Chng IV

CHNG 5GIA C THNH GING KHOAN

Khi khoan cc ging khoan du kh phi tin hnh gia c thnh ging, nhm mc ch.

- Gi cho thnh ging khng sp l,

- Cch ly cc va du, kh vi cc tng cha cht lu khc nhau. iu m bo cho du kh chy t ging khoan ln ming khng mt mt.

gia c thnh ging th vo l khoan mt loi ng c bit, gi l ng chng. Sau lp y khong khng gian bn ngoi ng chng bng va xi mng nh nhng thit b trm c bit.

5.1 CHNG NG L KHOAN

Chng ng l cng tc gia c thnh ging khoan bng cch a vo ging nhng ct ng chng c to thnh bng nhng ng kim loi, ni vi nhau bng ren hoc hn. mi ging khoan c th chng t 1(2 ct ng, c khi ln ti 4(5 ct tu theo mc ch, chiu su v iu kin ca mi ging.

5.1.1 Cu trc ca ging khoanGing khoan du kh l nhng cng trnh c bn, c xy dng theo n lp ra t trc. Yu t xut pht c bn lp thit k l vic la chn v xy dng cu trc ging khoan. Cu trc ging khoan c to thnh bi mt s ct ng chng c ng knh v chiu di khc nhau th lng vo nhau trong ging, kt hp vi nhng ng knh chong tng ng dng khoan. Cu trc ca ging khoan bao gm:

- Cu trc ca cc ct ng chng (s lng, chiu su, ng knh),

- Chong khoan s dng (loi chong, ng knh),

- Khong trm xi mng.

5.1.1.1 S chng ng tng qut (hnh 5.1)

Trong qu trnh khoan, chng ng mang mt c tnh khng lin tc. Khi khoan n mt chiu su no phi ngng khoan v tin hnh th ng v trm xi mng. Sau tip tc khoan vi chong c ng knh b hn ng knh bn trong ca ng chng th trc v qu trnh li c lp li.

Dd

Dcd

Hd

Dtg

Htg Dctg

Hctg

Hk

Dk Hck Dck

a. S tng qut Dd

Dtg

Hd

Dk

Htg

Hk

b. S n gin

Hnh 5.1 S biu din cu trc ca ging khoan

- Ct ng nh hng: C tc dng nh hng ban u cho ging khoan, chng li s sp l t v nhim ca dung dch i vi tng nc mt, to knh dn cho dung dch chy vo mng, bo v khng cho dung dch xi sp nn khoan v mng thit b. Nu t trn mt n nh v khng xy ra mt dung dch th khng dng. ng knh thng thng t 500 ( 600mm, nh cao trn mt khong 1,5 (2m.

- Ct ng dn hng: C tc dng gi n nh cho thnh l khoan phn trn khi b sp l. Bo v cc tng cha nc phn trn khi b nhim bn ca dung dch khoan. ng nhng tng u tin c cha nhng cht lu di p sut cao c kh nng gy phun. ng vai tr mt tr rng trn c lp cc thit b ming ging nh u ng chng, thit b chng phun. Treo ton b cc ct ng tip theo v mt phn thit blng ging phc v cho qu trnh khai thc.

y l ct ng u tin nht thit phi c, chiu su th thng

thng t 70 ( 400m cng c th t ti 800 (1000m tu theo iu kin a cht v k thut.

Do chu nn bi ton b trng lng ca cc ct ng tip theo, do ct ng ny phi c trm xi mng ht chiu di, phn nh ln mt t phi bn.

- Ct ng chng khai thc: yl ct ng cui cng c th xung ging khoan. N to nn knh dn ly du v kh v bo v cc thit b khai thc nh bm su, ng p kh... Ngoi ra ct ng ny cn cho php kim tra p sut, thc hin cng tc tng dng sn phm nh n thu lc, x l va bng axit...

Ct ng chng ny ch khng th trong trng hp chc chn l khoan khng c va sn phm. Nu tng sn phm gm cc cha lin kt tt th ch th n nc va.

- Ct ng chng trung gian: Cn c gi l ct ng chng k thut, n c th do yu cu ca iu kin a cht. Cng tc khoan khng th tip tc c nu khng c n. V d ng cc tng nham thch c th xy ra nhng kh khn phc tp trong qu trnh khoan nh sp l, b hp thnh, mt dung dch... v cho php khoan l khoan ti tng sn phm theo thit k. Do ct ng ny c th khng c hoc vi s lng 1(2 ct c bit 3(4 ct.

- Ct ng chng lng: Cn c gi l ct ng chng ngm, n c di tng i ngn, c th vi chiu di t y l khoan cho n 50-100m bn trong ct ng trc . Chng c th bo m chc nng ca ng chng trung gian hoc ng chng khai thc. Ct ng ny c a vo ging khoan nh ct cn khoan v c treo vo ct ng trc nh mt u ni c bit.

Trong trng hp ct ng chng lng gi chc nng ca ct ng chng khai thc, ct ng ny cng c th c l trn mt t ri mi th xung.

Trong trng hp ct ng chng bn trn khng chu c p sut bn trong, th ct ng chng lng sau khi trm xi mng c ko di

ln trn mt.

u im ca ct ng chng lng l do chiu di b nn tit kim c ng, cng tc th ng cng nhanh hn.

Nu trong l khoan ngoi ng nh hng v ng dn hng ch c ng dn khai thc th cu trc ca l khoan c gi l cc cu trc mt ct ng. Nu thm mt ct ng trung gian th gi l cu trc hai ct ng, nu thm nhiu ct ng trung gian th gi l cu trc nhiu ct ng.

