Đề tài Tính chọn ống chống và tính bền cho ống chống tại giếng khoan no 505 dàn msp 5 mỏ bạch hổ

LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, nhu cầu năng lượng trên toàn thế giới tăng lên rất nhiều. Dầu khí là một nguồn năng lượng hết sức quan trọng vì thế nó đã gây nên những biến động mạnh mẽ về giá cả, thậm chí còn gây nên những bất ổn chính trị. Ở Việt Nam, với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, đặc biệt là từ khi Việt Nam ra nhập WTO thì nhu cầu năng lượng là rất cần thiết. Vì vậy một trong những giải pháp quan trọng là đẩy mạnh công tác thăm dò và khai thác dầu khí đáp ứng nhu cầu năng lượng cho đất nước và xuất khẩu. Trong các biện pháp nâng cao hiệu quả thực hiện công tác khoan dầu khí thì việc hoàn thiện cơ sở khoa học thiết kế và dự toán xây dựng giếng có vai trò quan trọng nhất. Thiết kế giếng khoan là một mắt xích quan trọng trong dây chuyền khoa học sản xuất. Các giếng khoan dầu và khí là những công trình mang tính đặc thù. Các công trình này thường thi công trong điều kiện địa lí-kỹ thuật và môi trường làm việc hết sức phức tạp, giá thành công trình dao động từ vài triệu đô đến hàng chục triệu đô la Mỹ. Chính vì vậy, quá trình thi công xây dựng giếng không thể không thực hiện một cách cụ thể, chi tiết và chuyên môn hóa cao các công việc của từng giai đoạn. Một phần quan trọng trong quá trình hoàn thiện giếng là tính toán, lựa chọn ống chống. Qua quá trình học tập, nghiên cứu, thực tập tại công ty PVEP Sông Hồng và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Ths. Lê Đức Vinh, em đã lựa chọn đề tài: Tính chọn ống và kiểm tra bền cho ống chống ở giếng khoan No 505 dàn MSP5 Mỏ Bạch Hổ làm đồ án tốt nghiệp. Đồ án gồm có 4 phần: 1.Tổng quan về ống chống , 2.Tính toán ống chống, 3.Tính chọn và tính kiểm tra bền cho ống chống ở giếng khoan No 505, 4.Công tác thả và thử độ bền của ống chống. Đồ án tốt nghiệp là công trình nghiên cứu khoa học được xây dựng dựa trên quá trình học tập, nghiên cứu tại trường kết hợp với thực tế sản xuất nhằm giúp cho sinh viên nắm vững kiến thức đã học. Với mức độ tài liệu và thời gian nghiên cứu hoàn thành đồ án có hạn,cũng như kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế, nên sẽ không tránh khỏi có những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý, bổ sung của các thầy cô, các nhà chuyên môn và các bạn cùng đọc. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Thiết bị dầu khí, các bạn cùng lớp và đặc biệt là thầy Lê Đức Vinh đã giúp đỡ, hướng dẫn và tạo điều kiện cho em hoàn thành bản đồ án này. Nhân đây em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các cán bộ, công nhân viên trong công ty PVEP Sông Hồng đã giúp đỡ thu thập tài liệu để em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này. Hà Nội, ngày 5 tháng 5 năm 2011. Sinh viên Nguyễn Anh Dũng CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ỐNG CHỐNG Khi khoan các giếng dầu khí cần thiết phải tiên hành công tác chống ống và trám xi măng. Với mục đích: Giữ cho thành lỗ khoan không bị sụt lở, Cách ly các vỉa dầu và khí với nhau cũng như cách ly các tầng chứa nước v.v…. Điều đó đảm bảo cho dầu khí chảy từ vỉa vào giếng nâng lên miệng giếng không bị hao hụt. Người