc quay của choòng khoan.
- Đo tia gamma trong chế độ thời gian thực trực tiếp gần choòng để
điều khiển các tham số giếng.


91

Bảng 4.5 Đặc tính kỹ thuật của hệ roto điều khiển kiểu mới Power
DriveV
POWERDRIVE V

475

675

825

900/1100

Tần số quay tối đa,

250

220

220

200

Nhiệt độ làm việc tối đa, 0C 257/302

257/302

257/302 257/302

Tải trọng max. lên choòng,

50

65

65

65

4

16

16

48

220-400

320-650 480-

(vg/phút)

(lbx1000)
Momen max lên choòng,
(ft-lb.x1000)
Lưu lượng, (gall./min)

480-1900

1900
Độ chênh áp trên choòng,

600-800

600-800 600-

(psi)
Áp suất làm việc tối đa

600-800

800
20000

20000

20000

Tự động

Tự động Tự

2000

(psi)
Hệ thống kiểm tra độ thẳng
đứng
Đường kính thân giếng (in)

Tự động

động
5 ¾ - 6 1/2 8 1/2 – 9

10 5/8

12 ¼ - 22

7/8

Hệ thống Power Drive V được sử dụng để duy trì quỹ đạo thẳng đứng
của thân giếng khoan và được lập trình sẵn trên mặt đất trước khi thả vào
giếng khoan. Sau khi thả vào giếng hệ thống độc lập điều khiển quá trình
khoan, duy trì quỹ đạo thẳng đứng khơng có sự tham gia của kĩ sư khoan
xiên.


92

Power V được trang bị hệ thống ba trục các cảm biến, ghi lại mọi chệch
khỏi quỹ đạo quy định cũng như góc phương vị và trị số lệch. Khi xuất hiện
sự chệch hướng, hệ thống sẽ tự động xác định hướng, cần thiết để kéo bộ
khoan cụ về phương thẳng đứng, nhờ cơ cấu lệch đẩy từ thành giếng. Chính
vì cơ chế hoạt động này nên khơng cần điều chỉnh hoạt động của PowerV từ
mặt đất.
Hoạt động của Power V cũng độc lập với hệ thống đo góc lệch và góc
phương vị trong q trình khoan. Ngồi ra, q trình đo góc phương vị trong
q trình khoan cho phép thu thập được các số liệu chệch thân giếng trong
chế độ thời gian thực.
Có thể điều chỉnh vận tốc quay để bảo đảm tỉ trọng tương đương tối ưu
của dung dịch và các thông số làm sạch lỗ khoan. Các bộ phận khoan cụ đều
quay đảm bảo hiệu quả làm sạch cao và cho phép đạt được tỉ trọng tương
đương của dung dịch cả khi khoan các lỗ khoan thẳng đứng, khi cơng suất
máy bơm có giới hạn về áp suất. Những yếu tố này đóng vai trị rất quan trọng

khi khoan các giếng ở nước sâu, ở đây có thể giới hạn về tỉ trọng của dung
dịch khoan, cũng như khi khoan trong đá ứng suất, nứt nẻ hoặc không ổn
định. Hệ thống Power DriveV bảo đảm độ độ tin cậy vị trí thân giếng, chất
lượng giếng khoan, tốc độ khoan cao và làm sạch tốt giếng khoan.
4.4.2 Sử dụng thiết bị RSS- AUTOTRAK của Baker Hughes
Hệ thống khoan rơto kín AutoTrak là một tổ hợp khoan và đo trong q
trình khoan, bảo đảm việc điều khiển chính xác góc lệch phương vị thân giếng
khoan khi cột cần khoan quay liên tục. Để điều khiển hướng khoan thân giếng
trong bộ khoan cụ đáy có lắp bộ định tâm khơng quay có các cánh đẩy. Một
lực được tính chính xác tác động lên các tấm để duy trì góc nghiêng cần thiết
và dọc theo quỹ đạo quy định. Tổ hợp khoan-đo cho phép nâng cao các đặc
tính khoan và chất lượng thân giếng xiên-định hướng, đặc biệt khi phải khoan


