Các tiến bộ Kỹ thuật - Công nghệ mới sử dụng trong công nghiệp dầu khí biển

Nhiều công trình nghiên cứu, sản phẩm công nghệ mới nhất đã được trình bày tại Hội thảo kỷ niệm 50 năm triển lãm các thành tựu công nghệ dầu khí biển tổ chức tại NRG Park, Houston, Mỹ từ ngày 6 - 9/5/2019. Trong đó, các tiến bộ trong công nghệ địa vật lý giếng khoan đã giúp chính xác hóa vị trí giếng khoan, đánh giá chất lượng các thành tạo liền kề, xác định các vỉa chứa mục tiêu... từ đó nâng cao hiệu quả công tác tìm kiếm, thăm dò dầu khí.

GIỚI THIỆU CƠNG NGHỆ MỚI TẠP CHÍ DẦU KHÍ Số - 2019, trang 60 - 65 ISSN-0866-854X CÁC TIẾN BỘ KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ MỚI SỬ DỤNG TRONG CƠNG NGHIỆP DẦU KHÍ BIỂN Nhiều cơng trình nghiên cứu, sản phẩm cơng nghệ trình bày Hội thảo kỷ niệm 50 năm triển lãm thành tựu cơng nghệ dầu khí biển tổ chức NRG Park, Houston, Mỹ từ ngày - 9/5/2019 Trong đó, tiến cơng nghệ địa vật lý giếng khoan giúp xác hóa vị trí giếng khoan, đánh giá chất lượng thành tạo liền kề, xác định vỉa chứa mục tiêu từ nâng cao hiệu cơng tác tìm kiếm, thăm dò dầu khí Cơng nghệ địa vật lý giếng khoan Địa vật lý giếng khoan (logging, carota, diagraphy…) sử dụng để nghiên cứu cấu trúc, trạng thái lòng giếng khoan; thành phần thạch học tính chất lý - hóa lớp đất đá giếng cắt ngang qua, chất lưu chứa lỗ hổng đá nằm lân cận lòng giếng; phục vụ cơng tác phát triển khai thác mỏ dầu khí, gồm nhiều phương pháp thông qua phản ứng môi trường địa chất trường vật lý đưa vào lòng giếng Các phương pháp cải tiến liên tục để nâng cao độ xác phép đo Halliburton cho biết EarthStar™ phát hiện, vẽ đồ tầng chứa biên chất lưu (dầu, khí, nước) nằm cách giếng khoan 225ft (68m), xa gấp đôi so với hệ thống thiết bị đo log có Đây tổ hợp phép đo điện trở suất vùng xa/sâu (deep-reading resistivity measurements), độ nhạy phương vị (azimuthal sensitivity) xử lý ngược đại giúp xác định hướng phát triển lớp thành tạo chứa dầu khí thành phần điện trở chất lưu thành tạo (formation) Halliburton cung cấp hình ảnh 3D dùng kết hợp với phần mềm geosteering (phần mềm khoan định hướng sử dụng cảm biến địa tầng) thời gian thực nhằm 60 DẦU KHÍ - SỐ 5/2019 tối ưu hóa vị trí đặt giếng thăm dò - khai thác Thơng tin điện trở suất vùng xa dùng để vẽ đồ túi dầu khí nằm dọc theo lòng giếng nhằm xác định vùng chứa sản phẩm có giá trị lớn bị lập (bypassed pay), bỏ sót q trình khai thác bị nước vỉa bao vây Công nghệ giúp nâng cao hiệu đánh giá tầng chứa công tác phát triển mỏ Các phương pháp đo điện trở suất vùng xa giúp xác hóa định triển khai công tác (khoan) định hướng phải tiến hành theo thời gian thực Các kỹ sư khoan cảnh báo trước giếng vùng chứa sản phẩm và/hoặc nguy hiểm lớn xuất hiện, để định dừng khoan trước xác định cần phải khoan lệch/xiên để loại bỏ đường lòng giếng chọn Với việc cải tiến phép đo LWD, kỹ sư khoan xác hóa vị trí đặt giếng khoan phía giới hạn tiếp xúc dầu/nước để tối ưu hóa việc phát triển khai thác mỏ Halliburton cho biết EarthStar™ áp dụng