Báo cáo môn Thực tập Khoan - Nhóm 5

Nội dung text: Báo cáo môn Thực tập Khoan - Nhóm 5

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH KHOA KĨ THUẬT ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ BỘ MÔN KHOAN KHAI THÁC  GEOPET BÁO CÁO MÔN HỌC THỰC TẬP KHOAN Nhóm 5_Lớp DC15KK GVHD: TP. HỒ CHÍ MINH 14/01/2018 1
2. BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN MỤC LỤC I. Các hệ thống, thiết bị chính của giàn 2 1. Tháp khoan 2 2. Hệ thống cung cấp năng lượng: 4 3. Hệ thống nâng thả: 7 a. Tời khoan (Hình 7): 7 b. Ròng rọc: 8 c. Elevator: 8 4. Hệ thống xoay (Roto) 9 a. Đầu xoay thủy lực: 9 b. Bàn rotor: 10 5. Hệ thống tuần hoàn dung dịch: 12 6. Hệ thống đo trong khi khoan: 14 7. Dụng cụ khoan 14 a. Cần chủ đạo 14 b. Choong khoan 15 c. Ống lấy mẫu 15 d. Dụng cụ kẹp cần khoan 15 II. Khoan khảo sát địa chất 16 1. Làm nền bằng phẳng, tạo hố khoan và bể đựng dung dịch khoan: 16 2. Quy trình lắp đặt các thiết bị và dựng tháp: 16 3. Quy trình khoan phá, tiếp cần: 16 4. Quy trình lấy mẫu: 17 5. Quy trình thí nghiệm SPT: 18 III. Xác lập cột địa tầng 20 IV. KẾT LUẬN 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO 22 1
3. BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN LỜI NÓI ĐẦU Người kỹ sư địa chất hay dầu khí đều là những người được đào tạo chuyên sâu trong lĩnh vực kỹ thuật Địa chất và dầu khí. Họ là những người thầy về kỹ thuật, có khả năng giải quyết sắc bén, sáng tạo và linh hoạt mọi vấn đề thực tế đặt ra liên quan đến chuyên môn của mình. Để làm được điều đó, đòi hỏi kĩ sư không những phải nắm vững lý thuyết cơ bản đã học, mà còn phải có kinh nghiệm. Muốn có được kinh nghiệm đó, phải gắn liền thực hành với lý thuyết ngay từ khi còn học tập tại trường. Chính vì lẽ đó, hằng năm khoa KT Địa chất & Dầu khí trường ĐHBK Thành phố HCM đã tổ chức những buổi thực tập đi kèm với các môn cơ sở ngành như Cơ sở khoan khai thác dầu khí và Địa chất dầu khí. Chính những cơ hội thực tập này đã giúp cho các sinh viên có cơ hội tiếp cận vơi thực tế và hiểu rõ hơn về lý thuyết trong quá trình thực tập ngoài khoan trường. Trong năm 2018, khóa 2015 chúng em đã có được những buổi thực tập môn Cơ sở khoan vào ngày 21/01/2018 tại trường Đại học Bách Khoa. Thời gian thực tập tuy hạn chế nhưng thật sự có ý nghĩa đối với chúng em. Buổi thực tập giúp chúng em thực hành thuần thục từng thao tác khi làm việc, quan sát thực tế được các dụng cụ và thiết bị khoan được vận hành bởi các các công nhân, cũng như hiểu rõ hơn về chức năng mỗi bộ phận chúng mà qua sách vở chúng em vẫn còn mơ hồ. Ngoài ra, còn giúp chúng em củng cố và hiểu hơn về lý thuyết, qua đó có mối liên hệ giữa lý thuyết và thực hành, cũng như có cái nhìn tổng quan về công tác khoan. Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy ThS. Trần Nguyễn Thiện Tâm cùng thầy ThS. đã tận tình hướng dẫn chúng em, và khoa KT Địa chất & Dầu khí đã tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành môn thực tập Khoan này. Sự thiếu kinh nghiệm thực tế của chúng em nên chắc chắn vẫn còn nhiều thiếu sót trong bài báo cáo, nhóm chúng em rất mong nhận được sự góp ý chân thành từ quý thầy cô cùng các bạn sinh viên. TP. Hồ Chí Minh 25/01/2018 Nhóm 5 3
4. BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN Hình 1. Tháp khoan Tháp 3 chân: - Tháp 3 chân gồm: 2 chân cố định và 1 chân di động (Hình 2 ). - Tháp được dựng với chiều cao phù hợp với điều kiện địa hình và yêu cầu công tác làm việc. - Trên đỉnh tháp được treo một ròng rọc tĩnh luồn dây cáp nhằm mục đích nâng hạ bộ khoan cụ. Tùy theo chiều dài cần dựng mà chọn chiều cao tháp. Chiều cao tháp cần dựng được chọn theo chiều sâu giếng khoan. 5
5. BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN Hình 3. Động cơ Diezel Các thông số của động cơ Diezel (Hình 5): • Công suất của động cơ Diezel: 10,5 kW • Khối lượng: 160 Kg. • Số hiệu động cơ: 95270967 • Năm sản xuất: 201 Hình 4. Các thông số của động cơ Diezel 7
6. BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN 3. Hệ thống nâng thả: Bao gồm: Tháp khoan, tời khoan, ròng rọc, cáp khoan, Elevator. a. Tời khoan (Hình 7): Tời khoan dùng để nâng thả và treo bộ khoan cụ, cột ống chống, di chuyển các vật nặng và thực hiện các chức năng phụ trợ khác. Tời khoan là một khung bằng kim loại trên đó có gắn các ổ bi để đỡ trục tời và trục truyền. Tời có trang bị phanh để hãm hoặc giảm tốc độ quay của tang tời. Tời khoan gồm một tang tời chính để cuộn cáp khoan và một đến hai tang phụ, nhỏ hơn (thường gọi là sand rells) được dùng để tháo vặn cần khoan, nới lỏng ren khi tháo cần, thả các dụng cụ nhẹ xuống đáy, di chuyển các vật nhẹ quanh sàn khoan. Các tang phụ này được bố trí ngay bên cạnh tang tời chính hoặc được thiết kế độc lập thành tời phụ riêng. Hệ thống tời khoan được sử dụng trong buổi thực tập gồm: một tang tời chính để cuộn cáp khoan, 2 phanh để hãm hoặc tăng giảm tốc độ quay tang tời. Trong lúc khoan, tời khoan không hoạt động. 9
7. BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN Ròng rọc được sử dụng trong buổi thực tập là 1 ròng rọc tĩnh (Hình 8) được gắn vào móc ở trên đỉnh tháp khoan. Dây cáp luồn qua ròng rọc: một đầu dây gắn trực tiếp vào tời khoan, đầu còn lại được gắn vào các cần khoan và bộ khoan cụ thông qua 1 Elevator gắn vào đầu nối của các cần khoan hoạt động cùng với tời khoan trong lúc tiếp cần và tháo cần. Ròng rọc tĩnh Cáp khoan Hình 7. Ròng rọc c. Elevator: Elevator là một dụng cụ đặc biệt được sử dụng để nâng thả thiết bị dạng ống (các loại cần khoan và ống chống) Dùng để móc vào đầu nối ở đầu cột cần dựng trong quá trình kéo, thả bộ dụng cụ khoan, nhằm giúp cho việc lắp vào và tháo ra cột cần được nhanh chóng. Vòng chốt của elevator có chốt giữ có thể trượt lên, trượt xuống theo thân của nó. Khi móc elevator vào cột cần khoan phải nâng nó lên trên cùng để “mở cửa” cho cột cần bắt vào, còn khi đã móc xong phải bật vòng chốt xuống, xoay cho chốt vào vị trí rãnh khóa giữ không cho cột cần khoan tuột ra trong quá trình kéo thả. Cần chú ý tới quy định về tải trọng nâng, kích thước loại đầu nối của cột cần khoan để chọn cho phù hợp, tránh nhầm lẫn, ví dụ trên mặt ngoài của elevator ghi ký hiệu 2,5H – 42, nghĩa là tải trọng nâng 2,5tấn, dùng cho đầu nối đường kính 42mm. 11
8. BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN Đầu xoay thủy lực gồm hai phần chính: phần không xoay (được treo vào móc nâng) và phần xoay (nối với cột cần khoan). Để làm kín giữa hai phần xoay và không xoay, người ta sử dụng các vòng đệm đặt giữa ty và thân (ngăn dòng dung dịch cao áp và ngăn dầu bôi trơn không bị rò ra ngoài). Đầu xoay thủy lực có một vòng đỡ lớn, hợp với bên trong của móc nâng ở đáy ròng rọc động. Vòi xoay (rotary hose) được gắn vào cổ ngỗng (gooseneck) ở một bên đầu xoay. Nhờ khuỷu rỗng này mà dung dịch khoan đi qua đầu xoay thủy lực. b. Bàn rotor: Tên gọi bàn rotor xuất phát từ phương pháp khoan rotor. Vận hành nhờ động cơ điện riêng, bàn rotor gồm nhiều chi tiết. Bàn dẫn động cần chủ đạo dẫn động ống lót cần chủ đạo và làm phù hợp với các chấu lót. Bộ chấu lót là một dụng cụ dạng dải (tấm) có gắn các răng kẹp chặt khi đặt nó xung quanh cần khoan, giữ cần khoan treo lơ lửng trong giếng khi tháo cần chủ đạo. Hình 9. Hệ thống xoay Hệ thống xoay (Hình 10, Hình 11, Hình 12) được sử dụng trong buổi thực tập bao gồm 1 đầu xoay thủy lực (được gắn vào cổ ngỗng treo trên đỉnh tháp) nối với cần chủ đạo; 1 đầu xa nhích giữ chặt cần chủ đạo và được điều khiển bằng khóa; 2 ti thủy lực có thể di chuyển lên xuống kéo theo trục spidel có gắn cần chủ đạo bên trong nhờ áp suất được tạo ra từ việc nén ép dung dịch nhớt API 10 nhờ hệ thống tuần hoàn thủy lực, áp suất này được điều chỉnh bằng bộ phận hộp số. 13
9. BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN 5. Hệ thống tuần hoàn dung dịch: Hệ thống tuần hoàn dung dịch có nhiệm vụ vận chuyển mùn khoan từ đáy giếng lên bề mặt kịp thời và nhanh chóng, đồng thời tạo điều kiện tốt nhất (thay đổi kịp thời tính chất dung dịch phù hợp với thành hệ) để thi công giếng an toàn và hiệu quả. Máy bơm hút dung dịch từ các bể chứa dung dịch và đẩy chúng theo đường ống cao áp đến ống đứng. Ống đứng là một ống bằng thép lắp thẳng đứng trên một chân của tháp khoan. Dung dịch chảy qua ống đứng vào đoạn ống mềm bằng cao su được gia cường cốt thép rất bền đến đầu xoay thủy lực. Dung dịch tiếp tục chảy vào cần chủ đạo, cần khoan, cần nặng rồi thoát ra các vòi phun thủy lực ở choong khoan. Sau đó dung dịch đi ngược lên bề mặt theo khoảng không vành xuyến giữa thành giếng và bộ khoan cụ. Cuối cùng dung dịch rời khỏi giếng theo đường hồi dung dịch và chảy vào bể chứa dung dịch sau khi dẫn qua các thiết bị xử lí dung dịch như sàn rung, thiết bị tách cát, thiết bị lắng bùn, thiết bị tách khí. Dung dịch hồi về các bể chứa dung dịch và được gia công lại rồi bơm tiếp tục và