MỞ ĐẦU. 2 CHƢƠNG I THIẾT BỊ KHOAN VÀ CÔNG TRÌNH PHỤ CẬN.1 THIẾT BỊ KHOAN .1 Phân loại thiết bị khoan.2 Thiết bị nâng thả .3 Hệ thống quay .4 HỆ THỐNG TUẦN HOÀN.5 Các thiết bị điều chế và làm sạch dung dịch .6 Thiết bị chế tạo và gia công hóa học dung dịch.7 Thiết bị động lực .8 Thiết bị trám xi măng giếng khoan .9 Thiết bị đối áp .2 CÔNG TRÌNH PHỤ CẬN .1 Trạm đo địa vật lý .2 Trạm thí nghiệm và kiểm định chất lượng dung dịch .3 Kho bãi và các dịch vụ kỹ thuật. 80 CHƢƠNG II CHOÒNG KHOAN .1 CÔNG DỤNG VÀ PHƢƠNG PHÁP PHÂN LOẠI CHOÒNG .1 Công dụng của choòng.2 Phương pháp phân loại choòng .2 Các loại choòng trong khoan dầu khí: .1 Cấu tạo chung .2 Choòng cánh để khoan phá mẫu .3 Choòng kim cương .4 Choòng chóp xoay .5 Các loại choòng đặc biệt.1 Phƣơng pháp lựa chọn và loại bỏ choòng khoan một cách hiệu quả. 96 CHƢƠNG 3 CỘT CẦN KHOAN .2 Chức năng và các thành phần của cột cần khoan .1 Công dụng của cột cần.2 Thành phần của cột cần khoan .3 Chịu tải của cột cần trong quá trình làm việc.4 Phƣơng pháp kiểm toán bền cho cột cần khoan.1 Ứng suất phần trên của cột cần khoan .2 Ứng suất phần dưới cột cần khoan.5 Nâng cao hiệu quả sử dụng cần khoan.1 Sử dụng cần khoan.
108 CHƢƠNG 4 CẤU TRÚC VÀ GIA CỐ THÀNH GIẾNG KHOAN.1 Cấu trúc giếng khoan.1 Khái niệm về cấu trúc một giếng khoan.2 Các loại cấu trúc giếng khoan Dầu khí.3 Các yếu tố chi phối cấu trúc giếng khoan.4 Tính toán cấu trúc giếng khoan.2 Gia cố thành giếng khoan.1 CHỐNG ỐNG LỖ KHOAN .1 Cấu trúc của giếng khoan .3 Phân loại các phương pháp gia cố giếng khoan.4 Chống ống và trám xi măng. 151 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Phân loại choòng chóp xoay theo tiêu chuẩn GOST-20692-75. 92 Bảng 2 Phân loại choòng chóp xoay theo mã IADC. 93 Bảng 3 Khe hở cho phép giữa mufta của ống chống và thành lỗ khoan.
115 Bảng 4 Đặc tính cơ lý của ống chống theo tiêu chuẩn GOCT. 117 Bảng 5 Đặc tính cơ lý của ống chống theo tiêu chuẩn API. 117 Bảng 6 áp suất làm việc và chủng loại đối áp. 155 Hình 1 Tháp 4 chân.
14 Hình 2 Tháp Chữ A. 15 Hình 3 tời National Drecco – 2000. 16 Hình 4 Tời khoan. 17 Hình 5 Sơ đồ truyền động của 1 loại tời khoan.
18 Hình 6 Phanh Tời. 19 Hình 7 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của bộ hãm cơ khí. 19 Hình 8 Sơ đồ tời khoan. 20 Hình 9 Sơ đồ cấu tạo bộ hãm thuỷ động .Ròng rọc tĩnh b.Ròng rọc động.
23 Hình 12 Các loại quang treo êlêva tơ. 23 Hình 15 Cấu tạo của bàn quay rôto. 24 Hình 16 Cấu tạo đầu thủy lực. 25 Hình 17 Cụm đầu quay di động.
29 Hình 18 Động cơ và đầu thủy lực. 30 Hình 19 Bộ truyền động và motor. 31 Hình 20 Hệ thống cân bằng. 33 Hình 21 Tay bắt cần.
34 Hình 22 Bảng điều khiển Top Drive. 36 Hình 23 Vị trí của TDS theo chiều cao. 37 Hình 24 Top drive. 38 Hình 25 Hệ thống xi lanh định hƣớng động cơ.
