Đang tải... (xem toàn văn)
Cải thiện đặc tính kỹ thuật công nghệ của các hệ dung dịch khoan, đặc biệt là khả năng ức chế và các tính chất bôi trơn của chúng, đảm bảo an toàn cho thi công, góp phần nâng cao các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật khoan là một trong những nhiệm vụ quan trọng và có tính chất thiết yếu trong quá trình thi công các giếng khoan dầu khí.
THĂM‱DỊ‱-‱KHAI‱THÁC‱DẦU‱KHÍ Nghiên‱cứu,‱ứng‱dụng‱các‱hóa‱phẩm‱và‱hệ‱dung‱ dịch‱khoan‱ức‱chế‱mới‱cho‱khoan‱dầu‱khí TS Đặng Của, TS Ngơ Văn Tự, ThS Bùi Việt Đức Công ty TNHH Công nghệ Khoan - Khai thác Môi trường KS Vũ Văn Hưng, TS Hoàng Hồng Lĩnh Liên doanh Việt - Nga Mở đầu Cải thiện đặc tính kỹ thuật cơng nghệ hệ dung dịch khoan, đặc biệt khả ức chế tính chất bơi trơn chúng, đảm bảo an tồn cho thi cơng, góp phần nâng cao tiêu kinh tế - kỹ thuật khoan nhiệm vụ quan trọng có tính chất thiết yếu q trình thi cơng giếng khoan dầu khí Trong nhiều năm qua, Liên doanh Việt - Nga (Vietsovpetro) đưa vào sử dụng thành công nhiều hệ dung dịch khoan ức chế chế phẩm kèm theo để thi công giếng khoan mỏ Bạch Hổ, Rồng nhiều khu vực khác thềm lục địa phía Nam Đó hệ ức chế truyền thống phèn nhôm kali, hệ ức chế polymer phi sét - kali clorua, hệ ANCO-2000 hệ ức chế phèn nhôm kali + COR + PAG… Tuy nhiên, đòi hỏi phải nâng cao thường xun hiệu thi cơng khoan, đặc biệt tính nghiêm ngặt môi sinh, đồng thời đưa vào áp dụng biện pháp công nghệ khoan tiên tiến, việc nghiên cứu đưa vào áp dụng hóa phẩm mới, hệ dung dịch có chất lượng cao có nhiều tính ưu việt trở nên cấp thiết Hóa phẩm ức chế PROTEX-STA hệ dung dịch ức chế sở sử dụng chất ức chế PROTEX-STA, hay gọi hệ dung dịch ức chế KCL/PROTEX-STA/POLYME (KCL/PSP) Công ty TNHH Công nghệ Khoan - Khai thác Môi trường (DPEC) hợp tác với Vietsovpetro, Phòng Dung dịch - Viện Nghiên cứu khoa học Thiết kế dầu khí biển (Viện NCKH & TKDKB) Phòng Dung dịch - Xí nghiệp Khoan Sửa giếng (XNK & SG) cấp phối nghiên cứu, hồn tồn đáp ứng u cầu đặt khoan - khai thác dầu khí 28 DẦU KHÍ - SỐ 2/2012 Nghiên cứu, ứng dụng chuyển giao công nghệ để đưa vào sản xuất chất ức chế sét PROTEX-STA PROTEX-STA hợp chất cấp phối từ polyme hữu sử dụng hệ dung dịch khoan gốc nước (nước kỹ thuật nước biển) PROTEX-STA tác nhân ức chế hệ dung dịch khoan, hiệu ức chế sét thành hệ sét mùn khoan nâng lên sử dụng kết hợp với nhiều hóa phẩm khác chất tạo độ nhớt (biopolyme), muối kali clorua… Ngồi ra, có mặt PROTEX-STA làm giảm đáng kể moment quay lực kéo cần khoan, ống chống, ngăn ngừa giảm thiểu biểu bít nhét chng khoan, làm tăng độ bền nhiệt thành phần hệ dung dịch suốt trình khoan Đây sản phẩm phi độc hại, tan hồn tồn nước nước khống đồng thời khơng gây bít vỉa 2.1 Tính chất lý hóa chất ức chế PROTEX-STA - Hình thái : Dạng lỏng - Thành phần hóa học, % + Polyme hữu : 60 - 80 + Chất phụ gia ổn định nhiệt : 10 - 12 + Chất hoạt tính bề mặt :5-6 + Chất tạo nhũ :7-8 - Tỷ trọng 25oC, g/cm3 : 1,05 - 1,10 - Độ nhớt 25oC, cSt : 23 - 25 - pH (1% dung dịch) : 6,0 - 8,5 - Độ hòa tan nước, % : 100 - Độ độc hại : Khơng độc Hồn tồn thân thiện với mơi trường PETROVIETNAM Bảng Mức độ trương nở sét dung dịch nước kỹ thuật chất ức chế có nồng độ khác TT Thành phần dung dịch nghiên cứu Nước kỹ thuật (NKT) Thời gian (giờ:phút) 15:00 Trương nở sét, % 88 NKT + Polycap 10g/l 15:00 73,5 NKT + АКК 5g/l 15:00 58,8 NKT + Protex 20ml/l 15:00 57,1 2.2 Nghiên cứu, lựa chọn đơn pha chế hệ dung dịch khoan ức chế hệ “KCL/PROTEX-STA/ POLYME” (KCL/PSP) Nghiên cứu, lựa chọn đơn pha chế hệ dung dịch khoan ức chế hệ KCL/PSP sở sử dụng hợp chất “PROTEX-STA” nhằm giải số vấn đề sau: Hình Biểu đồ mức độ ức chế sét theo thời gian nung hóa phẩm nghiên cứu + Nâng cao hiệu ức chế hệ dung dịch khoan, giảm đến mức thấp tình phức tạp (kẹt, mút, vướng) trương nở sét thành hệ giếng khoan, ngăn ngừa cố xảy trình khoan, đảm bảo an tồn thi cơng giếng khoan + Ức chế hiệu sét mùn khoan, cải thiện yếu tố công nghệ - kỹ thuật hệ dung dịch, tính lưu biến, tính bơi trơn…, nâng cao khả làm giếng, góp phần nâng cao tiêu kính tế - kỹ thuật thi cơng + Nâng cao chất lượng giếng nhờ giảm thiểu ảnh hưởng tới tầng sản phẩm, rút ngắn thời gian mở vỉa tầng dầu - khí đưa giếng vào giai đoạn khai thác + Hạn chế tối đa ảnh hưởng đến mơi trường sinh thái Hình Biểu đồ mức độ ức chế trương nở sét hóa phẩm ức chế sau nung 15 Chất lượng sản phẩm PROTEX-STA hai phòng thí nghiệm Vietsovpetro đánh giá phù hợp với Tiêu chuẩn kỹ thuật RD SP 61-11 Từ sản phẩm cấp phối đưa vào sản xuất công nghiệp, Công ty DPEC phối hợp với Vietsovpetro tiến hành nghiên cứu phòng thí nghiệm để lựa chọn đơn pha chế hệ dung dịch khoan ức chế sở sử dụng hợp chất PROTEXSTA cho khoan + Đơn giản điều chế xử lý dung dịch, quy trình điều chế phù hợp với trang thiết bị có giếng khoan Vietsovpetro + Giá thành chi phí để điều chế 1m3 dung dịch khoan không chênh lệch so với hệ sử dụng 2.3 Nghiên cứu, thí nghiệm lựa chọn đơn pha chế hệ dung dịch khoan KCL/PSP - Cấp phối chọn đơn pha chế hệ dung dịch khoan có thành phần thích hợp để đưa thông số kỹ thuật công nghệ phù hợp với yêu cầu thiết kế chương trình dung dịch khoan áp dụng Vietsovpetro DẦU KHÍ - SỐ 2/2012 29 THĂM‱DỊ‱-‱KHAI‱THÁC‱DẦU‱KHÍ Bảng Mức độ trương nở sét dung dịch chất ức chế PROTEX-STA với nồng độ khác - Nghiên cứu tính chất ức chế sét chất ức chế hệ dung dịch khoan - Nghiên cứu ảnh hưởng hệ dung dịch khoan đến tầng sản phẩm (qua xác định hệ số phục hồi độ thấm) 2.4 Thiết bị nghiên cứu Các thiết bị đưa vào nghiên cứu hoàn toàn thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật (API) bao gồm: - Cân điện tử Baroid - 300g, độ xác 0,001g - Cân điện SL - Baroid - 300g, độ xác 0,01g Hình Biểu đồ mức độ trương nở sét dung dịch có PROTEX-STA theo tỷ lệ phần trăm thời gian nung - Thiết bị trộn có tốc độ 1.000 - 3.000 vòng/ phút, dung tích - 10l - Máy đo thơng số lưu biến - FANN 35SA 12 tốc độ - Thiết bị đo độ thải nước nhiệt độ phòng áp suất cao, nhiệt độ cao đến 150oC - Lò nung quay nhiệt độ lên đến 120 - 150oC - TEST - IDF SLAKEDURABILITY - EB - LUBRICYTY - API BAROID - Thiết bị đo trương nở sét - SWELLMETER-USA Hình Biểu đồ mức độ trương nở sét dung dịch PROTEX-STA theo tỷ lệ phần trăm sau nung 14 39 phút - Thiết bị đo lực kết dính vi sai STICKING DIFERENTIAL - API RP 13B - Thiết bị xác định hệ số phục hồi độ thấm TEST ACID Đánh giá kết nghiên cứu 3.1 Đánh giá khả ức chế sét hóa phẩm ức chế hệ dung dịch khoan Đánh giá tiến hành qua việc xác định mức độ ức chế hóa phẩm ức chế Hình Biểu đồ mức độ ức chế theo thời gian nung hệ dung dịch PROTEX-STA hệ dung dịch khoan KCL/PROkhoan ức chế đưa vào nghiên cứu TEX-STA có so sánh với chất ức chế hệ dung dịch khoan ức chế khác Qua kết thu nhận cho thấy: số phần sử dụng Vietsovpetro thềm lục địa trăm ức chế trương nở sét chất ức chế PROTEX-STA Việt Nam nồng độ lựa chọn 20ml/l dung dịch nước kỹ thuật 30 DẦU KHÍ - SỐ 2/2012 PETROVIETNAM Bảng Mức độ ức chế (Kuc) hệ dung dịch khoan ức chế đưa vào nghiên cứu (NB) Hiệu ức chế sét hóa phẩm PROTEX-STA thể rõ nét đưa vào nghiên cứu khả ức chế hệ dung dịch khoan có xử lý chất phụ gia ức chế khác nhau, có hóa phẩm PROTEX-STA Trong hệ dung dịch khoan ức chế khác (hệ dung dịch ức chế phèn nhôm kali, hệ Ultradrill, ANCO-2000 (KCL-Glycol), KCL/PROTEX-STA (Bảng Hình 5, 6) Hình Biểu đồ mức độ ức chế trương nở sét (%) hệ dung dịch khoan ức [1, 2], kết đánh giá mức độ ức chế chế sau nung 15 trương nở sét thu nhận mẫu sau thời gian 15 (phù hợp với tiêu chuẩn thiết bị đo dung dịch nêu theo số phần trăm cho thấy, khả ức chế trương nở sét “SwellMeter - USA”) đạt hệ KCL/PROTEX-STA số 21,36%, thấp so 57,1%, thấp nhiều so với nước kỹ thuật (88%) với hệ ức chế phèn nhôm kali (22,94%) không khác xa nước kỹ thuật + polycap (73,5%) thấp nước so với hệ Ultradrill (21,86%) kỹ thuật + phèn nhơm kali (58,8%) (Bảng Hình 1, 3.2 Tính chất ức chế sét hóa phẩm PROTEX-STA: 2) [1, 2] xác định tổng thể qua nghiên cứu thí nghiệm Khi nồng độ chất ức chế PROTEX-STA thay đổi từ đánh giá tính ổn định thông số dung dịch 5ml/l, 10ml/l ngưỡng tối ưu 20ml/l làm cho mức độ khoan xử lý chất phụ gia ức chế khác nhau, trương nở sét từ 67,8% lại 57,08% (Bảng đặc biệt điều kiện nhiệt độ cao (1400C) Hình 3, 4) [1, 2] DẦU KHÍ - SỐ 2/2012 31 THĂM‱DỊ‱-‱KHAI‱THÁC‱DẦU‱KHÍ Bảng Lựa chọn đơn pha chế tối ưu thông số kỹ thuật công nghệ hệ dung dịch khoan ức chế KCL/PROTEX-STA Qua kết nghiên cứu thu nhận sở lựa chọn đơn pha chế tối ưu hệ dung dịch khoan ức chế KCL/PROTEX-STA có đối chứng với hệ 32 DẦU KHÍ - SỐ 2/2012 dung dịch khoan ức chế khác hệ ID-Cap, ANCO-2000 Ultradrill… (Bảng 4, 5, 7) khẳng định hệ dung dịch khoan ức chế KCL/ PETROVIETNAM PROTEX-STA có nồng độ tối ưu từ 15 - 20ml/l dung dịch khoan có thơng số kỹ thuật cơng nghệ hoàn toàn nằm giới hạn cho phép phù hợp với yêu cầu thiết kế - thi công giếng khoan qua địa tầng sét hoạt tính mỏ Bạch Hổ Rồng Đặc biệt thơng số thể khả ổn định sau gia nhiệt 1400C thời gian từ - 11 điều kiện động với giá trị thấp độ thải nước (ở nhiệt độ 250C, độ thải nước FL < 5cm3/30 phút nhiệt độ 1400C sau FL < 5cm3/30 phút giá trị đạt đo vòng/phút > Các thơng số kỹ thuật tối ưu kể góp phần an tồn tối đa cho q trình thi cơng khoan, giảm thiểu biểu sập, lở thành giếng khoan trương nở sét tăng cường khả làm bùn khoan