Nghiên cứu độ tin cậy choòng khoan xoay cầu trong quá trình khoan thăm dò dầu khí

- ĐỖ TUẤN ANH NGHIÊN CỨU VỀ ĐỘ TIN CẬY CỦA CHÒONG KHOAN XOAY CẦU TRONG QUÁ TRÌNH KHOAN THĂM DÒ DẦU KHÍ Chuyên ngành : CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC.
- ĐÀO KHÁNH DƯ Hà Nội – Năm 2011 2 MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa 1Lời cam đoan 4Danh mục các bảng 5Danh mục các hình vẽ, đồ thị 6MỞ ĐẦU 8LỜI CẢM ƠN 11CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ CHOÒNG KHOAN DÙNG TRONG QUÁ TRÌNH KHOAN THĂM DÒ DẦU KHÍ 121.1.
- Tổng quan về công nghiệp dầu khí 121.2.
- Phân loại choòng khoan xoay 301.4.
- Các cho òng khoan hiện đang sử dụng tại Vietsovpetro 39CHƯƠNG 2 – CƠ CHẾ PHÁ HỦY VÀ ĐÁNH GIÁ MÒN CHO CHOÒNG KHOAN 42 2.1.
- Cơ chế phá hủy đất đá của ch choòng khoan 42 2.1.1.
- Nguyên lý phá hủy đất đá của choòng khoan 43 2.1.2 .
- Cơ chế phá hủy đất đả của choòng khoan kim cương tự nhiên và đa tinh thể (PDC) 44 2.1.3.
- Cơ chế phá hủy của choòng khoan chóp xoay 45 2.2.
- Tổng quan về mòn các chi tiết choòng khoan 452.3.
- Các hiện tượng hỏng của choòng khoan và nguyên nhân 49 2.3.1.
- Các yếu tố ảnh hưởng đến độ mòn choòng khoan xoay 50 2.4.1.
- Đánh giá độ mòn choòng khoan 52CHƯƠNG 3 – CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY 633.1.
- Ý nghĩa của vấn đề độ tin cậy 633.2.
- Các khái niệm về đối tượng nghiên cứu 643.3.
- Những yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy 663.5.
- Các chỉ tiêu của độ tin cậy 673.6.
- Xác định độ tin cậy của chi tiết máy trên cơ sở mòn 673.7.
- Độ tin cậy của máy và thiết bị trên cơ sở mòn 74CHƯƠNG 4 – KHẢO SÁT ĐỘ TIN CẬY CỦA CHOÒNG KHOAN TẠI MỎ BẠCH HỔ 864.1.
- Giới thiệu về mỏ Bạch Hổ 864.2.
- Bảng thống kê số liệu về độ mòn choòng khoan khảo sát tại mỏ Bạch Hổ 894.4.
- Xử lý số liệu và đánh giá kết quả 93 4.4.1.
- Khử số liệu có chứa sai số thô 93 4.4.2.
- Xác định hàm phân phối thực nghiệm cho số liệu của cho òng khoan tại mỏ Bạch Hổ 94 4.4.3.
- Xác định độ tin cậy của choòng khoan trên cơ sở mòn 99 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 4 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan bản luận văn này với đề tài “Nghiên cứu độ tin cậy của choòng khoang xoay cầu trong quá trình khoan thăm dò dầu khí” là do tôi tự thực hiện dưới dự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS.
- Các số liệu và kết quả hoàn toàn trung thực, phù hợp với quy định của pháp luật hiện hành.
- Hà Nội, ngày 29 tháng 9 năm 2011 Học viên thực hiện Đỗ Tuấn Anh 5 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các loại choòng sử dụng tại Vietsovpetro Bảng 2.1: Giá trị H1, H2 Bảng 2.2: Kích thước phổ biến Bảng 2.3: Bảng dung sai kích thước Bảng 2.4: Mòn cho ổ đỡ hở Bảng 2.5: Độ mòn đường kính của choòng Bảng 3.1: Biểu thức quan hệ giữa các hàm f(t), Q(t), R(t) Bảng 4.1: Số liệu cho giếng 122 – BK - 15BH Bảng 4.2: Số liệu cho giếng 20 – BH Bảng 4.3: Số liệu cho giếng 19 – BH Bảng 4.4: Số liệu cho giếng 1024 – BH Bảng 4.5: Bảng số liệu tính toán trên chương trình EXCEL 6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Hình ảnh Chủ tịch Hồ Chí Minh thăm mỏ Bacu tại Liên xô cũ Hình 1.2: Giàn khoan của mỏ Đại Hùng đang thử vỉa Hình 1.3: Ngọn lửa dầu khí Vietsovpetro Hình 1.4: Nghiên cứu và thiết kế công nghệ khai thác dầu mỏ Bạch Hổ.
