Khoan và hoàn thiện giếng khoan

T P ĐOÀN D U KHÍ QU C GIA VI T NAM TR NG Đ I H C D U KHÍ VI T NAM Ch ng 4: KHOAN VÀ HOẨNăTHI NăGI NG N IăDUNGăCHệNH PGS.TS Lê Ph Các khái ni m thông s b n Phân lo i giếngăkhoană C u trúc giếngăkhoană Thiết bị khoan • Phân lo i • Các h th ng c a giàn khoan Dụng cụ phá h y đ t đá Quy trình b n thi công giếngăkhoan • Phá h y đ t đá • V n chuyển mùn khoan lên bề mặt • n định thành giếngă Hoàn thi n giếng • Trám xi mĕng • Bắn m vỉa • Lắp đặt thiết bị khai thác Gọi dòng s n phẩm cH o Nhập môn Dầu khí GI NGăKHOANăD UăKHệăĐ UăTIểN • Tr ớc kỷ XIX,ăd uăkhíă đ ợc thu gom rò rỉ mặt đ t • Nhu c u sử dụng d uăkhíă tĕng cao vào kỉ XIX đư thúc đẩy phát triển c a kỹ thu t công ngh khoan d uăkhí.ă • Giếngăkhoanăđánh d u kh i đ uăc a công nghi p d uă khí giếngăkhoanăc a Drakeă ă Pennsylvania vào nĕm 1859, sâu ch a tới 50 m PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí CÁCăGI NGăKHOANăKHỞIăĐ U Giếng Woodford 1500 bbl/d, tháng 7, 1862 PGS.TS Lê Ph cH o Giếng Philips 4000 bbl/d, tháng 10, 1861 Nhập môn Dầu khí C MăGI NGăKHOANăỞăSPINDLETOPă(1903) PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí NH NGăPHÁTăMINHăậ SÁNGăCH • Các giếng khoan d u khí đ u tiên đ ợc thực hi n ph ơng pháp khoan đ p cáp (cable-tool) • 1863: George Leschot (Pháp) phát minh ph ơng pháp khoan rôto để khoan nham th ch rắn • 1864: Floren (Pháp) hoàn thi n ph ơng pháp tu n hoàn dung dịch • 1866: Mỹ c p sáng chế cho thiết bị khoan rôto • 1899: Devi (Mỹ) phát minh ph ơng pháp khoan bi • 1901:ăPh ơngăpháp khoan rôto có tu n hoàn dung dịch (Mỹ,ăNgaầ) PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí NH NGăPHÁTăMINHăậ SÁNGăCH • 1903: Trám giếng khoan xi mĕng California • 1922: Nga phát minh ph ơng pháp khoan tuabin • 1930: Giếng khoan định h ớng từ tháp đ t liền tới mục tiêu d ới biển California • 1940: Động đáy v n hành n • Từ kỷ XX, tiến kỹ thu t khoan d u khí phát triển v ợt b c: – Khoan ngang, khoan đa đáy – Khoan giếng đ ng kính nh – Khoan d ới cân bằngầ PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí KHOANăD UăKHệăT IăVi T NAM • • • • • đ ng sông H ng (từ cu i th p niên 50) thềm lục địa Nam Vi t Nam (từ th p niên 60 đến nay) đư có g n 500 giếng khoan thĕm dò khai thác (sâu từ 1200m đến đến g n 6000m) với 100 phát hi n d u khí 6/1980: thành l p XNLD VSP (10 giàn c định, giàn nhẹ, Jack-up, tàu ch a d u) 11/2001: thành l p PVD (3 Jack-up giàn c định) 1/2001: thành l p PTSC Áp dụng h u hết tiến KHKT lĩnh vực khoan khai thác giới PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí M TăS ăKỶăL CăKHOAN • Giếng khoan sâu nh t: giếng khoan phục vụ mục đích nghiên c u địa ch t, sâu 12.262 m (thi công từ 1970 đến 1994) t i bán đ o Kola, Siberia, Nga • Giếng khoan dài nh t (5/2008): giếng BD-04A c a Maersk Oil Qatar dài 12.290 m (40.320 ft) • Giếng ngang dài nh t: giếng BD-04A có đo n ngang dài nh t (10,903 m) khoan vỉa s n phẩm có bề dày 6,1 m PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí GI NGăKHOAN – Giếng khoan công trình nhân t o hình trụ đ ợc thi công vào v trái đ t, có quỹ đ o thẳng đ ng/xiên/cong/ngang nhằm mục đích nh t định • Đặc điểm – Tiết di n ngang r t nh so với chiều sâu/chiều dài giếng – Chi phí thi công r t lớn – Cho phép: • xác định xác trữ l ợng d u khí • khai thác d u khí (cách nh t) PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 10 GI IăTHI UăKHOANăĐ NHăH NG • Khoan định h ớng đư tr thành công ngh r t quan trọng khai thác d u khí • Yếu t quan trọng nh t c a khoan định h ớng cho phép khai thác phát triển m khu vực tr ớc khai thác đ ợc không khai thác có hi u qu • Khoan định h ớng kết hợp khoa học xác “nghệ thuật” việc chỉnh h ớng giếng khoan theo quỹ đạo thiết lập tr ớc nhằm đạt đ ợc mục tiêu đề PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 118 L CHăS ăPHÁTăTRI N giai đo n đ u: h u hết giếng khoan giếng thẳng đ ng • • 1929: s ph ơng pháp đo góc nghiêng c a giếng khoan đ ợc giới thi u trình khoan phát triển m Seminole, Oklahoma • 1930: giếng khoan định h ớng có kiểm soát đ ợc thực hi n Huntington Beach, California, từ giàn khoan đ t liền tới t ng ch a d ới đáy biển • 1934: giếng khoan định h ớng đ ợc dùng để h y giếng phun Conroe, Texas • Nhiều kỹ thu t công ngh đ i giúp kiểm soát quỹ đ o giếng khoan định h ớng PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 119 NGăD NGăKHOANăĐ NHăH Khu vực tiếp cận Khoan đa nhánh Khoan từ giàn đất liền Khoan phát triển m khơi Khoan qua đứt gãy NG Khoan qua nhiều tầng sản phẩm Khoan vòm mu i Tầng áp suất cao PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 120 HOẨNăTHI NăGI NG • Hoàn thi n giếng bao g m lo t công tác n i tiếp nhau: – – – – Trám xi mĕng cột ng ch ng khai thác Bắn m vỉa Gọi dòng s n phẩm Lắp đặt thiết bị lòng giếng • Đáp ng mục tiêu ho t động c a giếng đ ợc thể hi n qua công tác hoàn thi n giếng khoan PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 121 HOẨNăTHI NăGI NGăTHỂNăTR N u điểm – Vỉa đ ợc m thông trực tiếp với giếng nên tĕn t i đa dòng vào – Gi m giá thành giếng khoan – D dàng khoan giếng sâu c n – D dàng chuyển sang kiểu hoàn thi n giếng khác Nh ợc điểm – Khó áp dụng t ng s n phẩm g m nhiều lớp cát, sét m ng xen kẽ, vỉa có nhiều khe n t tự nhiên – Khó tác động lên vỉa s n phẩm theo kho ng lựa chọn – Khó kiểm soát giếng so với kiểu hoàn thi n giếng khác – Th ng ph i ngừng khai thác để rửa s ch cát đáy giếng m c độ ph c t p trình tĕng đ i với giếng sâu nghiêng PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 122 TăCịăPHAYăRẩNH/Đ CăL • Giếng đ ợc khoan vào t ng s n phẩm đến chiều sâu thiết kế • Th cột ng ch ng khai thác với đo n ng phay rãnh đục lỗ sẵn nằm đ i di n với vỉa s n phẩm • Kho ng không vành xuyến đo n ng ch ng đư đục lỗ sẵn với thành giếng để tr ng lèn s i • Ph n l i đ ợc bơm trám xi mĕng nh sử dụng vòng bịt kín phía PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 123 T,ăTRÁMăXIăMĔNG,ăB