Báo cáo tổng kết đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế thử súng, dây nổ và đạn bắn vỉa phục vụ khai thác dầu khí

Chia sẻ: Minh Nguyet | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:140

Thêm vào BST

Báo xấu

88
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung nghiên cứu của đề tài là khảo sát, lấy mẫu phân tích xác định các tính năng, các thông số của sản phẩm; xây dựng bài toán thiết kế nguyên lý đạn bắn vỉa; nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố vật liệu và yếu tố công nghệ lên chất lượng sản phẩm; nghiên cứu thiết kế, xây dựng quy trình công gnheej chế thử sản phẩm và bổ sung các quy trình thử nghiệm. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo tổng kết đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế thử súng, dây nổ và đạn bắn vỉa phục vụ khai thác dầu khí

Trung t©m Khoa häc kü thuËt c«ng nghÖ qu©n sù ViÖn thuèc phãng thuèc næ -------------------------------- ®Ò tµi cÊp nhµ n−íc m· sè: ®t®l – 2004/08 b¸o c¸o TæNG KÕT ®Ò tµi Tªn ®Ò tµi: Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ thö sóng, d©y næ vµ ®¹n b¾n vØa phôc vô khai th¸c dÇu khÝ Chñ nhiÖm ®Ò tµi §¹i t¸-PGS-TS NguyÔn C«ng HoÌ 6755 12/3/2007 Hµ néi - 2006
®Ò tµi cÊp nhµ n−íc m∙ sè: ®t®l – 2004/08 b¸o c¸o khoa häc ®Ò tµi Tªn ®Ò tµi: Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ thö sóng, d©y næ vµ ®¹n b¾n vØa phôc vô khai th¸c dÇu khÝ. CÊp qu¶n lý ®Ò tµi: Nhµ n−íc. M· sè: §T§L – 2004/08 Ngµy ®¨ng ký: 10/9/2003. C¬ quan chñ qu¶n: Bé Quèc phßng. C¬ quan chñ tr×: ViÖn Thuèc phãng Thuèc næ/Trung t©m KHKT&CNQS. Chñ nhiÖm ®Ò tµi: §¹i t¸-PGS_TS NguyÔn C«ng HoÌ-ViÖn TPTN. Nh÷ng ng−êi thùc hiÖn vµ phèi hîp chÝnh: -Th−îng t¸-Kü s−:Lª V¨n T©n – ViÖn Thuèc phãng Thuèc næ. -§¹i t¸-TiÕn sü:Ph¹m V¨n C−¬ng - ViÖn Thuèc phãng Thuèc næ. -§¹i t¸-TiÕn sü:NguyÔn Nh− Ch−¬ng - ViÖn Thuèc phãng Thuèc næ. -Trung t¸-Kü s−:NguyÔn Quang Huy - ViÖn Thuèc phãng Thuèc næ -§¹i t¸-TiÕn sü:§ç Xu©n Tung - ViÖn Thuèc phãng Thuèc næ. -Kü s− Lª ViÖt Dòng – Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi. -Kü s− TrÇn Cao Th¾ng – Nhµ m¸y Z121/Tæng côc CNQP. Kinh phÝ ®−îc cÊp: 2.000 triÖu ®ång. Thêi gian thùc hiÖn: Tõ th¸ng 01/2004 ®Õn th¸ng 12/2005. Ngµy th¸ng n¨m 200 Ngµy th¸ng n¨m 200 C¬ quan chñ tr× ®Ò tµi Chñ nhiÖm ®Ò tµi Ngµy th¸ng n¨m 200 C¬ quan chñ qu¶n 1
Môc lôc Trang §Æt vÊn ®Ò 6 Ch−¬ng I – Tæng quan 7 1.1 – B¾n næ trong giÕng khoan dÇu khÝ 7 1.1.1 - Kh¸i niÖm vµ c¸c ph−¬ng ph¸p b¾n næ trong giÕng khoan dÇu khÝ 7 1.1.2 - CÊu t¹o vµ c¸c ®Æc ®iÓm ®èi víi c¸c thiÕt bÞ b¾n næ m×n 11 1.1.2.1- Sóng 12 1.1.2.2- §¹n b¾n vØa 15 1.1.2.3- D©y næ 20 1.1.2.4- KÝp næ 21 1.2- Kh¶o s¸t c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn chiÒu dµi dßng xuyªn 23 1.2.1- Qu¸ tr×nh h×nh thµnh dßng xuyªn 23 1.2.2- T¸c dông cña dßng xuyªn vµo vËt c¶n 26 1.2.3- C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn ®é xuyªn s©u cña ®¹n lâm 31 1.3- Kh¶o s¸t c¬ së c«ng nghÖ chÕ t¹o phÔu tõ bét kim lo¹i 34 1.3.1- C¬ së lý thuyÕt luyÖn kim bét 34 1.3.1.1- TÝnh chÊt cña h¹t bét kim lo¹i vµ ph−¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ c¸c tÝnh 35 chÊt c¬ b¶n cña h¹t bét kim lo¹i. 1.3.1.2- TÝnh chÊt cña bét kim lo¹i riªng lÎ. 35 1.3.1.3- Ðp nguéi t¹o h×nh chi tiÕt tõ kim lo¹i bét. 37 a- Mèi quan hÖ gi÷a lùc Ðp vµ mËt ®é cña vËt Ðp. 37 2
