Chuyên đề Nghiên cứu sự mòn hỏng của choòng khoan Tính toán sử dụng hợp lý choòng khoan

MỞ ĐẦU

Công nghiệp dầu khí là ngành kinh tế mũi nhọn và non trẻ của đất

nước ta. Sản lượng dầu thô khai thác từ mỏ Bạch Hổ không ngừng tăng, cùng

với sản lượng từ các mỏ đã và đang được phát hiện như mỏ Đại Hùng, Rồng,

Rạng Đông Đã đóng góp một phần không nhỏ cho sự phát triển của nền

kinh tế quốc dân. Ngoại tệ thu về cho đất nước từ việc suất khNu dầu thô đã

đạt hơn 1 tỷ USD/năm. N hìn vào những con số thống kê ta thấy được sự phát

triển vượt bậc của ngành công nghiệp dầu khí trong điều kiện cơ sở vật chất

và trang thiết bị phục vụ cho công tác tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí

còn nhiều hạn chế so với các nước khác trong khu vực và trên thế giới đã

khẳng định được sự trưởng thành của ngành trong thời gian qua.

Để đạt được những mục tiêu đề ra thì nhiệm vụ cấp bách của ngành

dầu khí là tiếp tục đNy mạnh công tác tìm kiếm thăm dò ở các bể trầm tích và

khNn trương đưa các mỏ đã phát hiện trữ lượng thương mại vào khai thác, đây

là một thách thức lớn đối với ngành, là biểu hiện tập trung cao độ về đầu tư (

hàng tỷ USD) để thực hiện một khối lượng công việc khổng lồ mà thực tế

chúng ta mới tiến hành được một phần trong những năm vừa qua.

Mặt khác do điều kiện địa chất đặc thù của vùng mỏ, chủ yếu dầu khí

được khai thác từ tầng móng ở độ sâu lớn có nhiệt độ và áp suất cao. Cho nên

việc tiến hành khoan các lỗ khoan thăm dò và khai thác dầu khí gặp không ít

khó khăn phức tạp, đòi hỏi phải có trình độ khoa học kỹ thuật cao cùng với

trang thiết bị hiện đại để nâng cao tốc độ khoan nhằm tăng hiệu quả và rút

ngắn thời gian thi công. Một trong những dụng cụ khoan quan trọng quyết

định đến sự thành công của quá trình khoan đó là choòng khoan. Trong những

năm gần đây độ bền và tuổi thọ của choòng khoan đã được tăng lên đáng kể

do sử dụng ngày càng rộng rãi các loại choòng kiểu mới có gắn răng hợp kim

cứng và vật liệu siêu cứng cho hiệu quả khoan cao.

Choòng chóp xoay là loại dụng cụ phá hủy đất đá chủ yếu để thi công

các giếng khoan tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí, trong đó loại choòng

ba chóp xoay tỏ ra hiệu quả hơn cả, chiếm khoảng 86% - 95% khối lượng các

choòng khoan được sử dụng trong ngành dầu khí. Trước đây ta thường dùng

các loại choòng khoan do Liên Xô (cũ) sản suất, nhưng những năm gần đây

Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất

guyễn Văn Hải 2

đã sử dụng rộng rãi các loại choòng khoan của Mỹ, Pháp, N hật N hìn chung

các loại choòng của Mỹ tỏ ra ưu việt hơn choòng khoan của N ga song không

ổn định bằng: Có choòng khoan được 600m đến 800m, có choòng chỉ khoan

được 50m đến 70m. Lý do chính là các nhà sản xuất choòng khoan chưa có

những thiết kế phù hợp với điều kiện địa chất và thi công tại vùng mỏ của

nước ta, đồng thời việc lựa chọn choòng khoan ở nước ta cũng chưa có đủ cơ

sở khoa học và thực tiễn. Vì vậy, việc đánh giá hiệu quả làm việc của choòng

khoan chóp xoay để có thể sử dụng chúng một cách hợp lý là nhiệm vụ cấp

bách hàng đầu nhằm nâng cao hiệu quả khoan, giảm giá thành khoan thăm dò

và khai thác dầu khí ở Việt N am.

Là sinh viên thuộc bộ môn Thiết bị Dầu khí và Công trình, khoa Dầu

Khí, trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà N ội sau một thời gian học tập và

nghiên cứu tại trường cũng như được thực tập tại Xí nghiệp khoan và sửa

giếng của Vietsovpetro, được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy N guyễn Văn

Giáp em quyết định chọn đề tài:

˝ ghiên cứu sự mòn của choòng khoan trong khoan dầu khí.

Tính toán sử dụng hợp lý choòng khoan ˝.

