QUY TRÌNH BƠM TRÁM, THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG TỚI CHẤT LƯỢNG XI MĂNG, CƠ SỞ LỰA CHỌN XI MĂNG, XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ĐẶC QUÁNH BẰNG THÍ NGHIỆM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM KHOA DẦU KHÍ  BÁO CÁO THỰC TẬP SẢN XUẤT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT DẦU KHÍ ĐỀ TÀI: QUY TRÌNH BƠM TRÁM, THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG TỚI CHẤT LƯỢNG XI MĂNG, CƠ SỞ LỰA CHỌN XI MĂNG, XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ĐẶC QUÁNH BẰNG THÍ NGHIỆM ĐƠN VỊ THỰC TẬP SV THỰC HIỆN Phòng TN xi măng giếng khoan Phan Thanh Nhân Xí nghiệp khoan sửa giếng MSSV: 04PET110013 Liên doanh Vietsovpetro Lớp: K4 KKT Thời gian thực tập: 3/7 - 16/7/2017 Số buổi tuần: 10 Số buổi thực tập: 20/20 Tháng 7/2017 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, Em xin gữi đến quý thầy khoa dầu khí, trường Đại học Dầu khí Việt Nam tận tình dạy dỗ, truyền đạt kiến thức giúp đỡ, tạo điều kiện để em có thời gian thực tập Ban gia cố giếng khoan Xí nghiệp Khoan Sửa giếng thuộc liên doanh Vietsovpetro Em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Nguyễn Hải Sơn anh kỹ sư Phịng thí nghiệm xi măng giếng khoan thuộc Ban gia cố giếng khoan Xí nghiệp Khoan Sửa giếng đặc biệt Bé, anh Dũng, anh Thuận anh Việt hướng dẫn trực tiếp, giúp đỡ nhiệt tình tạo điều kiện thuận lợi để em thu thập kiến thức thực tiễn thời gian thực tập sản xuất đơn vị Tuy vậy, thời gian kinh nghiệm hạn chế nên báo cáo thực tập sản xuất không tránh khỏi thiếu sót hạn chế định Em mong nhận bảo, đóng góp ý kiến anh kỹ sư, thầy cô bạn khác để từ đó, em bổ sung, nâng cao chất lượng báo cáo kiến thức chuyên môn thân Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Phan Thanh Nhân MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH DANH SÁCH BẢNG PHẦN I: MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC TẬP Mục tiêu nội dung Thời gian đơn vị thực tập Phương pháp tiến hành PHẦN II: KHÁI QUÁT VỀ ĐƠN VỊ THỰC TẬP Chức năng, nhiệm vụ cấu tổ chức Xí nghiệp Khoan Sửa giếng 9 1.1 Chức năng, nhiệm vụ 1.2 Quy mô 1.3 Sơ đồ tổ chức Cơ cấu tổ chức, chức năng, nhiệm vụ Ban gia cố giếng khoan 10 11 2.1 Cơ cấu tổ chức 11 2.2 Chức đội bơm trám xi măng giếng khoan 11 2.3 Chức Phòng thí nghiệm xi măng giếng khoan 11 PHẦN III: KẾT QUẢ THỰC TẬP Khái niệm xi măng trám giếng (xi măng pooclăng) 12 12 1.1 Khái niệm xi măng 12 1.2 Khái niệm vữa xi măng 12 1.3 Khái niệm đá xi măng 14 1.4 Phụ gia hóa chất 15 Phân loại xi măng theo tiêu chuẩn 15 2.1 Theo tiêu chuẩn API 15 2.2 Theo tiêu chuẩn GOST 16 2.3 Yêu cầu Vietsovpetro loại xi măng 16 Các thông số ảnh hưởng tới chất lượng xi măng (theo tiêu chuẩn VSP) 18 3.1 Đối với xi măng 18 3.2 Đối với vữa xi măng 20 3.3 Đối với đá xi măng 24 3.4 Các