Luận văn nghiên cứu thiết kế chế thử súng, dây nổ và đạn bắn vỉa phục vụ khai thác dầu khí

  • 140 trang
  • file .pdf
Trung t©m Khoa häc kü thuËt c«ng nghÖ qu©n sù
ViÖn thuèc phãng thuèc næ
--------------------------------
®Ò tµi cÊp nhµ n−íc
m· sè: ®t®l – 2004/08
b¸o c¸o TæNG KÕT ®Ò tµi
Tªn ®Ò tµi:
Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ thö
sóng, d©y næ vµ ®¹n b¾n vØa phôc vô
khai th¸c dÇu khÝ
Chñ nhiÖm ®Ò tµi
§¹i t¸-PGS-TS NguyÔn C«ng HoÌ
6755
12/3/2007
Hµ néi - 2006
®Ò tµi cÊp nhµ n−íc
m∙ sè: ®t®l – 2004/08
b¸o c¸o khoa häc ®Ò tµi
Tªn ®Ò tµi: Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ thö sóng, d©y næ vµ ®¹n b¾n vØa phôc vô
khai th¸c dÇu khÝ.
CÊp qu¶n lý ®Ò tµi: Nhµ n−íc.
M· sè: §T§L – 2004/08 Ngµy ®¨ng ký: 10/9/2003.
C¬ quan chñ qu¶n: Bé Quèc phßng.
C¬ quan chñ tr×: ViÖn Thuèc phãng Thuèc næ/Trung t©m KHKT&CNQS.
Chñ nhiÖm ®Ò tµi: §¹i t¸-PGS_TS NguyÔn C«ng HoÌ-ViÖn TPTN.
Nh÷ng ng−êi thùc hiÖn vµ phèi hîp chÝnh:
-Th−îng t¸-Kü s−:Lª V¨n T©n – ViÖn Thuèc phãng Thuèc næ.
-§¹i t¸-TiÕn sü:Ph¹m V¨n C−¬ng - ViÖn Thuèc phãng Thuèc næ.
-§¹i t¸-TiÕn sü:NguyÔn Nh− Ch−¬ng - ViÖn Thuèc phãng Thuèc næ.
-Trung t¸-Kü s−:NguyÔn Quang Huy - ViÖn Thuèc phãng Thuèc næ
-§¹i t¸-TiÕn sü:§ç Xu©n Tung - ViÖn Thuèc phãng Thuèc næ.
-Kü s− Lª ViÖt Dòng – Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi.
-Kü s− TrÇn Cao Th¾ng – Nhµ m¸y Z121/Tæng côc CNQP.
Kinh phÝ ®−îc cÊp: 2.000 triÖu ®ång.
Thêi gian thùc hiÖn: Tõ th¸ng 01/2004 ®Õn th¸ng 12/2005.
Ngµy th¸ng n¨m 200 Ngµy th¸ng n¨m 200
C¬ quan chñ tr× ®Ò tµi Chñ nhiÖm ®Ò tµi
Ngµy th¸ng n¨m 200
C¬ quan chñ qu¶n
1
Môc lôc
Trang
§Æt vÊn ®Ò 6
Ch−¬ng I – Tæng quan 7
1.1 – B¾n næ trong giÕng khoan dÇu khÝ 7
1.1.1 - Kh¸i niÖm vµ c¸c ph−¬ng ph¸p b¾n næ trong giÕng khoan dÇu khÝ 7
1.1.2 - CÊu t¹o vµ c¸c ®Æc ®iÓm ®èi víi c¸c thiÕt bÞ b¾n næ m×n 11
1.1.2.1- Sóng 12
1.1.2.2- §¹n b¾n vØa 15
1.1.2.3- D©y næ 20
1.1.2.4- KÝp næ 21
1.2- Kh¶o s¸t c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn chiÒu dµi dßng xuyªn 23
1.2.1- Qu¸ tr×nh h×nh thµnh dßng xuyªn 23
1.2.2- T¸c dông cña dßng xuyªn vµo vËt c¶n 26
1.2.3- C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn ®é xuyªn s©u cña ®¹n lâm 31
1.3- Kh¶o s¸t c¬ së c«ng nghÖ chÕ t¹o phÔu tõ bét kim lo¹i 34
1.3.1- C¬ së lý thuyÕt luyÖn kim bét 34
1.3.1.1- TÝnh chÊt cña h¹t bét kim lo¹i vµ ph−¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ c¸c tÝnh 35
chÊt c¬ b¶n cña h¹t bét kim lo¹i.
1.3.1.2- TÝnh chÊt cña bét kim lo¹i riªng lÎ. 35
1.3.1.3- Ðp nguéi t¹o h×nh chi tiÕt tõ kim lo¹i bét. 37
a- Mèi quan hÖ gi÷a lùc Ðp vµ mËt ®é cña vËt Ðp. 37
2
b- Gi·n në thÓ tÝch cña mÉu t−¬i sau khi Ðp. 38
1.3.2- ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é vµ thêi gian thiªu kÕt. 39
1.4- C¬ së lý thuyÕt c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn c¸c tÝnh n¨ng c¬, lý, ho¸, 40
nh¹y næ vµ kh¶ n¨ng gia c«ng nÐp Ðp cña thuèc næ.
1.4.1- §é nh¹y næ vµ gi¶m nh¹y næ cña thuèc næ. 40
1.4.2- C¬ s¬ lý thuyÕt cña mèi quan hÖ gi÷a ®é xuyªn, tû träng, thµnh phÇn. 43
Ch−¬ng II- Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu. 46
2.1- Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu ®¹n b¾n vØa. 46
2.2- Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu h×nh d¹ng, kÝch th−íc, kÕt cÊu, thµnh 46
phÇn ho¸ häc cña c¸c chi tiÕt cña ®¹n b¾n vØa, sóng vµ d©y næ vµ c¸c
ph−¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ s¶n phÈm.
