15DẦU KHÍ SỐ 7/2022 PETROVIETNAM TẠP CHÍ DẦU KHÍ Số 7 2022, trang 15 20 ISSN 2615 9902 1 Giới thiệu Hiện tượng ngưng tụ lỏng và chảy ngược, tích tụ lỏng ở đáy giếng khai thác chịu ảnh hưởng của các yế[.]
PETROVIETNAM TẠP CHÍ DẦU KHÍ Số - 2022, trang 15 - 20 ISSN 2615-9902 XỬ LÝ HIỆN TƯỢNG NGƯNG TỤ LỎNG, CHẢY NGƯỢC VÀ TÍCH TỤ LỎNG ĐỂ KHƠI PHỤC GIẾNG KHAI THÁC KHÍ TRONG ĐIỀU KIỆN GIÀN NHẸ BỊ HẠN CHẾ BỞI KẾT CẤU, TẢI TRỌNG CẨU VÀ KHƠNG GIAN THI CƠNG Nguyễn Hồng Đức, Nguyễn Hải An, Phùng Văn Hải, Đỗ Đình Phan Tổng cơng ty Thăm dị Khai thác Dầu khí Email: ducnh@pvep.com.vn https://doi.org/10.47800/PVJ.2022.07-02 Tóm tắt Hiện tượng ngưng tụ lỏng, chảy ngược tích tụ lỏng đáy giếng khai thác nước vỉa xâm nhập ngun nhân gây tình trạng suy giảm sản lượng mỏ khí, chí phải hủy giếng Hiện tượng chịu ảnh hưởng yếu tố như: thông số thủy động lực học, chế dòng chảy, quỹ đạo giếng, thành phần chất lưu vỉa thay đổi lưu lượng trình điều hành khai thác [1] Việc đánh giá xác tác động yếu tố điều kiện cụ thể sở để tìm giải pháp khơi phục giếng khai thác khí cho dịng trở lại Bài báo phân tích, xác định nguyên nhân xuất cột nước, áp dụng kết hợp phương pháp tính tốn để lựa chọn cơng nghệ, thiết kế thi công điều kiện giàn khai thác nhẹ bị hạn chế kết cấu, tải trọng không gian hoạt động Giải pháp áp dụng thành công cho giếng khai thác TB-1P, mỏ khí Thái Bình, ngồi khơi Việt Nam Từ khóa: Chảy ngược, tích tụ lỏng, khai thác khí, đạo hàm nhiệt độ, giàn nhẹ, ống mềm siêu nhỏ, mỏ Thái Bình Giới thiệu Hiện tượng ngưng tụ lỏng chảy ngược, tích tụ lỏng đáy giếng khai thác chịu ảnh hưởng yếu tố như: thông số thủy động lực học thay đổi trình khai thác giếng (như áp suất - nhiệt độ lưu lượng), chế dịng chảy (như chảy rối dịng khí lỏng), quỹ đạo giếng khai thác, thành phần chất lưu vỉa thay đổi lưu lượng trình điều hành khai thác [1 - 3] Đây tượng thường xảy mỏ khí giới số mỏ Việt Nam (Hải Thạch, Thái Bình, Rồng Đơi, Rồng Đơi Tây ) Việc đánh giá xác tác động yếu tố điều kiện cụ thể qua tìm giải pháp hiệu để khôi phục đưa giếng khai thác cho dịng trở lại có ý nghĩa quan trọng việc đảm bảo sản lượng khai thác hiệu kinh tế dự án triệu ft3 khí tiêu chuẩn/ngày (MMscf/d) với giếng hoạt động (TB-1P TB-2P) Các giếng khai thác gộp tập vỉa thành hệ cát kết Miocene Do có trữ lượng thấp, số lượng giếng ít, nên mỏ Thái Bình khai thác giàn nhẹ chân (Hình 1) với tải trọng chịu lực yếu giới hạn nâng cần cẩu tối đa Điều ảnh hưởng lớn đến việc triển khai hoạt động thi công can thiệp giếng trường hợp xử lý cố sửa chữa giếng Mỏ khí Thái Bình (thuộc Lơ 102, bể Sông Hồng PCOSB điều hành) đưa vào khai thác từ tháng 8/2015 với lưu lượng khai thác đỉnh theo thiết kế mỏ 20 Ngày nhận bài: 30/5/2022 Ngày phản biện đánh giá sửa chữa: 30/5 - 16/6/2022 Ngày báo duyệt đăng: 11/7/2022 