Bài giảng khoan dầu khí tập 2 part 7

Chia sẻ: Asfj Asfhjk | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

197
lượt xem 74
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Do nhẹ hơn nước nên dầu xuất hiện lộ thiên ở nhiều nơi, vì thế loài người đã tìm thấy dầu hằng ngàn năm trước Công Nguyên. Thời đó dầu thường được sử dụng trong chiến tranh. Còn rất nhiều dấu tích của việc khai thác dầu mỏ được tìm thấy ở Trung Quốc khi dân cư bản địa khai thác dầu mỏ để sử dụng trong việc sản xuất muối ăn như các ống dẫn dầu bằng tre được tìm thấy có niên đại vào khoảng thế kỷ 4. Khi đó người ta sử dụng dầu mỏ để đốt...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng khoan dầu khí tập 2 part 7

Nèi O1víi O1’ c¾t trôc ON . Gãc t¹o thµnh gi÷a O1O1’ víi ON lµ gãc  3. Gãc ph¬ng vÞ chØ híng cÇn ph¶i ®iÒu chØnh lç khoan ®i ®óng híng thiÕt kÕ. 7.5. Khoan ®Þnh híng b»ng ph¬ng ph¸p khoan r«t¬. 7.5.1. Dông cô lµm lÖch híng b»ng ph¬ng ph¸p khoan r«t¬. Trong khoan r«t¬ dông cô thêng ®îc sö dông ®Ó khoan lÖch lµ m¸ng nghiªng cã thÓ chia lµm 2 loaÞ: - Dông cô lµm lÖch híng ë giÕng khoan cha chèng èng. - Dông cô lµm lÖch híng ë giÕng khoan ®· chèng èng. 7.5.1.1). Dông cô lµm lÖch híng ë giÕng khoan cha chèng èng: a). M¸ng nghiªng lÊy lªn ®îc lo¹i hë. M¸ng nghiªng nmµy chÕ t¹o b»ng thÐp, th«ng th¬ngg thÐp crom - niken vµ cã d¹ng h×nh díi ®©y: 6 Th©n cña m¸ng híng ®îc v¸t 2 nghiªng vµ cã h×nh lßng m¸ng bªn trong. Cã gãc v¸t v t¹o thµnh víi trôc 5 3 1 kho¶ng v= 2 2  30. A A-A §Çu nèi (cæ) 2 trong ®ã ®a vµo choßng (5) cÇn (6) vµ ®îc ®Þnh vÞ b»ng chèt (3). 1 Nguyªn t¾c lµm viÖc: Sau khi th¶ vµ ®Þnh híng bé dông cô lÖch híng. TiÕn hµnh th¶ mét t¶i träng cÇn thiÕt ®Ó 4 ®Çu nhän phÝa díi cña m¸ng híng c¾m vµo ®Êt ®¸ ë ®¸y lç khoan tr¸nh cho m¸ng híng bÞ xoay trong qóa tr×nh 1. Th©n 2. Cæ. lµm viÖc. TiÕp tôc t¨ng t¶i träng ®Ó c¾t chèt 3- Chèt ®Þnh vÞ . 4- PhÇn c¾m . ®Þnh vÞ (3) vµ ®Ó gi¶i phãng choßng (5). 5 - choßng. Choßng (5) sÏ lµm viÖc vµ trît trªn m¸ng H×nh a ®Ó khoan lÖch lç khoan. 229
b) M¸ng nghiªng lÊy lªn ®îc lo¹i kÝn: M¸ng nghiªng ®îc cÊu t¹o b»ng thÐp 2 chÊt lîng tèt. Cã d¹ng h×nh trô vµ cã lç bªn trong t¹o thµnh mét gãc v¸t víi trôc cña m¸ng híng mét  gãc kho¶ng 30. Choßng khoan vµ cÇn khoan v 6 ®îc ®a vµo qua lç vµ ®îc ®Þnh vÞ nhê chèt tù c¾t. 7.5.1.2. Dông cô lµm lÖch híng ë giÕng 5 1 khoan ®· chèng èng: 3 Trong trêng hîp nµy chóng ta sö dông 4 m¸y híng cè ®Þnh tøc lµ kh«ng rót lªn ®îc. H×nh b M¸ng híng cè ®Þnh ®îc sö dông ë nh÷ng lç khoan ®· chèng èngvµ chóng ta cÇn 6 xuyªn qua èng chèng ®Ó lµm lÖch híng lç 7 khoan hay ë nh÷ng tÇng ®Êt ®¸ rÊt cøng. 5 Th©n (1) cña m¸ng nghiªng cã gãc v¸t 1 kho¶ng 2,50  30 nöa phÝa díi cã ®ôc lç(2). PhÝa 4 díi cïng ®Ó nèi víi mét ®o¹n cÇn khoan cò (cã thÓ g¾n choßng) ®Ó cã kh¶ n¨ng tuÇn hoµn (gi÷a cét cÇn khoan vµ m¸ng nghiªng cã nèi liÒn mét ®o¹n èng (4)). M¸ng híng ®îc ®a vµo nhê 2 nh÷ng chèt ®Þnh vÞ tù c¾t (5). Vµ chóng cã thÓ tù c¾t víi t¶i träng 1  2 tÊn. Sau khi th¶ vµ ®Þnh híng bé dông cô, tiÕn hµnh tr¸m xi m¨ng ®Ó 3 bao phñ hÕt bé dông cô (m¸y + cÇn cò ). Sau khi H×nh c xi m¨ng ®«ng cøng (48  72 giê), tiÕn hµnh khoan ph¸ lç èng chèng nhê choßng ®Æc biÖt. 230
7.5.2. ChÕ ®é lµm viÖc trong khoan ®Þnh híng (víi m¸ng nhá lªn ®îc). Th«ng thêng tríc khi th¶ m¸ng híng th× tiÕn hµnh t¹o ®¸y b»ng c¸ch khoan víi ®êng kÝnh nhá h¬n ®êng kÝnh lç khoan mét kho¶ng nµo ®ã. Sau ®ã ®a ®Þnh híng bé dông cô khoan lÖch bao gåm: m¸ng híng (1), choßng khoan r¾n (2) cÇn mÒm(3). Cã ®êng kÝnh nhá h¬n ®êng kÝnh cÇn 2" 1" khoan sö dông 1 4 - 22 . chiÒu dµi tõ 6  8m. §Çu nèi (5) vµ cÇn khoan (6), sau khi tiÕn hµnh xong c¸c c«ng t¸c trªn th× th¶ t¶i träng ®Ó c¾t chèt ®Þnh vÞ . T¶i träng cÇn thiÕt ®Ó c¾t chèt ®Þnh vÞ lµ: . d 2 Q = c 45 n. c øng suÊt c¾t cña ngyªn liÖu lµm chèt . d. §êng kÝnh cña chèt. n. Sè chèt (®inh èc ). Sau khi c¾t chèt xong tiÕn hµnh khoan xiªn víi chÕ ®é khoan nh sau: n =30 - 40 v/ph. G= 0,6  1,5T Q = 10 16l/s. 4 6 5 3 cÇn mÒm cÇn mÒm 3 6  8m cÇn nÆng 2  4m 3 2 cÇn nÆng 1  1,5m 1 4 2 2 1 1 a) Bé t¹o lç míi b) Bé më s©u c) Bé doa 231
Sau khi choßng khoan ®· qua ®îc phÇn díi cña m¸ng híng th× cã thÓ thay ®æi chÕ ®é lµm viÖc n = 70 v/ph, G = 3  3,5T. Vµ lu lîng sÏ t¨ng dÇn ®Õn Q®Þnh møc. Sau khi khoan qua ®¸y m¸ng híng tõ 2 - 8 m, kÐo cÇn khoan lªn, chó ý khi choßng ch¹m ®Çu trªn cña m¸ng th× tiÕn hµnh giËt m¹nh ®Ó nhæ m¸ng xiªn lªn mÆt ®Êt. Sau ®ã tiÕn hµnh më s©u lç khoan, nhê bé dông cô më s©u (h×nh b). Bao gåm choßng c¸nh(1) hay (choßng chãp xoay) cã ®êng kÝnh b»ng choßng khoan tríc ®ã víi ®o¹n cÇn n¨ng (2) cã ®é dµi 1 1,5 m, vµ tõ 2 3m cÇn mÒm (3) vµ trªn ®ã lµ cÇn khoan (4) . ChÕ ®é khoan ®îc ¸p dông lµ: n =70 - 70v/ph , G =3 4T , Q = Q b×nh thêng Sau giai ®o¹n më s©u lç khoan, chóng ta kÐo cÇn khoan lªn vµ thay ®æi bé dông cô më s©u b»ng bé dông cô doa (h×nh c), ®Ó më réng miÖng lç khoan b»ng ®êng kÝnh b×nh thêng cña lç khoan. Dông cô bao gåm bé doa (1), cÇn nÆng (2) dµi 2  4m vµ cÇn khoan (3). 7.5.3. X¸c ®Þnh gãc lÖch cña m¸ng híng m - gãc t¨ng ®é nghiªng, gãc t¹o thµnh Dg gi÷a trôc giÕng vµ trôc D cÇn khoan N lm chiÒu dµi phÇnm ®¸y m¸ng híng. m l1- chiÒu dµi phÇn ®¸y m¸ng híng. lm v gãc v¸t cña m¸ng híng. v Dg, D, DcDm - ®êng kÝnh giÕng, cÇn, choßng vµ m¸ng. Gãc m
