Làm thế nào để ngăn ngừa hiện tượng kẹt cần khoan (mất trọng lượng ở mũi khoan) trong quá trình khoan?

Thuật ngữ “thiếu trọng lượng trên mũi khoan” (LWB) đề cập đến tình huống trong quá trình khoan mà trọng lượng thiết kế trên mũi khoan (WOB) không tác động đủ lên mũi khoan. Thay vào đó, do ma sát quá lớn giữa cần khoan dưới giếng và thành giếng, toàn bộ trọng lượng tác dụng được hấp thụ bởi cần khoan.

Khi áp dụng WOB, sự co ngót thành giếng thường khiến toàn bộ trọng lượng dồn lên...dây khoanhoặc các bộ ổn định. Điều này đòi hỏi phải liên tục tác dụng trọng lượng, nhưng cần phải tính đến độ bền nén của cần khoan. Mỗi lần tăng trọng lượng có thể dẫn đến một chuyển động nhỏ xuống dưới của cần khoan; việc tác dụng trọng lượng lặp đi lặp lại cho phép cần khoan vượt qua phần giếng khoan bị thu hẹp. Ngay khi cần khoan ra khỏi phần này, mũi khoan nhanh chóng tiếp xúc với đáy giếng. Vì lực ép lên cần khoan (WOB) tại điểm này cao hơn so với khoan bình thường, mũi khoan xuyên sâu hơn vào tầng địa chất, dẫn đến sự gia tăng đột ngột mô-men xoắn. ​​Điều này có thể khiến bàn quay hoặc bộ truyền động trên cùng bị kẹt. Nếu xảy ra hiện tượng kẹt, không được nâng cần khoan đột ngột—hãy thả mô-men xoắn trước. Có thể tiếp tục khoan bình thường sau khi điều chỉnh nhiều lần.

Hiện tượng giảm trọng lượng mũi khoan thường xảy ra trong các trường hợp sau: khoan định hướng giếng thẳng đứng có doa ngược hoặc giếng định hướng có nhiều thao tác doa ngược, khoan định hướng bằng phương pháp phay cửa sổ và khoan định hướng theo hướng phụ, và khoan định hướng giếng ngang. Do quỹ đạo giếng khoan và các yếu tố cản trở khác nhau, áp suất tác dụng lên cần khoan khó truyền đến mũi khoan. Từ các thiết bị ghi nhật ký bùn và chỉ báo trọng lượng, điều này được thể hiện như sau: vị trí mũi khoan không thay đổi và không có sự gia tăng chiều dài khoan mặc dù trọng lượng mũi khoan liên tục tăng; áp suất bơm không tăng và không xảy ra hiện tượng tắc nghẽn bơm. Tuy nhiên, việc tăng trọng lượng mũi khoan hơn nữa có thể dẫn đến tắc nghẽn bơm đột ngột. Đối với giếng định hướng, hiện tượng giảm trọng lượng mũi khoan không chỉ làm gián đoạn hoạt động định hướng bình thường mà còn có nguy cơ gây kẹt ống nếu thao tác không đúng cách.

1. Tăng cường kiểm soát quỹ đạo giếng khoan và tối ưu hóa cấu hình chuỗi khoan.

Để khắc phục tình trạng hao hụt trọng lượng mũi khoan do quỹ đạo giếng khoan không tốt, biện pháp kỹ thuật chính là tăng cường kiểm soát quỹ đạo. Đối với các giếng khoan định hướng góc cao và tầm với mở rộng, cần áp dụng điều khiển dẫn hướng toàn giếng để giữ cho độ lệch và phương vị của giếng phù hợp với thiết kế, tránh việc phải doa ngược do sai lệch so với thiết kế.

Đối với hiện tượng hao hụt trọng lượng mũi khoan do đường đi giếng khoan không tốt, giải pháp hiệu quả nhất là đơn giản hóa cấu hình chuỗi khoan: giảm số lượng ống khoan và tăng số lượng ống khoan trọng lượng lớn (HWDP). Điều này làm giảm độ cứng của chuỗi khoan, giảm diện tích tiếp xúc giữa chuỗi khoan và lớp bùn, đồng thời ngăn ngừa cả hiện tượng hao hụt trọng lượng mũi khoan và kẹt mũi khoan do chênh lệch áp suất.

Đối với hiện tượng hao hụt trọng lượng mũi khoan trong giếng khoan ngang, các biện pháp cần tập trung vào việc làm sạch thành giếng, bôi trơn và kỹ thuật vận hành của người khoan.

2. Tăng cường vệ sinh

Việc tăng cường làm sạch bao gồm làm sạch giếng khoan và lọc bùn bề mặt bằng thiết bị kiểm soát chất rắn trên bề mặt.

