MÔ TẢ HỌC THUẬT GIÁO TRÌNH: CƠ SỞ KHOAN (MÃ MÔN HỌC: KKT19MH33)

Tổng quan về giáo trình (250-300 từ)

Giáo trình Cơ sở khoan (Mã môn học: KKT19MH33) là tài liệu giảng dạy thuộc khối kiến thức chuyên môn nghề, được ban hành kèm theo Quyết định số 193/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 3 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Việt Nam). Giáo trình do ThS. Phạm Thị Nụ làm Chủ biên cùng tác giả Hoàng Trọng Quang biên soạn theo chương trình đào tạo của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội, dùng cho trình độ Cao đẳng nghề và Trung cấp nghề.

Trong chương trình đào tạo ngành Khoan Khai thác Dầu khí và Vận hành thiết bị khai thác dầu khí, môn học này được bố trí giảng dạy sau khi người học hoàn thành môn Địa chất cơ sở (KKT19MH31) và học trước môn Cơ sở khai thác. Thời lượng môn học được phân bổ 3 tín chỉ với tổng cộng 45 giờ (trong đó gồm 42 giờ lý thuyết và 3 giờ kiểm tra; hoặc 60 giờ theo chương trình khung mở rộng).

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định cụ thể theo 3 nhóm chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức (A1): Trình bày được các khái niệm, thuật ngữ chuyên ngành khoan, nhận diện các thiết bị, dụng cụ và phân tích các công đoạn thi công giếng khoan cùng các công tác phụ trợ liên quan.
  • Kỹ năng (B1): Xây dựng và mô tả được quy trình kỹ thuật thi công một giếng khoan dầu khí hoàn chỉnh.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Hình thành tác phong làm việc khoa học, tuân thủ kỷ luật lao động và quy trình kỹ thuật trong môi trường công nghiệp dầu khí.

Về cấu trúc, giáo trình tiếp cận theo logic quy trình công nghệ giếng khoan thực tế: từ các định nghĩa bản chất vật lý, cơ chế phá hủy đất đá, đến chu trình thi công từng đoạn giếng, hệ thống thiết bị trên giàn và kỹ thuật khoan định hướng.

Nội dung kiến thức cốt lõi (500-600 từ)

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình được chia thành 4 chương với trình tự kiến thức tăng tiến:

  • Chương 1: Khái niệm về khoan dầu khí (3 giờ): Cung cấp định nghĩa dầu thô, khí thiên nhiên; nêu các thông số đặc thù của dầu khí Việt Nam (dầu nhẹ có tỷ trọng 0,83–0,85, hàm lượng lưu huỳnh thấp 0,03–0,09%, parafin 15–27%, điểm chảy 22–30°C). Định nghĩa hình học giếng khoan, phân biệt chiều sâu thẳng đứng (TVD) và chiều dài thực tế (MD); phân loại giếng theo mục đích (tìm kiếm, thăm dò, thẩm lượng, khai thác, sửa chữa, giải vây, phụ trợ) và theo quỹ đạo. Trình bày nguyên lý hai nhóm phương pháp khoan: cơ học (khoan đập, khoan xoay qua bàn roto/Top Drive hoặc động cơ đáy) và khoan thủy động lực (tia nước cao áp 20–200 MPa).
  • Chương 2: Quy trình cơ bản thi công giếng khoan (15 giờ): Phân tích các bước lập chương trình khoan (thu thập số liệu, tính toán áp suất vỉa, áp suất vỡ vỉa, thiết kế bộ khoan cụ BHA, dung dịch khoan). Trình bày chu trình thi công: khoan mở lỗ, khoan tầng mặt, khoan trung gian và khoan vào vỉa sản phẩm; quy trình thao tác tiếp cần, tháo cần. Trình bày chi tiết công nghệ chống ống (ống định hướng, ống bề mặt, ống kỹ thuật/trung gian, ống khai thác, ống lửng) và công nghệ trám xi măng (trám một tầng hai nút cao su/gang, trám phân tầng sử dụng mupta chuyên dụng).
  • Chương 3: Giàn khoan và các hệ thống chính trên giàn (19 giờ): Phân loại giàn khoan đất liền và giàn khoan biển (giàn tự nâng Jack-up, bán tiềm thủy Semi-submersible, giàn chân đế thép cố định Jacket). Mô tả 5 hệ thống thiết bị chính:
    1. Hệ thống nâng hạ (tháp khoan chữ A/4 chân, tời khoan, cụm ròng rọc tĩnh - Crown Block, ròng rọc động - Traveling Block, móc nâng, êlêvatơ);
    2. Hệ thống quay cần (bàn roto, cần chủ đạo Kelly, đầu xoay thủy lực Swivel hoặc hệ thống Top Drive);
    3. Hệ thống tuần hoàn dung dịch (máy bơm dung dịch, đường ống đứng, máng dẫn, sàng rung, bể lắng);
    4. Hệ thống phát lực;
    5. Hệ thống chuỗi cần khoan và dụng cụ phá hủy đất đá (choòng 3 chóp xoay, cần khoan, cần khoan nặng Drill Collar, dụng cụ định tâm, dụng cụ ổn định).
  • Chương 4: Khoan định hướng (8 giờ): Khái niệm và ứng dụng khoan lệch khi gặp địa hình khó tiếp cận; mô tả quỹ đạo chữ J, chữ J kéo dài, chữ S, chữ S cải biên. Nguyên lý kỹ thuật làm lệch quỹ đạo giếng bằng bộ khoan cụ đáy (nguyên lý điểm tựa, nguyên lý con lắc, nguyên lý ổn định); phân loại giếng ngang theo bán kính cong.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình cung cấp các nguyên lý kỹ thuật cơ bản:

  • Nguyên lý phá hủy đất đá: Tác động cơ học (nén, cắt, nghiền, mài) của răng choòng khoan kết hợp động năng của tia dung dịch khoan.
  • Nguyên lý cân bằng áp suất: Kiểm soát áp suất vỉa và áp suất vỡ vỉa thông qua điều chỉnh tỷ trọng và tính chất lưu biến của cột dung dịch khoan để ngăn chặn hiện tượng mất dung dịch hoặc phun trào.
  • Nguyên lý gia cố thành giếng: Kỹ thuật tạo lớp vỏ cách ly bằng chuỗi ống chống thép tiêu chuẩn lồng nhau và lấp đầy khoảng không vành xuyến bằng đá xi măng đông cứng.

Kỹ năng phát triển

Thông qua nội dung giảng dạy, người học hình thành các năng lực thực hành:

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Lập bảng quy trình công nghệ thi công giếng khoan; tính toán lựa chọn cấp đường kính choòng và ống chống; đọc bản vẽ cấu trúc giếng và sơ đồ hệ thống thiết bị giàn khoan.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích dữ liệu đo carota giếng khoan, nhận diện các tầng địa chất có áp suất dị thường hoặc sét trương nở để lựa chọn chiều sâu đặt chân đế ống chống.
  • Kỹ năng thao tác thực hành (Practical competencies): Vận hành các bước phối hợp tiếp cần, tháo cần, kiểm tra thiết bị chống bẹp, lắp đặt van một chiều và vận hành đầu trám xi măng.

Phương pháp giảng dạy và học tập (300-350 từ)

Giáo trình quy định phương pháp tổ chức giảng dạy và học tập tích hợp giữa lý thuyết và bài tập tình huống:

Tiếp cận sư phạm đối với người dạy

  • Lý thuyết: Giảng viên áp dụng phương pháp dạy học tích cực, nêu vấn đề kết hợp sử dụng hệ thống hình vẽ kỹ thuật (hơn 25 hình minh họa về cấu trúc giếng, sơ đồ móc cáp ròng rọc, van một chiều, mupta trám phân tầng).
  • Thảo luận và bài tập: Chia lớp học thành các nhóm nhỏ (2–3 người học) để xử lý các bài tập tình huống thi công, tính toán khoảng hở giữa đường kính ngoài ống chống và thành giếng (thường chênh lệch khoảng 20%).

