Đọc truyện chuong 7 dieu chinh huong lo khoan - chuong 7 dieu chinh huong lo khoan

♥ AzTruyen.Top - Trang đọc truyện hoàn toàn miễn phí!

chuong 7 dieu chinh huong lo khoan

Trước Sau

Màu nền

Font chữ

Font size

Chiều cao dòng

Chương VII

Điều chỉnh hướng lỗ khoan .

Trong quá trình khoan, lỗ khoan có thể có các hướng sau đây.

1. Lỗ khoan hoàn toàn thẳng đứng (hình a).

2. Lỗ khoan nghiêng đi so với đường thẳng đứng (hình b).

3. Lỗ khoan cong đều trong một mặt phẳng (hình c)

4. Lỗ khoan cong trong không gian (hình d).

7.1.Chống cong các lỗ khoan thẳng đứng.

7.1.1. Hậu quả của việc cong lỗ khoan.

Lỗ khoan thẳng đứng phải có độ lệch bé nhất so với đường thẳng đứng mà điều kiện kỹ thuật cho phép. Kỹ thuật khoan hiện đại cho phép khoan các lỗ khoan thẳng đứng chỉ cong đến 20 - 30.

- Trong các lỗ khoan cong đặc biệt là những chỗ hướng cong thay đỏi đột ngột, công tác khoan bình thường sẽ gặp khó khăn.

- Nếu xảy ra đứt gãy dụng cụ khoan thì cứu chữa rất phức tạp.

- Việc chống ống sẽ gặp khó khăn do ma sát với thành ống quá lớn.

- Trám xi măng khó bảo đảm chất lượng ero.

- Sự cong lỗ khoan làm cho đáy lỗ khoan sai lệch đi nhiều và khai thác sản phẩm không đúng chỗ, gây khó khăn cho công tác nghiên cứu địa chất, làm sai lệch khái niệm về bề dày thực của vỉa, có thể là nguyên nhân gây ra sai lầm khi xác định độ sâu thả ống chồng.

7.1.2 . Nguyên nhân cong lỗ khoan.,

- Các lỗ khoan thẳng đứng hay bị cong lệch vì việc kiểm tra hướng của lỗ khoan được tiến hành ít hơn so với khi khoan nghiêng định hướng. Thiếu kiểm tra và thiếu các biện pháp ngăn ngừa dẫn đến cong lỗ khoan và đáy lệch đi rất nhiều.

- Trong quá trình khoan tuốc bin, hiện tượng cong do nhiều yếu tố: Một số yếu tố gọi là yếu tố kỹ thuật hoàn toàn phụ thuộc vào việc tổ chức quá trình khoan. Chúng mang tính chất ngẫu nhiên và có thể khắc phục được như: Chỉnh tâm tháp không đúng, cần khoan lắp trên TB bị cong, ren nối giữa cần khoan và đầu nối tuốc bin bị lệch v.v...

Một số yếu tố khác không phụ thuộc vào việc tổ chức công tác khoan và không thể loại trừ được dùng trong quá trình khoan, chỉ có thể tìm cách hạn chế ảnh hưởng của chúng mà thôi. Các yếu tố đó là:

- Trạng thái phần dưới của cột cần khoan do áp lực đáy tạo ra các lực tác dụng theo hướng vuông góc với trục của choòng khi khoan qua các lớp đất đá có độ cứng khác nhau với thế nằm dốc đứng.

7.1.3. Đề phòng cong lỗ khoan

Ngoài việc xây lắp thiết bị cho chuẩn thì khi chọn bộ dụng cụ để chống cong, người ta dựa vào ba nguyên tắc .

- Nguyên tắc dây dọi

-Nguyên tắc đinh tâm choòng khoan trong lỗ khoan.

- Nguyên tắc hiệu ứng con quay của vật thể quay lắp dưới tuôc bin

7.1.3.1. Chọn bộ dụng cụ khoan theo nguyên tắc dây dọi:

Các nhà bác học Mỹ Vudx và Liubinxki đã đề ra lý thuyết về sự hoạt động của bộ dụng cụ ở phần dưới của cột cần khoan, khi khoan rôtơ. Lý thuyết đó dựa trên cơ sở phân tích dạng uốn của cột cần khoan vói giả thuyết là cột cần khoan luôn luôn quay xung quanh trục lỗ khoan . Giả thuyết này cho phép bỏ qua ảnh hưởng của lực ly tâm xuất hiện khi quay cột cần khoan mà chỉ nghiên cứu sự uốn do tác dụng của trọng lượng bản thân và áp lực nén chiều trục. Vì vậy toàn bộ lý thuyết của Vudx, Liubinxki và các kết luận của của nó được ứng dụng khi khoan bằng các động cơ đặt ngầm trong lỗ khoan (tuốc bin, khoan điện)

* Điều kiện khoan tốt nhất là giữ cho cột cần khoan ở dạng thẳng đứng tức là khi tải trọng lên choòng nhỏ hơn lực tới hạn bậc một. Nhưng những tải trọng như thế thường không đủ để khoan, tốc độ khoan thấp. Khi tải trọng tăng dần đến giá trị tới hạn thì cột cần khoan bị uốn và tiếp xúc với thành lỗ khoan. Tiếp tục tăng tải trọng lên nữa, nó sẽ đạt tới một giá trị tới hạn mới, khi đó cột cần khoan bị uốn bậc 2, nếu còn tăng tải trọng thêm nữa thì sẽ xẩy ra uốn bậc ba, bậc bốn.

* Để giữ cho lỗ khoan thẳng, tốt nhất là nên khoan với áp lực gần bằng áp lực tới hạn bậc ba, không nên dùng các áp lực đáy nhỏ, mà với các áp lực đó cần cũng đã bị uốn cong,

* Nếu cần khoan với áp lực đáy lớn thì việc sử dụng đầy đủ cần nặng cũng sẽ cho phép tránh được hiện tượng uốn bậc cao. (vì uốn bậc cao đối với cần nặng cũng đòi hỏi momen lớn . )

* Nếu không thể khoan với áp lực đáy nhỏ hơn lực gây ra uốn dọc, thì để hạn chế hiện tượng uốn dọc, người ta dùng các bộ phận định tâm lắp đúng chỗ theo chiều dài cột cần khoan. Các bộ phận định tâm phải cách choòng một khoảng lớn nhất (sao cho đoạn từ choòng đến định tâm không tiếp xúc với thành lỗ khoan đoạn từ choòng đến chỗ lắp định tâm phụ thuộc vào độ cứng cần nặng, Dck, góc lệch lỗ khoan và áp lức đáy) .

Chọn khoảng cách này có thể dựa theo biểu đồ:

Hình vẽ : Biểu đồ tính (l) với  choòng = 251mm có  cần nặng (a, b, c)

* Theo lý thuyết thì chỉ lắp một bộ định tâm ở khoảng cách hợp lý là đủ. Tuy vậy, trên thực tế thì việc lắp thêm một số bộ định tâm phụ phía trên bộ định tâm thứ nhất cũng mang lại hiệu quả tốt.

* Cần tránh việc thay đổi áp lực lúc đột ngột. Việc thay đổi Gc trong một khoảng lớn cần phải tiến hành từ từ, qua 5 - 10mét khoan.

7.1.3.2. Bộ dụng cụ làm việc dựa theo nguyên tắc định tâm choòng khoan.

Trong những điều kiện rất dễ gây ra cong lỗ khoan, bộ dụng cụ dựa trên nguyên tắc dây dọi nhiều khi không mang lại kết quả tốt. Trong những trường hợp đó dùng bộ dụng cụ theo nguyên tắc định tâm choòng trong lỗ khoan thường thu được kết quả tốt nhất. ví dụ, dùng bộ dụng cụ như hình vẽ trên. Bộ dụng cụ hình bên dược dùng trong khoan tua bin . Tuy vậy cũng có thể dùng chúng trong khoan rôtơ cũng cho với kết quả tốt . Trong trường hợp này phải thay tuốc bin bằng cần nặng có đường kính tương ứng .

Hình a. Dùng trong điều kiện ít có khuynh hướng làm cong lỗ khoan trong đất đá rắn chắc ổn định .