N hiệm vụ của đề tài trước hết là giới thiệu sơ bộ về chủng loại cũng

như cấu tạo của một số loại choòng . Tổng hợp, phân tích lý thuyết và thực tế

về choòng chóp xoay để đánh giá hiệu quả làm việc của choòng , từ đó làm cơ

sở cho việc lựa chọn choòng khoan thích hợp với điều kiện địa chất và kỹ

thuật cụ thể của nước ta nhằm đạt năng suất khoan cao, tiết kiệm chi phí, hạ

giá thành khoan.

pdf82 trang | Chia sẻ: lethao | Ngày: 11/01/2013 | Lượt xem: 3293 | Lượt tải: 18download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Chuyên đề Nghiên cứu sự mòn hỏng của choòng khoan Tính toán sử dụng hợp lý choòng khoan, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất guyễn Văn Hải 1 MỞ ĐẦU Công nghiệp dầu khí là ngành kinh tế mũi nhọn và non trẻ của đất nước ta. Sản lượng dầu thô khai thác từ mỏ Bạch Hổ không ngừng tăng, cùng với sản lượng từ các mỏ đã và đang được phát hiện như mỏ Đại Hùng, Rồng, Rạng Đông… Đã đóng góp một phần không nhỏ cho sự phát triển của nền kinh tế quốc dân. Ngoại tệ thu về cho đất nước từ việc suất khNu dầu thô đã đạt hơn 1 tỷ USD/năm. N hìn vào những con số thống kê ta thấy được sự phát triển vượt bậc của ngành công nghiệp dầu khí trong điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị phục vụ cho công tác tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí còn nhiều hạn chế so với các nước khác trong khu vực và trên thế giới đã khẳng định được sự trưởng thành của ngành trong thời gian qua. Để đạt được những mục tiêu đề ra thì nhiệm vụ cấp bách của ngành dầu khí là tiếp tục đNy mạnh công tác tìm kiếm thăm dò ở các bể trầm tích và khNn trương đưa các mỏ đã phát hiện trữ lượng thương mại vào khai thác, đây là một thách thức lớn đối với ngành, là biểu hiện tập trung cao độ về đầu tư ( hàng tỷ USD) để thực hiện một khối lượng công việc khổng lồ mà thực tế chúng ta mới tiến hành được một phần trong những năm vừa qua. Mặt khác do điều kiện địa chất đặc thù của vùng mỏ, chủ yếu dầu khí được khai thác từ tầng móng ở độ sâu lớn có nhiệt độ và áp suất cao. Cho nên việc tiến hành khoan các lỗ khoan thăm dò và khai thác dầu khí gặp không ít khó khăn phức tạp, đòi hỏi phải có trình độ khoa học kỹ thuật cao cùng với trang thiết bị hiện đại để nâng cao tốc độ khoan nhằm tăng hiệu quả và rút ngắn thời gian thi công. Một trong những dụng cụ khoan quan trọng quyết định đến sự thành công của quá trình khoan đó là choòng khoan. Trong những năm gần đây độ bền và tuổi thọ của choòng khoan đã được tăng lên đáng kể do sử dụng ngày càng rộng rãi các loại choòng kiểu mới có gắn răng hợp kim cứng và vật liệu siêu cứng cho hiệu quả khoan cao. Choòng chóp xoay là loại dụng cụ phá hủy đất đá chủ yếu để thi công các giếng khoan tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí, trong đó loại choòng ba chóp xoay tỏ ra hiệu quả hơn cả, chiếm khoảng 86% - 95% khối lượng các choòng khoan được sử dụng trong ngành dầu khí. Trước đây ta thường dùng các loại choòng khoan do Liên Xô (cũ) sản suất, nhưng những năm gần đây Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất guyễn Văn Hải 2 đã sử dụng rộng rãi các loại choòng khoan của Mỹ, Pháp, N hật… N hìn chung các loại choòng của Mỹ tỏ ra ưu việt hơn choòng khoan của N ga song không ổn định bằng: Có choòng khoan được 600m đến 800m, có choòng chỉ khoan được 50m đến 70m. Lý do chính là các nhà sản xuất choòng khoan chưa có những thiết kế phù hợp với điều kiện địa chất và thi công tại vùng mỏ của nước ta, đồng thời việc lựa chọn choòng khoan ở nước ta cũng chưa có đủ cơ sở khoa học và thực tiễn. Vì vậy, việc đánh giá hiệu quả làm việc của choòng khoan chóp xoay để có thể sử dụng