Giáo trình Hệ thống tuần hoàn dung dịch (Nghề: Khoan khai thác dầu khí - Trình độ: Trung cấp) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí (năm 2020)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:87

Thêm vào BST

Báo xấu

14
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Hệ thống tuần hoàn dung dịch được biên soạn với mục tiêu giúp các bạn có thể trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của sàng rung, thiết bị tách khí, thiết bị tách cát và các thiết bị làm sạch dung dịch khác, bơm dung dịch khoan. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Hệ thống tuần hoàn dung dịch (Nghề: Khoan khai thác dầu khí - Trình độ: Trung cấp) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí (năm 2020)

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: HỆ THỐNG TUẦN HOÀN DUNG DỊCH NGHỀ: KHOAN KHAI THÁC DẦU KHÍ TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số: 193/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 3 năm 2020 của Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2020 (Lưu hành nội bộ)
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. Trang 1
LỜI GIỚI THIỆU Kể từ khi ra đời cho đến nay phương pháp khoan xoay có rửa đã thể hiện được tính ưu việt vượt trội, chính vì vậy mà phương pháp khoan này đã thay thế hoàn toàn khoan đập cáp trong khoan khai thác dầu khí và hầu hết các giếng trong khoan thăm dò địa chất. Để phương pháp khoan xoay có rửa mang lại hiệu quả kinh tế cao thì sự góp mặt của hệ thống tuần hoàn dung dịch đóng vai trò vô cùng to lớn. Nhờ có hệ thống tuần hoàn dung dịch mà giếng khoan được bơm rửa kịp thời, nhanh chóng các thao tác tiến hành trong quá trình khoan nhanh hơn, hiệu quả cao hơn, chiều sâu giếng khoan cũng ngày càng có từng bước đột phá. Việc vận hành hệ thống tuần hoàn dung dịch không quá khó nhưng đòi hỏi phải có đội ngũ kỹ sư, công nhân chịu khó, yêu nghề và có nhiều kinh nghiệm để có thể luôn nắm vững quy trình vận hành và xử lý được các tình huống sự cố kịp thời nhanh chóng đảm bảo quá trình khoan được thuận lợi và liên tục. Nhằm phục vụ tốt cho công tác giảng dạy của giáo viên cũng như học tập của học sinh nghề khoan khai thác trong Trường, tôi đã tham khảo nhiều giáo trình của các tác giả trong và ngoài nước, các tài liệu kỹ thuật về hệ thống tuần hoàn dung dịch tại các đơn vị sản xuất như Vietsovpetro, PVD offshore và đặc biệt là hệ thống tuần hoàn dung dịch của giàn khoan Tam đảo 03. Toàn bộ quyển Hệ thống tuần hoàn dung dịch bao gồm có 4 bài đề cập đến tất cả các vấn đề liên quan như: bơm dung dịch khoan, đường ống, đường hồi lưu, hệ thống pha chế, xử lý dung dịch… Mặc dù tôi đã rất cố gắng song trong quá trình biên soạn giáo trình này không thể tránh khỏi các sai sót về nội dung, hình thức, cũng như là những sai sót trong quá trình in ấn, trình bày, mong người đọc, các bạn đồng nghiệp chân thành góp ý để chúng tôi hoàn thiện hơn giáo trình hơn nữa. . Trân trọng cảm ơn./. Bà rịa - Vũng Tàu, tháng 3 năm 2020 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: Ks. Phạm Thế Anh 2. Ks. Nguyễn Ngọc Thanh Trung 3. ThS. Hoàng Trọng Quang Trang 2
MỤC LỤC BÀI 1: KHÁI QUÁT HỆ THỐNG TUẦN HOÀN DUNG DỊCH.......................13 1.1. VAI TRÒ CỦA HỆ THỐNG TUẦN HOÀN DUNG DỊCH ................................... 14 1.2. SƠ ĐỒ CỦA HỆ THỐNG TUẦN HOÀN DUNG DỊCH ........................18 1.2.1. Hệ thống xử lý (làm sạch) dung dịch khoan hồi về từ giếng khoan ....................... 19 1.2.2. Hệ thống bể chứa dung dịch khoan, bồn chứa hóa phẩm dạng bột......................... 20 1.2.3. Máy bơm dung dịch khoan .......................................................................................... 21 1.2.4. Các thiết bị khác ........................................................................................................... 22 BÀI 2: VẬN HÀNH BƠM DUNG DỊCH KHOAN..............................................24 2.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI BƠM PISTON .......................................25 2.1.1. Khái niệm ...................................................................................................................... 25 2.1.2. Phân loại bơm piston .................................................................................................... 