thêi gian lµm viÖc tõ ®iÓm nµy trë ®i m = const. §Ó x¸c ®Þnh gãc mchóng ta xÐt tam gi¸c MNS. MS Dm D tgm= MN  MS = 2 + 2 cos m Dm D + 2 2 . cosm D cosm+ D =m tg m = l m - l1 2 cosm(lm- l1) V× mrÊt nhá nªn cosm 1; tg m  m ; l1 rÊt nhá so víi lm Dm+ D m = 2lm ®æi ra ®é Dm + D D gãc v¸t vsÏ lµ : tgv= l m m = 573 tg vv 2lm m D v0= 57,3 l m m MÆt v¸t gãc xiªn cña m¸ng híng sÏ lµ: D D +D 2D - D - D v- m=57,3. ( l m - m l ) = 57,3 ( m 2 l m ). 2m m m Dm- D v- m = 57,3 2 l m 7.5.4. X¸c ®Þnh vÞ trÝ ®Æt m¸ng híng ë ®¸y lç khoan nh»m thay ®æi gãc ph¬ng vÞ. Trong thùc tÕ qu¸ tr×nh khoan, gãc ph¬ng vÞ thùc cña giÕng khoan nã cã kh¸c víi gãc ph¬ng vÞ thiÕt kÕ. Do ®ã ®Ó ®iÒu chØnh lç khoan ®óng theo gãc ph¬ng vÞ thiÕt kÕ chóng ta cÇn ®iÒu chØnh gãc ph¬ng vÞ thËt theo nhiÒu ph¬ng ph¸p, ®ã lµ: - Ph¬ng ph¸p to¸n häc cña Sanghin. - Ph¬ng ph¸p ®å thÞ. Sau ®©y chØ giíi thiÖu ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh gãc ph¬ng vÞ b»ng biÓu ®å (®å thÞ). §Ó x¸c ®Þnh híng ®Æt m¸ng nghiªng ë díi ®¸y lç khoan theo ph¬ng ph¸p biÓu ®å, chóng ta cÇn ph¶i biÕt gãc thiªn ®Ønh ban ®Çu cña giÕng khoan 1, gãc ph¬ng vÞ ban ®Çu cña giÕng 1vµ gãc nghiªng cña m¸ng híng m. 233
* Ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n b»ng ®å thÞ sÏ ®îc tiÕn hµnh nh sau: - Trªn mét tê giÊy milimÐt kÎ trôc to¹ ®é theo c¸c híng N-S, E-V. KÎ ®êng th¼ng o o’ t¬ng øng híng nghiªng ban ®Çu cña lç khoan (gãc  1) mµ t¹i ®¸y chóng ta sÏ ®Æt m¸ng híng. - Trªn ®êng th¼ng nµy chóng ta chän tû lÖ thÝch hîp (vÝ dô 1cm - 10) . chiÒu dµi cña ®o¹n th¼ng OA1t¬ng øng víi gãc thiªn ®Ønh 1cña giÕng khoan. - LÊy ®iÓm A1lµm trung t©m chóng ta vÏ mét ®êng trßn (cã cïng tû lÖ víi ®õêng th¼ng tríc ®ã OA1) cã b¸n kÝnh R cã ®é dµi b»ng gãc nghiªng cña m¸y híng . Vµ tÊt c¶ c¸c ®iÓm trªn ®êng trßn ®Òu biÓu diÔn kh¶ n¨ng thay ®æi vÞ trÝ ®Æt m¸ng híng ë ®¸y lç khoan. VÝ dô: chóng ta cÇn thay ®æi gãc N ph¬ng vÞ tõ  1   2. chóng ta sÏ kÎ O’ R=m ®êng th¼ng OA2gÆp ®êng trßn t¹i A2 . A1  A2 Gãc thiªn ®Ønh cña lç khoan sÏ lµ ®o¹n 2 1 OA2 = 2 E V O m Gãc  : gãc xoay vÞ trÝ m¸ng híng so S víi híng ban ®Çu.  2 ph¬ng vÞ cña lç khoan cÇn ®iÒu chØnh. H×nh a Gãc ph¬ng vÞ cña m¸ng ë ®¸y lç khoan sÏ lµ: m=  1+  (h×nh a) C¸c trêng hîp riªng: * T¨ng ®é nghiªng cùc ®¹i cña giÕng mµ kh«ng thay ®æi gãc ph¬ng vÞ N N A’2 A2 ’ O1 A1 A1  2 R=m 1 ’2 A2 1 =  2 =  m E V E V 2 O O m S S H×nh a H×nh b 234
