1. TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM
KHOA DẦU KHÍ
------------------
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ
SỬ DỤNG THIẾT BỊ KHOAN XIÊN TẠI MỎ BẠCH HỔ”
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
KS. Vũ Thế Quang, PVU
KS. Vũ Mạnh Tuấn, PVEP POC
Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2016
SV THỰC HIỆN:
Nguyễn Văn Phú
MSSV: 02PET110157
Lớp: K2KKT
Lê Trọng Quý
MSSV: 02PET110158
Lớp: K2KKT
Hoàng Minh Tân
MSSV: 02PET110161
Lớp: K2KKT

2. Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2016
TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM
KHOA DẦU KHÍ
------------------
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ
SỬ DỤNG THIẾT BỊ KHOAN XIÊN TẠI MỎ BẠCH HỔ”
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
KS. Vũ Thế Quang, PVU
KS. Vũ Mạnh Tuấn, PVEP POC
SV THỰC HIỆN:
Nguyễn Văn Phú
MSSV: 02PET110157
Lớp: K2KKT
Lê Trọng Quý
MSSV: 02PET110158
Lớp: K2KKT
Hoàng Minh Tân
MSSV: 02PET110161
Lớp: K2KKT
Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2016

3. PHIẾU GIAO ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Họ & tên sinh viên: Nguyễn Văn Phú, MSSV: 02PET110157
Lê Trọng Quý, MSSV: 02PET110158
Hoàng Minh Tân, MSSV: 02PET110161
Chuyên ngành: Khoan – Khai thác Dầu Khí
Lớp: K2-KKT
1. Tên đồ án: “Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị khoan xiên tại
mỏ Bạch Hổ”.
2. Nhiệm vụ:
 Nghiên cứu và tổng hợp các phương pháp khoan xiên đang được Vietsovpetro áp
dụng hiện nay tại mỏ Bạch Hổ.
 Chỉ ra các sự cố hay gặp phải trong quá trình khoan xiên.
 Nghiên cứu và đưa ra giải pháp để cải thiện hiệu quả thiết bị khoan xiên.
3. Ngày giao đồ án: Ngày 13 tháng 03 năm 2016
4. Ngày hoàn thành đồ án: Ngày 23 tháng 05 năm 2016
5. Cán bộ hướng dẫn:
 KS. Vũ Thế Quang, đơn vị công tác: PVU
 KS. Vũ Mạnh Tuấn, đơn vị công tác: PVEP POC
Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày 13, tháng 03, năm 2016
TRƯỞNG KHOA
(Ký và ghi rõ họ tên)
TRƯỞNG BỘ MÔN
(Ký và ghi rõ họ tên)
NGƯỜI HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM
KHOAN DẦU KHÍ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

4. i
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM
KHOA DẦU KHÍ
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do - Hạnh phúc
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN MÔN HỌC
(Dành cho người phản biện)
Tên đề tài: “Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị khoan xiên tại mỏ
Bạch Hổ”.
Tên sinh viên: Nguyễn Văn Phú, MSSV: 02PET110157
Lê Trọng Quý, MSSV: 02PET110158
Hoàng Minh Tân, MSSV: 02PET110161
Chuyên ngành: Khoan Khai Thác Dầu Khí Khoá: II
Họ và tên người phản biện:
I. PHẦN NHẬN XÉT
1. Về hình thức và kết cấu ĐAMH
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
2. Về nội dung
2.1 Nhận xét phần tổng quan tài liệu
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
…………………..…………………..…………………..…………………..…………

5. ii
2.2 Nhận xét về phương pháp nghiên cứu
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
2.3 Nhận xét về kết quả đạt được
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
2.4 Nhận xét phần kết luận
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
2.5 Những thiếu sót và tồn tại của ĐAMH
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
(Đề nghị Quý Thầy Cô ghi chi tiết và chuyển cho Bộ môn)
II. ĐIỂM: (ghi bằng chữ)
(Đề nghị Quý Thầy Cô đánh máy rõ ràng, đầy đủ các tiêu chí nêu trên)
Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày , tháng , năm 2016
NGƯỜI PHẢN BIỆN
(Ký và ghi rõ họ tên)

6. iii
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM
KHOA DẦU KHÍ
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do - Hạnh phúc
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN MÔN HỌC
(Dành cho GVHD)
Tên đề tài: “Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị khoan xiên tại mỏ
Bạch Hổ”.
Tên sinh viên: Nguyễn Văn Phú, MSSV: 02PET110157
Lê Trọng Quý, MSSV: 02PET110158
Hoàng Minh Tân, MSSV: 02PET110161
Chuyên ngành: Khoan Khai Thác Dầu Khí Khoá: II
Họ và tên GVHD:
1. Nhận xét về tinh thần thái độ làm việc và nghiên cứu của SV
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
2. Nhận xét về kết quả
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
3. Những tồn tại nếu có
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
…………………..…………………..…………………..…………………..…………
Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày , tháng , năm 2016
GVHD
(Ký và ghi rõ họ tên)

7. iv
LỜI GIỚI THIỆU
Việc tối ưu hóa hiệu quả sử dụng của các thiết bị khoan xiên là vấn đề đang được các
đơn vị sản xuất dành sự quan tâm sâu sắc. Tiết kiệm chi phí, nâng cao hiệu suất khoan,
rút ngắn thời gian khoan, khoan đúng theo quỹ đạo đề ra, khoan cắt được mục tiêu,
phòng ngừa được các sự cố kẹt cần… là những mục tiêu cấp bách mà Vietsovpetro đang
trong giai đoạn thực hiện. Một trong những cách thức để đạt được những mục tiêu trên
đó là đưa ra giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng các thiết bị khoan xiên.
Dưới sự tuân thủ theo các quy tắc khi làm đồ án môn học, bị giới hạn về thời gian cũng
như kiến thức nên nhóm tác giả chỉ sử dụng các hình thức sau để thực hiện đồ án:
 Tổng hợp một cách có hệ thống về các vấn đề liên quan đến công nghệ khoan
xiên.
 Thu thập tài liệu từ đơn vị sản xuất (Vietsovpetro).

8. v
LỜI CẢM ƠN
Trong đồ án chuyên ngành 1, nhóm tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến KS. Vũ
Thế Quang – các bộ giảng dạy khoa Dầu Khí đã dành sự quan tâm định hướng hết sức
quý báu từ những bước đầu thành lập đề cương, đã gợi ý và cung cấp tài liệu tham khảo
cũng như đưa ra những chỉ đạo kịp thời để đạt được tiến độ thực hiện đồ án. Đặc biệt,
nhóm tác giả tri ân sâu sắc đến KS. Vũ Mạnh Tuấn – PVEP POC. Trong hoàn cảnh bộn
bề công việc ở đơn vị sản xuất, KS. Tuấn đã dành cho nhóm nhiều buổi gặp gỡ hướng
dẫn và luôn quan tâm trả lời các câu hỏi thắc mắc qua email. Qua đó, nhóm đã trau dồi
và mở rộng được rất nhiều kiến thức cả về lý thuyết và thực tế sản xuất.
Một lần nữa, nhóm trân trọng cám ơn đến các KS đã tận tình hướng dẫn nhóm để hoàn
thành tốt đồ án này. Hy vọng đồ án chuyên ngành 1 này sẽ đóng góp một phần nào đó
vào nguồn tài liệu tham khảo cho sinh viên các khóa sau của trường ĐH Dầu khí Việt
Nam.
Nhóm tác giả

9. vi
MỤC LỤC
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN MÔN HỌC (Dành cho người phản biện) .........................i
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN MÔN HỌC (Dành cho GVHD)..................................... iii
LỜI GIỚI THIỆU ...........................................................................................................iv
LỜI CẢM ƠN..................................................................................................................v
MỤC LỤC ....................................................................................................................vi
DANH SÁCH HÌNH VẼ................................................................................................ix
DANH SÁCH BẢNG BIỂU ........................................................................................ xii
CHƯƠNG 1 TRANG THIẾT BỊ TRONG KHOAN XIÊN TẠI XNLD
VIETSOVPETRO ...........................................................................................................1
1.1 Máng xiên (Whipstocks)....................................................................................1
1.2 Choòng khoan phun tia thủy lực (Jetting bits)...................................................1
1.3 Động cơ thể tích: Positive Displacement Motor (PDM) ...................................3
1.3.1 Cấu tạo của động cơ PDM...........................................................................3
1.3.2 Thông số kĩ thuật và đường đặc tính của động cơ PDM.............................7
1.4 Turbine motor ..................................................................................................16
1.4.1 Cấu tạo.......................................................................................................16
1.4.2 Nguyên lý làm việc....................................................................................16
1.4.3 Ưu điểm và nhược điểm ............................................................................17
1.5 Thiết bị đo trong khi khoan (MWD)................................................................18
1.5.1 Module D&I (Directional Module) ...........................................................18

10. vii
1.5.2 Module Pin ................................................................................................22
1.5.3 Pulser Module............................................................................................23
1.5.4 Interconnect ...............................................................................................25
1.5.5 Thiết bị trạm bề mặt ..................................................................................26
1.5.6 Chuẩn giao tiếp Q – bus ............................................................................27
CHƯƠNG 2 CÁC PHỨC TẠP VÀ SỰ CỐ XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH
KHOAN XIÊN ............................................................................................................29
2.1 Cấu trúc địa chất mỏ Bạch Hổ.........................................................................29
2.2 Các sự cố thường gặp.......................................................................................31
2.2.1 Hiên tượng sập lở đất đá............................................................................31
2.2.2 Hiện tượng mất dung dịch khoan ..............................................................32
2.2.3 Hiện tượng xuất hiện dầu, khí hoặc nước (kick).......................................34
2.2.4 Hiện tượng phun theo mạch và phun theo các kẽ hở ................................36
2.2.5 Hiện tượng kẹt mút bộ cần khoan .............................................................37
2.2.6 Đứt tuột cần khoan ....................................................................................39
CHƯƠNG 3 GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG THIẾT BỊ
KHOAN XIÊN ............................................................................................................41
3.1 Các giải pháp tối ưu hóa hiệu quả sử dụng động cơ PDM ..............................41
3.1.1 Giới hạn RPM của chuỗi cần khoan..........................................................41
3.1.2 Điều chỉnh sự chênh lệch áp suất ..............................................................44
3.1.3 Điều chỉnh áp suất sụt giảm tại “bit nozzles”............................................45
3.1.4 Cân bằng lực đẩy (Thrust balancing) ........................................................46

11. viii
3.2 Sử dụng công nghệ PowerDrive RSS .............................................................47
3.2.1 Giới thiệu...................................................................................................47
3.2.2 Các đặc trưng của PowerDrive X6............................................................48
3.2.3 Cấu tạo của PowerDrive X6 RSS..............................................................49
3.2.4 Nguyên lý hoạt động của PowerDrive X6 RSS ........................................53
3.2.5 Ưu và nhược điểm của của PowerDrive X6 RSS......................................56
CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................57
4.1 Kết luận............................................................................................................57
4.2 Kiến nghị..........................................................................................................58
CHƯƠNG 5 TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................59

12. ix
DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1 Máng xiên.........................................................................................................1
Hình 1.2 Choòng phun tia thủy lực .................................................................................2
Hình 1.3 Nguyên lý hoạt động của Jetting bit.................................................................2
Hình 1.4 Sơ đồ tổng thể động cơ PDM ...........................................................................3
Hình 1.5 Van thông .........................................................................................................3
Hình 1.6 Power Section...................................................................................................4
Hình 1.7 Mặt cắt ngang roto và stator .............................................................................4
Hình 1.8 Khớp nối cong ..................................................................................................5
Hình 1.9 Hệ thống ổ đỡ và trục dẫn động .......................................................................6
Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống thử nghiệm...........................................................................11
Hình 1.11 Đồ thị biểu diễn các đường đặc tính của PDM ............................................12
Hình 1.12 Biểu đồ tương quan giữa mô-men và tốc độ quay so với số múi rãnh xoắn của
rotor và stator.................................................................................................................14
Hình 1.13 Đường hiệu suất của động cơ PDM .............................................................15
Hình 1.14 Cấu tạo của Turbine......................................................................................16
Hình 1.15 Nguyên lý hoạt động của turbine .................................................................16
Hình 1.16 Vị trí lắp đặt của MWD trong chuỗi cần khoan ...........................................18
Hình 1.17 Module D&I .................................................................................................19
Hình 1.18 Hệ trục tọa độ để xác định góc nghiêng .......................................................20
Hình 1.19 Hệ tọa độ đặt theo phương nằm ngang.........................................................21
Hình 1.20 Module Pin ...................................................................................................22