- Hình 1.5: Gian bơm ép vỉa cụm giàn công nghệ trung tâm số 3 mỏ Bạch Hổ Hình 1.6: Giàn nén khí trung tâm mỏ Bạch Hổ Hình 1.7: Lắp đặt hoàn thiện các công trình ngoài khơi Hình 1.8: Lặn khảo sát và sửa chữa công trình biển Hình 1.9: Địa lý giếng khoan Hình 1.10: Cảng bốc xếp hàng hóa vật tư, thiết bị Hình 1.11: Giàn khoan tự nâng Tam Đảo 02 Hình 1.12: Sơ đồ tổ chức xí nghiệp khoan và sửa giếng Hình 1.13: Sơ đồ phân loại choòng khoan Hình 1.14: Răng phay Hình 1.15: Răng đính Hình 1.16: Hình dáng và bố trí chóp xoay Hình 1.17: Góc nghiêng của chóp xoay Hình 1.18: Mặt cắt ổ bi Hình 1.19: Ổ bạc Hình 1.20: Cấu tạo hệ thống bôi trơn ổ bi kín Hình 1.21: Loại răng phay 7 Hình 1.22: Loại răng đính Hình 1.23: Hình dạng choòng răng phay Hình 1.24: Hình dạng choc choòng răng đính ở các địa tầng khác nhau Hình 1.25: Bảo vệ calips HÌnh 1.26: Mặt cắt vòi phun của cho òng Hình 2.1: Một số dạng phá hủy đất đá Hình 2.2: Các loại địa tầng Hình 2.3: Hệ thống đánh giá theo IADC Hình 2.4: Độ mòn trung bình của hàng răng bên trong và bên ngoài Hình 2.5: Cách đo độ mòn lưỡi cắt Hinh 2.6: Cấp độ mòn luwoix cắt mòn kim cương và mòn ba chóp xoay Hình 2.7: Một số hình ảnh độ mòn choòng ba chóp xoay Hình 2.8: Vị trí trên bề mặt choòng xảy ra tính chất mòn Hình 2.9: Dụng cụ đo calip Hình 3.1: Các khoảng làm việc và khoảng phục hồi Hình 3.2: Quá trình mòn ngẫu nhiên và các hàm mật độ phân phối f(U), f(t) Hình 3.3: Các thể hiện mòn tuyến tính và mật độ f(U), f(t) Hình 4.1: Vị trí mỏ Bạch Hổ Hình 4.2: Bộ khoan cụ Hình 4.3: Mặt cắt giếng Hình 4.4: Đồ thì hàm mật độ f(t) Hình 4.5: Đồ thị hàm tin cậy R(t) 8 MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa 1Lời cam đoan 4Danh mục các bảng 5Danh mục các hình vẽ, đồ thị 6MỞ ĐẦU 8LỜI CẢM ƠN 11CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ CHOÒNG KHOAN DÙNG TRONG QUÁ TRÌNH KHOAN THĂM DÒ DẦU KHÍ 121.1.
- Đánh giá độ mòn choòng khoan 52 9 CHƯƠNG 3 – CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY 633.1.
- Xác định độ tin cậy của choòng khoan trên cơ sở mòn 99 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 10 MỞ ĐẦU I.
- Lý do chọn đề tài Công nghiệp dầu khí là ngành kinh tế mũi nhọn và non trẻ ở nước ta.
- Phấn đấu đạt và vượt chỉ tiêu đã đề ra trong chiến lược phát triển ngành dầu khí Việt Nam đến năm 2015 và định hướng đến năm 2025 đã được Bộ Chính trị kết luận tại Kết luận số 41-KL/TW ngày và Thủ tướng Chính phủ quyết định tại Quyết định số 386/QĐ-TTg ngày 09/03/2006.
- xây dựng PetroVietnam trở thành doanh nghiệp dân tộc, biểu tượng của đất nước Việt Nam năng động trên con đường hội nhập kinh tế quốc tế, là hình mẫu của doanh nghiệp nhà nước, thể hiện rõ nhất vai trò chủ đạo của kinh tế nhà nước.