26 2.1.3. Phạm vi sử dụng ........................................................................................................... 27 2.2. CẤU TẠO BƠM PISTON .........................................................................27 2.2.1. Cấu tạo chung của bơm piston .................................................................................... 27 2.2.2. Cấu tạo chi tiết của bơm piston ................................................................................... 28 2.3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BƠM PISTON ................................33 2.3.1. Nguyên lý hoạt động của máy bơm piston tác dụng đơn ........................................ 33 2.3.2. Nguyên lý hoạt động của máy bơm piston tác dụng kép......................................... 34 2.3.3. Điều chỉnh lưu lượng của bơm piston ......................................................................... 38 2.4. VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG BƠM PISTON ...............................................38 2.4.1. Quy trình vận hành .................................................................................................... 38 2.4.2. Quy trình bảo dưỡng máy bơm ................................................................................. 42 2.4.3. Những hư hỏng thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục .............................. 44 BÀI 3: VẬN HÀNH HỆ THỐNG LÀM SẠCH DUNG DỊCH ...........................48 3.1. THIẾT BỊ TÁCH KHÍ ............................................................................................... 49 3.1.1. Tách khí bằng phương pháp cơ học............................................................................ 50 3.1.2. Tách khí bằng phương pháp hóa lý ............................................................................ 56 3.2. THIẾT BỊ TÁCH CÁT .............................................................................................. 56 3.2.1. Máy xoáy lốc thuỷ lực ............................................................................................ 56 3.2.2. Thiết bị tách cát .......................................................................................................... 58 3.3. THIẾT BỊ TÁCH BÙN ............................................................................................... 59 3.4. SÀNG RUNG ................................................................................................................... 61 3.5. BỂ LẮNG ......................................................................................................................... 64 3.6. BÀI TẬP THỰC HÀNH TRÊN CÁC THIẾT BỊ LÀM SẠCH DUNG DỊCH ..... 66 BÀI 4: VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG VÀ BỂ CHỨA .....................69 4.1. VẬN HÀNH HỆ THỐNG MANIFOLD ................................................................... 70 Trang 3
4.1.1. Vận hành hệ thống standpipe ...................................................................................... 70 4.1.2. Vận hành block điều tiết .............................................................................................. 72 4.2. VẬN HÀNH HỆ THỐNG BỂ CHỨA....................................................................... 73 4.2.1. Vận hành bể pha chế dung dịch khoan ban đầu........................................................ 74 4,2,2. Các thiết bị điều chế và gia công hóa học dung dịch ................................................57 4.2.3. Xử lý dung dịch khoan từ giếng ra giai đoạn 1 .......................................................... 81 4.2.4. Xử lý dung dịch khoan từ giếng ra giai đoạn 2 .......................................................... 83 4.2.5. Vận hành bể bơm dung dịch dự trữ ........................................................................... 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................86 Trang 4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT WOB: weight on bit RPM: rate per minute DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1. Nguyên lý vận hành hệ thống tuần hoàn dung dịch ................................................. 14 Hình 1.2. Sơ đồ mô tả hệ thống làm sạch dung dịch ................................................................ 