Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất

guyễn Văn Hải

1

MỞ ĐẦU
Công nghiệp dầu khí là ngành kinh tế mũi nhọn và non trẻ của đất
nước ta. Sản lượng dầu thô khai thác từ mỏ Bạch Hổ không ngừng tăng, cùng
với sản lượng từ các mỏ đã và đang được phát hiện như mỏ Đại Hùng, Rồng,
Rạng Đông… Đã đóng góp một phần không nhỏ cho sự phát triển của nền
kinh tế quốc dân. Ngoại tệ thu về cho đất nước từ việc suất khNu du thô ã
t hơn 1 t USD/năm. N hìn vào nhng con s thng kê ta thy ưc s phát
trin vưt bc ca ngành công nghip du khí trong iu kin cơ s vt cht
và trang thit b phc v cho công tác tìm kim, thăm dò và khai thác du khí
còn nhiu hn ch so vi các nưc khác trong khu vc và trên th gii ã
khng nh ưc s trưng thành ca ngành trong thi gian qua.
 t ưc nhng mc tiêu  ra thì nhim v cp bách ca ngành
du khí là tip tc Ny mnh công tác tìm kim thăm dò  các b trm tích và
khNn trương ưa các m ã phát hin tr lưng thương mi vào khai thác, ây
là mt thách thc ln i vi ngành, là biu hin tp trung cao  v u tư (
hàng t USD)  thc hin mt khi lưng công vic khng l mà thc t
chúng ta mi tin hành ưc mt phn trong nhng năm va qua.
Mt khác do iu kin a cht c thù ca vùng m, ch yu du khí
ưc khai thác t tng móng   sâu ln có nhit  và áp sut cao. Cho nên
vic tin hành khoan các l khoan thăm dò và khai thác du khí gp không ít
khó khăn phc tp, òi hi phi có trình  khoa hc k thut cao cùng vi
trang thit b hin i  nâng cao tc  khoan nhm tăng hiu qu và rút
ngn thi gian thi công. Mt trong nhng dng c khoan quan trng quyt
nh n s thành công ca quá trình khoan ó là choòng khoan. Trong nhng
năm gn ây  bn và tui th ca choòng khoan ã ưc tăng lên áng k

N him v ca  tài trưc ht là gii thiu sơ b v chng loi cũng
như cu to ca mt s loi choòng . Tng hp, phân tích lý thuyt và thc t
v choòng chóp xoay  ánh giá hiu qu làm vic ca choòng , t ó làm cơ
s cho vic la chn choòng khoan thích hp vi iu kin a cht và k
thut c th ca nưc ta nhm t năng sut khoan cao, tit kim chi phí, h
giá thành khoan.
Cu trúc  tài bao gm phn m u, 4 chương ni dung, phn kt
lun, tài liu tham kho, ưc trình bày trong 84 trang vi 14 bng biu, 42
hình v.  tài ưc hoàn thành ti trưng i hc M - a Cht dưi s
hưng dn ca thy guyễn Văn Giáp - B môn Thiết bị Dầu khí và Công
trình.
Tác gi xin bày t lòng bit ơn sâu sc và li cm ơn chân thành ti
thy giáo guyễn Văn Giáp - B môn Thiết bị Dầu khí và công trình, cùng
các anh ch thuc xí nghip khoan và sa ging ca Vietsovpetro, các thy cô
giáo trong b môn Thiết bị Dầu khí và Công trình, b môn Khoan Khai
thác, b môn Cơ khí, b môn Máy Thit b M trưng i Hc M - a
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất

guyễn Văn Hải

3

Cht Hà N i cùng toàn th các bn sinh viên ã giúp  tác gi hoàn thành tt
 tài này.
Trong quá trình làm  tài, do mc  tìm hiu mi  dng nguyên lí,
tài liu cũng còn hn ch và chưa ưc trc tip s dng trong thc t nên 
tài còn nhiu thiu sót. Rt mong ưc s góp ý ca các thy cô và các bn
ng nghip.
Xin chân thành cảm ơn !


