Giáo Trình Hệ Thống Ống Chống và Trám Xi Măng Nghề Khoan Khai Thác Dầu Khí

Giáo trình hệ thống ống chống và trám xi măng trong nghề khoan khai thác dầu khí tại trường cao đẳng dầu khí, cung cấp kiến thức chuyên sâu.

• Tác giả: Ks. Phạm Thế Anh
• Trường học: Trường Cao Đẳng Dầu Khí
• Chuyên ngành: Khoan Khai Thác Dầu Khí
• Đề tài: Hệ Thống Chống Ống và Trám Xi Măng
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Bà Rịa - Vũng Tàu

Mục lục chi tiết

• LỜI GIỚI THIỆU
• 1. Bài 1: ỐNG CHỐNG
• 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.2. Chuẩn bị giếng khoan
• 1.3. Thao tác chống ống
• 1.4. CÁC LOẠI ỐNG CHỐNG VÀ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT
• 1.4.1. Chức năng của ống chống
• 1.4.2. Các loại ống chống
• 1.4.3. Các bộ phận của cột ống chống
• 1.4.4. Cấu trúc phần dưới của cột ống chống
• 1.5. CÁC DẠNG HƯ HỎNG CỦA ỐNG CHỐNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC
• 1.5.1. Các dạng hư hỏng của ống chống
• 1.5.2. Cách khắc phục các sự cố về hỏng hóc ống chống
• 2. Bài 2: TRÁM XI MĂNG
• 2.1. XI MĂNG VÀ CÁC CHẤT PHỤ GIA
• 2.1.1. Nguyên liệu để sản xuất xi măng
• 2.1.2. Các phương pháp sản xuất xi măng
• 2.1.3. Phân loại xi măng
• 2.1.4. Vữa xi măng
• 2.1.5. Tính chất của đá xi măng
• 2.1.6. Các chất phụ gia của xi măng
• 2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XI MĂNG
• 2.2.1. Giới thiệu chung về việc bơm trám xi măng
• 2.2.2. Các nguyên tắc của phương pháp trám xi măng
• 2.2.3. Các phương pháp bơm trám xi măng
• 2.2.4. Trám xi măng đặc biệt
• 2.2.5. Trám xi măng ống chống có đường kính lớn
• 2.2.6. Chọn vữa xi măng
• 2.2.7. Tính toán trám xi măng
• 2.3. CÁC YÊU CẦU TRONG QUÁ TRÌNH BƠM TRÁM
• 2.3.1. Yêu cầu về xi măng trám
• 2.3.2. Yêu cầu của chất phụ gia trong quá trình bơm trám
• 2.3.3. Kiểm tra chất lượng trám xi măng
• 2.4. CÁC SỰ CỐ THƯỜNG XẢY RA VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC TRONG QUÁ TRÌNH BƠM TRÁM XI MĂNG
• 2.4.1. Các sự cố về phần động cơ diezen
• 2.4.2. Các sự cố về phần ly hợp
• 2.4.3. Các sự cố về phần máy bơm
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Hệ Thống Ống Chống và Trám Xi Măng

Giáo trình Hệ thống ống chống và trám xi măng trong nghề khoan dầu khí cung cấp kiến thức cơ bản và chuyên sâu về quy trình chống ống và trám xi măng. Tài liệu này không chỉ giúp sinh viên nắm vững lý thuyết mà còn trang bị kỹ năng thực hành cần thiết cho nghề khoan dầu khí. Nội dung giáo trình được biên soạn dựa trên các tài liệu kỹ thuật và kinh nghiệm thực tiễn từ các đơn vị sản xuất hàng đầu như Vietsovpetro.

1.1. Mục tiêu và ý nghĩa của giáo trình

Giáo trình nhằm trang bị cho sinh viên kiến thức về các loại ống chống, quy trình trám xi măng và các sự cố thường gặp trong quá trình khoan dầu khí.

1.2. Cấu trúc và nội dung chính của giáo trình

Giáo trình bao gồm các phần chính như giới thiệu về ống chống, trám xi măng, các phương pháp bơm trám và các yêu cầu kỹ thuật trong quá trình thực hiện.

II. Vấn đề và Thách thức trong Hệ Thống Ống Chống

Trong quá trình khoan dầu khí, việc sử dụng hệ thống ống chống gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như hư hỏng ống chống, sự cố trong quá trình trám xi măng có thể ảnh hưởng đến hiệu quả khoan. Việc nhận diện và khắc phục kịp thời các sự cố này là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong khai thác dầu khí.

2.1. Các dạng hư hỏng của ống chống

Ống chống có thể gặp phải các dạng hư hỏng như nứt, gãy hoặc ăn mòn. Mỗi dạng hư hỏng yêu cầu các biện pháp khắc phục khác nhau để đảm bảo an toàn cho giếng khoan.

2.2. Thách thức trong quá trình trám xi măng

Quá trình trám xi măng có thể gặp phải các vấn đề như không đạt yêu cầu về chất lượng hoặc không đủ áp lực. Điều này đòi hỏi kỹ thuật viên phải có kiến thức vững vàng để xử lý.

III. Phương pháp Chống Ống và Trám Xi Măng Hiệu Quả

Để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong khoan dầu khí, việc áp dụng các phương pháp chống ống và trám xi măng là rất cần thiết. Các phương pháp này không chỉ giúp gia cố thành giếng mà còn đảm bảo chất lượng của quá trình khoan.

3.1. Quy trình chống ống chuẩn

Quy trình chống ống bao gồm các bước chuẩn bị, thả ống và kiểm tra chất lượng. Mỗi bước đều cần được thực hiện một cách cẩn thận để đảm bảo an toàn.

3.2. Các phương pháp trám xi măng hiện đại

Các phương pháp trám xi măng hiện đại như trám xi măng đặc biệt và trám xi măng ống chống lớn giúp nâng cao hiệu quả và độ bền của giếng khoan.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn và Kết Quả Nghiên Cứu

Việc áp dụng giáo trình vào thực tiễn đã mang lại nhiều kết quả tích cực trong công tác khoan dầu khí. Các sinh viên sau khi học xong có thể thực hiện thành thạo các quy trình chống ống và trám xi măng, từ đó nâng cao hiệu quả công việc.

4.1. Kết quả từ các dự án thực tế

Nhiều dự án khoan dầu khí đã áp dụng thành công các phương pháp chống ống và trám xi măng, giúp giảm thiểu sự cố và nâng cao hiệu quả khai thác.

4.2. Đánh giá hiệu quả của giáo trình

Giáo trình đã được đánh giá cao bởi các giảng viên và sinh viên, nhờ vào tính thực tiễn và sự cập nhật các công nghệ mới trong ngành khoan dầu khí.

V. Kết Luận và Tương Lai của Hệ Thống Ống Chống

Hệ thống ống chống và trám xi măng đóng vai trò quan trọng trong ngành khoan dầu khí. Tương lai của hệ thống này sẽ tiếp tục được cải tiến với sự phát triển của công nghệ mới, giúp nâng cao hiệu quả và an toàn trong quá trình khai thác.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ trong khoan dầu khí

Công nghệ mới như cảm biến và tự động hóa sẽ giúp cải thiện quy trình chống ống và trám xi măng, từ đó nâng cao hiệu quả và giảm thiểu rủi ro.

5.2. Tầm quan trọng của đào tạo và nghiên cứu

Đào tạo và nghiên cứu liên tục là cần thiết để đảm bảo rằng các kỹ thuật viên có đủ kiến thức và kỹ năng để áp dụng các công nghệ mới trong thực tiễn.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Hệ thống chống ống và Trám xi măng (Mã mô đun: PETD54143) là tài liệu giảng dạy chuyên môn thuộc chương trình đào tạo nghề Khoan khai thác dầu khí ở trình độ Cao đẳng và Trung cấp, ban hành kèm theo Quyết định số 211/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 3 năm 2022 của Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Việt Nam). Trong chương trình đào tạo chuyên ngành gồm 51 tín chỉ chuyên môn, mô đun này có thời lượng 4 tín chỉ (tổng cộng 105 giờ đào tạo, gồm 14 giờ lý thuyết, 87 giờ thực hành/thảo luận và 4 giờ kiểm tra), được bố trí giảng dạy ngay sau mô đun Thí nghiệm dung dịch khoan (PETD53137).

Về mục tiêu học tập (learning outcomes), giáo trình trang bị cho người học hệ thống chuẩn đầu ra cụ thể:

• Kiến thức (A1–A5): Phân loại và trình bày đầy đủ các chủng loại ống chống, đặc tính kỹ thuật, phụ tùng đi kèm; nắm vững quy trình thả ống chống; phân tích các phương pháp bơm trám xi măng giếng khoan; nhận diện nguyên nhân và nêu biện pháp khắc phục các sự cố cơ học, thủy lực trong quá trình thi công.
• Kỹ năng (B1–B2): Thực hiện đúng quy trình kỹ thuật các thao tác thả cột ống chống và vận hành quy trình bơm trám xi măng cho giếng khoan trên mô hình thực hành.
• Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Tuân thủ tuyệt đối quy trình an toàn lao động, phòng cháy chữa cháy, nội quy phòng mô hình khoan động và quy chuẩn vận hành thiết bị điện chuyên ngành.

