Nghiên cứu xây dựng công thức xác định tốc độ cơ học khoan cho choòng PDC

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết đã sử dụng các phương pháp phân tích lý thuyết, nguyên lý Dalamber nhằm phân tích các lực tác dụng lên răng choòng trong quá trình phá huỷ đất đá để xây dựng công thức xác định tốc độ cơ học khoan cho choòng PDC. Sau đó tiến hành xác định hệ thực nghiệm dựa trên các số liệu thực tế thu được từ cụm mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu xây dựng công thức xác định tốc độ cơ học khoan cho choòng PDC

Journal of Mining and Earth Sciences Vol. 62, Issue 3a (2021) 57 - 64 57 Research on building the formula to determine the rate of penetration for polycrystalline diamond compact bits Tu Van Truong, Hung Tien Nguyen *, Duong Hong Vu Faculty of Oil and Gas, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam ARTICLE INFO ABSTRACT Article history: Nowadays, polycrystalline diamond compact (PDC) drill bits are widely Received 16th Mar. 2021 used in the oil and gas industry when drilling in soft rocks. However, Accepted 09th June 2021 parameters used for the PDC bit are usually based on the instructions of Available online 10th July 2021 the drill manufacturer with a very wide adjustment range. Therefore, it Keywords: is necessary to have a specific formula in order to determine the rate of Dalamber's principle, penetration parameter (ROP) for the PDC bit in evaluating the Drilling, influence of the parameters, rock mechanical properties and other parameters on the rate of penetration parameter (ROP). From there, it Optimize drilling parameters, gives reasonable parameters and improves the design of the PDC bit to PDC bit, improve drilling efficiency. The article applies theoretical analysis Rate of penetration. method and Dalamber's principle to illuminate and build up the impact force model for PDC bits in the rock destruction process. From the impact force model, a formula to determine ROP for PDC bits was proposed. Finally, the authors applied the research results to the actual data obtained from the Nam Rong - Doi Moi oil field. The formula for determining the rate of penetration parameter (ROP) for the PDC bit that the authors have built has high accuracy and can be applied to many different rock. Copyright © 2021 Hanoi University of Mining and Geology. All rights reserved. _____________________ *Corresponding author E - mail: nguyentienhung.dk@humg.edu.vn DOI: 10.46326/JMES.2021.62(3a).07