ta cách ly các vả sản phẩm bằng một loại ống đặc biệt gọi là ống chống. Đây là loại ống được chế tạo từ thép hợp kim có chất lượng cao. Cùng với quá trình bơm trám xi măng chống ống là quá trình không thể thiếu trong khoan và khai thác dầu khí. 1.1.Cột ống chống. Cột ống chống được tạo nên bởi các đoạn ống chống và các thiết bị phụ trợ của nó. Chức năng của cột ống chống: Gia cố thành giếng khoan khi giếng khoan thi công trên vùng địa chất yếu, thành giếng khoan dễ bị sụt lở. Chống sự xâm nhập của dung dịch khoan vào trong lòng đất thông qua thành giếng khoan cũng như sự xâm nhập của nước và giếng khoan. Hầu hết các thiết bị khai thác được đặt trong ống chống và là đường dẫn của dòng dung dịch tuần hoàn trong công tác khoan. Bảo vệ ống khai thác trong suốt quá trình hoạt động của giếng. Là nơi lắp đặt các thiết bị miệng giếng BOP, cây thông khai thác và các thiết bị điều khiển hoạt động của giếng. Là đường dẫn của các thiết bị kiểm tra và hoàn thiện giếng trong công tác kiểm tra hoàn thiện giếng. Chúng ta có thể chia thành ba nhóm chính. 1.Ống chống: Được chế tạo bằng các loại ống thép chuyên dùng được thả vào trong giếng khoan phục vụ cho công tác gia cố thành giếng trong quá trình khai thác cũng như trong quá trình khoan. 2.Các thiết bị trên cột ống chống: Đế ống chống, Van ngược, Vòng dừng, Vòng định tâm, Chổi quét màng vỏ sét. Trong trường hợp trám phân tầng người ta lắp thêm mupta chuyên dụng trám phân tầng. Trong trường hợp trám cột ống chống lửng lắp thêm đầu nối chuyển tiếp đặc biệt để trám và treo chúng vào cột ống trước đó. 3.Đầu ống chống: Lắp trên cùng, để treo và làm kín khoảng không vành xuyến giữa chúng. 1.1.1.Ống chống. Ống chống được phân biệt giữa chúng qua đường kính định mức, bề dày thành ống, kiểu đầu nối và mác thép. 1.1.1.1.Kích thước: Đường kính định mức ống chống chính là đường kính ngoài. Kích thước được chế tạo theo quy chuẩn quốc tế (tính bằng mm hoặc in). Chúng có các đường kính sau: (mm). 114; 127; 140; 146; 154; 168; 178; 194; 219; 245; 273; 299; 324; 340; 351; 377; 407; 426; 508.: Với một đường kính định mức, thường có từ 2-8% bề dày thành ống. Với mỗi bề dày thành ống tương ứng có một đường kính trong của ống. 1.1.1.2.Chất lượng của vật liệu chế tạo ống: Thông thường, các loại ống được chế tạo từ thép cacbon và thép hợp kim đặc biệt. Đặc tính cơ lý của ống thép theo GOCT và API cho trong các bảng sau: Bảng 1.1. (Đặc tính ống theo GOCT).
Bảng 1.2. (Đặc tính ống theo API)
1.1.2.Các phương pháp nối ống: Các ống được nối với nhau bằng ren hoặc hàn. Mỗi loại lại được thực hiện theo nhiều phương án riêng.Chất lượng của mối nối được thể hiện qua: - Hiệu quả mối nối, - Độ kín mối nối, - Không làm giảm đường kính trong và ngoài ống chống, - Giá thành không quá tăng. Trong hai phương pháp nối ống bằng ren và hàn thì phương pháp nối bằng ren được sử dụng rộng rãi hơn cả. a.Nối ống bằng mối hàn: Trong phương pháp nối này thì khi ống được thả vào lỗ khoan được hàn ống với ống theo kiểu dồi tiếp. Nó có ưu điểm và nhược điểm riêng của nó. *Ưu điểm: Hiệu quả của mối hàn gần bằng 1, Đường kính trong và ngoài mối nối gần bằng thân ống, Đảm bảo kín tuyệt đối, Giá thành chế tạo ống rẻ ( vì không phải cắt ren). *Nhược