Phương pháp tiếp cận mới trong đánh giá hiệu suất làm việc của choòng khoan bằng “Nguyên lý năng lượng cơ học riêng”

THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ
8 DẦU KHÍ - SỐ 2/2015 
1. Các phương pháp đánh giá choòng khoan truyền 
thống 
Việc lựa chọn choòng khoan và chế độ khoan (tải 
trọng, vòng quay, thủy lực) được thực hiện theo nhiều 
phương pháp như: Phân tích giá thành choòng khoan; 
đánh giá độ mòn choòng khoan; phân tích báo cáo 
choòng khoan của các giếng khoan lân cận; phân tích LOG 
của các giếng khoan lân cận; mã choòng IADC; hướng dẫn 
sản phẩm của nhà sản xuất; phân tích số liệu địa vật lý; 
xem xét địa chất tổng quát.
Đánh giá và tối ưu hóa việc sử dụng choòng khoan 
được dựa trên những nguyên tắc như:
- Khoan với tốc độ cơ học cao nhất mà choòng 
khoan có thể;
- Chọn chế độ khoan sao cho choòng khoan được 
lâu nhất với tốc độ cơ học hợp lý;
- Xác định các điều kiện làm việc tối ưu sao cho giá 
thành mét khoan thấp nhất.
Giá thành mét khoan thấp nhất là nguyên tắc đánh 
giá được ưu tiên nhất cho đến nay.
Giá thành mét khoan [2]: 
CPF = [CB + CR (TDR+TTR)]/Ft 
Trong đó: 
CB: Giá thành choòng khoan; 
CR : Giá thành giàn khoan; 
TDR: Thời gian khoan; 
TTR : Thời gian kéo thả; 
Ft: Số mét khoan.
Đối với các điều kiện thương mại đã cho (giá thành 
choòng khoan; giá thành giàn khoan), CPF phụ thuộc 
rất nhiều vào tốc độ khoan và tuổi thọ choòng khoan. Việc 
giảm thiểu CPF được thực hiện bằng cách điều chỉnh các 
thông số khoan. Sử dụng choòng khoan với tải trọng, tốc 
độ quay, thủy lực và tính chất dung dịch khoan hợp lý sẽ 
đạt được giá thành mét khoan thấp nhất. Vì tải trọng và 
tốc độ quay tỷ lệ nghịch với nhau, nghĩa là khi tăng giá trị 
này thì cần giảm giá trị kia nên hai giá trị này thường xem 
xét cùng nhau và được tối ưu hóa bằng việc giải tập hợp 
các phương trình vi phân:
Trong đó: 
FR: Lưu lượng bơm;
: Yếu tố ảnh hưởng bởi đất đá, loại choòng khoan, 
tính chất dung dịch, bộ khoan cụ...; 
DB: Chiều cao răng choòng đã bị mòn; 
DO: Tuổi thọ của ổ bi. 
Phương trình đầu tiên được gọi là “Phương trình đặc 
PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN MỚI TRONG ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT LÀM VIỆC 
CỦA CHOÒNG KHOAN BẰNG “NGUYÊN LÝ NĂNG LƯỢNG 
CƠ HỌC RIÊNG”
TSKH. Trần Xuân Đào1, ThS. Nguyễn Thái Sơn1
TS. Nguyễn Thế Vinh2
1Liên doanh Việt - Nga “Vietsovpetro”
2Đại học Mỏ - Địa chất
Email: daotx.rd@vietsov.com.vn
Tóm tắt
Đánh giá hiệu suất làm việc của choòng khoan có vai trò quan trọng trong việc lựa chọn choòng khoan và các chế 
độ công nghệ phù hợp cho các khoảng khoan tiếp theo và cho các giếng khoan mới. Tốc độ cơ học khoan, vận tốc hiệp 
khoan, thời gian làm việc của choòng, giá thành mét khoan là những giá trị kinh tế kỹ thuật được sử dụng trong 
phương pháp đánh giá hiệu suất làm việc của choòng khoan thông qua phương pháp thống kê đơn thuần. Phương 
pháp tiếp cận mới trong đánh giá hiệu suất làm việc của choòng khoan bằng “Nguyên lý năng lượng cơ học riêng” 
cho phép lựa chọn được các thể loại choòng khoan và chế độ công nghệ khoan phù hợp hơn đối với các khoảng khoan 
khác nhau để đánh giá chính xác và trực tiếp hiệu suất phá hủy đất đá của choòng khoan.