Nhờ khả ổn định nhiệt hệ dung dịch xử lý hóa phẩm PROTEX-STA, thơng số dung dịch khoan thay đổi q trình tuần hồn tác động nhiệt độ cao, đặc biệt độ thải nước tính chất cấu trúc hệ Nhận xét: - Đơn pha chế số 1: Dung dịch (DDN) - Đơn pha chế số 2: Thêm chất phụ gia PROTEX-STA vào DDN làm tăng độ thải nước Bảng Kết lựa chọn đơn pha chế tối ưu hệ dung dịch khoan ức chế KCL/PROTEX-STA Bảng Thông số kỹ thuật công nghệ hệ dung dịch ức chế sử dụng khoan dầu khí 1000ml DẦU KHÍ - SỐ 2/2012 33 THĂM‱DỊ‱-‱KHAI‱THÁC‱DẦU‱KHÍ Bảng Đề xuất đơn pha chế sau cho hệ dung dịch khoan ức chế KCl/PROTEX-STA để thi công khoan mỏ thuộc Vietsovpetro Bảng Đặc tính mẫu lõi kết đánh giá hệ số phục hồi độ thấm (K) hệ dung dịch khoan - Đơn pha chế số 3: Thêm chất phụ gia Polyalkylene Glycol vào DDN làm giảm độ thải nước tăng độ bền nhiệt hệ - Đơn pha chế số 4: Độ thải nước, tính chất lưu biến xúc biến hệ dung dịch khoan thể ổn định, sau nung nhiệt độ cao đặc biệt xử lý kết hợp chất ức chế PROTEX-STA Polyalkylene Glycol - Đơn pha chế số 5: Khi tăng nồng độ PAC-LV (Hóa phẩm giảm độ thải nước) từ 15 - 17g/l dẫn đến tăng thông số lưu biến - Đơn pha chế số 7: Sử dụng Ultra PAC thay cho PACLV không làm thay đổi đáng kể độ thải nước dung dịch - Đơn pha chế số 9: Khi xử lý PAC-LV vào hệ dung dịch PolyPLUS dẫn đến làm tăng thông số lưu biến - Đơn pha chế số 10: Tỷ lệ sử dụng PAC-LV 15g IDCAP 15g đồng thời dẫn đến làm tăng mạnh thông số lưu biến - Đơn pha chế số 11: Tỷ lệ sử dụng PAC-LV 10g/ lIDCAP 10g/l hợp lý cho đơn pha chế 3.3 Đánh giá tính chất “thấm chứa” tầng sản phẩm Khi khoan qua tầng sản phẩm tiến hành nghiên cứu lựa chọn đơn pha chế hệ dung dịch 34 DẦU KHÍ - SỐ 2/2012 khoan KCL/PROTEX-STA Các kết nghiên cứu thí nghiệm nêu Bảng [1, 2], so sánh với hệ dung dịch sét, hệ dung dịch polymer Duovis hệ dung dịch ức chế “KCL/ PROTEX-STA” minh chứng khả bảo vệ làm ảnh hưởng tới tầng sản phẩm khoan Kết luận Trên sở tiến hành nghiên cứu thí nghiệm phối hợp Cơng ty DPEC Vietsovpetro, vào kết thu nhận đánh nêu trên, Viện NCKH & TKDKB XNK & SG - Vietsovpetro đề xuất hệ dung dịch khoan ức chế KCL/PROTEX-STA cấp có thẩm quyền phê duyệt Nghiên cứu đưa vào sử dụng năm 2012 để thi công giếng khoan mỏ thuộc Vietsovpetro Tài liệu tham khảo Biên kết nghiên cứu thí nghiệm hệ dung dịch khoan ức chế KCL/PROTEX-STA Viện NCKH & TKDKB XNK & SG thuộc Vietsovpetro lập phê duyệt 2011 Kết nghiên cứu, thí nghiệm Cơng ty TNHH Cơng nghệ Khoan - Khai thác Môi trường 2011 ... kết nghiên cứu 3.1 Đánh giá khả ức chế sét hóa phẩm ức chế hệ dung dịch khoan Đánh giá tiến hành qua việc xác định mức độ ức chế hóa phẩm ức chế Hình Biểu đồ mức độ ức chế theo thời gian nung hệ. .. THĂM‱DỊ‱-‱KHAI‱THÁC‱DẦU‱KHÍ Bảng Mức độ trương nở sét dung dịch chất ức chế PROTEX-STA với nồng độ khác - Nghiên cứu tính chất ức chế sét chất ức chế hệ dung dịch khoan - Nghiên cứu ảnh hưởng hệ dung dịch khoan. .. 57,1 2.2 Nghiên cứu, lựa chọn đơn pha chế hệ dung dịch khoan ức chế hệ “KCL/PROTEX-STA/ POLYME” (KCL/PSP) Nghiên cứu, lựa chọn đơn pha chế hệ dung dịch khoan ức chế hệ KCL/PSP sở sử dụng hợp