13. x
Hình 1.21 Pulser Driver.................................................................................................24
Hình 1.22 Quá trình tạo xung........................................................................................25
Hình 1.23 Bộ phận interconnect....................................................................................25
Hình 1.24 Pressure transducer.......................................................................................26
Hình 1.25 SAP...............................................................................................................26
Hình 1.26 Remote terminal ...........................................................................................27
Hình 2.1 Cấu trúc địa chất của mỏ Bạch Hổ.................................................................29
Hình 2.2 Hiện tượng sập lở đất đá trong giếng khoan xiên...........................................31
Hình 2.3 Mất dung dịch khoan......................................................................................33
Hình 2.4 Kẹt cần do sét trương nở ................................................................................38
Hình 2.5 Côlôcôn...........................................................................................................40
Hình 3.1 Sự thay đổi RPM qua từng section.................................................................42
Hình 3.2 Motor BHA trong đoạn tăng góc, chuyển tiếp và tiếp tuyến .........................42
Hình 3.3 Đồ thị mô tả sự thay đổi tốc độ quay và mô-men xoắn vào sự chênh lệch áp
suất.................................................................................................................................45
Hình 3.4 Đồ thị thể hiện vùng an toàn của ổ đỡ khi tác dụng WOB.............................47
Hình 3.5 Thiết bị PowerDrive của Schlumberger .........................................................48
Hình 3.6 PowerDrive X6 RSS.......................................................................................48
Hình 3.7 Cấu tạo của PowerDrive RSS.........................................................................49
Hình 3.8 Nhóm bộ phận lái ...........................................................................................50
Hình 3.9 Tấm đẩy (Pad assembly) ................................................................................50
Hình 3.10 Bộ chân nhện ................................................................................................51

14. xi
Hình 3.11 Rotor.............................................................................................................51
Hình 3.12 Van xoay.......................................................................................................51
Hình 3.13 Nhóm bộ phận kiểm soát..............................................................................52
Hình 3.14 Chiều quay của Control unit.........................................................................53
Hình 3.15 Bộ khoan cụ khi dùng PowerDrive ..............................................................54
Hình 3.16 Lệnh downlink..............................................................................................55

15. xii
DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Đặc tính làm việc của PDM 6 ¼” 4/5 lobe 7.5 stages (4575).......................12
Bảng 3.1 RPM tối đa khi khoan trong đoạn chuyển tiếp ..............................................43
Bảng 3.2 RPM tối đa khi khoan trong đoạn tiếp tuyến .................................................44
Bảng 3.3 Cú pháp các lệnh downlink............................................................................55

19. 1
CHƯƠNG 1 TRANG THIẾT BỊ TRONG KHOAN XIÊN TẠI XNLD
VIETSOVPETRO
Giếng khoan xiên bao gồm nhiều đoạn: đoạn cắt xiên, đoạn tăng góc, đoạn ổn định góc
và có thể có cả đoạn giảm góc. Muốn thi công các đoạn giếng khoan này cần sử dụng
những nguyên lý tác dụng lực và các thiết bị khác nhau, dưới đây là các thiết bị kỹ thuật
đã và đang được Vietsovpetro sử dụng trong quá trình khoan xiên.
1.1 Máng xiên (Whipstocks)
Đây là phương pháp đầu tiên được sử dụng
để thay đổi quỹ đạo giếng khoan. Máng xiên
(H.1.1) sẽ được chọn theo yêu cầu để phù hợp
với góc nghiêng mong muốn. Ngày nay, với
sự phát triển của công nghệ, động cơ Mud
motor và RSS đang được sử dụng rộng rãi,
thay thế máng xiên trong việc thay đổi quỹ
đạo giếng bởi độ chính xác và sự tiện lợi của
chúng. Vì vậy, máng xiên hiện nay chỉ
thường được sử dụng trong việc khoan cắt
xiên đối với giếng đã đặt ống chống. Máng
xiên thường có 2 loại là thu hồi được
(Retrievable) và không thu hồi được (Non-retrievable).
Tùy thuộc vào góc nghiêng và chiều sâu của giếng mà chúng ta có thể sử dụng thiết bị
Gyro or MWD để lấy khảo sát hướng của máng xiên khi lắp đặt và những thiết bị khoan
ban đầu khi làm lệch hướng. Thông thường máng xiên được lắp đặt bằng Packer.
1.2 Choòng khoan phun tia thủy lực (Jetting bits)
Choòng khoan phun tia thủy lực được sử dụng để làm thay đổi quỹ đạo của giếng dựa
vào năng lượng thủy lực của dòng dung dịch khoan để làm xói mòn các lớp đất đá.
Thông thường, các vòi phun sẽ có tiết diện bằng nhau, nhưng trong choòng khoan phun
tia người ta sử dụng một vòi phun có tiết diện lớn hơn hẳn so với các vòi còn lại (H.1.2)
(ví dụ: với một choòng khoan có 3 vòi phun ta có kích thước sau: 16-12-12) để tạo ra
Hình 1.1 Máng xiên

20. 2
một lực đủ lớn làm xói mòn các lớp đất đá theo hướng mong muốn. Trong quá trình làm
lệch hướng, chuỗi cần khoan sẽ không quay mà chỉ nhấn tải cho một đoạn ngắn thường
từ 1m đến 2m rồi ta sẽ tiến hành khoan doa, việc này sẽ lặp đi lặp lại đến khi ta đạt được
quỹ đạo mong muốn (H.1.3). Choòng khoan phun tia ngày nay ít khi được sử dụng vì
tốc độ khoan chậm và nó chỉ sử dụng được cho các thành hệ mềm, nông.
Ưu điểm
 Kỹ thuật đơn giản, chi phí thấp.
 Độ gập của quỹ đạo có thể kiểm soát từ bề mặt nhờ thay đổi số lượng mét khoan
trên một đơn vị thời gian (ROP).
 Các thiết bị đo nằm sát với choòng khoan nên chiều sâu quan trắc gần với chiều
sâu của giếng.
 Dễ dàng xác định toolface.
 Có thể sử dụng cùng bộ khoan cụ để khoan rotor và khoan đoạn tăng góc.
Nhược điểm
 Do chỉ khoan được trong thành hệ mềm nên choòng khoan phun tia thủy lực chỉ
sử dụng để khoan xiên ở chiều sâu từ 200 – 300m TVD (tính từ đáy biển).
 Thường xảy ra độ gập lớn và việc thay đổi góc nghiêng thường đột ngột, do vậy
trong thực tế thường sử dụng choòng thủy lực nhỏ, sau đó khoan doa tiếp để đạt
được đường kính yêu cầu nhằm giảm độ gập.
Hình 1.2
Choòng phun
tia thủy lực
Hình 1.3 Nguyên lý hoạt động của Jetting bit

21. 3
1.3 Động cơ thể tích: Positive Displacement Motor (PDM)
Động cơ đáy Mud motor có 2 loại, bao gồm: động cơ thể tích PDM và Turbine Motor.
1.3.1 Cấu tạo của động cơ PDM
Cấu tạo của động cơ PDM gồm các bộ phận sau
(H.1.4):
 Van thông
 Phần công tác tạo công suất
 Khớp nối cong
 Trục các đăng
 Hệ thống ổ đỡ
 Định tâm trên động cơ
1.3.1.1 Van thông (Dump valve)
Tác dụng chính của van thông
(H.1.5) là thông dung dịch khoan
giữa khoảng không vành xuyến và
bên trong cột cần khoan trong quá
trình kéo thả. Bình thường trong
lúc kéo thả bộ khoan cụ mở thông
giữa bên trong và bên ngoài cần,
cho phép dung dịch khoan có thể
ra hoặc vào trong cần một cách tự do đảm bảo cân bằng áp suất bên trong và bên ngoài
cần.
1.3.1.2 Phần công tác tạo công suất (Power section)
Bộ phận công tác (H.1.6) thực hiện việc chuyển hóa thủy năng của dòng dung dịch
khoan thành cơ năng làm quay choòng khoan. Để tạo nên chuyển động cần phải có một
Hình 1.4 Sơ đồ tổng thể động cơ PDM
Hình 1.5 Van thông

22. 4
thể tích chất lưu đi qua bộ phận công tác, tốc độ quay
trong động cơ PDM tỉ lệ thuận với lưu lượng dòng
dung dịch bơm xuống. Giảm áp qua bộ phận này càng
lớn thì mô-men tạo ra của động cơ càng lớn. Phần
công tác cấu tạo bởi 2 phần chính: stator và rotor.
Stator: Là phần vỏ ngoài của động cơ, mặt trong được
phủ lớp cao su đặc biệt chịu được sự mài mòn cơ học,
chịu được nhiệt độ cao, chịu va đập và môi trường
dầu mỡ. Bề mặt cao su được đúc chia làm nhiều múi
tùy theo cấu tạo của động cơ và có dạng xoắn. Stator
có hình dạng xoắn vít như roto.
Rotor: Là trục xoắn được chế tạo bằng hợp kim chịu mài mòn, bề mặt ngoài được mạ
crom – niken dày 2 – 3mm để giảm ma sát trong khi quay và chịu sự mài mòn cơ học
và ăn mòn hóa học.
Rotor và stator đều có các rãnh xoắn (H.1.7)
giống nhau về chiều xoắn, hình dạng xoắn,
nhưng có bước xoắn khác nhau theo một tỷ lệ
nhất định. Rotor có ít hơn stator một rãnh xoắn,
tạo khoảng không dẫn hở cho dòng dung dịch
đi qua bộ phận công tác làm cho động cơ hoạt
động. Tùy theo mục đích sử dụng mà rotor có
cấu tạo từ 1 đến 9 rãnh xoắn tương ứng với
stator gồm 2 đến 10 rãnh xoắn. Tỉ lệ số rãnh
của stator và số rãnh roto phụ thuộc vào đặc
tính từng loại động cơ. Ứng với loại động cơ
thì có tỉ số này khác nhau. Ví dụ:
A 800 M 1-2, 4.0 stages (số rãnh rotor là 1, số rãnh stator là 2 số bước xoắn là 4).
A 800 M 4-5, 5.3 stages (số rãnh rotor là 4, số rãnh stator là 5 số bước xoắn là 5.3).
Hình 1.6 Power Section
Hình 1.7 Mặt cắt ngang roto và stator

23. 5
 Số rãnh xoắn (lobe) càng nhỏ thì tốc độ quay rotor càng lớn nhưng mô-men càng
nhỏ
 Số rãnh xoắn (lobe) càng lớn thì tốc độ quay rotor càng nhỏ nhưng mô-men càng
lớn.
 Chiều dài trên một bước xoắn (stages) càng lớn thì mô-men càng lớn nhưng phải
khống chế sao cho hợp lý.
1.3.1.3 Khớp nối cong (Adjustable housing)
Cấu tạo chi tiết của cụm khớp nối cong (H.1.8) bao gồm :
Đầu nối chuyển tiếp stator (stator adapter): Là đầu nối
chuyển tiếp của stator với vỏ ống lệch (offset housing)
thông qua trục (spined mandrel) và vòng điều chỉnh
(adjusting ring) cùng với 2 chi tiết này để định vị góc
nghiêng cho động cơ.
Vòng điều chỉnh (Adjusting ring): Có thể hiểu đây là
vòng đệm khi đầu nối stator và vỏ ống lệch được nối
với nhau thông qua bulông ống. Trên thân ngoài của
vòng điều chỉnh có một nửa bề mặt được gắn với hợp
kim cứng nhằm mục đích chống mài mòn trong quá trình làm việc vì điểm này luôn là
mặt lưng cong của động cơ. Mặt bên trong của vòng điều chỉnh được phay thành nhiều
rãnh then ăn khớp với các then trên của bề mặt bulông ống, giữa bulông ống và vòng
điều chỉnh được lồng vào nhau thông qua các rãnh then. Trên bề mặt tiếp xúc với vỏ
lệch của vòng điều khiển cũng được gia công nghiêng và có răng chấu tương ứng ăn
khớp với răng của vỏ lệch trong khi đặt góc nghiêng của động cơ.
Bulông ống (splined mandrel): Có ren hai đầu, trên thân ngoài ở phần giữa có phay rãnh
then để ăn khớp với vòng điều chỉnh, dùng để liên kết hai chi tiết trên với vỏ nối cong
lại với nhau tạo độ cong cho động cơ.
Khớp nối hiệu chỉnh của động cơ cho phép điều chỉnh góc lệch của động cơ theo các
nấc thang: 00
– 0.390
– 0.730
– 1.150
– 1.830
– 2.120
– 2.380
– 2.60
– 2.770
– 2.890
– 3.00
.
Hình 1.8 Khớp nối cong