3. Cần khoan
4. Ống chống
5. Giá đựng cần
6. Đối áp
7. Tháp khoan
8. Sàn khoan
9. Ròng rọc tĩnh
10. Cáp khoan
11. Bàn xoay
12. Tời khoan
13. Máy bơm
14.Máy phát điện

Deleted: b mt
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất

guyễn Văn Hải

5

Hình 1.1. Ví trí của choòng khoan trong tổ hợp thiết bị khoan
V mt cu trúc thì choòng khoan u gm 3 b phn chính ó là : Phn
hot ng, b phn dn dung dch và phn lp ni. Riêng i vi loi choòng
chóp xoay thì còn có thêm b phn c thù là h thng  ta ca chóp xoay.
- Phn lp ni: Là b phn  ni choòng khoan vi phn dưi ca ct
cn khoan và chuyn năng lưng cn thit cho phn hot ng thông qua các
u ni trc tip bng ren, có th là ren ngoài hoc ren trong tùy theo kích
thưc ca choòng. N u choòng có kích thưc ln thì ni bng ren trong còn
choòng có kích thưc nh thì ni bng ren ngoài
- Phn hot ng: Là phn tác dng trc tip vi t á  phá hy,

thân phía trên có u ni ren và phn dưi là các lưi ct. Phía trưc ca lưi
ct u có l thoát cht lng  ra sch áy l khoan trong quá trính khoan.
Thân và lưi ct ưc ch to t thép hp kim yu hoc trung bình theo
phương pháp rèn hoc dp. Riêng mũi khoan 2L có thân và lưi ct ưc ch
to lin nhau còn loi 3L thân ưc ch to ri sau ó lưi ct ưc hàn vào
cách nhau 120
0
.  tăng cưng  bn cho lưi ct thì mt trưc và mt bên
ưc khm hp kim cng dng bt hoc dng tm kiu các bít vonfram ti
mt chiu cao nào ó.
N goài ra mũi khoan lưi ct còn có h thng thoát nưc ra có tác dng
hưng dòng cht lng t cn khoan chy trc tip lên áy  khong cách 2/3
bán kính t tâm mũi khoan vi mc ích m bo  lch dòng chy v mt
trưc ca lưi ct  ra sch áy và làm mát lưi ct.
Loi mũi khoan 2L còn ưc gi là mũi khoan uôi cá thưng có ưng
kính t 76-161(mm ) hoc ln hơn  khoan trong t á mm và thưng
không ưc dùng trong khoan tua bin vì mô men phá hy ln.

4
3
2
1

Hình vẽ 1.2. Choòng khoan 2 lưỡi cắt
( 1- Thân choòng; 2 - Cánh; 3 - Răng; 4 - Tấm cắt)
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất

guyễn Văn Hải

7

Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất

guyễn Văn Hải

8

Hình 1.3. Choòng khoan hợp kim
( 1- Thân đúc; 2- Khuôn đầu; 3- Răng cắt )
Quá trình làm sch áy l khoan ưc tin hành thông qua 4 vòi phun
bng hp kim gm, trong ó có 1 vòi phân b  gia và 3 vòi còn li ưc
phân b u gia các lưi ct  khong cách 2/3 bán kính t tâm choòng m
bo cho quá trình làm sch áy ưc hoàn toàn.
N goài ra còn 1 s loi choòng có cu trúc c bit khi ó các răng
ưc b trí thành 3 hoc 4 mc chiu cao và ã t ra có hiu qu i vi t
á mm và trung bình.
* Choòng khoan kim cương
Choòng khoan kim cương làm vic theo nguyên lý ct-v, ưc dùng 
khoan trong t á t trung bình n rt cng, có th khoan ưc c l khoan
thng ng và nh hưng. Dùng ưc cho tt c các phương pháp khoan c
bit là khoan tua bin vì t ưc vn tc quay cao. N u s dng choòng kim
cương 1 cách hp lý thì nó cho nhng ch tiêu khoan tt, c th là tin 
khoan cao, gim ưc thi gian kéo th, gim ưc  cong trong khoan nh
hưng. Tuy nhiên, vic s dng choòng này ch yu ph thuc tính cht ca
t á và tính toán kinh t.
Cu trúc ca choòng khoan kim cương gm phn thân, lõi thép, khuôn
u và kim cương.
- Thân ưc ch to t thép hp kim kt cu hoc là thép crom 40X vi Hình 1.4. Cấu tạo choòng kim cương(PDC)
Bảng 1.1. Các thông số thiết kế cho một số loại choòng kim cương ( Hughes
tool company)
Mã IADC M142 M342 M132 M133 M333 M433 M122
S lưi ct 4 6 5 4 8 10 4
S vòi phun 4 4 4 - 6 4 6 8 4
ưng kính 6’’3/4 11’’-12’’ 12’’-14’’ 6’’3/4
B mt ca khuôn u có hình dng khác nhau to nên do các rãnh
thoát nưc có mt tip xúc vi t á, có th là rãnh xon hoc rãnh qut
hưng tâm. Thông qua các rãnh xon này mà cht lng ưc hưng t cn
khoan ra khong không vành xuyn. Trong thi gian gn ây ngưi ta còn
Formatted: Centered
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất

guyễn Văn Hải

10

thit k cu trúc rãnh thoát nưc bo m làm sch, làm mát tt nhưng không
gây sói l kim cương, chiu dài và hình dáng phi la chn sao cho vi tc 
chy như th nào vn m bo ưc 1 s gim áp trên mũi khoan khong 15-
30KG/cm
2
. N goài ra còn các rãnh chy qua thân hưng trc tip cht lng lên
mt hot ng.
- Phn hot ng ca mũi khoan là kim cương dng ht hoc dng bt.


11

ca t á và ch  khoan ó là:  cng và bn mài ca khuôn u,  ht,
s phân b và  nhô ca kim cương cũng như h thng thoát nưc ra.
+ i vi á mm: S dng loi choòng có gn ht kim cương ln.
Rãnh thoát nưc kích thưc ln, hưng tâm phân b xen k ng u gia
các hàng kim cương.
+ i vi á trung bình và cng nhưng không mài mòn thì s dng
loi choòng có gn ht kim cương t 6 n 8 ht/cara và mt u có bc cho
phép làm mát tt nht các ht kim cương. Choòng khoan loi này ưc s
dng cho hiu qu tt nht trong các va macma, dolomite, anhydrite, sa thch
mm…
+ i vi á cng mài mòn thì khuôn u cn phi rt cng, gm 6-9
rãnh thoát nưc dng xon, tùy theo yêu cu mà ch to nhiu kiu cu trúc
khác nhau.
Hn ch ca choòng kim cương là s dng không t hiu qu cao trong
t á cng cng vi nt n, vì chúng có th làm cho ht kim cương b va p
mnh. Các loi t á cha á la hoc pirit làm gim tui th ca choòng
kim cương, vì khi các mnh vn bt ra s lăn dưi choòng và phá hng các
ht kim cương.

Hình 1.6. Mặt cắt choòng kim cương
Bảng 1.2. Các bộ phận choòng khoan kim cương
STT Tên STT Tên
1 u mũi khoan 9
ưng ra ca dung dch
khoan
2 Cnh mũi khoan 10 Răng ct
3 ưng kính 11 Vòi phun
4
N ơi ghi các s liu, ưng kính,
ren, s lô sn xut
12 Lưi ct
5 Ren API 13 Rãnh thoát dung dch
6 u ni 14 Rãnh thoát dung dch
7 Thân 15
Khuôn u ( nơi gn kim
cương )
8 Matrix 16
ưng ra ca dung dch
khoan
1.1.2.3. Choòng khoan chóp xoay
Formatted: Centered
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất

guyễn Văn Hải

13

Choòng khoan chóp xoay là 1 dng c công ngh  thi công các
ging khoan tìm kim thăm dò và khai thác các khoáng sn có ích. Choòng

Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất

guyễn Văn Hải

14

Hình 1.7. Choòng khoan chóp xoay
( 1- Choòng răng phay, 2- Choòng răng đính)
Bảng 1.3. Các thông số kỹ thuật cở bản của choòng chóp xoay
Loi choòng AIDC
Ti trng cho phép
( lb/in )
S vòng quay
( vg/ph )
ATM-1 116 2000-5000 300-80
ATM-G1(S) 117 2000-5000 300-80
ATM-G3 137 2000-5000 300-80
ATM-05 417 2000-5000 280-70
ATJ-55A 637 3000-6000 70-35
ATJ-77 737 3000-6000 65-35
ATJ-99 837 4000-6500 55-30
MAX-G3 135 1000-4000 350-80
MAX-05 415 1000-3500 350-80
JG2 127 2000-5500 150-70
J3 136 2000-6000 120-60
JG3 137 2000-6000 120-60
JG4 217 3000-7000 90-50
J7 316 3000-7500 80-50
S80F 417 1000-5000 160-70
( Hughes tool company)
Hình 1.8. Các loại choòng đặc biệt
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất

guyễn Văn Hải

16

( 1- Choòng đầu nhọn; 2- Choòng lệch tâm; 3- Choòng doa
4- Choòng xoắn; 5- Choòng lấy mẫu)
1.2. hững kết quả đã đạt được và 1 số tồn tại
1.2.1. Kết quả
Vietsovpetro là Xí nghip Liên doanh u tiên ca Vit N am vi nưc
ngoài trong lĩnh vc du khí và là mt biu tưng ca tình Hu ngh Vit
N am - Liên Bang N ga.
Xí nghip Liên doanh du khí Vit -Xô ưc thành lp trên cơ s các
Hip nh Vit - Xô v hp tác thăm dò, khai thác du khí trên thm lc a

gian thi công. Mt trong nhng dng c quan trng quyt nh n s thành
công ca quá trình khoan ó là choòng khoan. Trong nhng năm gn ây 
bn và tui th ca choòng khoan ã ưc tăng lên áng k do s dng ngày
càng rng rãi các loi choòng kiu mi có gn răng hp kim cng và vt liu
siêu cng cho hiu qu khoan cao.
N hư ã gii thiu  phn mt thì có nhiu loi choòng ưc s dng 
phá hy t á. N hưng choòng chóp xoay là loi ưc s dng nhiu nht vì
nó có hiu qu hơn c, chim khong 86%- 95% khi lưng các choòng
khoan ưc s dng. Trưc ây thưng s dng các loi do Liên Xô sn xut,
nhưng nhng năm gn ây ta ã s dng rng rãi các loi choòng khoan ca
M, Pháp, N ht…N hìn chung các loi choòng ca M hiu qu hơn ca N ga
nhưng không n nh: Có choòng khoan ưc 600m n 800m, có choòng ch
khoan ưc 50-70m.
T nhng mét khoan u tiên n nay xí nghip Vietsovptro ã khoan
thăm dò và khai thác hàng ngàn ki lô mét dưi lòng t. Khai thác hàng triu
thùng du và khí s dng cho ni a và sut khNu thu v ngun ngoi t di
dào, óng vai trò ln cho s nghip phát trin kinh t t nưc.
Trong công tác khoan thì thi gian nâng th b khoan c chim n 40%
tng thi gian khoan. Vì vy rút ngn thi gian nâng th là yu t luôn ưc
quan tâm. n nay nhiu công ngh mi ã ưc ci tin, các loi choòng
ưc sn xut vi công ngh hin i hơn tng  bn nhit,  mài mòn ã
góp phn rút ngn thi gian cht trong quá trình nâng th do ít phi thay
choòng. N hư s ng dng ca mt s loi choòng kim cương..vv..
S ng dng ca nhiu công ngh mi trong thăm dòm kho sát a cht
giúp tìm hiu úng hơn v cu trúc a tng t á ti vùng khoan. T ó có
th phân loi  la chn choòng khoan phù hp vi tng loi a tng c th
giúp rút ngn thi gian khoan, gim ri ro cho choòng, tăng tui th làm vic.
Hin nay nhiu loi choòng vơi cu to và vt liu mi ưc ng dng
nhiu hơn nâng cao hiu qu công tác khoan. Khoan các ging sâu hơn vi
các loi choòng ươc gia c bng các loi vt liu cng, chu nhit chng mài

nghiêm túc  làm cơ s khoa hc và thc tin trong vic la chn choòng
khoan cho các ging khoan tip theo.
t ưc và tn ti cái gì? Chương này ang nói v tng quan s dng
choong, vy, kt lun v vic s dng nó ti Vietsov ch…

Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất

guyễn Văn Hải

19
CHƯƠG 2
CẤU TẠO VÀ GUYÊ LÝ PHÁ HỦY CỦA
CHOÒG KHOA
2.1. Phân loại choòng Cấu tạo và nguyên lý phá hủy thì cần gì phân loại?
Phần tổng quan về sử dụng choong tại Vietsov có nêu các loại choong rồi,
không cần nêu lại phân loại nữa.
2.1.1. Phân loại chung
Do tính cht a dng ca công tác khoan, tính cht cơ lý ca t á và
các yêu cu trong quá trình thi công mà choòng khoan ưc ch to theo
nhiu cách khác nhau. Chính vì vy mà vic phân loi choòng khoan cũng
da trên nhiu quan im khác nhau như: mc ích khoan, nguyên lý phá hy
t á, hình dng cu trúc ca choòng, tính cht ca t á…tt c h thng
phân loi náy u ph thuc ln nhau và không có 1 thang phân loi nào
chim d ưc ví trí ch o. Diu quan trng nht là ngưi s dng phi

