Bài giảng Cơ sở kỹ thuật dầu khí

CHOÒNG KHOAN

Bài giảng được soạn bởi

Bộ môn Khoan – Khai thác Dầu khí

Khoa Kỹ thuật Địa chất và Dầu khí

Đại học Bách Khoa TP. HCM

Tel: (08) 8647256 ext. 5767

GEOPET

NꢀI DUNG

 Phân loại chung

 Choòng chóp xoay

 Choòng liền khối

 Choòng lấy mẫu

 Choòng doa

Choòng khoan



2

GEOPET

PHÂN LOẠI CHUNG

 Phân loại theo tiêu chí:

. Cꢀu tạo: cánh dꢁt (đuôi cá), chꢂp xoay, liền khối.

. Đꢁc tꢂnh phá hꢃy đꢀt đꢄ: cꢃt, đập, thꢄy lꢅc.

. Công dꢅng: phá mẫu, lấy mẫu, đꢆc biꢇt (doa, phá, cꢈu sꢅ cố).

. Vꢆt liꢇu chꢈ tạo răng hoꢁc hạt cꢉt: răng phay, răng đính, kim cương.

 Theo đꢆc tính phá hꢄy đất đá, choòng khoan được phân

loại theo 3 nhóm:

. Nguyên lý cꢃt - tách

. Nguyên lý đập - tách

. Nguyên lý cꢃt - mài

Choòng khoan



3

GEOPET

CÁC LOẠI CHOÒNG KHOAN

Choòng đuôi cá

Choòng chóp xoay Choòng kim cương

Choòng khoan



4

GEOPET

CHOÒNG CHꢉP XOAY

Lꢀch sꢁ phát triꢂn

 1916, kỹ sư Lôman (Đꢈc) sꢊ dꢋng các hợp kim

cꢈng đꢌ chꢍ tạo dꢋng cꢋ phá hꢄy đá.

 1924, choòng chꢂp xoay tꢅ rꢊa sạch ra đꢎi và

năm 1930 choòng ba chꢂp xoay răng phay được

sꢊ dꢋng.

 1949, các hạt cꢃt bꢏng cacbit vônfram được chꢍ

tạo và choòng răng đính bꢏng cacbít vônfram bꢃt

đầu được sản xuất.

 1953, các vòi phun thꢄy lꢅc ꢐ choòng ra đꢎi.

 1969, xuất hiꢇn ꢑ đꢒ kín.

Choòng khoan



5

GEOPET

CꢓU TẠO

 Thân choꢃng: bꢏng thꢔp đꢆc biꢇt, chịu được tải trọng, lꢅc va đập và

mômen xoꢃn.

 Chꢄp xoay: chꢂp nhọn bꢏng thꢔp.

 Răng choꢃng: răng phay hoꢆc răng đính

. Đảm nhận vai trò cꢅt, nꢆo hoꢆc đꢇc đất đá

. Răng đính cꢂ các hꢕnh dạng chính:

• Quả trꢈng, đầu đạn

• Hꢕnh chꢂp; lưꢒi đꢋc kiꢌu: super scoop, scoop, hai mꢔp vát.

Choòng khoan



6

GEOPET

CꢓU TẠO

 ꢈ trꢇc: cꢂ rꢖnh đꢌ lꢃp các ꢑ bi (bi cầu, bi đꢗa)

. ꢀ đꢁ hꢂ: bôi trơn bꢏng dung dịch khoan

. ꢀ đꢁ kꢃn: bôi trơn bꢏng dầu

. ꢀ ma sꢄt: mꢘt ꢑ đꢒ khꢙp vꢙi mꢆt doa trong cꢄa chꢂp.

 Vꢃi phun thꢉy lꢊc: được chꢍ tạo bꢏng thꢔp hay gốm đꢆc biꢇt.

 Răng đầu nꢋi choꢃng: dạng hꢕnh tam giác hoꢆc hꢕnh thang.