NăMỞăV A u m – Đơn gi n vi c l p kế ho ch hoàn thi n giếng, d dàng thi công kh o sát giếng – C u trúc giếng bền vững, ngĕn cách t t t p khác vỉa s n phẩm, đ m b o trình khai thác an toàn lâu dài – Có kh nĕng tiến hành bắn vỉa lặp l i bắn b sung – Có thể xử lý vùng c n đáy giếng khai thác ph n c a t ng s n phẩm theo kho ng lựa chọn Nh c m: khó kh ng chế cát tĕng s c c n th y lực c a dòng ch y tĕng hi u ng skin vùng c n đáy giếng PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 124 HOẨNăTHI NăGI NGăĐ NăT NG u m – Quá trình hoàn thi n giếng sửa chữa giếng: đơn gi n – Kích cỡ ng khai thác đáp ng l u l ợng khai thác t i u kho ng th i gian dài nh t – D dàng chuyển sang ph ơng pháp khai thác học c n thiết – D dàng theo dõi áp su t đáy giếng – Dùng packer c định thiết bị b o v t ng s n phẩm tiến hành sửa chữa d p giếng – Có thể lắp đặt đ u n i giãn n nhi t để giữ an toàn cho ng khai thác – Neo giữ ng khai thác với packer – D dàng tu n hoàn dung dịch gọi dòng hay d p giếng – H n chê t i đa kh nĕng ĕn mòn thiết bị lòng giếng PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 125 NG • Cho phép khai thác đ ng th i nhiều t ng s n phẩm giếng • Thích hợp với t ng s n phẩm b r i có chiều dày lớn nhằm đ m b o an toàn trình khai thác • Có thể khai thác theo sơ đ : – Từ xu ng d ới – Từ d ới lên – Kết hợp đ ng th i nhiều t ng s n phẩm PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 126 C • Giếng đ ợc khoan đến hết chiều dày (hoặc kho ng đ lớn để b o đ m l u l ợng khai thác c n thiết) t ng ch a chân đế ng ch ng đ ợc đặt g n đáy giếng Kết qu cột ng ch ng xi mĕng trám ngĕn cách t m th i t ng s n phẩm PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 127 A • Đ n t o áp su t dùng để bắn m vỉa sinh dòng khí cao áp với v n t c cực lớn Đ n đ ợc đặt súng bắn m vỉa Khi súng nằm vị trí, đ n đ ợc kích n cách đánh lửa n tử từ bề mặt • Tr ớc bắn m vỉa, c n rửa s ch thành giếng Do chênh áp, cặn parafin h t thô bị đẩy vào lỗ bắn m vỉa h th ng n t làm gi m độ th m, gia tĕng áp su t bơm ép t o đ t gãy h ớng khác • Chú ý: – Vỉa d u có mũ khí: nên m vỉa ph n đáy – Vỉa d u vừa có mũ khí t ng n ớc đáy: để h n chế vi c hình thành c ph u n ớc ph u khí, c n ph i m vỉa kho ng c a đới s n phẩm PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 128 C • Packe đ ợc đặt cột ng khai thác cột ng ch ng khai thác t ng s n phẩm Khi packe giãn n , t o nút kín kho ng không vành xuyến cột ng khai thác bên cột ng ch ng khai thác Nh v y, ch t l u khai thác ch y từ thành h qua lỗ bắn m vỉa, chúng buộc vào cột ng khai thác để đ a lên bề mặt • Đ u giếng khai thác đ ợc lắp đặt phía đ u ng ch ng Cột ng khai thác giếng đ ợc treo từ thông khai thác cho s n phẩm khai thác ch y theo cộ ng khai thác vào thông khai thác Nh v y s n phẩm khai thác từ giếng đ ợc kiểm soát nhớ van tiết l u lắp thông khai thác PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 129 G IăDÒNGăS NăPH M • Mục đích t o dòng s n