5.1.1.2 Cc yu t xc nh cu trc l khoan

Cc yu t xc nh cu trc ca l khoan bao gm: a cht, k thut, cng ngh, v kinh t.

- Yu t a cht: Ti liu chnh chn cu trc l khoan l mt ct a cht v v tr ca cc tng nham thch khoan qua, p sut v cc cht lu cha trong . Nhng tng nham thch c th gy kh khn phc tp trong qu trnh thi cng ging. iu kin a cht l yu t c bn xc nh cu trc ng chng (s ct ng v chiu su th tng ct ng). Ct ng chng phi ng cc tng nham thch c th gy ra nhng tr ngi trong qu trnh khoan.

Trc khi th mt ct ng cn phi phn tch tt c cc kh nng k thut v quy trnh nht l bin php x l bng dung dch khoan thc hin khoan khng c ct ng . Nu khng gii quyt c th mi th ng chng.

- Yu t k thut: Yu t ny cp n kh nng cung cp vt liu ng chng, cc thit b b mt bo m cho qu trnh th v treo n.

- Yu t cng ngh: Yu t ny xc nh cu trc ging khoan trong thi gian ngn nht.

- Yu t kinh t: Gi thnh ca ct ng chng thng thng chim khong 15-20% c trng hp ln ti 40-50% gi thnh ca ton b ging khoan. Nh vy ng knh ca ct ng chng khng nhng nh hng n gi thnh ca n m cn n cc cng tc khc.

Nu khoan ng knh ln s ko di thi gian khoan, gi thnh

khoan tng ln ko theo gi thnh ca chong, dung dch, xi mng cng tng ln. V vy vic chn ng knh ng phi chn ng knh nh nht c th.

Cu trc ca ging cn ph thuc vo mc ch ca ging khoan. Cc ging khoan khai thc c tin hnh trn nhng vng nm chc a tng nn vn la chn cu trc ch yu l hp l ho cu trc nhm ci thin iu kin khoan, khai thc v gim chi ph khoan, tm gii php gim ng knh, s ct ng v lng xi mng trm.

Ngc li cc l khoan thm d tin hnh trn cc vng ta cha nm vng a tng nn vn quan trng nht l cu trc phi bo m thc hin thnh cng l khoan. Ni chung phi chp nhn mt cu trc rng. Tc l cu trc m cho php chng ta thm vo mt s ct ng chng trong trng hp cn thit m khng thay i ng knh ca ct ng khai thc.

5.1.2 Tnh ton cu trc ging khoan

5.1.2.1 Tnh ng knh cc ct ng v ng knh chong

Sau khi chn c cu trc ca ging khoan mt cch hp l, chng ta tin ti tnh ton cu trc ca ging khoan.

Nguyn tc tnh ton cu trc ca ging khoan bt u t ng knh ca ct ng khai thc cho n ct ng chng trn cng theo th t t di ln. Cu trc l khoan c tnh ton lm th no bo m cho qu trnh khoan cng nh th ng chng n chiu su d kin c thng sut. Cc bc tnh ton nh sau:

- Chn ng knh ct ng khai thc ch yu da vo lu lng khai thc ca ging.

- Chn ng knh ca chong khoan ch yu da vo ng knh mufta ca ng chng Dm, khong h trm xi mng gia Mufta v thnh l khoan ((c chn theo bng 5.1). ng knh ca chong khoan khoan ct ng tng ng c tnh theo cng thc sau :

Dc = Dm + 2(

(5.1)

Bng 5.1 Khe h cho php gia mufta ca ng chng v thnh l khoan.knh ng (mm)114, 127140, 146168, 178 194279, 245273, 299324, 340 351377, 407 426

( (mm)10-1515-2020-2525-3030-3535-4545-50

- Xc nh ng knh trong ca ng chng trc theo cng thc:

Dt = Dc + (6 ( 8)mm

(5.2)

Da vo cc s liu tnh ton chn ng knh chong v ng knh ng theo kch thc gn nht (sn xut theo quy chun).

5.1.2.2 Xc nh chiu cao trm xi mng

cc ging khai thc kh, cng tc trm xi mng c tin hnh trn ton b chiu di ca tt c cc ng chng vi mc ch bo m an ton cho qu trnh khai thc.

i vi cc ging khai thc du ct ng dn hng bt buc phi trm xi mng trn ton b chiu di ca chng. Cn cc ct ng khc chiu cao trm xi mng tu thuc vo iu kin a cht v k thut.

Theo iu kin a cht: Ct ng chng trung gian c th trm t di n vng c th gy gia nhng kh khn phc tp trong qu trnh khoan. Ct ng khai thc s trm n y ca ct ng chng trn mt khong t nht 50-60m.

Theo iu kin k thut: Nu nh chng ta xem mt ct ng chng c chiu su H v trm xi mng trn mt chiu di Hc v xem phn khng trm xi mng nh mt thanh dm chu lc c ngm 2 u. u trn c lp vo u ng chng v u di vo vnh xi mng. Phn khng trm xi mng s chu ti do cc lc sau y:

- Trng lng ca bn thn chng,

- Thay i p sut bn trong,

- Thay i nhit bn trong ct ng.

V vy chiu cao trm xi mng c xc nh da vo iu kin phn khng trm ca ct ng chng lun c gi trng thi ko v lun lun di ti trng cho php mi ni ren. Tc l:

Fcf ( (H - Hc) qtb + Ft + Fn

hay

(5.3)

trong

qtb: Trng lng trung bnh ca mt mt ct ng chng

(5.4)

Fn: Lc sinh ra do thay i nhit bn trong ct ng

Fn = 32,1. qtb. (t

(5.5)

(t = 25(30oC

Ft: Ti trng sinh ra do thay i p sut bn trong ct ng

(5.6)

(Pt: Thay i p sut bn trong (Pt = 150 ( 200kg/cm2.