Choòng khoan



7

GEOPET

CꢓU TẠO

Choòng khoan



8

GEOPET

CꢓU TẠO

Răng phay

Răng đính

Nguyên lý phá hủy đất đá của

choòng chóp xoay

2 và 6 chóp xoay

Choòng khoan



9

GEOPET

CꢓU TẠO

Dung dịch đi qua trꢋc choòng

Dung dịch đi qua vòi phun thꢄy lꢅc

Choòng khoan



10

GEOPET

PHÂN LOẠI CHOÒNG KHOAN

Theo IADC (1987), mꢖ hiꢇu là mꢘt dꢖy bꢋn kꢌ tꢊ gꢚm ba chꢍ sꢋ và

một chꢍ cái:

 Chꢍ sꢋ đầu tiên:

. 1, 2, 3 chꢛ dꢋng cꢋ cꢂ răng bꢏng thꢔp

. 4, 5, 6, 7, 8 chꢛ dꢋng cꢋ gꢃn răng cacbít vônfram, dꢜng đꢌ khoan

trong đất đá cꢂ đꢘ cꢈng tăng dần.

 Chꢍ sꢋ thꢎ hai:

. 1 - đất đá mềm,

. 2 - đất đá tꢝ mềm đꢍn trung bꢕnh,

. 3 - đất đá cꢈng, và 4 (đất đá rất cꢈng).

 Chꢍ sꢋ thꢎ ba: tꢝ 1 đꢍn 9 qui định loại ꢑ đꢒ và mꢈc đꢘ bảo vꢇ thân

chꢂp xoay.

Choòng khoan



11

GEOPET

PHÂN LOẠI CHOÒNG KHOAN

Quy đꢀnh các chꢍ cái:

. A: choòng cꢂ ꢑ đꢒ trơn, thích hợp cho khoan thꢑi khí

. C: Choòng thꢄy lꢅc vꢙi vòi phun ꢐ tâm

. D: Choòng đꢆc biꢇt đꢌ khoan định hưꢙng

. E: Choòng thꢄy lꢅc vꢙi vòi phun kꢔo dài

. G: Choòng cꢂ bảo vꢇ tăng cưꢎng chống mòn đưꢎng kính

. J: Choòng thꢄy lꢅc cꢂ vòi phun nghiêng

. R: Choòng được gia cưꢎng bꢏng phương pháp hàn, sꢊ dꢋng

trong điều kiꢇn va đập

. S: Choòng răng thꢔp tiêu chuꢞn

. X: Choòng gꢃn răng dạng lưꢒi cꢃt

. Y: Choòng gꢃn răng hꢕnh côn

. Z: Choòng gꢃn răng cꢂ dạng khác vꢙi lưꢒi cꢃt và hꢕnh côn

Choòng khoan



12

GEOPET

PHÂN LOẠI CHOÒNG KHOAN

Ví dꢋ

135M

447X

637Y

Thành hꢇ mềm

Răng phay;

Thành hꢇ mềm; răng đính;

ꢑ ma sát cꢂ bảo vꢇ; răng

dạng lưꢒi cꢃt

Thành hꢇ cꢈng trung

bꢕnh; răng đính; ꢑ ma sát

cꢂ bảo vꢇ; răng dạng

hình côn

Đĩa bảo vꢇ chꢂp xoay

Choòng khoan



13

GEOPET

ĐÁNH GIÁ Đꢀ MÒN CHOÒNG

 Theo ba yꢏu tꢋ

. Đꢘ mòn răng choòng

. Đꢘ mòn ꢑ đꢒ

. Đꢘ mòn đưꢎng kính.



Độ mꢃn răng choꢃng

. T1: mòn 1/8 chiều cao răng

. T2: mòn 1/4 chiều cao răng

. T3: mòn 3/8 chiều cao răng

. T4: mòn 1/2 chiều cao răng

. T5: mòn 5/8 chiều cao răng

. T6: mòn 3/4 chiều cao răng

. T7: mòn 7/8 chiều cao răng

. T8: mòn hoàn toàn.