93

thân giếng trong collecto một cách chính xác, khoan giếng với khoảng dịch
chuyển đáy lớn và quỹ đạo thân giếng phức tạp.
Hệ thống AutoTrak có thể lái theo mọi hướng trong khi cột cần khoan
vẫn quay, nhờ đó có thể đạt được tốc độ khoan cơ học cao, giảm ma sát của
cột cần khoan khi quay và dịch chuyển dọc trong giếng và thân giếng khoan
có chất lượng cao. Với một tổ hợp đo từ xa được lắp đặt trong hệ thống bảo
đảm tự động theo dõi quỹ đạo nhờ chương trình điều khiển được cài đặt
trước. Khi cần thiết phải thay đổi quỹ đạo giếng khoan chỉ cần các lệnh điều
khiển từ trên mặt đất tương ứng được truyền đến hệ thống trên đáy theo kênh
thông tin thủy xung lực. Phương pháp này được dùng rộng rãi với tên “kênh
thủy lực với đáy”, bảo đảm việc khoan giếng và cải thiện các đặc tính khoan.
AutoTrak kết hợp các ưu điểm của hệ thống điều khiển khoan rơto kín với các
thành tựu về công nghệ đo mới nhất trong quá trình khoan. Hệ thống thiết bị
gồm có máy đo trở kháng đa tần MPR, máy cho carota gamma phương vi với

hai cảm biến, cùng các máy để đo phương và máy đo góc nghiêng trên
chng. Tất cả điều đó bảo đảm sự điều khiển chính xác q trình khoan
giếng theo đúng quỹ đạo quy định.
Khi cần thiết bộ khoan cụ đáy AutoTrak có thể kết hợp thêm hệ thống
carota tổ hợp trong quá trình khoan, gồm máy đo điện trở, carota gamma và
neutron (LithoTrak), cũng như đo các tính chất động lực quá trình khoan
(Drilling Dynamics) và kiểm tra áp suất.
Hệ thống AutoTrak hồn tồn tương thích với các cơng trình nghiên
cứu của “INTEQ” như: hệ thống carota bức xạ vận tốc cao (máy đo carota
neutron kết hợp trên cơ sở các số liệu đo CCN và máy đo mật độ và đo ORD)
và modun máy đo áp suất MAP. Hệ thống AutoTrak có bốn cỡ đường kính:
120,7 mm, 171,5 mm, 209,6 mm và 241,3 mm để có thể khoan giếng đường
kính từ 200,0 đến 463,6 mm.


94

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
- Do việc xây dựng một cơng trình khoan kể cả ngồi biển cũng như
trong đất liền không hề đơn giản, tốn kém nên thường mỗi cơng trình như vậy
được bố trí khoan một số giếng( 10÷ 16 giếng) cho nên khoan xiên là nhu cầu
thực tế và tất yếu…
- Cho đến nay công tác khoan xiên, có cả khoan giếng ngang tại mỏ
Bạch Hổ đang được tiến hành. Nhưng kết quả và chất lượng còn hạn chế.
- Hiện nay trong lĩnh vực khoan xiên chúng ta còn thiếu kinh nghiệm
cũng như trang thiết bị hiện đại. Nhưng trước mắt phải sử dụng các loại trang
thiết bị còn hạn chế, do vậy vấn đề “ nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả
sử dụng thiết bị chỉnh xiên trong công tác khoan xiên tại mỏ Bạch Hổ” là rất
cần thiết.

- Hiện nay Xí nghiệp liên doanh Vietsopetro khi thực hiện khoan cắt tại
mỏ Bạch Hổ thường sử dụng động cơ trục vít kết hợp với máy đo thơng số
giếng trong q trình khoan MWD. Để nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị này
trước hết cần phải nắm chắc và biết tận dụng tính năng của động cơ trục vít
cũng như điều chỉnh lưu lượng bơm hợp lý nhằm vừa đảm bảo bơm rửa vừa
đảm bảo cho động cơ làm việc đạt được các chỉ tiêu để chỉnh xiên tốt.
- Trong điều kiện cần thiết và nếu có hiệu quả kinh tế thì nên thuê
khoan xiên bằng thiết bị hiện đại RSS.
2. Kiến nghị
Do lĩnh vực khoan xiên kể cả kinh nghiệm và trang thiết bị của chúng
ta cịn hạn chế. Vì vậy ngồi những giải pháp đề xuất trong luận văn còn cần
phải:
- Tiếp tục nghiên cứu để có thêm những giải pháp nâng cao hiệu quả
sử dụng thiết bị chỉnh xiên


95

- Nghiên cứu tiếp cận những công nghệ và thiết bị khoan xiên tiên tiến
của thế giới để áp dụng trong điều kiện Việt Nam.