điểm: Thi công hàn tại khoang rất khó khăn, mất hiều thời gian, Nếu chống không tới đáy phải kéo lên thì rất phức tạp ( phải cắt thành từng đoạn, không dùng lại được nếu không gia công lại hai đầu ), Công tác hàn đối với ống có chất lượng cao rất khó khăn. Vì thế phạm vi sử dụng ống chống hàn hạn chế, chỉ áp dụng với những cột ống có đường kính lớn, không có khả năng phải kéo lên như: ống định hướng và ống dẫn hướng. b.Nối ống bằng ren: Nối bằng ren cũng có nhiều phương pháp.Với mục đích đạt được độ kín và hiệu quả mối nối cao, giá thành hạ. Hiện tại người ta sử dụng ống có đầu nối mupta riêng và loại ren tròn. Đối với giếng có chiều sâu lớn yêu cầu mối nối phải có độ bền và độ kín cao người ta sử dụng các ống có mối nối ren đặc biệt như loại: Extremline; Butress hay Hydril…. *Đầu nối có mupfta riêng biệt và ren tròn: Hai đầu ống được cắt ren côn ở phía ngoài, đầu nối riêng rẽ (mupfta) cắt ren phía trong và được vặn chặt một đầu vào ống chống (ở nhà máy) để tạo thành phần nối cho ống chống sau đó. Loại ống chống này là loại thông dụng nhất đã được quy chuẩn hoá quốc tế ( GOCT và API ). Đối với cỡ giếng sâu 2500÷3000m và áp suất tương ứng thì loại ống này phù hợp về giá thành và khả năng sửa chữa. Hình1.1: Đầu nối mupfta
Đặc điểm ren: Là loại ren tròn, trắc diện hình tam giác, góc đỉnh bằng
và phân giác chia đôi góc đỉnh và vuông góc với trục ống. Bước ren P=3,175mm (8 vòng ren/in); độ côn
. Ưu điểm: Dễ cắt ren, giá thành hạ, sửa chữa lại ren dễ dàng. Nhược điểm: Hiệu quả của mối nối thấp, không đảm bảo mối nối kín tuyệt đối nhất là với giếng khí. Để tăng hiệu quả mối nối người ta tăng chiều dài mối nối khoảng từ 20÷40% thì độ bền mối nối tăng được từ 10÷20% nhất là với ống chống có đường kính từ
in đến
in. Qua đó độ kín của mối nối cũng được tăng lên. Để tăng thêm độ kín của mối nối người ta còn có thể bôi mỡ đặc biệt vào ren của mối nối trước khi vặn. *Ống Extremeline:
Hình 1.2: Ống extremeline Đặc điểm: Hai đầu ống được chôn dày cả về hai phía trong và ngoài (ngoài dày hơn), một đầu đực và một đầu cái nối trực tiếp. Ren: Có tiết diện hình thang, hai mặt ren nghiêng một góc
, bước ren lớn: 6 vòng ren/in, độ côn
. Đối với ống cỡ từ
in đến
in bước ren bằng 5 vòng ren/in, độ côn
. Đối với cỡ ống
ở mối nối có hai mặt tiếp xúc căng A và B đảm bảo mối nối có độ kín tuyệt đối. Ưu điểm của kiểu ống Extremeline: Kín tuyệt đối, hiệu quả mối nối cao (90÷100%). Thi công dễ dàng vì đường kính đường ống ít thay đổi so với thân ống. *Đầu nối Butress
Hình 1.3: Đầu nối Butress. Đầu nối butress là đầu nối có dạng bằng có kích thước 5 ren/in. *Đầu nối FOX
Hình 1.4: Đầu nối FOX *Đầu nối VAM
Hình1.5: Đầu nối VAM 1.2.Cấu trúc phần dưới cột ống chống. Để chống ống dễ dàng và trám xi măng đạt được chất lượng cao thì phần dưới cột ống chống phải được cấu tạo đặc biệt. Chúng gồm có các bộ phận: đế chống ống; van ngược; vòng dừng; định tâm; chổi quét màng vỏ sét. 1.2.1.Đế ống chống: Đế ống chống được tạo thành bởi 3 chi tiết lắp nối vào nhau, đó là: a.Đầu định hướng (1) Làm nhiệm vụ dẫn hướng cho cột ống chống đi xuống, không cho ống cắt đất đá trên thành lỗ khoan. Đầu định hướng được chế tạo bằng nhiều loại vật liệu khác nhau (gang đúc, xi măng đúc, gỗ).