Từ khóa: Choòng khoan, phá hủy đất đá, năng lượng cơ học riêng, PDC, UCS, MSE.
dFt/dt = f1(WOB, RPM, FR, θ, DB) 
dDB/dt = f2(WOB, RPM, FR, θ, DB) 
dDO/dt = f3(WOB, RPM, FR, θ, DO) 
СЗА = а4(СИб С Кб Е ВКб Е ЕКб Ае) 
PETROVIETNAM
9DẦU KHÍ - SỐ 2/2015 
trưng khoan”. Có rất nhiều tác giả trong ngành khoan 
đã xây dựng “Phương trình đặc trưng khoan” như Galle-
Woods, J.H.Allen, M.A. Simpson, Prestone-Moore, Young-
Don Murphy, Bourgoyne-Young, V.S. Fedorov, G.D.Brevdo, 
A.V.Orlov... [1].
Galle-Woods: 
Bourgoyne-Young: 
 Dg: Độ mòn theo IADC; 
a, K: Các hệ số thực nghiệm theo từng mỏ.
Các chuyên gia của Liên doanh Việt - Nga 
“Vietsovpetro” bằng nhiều cách khác nhau đã xây dựng 
được “Phương trình đặc trưng khoan”. Ví dụ các tác giả 
Đặng Của, Vũ Thiện Lương, Nguyễn Thành Trường [2] đã 
xây dựng phương trình dựa trên phương pháp thống kê 
từ các số liệu thu được trạm đo Geoservice; tác giả Trần 
Xuân Đào đã xây dựng phương trình bằng việc sử dụng 
“Phân tích ánh xạ” và “Lý thuyết tập hợp mờ” [1].
Tuy nhiên, các phương pháp truyền thống chỉ đánh 
giá một cách tổng thể cho một khoảng khoan, chỉ đưa ra 
mối tương quan vật lý giữa chế độ khoan và tốc độ cơ học 
khoan ROP. Ngoài ra, trong các phương trình trên không 
tính đến sự thay đổi đất đá, yếu tố ảnh hưởng bởi đất đá 
trong “Phương trình đặc trưng khoan” là không đổi nên ảnh 
hưởng nhiều đến kết quả tính toán, không thể hiện được 
bản chất năng lượng phá vỡ đất đá, không thể giúp nhận 
biết, đánh giá trực tiếp được các vấn đề gây hạn chế hiệu 
quả làm việc của choòng khoan như bó choòng, bó đáy 
giếng khoan, sự mòn của răng, sự rung tại choòng khoan
2. Nguyên lý năng lượng cơ học riêng (MSE)
Năng lượng cơ học riêng là năng lượng cơ học của 
hệ thống khoan dùng để phá vỡ một đơn vị thể tích đất 
đá. Khái niệm năng lượng cơ học riêng được đưa ra bởi 
R.Teale [4]. Sử dụng nguyên lý năng lượng cơ học riêng 
kết hợp giá trị độ bền nén của đất đá UCS có thể đánh giá 
trực tiếp các vấn đề gây hạn chế hiệu quả làm việc của 
choòng khoan, đồng thời giúp đưa ra được các đề xuất 
hợp lý trong việc sử dụng choòng khoan PDC.
Đã có rất nhiều ứng dụng nguyên lý năng lượng cơ 
học riêng trên thế giới trong việc đánh giá hiệu quả sử 
dụng choòng khoan [3, 6]. Tại giếng SV-8PI bể Nam Côn 
Sơn, Công ty Liên doanh Điều hành Cửu Long (Cuu Long 
JOC) xây dựng đường MSE giúp xác định được khoảng 
khoan áp dụng cho từng loại choòng khoan PDC. Tại 
giếng SV-6PST, SV-3P, SV-7P thuộc Cuu Long JOC xây 
dựng đường MSE cho choòng khoan 16” MLX-1X, T11C, 
CR1GHMRS giúp xác định khoảng giá trị độ cắm ngập của 
răng choòng khoan mang lại hiệu quả cao nhất. 