58 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 62, Kỳ 3a (2021) 57 - 64 Nghiên cứu xây dựng công thức xác định tốc độ cơ học khoan cho choòng PDC Trương Văn Từ, Nguyễn Tiến Hùng *, Vũ Hồng Dương Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam THÔNG TIN BÀI BÁO TÓM TẮT Quá trình: Hiện nay, choòng polycrystalline diamond compact (PDC) được sử dụng Nhận bài 16/3/2021 rộng rãi và phổ biến trong ngành công nghiệp khoan dầu khí khi thi công Chấp nhận 09/6/2021 trong các địa tầng trầm tích chứa đất đá có đặc tính mềm, dẻo. Tuy nhiên, Đăng online 10/7/2021 các thông số chế độ khoan sử dụng cho choòng PDC thường căn cứ vào Từ khóa: hướng dẫn của Nhà sản xuất choòng với khoảng điều chỉnh rất rộng. Vì Choòng PDC, vậy, cần có công thức cụ thể để xác định tốc độ cơ học khoan đối với Khoan, choòng PDC để đánh giá mức độ ảnh hưởng của các thông số chế độ khoan, tính chất cơ lý đá và các thông khác tới tốc độ cơ học khoan. Từ đó, Nguyên lý Damlamber, đưa ra những thông số chế độ khoan hợp lý và cải tiến thiết kế của choòng Tối ưu hoá thông số chế nhằm nâng cao hiệu suất khoan. Bài báo đã sử dụng các phương pháp độ khoan. phân tích lý thuyết, nguyên lý Dalamber nhằm phân tích các lực tác dụng Vận tốc cơ học khoan. lên răng choòng trong quá trình phá huỷ đất đá để xây dựng công thức xác định tốc độ cơ học khoan cho choòng PDC. Sau đó tiến hành xác định hệ thực nghiệm dựa trên các số liệu thực tế thu được từ cụm mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi. Công thức xác định tốc độ cơ học khoan cho choòng PDC mà nhóm tác giả xây dựng được có độ chính xác cao và có thể áp dụng cho nhiều đối tượng đất đá khác nhau. © 2021 Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Tất cả các quyền được bảo đảm. khoan, giảm thiểu nguy cơ phức tạp sực cố, khả 1. Mở đầu năng kết hợp tốt với hệ thống lái chỉnh xiên Trong công nghiệp khoan dầu khí hiện nay, (RSS),... Về bản chất, choòng PDC là loại choòng choòng PDC được sử dụng rộng rãi, phổ biến và lưỡi cắt được trang bị các răng PDC có bề mặt dần thay thế toàn bộ choòng 3 chóp xoay khi được chế tạo từ kim cương đa tinh thể, được sử khoan trong đất dá trầm tích có đặc tính mềm, dẻo dụng khoan trong đất đá mềm và dẻo, dựa theo do những ưu điểm vượt trội mà chúng mang lại nguyên lý cắt vỡ và cho tốc độ cơ học khoan rất như: tốc độ khoan cơ học cao, rút ngắn thời gian cao (lên đến 60÷70 m/h) (Soloviev, Nguyễn Tiến Hùng, 2015) Tuy nhiên, khi khoan trong đất đá _____________________ không đồng nhất, đặc biệt là đất đá có độ cứng và *Tác giả liên hệ độ mài mòn cao, các răng bị mòn nhanh dẫn đến E - mail: nguyentienhung.dk@humg.edu.vn tuổi thọ và năng suất của choòng PDC bị giảm DOI: 10.46326/JMES.2021.62(3a).07 mạnh (Soloviev, Nguyễn Tiến Hùng, 2015; Nguyễn