(tb: dy trung bnh ca ct ng chng

(5.7)

D: ng knh ngoi ca ng chng,

Fcf: ng lc cho php lm tut mi ni ren ca on ng th hai trn xung,

H: Chiu di ct ng.

5.1.3 Cc b phn ca ct ng chng5.1.3.1 ng chng

ng chng l nhng loi ng ch to t nhng loi thp c bit chuyn dng gia c thnh l khoan, chng c ni vi nhau qua u ni v to thnh ct ng chng.

Ct ng chng c phn bit gia chng qua ng knh nh mc, b dy thnh, cht lng thp v iu kin ni.

- ng knh nh mc chnh l ng knh ngoi ca ct ng v c sn xut theo quy chun quc t. ng knh nh mc ca chng l (mm) 114, 127, 140, 146, 154, 168, 178, 194, 219, 245, 273, 299, 324, 340, 351, 377, 407, 426, 508.

- Thng thng ng chng c ch to bng nhng loi thp cc bon v thp hp kim c bit. c tnh c l ca thp ch to ng theo tiu chun GOCT v API c xc nh theo bng 5.2 v 5.3.

Bng 5.2 c tnh c l ca ng chng theo tiu chun GOCTLoi thpCDKELMP

(c (kg/mm2)32385055657595

(b (kg/mm2)556570755090110

Bng 5.3 c tnh c l ca ng chng theo tiu chun APILoi thpH-40j-55K-55C-75L-80 N-80C-95P-105P-1103-1255-150

(c (kg/mm2)354646526376848898105

(b (kg/mm2)425267677099778488112

- Cc ng c ni vi nhau bng hn hoc bng ren. Mi mt loi li c tin hnh theo nhiu phng n ring. Cht lng ca mi ni c th hin qua.

+ Hiu qu mi ni (t s gia bn ko mi ni v thn ng),

+ kn ca mi ni,

+ Vi mi bin php nhm tng hiu qu v kn ca mi ni, nhng khng dn n s thay i ng knh ca ng chng,

+ Gi thnh ca ng khng qu ln,

Trong hai phng n ni ng th phng n ni ng bng ren l c s dng rng ri nht. C cc kiu ni ren nh Mufta, Extreameline, Bathtress...

5.1.3.2 Cu trc phn di ca ct ng chng

m bo th ct ng chng mt cch d dng v trm xi mng t cht lng tt, th phn di ca ct ng chng phi lp cc b phn nh ng chng, van ngc, vnh gi nt xi mng, nh tm ng chng, chi qut mng v st.

ng chng (hnh 5.2): c lp di cng ca ct ng chng.

Chn

u nh hng

-

Hnh 5.2 ng chngNu khng lp ng chng th mt di ca ng chng s ct v st v t thnh l khoan, kt qu l l khoan b bn, u di ca ng b bt kn v nhiu trng hp phi ko ng ln khi l khoan v khng th th xung c hoc khng th bm ra c. Mt di ca ng chng c hnh bn cu cho php phn di ca ct ng th xung d dng hn v nh hng ng chng

trong qu trnh th. c 3 phn chnh: u nh hng, chn v ng chn .

Van ngc: Dng gim bt trng lng khi th ng chng. y

Hnh 5.3 Cu to ca van ngc dng a1. Thanh y

2. L xo

3.

4. ia vandung dch bn bn ngoi ng ln mt t v ngn khng cho dung dch xi mng chy ngc vo bn trong ng chng. c lp pha trn ng chng. Van ngc c nhiu loi nh van a (hnh 5.3), van bi...

Trong cc l khoan xut hin kh, th d th ng chng

n su no cng phi lp

van ngc hoc ng chng c van ngc trnh hin tng phun kh trong qu trnh chng ng cng nh trm xi mng.

Khi th ng chng c lp van ngc, trong ng s khng c nc

ra. Bi vy c th xung khong 100 -200m th nn nc ra vo bn trong ng chng. Nu khng p lc bn ngoi c th t n gi tr bp mo ng chng hoc ph hu van ngc.

Vng dng: L mt vng gang, dy 15 ( 20mm dng gi li cc nt xi mng phc v cho qu trnh trm xi mng.

Thng thng vng dng c lp trong mufta ca cc ng chng v cch khong 20-30m. t vng dng cao nh vy l cho phn va xi mng cui cng khng b p ra ngoi ng chng v n c th b trn ln vi dung dch st.

Vng nh tm ct ng chng (hnh 5.4): Bt k ging khoan c

Hnh 5.4 Cc lng nh tm ct ng chngcong ln hoc b, ct ng chng khng chnh tm v chng da vo thnh l khoan mt khong tng i ln. vng tip xc ny c th gy nn hin tng kt mt do p sut chnh lch dn n hin tng khng ng u ca vnh xi mng sau ny v nh hung n kn

ca n. Do nng cao cht lng trm xi mng ngi ta s dng cc vng nh tm lp thn ng chng.