chúng một cách hợp lý là nhiệm vụ cấp bách hàng đầu nhằm nâng cao hiệu quả khoan, giảm giá thành khoan thăm dò và khai thác dầu khí ở Việt N am. Là sinh viên thuộc bộ môn Thiết bị Dầu khí và Công trình, khoa Dầu Khí, trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà N ội sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại trường cũng như được thực tập tại Xí nghiệp khoan và sửa giếng của Vietsovpetro, được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy N guyễn Văn Giáp em quyết định chọn đề tài: ˝ ghiên cứu sự mòn của choòng khoan trong khoan dầu khí. Tính toán sử dụng hợp lý choòng khoan ˝. N hiệm vụ của đề tài trước hết là giới thiệu sơ bộ về chủng loại cũng như cấu tạo của một số loại choòng . Tổng hợp, phân tích lý thuyết và thực tế về choòng chóp xoay để đánh giá hiệu quả làm việc của choòng , từ đó làm cơ sở cho việc lựa chọn choòng khoan thích hợp với điều kiện địa chất và kỹ thuật cụ thể của nước ta nhằm đạt năng suất khoan cao, tiết kiệm chi phí, hạ giá thành khoan. Cấu trúc đề tài bao gồm phần mở đầu, 4 chương nội dung, phần kết luận, tài liệu tham khảo, được trình bày trong 84 trang với 14 bảng biểu, 42 hình vẽ. Đề tài được hoàn thành tại trường Đại học Mỏ - Địa Chất dưới sự hướng dẫn của thầy guyễn Văn Giáp - Bộ môn Thiết bị Dầu khí và Công trình. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo guyễn Văn Giáp - Bộ môn Thiết bị Dầu khí và công trình, cùng các anh chị thuộc xí nghiệp khoan và sửa giếng của Vietsovpetro, các thầy cô giáo trong bộ môn Thiết bị Dầu khí và Công trình, bộ môn Khoan Khai thác, bộ môn Cơ khí, bộ môn Máy Thiết bị Mỏ trường Đại Học Mỏ - Địa Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất guyễn Văn Hải 3 Chất Hà N ội cùng toàn thể các bạn sinh viên đã giúp đỡ tác giả hoàn thành tốt đề tài này. Trong quá trình làm đề tài, do mức độ tìm hiểu mới ở dạng nguyên lí, tài liệu cũng còn hạn chế và chưa được trực tiếp sử dụng trong thực tế nên đề tài còn nhiều thiếu sót. Rất mong được sự góp ý của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp. Xin chân thành cảm ơn ! Hà nội, tháng 5 năm 2011 Sinh viên thực hiện guyễn Văn Hải Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất guyễn Văn Hải 4 CHƯƠG 1 TỔG QUA VỀ SỬ DỤG CHOÒG KHOA Ở VIETSOVPeTRO 1.1. Các loại choòng thường được sử dụng ở Vietsovpetro 1.1.1. Tổng quan về choòng khoan Choòng khoan là một dụng cụ khoan, là bộ phận được lắp đặt ở dưới cùng của tổ hợp thiết bị đáy với chức năng chính là phá hủy đất đá để tạo thành lỗ khoan phục vụ cho công tác tìm kiếm thăm dò và khai thác các khoáng sản có ích trong vỏ trái đất. Trong công tác khoan thăm dò và khai thác dầu khí thì choòng khoan đóng 1 vai trò quan trọng quyết định đến thành công của quá trình khoan. Chính vì vậy mà việc lựa chọn sử dụng choòng khoan 1 cách hợp lý và có hiệu quả được quan tâm đúng mức trong công tác khoan. 1. Choòng khoan 2. Cần nặng 3. Cần khoan 4. Ống chống 5. Giá đựng cần 6. Đối áp 7. Tháp khoan 8. Sàn khoan 9. Ròng rọc tĩnh 10. Cáp khoan 11. Bàn xoay 12. Tời khoan 13. Máy bơm 14.Máy phát điện Deleted: bề mặt Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất guyễn Văn Hải 5 Hình 1.1. Ví trí của choòng khoan trong tổ hợp thiết bị khoan Về mặt cấu trúc thì choòng khoan đều gồm 3 bộ phận chính đó là : Phần hoạt động, bộ phận dẫn dung dịch và phần lắp nối. Riêng đối với loại choòng chóp xoay thì còn có thêm bộ phận đặc thù là hệ thống ổ tựa của chóp xoay. - Phần lắp nối: Là bộ phận để nối choòng khoan với phần dưới của cột cần khoan và chuyền năng lượng cần thiết cho phần hoạt động thông qua các đầu nối trực tiếp bằng ren, có thể là ren ngoài