- Với mục tiêu cụ thể trong lĩnh vực tìm kiếm,thăm dò, khai thác dầu khí.
- Tìm kiếm, thăm dò, khai thác dầu khí là lĩnh vực cốt lõi được ưu tiên tăng tốc làm đòn bẩy cho các lĩnh vực khác phát triển.
- Đẩy mạnh đầu tư tìm kiếm, thăm dò và khai thác trong nước, trong đó dành tỷ lệ tham gia cao nhất có thể tại các bể truyền thống Cửu Long, Nam Côn Sơn, Malay-Thổ chu, Sông Hồng.
- tích cực quảng bá, ưu tiên kêu gọi các đối tác tiềm năng có quan tâm đầu tư vào tìm kiếm, thăm dò tại những vùng nước sâu, xa bờ phía nam bể Sông Hồng, Tây Hoàng Sa, Đông bể Phú Khánh, Đông bể Nam Côn Sơn, Tư Chính-Vũng Mây và Trường Sa.
- Như vậy với mục tiêu đã hoạch định trong những năm tới cho đến năm 2025 số lượng giếng khoan thăm dò và khai thác sẽ tăng nhiều lần so với năm 2010.
- Hiện nay trên thế giới kỹ thuật và công nghệ khoan dầu khí phát triển rất nhanh.
- Trong những năm gần đây đã đạt được tốc độ thương mại và tốc độ khoan cao, đã chế tạo nhiều loại thiết bị chất lượng cao phục vụ cho công tác khoan thăm dò và khai thác, đạt được nhiều thành tựu trong công việc nghiên cứu công nghệ và chế tạo các kiểu choòng khoan khác nhau.
- Choòng khoan là công cụ chính yếu cơ bản nhất trong bộ khoan cụ được thiết kế để phá hủy đất đá tại đáy giếng khoan.
- choòng khoan làm việc ở sâu dưới lòng đất, qua những địa tầng không biết trước, Vì vậy việc đánh giá kiểm tra 11 choòng khoan là rất khó khăn.
- Độ bền và tuổi thọ của choòng khoan trong những năm gần đây đã được tăng lên đáng kể do sử dụng ngày càng rộng rãi các loại Choòng kiểu mới có gắn răng hợp kim cứng và vật liệu siêu cứng khác.
- Choòng 3 chóp xoay là dụng cụ phá hủy đất đá chủ yếu để thi công các giếng khoan tìm kiếm, thăm dò và khai thác, chiếm 85÷95% khối lượng các loại choòng sử dụng trong ngành dầu khí.
- Trước đây ta thường dùng các loại choòng do Liên Xô (cũ) sản xuất, những năm gần đây ta bắt đầu sử dụng rộng rãi các loại choòng của Mỹ, nhật…Nhìn chung các loại choòng khoan củ Mỹ có hiệu quả cao hơn so với choòng của Nga song không ổn định: có choòng khoan được 600 ÷ 800m, có choòng chỉ khoan được 70 ÷ 100m thậm chí có choòng chỉ khoan được 15 ÷ 20m.
- Lý do chính là các nhà sản xuất choòng khoan chưa có thiết kế phù hợp với điều kiện thi công tại vùng mỏ nước ta, đồng thời việc lựa chọn choòng khoan dùng cho các địa tầng đất dá khác nhau cũng chưa có đủ cơ sở khoa học và thực tiễn.
- Sử dụng choòng khoan hợp lý cho một giếng khoan là một yếu tố quan trọng mà nó ảnh hưởng tới toàn bộ giá thành giếng khoan.
- Theo thống kê thì chi phí của choòng khoan cho một giếng khoan với chiều dài mét khoan từ m chỉ chiếm khoảng 2% tổng chi phí nhưng hệ số ảnh hưởng của nó lên tới 75% tổng chi phí.
- Điều đó dẫn tới việc giảm bớt được thời gian kéo thả bộ khoan cụ, thời gian khoan doa mở rộng thành giếng tăng tốc độ khoan thương mại do đó giảm được giá thành giếng khoan tiếc kiệm được hàng triệu USD.
- Việc nghiên cứu choòng khoan chóp xoay về vật liệu cũng như công nghệ chế tạo là rất phức tạp, vì chúng làm việc trong các điều kiện và nhiệt độ, áp suất và độ cứng của đất đá trong các địa tầng không đồng nhất.