b- Gi·n në thÓ tÝch cña mÉu t−¬i sau khi Ðp. 38 1.3.2- ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é vµ thêi gian thiªu kÕt. 39 1.4- C¬ së lý thuyÕt c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn c¸c tÝnh n¨ng c¬, lý, ho¸, 40 nh¹y næ vµ kh¶ n¨ng gia c«ng nÐp Ðp cña thuèc næ. 1.4.1- §é nh¹y næ vµ gi¶m nh¹y næ cña thuèc næ. 40 1.4.2- C¬ s¬ lý thuyÕt cña mèi quan hÖ gi÷a ®é xuyªn, tû träng, thµnh phÇn. 43 Ch−¬ng II- Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu. 46 2.1- Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu ®¹n b¾n vØa. 46 2.2- Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu h×nh d¹ng, kÝch th−íc, kÕt cÊu, thµnh 46 phÇn ho¸ häc cña c¸c chi tiÕt cña ®¹n b¾n vØa, sóng vµ d©y næ vµ c¸c ph−¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ s¶n phÈm. 2.3- Ph−¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng xuyªn cña ®¹n b¾n vØa trªn bia 47 thÐp 2.4- Ph−¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng xuyªn cña ®¹n b¾n vØa trªn bia bª 48 t«ng. 2.5- ThiÕt bÞ, dông cô, ho¸ chÊt sö dông trong nghiªn cøu chÕ thö. 49 Ch−¬ng III- KÕt qu¶ nghiªn cøu vµ biÖn luËn. 51 3.1- Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o ®¹n b¾n vØa 3.3/8” vµ 5”. 51 3.1.1- Nghiªn cøu vÒ vËt liÖu nhåi. 51 3.1.1.1- Lùa chän thuèc næ ®¬n chÊt. 51 3.1.1.2- Lùa chän chÊt phô gia. 55 a- Phô gia chèng tÜnh ®iÖn. 57 b- Phô gia gi¶m nh¹y vµ t¨ng kh¶ n¨ng chÞu nÐn Ðp. 58 3.1.1.3-¶nh h−ëng cña hµm l−îng phô gia. 58 3.1.1.4- Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña mét sè yÕu tè c«ng nghÖ lªn tû träng vµ 62 c¸c th«ng sè kü thuËt cña ®¹n b¾n vØa. a- Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña cì h¹t thuèc næ HMX ®Õn mËt ®é r¾c cña thuèc 62 næ. 3
b- Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña ¸p suÊt Ðp lªn tû träng. 64 c- Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña thêi gian l−u ¸p. 64 d- Nghiªn cøu c«ng nghÖ ®−a phô gia grafit vµo thuèc næ HMX. 65 e- Nghiªn cøu ®−a phô gia silicon vµ chÊt ®ãng r¾n vµo thuèc næ HMX 66 f- Nghiªn cøu c«ng nghÖ t¹o h¹t thuèc næ HMX. 67 3.1.1.5- TiÕn tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o thuèc næ cho ®¹n b¾n vØa. 69 3.1.2- Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o vá ®¹n. 70 3.1.3- Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o phÔu kim lo¹i cho ®¹n b¾n vØa. 73 3.1.3.1- Lùa chän thµnh phÇn bét kim lo¹i chÕ t¹o phÔu. 75 3.1.3.2- Nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o phÔu hçn hîp bét kim lo¹i. 76 a- Nghiªn cøu chÕ t¹o bét kim lo¹i. 78 b- Trén bét kim lo¹i. 80 c- Ðp nguéi t¹o h×nh phÔu tõ bét kim lo¹i. 81 d- C«ng ®o¹n thiªu kÕt phÔu cho ®¹n b¾n vØa. 84 3.1.3.3- KÕt qu¶ ®¸nh gi¸ tæng hîp chÊt l−îng phÔu hçn hîp bét kim lo¹i 85 ®Õn ®é xuyªn cña ®¹n b¾n vØa. 3.1.4- Nghiªn cøu x©y dùng qui tr×nh c«ng nghÖ nhåi n¹p thuèc næ cho ®¹n 88 b¾n vØa. a- Nghiªn cøu chÕ t¹o khu«n Ðp thuèc næ. 88 b- Nghiªn cøu chÕ t¹o bé dông cô th¸o ®¹n. 88 c- Nghiªn cøu c«ng nghÖ Ðp d¸n phÔu ®ång cho ®¹n b¾n vØa. 89 3.1.5- Lùa chän qui tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o ®¹n b¾n vØa. 89 3.1.6- KÕt qu¶ thö nghiÖm b¾n tæng hîp ®¹n b¾n vØa t¹i phßng thÝ nghiÖm cña 93 ViÖn Thuèc phãng Thuèc næ vµ t¹i c¸c giµn khoan khai th¸c dÇu khÝ cña 4