Chi qut mng st (hnh 5.5): c lp trn thn ng chng vi mc ch no sch v dung dch st ng trn thnh l khoan khi th ng chng. Nhm bo m dnh kt tt gia vnh xi mng v thnh l khoan. Chi qut mng st gm hai loi, loi thng ng v loi nm ngang. Loi chi thng ng lm vic bng cch quay ct ng chng, loi nm ngang lm vic bng cch do ct ng chng ln xung.

u ng chng (hnh 5.6): u ng chng l thit b b mt, lp phn trn cng ca cc ct ng chng nhm bo m treo cc ct ng chng v lm kn cc khong khng vnh xuyn gia chng, kim tra p

Hnh 5.5 Chi qut mng st

a. Loi thng ngb. Loi nm ngang

5

4

6

3

1

2

Hnh 5.6 u ng chng

1. Mt bch n 2. ng dn hng 3. Mt bch kp 4. Chu chn 5. m cao su 6. ng dn

sut ti cc khong khng vnh xuyn tng ng. Vic lp u ng chng c tin hnh tng bc sau khi chng ng v trm xi mng trn ton b ct ng chng dn hng (2). u trn ca n lp mt bch n (1) bng ren hay mi hn. Mt bch n (1) s l b lp my i p khoan tip khong sau . Sau khi khoan xong ct ng tip theo tho thit b i p. Tin hnh chng ng v trm xi mng ct ng . Sau khi chng v trm xi mng

xong, pha trn ca mt bch n (1) lp tip mt bch kp (3) treo ct ng trung gian. Bn trong ca mt bch kp c dng hnh cn lp chu chn (4) treo ng trung gian v lm kn nh m cao su (5). ng (6) thng ra p k kim tra p sut trong khong khng tng ng. V c tip tc nh th cho n ct ng cui cng.

5.1.4 Tnh ton bn ct ng chng

Trong qu trnh lm vic ct ng chng chu cc ti trng rt phc tp, cc ti trng ch yu l ti trng ko, p sut d trong, p sut d

ngoi... Do vy tnh ton bn ct ng chng tc l tnh ton chiu di tng on ng, b dy thnh ng, mc thp, bo m bn ca ct ng chng di tc dng ca cc ti trng trong sut qu trnh ging khoan lm vic, t khi th ng cho n khi bi b ging khoan. Bo m gi thnh ca ng chng vi s tiu hao vt liu (thp) b nht.

5.1.4.1 Tnh ton ct ng chng trung gian

i vi cc ct ng chng trung gian ta tnh ton chng da theo ti trng ko cho php v kim tra li theo p sut d trong v d ngoi

Khi tnh ton chng ta xem rng ti thi im cui ca qu trnh trm xi mng, lc ko cng ca ct ng chng t ti gi tr cc i, lc ko cng sinh ra do trng lng bn thn ca ct ng trng thi treo v lc ph sinh ra trong thi im kt thc bm trm, nt trm trn t ln nt di vng dng.

Ti mt im no chiu su Z ca ng lc ko cng c gi tr:

QZ = Q' + Qph

(5.8)

trong

Q':Lc ko cng do trng lng bn thn ct ng (phn khng trm)

Qph: Ti trng ph sinh ra trong giai on cui ca qu trnh trm,

(5.9)

Pth: Tn tht p sut do s tun hon ca dung dch,

Pth = 0,02H + 16at

(5.10)

Pd: p sut d sinh ra khi nt trm 2 t ln vng dng

Pd = 15 ( 20kg/cm2dtr: ng knh trong ca ng ti im t vng dng,

H. Chiu su ca ng chng.

ct ng chng m bo bn th

(5.11)

trong

Qcf: Ti trng ko cho php ca ng chng,

P: ng lc ti hn lm t mi ni ren,

n1: H s d tr bn i vi tri trng ko, n1 = 1,7

ng lc koca ct ng chng c gi tr b nht phn di cng ca ct ng chng, tng dn theo chiu di ng v t ti gi tr cc i phn trn cng (hnh 5.7). Do nu nh ct ng chng c to thnh

O (k

+

L

Hnh 5.7 Chu ko ca ct

ng chngbng mt loi thp th dy ca thnh ng chng bao gi cng tng dn t di ln trn. Nu nh ct ng chng to thnh bng cc loi thp khc nhau th cht lng thp cng tng dn t di ln trn.

Vic tnh ton ct ng chng cng bt u t di ln trn. Do sau khi chng ct ng ny, ging khoan vn tip tc lm vic v ct cn khoan s quay xung quanh ct ng chng ny nn c

th gy ra hin tng tho ren v mi mn pha di ct ng chng. Do phn di cng ca ct ng chng trung gian phi chn mt on c chiu di la= 50 ( 100m c b dy thnh ln nht. Trng lng ca on ng chng ny s l Qa = la.qa. on ng chng tip s l on c b dy thnh b nht. Chiu di on ng ny s gii hn bng bn ca chng. Gi l1 l chiu di on ng ta c:

hay

(5.12)

trong q1 v qa l trng lng mt mt ng ca cc on tng ng.

Chiu di on ng th 2 s l:

(5.13)

Tng t ta tnh n on th ln cho ti khi tng cc on bng chiu di ct ng.

(5.14)

Mt ct ca ct ng chng s c dng nh hnh 5.8

ln

L

l2

l1

la

Hnh 5.8 Trc din ct ng

theo ti trng ko

Sau khi tnh ton ng theo ti trng ko cho php ca ng, chng ta tin hnh kim tra bn ca ng chng i vi p sut d bn ngoi v bn trong.

- Nu nh sau khi th ct ng chng trung gian v tip tc khoan vi dung dch khoan c t trng nng hn dung dch khoan trc sau ct ng chng, th p sut bn trong thc t s tnh bng cng thc:

(5.15)

Trong :

(na; (nh: Trng lng ring ca dung dch nng v dung dch nh,

Hx: Khong cch t ming ct ng n on ng kim tra, tc l on ng c b dy thnh b nht.