giếng. Như vậy, hệ thống tuần hoàn dung dịch là một hệ thống kín. Dung dịch khoan được tuần hoàn nhiều lần trong quá trình khoan giếng. Theo định kỳ người ta thêm nước, sét và các hóa chất để bù và sự mất dung dịch và thành hệ, do tang thể tích giếng khoan hoặc phải điều chỉnh các tính chất của dung dịch cho thích ứng với các thành hệ đang khoan. Hệ thống tuần hoàn dung dịch (dung dịch ở đây là nước bình thường) được sử dụng trong buổi thực tập khoan bao gồm: Một máy bơm dung dịch (máy bơm pittong với lưu lượng Q không đổi) hút nước qua một ống hút đặt trong một cái hố đã được đào và đổ đầy nước; dung dịch được đưa lên trên tháp khoan trong một đoạn ống và tiếp tục đi xuống cần chủ đạo, chuỗi cần khoan và đi xuống giếng sau đó đi lên theo khoảng không vành xuyến; cuối cùng trở lại hố được đào sẵn nhờ một đoạn đất được bồi lên để dẫn nước vào hố; thỉnh thoảng công nhân khoan phải cho thêm thêm nước vào hố để bù vào sự mất mát dung dịch của thành hệ do tăng thể tích giếng khoan. Do đó, hệ thống tuần hoàn dung dịch ở đây là một hệ kín, dung dịch được tuần hoàn nhiều lần trong quá trình khoan. Hình 12. Máy bơm dung dịch 15
10. BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN Hệ thống thiết bị đo các thông số khoan gồm hai loại thiết bị hiển thị và thiết bị tự ghi. Hệ thống đo trong buổi thực tập gồm 2 đồng hồ đo áp suất của tải trọng lên choong khoan và lưu lượng của dung dịch khoan trong máy bơm dung dịch (Hình 17). Chiều sâu của giếng được xác định bằng cách cộng tổng chiều dài của chuỗi cần khoan giếng dưới với nhau. Hình 16. Đồng hồ đo lưu lượng 7. Dụng cụ khoan Trong thực tập khoan, bộ dụng cụ khoan bao gồm các dụng cụ sau: Cần khoan (gồm cần chủ đạo và cần khoan thường), choòng khoan, ống lấy mẫu và đầu nối chuyển tiếp. a. Cần chủ đạo - Được sử dụng để truyền động năng quay từ máy khoan trên mặt đất xuống choòng khoan. 17
11. BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN Hình 19. Ống lấy mẫu nguyên dạng d. Dụng cụ kẹp cần khoan Quang treo: Dùng để móc vào dướ xanhích đơn giản khi khoan, hoặc móc vào dưới mupta khi kéo, thả bộ dụng cụ khoan ở những lỗ khoan nông. Hình 20. Quang treo II. Khoan khảo sát địa chất 1. Làm nền bằng phẳng, tạo hố khoan và bể đựng dung dịch khoan: 19
12. BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN Sau khi khoan hết chiều dài cần chủ đạo, thợ khoan tiến hành nâng bộ khoan cụ lên (bằng cách giảm tải chiều trục P), hệ thống khoan thủy lực ngừng hoạt đông, hệ thống tời khoan bắt đầu hoạt động để giữ và tháo rời cần chủ đạo và choòng khoan nhờ thiết bị vinca và các thiết bị táo lắp kẹp cần (choòng khoan vẫn được đặt trong giếng), sau đó thợ khoan tiến hành điều chỉnh bộ phận nâng thả để đưa cần nặng vào vị trí tiếp cần, elevator được tháo rời khỏi cần nặng và mắc vào cần khoan 1, cần khoan được lắp vào choòng khoan nhờ các dụng cụ tháo lắp và tời nâng, thả từ từ hệ thống xuống giếng và nhờ vinca giữ đầu cần khoan