Hình b. Dùng trong điều kiện dễ bị cong.

1).Cần khoan.

2)Bộ phận định tâm.

3). Cần năng

4) Tuốc bin khoan.

5) Choòng khoan.

6) Bộ chỉnh tâm lắp trên choòng.

Để đo độ cong lỗ khoan, hiện nay người ta dùng các dụng cụ đo lệch (kinômet) và dụng cụ có axit flohyđric. Dụng cụ có axit flohydric được sử dung nhiều nhất là dụng petrôvan.

7.1.4. Chữa cong lỗ khoan.

Trong quá trình khoan, lỗ khoan có thể bị cong đến mức không thể khoan tiếp được nữa, vì kỹ thuật không cho phép hoặcvì không có ích lợi thực tế nữa. Trong trường hợp này có thể dùng hai cách.

1. Bỏ lỗ khoan.

2. Chữa lại lỗ khoan đó bằng cách khoan lại.

Có thể chữa cong bằng phương pháp khoan tuốc bin hoặc rôtơ. Để chữa lỗ khoan, trước hết phải đo độ cong của toàn bộ phần lỗ khoan, nằm trên chỗ cong nhất, chọn đoạn lỗ khoan nào thẳng đứng nhất . ở dưới đoạn lỗ khoan thẳng đứng người ta đặt cầu ximăng. Sau khi ximăng đã đông rắn, người ta mở lỗ khoan mới.

Nên mở lỗ khoan mới trong đất đá có độ bền thấp hơn độ bền đá xi măng. Tốc độ cơ học khoảng 10 - 12cm/h. Khi miệng lỗ khoan mới vừa được tạo thành, tức là lúc mùn khoan không còn xuất hiện vụn xi măng nữa thì có thể tăng áp lực đáy lên đến mức bình thường. vch có thể tăng lên 20cm/h

Khi khoan mở lỗ khoan mới bằng tuốc bin thì người ta dùng choòng 3 chóp xoay thông thường.

Có thể sửa chữa cong lỗ khoan bằng phương pháp rôtơ. Trình tự mở lỗ khoan và chế độ khoan cũng tương tự như trên.

7.2. Khoan các lỗ khoan nghiêng định hướng.

7.2.1. Mục đích của khoan định hướng.

Qua khoan định hướng chúng ta hiểu rằng . Khoan xiên lỗ khoan theo một hướng mong muốn và đáy của lỗ khoan cách phương thẳng đứng của lỗ khoan một khoảng nào đó. Do đó muốn khoan được những lỗ khoan này chúng ta phải thi công giếng khoan bằng những dụng cụ và kỹ thuật đặc biệt theo mặt cắt của giếng khoan cho trước.

Người ta dùng khoan nghiêng định hướng dể :

1.Khoan dưới khu vực có nhà ở hoặc có các công trình công nghiệp .

2. Khoan dưới vìng đầm lầy, sông hồ hoặc các khe có bờ dốc đứng.

3. Khoan từ trên xuống dưới đáy biển.

4. Khoan ngoài biển

5. Khoan ở những mỏ có vỉa cắm dốc đứng .

Ngoài ra khoan nghiêng còn được dùng trong trường hợp bị kẹt các dụng cụ trong lỗ khoan mà không lấy lên được . Khi đó người ta khoan lỗ khoan nhánh mới, lệch khỏi lỗ khoan cũ.

Khoan xiên để dập tắt các lỗ khoan đã bị phun tự do bằng cách khoan một lỗ khoan có đáy gần đáy của lỗ khoan đang bị phun để bơm dung dịch dập.

Có hai phương pháp khoan nghiêng định hướng:

7.2.1.1. Phương pháp khoan nghiêng bằng rôtơ:

Đó là quá trình uốn cong lỗ khoan một cách gián đoạn, bằng nhiều lần khoan lệch hướng kế tiếp nhau.

7.2.1.2.Khoan nghiêng định hướng bằng phương pháp khoan tua bin.

Thực chất của phương pháp này là sử dụng bộ dụng cụ ở phần dưới của cột cần khoan để tạo ra trên choòng khoan một lực làm lệch theo hướng vuông góc với trục của nó. Lực này tác dụng không ngừng trong suốt quá trìnhkhoan theo một góc phương vị đá sẵn.

7.2.2. Mặt cắt (trắc đồ) của các giếng khoan định hướng:

Cần phải chọn mặt cắt của các lỗ khoan nghiêng sao cho tiêu hao vật tư và thời gian khoan ít nhất, mà vẫn đảm bảo hoàn thành các nhiệm vụ của lỗ khoan. Trong khoan nghiêng định hướng phổ biến nhất là các loại mặt cắt sau đây: (5 loại) A; B; C; D và E:

Mặt cắt A: Là dạng phổ biến nhất. Nó gồm ba đoạn, đoạn trên (1) là đoạn thẳng đứng, đoạn giữa (2) đoạn cong đều tăng độ lệch, đoạn (3) là đoạn thẳng nằm nghiêng. Dạng mặt cắt này được dùng để khoan nghiêng định hướng vào một vỉa có độ lệch lớn, khi lỗ khoan có độ sâu trung bình.

Mặt cắt B: Cũng gồm ba đoạn. Chỉ khác mặt mặt cắt A là đoạn thứ 3, đoạn thứ (3) là đoạn cong đều giảm độ lệch của giếng. Mặt cắt này áp dụng ở những giếng có độ giảm tự nhiên của góc cong không lớn, ở những giếng khoan sâu mà ổn định góc nghiêng khó.

Mặt cắt C: Được dùng để khoan các lỗ khoan nghiêng có chiều sâu lớn. Mặt cắt này có 5 đoạn . Nên sử dụng mặt cắt này khi đoạn dưới của lỗ khoan cắt qua nhiều tầng sản phẩm, mà việc khai thác chúng được tiến hành từ dưới lên trên.

Mặt cắt D: Gồm có 4 đoạn có độ sâu tới 2500m người ta thường dùng mặt cắt này để khoan những giếng khoan đến 2500m.

Mặt cắt E: ít phổ biến hơn so với các dạng mặt cắt trên . Mặt cắt này gồm có 2 đoạn : đoạn 1 thẳng đứng, đoạn 2 uốn cong với góc lệch tăng dần. Người ta khoan theo dạng mặt cắt như thế trong trường hợp lỗ khoan cần phải cắm vào vỉa với một góc đã định trước.

Các mặt cắt nói trên đều là những đường cong nằm trong một mặt phẳng thẳng đứng.

7.3. Tính toán và xây dựng mặt cắt lỗ khoan nghiêng.

7.3.1. Mặt cắt loại A:

7.3.1.1. Khoảng lệch của đáy là khoan theo phương nằm ngang:

. Góc lệch của lỗ khoan.

Nếu điều kiện ban đầu chúng thiết kế: H, A, HB, R

Góc : Chúng ta có thể tính bằng công thức

 = arccos R(R - A) + H H2 + A2- 2AR (R-A)2 + H2

l1 = HB, l2 = 0,01745 R

l3 = H' cos

L = l1 + l2 + l3

h = R.sin

H' = H0 - (HB + h) Hình vẽ

H0 = HB + h + h'

a = R (1 - cos)

A' = H' tg A = a + A'

7.3.2. Mặt cắt loại B.

 = 90 - (  ) ,  = arctg A - R1 H - HB

 = arc cos 1 2 (A - R1)2 + H2p + R1 (R0 + R2) R0 (A - R1)2 + H2p

R0 = R1 + R2 ; Hp = H - HB

Hình chiếu thẳng đứng

h = R1.sin

H1 = R2 x (sin - sin")

H = HB + h + H1

Hình chiếu nằm ngang

a = R1 (1 - cos)

a1 = R2 x (cos" - cos)

A = a + a1

Chiều dài

l1 = HB

l2 = 0,01745 R1

l3 = 0,01745 R2'

L = l1 + l2 + l3

7.3.3.Mặt cắt loại C:

Góc nghiêng lỗ khoan lớn nhất.