Từ những tính ưu việt của phương pháp MSE cũng 
như ứng dụng hiệu quả MSE trong việc đánh giá choòng 
khoan ở Việt Nam cũng như trên thế giới, nhóm tác giả đã 
ứng dụng cho điều kiện ở Vietsovpetro, mở ra hướng đi 
mới rất thiết thực.
2.1. Cơ học choòng khoan PDC
Với mục đích nghiên cứu s ... năng lượng vào đất đá.
Yếu tố để xác định tốc độ cơ học khoan có thể chia 
thành các loại như sau:
- Yếu tố làm tăng tính không hiệu quả (gây “điểm 
rơi”) gồm: bó choòng khoan, bó đáy giếng khoan, rung 
choòng khoan, mòn choòng khoan.
- Yếu tố hạn chế năng lượng đầu vào như moment 
lắp cần khoan, áp suất máy bơm khoan, chênh áp ở động 
cơ, quỹ đạo giếng khoan, bộ khoan cụ, công suất động 
cơ treo
2.2. Hiệu quả làm việc choòng khoan PDC
Tính hiệu quả (EFF) được tính bằng việc so sánh năng 
lượng để phá hủy một đơn vị thể tích đất đá với năng 
lượng sử dụng bởi choòng khoan (năng lượng được 
truyền đến choòng khoan). Choòng khoan có xu hướng 
sử dụng 30 - 40% năng lượng đầu vào cho quá trình phá 
hủy đất đá ngay cả khi đạt hiệu suất làm việc cao nhất. 
Năng lượng sử dụng bởi choòng khoan (Eb) ≤ 30% - 
40% Năng lượng đầu vào (E)
Eb = 35%E 
Năng lượng sử dụng bởi choòng khoan (Eb) = Năng 
lượng phá hủy đất đá (Er) + Năng lượng tổn hao tại 
choòng khoan (El) 
Năng lượng phá hủy đất đá (Er) + Năng lượng tổn hao 
tại choòng khoan (El) = 35%E 
Năng lượng phá hủy đất đá (Er) = 35% Năng lượng 
đầu vào (E) - Năng lượng tổn hao tại choòng khoan (El) 
Năng lượng phá hủy đất đá (Er) ≤ 35% Năng lượng 
đầu vào 
Năng lượng phá hủy đất đá (Er)/Thể tích đất đá được 
phá vỡ (V) ≤ 35% Năng lượng đầu vào (E)/Thể tích đất đá 
được phá vỡ (V) 
Độ bền nén đất đá (UCS) ≤ Năng lượng cơ học riêng 
tại choòng khoan (MSEb)
EFF = UCS/MSEb ≤ 1 - Tính hiệu quả của choòng khoan
Hiệu quả làm việc được đánh giá dựa trên tốc độ cơ 
học khoan (ROP) và tuổi thọ của choòng khoan.
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc 
choòng khoan:
Chế độ khoan: Tải trọng lên choòng khoan (WOB), 
tần số quay (RPM), lưu lượng bơm (Q).
Phức tạp khi khoan: Bó choòng, bó đáy giếng, rung 
choòng, mòn choòng, đất đá thay đổi, xen kẹp.
Thiết kế của choòng khoan: Hình dạng, mật độ răng, 
số cánh, độ cắm ngập răng (DOC), tính ổn định choòng, 
tính xâm nhập của choòng (aggressiveness), độ bền răng, 
thủy lực choòng khoan.
Xem xét các yếu tố gây “điểm rơi”: 
Rung choòng (vibration) là một trong những nguyên 
nhân chính dẫn đến hư choòng khoan, thiết bị khoan.
Có 3 dạng rung chính: 
 + Rung dọc (sự nảy lên): Xảy ra khi khoan vào đất 
đá cứng, hoặc thay đổi từ mềm sang cứng. Tải trọng lên 
choòng khoan, độ cắm ngập của răng không hợp lý và 
choòng khoan không ổn định 
 + Rung xoắn (xoắn trượt): Tần số quay tại choòng 
không ổn định, xảy ra khi tần số quay bề mặt lớn, tải trọng 
lên choòng khoan lớn, không kiểm soát độ cắm ngập của 
răng, đất đá thay đổi cứng sang mềm.