- Nghiên cứu về tuổi thọ và độ tin cậy,nguyên nhân hư hỏng của các loại choòng IADC, đặc biệt để xác định phương pháp lựa chọn chế độ khoan hợp lý là một nhiệm vụ cấp bách nhằm nâng cao hiệu quả khai thác dầu trong tầng đá móng mỏ Bạch Hổ.
- Mục đích nghiên cứu của luận văn - Nghiên cứu về độ tin cậy của choòng khoan xoay cầu trong quá trình khoan tìm kiếm, thăm dò dầu khí.
- Trên cơ sở đó đưa ra việc lựa chọn choòng khoan thích hợp với điều kiện kỹ thuật và địa chất tầng đá móng mỏ Bạch Hổ nhằm đạt năng suất cao, tiết kiệm chi phí, tránh được những sự cố trong quá trình khoan, rút ngắn thời gian thi công giếng khoan và giảm được chi phí vật tư cho giếng khoan.
- Xác định sơ bộ lượng vật tư tiêu hao cần thiết cho bộ giếng khoan.
- Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu về tình hình sử dụng choòng khoan xoay cầu trong khoan dầu khí.
- Nghiên cứu về lý thuyết độ tin cậy cho các thiết bị Cơ khí.
- Khảo sát độ tin cậy của choòng khoan đang được sử dụng trong công việc khoan dầu khí của xí nghiệp khoan và sửa giếng Vietsovpetro.
- Phương pháp nghiên cứu - Dựa trên chỉ tiêu về độ tin cậy của thiết bị để đánh giá chất lượng sản phẩm và quá trình sử dụng sản phẩm.
- Đánh giá độ tin cậy của choòng khoan dùng chỉ tiêu xác xuất làm việc không hỏng trên cơ sở mòn của choòng khoan chop xoay.
- Lường trước số choòng khoan không đủ độ tin cậy ttrong quá trình làm việc.
- Đào Khánh Dư và PGS-TS Phạm Văn Hùng, tôi đã hoàn thành luận văn thạc sỹ khoa học chuyên ngành cơ khí chế tạo máy của mình với đề tài: “Nghiên cứu độ tin cậy của cho òng khoan xoay cầu trong quá trình khoan thăm dò dầu khí”.
- Tuy nhiên, trong quá trình nghiên cứu, thực hiện khó tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được ý kiến góp ý của các Thầy, Cô để bản luận văn được hoàn thiện hơn và trở thành một tài liệu tham khảo hữu ích làm cơ sở cho việc lựa chọn chòong khoan hợp lý với đối tượng khoan, xác định sơ bộ định mức vật tư tiêu hao cần thiết cho giếng khoan theo xác suất làm việc không hỏng.
- Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 29 tháng 9 năm 2011 Học viên Đỗ Tuấn Anh 14 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHOÒNG KHOAN DÙNG TRONG QUÁ TRÌNH KHOAN THĂM DÒ DẦU KHÍ 1.1.Tổng quan về công nghiệp dầu khí Ngay sau khi miền bắc được giải phóng, thực hiện công cuộc hàn gắn vết thương chiến tranh, khôi phục và phát triển kinh tế, Chủ tịch Hồ Chí Minh và các nhà lãnh đạo nước Việt Nam Dân chủ Cộng hòa đã nghĩ đến việc xây dựng ngành công nghiệp Dầu khí hùng mạnh, mặc dù lúc này chưa có những khảo sát một cách toàn diện và chuyên sâu về dầu mỏ ở Việt Nam.
- Đặc biệt trong chuyến thăm Liên Xô, ngày khi tới thăm khu công nghiệp dầu khí ở Bacu, Chủ tịch Hồ Chí Minh đã nói với nhà lãnh đạo nước Cộng hòa Adecbaigian rằng: “Tôi nghĩ Việt Nam cũng có biển, nhất định sẽ có dầu, nhưng đang chiến tranh, chưa làm được, tôi hy vọng và tin tưởng rằng sau khi Việt Nam kháng chiến thắng lợi, các đồng chí sẽ giúp chúng tôi tìm ra dầu, xây dựng được khu công nghiệp dầu khí như Bacu…” Hình 1.1: Hình ảnh Chủ tịch Hồ Chí Minh trong chuyến thăm Liên Xô 15 Sau khi miền Nam được giải phóng, đất nước ta hoàn toàn độc lập, thống nhất, chúng ta đã bắt tay ngay vào việc khắc phục những hậu quả nặng nề của chiến tranh nhằm xây dựng cuộc sống mới.