2.3- Ph−¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng xuyªn cña ®¹n b¾n vØa trªn bia 47
thÐp
2.4- Ph−¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng xuyªn cña ®¹n b¾n vØa trªn bia bª 48
t«ng.
2.5- ThiÕt bÞ, dông cô, ho¸ chÊt sö dông trong nghiªn cøu chÕ thö. 49
Ch−¬ng III- KÕt qu¶ nghiªn cøu vµ biÖn luËn. 51
3.1- Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o ®¹n b¾n vØa 3.3/8” vµ 5”. 51
3.1.1- Nghiªn cøu vÒ vËt liÖu nhåi. 51
3.1.1.1- Lùa chän thuèc næ ®¬n chÊt. 51
3.1.1.2- Lùa chän chÊt phô gia. 55
a- Phô gia chèng tÜnh ®iÖn. 57
b- Phô gia gi¶m nh¹y vµ t¨ng kh¶ n¨ng chÞu nÐn Ðp. 58
3.1.1.3-¶nh h−ëng cña hµm l−îng phô gia. 58
3.1.1.4- Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña mét sè yÕu tè c«ng nghÖ lªn tû träng vµ 62
c¸c th«ng sè kü thuËt cña ®¹n b¾n vØa.
a- Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña cì h¹t thuèc næ HMX ®Õn mËt ®é r¾c cña thuèc 62
næ.
3
b- Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña ¸p suÊt Ðp lªn tû träng. 64
c- Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña thêi gian l−u ¸p. 64
d- Nghiªn cøu c«ng nghÖ ®−a phô gia grafit vµo thuèc næ HMX. 65
e- Nghiªn cøu ®−a phô gia silicon vµ chÊt ®ãng r¾n vµo thuèc næ HMX 66
f- Nghiªn cøu c«ng nghÖ t¹o h¹t thuèc næ HMX. 67
3.1.1.5- TiÕn tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o thuèc næ cho ®¹n b¾n vØa. 69
3.1.2- Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o vá ®¹n. 70
3.1.3- Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o phÔu kim lo¹i cho ®¹n b¾n vØa. 73
3.1.3.1- Lùa chän thµnh phÇn bét kim lo¹i chÕ t¹o phÔu. 75
3.1.3.2- Nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o phÔu hçn hîp bét kim lo¹i. 76
a- Nghiªn cøu chÕ t¹o bét kim lo¹i. 78
b- Trén bét kim lo¹i. 80
c- Ðp nguéi t¹o h×nh phÔu tõ bét kim lo¹i. 81
d- C«ng ®o¹n thiªu kÕt phÔu cho ®¹n b¾n vØa. 84
3.1.3.3- KÕt qu¶ ®¸nh gi¸ tæng hîp chÊt l−îng phÔu hçn hîp bét kim lo¹i 85
®Õn ®é xuyªn cña ®¹n b¾n vØa.
3.1.4- Nghiªn cøu x©y dùng qui tr×nh c«ng nghÖ nhåi n¹p thuèc næ cho ®¹n 88
b¾n vØa.
a- Nghiªn cøu chÕ t¹o khu«n Ðp thuèc næ. 88
b- Nghiªn cøu chÕ t¹o bé dông cô th¸o ®¹n. 88
c- Nghiªn cøu c«ng nghÖ Ðp d¸n phÔu ®ång cho ®¹n b¾n vØa. 89
3.1.5- Lùa chän qui tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o ®¹n b¾n vØa. 89
3.1.6- KÕt qu¶ thö nghiÖm b¾n tæng hîp ®¹n b¾n vØa t¹i phßng thÝ nghiÖm cña 93
ViÖn Thuèc phãng Thuèc næ vµ t¹i c¸c giµn khoan khai th¸c dÇu khÝ cña
4
Vietsovpetro
KÕt luËn cho ®¹n b¾n vØa 99
3.2 Nghiªn cøu, thiÕt kÕ, chÕ thö sóng b¾n vØa 3.3/8” vµ 5” 100
3.2.1 Yªu cÇu kü thuËt cña sóng b¾n vØa 100
3.2.2 Lùa chän vÒ vËt liÖu chÕ t¹o sóng b¾n vØa 102
3.2.3 Gi¶i bµi to¸n x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng chÞu ¸p lùc cña sóng b¾n vØa 108
3.2.3.1 Gi¶i bµi to¸n thiÕt kÕ sóng b¾n vØa 3.3/8” 3m vµ 6m 109
3.2.3.2 Gi¶i bµi to¸n thiÕt kÕ sóng b¾n vØa 4.1/2” 3m vµ 6m 112
3.2.4 Chän ph−¬ng ¸n bÞt kÝn sóng 114
3.2.5 KÕt qu¶ chÕ t¹o vµ thö nghiÖm sóng b¾n vØa 115
KÕt luËn cho sóng b¾n vØa 117
3.3 Nghiªn cøu, thiÕt kÕ, chÕ thö d©y næ chÞu nhiÖt 118
3.3.1 Kh¶o s¸t kÕt cÊu vµ mét sè th«ng sè d©y næ cña mét sè h·ng n−íc 118
ngoµi
3.3.2 Lùa chän thuèc næ, c«ng nghÖ t¹o h¹t vµ chän cì h¹t ®Ó phèi trén 121
3.3.3 Nghiªn cøu chän sîi vµ tÕt sîi lâi 126
3.3.4 Nghiªn cøu lùa chän vµ x©y dùng quy tr×nh c«ng nghÖ bäc nhùa 128