 + Rung ngang (xoay tít): Tần số quay lớn, tải trọng lên 
choòng khoan và độ cắm ngập của răng thấp, khoan đất 
đá cứng. Răng không cắm sâu vào đất đá, choòng xoay tít 
trên bề mặt.
PETROVIETNAM
11DẦU KHÍ - SỐ 2/2015 
Bó choòng: Đất đá bám vào cánh, thân hay bề mặt 
của răng làm cho tốc độ cơ học khoan giảm. Nguyên nhân 
do đất đá dẻo, dính, thủy lực không hợp lý, choòng không 
phù hợp, dung dịch không phù hợp. Choòng khoan có 
thể bị hoặc không bị phá hủy vật lý. 
Mòn choòng: Có rất nhiều dạng mòn choòng như 
vỡ răng, mẻ răng, rạn do nhiệt, vỡ matrix, mòn răng, tuột 
răng, tắc vòi phun
Mòn choòng dẫn đến tốc độ cơ học khoan giảm, hiệu 
quả khoan kém. Mỗi dạng mòn choòng đều có nguyên 
nhân và dấu hiệu riêng. 
2.3. Độ bền nén đất đá (UCS)
Độ bền nén không bị hạn chế (trên bề mặt) của đất 
đá. Đây là thông số cơ bản nhất, dùng để dự báo khả năng 
khoan của đất đá [4].
Độ bền nén được xác định bằng tải trọng lớn nhất tại 
thời điểm mẫu đá bị phá vỡ trên đơn vị diện tích.
: Độ bền nén UCS (psi);
F: Tải trọng tối đa gây phá vỡ mẫu đá (lbs);
A: Tiết diện ngang của mẫu đá (in2).
Độ bền nén được đo trong phòng thí nghiệm bằng 
nhiều phương pháp.
Ngoài ra, độ bền nén đất đá được tính bằng cách sử 
dụng các giá trị vận tốc sóng âm truyền trong đất đá đo 
được từ tài liệu đo Sonic (DTc) của địa vật lý giếng khoan.
UCS = 1,2 x (1.000/DTs)4 + 60,5 x (1.000/DTs)2 (psi)
Giá trị DTs được tính toán và xác định thông qua việc sử 
dụng các số đo địa vật lý như: Gamma ray (GR), Bulk density 
(RHOB), Neutron porosity (NPHI) và tài liệu đo Sonic (DTc) 
để xác định thành phần thạch học, cụ thể đối với Anhydrite 
có tỷ lệ DTs/DTc bằng 2,4; tương tự với Limestone là 1,9; 
Dolomite- 1,8; Shale- 1,7; Sandstone- 1,6. Sau khi tính được 
DTs, đưa vào công thức trên xây dựng được giá trị UCS.
Trong đó: 
DTs: Sonic ngang (μs/ft);
DTc: Sonic dọc (μs/ft).
2.4. Năng lượng cơ học riêng 
Năng lượng cơ học riêng MSE là năng lượng cơ học 
của hệ thống khoan dùng để phá vỡ một đơn vị thể tích 
đất đá [4], được sử dụng để tìm “điểm rơi” của hệ thống và 
các nguyên nhân gây nên “điểm rơi”. Năng lượng cơ học 
riêng MSE là một tỷ lệ thể hiện mối liên hệ giữa năng lượng 
đầu vào của hệ thống khoan và tốc độ cơ học khoan.
Như đã trình bày ở trên, choòng khoan có xu hướng chỉ 
sử dụng 30 - 40% năng lượng đầu vào cho quá trình phá hủy 
đất đá ngay cả khi đạt hiệu suất làm việc cao nhất. Vì vậy, 
năng lượng cơ học riêng tại choòng MSEb = 30 - 40%MSE.
Công thức năng lượng cơ học riêng tại choòng MSEb [4]:
Trong đó: 
ROP: Tốc độ cơ học khoan (ft/giờ);
RPM: Tốc độ quay (vòng/phút);
Tor: Moment quay (ft*lbs);
WOB: Tải trọng lên choòng khoan (lbs);
d: Đường kính choòng khoan (inch).
