Những cơ sở và các phương pháp khắc phục khi có sự cố, Đứt gãy chủ Đề 1 các dạng kẹt, phương pháp khắc phục các dạng kẹt

ĐỊNH NGHĨA – KẸT VƯỚNG Kẹt bộ khoan cụ ở trong giếng khoan là sự mất chuyển động tự do của bộ khoan cụ hay các thiết bị bất kỳ, không thể khắc phục được nếu không sử dụng các biện phá

NHỮNG CƠ SỞ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẮC PHỤC

KHI CÓ SỰ CỐ, ĐỨT GÃY

Chủ đề 1

CÁC DẠNG KẸT, PHƯƠNG PHÁP KHẮC PHỤC CÁC DẠNG KẸT

Vũng Tàu 20181

ĐỊNH NGHĨA – KẸT VƯỚNG

Kẹt bộ khoan cụ ở trong giếng khoan là sự mất chuyển động tự do của

bộ khoan cụ (hay các thiết bị bất kỳ), không thể khắc phục được nếu

không sử dụng các biện pháp đặc biệt Kẹt bộ khoan cụ xảy ra tương đối thường xuyên và thuộc một trong những dạng phức tạp khó khắc phục nhất.

Kẹt có thể được chia làm những dạng sau:

- Kẹt nhưng vẫn có tuần hoàn.

- Kẹt đồng thời mất tuần hoàn.

- Kẹt đi cùng với sự cố (rơi vật lạ vào giếng, gãy bộ khoan cụ, v.v.)

DẤU HIỆU TRƯỚC KHI KẸT VƯỚNG

Vướng khi kéo – tăng đáng kể giá trị tải khi kéo, nhưng vẫn nằm trong giới hạn cho phép của thiết bị và bộ cần khoan

Vướng khi thả - giảm tải trên móc được ghi nhận trên đồng hồ tải trọng khi thả bộ cần khoan đi qua khoảng bị thu hẹp thành giếng, lòng máng, đoạn gấp khúc

Nêm chèn – Khi xoay bộ cần, momen xoắn tăng đột ngột sau đó giảm về giá trị bình thường

Vướng dắt – Hạn chế hoàn toàn mọi chuyển động của bộ cần, thường xảy ra khi bộ cần đi qua đoạn bị lòng máng, hẹp thành giếng, đoạn có góc nghiêng lớn

 Tất cả những dấu hiệu kể trên cuối cùng có thể phát triển thành kẹt bộ khoan cụ Các dấu hiệu trên kết hợp với các dấu hiệu gián tiếp khác cho phép ta xác định được nguyên nhân ban đầu của sự cố, điều này vô cùng quan trọng để xác định phương pháp ứng cứu

sự cố phù hợp và chính xác với từng dạng vướng kẹt.

Kẹt chênh áp (Kẹt vi phân)

Kẹt do quỹ đạo của thân

giếng

· Địa tầng nứt nẻ và có các đứt gãy địa chất.

· Địa tầng bị nén do kiến tạo.

· Đất đá bao phủ bị nén.

· Ứ tắc trong giếng

· Xi măng chưa đông đặc Xử lý bằng chất bít nhét

· Tảng xi măng vỡ rời.

- Khi dừng bơm rửa, mùn khoan lắng xuống đáy và tạo thành tích tụ.

- Sập lở thành giếng xảy ra ở khi góc lệch từ 30-60 độ

- Bộ cần bị kẹt do mùn khoan lắng đọng

Khi nào xuất hiện:

- Bơm rửa làm sạch thân giếng không tốt (không đủ lưu lượng hoặc quay bộ khoan cụ với số vòng quay thấp)

- Ở những giếng khoan có góc nghiêng 30-60 độ

- Bơm rửa làm sạch thân giếng khoan không tương ứng với tốc độ khoan

6

- Tăng áp suất ở đường ống bơm cao áp.