hoặc ren trong tùy theo kích thước của choòng. N ếu choòng có kích thước lớn thì nối bằng ren trong còn choòng có kích thước nhỏ thì nối bằng ren ngoài - Phần hoạt động: Là phần tác dụng trực tiếp với đất đá để phá hủy, chúng có thể làm bằng răng dạng nêm lưỡi cắt, răng hợp kim cứng định hình, hoặc bằng hạt kim cương…Chúng được bố trí theo các mặt tiếp xúc với đáy và thành lỗ khoan nhằm tạo cho lỗ khoan có hình dáng và đường kính nhất định. Đặc tính và nguyên tắc của phần hoạt động phụ thuộc vào đất đá . - Hệ thống dẫn dung dịch: Là khoảng trống giữa các thân choòng cùng với các lỗ dẫn chất lỏng xuống đáy được bố trí với tác dụng giải phóng mùn khoan, làm sạch đáy lỗ khoan đồng thời có tác dụng làm mát choòng khoan. N ếu như tốc độ dòng chất lỏng đi qua khỏi vòi dưới 70m/s được xem là hệ thống rửa thường, vòi dẫn liền với thân choòng. Còn với dòng chất lỏng đi qua khỏi vòi tăng lên từ 70-130m/s được gọi là mũi khoan kiểu vòi phun, lúc đó vòi được chế tạo từ vật liệu bền mòn như hợp kim gốm, thép gió,…thành một chi tiết riêng có thể thay thế được . Trong thực tế của công tác khoan hiện nay tại Vietsovpetro phổ biến nhất là 3 loại choòng khoan được sử dụng đó là : Choòng khoan dạng lưỡi cắt: Dùng để khoan đất đá mềm dẻo, làm việc theo nguyên lý cắt - vỡ. Choòng khoan dạng hợp kim cứng hoặc choòng kim cương : Dùng để khoan đất đá từ cứng đến rất cứng, làm việc theo nguyên lý mài-cắt-vỡ. Choòng khoan chóp xoay: Có thể sử dụng với nhiều loại đất đá khác nhau từ mềm đến cứng, làm việc theo nguyên lý đập-vỡ. Sau đây ta sẽ trình bày cụ thể hơn về từng loại choòng. 1.1.2. Các loại choòng thường được sử dụng ở Vietsovptro Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất guyễn Văn Hải 6 1.1.2.1. Choòng khoan lưỡi cắt Được chế tạo theo kiểu 2 hoặc 3 lưỡi cắt, ký hiệu 2L, 3L. Chúng gồm thân phía trên có đầu nối ren và phần dưới là các lưỡi cắt. Phía trước của lưỡi cắt đều có lỗ thoát chất lỏng để rửa sạch đáy lỗ khoan trong quá trính khoan. Thân và lưỡi cắt được chế tạo từ thép hợp kim yếu hoặc trung bình theo phương pháp rèn hoặc dập. Riêng mũi khoan 2L có thân và lưỡi cắt được chế tạo liền nhau còn loại 3L thân được chế tạo rời sau đó lưỡi cắt được hàn vào cách nhau 1200. Để tăng cường độ bền cho lưỡi cắt thì mặt trước và mặt bên được khảm hợp kim cứng dạng bột hoặc dạng tấm kiểu các bít vonfram tới một chiều cao nào đó. N goài ra mũi khoan lưỡi cắt còn có hệ thống thoát nước rửa có tác dụng hướng dòng chất lỏng từ cần khoan chảy trực tiếp lên đáy ở khoảng cách 2/3 bán kính từ tâm mũi khoan với mục đích đảm bảo độ lệch dòng chảy về mặt trước của lưỡi cắt để rửa sạch đáy và làm mát lưỡi cắt. Loại mũi khoan 2L còn được gọi là mũi khoan đuôi cá thường có đường kính từ 76-161(mm ) hoặc lớn hơn để khoan trong đất đá mềm và thường không được dùng trong khoan tua bin vì mô men phá hủy lớn. 4 3 2 1 Hình vẽ 1.2. Choòng khoan 2 lưỡi cắt ( 1- Thân choòng; 2 - Cánh; 3 - Răng; 4 - Tấm cắt) Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất guyễn Văn Hải 7 Loại mũi khoan 3L (hoặc nhiều hơn) tuy có giá thành chế tạo cao hơn loại 2L nhưng có ưu việt hơn do tạo sự định tâm tốt, có độ bền mòn cao hơn, có thể khoan với các cấp đường kính lớn hơn từ 120-750 mm. Chính vì vậy mà mũi khoan cần được gia cố bằng hợp kim cứng với chiều dầy có thể tới 1,5mm. N goài ra còn chế tạo loại lưỡi khoan 3L dùng trong công tác khoan lấy mẫu với chất lượng đảm bảo. 1.1.2.2. Choòng khoan hợp kim và choòng khoan kim cương * Choòng khoan hợp kim Được sử dụng khoan hiệu quả đối với các tầng đất đá có nhiều xen kẹp cứng và mài mòn. N guyên lý phá hủy của mũi khoan là mài-cắt, chính sự