15 Hình 1.3. Hệ thống tuần hoàn dung dịch .................................................................................. 17 Hình 1.4. Sơ đồ hệ thống tuần hoàn dung dịch ........................................................................ 18 Hình 1.5. Sàng rung .................................................................................................................. 19 Hình 1.6. Hệ thống bể chứa dung dịch khoan .......................................................................... 20 Hình 1.7. Máy bơm dung dịch khoan ....................................................................................... 22 Hình 2.1. Bơm 3 piston tác dụng đơn ....................................................................................... 26 Hình 2.2. Sơ đồ cấu tạo chung máy bơm piston ....................................................................... 28 Hình 2.3. Trục khuỷu ................................................................................................................ 29 Hình 2.4. Piston ....................................................................................................................... 30 Hình 2.5 Kết cấu van thuỷ lực .................................................................................................. 31 Hình 2.6. Cấu tạo bình điều hòa .............................................................................................. 32 Hình 2.7. Sơ đồ cấu tạo của máy bơm piston tác dụng đơn ..................................................... 33 Hình 2.8. Sơ đồ cấu tạo của máy bơm piston tác dụng kép...................................................... 34 Hình 2.9. Bình điều hòa hút...................................................................................................... 36 Hình 2.10. Bình điều hòa đẩy ................................................................................................... 37 Hình 3.1. Hệ thống làm sạch dung dịch ................................................................................... 49 Hình 3.2. Máy tách khí (Degasser) .......................................................................................... 50 Hình 3.3. Sơ đồ tách khí bằng phương pháp cơ học................................................................. 50 Hình 3.4. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy tách khí ..................................................... 51 Hình 3.5. Sơ đồ cấu tạo của thiết bị tách bọt khí ...................................................................... 52 Hình 3.6. Thiết bị tách bọt khí .................................................................................................. 53 Hình 3.7. Thiết bị tách bọt khí đang làm việc tại khoan trường ............................................... 53 Hình 3.8. Thiết bị tách khí ........................................................................................................ 54 Hình 3.9. Máy tách khí (Degaser) ............................................................................................ 54 Hình 3.10. Cấu tạo máy tách khí .............................................................................................. 55 Hình 3.11. Máy tách khí áp suất cao ........................................................................................ 56 Hình 3.12. Sơ đồ cấu tạo của máy xoáy lốc thủy lực ............................................................... 56 Hình 3.13. Máy xoáy lốc thủy lực ............................................................................................ 57 Hình 3.14. Thiết bị tách bùn ..................................................................................................... 60 Hình 3.15. Máy tách bùn .......................................................................................................... 60 Hình 3.16. Bùn được tách ra khỏi dung dịch ............................................................................ 61 Hình 3.17. Cấu tạo sàng rung ................................................................................................... 61 Hình 3.18. Sơ đồ nguyên lý làm việc của sàng rung ................................................................ 62 Hình 3.19. Một kiểu sàng rung ................................................................................................. 