39 Hình 26 Hệ thống tuần hoàn. Error! Bookmark not defined. 59 Hình 30 Đối áp vành xuyến. 59 Hình 31 Đối áp ngàm.
60 Hình 32 Vị trí đối áp trong hệ thống thiết bị khoan. 61 Hình 33 Cấ u ta ̣o của đố i áp va ̣n năng. 63 Hình 34 Đối áp nghép đôi. 63 Hình 35 Má làm kín và segment.
64 Hình 36 Trạng thái đóng của đối áp vạn năng. 65 Hình 37 Các đƣờng đóng và mở đối áp. 66 Hình 38 Kéo cần khoan qua đố i áp. 67 Hình 39 Các loại bộ làm kín.
67 Hình 40 Cấu tạo của đối áp ngàm. 69 Hình 41 Hoạt động (đóng và mở) của ngàm. 70 Hình 42 Khố i ngàm ôm cần của Shaffer. 71 Hình 43 Ngàm cắt cần khoan.
72 Hình 44 Ngàm bịt giếng khoan. 72 Hình 45 Đƣờng kính ôm cần. 73 Hình 46 Cấ u ta ̣o bô ̣ ngàm va ̣n năng. 73 Hình 47 Đối áp xoay.
75 Hình 48 Cụm đối áp ngầm dƣới biển. 75 Hình 49 Kiể u van nổ i và kiể u ruô ̣t mề m. 79 Hình 51 Máy bơm dùng khí nén. 79 Giáo trình này nhằm mục đích cung cấp cho sinh viên những kiến thức về công nghệ khoan dầu khí.
Tất cả các chương vừa giới thiệu lý thuyết, như cũng như các ví dụ và các bài tập. các phương trình và bài tập cũng như cách giải các quyết bài tập được trình bày thông qua ra các văn bản. Các thuật ngữ chỉ vị trí làm việc trên giàn khoan dầu khí: 1. Đốc công (Tool Pusher): Đốc công giám sát mọi hoạt động khoan và là người đứng đầu của các nhà thầu khoan tại giàn.
Cùng với nhiệm vụ giám sát này, Đốc công có nhiệm vụ phối hợp giữa công ty và nhà thầu các vấn đề khoan. Company Man Là người thay mặt nhà thầu dầu phụ trách trực tiếp tất cả các hoạt động của nhà thầu trên giàn khoan. Chịu trách nhiệm cho các chiến lược khoan cũng như xử lý các hoạt động trên giàn khi cần thiết. Các quyết định của CM trực tiếp ảnh hưởng đến sự tiến độ khoan của giếng.
Kíp trưởng Driller Kíp trưởng là người vận hành máy khoan trên sàn giàn khoan và là người giám sát tổng thể của tất cả các thợ khoan. Chịu trách nhiệm trực tiếp với đốc công và là người sâu sát nhất trong quá trình khoan. Là người thực hiện các thao tác các thiết bị cũng như kiểm soát màn hình điều khiển, tắt bật các công tắc điều khiển khác có liên quan ảnh hưởng đến các thông số khoan. Trong trường hợp xuất hiện kick là người đầu tiên tiến hành kéo chồng lên ra khỏi đáy và đóng BOP 4.
Derrick Man Derrickman hoạt động trên sàn làm việc trên cao (monkeyboard), là một sàn nhỏ của tháp khoan trên cao, thường là khoảng 90 [ft] với khoan xoay. Khi tiếp cần được thực hiện hoặc trong các hoạt động kéo thả cột cần khoan, DM có nhiệm vụ điều khiển và thực hiện các thao tác với phần trên của ống hay cần dựng. Trong các hoạt động khoan derrickman có trách nhiệm bảo dưỡng và sửa chữa máy bơm và các thiết bị dung dịch khoan. Thợ khoan Floor Men Trong khi kéo thả, Trong khoan xoay có trách nhiệm xử lý các đầu dưới của cần khoan cũng như hoạt động kẹp giữ cần khoan và vặn để thực hiện tháo lắp cần khoan cũng như ống chống.