- Tăng momen khi quay và lực ma sát khi kéo thả

- Mùn khoan trên sàn rung giảm.

- Tải không truyền được đến choòng khoan (bộ cần bị treo)

Phương pháp phòng ngừa:

- Tăng tối đa tốc độ dòng chảy ngoài vành xuyến

- Thường xuyên kéo dạo và quay bộ khoan cụ để đánh tơi mùn khoan

- Đảm bảo chế độ bơm rửa tối ưu

- Kiểm tra mùn khoan trên lưới sàn rung

- Lựa chọn thông số dung dịch tối ưu

- Sử dụng dung dịch tampon nặng hoặc nhẹ

Khắc phục: Làm theo hướng dẫn giải phóng cột cần khoan khỏi sự tích tụ các thành phần

· Liên kết yếu hoặc không có liên kết giữa các phần đất đá.

· Lớp vỏ bùn quá mỏng hoặc không có Dung dịch thấm vào trong vỉa làm suy yếu liên kết cấu trúc đất đá

· Áp suất do cột dung dịch khoan tạo ra ép lên vỉa không đủ lớn Thành giếng không giữ được ổn định bởi áp lực của dung dịch khoan

· Tích tụ đất đá rơi xuống đáy giếng.

Khi nào xuất hiện:

· Khi khoan ở những tầng địa chất không ổn định phía bên trên.

Dấu hiệu:

· Áp suất máy bơm tăng.

· Momen xoắn và tải trọng khi kéo thả bộ cần khoan tăng (do xuất hiện tích tụ mùn khoan trong giếng

- Tránh doa và mở rộng thành giếng khi không cần thiết.

- Bơm tampon độ nhớt cao để làm sạch thân giếng khoan

- Cấu trúc bộ khoan cụ đáy càng đơn giản càng tốt

- Hạn chế tốc độ thả khi đi vào vùng có nguy cơ phức tạp

- Tránh điều chỉnh quỹ đạo thân giếng với cường độ lớn khi khoan ở vùng đất đá không ổn định.

Khắc phục: Làm theo hướng dẫn giải phóng cột cần khoan khỏi

sự tích tụ các thành phần cứng

9

Khi nào xuất hiện:

· Thường xảy ra khi sử dụng dung dịch gốc nước hơn

là với gốc dầu.

· Phản ứng phụ thuộc vào thời gian và có thể kéo dài

từ vài giờ đến vài ngày.

· Xảy ra trong khi kéo thả.

· Có thể xảy ra khi đang khoan, tiếp cần.

· Sạt lở đất đá do bị thủy hóa hay có tính bở rời.

· Bít tắc lưới sàng rung Sét ở lưới sàn rung cuộn tròn thành dạng cầu

· Thành phần sét trong dung dịch khoan tăng, làm xấu đi các thông số lưu biến của dung dịch khoan.

· Áp suất ở máy bơm khoan tăng.

· Momen xoắn tăng và tải trọng tăng khi kéo thả bộ khoan cụ

· Có thể mất dung dịch một phần hoặc hoàn toàn.

· Khoan với tốc độ nhanh nhất có thể khi đi qua tầng đất đá có hoạt tính hóa học cao.

· Kiểm soát pha keo trong dung dịch khoan, việc gia tăng thành phần của pha keo cho thấy sự xâm nhập của sét vào dung dịch khoan

· Kiểm soát tốc độ kéo thả Doa kỹ những chỗ vướng khi kéo thả

Khắc phục: Làm theo hướng dẫn khắc phục khi trong giếng tích tụ các thành phần cứng

12

· Khi sử dụng dung dịch khoan với tỷ trọng không đủ làm sập tầng đá phiến dưới tác động của áp suất đất đá

· Đá phiến vỡ vụn tích tụ ở đáy.

Khi nào xuất hiện:

- Khi khoan, doa thành giếng khoan (áp suất ở đường bơm cao áp tăng đột ngột, có thể mất tuần hoàn và mất chuyển động của bộ cần).