Hình Giàn đầu giếng Thái Bình-A DẦU KHÍ - SỐ 7/2022 15 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Áp suất (psi) 1.500 1.600 1.700 1.800 1.900 2.000 250 500 750 1.000 1.250 1.500 1.750 0,037 psi/ft 2.000 2.250 Chiều sâu (ft) 2.500 2.750 3.000 3.250 3.500 3.750 4.000 4.250 4.500 Mỏ Thái Bình đóng vào đầu năm 2019 để thực khảo sát áp suất theo chương trình quản lý mỏ phê duyệt Sau kết thúc thời gian đóng mỏ, giếng TB-1P khơng cho dòng trở lại Kết đo gradient áp suất cho thấy có cột chất lỏng lịng giếng, ngun nhân dẫn đến dịng khí từ tập vỉa khơng chảy vào giếng (Hình 2) Nhà điều hành thực giải pháp nhằm đưa giếng khai thác trở lại không hiệu Với giếng TB-2P hoạt động, lưu lượng khai thác khí mỏ đạt - 10 triệu ft3 khí tiêu chuẩn/ngày thấp 50% so với lưu lượng khai thác bình thường Nếu không đưa giếng TB-1P khai thác trở lại không đảm bảo sản lượng mỏ hiệu kinh tế dự án Do đó, cần xác định nguyên nhân xuất cột chất lỏng, từ tìm giải pháp hữu hiệu để khơi phục khai thác giếng TB-1P Khôi phục khai thác giếng khai thác khí TB-1P 4.750 2.1 Áp dụng quy luật biến thiên nhiệt độ, xác định nguyên nhân xuất cột nước lòng giếng 5.000 0,418 psi/ft 5.250 5.500 Ranh giới chất lỏng @5.235 ft 5.750 Kết phân tích gradient áp suất sóng âm cho thấy có tồn cột chất lỏng 6.000 Hình Kết phân tích gradient áp suất giếng TB-1P, mỏ Thái Bình 5.000 85 87 Chiều sâu (ft) 5.250 250 500 750 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000 2.250 2.500 2.750 3.000 3.250 3.500 3.750 4.000 4.250 4.500 4.750 5.000 5.250 5.500 5.750 6.000 35 45 55 Nhiệt độ (oC) 75 5.500 5.750 6.000 Hình Kết phân tích nhiệt độ giếng TB-1P, mỏ Thái Bình 16 DẦU KHÍ - SỐ 7/2022 89 91 93 95 97 99 PETROVIETNAM lòng giếng chủ yếu nước vỉa với gradient 0,418 psi/ft Nếu dựa tài liệu này, khơng thể xác định xác ngun nhân nguồn gốc xuất cột chất lỏng lòng giếng Với giếng khai thác thơng thường (có dịng lên bề mặt), thực đo PLT để xác định nguyên nhân, vị trí xuất dòng nước Với đặc thù giếng TB-1P khơng cịn khả cho dịng lên bề mặt, giải pháp PLT thông thường không mang lại hiệu Để giải vấn đề trên, nhóm tác giả dựa nguyên lý biến thiên nhiệt độ [2], áp dụng vào đánh giá số liệu nhiệt độ giếng TB-1P, sử dụng kỹ thuật phân tích đạo hàm địa nhiệt: =− − − + d d (1) Trong đó: t: Thời gian (s); x, y, z: Tọa độ theo chiều x, y, z (ft); 0 0,05 0,1 0,15 0,2 dT' 0,25 0,3 0,35 0,4 0,5 dT' Nhiệt độ 1.OOO Chiều sâu (ft) 0,45 1.OOO 2.000 2.000 3.000 3.000 4.000 4.000 5.000 5.000 6.000 6.000 7.000 10 20 30 40 50 60 Nhiệt độ (oC) 70 80 90 100 7.000 Hình Kết phân tích dT’ - đạo hàm nhiệt độ giếng TB-1P, mỏ Thái Bình u, v, w: Vector đơn vị theo trục x, y, z Hình cho thấy dị thường xuất khoảng bắn vỉa tập tập sở biến đổi nhiệt độ, chứng tỏ có biến động dịng q trình khai thác giếng vị trí