BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
Nguyễn Thế Vinh
NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN
CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ KHOAN CÁC GIẾNG
CÓ ĐỘ DỜI ĐÁY LỚN Ở THỀM LỤC ĐỊA NAM VIỆT NAM
Chuyên ngành: Khoan và hoàn thiện giếng dầu khí
Mã số: 62.53.50.01
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
HÀ NỘI - 2012
Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn Khoan - Khai thác,
Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ - Địa chất
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Lê Xuân Lân
2. TSKH. Trần Xuân Đào
Phản biện 1: PGS.TS. Trƣơng Biên
Hội Công nghệ Khoan - Khai thác Việt Nam
Phản biện 2: PGS.TS. Nguyễn Sỹ Ngọc
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Phản biện 3: TS. Nguyễn Xuân Hòa
Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường
họp tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Đông Ngạc - Từ Liêm -
Hà Nội vào hồi .... giờ .... ngày .... tháng .... năm 2012
Có thể tìm hiểu luận án tại Thư viện Quốc gia Hà Nội hoặc
Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, hoạt động khoan đang được đẩy mạnh trên hầu hết các bể
trầm tích của Việt Nam. Theo kế hoạch phát triển của Tập đoàn Dầu khí
Quốc gia Việt Nam, từ nay cho đến năm 2015, mỗi năm dự kiến khoan
thêm 65 đến 75 giếng, bao gồm cả giếng tìm kiếm, thăm dò và khai thác.
Phần lớn các giếng thăm dò, khai thác ở thềm lục địa Nam Việt Nam
đều là giếng định hướng. Khi độ sâu giếng tăng, cùng nghĩa với góc
nghiêng và độ dời đáy của giếng gia tăng. Hệ động lực học quá trình khoan
dễ mất ổn định và làm giảm hiệu quả của công tác khoan.
Để nâng cao hiệu quả công tác khoan, cần phải nghiên cứu các yếu tố
ảnh hưởng tới quá trình khoan. Các nghiên cứu trước đây chỉ nghiên cứu
đơn lẻ một vấn đề nên chưa đánh giá được ảnh hưởng đồng thời của tất cả
các yếu tố đến hệ động lực học quá trình khoan. Do đó, nghiên cứu, đánh
giá tác động đồng thời của nhiều yếu tố để lựa chọn các thông số chế độ
khoan tối ưu là cần thiết.
2. Mục đích nghiên cứu của luận án
Nghiên cứu trạng thái của hệ động lực học quá trình khoan khi thi
công các giếng định hướng tại các mỏ dầu khí ở thềm lục địa Nam Việt
Nam, đặc biệt là mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng. Đây là cơ sở để hoàn thiện các
thông số chế độ khoan nhằm nâng cao hiệu quả công tác khoan các giếng
có độ dời đáy lớn ở thềm lục địa Nam Việt Nam.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tƣợng nghiên cứu: Hệ động lực học quá trình khoan khi thi
công các giếng xiên định hướng có độ dời đáy lớn để thăm dò và khai thác
dầu khí ở thềm lục địa Nam Việt Nam.
- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu các yếu tố có thể điều khiển trong
quá trình hệ động lực học quá trình khoan làm việc, cụ thể là các thông số
chế độ khoan bao gồm tải trọng chiều trục, tốc độ vòng quay và lưu lượng
bơm khi khoan các đoạn thân giếng nghiêng.
4. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả công tác khoan;
- Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết Tai biến (Catastrof), lý thuyết Ánh
xạ, lý thuyết Năng lượng cơ học riêng để đánh giá trạng thái, hiệu quả làm
việc của hệ động lực học quá trình khoan các giếng có độ dời đáy lớn tại
mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng, đồng thời lựa chọn các thông số chế độ khoan
tối ưu khi khoan các đoạn thân giếng này.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phương pháp thư mục: Thu thập, thống kê, phân tích số liệu thực tế
về các thông số chế độ khoan qua từng mét khoan khi thi công các giếng
có độ dời đáy lớn tại mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng;
- Phương pháp lý thuyết: Nghiên cứu ứng dụng các lý thuyết cho phép
đánh giá trạng thái và hiệu quả làm việc của hệ động lực học quá trình
khoan và cho phép lựa chọn các thông số chế độ khoan tối ưu;
- Ứng dụng công nghệ thông tin: Sử dụng các phần mềm tin học trong
khảo sát, đánh giá và phân tích số liệu.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu, đánh giá hệ động lực học quá trình
khoan trên quan điểm bền động học bằng các lý thuyết Tai biến và lý
thuyết Ánh xạ cho phép đánh giá ảnh hưởng đồng thời của tất cả các yếu
tố tác động đến trạng thái làm việc của hệ động lực học quá trình khoan.
Khắc phục nhược điểm của các nghiên cứu trước đây, chỉ dừng lại ở mức
độ đánh giá ảnh hưởng riêng biệt của từng yếu tố.
- Ý nghĩa thực tiễn: Lựa chọn các thông số chế độ khoan tối ưu trên
quan điểm Bền động học và Năng lượng cơ học riêng tối thiểu cho phép hệ
động lực học quá trình khoan làm việc ổn định, tiêu hao năng lượng nhỏ
nhất, tuổi thọ thiết bị cao nhất, tăng tối đa tốc độ cơ học khoan và giảm giá
thành thi công khoan.
7. Điểm mới của luận án
- Nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của tất cả các yếu tố địa chất, công
nghệ, kỹ thuật... đến quá trình khoan;
- Lựa chọn thông số chế độ khoan dựa trên bản chất về động lực học
và năng lượng tiêu hao nhỏ nhất để phá hủy đá.
8. Luận điểm bảo vệ
- Đá móng mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng thuộc thềm lục địa Nam Việt
Nam là đối tượng phức tạp đối với quá trình khoan. Hệ động lực học quá
trình khoan trong đá móng của các giếng có độ dời đáy lớn luôn làm việc
trong trạng thái kém ổn định, hiệu quả khoan không cao;
- Lựa chọn các thông số chế độ khoan tối ưu trên quan điểm bền động
học và năng lượng cơ học riêng tối thiểu thông qua xử lý tổng hợp các số
liệu khoan thực tế sẽ tăng sự ổn định của các thông số chế độ khoan ở đáy,
tăng tốc độ cơ học và giảm giá thành mét khoan.
9. Cơ sở tài liệu của luận án
Luận án được xây dựng trên cơ sở: Các tài liệu thi công giếng khoan
khai thác dầu khí tại các mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng thuộc LD Việt-Nga
VietsovPetro; Các báo cáo tổng kết hoạt động thăm dò, khai thác dầu khí ở
thềm lục địa Nam Việt Nam của Tập đoàn dầu khí Quốc gia Việt Nam;
Các bài báo và các công trình nghiên cứu khoa học của các tác giả trong
nước và nước ngoài đăng trên các tạp chí chuyên ngành.
10. Khối lƣợng và cấu trúc của luận án
Luận án gồm phần mở đầu, 4 chương nội dung nghiên cứu và phần kết
luận, kiến nghị. Toàn bộ nội dung được trình bày trong 126 trang, trong đó
có 15 bảng và 67 đồ thị, hình vẽ.
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆU QUẢ CÔNG TÁC KHOAN
1.1. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả công tác khoan
Hiệu quả công tác khoan được đánh giá qua hai nhóm chỉ tiêu chính
đó là nhóm các chỉ tiêu về chất lượng và nhóm các chỉ tiêu về số lượng.
1.1.1. Chỉ tiêu về chất lƣợng
Các chỉ tiêu cơ bản về chất lượng bao gồm [6]:
- Sai số về vị trí không gian của thân giếng khoan so với thiết kế;