- Khi kéo, thả cần ( vướng, kẹt). 13

CƠ CHẾ HÌNH THÀNH KẸT VƯỚNG

Слайд 3

TẦNG ĐÁ PHIẾN VỚI ÁP SUẤT RỖNG TỰ NHIÊN LỚN

Khắc phục: Làm theo hướng dẫn giải phóng cột cần khoan khỏi sự tích tụ các thành phần cứng

Dấu hiệu:

· Tăng tốc độ cơ học khoan

· Mất dung dịch một phần hay hoàn toàn

· Tăng momen xoắn và tải lên bộ khoan cụ khi kéo - thả

· Tăng lượng mùn khoan trên sàn rung

· Một phần mùn khoan không hấp thụ nước

· Thiết kế thân giếng khoan tối ưu

· Tránh dừng chờ lâu trong thời gian khoan và kéo thả

· Кiểm tra lượng mùn khoan trên sàn rung

14

· Áp suất lỗ rỗng trong tầng đa phiến tăng cao được tạo ra

là do lực ép / xâm nhập chất lỏng vào vỉa

· Đá phiến nứt nẻ và rơi xuống đáy

Sự xuất hiện:

· Xảy ra khi kéo - thả hay khoan

· Sau khi giảm tỉ trọng dung dịch khoan, sau một thời gian dài dung dịch tác dụng lên vỉa

· Có thể xảy ra với bất kỳ loại dung dịch nào

· Kiểm soát tốc độ kéo - thả, giảm hiệu ứng pít-tông.

· Kiểm soát tỷ trọng dung dịch khoan.

· Tránh dừng chờ trong thời gian khoan, kéo - thả.

· Kiểm soát mùn khoan thoát ra trên sàn rung.

Khắc phục: Làm theo hướng dẫn giải phóng cột cần khoan khỏi sự tích tụ các thành phần cứng

Khi nào xuất hiện:

· Ở vùng kiến tạo địa chất hoạt động mạnh

· Vùng đá vôi nứt nẻ

· Khi khoan vào vỉa

· Trong thời gian kéo thả

Dấu hiệu:

· Mất tuần hoàn một phần hay hoàn toàn

· Xuất hiện mảnh vụn trên sàn rung

· Tăng ma sát khi kéo thả

· Vướng kẹt có thể xảy ra rất nhanh

CƠ CHẾ HÌNH THÀNH KẸT VƯỚNG

Слайд 3

ĐỊA TẦNG BỊ NÉN DO KIẾN TẠO ĐỊA CHẤT

Nguyên nhân:

· Chuyển động của lớp vỏ trái đất gây nên hiện tượng

đè nén tự nhiên từ bên sườn.

· Xảy ra sạt lở ở tầng đá phiến nứt nẻ, mảnh vỡ rơi xuống tích tụ ở đáy giếng khoan.

Sự xuất hiện:

· Ở trong tầng địa chất kiến tạo hoạt động mạnh.

· Khi khoan hoặc khi kéo thả.

Dấu hiệu:

· Xuất hiện nhiều mảnh vỡ vụn do sạt lở trên sàng rung.

· Tạo nên hang hốc.

· Momen xoắn và tải lên bộ cần tăng.

· Có thể mất tuần hoàn một phần hay hoàn toàn.

19

· Thả ống chống gia cố các vỉa này càng nhanh càng tốt.

· Đảm bảo tỉ trọng dung dịch khoan đúng theo thiết kế.

· Bơm rửa sạch thân giếng, chú ý khi mùn khoan chứa đất đá sạt lở lên nhiều.

Khắc phục:

· Làm theo hướng dẫn giải phóng cột cần khoan khỏi sự tích tụ các thành phần cứng

20

· Tỉ trọng của dung dịch khoan không đủ để tạo áp lực đối trọng lên vỉa.