2 Trương Văn Từ và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(3a), 57 - 64 59 Tiến Hùng và nnk, 2018; Nguyễn Thế Vinh và nnk, trục Oz, có thể xác định phản lực 𝑁2 dưới dạng 2018; ). Thực tế cho thấy, việc sử dụng các thông sau: số chế độ khoan đối với choòng PDC thường căn 𝑁2 = 𝑃𝑝 − 𝑁1 𝑐𝑜𝑠𝛼 − 𝑁1 𝑠𝑖𝑛𝛼 (3) cứ vào hướng dẫn mà đơn vị sản xuất choòng cung cấp với khoảng điều chỉnh khá rộng, vì vậy Trong đó: 𝑃𝑝 - lực dọc trục tác động lên răng trong trường hợp điều kiện khoan thực tế thay choòng, N. đổi, rất khó để đưa ra được thông số chế độ khoan Cộng phương trình (2) và (3) nhận được kết hợp lý phù hợp với những thay đổi đó. Hiện nay, quả như sau: chưa có công thức cụ thể xác định tốc độ cơ học khoan đối với choòng PDC. Do đó, việc xây dựng 𝑃𝑜𝑝 = 𝑃𝑝 𝑓 + 𝑁1 (𝑠𝑖𝑛𝛼 − 2𝑓𝑐𝑜𝑠𝛼 − 𝑓 2 𝑠𝑖𝑛𝛼 (4) công thức xác định tốc độ cơ học khoan cho Trong đó: 𝑁1 được xem là khả năng chống lại choòng PDC mang ý nghĩa thời sự và cấp thiết, sự phá huỷ của đất đá và có thể xác định được giúp xác định thông số, chế độ khoan hợp lý khi thi theo công thức (Neskoromnux và Borisov, 2013): công trong các điều kiện khác nhau và cải tiến thiết kế choòng PDC nhằm tiến tới hoàn thiện 𝑁1 = 𝜎𝑐𝑘 𝐴𝑐𝑘 (1 + 𝑡𝑔𝜑) (5) chúng. Trong đó: 𝜎𝑐𝑘 - giới hạn bền cắt của đất đá, MPa; 𝐴𝑐𝑘 - diện tích cắt đất đá, m2. 2. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên Giả sử rằng, răng choòng PDC lắp đặt kiểu cứu “góc âm” sẽ cắt đất đá theo hình khối omn và theo Các nghiên cứu về mức độ ảnh hưởng của góc phương của lực 𝑃𝑜𝑝 (Hình 1). Khối này dịch lắp đặt răng choòng PDC α tới nguyên lý và hiệu chuyển theo mặt phẳng om và hai mặt phẳng còn quả phá huỷ đất đá chỉ ra rằng, đối với kiểu góc lắp lại của khối omn, nơi mà chịu tác động của ứng đặt “âm” thì góc lắp đặt răng choòng tối ưu là suất cắt 𝜎𝑐𝑘 . 45÷55°, khi đó choòng phá huỷ đất đá theo Vì vậy, diện tích cắt đất đá được xác định là nguyên lý cắt vỡ, tốc độ cơ học khoan đạt cao, tổng diện tích của mặt cắt trên phẳng om (một nửa trong khi mức độ mòn của răng choòng là thấp diện tích của hình elip có chiều dài trục là p) và hai nhất (Bashkatov, 2010; Soloviev và nnk, 2015; mặt phẳng còn lại của khối omn. Nguyễn Thế Vinh và Nguyễn Tiến Hùng, 2017). 