yếu tố bên 27 3.5 Chất lượng xi măng với cột ống chống 27 3.6 Áp suất cột ống chống 28 Cơ sở lựa chọn xi măng để trám giếng 28 Quy trình bơm trám 29 5.1 Các thiết bị sử dụng công tác bơm trám xi măng 30 5.2 Các quy trình bơm trám 30 Xác định thơng số độ đặc qnh thí nghiệm 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 PHẦN IV: NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ VỀ QUÁ TRÌNH THỰC TẬP 38 Tự nhận xét thân 38 Nhận xét phòng thí nghiệm xi măng giếng khoan 38 Nhận xét cách tổ chức thực tập môn 38 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40 Kết luận 40 Kiến nghị 40 DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ tổ chức Xí nghiệp Khoan Sửa giếng 10 Hình 1.2 Sơ đồ tổ chức Ban gia cố giếng khoan 11 Hình 1.3 Máy pha trộn kiểu cánh khuấy cân phịng thí nghiệm 14 Hình 3.1 Sàng đo độ mịn No 008 19 Hình 3.2 Cân tỉ trọng (tỉ trọng kế) 20 Hình 3.3 Mặt phẳng đo độ chảy tỏa 20 Hình 3.4 Cốc úp ngược hình 21 Hình 3.5 Ống nghiệm 250ml 21 Hình 3.6 Thí nghiệm đo độ tách nước 21 Hình 3.7 Máy đo độ quánh Consistometer (HTHP) 22 Hình 3.8 Một số máy đo độ quánh khác 22 Hình 3.9 Cốc đựng mẫu đo độ quánh cánh khuấy 23 Hình 3.10 Cốc đựng mẫu đo thời gian đông kết 23 Hình 3.11 Thanh kim loại đầu kim 24 Hình 3.12 Khung đở than đo 24 Hình 3.13 Khn đúc mẫu đo độ bền uốn kích thước 20x20x100mm 25 Hình 3.14 Máy nén thủy lực đo độ bền uốn 25 Hình 3.15 Khn đúc mẫu đo độ bền nén kích thước 2x2x2in 26 Hình 3.16 Máy nén thủy lực đo độ bền nén 26 Hình 3.17 Thùng dưỡng mẫu 27 Hình 5.1 Sơ đồ cấu trúc cấp ống chống giếng khoan biển 29 Hình 5.2 Nút trám 30 Hình 5.3 Nút trám 30 Hình 5.4 Chân đế ống chống 30 Hình 5.5 Lồng định tâm 30 Hình 5.6 Đầu bơm trám xi măng 30 Hình 5.7 Quy trình bơm trám xi măng ống chống thơng thường 31 Hình 5.8 Viên bi nặng 32 Hình 5.9 Nút treo nút trám bắt dính với 33 Hình 5.10 Nút trám (chốt nút treo) 33 Hình 5.11 Bộ đầu treo ống chống lửng 34 Hình 5.12 Quy trình bơm trám xi măng ống chống lửng 34 Hình 6.1 Kết thí nghiệm đo độ quánh vữa xi măng 35 DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1 Hệ số cần nước cho số thành phần xi măng 13 Bảng 1.2 Lượng xi măng nước cho loại thí nghiệm 14 Bảng 2.1 Các quy định xi măng trám giếng tỉ trọng thường (OWC) 17 Bảng 2.2 Các quy định xi măng trám giếng tỉ trọng nhẹ (OWCL) 18 Bảng 3.1 So sánh chất lượng liên kết xi măng với cột ống chống năm 2013 2014 giếng Vietsovpetro 28 Bảng 3.2 Số lượng giếng có xuất áp suất cột ống chống năm 2013 2014 Vietsovpetro 28 PHẦN I: MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC TẬP Mục tiêu nội dung Mục tiêu: Tìm hiểu quy trình bơm trám, thông số ảnh hưởng tới chất lượng xi măng, sở lựa chọn xi măng để trám giếng khoan, xác định thông số độ đặc quánh thí nghiệm Nội dung tìm hiểu từ đơn vị thực tập:  Nghiên cứu biết thành