· Đá phiến / sét nứt nẻ và tách ra rơi vào trong giếng

Xuất hiện:

· Ở trong giếng khoan nghiêng – định hướng có góc lệch lớn

· Khi khoan hay kéo thả cần

Dấu hiệu:

· Xuất hiện lượng lớn mùn khoan trên sàng rung

· Hình thành hang hốc

· Tăng momen xoắn và tải trọng lên bộ cần

· Có thể mất tuần hoàn một phần hay hoàn toàn. 21

· Thả ống chống gia cố các vỉa này càng nhanh càng tốt.

· Kiểm soát tỉ trọng dung dịch.

· Nên khoan qua các địa tầng này với thân giếng có đường kính nhỏ.

· Bơm rửa sạch thân giếng, chú ý khi mùn khoan lên quá nhiều do sập lở hoặc tạo hang hốc.

Khắc phục:

· Làm theo hướng dẫn giải phóng cột cần khoan khỏi sự tích tụ các thành phần cứng 22

CƠ CHẾ HÌNH THÀNH KẸT VƯỚNG

Слайд 3

RƠI VẬT LẠ VÀO TRONG GIẾNG

Nguyên nhân:

· Hư hỏng dụng cụ, thiết bị khoan, bộ khoan cụ

· Tổ chức triển khai công việc trên sàn khoan, ở miệng giếng khoan không tốt

· Miệng giếng không được che chắn (không kín) khi tiến hành các công việc sửa chữa, lắp ráp bộ khoan cụ

· Bất cẩn khi tiến hành công việc

· Các vật lạ rơi vào giếng khoan làm kẹt cần, ống chống, bộ khoan cụ

Xuất hiện:

· Có thể xảy ra vào bất kỳ thời điểm nào

Dấu hiệu:

· Momen xoắn tăng đột ngột trên bộ cần

· Không thể khoan, kéo thả bộ khoan cụ trong giếng

· Tuần hoàn bình thường

23

· Tổ chức công việc hợp lý ở trên sàn khoan, miệng giếng.

· Che chắn/ Làm kín miệng giếng khi tiến hành các công việc sửa chữa, lắp-rã bộ khoan cụ.

·Sử dụng vuốt cần khi tiến hành kéo thả

· Kiểm tra cẩn thận thiết bị trước khi thả vào giếng

· Mỗi khi đổi ca, kiểm tra thiết bị phụ trợ trên sàn khoan Không sử dụng thiết bị không đảm bảo và dễ có nguy cơ rơi vào giếng khoan.

Khắc phục:

· Kéo dạo bộ cần, từ từ tăng tải

· Sử dụng búa khoan để giải phóng kẹt.

24

· Khoan cốc xi măng với tải thấp và lưu lượng cao.

· Trộn thêm vào dung dịch khoan Na2CO3.

GIẢI PHÓNG:

· Khôi phục tuần hoàn.

· Búa làm việc lên.

26

· Khi xi măng đã đông kết nhưng không bền chắc.

· Các mảng đá xi măng từ chân đế ống chống hoặc từ thân trần rơi xuống giếng khoan trong quá trình khoan phá cầu xi măng

· Có thể xảy ra vào bất kỳ thời điểm nào

Dấu hiệu:

· Tuần hoàn dung dịch bình thường

· Trên lưới sàn rung xuất hiện mảnh đá xi măng lớn

· Vẫn có khả năng quay và thả bộ khoan cụ xuống dưới một ít

· Moment xoắn tăng đột ngột

· Đảm bảo đủ thời gian để xi măng đông đặc.

· Khi khoan cốc xi măng, kiểm soát tốc độ khoan và quay bộ khoan cụ.

· Khi kéo thả qua vùng đặt cầu xi măng cần tiến hành với tốc độ nhỏ nhất.

Khắc phục:

· Làm theo hướng dẫn giải phóng cột cần khoan khỏi

sự tích tụ các thành phần cứng.