 = arcsin. R0H - (R0 -A) H2 - A(2R0 - A) (H2 + R20) - A (2R0 - A)

R0 = R1 + R2 ; H = H0 - HB - H3

Chiều dài

l1 = HB

l2 = 0,01745 R1

l3 = H cos

l4 = 0,01745 R2

l5 = H3

L = l1 +9 l2 + l3 + l4 + l5

Hình chiếu trên phương nằm ngang

a1 = R1 x (1 - cos)

a2 = H1 tg

a3 = R2 (1 - cos)

A = a1 + a2 + a3

Hình chiếu mặt cắt lên phương thẳng đứng

h = R1sin

H1 = H0 - HB - H3 - (R1 + R2) sin

H2 = R2 sin

H0 = HB + h + H1 + H2 + H3

7.3.4.Mặt cắt loại D:

Góc nghiêng lớn nhất của lỗ khoan

l1 = HB

l2 = 0,01745 R1

l3 = 0,01745 R2

l4 = H - HB - h - H1 hB

L = l1 + l2 + l3 + l4

Hình chiếu theo phương nằm ngang

a1 = R1¬ (1 - cos)

a2 = R2 (1 - cos)

A = a1 + a

7.4. Khoan định hướng bằng tuốc bin

7.4.1: Các bộ phân làm lệch hướng lỗ khoan và phạm vi sử dụng chúng:

(Các bộ phận làm lệch trong 1 khoan tuốc bin)

Để làm lệch hướng lỗ khoan khỏi đường thẳng đứng, người ta thường sử dụng các bộ phận làm lệch, rất ít trường hợp khoan nghiêng mà không dùng bộ phận làm lệch chỉ dùng các điều kiện cong tự nhiên.

Khi sử dụng các bộ phận làm lệch, cần phải tính đến ảnh hưởng của các điều kiện cong tự nhiên. Khi góc phương vị cho trước và hưởng cong tự nhiên bằng không thì các điều kiện tự nhiên sẽ góp phần làm tăng thêm độ cong.

Vì vậy, cần chọn bộ làm lệch có độ cong nhỏ hơn và số lần thả nó xuống lỗ khoan cũng giảm đi khi góc hội trên bằng 1800 thì điều kiện tự nhiên sẽ làm cản trở sự cong, cần phải tăng số lần thả bộ làm lệch và độ uốn cong của nó.

Trong quá trình khoan nghiêng - định hướng bằng tuốc bin, có thể sử dụng các bộ phận khác nhau ở phần cuối của cột cần khoan để tạo ứng lực làm lệch lên choòng khoan.

a b c d

Bộ dụng cụ lắp cần cong Bộ dụng cụ có Lắp pere khốt cong Có đầu nối lệch tâm Có lắp bộ phận làm lệch P-1

1. Cần cong 1. Đoạn cần để tăng chiều dài 1.Có đầu nối lệch tâm kiểu Nhippen Có lắp bộ phận làm lệch kiểu P- 1

2. Tuốc bin 2. Pere khốt cong 2. Choòng khoan 2. Tua bin

3. Choòng khoan 3. Tuốc bin 3. Choòng

4. Cần nặng

7.4.1.1. Cần cong. Một trong những kiểu làm lệch đầu tiên, Đó là

Một đoạn cần khoan thành dày, uốn cong. Cần cong được lắp trực tiếp trên tuốc bin. Khi thả cần cong xuống lỗ khoan, cần cong bị biến dạng tao nên lực đàn hồi ép choòng khoan vào thành lỗ khoan. (hình a)

Do không đủ độ cứng vững nênn cần cong không thể làm tăng độ cong của lỗ khoan lên nhiều. Dùng cần cong chỉ có thể làm cong lỗ khoan đến 20  250. Các cần cong khó vận chuyển, khó chế tạo đúng góc cong theo yêu cầu. Trong quá trình sử dụng thì góc cong ban đầu của chúng bị thay đổi.

7.4.1.2. Pere khốt cong: Lắp trực tiếp trên tuốc bin khoan (hình b) Perê khốt cong cũng làm việc theo nguyên tắc như cần cong, nhưng có thể giữ góc cong với độ chính xác cao. Do kích thước nhỏ nên dễ vận chuyển.

Nhược điểm các Pere khôt cong: Mức độ tăng độ cong của giếng khoan phụ thuộc nhiều vào chế độ khoan, độ cứng vững và trọng lượng cần khoan ở phía trên pere khôt, đường kính thực tế của lỗ khoan.

Nếu dùng pere khốt cong lắp vào TB khoan, thông thường có thể tăng độ cong đến 40 - 450. Nhưng lắp với TB ngắn thì có thể tăng độ cong giếng lên tới 900

7.4.1.3. Nhíp pen lệch tâm.

Người ta cũng dùng nhip pen lệch tâm để làm lệch lỗ khoan. Nhip pen lệch tâm (hình c) được chế tạo bằng cách hàn một tấm đệm bằng thép vào nhip pen (đế) của tuốc bin khoan. Khoảng cách từ đường tâm của TB đến mặt ngoài của tấm thép hàn lớn hơn bán kính của choòng khoan là 5mm.

Nhip pen lệch tâm có thể dùng để tăng độ cong lên rất lớn hoặc dùng khi uốn cong với độ chính xác cao. Chú ý là khi dùng nhip pen lệch tâm bộ cần khoan dễ bị kẹt  gây sự cố nguy hiểm

7.4.1.4. Bộ phận làm lệch P - 1 (hình d)

Đây là loại hoàn thiện nhất. Đó là một đoạn cần năngcó đường tâm của các đầu ren nghiêng đi so với đường tâm của cần.

Các đầu ren cũng nghiêng trong một mặt phẳng và cùng một phía. P - 1 được lắp trực tiếp trên tuốc bin khoan. Người ta dùng nó để tăng độ cong đến 900 hoặc lớn hơn, để đổi phương vị lỗ khoan và để mở lỗ khoan thứ 2 từ lỗ khoan đã khoan. Khi dùng P - 1 độ cong của lỗ khoan tăng lên đều đặn và không phụ thuộc vào chế độ khoan.

Hiện nay người ta cũng đang sử dụng loại tuốc bin cong để khoan định hướng. Bộ làm lệch OT và OTC

7.4.1.5. Bộ làm lệch OT và OTC

Thực chất bộ làm lệch này là một đầu nối cong lắp giữa nhip pen và thân của tuốc bin.

Mômen xoắn và tải trọng chiều trục được truyền từ trục phía trên xuống đoạn trục phía dưới nhờ ổ tua bin, ổ tựa này nối giữa phần trục trên và phần trục dưới bằng côn ma sát.

7.4.2. Để tăng hoặc giảm cường độ cong của giếng, ở phía dưới có lắp các bộ phận làm lệch sau

* Để tăng góc cong lỗ khoan

1. Choòng + Tuốc bin + đầu nối cong và cần nặng

2. Choòng + Tuốc bin cong + cần nặng.

3. Choòng + Tuốc bin + dụng cụ làm lệch P - 1

4. Choòng + Tuốc bin + cần cong

5. Choòng + tuốc bin có nhipen lệch tâm + cần nặng.

* Để giảm, góc cong lỗ khoan người ta thường sử dụng bộ dụng cụ sau.

1. Để giảm độ cong một cách từ từ: Choòng + tuốc bin.

2. Để giảm nhanh độ cong: choòng + cần khoan làm bằng thành dày dài

3  4m cộng với tuốc bin.

3. Để giảm thật nhanh góc cong: Choòng + tuốc bin + dụng cụ làm lệch P-1

* Để ổn định góc nghiêng lỗ khoan người ta sử dụng bộ dụng cụ sau đây:

1. Choòng + tuốc bin có hàn vòng kim loại ở thân

2. Choòng - Tuốc bin có lắp vòng kim loại giữa nhip pen và thân tua bin

3. Choòng + tuốc bin có lắp giữa nhipen và thân tuốc bin bộ ổn định hướng con lăn.

4. Choòng + TB ngắn + định tâm + cần năng

7.4.3.Tính toán bán kính cong nhỏ nhất phép của giếng khoan chọn bộ dụng cụ khoan lệch và xác định cường độ cong bé nhất có thể của bộ dụng cụ khoan lệch.