Theo công thức trên, năng lượng cơ học riêng tại 
choòng MSEb chấp nhận sử dụng hệ số 0,35, coi như 
choòng khoan chỉ sử dụng 35% năng lượng đầu vào của 
hệ thống. Đây là con số thực nghiệm. Nếu các thông số 
khoan RPM, TORQ, WOB đo được tại choòng thì trực tiếp 
thay vào công thức trên, khi đó MSEb tính được không 
cần hệ số.
2.5. Ứng dụng MSE
Liên kết giá trị MSE với đường cong ở Hình 1, trong 
vùng II độ dốc của đường cong ổn định thể hiện tỷ lệ năng 
lượng đầu vào (tải trọng lên choòng khoan) trên tốc độ cơ 
học khoan là không đổi. Vì năng lượng cơ học riêng bằng 
tỷ lệ này nên đây cũng là một giá trị không đổi. Khi choòng 
khoan làm việc trong vùng I và III một giá trị năng lượng 
không cân đối được sử dụng để tạo ROP. Từ đó cho thấy, 
nếu năng lượng cơ học riêng là giá trị không đổi choòng 
khoan làm việc hiệu quả và hoạt động trong vùng II. Nếu 
năng lượng cơ học riêng tăng hệ thống đạt “điểm rơi”.
Năng lượng cần thiết để phá hủy một thể tích đất đá 
được xác định bởi độ bền nén của nó. Số liệu từ các thí 
nghiệm khoan được tiến hành trong phòng thí nghiệm 
cho thấy giá trị năng lượng cơ học riêng tại choòng khoan 
(MSEb) bằng với độ bền nén. Điều đó đưa ra một luận 
điểm về tính hiệu quả của choòng khoan: nếu giá trị thực 
tế MSEb gần với độ bền nén, choòng khoan làm việc hiệu 
quả, nếu không hiệu quả thì có sự thất thoát năng lượng. 
Từ những lập luận trên, ta thấy có thể sử dụng năng lượng 
cơ học riêng tại choòng khoan như là một công cụ để 
đánh giá hiệu quả của choòng khoan dựa trên 2 hướng:
A
F
c =σ
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
Π×
×
+
×
××
×=
22
4480
35,0
d
WOB
ROPd
RPMTor
MSEb
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ
12 DẦU KHÍ - SỐ 2/2015 
- Quan sát xu hướng biến đổi của giá trị 
MSEb;
- So sánh giá trị MSEb với UCS, tính EFF = 
UCS/MSEb.
2.6. Hoàn thiện chế độ khoan cho choòng PDC 
Ø311mm theo từng khoảng trong địa tầng Mio-
cene dưới và Oligocene mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi
Lựa chọn choòng khoan PDC dựa trên 
nguyên lý Năng lượng cơ học riêng, như đã phân 
tích ở trên, nếu giá trị năng lượng cơ học riêng 
thấp thì choòng khoan sẽ làm việc hiệu quả. Vì 
thế, việc hoàn thiện chế độ khoan cho choòng 
PDC đồng nghĩa với việc tìm chế độ khoan (tải 
trọng, vòng quay, lưu lượng) sao cho giá trị năng 
lượng cơ học riêng thấp nhất. Xây dựng mô hình 
tính Năng lượng cơ học riêng theo các biến tải 
trọng lên choòng (WOB) và tốc độ quay (RPM): 
MSE = f (WOB, RPM). Công thức tính Năng lượng 
cơ học riêng [4]:
Trong đó, moment xoắn (Tor) và tốc độ cơ 
học khoan (ROP) sử dụng các mô hình sau [5]: 
Mô hình moment xoắn: 
Trong đó: 
T: Moment xoắn không phụ thuộc tải trọng, 
sinh ra do ma sát choòng khoan với dung dịch và 
thành giếng;
A: Hệ số phụ thuộc đường kính choòng 
khoan.
Mô hình tốc độ cơ học khoan (ROP) [1]: 
Thay phương trình ROP và RPM vào công 
thức Năng lượng cơ học riêng, sau khi chuyển 
đổi đơn vị ta thu được:
Đặt 
thu được:
Tìm cực trị của hàm số 2 biến: Min(MSE) = Min f(WOB, RPM) theo 
điều kiện:
Giải hệ phương trình trên thu được: 
Xây dựng mô hình tốc độ cơ học khoan ROP = cho từng khoảng 
khoan dựa trên số liệu thực tế để tìm các giá trị k, x, y.