phần, đặc điểm xi măng trám giếng  Tìm hiểu quy trình bơm trám số lưu ý bơm trám giếng khoan  Cách xác định thông số tính chất xi măng thí nghiệm Quy mô công việc: Công việc gồm số phần cơng việc đơn vị để từ làm bước đầu cho việc định hướng nghề nghiệp tương lai sinh viên Tích lũy trao đổi kinh nghiệm làm việc thực tế với anh kỹ sư Thời gian đơn vị thực tập Quá trình thực tập từ ngày 3/7/2017 đến 16/7/2017 Vào ngày đầu tuần, sinh viên phân công công việc cần tìm hiểu cách thức nghiên cứu Vào tuần cuối cùng, sinh viên phải hoàn thành báo cáo hoàn chỉnh để cán đơn vị đánh giá, góp ý sửa chữa Đơn vị thực tập: Phịng thí nghiệm xi măng - Ban gia cố giếng khoan - Xí nghiệp Khoan Sửa giếng - Liên doanh Vietsovpetro Phương pháp tiến hành  Phương pháp tổ chức tiến hành thực tập  Sinh viên cán hướng dẫn tạo điều kiện tìm hiểu tổng quan cấu trúc, quy mơ tình hình hoạt động, sản xuất kinh doanh đơn vị thực tập  Trao đổi học hỏi kinh nghiệm trực tiếp từ cán hướng dẫn gián tiếp qua báo cáo cho phép Xí nghiệp Khoan Sửa giếng  Sinh viên nghiên cứu báo cáo giao, vận dụng kiến thức dạy trường hướng dẫn cán đơn vị để tìm hiểu thơng tin  Qua đó, sinh viên đạt kiến thức chung quy trình, cách thức làm việc thực tế kỹ sư Xí nghiệp Khoan Sửa giếng  Viết báo cáo trình thực tập hướng dẫn đánh giá sửa chữa cán đơn vị PHẦN II: KHÁI QUÁT VỀ ĐƠN VỊ THỰC TẬP Chức năng, nhiệm vụ cấu tổ chức Xí nghiệp khoan sửa giếng 1.1 - Chức năng, nhiệm vụ Khoan tìm kiếm, khoan thăm dị, khoan khai thác sửa chữa giếng khoan dầu khí - Hỗ trợ phương tiện vật tư cho nhà thầu khoan Petrovietnam - Sửa chữa hủy giếng - Khoan định hướng đo khoan định hướng - Cứu chữa cố thi công giếng khoan - Cung ứng nhân lực cho dịch vụ khoan sửa giếng - Bơm trám xi măng kiểm tra độ kín giếng khoan - Dịch vụ hóa phẩm khoan - Cung cấp cần khoan, ống chống, đầu treo ống chống lửng - Dịch vụ ống mềm (CTU) - Sửa chữa bảo dưỡng thiết bị khoan, lấy mẫu - Cho thuê bảo dưỡng thiết bị khoan - Cho thuê giàn khoan 1.2 Quy mơ Hiện Xí nghiệp có gần 1000 CBCNV với trình độ, tay nghề cao quản lý vận hành giàn khoan tự nâng với thiết bị đại (Tam Đảo 01, Tam Đảo 02, Tam Đảo 03, Tam Đảo 05, Cửu Long), giàn khoan Uranmash-3D, giàn nhẹ sửa giếng (MMWU-01, MMWU-02), dịch vụ bờ với hệ thống nhà xưởng đại, Phòng khoan định hướng, Xưởng máy đo khoan định hướng, Ban dung dịch khoan, Phịng cơng nghệ khoan sửa giếng, Phòng kỹ thuật sản xuất, Ban gia cố giếng khoan đội khoan số phịng phụ trợ khác có khả đáp ứng dịch vụ trọn gói riêng lẻ công tác thi công sửa chữa giếng khoan Cơng thức tính độ bền uốn: σu = 3Pl 2a3 Trong đó: P: Lực phá hủy mẫu uốn (N) l: Khoảng cách hai điểm tựa (m) a: Độ dài cạnh mẫu (m) b) Độ bền nén Đo khả chịu nén ép đá xi măng Dụng cụ: Khn đúc mẫu nén (Hình 3.15) Thiết bị thử mẫu theo tiêu chuẩn, thiết bị nén có