Kết hợp với đường đạo hàm địa nhiệt (Hình 4), xác định dòng nước vỉa chảy vào giếng từ khoảng mở tập vỉa chảy chéo vào tập vỉa 5, gây tượng bít nhét cản trở dịng khí tập vỉa Trên sở xác định nguyên nhân xuất nước từ vỉa chảy ngược vào tập vỉa gây tượng nhiễm bẩn vùng cận đáy giếng bít nhét dịng chảy tập vỉa 2.2 Kết hợp nghiên cứu cân vật chất, phân tích khai thác mơ hình mô xác định lượng nước xâm nhập vào vỉa Để khôi phục khai thác trở lại giếng khai thác khí TB-1P cần giải vấn đề: i) ngăn cách, cô lập khoảng mở vỉa tập cát 7; ii) xử lý nhiễm bẩn, loại bỏ toàn nước vùng cận đáy giếng vỉa để phục hồi khả dịng khí chảy vào lịng giếng Vấn đề thứ giải đơn giản cách đổ cầu xi măng đặt nút ngăn cách (set plug) Vấn đề thứ phụ thuộc vào khối lượng khoảng cách xâm nhập vào vỉa nước, nhóm tác giả áp dụng kết hợp phương pháp như: phân tích số liệu khai thác, tính tốn cân vật chất, xây dựng mơ hình lịng giếng, Vận chuyển thiết bị nhân đến vị trí giàn Cẩu thiết bị lên giàn nhẹ Kiểm tra an toàn áp suất hệ thống bề mặt Thả thiết bị Micro CTU bơm N2 vào đáy giếng Phối hợp với PV GAS để xử lý lượng nước chảy lên bề mặt Theo dõi lượng nước nạp thêm N2 từ cảng Hải Phòng (trong trường hợp cần thiết) Kết thúc giếng khai thác trở lại thời gian thi công dài Tháo dỡ hệ thống thiết bị, trả lại trạng ban đầu giàn Hình Phương án thi cơng gọi dịng giếng TB-1P hệ thống ống mềm siêu nhỏ DẦU KHÍ - SỐ 7/2022 17 THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ TT 10 Hoạt động Vận chuyển bồn chứa N2 nhỏ (6 bồn x 500 gals) từ Thái Lan tới cảng Hải Phòng xe tải Vận chuyển hệ thống thiết bị Micro CTU từ Thái Lan tới Hải Phòng tàu biển Vận chuyển bồn chứa N2 lớn (2.000 gals) thiết bị khác từ Vũng Tàu tới Hải Phòng Kiểm định thiết bị CTU lần cảng Nạp 11.000 gals N2 Kiểm định thiết bị CTU thiết bị khác trước vận chuyển giàn Vận chuyển thiết bị giàn Thái Bình Cẩu thiết bị lên giàn lắp đặt Hoạt động bơm N2 để gọi dòng Tháo dỡ thiết bị chở Hải Phòng Tháng 6/2019 Tháng 5/2019 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 10 11 12 13 14 Hình Tiến độ triển khai khơi phục khai thác giếng TB-1P, mỏ Thái Bình System sensitivity analysis Chiều sâu (ft) 1-(500)-VLP Pressure 3-(1000)-IPR Pressure 2.400 2.300 2.200 2.100 2.000 1.900 1.800 1.700 1.600 1.500 1.400 1.300 1.200 1.100 1.000 900 800 700 600 5OO 400 300 200 100 1-(500)-IPR Pressure TestPoint Data Khả khai thác kỹ thuật giếng TB-1P 11,7 triệu thùng 30/11/2019 2/1/2020 THP: 1.000 psi 20/12/2019 14/12/2019 29/11/2019 THP: 750 psi THP: 500 psi (Triệu ft3 khí/ngày ) 10 Hình Khả khai thác giếng TB-1P, mỏ Thái Bình sau xử lý 18 3-(1000)-VLP Pressure 2-(750)-IPR Pressure 2-(750)-VLP Pressure DẦU KHÍ - SỐ 7/2022 11 12 13 14 PETROVIETNAM Lưu lượng khí khai thác (triệu ft3 khí/ngày) 12 10 Thời gian giếng