Choòng chóp xoay: ưc dùng  khoan trong t á t trung bình n
cng.
Choòng kim cương: ưc dùng  khoan trong t á cng.
2.1.1.4. Theo tính chất cơ lý của đất đá
Do t á có  cng khác nhau cho nên ngưi ta cũng ch to ra các
loi choòng tương ng cho phù hp vi tng loi t á như: choòng mm,
choòng cng, choòng trung bình và các loi choòng trung gian k cn. N goài
ra còn có loi choòng chu mài mòn và choòng ít chu mài mòn.
2.1.2. Phân loại theo IADC
c im cu to ca choòng khoan chóp xoay c trưng bi ưng
kính, hình dánh, kiu dáng, kiu răng, kiu   và cơ cu bôi trơn. Vì vy,
các hãng ch to choòng khoan  các nưc u có các ký hiu riêng cho
choòng ca mình và do ó i vi cùng mt loi t á mà có nhiu kiu ký
hiu choòng khác nhau.
N ăm 1972 Hip hi Quc t các nhà thu khoan ( vit tt ting anh –
IADC ) ã thng nht xây dng 1 bng phân loi i vi các choòng khoan.
N i dung ch yu ca bng phân loi này là mi choòng s ưc ký hiu bng
3 ch s và mt ch cái. Ví d 123A.
- Ch s u tiên ưc ánh s t 1 n 8: Cung cp thông tin v kiu b
phn ct : kiu răng,  cng,  mài mòn, và sc chu nén.
S 1,2,3 : Choòng răng phay bng thép, ưc s dng  khoan a
tng mm(1), trung bình(2), n cng (3).
S 4,5,6,7,8 : Choòng răng ính, răng cacbit vonfram, khoan trong t
á có  cng tăng dn (t 4-mm n 8-rt cng ).
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất

guyễn Văn Hải

21 Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất

guyễn Văn Hải

22

Bảng 2.1. Bảng các chữ cái trong hệ thống phân loại choòng chóp xoay
STT
Ch
cái
Các chc năng m rng
1 A Thit k có  bc và vòi phun ra bng khí
2 B  lăn c bit
3 C Choòng có vòi phun trung tâm
4 D Kim soát  lch choòng
5 E Vòi phun kéo dài hơn bình thưng
6 G Chng mài mòn ưng kính và thân choòng
7 H Thit k dành cho khoan nganh hoc khoan nh hưng
8 M Choòng thích hp dùng cho ng cơ áy
9 S Răng phay dng chuNn
10 T Choòng hai chóp xoay
11 W Răng chng mài mòn
12 X Răng ính dng c
13 Y Răng ính dng nón

thưng có ưng kính 76 ÷ 320mm.
- Phn làm vic ( bao gm chóp xoay, các răng ca chóp xoay), bên trong
là các ưng lăn ngoài ca  ta, các răng ưc xp thành tng hàng vòng
quanh các chóp xoay. Các răng ca chóp xoay này xen k vi các răng ca
chóp xoay bên cnh. Các răng bng thép ưc phay ngay trên chóp xoay hoc
bng cacbua volfram ính vào các l trên b mt các chóp. 1. Chóp xoay 1
2. Chóp xoay 2
3. Chóp xoay 3
4. Hàng răng ngoài
5. Sàng răng đỉnh
6. Hàng răng đỉnh

Hình 2.1. Bộ phận răng cắt
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ - Địa chất

guyễn Văn Hải

24

Trong quá trình làm vic thì chóp xoay va quay quanh trc ca
choòng và t quay quanh trc ca chóp ng thi b trưt khi quay nên va

guyễn Văn Hải

25

áy ging, Ny cht bôi trơn trong va du (2) qua ưng dn dung dch (3) ti
chân  lăn( du i theo hình mũi tên như hình v) và bôi trơn cho các  lăn.

Trích đoạn Choũng khoan chúp xoay guyờn tắc lựa chọn choũng khoan Lựa chọn cấu trỳc giếng khoan Lựa chọn đường kớnh choũng cho quỏ trỡnh khoan Lựa chọn choũng khoan cho từng khoảng khoan

---