giới hạn lực ép lớn đến 180kN sai số khơng q 2% (Hình 3.16) Hình 3.15 Khn đúc mẫu đo độ bền nén kích thước 2x2x2in Hình 3.16 Máy nén thủy lực đo độ bền nén Tiến hành pha vữa xi măng theo mục 1.2-d Và đổ đầy vữa vào khuôn Trong thời gian đổ vữa cho khuôn vữa chịu tác động rung để làm chặt vữa vịng phút Đậy khn kính kim loại đưa khn vào thùng dưỡng mẫu (Hình 3.17) có nhiệt độ cần thí nghiệm 26 Hình 3.17 Thùng dưỡng mẫu Sau 24 giờ, tháo mẫu khỏi khn, làm lạnh nước có nhiệt độ thường thời gian không 30 phút Tiến hành thí nghiệm mẫu trường hợp tuổi đá xi măng thí nghiệm ngày Nếu cần thí nghiệm với mẫu có tuổi ngày, mẫu sau mẫu tháo khuôn lại đưa vào thùng dưỡng mẫu thời gian cần thiết đem thử Cơng thức tính độ bền nén: P σn = S Trong đó: P: Lực phá hủy mẫu nén (N) S: Tiết diện ngan mẫu (m2) 3.4 Các yếu tố bên Ngoài yếu tố tính chất đặc trưng xi măng, yếu tố bên ngồi từ thành hệ có tác động ảnh hưởng đến độ bền đá xi măng như: nhiệt độ, áp xuất, vỉa khí (khí xâm nhập, tạo bọt khí lịng vữa xi măng), chất ăn mòn (sulfat)… 3.5 Chất lượng xi măng với cột ống chống Hiện nay, thông số đánh giá chất lượng trám cột ống chống Liên doanh Vietsovpetro số chất lượng liên kết xi măng với ống chống xí nghiệp Địa vật lý giếng khoan đo cung cấp Liên kết tốt thơng số để có độ kín vành xuyến trám, nhiên chưa đủ Tuy vậy, liên kết tốt xi măng với ống chống mong muốn coi điều kiện cho việc trám xi măng có chất lượng Bảng 3.1 trình bày giá trị trung bình số chất lượng liên kết xi măng với ống chống thực gia cố giếng hoan phương pháp thuê tự lực thuê liên doanh Vietsovpetro năm 2013 2014 Quy định hệ số chất lượng KK: 1,00> KK >0,80: Tốt 0,80> KK >0,63: Đạt 0,63> KK >0,20: Kém 0,20> KK >0,00: Rất 27 Bảng 3.1 So sánh chất lượng liên kết xi măng với cột ống chống năm 2013 2014 giếng Vietsovpetro 2013 2014 Phương Tốt Từng Thiếu KK Tốt Từng Thiếu KK pháp phần liên kết phần liên kết Tự lực 17,4 73,4 9,2 0,69 16,8 77,3 5,8 0,71 Thuê 8,5 83,5 8,0 0,67 15,9 74,6 9,5 0,68 Áp suất cột ống chống Áp suất cột ống chống áp suất xuất không gian vành xuyến cột ống chống trám xi măng giai đoạn khác từ khoan giếng nhận biết đồng hồ đo áp suất đầu giếng Đây tượng khơng bình thường nan giải không liên doanh Vietsovpetro Thực tế khai thác dầu khí cho thấy rằng, tượng có áp suất cột ống chống mối nguy cho mơi trường xung quanh, cho q trình cơng nghệ khai thác dầu khí cơng trình khai thác dầu khí Nguyên nhân áp suất cột ống chống di chuyển chất lưu (dầu, khí, nước) từ vỉa sản phẩm thông qua vành xi măng chất lượng đến miệng giếng khoan Mặc dù tổng thể theo hệ số chất lượng KK, chất lượng liên kết xi măng cột ống chống trình bày mục 3.5 đạt, áp suất cột ống chống xuất 10 (21,3%) giếng khoan đưa vào khai thác năm 2014 3.6 Bảng 3.2 Số lượng giếng có xuất áp suất cột ống chống năm 2013 2014 