Vietsovpetro KÕt luËn cho ®¹n b¾n vØa 99 3.2 Nghiªn cøu, thiÕt kÕ, chÕ thö sóng b¾n vØa 3.3/8” vµ 5” 100 3.2.1 Yªu cÇu kü thuËt cña sóng b¾n vØa 100 3.2.2 Lùa chän vÒ vËt liÖu chÕ t¹o sóng b¾n vØa 102 3.2.3 Gi¶i bµi to¸n x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng chÞu ¸p lùc cña sóng b¾n vØa 108 3.2.3.1 Gi¶i bµi to¸n thiÕt kÕ sóng b¾n vØa 3.3/8” 3m vµ 6m 109 3.2.3.2 Gi¶i bµi to¸n thiÕt kÕ sóng b¾n vØa 4.1/2” 3m vµ 6m 112 3.2.4 Chän ph−¬ng ¸n bÞt kÝn sóng 114 3.2.5 KÕt qu¶ chÕ t¹o vµ thö nghiÖm sóng b¾n vØa 115 KÕt luËn cho sóng b¾n vØa 117 3.3 Nghiªn cøu, thiÕt kÕ, chÕ thö d©y næ chÞu nhiÖt 118 3.3.1 Kh¶o s¸t kÕt cÊu vµ mét sè th«ng sè d©y næ cña mét sè h·ng n−íc 118 ngoµi 3.3.2 Lùa chän thuèc næ, c«ng nghÖ t¹o h¹t vµ chän cì h¹t ®Ó phèi trén 121 3.3.3 Nghiªn cøu chän sîi vµ tÕt sîi lâi 126 3.3.4 Nghiªn cøu lùa chän vµ x©y dùng quy tr×nh c«ng nghÖ bäc nhùa 128 3.3.5 TiÕn hµnh chÕ thö 132 KÕt luËn cho d©y næ chÞu nhiÖt 142 KÕt luËn chung cña ®Ò tµi vµ kiÕn nghÞ 143 Tµi liÖu tham kh¶o 144 5
§Æt vÊn ®Ò Lêi më ®Çu: C«ng nghiÖp DÇu khÝ lµ mét ngµnh c«ng nghiÖp ®ãng vai trß quan träng trong qu¸ tr×nh C«ng nghiÖp ho¸ vµ HiÖn ®¹i ho¸ ®Êt n−íc. N©ng cao s¶n l−îng dÇu khÝ lµ mét trong nh÷ng môc tiªu hµng ®Çu cña ngµnh DÇu khÝ. Trong c«ng nghÖ th¨m dß khai th¸c dÇu khÝ, ®¹n b¾n vØa vµ c¸c phô kiÖn cña nã: sóng, d©y næ chÞu nhiÖt ®é vµ ¸p su©t cao lµ nh÷ng vËt liÖu vµ trang thiÕt bÞ v« cïng quan träng, nã thùc hiÖn ®ång bé viÖc ®−a ®¹n b¾n vØa, phô kiÖn næ ®Õn vÞ trÝ cÇn g©y næ mét c¸ch chÝnh x¸c, thùc hiÖn viÖc xuyªn ph¸ vØa, t¹o ra c¸c kªnh dÉn dÇu khÝ vµo giÕng khoan. §©y lµ mét c«ng ®o¹n kh«ng thÓ thiÕu ®−îc trong qu¸ tr×nh th¨m dß, t×m kiÕm vµ khai th¸c dÇu khÝ. Nã kh«ng chØ lµ c«ng viÖc cña giÕng khoan míi mµ cßn lµ c«ng viÖc th−êng xuyªn cña tÊt c¶ c¸c giÕng khoan ®ang khai th¸c nh»m môc ®Ých ®¶m b¶o cho dßng dÇu khÝ lu«n ch¶y ®Òu ®Æn, æn ®Þnh trong suèt qu¸ tr×nh khai th¸c. HiÖn nay, c¸c lo¹i ®¹n b¾n vØa, d©y næ, sóng phôc vô khai th¸c dÇu khÝ ®Òu ph¶i nhËp cña n−íc ngoµi nªn rÊt bÞ ®éng vÒ kÕ ho¹ch v× ®©y lµ lo¹i vËt liÖu vµ phô kiÖn næ nªn thñ tôc nhËp khÈu rÊt phøc t¹p. Hµng n¨m, sè l−îng sóng, d©y næ vµ ®¹n b¾n vØa sö dông cho khai th¸c dÇu khÝ lµ t−¬ng ®èi lín, trong t−¬ng lai nhu cÇu nµy ngµy cµng nhiÒu. ChÝnh v× vËy, viÖc chÕ t¹o thµnh c«ng c¸c s¶n phÈm nµy trong n−íc lµ mét ®ãng gãp cã ý nghÜa lín vÒ khoa häc vµ thùc tiÔn. V¨n phßng ChÝnh phñ, Bé C«ng nghiÖp ®· cã c¸c v¨n b¶n ®Ò nghÞ Bé Quèc phßng phèi hîp víi Bé Khoa häc – C«ng nghÖ nghiªn cøu vÊn ®Ò nµy. Môc tiªu ®Ò tµi: Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ thö sóng, d©y næ vµ ®¹n b¾n vØa nh»m thay thÕ nhËp ngo¹i vµ n©ng cao hiÖu qu¶ khai th¸c dÇu khÝ. Néi dung nghiªn cøu chñ yÕu cña ®Ò tµi: 1- Kh¶o s¸t, lÊy mÉu ph©n tÝch x¸c ®Þnh c¸c tÝnh n¨ng, c¸c th«ng sè cña s¶n phÈm. 2- X©y dùng bµi to¸n thiÕt kÕ nguyªn lý ®¹n b¾n vØa. 3- Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña c¸c yÕu tè vËt liÖu vµ yÕu tè c«ng nghÖ lªn chÊt l−îng s¶n phÈm. 4- Nghiªn cøu thiÕt kÕ, x©y dùng quy tr×nh c«ng nghÖ chÕ thö s¶n phÈm vµ bæ sung c¸c quy tr×nh thö nghiÖm. 6