Giáo trình được chủ biên bởi Kỹ sư Phạm Thế Anh cùng sự tham gia biên soạn của tác giả Phạm Hữu Tài. Cấu trúc tài liệu được thiết kế theo hướng tích hợp lý thuyết kỹ thuật công trình với thực hành mô phỏng, tiếp cận trực tiếp từ các dữ liệu và quy trình thi công thực tế tại các đơn vị dầu khí như Liên doanh Vietsovpetro và PV Drilling (PVD Offshore).

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình được kết cấu thành 2 bài học chuyên sâu với tiến trình logic đi từ khâu gia cố cơ học thành giếng đến khâu trám cách ly vành xuyến:

• Bài 1: Ống chống (35 giờ: 6 giờ lý thuyết, 28 giờ thực hành, 1 giờ kiểm tra):

  • Chuẩn bị giếng và thiết bị: Quy trình đo địa vật lý (carota giếng khoan) bằng thiết bị tạo xung điện từ (logging tool) để thu thập thông số đường kính, độ lệch, góc phương vị, nhiệt độ đáy giếng (PS); quy trình khoan doa thông giếng, xử lý tuần hoàn dung dịch và công tác bảo quản, kiểm tra ren, lắp phụ tùng ống chống tại bãi (không xếp quá 3 lớp).
  • Đặc tính kỹ thuật các cột ống chống: Cấu tạo và chức năng của ống dẫn hướng (Conductor casing, đường kính 18”–30”, sâu 70–400m hoặc đến 1000m), ống chống bề mặt (Surface casing, 13 3/8”–20”), ống chống trung gian (Intermediate casing, 7”–13 3/8”, sâu 500–3000m), ống chống khai thác (Production casing, 4 1/2”–7”), và ống chống lửng (Liner, treo bằng đầu treo cơ khí hoặc thủy lực liner hanger, đoạn gối chồng 50–150m).
  • Hệ thống phụ tùng cột ống: Cấu tạo đầu ống chống (Casing head gồm mặt bích đơn, mặt bích kép, chấu chèn), chân đế ống chống (Casing shoe dạng tự động làm đầy automatic fill up hoặc vi sai), van ngược (Float collar dạng đĩa/bi), vòng dừng (Stop collar dày 15–20mm, đặt cách đáy 20–30m), vòng định tâm cứng và mềm (Centraliser), chổi quét màng vỏ sét (Scratcher dạng xoay hoặc tịnh tiến), giỏ trám xi măng (Cementing baskets) và nút trám (Wiper plugs lõi nhôm bọc cao su gồm nút trên và nút dưới).
  • Ứng suất và hư hại cột ống: Phân tích nguyên nhân và trạng thái phân bố ứng suất kéo lớn nhất tại miệng giếng, ứng suất bóp méo thành ống (collapse) do áp suất chất lưu bên ngoài, và ứng suất gây nổ (burst) do áp suất dư bên trong; phương pháp tính bền cột ống theo giới hạn bền kéo (650 MPa) và giới hạn chảy (380 MPa).

• Bài 2: Trám xi măng (70 giờ: 8 giờ lý thuyết, 59 giờ thực hành, 3 giờ kiểm tra):