7.4.3.1. Tính toán bán kính cong bé nhất cho phép của giếng khoan .

Trong khoan định hướng cần phải xác định độ cong cho phép của giếng khoan. Nếu như vượt qúa độ cong cho phép này thì sẽ gây những khó khăn cho quá trình khoan hoặc quá trình khai thác .

Trong quá trình khoan độ cong giếng khoan bị giới hạn bởi các điều kiện sau đây

- Không vượt quá giới hạn bền của cần khoan và cần nặng.

- Tránh tạo thành lỗ khoan hình chìa khoá .

- Nâng thả bộ dụng cụ khoan và động cơ đáy một cách dễ dàng.

- Chống ống dễ dàng .

Cường độ cong của giếng là sự gia tăng độ cong so với sự gia tăng chiều sâu khoan được .

  = 1800 .R = 573 R

Cường độ cong lỗ khoan khi gia tăng chiều sâu khoan 10m.

 10 = 573 R = 573 R .

Trong đó: R - là bán kính cong của giếng khoan .

* Độ cong của giếng giới hạn bởi độ bền của cần khoan (ống chống):

Trong "sức bền vật liệu" chúng ta đã biết rằng một thanh chịu uốn độ cong của nó được xác định bằng công thức:

1R = d2. y d. z2 = - Muốn E. I

R: bán kính cong

Mặt khác ứng suất uốn cực đại sẽ là : u= Muốn I D 2

D - đường kính ngoài của cần khoan.

Từ hai công thức trên chúng ta có thể suy ra bán kính cong bé nhất lúc cần khoan làm việc trong đoạn lỗ khoan cong.

- Trong trường hợp đoạn lỗ khoan cong gần dáy :

Rmin = D. E 2c K

- Trong trường hợp đoạn lỗ khoan cong cách xa đáy.

Rmin = DE 2. (c+ Pmax F) . K

Trong đó:

Pmax - lực chiều trục lớn nhất tác dụng lên đoạn cần ở phần cong của giếng.

(Lấy K - hệ số dự trữ bền K =1,2 1,5)

* Bán kính cong nhỏ nhất giới hạn bởi độ bền của tuốc bin được tính bằng công thức sau:

Rmin= 167. lT2 Dc - dT- k + f

Trong đó :

lT : Chiều dài tuốc bin và choòng khoan .

D c- đường kính choòng khoan.

dT- đường kính của tuốc bin khoan

f - độ uốn của tuốc bin.

f = 0,13. 106. qT l2T E.IT

Trong đó :

k - khe hở nhỏ nhất giữa tuốc bin và thành giếng khoan (k = 5 8mm).

qT.-Trọng lượng 1 cm tuốc bin. (KG).

E - Mođul unga kG/cm2.

lT - chiều dài tuốc bin.

IT - Momen quán tính của tuốc bin cm4.

IT = 0,049 d4T.

Như vậy để đảm bảo quá trình khoan bình thường, bán kính cong của giếng bao giờ cũng phải lớn hơn bán kính cong nhỏ nhất của giếng khoan R> Rmin. (lớn hơn từ 5 đến 10%)

Bán kính cong của giếng được xác định bằng công thức.

R = 573   = 573 

7.4.3.2. Chọn và tính toán góc cong của bộ khoan lệch .

a. Cho cần cong và đầu nối cong.

Nếu chúng ta biết đường cong sau 10m khoan 10 , góc lệch cuả giếng là  và các thông số kỹ thuật của tuốc bin, cần khoan và cần nặng. Góc lệch của đầu nối cong (cần cong) có thể tính bằng công thức:

 = 10 20 (b + 2 Q.b 2 q ) + [(Dc - dT 35b + (1- .d t ) (sin  .Qb22I ).

Trong đó : b = r + l + c - khoảng cách từ điểm cong của perekhốt (cần cong) đến choòng khoan.

r- khoảng cách từ điểm cong đến thân tuốc bin.

l - Chiều dài tuốc bin.

C - Khoảng cách từ tuốc bin đến choòng khoan.

Q - Trọng lượng của tuốc bin và choòng khoan.

q - Trọng lượng của 1m cần năng (cần cong ).

Dc - đường kính choòng khoan.

dT - đường kính ngoài tuốc bin.

d, t - trọng lượng riêng của dung dịch khoan, của thép. Icn. Momen quán tính của cần nặng ( hoặc cần cong ).

b) Chọn kích thước của đầu nối lệch tâm.

Đường kính chủ yếu của đầu nối lệch tâm được xác định theo công thức:

DĐM =lT(Dc- dT) 2(lT+ c) + 10c. lT 1150 + dT

C- khoảng cách từ đầu nối lệch tâm đến choòng khoan.

Các thông só này chúng ta có thể tra bảng hoặc tìm trên đồ thị.

7.4.3.3. Xác định cường độ cong lớn nhất có thể đạt được của các bộ dụng cụ khoan lệch.

Thông thường để thiết kế các giếng khoan định hướng, chúng ta cũng có thể chọn bộ dụng cụ khoan lệch trước. Sau đó sẽ tính cường độ cong khi gia tăng 10m khoan. 10, tiếp đó là bán kính cong R và góc lệch của lỗ khoan .

a) Đối với cần cong và đầu nối cong.

Khi đã chọn góc cong của bộ làm lêch  và các thông số khác của bộ dụng cụ làm lệch. Chúng ta có thể tính được cường độ cong sau 10 m khoan theo công thức sau:

10 = 20 - [Dc- dt 35b+(1-d t). (Qb 2q). Qb 22I sin] b + 2 Qb 2q

b) Đối với nhip pen lệch tâm cường độ cong có thể tính theo công thức sau:

10= 1150 c [ Dc- dT lT - Dc- dT 2 (lT+ c) ].

Như vậy - sau khi đã xác định được cường độ cong 10, chúng ta sẽ xác định được bán kính cong của giếng theo tính toán .

R= 573 10 . 10.

- So sánh giữa bán kính cong theo tính toán và bán kính cong cho phép của giếng. Điều kiện để thực hiện qúa trình khoan bình thường. R> Rmin

Lưu ý: Các giá trị 10 chúng ta cũng có thể thu được qua đồ thị hoặc qua biểu bảng khác nhau.

7.3.3.4. Xác định chiềudài cần nặng lắp trên parekhốt cong:

Lcn = 6. Q.b2qcn

Trong đó:

Q - là trọng lượng tuốc bin và choòng

qcm- trọng lượng 1 m cần nặng.

b - khoảng cách từ điểm cong perkhốt đến choòng

7.4.4. Xác định góc xoắn của cột cần khoan dưới tác dụng của momen phản của tuốc bin khoan.

Trong thời gian khoan tuốc bin, phần dưới trên của cột cần khoan sẽ chịu xoắn dưới tác dụng của momen phản của tuốc bin. Momen phản của tuốc bin, có giá trị bằng momen xoắn của tuốc bin nhưng với chiều ngược lại.

Dưới tác dụng của momen phản phần dưới của cần khoan sẽ xoắn về trái (ngược chiều với choòng) với một góc .

Nếu như trong quá trình làm việc cột cần khoan không chạm thành giếng khoan, tức là giữa cột cần khoan và thành không tiếp xúc . Góc xoắn của cột cần khoan sẽ bằng:

0= Mr. L G. I0

Mt Mômen phải của TB.

L chiều dài cần khoan.

G.Modul đàn hồi ngang của thép.

I0 momen quán tính độc cực của cần . I0 = 32 (D4n - C4t),

Nhưng thực tế cột cần khoan dựa vào thành lỗ khoan, nên góc  sẽ bị giới hạn bởi ma sát giữa cần và thành lỗ khoan.

Giá trị của momen ma sát giữa cần và thành lỗ khoan.

Mm= q. sin 2 . L . . D 2 (2).

Trong trường hợp này, góc xoắn của cột cần khoan sẽ là:

 =(Mt - Mm)L G I = MtL - q. L2. D2 .  sin( 2) G.I0

Vì ma sát với thành lỗ khoan nên tác dụng của momen xoắn giới hạn ở một chiều dài nào đó của cần khoan, kể từ điểm dưới lên Ltc tương ứng với góc xoắn có giá trị lớn nhất.