Ngoài ra, họ cũng bảo dưỡng thiết bị, làm sạch, sơn thiết bị nói chung. Mud Engineer, Mud Logger Các công ty dịch vụ khi cung cấp dịch vụ thì sẽ cử 1 kỹ sư dung dịch và 1 kỹ sư đo địa vật lý đến làm việc tại giàn. Họ liên tục chịu trách nhiệm đo và tư vấn những gì đang xảy ra trong lỗ khoan cũng như duy trì chất lượng dung dịch. CHƢƠNG I THIẾT BỊ KHOAN VÀ CÔNG TRÌNH PHỤ CẬN 1.1 THIẾT BỊ KHOAN 1.1 Phân loại thiết bị khoan Trong công nghệ khoan dầu khí thì tổ hợp thiết bị khoan được đánh giá phân loại dựa trên khả năng khoan được theo chiều sâu và sức nâng của thiết bị cũng tăng dần theo chiều sau của giếng vì vậy theo khả năng khoan sâu của thiết bị thường chia ra: - Thiết bị nhẹ: 1500÷2000m - Thiết bị trung bình: 2000÷3500m - Thiết bị nặng : 3500÷6000m - Thiết bị siêu nặng: 8000÷10.000m Theo quy tắc insơ với chiều sâu mỗi 100ft tương ứng yêu cầu 10 mã lực vì vậy theo sức nâng của tời khoan: - Thiết bị nhẹ: 650 mã lực - Thiết bị trung bình: 1300 mã lực - Thiết bị nặng : 2000 mã lực - Thiết bị siêu nặng: 3000 mã lực Các nhà thầu khi thuê thiết bị khoan cần thuê 1 bộ thiết bị hoàn chỉnh kể cả nhân lực vận hành hợp đồng ký thùy theo từng chính sách của mỗi công ty nhưng thường thì hợp đồng được ký theo ngày, hoặc hợp đòng phân chia sản phẩm.2 Thiết bị nâng thả 1.1Tháp khoan Tháp khoan là cơ cấu lắp ròng rọc dùng để giữ và nâng hạ cột cần cũng như các thiết bị trong quá trình khoan và kéo thả dùng trên các giàn khoan dầu khí.
Derricks thường là hình kim tự tháp được bố trí cả khu vực dựng cần khoan sàn làm việc trên cao và một phần thiết bị khoan. Trong thực tế hiện nay thường sử dụng tháp kim loại 4 chân hoặc tháp dạng cột. Một trong những kiểu tháp dạng cột là tháp chữ A. Thông thường tháp có tải trọng càng lớn thì chiều cao càng lớn để giảm thời gian kéo thả và tiết kiệm sức lao động của công nhân.
Tuy vậy sử dụng tháp khoan cao cũng có những điều bất lợi: - Các cần dựng dài (27m và hơn nữa) dễ bị uốn cong khi dựng thẳng đứng gây nhiều trở ngại, - Tăng vốn đầu tư, giá thành xây lắp. Thực tế thường sử dụng tháp cao 28m cho các giếng sâu 12001300m, cao 4042m cho các giếng sâu 13003500m và cao 53m cho những giếng sâu trên 3500m.1 Tháp bốn chân Tháp có dạng hình chóp nhọn mà 4 chân được đặt lên đỉnh một hình vuông, diện tích hình vuông này chính là sàn làm việc (hình 1. Sàn trên cùng làm giá đỡ bộ puli cố định. Một sàn trung gian (sàn phụ) để thợ trên cao sắp xếp các cần dựng hay cần nặng.
Các thanh giằng của tháp được hàn hoặc bắt bu lông. Hình 1 Tháp 4 chân Trong thực tế hầu như không còn loại tháp khoan bốn chân dùng cho thiết bị khoan trên đất liền vì việc tháo lắp mất nhiều thời gian và nguy hiểm. Ngược lại các thiết bị khoan biển “di động” sử dụng kỹ thuật lắp giáp này vì nó kinh tế và rất thích hợp với điều kiện khoan biển. Trong trường hợp này không phải tháo dỡ tháp khoan vì chính toàn bộ giàn khoan sẽ di chuyển.2 Tháp chữ A Hình 2 Tháp Chữ A Tháp có dạng kết cấu chữ A rất gọn.
Điểm đặc biệt là nó được nối với khớp đáy, điều này cho phép tháo lắp theo phương ngang sau đó dựng đứng nhờ tời khoan và dây cáp dựng hoặc piston thuỷ lực. Tháp khoan loại này hoàn toàn thích hợp với các loại thiết bị khoan trên đất liền đòi hỏi tính di động cao 1.