2 = OA2= OA1 + R. c= 1+ m.  = 0. m=  1. (h×nh b) * Gi÷ gãc thiªn ®Ønh ban dµu cña giÕng mµ thay ®æi cùc ®¹i gãc ph¬ng vÞ. Tõ O vÏ cung trßncã b¸n kÝnh b»ng OA c¾t vßng trßn t©m A1 t¹i 2 ®iÓm lµ A’2 , A2 híng A1 A2vµ A1 A’2 lµ 2 híng ®Æt m¸ng híng gãc ph¬ng vÞ míi sÏ lµ  2 hoÆc ’2`. (h×nh c ). * Thay ®æi cùc ®¹i gãc ph¬ng vÞ Tõ O ta vÏ ®êng tiÕp tuyÕn víi ®êng trßn t©m A1vµ gÆp ®êng trßn t¹i hai ®iÓm A2 vµ A’2 ; A1A’ 2 vµ A1A2 lµ 2 híng cã thÓ ®Æt m¸ng híng (h×nh d) N O1 A’2 ’ A1  2 ’2min 1 A2 2max V 1 E O m S H×nh d 235
Ch¬ng 8 C¸c hiÖn tîng phøc t¹p trong qu¸ tr×nh khoan vµ biÖn ph¸p kh¾c phôc Trong qu¸ tr×nh khoan thêng gÆp c¸c hiÖn tîng phøc t¹p g©y khã kh¨n cho qu¸ tr×nh khoan, c¸c hiÖn tîng ®ã thêng lµ: - SËp lë ®Êt ®¸ ë thµnh lç khoan. - Bã hÑp thµnh lç khoan. - MÊt níc röa. - HiÖn tîng phun (DÇu, khÝ, níc) - KÑt bé dông cô khoan. 8.1. SËp lë ®Êt ®¸ ë thµnh lç khoan vµ c¸c biÖn ph¸p phßng ngõa: §Êt ®¸ bÞ sËp lë thêng x¶y ra trong hai trêng hîp sau ®©y: a- Do t¸c dông cña níc röa, ®Êt ®¸ ë thµnh lç khoan bÞ gi¶m ®é bÒn, chóng bÞ mÊt æn ®Þnh vµ sËp lë xuèng lç khoan . §Êt ®¸ bë rêi, c¸c tÇng chøa muèi, ®Êt sÐt lµ dÔ bÞ níc t¸c dông nhÊt. Lo¹i sÐt Bentonit Na, chøa trong c¸c tÇng khi hÊp phô níc th× chóng sÏ t¨ng thÓ tÝch lªn rÊt nhiÒu lÇn vµ g©y lë. §èi víic¸c tÇng chøa muèi th«ng thêng c¸c tÇng nµy kÐm ch¾c , kh«ng æn ®Þnh vµ cã kh¶ n¨ng chøa khÝ, nÕu khoan b»ng dung dÞch gèc níc ngät th× sÏ g©y sËp lë. Møc ®é sËp lë cña ®Êt ®¸ còng cßn phô thuéc vµo gãc nghiªng cña c¸c tÇng cã kh¶ n¨ng g©y sôp lë . NÕu gãc nghiªng cµng lín th× kh¶ n¨ng sôp lë cµng lín. b- Trong trêng hîp thø 2 (th× ¸p lùc nÐn cña ®Êt ®¸ lín h¬n nhiÒu so víi ¸p lùc níc röa, sù chªnh lÖch ®ã cã thÓ ®a ®Õn hiÖn tîng sËp lë). Trong nhiÒu trêng hîp th× c¶ hai nguyªn nh©n t¸c dông ®ång thêi. HiÖn tîng sËp lë trong lç khoan thÓ hiÖn qua nh÷ng dÊu hiÖu sau: - ¸p lùc ë m¸y b¬m t¨ng lªn ®ét ngét. - Dung dÞch ®a lªn tõ díi lç khoan nhiÒu vôn ®Êt ®¸. - Th¶ dông cô kh«ng ®óng lç khoan nÕu kh«ng b¬m röa. 236
C¸c biÖn ph¸p ®Ò phßng vµ ng¨n ngõa sËp lë thµnh lç khoan. - BiÖn ph¸p cã hiÖu qu¶ nhÊt lµ lµm nÆng dung dÞch vµ t¨ng cêng phÈm chÊt cña nã b»ng gia c«ng ho¸ häc. Dung dÞch cã ®é th¶i níc nhá nhÊt vµ cã tû träng b¶o ®¶m cho ¸p lùc dung dÞch cao h¬n ¸p lùc vØa. - §èi víi c¸c tÇng cã chøa sÐt Bentorit Natri, hay c¸c tÇng chøa muèi th× nªn sö dông c¸c lo¹i dung dÞch b·o hoµ muèi, dung dÞch gèc v«i ®Ó khoan qua. ViÖc dïng dung dÞch mÆn cã anion hoµ tan nã sÏ cã t¸c dông lµm cho sÐt Bendonit kh«ng bÞ tr¬ng në. Vµ dung dÞch mÆn b·o hoµ muèn nã sÏ kh«ng lµm mÊt æn ®Þnh cña c¸c tÇng chøa muèi. Víi nh÷ng dung dÞch gãc can xi, qua t¸c dông ho¸ häc cña nã víi sÐt Bentonit gèc Na sÏ biÐn thµnh Bent«nit gèc canxi lo¹i sÐt nµy kh«ng g©y tr¬ng në díi t¸c dông cña níc. Trong