3.3.5 TiÕn hµnh chÕ thö 132
KÕt luËn cho d©y næ chÞu nhiÖt 142
KÕt luËn chung cña ®Ò tµi vµ kiÕn nghÞ 143
Tµi liÖu tham kh¶o 144
5
§Æt vÊn ®Ò
Lêi më ®Çu: C«ng nghiÖp DÇu khÝ lµ mét ngµnh c«ng nghiÖp ®ãng vai trß
quan träng trong qu¸ tr×nh C«ng nghiÖp ho¸ vµ HiÖn ®¹i ho¸ ®Êt n−íc. N©ng cao
s¶n l−îng dÇu khÝ lµ mét trong nh÷ng môc tiªu hµng ®Çu cña ngµnh DÇu khÝ. Trong
c«ng nghÖ th¨m dß khai th¸c dÇu khÝ, ®¹n b¾n vØa vµ c¸c phô kiÖn cña nã: sóng,
d©y næ chÞu nhiÖt ®é vµ ¸p su©t cao lµ nh÷ng vËt liÖu vµ trang thiÕt bÞ v« cïng quan
träng, nã thùc hiÖn ®ång bé viÖc ®−a ®¹n b¾n vØa, phô kiÖn næ ®Õn vÞ trÝ cÇn g©y næ
mét c¸ch chÝnh x¸c, thùc hiÖn viÖc xuyªn ph¸ vØa, t¹o ra c¸c kªnh dÉn dÇu khÝ vµo
giÕng khoan. §©y lµ mét c«ng ®o¹n kh«ng thÓ thiÕu ®−îc trong qu¸ tr×nh th¨m dß,
t×m kiÕm vµ khai th¸c dÇu khÝ. Nã kh«ng chØ lµ c«ng viÖc cña giÕng khoan míi mµ
cßn lµ c«ng viÖc th−êng xuyªn cña tÊt c¶ c¸c giÕng khoan ®ang khai th¸c nh»m
môc ®Ých ®¶m b¶o cho dßng dÇu khÝ lu«n ch¶y ®Òu ®Æn, æn ®Þnh trong suèt qu¸
tr×nh khai th¸c. HiÖn nay, c¸c lo¹i ®¹n b¾n vØa, d©y næ, sóng phôc vô khai th¸c dÇu
khÝ ®Òu ph¶i nhËp cña n−íc ngoµi nªn rÊt bÞ ®éng vÒ kÕ ho¹ch v× ®©y lµ lo¹i vËt liÖu
vµ phô kiÖn næ nªn thñ tôc nhËp khÈu rÊt phøc t¹p. Hµng n¨m, sè l−îng sóng, d©y
næ vµ ®¹n b¾n vØa sö dông cho khai th¸c dÇu khÝ lµ t−¬ng ®èi lín, trong t−¬ng lai
nhu cÇu nµy ngµy cµng nhiÒu. ChÝnh v× vËy, viÖc chÕ t¹o thµnh c«ng c¸c s¶n phÈm
nµy trong n−íc lµ mét ®ãng gãp cã ý nghÜa lín vÒ khoa häc vµ thùc tiÔn.
V¨n phßng ChÝnh phñ, Bé C«ng nghiÖp ®· cã c¸c v¨n b¶n ®Ò nghÞ Bé Quèc
phßng phèi hîp víi Bé Khoa häc – C«ng nghÖ nghiªn cøu vÊn ®Ò nµy.
Môc tiªu ®Ò tµi: Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ thö sóng, d©y næ vµ ®¹n b¾n vØa
nh»m thay thÕ nhËp ngo¹i vµ n©ng cao hiÖu qu¶ khai th¸c dÇu khÝ.
Néi dung nghiªn cøu chñ yÕu cña ®Ò tµi:
1- Kh¶o s¸t, lÊy mÉu ph©n tÝch x¸c ®Þnh c¸c tÝnh n¨ng, c¸c th«ng sè cña s¶n phÈm.
2- X©y dùng bµi to¸n thiÕt kÕ nguyªn lý ®¹n b¾n vØa.
3- Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña c¸c yÕu tè vËt liÖu vµ yÕu tè c«ng nghÖ lªn chÊt
l−îng s¶n phÈm.
4- Nghiªn cøu thiÕt kÕ, x©y dùng quy tr×nh c«ng nghÖ chÕ thö s¶n phÈm vµ bæ
sung c¸c quy tr×nh thö nghiÖm.
6
ch−¬ng I
Tæng quan
1.1 B¾n næ trong giÕng khoan dÇu khÝ
1.1.1 Kh¸i niÖm vµ c¸c ph−¬ng ph¸p b¾n næ trong giÕng khoan dÇu khÝ
Theo s¸ch chuyªn kh¶o giÕng khoan dÇu khÝ cã cÊu t¹o nhiÒu líp [4]:
-PhÝa trong gåm c¸c èng thÐp ®Æc biÖt cã
chiÒu dµy thµnh èng kho¶ng 10mm ®−îc
nèi víi nhau b»ng c¸c khíp nèi ®−îc gäi
lµ èng chèng (H×nh 1.01).
-Th«ng th−êng ë ®¸y giÕng khoan cã mét
líp èng chèng. Cµng lªn cao th× sè líp
èng chèng cµng t¨ng lªn. ë líp trªn cïng
cã thÓ sö dông ®Õn 3 líp èng chèng.
§−êng kÝnh cña èng chèng trong cïng
kho¶ng 112 mm. Bªn ngoµi c¸c líp èng
chèng lµ líp xi m¨ng vµ sau ®ã lµ vØa ®Êt
®¸ (H×nh 1.01). HÇu hÕt c¸c giÕng khoan
n»m theo ph−¬ng th¼ng ®øng, tuú tr−êng
hîp ®Æc biÖt cã thÓ khoan nghiªng vµ
1 - ThiÕt bÞ b¾n 2 – èng chèng
còng cã ®o¹n khoan n»m ngang.
3 – Líp xi m¨ng 4 - §Êt ®¸
ChiÒu s©u cña giÕng khoan cã thÓ
®Õn hµng ngh×n mÐt. Th«ng th−êng ë c¸c
H×nh 1.01: S¬ ®å mÆt c¾t giÕng khoan
giµn giÕng khoan ë ngoµi kh¬i n−íc ta lµ
4000-5000 m
B¾n næ trong giÕng khoan dÇu khÝ nh»m môc ®Ých:
- §ôc lç trªn thµnh giÕng ®Ó më vØa khai th¸c dÇu khÝ.