Hình 1.6: Đế ống chống Hiện nay đầu định hướng bằng gang đúc được sử dụng nhiều nhất. b.Chân đế (2) Là ống thép dày 15÷19mm, dài 300÷600mm. Đầu dưới tiện ren để vặn vào đầu định hướng bằng gang hay bằng bê tông đúc hoặc để trơn khi dùng đầu định hướng bằng gỗ. Đầu trên có ren trong nối với phần dưới của ống chân đế. Chân đế chịu toàn bộ tải trọng động lên phần dưới của ống chống. Là khâu nối giữa đầu định hướng và ống chân đế. c.Ống chân đế (3) Là đoạn ống thép dày dài từ 1,5÷2m, tiện ren hai đầu. Đầu dưới nối với chân đế, đầu trên nối với ống chống. Sau khi lắp phải hàn lại để tránh tự tháo. Trên ống chân đế có khoan các lỗ thoát để lưu thông dung dịch và dung dịch xi măng trám đề phòng đầu định hướng bị tắc khi đáy giếng khoan nhiều mùn. Kích thước tiết diện của các ống dẫn dung dịch xi măng đến đầu bơm trám. 1.2.2.Van ngược: Dùng để giảm bớt trọng lượng trên móc nâng khi thả ống, đẩy dung dịch bẩn bên ngoài ống chống lên mặt, không cho dung dịch xi măng chảy ngược vào bên trong ống chống. Có nhiều loại van ngược dạng đĩa, dạng bi. Hiện nay dạng van đĩa được sử dụng nhiều nhất. Hình 1.7: Van ngược.
Các lỗ khoan xuất hiện khí thì dù thả ống chống đến độ sâu nào cũng nhất thiết phải lắp van ngược để tránh hiện tượng phun trong qua trình chống ống cũng như trám xi măng. Vì lắp van ngược nên bên trong không có nước rửa. Bởi vậy cứ thả khoảng 100÷200m thì nên đổ nước rửa vào bên trong ống chống nhằm tránh áp lực bên ngoài có thể làm bóp méo ống hoặc hỏng van ngược. 1.2.3.Vòng dừng: Là một vòng bằng gang, dày 15÷20mm, được lắp trong mupfta của ống chống cách đáy một khoảng h=20÷30m. Công dụng của vòng dừng là giữ lại các mút trám xi măng phục vụ công ác bơm trám. Vòng dừng được lắp đặt ở độ cao như vậy là để ngăn lại lượng dung dịch xi măng cuối cùng (có lẫn bùn sét) không bị ép ra ngoài ống chống. 1.2.4. Vòng định tâm ống chống: Công dụng là để định tâm cột ống chống không cho cột ống chống tựa vào thành lỗ khoan, tạo cho vành đá xi măng trám đồng đều xung quanh cột ống chống, nhằm nâng cao chất lượng trám xi măng. Có nhiều loại định tâm khác nhau. Loại có bản thép thẳng đứng (a), loại có bản thép uốn khúc (b), loại có bản thép uốn cong (c).
Hình 1.8: Vòng định tâm của ống chống. 1.2.5.Chổi quét màng sét: Công dụng: Cạo sạch lớp vỏ sét bám trên thành lỗ khoan khi thả ống chống nhằm tạo sự dính tốt giữa xi măng và đất đá thành lỗ khoan. Cấu tạo của chổi quét màng vỏ sét bao gồm hai dạng chính, loại thẳng đứng (a), loại nằm ngang(b).
Hình 1.9: Chổi quét màng sét Loại thẳng đứng làm việc bằng cách quay cột ống chống khi thả. Loại nằm ngang làm việc bằng cách dạo lên dạo xuống cột ống chống. Ngoài ra còn có chổi quét kết hợp với vòng định tâm mang lại hiệu quả cao nhất hiện nay. 1.2.6.Đầu ống chống. a. Công dụng: Là thiết bị bề mặt được lắp ở phần trên cùng của cột ống chống nhằm treo cột ống và làm kín khoảng không vành xuyến giữa chúng và kiểm tra áp suất tại các khoảng không vành xuyến tương ứng. b. Cấu tạo và lắp ráp: Hình 1.10: Đầu ống chống.