qu¸ tr×nh khoan ph¶i ®Þnh kú kiÓm tra th©n lç khoan b»ng dông cô ®o ®êng kÝnh. TiÕn hµnh ®o ®êng kÝnh nhiÒu lÇn cho phÐp x¸c ®Þnh ®îc c¸c vïng g©y sËp lë. X¸c ®Þnh ®îc hiÖu qu¶ cña c¸c biÖn ph¸p ng¨n ngõa ®· sö dông. HÖ sè sËp lë K ®îc x¸c ®Þnh b»ng tû sè gi÷a thÓ tÝch lç khoan thùc tÕ cña vïng sËp lë vµ thÓ tÝch lý thuyÕt lç khoan. V K= Vt lt Trong ®ã : K - lµ hÖ sè h×nh thµnh sôp l¬ . Vt- thÓ tÝch thùc cña lç khoan. Vlt - thÓ tÝch lý thuyÕt lç khoan. Rt2 Vr K= V =R 2 lt lt Trong ®ã : Rt - lµ b¸n kÝnh thùc trung b×nh cña lç khoan. Rlt - lµ b¸n kÝnh trung b×nh lý thuyÕt cña lç khoan. K = 1 - GiÕng khoan kh«ng sôp lë. K > 1 - GiÕng khoan sôp lë K
8.2. HiÖn tîng bã hÑp thµnh lç khoan. Cã rÊt nhiÒu trêng hîp lç khoan bÞ bã hÑp thµnh nhÊt lµ ®èi víi c¸c tÇng sÐt Bent«nit tr¬ng në díi t¸c dông cña níc ngät. Trong c¸c trêng hîp nµy, gi¶i quyÕt ®îc vÊn ®Ò sËp lë tøc ®ång thêi còng gi¶i quyÕt ®îc vÊn ®Ò bã hÑp thµnh lç khoan. Còng cã nh÷ng lo¹i ®Êt ®¸ lµm gi¶m ®êng kÝnh cña lç khoan díi t¸c dông mµ níc ngät nhng kh«ng g©y sËp lë nh accghilit vµ lignit, trong trêng hîp trªn th× cã thÓ xö lý b»ng ph¬ng ph¸p dïng dung dÞch cã ®é tho¸t níc bÐ. Trong trêng hîp khã h¬n th× cã thÓ sö dông dung dÞch gèc v«i - th¹ch cao. HiÖn tîng bã hÑp thµnh lç khoan nhiÒu khi ®a ®Õn viÖc kh«ng thÓ tiÕp tôc khoan ®îc n÷a. Bã hÑp lç khoan do sù biÕn d¹ng dÎo bã hÑp lç khoan trong trêng hîp nµy nªn dïng dung dÞch cã tû träng lín a = 1,8 - 2,2 G/cm3 vµ cã trêng hîp lªn tíi 2,4 . §èi víi c¸c tÇng muèi biÖn ph¸p xö lý tèt lµ dïng dung dÞch b·o hoµ muèi. 8.3. Ng¨n ngõa vµ chèng mÊt níc röa. HiÖn tîng mÊt níc röa sinh ra trong qu¸ tr×nh khoan thêng gÆp rÊt nhiÒu, nhÊt lµ khi khoan qua c¸c tÇng ®¸ v«i. 8.3.1. C¸c nguyªn nh©n chñ yÕu g©y ra hiÖn tîng mÊt níc röa: a - Nguyªn nh©n do c¸c tÇng ®Êt ®¸ khoan qua: C¸c tÇng cã ®é thÊm vµ ®é rçng lín, c¸c tÇng ®· bÞ khai th¸c nhiÒu, ¸p lùc vØa gi¶m xuèng, c¸c khe r·nh ®îc h×nh thµnh, qua ®ã níc röa ch¶y ®i hÕt. HiÖn tîng mÊt níc còng sinh ra ë c¸c tÇng ®Êt ®¸ bÞ hñy ho¹i do chuyÓn ®éng kiÕn t¹o, ®Êt ®¸ nøt nÎ , hang hèc, hang ®éng cact¬. b - Nguyªn nh©n kü thuËt: - Träng lîng riªng cña dung dÞch qu¸ lín, ¸p lùc thñy tÜnh cña dung dÞch lín h¬n ¸p lùc vØa chªnh lÖch ¸p lùc cµng lín th× mÊt níc cµng m¹nh. - Sù t¹o thµnh c¸c kÏ nøt trong ®Êt ®¸ trong qu¸ tr×nh khoan. Do kÐo th¶ bé dông cô khoan víi vËn tèc qu¸ lín g©y nªn hiÖn tîng piston t¸c dông xuèng thµnh lç khoan lµm nøt nÎ chóng. 238