làm việc có hiệu quả của loại choòng khoan này đã thúc đNy quá trình nghiên cứu hoàn thiện cấu trúc của choòng khoan hợp kim. Điển hình là loại DIR( của N ga ), từ 1 thân đúc người ta hàn vào 6 lưỡi cắt có các mép cắt bố trí ở chiều cao khác nhau so với đáy, do đó chúng lần lượt được tham gia vào quá trình phá hủy đất đá, khi các mép dưới mòn hết thì đã có các mép trên thay thế. Các lưỡi cắt được gắn răng hợp kim cứng hình trụ, các răng được ép thành từng hàng sao cho các hàng tiếp theo cao hơn hàng trước nó khoảng 1/3 chiều cao của răng, mặt sau và mặt bên (phần doa thành ) cũng như giữa các răng ở phần trước đều được gia cố bằng hợp kim cứng. Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất guyễn Văn Hải 8 Hình 1.3. Choòng khoan hợp kim ( 1- Thân đúc; 2- Khuôn đầu; 3- Răng cắt ) Quá trình làm sạch đáy lỗ khoan được tiến hành thông qua 4 vòi phun bằng hợp kim gốm, trong đó có 1 vòi phân bố ở giữa và 3 vòi còn lại được phân bố đều giữa các lưỡi cắt ở khoảng cách 2/3 bán kính từ tâm choòng đảm bảo cho quá trình làm sạch đáy được hoàn toàn. N goài ra còn 1 số loại choòng có cấu trúc đặc biệt khi đó các răng được bố trí thành 3 hoặc 4 mức chiều cao và đã tỏ ra có hiệu quả đối với đất đá mềm và trung bình. * Choòng khoan kim cương Choòng khoan kim cương làm việc theo nguyên lý cắt-vỡ, được dùng để khoan trong đất đá từ trung bình đến rất cứng, có thể khoan được cả lỗ khoan thẳng đứng và định hướng. Dùng được cho tất cả các phương pháp khoan đặc biệt là khoan tua bin vì đạt được vận tốc quay cao. N ếu sử dụng choòng kim cương 1 cách hợp lý thì nó cho những chỉ tiêu khoan tốt, cụ thể là tiến độ khoan cao, giảm được thời gian kéo thả, giảm được độ cong trong khoan định hướng. Tuy nhiên, việc sử dụng choòng này chủ yếu phụ thuộc tính chất của đất đá và tính toán kinh tế. Cấu trúc của choòng khoan kim cương gồm phần thân, lõi thép, khuôn đầu và kim cương. - Thân được chế tạo từ thép hợp kim kết cấu hoặc là thép crom 40X với hàm lượng các bon 0,3-0,4%, phần trên có tiện ren để nối với cần khoan . - Khuôn đầu là nơi gắn kết của các hạt kim cương và bố trí các rãnh thoát nước, nó là bộ phận quan trọng nhất của choòng khoan. Vật liệu và chất lượng của khuôn đầu quyết định đến hiệu quả hoạt động của choòng kim cương. Chính vì vậy mà khuôn đầu phải có độ giãn nở nhiệt giống như kim cương và có độ mòn tỷ lệ với kim cương. N ếu khuôn đầu mềm quá sẽ mòn nhanh dẫn đến hiện tượng kim cương dễ bị tróc, rơi. N ếu khuôn đầu cứng quá sẽ làm cho kim cương khó nhô lên mặt của choòng khoan để tham gia vào quá trình phá hủy. Hiện nay khuôn đầu được chế tạo từ vật liệu cơ sở là bột cacbit volfam và 1 chất chảy, sau khi nung nóng trong khí trơ một hợp kim theo yêu cầu, Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất guyễn Văn Hải 9 các chất chảy thông dụng nhất là N i, Mn, Co, Mo. Tùy theo tỷ lệ của chất chảy mà ta có thể thay đổi được độ cứng của khuôn đầu. 1. Đầu nối 2.Thân 3. Rãnh thoát 4. Khuôn đầu 5,7. Răng cắt 6. Vòi phun 8. Góc thoát dung dịch Hình 1.4. Cấu tạo choòng kim cương(PDC) Bảng 1.1. Các thông số thiết kế cho một số loại choòng kim cương ( Hughes tool company) Mã IADC M142 M342 M132 M133 M333 M433 M122 Số lưỡi cắt 4 6 5 4 8 10 4 Số vòi phun 4 4 4 - 6 4 6 8 4 Đường kính 6’’3/4 11’’-12’’ 12’’-14’’ 6’’3/4 Bề mặt của khuôn đầu có hình dạng khác nhau tạo nên do các rãnh thoát nước có mặt tiếp xúc với đất đá, có thể là rãnh xoắn hoặc rãnh quạt hướng tâm. Thông qua các rãnh xoắn này mà chất lỏng được hướng từ cần khoan ra khoảng không vành xuyến. Trong thời gian gần đây người ta còn Formatted: Centered Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất guyễn Văn Hải 10 thiết kế cấu trúc rãnh thoát nước bảo đảm làm sạch, làm mát tốt nhưng không gây sói lở kim cương, chiều dài và hình dáng phải lựa chọn sao cho với tốc độ chảy như thế nào vẫn đảm bảo được 1 sự giảm áp trên mũi khoan khoảng 15- 30KG/cm2. N goài ra còn các rãnh chảy qua thân hướng trực tiếp chất lỏng lên mặt hoạt động. - Phần hoạt động của mũi khoan là kim cương dạng hạt hoặc dạng bột. Sự phân bố kim cương trên khuôn đầu có thể theo các sơ đồ khác nhau như: xoắn, bàn cờ, hướng tâm…Tùy theo tính chất đất đá, hệ thống dẫn nước, kích thước hình dáng, loại kim cương mà bố trí độ nhô của hạt trên mặt khuôn là 1/3-1/8 kích thước hạt. Việc sắp sếp hạt kim cương trên 1 choòng khoan cũng khác nhau, chẳng hạn mặt trước phân bố các hạt có kích thước từ 0,2-0,34 cara, còn các mặt bên và côn phía trong thì có độ hạt nhỏ hơn từ 0,1-0,25 cara. Choòng khoan kim cương được chế tạo theo các phương pháp khác nhau như: khảm, đúc và luyện kim bột… + Khảm là phương pháp luyện cổ điển hiện nay ít được sử dụng, chủ yếu dùng để chế tạo các kiểu mũi khoan lấy mẫu. Trên mặt của khuôn đầu được đúc sẵn các lỗ sau đó khảm hạt kim cương và theo phương pháp thủ công. + Phương pháp đúc được sử dụng để chế tạo choòng khoan, nhờ các khuôn đúc có thể bằng than chì, khi đó các hạt kim cương sẽ được sắp sếp theo sơ đồ nhất địnhvà rót hợp kim nhẹ vào sau đó được gắn với lõi và thân choòng. + Phương pháp luyện kim bột được tiến hành bằng cách gắn các hạt kim cương theo sơ đồ vào mặt khuôn sau đó đỏ hỗn hợp bột carbit volfram. + Phương pháp mới nhất hiện nay là thấm nhiễm được tiến hành bằng cách đặt kim cương vào khuôn và đổ hỗn hợp bột carbit volfram vào, tiếp đó l phủ lên trên nó bột hợp kim liên kết có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn rồi tiến hành ép và nung, khi đó hợp kim liên kết sẽ chảy và thấm vào bột vật liệu cơ sở rồi liên kết chúng lại với nhau tạo thành khối thống nhất. Phạm vi sử dụng của choòng kim cương được sử dụng trong nhiều loại đất đá khác nhau: mềm, trung bình, cứng với công dụng khác nhau: phá toàn đáy hoặc lấy mẫu. Các chỉ tiêu kỹ thuật của mũi khoan liên quan đến tính chất Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất guyễn Văn Hải 11 của đất đá và chế độ khoan đó là: độ cứng và bền mài của khuôn đầu, độ hạt, sự phân bố và độ nhô của kim cương cũng như hệ thống thoát nước rửa. + Đối với đá mềm: Sử dụng loại choòng có gắn hạt kim cương lớn. Rãnh thoát nước kích thước lớn, hướng tâm phân bố xen kẽ đồng đều giữa các hàng kim cương. + Đối với đá trung bình và cứng nhưng không mài mòn thì sử dụng loại choòng có gắn hạt kim cương từ 6 đến 8 hạt/cara và mặt đầu có bậc cho phép làm mát tốt nhất các hạt kim cương. Choòng khoan loại này được sử dụng cho hiệu quả tốt nhất trong các vỉa macma, dolomite, anhydrite, sa thạch mềm… + Đối với đá cứng mài mòn thì khuôn đầu cần phải rất cứng, gồm 6-9 rãnh thoát nước dạng xoắn, tùy theo yêu cầu mà chế tạo nhiều kiểu cấu trúc khác nhau. Hạn chế của choòng kim cương là sử dụng không đạt hiệu quả cao trong đất đá cứng cộng với nứt nẻ, vì chúng có thể làm cho hạt kim cương bị va đập mạnh. Các loại đất đá chứa đá lửa hoặc pirit làm giảm tuổi thọ của choòng kim cương, vì khi các mảnh vụn bật ra sẽ lăn dưới choòng và phá hỏng các hạt kim cương. Hình 1.5. Cấu tạo choòng kim cương tự nhiên ( 1-Đầu nối; 2-Thân; 3-Rãnh thoát dung dịch;4-Khuôn đầu; Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất guyễn Văn Hải 12 5- Đường dẫn dung dịch ra khỏi choòng ) Hình 1.6. Mặt cắt choòng kim cương Bảng 1.2. Các bộ phận choòng khoan kim cương STT Tên STT Tên 1 Đầu mũi khoan 9 Đường ra của