63 Hình 3.20. Sàng rung tại khoan trường .................................................................................... 64 Hình 3.21. Sơ đồ hệ thống máng lắng ...................................................................................... 65 Hình 3.22. Quá trình di chuyển của dung dịch trong máng lắng .............................................. 65 Hình 3.23. Thu thập mẫu tại sàng rung .................................................................................... 66 Hình 3.24. Mẫu mùn khoan được thu thập tại sàng rung ......................................................... 67 Hình 3.25. Phơi mẫu khô thu được tại sàng rung ..................................................................... 67 Hình 4.1. Sơ đồ cụm ống đứng ................................................................................................. 71 Trang 5
Hình 4.2. Sơ đồ nối máy bơm khoan ........................................................................................ 72 Hình 4.3. Sơ đồ block điều tiết ................................................................................................. 72 Hình 4.4. Block điều tiết và thiết bị đo áp suất ống chống ...................................................... 73 Hình 4.5. Đồng hồ đo mức dung dịch tại Trip tank.................................................................. 74 Hình 4.6. Pha chế dung dịch khoan tại khoan trường .............................................................. 75 Hình 4.7. Pha chế chất phụ gia vào dung dịch ......................................................................... 75 Hình 4.8. Mud volume pit volume ........................................................................................... 76 Hình 4.9. Ultra sonic sensors (PVT) ........................................................................................ 76 Hình 4.10. Phễu trộn của hãng Vortex Venture ……………………………………………...58 Hình 4.11. Cấu tạo của phễu trộn …………………………………………………………….58 Hình 4.12. Bình trộn hóa chất ………………………………………………………………..59 Hình 4.13. Thùng trộn ………………………………………………………………………..60 Hình 4.14. Máy khuấy và súng phun của hãng FSI ………………………………………….61 Hình 4.15. Đầu trộn nhanh barit ……………………………………………………………..61 Hình 4.16. Bơm cắt …………………………………………………………………………..62 Hình 4.17. Sơ đồ đường đi của dung dịch hồi lưu qua các thiết bị tách................................... 82 Hình 4.18. Sensor đo lưu lượng dung dịch hồi về (Đồng hồ Return flow) .............................. 82 Hình 4.19. Sơ đồ bố trí các bể lắng và bể pha hóa chất ........................................................... 83 Hình 4.20. Đường đi của dung dịch lên bơm ........................................................................... 84 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3-1. Thông số một số máy tách cát và máy tách bùn ...................................................... 58 Bảng 3-2. Đặc tính kỹ thuật của máy tách cát ПГ-50 .............................................................. 59 Trang 6
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN 1. Tên mô đun: Hệ thống tuần hoàn dung dịch 2. Mã mô đun: KKT19MĐ41 3. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: 3.1. Vị trí: Là mô đun thuộc phần môn học, mô đun chuyên môn nghề của chương trình đào tạo. Môn đun này được dạy trước mô đun Hệ thống kiểm soát giếng khoan và dạy sau các môn học, mô đun: Cơ sở khoan, Địa cơ sở,.... 3.2. Tính chất: Mô đun này trang bị những kiến thức, kỹ năng về vận hành và xử lý hệ thống tuần hoàn dung dịch xuống giếng 3.3. Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Là mô đun bắt buộc, giúp học sinh, sinh viên thao tác thành thạo trong vận hành, bảo dưỡng bơm piston, hệ thống bể chứa 4. Mục tiêu của mô đun: 4.1. Về kiến thức: A1. Trình bày được sơ đồ của hệ thống tuần hoàn dung dịch; A2. Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của sàng rung, thiết bị tách khí, thiết bị tách cát và các thiết bị làm sạch dung dịch khác, bơm dung dịch khoan. 4.2 Về kỹ năng: B1. Vận hành được hệ thống tuần hoàn dung dịch thành thạo 4.3 Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: C1. Tuân thủ tuyệt đối các qui định về an toàn, pccc, nội quy phòng học/xưởng thực hành và quy chế của nhà trường. C2. Tuân thủ các qui trình vận hành các thiết bị cơ khí, điện, tự động hóa có liên quan. C3. Xác định được công việc phải thực hiện, hoàn thành các công việc theo yêu cầu, không để xảy ra sự cố, hư hỏng đối với hệ thống thiết bị. 5. Nội dung của mô đun 5.1. Chương trình khung Thời gian đào tạo (giờ) Số tín Thực Kiểm Mã MH/MĐ/HP Tên môn học/ mô đun chỉ Lý hành tra Tổng thuyế thí nghiệ số t m bài tập T thảo luận LT H Trang 7