phẩm dịch chuyển từ vỉa vào giếng • Yêu c u chung: • Không làm nh h ng c u đến tính ch t vãt lý vỉa, đặc bi t vùng c n đáy giếng môi tr ng xung quanh • Không phá vỡ phân b tr ng thái n định t ơng đ i ban đ u c a lo i ch t l u khác ch a vỉa kích thích xâm nh p ch t l u không mong mu n tới giếng • u tiên ph ơng pháp sử dụng thiết bị có sẵn giàn, hi u qu cao • Đ m b o t i đa yêu c u an toàn lao động PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 130 PH NGăPHÁPăG IăDÒNGăS NăPH M • Gi m tỷ trọng dung dịch – Thay dung dịch dung dịch nhẹ – Khí hóa cột dung dịch • Bơm khí nén qua van gaslift • Bơm khí nén kết hợp với thiết bị bơm dung dịch • Bọt pha • Nitơ l ng • Gi m chiều cao cột dung dịch (ít sử dụng không an toàn) ậ Dùng gàu múc ậ Bơm pittông PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 131 CÁCăY UăT ă NHăH ỞNGăĐ NăG IăDÒNG • M c độ hoàn thi n giếng (th y lực) • M c độ nhi m bẩn thành h ─Do dung dịch khoan ─Do vành trám xi mĕng PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 132 [...]... AăGI NG KHOAN 1 Miệng giếng: tiết di n đ u tiên c a giếng khoan cắt vào v trái đ t, đ ợc tính từ đ u giếng hay sàn khoan (tùy theo mục đích) 2 Thành giếng: toàn bộ bề mặt xung quanh giếng khoan 3 Đáy giếng: tiết di n cu i cùng c a giếng khoan 4 Trụ giếng: trục c a thân giếng trong không gian PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 11 CÁCăTHỌNGăS ăC AăGI NG KHOAN Đ ng kính giếng –Đ –Đ ng kính thân lỗ khoan. .. kính giếng khoan sau khi ch ng ng Chiều sâu giếng – Chiều sâu theo ph ơng thẳng đ ng (Total Vertical Depth) – Chiều dài giếng khoan (Measured Depth) PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 12 C UăTRÚCăGI NG KHOAN • Đ ợc biểu di n một cách t ợng tr ng qua các thành ph n chính c a giếng khoan:     Đ ng kính và các lo i choòng dùng thi công các đo n giếng khoan Chiều sâu và đ ng kính c a các đo n giếng khoan. .. ăTRONGăCỌNGăTÁC KHOAN • Thợ khoan (driller) là ng i có kinh nghi m điều khiển thiết bị khoan (h th ng t i, bàn rôtoầ), chỉ huy thợ sàn khoan (roughneck), thợ tháp khoan (derrickman) và báo cáo với đ c công về công tác khoan • Thợ tháp khoan làm vi c trên chu ng khỉ, có nhi m vụ h ớng chỉnh c n khoan khi nâng h và chịu trách nhi m giám sát h th ng tu n hoàn dung dịch khoan • Thợ sàn khoan chịu trách... C UăTRÚCăGIẨN KHOAN PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 24 NHỂNăS ăTRONGăTHIăCỌNG KHOAN Nhà thầu khoan P Kế toán P Kỹ thuật Giàn khác Côngătyăđiềuăhành P Giám sát khoan P Kế toán Đ c công P CN m P Khoan P CN khai thác P Giám sát khoan P Địa chất Đại diện công ty Thợ khoan Đội khoan -Thợ tháp khoan -Thợ sàn khoan -Thợ phụ -Thợ điện -Thợ hàn -Thợ cơ khí Giếng khác Côngătyădịchăv ng ch ng Khoan định hướng... giếng đ ợc đặt đáy biển – vùng nước sâu: m c n ớc lớn hơn 200m, h th ng đ u giếng đ ợc đặt đáy biển – vùng nước siêu sâu: m c n ớc lớn hơn 1000m PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 17 PHỂNăLO IăGI NG KHOAN • Theo hình d ng c u quỹ đ o giếng trong không gian = 0o – Giếng khoan thẳng đ ng: – Giếng khoan xiên (định h ớng): 00 < < 90o – Giếng khoan ngang: = 900 • Theo đ ng kính – Giếng đ ng kính lớn – Giếng. .. • Đ t đá đáy giếng bị phá h y d ới tác động xoay c a choòng khoan, nh : – Truyền chuyển động từ thiết bị bề mặt thông qua chuỗi c n khoan và bàn rôto/động cơ treo – Truyền từ động cơ đáy (đi n, th y lực) • Dung dịch khoan đ ợc tu n hoàn để v n chuyển mùn khoan lên bề mặt và giữ thành giếng n định • Ph ơng pháp đ ợc sử dụng rộng rãi và hi u qu nh t PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 21 KHOAN XOAY Bàn... kiếm (wildcat) – Giếng thĕm dò (exploration) – Giếng thẩm l ợng (appraisal) – Giếng khai thác (production, developing) – Giếng đặc bi t bao g m: PGS.TS Lê Ph o Giếng khoan phục h i, sửa chữa (reentry, workover) o Giếng khoan gi i vây (relief) cH o Nhập môn Dầu khí 16 PHỂNăLO IăGI NG KHOAN Theo độ sâu mực n ớc – vùng nước nông: m c n ớc d ới 60m, h th ng đ u giếng đ ợc đặt ngay d ới sàn khoan – vùng nước... Dầu khí 19 KHOAN Đ PăCÁP – Quá trình phá h y đ t đá đ ợc thực hi n bằng tác động cơ học c a dụng cụ phá đá – Không tu n hoàn dung dịch khoan mà dùng gàu múc vụn khoan xen kẽ với quá trình phá h y đá – Chỉ khoan đ ợc giếng nông, đ t đá mềm, hi u su t sử dụng nĕng l ợng r t th p – V n còn dùng để khoan giếng n mìn (trong kh o sát địa ch n) và giếng n ớc PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 20 KHOAN XOAY... trình khoan • Thợ phụ (roustabout) duy trì ho t động c a thiết bị - dụng cụ và làm các vi c vặt khác PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 27 QUIăTRỊNHăC ăB NăKHI KHOAN 1 Phá h y đ t đá 2 V n chuyển mùn khoan lên bề mặt 3 Gia c thành giếng khoan – Dung dịch khoan – Ch ng ng – Trám xi mĕng PGS.TS Lê Ph cH o Nhập môn Dầu khí 28 THỌNGăS ăCH ăĐ KHOAN XOAY • Quá trình phá h y đ t đá đáy giếng khoan phụ thuộc vào... – L u l ợng và ch t l ợng n ớc rửa: • • • • PGS.TS Lê Ph T o cột áp th y tĩnh cân bằng áp su t thành giếng khoan, Gia c t m th i thành giếng khoan, Giữ mùn khoan lơ lửng khi ng ng tu n hoàn, Làm mát, bôi trơn bộ khoan cụ cH o Nhập môn Dầu khí 29 QUIăTRỊNHăTI PăC N Kéo cần từ giá đựng cần PGS.TS Lê Ph cH o Đẩy cần chủ đạo vào vị trí Nhập môn Dầu khí 30 QUIăTRỊNHăTI PăC Nă(tt) N i cần mới vào chuỗi cần ... c a giếng khoan cắt vào v trái đ t, đ ợc tính từ đ u giếng hay sàn khoan (tùy theo mục đích) Thành giếng: toàn bề mặt xung quanh giếng khoan Đáy giếng: tiết di n cu i c a giếng khoan Trụ giếng: ... lo i giếng khoan C u trúc giếng khoan Thiết bị khoan • Phân lo i • Các h th ng c a giàn khoan Dụng cụ phá h y đ t đá Quy trình b n thi công giếng khoan • Phá h y đ t đá • V n chuyển mùn khoan. .. PHỂNăLO IăGI NG KHOAN • Theo hình d ng c u quỹ đ o giếng không gian = 0o – Giếng khoan thẳng đ ng: – Giếng khoan xiên (định h ớng): 00 < < 90o – Giếng khoan ngang: = 900 • Theo đ ng kính – Giếng đ ng