Những vấn đề về cần khoan mà chẳng ai để ý đến cho đến khi có sự cố xảy ra: Cẩm nang thực địa về khoan ngang định hướng (HDD).

Khoan định hướng ngang khiến cần khoan phải chịu đựng những điều kiện khắc nghiệt hơn so với khoan thẳng đứng. Cần khoan dành toàn bộ thời gian làm việc tiếp xúc với thành giếng khoan, kéo lê trong đất và đá dưới tác động của lực căng, mô-men xoắn và uốn cong. Chúng trồi lên khỏi mặt nước phủ đầy bùn. Rồi lại được đưa vào khoan. Lặp đi lặp lại, hàng nghìn mét. Và những bộ phận hỏng hóc đầu tiên hầu như không bao giờ là những bộ phận được kiểm tra thường xuyên.

Dưới đây là những sự cố thường gặp với cần khoan HDD, vị trí cần kiểm tra và những việc cần làm trước khi xảy ra hỏng hóc khiến quá trình khoan dừng lại.

Các khớp bị mòn trước tiên — và không ai lường trước được điều đó.

Khớp nối dụng cụ — phần đầu dày, nhô ra nơi các thanh cần khoan được nối với nhau — là phần có đường kính lớn nhất của chuỗi khoan. Đây cũng là phần tiếp xúc liên tục với thành giếng khoan. Khi chuỗi khoan quay và tiến lên, khớp nối cọ xát với đất, đá và các mảnh vụn khoan. Phần thân của thanh cần khoan, có đường kính nhỏ hơn, nằm nổi bên trong giếng. Khớp nối chịu toàn bộ sự mài mòn.

Sự mài mòn khớp nối thể hiện ở việc giảm đường kính ngoài và mất độ dày vai ở đầu hộp. Đây là hai thông số xác định cấp độ khớp nối. Khi đường kính ngoài giảm xuống dưới mức tối thiểu của cấp độ, hoặc vai khớp nối mỏng đi quá giới hạn loại bỏ, khớp nối sẽ bị hỏng — ngay cả khi thân thanh vẫn còn trong tình trạng tốt.

Một vấn đề phức tạp thường gặp: các mác thép khác nhau trên cùng một công trình. Một mối nối G-105 và một mối nối S-135 có cùng kích thước danh nghĩa có thể có thông số đường kính ngoài tối thiểu khác nhau. Khi phân loại một chuỗi mối nối hỗn hợp, hãy phân loại theo tiêu chuẩn thấp hơn. Một mối nối đạt tiêu chuẩn S-135 có thể đã thấp hơn mức tối thiểu của G-105. Sự nhất quán đảm bảo an toàn. Đoán mò thì không.

Nên làm gì để giải quyết vấn đề này:Trước khi đưa cần khoan vào sử dụng, hãy hàn lớp phủ chịu mài mòn (hardbanding) lên đường kính ngoài của mối nối. Lớp phủ này sẽ tự mài mòn thành giếng khoan thay vì thép của mối nối. Khi lớp phủ bị mòn, hãy hàn lại. Chỉ cần thao tác này thôi cũng có thể tăng gấp đôi hoặc gấp ba tuổi thọ của mối nối. Ngoài ra, khi mối nối bị giảm xuống dưới cấp độ 2, hãy cân nhắc cắt bỏ và thay thế nếu thân ống vẫn còn tốt. Một mối nối mới trên một ống tốt sẽ có giá thấp hơn một cần khoan mới, và bạn đã tận dụng được phần lớn giá trị của tài sản.

Khó chịu với ren: Vấn đề về mô-men xoắn mà không ai thừa nhận

Ren trục vít HDD bị hỏng theo hai cách. Cách dễ thấy nhất là hư hỏng cơ học — ren bị nghiền nát, đỉnh ren bị bong tróc, biên dạng bị biến dạng do quá tải. Những hư hỏng này dễ phát hiện trong quá trình kiểm tra vì chúng có thể nhìn thấy được.