Để xác định Lth trong điều kiện max , chúng ta giải phương trình.

ddL = 0 Mt - q.Lth. D.. sin  2 = 0

Góc xoắn  trong trường hợp này sẽ là:

0 =Mt.Lth G. I0

Khi động hướng bộ dụng cụ ở đáy chúng ta cũng phải kể đến góc xoắn cần .

7.4.5. Thiết kế giếng khoan định hướng bằng phương pháp khoan tuốc bin.

Để thiết kế một giếng khoan định hướng, chúng ta phải có các số liệu ban đầucần thiết cho công tác thiết kế và tính toán: Chiều sâu của lỗ khoan so với phương thẳng đứng: H.

Khoảng lệch của đáy lỗ khoan so với phương thẳng đứng A.

Chiều dài đoạn thẳng đứng đầu tiên và phương vị giếng khoan.

Chiều dài của đoạn thẳng đứng đầu trên không nhỏ hơn 40 - 50 m. Thông thường chiều dài này lớn hơn ống dẫn hướng một ít.

- Đoạn lấy độ cong được chọn thông thường trong đất đá có độ cứng trung bình. Sau một hiệp khoan, độ cong của giếng có thể đạt được từ 5 -60. Với mục đích giảm thời gian thả bộ dụng cụ khoan lệch để lấy độ cong. (ở đoạn lấy độ cong bán kính cong của giếng R> Rmin). Bán kính cong thông thường lấy khoảng (5 - 10%) lớn hơn bán kính cong theo tính toán.

- Góc nghiêng của giếng ở đọan ổn định độ cong thông thường lớn hơn 10 -120.

Đối với giếng khoan có mặt cắt dạng C. Đoạn thẳng đứng cuối cùng được chọn thông thường bằng khoảng cách từ nóc vỉa sản phẩm trên cùng đến đáy của vỉa sản phẩm dưới cùng. Và chiều sâu thiết kế thông thường lấy lớn hơn (5 - 10 )% phòng những sai lệch .

Thứ tự để thiết kế lỗ khoan định hướng như sau:

1. Nghiên cứu một cách chi tiết các tài liệu của các lỗ khoan đã khoan trước đó trong vùng. Xác lập quy luật cong tự nhiên.

Nghiên cứu các yếu tố có ảnh hưởng đến độ cong cũng như phương vị.

2. Nhờ bản đồ cấu tạo trên đó có xác định vị trí miệng lỗ khoan và đáy lỗ khoan. Xác định các số liệu ban đầu để tính toán mặt cắt của giếng. Hình chiếu thẳng, chiếu ngang, khoảng lệch đáy, phương vị của giếng, độ giảm góc nghiêng...

3. Dựa vào mặt cắt địa chất, điều kiện khoan để chọn mặt cắt của lỗ khoan hợp lý.,

4. Xác lập chiều dài các đoạn thẳng đứng.

5. Chọn bộ dụng cụ khoan lệch, xác định cường độ cong 10 (hay ngược lại ).

6. Xác định bán kính cong cho phép Rmin

Dựa theo 10tính bán kính cong LK theo tính toán R.

R = 573 10 > Rmn

Sự giảm cường độ nghiêng của giếng khoan ở đoạn giảm độ cong chúng ta có thể dựa theo tài liệu thực tế.

7. Xác định góc nghiêng lớn nhất của giếng khoan. Hình chiếucủa tấtcả các đoạnthân lỗ khoan theo mặt phẳng nằm ngang và thẳng đứng: Trong một số trường hợp góc nghiêng  cho trước, chúng ta cần phải tính toán bán kính cong R và cường độ cong 10 .

8. Trên cơ sở kết quả tính toán chúng ta dựng mặt cắt của giếng theo cả phương thẳng đứng và phương nằm ngang trên giấy milimét theo những tỷ lệ nhất định - Khi vẽ hình chiếu lỗ khoan trên mặt phẳng nằm ngang. Xác định miệng và đáy lỗ khoan. Xác định góc phương vị của giếng. Từ điểm là đáy lỗ khoan O1, vẽ đường tròn có bán kính là khoảng cho phép dịch chuyển đáy, khoảng này phụ thuộc vào chiều sâu và mục đích lỗ khoan. Vòng tròn này khoanh giới hạn cho phép lệch đáygiếng.

Từ O kẻ hai đường tiếp tuyến với đường tròn, giới hạn khoảng lệch cho phép của hình chiếu nằm ngang của giếng.

- Vẽ mặt cắt của giếng theo phương thẳng đứng, chúng ta vẽ hai trục toạ độ theo phương thẳng đứng và nằm ngang . Tại các trục này chúng ta xác định toạ độ của các điểm giới hạn các đoạn của lỗ khoan thẳng đứng, lấy góc nghiêng, ổn định góc nghiêng... Sau đó dựng mặt cắt của giếng.

OO1 - khoảng cách từ miệng đến đáy lỗ khoan kí hiệu trên bản đồ

A - Khoảng lệch đáy

7.4.6. Thả định hướng bộ dụng cụ khoan lệch xuống lỗ khoan.

7.4.6.1. Thả định hướng bộ dụng cụ khoan lệch khi độ cong của giếng khoan nhỏ hơn 50.

Khi độ cong của lỗ khoan chưa đến 50 thì phải thả định hướng bằng cách theo dõi liên tục từ trên mặt đất vị trí của bộ phận làm lệch trong lỗ khoan. Khi thả xong thì điều chỉnh hướng của nó đúng hướng thiết kế.

Có nhiều phương pháp thả định hướng(dùng ống ngắm để ngắm vào dấu định hướng vạch sẵn trên cần dựng khi thả xuống lỗ khoan, dùng máy kinh vĩ để đo liên tục góc quay khi thả, dựa vào dấu trên cần khoan. Hiện nay người ta thường thả bộ dụng cụ khoan lệch bằng phương pháp đánh dấu cần khoan trước khi thả người ta tiến hành đánh dấu ở hai đầu cần khoan nhờ có một cái dưỡng đặc biệt. Các dẫn ở hai đầu phải nằm trên một đường sinh.

a - cần khoan đóng dấu.

b -Dưỡng để đặc biệt

1 - ống thăng bằng , 2- ống dưỡng , 3 - cần khoan.

Đưa cần khoan ra đặt trên dàn. Đặt dưỡng vào vị trí để cho bọt thuỷ trùng với vạch giữa của ống thăng bằng . Chúng ta tiến hành đánh dấu nhờ mũi nhọn ở giữa của dưỡng ở cả 2 đầu da mốc cần dựng. Dựa vào các đường đã vạch người ta đánh dấu lên cần khoan bằng đục hoặc bằng hàn.

Phải đủ số cần khoan đánh dấu để thả dụng cụ đến chỗ uốn cong, ngoài ra còn thêm 7 - 8 cần nữa để tiếp cần cho một hiệp khoan. Trước khi thả định hướng cần phải đánh dấu phương vị thiết kế của lỗ khoan bằng hai cái mốc (2 cọc gỗ) ở ngoài lỗ khoan và một dấu ở phần cố định của bàn Roto để thuận lợi cho công việc thả cần.

Bộ dụng cụ ở phần dưới của cột cần khoan gồm có: choòng khoan, tuốc bin khoan và bộ phận làm lệch hướng. Khi đã đặt tuốc bin vào các chấu chèn hoặc trên êlêvatơ, người ta định hướng cho mặt làm việc của bộ khoan lệch theo phương vị đã định (dựa vào dấu đã vạch trên bàn rôtơ). Trong lúc thả cần khoan người ta đánh mỗi dấu chữ thập lên da mốc dưới của cần khoan nối với bộ phận làm lệch, sau khi đã vặn chặt bằng khoá máy. Dấu chữ thập đó phải đối diện với dấu vạch của bộ phận làm lệch. Dùng thước đo góc để đo cung tròn giữa dấu vạch đã có trên da mốc và dấu chữ thập mới đánh theo hướng từ dấu vạch đến dấu chữ thập.