Vietsovpetro 2013 2014 Phương pháp thuê Tổng thể Số giếng khoan Phương pháp tự lực Tổng số giếng 25 21 Số giếng khoan Phương pháp thuê Tổng thể Phương pháp tự lực 10 46 30 17 47 % giếng khoan có áp suất 16,0 14,3 15,2 23,3 17,6 21,3 cột ống chống Số liệu cho thấy tính cấp thiết cơng việc hướng đến việc nâng cao chất lượng gia cố ống chống mỏ Liên doanh Vietsovpetro chứng tỏ công nghệ, vật liệu hành chưa đủ để ngăn ngừa áp suất cột ống chống điều kiện tiềm ẩn dầu khí xâm nhập Cơ sở lựa chọn xi măng để trám giếng Lựa chọn xi măng để trám giếng lựa chọn phối hợp xi măng sở phụ gia như: Loại hóa chất nào? Hàm lượng bao nhiêu?… để vữa xi măng đạt tính chất đạt yêu cầu cho trình bơm trám như: Tỷ trọng đủ để 28 cân với áp suất thành hệ, độ linh động vừa phải để hút máy bơm mà giữ độ ổn định không phân lớp thời gian đóng rắn, Thời gian quánh thời gian đông kết đủ lớn để vữa xi măng không bị đặc quánh đông cứng thực bơm trám Đối với đá xi măng cần đạt độ bền uống độ bền nén cần thiết để bảo vệ tốt giếng khoan suốt thời gian làm việc, đồng thời cách ly vỉa với nhau, không để tượng chất lưu xâm nhập vào khoảng không vành xuyến cấp ống chống Để lựa chọn cách phối hợp xi măng sở phụ gia cách hiệu Ta phải xem sét đến điều kiện làm việc nơi đáy giếng như: Nhiệt độ đáy giếng (ảnh hưởng đến thời gian đông cứng xi măng), áp suất, độ sâu đáy giếng, độ ổn định thành hệ (nếu thành hệ bở rời, có nhiều hang hóc cần thêm vật liệu để chống tuần hoàn), chất lưu chất ăn mong có thành hệ… Quy trình bơm trám Việc trám xi măng cột ống chống ống chống lửng Liên doanh Vietsovpetro thực tự lực đội bơm trám xi măng giếng khoan Xí nghiệp Khoan Sửa giếng cách thuê nhà thầu Schlumberger hay BJ Công việc bơm trám xi măng cột ống chống nhằm mục đích: Cách ly tầng khai thác với tầng khác; liên kết chắn cột ống chống với thành hệ; bảo vệ cột ống chống khỏi chất ăn mịn chất oxy hóa thành hệ… Một giếng khoan có nhiều cấp ống chống trung gian tùy thuộc vào mức độ phức tạp thành giếng khoan Cột ống chống khai thác ống chống thơng thường ống chống lửng tùy theo nhu cầu thiết kế Quy trình bơm trám xi măng cột ống chống ống chống lửng thực sau: Hình 5.1 Sơ đồ cấu trúc cấp ống chống giếng khoan biển 29 5.1 Các thiết bị sử dụng công tác bơm trám xi măng Hình 5.2 Nút trám Hình 5.4 Chân đế ống chống Hình 5.3 Nút trám Hình 5.5 Lồng định tâm Hình 5.6 Đầu bơm trám xi măng 5.2 Các quy trình bơm trám a) Đối với ống chống thơng thường Khi đạt tới độ sâu chống ống theo thiết kế, ta dừng khoan để thực chống ống trám xi măng Tiếp tục tuần hoàn dung dịch từ đến hai chu kỳ để bơm rửa giếng khoan Kéo cần lên với vận tốc vừa phải để tránh tượng pittong Bơm dung dịch hoạt động trình kéo cần để đảm bảo dung dịch điền đầy giếng khoan 30 Sau cơng việc kéo cần hồn tất, lắp chân đế vào ống chống tiến hành thả