khơng cho dịng gọi dịng giếng TB-1P thành công phương pháp sử dụng hệ thống ống mềm siêu nhỏ (micro coiled tubing) điều kiện giàn khai thác nhẹ bị hạn chế kết cấu, tải trọng không gian hoạt động Hiệu giải pháp gồm: - Nghiên cứu, lựa chọn phương pháp hiệu để xác định phân bố khoảng cho dịng trường hợp dịng khơng lên bề mặt cách sử dụng kỹ thuật phân tích đạo hàm nhiệt độ 1/2019 3/2019 5/2019 6/2019 8/2019 10/2019 12/2019 2/2020 4/2020 6/2020 Hình Biểu đồ sản lượng khai thác giếng TB-1P, mỏ Thái Bình mơ hình vỉa chứa; từ xác định lượng nước xâm nhập vào vỉa tối đa khoảng 300 m3, tương ứng với việc xâm nhập vào vỉa khoảng - m vùng cận đáy giếng 2.3 Gọi dịng, tính tốn thiết kế triển khai thi cơng điều kiện hạn chế tải trọng, kết cấu không gian giàn khai thác Do mỏ Thái Bình mỏ nhỏ, số lượng giếng nên mặt hệ thống thiết bị, mỏ Thái Bình khai thác giàn nhẹ với giới hạn kết cấu không gian lẫn tải trọng chịu lực Cần cẩu giàn cẩu tối đa tấn, khơng thể triển khai phương pháp truyền thống dùng ống cuộn xoắn (coiled tubing) đặt giàn để thực việc gọi dòng cho giếng Sau tiến hành nghiên cứu, việc sử dụng thiết bị hệ thống ống mềm siêu nhỏ (micro coiled tubing) để gọi dòng đánh giá giải pháp khả thi [4] Để triển khai giải pháp với điều kiện hạn chế giàn Thái Bình, cần tính tốn xác thơng số như: lượng nitơ cần thiết để rút 300 m3 nước từ vỉa 5, chuẩn bị thiết bị để xử lý lượng nước (300 m3) bề mặt tiêu chuẩn trước xả thải Phương án, tiến độ thi công triển khai Hình 5, 2.4 Kết xử lý động thái khai thác giếng TB-1P Sau xử lý lượng chất lỏng lòng giếng gọi dòng thành công phương pháp sử dụng hệ thống ống mềm siêu nhỏ, giếng TB-1P cho dòng trở lại Kết phân tích số liệu khai thác cho thấy giếng TB-1P khơi phục dịng chảy tốt từ vỉa với lưu lượng kỹ thuật cho phép khoảng 11,7 triệu ft3 khí tiêu chuẩn/ngày (Hình 7) Ngồi ra, giếng TB-1P trì ổn định động thái khai thác đến thời điểm tại, góp phần đảm bảo điều tiết sản lượng khai thác mỏ khí Thái Bình theo nhu cầu tiêu thụ khí (Hình 8) Kết luận Trên sở phân tích, xác định xác nguyên nhân xuất cột nước, nhóm tác giả xử lý lượng chất lỏng lòng giếng - Đưa giải pháp phù hợp xử lý tượng chảy ngược tích tụ lỏng lịng giếng khai thác khí, nguyên nhân gây dòng chủ yếu giếng khai thác khí có tượng nước xâm nhập - Tối ưu thi công điều kiện giàn nhẹ, bị giới hạn kết cấu tải trọng không gian thi công - Khôi phục đưa giếng TB-1P vào khai thác trở lại an toàn, ổn định với lưu lượng kỹ thuật cho phép khoảng 11,7 triệu ft3 khí tiêu chuẩn/ngày - Giúp đảm bảo mỏ Thái Bình trì hoạt động đáp ứng cung cấp khí phù hợp thời gian nhu cầu khí thấp thiết kế đồng thời cần thực đóng/bảo dưỡng/ can thiệp giếng TB-2P Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Minh Quý, Ngô Hữu Hải, Đặng Anh Tuấn, Trần Vũ Tùng, Hoàng