24. 6
Khớp nối cong có thể điều chỉnh góc nghiêng từ 0 đến 3 độ. Việc điều chỉnh góc nghiêng
này được thực hiện một cách dễ dàng. Điều này cho phép thay đổi góc nghiêng của bộ
khoan cụ một cách nhanh chóng theo yêu cầu của kĩ sư khoan xiên.
1.3.1.4 Hệ thống ổ đỡ và trục dẫn động (Bearings assembly and Drive shaft)
Trục dẫn động (drive shaft) là khối cấu trúc
rỗng bằng thép được nâng đỡ bởi các ổ đỡ
trục và ổ đỡ hướng tâm (radial and thrust
bearings) (H.1.9).
Off-bottom Thrust Bearings: Nâng và chịu tải
trọng của rotor, trục khuỷu, trục dẫn động và
choòng khoan khi choòng khoan chưa chạm
đáy giếng.
On-bottom Thrust Bearings: Truyền tải trọng
của phần không quay motor housing lên
choòng khoan khi choòng khoan chạm đáy
giếng.
Ổ đỡ hướng tâm: Dạng tay ngắn, có tác dụng nâng đỡ trục dẫn động và điều hướng dòng
dung dịch khoan (từ 4 – 10%) vào làm mát và bôi trơn các trục dẫn và ổ đỡ. Phần dung
dịch khoan này sẽ thoát ra ngoài khoảng không vành xuyến ngay phía trên “bit sub”.
1.3.1.5 Nguyên lý làm việc
Động cơ PDM được làm việc dựa trên nguyên lý tác dụng ngược của máy bơm. Nó làm
việc được nhờ bơm dung dịch khoan để làm quay rotor xoắn ốc. Động cơ này là loại thể
tích rotor bằng thép cách ly các thể tích làm việc của xi lanh. Cố định trong stator bằng
cao su, chất lỏng khi dịch chuyển xuống dưới nhờ tác dụng đẩy của bơm sẽ tác động
một ngẫu lực lên rotor. Ngẫu lực này có liên quan trực tiếp với áp lực, vận tốc quay và
lưu lượng tuần hoàn. Do có độ lệch tâm của rotor và stator, chất lỏng được tuần hoàn
bằng áp lực thủy tĩnh của chất lỏng theo rãnh xoắn tác động và truyền mô-men cho rotor
làm cho động cơ hoạt động.
Hình 1.9 Hệ thống ổ đỡ và trục dẫn
động

25. 7
Động cơ PDM làm việc đòi hỏi 2 yếu tố:
 Độ lệch tâm giữa rotor và stator
 Dòng chất lỏng có áp lực lớn qua bộ phận công tác.
Tốc độ quay và mô-men phá hủy đất đá của choòng khoan được nhận từ rotor vì thế cần
lựa chọn động cơ có mô-men và tốc độ phù hợp sao cho tương ứng với tầng đất đá khoan
qua.
1.3.1.6 Sự truyền động thủy lực trong PDM
Động cơ PDM là dạng máy thủy lực thể tích làm việc trên nguyên lý truyền động thủy
tĩnh. Khi dòng dung dịch qua van thông xuống bộ phận công tác dưới dạng rãnh xoắn.
Nhờ có áp lực đủ lớn và sự lệch tâm giữa rotor và stator, rãnh xoắn chất lỏng tác động
vào bề mặt phía trên của rotor làm quay rotor. Quá trình thay thế các rãnh chất lỏng diễn
ra một cách liên tục, rãnh chất lỏng phía trên thay thế rãnh chất lỏng phía dưới tạo ra
một tập các các rãnh chất lỏng chuyển động tịnh tiến từ trên xuống dưới bộ phận công
tác làm cho rotor quay.
Trong quá trình làm việc, đỉnh ren của rotor luôn tiếp xúc với rãnh ren của stator hình
thành nên đường tiếp xúc là các khoang chứa chất lỏng dạng xoắn. Đối với động cơ có
số đường tiếp xúc bằng số đầu mối ren của rotor thì số khoang xoắn chất lỏng bằng số
mối ren của stator. Các khoang xoắn chứa chất lỏng chuyển động tịnh tiến từ trên xuống
dưới.
1.3.2 Thông số kĩ thuật và đường đặc tính của động cơ PDM
1.3.2.1 Tính toán các thông số cho động cơ
Lượng chất lỏng trên một vòng quay
Đặc điểm xuất phát để tính toán động cơ PDM là xác định thể tích chất lỏng được thay
thế trên một đơn vị vòng quay của rotor. Theo một số tác giả, thể tích chất lỏng được
thay thế khi rotor quay một vòng tính bằng thể tích rãnh xoắn trong một bước ren và
được xác định bằng công thức:
. . .r st rq n n p A (1.1)

26. 8
Trong đó :
q: Lượng chất lỏng trên một vòng quay (in3
/vòng)
nr: Số đầu mối rãnh xoắn của rotor
nst: Số đầu mối rãnh xoắn của stator
pr: Chiều dài bước ren rotor (in)
A: Diện tích mặt cắt khe hở giữa rotor và stator (in2
)
Diện tích mặt cắt khe hở giữa rotor và stator được tính theo công thức:
2
2
2. 1.
.
4 ( 1)
st
st
nd
A
n
 


(1.2)
Trong đó:
d: Đường kính ngoài của động cơ (in)
Như vậy mỗi loại động cơ PDM được thiết kế với một q (thể tích chất lỏng được thay
thế khi rotor quay một vòng) nhất định.
Tốc độ vòng quay
Tốc độ vòng quay của động cơ PDM chính là tốc độ quay của rotor, đây là thông số kỹ
thuật của động cơ và cũng là thông số chế độ khoan. Đại lượng này phụ thuộc vào lưu
lượng nước rửa. Khi có thể tích chất lỏng được thay thế trên một một vòng quay ta dễ
dàng xác định được tốc độ vòng quay của rotor khi được bơm với lưu lượng Q:
231.Q
n
q
 (1.3)
Trong đó :
n: Tốc độ vòng quay của động cơ (vòng/phút)
Q: Lưu lượng chất lỏng được bơm qua động cơ (gallon/phút )

27. 9
q: Lượng chất lỏng trên một đơn vị vòng quay (in)
231: Hệ số cân đối đơn vị 1 gallon = 231 in3
Mô-men quay
Mô-men quay của động cơ PDM được xác định bởi sự cân bằng công suất cơ khí và
công suất thủy lực.
Công suất cơ khí được tính bằng (mã lực):
.
( )
5252
M n
N HP (1.4)
Công suất thủy lực khi tính đến tổn thất được tính bằng (mã lực):
𝑁 =
𝑄. ∆𝑝. 𝜀
1714
(1.5)
Trong đó :
N: Công suất của động cơ (mã lực)
M: Mô-men của động cơ (lb-ft)
∆p: Mức chênh áp ra vào bộ phận công tác (psi)
𝜀: Hiệu suất thủy lực của động cơ, thông thường nằm trong khoảng 0,7 đến 0,8.
Cân bằng hai công thức (1.4) và (1.5), ta tính được mô-men động cơ:
𝑀 =
5252. 𝑄. ∆𝑝. 𝜀
1714. 𝑛
= 3,064
𝑄. ∆𝑝. 𝜀
𝑛
(1.6)
Thay công thức (1.3) vào (1.6) ta được:
𝑀 = 0,0133. 𝑞. ∆𝑝. 𝜀 (1.7)

28. 10
Thay công thức (1.1) vào (1.7) ta được:
𝑀 = 0,0133. 𝑛 𝑠𝑡. 𝑛 𝑟. 𝑝𝑟. 𝐴. ∆𝑝. 𝜀 (1.8)
Qua công thức trên ta thấy mô-men là đại lượng phụ thuộc vào các yếu tố sau:
 Yếu tố về mặt cấu tạo: q, nst, nr, pr, A
 Yếu tố làm việc: ∆p, 𝜀
Từ đó ta có nhận xét, đối với động cơ PDM có cùng chiều dài và đường kính ta có thể
sản xuất ra các động cơ có cấu tạo khác nhau (số đầu múi rãnh xoắn khác nhau, lưu
lượng khác nhau…), cho giá trị mô-men khác nhau. Ứng với một loại động cơ thì giá trị
mô-men chỉ phụ thuộc vào chênh áp ∆p, đồng nghĩa với mô-men quay không phụ thuộc
vào lưu lượng nước rửa. Mặt khác đối với động cơ, đại lượng hiệu suất cũng ảnh hưởng
tới mô-men và công suất của động cơ, đây là loại hiệu suất thủy lực. Hiệu suất thủy lực
này là ưu điểm nổi bật của động cơ PDM và cũng là ưu điểm tốt hơn khi so sánh với
Turbine Motor.
Giá trị chênh áp khi đầy tải
Giá trị chênh áp khi đầy tải là sự chênh lệch áp suất giữa đầu ra và đầu vào của bộ phận
công tác khi mô-men của tải trọng tác dụng (mô-men cản) bằng mô-men định mức của
động cơ PDM. Giá trị chênh áp khi đầy tải được xác định theo công thức:
 125 6,25.( 1) .đt r tp n s    (1.9)
Trong đó :
∆pđt: Giá trị chênh áp khi đầy tải (psi)
st: Số bước xoắn của rotor
nr: Số rãnh xoắn của rotor
Giá trị chênh áp khi đầy tải là đại lượng đánh giá trạng thái tải trọng của động cơ khi
khoan. Khi làm việc với giá trị chênh áp lớn, động cơ sẽ làm việc ở trạng thái quá tải.

29. 11
Vì vậy, nếu giá trị chênh áp vượt quá một giới hạn cho phép thì động cơ sẽ ngừng quay.
Giá trị này được xác định theo công thức:
∆ps = 1,75.∆pđt (1.10)
Với ∆ps là áp suất ngừng quay động cơ.
Theo tính toán thiết kế mỗi loại động cơ PDM có một giá trị chênh áp khi đầy tải, từ đó
trong khi vận hành sử dụng có thể xác định được giá trị áp suất ngừng quay động cơ để
tránh hiện tượng quá tải và dẫn tới làm động cơ ngừng quay. Giá trị này giúp biết được
trạng thái làm việc của động cơ bằng cách so sánh giá trị áp suất trên đồng hồ với giá trị
áp suất của động cơ.
1.3.2.2 Đặc tính kỹ thuật của động cơ thể tích PDM
Đường đặc tính của động cơ được xây dựng trên số liệu thử nghiệm bằng cách cho động
cơ làm việc trong một hệ thống thử nghiệm (H.1.10). Các động cơ PDM sau thời gian
sử dụng được đưa về bờ để thử nghiệm và kiểm tra đường đặc tính. Tại xưởng động cơ
của Xí nghiệp khoan và sửa giếng thuộc XNLD Vietsovpetro có hệ thống thử nghiệm
động cơ. Tất cả các động cơ PDM trước khi đưa đi sử dụng cũng đều được thử nghiệm
trên hệ thống này để kiểm tra các thông số kỹ thuật.
Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống thử nghiệm

30. 12
1, Bể chất lỏng
2, Bộ lọc
3, Bơm cao áp
4, Van an toàn
5,9, Đồng hồ đo áp suất
6, Bộ thu các thông số
7, Động cơ PDM
8, Bộ phận tạo mô-men cản để đo
Hệ thống thu nhận tín hiệu ghi các thông số (B.1.1) áp suất vào, áp suất ra, tốc độ vòng
quay, mô-men cản, chênh lệch áp suất. Mô-men cản trên trục ra của động cơ đặc trưng
cho khả năng tải của động cơ.
Lưu lượng lớn nhất 400 (gal/ph) 1510 (l/ph)
Số vòng trên đơn vị thể tích 0.68 (v/gal) 0.18 (v/l)
Chênh áp khi đầy tải 980 (psi) 6750 (kPa)
Mô-men khi đầy tải 4170 (ft-lbs) 5650 (N.m)
Tải trọng lớn nhất lên choòng 642000 (lbs) 2890 (kN)
Bảng 1.1 Đặc tính làm việc của PDM 6 ¼” 4/5 lobe 7.5 stages (4575)
Hình 1.11 Đồ thị biểu diễn các đường đặc tính của PDM