Khi h s tr bn i vi p sut bn trongc xc nh nh sau:

(5.16)

PT: ng sut ti hn bn trong lm n ng.

- Chng ta cng cn phi tnh p sut cc i xut hin trong thi im cui ca qu trnh bm trm theo cng thc:

Px = 0,1(Hc - h) ((dx - (d) + (0,02H + 16)

(5.17)

trong

Hc; h: Chiu cao trm v chiu cao cc xi mng,

(dx, (d: T trng ca va xi mng v dung dch khoan,

H s d tr bn trong trng hp ny s l:

(5.18)

- Nu nh trong thi gian m va khoan vi dung dch khoan c t trng b hn t trng ca dung dch khoan sau ng chng. Chng ta phi kim tra bn vi p sut bn ngoi i vi don ng c b dy thnh b nht. p sut bn ngoi thc t c gi tr nh sau:

(5.19)

Khi s d tr bn c tnh bng cng thc:

(5.20)

trong Pbm: ng sut ti hn bn ngoi bp mo ng chng.

5.1.4.2 Tnh ton ct ng chng khai thc

Trong thi gian th cng nh trong sut qu trnh lm vic, ng chng khai thc chu nhng ng lc ch yu sau:

- Lc ko do trng lng bn thn ct ng v ti trng ph,

- p sut bn ngoi do ct thu tnh bn ngoi ct ng,

- p lc bn trong.

p lc bn ngoi c gi tr ln nht trong trng hp bn trong ng hon ton khng c dung dch.

C rt nhiu phng php tnh ton ct ng khai thc, sau y chng ta ch cp n phng php tnh ton ct ng chng khai thc theo ng sut bp mo v kim tra theo ng lc ko ti hnv p sut d bn trong ca ng.

Cn lu rng, trong tnh ton chiu cao ct dung dch sau ng chng lun lun y, cn chiu cao mc cht lng bn trong ct ng ch c tng phn hay hon ton khng c, chiu cao h mc cht lng bn trong ct ng do pha a cht xc nh. Chng ta cng c th ly Ho=2/3H. Nhng khng nh hn 2000m. i vi nhng ging khoan khai thc kh hay ging du c p sut ca va thp chng ta ly Ho = H.

Chng ta bit p sut bn ngoi c gi tr ln nht phn di v gim dn ti ming. Do phn trn ta chn on ng c b dy

thnh nh nht v tng dn t trn mt xung y l khoan. Chng ta phi xc nh ng lc ti hn bp mo ng theo cng thc ca Sakisov. Gi s cc ng lc k hiu P1bm, P2bm, P3bm... Pnbm tng ng vi b dy thnh (1, (2, (3... (n.

Trong bt k trng hp no ng chng cng phi tho mn iu kin:

Hth (Z) ( Hcf (Z)

(5.21)

Hth(Z), Hcf(Z): Chiu su thc t v chiu su cho php th ct ng.

Chiu su cho php th i vi on ng th n c xc nh nh sau:

+ vng bn trong khng c cht lng,

(5.22)

+ Trng hp cht lng bn trong ch h xung mt phn (hnh 5.9), th vng bn trong c cht lng H0 ( Z ( L, khi :

(5.23) H0

HZ

L

Hnh 5.9 H thp mc cht

lng trong ging

trong (n, (t: Trng lng ring ca dung dch trong v ngoi ct ng.

C hai trng hp trn trc din ct ng chng s c dng nh hnh 5.10 v chiu di ca mi on ng s l:

l1 = H1cfl2 = H2cf-H1cf (5.24)

ln = Hncf-Hn-1cfSau khi tnh ton ct ng theo p sut bn ngoi, tin hnh kim tra bn ko mi ni ren pha trn v di ca mi on. Nu on no h s d tr bn vi ti trng ko n1 qu thp di gii hn cho php th chuyn sang tnh ton ct ng t tr ln theo ti trng ko cho php mi ni. Phng php kim tra nh sau:

l1

l2

L

ln

Hnh 5.10 Trc din ct ng

theo p sut ngoi i vi on ng th nht l1, kim tra bn ko u ni pha trn v pha di.

u ni trn

(5.25)

trong

P1: Lc ko cng ca mi ni ren on ng th nht,

Qth: Trng lng thc t ca ct ng chng chn theo p sut bp mo.

Qth = Q + Qph

(5.26)

Q: Trng lng bn thn ca ct ng chn,

(5.27)

Qph: Ti trng ph xc nh theo cng thc (5.9).

Nu h s d tr bn phn trn khng tho mn, tip tc kim tra u ni di ca on ng l1:

(5.28)

Q1: Trng lng on ng l1.

Nu vn khng tho mn th kim tra on ng th l2u ni trn

(5.29)

u ni di

(5.30)

Nu khng tho mn th tip tc kim tra n on ng th i:

u ni trn

(5.31)

u ni di

(5.32)

Khi on ng chng th i tho mn iu kin ca n1 th t y tr ln tip tc tnh ton ng theo ti trng ko cho php ging nh tnh ton ct ng chng trung gian.

Sau khi kim tra theo ti trng ko tin hnh kim tra phn trn ca ct vi p sut bn trong.

(5.33)

vi Pv: p sut va.