Cho tập hợp (WOB1, RPM1, ROP1)...(WOBn, RPMn, ROPn)
Đường ROP = k × WOBX × RPMY đi qua tập hợp điểm với tổng 
bình phương khoảng cách nhỏ nhất [2]: 
M1 = ∑ ln2(WOBi) = ln
2(WOB1) + ... + ln
2(WOBn);
M2 = ∑ ln2(RPMi) = ln
2(RPM1) + ... + ln
2(RPMn);
M3 = ∑ ln2(ROPi) = ln
2(ROP1) + ... + ln
2(ROPn);
T1 = ∑ ln(WOBi) = ln(WOB1) + ... + ln(WOBn);
T2 = ∑ ln(RPMi) = ln(RPM1) + ... + ln(RPMn);
T3 = ∑ ln(ROPi) = ln(ROP1) + ... + ln(ROPn);
N1 = ∑ ln(WOBi) x ln(RPMi) = ln(WOB1) x ln(RPM1) + ... + 
ln(WOBn) x ln(RPMn);
N2 = ∑ ln(WOBi) x ln(ROPi) = ln(WOB1) x ln(ROP1) + ... + ln(WOBn) 
x ln(ROPn);
N3 = ∑ ln(RPMi) x ln(ROPi) = ln(RPM1) x ln(ROP1) + ... + ln(RPMn) x 
ln(ROPn).
Sau khi thiết lập các công thức tính toán trong Excel cho từng 
khoảng khoan, nhóm tác giả đã xác định các thông số chế độ khoan 
tối ưu cho từng khoảng khoan (Bảng 1).
MSE = 
ROPd
RPMTor480
2 ×
××
 (psi) 
Tor = 
1,5
RPM
WOB150)RPM(3A
T
×−××
+
ROP = 
Y
RPMWOBk
X
××
f’(WOB) = 0 0RPM1
RPMWOB
x)-(1
x-
1
0,51
=×−+
××
×
×
−
−
β
γ
β
α
f’( RPM) = 0 
0RPM
)y0,5(
y)0,5(
1
RPMWOB
y)-(0,5
)y(1
1
0,51
=×
−×
+×
++
××
×
−×
−
−
β
γ
β
α
)
0,5x−y−1
1,5x−y−1
(RPM ×=
β
γ
; )
RPM−1
RPM
(
x)(1β
xα
WOB
−1
0,5
×
×
−×
×
=
β
γ
222
2
T2]T1N1[n]T1M1[n]T2−M2[n
T3]T1N2[nT2]T1N1[n]T1−M1[nT3]T2−N3[n
y
×−×−−×××
×−×××−×−××××
=
2
T1−M1n
T2]T1N1[ny−T3]T1−N2[n
x
×
×−××××
=
n
T2y−T1x−T3
lnk
××
=
Y0,5X1Y0,5
X1Y1X
RPMWOB
k
A1.050
RPM
WOB
k
A21
RPMWOB
k
T0,7
MSE
−−−−
−−−
×
×
−×
×
+×
×
=
Y0,5X1Y0,5
X1Y1X
RPMWOBRPM
WOBRPMWOBMSE
−−×−−
−−×−
×−×
×+×=
γ
βα
k
T0,7×
=α , 
k
A21×
=β ,
k
A1.050×
=γ
PETROVIETNAM
13DẦU KHÍ - SỐ 2/2015 
3. Kết luận
Từ kết quả phân tích, đánh giá và nghiên cứu các số liệu thực 
tế tại mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi, nhóm tác giả đưa ra một số kết luận: 
Khoảng khoan đường kính 311mm được chia ra làm hai phần:
Từ SH-3 đến SH-8 phù hợp với choòng khoan PDC QD605X, 
MRS519HBPX, MD519LHBPX. Trong đó, từ SH-3 đến SH-5 chế 
độ khoan tối ưu với tải trọng 10 - 11 tấn, tốc độ quay 167 - 168 
vòng/phút, lưu lượng 60 - 63 lít/giây, từ SH-5 đến SH-8 chế độ 
khoan: 12 - 13 tấn, 157 - 158 vòng/phút, 60 - 63 lít/giây.