  • Vật liệu và hóa học xi măng: Thành phần hóa học ($\text{CaO}$ 60–67%, $\text{SiO}_2$ 17–25%, $\text{Al}_2\text{O}_3$ 3–10%, $\text{Fe}_2\text{O}_3$ 0.3–6%) và 4 khoáng vật chính: Tricalcium Silicate ($\text{C}_3\text{S}$, quyết định tốc độ phát triển độ bền), Dicalcium Silicate ($\text{C}_2\text{S}$, quyết định độ bền cuối), Tricalcium Aluminate ($\text{C}_3\text{A}$, kiểm soát thời gian đông kết), Tetracalcium Aluminoferrite ($\text{C}_4\text{AF}$).
  • Phân loại xi măng tiêu chuẩn API: Các lớp xi măng từ Lớp A đến Lớp H theo chiều sâu làm việc (0–16.000 ft), nhiệt độ tĩnh (80–290°F), tỷ trọng vữa (14.8–16.4 lb/gal) và độ mịn hạt (1100–2400 $\text{cm}^2/\text{g}$).
  • Thuộc tính lưu biến và chất lượng vữa xi măng: Kiểm soát độ nhớt (40–75 s), tỷ trọng (8.33–20 ppg), thời gian đông kết (xác định đến ngưỡng độ sệt 100 Bc), lượng mất nước lọc (yêu cầu API 50–250 ml), độ tách nước tự do (<1% đối với giếng đứng, tiệm cận 0% đối với giếng nghiêng khi dùng phụ gia bentonite/polyme); thiết kế tỷ trọng dung dịch đệm theo nguyên tắc: $$\rho_{\text{đệm}} = \rho_{\text{dung dịch}} + 0.1 \quad \text{và} \quad \rho_{\text{vữa}} \ge \rho_{\text{đệm}} + 0.4$$
  • Phương pháp và thiết bị bơm trám: Quy trình công nghệ trám 1 giai đoạn (dùng 2 nút trám), trám phân tầng 2 giai đoạn (thông thường hoặc liên tục dùng khớp múp-ta), trám 3 giai đoạn, trám cột ống chống lửng (dùng đầu treo và măng-séc), trám qua cần khoan và trám vành xuyến; hệ thống xe trộn, xe bơm trám áp suất cao và đường ống dẫn trên giàn.
  • Đá xi măng và sự cố vận hành: Độ bền nén tiêu chuẩn (tối thiểu 500 psi sau 72 giờ), độ thấm (<0.1 mD), hiện tượng suy giảm cường độ ở nhiệt độ cao (>230°F); quy trình đo biểu đồ nhiệt xác định chiều cao vành đá xi măng; phân tích nguyên nhân và cách xử lý sự cố động cơ diesel, bộ ly hợp và máy bơm trám.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình cung cấp nền tảng liên ngành giữa cơ học kết cấu, thạch học và công nghệ hóa chất giếng khoan:

1. Thạch học và cơ học áp suất vỉa: Bản chất gradient áp suất bình thường (1 bar/10m) và gradient áp suất dị thường (địa tĩnh lên tới 2.3 bar/10m); nguyên lý và quy trình thử nghiệm độ tiếp nhận của vỉa (Leak Off Test - LOT) tại chân đế ống chống nhằm đảm bảo điều kiện vận hành an toàn: $$P_{\text{tầng chứa}} < P_{\text{LOT}}$$
2. Hóa học khoáng vật và thủy hóa xi măng: Động học phản ứng thủy hóa của clinker, vai trò của phụ gia điều chỉnh đông kết ($\text{CaCl}_2$, thạch cao), phụ gia tăng/giảm tỷ trọng (barit, hematite, bentonite, pozzolan), phụ gia chống mất nước và bột silica (silica flour) chống suy giảm độ bền nhiệt.
3. Cơ học biến dạng vỏ kim loại: Lý thuyết tương quan áp suất trong - áp suất ngoài tác dụng lên ống thép hình trụ, phân bố tải trọng kéo do trọng lượng bản thân của chuỗi ống treo tự do trong môi trường dung dịch khoan.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật: Vận hành thành thạo thiết bị đo lưu biến chuyên dụng gồm Máy đo lưu biến 6 tốc độ Viscometer Fann 35A (đọc ở các tốc độ 600, 300, 200, 100, 6, 3 vòng/phút để xác định độ nhớt biểu kiến, độ nhớt dẻo, ứng lực cắt động), Máy đo lưu biến quay tay 2 tốc độ (Reometer 600 và 300 vòng/phút) và Máy đo ứng lực cắt tĩnh BCH-3 (5 tốc độ quay).
• Kỹ năng tính toán và phân tích: Tính toán chiều dài, bề dày thành ống, cấp mác thép tối ưu cho từng đoạn ống chống; tính toán thể tích vành xuyến từ số liệu đo carota đường kính để dự toán thể tích vữa trám và dung dịch đệm; giải thích biểu đồ kiểm tra chất lượng trám bằng phương pháp đo nhiệt.
• Kỹ năng thực hành vận hành: Trực tiếp thao tác tổ hợp phụ tùng đáy ống chống (bôi keo nhiệt chân đế, bắt vít vòng dừng, lắp chổi cạo và vòng định tâm), thực hiện quy trình nâng hạ ống bằng khóa thủy lực và vận hành quy trình bơm xả vữa trám trên hệ thống mô hình khoan động.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Mô đun PETD54143 áp dụng phương pháp dạy học tích cực, lấy người học làm trung tâm, kết hợp chặt chẽ giữa truyền thụ nguyên lý và huấn luyện thao tác thực tế:

• Tiếp cận sư phạm: Giảng viên sử dụng các bài giảng trực quan bằng thiết bị trình chiếu (Projector), diễn giải sơ đồ công nghệ, kết hợp phương pháp nêu vấn đề (problem-based learning), thị phạm và làm mẫu thao tác trước khi chuyển giao cho học viên thực hành độc lập hoặc theo nhóm.
• Tổ chức thảo luận và bài tập tình huống: Lớp học được chia thành các nhóm nhỏ từ 8–10 học viên. Nhóm trưởng chịu trách nhiệm phân công nhiệm vụ nghiên cứu trước tài liệu tham khảo, thực hiện các bài tập tính toán thiết kế cột ống, phân tích các ca sự cố thực tế (như kẹt ống chống do sai lệch góc nghiêng giếng, tụt áp suất khi thử LOT, tắc nghẽn máy bơm hoặc vỡ vỉa khi bơm vữa trám) và lập báo cáo kỹ thuật.
• Môi trường thực hành chuyên biệt: Toàn bộ 87 giờ thực hành được tổ chức tại Phòng mô hình khoan động, sử dụng các thiết bị mô phỏng quy mô giàn khoan, bộ dụng cụ chuyên dụng (bàn trám xi măng, nêm nâng, khóa thủy lực, đầu treo liner hanger, nhớt kế Fann 35A, máy BCH-3).
• Quy chế đánh giá kết quả học tập: Thực hiện theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội đối với đào tạo hệ chính quy theo hình thức tích lũy tín chỉ. Cơ cấu điểm số gồm:
  • Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1 - Trọng số 40%): 1 cột kiểm tra vấn đáp/thuyết trình tại Bài 1 (sau 7 giờ học) và các bài kiểm tra định kỳ thực hành/lý thuyết sau 35 giờ, 43 giờ và 105 giờ.
  • Điểm thi kết thúc mô đun (Trọng số 60%): 1 bài thi tích hợp trắc nghiệm và tự luận sau 105 giờ, đánh giá toàn diện các chuẩn đầu ra từ A1–A5, B1–B2 và C1–C3 theo thang điểm 10, quy đổi sang điểm chữ và thang điểm 4.
• Quy định tự học và kỷ luật: Học viên bắt buộc phải chuẩn bị bài trước khi lên lớp, tham dự tối thiểu 70% số tiết lý thuyết và bắt buộc 100% số tiết thực hành. Nếu vắng quá 30% lý thuyết hoặc vắng bất kỳ buổi thực hành nào, học viên không đủ điều kiện dự thi kết thúc mô đun và phải học lại.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