Hình

Sau khi thả cần dựng xuống, người ta đặt cung tròn đã đo được lên da mốc trên (kể từ dấu vạch) và đánh một dấu chữ thập. Sau khi đã vặn và xiết chặt cần dựng tiếp theo bằng khoá máy, người ta đánh một dấu chữ thập lên da mốc dưới của nó. Dấu này phải đối diên với dấu chữ thập của cần khoan dưới.

Đo cung tròn giữa dấu vạch đã có và dấu chữ thập mới đánh. Đặt cung tròn vừa đo được lên da mốc trên cua cần dựng và lại đánh dấu chữ thập...

Dấu chữ thập ở da mốc trên của cần dựng sau cùng sẽ chỉ hướngcủa dụng cụ làm lệch ở trong lỗ khoan.

Sau khi đã vặn chặt cần vuông bằng khoá máy, một trong các góc của nó được dánh dấu bằng phấn lên phần cố định của bàn rôtơ, nhờ có dưõng đặc biệt (hình dưới a ).

1. Rôtơ . 2 êlêvatơ.

3. Cần vuông.

4. Dưỡng có tay cầm

5. Dấu

6. Dây dọi.

7. Quả dọi

Giữ yên cột cần khoan và dùng một cái dưỡng khác (hình b) để đánh dấu lên bàn rotơ vị trí chữ thập ở da mốc của cần dựng. Sau đó người ta đo khoảng cách của 2 dấu này theo chiều từ dấu thứ nhất đến dấu thứ 2. Đo xong ngừời ta xoá các dấuđi. Thả cột cần xuống, sao cho có thể lắp được chấu cặp cần vuông trong rôtơ.

Người ta lại đánh dấu lên phần tĩnh của bàn rôtơ vị trí của một góc cần vuông (góc đã được lấy dấu trước kia). Từ dấu này ta đặt khoảng cách đã đo trước (theo hướng như trước ) và đánh dấu thứ 2. Chuyển dấu thứ 2 (dấu chỉ vị trí của bộ phận làm lệch )lên phần quay của bàn rôtơ. Quay rôtơ theo chiều kim đồng hồ để đặt bộ phận làm lệch theo đúng hướng đã định rồi khoá rôtơ lại . Để khử biến dạng xoắn đàn hồi trong cần khoan, người ta kéo cột cần khoan lên xuống vài lần cách đáy 2 - 3 m.

Phương pháp thả định hướng đã trình bày trên không những có thể dùng cho một lần đầu mà còn có thể dùng cho các lần sau nữa. Để xác định vị trí của bộ phận làm lệch trên đáy lỗ khoan trong các lần thả sau nhờ có các dấu chữ thập. Người ta ghi lại khoảng sai lệch giữa hai dấu chữ thập trên các da mốc của 2 cần dựng kề nhau. Các khoảng sai lệch này được đặt nối tiếp nhau trên băng giấy, kể từ một vạch "không" tuỳ ý. Nếu vặn quá thì đặt sang trái nếu chưa đến thì đặt sang phải. Sau khi thả hết cần khoan, dựa vào băng giấy mà xác định hiệu số giữa khoảng " vặn quá " và " vặn chưa đến ". Nếu khoảng "vặn quá" lớn hơn khoảng" vặn chưa tới ", thì hiệu số này được đánh dấu lên da mốc của cần dựng trên cùng theo chiều ngược kim đồng hồ, kể từ dấu chữ thập đã có sẵn. Người ta cũng đưa dấu mới này lên bàn rôtơ. Nếu khoảng "vặn chưa tới" lớn hơn thì hiệu số trên được đánh dấu lên da mốc theo chiều kim đồng hồ và dấu này cũng được ghi lên bàn Roto. Trong thời gian kéo cần, người ta xếp các cần dựng theo thứ tự như khi chúng nằm trong lỗ khoan . Khi nối thêm cần trong quá trình khoan, việc đánh dấu chữ thập lên cần khoan mới đưa vào và việc định hướng bộ khoan lệch cũng được tiến hành như trên.

7.4.6.2. Định hướng cho bộ phận làm lệch ở trên đáy lỗ khoan trong các lỗ khoan có độ cong ở đáy lớn hơn 50 .

Trong trường hợp thả bộ dụng cụ khoan lệch ở các giếng khoan có độ cong lớn hơn 50, chúng ta có thể thả cần khoan theo cách thông thường như ở lỗ khoan thẳng đứng. Sau đó bằng các phương pháp khác nhau chúng ta xác định được hướng làm việc của bộ khoan lệch đã thả xuống đáy và tiến hành chuyển hướng làm việc của nó theo hướng phương vị của lỗ khoan. Người ta sử dụng các phương pháp khác nhau như phương pháp Sanghin - Culighin, Ambasumop, Loskrep - Mianhikobx hoặc bằng máy đo độ lệch 3u - 1 kết hợp với các ống không có từ tính . Được sử dụng rộng rãi nhất là phương pháp Sanghin - culighin và Ambaxumôp . Nguyên tắc cơ bản của các phương pháp này là so sánh các số liệu về độ cong và phương vị của lỗ khoan (đo bằng máy đo độ lệch và phương vị của hướng lam việc của bộ khoan lệch) để điều chỉnh chúng về hướng cần thiết.

a) Phương pháp định hướng Sanghin - Culighin.

Mục đích của phương pháp này là nhằm xác định góc lệch giữa hướng làm việc của bộ dụng cụ khoan lệch và hướng cong thực tế của giếng ở đáylỗ khoan, nhờ máy đo nghiêng Sanghin - Culighin.

Phương pháp này được tiến hành như sau:

ở đầu nối mufta trên của bộ khoan lệch, chúng ta lắp một vòng nhẫn với 2 lưỡi dao có răng và đầu răng được bố trí hướng về phía cong cuả bộ dụng cụ khoan lệch. Qua xác định vị trí của hai lưỡi dao, chúng ta xác định được vị trí của bộ khoan lệch. (hình bên trái). Máy sanghin - Culighin được

thả vào luôn trong cột cần khoan nhờ dây cáp mỏng từ 3-5 mm .

Cấu tạo của máy sanghin - culighin như sau:

1. Cốc kim loại 4.Nút chì

2. Nắp 3. ống đo

5. ống thuỷ tinh đựng HF ( axít photphohydric)

Quá trình đo được tiến hành như sau: Sau khi thả cột cần khoan phía dưới có lắp bộ khoan lệch xuống lỗ khoan, đầu nối trên của bộ khoan lệch có lắp 2 lưỡi dao chỉ hướng làm việc của lỗ khoan lệch. Chúng ta tiến hành thả dụng cụ Sanghin - Culighin xuống để đo. Dụng cụ được thả bên trong cột cần khoan. Thả xuống cho đến khi phía dưới bộ dụng cụ chạm vòng nhẫn có lắp 2 lưỡi dao, thì tiến hành thả toàn bộ trọng lượng xuống để lưỡi dao in dấu lên nút chì (4). Và để yên không chuyển dịch khoảng 10 -15 phút cho axit tác dụng lên thành ống thuỷ tinh. Sau đó kéo bộ dụng cụ lên mặt. ở mặt dưới của nút chì đã in dấu của hai đường lưỡi dao, chính là phương của bộ khoan lệch. Trước khi tháo ống thuỷ tinh ra phải đánh dấu vị trí của ống thuỷ tinh trong cốc (1). Sau khi tháo ống thuỷ tinh và rửa sạch thì chúng ta thấy trên thành ống thuỷ tinh còn giữ lại một vòng ngấn hình elip do axit HF tác dụng lên thành ống thủy tinh (hình A).