thành công công nghệ mỏ vùng nước sâu mỏ trưởng thành Một giếng khoan Biển Bắc khoan qua thành tạo chứa carbonate bị ngập nước bán phần, áp dụng phương pháp log phát xác vùng chứa sản phẩm bị bỏ sót giúp tăng đáng kể sản lượng mỏ Khoan định hướng mỏ dầu khí phiến sét Hệ thống LWD phương pháp log Accusteer Nabors Industries áp dụng thành công để khoan định hướng (geosteering) mỏ dầu khí phiến sét bồn trũng Permian bồn trũng khác Bắc Mỹ Hệ thống OD Accusteer 4¾” hệ thống/module cung cấp thơng tin khoan thời gian thực, gồm thông tin hướng khoan có giá trị Gamma Ray phương vị (azimuthal GR) quay 360o quanh thành giếng, góc nghiêng, áp suất vành xuyến giếng khoan, độ rung, sốc, độ dính - trượt, tải trọng lên chng khoan Các tính tốn góc cập nhật liên tục giúp tăng cường khả nhận biết kiểm soát quỹ đạo giếng khoan Các phương pháp đo động lực (dynamics) khoan giếng (thường không dùng giếng có đường kính nhỏ) thiết kế để cung cấp liệu thời gian thực hiệu suất động bùn giúp giảm thiểu nguy xảy cố kẹt Các phương pháp đo Accusteer sử dụng giếng khoan miền Tây Texas, giúp khoan ngang đạt chiều dài 125ft với 100% lỗ khoan nằm khu vực đối tượng khai thác thời gian ngày Các phép đo gamma phương vị giúp giữ giếng nằm lớp đá khoan nhanh dài 4.000ft mà PETROVIETNAM điều chỉnh độ nghiêng quỹ đạo giếng Tập đoàn Nabors cho biết Oklahoma phương pháp đo gamma phương vị giúp khoan thẳng đứng đất liền tới độ sâu thiết kế, sau khoan ngang 5.200ft với 100% lòng giếng nằm khu vực đối tượng thăm dò - khai thác LWD điều kiện nhiệt độ cao Weatherford International đưa vào sử dụng hệ thiết bị log Heat - Wave Extreme (HEX) HPHT LWD điều kiện áp suất cao, nhiệt độ cao (Hình 1) Tiến hành đo điều kiện nhiệt độ 200oC áp suất 30.000psi suốt 200 làm việc, hệ thống log gồm tia gamma, điện trở suất, mật độ đá neutron sensors đo áp suất khoan Sau tháng thực đề án, Weatherford triển khai áp dụng phương pháp HEX 22 giếng có nhiệt độ cao thềm lục địa vịnh Thái Lan để thu nhận liệu theo thời gian thực với tổng số 1.650 giờ, đo log lòng giếng có tổng chiều dài 45.806m nhiệt độ đáy giếng số nơi vượt 175oC mà dùng biện pháp để hạ nhiệt độ lòng giếng giảm vòng quay khoan cụ, kiểm sốt tốc độ xuyên/cắt đất đá tuần hoàn dung dịch khoan làm mát thiết bị đáy giếng (BHA - bottom hole assembly) Phương pháp LWD âm học Weatherford đưa thị trường hệ thống LWD có độ phân giải hình ảnh cao, mang tên Ultrawave UltraSonic Imager, thiết bị làm việc hệ dung dịch bùn khoan gốc dầu nước (Hình 2) Máy đo ghi biểu đồ biên độ sóng siêu âm phản xạ từ thành giếng quay 360o quanh tâm lòng giếng Bức tranh biên độ phản xạ thể lớp đá, kẽ nứt tự nhiên, độ rỗng thứ sinh, kẽ nứt nhân tạo chỗ sụp Hình Log Heat Wave Extreme LWD đo mơi trường có nhiệt độ 200oC (390oF) lở thành giếng Hình ảnh thời gian truyền sóng thể nguyên nhân gây nứt nẻ biểu đồ biến thiên đường kính giếng giúp nghiên cứu độ ổn định trạng thái giếng nhằm tối ưu hóa vị trí đặt giếng q trình khoan tầng chứa dầu khí phi truyền thống Phương