- Từ SH-8 đến nóc móng với các lớp cát và sét kết cứng mềm 
xen kẹp, phù hợp với choòng PDC MDSi519LHBPXX, QD605X với 
chế độ khoan: tải trọng 15 - 16 tấn, tốc độ quay 154 - 155 vòng/
phút, lưu lượng 54 - 56 lít/giây.
Thông số 
Từ SH-3 
đến SH-5 
Từ SH-5 
đến SH-8 
Từ SH-8 đến 
nóc móng 
k 0,06 0,04 0,02 
x 0,78 0,8 0,83 
y 0,94 0,97 0,98 
T 700 700 700 
A 135 135 135 
α 8167 12250 24500 
β 47250 70875 141750 
γ 2362500 3543750 7087500 
Tốc độ quay 
(vòng/phút) 
168 158 155 
Tải trọng lên 
choòng khoan (tấn) 11 13 16 
MSEmin (psi) 7.612 9.325 16.381 
Khoảng khoan
Mô hình tốc độ 
 cơ học khoan 
0,06 × WOB0,78 
× RPM0,94 
0,04 × WOB0,8 
× RPM0,97 
0,02 × WOB0,83
× RPM0,98 
 49 42 27 
 Kết quả tính tốc độ 
cơ học khoan (m/giờ)
Bảng 1. Kết quả tính toán hệ số thực nghiệm của mô hình tốc độ cơ học khoan và các thông số 
chế độ công nghệ khoan tối ưu cho từng khoảng khoan
Phương pháp tiếp cận mới trong đánh giá hiệu suất 
làm việc của choòng khoan bằng “Nguyên lý năng lượng 
cơ học riêng (MSE)” cho phép phân tích và đánh giá hiệu 
quả sử dụng choòng khoan PDC, giúp nhận biết được 
các yếu tố hạn chế hiệu quả làm việc của choòng khoan 
để có thể điều chỉnh các thông số chế độ khoan và tính 
chất của dung dịch khoan thích hợp. 
Tài liệu tham khảo
1. Trần Xuân Đào. Thiết kế công nghệ khoan các giếng 
dầu khí. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2007.
2. Dinh Huu Khang, Vu Thien Luong, Nguyen 
Thanh Truong. Bit selection/optimization in drilling 
Hard/Abrasive granite Vietsovpetro’s fi elds. Ha Noi 2002.
3. Fred E.Dupriest, Joseph William Witt, Stephen 
Matthew Remmert. Maximizing ROP with real-time analysis 
of digital data MSE. International Petroleum Technology 
Conference, Doha, Qatar. 21 - 23 November, 2005.
4. R.Teale. The concept of specifi c energy in rock 
drilling. International Journal of Rock Mechanics and 
Mining Sciences & Geomechanics Abstracts. 1965; 2(1): 
p. 57 - 73.
5. А.И. Спивак, А.Н. Попов - Разрушение горных 
пород при бурении скважин.
6. Robert J.Waughman, John V.Kenner, Ross 
A.Moore. Real-time specifi c energy monitoring reveals 
drilling ineffi ciency and enhances the understanding 
of when to pull worn PDC bits. IADC/SPE Drilling 
Conference, Dallas, Texas. 26 - 28 February, 2002.
Summary
The evaluation of the drill bit performance is very important in the selection of bit type and drilling practice parameters 
for the next bit run and coming new wells. The rate of penetration, bit life, and cost per metre, etc... are the technical and 
economic values which are used to measure the performance of bit through a conventionally statistical method. The 
new approach to bit performance evaluation with "Mechanical Specifi c Energy (MSE)" allows the engineer to select the 
right bit type and drilling parameters for various drilling intervals to get an accurate assessment of the bit performance 
and direct destruction of rock.
Key words: Rock bit, destruction of rock, PDC, UCS, MSE.
New approach to drill bit performance evaluation 
with "Mechanical Specific Energy-MSE"
Tran Xuan Dao1, Nguyen Thai Son1, Nguyen The Vinh2
1Vietsovpetro
2University of Mining and Geology