31. 13
Phân tích đường đặc tính kỹ thuật của động cơ PDM bao gồm 3 đường biểu diễn đặc
tính: đường tốc độ vòng quay, đường mô-men và đường công suất. Các biểu đồ biểu
diễn các đường trên trục hoành là giá trị chênh lệch áp suất đầu vào và đầu ra của động
cơ, còn tục tung là các đại lượng tốc độ vòng quay, mô-men và công suất.
Đường biểu diễn số vòng quay
Trong thực tế khi làm việc, do có sự tổn thất lưu lượng nên đường biểu diễn tốc độ là
đường cong đi xuống theo chiều tăng giá trị chênh áp (H.1.11), mức độ giảm tốc độ
vòng quay tương ứng với mức độ tổn thất lưu lượng. Nguyên nhân tổn thất lưu lượng là
do dòng chảy qua khe lệch tâm giữa rotor/stator và dòng chảy qua khe hẹp trên đỉnh bề
mặt của các ren xoắn. Ở mức chênh áp thấp thì dòng chảy nhỏ, khi chênh áp tăng lên
dòng chảy cũng tăng lên, dòng chảy tăng tức là tổn thất lưu lượng tăng. Các đường đặc
tính của động cơ cho thấy rằng ứng với giá trị chênh lệch áp khi đầy tải thì tổn thất lưu
lượng lớn, đặc biệt có loại động cơ tổn thất lên tới 40% .
Ứng với mỗi giá trị lưu lượng ta có một đường biểu diễn tốc độ trên tất cả các đường
đặc tính của động cơ. Trên các đường đặc tính của động cơ thường có 4 (3) đường tốc
độ tương ứng với giá trị lưu lượng khác nhau, khoảng trên và dưới của các giá trị lưu
lượng này do nhà sản xuất đưa ra và coi đây là tiêu chuẩn để lựa chọn động cơ khi làm
việc. Điều này cho phép thay đổi chế độ lưu lượng để thay đổi số vòng quay một cách
linh hoạt.
Đường biểu diễn mô-men
Đường biểu diễn mô-men là đường thẳng đi lên, độ lớn của mô-men tỉ lệ thuận với giá
trị chênh áp (H.1.11), giá trị chênh áp suất tăng thì mô-men quay tăng. Khác với tốc độ
vòng quay, đường biểu diễn mô-men không phụ thuộc vào giá trị lưu lượng chất lỏng đi
qua động cơ. Ở mỗi giá trị chênh áp có một giá trị mô-men không đổi với các giá trị lưu
lượng khác nhau.
Đường biểu diễn công suất
Đường biểu diễn công suất là tập hợp các đường có điểm xuất phát từ gốc tọa độ. Ứng
với mỗi giá trị lưu lượng hình thành một đường biểu diễn công suất. Giá trị công suất tỉ

32. 14
lệ thuận với lưu lượng, tức là nếu lưu lượng thấp hơn thì đường biểu diễn công suất nằm
ở phía dưới, còn nếu lưu lượng lớn hơn thì có đường công suất nằm ở phía trên (H.1.11).
Khi làm việc, do tổn thất tại giá trị chênh áp ∆pđt, ∆ps và do tổn thất thủy lực nên đường
biểu diễn công suất làm việc là tập hợp các đường cong lồi xuất phát từ gốc tọa độ, mỗi
đường cong bao giờ cũng tồn tại một giá trị cực đại. Ban đầu khi khi tăng giá trị chênh
áp ∆p thì công suất cũng tăng, nhưng khi ∆p tăng đến một giá trị nhất định thì công suất
đạt cực đại và bắt đầu giảm. Nếu tiếp tục tăng ∆p, một mặt do tổn thất thủy lực tăng
nhanh mặt khác gây quá tải động cơ và làm động cơ ngừng quay. Giá trị công suất cực
đại của động cơ đạt được tại ∆p nào đó có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn ∆pđt, phụ thuộc vào
mỗi động cơ. Như vậy giá trị chênh áp cực đại chưa phải là tối ưu. Do đó cần nghiên
cứu để lựa chọn được công suất tối ưu của động cơ khi sử dụng.
Trên cơ sở phân tích đường đặc tính có một số nhận xét về động cơ PDM:
 Mô-men của động cơ tỉ lệ thuận với số múi rãnh xoắn
 Tốc độ quay tỉ lệ nghịch với số múi rãnh xoắn
 Số bước xoắn càng lớn thì công suất và áp suất làm việc càng lớn.
Qua đặc tính kỹ thuật của động cơ PDM, ta có thể biểu diễn mối quan hệ giữa mô-men
và tốc độ vòng quay với cấu tạo đầu múi rãnh xoắn (H.1.12):
Khi lưu luợng chất lỏng không thay đổi thì động cơ có sự thay đổi mô-men quay. Mô-
men phụ thuộc vào độ chênh áp ∆p, tốc độ vòng quay n của trục, công suất N và hệ số
hiệu dụng.
Hình 1.12 Biểu đồ tương quan giữa mô-men và tốc độ quay so với số múi rãnh xoắn
của rotor và stator

33. 15
Tốc độ vòng quay lớn nhất tuơng ứng với chế độ không tải, mô-men quay lớn nhất tuơng
ứng với chế độ hãm khi tốc độ bằng không. Động cơ sẽ được khởi động khi giảm áp từ
1 – 2 MPa, áp này của động cơ được sản sinh ra để thắng tổn thất cơ khí và thuỷ lực.
Khi tăng mô-men hãm thì chênh áp tăng đồng thời tăng công suất và hiệu suất.
Chế độ công suất cực đại gọi là chế độ hiệu quả nhất. Chế độ hiệu suất lớn nhất gọi là
chế tối ưu. Thông thuờng trong động cơ PDM không có sự trùng hợp giữa 2 chế độ trên.
Vùng làm việc ổn định của động cơ sẽ nằm giữa 2 chế độ nói trên với tốc độ vòng quay
50 – 100 v/p và chế độ làm việc với hiệu suất thông thuờng 0.4 – 0.5, hiệu suất thể tích
0.8 – 0.9, hiệu suất chung 0.5 – 0.6. Khi đã đạt giá trị mô-men hãm tới hạn, động cơ
ngừng quay còn áp suất lúc đó sẽ quyết định độ kín giữa stator và rotor, khi độ kín bị
phá huỷ thì dung dịch sẽ chảy qua động cơ.
Khi Q thay đổi thì tốc độ thay đổi theo công thức:
2
2 1
1
.
Q
n n
Q
 (1.11)
Với việc tăng lưu luợng của chất
lỏng, khoảng làm việc của động
cơ được mở rộng. Trong động cơ
PDM, tốc độ quay phụ thuộc vào
mô-men quay. Độ mòn của rotor
và stator theo đỉnh răng mép dẫn
đến độ không kín khít khoang làm
việc và làm tăng tổn thất thể tích.
Độ mòn của rotor và stator sẽ
quyết định thời gian làm việc của
động cơ, thông thuờng 50 – 200
giờ và phụ thuộc vào chất luợng động cơ cũng như tính chất dung dịch.
Để xác định khả năng làm việc hợp lý tương ứng với động cơ PDM cần xác định vùng
làm việc trên đường đặc tính bằng cách xây dựng đường hiệu suất (H.1.13). Cơ sở xây
dựng đường hiệu suất là căn cứ theo sự giảm tốc độ vòng quay của động cơ khi gia tăng
Hình 1.13 Đường hiệu suất của động cơ PDM

34. 16
áp suất. Sau khi xác định được đường hiệu suất, căn cứ vào giá trị hiệu suất đặc thù của
thiết bị để lựa chọn khoảng hiệu suất làm việc. Động cơ PDM là loại máy thủy lực thể
tích, khi làm việc công suất của động cơ giảm là do tổn thất lưu lượng. Dựa theo kinh
nghiệm cũng như số liệu cung cấp từ nhà sản xuất, động cơ PDM với tốc độ quay cao
nên chọn hiệu suất 70%, động cơ PDM với tốc độ quay trung bình nên chọn hiệu suất
80%, động cơ PDM với tốc độ thấp nên chọn hiệu suất 90%.
Với 3 hãng động cơ PDM mà XNLD Vietsovpetro đã và đang sử dụng là Anadrill,
Blackmax, National Oilwell thì đối với động cơ của hãng Anadrill đã xác định được
vùng làm việc trên đường đặc tính còn đối với 2 hãng còn lại là Blackmax, National
Oilwell chưa đề cập đến khoảng làm việc.
1.4 Turbine motor
1.4.1 Cấu tạo
Turbine gồm nhiều tầng cánh (hay còn gọi là bánh
công tác) giống nhau, mỗi tầng cánh có 2 phần rotor
và stator (H.1.14). Trên đó gồm các cánh cong thủy
lực có chiều uốn cong ngược nhau sao cho khi làm
việc hướng cong của stator hướng dòng chất lỏng đổ
vào cánh cong của rotor làm cho rotor quay.
1.4.2 Nguyên lý làm việc
Dòng chất lỏng từ máy bơm chuyển động dọc theo cột cần khoan
đi vào trong turbine đập lên các cánh của stator. Trên cánh turbine,
năng lượng của dòng chất lỏng được chuyển hóa thành cơ năng
làm quay trục turbine dẫn động cho choòng khoan để phá hủy đất
đá. Như vậy việc trao đổi năng lượng giữa turbine và chất lỏng
được thực hiện bằng năng lượng thủy động của dòng chảy chất
lỏng qua các bánh công tác của turbine (H.1.15). Nếu không kể tới tổn thất thì chênh
lệch năng lượng thủy động của dòng chảy đầu vào và đầu ra của bánh công tác chính
bằng cơ năng mà bánh công tác nhận được từ dòng chất lỏng.
Hình 1.14 Cấu tạo của Turbine
Hình 1.15 Nguyên
lý hoạt động của
turbine

35. 17
1.4.3 Ưu điểm và nhược điểm
Ưu điểm
Khi khoan bằng turbine motor, cột cần khoan không quay. Do đó trong quá trình làm
việc cột cần khoan chịu tải nhẹ hơn. Hiện tượng mỏi sinh ra do tải trọng đặc biệt là ứng
suất uốn sẽ có giá trị nhỏ hoặc bị triệt tiêu dẫn đến sự cố về đứt cần khoan sẽ ít hơn. Cột
cần khoan không quay sẽ làm giảm được sự mài mòn cho các bộ phận của cột cần khoan
và các chi tiết quay trên bề mặt. Sử dụng turbine để khoan định hướng dễ dàng và năng
suất hơn so với khoan rotor.
Nhược điểm
Đặc tính làm việc của turbine là làm việc với số vòng quay lớn nên cần phải sử dụng
các choòng có khả năng chịu được những vòng quay như thế. Đối với choòng chóp xoay,
chúng làm việc với tải trọng lớn và số vòng quay nhỏ. Do đó loại choòng này không
thỏa mãn khi khoan bằng turbine. Thời gian làm việc bị rút ngắn do sự mài mòn nhanh,
nhất là các ổ đỡ. Ở một số đất đá dẻo, đòi hỏi mô-men xoắn phải lớn, rất nhiều loại
turbine thông thường không đáp ứng được yêu cầu này. Vùng làm việc ổn định ở số
vòng quay của turbine hẹp, nếu vượt quá giới hạn này có thể dẫn đến turbine ngừng
quay.
Trong khoan turbine công suất thủy lực của máy bơm lớn hơn rất nhiều so với khoan
bằng rotor. Trong khoan rotor công suất thủy lực của bơm chủ yếu tiêu thụ trong hệ
thống tuần hoàn dung dịch. Nhưng trong khoan bằng turbine, công suất bơm không
những cung cấp cho turbine mà còn cung cấp cho choòng phá đá. Do đó đòi hỏi những
thiết bị bơm có công suất lớn và còn sử dụng những thành phần hệ thống tuần hoàn đảm
bảo an toàn trong điều kiện làm việc áp suất lớn của turbine. Thông thường khả năng
làm việc của bơm giới hạn chiều sâu làm việc của turbine. Những chỉ tiêu cho việc bảo
dưỡng, bảo quản và sữa chữa dẫn đến tăng giá thành khi khoan bằng turbine.