Thời gian đào tạo (giờ) Số tín Thực Kiểm Mã MH/MĐ/HP Tên môn học/ mô đun chỉ Lý hành tra Tổng thuyế thí nghiệ số t m bài tập T thảo luận LT H Các môn học chung/ đại I 12 255 94 148 8 5 cương MHCB19MH01 Giáo dục chính trị 2 30 15 13 2 0 MHCB19MH03 Pháp luật 1 15 9 5 1 0 MHCB19MH05 Giáo dục thể chất 1 30 4 24 0 2 Giáo dục quốc phòng và An MHCB19MH07 2 45 21 21 1 2 ninh MHCB19MH09 Tin học 2 45 15 29 0 1 TA19MH01 Tiếng Anh 4 90 30 56 4 0 Các môn học, mô đun II. 44 1125 243 832 16 34 chuyên môn ngành, nghề Môn học, mô đun kỹ thuật cơ II.1. 12 240 102 126 7 5 sở ATMT19MH01 An toàn vệ sinh lao động 2 30 23 5 2 0 CK19MH01 Vẽ kỹ thuật - 1 2 45 15 28 0 2 KTĐ19MH11 Điện kỹ thuật cơ bản 3 45 36 6 3 0 TĐH19MĐ11 Cơ sở điều khiển quá trình 2 45 14 29 1 1 KKT19MH31 Địa chất cơ sở 3 75 14 58 1 2 Môn học, mô đun chuyên II.2. 32 885 141 706 9 29 môn ngành, nghề KKT19MH33 Cơ sở khoan 3 45 42 0 3 KKT19MĐ37 Thí nghiệm dung dịch khoan 3 75 14 58 1 2 KKT19MĐ40 Hệ thống nâng hạ 4 105 14 87 1 3 KKT19MĐ41 Hệ thống tuần hoàn dung dịch 4 105 14 87 1 3 Vận hành hệ thống chuỗi cần KKT19MĐ42 khoan và dụng cụ phá hủy đất 5 135 14 116 1 4 đá Hệ thống chống ống và trám KKT19MĐ43 4 105 14 87 1 3 xi măng Hệ thống kiểm soát giếng KKT19MĐ44 5 135 14 116 1 4 khoan 1 KKT19MĐ46 Thực tập sản xuất 4 180 15 155 0 10 Trang 8
Thời gian đào tạo (giờ) Số tín Thực Kiểm Mã MH/MĐ/HP Tên môn học/ mô đun chỉ Lý hành tra Tổng thuyế thí nghiệ số t m bài tập T thảo luận LT H Tổng cộng 56 1380 337 980 24 39 5.2. Chương trình chi tiết mô đun Thời gian (giờ) Thực hành, Số Kiểm tra Nội dung tổng quát Tổng Lý thí nghiệm, TT số thuyết thảo luận, bài tập LT TH Bài 1: Khái quát hệ thống tuần 1 1,5 1,5 hoàn dung dịch 1. Vai trò của hệ thống tuần hoàn 0,5 0,5 dung dịch 2. Sơ đồ của hệ thống tuần hoàn 1 1 dung dịch Bài 2: Vận hành bơm dung 2 77 5 70 2 dịch khoan 1. Khái niệm và phân loại bơm 0,5 0,5 piston 2. Cấu tạo bơm piston 2 2 3. Nguyên lý hoạt động của bơm 1 1 piston 4. Vận hành và bảo dưỡng bơm 73,5 1,5 70 2 piston Bài 3: Vận hành hệ thống làm 3 16,5 5,5 10 1 sạch dung dịch 1. Thiết bị tách khí 0,5 0,5 2. Thiết bị tách cát 0,5 0,5 3. Thiết bị tách bùn 0,5 0,5 4. Sàng rung 0,5 0,5 5. Bể lắng 0,5 0,5 6. Bài tập thực hành trên các thiết 14 3 10 1 bị làm sạch dung dịch Bài 4: Vận hành hệ thống 4 10 2 7 1 đường ống và bể chứa 1. Vận hành hệ thống manifold 4 1 3 2. Vận hành hệ thống bể chứa 6 1 4 1 Tổng 105 14 87 1 3 6. Điều kiện thực hiện mô đun: Trang 9
6.1. Phòng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn 6.2. Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn 6.3. Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, mô hình học tập,… 6.4. Các điều kiện khác: không có 7. Nội dung và phương pháp đánh giá: 7.1. Nội dung: - Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp. + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng mô đun. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. 7.2. Phương pháp: Người học được đánh giá tích lũy mô đun như sau: 7.2.1. Cách đánh giá - Áp dụng quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội. - Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Dầu khí như sau: Điểm đánh giá Trọng số + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40% + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc mô đun 60% 7.2.2. Phương pháp đánh giá Phương pháp Phương pháp Hình thức Chuẩn đầu ra Số Thời điểm đánh giá tổ chức kiểm tra đánh giá cột kiểm tra Thường xuyên Viết/ Tự luận/ A1, A2, C1 1 Sau 6 giờ. Thuyết trình Trắc nghiệm Định kỳ Viết/ Tự luận/ A1, A2, B1, C1, 1 Sau 60 giờ C2, C3 Thuyết trình và Trắc nghiệm và Thực hành Thực hành Kết thúc mô Viết/ Thuyết Tự luận/ A1, A2, B1, C1, C2, 1 Sau 105 Trang 10