3/2 2 𝑠𝑖𝑛⁡(𝛼−𝛼 ) 𝜋√𝑑𝑝 𝛿𝑝 𝑠𝑖𝑛𝛼+2𝛿𝑝 Nhằm xây dựng công thức xác định tốc độ cơ 𝐴𝑐𝑘 = 1 (6) 2𝑠𝑖𝑛𝛼1 𝑠𝑖𝑛𝛼 học khoan cho choòng PDC, nghiên cứu này đã sử dụng nguyên lý Dalamber nhằm xây dựng và Trong đó: 𝛼1 - góc cắt, độ; 𝛼1 = 𝜋⁄ ⁡−⁡(𝜑⁡+⁡𝜃 ⁡−⁡𝑤 ) nghiên cứu hệ lực tác động lên răng choòng trong 4 𝑓 𝑐 ; 𝜑 - góc nội ma sát, độ; 𝜃𝑓 - góc 2 quá trình phá huỷ đất đá (Hình 1). ma sát giữa răng choòng và một phần đất đá bị Chiếu hệ lực tác động lên răng choòng trên nghiền nát, 𝜃𝑓 = 8 ÷ 13° (Mori và Fumentro, trục Ox, thể xác định lực tác động lên răng choòng 1994);⁡𝑤𝑐 - góc trước (Hình 1), độ; 𝑑𝑝 - đường theo phương ngang như sau: kính của răng choòng (Hình 1), m; 𝛿𝑝 - độ ngập 𝑃𝑜𝑝 = 𝐹2 − 𝐹1 + 𝑁1 𝑠𝑖𝑛𝛼 (1) răng choòng (Hình 1), m. Trong đó: 𝑃𝑜𝑝 - lực tác động lên răng choòng Từ phương trình (5), (6) thu được như sau: theo phương ngang, N; 𝐹2 - lực ma sát tác động lên 𝑁1 = 𝜎𝑐𝑘 (1 + đầu nhọn răng choòng, 𝐹2 = 𝑁2 𝑓; 𝐹1 - lực ma sát 3/2 2 𝑠𝑖𝑛⁡(𝛼−𝛼 ) 𝜋√𝑑𝑝 𝛿𝑝 𝑠𝑖𝑛𝛼+2𝛿𝑝 1 (7) tác động lên mặt phẳng đầu răng choòng, 𝐹1 = 𝑡𝑔𝜑) 2𝑠𝑖𝑛𝛼1 𝑠𝑖𝑛𝛼 𝑁1 𝑓; 𝑁1 - phản lực tác động lên mặt phẳng đầu Độ ngập răng choòng 𝛿𝑝 được xác định như răng choòng, N; 𝑁2 - phản lực tác động lên đầu nhọn răng choòng, N; 𝑓 - hệ số ma sát giữa răng sau (Nguyễn Thế Vinh, Nguyễn Tiến Hùng, 2017): choòng và đất đá; 𝛼 - góc lắp đặt răng choòng, độ. 𝑃𝑝 )2/3 𝛿𝑝 = (2𝐽𝜎 (8) Suy ra: 𝑛 (𝑐𝑡𝑔𝛼+𝑡𝑔𝛼)(1+𝑡𝑔𝜑)√𝑑𝑝 𝑃𝑜𝑝 = 𝑁2 𝑓 − 𝑁1 𝑓 + 𝑁1 𝑠𝑖𝑛𝛼 (2) Trong đó: 𝐽 = (1 + 𝑓𝑠𝑖𝑛2𝛼); 𝜎𝑛 - giới hạn bền nén của đất đá, MPa. Chiếu hệ lực tác động lên răng choòng trên
60 Trương Văn Từ và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(3a), 57 - 64 Tại đây, nghiên cứu đề xuất phương án tính được tính theo công thức sau: tốc độ cơ học khoan theo phương pháp E.F. ℎ = 𝛿𝑝 . 𝑚. 𝑛. 𝑡1 (10) Epshtein (Е.Ф. Эпштей н) cho choòng lưỡi cắt (Neskoromnux, 2017; Spivak và Popov, 1994). Giả Mặt khác, trong quá trình làm việc, các răng sử, răng choòng PDC lắp đặt kiểu “góc âm” có của choòng sẽ bị mòn theo thời gian. Nếu chiều đường kính của răng là 𝑑𝑟 (Hình 2), số cánh của cao mòn của răng là 𝑦𝑜 (Hình 2a), thì độ ngập răng choòng là m, mỗi cánh có số lượng răng PDC là i, choòng theo thời gian sẽ là: tải trọng lên choòng là 𝑃𝑧 , lực dọc trục tác động lên 𝛿𝑟𝑇 = 𝛿𝑝 − 𝑦𝑜 (11) mỗi răng là 𝑃𝑟 . Như vậy, 𝑃𝑧 = 𝑃𝑟 . 𝑚. 𝑖. Với lực dọc trục 𝑃𝑟 . 𝑖 tác động lên cánh choòng Độ sâu khoan được sau 1 vòng quay của thì độ ngập cánh choòng là 𝛿𝑝 , được xác định theo choòng khi bị mòn sẽ là: công thức (8). Tương ứng với đó, độ sâu khoan ℎ𝑜𝑇 = 𝛿𝑟𝑇 . 𝑚 (12) được trong 1 vòng quay của choòng sẽ là: Nếu độ mòn của cánh choòng sau 1 vòng quay ℎ𝑜 = 𝛿𝑝 . 𝑚 (9) là 𝑦, thì giá trị này có thể xác định được bằng Độ sâu khoan được trong khoảng thời gian 𝑡1 phương pháp tính toán thể tích mòn của vật liệu Hình 1. Hệ lực tác động lên răng choòng PDC trong quá trình phá huỷ đất đá Hình 2. Mô hình quá trình cắt đất đá của một răng choòng PDC: a) độ mòn răng choòng mòn theo thời gian; b) lực tác động lên răng choòng khi tạo ra độ ngập trong quá trình phá huỷ đất đá.