dung dịch khoan 2 Cạnh mũi khoan 10 Răng cắt 3 Đường kính 11 Vòi phun 4 N ơi ghi các số liệu, đường kính, ren, số lô sản xuất 12 Lưỡi cắt 5 Ren API 13 Rãnh thoát dung dịch 6 Đầu nối 14 Rãnh thoát dung dịch 7 Thân 15 Khuôn đầu ( nơi gắn kim cương ) 8 Matrix 16 Đường ra của dung dịch khoan 1.1.2.3. Choòng khoan chóp xoay Formatted: Centered Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất guyễn Văn Hải 13 Choòng khoan chóp xoay là 1 dụng cụ công nghệ để thi công các giếng khoan tìm kiếm thăm dò và khai thác các khoáng sản có ích. Choòng chóp xoay đã đưa vào sử dụng từ những năm đầu thế kỷ 19 và được dùng rộng rãi trong công nghệ khoan dầu khí và cho hiệu quả tốt. Hiện nay gần 95% số mét khoan dầu khí đều sử dụng choòng chóp xoay. So với các loại choòng khoan khác thì choòng chóp xoay có ưu điểm là: Tuy có diện tích tiếp xúc với đáy lỗ khoan nhỏ hơn nhiều (so với choòng cánh dẹt) nhưng độ dài mét làm việc lại lớn hơn vì vậy hiệu suất phá hủy cao hơn. Do có cấu tạo đặc biệt, các chóp xoay lăn trên đất đá trong quá trình phá hủy nên răng choòng ít bị mài mòn hơn. Để phá hủy đất đá cần mô men quay nhỏ hơn vì vậy hạn chế được hiện tượng kẹt choòng trong quá trình khoan. Đặc trưng của loại choòng là sự chuyển động tương đối của phần hoạt động ( răng choòng ) so với thân đã tạo ra cho nó có 3 bậc tự do đó là quay và tịnh tiến theo trục mũi khoan, đồng thời còn thực hiện các chuyển động quay quanh trục của chóp xoay. Trong thực tế có thể chế tạo theo phương án choòng 1 chóp xoay và nhiều chóp xoay để khoan lấy mẫu hoặc phá hủy đáy. Hình dáng của chóp có thể là đơn côn hoặc đa côn, đây là 1 cơ cấu rất phức tạp gồm nhiều khâu có kích thước đường và góc liên quan chặt chẽ với nhau, là 1 trong những mặt hàng cơ khí đòi hỏi công nghệ gia công khó khăn và phức tạp nhất. Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất guyễn Văn Hải 14 Hình 1.7. Choòng khoan chóp xoay ( 1- Choòng răng phay, 2- Choòng răng đính) Bảng 1.3. Các thông số kỹ thuật cở bản của choòng chóp xoay Loại choòng AIDC Tải trọng cho phép ( lb/in ) Số vòng quay ( vg/ph ) ATM-1 116 2000-5000 300-80 ATM-G1(S) 117 2000-5000 300-80 ATM-G3 137 2000-5000 300-80 ATM-05 417 2000-5000 280-70 ATJ-55A 637 3000-6000 70-35 ATJ-77 737 3000-6000 65-35 ATJ-99 837 4000-6500 55-30 MAX-G3 135 1000-4000 350-80 MAX-05 415 1000-3500 350-80 JG2 127 2000-5500 150-70 J3 136 2000-6000 120-60 JG3 137 2000-6000 120-60 JG4 217 3000-7000 90-50 J7 316 3000-7500 80-50 S80F 417 1000-5000 160-70 ( Hughes tool company) 1.1.2.4. Các loại Choòng đặc biệt Choòng đầu nhọn: Dùng để khoan chuyển đường kính từ lớn sang nhỏ, khoan phá nút xi măng trong ống chống, khoan cứu sự cố. Choòng lệch tâm: Dùng để khoan mở lỗ nhánh trong trường hợp cần có lỗ khoan đường kính lớn hơn đường kính đã cho. Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất guyễn Văn Hải 15 Choòng lưỡi xoắn: Dùng để khoan xiên giếng khoan trong trường hợp khoan bằng phương pháp khoan roto có sử dụng máng nghiêng. Choòng doa rộng: Là choòng dùng để mở rộng đường kính thân lỗ khoan. Thường có hai loại, loại có cánh để doa trong đất đá mềm, loại có cấu tạo chóp xoay để doa trong đất đá cứng. Choòng khoan lấy mẫu: Là loại choòng phá hủy đất đá ở đáy theo hình vành khăn sát thành lỗ khoan để lại mẫu lõi ở giữa. Choòng lấy mẫu có nhiều kiểu cấu trúc khác nhau, loại lưỡi cắt kim cương, loại bốn chóp xoay có độ cứng khác nhau phù hợp với nhiều loại đất đá khác nhau. Hình 1.8. Các loại choòng đặc biệt Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất guyễn Văn Hải 16 ( 1- Choòng đầu nhọn; 2- Choòng lệch tâm; 3- Choòng doa 4- Choòng xoắn; 5- Choòng lấy