Việc lắp ráp đầu ống chống được tiến hành theo từng bước. Sau khi khoan và chống, trám xi măng xong ống dẫn hướng (2), chúng được treo trên mặt bích đơn (1) bằng ren hoặc bằng hàn. Trên mặt bích đơn (1) sẽ làm bệ để lắp đối áp để khoan tiếp khoảng sau đó. Sau khi đã khoan xong cột ống trung gian tiến hành theo thiết bị đối áp. Tiến hành chống ống và trám xi măng cột ống chống trung gian (6). Sau khi trám xi măng cột ống (6) thì trên mặt bích đơn (1) ta lắp mặt bích kép (3) để treo cột ống trung gian (6). Bên trong của mặt bích kép có dạng êm để lắp chấu chèn (4) xiết chặt và giữ ống trung gian và bịt kín nhờ vòng đệm cau su (5). Lỗ thoát (7) thông ra áp kế cho phép kiểm tra áp suất giữa hai cột ống (2) và (6). Cứ như vậy cho đến cột ống chống cuối cùng. Người ta chế tạo ra những đầu ống chống chịu được những áp suất tương ứng. 1.3.Cấu trúc 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 một lỗ khoan, kết hợp với những choòng khoan tương ứng dùng để khoan. Cấu trúc cơ bản của một giếng khoan bao gồm : Cấu trúc của các cột ống chống ( số lượng loại, chiều sâu thả, đường kính), Choòng khoan sử dụng ( loại choòng, đường kính ), Khoảng trám xi măng ( chiều cao trám kể từ đế ống chống ). 1.3.1. Sơ đồ chống ống tổng quát. Sơ đồ ống chống của một lỗ khoan bao gồm:
Hình 1.11: Sơ đồ tổng quát cấu trúc giếng khoan. 1.3.1.1 Cột ống định hướng. Có tác dụng định hướng ban đầu cho lỗ khoan, ngăn cản sự sập lở của đất đá và sự ô nhiễm của dung dich khoan đối với tầng trên mặt. Tạo kênh dẫn cho dung dịch chảy vào máng. Bảo vệ không cho dụng dịch xới sập nền khoan và móng thiết bị. Đường kính thông thường từ 500 đến 600 mm, nhô cao hơn 1,5 đến 2m. Phương pháp thi công: Ống được đưa vào giếng khoan qua một cái hố hình chữ nhật sau đó đổ bê tông khoảng không ngoài ống và thành hố đã đào. Quá trình này đươc thực hiện đối với những ống có chiều sâu nhỏ ( 4÷6 m). Đối với những ống có chiều thả lớn hơn đến 30m thì có thể dùng búa máy để đóng hoặc có thể khoan rồi thả xuống. Chiều sâu phụ thuộc vào chiều dày tầng phủ. Nếu khoan ngoài biển thì ống bảo vệ cũng chính là ống chống đầu tiên đóng vai trò là ống cách nước. 1.3.1.2 Cột ống chống dẫn hướng. Có tác dụng ngăn cho thành lỗ khoan phần trên không bị sập lở, bảo vệ các tầng nước trên mặt khỏi bị ô nhiễm bởi dung dịch khoan. Đóng vai trò 1 trụ rỗng trên đó có lắp các thiết bị miệng giếng như: đầu ống chống, thiết bị chống phun, treo toàn bộ các cột ống chống tiếp theo và một phần thiết bị khai thác. Cột dẫn hướng chịu toàn bộ trọng lượng nén của các cột ống chống tiếp theo do vậy nó phải được trám xi măng toàn bộ chiều dài và phần nhô lên mặt phải đủ bền. Đây là cột ống chống đầu tiên nhất thiết phải có. Chiều sâu thả thông thường từ 70÷400 m. Cũng có thể tới 800÷ 1000 m tuỳ theo điều kiện địa chất và chiều sâu giếng khoan. 1.3.1.3.Cột ống chống khai thác: Cột ống khai thác là cột ống chống cuối cùng được thả xuống lỗ khoan. Cột ống chống này tạo thành kênh dẫn để lấy dầu và khí lên và để bảo vệ các thiết bị khai thác như bơm sâu, ống ép khí…. Ngoài ra ống chống này còn cho phép kiểm ra áp suất, thực hiện các công tác tăng cường dòng sản phẩm như nổ thuỷ lực, xử lý vỉa bằng axit, bơm ép vỉa…. Chỉ không được thả khi biết chắc là giếng không có sản phẩm. 1.3.1.4.Cột ống chống trung gian. Cột ống này còn gọi là cột ống chống kỹ thuật và được thả do yêu cầu của địa chất. Công tác khoan không thể tiếp tục tiến hành nếu không có nó. Cột ống chống