ch−¬ng I Tæng quan 1.1 B¾n næ trong giÕng khoan dÇu khÝ 1.1.1 Kh¸i niÖm vµ c¸c ph−¬ng ph¸p b¾n næ trong giÕng khoan dÇu khÝ Theo s¸ch chuyªn kh¶o giÕng khoan dÇu khÝ cã cÊu t¹o nhiÒu líp [4]: -PhÝa trong gåm c¸c èng thÐp ®Æc biÖt cã chiÒu dµy thµnh èng kho¶ng 10mm ®−îc nèi víi nhau b»ng c¸c khíp nèi ®−îc gäi lµ èng chèng (H×nh 1.01). -Th«ng th−êng ë ®¸y giÕng khoan cã mét líp èng chèng. Cµng lªn cao th× sè líp èng chèng cµng t¨ng lªn. ë líp trªn cïng cã thÓ sö dông ®Õn 3 líp èng chèng. §−êng kÝnh cña èng chèng trong cïng kho¶ng 112 mm. Bªn ngoµi c¸c líp èng chèng lµ líp xi m¨ng vµ sau ®ã lµ vØa ®Êt ®¸ (H×nh 1.01). HÇu hÕt c¸c giÕng khoan n»m theo ph−¬ng th¼ng ®øng, tuú tr−êng hîp ®Æc biÖt cã thÓ khoan nghiªng vµ 1 - ThiÕt bÞ b¾n 2 – èng chèng còng cã ®o¹n khoan n»m ngang. 3 – Líp xi m¨ng 4 - §Êt ®¸ ChiÒu s©u cña giÕng khoan cã thÓ ®Õn hµng ngh×n mÐt. Th«ng th−êng ë c¸c H×nh 1.01: S¬ ®å mÆt c¾t giÕng khoan giµn giÕng khoan ë ngoµi kh¬i n−íc ta lµ 4000-5000 m B¾n næ trong giÕng khoan dÇu khÝ nh»m môc ®Ých: - §ôc lç trªn thµnh giÕng ®Ó më vØa khai th¸c dÇu khÝ. - Cøu c¸c sù cè nh− kÑt cÇn khoan, cÇn khai th¸c, èng chèng… - B¾n lÊy mÉu. 7
ViÖc b¾n næ ®−îc ¸p dông vµo tÊt c¶ c¸c kh©u cña qu¸ tr×nh khai th¸c dÇu khÝ: khi b¾t ®Çu, trong qu¸ tr×nh khai th¸c vµ c¶ khi kÕt thóc vµ lÊp giÕng khoan. - Khi b¾t ®Çu vµ trong qu¸ tr×nh khoan: Khi b¾t ®Çu còng nh− trong qu¸ tr×nh khoan ng−êi ta b¾n, næ víi c¸c môc ®Ých: ®Èy nhanh tiÕn ®é, v−ît qua c¸c tÇng khã khoan, lÊy mÉu kiÓm tra, phßng ngõa vµ lo¹i trõ c¸c sù cè trong qu¸ tr×nh khoan giÕng. Trong tr−êng hîp lÊy mÉu chØ thùc hiÖn mét sè l−îng nhá ph¸t b¾n, næ. HiÖu qu¶ c«ng viÖc lÊy mÉu cã ý nghÜa quan träng quyÕt ®Þnh ®Õn viÖc ®¸nh gi¸ tr÷ l−îng cña dÇu khÝ, n¨ng suÊt khai th¸c hiÖn t¹i vµ tæng s¶n l−îng cã thÓ khai th¸c ®−îc tõ vØa. - Khi ®· khoan ®Õn vØa dÇu khÝ: Khi ®· khoan ®Õn vØa dÇu khÝ lóc nµy kÕt thóc c«ng ®o¹n khoan vµ b¾t ®Çu c«ng ®o¹n x©y dùng giÕng vµ më vØa: - X©y giÕng lµ khoan vµo vØa s¶n phÈm, kiÕn t¹o thµnh giÕng, gia cè èng chèng, xi m¨ng ho¸ ®−êng èng vµ kh«ng gian quanh èng chèng. - Më vØa lµ t¹o lç trªn thµnh èng giÕng b»ng thÐp vµ xuyªn ph¸ líp xi m¨ng cïng ®Êt ®¸ cã chøa dÇu bªn ngoµi (vØa dÇu khÝ) thµnh c¸c ®−êng kªnh dÉn dÇu, khÝ vµo giÕng khoan. Trªn thùc tÕ 95% tr−êng hîp më vØa ®−îc thùc hiÖn b»ng ph−¬ng ph¸p b¾n næ. Cßn l¹i 5% tr−êng hîp ®−îc xö lý b»ng dßng chÊt láng. C«ng ®o¹n nµy rÊt quan träng quyÕt ®Þnh ®Õn hiÖu qu¶ khai th¸c dÇu cña giÕng trong thêi gian tiÕp theo. - Trong qu¸ tr×nh khai th¸c: Trong qu¸ tr×nh khai th¸c dÇu khÝ do nhiÒu nguyªn nh©n hiÖu suÊt dßng dÇu ch¶y tõ vØa vµo giÕng th−êng xuyªn gi¶m dÇn nªn ng−êi ta ph¶i tiÕn hµnh më vØa l¹i b»ng c¸ch b¾n, næ. - Khi kÕt thóc khai th¸c mét giÕng khoan: Khi giÕng khoan kh«ng cßn ý nghÜa trong khai th¸c (vØa ®· hÕt dÇu khÝ) ng−êi ta huû giÕng b»ng ph−¬ng ph¸p næ c¾t phÇn èng giÕng kh«ng xi m¨ng ho¸ ®Ó lÊy lªn vµ t¸i sö dông l¹i. Tãm l¹i: B¾n næ trong khai th¸c dÇu khÝ ®−îc øng dông kh¸ ®a d¹ng do ®ã chñng lo¹i sóng vµ ®¹n còng rÊt ®a d¹ng phï hîp víi môc ®Ých øng dông cña nã. 8