 Xảy ra ở tầng thẩm thấu (có nhiều lỗ rỗng và nứt nẻ) khi có xuất hiện chênh áp từ trong giếng làm dung dịch thấm vào vỉa và hình thành lớp vỏ bùn trên thành giếng khoan

CƠ CHẾ HÌNH THÀNH KẸT VƯỚNG

Слайд 3

KẸT DO CHÊNH ÁP

Nguyên nhân:

• Áp suất trong giếng cao hơn vỉa dẫn đến chênh áp và kẹt ở

điểm tiếp xúc giữa cần khoan và thành giếng.

• Cột cần khoan nằm ở tầng thẩm thấu.

• Khi dừng bộ khoan cụ tạo nên lớp vỏ bùn thẩm thấu tĩnh.

Tầng rỗng, thẩm thấu

Lớp vỏ bùn thẩm thấu

Dung dịch khoan

CƠ CHẾ HÌNH THÀNH KẸT VƯỚNG

Слайд 4

Lớp vỏ bùn không tốt Lớp vỏ bùn tốt

 Có nghĩa là để giải phóng khỏi vướng kẹt cần thường thường phải tác động

vào đó một lực lớn hơn giới hạn đồ bền kéo của bộ cần và tải nâng của giàn

Tầng đá rổng, thẩm thấu

10 м

Tiếp xúc với cần 127 мм

- Khi có sự tiếp xúc giữa cần khoan và thành giếng.

- Khi xuất hiện chênh lệch áp suất với tầng thẩm thấu.

- Khi có lớp vỏ bùn dày hoặc có lớp mùn khoan.

Dấu hiệu:

- Tuần hoàn bình thường.

- Tải trọng trên móc nâng tăng (khi kéo cần thì bị vướng)

- Chênh áp lên vỉa lớn.

- Dung dịch có độ thẩm thấu cao (mất dung dịch).

Tầng

đá rổng, thẩm thấu

- Làm giảm tối đa độ thải nước (độ thẩm thấu) của dung dịch.

- Sử dụng dung dịch gốc dầu khi có khả năng.

- Sử dụng dung dịch bít nhét, đá vôi với kích thước hạt phù hợp.

- Giữ thành phần pha rắn trong dung dịch thấp.

2 Tiếp xúc của bộ cần với thành giếng:

- Chiều dài bộ khoan cụ nên ngắn nhất có thể.

- Định tâm tối đa cho bộ khoan cụ Sử dụng cầng nặng xoắn.

3 Thông tin đến toàn kíp khoan:

- Thành viên kíp khoan cần phải biết khi chuẩn bị vào tầng rỗng, thẩm thấu và áp suất chênh lệch ở những tầng đó.

Tầng

đá rổng, thẩm thấu

34

1 Phải chắc chắn nguyên nhân gây vướng kẹt là do chênh áp.

2 Bơm rửa giếng khoan với lưu lượng lớn nhất Việc này có thể gây xói mòn vỏ bùn Ở những giếng khoan có đường kính bé điều này có thể không thực hiện được do áp suất cản lớn ở ngoài vành xuyến.

3 Quay cần với tải trọng riêng tới giá trị moment tối đa cho phép của phần trên cột cần (hoặc dựa theo bảng về số lượng vòng quay cho phép trong 1000 m cần tự do)

4 Để tải trên móc nâng bằng với trọng lượng riêng của bộ cần, sau đó quay (với moment bằng 50% moment cho phép đối với phần trên bộ cần), cố định Top Drive bằng phanh.

5 Thực hiện tương tự mục 3 đồng thời cho búa làm việc, chỉ cho búa đập xuống (nếu choong đang nằm phía trên đáy giếng khoan) Nếu không có kết quả thì cho búa làm việc theo cả chiều xuống - lên đến khi thu được kết quả.

6 Trong khi thực hiện các bước trên, đồng thời chuẩn bị

để đặt cầu dung dịch chống kẹt.