còn lại trên miệng giếng, lúc này elevator được tháo ra khỏi cần khoan và lắp vào cần chủ đạo để đưa cần chủ đạo qua hệ thống xoay và gắn vào cần khoan, hệ thống nâng thả được tháo ra và hệ thống khoan thủy động lực học lại tiếp tục hoạt động, quy trình này được lặp đi lặp lại trong đó nếu hệ thống nâng thả hoạt động thì hệ thống khoan thủy lực không hoạt động và ngược lại hệ thống nâng thả không hoạt động thì hệ thoonags thủy lực hoạt động. 4. Quy trình lấy mẫu: Trong quá trình khoan khảo sát công trình cũng như khoan trong dầu khí, việc lấy mẫu là hết sức quan trọng, mẫu đất đá sẽ cho ta biết được tính chất của cột địa tầng ở độ sâu đó, giúp chúng ta nghiên cứu kỹ hơn về chúng để đề ra các phương án khoan và dự đoán trước được những rủi ro có thể gặp phải như sự sinh cát, sập lở thành giếng, từ đó có các biện pháp khắc phục. Quy trình lấy mẫu được thực hiện lặp lại một lần sau khi khoan được 2m khoan. Choằng lấy mẫu được khoan xuống cột địa tầng với chiều dài của Chòong là 0.7m, sau đó hệ thống được đưa lên nhờ giảm áp và nâng lên bởi hệ thống thủy lực, quy trình tháo cần khoan thực hiện tương tự như quy trình khoan bình thường. 5. Quy trình thí nghiệm SPT: SPT (Standard penetration test) là thuật ngữ chuyên ngành, là một thí nghiệm kiểm tra tính cắt xuyên tiêu chuẩn của đất đá nhằm nghiên cứu độ cứng cũng như những tính chất quan trọng khác như độ ổn định đối với nước để từ đó lựa chọn các loại cần khoan hợp lý, kết quả này còn giúp ta phát họa được cột địa tầng một cách cơ bản cho ta cái nhìn tổng quan hơn để phục vụ cho việc thiết lập những tính chất khác nhau của cột địa tầng, việc này rất có ý nghĩa trong dầu khí vì nó cho biết cột địa tầng nào thích hợp cho việc chứa dầu. Sau khi quy trình lấy mẫu được thực hiện xong, choòng thí nghiệm SPT (chiều dài 0.45m) được gắn vào cột cần khoan và được đưa xuống đáy theo quy trình tương tự lắp cột cần khoan vào khoan bình thường với chiều dài của bộ cần khoan phải bằng độ sâu của giếng, bên trên gắn với hệ thống búa đóng SPT gồm có cột đỡ búa được gắn trực tiếp vào cần khoan, giá đỡ búa và quả tạ nặng 63.5kg. hệ thống được dựng đứng ngay trong lòng giếng, lúc này hệ thống 21
13. BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN III. Xác lập cột địa tầng HÌNH TRỤ LỖ KHOAN (BORING LOG) Công trình (Project): Khoan khảo sát địa chất Địa điểm (Location): Sau canteen C6 Hố Khoan (Bore hole): A1 Độ sâu (Depth): 6m Ngày bắt đầu & kết thúc (Starting and ending date): 8h00 tới 12h00 21/01/2018 Thí nghiệm Giá trị N SPT MÔ TẢ (DESCRIPTION SPT (SPT OF SOIL) Test) Số búa N ứng với 15cm (Blows pereach Độ sâu (Depth) (m) 15cm) Trụ cắt (Graphic log) 15/15/15 30 10 20 30 mẫu Số hiệu và độ sâu lấy (Sampling No. and Depth) 23
14. BÁO CÁO THỰC TẬP KHOAN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Cơ sở khoan và khai thác dầu khí, TP. HCM: ĐHQG TP HCM, 2011. [2] “Bài giảng hướng dẫn thực tâp Khoan - Khai thác,” HCM,2016 25