C¸c ph−¬ng ph¸p b¾n næ trong giÕng khoan: * B¾n ®ôc lç B¾n ®ôc lç lµ ph−¬ng ph¸p sö dông c¸c lo¹i thiÕt bÞ ®¹n chuyªn dông b¾n ®ôc lç c¸c líp èng chèng, líp xi m¨ng sau èng chèng vµo vØa ®Êt ®¸ nh»m më vØa dÇu khÝ [3,4,9]. Ph−¬ng ph¸p b¾n ®ôc lç cã thÓ chia lµm 2 d¹ng: b¾n ®ôc lç th¶ b»ng c¸p vµ b¾n ®ôc lç th¶ b»ng cÇn khai th¸c. a) B¾n ®ôc lç th¶ b»ng c¸p [16, 19] C¸c thiÕt bÞ ®ôc lç ®−îc th¶ xuèng giÕng khoan b»ng c¸p ®Þa vËt lý, g©y næ b»ng xung ®iÖn vµ th¶ b¾n tõng sóng (hoÆc lend) mét. B¾n ®ôc lç th¶ b»ng c¸p cã 2 lo¹i chÝnh: lo¹i b¾n b»ng sóng (vËt liÖu næ n»m trong èng kÝn) vµ lo¹i b»ng len (vËt liÖu næ l¾p trªn lend) - Lo¹i b¾n b»ng sóng. C¸c lo¹i sóng ®−îc chÕ t¹o b»ng lo¹i thÐp chÞu ®−îc ¸p suÊt tõ 800-1400 atm, cã lo¹i sóng ®−îc khoÐt lç s½n nh− lo¹i PК-85-105, cã lo¹i khoÐt mét phÇn nh− lo¹i Baracuda 33/8’’, 5’’, lo¹i kh«ng khoÐt lç nh− PКО-73-89. C¸c lo¹i sóng ph¶i ®¶m b¶o chÊt l−îng tèt, kh«ng ®−îc mãp mÐo, han rØ, hÖ thèng ren ®Çu ®u«i tèt. C¸c lo¹i vËt liÖu næ (®¹n, kÝp, d©y næ) th−êng lµ lo¹i vËt liÖu næ kh«ng chÞu ®−îc n−íc vµ ¸p suÊt nh− c¸c lo¹i ®¹n PК - PКО Baracuda, c¸c lo¹i d©y næ nh− DST, c¸c lo¹i kÝp Baracuda, kÝp ТЕD, PВPD. NhiÖt ®é chÞu tèi ®a cña c¸c lo¹i vËt liÖu næ tõ 100 – 200oC. C¸c ®u«i cña sóng ph¶i cã gio¨ng chèng n−íc, chÞu nhiÖt, ®u«i sóng ph¶i cã lç tho¸t h¬i. C¸c lç l¾p ®¹n trªn èng lend ph¶i tiÖn chÝnh x¸c ®Ó khi l¾p ®¹n kh«ng bÞ chÆt hoÆc láng, lend l¾p ®¹n kh«ng ®−îc han rØ, mãp mÐo. Lo¹i b¾n b»ng sóng mËt ®é b¾n lµ tõ 10÷20 v/m, riªng lo¹i ®¹n mËt ®é cao tõ 30 –40 v/m mét lÇn th¶ b¾n kh«ng qu¸ 10 m, tèc ®é kÐo th¶ nhanh (4000-6000 m/h) - Lo¹i b¾n b»ng lend 9
Lend l¾p ®¹n cã thÓ lµm b»ng thÐp hoÆc b»ng nh«m. Trªn lend cã c¸c lç l¾p ®¹n, c¸c viªn ®¹n ®−îc gi÷ b»ng c¸c vÊu gi÷ ®¹n hoÆc b»ng c¸c chèt h·m. Lo¹i lend b»ng thÐp sau khi b¾n xong lend chØ biÕn d¹ng vµ ®−îc kÐo lªn khái giÕng khoan, cßn lo¹i b»ng nh«m khi b¾n xong sÏ bÞ vì vôn r¬i xuèng ®¸y giÕng. C¸c lo¹i vËt liÖu næ l¾p trªn lend ph¶i chÞu ®−îc n−íc vµ ¸p suÊt (tõ 500- 1400 atm). Vá ®¹n ®−îc chÕ t¹o b»ng thuû tinh nh− c¸c lo¹i PКС-80-100-105 hoÆc vá ®¹n lµm b»ng hîp kim nh«m nh− Piranha, Sohgun, Swinjet, PR-54, PL-70 …C¸c lo¹i d©y næ cã phñ mét líp nhùa chÞu n−íc nh− Primacocd, DSВ, DSU-33. C¸c lo¹i kÝp ®Çu cã vá chÞu n−íc vµ ¸p suÊt nh− kÝp Piranha, PGВU-4 , PG-170. ChiÒu dµi tèi ®a cho mét lÇn th¶ b¾n b»ng 2/3 chiÒu cao cña th¸p khoan. MËt ®é lÊp ®¹n tõ 6 ®Õn 15 v/m. b) B¾n ®ôc lç th¶ b»ng cÇn khai th¸c (TCP) C¸c thiÕt bÞ ®−îc th¶ xuèng giÕng khoan b»ng cÇn khai th¸c, kÝp m×n ®−îc g©y næ b»ng va ®Ëp (xµ beng) hoÆc b»ng ¸p suÊt, b¾n mét lÇn c¶ mét tËp hîp vØa, trong giÕng dung dÞch ®−îc thay b»ng dÇu th«, b¾n xong khai th¸c ngay [15]. Khi b¾n xong ph¶i c¾t bá toµn bé thiÕt bÞ xuèng ®¸y giÕng, do vËy giÕng khoan cÇn ph¶i khoan thªm mét kho¶ng chiÒu dµi ®ñ ®Ó bé thiÕt bÞ m×n n»m ë ®ã. C¸c lo¹i vËt liÖu næ ®−îc l¾p vµo trong sóng. C¸c sóng ®−îc nèi víi nhau b»ng c¸c ®Çu nèi trung gian cã l¾p c¸c bé nèi d©y næ. C¸c lo¹i vËt liÖu næ cña TCP ph¶i chÞu ®−îc nhiÖt ®é tèi ®a cña giÕng khoan trong thêi gian 100 giê. Bé thiÕt bÞ m×n TCP phÝa trªn cïng th−êng l¾p c¸c bé phËn nh− èng an toµn, ®Çu l¾p kÝp, bé h¹n chÕ, bé th¶i mïn, bé chèng xãc, van khai th¸c… vµ mét sè thiÕt bÞ kh¸c cña bé phËn khai th¸c nh− cÇn bï nhiÖt, packer. PhÝa d−íi cïng cña bé thiÕt bÞ m×n TCP cã thÓ bÞt kÝn hoÆc l¾p bé kÝp ¸p suÊt. Tèc ®é th¶ bé thiÕt bÞ TCP lµ 1500 m/h. * Næ m×n trong giÕng khoan Lµ ph−¬ng ph¸p sö dông mét khèi chÊt næ hoÆc c¸c thiÕt bÞ m×n chuyªn dông th¶ xuèng giÕng khoan nh»m môc ®Ých b¾n cøu c¸c sù cè nh− kÑt cÇn khoan, èng chèng (b¾n rung, b¾n th¸o tr¸i, b¾n cÊt cÇn, b¾n ph¸ choßng khoan), b¾n packer ®æ cÇu xi m¨ng, b¾n Ðp h¬i g©y nøt nÎ s©u, b¾n lµm s¹ch vØa. C¸c lo¹i thiÕt bÞ th−êng dïng: 10