pháp log giúp xác định tính liên thơng mạng lưới kẽ nứt nhân tạo nhằm xử lý kẽ nứt dính kết khu vực lân cận giếng khoan xuyên qua lớp sét, giúp nhà điều hành có phương pháp tối ưu để xử lý kẽ nứt phương án hoàn thiện giếng hợp lý Phương pháp điện môi đa tần số Công nghệ log dây cáp giếng hở tiếp tục cải tiến ngày phức tạp với nhiều phương pháp đo thông qua lắp đặt thêm chuỗi sensors chuyên dụng Các phép đo log điện trở suất chuẩn dựa khác độ dẫn điện dầu nước vỉa (mặn) để phát hydrocarbon nằm gần với lòng giếng Khi nước vỉa khơng dẫn điện phương pháp logs không cho kết đáng tin cậy Vì dùng cơng nghệ điện mơi đa tần số (multi-frequency dielectric) để đo số điện môi (electric permittivity) xác định độ bão hòa dầu/khí với độ mặn nước vỉa có lớp chứa sản phẩm Một tiến kỹ thuật trội thiết bị log Array Dielectric Xplorer (ADX) Baker Hughes lĩnh vực dầu khí so với thiết bị dùng cho ngành công nghiệp khác có thiết bị nhận tín hiệu đặt cách 1” với cặp thiết bị phát tín hiệu đối xứng với phía phía tổ hợp thiết bị log Thiết bị phát truyền sóng điện từ hoạt động DẦU KHÍ - SỐ 5/2019 61 GIỚI THIỆU CƠNG NGHỆ MỚI Hình Kết đo LWD âm học tần số từ 10MHz đến 1GHz với khoảng xuyên sâu vào lòng đất quanh giếng dài ngắn khác Dựa tổ hợp thu phát tín hiệu điện từ, hệ thống đo có mức khoảng cách Dữ liệu thu từ khoảng đo theo tần số cung cấp giá trị điện trở suất biểu kiến số điện môi hiệu chỉnh lớp đất đá xung quanh giếng Tính chất lý đá rút từ điện trở khu vực bùn khoan xâm nhập vào môi trường độ rỗng ngậm nước, độ mặn nước vỉa tham số cấu - kiến tạo đất đá quanh lòng giếng Cơng nghệ cho phép đo log với tốc độ cao công nghệ truyền thống kết hợp với phương pháp log dùng dây cáp thả máy đo vào lòng giếng khác FLeX thạch/khống vật học, MReX cộng hưởng từ giúp hiểu thu thập đầy đủ thông tin thạch học loại độ rỗng tầng chứa Phương pháp Array Dielectric Xplorer đưa vào ứng dụng thành công Mỹ, Trung Đông, châu Phi sau năm triển khai thực đề án Phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân Halliburton đưa công nghệ log cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) đại vào dịch vụ Xaminer Magnetic Resonance Service (XMR) (Hình 3) Thay đánh giá thành phần đá tầng chứa, NMR phát chất lỏng không gian rỗng, cung cấp giá trị đo thể tích chất lỏng, độ rỗng độ thấm Các báo cáo Halliburton cho thấy XMR cung cấp độ phân giải nâng cấp lớp/beds mỏng, giúp đánh giá đá phiến sét chứa vật chất hữu cơ, carbonate, turbidites tầng chứa khí đốt đá chặt sít XMR phát định lượng hóa trữ lượng khí đốt, condensate, nước dầu nặng dầu nhẹ thành tạo chứa dầu khí Hình XMR cung cấp giá trị đo thể tích chất lỏng, độ rỗng độ thấm 62 DẦU KHÍ - SỐ 5/2019 XMR nhận số lượng liệu cao gấp lần mức tiêu thụ PETROVIETNAM lượng 1/2 với NMR sensors truyền thống Ngồi ra, XMR cung cấp hình ảnh 2D 3D số liệu phân tích đủ để phân biệt chất lỏng dịch chuyển từ ống mao dẫn độ rỗng vi mơ có chứa lưu thể XMR thu liệu qua lần đo kết hợp với kết đo sensors logging khác để có đánh