5.2 TRM XI MNG L KHOAN

Trm xi mng l khoan tc l bm p va xi mng vo khong trng gia thnh l khoan v ct ng chng. Sau khi bm xong, va xi mng bt u ng cng li v to thnh vnh xi mng bn ngoi ct ng chng. Mc ch ca cng tc trm xi mng l nhm ngn cch cc va cha cc cht lu khc nhau. ng thi xi mng to ra mt mi lin kt vng chc gia ct ng chng v thnh l khoan v bo v ct ng chng khi b n mn ca dung dch trong cc va v dung dch khoan xm nhp trong cc va ny.

5.2.1 Xi mng dng trm l khoan

Dung dch xi mng c iu ch bi xi mng bt trn ln vi nc. Ngi ta cng c th cho thm vo va xi mng cc cht ph gia nhm iu chnh cc tnh cht ca va xi mng hoc xi mng.

Xi mng dng trm ging khoan cn phi p ng cc yu cu sau y:

- Thi gian bt u ng di,

- Thi gian bt u rn ngn,

- thm thu ca xi mng nh,

- chy cao bm vo ging khoan c d dng,

- ht mn,

- Trng lng ring ln,

- thot nc b,

- Trong thi gian ngh va xi mng khng c tch pha,

- bn c hc cao,

- Trong thi gian ng rn xi mng khng c thay i th tch.Xi mng dng trm cc ging khoan hin nay l loi xi mng poc lng vi cht lng tt nht. c tnh ca loi xi mng ny l c th pha trn vi mt khi lng nc tng i ln m khng nh hng n thi gian ngng kt v sc bn ca xi mng.

Trong iu kin phc tp ca ging khoan, c nhiu yu t nh hng n cht lng ca dung dch xi mng cng nh xi mng nh:

- Nhit v p sut

- S xm nhp ca dung dch khoan, du, kh, nc khong. S pha ch n gin gia xi mng v nc nhiu khi khng tha mn iu kin thc t ca ging khoan. Do cn thm cc cht ph gia vo bt xi mng, vo nc pha ch hay vo va xi mng nhm iu chnh cc tnh cht ca va xi mng hay xi mng cho ph hp vi iu kin tng ng ca ging khoan.

Va xi mng vi thot nc b thu c bng cch thm cc cht ph gia nh st ben t nit, cc cht a phn t KMC hay cc cht polime hu c...

Va xi mng c trng lng ring ln thu c bng cch thm vo cc cht ph gia c trng lng ring ln nh barit, magnetit, ilenit, galen.

Va xi mng c trng lng ring nh thu c bng cch thm vo cc cht ph gia c c trng lng ring nh nh gilssonit, perlitex pandat, diatonit...

Va xi mng bt cc tng mt nc thu c bng cch trn thm vo va xi mng cc vt liu dng si nh si bng, si mi ca, si ai ming, si dy cho, cao su ph liu...

Khi nhit v p sut trong l khoan tng nhanh th thi gian ng ca va xi mng gim i rt nhiu. Thi gian k t lc quy trn va n lc bt u ng b rt ngn n mc khng kp bm p va ra ngoi ng. Trong trng hp phi cho thm vo va xi mng cc cht lm chm ng.

lm chm ng ngi ta dng cc mui ca axit humin, axit xunfuanin v cc cht hot tnh b mt, sulphat b ru, axit nho...

Khi trm xi mng nhng l khoan nng v nhit y thp, qu trnh trm ch chim mt thi gian ngn. Do ch cn va xi mng c thi gian ng kt nhanhbng cch cho thm cc cht ph gia ng nhanh nhNaCl, CaCl2, thng dng nht l CaCl2.

5.2.3 Cc phng php trm xi mng

Trong cng tc trm xi mng chng ta c th phn bit cc loi trm sau y:

Trm ban u: c tin hnh ngay sau khi th ng chng va xi mng c bm p ra bn ngoi ct ng chng.

Trm b sung: Hay gi l trm sa cha c tin hnh trong trng hp trm ban u khng thnh cng.

Trm c bit: c tin hnh trm trong nhng trng hp c bit nh cu xi mng, trm nhng vng mt nc...

Trong phm vi bi ging chng ta ch cp n cc phng php trm xi mng ban u.

5.2.3.1 Phng php trm mt tng

y l phng php trm xi mng ph bin nht, qu trnh trm c tin hnh nh sau:

Sau khi ra sch l khoan (hnh 5.15a) th tin hnh kim tra tt c mi thit b. ng ng t xe trm xi mng n u trm xi mng cn c th r vi p sut ln hn p sut bm trm ti a l 1,5 ln, cn phi duy tr p sut th trong vng 3 pht.

Trc khi bm va xi mng vo bn trong ng, th nt trm di,bm cht lng m, bm va xi mng xung l khoan theo ng ng pha di ca u bm trm (hnh 5.15b).

a.

b.

c. d. e.

Hnh 5.15 Qu trnh trm xi mng mt tngSau khi kt thc giai on bm dung dch xi mng, tin hnh gii phng nt trn u bm trm. Nt trm trn c p ra khi u bm trm v va xi mng dch chuyn xung pha chn ng gia hai nt trm (hnh 5.15c). Ti thi im nt trm di t ln vng dng, di tc dng ca p sut d, nt ny t chc thng, va xi mng i qua n, qua van ngc xung v dng ln khong khng vnh xuyn (hnh 5.15d). Tip tc bm dung dch p (cht lng bm y) cho n khi nt trn t ln nt di (hnh 5.15e) v y l thi im kt thc qu trnh trm. thi im ny p sut trn p k tng ln t ngt. Tr s tng p sut ph thuc vo ngi ph trch cng tc trm xi mng thng thng khng ln hn 5 ( 10at so vi p sut cc i trc khi cc nt trm chp nhau. Sau khi qu trnh trm xi mng kt thc, l khoan c gi yn tnh, cc van u trm xi mng c kho kn trong thi gian cn thit cho dung dch xi mng ng rn.

Tc dng ln ca dung dch xi mng ngoi ng chng khng c nh hn 1,5m/s i vi ng chng dn hng v trung gian, khng nh hn 1,8 ( 2m/s i vi ng chng khai thc.5.2.3.2 Trm xi mng hai tng

1

2

1. ng chng 6

2. u ni 4

3. L thot bn cnh

4. ng lt trn 3

5. ng lt di

6. Cht t ct 5

Hnh 5.16 u trm phn tng

Phng php trm xi mng hai tng c p dng trong nhng ging khoan c su ln v phi trm vi mt khi lng dung dch xi mng ln. Dng phng php trm xi mng hai tng cho php gim p sut cc i trong giai on cui ca qu trnh bm trm. nhng ging khoan c nhit y cao, thi gian ngng kt cao dung dch xi mng b gim i rt

a. b. c.Hnh 5.17 Qu trnh trm xi mng phn tng

nhiu. Dng phng php trm xi mng 2 tng c th rt ngn thi gian cho php bm trm.

trm xi mng hai tng cn t trong ct ng chng mt u ni

chuyn dng (hnh 5.16).

Quy trnh trm xi mng hai tng c tin hnh nh sau (hnh 5.17): Th ct ng chng c lp u nh hng, chn , ng chn , van ngc v mufta chuyn dng v tin hnh bm ra l khoan chun b trm. Trc khi th xung l khoan, u ni chuyn dng phi c th trn mt t. Chun b l khoan xong bm phn va xi mng th nht, sau th nt trm di (nt trm di c ch to c kh nng chui qua u ni chuyn dng d dng), sau bm phn dung dch p th nht tnh ton v th nt ng (hnh 5.17a). Tip theo sau nt ng bm phn va xi mng trm tng 2 v th nt trm trn v bm tip phn dung dch p trm tng theo tnh ton (hnh 5.17b). Nt ny c p xung pha di nh lng dung dch p th hai. Nt ng i xung v n mt thi im nht nh n s t ln ca ng lt di (5). Do tc dng ca ct nc v p lc bm, ng lt di ct t cc cht nh v (6) ri dch chuyn xung pha di v c gi li . Cc l thot xung quanh (3) c m ra. Giai on trm th nht kt thc v bt u trm giai on 2. Va xi mng trm phn trn chui ra ngoi qua l thot (3) v c p ln trn bn ngoi ct ng chng. Nt trm trn b p dn xung v t ln ca ng lt trn (4). Do tc dng ca p lc, ng lt (4) ct cc cht nh v (6) v chuyn ng xung pha di ng kn cc l thot (3) (hnh 5.17c). thi im p sut u bm trm tng ln t ngt v vic trm xi mng kt thc. Sau khi xi mng ng rn, tho u trm xi mng, th cn khoan v chong khoan khoan ph cc nt trm v cc xi mng trong chn , kim tra cao dng ln ca phn va xi mng th nht v th hai.5.2.3.3 Trm xi mng ng chng phn di c lp ng lcKhi khoan vo cc va du kh c lu lng nh. Nu s dng cc phng php trm xi mng thng thng th c nguy c lm "xi mng ho" cc tng cha v v th m lm gim rt nhiu nng sut ca ging khoan. Trong trng hp ngi ta lp phn di ca ct ng khai thc, trong khu vc va du kh bng ng c l (ng lc) v tin hnh

1

2

Hnh 5.18 Mng rt1.L thot; 2. Van thuntrm xi mng c mng rt. Trang b phn di ca ct ng chng khi trm c mng rt nh hnh 5.18.

Trong qu trnh trm, va xi mng chy t trong ng chng ra ngoi, qua l thot (1), cc l ny nm bn trn ng lc. pha di l c lp mt van thun (2), van ny ch cho cht lng chy t di ln, cn pha bn ngoi th lp mng rt hnh phu. Cng dng ca mng rt l ngn khng cho va xi mng khng chy xung pha di phn ng lc.

Mng rt l mt ci phu lm bng vt

liu n hi, cao 60(70cm. ng knh trn ca mng rt ln hn ng knh ca l khoan mt t. Mng rt c m ra di tc dng ca dng cht lng.

5.2.2.4 Trm xi mng ct ng chng lng

treo ct ng chng lng vo vnh xi mng cng nh phc v cho qu trnh trm xi mng ct ng chng ny, ngi ta s dng u ni chuyn dng c bit (hnh 5.19) ni ng chng vi cn khoan.

Phng php trm xi mng vi u ni ny c tin hnh nh sau: 1

2

5

1. u ni vi cn khoan 3

2. Bi 4

3. ng lt

4. L thot xung quanh 6

5. Cht nh v

6. Mufta ren tri. 7

7.

8. ng chng

8

Hnh 5.19 u ni trm ng chng lng

Bm va xi mng tnh ton vo bn trong cn khoan v sau bm tip dung dch p p va xi mng qua van ngc v ng chng dng ln bn ngoi ng chng. Th vin bi (2), thi gian th vin bi cn tnh ton sao cho khi va xi mng dng ln chiu cao cn thit, vin bi s t ln ng lt (3) di tc dng ca p lc d cht (5) b ct, ng lt (3) chuyn dch xung pha di v dng li (7), l thot (4) c m ra.