- Cøu c¸c sù cè nh− kÑt cÇn khoan, cÇn khai th¸c, èng chèng…
- B¾n lÊy mÉu.
7
ViÖc b¾n næ ®−îc ¸p dông vµo tÊt c¶ c¸c kh©u cña qu¸ tr×nh khai th¸c dÇu khÝ:
khi b¾t ®Çu, trong qu¸ tr×nh khai th¸c vµ c¶ khi kÕt thóc vµ lÊp giÕng khoan.
- Khi b¾t ®Çu vµ trong qu¸ tr×nh khoan:
Khi b¾t ®Çu còng nh− trong qu¸ tr×nh khoan ng−êi ta b¾n, næ víi c¸c môc
®Ých: ®Èy nhanh tiÕn ®é, v−ît qua c¸c tÇng khã khoan, lÊy mÉu kiÓm tra, phßng
ngõa vµ lo¹i trõ c¸c sù cè trong qu¸ tr×nh khoan giÕng. Trong tr−êng hîp lÊy mÉu
chØ thùc hiÖn mét sè l−îng nhá ph¸t b¾n, næ. HiÖu qu¶ c«ng viÖc lÊy mÉu cã ý
nghÜa quan träng quyÕt ®Þnh ®Õn viÖc ®¸nh gi¸ tr÷ l−îng cña dÇu khÝ, n¨ng suÊt
khai th¸c hiÖn t¹i vµ tæng s¶n l−îng cã thÓ khai th¸c ®−îc tõ vØa.
- Khi ®· khoan ®Õn vØa dÇu khÝ:
Khi ®· khoan ®Õn vØa dÇu khÝ lóc nµy kÕt thóc c«ng ®o¹n khoan vµ b¾t ®Çu
c«ng ®o¹n x©y dùng giÕng vµ më vØa:
- X©y giÕng lµ khoan vµo vØa s¶n phÈm, kiÕn t¹o thµnh giÕng, gia cè èng
chèng, xi m¨ng ho¸ ®−êng èng vµ kh«ng gian quanh èng chèng.
- Më vØa lµ t¹o lç trªn thµnh èng giÕng b»ng thÐp vµ xuyªn ph¸ líp xi m¨ng
cïng ®Êt ®¸ cã chøa dÇu bªn ngoµi (vØa dÇu khÝ) thµnh c¸c ®−êng kªnh dÉn dÇu, khÝ
vµo giÕng khoan.
Trªn thùc tÕ 95% tr−êng hîp më vØa ®−îc thùc hiÖn b»ng ph−¬ng ph¸p b¾n næ.
Cßn l¹i 5% tr−êng hîp ®−îc xö lý b»ng dßng chÊt láng. C«ng ®o¹n nµy rÊt quan
träng quyÕt ®Þnh ®Õn hiÖu qu¶ khai th¸c dÇu cña giÕng trong thêi gian tiÕp theo.
- Trong qu¸ tr×nh khai th¸c:
Trong qu¸ tr×nh khai th¸c dÇu khÝ do nhiÒu nguyªn nh©n hiÖu suÊt dßng dÇu
ch¶y tõ vØa vµo giÕng th−êng xuyªn gi¶m dÇn nªn ng−êi ta ph¶i tiÕn hµnh më vØa
l¹i b»ng c¸ch b¾n, næ.
- Khi kÕt thóc khai th¸c mét giÕng khoan:
Khi giÕng khoan kh«ng cßn ý nghÜa trong khai th¸c (vØa ®· hÕt dÇu khÝ) ng−êi
ta huû giÕng b»ng ph−¬ng ph¸p næ c¾t phÇn èng giÕng kh«ng xi m¨ng ho¸ ®Ó lÊy
lªn vµ t¸i sö dông l¹i.
Tãm l¹i: B¾n næ trong khai th¸c dÇu khÝ ®−îc øng dông kh¸ ®a d¹ng do ®ã
chñng lo¹i sóng vµ ®¹n còng rÊt ®a d¹ng phï hîp víi môc ®Ých øng dông cña nã.
8
C¸c ph−¬ng ph¸p b¾n næ trong giÕng khoan:
* B¾n ®ôc lç
B¾n ®ôc lç lµ ph−¬ng ph¸p sö dông c¸c lo¹i thiÕt bÞ ®¹n chuyªn dông b¾n
®ôc lç c¸c líp èng chèng, líp xi m¨ng sau èng chèng vµo vØa ®Êt ®¸ nh»m më vØa
dÇu khÝ [3,4,9].
Ph−¬ng ph¸p b¾n ®ôc lç cã thÓ chia lµm 2 d¹ng: b¾n ®ôc lç th¶ b»ng c¸p vµ
b¾n ®ôc lç th¶ b»ng cÇn khai th¸c.
a) B¾n ®ôc lç th¶ b»ng c¸p [16, 19]
C¸c thiÕt bÞ ®ôc lç ®−îc th¶ xuèng giÕng khoan b»ng c¸p ®Þa vËt lý, g©y næ
b»ng xung ®iÖn vµ th¶ b¾n tõng sóng (hoÆc lend) mét.
B¾n ®ôc lç th¶ b»ng c¸p cã 2 lo¹i chÝnh: lo¹i b¾n b»ng sóng (vËt liÖu næ n»m
trong èng kÝn) vµ lo¹i b»ng len (vËt liÖu næ l¾p trªn lend)
- Lo¹i b¾n b»ng sóng.
C¸c lo¹i sóng ®−îc chÕ t¹o b»ng lo¹i thÐp chÞu ®−îc ¸p suÊt tõ 800-1400
atm, cã lo¹i sóng ®−îc khoÐt lç s½n nh− lo¹i PК-85-105, cã lo¹i khoÐt mét phÇn
nh− lo¹i Baracuda 33/8’’, 5’’, lo¹i kh«ng khoÐt lç nh− PКО-73-89. C¸c lo¹i sóng
ph¶i ®¶m b¶o chÊt l−îng tèt, kh«ng ®−îc mãp mÐo, han rØ, hÖ thèng ren ®Çu ®u«i
tèt.