1. Chuẩn hóa công nghệ theo tiêu chuẩn dầu khí quốc tế (API): Toàn bộ quy chuẩn về chủng loại ống chống, mác thép chịu lực, bảng phân loại các lớp xi măng giếng khoan (Class A, B, C, D, E, F, G, H), tiêu chuẩn độ mịn hạt, tỷ trọng vữa và các giới hạn kỹ thuật (độ mất nước lọc 50–250 ml, hàm lượng nước tự do <1%) đều được biên soạn đồng bộ theo các tiêu chuẩn kỹ thuật của Viện Dầu khí Hoa Kỳ (American Petroleum Institute - API).
2. Tích hợp dữ liệu công nghệ sản xuất thực tế: Giáo trình cập nhật và hệ thống hóa các tài liệu kỹ thuật, quy trình vận hành và thông số thực địa đang được áp dụng tại các đơn vị dầu khí chủ lực tại Việt Nam như Liên doanh Việt - Nga Vietsovpetro và Tổng Công ty Cổ phần Khoan và Dịch vụ Khoan Dầu khí (PV Drilling/PVD Offshore).
3. Khai thác hệ thống tài liệu chuyên khảo kinh điển: Cơ sở lý thuyết của giáo trình được trích xuất từ các công trình nghiên cứu chuyên sâu về công nghệ giếng khoan trên thế giới và trong nước, bao gồm chuyên khảo Cementing: SPE Monograph Series, Vol.4 của Dwight K. Smith (Hiệp hội Kỹ sư Dầu khí SPE, 1990), Well Cementing: Developments in Petroleum Science của E.B. Nelson (1990), các tài liệu của J.P. Nguyen (Kỹ thuật khoan dầu khí, Lê Phước Hảo dịch, 1994), PGS.TS Lê Phước Hảo (Cơ sở khoan và khai thác dầu khí, NXB Giáo dục, 2006) và TS Nguyễn Văn Giáp (Bài giảng thiết bị khoan thăm dò, Đại học Mỏ - Địa chất, 2002).
4. Minh họa bằng số liệu thực nghiệm và dẫn chứng lịch sử công nghệ: Giáo trình trích dẫn các dẫn chứng điển hình như kỷ lục thi công ống chống sâu 12.261m (đường kính 215mm) tại lỗ khoan SG-3 trên bán đảo Kola; cung cấp các bảng thông số kỹ thuật chi tiết về tính chất của xi măng Lớp G nguyên chất và Lớp G trộn cát, bảng yêu cầu chất lượng bột silica (Silica flour S8), cùng các biểu đồ phân bố ứng suất kéo, bóp méo, nổ ống và biểu đồ nhiệt kiểm tra vành đá xi măng.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Học sinh, sinh viên: Tài liệu học tập bắt buộc cho sinh viên hệ Cao đẳng và học sinh hệ Trung cấp chuyên nghiệp thuộc ngành nghề Khoan khai thác Dầu khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí và các cơ sở đào tạo kỹ thuật dầu khí liên quan.
• Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Trước khi học mô đun này, người học cần hoàn thành các môn học nền tảng kỹ thuật và cơ sở ngành trong chương trình đào tạo, bao gồm:
  • Hóa Đại cương (PETR63001)
  • Địa chất cơ sở (PETD53031)
  • Cơ sở khoan (PETD53033)
  • Thí nghiệm dung dịch khoan (PETD53137)
• Giảng viên và cán bộ đào tạo: Sử dụng làm căn cứ chuẩn để lập kế hoạch giảng dạy, biên soạn đề cương chi tiết, thiết kế bài giảng lý thuyết, biên soạn phiếu hướng dẫn thực hành tại xưởng mô hình khoan động và xây dựng ngân hàng câu hỏi kiểm tra, đánh giá định kỳ theo chuẩn đầu ra.
• Kỹ thuật viên và cán bộ kỹ thuật: Dùng làm tài liệu tham khảo, tra cứu các thông số kỹ thuật về kích thước ống chống, phụ tùng làm kín, tính chất lưu biến của vữa xi măng và quy trình xử lý sự cố thiết bị bơm trám tại các giàn khoan thăm dò, khai thác dầu khí ngoài khơi và trên đất liền.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được thiết kế trực tiếp cho người học hệ Cao đẳng và Trung cấp nghề Khoan khai thác Dầu khí. Đồng thời, tài liệu phù hợp làm cẩm nang tra cứu kỹ thuật cho kỹ sư hiện trường, kỹ thuật viên vận hành bơm trám và nhân sự vận hành hệ thống giếng khoan tại các nhà thầu dịch vụ khoan dầu khí.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học bắt buộc phải tích lũy các kiến thức tiên quyết về hóa học chất lưu, địa chất dầu khí đại cương, nguyên lý phá hủy đất đá và đặc biệt là kỹ thuật kiểm soát các thông số dung dịch khoan từ mô đun Thí nghiệm dung dịch khoan (PETD53137).

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các giáo trình lý thuyết khác là gì?

Tài liệu tập trung sâu vào tính thực hành nghề nghiệp (thời lượng thực hành chiếm 87/105 giờ, tương đương 82.8%), bám sát trang thiết bị phòng mô hình khoan động và chuẩn hóa hoàn toàn theo tiêu chuẩn quốc tế API cùng quy trình sản xuất thực tế tại Liên doanh Vietsovpetro và PVD Offshore.

4. Làm sao để tự học mô đun này hiệu quả?

Học viên cần nghiên cứu lý thuyết trong giáo trình trước mỗi buổi lên lớp, tham gia thảo luận nhóm từ 8–10 người để giải quyết các bài tập tình huống sự cố, tuân thủ kỷ luật tham dự 100% các buổi thực hành tại xưởng và đối chiếu lý thuyết với các bước thao tác đo lưu biến trên máy Fann 35A hoặc BCH-3.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo giáo trình?

