Kỹ thuật khoan kiểm soát áp suất được áp dụng tại tầng móng giếng HSD- BM- 6P do các kỹ sư khoan của công ty khoan dịch vụ nước sâu PVD Well Services
LỜI CẢM ƠN Trên thực tế thành công mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu thực tập công ty dịch vụ khoan dầu khí PVD Well Services đến nay, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ Ban lãnh đạo quý công ty, gia đình bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô Khoa Dầu khí trường đại học Mỏ - Địa Chất Hà Nội với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập trường Và đặc biệt, thời gian lời hướng dẫn, dạy bảo thầy cô trường, dạy giải đáp tận tình anh công ty PVD Well Services em nghĩ đồ án tốt nghiệp em khó hoàn thiện Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn Đồ án tốt nghiệp thực khoảng thời gian gần tháng Bước đầu vào thực tế em hạn chế nhiều bỡ ngỡ Do vậy, không tránh khỏi thiếu sót điều chắn, em mong nhận ý kiến đóng góp quý báu quý Thầy Cô bạn học lớp để kiến thức em lĩnh vực hoàn thiện Em xin gởi lời cảm ơn chân thành tri ân sâu sắc anh chị công ty PVD Well Services đặc biệt hai anh Vũ Hồng Đức, Bùi Trung Dũng – chuyên viên khoan kiểm soát áp suất tạo điều kiện thuận lợi cho em để em hoàn thành tốt chuyến thực tập công ty Và em xin chân thành cám ơn thầy T.S Nguyễn Thế Vinh – Trưởng khoa Dầu khí trường Đại học Mỏ - Địa Chất nhiệt tình trực tiếp hướng dẫn hướng dẫn em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp Trong trình thực tập, trình làm đồ án tốt nghiệp, khó tránh khỏi sai sót, mong Thầy, Cô bỏ qua Đồng thời trình độ lý luận kinh nghiệm thực tiễn hạn chế nên đồ án chắn tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp Thầy, Cô để em học thêm nhiều kinh nghiệm sau ứng dụng vào thực tế sản xuất Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Sinh viên thực Ngô Văn Khuê MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Tổng quan thi công giếng khoan dầu khí Tính tới thời điểm dầu khí nguồn lượng quan trọng bậc nhất, góp mặt hầu hết lĩnh vực đời sống từ giao thông vận tải, y tế chí kinh tế trị mà chưa có nguồn lượng khác xứng đáng thay cho vai trò Qua thời gian, nhu cầu sử dụng nguồn lượng tăng cao đặc biệt nước phát triển phát triển Bằng chứng lượng dầu mỏ tiêu thụ Mỹ ngày tổng lượng dầu sản xuất Arabi Saudi – nước sản xuất dầu mỏ thuộc hàng top đầu giới Nhưng vấn đề đặt nguồn hydrocarbon khai thác điều kiện thuận lời dần bị cạn kiệt yêu cầu đặt tìm nguồn lượng thay phát triển công nghệ cho phép khoan, tìm kiếm vỉa dầu khí mà trước với công nghệ cũ nhiệm vụ coi bất khả thi Trên thực tế, vỉa dầu khí chưa khai thác hầu hết tồn điều kiện khắc nghiệt, khó khăn cho công tác khoan vùng nước sâu, vùng cực lạnh giá hay tác động phức tạp dị thường nhiệt độ áp suất Khi đó, chi phí thi công công giếng khoan khai thác dầu khí bị đội lên cao liên quan đến thời gian phi sản xuất (NPT - thời gian chòong khoan không tham gia phá hủy đất đá, chình thời gian tiếp cần, chống ống, cứu chữa cố,…), chi phí thuê giàn khoan ( thời gian đỉnh điểm lên tới triệu đô-la /1 ngày), tác động lớn đến môi trường gặp cố khoan đặc biệt khoan biển Vì yêu cầu tối quan trọng đặt cho cán bộ, nhân viên ngành dầu khí là: Giảm thiểu thời gian thi công; Ngăn chặn nguy ảnh hưởng đến môi trường; Tiết kiệm chi phí đầu tư; Mang lại hiệu kinh tế tối đa; Với phương hướng nhiệm vụ trên, sinh viên khoa Dầu khí nói chung trường Đại học Mỏ - Địa chất nói riêng nỗ lực học tập, rèn luyện tích cực để tiếp thu, học hỏi áp dụng khoa học công nghệ để đóng góp phần nhỏ bé cho phát triển bền vững ngành Dầu khí Công nghệ Khoan kiểm soát áp suất (MPD) nghiên cứu đưa vào ứng dụng ngành công nghiệp dầu khí nhiều năm qua Sự áp dụng hiệu làm việc giải pháp công nghệ MPD chứng minh giúp đạt tất tiêu công nghệ tiêu kinh tế giếng khoan ứng dụng công nghệ Nội dung, mục đích đề tài “Thiết kế công nghệ khoan mũ dung dịch (PMCD) trình thi công giếng HSD-BM-6P mỏ Hải Sư Đen” - Về nội dung : Đồ án tập trung chủ yếu vào phương pháp khoan mũ dung dịch có áp (PMCD) – biến thể phương pháp khoan kiểm soát áp suất (MPD) Nội dung trình bày thành chương, cụ thể chương sau: Chương 1: Tổng quan công nghệ khoan kiểm soát áp suất Chương 2: Phương pháp khoan mũ dung dịch có áp Chương 3: Sơ lược mỏ Hải Sư Đen giếng HSD-BM-6P Chương 4: Thiết kế công nghệ khoan mũ dung dịch có áp trình thi công giếng HSD-BM-6P mỏ Hải Sư Đen - Mục đích : Tìm hiểu, giải thích làm rõ vấn đề sau PMCD Nguyên lý làm việc; Điều kiện áp dụng; Thiết bị làm việc phụ trợ; Thông số chế độ PMCD cho giếng khoan; Khả ứng dụng Việt Nam; DANH MỤC VIẾT TẮT Ký tự đầu Tên viết tắt Từ viết tắt AFG Annulus Fluid Gradient A B API American Petroleum Institute Ý nghĩa Gradient chất lưu vãnh xuyến Tổn hao áp suất vành xuyến Viện dầu khí mỹ BHP Bottom Hole Pressure Áp suất đáy giếng BHA Bottomhole Assembly Bộ khoan cụ đáy Barrels of oil per day Thùng dầu/ngày Blowout Preventor Đối áp chống phun AFP BOPD BOP C D Annulus Friction Loss Constant Bottom Hole Pressure CMS Choke Manifold System DEA European Drilling Engineering Association DG Dual Gradient DST Drillstem Test ECD Equivalent Circulation Density EMW Equivalent Mudweight ESD Equivalent Static Density FMCD Floating Mudcap Drilling HC Hydro Carbon Tỷ trọng dung dịch kép Thử vỉa cần khoan Tỷ trọng tuần hoàn tương đương Trọng lượng dung dịch tương đương Tỷ trọng tĩnh tương đương Khoan mũ dung dịch Hydro cacbon HM Heavy Mud Dung dịch nặng HP Hydrostatic Pressure Áp suất thủy tĩnh E F H HPHT HGV I Áp suất đáy không đổi Hệ thống van điều áp Hiệp hội kỹ sư khoan châu âu CBHP IADC High Pressure High Temperature Hydrolic Gate Valve International Associated Drilling Áp suất cao, nhiệt độ cao Van thủy lực Hiệp hội nhà K L M N O P R S T U Contractor thầu khoan quốc tế ID Inside Diameter Đường kính KKVX Khoảng Không Vành Xuyến LAM Light Annular Mud LCM Lost Circulation Material Khoảng không vành xuyến Dung dịch nhẹ vành xuyến Vật liệu chèn LWD Log While Drilling MPD Managed Pressure Drilling MGV Master Gate Valve MWD Measure While Drilling NPT Non Productive Time OBD Overballanced Drilling Thời gian không phá hủy đá Khoan cân OD Outside Diameter Đường kính PMCD Pressurized Mud Cap Drilling RCD Rotating Control Device RFC Return Flow Control ROP RATE OF PENETRATION RP RESERVOIR PRESSURE Áp suất VỈA SBP SURFACEBACK PRESSURE Phản áp bề mặt TOC TOTALL ORGANIC CARBON TLJOC ThangLong JOC Tổng lượng cabon hữu Nhà thầu JOC TVD TRUE VERTICAL DEPTH Độ sâu thực TVDSS TRUE VERTICAL DEPTH SUBSURFACE UNDERBALLANCED DRILLING Độ sâu thực mặt nước biển Khoan cân UBD Đo hành trình Khoan kiểm soát áp suất Van thủy lực trung tâm Đo khoan Khoan sử dụng mũ dung dịch có áp Thiết bị đầu xoay kiểm soát áp suất Kiểm soát dòng hồi dung dịch Tốc độ học khoan DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHOAN KIỂM SOÁT ÁP SUẤT (MPD) 1.1 Lịch sử phát triển khoan kiểm soát áp suất Khoan kiểm soát áp suất không nên xem công nghệ ngành dầu mà áp dụng thiết bị, dụng cụ sở phát triển, nâng cấp, chuyển đổi nguyên lý tồn công nghệ khoan truyền thống Để làm rõ điều này, cần tìm hiểu rõ lịch sử bối cảnh đời MPD Năm 1500, lần Leonardo da Vinci phác họa vẽ cỗ máy sử dụng cho việc khoan giếng Sau vào năm 1806, tháp khoan đập cáp đời Năm 1859, Drake sử dụng động nước để khoan giếng dầu thương mại bán cầu Tây Năm 1901, nhiều giếng khoan trạng thái cân Texas, Mỹ Sau vài thập kỷ vận hành thấu hiểu lợi việc khoan cân bằng, đặt yêu cầu việc điều khiển tốt dòng chất lưu xâm nhập phải đối mặt với nguy phun trào Đầu quay di động mô tả vào năm 1937 Catalog công ty Shaffer Tool Vào năm 1960, đối áp xoay (RCD) cho phép giếng khoan hoạt động với chất lưu nén (khí dầu, không khí, sương bọt) Khi đề cập đến khoan thổi khí thấy lợi ích sau: gia tăng tốc độ học, kéo dài tuổi thọ choòng khoan, giảm chi phí sản xuất Có nhiều ý kiến cho MPD trình bày lần vào ba hội nghị chuyên đề dị thường áp suất Đại học bang Louisiana năm 1967 1972 Các hội nghị chuyên đề xem xét nguồn gốc mức độ bất thường áp lực làm để dự đoán áp suất gradient nứt gãy từ liệu có sẵn Tỷ trọng tuần hoàn tương đương (ECD) sử dụng rộng rãi từ năm 1970 Công nghệ kết hợp, bổ sung với thứ dùng khứ để giải vấn đề chung khoan phun trào tuần hoàn Trong năm 1970, công ty dầu khí lớn khoan vùng "kick to kick" khơi Louisiana để tăng tốc độ khoan tránh bị dòng hồi Đây trường hợp rõ ràng kiểm soát áp suất khoan trongVịnh Mexico Sau thời gian, cuối ngành công nghiệp dầu khí chấp nhận vị trí công nghệ khoan ngang khả áp dụng lợi nó, nhiên khoan ngang vấp phải vấn đề hạn chế Cột dung dịch với chức 10 Ống dẫn dung dịch khoan thiết bị RCD đường kính - 1/16” Đường ống nối từ thân RCD đến cụm van điều áp bán tự động, có chức dẫn dung dịch có dòng dung dịch lên khoảng không vành xuyến Khi khoan đến tầng dung dịch lớn, đường ống đóng lại để áp suất khoảng không vành xuyến ổn định không cho dòng dung dịch ngược phía Đường ống nối từ thân RCD đến đầu bơm máy bơm dung dịch giàn có chức bù thêm lượng áp suất xảy tượng dung dịch Khi khoan đến thành hệ dung dịch lớn máy bơm có nhiệm vụ bơm dung dịch (LAM) vào khoảng không vành xuyến dung dịch bị mát vào thành hệ đứt gãy với mục đích vừa ổn định áp suất đáy giếng khoan vừa tạo mũ dung dịch ngăn chặn khí xâm nhập di chuyển lên tới bề mặt Hình Đường ống cao áp đường kính inch Đường ống kích thước - 1/16” gồm có loại: Đường xả áp, đường ống dùng trường hợp: kéo cần , điền dung dịch vào khoảng không vành xuyến chống ống đường lại dùng để đo áp suất khoảng không vành xuyến 67 Hình Đường ống cao áp đường kính inch Cụm van điều áp bán tự động Hệ thống van điều áp bán tự động (Semi-auto matic Choke), có khả điều chỉnh dạng áp suất khác áp suất đáy giếng, áp suất ống đứng, đối áp bề mặt CMS sử dụng phổ biến ứng dụng khoan kiểm soát áp suất (MPD) để điều chỉnh phản áp bề mặt việc đóng mở van hệ thống, trì áp suất đáy giếng ổn định trình tiếp cần, ngăn ngừa mối nguy hại xảy thay đổi áp suất đáy giếng Hệ thống ứng dụng để đo đạc tính toán lượng dung dịch bị trình khoan 68 Hình Cụm van điều áp bán tự động giàn 4.4 Sơ đồ đường ống thiết bị Hình Sơ đồ bố trí thiết bị, đường ống PMCD 69 4.5 Thiết kế thông số cho PMCD Thế kế thông số tính toán giá trị vận hành cho PMCD khoảng khoan giếng HSD-BM-6PST1 Điều cần phải thay đổi, cập nhật với thay đổi trình thực tế thi công giếng khoan Dữ liệu lấy từ vỉa thạch học TLJOC chương trình giếng TLJOC Các thông số cho sau : Chiều sâu thực chân đế ống 9-5/8’’ : 3103 m; Áp suất vỉa đứt gãy 9.2 ppg chiều sâu thực 3282m 5152 psi; Nước biển với tỷ trọng 8.6 9.0 ppg dùng cho tính toán khoảng không vành xuyến; Tính toán PMCD cho đoạn khoan 8-1/2’’ từ độ sâu thực 3282 m 4.5.1 Mô ECD khoảng không vành xuyến Tầng móng granit nứt nẻ đối tượng hàng đầu vùng cấu trúc Hải Sư Đen giếng khoan BM-6PST1, giếng cắt qua đứt gãy mục tiêu/ vỉa nứt nẻ tầng móng Thông tin chi tiết công việc dựa vào điều kiện cụ thể mỏ Tất nhiên, tùy thuộc vào đặc tính vỉa khoan, số yêu cầu thêm kỹ thuật yêu cầu theo dẫn sau : Tổng lượng 300 m khoan đoạn 8-1/2’’ chắn số; Áp suất lỗ rỗng thấp áp suất nước biển không xác định giá trị cụ thể; Bơm, đẩy thường xuyên liên tục chất lưu xâm nhập xuống vỉa; Việc sử dụng thiết bị kiểm soát giếng sơ cấp không cần thiết; đứt gãy mục tiêu sâu giếng có đặc tính khác nhau; Việc khai thác quan trọng bị ảnh hưởng mát giảm thiểu việc mát quan trọng; Giảm thiểu chi phí cách sử dụng nước biển nhẹ tốt; 70 Việc tầng móng chứa nhiều nứt nẻ, đứt gãy phổ biến hầu hết thời gian khoan, áp suất vỉa việc giảm thiểu ECD lựa chọn hợp lý Tỷ trọng tuần hoàn tương đương (ECD) trì 0.2- 0.4 ppg cao gradient áp suất lỗ rỗng Điều minh chứng khác ECD dự đoàn lượng phản áp bề mặt cần thiết để trì giếng Kết luận Dựa vào kết việc mô hình hóa, sử dụng tỷ trọng dung dịch cỡ 9.4 ppg tạo ECD cao áp suất lỗ rỗng lớn 9.2 ppg khoan với lưu lượng 550 gpm tuần hoàn qua khoảng khoan 8-1/2’’ chiều sâu thực chí dừng khoan; Nếu định giảm tỷ trọng xuống 9.0 ppg độ sâu lớn hơn, ECD khoan giới hạn Tuy nhiên, bơm tắt ECD giảm thấp áp suất lỗ rỗng yêu cầu hệ thống SCM bổ sung gần 300 psi để giữ ECD sử dụng dung dịch 9.4 ppg; Nếu gặp vào vỉa dung dịch nghiêm trọng lớn 150 thùng/giờ, phải đánh giá lưu lượng mát việc chuyển sang chế độ PMCD tiến hành lượng mát tương hợp với thí nghiệm bơm ép vỉa có khả tiếp nhận 4.5.2 Tỷ trọng dung dịch khoảng không vành xuyến Công thức cho việc tính toán tỷ trọng dung dịch khoảng không vành xuyến: AFD = (RPtop – SPreq) / (0.052 x Dtop) Trong AFD – Tỷ trọng dung dịch yêu cầu khoảng không vành xuyến (ppg); RPtop – Áp suất vỉa (psi); SPreq – Phản áp bề mặt yêu cầu (psi); Dtop – Chiều sâu tính tới vỉa (ft – thẳng đứng) 71 (4.) 4.5.3 Áp suất bề mặt toàn giếng bị khí xâm nhập Giả sử chiều sâu thẳng đứng khí bắt đầu xâm nhập vào giếng HSD-BM-6P 3282 m, áp suất vỉa lúc 5125 psi Trong suốt trình hoạt động MPD, áp suất cao toàn giếng bị xâm nhập Giả sử gradient khí 0.15 psi/ft 2.884 ppg xâm nhập tới bề mặt, áp dụng công thức 4.1 áp suất bề mặt dự kiến (SP) là: 2.884ppg = (5152psi – SP) / (0.052 x 3282 x 3.281) SP = 5152 psi – 2.884ppg (0.052 x 3282 x 3.281) SP = 3537 psi Kết tính toàn vượt qua giới hạn làm việc trạng thái động tĩnh đối áp xoay 7875 Trong viễn cảnh xấu nhất, nơi mà giếng bị xâm nhập khí, việc kiểm soát giếng bắt buộc phải đóng giếng qua BOP giàn 4.5.4 Áp suất bề mặt bắt đầu MPD Vì lý thực tế phương pháp PMCD, nước biển đóng vai trò làm dung dịch hi sinh (thông qua cột cần khoan) mũ dung dịch (qua khoảng không vành xuyến) khoảng khoan 8-1/2’’ giếng HSD-BM-6P Giá trị công thức tính toán cung cấp cho phép tính toán áp suất bề mặt dựa vào hoạt động MPD Đó áp suất bề mặt với toàn giếng bị xâm nhập khí, tùy thuộc vào PMCD ban đầu, tùy thuộc vào chiều sâu mục tiêu chế độ PMCD Sử dụng công thức (4.1) tính toán cho tỷ trọng dung dịch khoảng không vành xuyến ta suy áp suất bề mặt Với nước biển có tỷ trọng 8.6 ppg đóng vai trò chất lưu điền đầy khoảng không vành xuyến cho đoạn 8-1/2’’ với độ sâu thực nứt vỡ số 3282m, ta có: 8.6ppg = (5152psi – SP) / (0.052 x 3282 x 3.281) SP = 5152psi – 8.6ppg (0.052 x 3282 x 3.281) SP = 340 psi 72 Dựa vào tính toán trên, dải áp suất khoảng không vành xuyến thiết kế cho hệ thống PMCD từ 340 psi tới 440 psi, điều có nghĩa áp suất khoảng không vành xuyến cho phép tăng thêm 100 psi, tới cao 440 psi, trước dung dịch bơm xuống vành xuyến, ép khí quay trở lại vỉa áp suất trước xâm nhập vào giếng 4.5.5 Áp suất bề mặt tới độ sâu dự kiến Giả sử cột dung dịch khoảng không vành xuyến không với tới độ sâu vùng dung dịch giếng khoan vươn tới độ sâu mục tiêu 3557m (độ sâu thực) Với gradient khí ( giả sử 0.15 psi/ft), SP giếng vươn tới mục tiêu biểu diễn bởi công thức: SPthực = SP at MPD bắt đầu + Chiều sâu vùng dd x Gradient khí = 340psi + (3557m – 3282m) x 3.281 x 0.15psi/ft = 475psi Tùy thuộc vào PMCD bắt đầu, giá trị áp suất bề mặt lớn thiết kế trước dung dịch bơm khoảng không vành xuyến 475 psi Tuy nhiên, dựa vào tính toán trên, độ sâu thực khoảng khoan 8-1/2’’, áp suất bề mặt thiết kế lớn trước dung dịch bơm tăng từ 475 lên 575 psi Đó giới hạn áp suất khoảng không vành xuyến dùng PMCD 4.5.6 Vận tốc khí xâm nhập Vận tốc khí xâm nhập vào giếng lên theo khoảng không vành xuyến tính toán theo công thức thực nghiệm sau : Vgm = 12 e(-0.37 x AFD) (4.) Với Vgm – Vận tốc khí xâm nhập (ft/sec); AFD – Tỷ trọng dung dịch vành xuyến (ppg); Với tỷ trọng dung dịch khoảng không vành xuyến 8.6 ppg, tốc độ khí xâm nhập là: 73 Vgm = 12 e(-0.37 x 8.6ppg) = 0.498ft/sec Vgm = 0.498ft/sec x 60sec/min Vgm = 30 ft/min Vì vậy, dự đoán vận tốc khí xâm nhập 30 ft/phút giá trị xem giới hạn sử dụng MPD đoạn 8-1/2’’ Giới hạn cho vận tốc xâm nhập dựa vào nghiên cứu cho khí di chuyển với tốc độ tới 90 ft/phút dung dịch có độ nhớt cao môi trường nông, áp suất thấp Với giá trị cho tốc độ khí xâm nhập cần xem xét tính toán 30 ft/phút 90 ft/phút 4.5.6 Lưu lượng bơm khoảng không vành xuyến Công thức tính toán chống lại di chuyển khí : Q = Vgm x [(IDhole2 – ODpipe2) / 1029.4] (4.) Với Q – Lưu lượng bơm (thúng/phút); Vgm – Tốc độ khí xâm nhập (ft/phút); IDhole – Đường kính lỗ khoan (inch); ODpipe – Đường kính cần khoan (inch) Lưu lượng bơm dự kiến yêu cầu cho khoảng không vành xuyến để ép khí xâm nhập vào vỉa đoạn 8-1/2’’ khoan với cần khoan có đường kính 5-1/2’’ : Q30 = 30 x [(8.52 – 5.52) / 1029.4] = 1.2 thùng/phút or 50gpm; Q90 = 90 x [(8.52 – 5.52) / 1029.4] = 3.7 thùng/phút or 155gpm; Có nghĩa với tốc độ di chuyển 90 ft/phút, cần bơm với lưu lượng 3.7 thùng/phút 155 gpm, tốc độ di chuyển khí 30 ft/phút, lưu lượng bơm yêu cầu nhỏ hơn, khoảng 1.2 thùng/phút hay 50 gpm 74 4.5.7 Bơm định kỳ qua vành xuyến Cột áp dung dịch vành xuyến thiết kế để tạo áp suất bề mặt giá trị cụ thể khoảng 50 psi đến 300 psi giếng trì trạng thái đóng Áp suất bề mặt giám sát chất lưu bơm xuống vành xuyến áp suất đo tăng Mỗi 100 psi áp suất vành xuyến tăng, thể tích lưu lượng thiết kế Áp suất tăng lên khí xâm nhập vào vành xuyến lưu lượng bơm, thể tích tính toán để chèn khí quay trở lại đứt gãy 4.5.8 Bơm liên tục qua vành xuyến Trong phương pháp bơm liên tục qua vành xuyến, cột dung dịch thiết kế để tạo áp suất bề mặt cụ thể giếng đóng lại Trong giếng, có khí xâm nhập với tốc độ nhanh, việc tạo cột dung dịch sẵn có vành xuyến khó Trong trường hợp vậy, giếng bơm liên tục dung dịch xuống qua khoảng không vành xuyến Áp suất bề mặt giám sát chất lưu bơm xuống khoảng không vành xuyến xác định trước phải đủ nhanh để khống chế tốc độ di chuyển khí, đóng vai trò đẩy khí quay trở lại vỉa Khoan tiếp tục sử dụng nước biển xuống qua cột cần khoan Quan sát áp suất bơm áp suất vành xuyến cung cấp thông tin cần thiết để có định kịp thời làm với giếng Trong phương pháp PMCD, lưu lượng bơm qua khoảng không vành xuyến nên đủ nhanh để vượt qua tốc độ khí xâm nhập giữ tất khí lại vỉa Khoan tiếp tục sử dụng nước biển qua cột cần khoan Vành xuyến mở tới bề mặt mực dung dịch đo được, khó để xác định xem giếng có chảy hay không? Nếu giá đỡ RCD cài đặt giếng bắt đầu chảy, đóng đối áp vạn cách để xác định xem dòng chảy khí xâm nhập hay giảm độ tiếp nhận vỉa (bít lấp vỉa) Với đường bơm nước sâu lắp đặt vào RCD, điều cho phép bơm lượng chất lỏng lớn vào vành xuyến cho ngập nước 75 4.5.9 Yêu cầu thể tích Công thức tính : FVtotal = (Qmax x 60) (Dtop-TD / ROP) + AVtop (4.) Với FVtotal – tổng lượng dung dịch yêu cầu (thùng); Qmax – lưu lượng bơm lớn qua vành xuyến (thùng/phút); Dtop-TD – độ sâu từ tới độ sâu thực(ft); ROP – tốc độ học (ft/giờ); AVtop – thể tích vành xuyển từ bề mặt tới vỉa (bbls) 4.4.10 Độ cao dòng xâm nhập thể tích cần bơm Khi khí từ vỉa xâm nhập vào vành xuyến, áp suất bề mặt tăng lên áp suất thủy tĩnh thay áp suất khí Chiều cao cột chất lưu tính toán từ áp suất vành xuyến tăng : Hinflux = Pincrease / (AFG – GG) () Với Hinflux – chiều cao dòng xâm nhập (ft); Pincrease – áp suất tăng (psi); AFG – gradient chất lưu vành xuyến (psi/ft); GG gradient khí (psi/ft) – Volumeinflux = Hinflux x [(IDhole2 – ODpipe2) / 1029.4] Với Volumeinflux – lưu lượng xâm nhập (thùng); Hinflux – chiều cao dòng xâm nhập (ft); 76 () IDhole – đường kính lỗ khoan (in); ODpipe – đường kính cần khoan (in) Chú ý gradient chất lưu vành xuyến 0.447 psi/ft, chuyển đổi từ tỷ trọng chất lưu 8.6 ppg Giả sử gradient khí 0.15psi/ft, chiều cao dòng xâm nhập 100 psi tăng khoảng không vành xuyến suốt trình khoan đoạn 8-1/2” là: 100 / (0.447psi/ft - 0.15psi/ft) = 337ft; thể tích dòng xâm nhập là: 337ft x [(8.52 – 5.52) / 1029.4] = 13.7bbls Giá trị ứng với khí xâm nhập khoan đoạn 8-1/2’’ sử dụng cần 5.5’’ Sử dụng 10% hệ số an toàn dự trũ, thể tích yêu cầu để đẩy khí : 13.7bls x 1.1 = 15.1 thùng Vì vậy, lần áp suất ống chống tăng 100 psi, tối thiểu cần 15.1 thùng cần bơm xuống để trì việc kiểm soát thay khí trở lại vỉa Khối lượng cần để bơm lưu lượng tối thiểu 1.2 thùng/phút 50 gpm để ép khí xâm nhập với tốc độ 30 ft/phút quay lại vỉa Bảng Tóm tắt thông số PMCD Áp suất bề mặt ban đầu Nước biển (8.6ppg) Nước muối (9.0ppg) 340psi 110psi Thiết kế tối đa Thiết kế tối đa = 340 +100 = 440 psi = 120 + 100 = 220psi Áp suất bề mặt độ sâu dự 475psi kiến Thiết kế tối đa = 475 +100 = 575psi 77 255psi Thiết kế tối đa = 255 + 100 = 355psi Tốc độ khí xâm nhập Giới hạn 30ft/s 26ft/min Giới hạn 90ft/min 90ft/min Annular fluid pump rate Q30=1.2bbl/min; 50gpm Q26= 1bbl/min; 42gpm Lưu lượng bơm khoảng Q90=3.7bbl/min;155gpm Q90= 3.3bbl/min; 139gpm không vành xuyến (Cột cần đường kính 5.5”) Chiều cao dòng xâm nhập (Cho gradient khí 0.15 337ft psi/ft) 315ft Thể tích dòng xâm nhập 13.7 bbl 12.8bbl Thể tích bơm đẩy SF=13.7 x 1.1=15.1bbl SF= 12.8 x 1.1 = 14.1bbl Kết luận Mỗi áp suất ống chống tăng 100 psi, tối thiểu cần 15.1 thùng cần bơm xuống để trì kiểm soát ép khí quay ngược trở lại vỉa Tốc độ bơm tối thiểu 1.2 bbl/min 50 gpm để ép khí di chuyển với tốc độ 30 ft/min quay trở lại vỉa Mỗi áp suất ống chống tăng 100 psi, tối thiểu cần 14.1 thùng cần bơm xuống để trì kiểm soát ép khí quay ngược trở lại vỉa Tốc độ bơm tối thiểu bbl/min 42 gpm để ép khí di chuyển với tốc độ 26 ft/min quay trở lại vỉa 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Khoan mũ dung dịch (PMCD) giải pháp công nghệ tiên tiến, có ứng dụng thực tế lớn sở ứng dụng phát triển khoa học, kỹ thuật phương pháp khoan truyền thống, qua đem lại lợi ích vô to lớn ngành công nghiệp dầu khí nói chung trình thi công giếng khoan nói riêng Dựa cụm thiết bị RCD, cụm van điều áp tự động bán tự động, giải pháp PMCD đem lại lợi ích phủ nhận mà phương pháp khoan truyền thống có Những lợi ích bật kể tên là: Tiết kiệm chi phí, giảm thời gian thi công, nâng cao tốc độ học khoan, cho phép thi công giếng khoan cách nhanh chóng an toàn bị ảnh hưởng đặc tính vỉa Việc ứng dụng phương pháp PMCD ngày trở nên phổ biến rộng rãi không tính ưu viết mà lẽ giếng khoan dầu khí ngày trở nên khó thi công, chi phí đầu tư vận hành lớn chưa có nguồn lượng xứng đáng thay vị trí dầu mỏ toàn cầu Hiện nay, PMCD ứng dụng nhiều nơi giới Việt Nam với thiết bị đại hãng dịch vụ lớn Schlumberger, Weatherford, Chervon, Haliburton đại diện Việt Nam PV Drilling làm thay đổi mặt ngành dầu khí Yêu cầu thiết đặt phải nắm vững giải pháp công nghệ, nguyên lý vận hành điều kiện áp dụng cho đối tượng mỏ cụ thể công nghệ khoan truyền thống dần bộc lộ hạn chế, nhược điểm Chính vậy, hệ trẻ, hệ tương lai ngành dầu khí, chúng em nhận thấy vai trò trách nhiệm việc tiếp thu khoa học kỹ thuật, phát triển để đưa vào ứng dụng thực tế Thầy trò trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội tích cực rèn luyện, phấn đấu để giữ vững danh hiệu nôi đào tạo ngành Dầu khí Đề tài thiết kế công nghệ khoan mũ dung dịch cho giếng HSD-BM-6P có ý nghĩa thực tế lớn không nhằm giải khó khăn gặp phải thi công giếng khoan mà chứng minh cho bạn bè giới thấy khả nắm bắt kiến thức, kỹ thuật kỹ cán nhân viên dầu khí Việt Nam đường đại hóa Trong trình làm đồ án, tác giả cố gắng thu thập tài liệu liên quan, tham khảo ý kiến bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo hướng dẫn 79 cán kỹ thuật công ty, nhiên tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp, chỉnh sửa bổ sung để đồ án hoàn thiện Một lần nữa, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy giáo TS Nguyễn Thế Vinh - trưởng khoa Dầu khí, toàn thể thầy cô môn Khoan- Khai thác tập thể cán bộ, kỹ sư công ty TNHH MTV dịch vụ khoan nước sâu PVD Well Services, đặc biệt anh Vũ Hồng Đức Bùi Trung Dũng tích cực hỗ trợ, giải đáp thắc mắc để tác giả hoàn thành đồ án Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 30 tháng năm 2016 Sinh viên thực Ngô Văn Khuê 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Erdem Tercan (2010), Managed pressure drilling techniques, equipment & applications [2] Weatherford, Weatherford®Model 7875 Below Tension Ring (BTR) Rotating Control Device, Seashield™ Marine Series [3] Weatherford, MPD-PMCD_TLJOC HSD-BM-6PST1_REV04 after DWOP 81