Long, Phạm Trường Giang, Lê Thị Thu Hường, “Nghiên cứu đánh giá yếu tố ảnh hưởng dự báo trình ngưng tụ lỏng xảy giếng khai thác mỏ khí condensate”, Tạp chí Dầu khí, Số 1, trang 29 - 40, 2019 [2] R.G Turner, M.G Hubbard, and A.E Dukler, “Analysis and prediction of minimum flow rate for continuous removal of liquids from gas wells”, Journal of Petroleum Technology, Vol 21, No 11, pp 1475 - 1482, 1969 DOI: 10.2118/2198-PA [3] D Sui, T Horpestad, and E Wiktorski, “Comprehensive modeling for temperature distributions of production and geothermal”, DẦU KHÍ - SỐ 7/2022 19 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Journal of Petroleum Science and Engineering, Vol 167, pp 426 - 466, 2018 DOI: 10.1016/j.petrol.2018.03.060 [4] Lance Portman, “New technologies allow small coiled tubing to complete the work formerly reserved for large coiled tubing units”, SPE/ICoTA Coiled Tubing Conference and Exhibition, Houston, Texas, 23 - 24 March 2004 DOI: 10.2118/89600-MS SOLVING LIQUID LOADING TO RESTORE GAS WELL IN A PLATFORM OF LIMITED CONDITIONS Nguyen Hoang Duc, Nguyen Hai An, Phung Van Hai, Do Dinh Phan Petrovietnam Exploration Production Corporation Email: ducnh@pvep.com.vn Summary Liquid loading in gas wells is one of the main causes of production decline, and, if not diagnosed in time, can cease the wells The phenomenon is influenced by various factors, such as hydrodynamic parameters, flow regime, well trajectory, properties of reservoir fluids or production rates during operation [1] Accurate assessment of the impact of each factor in specific conditions is critical to find solutions to restore the well and bring back the production flow In the paper, the authors analysed to determine the cause of water column appearance, applied a combined calculation technique to deliver a technological solution and construction design for a platform that is limited in structure, load and operating space The solution has been successfully applied to production well TB-1P, Thai Binh gas field, offshore Vietnam Key words: Cross flow, liquid loading, gas production, temperature derivative, small platform, micro coiled tubing 20 DẦU KHÍ - SỐ 7/2022 ... xử lý tượng chảy ngược tích tụ lỏng lịng giếng khai thác khí, ngun nhân gây dòng chủ yếu giếng khai thác khí có tượng nước xâm nhập - Tối ưu thi công điều kiện giàn nhẹ, bị giới hạn kết cấu tải. .. tốn thi? ??t kế triển khai thi công điều kiện hạn chế tải trọng, kết cấu không gian giàn khai thác Do mỏ Thái Bình mỏ nhỏ, số lượng giếng nên mặt hệ thống thi? ??t bị, mỏ Thái Bình khai thác giàn nhẹ. .. cho dòng gọi dòng giếng TB-1P thành công phương pháp sử dụng hệ thống ống mềm siêu nhỏ (micro coiled tubing) điều kiện giàn khai thác nhẹ bị hạn chế kết cấu, tải trọng không gian hoạt động Hiệu