Cải thiện khả năng vận chuyển chất thải của bùn.

Trong các dự án khoan định hướng gần đây, mũi khoan PDC kết hợp với công nghệ động cơ có thể điều khiển được thường được sử dụng, giúp đạt được tốc độ khoan tương đối nhanh và nghiền vụn khoan thành các hạt mịn—điều này đặt ra một số thách thức đối với việc làm sạch giếng khoan.

Yêu cầu về thể tích dịch chuyển đối với các đoạn giếng khác nhau:Đối với đoạn giếng có đường kính φ311 mm, lưu lượng phải lớn hơn 3,4 m³/phút; đối với đoạn giếng có đường kính φ216 mm, lưu lượng phải lớn hơn 1,1 m³/phút.

Điều chỉnh các thông số lưu biến của bùn dựa trên lượng mẫu vụn khoan thu được dưới giếng:Đối với dung dịch khoan polymer có hàm lượng chất rắn thấp, tỷ lệ dẻo động cần được kiểm soát trong khoảng từ 0,42 đến 0,50 để đảm bảo hiệu quả vận chuyển mùn khoan tốt. Về độ nhớt và độ bền gel của dung dịch khoan, độ nhớt của giếng khoan định hướng góc cao cần được duy trì trên 48 giây – độ nhớt và độ bền gel cao giúp ngăn ngừa sự lắng đọng thẳng đứng của mùn khoan.

Trong một dự án khoan, khi độ lệch giếng là 50–60 độ, việc thêm chất gel hữu cơ làm giảm độ nhớt của dung dịch khoan xuống khoảng 42 giây, dẫn đến lượng mẫu khoan thu hồi dưới giếng kém và trọng lượng mũi khoan bị hao hụt trong quá trình khoan định hướng. Điều kiện dưới giếng bình thường đã được khôi phục sau khi tăng độ nhớt của dung dịch khoan lên 50 giây.

Đối với các giếng có độ sâu vượt quá 200–300 mét, có thể kéo giếng ngang đến đoạn giếng có độ lệch 20–30 độ. Trong cấu hình chuỗi khoan để khoan định hướng, thường bao gồm một số đoạn ống khoan. Trong các giếng khoan mới, sự hiện diện của các ống khoan làm tăng tốc độ dòng bùn hồi lưu trong không gian vòng, do đó các lớp mùn khoan thường lắng đọng trong giếng khoan cũ. Vì vậy, một số đội khoan chỉ kéo đoạn giếng khoan mới, điều này ít có tác dụng trong việc phá vỡ các lớp mùn khoan.

3. Cải thiện độ bôi trơn của bùn và chất lượng lớp bùn bám

Tăng cường khả năng bôi trơn của bùn

Các biện pháp cụ thể để cải thiện khả năng bôi trơn của bùn bao gồm, thứ nhất, tăng liều lượng chất bôi trơn và, thứ hai, sử dụng kết hợp các chất bôi trơn khác nhau.

Trong khoan định hướng, dầu thô thường được trộn vào dung dịch khoan trong quá trình khoan định hướng. Mặc dù dầu thô có khả năng bôi trơn tốt, nhưng việc thêm nó làm giảm chất lượng lớp bùn. Do đó, trong các hoạt động khoan định hướng, dầu thô nên được sử dụng kết hợp với chất bôi trơn gốc nước. Điều này không chỉ giải quyết vấn đề bôi trơn mà còn tránh được hiện tượng lớp bùn dày do lượng dầu thô sử dụng quá nhiều.

Ma sát trượt tăng theo hệ số ma sát. Để khắc phục điều này, có thể trộn khoảng 3-5 tấn dầu thô vào bùn, với hàm lượng dầu thô không vượt quá 9-10%.

Cải thiện chất lượng bánh bùn

Để cải thiện chất lượng bánh bùn, có thể thêm các vật liệu bùn như nhựa đường sunfonat và nhựa phenolic. Bánh bùn chất lượng cao giúp giảm nguy cơ kẹt mũi khoan do hao hụt trọng lượng.

Bên cạnh chất bôi trơn dạng lỏng, chất bôi trơn dạng rắn và chất bôi trơn chịu áp suất cực cao cũng có hiệu quả trong việc giảm hao hụt trọng lượng mũi khoan. Khi hiện tượng hao hụt trọng lượng mũi khoan xảy ra trong quá trình khoan định hướng ở các tầng đá cứng, việc thêm 200–300 kg than chì giãn nở cùng một lúc có tác dụng tốt trong việc giải quyết hiện tượng hao hụt trọng lượng mũi khoan do khả năng bôi trơn kém.

Liên hệ: May Ye

Di động/WhatsApp:+0086-18109206861
E-mail:landrill@landrilltools.com
Trang web: www.landrilltools.com