36. 18
1.5 Thiết bị đo trong khi khoan (MWD)
Tại liên doanh Việt – Nga Vietsovpetro, bên cạnh việc thuê
dịch vụ MWD/LWD từ các công ty cung cấp dịch vụ dầu
khí bên ngoài như Baker Hughes, Schlumberger, hiện nay,
Xí nghiệp Khoan – Sửa Giếng thuộc liên doanh Việt – Nga
Vietsovpetro đã được đầu tư, mua sắm nhiều bộ thiết bị đo
MWD của hãng Ryan. Tuy đây không phải là thế hệ máy
tiên tiến nhất hiện nay nhưng việc sở hữu bộ thiết bị này
cũng là một bước đột phá trong sự nghiệp phát triển của
Vietsovpetro. Bộ thiết bị đo MWD (H.1.16) gồm hệ thống
máy trạm bề mặt và máy giếng. Máy giếng gồm 3 module
chính là D&I (Directional Module), Pulser, Pin (Battery).
Những module này được lắp ráp với nhau thông qua
Interconnect. Máy trạm gồm 4 thiết bị chính: Pressure
Transducer (PT), Safe Area Power Supply (SAP),
Computer, Remote Terminal (RT). Các module trong máy
giếng và máy trạm sử dụng giao thức Q – bus để giao tiếp
với nhau. Nhóm tác giả sẽ đi sâu vào chi tiết từng bộ phận.
1.5.1 Module D&I (Directional Module)
D&I (H.1.17) được coi như bộ não của thiết bị MWD. Nhiệm vụ chính của nó là thu
thập tín hiệu từ các cảm biến như cảm biến từ (magnetometer), cảm biến gia tốc
(accelerometer) từ đó tính toán các thông số cần thiết như từ trường (magnetic field),
gia tốc trọng trường (gravity), góc lệch, góc phương vị… Bên cạnh đó, D&I còn làm
nhiệm vụ điều chế các mức điện áp thích hợp từ pin 28 VDC, tạo xung chính xác cho
Pulser cũng như xử lý luồng dữ liệu trên Q – bus.
Cấu tạo của D&I gồm 3 thành phần chính:
 2 đầu gắn với Kintec Connector
 Sensor package & A/D Converter
 TPS (Triple Power Supply) và vi xử lý MPU
Hình 1.16 Vị trí lắp đặt
của MWD trong chuỗi
cần khoan

37. 19
Hình 1.17 Module D&I
1.5.1.1 Vi xử lý (MPU – Micro Processor Unit)
Ryan sử dụng vi xử lý 68HC11 của hãng Motorola có hỗ trợ S-Ram, EEPROM và 1 bộ
nhớ 8 Mb để đáp ứng nhu cầu lưu trữ của các ứng dụng cũng như để lưu lại kết quả khảo
sát nhằm tiện lợi cho việc truy xuất. Vi xử lý có 3 vùng nhớ được sử dụng với các mục
đích sau:
Lưu trữ Firmware: Đây là vùng nhớ, lưu trữ phần mềm mà vi xử lý sử dụng để thao tác
dữ liệu truyền nhận trên Q – bus cũng như vận hành Pulser.
Lưu trữ hệ số nhiệt: Nhiệt độ thay đổi sẽ làm xuất hiện sai số của các cảm biến. Vùng
nhớ này lưu trữ các hệ số bù nhằm khắc phục sai số phát sinh. Hệ số bù này là một ma
trận được nhà sản xuất đưa ra.
Lưu trữ các thông số của hệ thống: Là vùng nhớ, lưu lại các thông số như số choòng
khoan, độ rộng xung…
1.5.1.2 Sensor Package (SP)
SP gồm 3 cảm biến sau:
Cảm biến nhiệt: Có nhiệm vụ đo nhiệt độ để làm cơ sở cho việc quyết định sử dụng hệ
số bù.

38. 20
Từ kế: Theo thiết kế, trong D&I có lắp đặt 3 cảm biến từ để đo từ trường dọc theo 3 trục
Mx, My, Mz với trục Z là trục máy, 2 trục X và Y tạo thành mặt phẳng vuông góc với
trục Z.
Gia tốc kế: Tương tự như từ kế, có 3 cảm biến đo gia tốc dọc theo 3 trục Mx, My, Mz
Từ các giá trị đo được từ SP, ta xác định được các thông số sau:
Từ trường:
𝑀 = √ 𝑀 𝑥
2 + 𝑀 𝑦
2 + 𝑀𝑧
2
Đơn vị đo: [Gamma], [Gauss], [MicroTesla]
50.000 gamma = 0.5 gauss = 50 microteslas
Gia tốc trọng trường:
𝐴 = √ 𝐴 𝑥
2 + 𝐴 𝑦
2 + 𝐴 𝑧
2
Đơn vị đo: [m/s2
]
Nhiệt độ: Được xác định trực tiếp từ cảm biến nhiệt độ.
Đơn vị đo: [o
C]
Góc nghiêng: Là góc giữa trục máy Z và trục D
(H.1.18), giá trị góc nghiêng được tính theo công
thức:
𝐼𝑁𝐶 = 𝑡𝑎𝑛−1
√ 𝐴 𝑥
2 + 𝐴 𝑦
2
𝐴 𝑧
2
Hình 1.18 Hệ trục tọa độ
để xác định góc nghiêng

39. 21
Góc phương vị: Xét hệ tọa độ Đông – Tây – Nam – Bắc đặt theo phương nằm ngang
(H.1.19). Góc phương vị của 1 điểm trên giếng khoan là góc giữa trục Bắc – Nam và
hình chiếu của đoạn trục giếng có chứa điểm khảo sát lên hệ tọa độ nêu trên.
Hình 1.19 Hệ tọa độ đặt theo phương nằm ngang
Công thức tính góc phương vị:
𝐴𝑍𝐼 = 𝑡𝑎𝑛−1
(𝑀 𝑥 𝐴 𝑦 − 𝑀 𝑦 𝐴 𝑥)𝐴
(𝑀 𝑥 𝐴 𝑥 + 𝑀 𝑦 𝐴 𝑦)𝐴 𝑧 + 𝑀𝑧(𝐴 𝑥
2 + 𝐴 𝑦
2)
Chú ý: Các cực Bắc và Nam trong hệ tọa độ trên là cực Bắc và Nam của trục quay Trái
Đất.
Dip Angel: Dip Angel tại 1 điểm là góc giữa đường tiếp tuyến với bề mặt trái Đất tại
điểm đó với đường sức của từ trường Trái Đất.
Công thức tính Dip Angel :
𝐷𝐴 = 𝑡𝑎𝑛−1
𝑀𝑣
√ 𝑀 𝑥
2 + 𝑀 𝑦
2 + 𝑀𝑧
2 − 𝑀𝑣
2
Trong đó:
𝑀𝑣 =
−𝑀 𝑥 𝐴 𝑥 − 𝑀 𝑦 𝐴 𝑦 + 𝑀𝑧 𝐴 𝑧
𝐴
Quy ước:
Tại đường xích đạo, Dip Ange = 00

40. 22
Tại cực Bắc, Dip Angel = +900
Tại cực Nam, Dip Angel = -900
1.5.1.3 Bộ chuyển đổi A/D và TPS
Bộ chuyển đổi A/D (A/D Converter): Có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện áp tương tự
thành dạng số để vi xử lý có thể xử lý.
TPS: Đây là bộ phận chịu trách nhiệm điều chế ra các mức điện áp thích hợp từ pin 28
VDC. Trong TPS còn có 1 mạch điều khiển chọn pin theo lệnh của Micro – processor
Unit (MPU) khi chuỗi máy giếng hoạt động ở chế độ pin đôi.
1.5.2 Module Pin
Pin (H.1.20) có nhiệm vụ cung cấp năng lượng hoạt động cho toàn bộ các bộ phận trong
MWD. Pin gồm 8 cell 3.6V mắc nối tiếp cung cấp điện áp trung bình 28 VDC. Các cell
có khả năng chịu được nhiệt độ cao và rung động. Chúng được đóng gói trong các ống
bằng sợi thủy tinh, 1 đầu nối với Kintec
Pigtail, 1 đầu nối với MDM connetor.
Trong thiết bị MWD, ta có thể sử dụng
cấu hình pin đơn hoặc pin đôi. Do không
có module gamma nên nếu sử dụng pin
đơn, máy giếng có thể hoạt động trong
thời gian từ 180 – 200 giờ. Thời lượng
pin sẽ tăng lên gấp đôi, từ 360 – 400 giờ nếu ta sử dụng pin đôi. Việc kiểm tra thời lượng
pin khi lắp ráp chuỗi máy rất quan trọng, do đó, phải đảm bảo tất cả các pin được sử
dụng phải là pin mới, pin sử dụng dưới 50 giờ hoặc hoạt động ở chế độ pin đôi. Trong
quá trình bảo quản, bảo dưỡng và sử dụng pin, ta phải chú ý đến các yếu tố sau:
Nhiệt độ: Nhiệt độ quá thấp hoặc quá cao đều ảnh hưởng tới hiệu quả làm việc của pin.
Nhiệt độ quá thấp thì sẽ xảy ra hiện tượng giảm điện áp do phản ứng của các điện cực
khó xảy ra. Ở 165o
C, các cell có hiện tượng tan chảy, rất nguy hiểm. Do đó, không để
pin làm việc trên 150o
C và nếu làm việc ở nhiệt độ thấp thì phải có thiết bị làm ấm pin
có đi kèm trong kit.
Hình 1.20 Module Pin

41. 23
Điều kiện làm việc cụ thể: Tùy thuộc vào cấu hình của máy giếng mà thời lượng pin có
sự thay đổi. Ví dụ như việc thay đổi cấu hình máy, sử dụng thêm module gamma hoặc
thay đổi chế độ phát xung. Ở điều kiện mặc định, chế độ phát xung là 0.8 giây/xung và
không có gamma thì pin sử dụng được 180 – 200 giờ. Nếu phát xung nhanh hơn hay
giảm độ rộng xung thì năng lượng tiêu hao cũng tăng lên tức là làm giảm thời lượng pin.
Depass pin: Trong quá trình bảo dưỡng, ngoài việc kiểm tra xem pin đã hoạt động trong
bao nhiêu giờ, làm sạch các đầu nối, ta còn phải “depass pin”. Ta có thể gọi đây là việc
thông mạch và kiểm tra điện áp của pin. Với những pin lâu ngày không được sử dụng,
trên các điện cực sẽ xuất hiện một lớp màng hóa học, gây cản trở các phản ứng hóa nhằm
tạo ra điện. Thiết bị “depass pin” sẽ tạo ra một tải giả, kích thích pin hoạt động nhằm
phá vỡ lớp màng này giúp pin hoạt động hiệu quả hơn.
1.5.3 Pulser Module
1.5.3.1 Hoạt động của Pulser
Với MWD sử dụng pin, Pulser hoạt động theo kiểu Flow Off (kiểu hoạt động tùy thuộc
vào trạng thái tắt – mở của bơm dung dịch).
Khi bơm tắt, Pulser sẽ ở chế độ Survey Mode. Ở chế độ này, Pulser không hoạt động
mà chờ tín hiệu điều khiển từ D&I. Đây là thời điểm mà những dao động do hệ thống
thủy lực của giàn khoan gây ra giảm xuống thấp nhất, vì vậy, giá trị khảo sát tại thời
điểm này cũng chính xác nhất. Lúc này, D&I sẽ tính toán các giá trị về góc lệch, góc
phương vị cũng như các thông số khác.
Khi bơm hoạt động, Pulser làm việc ở chế độ Logging Mode. Những giá trị được D&I
tính toán, mã hóa và gửi lên trạm bề mặt nhờ Pulser. Dựa vào các thông số này mà kỹ
sư khoan xiên sẽ đưa ra quyết định điều chỉnh động cơ đáy một cách hợp lý.
Pulser truyền dữ liệu lên trạm bề mặt thông qua phương pháp “Positive Mud Pulse
Telemetry”. Trong khi khoan, dung dịch khoan được bơm từ bể dung dịch, qua cần
khoan, sau đó qua choòng khoan và trở về bể thông qua khoảng không vành xuyến giữa
cần khoan và thành hệ hoặc ống chống. Nhiệm vụ của Pulser là đóng mở van, ở đây là
cơ cấu poppet/orifice để hạn chế dòng chảy của dung dịch. Điều này tạo nên sự tăng áp