mẫu) 1.2. hững kết quả đã đạt được và 1 số tồn tại 1.2.1. Kết quả Vietsovpetro là Xí nghiệp Liên doanh đầu tiên của Việt N am với nước ngoài trong lĩnh vực dầu khí và là một biểu tượng của tình Hữu nghị Việt N am - Liên Bang N ga. Xí nghiệp Liên doanh dầu khí Việt -Xô được thành lập trên cơ sở các Hiệp định Việt - Xô về hợp tác thăm dò, khai thác dầu khí trên thềm lục địa Việt N am ký ngày 03/07/1980 và Hiệp định Liên Chính phủ Việt N am - Liên Xô ký ngày 19/06/1981 về việc thành lập Liên doanh dầu khí Việt - Xô. Trong gần 30 năm hoạt động, Viesovpetro đã khảo sát 115.000 kilômét tuyến địa chấn, trong đó có 71.000 kilômét tuyến địa chấn không gian 3 chiều. Đã khoan 368 giếng, bao gồm 61 giếng khoan tìm kiếm, thăm dò và 307 giếng khoan khai thác. Tại hai mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng, đã xây dựng trên 40 công trình biển trong đó có các công trình chủ yêú như: 12 giàn khoan-khai thác cố định, 10 giàn nhẹ, 02 giàn công nghệ trung tâm, 02 giàn nén khí, 04 giàn duy trì áp suất vỉa, 03 trạm rót dầu không bến. Tất cả các công trình được kết nối thành một hệ thống đường ống ngầm nội mỏ liên mỏ dài trên 400 killomet. Để đạt được mục tiêu đã đề ra thì nhiệm vụ cấp bách của ngành dầu khí là tiếp tục đNy mạnh công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí ở các bể trầm tích và khNn trương đưa các mỏ đã phát hiện trữ lượng thương mại vào khai thác, đây là một thách thức lớn đối với ngành, là biểu hiện sự tập trung cao độ về đầu tư hàng tỷ USD để thực hiện một khối lượng công việc khổng lồ mà thực tế chúng ta mới tiến hành được một phần trong những năm qua. Mặt khác do điều kiện địa chất đặc thù của vùng mỏ, chủ yếu dầu khí được khai thác ở tầng móng ở độ sâu có nhiệt độ và áp suất cao. Cho nên việc tiến hành khoan các lỗ khoan thăm dò và khai thác dầu khí gặp không ít khó khăn phức tạp, đòi hỏi phải có trình độ khoa học kỹ thuật cao cùng với trang thiết bị hiện đại để nâng cao tốc độ khoan nhằm tăng hiệu quả và rút ngắn thời Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất guyễn Văn Hải 17 gian thi công. Một trong những dụng cụ quan trọng quyết định đến sự thành công của quá trình khoan đó là choòng khoan. Trong những năm gần đây độ bền và tuổi thọ của choòng khoan đã được tăng lên đáng kể do sử dụng ngày càng rộng rãi các loại choòng kiểu mới có gắn răng hợp kim cứng và vật liệu siêu cứng cho hiệu quả khoan cao. N hư đã giới thiệu ở phần một thì có nhiều loại choòng được sử dụng để phá hủy đất đá. N hưng choòng chóp xoay là loại được sử dụng nhiều nhất vì nó có hiệu quả hơn cả, chiếm khoảng 86%- 95% khối lượng các choòng khoan được sử dụng. Trước đây thường sử dụng các loại do Liên Xô sản xuất, nhưng những năm gần đây ta đã sử dụng rộng rãi các loại choòng khoan của Mỹ, Pháp, N hật…N hìn chung các loại choòng của Mỹ hiệu quả hơn của N ga nhưng không ổn định: Có choòng khoan được 600m đến 800m, có choòng chỉ khoan được 50-70m. Từ những mét khoan đầu tiên đến nay xí nghiệp Vietsovptro đã khoan thăm dò và khai thác hàng ngàn ki lô mét dưới lòng đất. Khai thác hàng triệu thùng dầu và khí sử dụng cho nội địa và suất khNu thu về nguồn ngoại tệ dồi dào, đóng vai trò lớn cho sự nghiệp phát triển kinh tế đất nước. Trong công tác khoan thì thời gian nâng thả bộ khoan cụ chiếm đến 40% tổng thời gian kho

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfNghiên cứu sự mòn hỏng của choòng khoan Tính toán sử dụng hợp lý choòng khoan Chuyên đề- Tính toán lựa chọn choòng khoan.pdf
  • docdanh muc bang bieu.doc
  • docdanh muc hinh ve.doc
  • docMỤC LỤC.doc
  • docTRANG BIA.doc
  • docTRANG PHU BIA.doc
Tài liệu liên quan