2 Trương Văn Từ và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(3a), 57 - 64 61 chế tạo choòng khi nó chịu lực tác động của lực ma 𝑦 2 (𝑐𝑡𝑔𝛼 + 𝑡𝑔𝛼)𝐷. 𝑚 sát trong quá trình phá huỷ đất đá. Thể tích mòn 4 của vật liệu chế tạo choòng sau một vòng quay 𝜋. 𝑘𝑖 . 𝑛. 𝑡1 . 𝑓𝑔 . 𝐷. 𝑃𝑧 . 𝑐𝑜𝑠𝛼𝑖 được xác định như sau: = 2 Suy ra: 𝑦 2 (𝑐𝑡𝑔𝛼 + 𝑡𝑔𝛼)𝐷. 𝑚 𝑉= (13) 4 2𝜋. 𝑘𝑖 . 𝑛. 𝑡1 . 𝑓𝑔 . 𝐷. 𝑃𝑧 . 𝑐𝑜𝑠𝛼𝑖 𝑦=√ (20) Mặt khác, thể tích mòn của vật liệu chế tạo (𝑐𝑡𝑔𝛼 + 𝑡𝑔𝛼)𝑚 choòng khoan tỉ lệ thuận với công của lực ma sát: Với công thức (20), có thể tính được độ mòn 𝑉 = 𝑘𝑖 . 𝐴1 (14) của choòng tại thời điểm bất kỳ trong quá trình Trong đó: 𝑘𝑖 - hệ số mòn thể tích của vật liệu làm việc. Tương ứng như vậy, giá trị độ ngập răng chế tạo choòng khi chịu lực ma sát trong quá trình choòng tại một thời điểm bất kỳ có thể tính được 𝑚3 theo công thức sau: phá huỷ đất đá, 𝑘𝐺.𝑚; 𝐴1 - công của lực ma sát sau một vòng quay của choòng. ℎ𝑜𝑇 = 𝛿𝑟𝑇 . 𝑚 − 𝑦 = 𝛿𝑝 𝑚 − 𝐷/2 2𝜋 2𝜋.𝑘𝑖 .𝑛.𝑡1 .𝑓𝑔 .𝐷.𝑃𝑧 .𝑐𝑜𝑠𝛼𝑖 (21) 𝐴1 = 𝑞𝑖 . 𝑚. 𝑏. 𝑓𝑔 ∫ 𝑅𝑖 . 𝑑𝑅 ∫ 𝑑𝜑 √ (𝑐𝑡𝑔𝛼+𝑡𝑔𝛼)𝑚 0 0 (15) 𝐷2 Nhận thấy, giá trị y thay đổi theo thời gian và 𝐴1 = 𝜋𝑚. 𝑞𝑖 . 𝑏. 𝑓𝑔 4 chiều sâu khoan được trong khoảng thời gian 𝑡1 có Trong đó: 𝑞𝑖 - áp suất tiếp xúc, Pa; 𝑏 - chiều thể xác định như sau: rộng bề mặt chịu lực của cánh choòng, m; 𝑓𝑔 - hệ 𝑑ℎ = ℎ𝑜𝑇 . 𝑛. 𝑑𝑡1 ; ⁡𝑑ℎ = 𝛿𝑝 𝑚𝑛𝑑𝑡1 − số ma sát của rằng choòng với đất đá; D - đường 2𝜋.𝑘𝑖 .𝑛.𝑓𝑔 .𝐷.𝑃𝑧 .𝑐𝑜𝑠𝛼𝑖 (22) kính choòng, m. 𝑛√ (𝑐𝑡𝑔𝛼+𝑡𝑔𝛼)𝑚 √𝑡1 𝑑𝑡1 Áp suất tiếp xúc 𝑞𝑖 phụ thuộc vào dạng profile của cánh choòng và ở mức độ nào đó có thể xác Tương ứng như vậy, chiều sâu khoan trong định được như sau: khoảng thời gian từ 𝑡𝑜 đến 𝑡1 được xác định như sau: 2𝑃𝑧 𝑞𝑖 = 𝑐𝑜𝑠𝛼𝑖 (16) 𝑡 𝑡 𝑚𝑏𝐷 ℎ𝑡𝑜 −𝑡1 = ∫𝑡 1 ℎ𝑜𝑇 . 𝑛. 𝑑𝑡1 = ∫𝑡 1 𝛿𝑝 𝑚𝑛𝑑𝑡1 − 𝑜 𝑜 Như vậy: 𝑡 2𝜋.𝑘𝑖 .𝑛.𝑓𝑔 .𝐷.𝑃𝑧 .𝑐𝑜𝑠𝛼𝑖 ∫𝑡 1 𝑛√ (𝑐𝑡𝑔𝛼+𝑡𝑔𝛼)𝑚 √𝑡1 𝑑𝑡1 𝑜 𝜋𝑓𝑔 𝐷𝑃𝑧 𝑐𝑜𝑠𝛼𝑖 𝐴1 = (17) 2 ℎ𝑡𝑜 −𝑡1 = 𝛿𝑝 𝑚𝑛(𝑡1 − 𝑡0 ) − Công của lực ma sát sau thời gian 𝑡1 với tần số 2 2𝜋.𝑘𝑖 .𝑛.𝑓𝑔 .𝐷.𝑃𝑧 .𝑐𝑜𝑠𝛼𝑖 (23) quay choòng n sẽ là: 3 𝑛√ (𝑐𝑡𝑔𝛼+𝑡𝑔𝛼)𝑚 (√𝑡1 3 − √𝑡0 3 𝐴 = 𝐴1 𝑛𝑡1 Nếu 𝑡𝑜 = 0, thì 𝜋𝑛𝑡1 𝑓𝑔 𝐷𝑃𝑧 𝑐𝑜𝑠𝛼𝑖 (18) 𝐴= 2 ℎ𝑡𝑜 −𝑡1 Trong đó: 𝛼𝑖 - góc tạo bởi tiếp tuyến tại một = 𝛿𝑝 𝑚𝑛𝑡1 điểm bất kỳ với profile của cánh choòng và đường 2 2𝜋. 𝑘𝑖 . 𝑛. 𝑡1 . 𝑓𝑔 . 𝐷. 𝑃𝑧 . 𝑐𝑜𝑠𝛼𝑖 (24) thẳng nằm ngang. − 𝑛𝑡1 √ 3 (𝑐𝑡𝑔𝛼 + 𝑡𝑔𝛼)𝑚 Như vậy, thể tích mòn của choòng được tính như sau: 𝜋𝑘𝑖 𝑛𝑡1 𝑓𝑔 𝐷𝑃𝑧 𝑐𝑜𝑠𝛼𝑖 Mặt khác khi ℎ𝑜𝑇 tiến đến 0, khi đó 𝛿𝑝 𝑚 = 𝑦 𝑉= (19) 2 (Hình 2a): Từ hai phương trình (13) và (19) ta thu được 2𝜋. 𝑘𝑖 . 𝑛. 𝑡1 . 𝑓𝑔 . 𝐷. 𝑃𝑧 . 𝑐𝑜𝑠𝛼𝑖 như sau: 𝛿𝑝 𝑚 = √ (25) (𝑐𝑡𝑔𝛼 + 𝑡𝑔𝛼)𝑚
62 Trương Văn Từ và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(3a), 57 - 64 Giải phương trình (24) với ẩn là 𝑡1 ta xác định khoan, vận tốc cơ học trung bình thực tế, hệ số được thời gian làm việc hiệu quả với một choòng thực nghiệm (Bảng 1). khoan PDC: Theo số liệu Bảng 1, nghiên cứu nay rút ra một số nhật xét như sau: 𝛿𝑝 2 𝑚3 (𝑐𝑡𝑔𝛼 + 𝑡𝑔𝛼) 𝑡𝑛 = (26) - Công thức xác định tốc độ cơ học khoan đối 2𝜋. 𝑘𝑖 . 𝑛. 𝑓𝑔 . 𝑃𝑧 . 𝑐𝑜𝑠𝛼𝑖 với choòng PDC (29) cho kết quả khá chính xác với Như vậy, tổng tiến độ choòng sau tời gian 𝑡𝑛 hệ số thực nghiệm K dao động trung bình trong sẽ là: khoảng 0,79÷0,91; - Mặc dù các loại choòng khoan do các hãng 2 2𝜋.𝑘𝑖 .𝑛.𝑡1 .𝑓𝑔 .𝐷.𝑃𝑧 .𝑐𝑜𝑠𝛼𝑖 khác nhau sản xuất và vận hành với các thông số ℎ𝑡𝑜 −𝑡𝑛 = [𝛿𝑝 𝑚𝑛 − 3 𝑛√ ]𝑡𝑛 (𝑐𝑡𝑔𝛼+𝑡𝑔𝛼)𝑚 chế độ khoan khác nhau, tuy nhiên công thức (29) vẫn cho kết quả tương đối sát với kết quả khoan 𝛿𝑝 2 𝑚4 (𝑐𝑡𝑔𝛼 + 𝑡𝑔𝛼) thực tế; ℎ𝑡𝑜 −𝑡𝑛 = 𝑡 (27) - Khi sử dụng tải trọng lên choòng ở mức cao 6𝜋. 𝑘𝑖 . 𝑓𝑔 . 𝑃𝑧 . 𝑐𝑜𝑠𝛼𝑖 𝑛 (7÷11 tấn) thì vận tốc cơ học tăng đến 292,7% so Như vậy, tốc độ cơ học khoan trung bình có với khi sử dụng tải trọng lên choòng ở mức thấp tính đến yếu tố mòn choòng xác định như sau: (~2 tấn); ℎ𝑡𝑜−𝑡𝑛 - Khi tải trọng lên choòng tăng, hệ số thực 𝑉𝑐ℎ = = 𝑡𝑛 nghiệm K tăng và có xu hướng tiến đến 1. 2 𝛿𝑝 𝑚4 (𝑐𝑡𝑔𝛼+𝑡𝑔𝛼) 2𝜋.𝑘𝑖 .𝑛.𝑓𝑔 .𝑃𝑧 .𝑐𝑜𝑠𝛼𝑖 . (28) 6𝜋.𝑘𝑖 .𝑓𝑔 .𝑃𝑧 .𝑐𝑜𝑠𝛼𝑖 𝛿𝑝 2 𝑚3 (𝑐𝑡𝑔𝛼+𝑡𝑔𝛼)⁡ 4. Kết luận và kiến nghị 𝑉𝑐ℎ = 20𝛿𝑝 𝑚𝑛. Từ những nghiên cứu bên trên có thể đưa ra một số kết luận và kiến nghị như sau: Thực tế tại Việt Nam cho thấy, đối với choòng - Công thức xác định vận tốc cơ học khoan cho PDC khoan trong đất đá trầm tích có đặc tính mềm choòng PDC cho kết quả có độ chính xác cao với hệ dẻo tại địa tầng Mioxen, hầu như răng choòng số sai số từ 0,79 ÷0,91 đối với đối tượng nghiên không bị mòn, các tổn hao răng choòng chủ yếu là cứu (Bảng 1). Đối với các đối tượng khác, để sử sứt mẻ và vỡ răng. Vì vậy, để kiểm chứng lại công dụng công thức này cần tiến hành xác định hệ số thức, nghiên cứu này đã sử dụng công thức tính thực nghiệm riêng; tốc độ cơ học của choòng khi các răng PDC chưa bị - Việc xác định tải trọng lên choòng hợp lý có mòn: ý nghĩa quan trọng và quyết định đến tốc độ cơ 𝑉𝑐ℎ𝑜 = 𝛿𝑝 𝑚𝑛 (m/ph) học khoan; (29) - Việc xây dựng công thức xác định vận tốc cơ 𝑉𝑐ℎ𝑜 = 60𝛿𝑝 . 𝑚. 𝑛.⁡(m/h) học khoan cho choòng PDC cho phép xác định Trong đó: thông số, chế độ khoan tối ưu cho từng điều kiện 𝛿𝑝 = (2𝐽𝜎 𝑃𝑝 )2/3; 𝑛 - tần cụ thể; 𝑛 (𝑐𝑡𝑔𝛼+𝑡𝑔𝛼)(1+𝑡𝑔𝜑)√𝑑𝑝 - Hệ số thực nghiệm K phụ thuộc nhiều vào số quay choòng (v/phút). thông số tải trọng lên choòng, khi tăng tải trọng lên choòng thì hệ số thực nghiệm có xu hướng 3. Kết quả và thảo luận tăng và tiến đến 1; Nghiên cứu này đã sử dụng công thức (29) - Đối với công tác khoan trong địa tầng cùng số liệu đầu vào phù hợp với điều kiện khoan Mioxen thuộc cụm mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi nói các giếng tại cụm mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi nhằm riêng và bể Cửu Long nói chung, nên sử dụng tải tính toán tốc độ cơ học, cụ thể như sau: 𝜎𝑛 = 1,2 trọng lên choòng lớn (>11 tấn) nhằm đạt được MPa; 𝛼 = 75° (theo số liệu thực tế đo được); 𝜑 = vận tốc cơ học khoan cao; 35°; 𝑑𝑝 = 0,025 m; 𝑓 = 0,1. Sau đó, tiến hành - Cần tiếp tục nghiên cứu và kiểm toán công thống kê, xử lý các số liệu thực tế của 3 giếng thức bằng cách sử dụng nhiều hơn số liệu đầu vào khoan 406 - RCDM, 404RC, 420RC thuộc cụm mỏ và đầu ra thực tế nhằm xác định chính xác hệ số Nam Rồng - Đồi Mồi và thu được thông số chế độ thực nghiệm của từng vùng mỏ;
2 Trương Văn Từ và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(3a), 57 - 64 63 Bảng 1. Tốc độ cơ học khoan được tính theo công thức (28) và thực tế của các giếng khoan tại cụm mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi Thông số chế độ Vận tốc Vận tốc Hệ số Giếng khoan Loại choòng khoan cơ học lý cơ học thực Địa tầng Mã hiệu Khoảng Hãng sản n thuyết thực tế nghiệm Mã hiệu P (tấn) giếng khoan (m) xuất (v/phút) (m/h) (m/h) K Baker 406 - RCDM 2000÷2300 Mioxen QD605X 135 11,1 49,1 44,9 0,91 Hunges Baker 404 - RC 2000÷2300 Mioxen QD605X 165 6,9 63,9 52,7 0,82 Hunges 420 - RC 2000÷2300 Mioxen MRS519HBPX Smith 130 2,18 22,8 18 0,79 - Tiếp tục nghiên cứu công thức vận tốc khoan bằng hệ thống lái chỉnh xiên hoạt động theo cơ học đối với trường hợp có tính đến độ mòn của nguyên tắc đẩy choòng. Hội nghị khoa học kỷ răng choòng theo thời gian (28) dựa trên số liệu niệm 30 năm khai thác dầu từ đá móng Bạch thu thập thực tế về tiến độ choòng, sau đó xác định Hổ. 311-317. vận tốc cơ học khoan trung bình; Neskoromnux V. V., Borisov K. I., (2013). Phân tích quá trình cắt đất đá của răng choòng PDC. Đóng góp của các tác giả Tạp chí ĐH Tổng hợp Tomsk. Số 1. 191-195. Tác giả Trương Văn Từ lên kế hoạch, tiến Нескоромных В.В., Борисов К.И (2013). hành thu thập, xử lý số liệu và kiểm tra tiến độ Аналитическое исследование процесса công việc. Nguyễn Tiến Hùng tiến hành phân tích резания - скалывания горной породы lý thuyết, đưa ra mô hình lực tác động lên răng долотом с резцами PDC. Известия choòng PDC trong quá trình phá huỷ đất đá. Vũ Томского политехнического университета. Hồng Dương thu thập số liệu và chỉnh sửa nội Томск: Томский политехнический dung. университет. No1. 191 - 195. Tài liệu tham khảo Neskoromnux V. V., (2017). Nguyên lý phá huỷ đất đá trong công tác khoan. ĐH Quốc Gia Bashkatov D. N., (2010). Biện giải góc lắp đặt Siberia. 336 trang. Нескоромных В.В., (2017). răng choòng lưỡi cắt. Tạp chí KHKT “Kỹ sư Разрушение горных пород при бурении dầu khí”. Số 3. 9-23. Башкатов Д.Н. скважин. Сибирский федеральный Обоснование угла установки резцов в университет. Красноярск, 336 с. долотах лопастного типа. Инженер- нефтяник. -No 3. -C. 9-23. Mori V., Fumentro D., (1994). Cơ lý đất đá trong thăm dò và khai thác dầu khí. Bản dịch. NXB: Nguyễn Thế Vinh, Nguyễn Tiến Hùng (2017). Hoà Bình. 195 trang. Мори В., Фурментро Д Determining the back rake angle of PDC (1994). Механика горных пород cutters for drilling through heterogeneous применительно к проблемам разведки и rock at miocene and oligocene formations, добычи нефти. Перевод с французского и Nam Rong - Doi Moi reservoir. Tạp chí KHKT английского под ред. чл. - кор. РАН Н. М. Mỏ - Địa chất, Số 5. 123 - 127. Проскурякова. М.: Мир. 195 c. Nguyễn Tiến Hùng , Nguyễn Thế Vinh , Doãn Thị Soloviev N. V., Nguyễn Tiến Hùng, (2015). Công Trâm , Nguyễn Văn Thành, (2018). Ảnh hưởng nghệ khoan dầu khí tại các mỏ thuộc Xí nghiệp của góc lắp đặt răng tới tuổi thọ của lưỡi Liên doanh Việt - Nga. Tạp chí KHKT “Kỹ sư khoan hợp kim cứng. ERSD 2018. 32-35. dầu khí”. Số 5. 45-49. Соловьев Н.В., Нгуен Nguyễn Thế Vinh, Nguyễn Tiến Hùng, Nguyễn Тиен Хунг (2015). Разработка элементов Trần Tuân, Nguyễn Văn Thành, (2018). Đặc эффективной технологии бурения điểm mòn răng choòng khi khoan định hướng скважин на месторождениях углеводородов предприятия
64 Trương Văn Từ và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(3a), 57 - 64 «Вьетсовпетро». Научно - технический параметров долот режуще-скалывающего журнал «Инженер - нефтяник», №5. Санкт дей ствия. Научно-технический журнал Петербург. 45 - 49. «Инженер- нефтяник». - No3. -C. 16-25. Soloviev N. V., Arsentiev U. A., Nguyễn Tiến Hùng, Spivak A. I., Popov A. N., (1994). Nguyên lý phá (2015). Biện giải các thông số kỹ thuật của huỷ đất đá trong khoan. NXT: Lòng Đất. 257 choòng lưỡi cắt. Tạp chí KHKT “Kỹ sư dầu khí”. trang. Спивак А.И., Попов А. Н. (1994). Số 5. 45-49. Соловьев Н.В., Арсентьев Ю.А., Разрушение горных пород при бурении Нгуен Тиен Хунг, (2015). Теоретический скважин. Недра -Москва. - 257 с. метод обоснования конструктивных