42. 24
suất. Việc đóng mở liên tục sẽ tạo thành một chuỗi xung áp suất trong cột dung dịch và
được nhận biết ở trạm bề mặt thông qua Pressure Transducer.
1.5.3.2 Các bộ phận chính trong Pulser
Pulser Driver (H.1.21) gồm một mạch điều
khiển và các tụ điện có khả năng tích và phóng
điện trong một khoảng thời gian ngắn. Mạch
điều khiển nhận tín hiệu từ D&I rồi điều khiển
việc tích và phóng điện của tụ vào đúng thời
điểm qua đó kích cuộn Solenoid hoạt động.
Solenoid: Điều khiển việc đóng mở cơ cấu poppet/orifice kết hợp với helix và muleshoe
để tạo xung.
Helix và muleshoe: Ngoài chức năng tạo xung, 2 bộ phận này còn giúp điều chỉnh “high
side toolface”.
1.5.3.3 Quá trình tạo xung của pulser
Khi bơm chưa hoạt động, cơ cấu poppet/orifice của Pulser (servo pooppet/orifice) ở
trạng thái đóng, áp suất cột dung dịch bên ngoài lớn hơn áp suất bên trong plenum, đẩy
main shaft đi lên, lúc này cơ cấu poppet/orifice của helix (main poppet/orifice) mở. Khi
bắt đầu mở bơm, servo pooppet/orifice chuyển sang trạng thái mở, dung dịch khoan
chảy vào plenum làm cân bằng áp suất, lực lò so đẩy main shaft đi xuống đóng cơ cấu
main poppet/orifice. Dòng chảy của dung dịch khoan bị chặn tạo ra một xung áp suất.
Tiếp theo, servo pooppet/orifice chuyển về sang trạng thái đóng, main shaft lại bị đẩy
lên do chênh lệch áp giữa bên trong và bên ngoài plenum. Cứ thế, quá trình đóng mở
của servo pooppet/orifice tiếp tục diễn ra (H.1.22)
Hình 1.21 Pulser Driver

43. 25
1.5.4 Interconnect
Đây là thiết bị dùng để kết nối các module kể trên lại với nhau (H.1.23).
Hình 1.22 Quá trình tạo xung
Hình 1.23 Bộ phận interconnect

44. 26
Bên cạnh đó, nó còn có những chức năng sau:
 Định tâm cho chuỗi máy giếng.
 Lọc các rung động tần số thấp gây ra bởi quá trình vận hành của choòng khoan.
 Tăng khả năng chịu uốn của chuỗi máy.
 Là điểm bắt đầu của quá trình lắp ráp hoặc tháo máy.
1.5.5 Thiết bị trạm bề mặt
Pressure Transducer (PT): Nếu
D&I là module máy giếng chính thì
PT là bộ phận máy trạm quan trọng
nhất. PT (H.1.24) có nhiệm vụ thu
nhận các tín hiệu xung áp suất do
Pulser gửi lên, biến đổi thành tín
hiệu điện, gửi về SAP và cuối cùng,
các tín hiệu này được giải mã và
hiển thị trên RT.
Safe Area Power Supply (SAP): đây có thể coi là trung tâm điều khiển của hệ thống giao
tiếp thiết bị MWD. Các chức năng của SAP (H.1.25) bao gồm:
 Ổn định điện áp
 Là nơi tiếp nhận tín hiệu từ PT, giải
mã các tín hiệu rồi truyền các thông
tin đó hiển thị lên RT và trên máy tính
 Cùng với máy tính, SAP là thiết bị mà
thông qua nó, người vận hành có thể
giao tiếp với máy giếng
Remote Terminal (RT): Hiển thị các thông số đo được từ máy giếng (H.1.26)
Hình 1.24 Pressure transducer
Hình 1.25 SAP

45. 27
Hình 1.26 Remote terminal
Computer: Máy tính được trang bị cổng COM để kết nối với SAP và các phần mềm để
vận hành, bảo dưỡng máy.
1.5.6 Chuẩn giao tiếp Q – bus
Quá trình giao tiếp, truyền nhận giữ liệu trong máy giếng và máy trạm đều được thực
hiện thông qua giao thức Q – bus. Giao thức Q – Bus sử dụng 1 dây dữ liệu và 1 dây đất
để giao tiếp với các thiết bị khác. Dây dữ liệu đảm nhận cả 2 chức năng truyền và nhận
dữ liệu. Trong hệ Q – Bus, mỗi thiết bị được xem là một nút có địa chỉ và tên riêng biệt,
không trùng lặp nhau. Tên của nút gồm 4 kí tự, địa chỉ gồm 2 chữ số. Sở dĩ ta phải đặt
cấu hình như vậy bởi trong 1 hệ Q – Bus có rất nhiều nút, ta cần tên để phân biệt các nút
nhằm đảm bảo sự đáp ứng nhanh và chính xác cũng như việc phân biệt chính – phụ nhờ
vào địa chỉ của nút. Nút nào có địa chỉ nhỏ hơn là nút chính, có địa chỉ lớn hơn là nút
phụ. Nút chính, đóng vai trò như 1 người điều tiết giao thông, sẽ đảm bảo quá trình giao
tiếp giữa các nút khác. Lấy một ví dụ, module D&I có tên nút là MPTx và địa chỉ là 20,
RT có tên nút là MPRx và địa chỉ là 05. Vậy nếu nối 2 thiết bị trên lại với nhau thì RT
sẽ đóng vai trò là nút chính còn D&I là nút phụ.
Để giao tiếp với máy, người sử dụng dùng ngôn ngữ máy mà ở đây là một danh sách
biến. Mỗi biến gồm 4 kí tự và được phân làm 2 loại:
Biến dữ liệu: Dùng để cung cấp thông tin hoặc dữ liệu của 1 biến nào đó trong hệ thống.
Có 2 kiểu biến dữ liệu là kiểu kí tự và kiểu số. Ví dụ:

46. 28
Bat2=“ON”
LOPL:10
Biến điều khiển: dùng để tạo truy vấn hoặc thay đổi cấu hình, trạng thái của 1 nút nào
đó.

47. 29
CHƯƠNG 2 CÁC PHỨC TẠP VÀ SỰ CỐ XẢY RA TRONG QUÁ
TRÌNH KHOAN XIÊN
2.1 Cấu trúc địa chất mỏ Bạch Hổ
Hình 2.1 Cấu trúc địa chất của mỏ Bạch Hổ

48. 30
Ảnh hưởng của cấu trúc địa chất tới công tác khoan:
Theo phân tích địa chất và kinh nghiệm thực tế, Vietsovpetro đã dự kiến các phức tạp
khi khoan giếng ở vùng Mỏ Bạch Hổ như sau:
Mất dung dịch khoan
Khoảng khoan từ 85 ÷ 2130m (H.2.1) mất dung dịch nhẹ, từ 2130÷2910m mất dung
dịch với cường độ lớn, có thể lên đến 15 m3
/1ngđ.
Khoảng khoan từ 2910 ÷ 3150m có thể mất nước hoàn toàn, cường độ 100 m3
/1ngđ.
Sập lở thành giếng khoan
Khoảng khoan từ 85 ÷ 3150m có hiện tượng kẹt do sập lở thành giếng, cần phải khống
chế độ thải nước của dung dịch khoan nhỏ nhất có thể.
Biểu hiện phun trào
Từ độ sâu 2910 ÷ 3150m có khả năng xảy ra hiện tượng phun trào, do nhiễm khí trong
điều kiện địa chất của mỏ Bạch Hổ là rất phức tạp và gây nhiều khó khăn cho công tác
khoan như:
 Đất đá mềm, bở rời từ tầng Mioxen trung (Điệp Côn Sơn) trở lên có thể gây sập
lở thành giếng khoan.
 Các đất đá trầm tích nhiều sét trong tầng Mioxen dưới và tầng Oligoxen có thể
gây bó hẹp thành giếng khoan do sự trương nở của sét.
 Dị thường áp suất cao trong tầng Oligoxen gây sụp lở thành giếng khoan và
những phức tạp đáng kể khác.
 Tầng đá móng có thể gây mất dung dịch khoan và sự thụt cần khoan khi gặp phải
các hang hốc.
 Các đứt gãy kiến tạo của mỏ có thể gây mất dung dịch khoan và làm lệch hướng
lỗ khoan.

49. 31
2.2 Các sự cố thường gặp
2.2.1 Hiên tượng sập lở đất đá
Đất đá ở thành giếng khoan bị sập lở khi mất ổn định (H.2.2). Theo quan điểm cơ học,
sự ổn định của đất đá bị mất khi ứng suất trên thành giếng khoan vượt quá giới hạn đàn
hồi của nó, điều này có thể xảy ra hai trường hợp:
Trường hợp thứ nhất: Là trường hợp phổ
biến hơn cả, đó là ứng suất trên thành
giếng khoan không thay đổi nhiều, còn độ
bền của đất đá bị giảm xuống do tác dụng
của dung dịch, do đó làm cho đất đá bị
mất ổn định và sập lở vào giếng khoan.
Đất đá bở rời dễ bị dung dịch tác dụng
nhất. Nước tự do ngấm vào vỉa, làm cho
chúng trương nở, phân rã gây ra sập lở.
Trường hợp thứ hai: Khi áp lực nén của
đất đá (do lực kiến tạo) lớn hơn nhiều so
với áp lực dung dịch. Sự chênh lệch giữa
áp lực trong đất đá và trong giếng khoan
có nguy cơ gây sập lở, nguy cơ này càng
tăng khi chế độ khoan bất hợp lý.
Trong nhiều trường hợp cả hai nguyên nhân trên tác dụng đồng thời làm sập lở thành
giếng khoan. Khi tổ chức và tiến hành khoan trong vùng có thể bị sập lở, cần phải tính
đến các điều kiện sau:
 Tất cả các loại đất sét, diệp thạch sét phải dự tính là không ổn định.
 Khi mở vỉa có áp lực bất thường (áp lực vỉa lớn hơn áp lực thuỷ tĩnh của cột dung
dịch) cũng như khi khoan vào vùng phá huỷ kiến tạo với góc cắm của đất đá lớn
thì rất khó giữ ổn định cho thành giếng khoan.
Hình 2.2 Hiện tượng sập lở đất đá trong
giếng khoan xiên

50. 32
 Lựa chọn và điều chỉnh đúng chế độ khi khoan qua các tầng không ổn định cũng
tạo khả năng ngăn ngừa sập lở tốt.
Hiện tượng sập lở thành giếng khoan thể hiện qua những dấu hiệu sau:
 Áp lực trong máy bơm tăng lên đột ngột.
 Dung dịch đưa từ giếng khoan lên chứa nhiều vụn đất đá.
 Trong khi khoan và kéo thả cần khoan bị vướng.
 Thả dụng cụ không đến đáy giếng khoan.
Các biện pháp ngăn ngừa:
Các đoạn sập lở được chỉ ra trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật địa chất. Trước khi khoan
vào đoạn sập lở cần phải áp dụng các biện pháp ngăn ngừa. Biện pháp hiệu quả nhất là
làm nặng dung dịch sét và tăng cường chất lượng của nó bằng gia công hoá học.
Có thể khoan qua vùng sập lở với dung dịch sét đã gia công hoá học có độ thải nước và
trọng lượng riêng đảm bảo cho áp lực của dung dịch cao hơn áp lực vỉa.
Khoan lỗ khoan với đường kính nhỏ nhất khi có thể. Người ta đã chứng minh rằng giảm
đường kính giếng khoan thì mức độ sập lở cũng giảm xuống.
Tốc độ dung dịch đi lên ở ngoài cần khoan phải không nhỏ hơn 1,5 m/s.
Thả cột cần khoan xuống đáy êm, không giật cục. Tránh thay đổi trọng lượng riêng của
dung dịch sét trong một khoảng lớn. Trước khi kéo cần khoan lên cần phải bù dung dịch
vào giếng khoan.
Không để cần khoan nằm yên trong giếng khoan trong một thời gian dài để tránh hiện
tượng lắng đọng mùn khoan.
2.2.2 Hiện tượng mất dung dịch khoan
Các nguyên nhân chủ yếu gây ra hiện tượng mất dung dịch:
Áp lực cột dung dịch lớn hơn áp lực vỉa (chênh áp càng lớn thì gây mất dung dịch càng
nặng, đặc biệt ở những tầng thấm và tầng đất đá nứt nẻ).