giá thành tạo nghiên cứu Qua đó, giúp cho nhà điều hành xác định trữ lượng dầu khí chưa thu hồi trước định đầu tư phát triển sau Halliburton cho biết log XMR giúp cho nhà điều hành West Texas đánh giá tầng chứa carbonate, phát trữ lượng dầu khí chưa thu hồi khu vực chứa nước vỉa (mặn), giảm giá thành khai thác thử Hình Thiết bị log FTeX BHGE Thử áp suất phân tích mẫu chất lỏng BHGE tiếp tục phát triển phương pháp kỹ thuật tiến dùng cho thử áp suất thành tạo chứa sản phẩm, sử dụng log thả vào lòng giếng dây cáp lấy mẫu phân tích chất lưu Bộ phận dịch vụ thử áp suất thành tạo chứa sản phẩm sử dụng công nghệ log FTeX để thu thập liệu, cung cấp thông tin áp suất thông qua kết hợp tự động hóa mức cao thiết bị đo log tích hợp thiết kế thu gọn kích thước tối đa sử dụng cơng nghệ trí tuệ nhân tạo Thiết bị log đưa vào lỗ khoan, hoạt động đối tượng nghiên cứu điều kiện tự nhiên chỗ BHGE cho biết cơng nghệ cung cấp lát cắt áp suất, vị trí mặt tiếp xúc dầu - khí - nước, thơng tin động tính (mobility) chất lưu sớm trình đo log thơng tin trình bày dạng tổng hợp với kết đánh giá tầng chứa khác sẵn có Các cơng nghệ thử vỉa truyền thống sử dụng công ty dầu khí thượng nguồn chủ yếu kiểm tra thủ cơng tốn thời gian, đồng nghĩa với khả Hình Thiết bị RCX eXceL lấy mẫu thành tạo có độ thấm thấp điều kiện áp suất - nhiệt độ cao mà không cần dùng packers trương nở gia tăng rủi ro, giảm độ xác Công nghệ BHGE khắc phục phần lớn nhược điểm áp dụng hoạt động thượng nguồn mỏ Bắc Mỹ, Nam Mỹ, châu Á Thái Bình Dương (trong có Việt Nam), Trung Đông, châu Phi, Bắc Cực, thời gian đo điểm phút, với động tính lưu thể (mobility) tầng chứa dao động từ 0,1 - 1mD/cp Trong thời gian gần đây, công nghệ FTeX cải tiến sử dụng giàn khoan cố định đo áp suất tầng chứa thu nhận nhiều loại mẫu chất lỏng loại đá chứa Dịch vụ RCX gồm packer section để kiểm tra từ mặt giàn khoan mức độ thay đổi thể tích hệ số giảm áp biến thiên, đánh giá chất lưu lòng giếng để bảo đảm độ mẫu (dầu khí, nước) đánh giá mức độ xê dịch thiết bị bơm Một hệ thống chứa 52 mẫu lần chạy máy log Thiết bị RCX eXceL (Hình 5) mở rộng khả lấy mẫu RCX platform thành tạo có độ DẦU KHÍ - SỐ 5/2019 63 GIỚI THIỆU CƠNG NGHỆ MỚI Hình Kết đo log cơng nghệ FNXS hiệu chỉnh yếu tố môi trường giếng trám xi măng nhẹ độ sâu khác từ 200ft đến 330ft vành khuyên ống chống để xác định khu vực đá chặt sít khơng chứa sản phẩm khu vực có độ rỗng chứa khí thấm thấp điều kiện áp suất - nhiệt độ cao mà không cần dùng packers trương nở Log neutron giếng có chống ống Đo log giếng có chống ống giải pháp để đánh giá thành tạo chứa phía sau thành ống chống để phát khu vực chứa dầu khí bị nước bơm ép lập, bị bỏ sót q trình khai thác mỏ Schlumberger cung cấp dịch vụ log neutron (pulsed neutron service) để đánh giá kiểm sốt thành tạo có giếng chống ống Thiết bị quang phổ kế đa chức dạng xung Pulsar kết hợp detector đa cấp với nguồn neutron xung mạnh, đáp ứng yêu cầu Kết thu tương đồng với phương pháp log neutron dùng giếng 64 DẦU KHÍ - SỐ 5/2019 khơng có ống chống nên cơng nghệ sử dụng để tối ưu hóa thiết kế hồn thiện giếng đề án gia tăng sản lượng Khác với công nghệ log neutron truyền thống, Pulsar không dựa liệu đầu vào giếng không chống ống để minh giải thạch học có độ phân giải cao tiến hành khơng phải ngừng khoan Việc đo log sau giếng chống ống loại trừ rủi ro giếng không ổn định thường gặp giếng ngang tầng chứa đá phiến sét Chùm neutron phát độ tinh/hiện đại thiết bị nhận tín hiệu phản hồi làm tăng tốc độ đo log tăng độ xác phép đo Hệ thống giúp thu chuỗi giá trị đo giếng truyền thống tự bù sai số tham số đo như: sigma, độ rỗng, tỷ số carbon/oxygen phát hàng loạt nguyên tố hóa học chứa đá, gồm tổng hàm lượng carbon hữu (TOC) Ngoài ra, phép đo lát cắt/tiết diện ngang neutron nhanh (fast neutron cross section - FNXS) giúp phân loại định lượng hóa dạng lỗ hổng chứa khí xác định khu vực đá đặc sít, rắn Bởi Pulsar khơng phụ thuộc vào cách tiếp cận dựa điện trở suất quy ước việc xác định loại đá chất lưu nên công nghệ xác định xác độ bão hòa dầu khí độ mặn nước vỉa Pulsar cung cấp thơng tin thạch học, khoáng vật học loại chất lưu loại giếng thăm dò - khai thác thẳng đứng, khoan xiên, khoan ngang, thơng tin dầu khí đá chứa điện trở thấp giúp đánh giá tốt thành tạo chứa dầu khí, dự báo khu vực chứa sản phẩm bị cô lập, mỏ PETROVIETNAM Hình Một số kết đo log dùng thiết bị Raptor 2.0 phục vụ chương trình bắn mở vỉa tầng chứa có độ rỗng thấp bị phân chia thành nhiều khối vào giai đoạn gần cạn kiệt, nghiên cứu lại giếng bị đóng chưa đo log công nghệ đại, liên kết địa chất giếng khoan thăm dò lại diện tích cũ, mở rộng diện tích gần kề mỏ cũ… (Hình 6) Thiết bị log hoạt động lòng giếng chế tạo phù hợp cho điều kiện/tính chất lý - hóa mơi trường khắc nghiệt, có vỏ bọc chống ăn mòn cao Đường kính thiết bị rộng 1,72”, làm việc ổn định nhiệt độ đến 175oC mà không bị hư hỏng Thiết bị log có tên Raptor 2.0 Weatherford lắp máy phát neutron xung, detectors quang phổ lanthanum bromide (La Br3), thiết bị quan trắc từ xa (telemetry cartridge), kết hợp với thiết bị log phục vụ khai thác đánh giá chất lượng trám xi măng (Hình 7) Tập đồn cung cấp phần mềm dịch vụ lý đá, giúp xác định vị trí khu vực chứa dầu khí, loại dầu thơ mỏ đánh giá trữ lượng mỏ Công nghệ Raptor 2.0 sử dụng châu Âu, Canada, Malaysia Trần Ngọc Toản (theo World Oil) Hiệp hội Năng lượng Việt Nam DẦU KHÍ - SỐ 5/2019 65 ... khu vực chứa dầu khí, loại dầu thô mỏ đánh giá trữ lượng mỏ Công nghệ Raptor 2.0 sử dụng châu Âu, Canada, Malaysia Trần Ngọc Toản (theo World Oil) Hiệp hội Năng lượng Việt Nam DẦU KHÍ - SỐ 5/2019... log neutron dùng giếng 64 DẦU KHÍ - SỐ 5/2019 khơng có ống chống nên công nghệ sử dụng để tối ưu hóa thiết kế hồn thiện giếng đề án gia tăng sản lượng Khác với công nghệ log neutron truyền thống,... pháp kỹ thuật tiến dùng cho thử áp suất thành tạo chứa sản phẩm, sử dụng log thả vào lòng giếng dây cáp lấy mẫu phân tích chất lưu Bộ phận dịch vụ thử áp suất thành tạo chứa sản phẩm sử dụng công