* Kẹt bộ khoan cụ ở đoạn cong đột ngột.

* Định tâm của bộ khoan cụ bị kẹt vào đoạn gờ bậc thang.

Xuất hiện:

- Tầng địa chất kẹp giữa tầng đất đá mềm và cứng.

- Tầng địa chất nứt nẻ, đứt gãy.

- Thay đổi liên tục góc lệch và góc azimut.

- Xảy ra khi khoan cả bằng động cơ tubin và rôto.

- Sử dụng bộ khoan cụ cứng (nếu có thể thực hiện được).

- Hạn chế tối đa sự thay đổi quỹ đạo giếng.

- Hạn chế tối đa thay đổi cấu trúc bộ khoan cụ khi khoan những tầng có khả năng cao xuất hiện gờ bậc thang.

- Tính toán trước mỗi hiệp doa / mở rộng thành giếng.

- Đánh dấu độ sâu xuất hiện gờ bậc thang và những dị thường khác.

- Giảm, hạn chế tốc độ trước và khi thả qua đoạn có gờ bậc thang hay góc nghiêng lớn.

- Tránh tuần hoàn trong thời gian dài ở tầng địa chất đất đá mềm nằm xen kẽ.

- Khi khoan vào tầng đất đá cứng cần giới hạn tải ban đầu không thấp hơn 50% để giảm tác động của

moment cơ học.

- Không lấy góc lệch gần chân đế các cột ống chống.

- Lựa chọn chế độ khoan tối ưu khi khoan bằng roto và turbin để phù hợp với đặc tính của đất đá.39

- Khi thả cần nhanh mà không doa, choong khoan mới bị kẹt vào đoạn thân giếng thu hẹp

Xuất hiện khi:

- Thả choong khoan mới.

- Thả choong kim cương hay PDC mới - sau khi khoan bằng choong 3 chóp.

- Thay bộ khoan cụ.

- Khi khoan tầng đất đá có tính mài mòn.

- Sau khi lấy mẫu lõi.

- Khi khoan với lưu lượng bơm không đủ.

- Đánh dấu đoạn bị hẹp thành khi kéo thả.

- Tiến hành doa ở những đoạn thu hẹp thành giếng.

- Giới hạn tốc độ thả bộ khoan cụ khi đi qua vùng thu hẹp thành giếng.

- Xem xét khả năng sử dụng thiết bị mở rộng thành giếng có chóp xoay.

- Xảy ra khi thả bộ khoan cụ (đột ngột vướng tải).

- Tuần hoàn bình thường hay hơi bị hạn chế.

- Kẹt xảy ra ở vùng cận đáy giếng hoặc ở đoạn lấy mẫu lõi.

Khắc phục:

- Cho búa làm việc theo chiều hướng lên với tải tối

đa Không cho phép làm việc theo chiều xuống dưới.

- Xem xét khả năng đặt cầu dung dịch axit.

- Cho xoay bộ cần là biện pháp được sử dụng cuối cùng.

- Tầng sét dẻo hoặc vỉa muối

- Thường gặp khi kéo bộ khoan cụ

Dấu hiệu:

- Vướng khi kéo và thả

- Kẹt bộ khoan cụ trong tầng đất đá dịch chuyển

- Trong khoảng đất đá dịch chuyển tuần hoàn không bình thường

- Có thêm các hiệp doa và mở rộng thân giếng.

- Xem xét sử dụng choong khoan kim cương và PDC loại lệch tâm.

- Chống ống gia cố những tầng này càng nhanh càng tốt.

- Giảm tốc độ thả bộ khoan cụ trước và khi đi qua những địa tầng phức tạp này.

Khắc phục:

- Ở tầng muối nên sử dụng nước ngọt (yêu cầu đảm bảo kiểm soát được tình trạng giếng khoan).

- Khi kéo: Tạo moment xoắn và cho búa đánh xuống dưới Khi búa làm việc theo hướng lên trên, không