C¸c lo¹i vËt liÖu næ (®¹n, kÝp, d©y næ) th−êng lµ lo¹i vËt liÖu næ kh«ng chÞu
®−îc n−íc vµ ¸p suÊt nh− c¸c lo¹i ®¹n PК - PКО Baracuda, c¸c lo¹i d©y næ nh−
DST, c¸c lo¹i kÝp Baracuda, kÝp ТЕD, PВPD. NhiÖt ®é chÞu tèi ®a cña c¸c lo¹i vËt
liÖu næ tõ 100 – 200oC.
C¸c ®u«i cña sóng ph¶i cã gio¨ng chèng n−íc, chÞu nhiÖt, ®u«i sóng ph¶i cã
lç tho¸t h¬i. C¸c lç l¾p ®¹n trªn èng lend ph¶i tiÖn chÝnh x¸c ®Ó khi l¾p ®¹n kh«ng
bÞ chÆt hoÆc láng, lend l¾p ®¹n kh«ng ®−îc han rØ, mãp mÐo.
Lo¹i b¾n b»ng sóng mËt ®é b¾n lµ tõ 10÷20 v/m, riªng lo¹i ®¹n mËt ®é cao tõ
30 –40 v/m mét lÇn th¶ b¾n kh«ng qu¸ 10 m, tèc ®é kÐo th¶ nhanh (4000-6000
m/h)
- Lo¹i b¾n b»ng lend
9
Lend l¾p ®¹n cã thÓ lµm b»ng thÐp hoÆc b»ng nh«m. Trªn lend cã c¸c lç l¾p
®¹n, c¸c viªn ®¹n ®−îc gi÷ b»ng c¸c vÊu gi÷ ®¹n hoÆc b»ng c¸c chèt h·m. Lo¹i
lend b»ng thÐp sau khi b¾n xong lend chØ biÕn d¹ng vµ ®−îc kÐo lªn khái giÕng
khoan, cßn lo¹i b»ng nh«m khi b¾n xong sÏ bÞ vì vôn r¬i xuèng ®¸y giÕng.
C¸c lo¹i vËt liÖu næ l¾p trªn lend ph¶i chÞu ®−îc n−íc vµ ¸p suÊt (tõ 500-
1400 atm). Vá ®¹n ®−îc chÕ t¹o b»ng thuû tinh nh− c¸c lo¹i PКС-80-100-105 hoÆc
vá ®¹n lµm b»ng hîp kim nh«m nh− Piranha, Sohgun, Swinjet, PR-54, PL-70
…C¸c lo¹i d©y næ cã phñ mét líp nhùa chÞu n−íc nh− Primacocd, DSВ, DSU-33.
C¸c lo¹i kÝp ®Çu cã vá chÞu n−íc vµ ¸p suÊt nh− kÝp Piranha, PGВU-4 , PG-170.
ChiÒu dµi tèi ®a cho mét lÇn th¶ b¾n b»ng 2/3 chiÒu cao cña th¸p khoan. MËt ®é lÊp
®¹n tõ 6 ®Õn 15 v/m.
b) B¾n ®ôc lç th¶ b»ng cÇn khai th¸c (TCP)
C¸c thiÕt bÞ ®−îc th¶ xuèng giÕng khoan b»ng cÇn khai th¸c, kÝp m×n ®−îc
g©y næ b»ng va ®Ëp (xµ beng) hoÆc b»ng ¸p suÊt, b¾n mét lÇn c¶ mét tËp hîp vØa,
trong giÕng dung dÞch ®−îc thay b»ng dÇu th«, b¾n xong khai th¸c ngay [15]. Khi
b¾n xong ph¶i c¾t bá toµn bé thiÕt bÞ xuèng ®¸y giÕng, do vËy giÕng khoan cÇn
ph¶i khoan thªm mét kho¶ng chiÒu dµi ®ñ ®Ó bé thiÕt bÞ m×n n»m ë ®ã. C¸c lo¹i vËt
liÖu næ ®−îc l¾p vµo trong sóng. C¸c sóng ®−îc nèi víi nhau b»ng c¸c ®Çu nèi
trung gian cã l¾p c¸c bé nèi d©y næ. C¸c lo¹i vËt liÖu næ cña TCP ph¶i chÞu ®−îc
nhiÖt ®é tèi ®a cña giÕng khoan trong thêi gian 100 giê. Bé thiÕt bÞ m×n TCP phÝa
trªn cïng th−êng l¾p c¸c bé phËn nh− èng an toµn, ®Çu l¾p kÝp, bé h¹n chÕ, bé th¶i
mïn, bé chèng xãc, van khai th¸c… vµ mét sè thiÕt bÞ kh¸c cña bé phËn khai th¸c
nh− cÇn bï nhiÖt, packer. PhÝa d−íi cïng cña bé thiÕt bÞ m×n TCP cã thÓ bÞt kÝn
hoÆc l¾p bé kÝp ¸p suÊt. Tèc ®é th¶ bé thiÕt bÞ TCP lµ 1500 m/h.
* Næ m×n trong giÕng khoan
Lµ ph−¬ng ph¸p sö dông mét khèi chÊt næ hoÆc c¸c thiÕt bÞ m×n chuyªn dông
th¶ xuèng giÕng khoan nh»m môc ®Ých b¾n cøu c¸c sù cè nh− kÑt cÇn khoan, èng
chèng (b¾n rung, b¾n th¸o tr¸i, b¾n cÊt cÇn, b¾n ph¸ choßng khoan), b¾n packer ®æ
cÇu xi m¨ng, b¾n Ðp h¬i g©y nøt nÎ s©u, b¾n lµm s¹ch vØa.