- B¾n rung hoÆc th¸o tr¸i: sö dông c¸c lo¹i d©y næ, kÝp næ chÞu n−íc, chÞu ¸p suÊt nh− Primacord, DSU-33 - B¾n cÊt sö dông c¸c lo¹i m×n ph¸ nh− ТSТ-35-43-56, lo¹i m×n cÊt ®Þnh h−íng ngang nh− TPK-55-68-110-135, lo¹i cÊt däc nh− Splipsoht, lo¹i b¾n cÊt cÇn n©ng nh− Drill collar severing tool ®−êng kÝnh 43 hoÆc 51 mm, lo¹i b¾n ph¸ choßng khoan nh− TKO, lo¹i b¾n packer ®æ cÇu xi m¨ng ng¨n c¸ch nh− VPS, VP-3. §Ó g©y nøt nÎ s©u, lµm s¹ch vØa, t¨ng l−u l−îng khai th¸c cã thÓ kÕt hîp b¾n m×n ®ôc lç víi b¾n m×n g©y ¸p suÊt lín, nhiÖt ®é cao trong cïng mét lÇn b¾n th−êng dïng tæ hîp MKAB. Nh− vËy, c¸c lo¹i vËt liÖu næ dïng trong khai th¸c dÇu khÝ rÊt ®a d¹ng, nhiÒu chñng lo¹i, gåm c¸c nhãm lín sau: - C¸c lo¹i sóng - §¹n ®ôc lç c¸c lo¹i - D©y næ c¸c lo¹i - KÝp næ c¸c lo¹i - §¹n c¾t kÑt vµ ®¹n g©y ¸p suÊt c¸c lo¹i 1.1.2. CÊu t¹o vµ c¸c ®Æc ®iÓm cña c¸c thiÕt bÞ b¾n næ m×n Do c¸c thiÕt bÞ b¾n næ m×n trong giÕng khoan cã c¸c ®Æc ®iÓm ®Æc thï lµ: - §−êng kÝnh giÕng nhá, ®é s©u lín - NhiÖt ®é, ¸p suÊt cao - KiÓm tra c«ng ®o¹n lªn xuèng cña thiÕt bÞ ®Ó ®Þnh vÞ vµ b¾n rÊt phøc t¹p. Tõ ®ã c¸c yªu cÇu c¬ b¶n cña tÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ næ m×n ®Òu cã yªu cÇu chung lµ: - Cã kh¶ n¨ng chÞu ®−îc nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt cao - ChÞu ®−îc t¸c ®éng cña m«i tr−êng - §é tin cËy cao: næ tèt vµ ®¶m b¶o chiÒu s©u xuyªn cña ®¹n, khi næ kh«ng ph¸ huû thµnh giÕng, gi÷ nguyªn c¸c kÕt cÊu cña giÕng khoan sau khi næ - An toµn tuyÖt ®èi trong b¶o qu¶n, vËn chuyÓn vµ sö dông - §é chÝnh x¸c ®Þnh vÞ cao víi kho¶ng s©u cña giÕng - Thao t¸c thuËn lîi: dÔ di chuyÓn trong giÕng khoan víi khe hë hÑp (kho¶ng 5 mm) vµ ®iÒu kiÖn dung dÞch nhåi cã tØ träng cao, nhít. 11
§èi víi tõng thiÕt bÞ ®Òu cã yªu cÇu cô thÓ. Sau ®©y, xin nªu kÕt qu¶ kh¶o s¸t cÊu t¹o vµ ®Æc ®iÓm cña c¸c thiÕt bÞ næ m×n hiÖn ®ang sö dông t¹i ViÖt Nam. 1.1.2.1 Sóng Sóng lµ thiÕt bÞ ®−a ®¹n xuèng giÕng ®Ó b¾n, do ®ã khoang chøa ®¹n ph¶i kÝn vµ chÞu ®−îc ¸p lùc. Theo cÊu t¹o cña khoang chøa ®¹n cã thÓ chia thµnh hai lo¹i sóng: Cã th©n vµ kh«ng th©n. +Lo¹i cã th©n: Toµn bé ®¹n lâm vµ c¸c ph−¬ng tiÖn kÝch, måi… n»m trong mét khoang lµ th©n kÝn ¸p cã thÓ kÐo lªn khái giÕng sau ph¸t b¾n ( h×nh 1.02 ). +Lo¹i kh«ng cã th©n: Mçi viªn ®¹n ®−îc l¾p riªng vµo mét líp bäc kÝn ¸p vµ bÞ ph¸ huû sau khi b¾n ( H×nh 1.02 ). Trong c¶ hai tr−êng hîp cã th©n vµ kh«ng cã th©n ®Òu ph¶i chÞu ®−îc ¸p suÊt, nhiÖt ®é cao vµ t¸c ®éng cña dung dÞch khoan trong giÕng. Trong ®ã: Lo¹i cã th©n l¹i chia thµnh hai kiÓu: - KiÓu dïng nhiÒu lÇn kh«ng bÞ ph¸ huû sau khi b¾n. - KiÓu dïng mét lÇn, th©n bÞ b¾n xuyªn. Lo¹i kh«ng th©n còng gåm hai kiÓu: - KiÓu b¸n huû cã thÓ kÐo ®−îc khung cèt lªn khái giÕng. - KiÓu huû hoµn toµn sau ph¸t b¾n. §¹n cã thÓ ®−îc l¾p vµo sóng theo nhãm hoÆc riªng tõng qu¶. C¸c bé phËn sóng gåm: c¸c chi tiÕt c¬ khÝ: th©n hoÆc khung cèt, ®Çu, ®u«i, träng vËt ®Ó dÉn h−íng. C¸c chi tiÕt cña ph¸t b¾n: ®¹n, d©y næ, kÝp næ, d©y dÉn ®iÖn, c¸c chi tiÕt lµm kÝn…. Sau ®©y lµ b¶n vÏ m« t¶ lo¹i sóng cã th©n vµ sóng kh«ng cã th©n: 12