51. 33
Hình 2.3 Mất dung dịch khoan
Do đặc tính của tầng mất dung dịch:
 Các tầng mất dung dịch có thể là tầng chứa dầu – khí – nước có độ rỗng và độ
thấm lớn, các tầng đã được khai thác có áp lực vỉa giảm xuống.
 Tầng đất đá bị vò nhàu, hủy hoại do chuyển động kiến tạo, các hang động các-tơ
và đặc biệt là tầng móng dễ bị mất dung dịch nhất.
Nghiên cứu vùng mất dung dịch:
Để chống mất dung dịch có hiệu quả và có biện pháp ngăn ngừa cho giếng khoan sâu,
cần phải nghiên cứu tổng hợp ngay sau khi khoan vào tầng mất dung dịch (H.2.3). Công
tác nghiên cứu tổng hợp bao gồm:
 Nghiên cứu thuỷ động lực để tìm hiểu cường độ mất dung dịch.
 Xác định ranh giới sự hút nước của các tầng, sự tồn tại dòng chảy từ vỉa này sang
vỉa khác trong giếng khoan.
 Xác định đường kính thực của giếng khoan trong vùng mất dung dịch.
Các biện pháp phòng chống mất dung dịch:
Để khắc phục các hiện tượng mất dung dịch có cường độ khác nhau và mất hoàn toàn,
người ta dùng các phương pháp chủ yếu sau:

52. 34
 Giảm chênh lệch áp lực giữa giếng khoan và vỉa bằng cách thay đổi thông số
dung dịch.
 Đối với các vùng có nguy cơ mất dung dịch cao như tầng móng có thể cho thêm
chất độn vào dung dịch (vỏ trấu, xơ dừa và các chất dạng sợi), hay còn gọi là
LCM (Lost circulation materials).
 Dự trữ đầy đủ lượng dung dịch cần thiết kịp thời khi xảy ra hiện tượng mất dung
dịch.
2.2.3 Hiện tượng xuất hiện dầu, khí hoặc nước (kick)
Vỉa khoan qua có thể có khí, nước hoặc dầu và qua các kẽ nứt lỗ hổng, khí có thể xâm
nhập vào lỗ khoan. Nếu áp lực vỉa lớn hơn áp lực của dung dịch thì khí đẩy dung dịch
ra khỏi lỗ khoan, gây ra phun khí và nhiều khi có cả phun dầu. Hiện tượng đó làm phá
hoại quá trình khoan bình thường, hư hỏng thiết bị và có thể gây ra cháy nổ.
Nước hoặc dầu có áp lực vỉa lớn cũng có thể xâm nhập vào lỗ khoan, đẩy dung dịch sét
lên và gây ra phun dầu hoặc nước. Hiện tượng phun xảy ra không phải chỉ do khí có áp
lực lớn xâm nhập vào lỗ khoan, mà khí có thể xâm nhập dần vào dung dịch, dưới dạng
những bọt nhỏ li ti. Đặc biệt, khí sẽ xâm nhập nhiều vào dung dịch khi dừng khoan trong
thời gian lâu. Ở đáy lỗ khoan, các bọt khí chịu một áp lực lớn nên kích thước rất nhỏ,
khi bọt khí cùng dung dịch đi lên, áp lực khí giảm dần, kích thước của chúng tăng lên
dần, cuối cùng các bọt khí trở nên rất lớn và chiếm phần lớn thể tích làm cho mật độ
dung dịch giảm xuống. Trọng lượng của cột nước rửa không đủ để chống lại áp lực của
khí và hiện tượng phun xảy ra.
Nước và dầu ngấm dần vào dung dịch, cũng làm giảm mật độ của dung dịch khoan có
thể gây ra phun trào. Hiện tượng phun cũng có thể xảy ra khi mực dung dịch khoan trong
lỗ khoan bị hạ thấp (do ngừng tuần hoàn hoặc do kéo cần khoan lên mà không rót thêm
dung dịch bù vào).
Các dấu hiệu xuất hiện khí như sau:
 Khi phục hồi tuần hoàn, dung dịch đi lên mặt đất có chứa nhiều khí.

53. 35
 Sủi bọt trong lỗ khoan, trong trường hợp khí xâm nhập với một lượng hạn chế và
dung dịch sét có độ nhớt, ứng suất cắt tĩnh khá nhỏ.
 Tăng mực nước trong hố chứa của bơm (dù không thêm dung dịch khoan vào hệ
thống tuần hoàn).
 Có sự xuất hiện khí do trạm carota báo hiệu.
Trong các trường hợp trên cần phải tăng cường rửa lỗ khoan, tạm ngừng khoan hoặc
kéo thả dụng cụ, đồng thời thực hiện các biện pháp khử khí.
Để ngăn ngừa hiện tượng phun trào, áp suất ở trong lỗ khoan phải lớn hơn áp suất vỉa
21 ÷ 35 bar. Trị số áp lực dư phụ thuộc vào độ sâu của lỗ khoan, độ rỗng và độ thấm
của đất đá trong vỉa. Người ta tạo áp lực dư bằng cách sử dụng dung dịch nặng. Khi làm
nặng dung dịch phải chú ý giữ cho độ nhớt của nó nhỏ nhất. Không nên coi việc dùng
dung dịch nặng là biện pháp duy nhất để chống phun dầu, khí hoặc nước, vì rằng hiện
tượng phun trào thường xảy ra bất ngờ hoặc bắt đầu phun một cách mãnh liệt trong thời
gian rất ngắn, còn việc chế tạo dung dịch nặng bao giờ cũng kéo dài.
Để ngăn chặn hiện tượng phun ngay khi mới bắt đầu, cần phải lập tức đóng giếng bằng
thiết bị đối áp bề mặt (BOP).
Trong thực tế đa số các trường hợp xuất hiện dầu, khí, nước đều xảy ra lúc kéo cần hoặc
lúc mới bơm rửa (sau khi thả cần).
Để ngăn ngừa việc xuất hiện dầu khí ngoài việc làm nặng dung dịch khoan và đặt đối
áp, cần phải thực hiện các biện pháp sau:
 Không mở vỉa có khả năng xuất hiện dầu khí mà trước đó không chống ống theo
thiết kế.
 Khi kéo cần khoan lên phải bù dung dịch vào lỗ khoan một cách liên tục, không
đổ gián đoạn.
 Tỷ trọng dung dịch giảm đi hơn 0,02 thì cần phải phục hồi lại ngay.
 Cần phải dự trữ một lượng dung dịch bằng 1,5 – 3 lần thể tích lỗ khoan, với các
thông số đã qui định trong bản thiết kế, phải dự trữ chất làm nặng.

54. 36
 Vì sự thay đổi áp lực khi kéo thả dụng cụ phụ thuộc vào khoảng hở của cột cần
khoan và thành lỗ khoan, vì vậy tránh dùng bộ dụng cụ có khoảng hở nhỏ.
 Chỉ được kéo cần lên sau khi đã rửa sạch lỗ khoan bằng dung dịch có thông số
như đã qui định trong thiết kế, phải rửa lỗ khoan với lưu lượng lớn nhất của bơm
và phải quay cột cần khoan.
 Khi kéo cần nếu mực dung dịch sét ở giữa cần khoan không hạ xuống thì có nghĩa
đã xuất hiện hiệu ứng piston. Trong trường hợp đó phải hạ cột cần xuống dưới
đoạn xuất hiện, thực hiện bơm rửa, sau đó mới tiếp tục kéo cần lên.
Khi hiện tượng phun trào xảy ra đột ngột, cần phải đóng đối áp lại và khắc phục bằng
cách bơm ép chất lỏng vào lỗ khoan.
2.2.4 Hiện tượng phun theo mạch và phun theo các kẽ hở
Trong quá trình khoan và khai thác, dầu khí từ các vỉa đã mở có thể đi theo các khe nứt,
theo các lớp dễ thấm hoặc lớp tiếp xúc giữa xi măng và đất đá rồi phun lên mặt đất, ra
ngoài phạm vi lỗ khoan. Hiện tượng đó gọi là “phun theo mạch” (gri-phôn).
Sự phun dầu khí hay nước theo kẽ hở giữa ống chống khai thác và ống chống trung gian
hoặc giữa ống chống trung gian và ống chống định hướng, gọi là “phun theo kẽ ống”.
Phun theo mạch và phun theo kẽ ống thường có liên quan với nhau và tạo điều kiện cho
nhau.
Phun theo mạch được chia thành ba nhóm:
 Phun theo mạch (gri-phôn) do trám xi măng các vỉa có áp lực cao không tốt.
 Phun theo mạch do phun hoặc xuất hiện dầu khí trong lỗ khoan, đặc biệt là khi
bịt kín lỗ khoan.
 Phun theo mạch do dầu khí chảy qua những chỗ ren hở của ống chống hoặc qua
chỗ ống chống bị hỏng trong quá trình khoan, lấy mẫu, khai thác.
Để ngăn ngừa hiện tượng phun theo mạch và phun theo kẽ ống cần phải thực hiện theo
các yêu cầu sau:

55. 37
 Tăng độ dâng cao của vữa xi măng trám cho ống khai thác. Đối với giếng khí,
dung dịch xi măng phải dâng lên quá chân của ống chống trung gian hoặc ống
định hướng.
 Tốc độ bơm ép dung dịch xi măng không được nhỏ hơn 1,5 – 1,8 m/s.
 Khi thử độ kín của ống chống, lỗ khoan phải có thiết bị chống phun trên miệng
phù hợp.
Hiện tượng phun theo mạch và phun theo kẽ ống gây nên những hậu quả nghiêm trọng,
việc khắc phục sự phun theo mạch tiêu tốn rất nhiều thời gian và vật tư, tốn thêm chi
phí cho giếng khoan. Nếu chấp hành đúng mọi yêu cầu cần thiết trong quá trình khoan
và khai thác có thể tránh được hiện tượng này.
Để tránh hiện tượng phun theo mạch xuất hiện khi đang khoan, phải tăng cường lấy chất
lỏng và khí từ lỗ khoan lân cận. Đồng thời, tạm đình chỉ việc bơm nước vào vùng ngoại
vi (nếu đang tiến hành). Nếu hiện tượng phun làm tắc đường đi đến giếng đang khoan,
thì khoan các giếng khoan định hướng để chống phun.
2.2.5 Hiện tượng kẹt mút bộ cần khoan
Nguyên nhân
 Bộ cần khoan bị kẹt do sập lở thành hệ (H.2.4).
 Hiện tượng kẹt do chênh áp: Hiện tượng này xảy ra mạnh mẽ ở những đoạn thân
giếng nghiêng vì khi đó cột cần khoan dựa vào thành giếng và do sự chênh lệch
áp lực giữa cột dung dịch và áp lực vỉa tạo ra lực dư ép cần khoan vào thành
giếng. Ngoài ra lực dư còn do cột cần khoan tạo nên dẫn tới kẹt cần do bám dính
mà không dạo được cột cần.
 Để cột cần khoan nằm yên trong giếng với thời gian dài làm mùn khoan lắng
đọng.
 Các thông số dung dịch và tốc độ bơm rửa không đủ để đưa mùn khoan lên.

56. 38
Hình 2.4 Kẹt cần do sét trương nở
Các biện pháp phòng tránh
 Dùng dung dịch sét có chất lượng cao, tạo lớp vỏ sét mỏng và chặt xít trên thành
giếng khoan.
 Bảo đảm tốc độ đi lên của dòng dung dịch đưa mùn khoan lên bề mặt. Trước khi
kéo cần lên phải rửa sạch choòng khoan và điều chỉnh thông số dung dịch cho
phù hợp với yêu cầu thiết kế.
 Thường xuyên doa lại những đoạn có khả năng hình thành lớp vỏ sét dày.
 Trong trường hợp bắt buộc phải dừng khoan thì cứ 3  5 phút lại dạo dụng cụ lên
xuống và cho quay cột cần khoan.
Các biện pháp cứu kẹt
Dùng hệ thống tời kéo và quay bàn roto với lực kéo lớn nhất. Nếu không giải phóng
được bộ dụng cụ bằng cách trên thì xác định điểm kẹt và dựa vào đó lập kế hoạch sửa
chữa.
Điểm kẹt được xác định theo công thức:
12
...05,1
PP
FEI
L

 (2.1)
Trong đó:
L là độ dài phần tự do trên điểm kẹt.
1,05 là hệ số chỉ sự tồn tại của khoá nối.