Träng lîng riªng vµ ®é nhít cña dung dÞch qóa lín dÉn ®Õn ¸p suÊt t¹i b¬m lín. Tõ ®ã còng dÉn ®Õn hiÖn tîng nøt nÎ ®Êt ®¸ vµ mÊt dung dÞch . CÇn ph¶i lu ý r»ng, mét tÇng ®· bÞ t¹o thµnh kÏ nøt th× sau ®ã sÏ t¹o thµnh kÏ nøt víi ¸p suÊt bÐ h¬n. C¸c kÏ nøt xuÊt hiÖn díi ¸p lùc cao kh«ng nh÷ng cã thÓ g©y ra mÊt níc mµ cã thÓ g©y ra c¸c hiÖn tîng phøc t¹p kh¸c nh : sËp lë, bã hÑp thµnh giÕng khoan . 8.3.2. Nghiªn cøu vïng mÊt níc. §Ó chèng mÊt níc cã hiÖu qu¶ vµ t×m biÖn ph¸p ng¨n ngõa mÊt níc cho lç khoan sau cÇn ph¶i nghiªn cøu tæng hîp ngay sau khi khoan vµo vïng mÊt níc. C«ng t¸c nghiªn cøu tæng hîp bao gåm: 1 - Nghiªn cøu thuû ®éng ®Ó t×m hiÓu cêng ®é mÊt níc . 2- X¸c ®Þnh ranh giíi, ®é hót níc cña tÇng. 3- X¸c ®Þnh ®êng kÝnh thùc cña lç khoan ë vïng mÊt níc. - Nghiªn cøu thuû ®éng b»ng ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®Æc tÝnh tÇng chøa níc b»ng c¸ch theo dâi chuyÓn ®éng cña mùc níc ®éng. Ngêi ta lµm mÊt tr¹ng th¸i c©n b»ng trong lç khoan b»ng c¸ch ®æ thªm níc hoÆc h¹ thÊp mùc níc trong ®ã. Vµ vÞ trÝ cña mùc níc trong giÕng khoan sÏ cã khuynh híng trë vÒ tr¹ng th¸i c©n b»ng cho ®Õn khi ¸p lùc cña cét chÊt láng trong lç khoan c©n b»ng víi ¸p lùc vØa. Qu¸ tr×nh phôc håi mùc níc phô thuéc vµo ®Æc tÝnh ®Þa chÊt vËt lý cña vØa. ViÖc theo dâi tèc ®é phôc håi mùc níc gióp chóng ta x¸c ®inh ®îc ®é thÊm t¬ng ®èi cña vØa. - ViÖc x¸c ®Þnh ranh giíi cña vØa mÊt níc röa cã thÓ tiÕn hµnh b»ng nhiÒu ph¬ng ph¸p kh¸c nhau nh (®o nhiÖt ®é, ®o ®iÖn trë, nghiªn cøu tÇng mÊt níc b»ng chÊt ®ång vÞ vv .). X¸c ®Þnh ®é hót níc cña c¸c tÇng b»ng c¸ch ®o lîng dung dÞch ch¶y vµo vØa. ViÖc ph©n tÝch s¬ bé ph¶i tiÕn hµnh ngay t¹i giÕng khoan . KÕt qu¶ ph©n tÝch ®îc sö dông ngay dïng ®Ó tæ chøc chèng mÊt níc. 239
8.3.3. Ph©n lo¹i vïng mÊt níc. Trªn c¬ së nghiªn cøu vïng mÊt níc, cÇn ph¶i lËp nh÷ng b¶ng ph©n lo¹i mÊt níc vµ dùa vµo ®ã ®Ó chóng ta ®Ò ra nh÷ng biÖn ph¸p phßng ngõa vµ kh¾c phôc chóng. B¶ng ph©n lo¹i cña Y HЍЍ lµ hoµn thiÖn nhÊt. VÒ c¬ b¶n nã dùa vµo ph¬ng ph¸p ph©n tÝch kÕt qu¶ nghiªn cøu thuû ®éng ë vïng mÊt níc. VËn tèc chuûÓn ®éng cña mùc níc cã thÓ biÓu thÞ b»ng c«ng thøc sau ®©y: V = C. pn V - tèc ®é h¹ mùc níc trong lç khoan tÝnh b»ng m/ph. C- hÖ sè mÊt níc tÝnh b»ng tèc ®é h¹ mùc níc khi chªnh lÖch ¸p lùc lªn vØa lµ 1 ®¬n vÞ ¸p suÊt (1bar). P - ¸p lùc d lªn tÇng mÊt níc. n - ChØ sè ®é thÊm, ®Æc trng cho tÝnh thÊm cña chÊt láng theo c¸c khe nøt cña vØa. CÇn ph¶i dùa theo hÖ sè C vµ chØ sè n mµ ®Ò ra biÖn ph¸p chèng mÊt níc v× r»ng c¸c trÞ sè nµy ph¶n ¸nh gi¸n tiÕp c¸c ®Æc tÝnh vËt lý cña vØa. HÖ sè C vµ chØ sè n cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng ph¬ng ph¸p ®å thÞ vµ to¸n ®å. Chóng ta vÏ ®å thÞ biÓu diÔn sù t¬ng quan gi÷a ¸p lùc d trung b×nh khi mùc níc n»m vµo gi÷a kho¶ng p vµ C c¸c kho¶ng thêi gian t mµ sau c¸c kho¶ng thêi gian ®ã mùc níc h¹ xuèng nh÷ng kho¶ng  H b»ng nhau trªn ®å thÞ täa ®é hÖ sè p cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc sau: p = 0,1. . (Ht- H0). Ht lµ kho¶ng c¸ch tõ miÖng lç p khoan ®Õn mÆt níc tÜnh . H0 mùc níc tÝnh to¸n - kho¶ng 10 c¸ch tõ miÖng lç khoan ®Õn ®iÓm 5 gi÷a mçi ®o¹n . 