Học viên được hướng dẫn tham khảo các giáo trình bổ trợ chuyên sâu trong danh mục tham khảo của mô đun: Kỹ thuật khoan dầu khí (J.P. Nguyen), Bài giảng thiết bị khoan thăm dò (Nguyễn Văn Giáp), Cơ sở khoan và khai thác dầu khí (Lê Phước Hảo), cùng các tài liệu quốc tế chuyên khảo của Dwight K. Smith và E.B. Nelson về công nghệ trám xi măng giếng khoan (Well Cementing).

---

Kết luận

Giáo trình Hệ thống chống ống và Trám xi măng (Mã mô đun: PETD54143) là tài liệu đào tạo nghề nghiệp được xây dựng với cấu trúc chặt chẽ, tích hợp giữa nguyên lý kỹ thuật cơ học - hóa học giếng khoan với thực hành thao tác vận hành mô phỏng. Việc nắm vững toàn bộ nội dung giáo trình là điều kiện then chốt để học viên hoàn thiện năng lực chuyên môn, tạo bước đệm trực tiếp để tiếp tục theo học các mô đun chuyên sâu tiếp theo trong chương trình đào tạo như:

• Hệ thống kiểm soát giếng khoan 1 & 2 (PETD55144 & PETD63145)
• Thực tập sản xuất (PETD54246)
• Khóa luận tốt nghiệp (PETD63247)

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. Chống ống 35 6 28 1 2 Chương 2. Trám xi măng 70 8 59 3 Cộng 105 14 87 4 6. Điều kiện thực hiện môn học: 6.

Phòng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn 6. Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn 6. Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, mô hình học tập,… 6. Các điều kiện khác: Phòng mô hình khoan động.

Nội dung và phương pháp đánh giá: 7. Nội dung: - Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp. + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.

Trang 9 + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. Phương pháp: Người học được đánh giá tích lũy môn học như sau: 7. Cách đánh giá - Áp dụng quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội.

- Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Dầu khí như sau: Điểm đánh giá Trọng số + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40% + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc mô đun 60% 7. Phương pháp đánh giá Phương pháp Phương pháp Hình thức Chuẩn đầu ra Số Thời điểm đánh giá tổ chức kiểm tra đánh giá cột kiểm tra Thường xuyên Viết/ Tự luận/ A1 1 Sau 7 giờ. Thuyết trình Trắc nghiệm/ C1, C2 Báo cáo Định kỳ Viết/ Tự luận/ A2, A3, C1, C2,C3 1 Sau 43 giờ Thuyết trình Trắc nghiệm/ B1, C1, C2, C3 1 Sau 35 giờ Báo cáo B2, C1, C2, C3 1 Sau 105 giờ Kết thúc môn Viết Tự luận và A1, A2, A3, A4, A5, 1 Sau 105 học trắc nghiệm giờ B1, B2 C1, C2, C3, 7. Cách tính điểm - Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc môn học được chấm theo thang điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân.

- Điểm môn học là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của môn học nhân với trọng số tương ứng. Điểm môn học theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ Trang 10 số thập phân, sau đó được quy đổi sang điểm chữ và điểm số theo thang điểm 4 theo quy định của Bộ Lao động Thương binh và Xã hội về đào tạo theo tín chỉ. Hướng dẫn thực hiện môn học 8. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng HSSV Trường Cao đẳng Dầu khí 8.

Phương pháp giảng dạy, học tập môn học 8. Đối với người dạy * Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập tình huống, câu hỏi thảo luận…. * Bài tập: Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập theo nội dung đề ra. * Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra.

* Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân công các thành viên trong nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung trong bài học, cả nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm. Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau: - Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được cung cấp nguồn trước khi người học vào học môn học này (trang web, thư viện, tài liệu.) - Tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết và 100% số tiết thực hành. Nếu người học vắng >30% số tiết lý thuyết hoặc >0% số tiết thực hành phải học lại môn học mới được tham dự kì thi lần sau.

- Tự học và thảo luận nhóm: là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 8-10 người học sẽ được cung cấp chủ đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành. Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về 1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân công để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm. - Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ.

- Tham dự thi kết thúc môn học. - Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học. Tài liệu tham khảo: - Tài liệu tiếng Việt: [1] Nguyen, J.P; Lê Phước Hảo dịch, Kỹ thuật khoan dầu khí, 1994. [2] Nguyễn Văn Giáp, Bài giảng thiết bị khoan thăm dò, Đại học Mỏ - Địa chất, 2002.