A B C D H×nh 1.02 Sóng cã th©n : A, B –Dïng nhiÒu lÇn C, D – Dïng mét lÇn 13
H×nh 1.03 Sóng kh«ng cã th©n 14
1.1.2.2 §¹n b¾n vØa §¹n b¾n vØa (®¹n b¾n më vØa) gåm cã 2 d¹ng chÝnh [9,12,27, 28] a) Lo¹i kh«ng cã vá bäc chèng n−íc vµ ¸p suÊt dïng ®Ó b¾n trong sóng kÝn th−êng ®−îc sö dông nhiÒu ë XÝ nghiÖp liªn doanh Vietsovpetro hiÖn nay . §©y lµ ®èi t−îng nghiªn cøu cña ®Ò tµi. b) Lo¹i cã vá bäc chèng n−íc vµ ¸p suÊt dïng ®Ó b¾n ngoµi dung dÞch. Lo¹i nµy Ýt ®−îc sö dông trong khai th¸c dÇu khÝ cña XÝ nghiÖp liªn doanh Vietsovpetro nªn ®Ò tµi kh«ng tËp trung nghiªn cøu lo¹i ®¹n nµy. §Ò tµi ®· kh¶o s¸t c¸c lo¹i ®¹n 3.3/8” hiÖn ®−îc sö dông phæ biÕn t¹i Vietsovpetro: ®¹n Baracuda cña Owen (Mü), ®¹n cña Oil Tech(Mü), ®¹n cña Innicor (Canada) vµ c¸c lo¹i ®¹n 5” cña Owen, Innicor. VÒ h×nh d¹ng, kÕt cÊu chóng c¬ b¶n gièng nhau. Tuy nhiªn ®Ò tµi chän mÉu thiÕt kÕ theo kiÓu d¸mh cña h·ng Owen ( h×nh 1.04 ). 15
§Æc ®iÓm cÊu t¹o cña ®¹n b¾n vØa - Vá ®¹n: Vá ®¹n cã chøc n¨ng bao chøa måi næ vµ khèi thuèc næ chÝnh, t¹o cho chóng mét cÊu tróc æn ®Þnh. Vá th−êng ®−îc chÕ t¹o tõ hîp kim thÐp chøa Ýt C¸cbon, khi næ khèi thuèc næ d−íi t¸c dông cña ¸p suÊt cao vá bäc sÏ bÞ ph¸ vôn ra ®Õn kÝch th−íc x¸c ®Þnh sao cho c¸c m¶nh ®¹n sau khi b¾n dÔ dµng r¬i xuèng ®¸y giÕng dÇu, kh«ng bÞt kÝn lç xuyªn g©y trë ng¹i cho qu¸ tr×nh tiÕp theo. KÕt qu¶ kh¶o s¸t thµnh phÇn ®¹n Baracuda cña Mü (ch−¬ng 3) - Måi næ: Måi næ th−êng chÕ t¹o tõ thuèc næ m¹nh cã kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt ®é cao nh− RDX cã ®iÓm nãng ch¶y 203,5oC, HMX cã ®iÓm nãng ch¶y 272÷280oC, HNS cã ®iÓm nãng ch¶y 316oC vµ PYX cã ®iÓm nãng ch¶y 376oC. T¸c dông cña måi næ lµ nhËn xung næ tõ d©y næ vµ kÝch næ khèi thuèc næ chÝnh [6,26, 34]. - Khèi thuèc næ chÝnh: Khèi thuèc næ chÝnh lµ bé phËn chñ yÕu cña ®¹n më vØa thùc hiÖn chøc n¨ng t¹o dßng xuyªn ph¸ èng chèng, líp xi m¨ng vµ ph¸ ®Êt ®¸ tíi vØa dÇu. Khèi thuèc næ chÝnh ®−îc t¹o cã hèc lâm ®Ó t¹o hiÖu øng næ lâm khi næ. Hèc lâm cã thÓ h×nh nãn (®¹n Baracuda) hay h×nh loa kÌn (®¹n Innicor) cña Canada víi c¸c gãc më kh¸c nhau. Thuèc næ lµ lo¹i thuèc næ m¹nh cã kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt, tuy vËy cÇn cã ®é nh¹y võa ph¶i nh»m ®¸p øng yªu cÇu c«ng nghÖ vµ sö dông. KÕt qu¶ kh¶o s¸t thuèc næ trong ®¹n më vØa nªu ë ch−¬ng 3; Khi kÝch næ vµo khèi thuèc næ phÇn thuèc næ n»m gi÷a vá ®¹n vµ phÔu cã t¸c dông ®Þnh h−íng xuyªn vÒ phÝa vËt ch¾n. N¨ng l−îng vµ s¶n phÈm cña nãn thuèc næ ®−îc tËp trung thµnh dßng däc trôc khèi thuèc víi tû träng vµ tèc ®é cao cã kh¶ n¨ng xuyªn ph¸ cùc m¹nh [8, 21]. - Dßng nµy ®−îc gäi lµ dßng xuyªn lâm. - PhÔu thuèc næ ®−îc gäi lµ phÇn thuèc tÝch cùc. - §¹n cã cÊu t¹o trªn nguyªn lý nµy gäi lµ ®¹n lâm. Trong tr−êng hîp dïng phÔu ®ång dßng kim lo¹i gÇn nh− láng víi nhiÖt ®é gÇn 10000C chuyÓn ®éng víi tèc ®é 6- 8 km/ s (t−¬ng ®−¬ng tèc ®é vò trô cÊp 1 t¹o ¸p suÊt lín cì 15- 30 Giga Pa. 16