Vấn đề khó chịu nhất chính là hiện tượng hàn nguội giữa các bề mặt ren trong quá trình gia công. Các ren liên kết với nhau ở cấp độ vi mô. Khi bạn cố gắng tháo mối nối, kim loại bị rách thay vì trượt. Kết quả là các ren bị xước, bị trờn ren hoặc bị kẹt cứng.

Nguyên nhân gốc rễ trong khoan ngang định hướng (HDD) hầu như luôn giống nhau: mô-men xoắn siết chặt không đủ ở phía bên kia đoạn giao nhau. Chuỗi cần khoan được siết chặt ở phía đầu vào bằng thiết bị phù hợp với mô-men xoắn thích hợp. Ở phía đầu ra, nơi kết nối bộ doa hoặc bộ kéo ngược, nhóm công nhân làm việc với bất kỳ dụng cụ nào có sẵn. Mô-men xoắn được áp dụng chỉ bằng một phần nhỏ so với thông số kỹ thuật. Khi quá trình kéo ngược bắt đầu và chuỗi cần khoan chịu tải, mối nối thiếu mô-men xoắn sẽ siết chặt hơn nữa — một quá trình siết chặt thứ cấp với mô-men xoắn quá mức không kiểm soát được. Đó là lúc hiện tượng mài mòn xảy ra.

Giải pháp:Sử dụng thiết bị chuyên dụng để lắp đặt ren ở cả hai phía của mối nối. Không có ngoại lệ. Bôi hợp chất làm kín ren có hàm lượng kẽm từ 40-60% — công thức đặc biệt này cung cấp đặc tính ma sát phù hợp để ngăn ngừa hiện tượng kẹt ren trong cả quá trình lắp đặt và tháo gỡ. Các hợp chất gốc kẽm cũng có khả năng chống rửa trôi tốt hơn so với các chất thay thế gốc than chì trong điều kiện khoan ngang ẩm ướt. Và nếu mối nối bị kẹt, đừng cố gắng sửa chữa. Hãy cắt bỏ và làm lại ren. Chi phí của một mối nối bị kẹt và gây tắc nghẽn trong quá trình kéo ra là mất đi một lỗ khoan.

Những vết nứt bạn không thể nhìn thấy

Các vết nứt trên thân cần khoan HDD tập trung ở một vị trí có thể dự đoán được: vùng chuyển tiếp biến dạng. Đây là phần thon nơi thân ống dày lên để khớp với khớp nối dụng cụ. Đây là vùng chịu ứng suất cao nhất trong cần khoan vì nó là nơi tiết diện thay đổi, tạo ra sự tập trung ứng suất tự nhiên.

Nguyên nhân là do sự uốn cong. Chuỗi cần khoan ngang (HDD) di chuyển theo đường dẫn lỗ khoan cong. Nếu đường cong của lỗ khoan dẫn hướng thực tế hẹp hơn so với thiết kế — bị gấp khúc, bị điều chỉnh gấp, bị uốn cong hoàn toàn — thì các cần khoan đi qua đoạn đó sẽ chịu momen uốn vượt xa giới hạn thiết kế của chúng. Điều tương tự cũng xảy ra trong quá trình doa lỗ nếu lỗ được mở rộng không đều và tạo ra một góc giữa mũi doa, chuỗi cần khoan và trục lỗ khoan.

Các vết nứt mỏi do uốn bắt đầu hình thành ở bề mặt vùng chuyển tiếp và phát triển vào bên trong sau mỗi chu kỳ. Đến khi chúng có thể nhìn thấy bằng mắt thường, chúng đã đủ sâu để gây nguy hiểm.