[3] Lê Phước Hảo, Cơ sở khoan và khai thác dầu khí, Nhà xuất bản giáo dục, 2006. Trang 11 - Tài liệu tiếng Anh: [1] Smith, Dwight K, Cementing: SPE Monograph Series, Vol.4, Society of Petroleum Engineers, 1990. [2] Nelson, Well cementing:Developments in Petroleum Science, 1990 Trang 12 Bài 1: ỐNG CHỐNG ❖ GIỚI THIỆU BÀI 1 Bài 1 là bài giới thiệu quá trình chống các ống chống cho giếng khoan dầu khí để người học có được kiến thức và kỹ năng thực hành chống ống. ❖ MỤC TIÊU BÀI 1 Sau khi học xong bài này, người học có khả năng: ➢ Về kiến thức: - Nhận biết và phân loại được các loại ống chống, công dụng và thông số kỹ thuật của ống chống.

- Trình bày được các dạng hư hỏng của ống chống và các giải pháp khắc phục đối với mỗi dạng hư hỏng. ➢ Về kỹ năng: - Chống được ống chống cho giếng khoan ➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Tuân thủ tuyệt đối các qui định về an toàn, PCCC, nội quy phòng mô hình khoan và quy chế của nhà trường. - Tuân thủ các qui trình vận hành các thiết bị điện có liên quan. - Xác định được công việc phải thực hiện, hoàn thành các công việc theo yêu cầu, không để xảy ra sự cố, hư hỏng đối với hệ thống thiết bị.

❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 1 - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề, diễn trình, làm mẫu); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập bài 1 (cá nhân hoặc nhóm). - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài 1 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định. ❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI GIẢNG BÀI 1 - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập bài 1 (cá nhân hoặc nhóm). Bài 1: Chống ống Trang 13 - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài 1 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định.

❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1 - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng mô hình khoan dầu khí - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có ❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 1 - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. ✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học.

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng/ thuyết trình) ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có ✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: 1 điểm kiểm tra. ❖ NỘI DUNG BÀI 1 1. GIỚI THIỆU CHUNG Chống ống là công tác gia cố thành giếng khoan, làm cho thành giếng khoan trở nên vững chắc bằng cách đưa vào trong giếng khoan những cột ống chống (là những cột ống trụ tròn) được tạo thành từ những ống kim loại.

Những ống chống kim loại này Bài 1: Chống ống Trang 14 có các cỡ đường kính và bề dày khác nhau (được tiêu chuẩn hóa) và được nối với nhau bằng ren nối hoặc sử dụng phương pháp hàn để nối trực tiếp chúng lại với nhau.1 Sơ đồ ống chống giếng khoan Chống ống thực chất đó là việc thả cột ống riêng phù hợp với đường kính giếng, được thể hiện bởi: - Đường kính của ống (rất lớn chỉ chừa một khe hở tương đối nhỏ), - Độ dòn cơ học khi bị kéo và xoắn, - Các thiết bị nạo, thiết bị định tâm làm tăng độ ma sát. Do đó, việc thả cột ống chống trong nhiều trường hợp là rất phức tạp, đặc biệt trong những giếng khoan xiên. Nếu cột ống chống bị kẹt và không phủ hết tầng khoan qua thì chính cấu trúc giếng khoan trong tổng thể của nó phải được xem xét lại và dẫn đến quy trình thăm dò và khai thác cũng bị thay đổi. Ống chống được làm bằng thép, có giới hạn bền kéo = 650 MPa và giới hạn chảy = 380 MPa.

Với các lỗ khoan nông có thể dùng ống chống bằng chất dẻo, xi măng asbet. Trong các giếng khoan dầu khí, tùy theo vị trí, chiều dài và công dụng của các cột ống chống mà có các tên gọi khác nhau như: ống định hướng, ống dẫn hướng, ống chống trung gian, ống chống khai thác, ống chống lửng. Cột ống chống dùng để nối kết các thiết bị chống phun trào. Hiện nay đã có cột ống chống đạt đến độ sâu 12.261m, đường kính 215mm tại lỗ khoan CG - 3 trên bán đảo Kola.

Ở mỗi một giếng khoan người ta có thể chống từ 1 đến 2 cột ống chống, nhưng cũng có thể phải chống nhiều cột ống chống hơn, lên đến 4 hoặc 5 cột ống. Việc cần chống bao nhiêu cột ống còn tuỳ thuộc vào mục đích, chiều sâu và điều kiện địa tầng của mỗi giếng khoan. Cấu trúc giếng khoan được tạo thành bởi một số cột ống chống có đường kính và chiều dài khác nhau thả lồng vào nhau trong lỗ khoan, kết hợp với những cỡ chòong khoan tương ứng dùng để khoan.