C¸c lo¹i thiÕt bÞ th−êng dïng:
10
- B¾n rung hoÆc th¸o tr¸i: sö dông c¸c lo¹i d©y næ, kÝp næ chÞu n−íc, chÞu ¸p
suÊt nh− Primacord, DSU-33
- B¾n cÊt sö dông c¸c lo¹i m×n ph¸ nh− ТSТ-35-43-56, lo¹i m×n cÊt ®Þnh
h−íng ngang nh− TPK-55-68-110-135, lo¹i cÊt däc nh− Splipsoht, lo¹i b¾n cÊt cÇn
n©ng nh− Drill collar severing tool ®−êng kÝnh 43 hoÆc 51 mm, lo¹i b¾n ph¸
choßng khoan nh− TKO, lo¹i b¾n packer ®æ cÇu xi m¨ng ng¨n c¸ch nh− VPS, VP-3.
§Ó g©y nøt nÎ s©u, lµm s¹ch vØa, t¨ng l−u l−îng khai th¸c cã thÓ kÕt hîp b¾n m×n
®ôc lç víi b¾n m×n g©y ¸p suÊt lín, nhiÖt ®é cao trong cïng mét lÇn b¾n th−êng
dïng tæ hîp MKAB.
Nh− vËy, c¸c lo¹i vËt liÖu næ dïng trong khai th¸c dÇu khÝ rÊt ®a d¹ng, nhiÒu
chñng lo¹i, gåm c¸c nhãm lín sau:
- C¸c lo¹i sóng
- §¹n ®ôc lç c¸c lo¹i
- D©y næ c¸c lo¹i
- KÝp næ c¸c lo¹i
- §¹n c¾t kÑt vµ ®¹n g©y ¸p suÊt c¸c lo¹i
1.1.2. CÊu t¹o vµ c¸c ®Æc ®iÓm cña c¸c thiÕt bÞ b¾n næ m×n
Do c¸c thiÕt bÞ b¾n næ m×n trong giÕng khoan cã c¸c ®Æc ®iÓm ®Æc thï lµ:
- §−êng kÝnh giÕng nhá, ®é s©u lín
- NhiÖt ®é, ¸p suÊt cao
- KiÓm tra c«ng ®o¹n lªn xuèng cña thiÕt bÞ ®Ó ®Þnh vÞ vµ b¾n rÊt phøc t¹p.
Tõ ®ã c¸c yªu cÇu c¬ b¶n cña tÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ næ m×n ®Òu cã yªu cÇu chung lµ:
- Cã kh¶ n¨ng chÞu ®−îc nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt cao
- ChÞu ®−îc t¸c ®éng cña m«i tr−êng
- §é tin cËy cao: næ tèt vµ ®¶m b¶o chiÒu s©u xuyªn cña ®¹n, khi næ kh«ng
ph¸ huû thµnh giÕng, gi÷ nguyªn c¸c kÕt cÊu cña giÕng khoan sau khi næ
- An toµn tuyÖt ®èi trong b¶o qu¶n, vËn chuyÓn vµ sö dông
- §é chÝnh x¸c ®Þnh vÞ cao víi kho¶ng s©u cña giÕng
- Thao t¸c thuËn lîi: dÔ di chuyÓn trong giÕng khoan víi khe hë hÑp (kho¶ng
5 mm) vµ ®iÒu kiÖn dung dÞch nhåi cã tØ träng cao, nhít.
11
§èi víi tõng thiÕt bÞ ®Òu cã yªu cÇu cô thÓ.
Sau ®©y, xin nªu kÕt qu¶ kh¶o s¸t cÊu t¹o vµ ®Æc ®iÓm cña c¸c thiÕt bÞ næ m×n
hiÖn ®ang sö dông t¹i ViÖt Nam.
1.1.2.1 Sóng
Sóng lµ thiÕt bÞ ®−a ®¹n xuèng giÕng ®Ó b¾n, do ®ã khoang chøa ®¹n ph¶i kÝn
vµ chÞu ®−îc ¸p lùc. Theo cÊu t¹o cña khoang chøa ®¹n cã thÓ chia thµnh hai lo¹i
sóng: Cã th©n vµ kh«ng th©n.
+Lo¹i cã th©n:
Toµn bé ®¹n lâm vµ c¸c ph−¬ng tiÖn kÝch, måi… n»m trong mét khoang lµ
th©n kÝn ¸p cã thÓ kÐo lªn khái giÕng sau ph¸t b¾n ( h×nh 1.02 ).
+Lo¹i kh«ng cã th©n:
Mçi viªn ®¹n ®−îc l¾p riªng vµo mét líp bäc kÝn ¸p vµ bÞ ph¸ huû sau khi b¾n
( H×nh 1.02 ).
Trong c¶ hai tr−êng hîp cã th©n vµ kh«ng cã th©n ®Òu ph¶i chÞu ®−îc ¸p suÊt,
nhiÖt ®é cao vµ t¸c ®éng cña dung dÞch khoan trong giÕng.
Trong ®ã:
Lo¹i cã th©n l¹i chia thµnh hai kiÓu:
- KiÓu dïng nhiÒu lÇn kh«ng bÞ ph¸ huû sau khi b¾n.
- KiÓu dïng mét lÇn, th©n bÞ b¾n xuyªn.
Lo¹i kh«ng th©n còng gåm hai kiÓu:
- KiÓu b¸n huû cã thÓ kÐo ®−îc khung cèt lªn khái giÕng.
- KiÓu huû hoµn toµn sau ph¸t b¾n.
§¹n cã thÓ ®−îc l¾p vµo sóng theo nhãm hoÆc riªng tõng qu¶.
C¸c bé phËn sóng gåm: c¸c chi tiÕt c¬ khÝ: th©n hoÆc khung cèt, ®Çu, ®u«i,
träng vËt ®Ó dÉn h−íng.
C¸c chi tiÕt cña ph¸t b¾n: ®¹n, d©y næ, kÝp næ, d©y dÉn ®iÖn, c¸c chi tiÕt lµm
kÝn….