Hình A

Hình B Hình C

Vị trí của ống thủy tinh hướng theo vị trí nghiêng của giếng khoan, mực axit bao giờ cũng ở vị trí nằm ngang. Do đó chúng ta chó hình elip nghiêng (hình B) khi đặt ống thuỷ tinh ở vị trí thẳng đứng, điểm a và b nằm trên mặt phẳng nghiêng của đáy lỗ khoan. Sau khi rửa sạch đánh dấu hai điểm cực tiểu và cực đại a, b; chúng ta đặt cốc thuỷ tinh vào vị trí ban đầu trong máy như ở dưới lỗ khoan. Từ a ta kẻ xuống dưới theo đường sinh của ống và của cốc gặp đường tròn in dấu phía dưới tại điểm 1. Từ điểm 1 kẻ qua O tương ứng với hướng cong của giếng khoan tại đáy. Tại điểm 0 tâm của đáy, chúng ta kẻ đường thẳng (2) song song với dấu răng của hai lưỡi dao qua tâm o. Hướng của mũi dao chỉ hướng làm việc của bộ dụng cụ khoan lệch việc. Góc  là góc lệch giữ hướng của bộ khoan cụ vàhướng cong của lỗ khoan ở đáy (góc  từ trục 2 đến trục 1) theo chiều kim đồng hồ.( Hình vẽ C).

Ngoài thực tế để xác định góc  người ta sử dụng dụng cụ để đọc chỉ số.

b) Phương pháp định hướng của Ambaxumôp.

Phương pháp này chỉ khác phương pháp Sanghin - Culighin ở chỗ cấu tạo của bộ dụng cụ.

Dụng cụ Ambaxumốp là một khối

lệch tâm. Khối nặng này có thể quay quanh

dây cáp dùng để thả xuống lỗ khoan nên nó

luôn luôn nằm trong mặt phẳng cong của

lỗ khoan khi đó mặt phẳng đi qua đường

tâm của dây cáp và vạch dấu trên thân của

dụng cụ sẽ là phương vị cong của lỗ khoan.

Vạch dấu trên thân gọi là vạch chuẩn, phần

dưới của nắp có dấu bằng chì (4). Cách xác

định vị trí của bộ phận làm lệch bằng dụng

cụ Ambaxumốp cũng tương tự như khi dùng

dụng cụ của Sanghin - Culighin . Hướng của

vạch chuẩn trên thân chỉ hướng cong của lỗ

khoan. Hướng lưỡi dao ở dấu chỉ hướng bộ 1- Khối lệch tâm 2- Dây cáp

dụng cụ làm lệch. (hình D ) 3- Cốc 4- Đầu chì

c) Điều chỉnh bộ khoan lệch trên đáy lỗ khoan. Hình D

Nhờ vòng tròn chia độ mà chúng ta đặt tất cả các phương vị lên vòng tròn này. Phương vị thực tế của lỗ khoan ở đáy phương vị dự kiến. Chúng ta có thể tính được góc quay cột cần khoan theo chiều kim đồng hồ đến đúng hướng cần thiết.

Trường hợp 1:

Không thay đổi góc phương vị lỗ khoan (theo chiều kim đồng hồ từ hướng dao đến hướng cong lỗ khoan. Biết góc  = góc lệch giữa bộ dụng cụ và hường cong lỗ khoan.

- Góc o góc xoắn của cần khoan do momen phản của tuốc bin .

 - góc phương vị của giếng: Để xác định hương phương vị (hình 1).

Góc quay cột cần khoan theo chiều kim đồng hồ được tính bằng công thức:

 =  + 0

Trường hợp 2: Cần thay đổi phương vị của lỗ khoan:

Bằng các góc phương vị trên vòng tròn chia độ chúng ta xác định :

(1) Hướng thực tế của lỗ khoan 1

(2). Hướng uốn cong lỗ khoan theo dự kiến 2

(3). Hướng dao;

Góc lệch phương vị y

+ ytrường hợp cần tăng phương vị .

Hình 1 Hình 2

- y trường hợp cần giảm phương vị. Góc quay cột cần khoan trong trường hợp này được tính theo công thức :  = I.y+  + 0.

Sau khi đã tính được góc quay cột cần khoan  , người ta lắp và xiết chặt cần vuông, chỉnh lại vị trí cần khoan (để vạch dấu trên cần khoan và vạch dầu trên thân rôtơ trùng nhau)

Sau khi chúng ta đã đánh dấu chỉ hướng của dao lên bàn quay rôtơ thì cột cần khoan cần phải quay một góc  định vị trí dao (hướng bộ khoan lệch) về vị trí làm việc. Tức là quay bàn rôtơ theo góc đã tính. Muốn thế người ta đổi góc đo bằng đọ thành chiều dài cung tròn của bàn rôtơ.

S = R. 573

Trong đó: S- là chiều dài cung tròn cần phải quay.

R - bán kính đường tròn của bàn rôtơ.

 -góc cần phải quay.

Cách điều chỉnh góc phương vị ở đáy lỗ khoan.

Trong quá trình khoan, góc phương vị (1)của giếng khoan có thể không trùng với phương vị thiết kế. Vì vậy cần phải điều chỉnh bộ dụng cụ khoan lệch ở đáy ở một phương vị nào đó để hướng lỗ khoan về phương vị theo thiết kế. Muốn làm được điều đó chúng ta tiến hành như sau:

- Vẽ hình chiếu của lỗ khoan theo mặt phẳng nằm ngang. O là miệng lỗ khoan, Hình 3

O1là đáy lỗ khoan theo thiết kế. Khoảng lệch đáy

(A), và chiều sâu lỗ khoan H.

Chúng ta đang tiến hành khoan đạt được độ sâu (H') đáy lỗ khoan đang ở vị trí O1' .

Trên đồ thị, chúng ta kẻ tiếp tuyến với đường cong tại điểm O1' cắt trục ON và hợp với ON một góc 2' Và 2' là phương vị của hướng lỗ khoan tại đáy.

2 là phương vị của đáy lỗ khoan so với miệng lỗ khoan.

Nối O1với O¬1' cắt trục ON . Góc tạo thành giữa O1O1' với ON là góc 3. Góc phương vị chỉ hướng cần phải điều chỉnh lỗ khoan đi đúng hướng thiết kế.

7.5. Khoan định hướng bằng phương pháp khoan rôtơ.

7.5.1. Dụng cụ làm lệch hướng bằng phương pháp khoan rôtơ.

Trong khoan rôtơ dụng cụ thường được sử dụng để khoan lệch là máng nghiêng có thể chia làm 2 loaị:

- Dụng cụ làm lệch hướng ở giếng khoan chưa chống ống.

- Dụng cụ làm lệch hướng ở giếng khoan đã chống ống.

7.5.1.1). Dụng cụ làm lệch hướng ở giếng khoan chưa chống ống:

a). Máng nghiêng lấy lên được loại hở.

Máng nghiêng nmày chế tạo bằng thép, thông thươngg thép crom -niken và có dạng hình dưới đây:

Thân của máng hướng được vát nghiêng và có hình lòng máng bên trong. Có góc vát v tạo thành với trục khoảng v= 2 12  30.

Đầu nối (cổ) 2 trong đó đưa vào choòng (5) cần (6) và được định vị bằng chốt (3).

Nguyên tắc làm việc: Sau khi thả và định hướng bộ dụng cụ lệch hướng. Tiến hành thả một tải trọng cần thiết để đầu nhọn phía dưới của máng hướng cắm vào đất đá ở đáy lỗ khoan tránh cho máng hướng bị xoay trong qúa trình

làm việc. Tiếp tục tăng tải trọng để cắt chốt

định vị (3) và để giải phóng choòng (5).

Choòng (5) sẽ làm việc và trượt trên máng

để khoan lệch lỗ khoan.

b) Máng nghiêng lấy lên được loại kín:

Máng nghiêng được cấu tạo bằng thép chất lượng tốt.

Có dạng hình trụ và có lỗ bên trong tạo thành một góc vát với trục của máng hướng một góc khoảng 30. Choòng khoan và cần khoan được đưa vào qua lỗ và được định vị nhờ chốt tự cắt.

7.5.1.2. Dụng cụ làm lệch hướng ở giếng khoan đã chống ống:

Trong trường hợp này chúng ta sử dụng máy hướng cố định tức là không rút lên được.

Máng hướng cố định được sử dụng ở những lỗ khoan đã chống ốngvà chúng ta cần xuyên qua ống chống để làm lệch hướng lỗ khoan hay ở những tầng đất đá rất cứng.