Trách nhiệm và phương pháp tự học của người học

  • Người học phải nghiên cứu tài liệu và giáo trình tại nhà trước khi lên lớp.
  • Tham gia thảo luận nhóm: Mỗi thành viên chịu trách nhiệm tìm hiểu các nội dung chuyên sâu được phân công (như thiết bị định tâm, dụng cụ nạo thành giếng, quy trình thử áp suất đường ống trám).
  • Yêu cầu chuyên cần: Sinh viên phải tham dự tối thiểu 70% tổng số giờ giảng lý thuyết trên lớp. Trường hợp vắng quá 30% thời lượng, sinh viên không đủ điều kiện dự thi và phải học lại môn học.

Phương pháp kiểm tra và đánh giá kết quả

Quy trình đánh giá kết quả học tập tuân thủ Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH:

Thành phần đánh giá Trọng số Hình thức và chuẩn đầu ra Thời điểm kiểm tra
Kiểm tra thường xuyên 40% (Hệ số 1) Vấn đáp, bảng kiểm, quan sát (A1, B1, C1) Sau 5 giờ học
Kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) Tự luận hoặc trắc nghiệm (A1, B1, C1) Sau 15 giờ học
Thi kết thúc môn học 60% Trắc nghiệm trên máy tính hoặc tự luận (A1, B1, C1) Sau khi kết thúc 45 giờ

Điểm đánh giá các thành phần và điểm tổng kết môn học được tính theo thang điểm 10, làm tròn đến một chữ số thập phân.

Điểm nổi bật và cập nhật (250-300 từ)

Giáo trình Cơ sở khoan của Trường Cao đẳng Dầu khí thể hiện các đặc điểm dữ liệu kỹ thuật và cập nhật thực tiễn:

  • Tích hợp dữ liệu đặc thù công nghiệp Dầu khí Việt Nam: Tài liệu cung cấp số liệu phân tích hóa lý của dầu thô Việt Nam tại mỏ Bạch Hổ và Tiền Hải C; khẳng định đặc tính dầu thô nội địa thuộc nhóm dầu nhẹ, ngọt (chứa ít lưu huỳnh), sạch kim loại nặng nhưng có hàm lượng parafin cao, điểm chảy cao.
  • Hệ thống hóa thiết bị khoan ngoài khơi hiện đại: Giáo trình cập nhật chi tiết cấu tạo các loại giàn khoan biển hoạt động theo độ sâu nước: giàn tự nâng (nước nông 50–60m), giàn bán tiềm thủy (nước sâu >200m), giàn chân đế thép cố định; cùng với việc ứng dụng hệ tọa độ phẳng UTM (Universal Transverse Mercator) và vệ tinh để định vị giếng ngoài khơi.
  • Công nghệ trám phân tầng và thiết bị đáy giếng: Đưa vào chi tiết cấu tạo mupta trám phân tầng có cửa sổ trám và chốt tự cắt để thi công các giếng sâu có nhiệt độ đáy cao hoặc dung tích trám lớn.
  • Kỹ thuật điều khiển quỹ đạo: Hệ thống hóa các nguyên lý cơ học làm lệch hướng giếng (điểm tựa, con lắc, ổn định) ứng dụng trong khoan định hướng và khoan giếng ngang.

Đối tượng sử dụng giáo trình (200-250 từ)

Giáo trình được biên soạn phục vụ các đối tượng đào tạo và nghiên cứu kỹ thuật sau:

  • Học viên và sinh viên: Tài liệu học tập bắt buộc đối với học viên hệ Cao đẳng nghề và Trung cấp nghề thuộc hai nghề:
    1. Khoan Khai thác Dầu khí;
    2. Vận hành thiết bị khai thác dầu khí.
  • Tài liệu tham khảo chuyên ngành: Phục vụ công tác giảng dạy và học tập cho giảng viên, sinh viên các nghề liên quan trong nhà trường như:
    • Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí;
    • Vận hành thiết bị chế biến dầu khí.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Trước khi tiếp thu môn học này, người học cần hoàn thành các môn học đại cương và kỹ thuật cơ sở trong khung chương trình:
    • Địa chất cơ sở (KKT19MH31);
    • An toàn vệ sinh lao động (ATMT19MH01);
    • Vẽ kỹ thuật (CK19MH01);
    • Điện kỹ thuật cơ bản (KTĐ19MH11).
  • Cán bộ kỹ thuật: Dùng làm tài liệu tham khảo cho kỹ thuật viên tại các xưởng dịch vụ dầu khí, công trường khoan để tra cứu thông số phụ tùng chống ống, van một chiều, đầu trám và cấu trúc chuỗi cần khoan.

Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng đào tạo nào?

Giáo trình là tài liệu bắt buộc cho hệ Cao đẳng và Trung cấp nghề ngành Khoan Khai thác Dầu khí và Vận hành thiết bị khai thác dầu khí thuộc Trường Cao đẳng Dầu khí; đồng thời là tài liệu tham khảo cho các ngành sửa chữa, vận hành thiết bị chế biến dầu khí.

2. Người học cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học?

Người học phải hoàn thành các học phần kỹ thuật cơ sở gồm Địa chất cơ sở, Vẽ kỹ thuật, Điện kỹ thuật cơ bản và An toàn vệ sinh lao động để có thể hiểu được cấu trúc địa tầng, sơ đồ thiết bị cơ điện và quy chuẩn an toàn khoan trường.

3. Giáo trình có cấu trúc công nghệ khoan như thế nào?

Nội dung trình bày tuần tự theo 4 cấp ống chống tiêu chuẩn: ống định hướng (đường kính 18"–36"), ống bề mặt (13 ⅜"), ống trung gian/kỹ thuật (9 ⅝") và ống khai thác/chống lửng (4 ½"–7").

4. Phương pháp tự học giáo trình đạt hiệu quả theo yêu cầu?

Sinh viên cần thực hiện tự học theo nhóm 2–3 người, đọc tài liệu theo đề cương trước khi đến lớp, đối chiếu nội dung lý thuyết với danh mục 25 hình vẽ kỹ thuật về bộ khoan cụ và thiết bị lòng giếng.

5. Những tài liệu tham khảo nào được trích dẫn chính thức trong giáo trình?

Giáo trình trích dẫn các tài liệu:

  • Lê Phước Hảo, Cơ sở khoan và khai thác dầu khí, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.
  • Nguyen, Kỹ thuật khoan dầu khí, Nhà xuất bản Giáo dục, 1995.

Kết luận (150 từ)

Giáo trình Cơ sở khoan (KKT19MH33) của Trường Cao đẳng Dầu khí cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện về công nghệ và thiết bị thi công giếng khoan dầu khí. Với cách tiếp cận kỹ thuật chuẩn mực, tài liệu mô tả chi tiết từ giai đoạn mở lỗ, chống ống, trám xi măng đến các công nghệ khoan xoay và khoan định hướng hiện đại.

Theo tiến trình đào tạo, sau khi hoàn tất môn học này, người học sẽ tiếp tục học môn Cơ sở khai thác và các mô đun thực hành chuyên sâu như:

  • Thí nghiệm dung dịch khoan (KKT19MĐ37);
  • Hệ thống nâng hạ (KKT19MĐ40);
  • Hệ thống tuần hoàn dung dịch (KKT19MĐ41);
  • Vận hành hệ thống chuỗi cần khoan và dụng cụ phá hủy đất đá (KKT19MĐ42);
  • Hệ thống chống ống và trám xi măng (KKT19MĐ43);
  • Hệ thống kiểm soát giếng khoan (KKT19MĐ44);
  • Thực tập sản xuất (KKT19MĐ46).

Giáo trình là cơ sở lý thuyết nền tảng cho việc đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật trực tiếp phục vụ các dự án khoan và khai thác dầu khí trong nước và quốc tế.