Phát hiện:Kiểm tra rò rỉ từ thông (MFL) là công cụ chính để phát hiện các vết nứt trên thân piston. Hãy kiểm tra MFL cho mỗi piston sau mỗi lần doa nòng lớn hoặc theo lịch trình định kỳ. MFL có những điểm mù – vùng chuyển tiếp bị biến dạng, mặt vai piston và đường kính ngoài của mối nối. Những khu vực này cần được kiểm tra bổ sung bằng phương pháp kiểm tra hạt từ (MT). Làm sạch piston kỹ lưỡng trước khi kiểm tra – bùn, cặn và rỉ sét tạo ra tín hiệu sai, che giấu các khuyết tật thực sự.

Khuôn mặt hải cẩu: Ít quan trọng hơn, nhưng vẫn có liên quan

So với khoan dầu khí sâu, khoan ngang định hướng (HDD) hoạt động ở áp suất bùn tương đối thấp — thường là 15-30 mét cột áp thủy tĩnh ở nhiệt độ môi trường. Các mặt làm kín trên khớp nối dụng cụ HDD không cần phải chịu được áp suất hàng nghìn PSI.

Điều này có nghĩa là những hư hỏng nhỏ trên bề mặt gioăng – những đốm nổi nhỏ, những vết rỗ nông – có thể được mài nhẵn và đưa trở lại sử dụng. Những vết rỗ sâu hoặc vết nứt chạy ngang bề mặt gioăng từ trong ra ngoài cần phải được loại bỏ và sửa chữa. Tiêu chuẩn này thấp hơn so với ngành dầu khí, nhưng không phải là bằng không. Một bề mặt gioăng bị rò rỉ bùn trong quá trình khoan sẽ làm giảm vận tốc dòng chảy trong vòng annulus tại mũi khoan, ảnh hưởng đến việc làm sạch lỗ khoan và có thể dẫn đến hiện tượng tắc nghẽn annulus và kẹt ống.

Một vấn đề đặc thù của khoan ngang (HDD): bùn còn sót lại bên trong ống cần khoan sau khi hoàn thành công việc. Không giống như giếng thẳng đứng, nơi bùn thoát ra ngoài nhờ trọng lực, cần khoan ngang giữ lại bùn dư. Sau nhiều tuần lưu trữ, bùn đó khô và cứng lại. Khởi động lại giếng khoan với cần khoan bị tắc một phần sẽ hạn chế lưu lượng, làm tăng áp suất bơm và có thể làm hỏng mối nối. Hãy thổi sạch mọi đầu cần khoan bằng khí nén và nước sạch sau khi hoàn thành công việc. Bịt kín các đầu cần khoan.

Quy tắc phân bổ

Không phải tất cả các cần câu trong đội tàu đều giống nhau. Một số có chiều dài hơn. Một số đã trải qua những lỗ khoan khó khăn hơn. Một số có các mối nối gần đạt đến giới hạn chịu lực.

Khi lập kế hoạch khoan, hãy phân bổ những cần khoan tốt nhất cho các công đoạn chịu tải trọng cao nhất: doa lỗ và kéo ngược. Các giai đoạn này tạo ra lực căng, mô-men xoắn và tải trọng uốn tổng hợp cao nhất. Các cần khoan ở đầu chuỗi — gần mũi doa nhất — chịu tải nặng nhất. Hãy đặt những cần khoan tốt nhất của bạn vào những vị trí đó. Sử dụng những cần khoan cũ hơn nhưng vẫn dùng được cho lỗ dẫn hướng, nơi tải trọng thấp hơn và hậu quả hư hỏng ít nghiêm trọng hơn.

Đây không phải là vấn đề ưu tiên một số thanh giằng hơn những thanh giằng khác. Mà là việc lựa chọn thanh giằng phù hợp với độ khắc nghiệt của tải trọng để toàn bộ hệ thống thanh giằng có tốc độ lão hóa tương đương nhau. Theo dõi từng thanh giằng. Biết cấp độ của nó. Phân bổ cho phù hợp.