đun trình và Thực Trắc nghiệm C3 giờ hành và Thực hành 7.2.3. Cách tính điểm - Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc mô đun được chấm theo thang điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân. - Điểm mô đun là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của mô đun nhân với trọng số tương ứng. Điểm mô đun theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ số thập phân, sau đó được quy đổi sang điểm chữ và điểm số theo thang điểm 4 theo quy định của Bộ Lao động Thương binh và Xã hội về đào tạo theo tín chỉ. 8. Hướng dẫn thực hiện mô đun 8.1. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Cao đẳng Dầu khí 8.2. Phương pháp giảng dạy, học tập mô đun 8.2.1. Đối với người dạy * Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập tình huống, câu hỏi thảo luận…. * Bài tập: Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập theo nội dung đề ra. * Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra. * Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân công các thành viên trong nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung trong bài học, cả nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm. 8.2.2. Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau: - Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được cung cấp nguồn trước khi người học vào học mô đun này (trang web, thư viện, tài liệu...) - Tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết. Nếu người học vắng >30% số tiết lý thuyết phải học lại mô đun mới được tham dự kì thi lần sau. - Tham dự 100% các buổi học thực hành. Nếu người học vắng phải học lại mô đun mới được tham dự kì thi lần sau. - Tự học và thảo luận nhóm: là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 8-10 người học sẽ được cung cấp chủ đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành. Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về Trang 11
1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân công để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm. - Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ. - Tham dự thi kết thúc mô đun. - Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học. 9. Tài liệu tham khảo: - Tài liệu tiếng Việt: [1] Cơ sở khoan và khai thác dầu khí – TS. Lê Phước Hảo, NXB Đại học quốc gia TPHCM, 2006. [2] Kỹ thuật khoan dầu khí – J.P.Nguyen – NXB Giáo dục, 1995. [3] Thiết bị khoan - Trương Minh Thông, 1987. [4] Hướng dẫn vận hành tời khoan Ultrahoist 500-3000 Drawworks - XN KHOAN & SG – LD Việt Nga " Vietsovpetro", 2012. Trang 12
BÀI 1: KHÁI QUÁT HỆ THỐNG TUẦN HOÀN DUNG DỊCH ❖ GIỚI THIỆU BÀI 1 Bài 1 giới thiệu tổng quan về hệ thống tuần hoàn dung dịch ❖ MỤC TIÊU BÀI 1 Sau khi học xong bài này, người học có khả năng: ➢ Về kiến thức: - Trình bày được chức năng của hệ thống tuần hoàn dung dịch; - Mô tả được sơ đồ của hệ thống tuần hoàn dung dịch trên bản vẽ cũng như ngoài thực địa. ➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Tuân thủ nội quy, quy định nơi làm việc. ❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 1 - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập bài 1 (cá nhân hoặc nhóm). - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài 1 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định. ❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1 - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Không - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình mô đun, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có ❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 1 - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức ✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: Bài 1: Khái quát hệ thống tuần hoàn dung dịch Trang 13
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng mô đun. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng) ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có ❖ NỘI DUNG BÀI 1 1.1. VAI TRÒ CỦA HỆ THỐNG TUẦN HOÀN DUNG DỊCH Hệ thống tuần hoàn dung dịch khoan là hệ thống quan trọng nhằm hoàn thiện các giải pháp kiểm soát hạt rắn từ sàng rung cho đến cụm tách khí trong dung dịch khoan, đây là hệ thống không thể thiếu và hoạt động liên tục trong khi khoan giếng khoan dầu khí. Hệ thống tuần hoàn dung dịch có nhiệm vụ vận chuyển mùn khoan từ đáy giếng lên bề mặt kịp thời và nhanh chóng, đồng thời tạo điều kiện tốt nhất để thi công giếng được an toàn và hiệu quả. Hình 1.1. Nguyên lý vận hành hệ thống tuần hoàn dung dịch Hệ thống tuần hoàn dung dịch bao gồm: - Hệ thống làm sạch dung dịch: còn gọi là hệ thống kiểm soát hạt rắn có nhiệm vụ kiểm soát hạt rắn trong dung dịch khoan, nhằm xử lý dung dịch khoan hồi về Bài 1: Khái quát hệ thống tuần hoàn dung dịch Trang 14