này được thả xuống để đóng các tầng nham thạch có thể gây ra những khó khăn phức tạp trong quá trình khoan như sập lở thành giếng, bó hẹp thành lỗ khoan, mất dung dịch…và cho phép khoan đến tầng sản phẩm kế tiếp. Do đó, cột ống chống này có thể không cần hoặc với số lượng 1 ÷ 2 ống cũng có khi nhiều hơn. 1.3.1.5.Cột ống chống lửng ( ngầm ). Đặc điểm cột ống chống này là có độ dài tương đối ngắn, chúng được thả với chiều dài từ đáy lỗ khoan đến độ cao từ 50 ÷ 100 m ở bên trong cột ống chống trước đó. Chúng đảm nhiệm chức năng của cột ống chống trung gian hoặc ống chống khai thác. Cột ống chống lửng được đưa vào giếng khoan nhờ cột cần khoan và được treo vào cột ống chống trước đó nhờ một đầu nối đặc biệt dựa vào nó hoặc tuỳ theo chiều dài của cột ống chống lửng. Trong trường hợp cột ống chống lửng đảm nhiệm vai trò của cột ống chống khai thác, cột ống chống này cũng có thể được khoan từ mặt đất rồi mới thả xuống. Trong trường hợp cột ống phía trên đó không chịu được áp suất bên trong thì cột ống chống lửng sau khi trám xi măng được kéo dài lên đến mặt đất
a: Ống chống lửng b: Ống lửng bảo vệ c: Ống thay thế d: Ống chuyển tiếp Hình 1.12: Ống chống lửng Ưu điểm của cột ống chống lửng là tiết kiệm được ống, công tác thả ống nhanh hơn do chiều dài ngắn. Nếu giếng khoan ngoài ống định hướng và dẫn hướng chỉ còn lại ống chống khai thác thì gọi là giếng khoan có cấu trúc 1 cột ống. Nếu thêm cột ống chống trung gian thì gọi là cấu trúc 2 cột ống. Nếu nhiều ống chống trung gian thì gọi là cấu trúc nhiều cột ống. Cấu trúc một cột ống có lợi cả về kinh tế và kỹ thuật. Tuy nhiên cấu trúc giếng lại phụ thuộc vào nhiều điều kiện khác nhau như: mục đích yêu cầu của giếng khoan, chiều sâu, đường kính ống khai thác, địa chất v.v…. 1.3.2. Tính đường kính các cột ống và đường kính choòng khoan. Sau khi chọn được cấu trúc giếng khoan một cách hợp lý chúng ta tiến hành tính toán cụ thể cấu trúc của giếng. Nguyên tắc tính toán cấu trúc của giếng là bắt đầu từ đường kính của ống chống khai thác cho đến cột chống trên cùng theo thứ tự từ dưới lên. Cấu trúc được tính toán sao cho đảm bảo quá trình khoan cũng như thả ống chống thông suốt đến chiều sâu dự kiến. - Việc chọn đường kính của ống chống khai thác phải dựa vào: + Thiết bị khai thác ( hoàn thiện giếng ) nào sẽ sử dụng?. + Lưu lượng khai thác có thể đạt bao nhiêu? ( tuỳ thuộc vào lưu lượng mà thay đổi đường kính ống chống khai thác). + Có tính tới khả năng khoan sâu thêm không?. + Mức độ tin cậy của việc đánh giá mỏ. Đường kính các cột ống chống và choòng khoan được lựa chọn từ nhỏ đến lớn; hay nói một cách khác là từ dưới lên trên bắt đầu từ cột ống chống khai thác. Khi kết thúc với thân giếng trần, lựa chọn đường kính ống chống và choòng khoan được bắt đầu từ đoạn thân giếng trần. Đường kính các cột ống khai thác phụ thuộc vào phương pháp hoàn thiện giếng, điều kiện khai thác và yêu cầu của phía đặt hàng cho công tác khoan. Đối với điều này cần tính toán đến thể loại sản phẩm, sản lượng mong muốn, áp suất vỉa, các giải pháp thực hiện công việc nghiên cứu địa vật lý giếng khoan, sửa chữa giếng và cứu sự cố; kích cỡ cần khoan và thiết bị khác thực hiện trong cột ống chống khi tiến hành công đoạn khoan giếng. Tương quan giữa đường kính ống khai thác và choòng khoan có thể tính toán theo công thức sau: D choong = (1,0447 + 0,00022 Doc) Ddn (1.1) Trong đó: D choong – Đường kính choòng (mm) Doc – Đường kính ống chống (mm) Ddn – Đường kính đầu nối ống chống (mm) Sau khi tính toán đường kính choòng khoan cho ống khai thác sẽ tính toán tiếp các cột ống chống khác và đường kính choòng khoan tương ứng. Bảng 1.3.