Thân (1) của máng nghiêng có góc vát khoảng 2,50  30 nửa phía dưới có đục lỗ(2). Phía dưới cùng để nối với một đoạn cần khoan cũ (có thể gắn choòng) để có khả năng tuần hoàn (giữa cột cần khoan và máng nghiêng có nối liền một đoạn ống (4)). Máng hướng được đưa vào nhờ những chốt định vị tự cắt (5). Và chúng có thể tự cắt với tải trọng 1  2 tấn. Sau khi thả và định hướng bộ dụng cụ, tiến hành trám xi măng để bao phủ hết bộ dụng cụ (máy + cần cũ ). Sau khi xi măng đông cứng (48  72 giờ), tiến hành khoan

phá lỗ ống chống nhờ choòng đặc biệt.

7.5.2. Chế độ làm việc trong khoan định hướng (với máng nhỏ lên được).

Thông thường trước khi thả máng hướng thì tiến hành tạo đáy bằng cách khoan với đường kính nhỏ hơn đường kính lỗ khoan một khoảng nào đó. Sau đó đưa định hướng bộ dụng cụ khoan lệch bao gồm: máng hướng (1), choòng khoan rắn (2) cần mềm(3). Có đường kính nhỏ hơn đường kính cần khoan sử dụng 12"4 - 21"2 . chiều dài từ 6  8m. Đầu nối (5) và cần khoan (6), sau khi tiến hành xong các công tác trên thì thả tải trọng để cắt chốt định vị . Tải trọng cần thiết để cắt chốt định vị là:

Q = c . d2 45 n.

c ứng suất cắt của ngyên liệu làm chốt .

d. Đường kính của chốt.

n. Số chốt (đinh ốc ).

Sau khi cắt chốt xong tiến hành khoan xiên với chế độ khoan như sau:

n =30 - 40 v/ph.

G= 0,6  1,5T

Q = 10 16l/s.

a) Bộ tạo lỗ mới b) Bộ mở sâu c) Bộ doa

Sau khi choòng khoan đã qua được phần dưới của máng hướng thì có thể thay đổi chế độ làm việc n = 70 v/ph, G = 3  3,5T. Và lưu lượng sẽ tăng dần đến Qđịnh mức.

Sau khi khoan qua đáy máng hướng từ 2 - 8 m, kéo cần khoan lên, chú ý khi choòng chạm đầu trên của máng thì tiến hành giật mạnh để nhổ máng xiên lên mặt đất.

Sau đó tiến hành mở sâu lỗ khoan, nhờ bộ dụng cụ mở sâu (hình b). Bao gồm choòng cánh(1) hay (choòng chóp xoay) có đường kính bằng choòng khoan trước đó với đoạn cần năng (2) có độ dài 1 1,5 m, và từ 2 3m cần mềm (3) và trên đó là cần khoan (4) . Chế độ khoan được áp dụng là:

n =70 - 70v/ph , G =3 4T , Q = Q bình thường

Sau giai đoạn mở sâu lỗ khoan, chúng ta kéo cần khoan lên và thay đổi bộ dụng cụ mở sâu bằng bộ dụng cụ doa (hình c), để mở rộng miệng lỗ khoan bằng đường kính bình thường của lỗ khoan. Dụng cụ bao gồm bộ doa (1), cần nặng (2) dài 2  4m và cần khoan (3).

7.5.3. Xác định góc lệch của máng hướng

m - góc tăng độ nghiêng, góc tạo thành giữa trục giếng và trục

cần khoan

lm chiều dài phầnm đáy máng hướng.

l1- chiều dài phần đáy máng hướng.

v góc vát của máng hướng.

Dg, D, DcDm - đường kính giếng, cần,

choòng và máng. Góc m<v.

Trong quá trình làm việc, choòng khoan trượt trên máng nghiêng và góc m tăng dần từ 0  max. Trong thời điểm choòng khoan đạt đến phần đáy của máng hướng . Khi choòng ra khỏi phần dưới của máng hướng góc m giảm dần vì D < Dc và cần sẽ dựa vào thành máng. Trong suốt thời gian làm việc từ điểm này trở đi m = const. Để xác định góc mchúng ta xét tam giác MNS.

tgm= MS MN  MS = Dm 2 + D 2 cos m

tg m =Dm 2 + D 2 .cosm lm - l1 =Dmcosm+ D 2 cosm(lm- l1)

Vì mrất nhỏ nên cosm 1; tg m  m ; l1 rất nhỏ so với lm

m = Dm+ D 2lm đổi ra độ

m = 573 Dm + D 2lm góc vát vsẽ là : tgv=Dm lm tg vv

v0= 57,3 Dm lm

Mặt vát góc xiên của máng hướng sẽ là:

v- m=57,3. (Dm lm - Dm+ D 2 lm ) = 57,3 (2D¬m- Dm - D 2 lm ).

7.5.4. Xác định vị trí đặt máng hướng ở đáy lỗ khoan nhằm thay đổi góc phương vị.

Trong thực tế quá trình khoan, góc phương vị thực của giếng khoan nó có khác với góc phương vị thiết kế. Do đó để điều chỉnh lỗ khoan đúng theo góc phương vị thiết kế chúng ta cần điều chỉnh góc phương vị thật theo nhiều phương pháp, đó là:

- Phương pháp toán học của Sanghin.

- Phương pháp đồ thị.

Sau đây chỉ giới thiệu phương pháp điều chỉnh góc phương vị bằng biểu đồ (đồ thị). Để xác định hướng đặt máng nghiêng ở dưới đáy lỗ khoan theo phương pháp biểu đồ, chúng ta cần phải biết góc thiên đỉnh ban đầu của giếng khoan 1, góc phương vị ban đầu của giếng 1và góc nghiêng của máng hướng m.

* Phương pháp tính toán bằng đồ thị sẽ được tiến hành như sau:

- Trên một tờ giấy milimét kẻ trục toạ độ theo các hướng N-S, E-V. Kẻ đường thẳng o o' tương ứng hướng nghiêng ban đầu của lỗ khoan (góc 1) mà tại đáy chúng ta sẽ đặt máng hướng.

- Trên đường thẳng này chúng ta chọn tỷ lệ thích hợp (ví dụ 1cm - 10) . chiều dài của đoạn thẳng OA1tương ứng với góc thiên đỉnh 1của giếng khoan.

- Lấy điểm A1làm trung tâm chúng ta vẽ một đường tròn (có cùng tỷ lệ với đừờng thẳng trước đó OA1) có bán kính R có độ dài bằng góc nghiêng của máy hướng . Và tất cả các điểm trên đường tròn đều biểu diễn khả năng thay đổi vị trí đặt máng hướng ở đáy lỗ khoan.

Ví dụ: chúng ta cần thay đổi góc phương vị từ 1  2. chúng ta sẽ kẻ đường thẳng OA2gặp đường tròn tại A2 .

Góc thiên đỉnh của lỗ khoan sẽ là đoạn OA2 = 2

Góc  : góc xoay vị trí máng hướng so với hướng ban đầu.

2 phương vị của lỗ khoan cần điều chỉnh. Hình a

Góc phương vị của máng ở đáy lỗ khoan sẽ là: m= 1+  (hình a)

Các trường hợp riêng:

* Tăng độ nghiêng cực đại của giếng mà không thay đổi góc phương vị

2 = OA2= OA1 + R.

c= 1+ m.

 = 0.

m= 1. (hình b)

* Giữ góc thiên đỉnh ban dàu của giếng mà thay đổi cực đại góc phương vị. Từ O vẽ cung tròncó bán kính bằng OA cắt vòng tròn tâm A1 tại 2 điểm là A'2 , A2 hướng A1 A2và A1 A'2 là 2 hướng đặt máng hướng góc phương vị mới sẽ là 2 hoặc '2'. (hình c ).

* Thay đổi cực đại góc phương vị

Từ O ta vẽ đường tiếp tuyến với đường tròn tâm A1và gặp đường tròn tại hai điểm A2 và A'2 ; A1A'2 và A1A2 là 2 hướng có thể đặt máng hướng

Bạn đang đọc truyện trên: AzTruyen.Top

Trước Sau

Tags: #anhhung