Sau ®©y lµ b¶n vÏ m« t¶ lo¹i sóng cã th©n vµ sóng kh«ng cã th©n:
12
A B C D
H×nh 1.02 Sóng cã th©n : A, B –Dïng nhiÒu lÇn
C, D – Dïng mét lÇn
13
H×nh 1.03 Sóng kh«ng cã th©n
14
1.1.2.2 §¹n b¾n vØa
§¹n b¾n vØa (®¹n b¾n më vØa) gåm cã 2 d¹ng chÝnh [9,12,27, 28]
a) Lo¹i kh«ng cã vá bäc chèng n−íc vµ ¸p suÊt dïng ®Ó b¾n trong sóng kÝn
th−êng ®−îc sö dông nhiÒu ë XÝ nghiÖp liªn doanh Vietsovpetro hiÖn nay . §©y lµ
®èi t−îng nghiªn cøu cña ®Ò tµi.
b) Lo¹i cã vá bäc chèng n−íc vµ ¸p suÊt dïng ®Ó b¾n ngoµi dung dÞch. Lo¹i
nµy Ýt ®−îc sö dông trong khai th¸c dÇu khÝ cña XÝ nghiÖp liªn doanh Vietsovpetro
nªn ®Ò tµi kh«ng tËp trung nghiªn cøu lo¹i ®¹n nµy.
§Ò tµi ®· kh¶o s¸t c¸c lo¹i ®¹n 3.3/8” hiÖn ®−îc sö dông phæ biÕn t¹i
Vietsovpetro: ®¹n Baracuda cña Owen (Mü), ®¹n cña Oil Tech(Mü), ®¹n cña
Innicor (Canada) vµ c¸c lo¹i ®¹n 5” cña Owen, Innicor. VÒ h×nh d¹ng, kÕt cÊu
chóng c¬ b¶n gièng nhau. Tuy nhiªn ®Ò tµi chän mÉu thiÕt kÕ theo kiÓu d¸mh cña
h·ng Owen ( h×nh 1.04 ).
15
§Æc ®iÓm cÊu t¹o cña ®¹n b¾n vØa
- Vá ®¹n: Vá ®¹n cã chøc n¨ng bao chøa måi næ vµ khèi thuèc næ chÝnh, t¹o
cho chóng mét cÊu tróc æn ®Þnh. Vá th−êng ®−îc chÕ t¹o tõ hîp kim thÐp chøa Ýt
C¸cbon, khi næ khèi thuèc næ d−íi t¸c dông cña ¸p suÊt cao vá bäc sÏ bÞ ph¸ vôn ra
®Õn kÝch th−íc x¸c ®Þnh sao cho c¸c m¶nh ®¹n sau khi b¾n dÔ dµng r¬i xuèng ®¸y
giÕng dÇu, kh«ng bÞt kÝn lç xuyªn g©y trë ng¹i cho qu¸ tr×nh tiÕp theo.
KÕt qu¶ kh¶o s¸t thµnh phÇn ®¹n Baracuda cña Mü (ch−¬ng 3)
- Måi næ: Måi næ th−êng chÕ t¹o tõ thuèc næ m¹nh cã kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt ®é
cao nh− RDX cã ®iÓm nãng ch¶y 203,5oC, HMX cã ®iÓm nãng ch¶y 272÷280oC,
HNS cã ®iÓm nãng ch¶y 316oC vµ PYX cã ®iÓm nãng ch¶y 376oC. T¸c dông cña
måi næ lµ nhËn xung næ tõ d©y næ vµ kÝch næ khèi thuèc næ chÝnh [6,26, 34].
- Khèi thuèc næ chÝnh: Khèi thuèc næ chÝnh lµ bé phËn chñ yÕu cña ®¹n më
vØa thùc hiÖn chøc n¨ng t¹o dßng xuyªn ph¸ èng chèng, líp xi m¨ng vµ ph¸ ®Êt ®¸
tíi vØa dÇu.
Khèi thuèc næ chÝnh ®−îc t¹o cã hèc lâm ®Ó t¹o hiÖu øng næ lâm khi næ. Hèc
lâm cã thÓ h×nh nãn (®¹n Baracuda) hay h×nh loa kÌn (®¹n Innicor) cña Canada víi
c¸c gãc më kh¸c nhau.
Thuèc næ lµ lo¹i thuèc næ m¹nh cã kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt, tuy vËy cÇn cã ®é
nh¹y võa ph¶i nh»m ®¸p øng yªu cÇu c«ng nghÖ vµ sö dông.
KÕt qu¶ kh¶o s¸t thuèc næ trong ®¹n më vØa nªu ë ch−¬ng 3;
Khi kÝch næ vµo khèi thuèc næ phÇn thuèc næ n»m gi÷a vá ®¹n vµ phÔu cã t¸c
dông ®Þnh h−íng xuyªn vÒ phÝa vËt ch¾n. N¨ng l−îng vµ s¶n phÈm cña nãn thuèc
næ ®−îc tËp trung thµnh dßng däc trôc khèi thuèc víi tû träng vµ tèc ®é cao cã kh¶
n¨ng xuyªn ph¸ cùc m¹nh [8, 21].
- Dßng nµy ®−îc gäi lµ dßng xuyªn lâm.
- PhÔu thuèc næ ®−îc gäi lµ phÇn thuèc tÝch cùc.
- §¹n cã cÊu t¹o trªn nguyªn lý nµy gäi lµ ®¹n lâm.
Trong tr−êng hîp dïng phÔu ®ång dßng kim lo¹i gÇn nh− láng víi nhiÖt ®é
gÇn 10000C chuyÓn ®éng víi tèc ®é 6- 8 km/ s (t−¬ng ®−¬ng tèc ®é vò trô cÊp 1 t¹o
¸p suÊt lín cì 15- 30 Giga Pa.
16
HiÖu øng næ lâm phô thuéc vµo b¶n chÊt cña thuèc næ, cÊu t¹o hèc lâm - b¸n
cÇu hoÆc h×nh nãn vµ gãc nãn 2α khi thiÕt kÕ ®¹n.