từ đáy giếng khoan, có nhiệm vụ tách lọc những hạt mùn khoan mịn khỏi dung dịch khoan nặng và không để mất quá nhiều barit và chất lỏng, đồng thời tạo điều kiện tốt nhất (thay đổi kịp thời tính chất của dung dịch phù hợp với thành hệ) để thi công giếng khoan an toàn và hiệu quả. Hình 1.2. Sơ đồ mô tả hệ thống làm sạch dung dịch - Hệ thống cao áp: Đây là hệ thống quan trọng, bao gồm các bộ phận chính sau: máy bơm dung dịch khoan (03) máy trong đó có 02 máy bơm hoạt động đồng thời và 01 máy bơm dự phòng; Một cụm phân dòng dung dịch, một cụm phân dòng xi măng, một cụm phân dòng hồi và dập giếng, một bộ nguồn và bảng điều khiển cho cụm phân dòng dung dịch hồi và dập giếng, một bình tách bùn khí, các ống mềm cao áp cho dung dịch và xi măng. Đường ống kết nối với cụm phân dòng xi măng dùng để làm sạch cụm phân dòng xi măng sau khi bơm trám xi măng giếng khoan. Ngoài ra cụm bơm trám xi măng được dùng để bơm xi măng từ cụm này theo đường ống cao áp đến cụm phân dòng xi măng, rồi lại đổ vào ống đứng, qua ống mềm rồi đổ xuống giếng để bơm trám. Có một đường ống kết nối với cụm phân dòng dung dịch hồi lưu và dập giếng. Tại cụm này dung dịch được đưa theo các đường sau: Dung dịch theo đường xả và xả xuống biển (hoặc tàu dịch vụ); Dung dịch được đổ về đường dập giếng để dập giếng hoặc hồi về cụm này theo đường hồi lưu; Dung dịch từ đường hồi lưu được đưa vào bình tách bùn, tại đây dung dịch được tách khí và đổ về máng hồi dung dịch, còn khí thì được xả ngay trên đỉnh tháp khoan. Trong trường hợp dung dịch từ đường hồi lưu chủ yếu là khí thì khí đó được đưa vào đường đốt. Một đường ống sẽ được kết nối với đường thử để kiểm tra thiết bị rẽ nhánh. Bài 1: Khái quát hệ thống tuần hoàn dung dịch Trang 15
Ngoài ra hệ thống cao áp còn có hệ thống đường ống, chi tiết nối ống, các van đóng mở bằng điện và bằng tay, van an toàn, trang thiết bị đo lường, phụ tùng kèm theo. - Hệ thống pha trộn, bồn bể chứa dung dịch khoan Đây là hệ thống thiết bị kết hợp với hệ thống bồn bển dùng để tiến hành tạo ra dung dịch khoan bằng cách cho thêm vào chúng các chất khác nhau với liều lượng cũng khác nhau (được pha theo đơn pha chế sẵn) nhằm đạt được các thông số của dung dịch khoan theo thông số thiết kế đã đề ra khi tiến hành khoan giếng khoan dầu khí. Hệ thống pha trộn dung dịch khoan bao gồm các thiết bị như: Máy khuấy dung dịch; Súng phun; Bình trộn hóa chất; Phễu trộn dung dịch; Máy thu bụi, Đầu trộn nhanh barite; và các loại bồn bể như đầu chứa sét bột bentonite/barite, Xi măng; Bồn chứa phụ; Bể chứa dung dịch sạch; Bể chứa dung dịch nặng; Bể chứa nước khoan; Bể chứa nước mặn; Bồn chứa dầu nền. - Hệ thống làm sạch dung dịch khoan: là thành phần rất quan trọng trong hệ thống tuần hoàn dung dịch khoan. Nó phải đảm bảo các chức năng: hiệu quả tách cao nhất, sự loại bỏ chất rắn đạt hiệu quả cao, kịp thời, chi phí thấp, mức độ pha loãng được giảm, chất lượng HSE tối ưu giúp công tác khoan diễn ra liên tục nhanh, an toàn, đạt chất lượng. Vì sự cần thiết của dung dịch khoan sạch trong hệ thống tuần hoàn dung dịch và để tận dụng tối đa lượng dung dịch có trong mùn khoan rắn được đưa lên từ giếng do vậy trên giàn khoan ngoài biển hay đất liền cần phải có hệ thống làm sạch dung dịch khoan để thuận lợi cho việc tách bỏ chất rắn trong mùn khoan. Đối với điều kiện khoan biển thì đôi khi hệ thống làm sạch dung dịch khoan ở ngoài biển không đáp ứng được hết yêu cầu làm sạch dung dịch khoan thì một phần dung dịch khoan hồi lưu nhất định sẽ được bơm xuống tàu bồn để chở về đất liền làm sạch. Sau khi dung dịch được xử lý đạt tiêu chuẩn rồi sẽ được vận chuyển ra giàn khoan đưa tiếp vào quá trình tuần hoàn. Hệ thống làm sạch dung dịch khoan bao gồm 01 bộ phân dòng dung dịch hồi về từ giếng khoan được lắp sau máng hồi dung dịch khoan, phân phối dòng dung dịch đến các thiết bị xử lý dung dịch khoan như: Sàng rung, máy tách cát, máy tách bùn, máy làm sạch, máy tách ly tâm; thiết bị khử khí trong bùn khoan, và máy cắt bùn khô, dung dịch được làm sạch theo hệ thống bể lắng sẽ chảy sang bể chứa dung dịch khoan để chuẩn bị chu kỳ tuần hoàn mới. - Hệ thống thấp áp Hệ thống thấp áp bao gồm các máy bơm ly tâm, thường được gọi là máy bơm theo vị trí lắp đặt bơm như máy bơm mồi cho máy bơm dung dịch khoan, máy bơm Bài 1: Khái quát hệ thống tuần hoàn dung dịch Trang 16