Đường kính ống chống và khe hở nhỏ nhất. Đường kính ống chống ngoài, mm  89 ÷ 127  140 ÷ 159  168 ÷ 194  219 ÷ 245  273 ÷ 351  376 ÷ 508   Khe hở nhỏ nhất của vành xuyến, mm  10÷ 15  15÷ 20  20 ÷ 25  25 ÷ 30  30 ÷ 45  45 ÷ 80   Đối với các mỏ gần thường sử dụng các cột ống chống khai thác đường kính 114, 127, 140, 168, 178, 194 mm; hãn hữu có trường hợp sử dụng ống đường kính 245mm, đối với các giếng khai thác khí thường sử dụng ống chống khai thác đường kính không nhỏ hơn 219mm Đường kính cột ống chống trung gian, cũng như cột ống chống định hướng và dẫn hướng được lựa chọn phù hợp với khe hở không gian vành xuyến giữa choòng khoan và cột ống chống đã thả và choòng khoan để khoan khoảng tiếp theo không được nhỏ hơn 2 ÷ 5 mm tính đến ở các phía. Khe hở không gian vành xuyến được lựa chọn phụ thuộc điều kiện chiều dài của khoảng khoan tính từ chân đế ống trước, mức độ hoàn thiện công nghệ thi công khoan, trình độ hiểu biết của đội khoan và các yếu tố phụ khác. Bảng 1.4: Đường kính chuẩn của choòng khoan và ống chống tương ứng Đường kính choòng khoan mm  Đường kính ống chống tiêu chuẩn API, mm  Đường kính ống chống tiêu chuẩn GOST, mm   914,4  762  720   660,4  508    490   426   444,5  340    393,7   324   311,1  244,5    295,7   244,5   215,9  177,8  193,7   165,1   140   152,4  120,7    101,6   89   Phương pháp tính toán đường kính ống chống và choòng khoan cho các khoảng khoan phù hợp với cấu trúc giếng như sau: - Đường kính choòng khoan được lựa chọn theo công thức sau: Dc = Ddnoc + Δ (1.2) Trong đó: Dc – Đường kính choòng khoan (mm) Ddnoc – Đường kính đầu nối ống chống (mm) Δ – Khe hở giữa mặt ngoài đầu nối ống chống và thành giếng khoan và bằng 20 ÷ 25 mm - Đường kính trong và ngoài của ống chống xác định theo công thức: Dtr oc = Dc + 6 ÷ 8 mm (1.3) Dng oc = Dtr oc + 2 £ (1.4) CHƯƠNG II. TÍNH TOÁN ỐNG CHỐNG 2.1.Cơ sở và phương pháp tính toán ống chống Tính toán ống chống được thực hiện khi thiết kế giếng khoan với mục đích lựa chọn chiều dày thành ống, nhóm độ bền vật liệu ( mác thép ) ống chống: hệ số dự phòng ( hệ số an toàn ) độ bền. Khi tính toán cần tính đến các điều kiện phức tạp địa chất, công nghệ và điều kiện môi trường làm việc. Các điều kiện thiết yếu có thể trình bày như sau: Tính toán lựa chọn chiều dày thành ống £ và nhóm độ bền vật liệu (mác thép) Mt của ống chống khi đã biết đường kính ống Doc, chiều dài ống Loc, đã biết giá trị áp suất dư ngoài và áp suất dư trong. Hệ số dự phòng (an toàn) quy định thỏa mãn các điều kiện sau:
oc >=
(2.1) Pkt >= Pđm
(2.2) Poc >= Pdt
(2.3) Trong đó: Pđm - Lực kéo cho phép mà tại giá trị này đầu nối ống chống bị biến dạng. qt – Trọng lượng 1m chiều dài của đoạn ống chống có cùng chiều dày và mác thép lt – Chiều dài của đoạn ống chống có cùng chiều dày và mác thép
oc - Là kéo cho phép mà tại giá trị này thân ống chống bị biến dạng Pkt - Giá trị áp suất tới hạn cho phép xác định theo áp xuất dư ngoài và phụ thuốc vào mác thép chiều dày thành ống. Pđm – Áp suất dư ngoài Pdt – Áp suất dư trong Poc – Áp suất dư trong cho phép mà tại giá trị này ống chống đạt tới giới hạn bền của vật liệu. n1 – hệ số dự phòng đối với áp suất dư ngoài nt – 1,125 ÷ 1,25 cho đoạn ống nằm trong ranh giới của vỉa sản phẩm (phụ thuộc vào tính ổng định của đất đá), các trường hợp khác nt = 1,125