Choòng khoan



14

GEOPET

ĐÁNH GIÁ Đꢀ MÒN CHOÒNG

 Độ mꢃn ꢐ đỡ (tꢑ B1 đꢏn B8)

. B1: mòn 1/8

. B4: mòn mꢘt nꢊa (1/2 )

. B8: mòn toàn bꢘ (ꢑ đꢒ bị kꢁt hoꢆc rơi).

 Độ mꢃn đưꢒng kính (tꢑ G1 đꢏn G8)

. I (in gauge): choòng mꢙi (G1)

. O (out of gauge): choòng quá mòn, không sꢊ dꢋng được (G8).

Choòng khoan



15

GEOPET

ĐÁNH GIÁ Đꢀ MÒN CHOÒNG

 7 tiêu chí đánh giá thay choꢃng

. I: vòng răng trong cꢜng

. O: vòng răng ngoài cꢜng

. D: đꢘ mòn mꢆt côn hay bi

. L: vị trí mòn

. B: đꢘ mòn ꢑ

. G: đꢘ mòn đưꢎng kính

. O: các lꢟ do khác.

Choòng khoan



16

GEOPET

PHÁ HỦY CHOÒNG

 Do thiꢍt kꢍ choòng khoan không thích hợp vꢙi thành hꢇ.

 Do sai sꢂt kỹ thuật trong quá trꢕnh khoan.

Choòng bị mất răng

Choòng bị mất chꢂp

Choòng khoan



17

GEOPET

CHOÒNG LIꢠN KHꢡI

Lꢀch sꢁ phát triꢂn

 1862, kim cương tꢅ nhiên được đề nghị đꢌ chꢍ tạo dꢋng cꢋ phá hꢄy

đất đá.

 1864, dꢋng cꢋ khoan kim cương được chꢍ tạo.

 1970, chꢍ tạo thành công kim cương nhân tạo.

 Đầu 1980, choòng kim cương đa tinh thꢌ được thương mại hꢂa.

 1990, các choòng khoan kim cương đa tinh thꢌ thꢍ hꢇ mꢙi ra đꢎi. Sau

đꢂ xuất hiꢇn choòng hai tâm (bi-center) đꢌ khoan giꢍng ngang.

Choòng khoan



18

GEOPET

CHOÒNG KIM CƯƠNG

 Là choòng liền khối (không cꢂ các chꢂp xoay) vꢙi răng cꢃt là các hạt

kim cương (tꢅ nhiên hoꢆc nhân tạo) gꢃn cố định vào thân và các mꢆt

bên thân choòng được chꢍ tạo bꢏng các hợp kim cꢈng.

 Mꢆt cꢃt dọc theo thân choòng cꢂ ba dạng: dạng tròn, dạnh hꢕnh côn

ngꢃn và dạng hꢕnh côn dài.

 Cꢂ ba loại chꢄ yꢍu:

. Choòng kim cương tꢅ nhiên

. Choòng kim cương đa tinh thꢌ PDC (ꢑn định nhiꢇt ꢐ 750 ⁰C)

. Choòng kim cương đa tinh thꢌ bền nhiꢇt TSP (ꢑn định nhiꢇt ꢐ

1200 ⁰C).

 Cơ chꢍ phá hꢄy đất đá là mài nạo và đập – nghiền.

Choòng khoan



19

GEOPET

MꢀT Sꢡ LOẠI CHOÒNG KHOAN KIM CƯƠNG

Choòng kim cương

tꢅ nhiên

Choòng kim cương

nhân tạo

Choòng TSP

Choòng khoan



20

GEOPET

Bài giảng Cơ sở kỹ thuật dầu khí - Chương 6: Choòng khoan