57. 39
E là mô đun đàn hồi của thép. E = 2.106 kG/cm2
P1 là lực kéo lần thứ nhất .
P2 là lực kéo lần thứ hai.
I: Độ giãn cần khoan sau hai lần kéo.
 Nếu sử dụng búa thủy lực (Jar) để cứu kẹt thì trước hết phải tháo đoạn cần tự do
bằng cách quay trái bộ cần ở trạng thái không nén lực hoặc bằng dây đạn nổ.
 Cần phải đặt khoá an toàn phía trên cần nặng vì đó là điểm nguy hiểm nhất khi
bị kẹt. Bộ khoá an toàn sẽ cho phép tháo một cách nhanh chóng.
 Trước khi thả búa thủy lực phải kiểm tra vỏ và ren bằng khoá máy.
 Khi nối búa thủy lực với bộ phận bị kẹt thì tiến hành đập 12  15 phút trong tình
trạng căng bộ cần. Lực đập và lực kéo trong suốt quá trình thực hiện phải bằng
nhau.
 Nếu sau 5  6 chu kỳ lắc đập không có kết quả thì dừng lại 10  15 phút rồi tiếp
tục các chu kỳ lắc đập với lực kéo và lực đập lớn hơn. Lực đập đầu tiên bằng 1
phần bộ dụng cụ 12  15T, sau mỗi chu kỳ tăng từ 2  3T. Lực kéo cực đại không
quá 15  20T (không kể trọng lượng bộ dụng cụ đặt phía trên búa thủy lực).
 Nếu bộ phận bị kẹt được giải phóng 1 phần thì xác định điểm được giải phóng để
kéo lên, sau đó tiếp tục các quy trình tiếp theo để giải phóng nốt phần còn lại.
2.2.6 Đứt tuột cần khoan
Nguyên nhân
Đứt gãy có thể do hiện tượng ăn mòn cần khoan bởi các chất hóa học (đặc biệt là H2S
và CO2), điện hóa sinh ra trong dung dich khoan.
Đứt gãy cần khoan cũng có thể do hiện tượng mỏi sinh ra, hiện tượng mỏi của cột cần
khoan là do tác động lặp đi lặp lại của các tải trọng kéo, xoắn, uốn cộng với giao động
của cột cần khoan trong quá trình làm việc.

58. 40
Dụng cụ cứu chữa đứt gãy cột cần khoan
Hiện nay, có rất nhiều thiết bị cứu chữa đứt gãy cột cần khoan khác nhau, sau đây là
những thiết bị được Vietsovpetro sử dụng trong thời qua:
 Metric: Dùng để tạo ren trái trong cần khoan và tháo từng phần cột cần khoan.
 Côlôcôn (H.2.5): Tạo ren trái phía ngoài cột cần khoan để tháo từng phần cột cần
khoan.
 Ống hom giỏ: Trong trường hợp cần bị đứt ở giếng khoan có đường kính lớn, đầu
cần biến dạng hay bị đứt không đều, khi làm việc với côlôcôn không an toàn
người ta sử dụng một dụng cụ mới gọi là ống hom giỏ.
 Ống chụp: Nếu chỗ gãy của cần khoan không phẳng và có thể nứt dọc, thì dùng
ống chụp mà cần khoan có thể chui qua.
 Dao cắt: Trong trường hợp không thể kéo cần khoan bị kẹt lên được, sau khi đã
dùng các biện pháp cứu chữa như ngâm dầu, axit, nước và bắn mìn không có kết
quả thì dùng dao cắt cần để cắt và lấy cần khoan lên.
Hình 2.5 Côlôcôn

59. 41
CHƯƠNG 3 GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG THIẾT BỊ
KHOAN XIÊN
Ngày nay, các giếng khoan đa phần đều sử dụng công nghệ khoan xiên. Việc rút ngắn
thời gian khoan, tối thiểu hóa các rủi ro hay gặp phải trong quá trình khoan, tiết kiệm
chi phí là những vấn đề hàng đầu mà Liên doanh Việt – Nga Vietsovpetro nói riêng cũng
như các công ty dầu khí trên toàn thế giới nói chung dành sự quan tâm sâu sắc. Tại
Vietsovpetro, để tăng hiệu suất khoan xiên song song với việc tiết kiệm chi phí,
Vietsovpetro đã và đang tìm ra các phương án để tối ưu hóa hiệu xuất khoan xiên của
động cơ Mud motor bằng cách thay đổi các thông số đầu vào sao cho hợp lý. Dưới đây
là một trong những phương án có thể thực thi nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng các thiết
bị khoan xiên.
3.1 Các giải pháp tối ưu hóa hiệu quả sử dụng động cơ PDM
3.1.1 Giới hạn RPM của chuỗi cần khoan
Việc giới hạn RPM phụ thuộc vào đường cong giếng (hole curvature), đường cong giếng
sẽ trơn tru nhất khi lỗ khoan được khoan trượt (chuỗi cần khoan không xoay, chỉ ấn tải
để choòng khoan trượt đi). Khi kết hợp giữa việc vừa ấn tải vừa xoay thì đường cong
giếng sẽ bị lệch và tạo ra những hình dạng phức tạp không ổn định cho quỹ đạo giếng,
điều đó gây ảnh hưởng xấu đến việc kiểm soát quỹ đạo hoặc thậm chí làm choòng khoan
không cắt được mục tiêu. Vì vậy việc giới hạn RPM nhằm giảm thiểu những vấn đề trên
là điều cần thiết.
Khi sử dụng động cơ thể tích PDM trong quá trình khoan xiên, ở đoạn tăng góc chuỗi
cần khoan không xoay, thay vào đó chỉ tác dụng WOB (weight on bit) kết hợp với lực
quay do động cơ PDM tạo ra sẽ làm cho choòng khoan vừa xoay vừa trượt đi, khi đó
hướng quỹ đạo giếng sẽ lệch đi nhờ khớp nối cong (bent sub) của PDM. Khi khoan qua
đoạn tăng góc, chuỗi cần khoan bắt đầu xoay (RPM bắt đầu tăng, H.3.1) với một giới
hạn nhất định nào đó để bổ sung RPM cho choòng khoan nhằm đẩy nhanh quá trình
khoan, tăng ROP, tiết kiệm thời gian… chấp nhận lỗ khoan ở đoạn này không còn trơn
tru như trước.

60. 42
Hình 3.1 Sự thay đổi RPM qua từng section
Việc giới hạn RPM còn phụ thuộc vào góc nghiêng của khớp nối cong (bent sub). Khớp
nối cong có góc lệch càng lớn thì ứng suất tạo ra tác dụng lên thành hệ càng lớn, vì vậy
cần phải giới hạn RPM lại nhằm ngăn ngừa hiện tượng mỏi xảy ra gây phá hủy các bộ
phận cấu tạo của PDM.
Việc giới hạn RPM như vậy nhằm giảm thiểu ứng suất cục bộ tạo ra tại khớp cong, tăng
tuổi thọ sử dụng của PDM, tạo ra được những lỗ khoan trơn tru và cuối cùng là giúp
kiểm soát quỹ đạo tốt hơn.
Hình 3.2 Motor BHA trong đoạn tăng góc, chuyển tiếp và tiếp tuyến
Trong H.3.2:
A – Là đoạn tăng góc, nơi mà PDM chỉ trượt dọc theo quỹ đạo. Không có vòng ứng suất
tạo ra xung quanh khớp nối cong do không có sự quay của chuỗi cần khoan.

61. 43
B – Là đoạn chuyển tiếp, nơi mà chuỗi cần khoan bắt đầu quay. Vòng ứng suất được
sinh ra tại khớp nối cong, khi đó hiện tượng mỏi sẽ xuất hiện sau một thời gian nhất
định, hình dạng lỗ khoan không còn trơn tru. Ứng suất sinh ra trong H.3.2.b bởi sự quay
của chuỗi cần khoan nhiều hơn ứng suất sinh ra trong H.3.2.c, do góc lệch của khớp nối
cong lớn hơn.
Dựa theo số liệu cung cấp từ nhà sản xuất và kinh nghiệm của kĩ sư khoan xiên. B.3.1
và B.3.2 dưới đây cho thấy sự giới hạn RPM khác nhau giữa đoạn chuyển tiếp và đoạn
tiếp tuyến.
Bảng 3.1 RPM tối đa khi khoan trong đoạn chuyển tiếp
Ban đầu, RPM được thiết lập là 100 vòng/phút. Ở đoạn chuyển tiếp, tương ứng với mỗi
loại động cơ PDM khác nhau, RPM sẽ giảm dần khi góc lệch ở khớp nối cong tăng lên.
Ví dụ, đối với loại động cơ A213XP, khi góc lệch của khớp nối cong từ 00
đến 1.150
thì
RPM là 100 vòng/phút, khi góc lệch của khớp nối cong tăng lên 1.50
thì RPM bắt đầu
giảm xuống còn 90 vòng/phút (B.3.1). Tương tự như vậy ở đoạn khoan tiếp tuyến.

62. 44
Bảng 3.2 RPM tối đa khi khoan trong đoạn tiếp tuyến
3.1.2 Điều chỉnh sự chênh lệch áp suất
Tăng WOB trong quá trình khoan để giúp choòng phá hủy đất đá. Khi tác dụng WOB
như vậy, phần rotor trong động cơ PDM sẽ nén ép lên stator sinh ra một áp lực A nào
đó. Nhưng lúc nhấc bộ khoan cụ lên để lấy khảo sát, thì áp lực do sự nép ép của rotor
lên stator sẽ giảm đi và nhỏ hơn A. Như vậy sẽ có một sự chênh lệch áp suất nhất định
khi choòng khoan chạm đáy giếng và khi choòng khoan được nhấc lên. Nếu sự chệnh
lệch này vượt quá giới hạn cho phép nào đó thì động cơ sẽ bị quá tải và ngừng quay,

63. 45
trường hợp xấu hơn nữa là phần cao su của stator trong “power section” sẽ bị nứt nẻ
thậm chí bị phá hủy. Chính vì lẽ đó, phải kiểm soát được sự chênh lệch áp suất thông
qua việc tác dụng WOB sao cho hợp lý, không nên tăng WOB quá cao và cũng không
nên nhấc cần với tốc độ nhanh (đặc biệt qua những điểm bị mà thành hệ bị bó hẹp).
Hình 3.3 Đồ thị mô tả sự thay đổi tốc độ quay và mô-men xoắn vào sự chênh lệch áp
suất
H.3.3 cho thấy rõ sự thay đổi tốc độ quay và mô-men xoắn vào sự chênh lệch áp suất.
Tại tốc độ bơm 900 gpm, rõ ràng khi sự chênh lệch áp suất tăng thì tốc độ quay giảm,
trong khi đó mô-men xoắn lại tăng. Ví dụ, khi khoan qua thành hệ đòi hỏi mô-men xoắn
phải lớn, kĩ sư khoan xiên sẽ điều chỉnh áp suất chênh lệch để đạt được mô-men xoắn
theo yêu cầu và khi đó tốc độ quay sẽ giảm xuống. Thông thường, khi chênh lệch áp
suất lên đến 400 psi thì động cơ bắt đầu có triệu chứng quá tải, tại giá trị áp suất này kĩ
sư khoan xiên phải theo dõi thật kĩ lưỡng nếu không các lớp cao su trong stator của PDM
sẽ bị nứt vỡ. Vì vậy, tùy vào từng trường hợp cụ thể mà kĩ sư khoan xiên có thể điều
chỉnh sự chênh lệch áp suất sao cho hợp lý để PDM hoạt động một cách tối ưu nhất.
3.1.3 Điều chỉnh áp suất sụt giảm tại “bit nozzles”
Dòng dung dịch khoan khi đi qua các “bit nozzle” với tiết diện thay đổi đột ngột sẽ biến
năng lượng dòng chảy thành năng lượng cơ học hỗ trợ phá hủy đất đá cho choòng khoan.