ống chống vào giếng theo kế hoạch Sau thả hết chiều dài ống chống đầu tiên, tiến hành kết nối với ống chống thứ hai đầu nối Tiếp tục với ống chống đến cột ống chống đạt chiều dài theo thiết kế Lắp van ngược vào ống chống thứ hai thứ ba từ lên để tránh dung dịch ngược lên thả ống chống Trong trình thả ống chống, cần lắp lồng định tâm vào thân ống chống để đảm bảo chất lượng trám xi măng sau Số lượng lồng định tâm phụ vào chiều dài cột ống chống Sau công tác thả ống chống hoàn thành, tiến hành lắp đầu bơm trám xi măng (đã đặt sẵn nút trám nút trám bên trong), vào đầu ống chống cuối Trộn vữa xi măng tiến hành bơm trám xi măng theo kế hoạch đề Bơm dung dịch đệm qua đầu bơm trám xi măng đường dẫn bên nút trám Có thể sử dụng cơng nghệ bơm trực tiếp dung dịch đệm để ngăn cách mà không dùng nút trám Khi hết dung dịch đệm xi măng bơm vào lòng ống chống qua đầu bơm trám xi măng Vữa xi măng đẩy nút trám dung dịch đệm xuống Khi nút trám chạm vào vòng dừng chân đế ống chống, áp xuất tăng làm thủng màng ngăn nút trám Xi măng qua nút trám chân đế ống chống, ngược lên khoảng không vành xuyến ống chống thành hệ Khi bơm hết lượng xi măng theo thiết kế nút trám thả tiến hành bơm dung dịch khoan để đẩy nút trám xuống Khi nút trám chạm vào nút trám dưới, áp xuất bơm tăng lên đột ngột, lúc ta dừng bơm Cơng tác bơm trám hồn thành Hình 5.7 Quy trình bơm trám xi măng ống chống thông thường 31 b) Đối với ống chống lửng Công tác chống ống trám xi măng ống chống lửng phức tạp ống chống thông thường Sau đạt chiều sâu yêu cầu ta tiến hành rửa giếng kéo cần tương tự trình bơm trám ống chống thông thường Sau kéo hết chuỗi cần khoan, lắp chân đế vào ống chống tiến hành thả ống chống Lắp van ngược vào ống chống thứ hai thứ ba từ lên Thả ống chống theo kế hoạch đồng thời lắp lồng định tâm đoạn ống chống cần thiết Khi thả hết số lượng ống chống thiết kế, tiến hành lắp đầu treo vào cột ống chống đầu ống chống cuối nối với cần khoan qua ren trái đầu treo Rót đầy dung dịch vào cột ống chống tiếp tục thả cột ống chống cần khoan, sau 200m bơm rót dung dịch lần Chú ý tốc độ thả để tránh xảy tượng pittong Đảm bảo cần khoan đủ tải trọng để nén parker “Sau lắp đầu treo vào cột ống khơng xoay cần” Trước chân đế đến đoạn thân trần, lắp đầu bơm trám xi măng vào đoạn cần riêng lẻ đạt nơi thuận tiện để sử dụng sau Khi thả ống cách chiều sâu thiết kế khoảng 8-10m, ta lắp cần khoan với đầu bơm trám xi măng chuẩn bị trước vào cần Hạ cần đến chiều sâu thiết kế Tiến hành thực việc treo đầu treo vào chân đế cấp ống chống trước Sau treo đầu treo thành công kiểm tra, đầu treo lắp chắn tiến hành tháo chuỗi cần khỏi cột ống chống Xoay phải khoan cụ 6-8 vòng theo dõi moment quay Nếu cần khoan khơng quay trả lại tiếp tục xoay 25 vịng để giải phóng hồn tồn chuỗi cần Kéo chuổi cần lên đoạn 0,8-1,0m(