HiÖu øng næ lâm phô thuéc vµo b¶n chÊt cña thuèc næ, cÊu t¹o hèc lâm - b¸n cÇu hoÆc h×nh nãn vµ gãc nãn 2α khi thiÕt kÕ ®¹n. Thùc tÕ cho thÊy khi phÇn nãn lâm ®−îc lãt b»ng kim lo¹i th× søc xuyªn ph¸ cßn m¹nh lªn rÊt nhiÒu. C¸c yªu cÇu ®èi víi thuèc næ ®Ó chÕ t¹o khèi thuèc næ dïng trong ®¹n b¾n vØa: Yªu cÇu ®èi víi thuèc næ ®Ó chÕ t¹o khèi thuèc næ chÝnh lµ ph¶i cã tèc ®é næ cao, ®é nh¹y va ®Ëp thÊp, cã kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt vµ cã kh¶ n¨ng chÞu nÐn Ðp ®Ó t¹o h×nh vµ lµm t¨ng tû träng cña khèi thuèc dÉn ®Õn t¨ng tèc ®é næ nh»m n©ng cao hiÖu qña dßng xuyªn. TÝnh n¨ng cña mét sè lo¹i thuèc næ ®−îc tr×nh bµy trong b¶ng 1.01;1.02;1.03. C¸c lo¹i vËt liÖu næ l¾p trªn sóng, lend ph¶i chÞu ®−îc n−íc vµ ¸p suÊt (tõ 500 ®Õn 1400 Atm). C¸c lo¹i vËt liÖu næ dïng ®Ó chÕ t¹o kÝp, d©y næ, ®¹n ph¶i chÞu ®−îc nhiÖt ®é tèi thiÓu lµ 1650C. Th«ng th−êng ng−êi ta sö dông c¸c lo¹i thuèc næ cã nhiÖt ®é nãng ch¶y cao trªn 2000C nh− RDX, HMX, HTΦA, Hexanitrostilbene (HNS) vµ Bis Picrylamin Dinitropyridine( PYX ) [3, 7, 21, 29]. Thuèc næ måi th−êng ®−îc sö dông cïng lo¹i víi khèi thuèc næ chÝnh. Kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt ®é trong thêi gian kÐo dµi ®−îc dÉn trong b¶ng 1.02. 17
B¶ng 1.01 - Mét sè chØ tiªu kü thuËt cña mét vµi lo¹i thuèc næ ®iÓn h×nh. N ChØ tiªu TNT RDX HMX TЭN Tetryl HTФA 1 NhiÖt ®é nãng ch¶y, 0C 80,2 204,5-205 275-280 141-142 129.5 362 2 Nh¹y va ®Ëp (P=10kG,h=25cm), % 4-8 70-80 96 100 50-60 32 3 C«ng næ theo con l¾c x¹ thuËt, 100 145 150 142 - - %TNT 4 Søc ph¸ trô ch×, mm 16 25 25 25 19 - 5 Tèc ®é næ, m/s 7000 8000 8800 7915 7500 7200 d=1.62 d=1,60 d=1,75 d=1.62 1.63 6 NhiÖt l−îng næ, kJ/kg 4200 5500 5780 5880 5200 4230 7 Tû träng d¹ng tinh thÓ, g/cm3 1,663 1,816 1,96 - - - 8 Tû träng c¸c d¹ng, g/cm3 1,467 1,72 1,87 1,68 1.56 n/ch¶y Ðp2tÊn n/ch¶y 9 Tû träng r¾c tinh thÓ, g/cm3 0,9-1,0 0,8-0,9 0,9-1,0 - - - B¶ng 1.02- TÝnh n¨ng chÞu nhiÖt cña mét sè lo¹i thuèc næ Tªn thuèc §Þa chØ 1 giê ë nhiÖt ®é 100 giê ë nhiÖt ®é STT 0 0 0 0 næ sö dông F C F C 1 PETN D©y næ, ®¹n lâm 210 99 Kh«ng dïng 2 RDX D©y næ, ®¹n lâm, kÝp 330 166 200 93 3 HMX D©y næ, ®¹n lâm 400 204 300 149 4 HNS D©y næ, ®¹n lâm, kip 500 260 460 238 B¶ng 1.03- Mét sè tÝnh n¨ng cña hçn hîp thuèc næ Tªn ρ0, g/сm3 D, m/s P, GPа RDX thuÇn ho¸ 1,680 8501 29,59 HMX thuÇn ho¸ 1,760 8822 33,57 ТNТ/HMX 40/60 1,720 8306 28,26 ТNТ/RDX 50/50 1,660 7969 25,01 18
115 110 105 100 95 §é xuyªn s©u 90 85 80 75 y = 4729x - 4523,6 70 R 2 = 0,9624 65 60 0,97 0,972 0,974 0,976 0,978 0,98 0,982 Tû träng thuèc H×nh 1.5 Sù phô thuéc ®é xuyªn s©u vµo tû träng thuèc næ RDX thuÇn ho¸ §Ó ®¸p øng c¸c yªu cÇu trªn th«ng th−êng ng−êi ta lùa chän phô gia gi¶m nh¹y vµ t¨ng tÝnh c«ng nghÖ nÐn Ðp mµ vÉn ®¶m b¶o thuèc næ kh«ng bÞ nãng ch¶y ë nhiÖt ®é sö dông trong giÕng khoan, ®é bÒn c¬ häc cña khèi næ chÝnh trong ®iÒu kiÖn ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é cao, ®ång thêi kh«ng ph¶n øng víi thuèc næ vµ c¸c chi tiÕt cña qu¶ ®¹n khi ®¹n ch−a lµm viÖc [ 12, 14, 35]. Tû träng cña thuèc næ liªn quan ®Õn tèc ®é næ D, ¸p suÊt næ P, n¨ng l−îng næ chuyÓn ho¸ thµnh n¨ng l−îng dßng xuyªn do ®ã cã mèi quan hÖ ®Õn ®é xuyªn s©u cña ®¹n. H×nh 1.5 biÓu diÔn mèi quan hÖ phô thuéc gi÷a ®é xuyªn vµ tû träng thuèc næ RDX thuÇn ho¸. 19