Thùc tÕ cho thÊy khi phÇn nãn lâm ®−îc lãt b»ng kim lo¹i th× søc xuyªn ph¸
cßn m¹nh lªn rÊt nhiÒu.
C¸c yªu cÇu ®èi víi thuèc næ ®Ó chÕ t¹o khèi thuèc næ dïng trong ®¹n
b¾n vØa:
Yªu cÇu ®èi víi thuèc næ ®Ó chÕ t¹o khèi thuèc næ chÝnh lµ ph¶i cã tèc ®é næ
cao, ®é nh¹y va ®Ëp thÊp, cã kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt vµ cã kh¶ n¨ng chÞu nÐn Ðp ®Ó t¹o
h×nh vµ lµm t¨ng tû träng cña khèi thuèc dÉn ®Õn t¨ng tèc ®é næ nh»m n©ng cao
hiÖu qña dßng xuyªn. TÝnh n¨ng cña mét sè lo¹i thuèc næ ®−îc tr×nh bµy trong
b¶ng 1.01;1.02;1.03.
C¸c lo¹i vËt liÖu næ l¾p trªn sóng, lend ph¶i chÞu ®−îc n−íc vµ ¸p suÊt (tõ 500
®Õn 1400 Atm).
C¸c lo¹i vËt liÖu næ dïng ®Ó chÕ t¹o kÝp, d©y næ, ®¹n ph¶i chÞu ®−îc nhiÖt ®é
tèi thiÓu lµ 1650C. Th«ng th−êng ng−êi ta sö dông c¸c lo¹i thuèc næ cã nhiÖt ®é
nãng ch¶y cao trªn 2000C nh− RDX, HMX, HTΦA, Hexanitrostilbene (HNS) vµ
Bis Picrylamin Dinitropyridine( PYX ) [3, 7, 21, 29].
Thuèc næ måi th−êng ®−îc sö dông cïng lo¹i víi khèi thuèc næ chÝnh. Kh¶
n¨ng chÞu nhiÖt ®é trong thêi gian kÐo dµi ®−îc dÉn trong b¶ng 1.02.
17
B¶ng 1.01 - Mét sè chØ tiªu kü thuËt cña mét vµi lo¹i thuèc næ ®iÓn h×nh.
N ChØ tiªu TNT RDX HMX TЭN Tetryl HTФA
1 NhiÖt ®é nãng ch¶y, 0C 80,2 204,5-205 275-280 141-142 129.5 362
2 Nh¹y va ®Ëp (P=10kG,h=25cm), % 4-8 70-80 96 100 50-60 32
3 C«ng næ theo con l¾c x¹ thuËt, 100 145 150 142 - -
%TNT
4 Søc ph¸ trô ch×, mm 16 25 25 25 19 -
5 Tèc ®é næ, m/s 7000 8000 8800 7915 7500 7200
d=1.62 d=1,60 d=1,75 d=1.62 1.63
6 NhiÖt l−îng næ, kJ/kg 4200 5500 5780 5880 5200 4230
7 Tû träng d¹ng tinh thÓ, g/cm3 1,663 1,816 1,96 - - -
8 Tû träng c¸c d¹ng, g/cm3 1,467 1,72 1,87 1,68 1.56
n/ch¶y Ðp2tÊn n/ch¶y
9 Tû träng r¾c tinh thÓ, g/cm3 0,9-1,0 0,8-0,9 0,9-1,0 - - -
B¶ng 1.02- TÝnh n¨ng chÞu nhiÖt cña mét sè lo¹i thuèc næ
Tªn thuèc §Þa chØ 1 giê ë nhiÖt ®é 100 giê ë nhiÖt ®é
STT
0 0 0 0
næ sö dông F C F C
1 PETN D©y næ, ®¹n lâm 210 99 Kh«ng dïng
2 RDX D©y næ, ®¹n lâm, kÝp 330 166 200 93
3 HMX D©y næ, ®¹n lâm 400 204 300 149
4 HNS D©y næ, ®¹n lâm, kip 500 260 460 238
B¶ng 1.03- Mét sè tÝnh n¨ng cña hçn hîp thuèc næ
Tªn ρ0, g/сm3 D, m/s P, GPа
RDX thuÇn ho¸ 1,680 8501 29,59
HMX thuÇn ho¸ 1,760 8822 33,57
ТNТ/HMX 40/60 1,720 8306 28,26
ТNТ/RDX 50/50 1,660 7969 25,01
18
115
110
105
100
95
§é xuyªn s©u
90
85
80
75
y = 4729x - 4523,6
70
R 2 = 0,9624
65
60
0,97 0,972 0,974 0,976 0,978 0,98 0,982
Tû träng thuèc
H×nh 1.5 Sù phô thuéc ®é xuyªn s©u vµo tû träng thuèc næ RDX thuÇn ho¸
§Ó ®¸p øng c¸c yªu cÇu trªn th«ng th−êng ng−êi ta lùa chän phô gia gi¶m
nh¹y vµ t¨ng tÝnh c«ng nghÖ nÐn Ðp mµ vÉn ®¶m b¶o thuèc næ kh«ng bÞ nãng ch¶y
ë nhiÖt ®é sö dông trong giÕng khoan, ®é bÒn c¬ häc cña khèi næ chÝnh trong ®iÒu
kiÖn ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é cao, ®ång thêi kh«ng ph¶n øng víi thuèc næ vµ c¸c chi tiÕt
cña qu¶ ®¹n khi ®¹n ch−a lµm viÖc [ 12, 14, 35].
Tû träng cña thuèc næ liªn quan ®Õn tèc ®é næ D, ¸p suÊt næ P, n¨ng l−îng
næ chuyÓn ho¸ thµnh n¨ng l−îng dßng xuyªn do ®ã cã mèi quan hÖ ®Õn ®é xuyªn
s©u cña ®¹n.
H×nh 1.5 biÓu diÔn mèi quan hÖ phô thuéc gi÷a ®é xuyªn vµ tû träng thuèc næ
RDX thuÇn ho¸.
19