trộn; bơm cho máy tách cát, máy tách bùn, bơm cho máy làm sạch bùn khoan; hệ thống cấp nước, dầu, hệ thống xả cặn... và hệ thống đường ống, cùng các van điều tiết và van an toàn được lắp trong hệ thống. Tất cả các thiết bị trong hệ thống làm sạch dung dịch sẽ được thiết kế phù hợp để hoạt động trong vùng zone 1 theo tiêu chuẩn API RP500 (vùng zone 1 là vùng có chứa các chất dễ cháy, nổ như: khí, dầu, parafin...), đảm bảo an toàn khi hệ thống làm việc. Hệ thống tuần hoàn dung dịch khoan ngày càng hoàn thiện, hiệu quả cao và năng suất cao hơn. Nó thể hiện qua sự nghiên cứu phát triển của các thiết bị và hệ thống đơn lẻ thuộc hệ thống tuần hoàn dung dịch khoan. Khu vực được quan tâm nghiên cứu và cải tiến nhiều nhất là hệ thống xử lý bùn khoan – làm sạch dung dịch khoan hồi về, đây cũng là những khu vực được vận hành nhiều nhất, làm việc trong điều kiện khắc nghiệt nhất và các cơ quan chủ trì các nghiên cứu và phát triển thường là các công ty và tập đoàn sản xuất các thiết bị thuộc hệ thống vì họ có đủ tiềm lực kinh tế và động cơ sinh tồn và mở rộng thị trường Hình 1.3. Hệ thống tuần hoàn dung dịch Máy bơm hút dung dịch từ các bể chứa dung dịch và đẩy chúng theo đường ống cao áp đến ống đứng. Ống đứng là một ống bằng thép lắp thẳng đứng trên một chân của tháp khoan. Dung dịch chảy qua ống đứng vào tuy ô cao áp đoạn ống mềm bằng cao áp (đoạn ống mềm bằng cao su được gia cường cốt thép rất bền) đến đầu xoay thủy lực. Bài 1: Khái quát hệ thống tuần hoàn dung dịch Trang 17
Dung dịch tiếp tục chảy vào cần chủ đạo, cần khoan, cần nặng rồi thoát ra các vòi phun thủy lực ở choòng khoan. Sau đó dung dịch đi ngược lên bề mặt theo khoảng không vành xuyến giữa thành giếng và bộ khoan cụ. Cuối cùng dung dịch rời khỏi giếng theo đường hồi dung dịch chảy vào bể chứa dung dịch sau khi dẫn qua các thiết bị xử lý dung dịch như sàng rung, thiết bị tách cát, thiết bị lắng bùn, thiết bị tách khí. Dung dịch hồi về các bể chứa dung dịch và được gia công lại rồi bơm tiếp tục vào giếng. Như vậy hệ thống tuần hoàn dung dịch là hệ thống kín. Dung dịch khoan được tuần hoàn nhiều lần trong quá trình khoan giếng, nên theo định kỳ người ta phải thêm nước, sét và các hóa chất để bù vào sự mất mát dung dịch vào thành hệ, do tăng thể tích giếng khoan hoặc phải điều chỉnh các tính chất của dung dịch cho thích ứng với các thành hệ đang khoan. 1.2. SƠ ĐỒ CỦA HỆ THỐNG TUẦN HOÀN DUNG DỊCH Hình 1.4. Sơ đồ hệ thống tuần hoàn dung dịch Bài 1: Khái quát hệ thống tuần hoàn dung dịch Trang 18
1.2.1. Hệ thống xử lý (làm sạch) dung dịch khoan hồi về từ giếng khoan Hệ thống làm sạch dung dịch khoan nhằm loại bỏ các hạt rắn và lượng khí lẫn trong dung dịch, hệ thống này ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành giếng khoan và hiệu suất làm việc, tuổi thọ của các thiết bị trong hệ thống khoan giếng khoan dầu khí. - Sàng rung: là thiết bị làm sạch dung dịch đầu tiên được lắp đặt ngay sau máng hồi dung dịch khi dung dịch hồi về từ đáy giếng khoan. Các tấm lưới lọc được xác định bằng số mắt lưới, phân loại theo số giếng trên 1 inch chiều dài. Hệ thống sàng rung máng lắng có chức năng chủ yếu là tách các hạt rắn ra khỏi dung dịch. Hình 1.5. Sàng rung - Máy tách tổng hợp. Khi dùng dung dịch có tỷ trọng nặng để khoan, nếu chỉ dùng máy tách cát và máy tách bùn để làm sạch dung dịch thì lượng bột barite có trong dung dịch cũng bị thải ra, để thu hồi lượng bột barite này ta sử dụng máy tách tổng hợp. - Máy tách cát và tách bùn được lắp sau sàng rung dùng để tách các hạt cát và hạt bùn còn lẫn trong dung dịch khoan. - Máy tách tách khí: dùng để loại bỏ khí ra khỏi dung dịch nhiễm khí, tránh hiện tượng kick và phun trào tự do, đồng thời đảm bảo hiệu suất cho máy bơm dung dịch áp suất cao. - Máy bơm ly tâm gồm các máy bơm ly tâm, thường được gọi là máy bơm theo vị trí lắp đặt như máy bơm mồi cho máy bơm khoan, máy bơm trộn, máy bơm cho bộ Bài 1: Khái quát hệ thống tuần hoàn dung dịch Trang 19