- Đảng và Chính phủ ta đã đề ra phương hướng, chỉ đạo các bước đi cụ thể để phát triển lĩnh vực dầu khí Việt Nam.
- Tháng 7/1975, đoàn công tác của Việt Nam đã sang thăm Mehicô và sau đó là sang Pháp để đàm phán hợp tác về dầu khí.
- Ngày Chính phủ Việt Nam ra tuyên bố về xúc tiến việc tìm kiếm và khai thác dầu mỏ trên lãnh thổ và lãnh hải Việt Nam, đồng thời sãn sàng thảo luận với các chính phủ và các công ty nước ngoài muốn tham gia.
- Ngày Đoàn thăm dò dầu lửa trực thuộc Tổng cục Địa chất (Đoàn dầu lửa 36), tiền thân của tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam hiện nay, chính thức ra đời.
- Từ đó đến nay, ngành Dầu khí đã trải qua nhiều thăng trầm cùng đất nước và có thể nói mỗi bước phát triển của ngành đều thực sự tạo ra được những bước ngoặt thay đổi quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam.
- Hình 1.2:Giàn nâng của mỏ Đại Hùng đang thử vỉa 16 Thực hiện chủ trương chiến lược của dảng và Bác Hồ về xây dựng ngành dầu khí nước nhà, trong những năm 1960, kết quả hoạt động của Đoàn dầu lửa 36 sau đó là Liên đoàn Địa chất 36 đã cung cấp rất nhiều tài liệu và thông tin quý, những kết luận quan trọng về cấu trúc địa chất, tiềm năng dầu khí ở miền võng Hà Nội, ở vùng trũng An Châu, và là “cái nôi” cung cấp nguồn nhân lực cho ngành Dầu khí Việt Nam trong giai đoạn đầu.
- Trên cơ sở Nghị quyết số 244-NQ/TW ngày của bộ chính trị, ngày Chính phủ đã quyết định thành lập Tổng cục Dầu mỏ - Khí đốt Việt Nam trên cơ sở hợp nhất Liên đoàn Địa chất 36 và một bộ phận thuộc Tổng cục Hóa Chất, đánh dấu một giai đoạn phát triển mới của ngành Dầu khí Việt Nam: ngành Dầu khí chính thức chấm dứt thời kỳ hoạt động của các tổ chức riêng rẽ thuộc nhiều đơn vị như Tổng cục Hóa Chất, Tổng cục Địa chất… Hơn một năm từ ngày thành lập, Tổng cục Dầu mỏ - Khí đốt đã tự tổ chức và hoàn thành xây dựng cảng dịch vụ dầu khí đầu tiên tại Vũng Tàu trong vòng 90 ngày.
- Công trình được đánh giá đạt chất lượng tốt, khẳng định sự phối hợp nhuần nhuyễn của nhiều chuyên ngành kỹ thuật, là thành công của một giai đoạn hết sức quan trọng, khẳng định tiềm năng chí tuệ dầu khí non trẻ của Tổ quốc và tiền đồ dầu khí Việt Nam.
- Tổng công ty Dầu mỏ và Khí đốt Việt Nam được thành lập trên cơ sở quyết định số 250-HĐBT ngày 06/07/1990.
- Tổng công ty Dầu khí Việt Nam đã thực hiện được nhiều công trình tìm liếm thăm dò, khai thác dầu khí với nước ngoài.Việc kêu gọi đầu tư nước ngoài vào những lô còn mở, các lô nước sâu, xa bờ, nhạy cảm ở trong nước cũng đã thu được nhiều kết quả quan trọng, đóng góp khoảng 1/3 nguồn thu ngân sách nhà nước hàng năm.
- Năm 2006 đánh dấu một bước ngoặt tiếp theo của ngành Dầu khí Việt nam về mặt tổ chức quản lý, đó là thành lập tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam trên cơ sở Tổng công ty dầu khí Việt Nam.
- Các mỏ dầu, khí tiếp tục được khai thác an toàn, có hiệu quả cao và đang tích cực tìm kiếm, phát hiện các dấu hiệu dầu, khí mới.
- Kết quả khai thác dầu khí

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt