che do khoan - chuong 3

22
CHƯƠNG 3 CHẾ ĐỘ KHOAN Chế độ khoan là tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng đến chỉ tiêu khoan. Các yếu tố đó thường gọi là thông số chế độ khoan, nó bao gồm: - Áp lực đáy( tải trọng lên choòng), G c - Tốc độ quay của choòng, n - Lưu lượng nước rửa, Q - Chất lượng nước rửa (tỷ trọng, độ nhớt, độ thải nước,ứng suất cắt tĩnh...) Chế độ khoan nào đạt được các chỉ tiêu cao nhất về khối lượng và chất lượng thì gọi là chế độ khoan hợp lý (hoặc chế độ khoan tối ưu). Trong thực tế thường phải khoan lấy mẫu, khoan trong điều kiện địa chất phức tạp (sập lở, mất nước...) hoặc khoan mở lỗ, khoan lệch sang lỗ mới... Chế độ khoan dùng trong các trường hợp đó gọi là chế độ khoan đặc biệt. 3.1 CHỌN PHƯƠNG PHÁP KHOAN VÀ THIẾT BỊ DẪN ĐỘNG Trong khoan dầu khí thông thường sử dụng ba phương pháp khoan. Khoan rôto, khoan tuabin, khoan bằng động cơ điện. Nhưng chủ yếu sử dụng hai phương pháp đầu. ChÕ ®é khoan 50

Upload: truongsithanh

Post on 16-Jan-2016

218 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

khoan dau khi

TRANSCRIPT

Page 1: Che Do Khoan - Chuong 3

CHƯƠNG 3

CHẾ ĐỘ KHOAN

Chế độ khoan là tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng đến chỉ tiêu khoan. Các yếu

tố đó thường gọi là thông số chế độ khoan, nó bao gồm:

- Áp lực đáy( tải trọng lên choòng), Gc

- Tốc độ quay của choòng, n

- Lưu lượng nước rửa, Q

- Chất lượng nước rửa (tỷ trọng, độ nhớt, độ thải nước,ứng suất cắt tĩnh...)

Chế độ khoan nào đạt được các chỉ tiêu cao nhất về khối lượng và chất lượng

thì gọi là chế độ khoan hợp lý (hoặc chế độ khoan tối ưu). Trong thực tế thường phải

khoan lấy mẫu, khoan trong điều kiện địa chất phức tạp (sập lở, mất nước...) hoặc

khoan mở lỗ, khoan lệch sang lỗ mới... Chế độ khoan dùng trong các trường hợp đó

gọi là chế độ khoan đặc biệt.

3.1 CHỌN PHƯƠNG PHÁP KHOAN VÀ THIẾT BỊ DẪN ĐỘNG

Trong khoan dầu khí thông thường sử dụng ba phương pháp khoan. Khoan

rôto, khoan tuabin, khoan bằng động cơ điện. Nhưng chủ yếu sử dụng hai phương

pháp đầu.

3.1.1 Các yếu tố cơ bản để chọn phương pháp khoan

Các yếu tố cơ bản để lựa chọng phương pháp khoan đó là:

- Độ sâu và hình dạng thân lỗ khoan,

- Tính chất cơ lý của đất đá khoan qua.

Trình độ kỹ thuật khoan hiện đại cho phép khoan bằng Tuabin đến độ sâu

40004500 m. Nguyên nhân hạn chế chiều sâu làm việc của tuabin là do điều kiện

làm việc của máy bơm.

ChÕ ®é khoan 50

Page 2: Che Do Khoan - Chuong 3

Ít khi gặp những vùng mà toàn bộ mặt cắt địa chất của nó có điều kiện lý

tưởng cho một phương pháp khoan. Thông thường các đoạn thích hợp với khoan

rôto lại nằm xen kẽ với các đoạn thích hợp với khoan tuabin.

Trong trường hợp đó tốt nhất là chọn phương pháp khoan phối hợp. Để xác

định các đoạn khoan bằng rôto và tuabin nên tiến hành khoan đồng thời hay lần lượt

hai hoặc bốn lỗ khoan, một (hoặc hai) lỗ khoan từ đầu đến cuối bằng tuabin và một

(hoặc hai lỗ) chỉ khoan bằng rôto. So sánh kết quả khoan từng đoạn của các lỗ

khoan này, chúng ta sẽ xác định được ranh giới sử dụng các phương pháp khoan để

đạt hiệu quả khoan cao.

Kinh nghiệm nhiều năm đã chỉ ra rằng khi khoan nghiêng định hướng thì

chỉ nên dùng phương pháp khoan tuabin, vì phương pháp này đạt các chỉ tiêu kinh

tế, kỹ thuật cao hơn phương pháp khoan rôto có dùng máng xiên.

3.1.2 Chọn thiết bị dẫn động

Thông thường khi khoan khai thác thì dẫn động bằng động cơ điện, còn khi

khoan thăm dò thì bằng động cơ đốt trong.

Khoan dẫn động bằng điện rẻ hơn nhiều so với dẫn động bằng động cơ đốt

trong. Máy khoan chạy bằng điện lắp ráp nhẹ nhàng và đơn giản hơn, trong quá

trình khoan không cần vận chuyển một khối lượng dầu mỡ rất lớn, số người phục

vụ ít hơn. Vì vậy yếu tố cơ bản để chọn thiết bị dẫn động là vùng tiến hành khoan có

nguồn điện năng hay không. Nếu khoan ở gần mạng điện công nghiệp và việc dẫn

điện đến khoan trường không chi phí nhiều thì nên dẫn động bằng điện ngay cả với

lỗ khoan riêng lẻ.

3.2 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ HIỆU QỦA KHOAN GIẾNG

Hiệu quả của quá trình khoan giếng được đánh giá qua những chỉ tiêu kinh

tế, kỹ thuật về khối lượng và chất lượng.

3.2.1 Các chỉ tiêu cơ bản về chất lượng

ChÕ ®é khoan 51

Page 3: Che Do Khoan - Chuong 3

Các chỉ tiêu về chất lượng bao gồm:

- Bảo đảm độ thẳng đứng hoặc hướng đã định của lỗ khoan,

- Không làm ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của tầng sản phẩm,

- Phải đạt đến tầng sản phẩm cuối cùng của giếng khoan ở chiều sâu thiết kế.

Các chỉ tiêu về khối lượng bao gồm:

- Vận tốc cơ học của choòng khoan:

(3.1)

trong đó hc, tc: Chiều sâu khoan được và thời gian khoan của choòng.

- Vận tốc hiệp:

(3.2)

trong đó tnt : Thời gian nâng thả cột cần khoan và thay choòng.

- Vận tốc kỹ thuật:

(3.3)

trong đó

ts: Thời gian sản xuất,

tt: Thời gian để thực hiện các công tác đặc biệt trong lỗ khoan (chống ống,

trám xi măng, thực hiện các phép đo trong lỗ khoan, gia công dung dịch...),

H: Chiều sâu giếng.

- Vận tốc thương mại:

(3.4)

trong đó

tf: Thời gian phi sản xuất (thời gian thực hiện các công tác không cần thiết

cho công tác khoan, như giải quyết các sự cố kỹ thuật, sửa chữa thiết bị và dụng cụ

khoan. Ngừng làm việc do thiếu nhiên liệu, vật tư hoặc công tác tổ chức khác)

t: Tổng thời gian để khoan giếng, từ khi bắt đầu đến khi kết thúc.

ChÕ ®é khoan 52

Page 4: Che Do Khoan - Chuong 3

- Giá thành một mét khoan:

(3.5)

trong đó

Cc: Giá thành của choòng khoan,

C0: Giá thành trong một giờ làm việc của thiết bị khoan bao gồm:

- Bảo dưỡng thiết bị,

- Tiền sửa chữa cần khoan, tuabin, bảo quản thiết bị,

- Tiền năng lượng và nhiên liệu.

- Lương công nhân và chi phí gián tiếp.

3.3 ẢNH HƯỞNG CÁC THÔNG SỐ CHẾ ĐỘ KHOAN ĐẾN CHỈ TIÊU LÀM

VIỆC CỦA CHOÒNG.

Phá huỷ là một quá trình rất phức tạp do đó có một sự liên hệ chặt chẽ giữa

các thông số của chế độ khoan, để phân tích ảnh hưởng các thông số chế độ khoan

đến chỉ tiêu làm việc của choòng, chúng ta tiến hành phân tích riêng biệt từng thông

số trên cơ sở giữ các thông số khác không đổi. Ở đây chúng ta chỉ xét ảnh hưởng

của 3 thông số chính là tải trọng đáy, số vòng quay của choòng, các thông số thuỷ

lực.

3.3.1 Ảnh hưởng của tải trọng đáy

Phá huỷ đất đá ở đáy lỗ khoan là kết quả ấn đột của răng choòng vào đất đá

và sự chuyển dời trên mặt phẳng đáy của choòng khoan (chuyển động quay). Độ

ngập của răng choòng phụ thuộc vào tải trọng chiều trục, độ cứng của đất đá, hình

dạng và độ mòn của răng. Tải trọng càng lớn thì chiều sâu ngập càng lớn. Như vậy

tải trọng càng tăng thì vận tốc cơ học càng tăng.

Tải trọng riêng:

(3.6)

ChÕ ®é khoan 53

Page 5: Che Do Khoan - Chuong 3

Với Atx: Diện tích tiếp xúc của răng choòng với đất đá.

Để xét sự ảnh hưởng của tải trọng đến chỉ tiêu làm việc của

choòng ta giữ n=const ta thu được đồ thị như hình 3.1

Vch

Q3

C3

Q2

Q1

C2

C1

B A

O GA GB Gr

Hình 3.1 ảnh hưởng của tải trọng riêngđến vận tốc cơ học khoan

- Nếu tải trọng riêng nhỏ hơn độ

cứng của đất đá (Grđ, đoạn OA) đất đá

bị phá ở miền phá huỷ bề mặt. Trong

miền này sự tăng của Vch và tăng tải trọng

đáy theo một đường thẳng rất thấp, hiệu

quả phá huỷ đất đá rất thấp, choòng bị

mòn nhanh.

- Khi Gr>đ , Đất đá bị phá huỷ

trong phạm vi của miền phá huỷ thể tích.

Trong phạm vi này Vch tăng lên rất nhanh

với sự gia tăng của tải trọng theo đường

BC. Trong miền này năng lượng để phá huỷ đất đá cũng ít hơn. Vận tốc mài mòn

của choòng cũng bé hơn.

- Giữa hai miền này là miền phá huỷ do hiện tượng mỏi, đườngcong AB.

Nếu theo dõi tải trọng riêng tại điểm C, vận tốc cơ học sẽ tăng rất chậm và có

xu hướng giảm. Nguyên nhân khi tăng Gr lưu lượng Q không đủ để rửa

sạch đáy lỗ

hc Vch

O Gc

a. Khoan rôto

hc

n Vch

O Gc

b. Khoan tuabin

ChÕ ®é khoan 54

Page 6: Che Do Khoan - Chuong 3

Hình 3.2 Ảnh hưởng của tải trọng đáy đối với tốc độ cơ học khoan và số mét khoan được của choòng

khoan. Đất đá bị phá huỷ ứ lại ở đáy và làm giảm độ ngập của răng choòng vào đất

đá. Do đó vận tốc cơ học không tăng lên được và có xu hướng giảm dần. Khi nghiên

cứu về tiến độ của choòng theo tải trọng ở các phương pháp khoan rôto và tuabin ta

có đồ thị như hình 3.2 .

3.3.2 Ảnh hưởng của số vòng quay

Kết quả nghiên cứu của Sreynhev đã chỉ ra rằng, khi khoan bằng choòng chóp

xoay, nếu tăng số vòng quay n thì độ sâu ngập của răng choòng giảm xuống. Tăng

số vòng quay sẽ làm tăng số lần va đập của răng choòng xuống đất đá. Yếu tố này

và yếu tố khác sẽ làm tăng hiệu suất làm việc của choòng, nhưng lại làm giảm tuổi

thọ của nó rất nhiều. Như vậy khi tăng tốc độ quay của choòng chóp xoay thì tốc độ

cơ học khoan có thể tăng lên hoặc giảm xuống, tuỳ theo yếu tố nào (trong các yếu tố

nói trên) có ưu thế hơn trong điều kiện đã cho.

Khi khoan đá dòn hoặc dòn dẻo mà “hệ số dẻo “ không lớn thì tốc độ cơ học

khoan cực đại có thể đạt được với số vòng quay rất lớn (hàng ngàn vòng trong một

phút). Còn đối với đất đá dẻo, đặc biệt là đất đá không bị phấ huỷ ròn thì tốc độ cơ

học cực đại đạt được số vòng quay nhỏ.

3.3.3 Ảnh hưởng của các thông số thuỷ lực

Hai chức năng quan trọng nhất của dung dịch khoan là:

- Rửa sạch đáy lỗ khoan,

- Vận chuyển đất đá phá huỷ ở đáy lỗ khoan lên mặt đất.

Qua chức năng thứ hai chúng ta hiểu rằng cần phải thực hiện một tuần hoàn

dung dịch khoan với lưu lượng, vận tốc vòi phun và tính chất của dung dịch đảm

bảo tách và cuốn sạch mùn khoan ở đáy một cách nhanh chóng. Trong trường hợp

này vận tốc cơ học sẽ là cực đại. Trường hợp ngược lại là dưới đáy lỗ khoan sẽ tích

luỹ mùn khoan gây nên bít choòng, giảm chiều sâu ngập của răng và vận tốc cơ học

sẽ giảm. Tóm lại chúng ta phải sử dụng một lưu lượng và vận tốc vòi phun lớn để

đảm bảo rửa sạch đáy lỗ khoan.

ChÕ ®é khoan 55

Page 7: Che Do Khoan - Chuong 3

3.3.3.1 Ảnh hưởng riêng biệt của lưu lượng và vận tốc vòi phun

Ảnh hưởng của lưu lượng: Giữ n = const, Gc = const, ta nhận thấy rằng

vận tốc cơ học tăng với sự tăng của Q. Với một giá trị nào đó thì V ch không tăng

nữa (hình 3.3) bởi vì chúng đã thoả mãn với một tải trọng và số vòng quay không

đổi.

Biến thiên giữa vận tốc cơ học và lưu lượng theo công thức sau:

(3.7)

trong đó a, b: Các hằng số phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất

đá, tải trọng đáy, số vòng quay và từng loại cấu trúc của choòng.

Vch

Q

Hình 3.3 Ảnh hưởng của lưu lượng tới vận tốc cơ học của choòng

Vch

70 100 Vj(m/s)

Hình 3.4 Ảnh hưởng của vận tốc tia phun tới vận tốc cơ học của choòng

Ảnh hưởng của vận tốc vòi phun (Vj): Qua việc tăng vận tốc của tia

dung dịch ra khỏi vòi phun ở choòng. Ngay cả trong lúc giữ Q=const vận tốc cơ học

cũng tăng lên, khi Vj=70 80m/s nó có tác dụng tách các mảng đất đá đã bị phá

huỷ ở đáy lỗ khoan. Tăng Vj có hiệu lực tốt hơn tăng Q bởi vì Vj còn có tác dụng

không cho mùn khoan bịt choòng. Chúng ta thấy rằng tăng Vj quá lớn thì Vch tăng

không đáng kể và đưa đến tổn thất áp suất lớn ở choòng (hình 3.4).

3.3.3.2 Ảnh hưởng phối hợp giữa Q và Vj

Người ta nghiên cứu sự phối hợp giữa Q và V j dưới dạng các thông số lực

đập thuỷ lực và công suất thuỷ lực ở choòng.

Lực đập thuỷ lực:

ChÕ ®é khoan 56

Page 8: Che Do Khoan - Chuong 3

(3.7)

trong đó

v2, v1 là vận tốc của dung dịch trước và sau va chạm,

: Khối lượng riêng của dung dịch,

m: Khối lượng dung dịch.

Trước khi va đập vận tốc vòi phun là v2, sau khi va đập vận tốc v1 không đáng

kể do đó có thể viết:

Fj = QVj (3.8)

Qua thực nghiệm ta thấy rằng vận tốc cơ học tăng rất nhanh với QVj đến

một giá trị nào đó thì tăng ít.

Công suất thuỷ lực ở choòng

Nt = QPc (3.9)

trong đó

Pc: Tổn thất áp lực ở choòng khoan

(3.10)

: Hệ số lưu lượng ở vòi, = 0,920,98).

Do đó:

(3.11)

Như vậy Vch tăng tỷ lệ với của Nt do đó tăng tỷ lệ với tích QVj2.

3.4 THIẾT KẾ CHẾ ĐỘ KHOAN

Qua thiết kế chế độ khoan chúng ta hiểu rằng đó là chọn và tính toán các

thông số chế độ khoan một cách hợp lý.

Xuất phát từ yêu cầu cơ bản là phải khoan lỗ khoan với thời gian ngắn nhất,

chất lượng cao và tiết kiệm vật tư. Trước khi chọn chế độ khoan cần phải:

ChÕ ®é khoan 57

Page 9: Che Do Khoan - Chuong 3

- Nghiên cứu cẩn thận các điều kiện địa chất (địa tầng, kiến tạo) của vùng sẽ

khoan và tính chất cơ lý của đất đá.

- Dự kiến các đoạn có thể xẩy ra hiện tượng phức tạp (sập lở, mất nước,

phun...) và xác định áp lực của vỉa khai thác.

- Nghiên cứu khả năng cong tự nhiên của giếng khoan, các biện pháp phòng

cong đã áp dụng, hiệu quả của các phương pháp đó.

- Tuỳ theo điều kiện địa chất mà:

+ Chọn nước rửa, xác định các thông số của nó để khoan các tầng khác

nhau,

+ Chọn phương pháp khoan cho từng đoạn,

+ Chọn loại choòng để khoan các tầng.

Nếu khoan ở vùng mà trước đây chưa có khoan sâu thì phải dựa vào kết quả

khoan ở các vùng có điều kiện địa chất tương tự mà xác định các yếu tố nói trên.

Tuỳ theo phương pháp khoan, tính chất đất đá, chất lượng nước rửa, kiểu

choòng khoan đã chọn mà xác định Gc, Q và n. Khi đó dù phương pháp khoan nào

cũng cần thoả mãn các yêu cầu sau:

- Tận dụng tốt nhất khả năng của bộ máy khoan.

- Chọn nước rửa có tỷ trọng, độ nhớt và ứng suất cắt tĩnh bé nhất nếu có thể.

- Lưu lượng nước rửa phải đủ rửa sạch đáy lỗ khoan và đưa mùn khoan lên

mặt đất.

Vì rằng, việc chọn chế độ khoan hợp lý phụ thuộc vào phương pháp khoan

nên chúng ta cần xét từng phương pháp một.

3.4.1 Thiết kế chế độ khoan tuabin

3.4.1.1 Xác định lưu lượng bơm

Ở đầu đoạn khoan thiết kế chúng ta có thể tính toán lơu lượng lớn nhất cho

phép Qmax theo công thức sau:

ChÕ ®é khoan 58

Page 10: Che Do Khoan - Chuong 3

(3.12)

trong đó

N: Công suất truyền của bơm,

b: Hiệu suất của bơm,

: trọng lượng riêng của dung dịch khoan,

L: Chiều sâu của đoạn tính toán,

A: Hệ số tổn thất áp suất không phụ thuộc vào chiều dài cần khoan,

A= abm + acnlcn + ac (3.13)

abm: Tổn hao áp suất bề mặt,

ac : Tổn thất áp suất ở các lỗ thoát nước của choòng,

acn: Tổn hao áp suất ở cần nặng,

Ap: Hệ số áp suất của tuabin,

B: Là hệ số tổn thất áp suất ở hệ thống tuần hoàn phụ thuộc vào chiều dài cần

khoan.

(3.14)

avx: Tổn hao áp suất trong khoảng không vành xuyến.

Đồng thời chúng ta cũng tính lưu lượng tối thiểu Qmin đảm bảo rửa sạch đáy lỗ

khoan và nâng hạt mùn khoan lên mặt đất theo công thức:

Qmin = 0,785.103(Dc2 - D2)vmin (3.15)

ở đây

Dc,D: Đường kính choòng và đường kính cần khoan

vmin: Vận tốc tối thiểu để nâng mùn khoan lên mặt.

Lưu lượng chúng ta chọn sẽ nằm trong khoảng Qmin< Q < Qmax từ đây kết hợp

với đặc tính kỹ thuật của máy bơm dung dịch để chọn Q cần thiết. Sau khi chọn Q,

tính toán chiều sâu cho phép khoan với lưu lượng đã chọn theo công thức:

(3.16)

ChÕ ®é khoan 59

Page 11: Che Do Khoan - Chuong 3

Nếu chiều sâu cho phép tính toán nhỏ hơn chiều sâu thiết kế thì kết hợp với

đặc tính của máy bơm ta chọn một lưu lượng nhỏ hơn lưu lượng trước đã chọn

nhưng vẫn nằm trong khoảng Qmax và Qmin. Rồi tính Lcf với lưu lượng sau vừa chọn,

và cứ thế cho đến khi Lcf đạt tới chiều sâu thiết kế.

3.4.1.2 Xác định tải trọng chiều trục

Trước khi chọn tải trọng chiều trục Gc cần phải xác định các tải trọng sau

đây:

- Tải trọng G1 (tải trọng bé nhất đảm bảo cho choòng phá huỷ đất đá trong

miền phá huỷ thể tích):

G1 F. (3.17)

với F: Diện tích tiếp xúc của răng choòng với đất đá ở đáy lỗ khoan,

(3.18)

nz: Hệ số phủ của răng, nz = 1,052.

b: Biên dạng răng.

- Tải trọng G2:

G2= GT.Dc (3.19)

trong đó GT: Tỷ tải trọng (tải trọng trên một cm đường kính choòng).

- Tải trọng G3 (tải trọng lớn nhất cho phép tác dụng lên choòng) thông thường

do nhà sản xuất quy định (có thể tra bảng).

- Tải trọng G4 (tải trọng chọn lọc ngoài thực tế theo số liệu thống kê của các lỗ

khoan y cho năng suất khoan cao nhất.

- Tải trọng hãm tuabin Gf: Được xác định như sau:

(3.20)

ChÕ ®é khoan 60

Page 12: Che Do Khoan - Chuong 3

trong đó

Gth = Gth' + Gq (3.21)

Gth': Lực thuỷ lực do tổn thất áp lực ở ổ tựa chính,

Gth' = a0Q2 (3.22)

ao: Hệ số tỷ lệ thuận, phụ thuộc vào loại tuabin và loại choòng sử dụng,

Gq: Trọng lượng phần quay (trục tua bin, đĩa rôto, choòng khoan),

Mf: Mô men hãm tua bin,

Mf = 2AMQ2 (3.23)

Mr: Tỷ mômen (sự tăng mômen của tuabin khi tải trọng tăng lên một đơn vị),

Mr = 515 KG.m/tấn.

: Hệ số ma sát ở ổ tựa,

rô: Bán kính ma sát của ổ tựa,

Sau khi xác định được tải trọng hãm tuabin Gf chúng ta xác định tiếp tải trọng

đảm bảo cho tuabin đạt công suất cực đại:

GN = (0,60,7) Gf (3.24)

Ta sẽ chọn tải trọng đáy Gc theo các điều kiện sau:

G1< Gc < G3, Gc G2, G G4, G GN

(3.25)

3.4.1.3 Xác định số vòng quay

Số vòng quay trong khoan tua bin được xác định theo công thức:

(3.26)

trong đó

nkt : Số vòng quay không tải,

nkt= 2AnQ (3.27)

Mc: Mô men quay của choòng khoan,

ChÕ ®é khoan 61

Page 13: Che Do Khoan - Chuong 3

Mc= 4,53k.Gc.Dc (3.28)

k: Hệ số tính đến sự mòn của các chóp xoay,

choòng cũ: k = 0,20,3

choòng mới: k= 0,1 0,2

Mô: Mô men quay ổ tựa,

Mô = rôGth - G (3.29)

G: Phản áp đáy, G = Gc

AM, An: Các hệ số của tua bin.

3.4.2 Thiết kế chế độ khoan rôto

3.4.2.1 Xác định lưu lượng bơm

Cũng như khoan tuabin chúng ta cũng cần xác định Qmax ở đầu khoảng thiết

kế theo công thức:

(3.30)

và Qmin theo công thức 3.15, sau đó dựa vào đặc tính kỹ thuật của bơm để chọn Q

trong khoảng Qmax và Qmin.

Với lưu lượng Q đã chọn ta có thể xác định chiều sâu cho phép khoan với lưu

lượng đó theo công thức:

(3.31)

Nếu Lcf chưa đạt đến chiều sâu thiết kế, thì chọn lưu lượng bé hơn nhưng vẫn

nằm trong giới hạn Qmax >Q >Qmin , và tiếp tục làm như vậy cho đến khi Lcf đạt tới

chiều sâu thiết kế.

3.4.2.2 Xác định tải trọng đáy

Tương tự như khoan tuabin để xác định tải trọng đáy, chúng ta cũng xác định

các tải trọng G1, G2, G3, G4 theo các biểu thức (3.17)(3.19). sau đó chọn Gc thoả mãn

các điều kiện:

ChÕ ®é khoan 62

Page 14: Che Do Khoan - Chuong 3

G1< Gc < G3, Gc G2, G G4, (3.32)

3.4.2.3 Chọn số vòng quay

Khi xác định số vòng quay hợp lý của choòng, chúng ta căn cứ vào kinh

nghiệm khoan trước đó tại vùng theo phương pháp thống kê. Và cần phải tính đến

sự hạn chế do độ bền của cột cần khoan và công suất truyền lực cho choòng. Người

ta chọn số vòng quay trong một phút của choòng khi khoan rôto nằm trong khoảng

90300 m/s.

Chọn số vòng quay cũng chủ yếu dựa vào số tốc độ của máy khoan. Thông

thường máy khoan có nhiều tốc độ, mỗi tốc độ tương ứng với một số vòng quay

nhất định. Dựa vào công suất của thiết bị, số vòng quay ở từng tốc độ mà chúng ta

có thể tính được chiều sâu chuyển tốc độ của bàn quay rôto.

Trên cơ sở phương trình cân bằng công suất:

Nrôto = Nbm + Nkt + Nc (3.33)

trong đó

Nbm: Công suất tiêu hao trên mặt,

Nbm = a1n + a2n2 (3.34)

a1, a2: Các hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào kiểu truyền động tới bàn rôto,

Nkt: Công suất quay cột cần khoan không tải,

Nkt = C..D2.n1,7.L (3.35)

n: Tốc độ quay của bàn rôto

C: Hệ số phụ thuộc vào độ cong của thân giếng,

L: Chiều dài cần khoan,

Nc: Công suất tiêu hao cho choòng phá huỷ đất đá,

Nc= 34,2. 10-4.k.Gc.Dc.n (3.36)

k: Hệ số phụ thuộc vào độ mài mòn của choòng

ChÕ ®é khoan 63

Page 15: Che Do Khoan - Chuong 3

Thay (3.34), (3.35), (3.36) vào (3.33) ta được phương trình xác định chiều sâu

cho phép chuyển tốc độ của bàn quay rôto

(3.37)

Nếu chiều sâu lỗ khoan lớn hơn chiều sâu cho phép thì hải chuyển sang tốc độ

có số vòng quay bé hơn.

ChÕ ®é khoan 64