30 t, phót 10 20 - träng lîng riªng cña dung dÞch. Trªn trôc tung ®Æt c¸c gi¸ trÞ p, trôc hoµnh dÆt t 240
Nèi c¸c ®iÓm nhËn ®îc chóng ta t1 H1 H01 ®îc mét ®êng cong ®Òu . Nhê cã biÓu H1 ®å ®· vÏ ngêi ta t×m ®îc thêi gian h¹ t2 H2 H02 mùc níc cña c¸c ®o¹n cã ¸p suÊt lªn H2 tÇng mÊt nãc lµ 1 bar vµ 10 bar. Muèn t3 H3 H03 thÕ kÐo ®êng cong c¾t ®êng p = 1 bar H3 Ht vµ p = 10 bar. t4 H4 H04 Khi biÕt kho¶ng c¸ch H vµ thêi H4 gian h¹ xuèng mùc níc t th× tÝnh t5 H5 H05 ®îc tèc ®é h¹ trung b×nh mçi ®o¹n. H5 H v= cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng to¸n ®å. t C¸c hÖ sè C, r, Qlt(tiªu hao níc röa theo lý thuyÕt )chóng ta cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng to¸n ®å. 8.3.4. C¸c biÖn ph¸p phßng vµ chèng mÊt níc. §Ó kh¾c phôc c¸c hiÖn tîng mÊt níc ngêi ta dïng c¸c ph¬ng ph¸p chñ yÕu sau. Gi¶m ¸p lùc chªnh lÖch gi÷a lç khoan vµ vØa b»ng c¸ch thay ®æi c¸c th«ng sè cña dung dÞch, tr¸m c¸c khe r·nh cña tÇng mÊt níc b»ng dung dÞch vµ v÷a xim¨ng ®Æc biÖt. B¬m Ðp c¸c vËt liÖu tr¬ vµo trong vØa. Khoan kh«ng b¬m råi chèng èng. - §Ó phßng vµ chèng mÊt dung dÞch sÐt, dung dÞch ph¶i cã tû träng nhá nhÊt, cã ®é nhít, øng suÊt c¾t tÜnh vµ ®é xóc biÕn ®ñ lín. Khi mÊt níc víi cêng ®é 100 - 200m3/h tèt nhÊt nªn röa lç khoan b»ng dung dÞch sÐt bät khÝ vµ dung dÞch sÐt nhò t¬ng. §Ó x¸c ®Þnh d H cña dung dÞch trong ®iÒu kiÖn khoan mÊt níc ta tÝnh nh sau: 1 H1 H: chiÒu s©u cña giÕng. H2lµ chiÒu s©u tõ mÆt níc tÜnh ®Õn ®¸y lç khoan t¬ng øng víi 1; 241
 ph¶i x¸c ®Þnh. Pv= 0,1 H11 = 0,1 H . H1  = 1 H . G/cm3 + Mét trong nh÷ng ph¬ng ph¸p bÝt c¸c khe nøt cña tÇng mÊt níc lµ b¬m vµo ®ã c¸c dung dÞch cã ®é ®«ng tan vµ cÊu tróc tèt khi ch¶y vµo kÏ nøt c¸c dung dÞch nµy sÏ t¹o thµnh mét m¹ng líi cÊu tróc bÒn v÷ng. Tr¸m tÇng mÊt níc b»ng dung dÞch xi m¨ng lµ biÖn ph¸p phæ biÕn nhÊt. V÷a xim¨ng trén vµo dung dÞch sÐt gäi lµ gen xim¨ng. §Ó cã ®îc gen xim¨ng ngêi ta trén xim¨ng tr¸m kh« vµo dung dÞch sÐt bentonit. §iÒu chØnh thêi gian ®«ng ®Æc cña c¸c dung dÞch xim¨ng b»ng c¸ch cho thªm c¸c chÊt lµm ®«ng nhanh (phæ biÕn nhÊt lµ níc kÝnh clorua canxi, x« ®a). Trong tõng trêng hîp riªng, tû lÖ pha chÕ ghen xim¨ng vµ hçn hîp ®«ng nhanh do phßng thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh. Th«ng thêng, ngêi ta b¬m hçn hîp ®«ng nhanh vµ gen xim¨ng qua cÇn khoan. §Çu cÇn khoan nªn ®Æt cao h¬n tÇng mÆt níc. Lîng dung dÞch Ðp b¬m vµo cÇn khoan sau hçn hîp tr¸m b»ng thÓ tÝch bªn trong cét cÇn khoan. + Còng cã thÓ dïng ph¬ng ph¸p "khoan mß" (kh«ng cho níc trµo lªn miÖng lç khoan) trong ®Êt ®¸ cøng nh ®¸ v«i, sa th¹ch Khi khoan “mß” mïn khoan sÏ thu ®îc nhê èng mïn. Sau khi khoan qua vïng mÊt níc ph¶i ngõng khoan ®Ó tr¸m ghen xim¨ng hoÆc hçn hîp ®«ng nhanh cho ®Õn khi kh¾c phôc ®îc hiÖn tîng mÊt níc. VÒ mÆt kinh tÕ khoan “mß” chØ cã lîi khi níc röa lµ níc l·. §Ó kh¾c phôc c¸c hiÖn tîng mÊt níc rÊt m¹nh tríc hÕt ngêi ta ph¶i lµm gi¶m bít cêng ®é mÊt níc b»ng c¸ch båi c¸t hay mïn khoan vµo vïng mÊt níc hoÆc b»ng c¸ch Ðp c¸c vËt liÖu tr¬ (nh r¬m, than bïn, trÊu ) vµo ®Êy vµ sau ®ã tr¸m xim¨ng l¹i. Khi xi m¨ng ®· ®«ng r¾n th× tiÕn hµnh khoan b×nh thêng Khi khoan cã thÓ x¶y ra hai hay nhiÒu tÇng mÊt níc gÇn nhau th× khi ®ã ph¶i tr¸m xim¨ng c¶ hai tÇng, ®Çu tiªn ngêi taØt¸m tÇng díi tríc sau ®ã kÐo cÇn khoan lªn cao ®Ó tr¸m tÇng trªn. 242
8.4. Phßng vµ chèng kÑt cét cÇn khoan. C¸c nguyªn nh©n chÝnh lµm kÑt cét cÇn khoan lµ : - Röa lç khoan b»ng dung dÞch sÐt cã ®é th¶i níc qu¸ lín, dung dÞch nµy t¹o mét líp vá sÐt dµy lªn thµnh lç khoan, lµm thu hÑp ®êng kÝnh lç khoan l¹i. Khi kÐo cÇn lªn, vá sÐt bÞ dån l¹i, vµ phÝa trªn choßng h×nh thµnh mét c¸i “nót” ngµy cµng chÆt vµ dÉn ®Õn kÑt. - §Êt ®¸ dÎo bÞ tr¬ng në do níc tõ dung dÞch ngÊm vµo vØa do sù chªnh lÖch ¸p lùc gi÷a vØa vµ ¸p lùc cét thuû tÜnh. Sù tr¬ng në lµm thu hÑp lç khoan l¹i lµm t¨ng ¸p lùc m¸y b¬m vµ kÑt cÇn . Trêng hîp nµy th«ng thêng x¶y ra ë nh÷ng tÇng cã ®é nghiªng lín (h×nh a). - KÑt cÇn khoan do mïn khoan bÞ tÝch ®äng l¹i lµm thu hÑp lç khoan t¹o thµnh nh÷ng c¸i "nót" vµ g©y kÑt cÇn. Nguyªn nh©n tÝch ®äng mïn khoan lµ do: + Kh«ng thêng xuyªn läc s¹ch mïn khoan ra khái dung dÞch, nªn dung dÞch l¹i mang theo nhiÒu mïn khoan xuèng lç khoan. H×nh a +Do lu lîng b¬m qu¸ bÐ hay c¸c th«ng sè cña dung dÞch kh«ng phï hîp ®Ó mang ®îc mïn khoan lªn mÆt (tèc ®é ®i lªn cña níc röa kh«ng ®ñ ®Èy mïn khoan lªn mÆt ) + Do sù sËp lë cña ®Êt ®¸ ë mét sè tÇng (h×nh b) t¹i ®ã vËn tèc ®i lªn cña dung dÞch bÐ, mïn khoan bÞ l¾ng ®äng. + Khi khoan b»ng c¸c choßng cã ®êng kÝnh kh¸c nhau, lç khoan cã h×nh bËc thang, ë chç chuyÓn tiÕp tõ ®êng kÝnh lín sang ®êng kÝnh nhá mïn khoan bÞ thu hÑp l¹i vµ g©y kÑt cÇn (h×nh c). - Cét cÇn khoan bÞ rß vµ níc röa ch¶y qua chç H×nh b nèi ren hay chç rß cña cét cÇn khoan, choßng khoan kh«ng ®îc röa vµ bÞ hÑp vµo bëi mïn khoan. 243