Dung dch p s chui qua l thot (4) v qut sch phn dung dch xi mng dng ln pha trn u ni. vin bi lm vic ng thi im, ngi ta tnh thi gian chuyn ng ca vin bi trong dung dch p v khong thi gian ny ngi ta bm lng dung dch p cui cng vi vn tc ln nht ca thit b bm trm.

5.2.4 Tnh ton trm xi mng

5.2.4.1 Xc nh lng nc v xi mng cn thit trn

tnh ton lng nc v xi mng kh cn thit pha ch chng ta cn tnh ton th tch ca dung dch xi mng cn thit trm. Theo hnh 5.20 ta c:

(5.34)

trong

Dlk: ng knh l khoan

Dlk = K.Dc

(5.35)

K: H s m rng thnh, H H2

Hc

H1

h

Hnh 5.20 Th tch va trm

Dc: ng knh chong,

Dn, Dt: ng knh ngoi v ng knh trong ca ng chng,

Dtt: ng knh trong ca ng trc ,

Hc. Chiu cao trm xi mng,

h: Chiu cao cc xi mng,

Trong qu trnh trm khi nt xi mng trn chuyn ng bn trong ct ng n s no mng st bn trong ct ng. Do phn dung dch xi mng bm sau cng d b trn ln vi dung dch st ny. m bo cht lng xi mng phn di ng chng. Phn va xi mng ny c gi li bn trong ng vi mt chiu cao h =20 ( 30m v c gi l cc xi mng.

5.2.4.2 Lng xi mng kh, lng nc, dung dch p cn thit

Lng xi mng kh cn thit pha ch

(5.36)

Vi

K2: H s hao ht xi mng bt, K2 = 1,03 ( 1,06

m: T l nc v xi mng bt pha ch,

qx: Lng xi mng iu ch 1 m3 va xi mng,

(dx: Trng lng ring ca va xi mng.

Th tch nc cn thit pha ch Vn = m .Gx

(5.37)

Th tch ca dung dch pTh tch dung dch p bm sau dung dch xi mng c tnh tng ng vi th tch bn trong ct ng chng k t vng dng n ming:

(5.38)

trong

(: H s nn ca dung dch ( = 1,03 (1,05,

Dttb: ng knh bn trong trung bnh ca ct ng chng.

(5.39)

vi l1, l2...ln, D1, D2...Dn: Chiu di v ng knh bn trong ca cc on ng.

5.2.4.3 p sut cc i u bm trm

p sut lm vic cc i u bm trm t c ti thi im cui ca qu trnh trm, khi m nt trm trn t ln nt trm di vng dng. p sut ny bao gm 2 thnh phn chnh:

Pmax = Pth + Pcl

(5.40)

trong

Pth: p sut tiu th thng sc cn thu lc trong qu trnh tun hon xc nh theo (5.10)

Pcl: p sut sinh ra do s chnh lch trng lng ring gia va xi mng v dung dch p:

(5.41)

Nu (d = (de th

(5.42)

Thit b bm trm c chn da theo p sut cc i trong qu trnh bm trm.

5.2.4.4 Kim tra cht lng trm xi mng

Trm xi mng xong cc van trn u trm c ng li, ging khoan c gi yn tnh trong thi gian ch cho dung dch xi mng ng

O T

Mc xi mng

H

Hnh 5.21 Biu nhit kim tra cht lng trm xi mngrn. Thi gian ng rn ph thuc vo cht lng xi mng, t l nc - xi mng, chiu su l khoan, cng dng ca ct ng chng c trm xi mng, nhit v p sut y l khoan.

Trong mi iu kin, thi gian ng rn khng qu 24h. Qu trnh ng rn xi mng l qu trnh to nhit. V vy, thnh l khoan, ng chng v dung dch trong v ngoi ng chng u c sy nng ln.

Theo cc s liu thc t, do qu trnh to nhit ny m p lc u trm tng ln v t tr s kh ln. Trong trng hp p lc tng n tr s nguy him i vi ng chng ang trm th phi gim p lc bng cch

m cc van ca u trm.

Sau thi gian ng rn dung dch xi mng, ngi ta th nhit k xung l khoan xc nh cao dng ln thc t ca dung dch xi mng ngoi ct ng.

Qu trnh ng rn ca dung dch xi mng s to nhit nhiu nht vo thi gian 5 - 10h sau khi quy trn. V vy mun xc nh cao ca xi mng cn phi th nhit k in xung l khoan trong vng 24 h k t lc kt thc trm. Ranh gii trn ca xi mng c xc nh bi s tng nhit mt cch t ngt (hnh 21).

xc nh chiu cao trm Hc cng nh ng u ca vnh xi mng, hin nay ngi ta s dng rng ri phng php phng x. Thc cht ca phng php ny l dng dung dch xi mng c cho thm cht phng x trm l khoan v sau khi xi mng ng rn chung quanh ng chng, ngi ta ghi li ng cong biu th s thay i cng ca tia phng x gama theo su l khoan. Phng php ny thu c kt qu r rng, khng ph thuc vo su l khoan, lng xi mng trm v thi gian t lc bt u trm n lc bt u o. Ngoi ra phng php ny cn c kh nng nghin cu s phn b u ca va xi mng ngoi ct ng.

Sau khi xc nh c cao ca va xi mng, lp cc thit b ming ging khoan v th chong mi nhn vo ng chng khoan ph cc nt trm, cc xi mng ng cng, cc chi tit phn chn ca ng chng. Sau th kn ca ct ng khai thc bng phng php bm p nh cc xe trm xi mng .

Trong cc l khoan thm d, ngoi phng php p c th dng phng php h thp mc nc th.

PAGE 106gia c thnh ging khoan