Phân tích các phức tạp, sự cố có thể xảy ra và lựa chọn vị trí cắt xiên hợp lý khi khoan mở cửa sổ trên thân ống chống

Bài viết Phân tích các phức tạp, sự cố có thể xảy ra và lựa chọn vị trí cắt xiên hợp lý khi khoan mở cửa sổ trên thân ống chống trình bày và phân tích các phức tạp, sự cố điển hình có thể xảy ra trong quá trình khoan mở cửa sổ trên thân ống chống trước khi thi công thân giếng nhánh đường kính nhỏ.

Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất, số 53, 01/2016, tr.21-26 PHÂN TÍCH CÁC PHỨC TẠP, SỰ CỐ CĨ THỂ XẢY RA VÀ LỰA CHỌN VỊ TRÍ CẮT XIÊN HỢP LÝ KHI KHOAN MỞ CỬA SỔ TRÊN THÂN ỐNG CHỐNG TRIỆU HÙNG TRƯỜNG, Trường Đại học Mỏ - Địa chất NGUYỄN THÀNH TRƯỜNG, VIETSOVPETRO Tóm tắt: Khoan mở cửa sổ thân ống chống công đoạn quan trọng cơng tác thi cơng giếng khoan đường kính nhỏ cắt xiên từ thân giếng Bài báo trình bày phân tích phức tạp, cố điển hình xảy q trình khoan mở cửa sổ thân ống chống trước thi cơng thân giếng nhánh đường kính nhỏ Trên sở đó, kết hợp với việc xác định yếu tố ảnh hưởng nguyên tắc lựa chọn vị trí cắt xiên, xây dựng sơ đồ khối q trình tính tốn lựa chọn vị trí cắt xiên hợp lý nhằm hạn chế tối đa khả xảy phức tạp, cố khoan mở cửa sổ Mở đầu Hiện nay, bối cảnh giá dầu tụt giảm nguồn dầu mỏ ngày cạn kiệt, cơng ty khai thác dầu khí đứng trước nhu cầu cấp bách giảm thiểu chi phí tăng cường tối đa khả khai thác tận thu nguồn dầu mỏ Một biện pháp nghiên cứu áp dụng rộng rãi sử dụng giếng khoan nhánh sở cắt xiên thân giếng có sẵn để vươn giếng khai thác đến cấu tạo khuất, vị trí dầu thô bị cô lập nhằm nâng cao hiệu tăng cường khai thác tận thu với chi phí thấp khơng phí thiết kế hệ thống giếng [8, 15] Tuy nhiên, bên cạnh ưu điểm nói trên, để thi cơng thân giếng đường kính nhỏ cần phải khoan mở cửa sổ thân ống chống Q trình gặp nhiều phức tạp cố Ngoài ra, việc tính tốn vị trí cắt xiên thân ống chống có sẵn khó khăn, phức tạp nhiều so với việc cắt xiên giếng khoan thông thường có diện thân giếng cũ Mặc dù nay, việc tính tốn dựa cơng cụ máy vi tính phần mềm chuyên dụng, bước đầu cho chọn lựa Sự chọn lựa hiệu đòi hỏi phải có lập luận logic khoa học nhiều tính tốn phần mềm máy tính, nên vấn đề trở nên phức tạp [5, 6, 9] Do vậy, phân tích phức tạp, cố xảy ra, nguyên nhân, giải pháp khắc phục lựa chọn vị trí cắt xiên hợp lý để mở cửa sổ có ảnh hưởng trực tiếp đến tồn q trình thi cơng giếng khoan thân nhánh sau Các phức tạp xảy khoan mở cửa sổ thân ống chống, nguyên nhân giải pháp khắc phục Q trình thi cơng mở cửa sổ thân giếng công đoạn quan trọng trước khoan thân nhánh đường kính nhỏ để tăng cường thu hồi dầu khoan giếng đa thân (đa đáy) Việc dự báo, phân tích phức tạp, cố xảy ra, nguyên nhân giải pháp khắc phục giúp tăng khả thành công cho trình khoan mở cửa sổ Việc khoan mở cửa sổ thân giếng thực thân ống chống thân giếng trần trường hợp có gặp phải phức tạp cố mang tính đặc thù riêng Trong phạm vi bào báo chúng tơi trình bày phức tạp, cố, khoan mở cửa sổ thân ống chống, nguyên nhân giải pháp khắc phục (bảng 1) [1, 2, 3, 4, 5] 21 Bảng Những phức tạp, cố, khoan mở cửa sổ thân ống chống, nguyên nhân giải pháp khắc phục Các phức tạp, Các nguyên nhân Các giải pháp khắc phục cố - Kẹt dụng cụ - Chế độ phay cắt không hợp lý - Chuẩn bị chu đáo quy trình kỹ phay cần khoan; sinh mùn, phoi kim loại có thuật thiết bị hỗ trợ như: đồng hồ - Bộ dụng cụ đáy kích thức lớn (nếu thực áp kế, máy bơm khoan có cơng suất ống chống khơng thả thơng số kỹ thuật lớn, bàn rotor có tốc độ quay cao, hệ qua cửa sổ để thiết bị tạo mùn thống tuần hồn dung dịch với thực công phôi kim loại ngắn từ 6-8mm) thiết bị tách lọc dung dịch đảm bảo đoạn - Quy trình cơng nghệ phay cắt không để dung dịch bị nhiễm bẩn, làm khoan thân nhánh chưa chuẩn bị cách ảnh hưởng đến thiết bị - Máng xiên, thiết bị đồng - Q trình thi cơng cần có phối neo, packer bị gãy, - Máng xiên liên kết không hợp, tư vấn chuyên gia từ rơi giếng; với thân ống chống khơng hãng sản xuất cung cấp thiết bị - Van whipstock bị tạo kết cấu vững - Đảm bảo chắn máng xiên tắc không mở cho q trình mở cửa sổ có cố định trước mở cửa sổ kịp thể bị dịch chuyển làm việc - Nếu gặp khó khăn, không thả - Chốt giữ whipstock - Sử dụng thiết bị cắt chế độ dụng cụ đáy ống chống không cắt khoan không hợp lý làm cho qua cửa sổ, thử tháo định tâm cố - Dụng cụ phay bị mép phay cửa sổ ống gắng thả qua cửa sổ vài lần gãy làm tăng thời chống không trơn tru - Sử dụng thiết bị cắt chế độ khoan gian cứu chữa cố; - Do khơng có packer thủy lực hợp lý với phối hợp, tư vấn dẫn đến phải mà sử dụng neo học nên dẫn chuyên gia từ hãng sản xuất thay máng xiên đến máng bị xoay bịt đường cung cấp thiết bị cắt cửa sổ vào thân giếng nhánh - Rà soát quy trình kĩ thuật kiểm tra khác - Do chốt nối máng dao phay độ tin cậy thiết bị trước khoan - Trong q trình thả khơng chắn nên mở cửa sổ packer khí có nguy Whipstock bị rơi giếng - Điều chỉnh thông số chế khoan theo bị bung trước - Thành phần rắn dung khuyến cáo nhà sản xuất đến chiều sâu cần cài dịch khơng loại bỏ hết kiểm sốt chất lượng dung dịch theo đặt - Vị trí mở cửa sổ thân ống yêu cầu - Gãy cắt van chống chưa phù hợp - Lựa chọn vị trí mở cửa sổ thân tuần hoàn ống chống phù hợp Tính tốn lựa chọn vị trí cắt xiên hợp lý Trong phần 2, chúng tơi trình bày phức tạp, cố, khoan mở cửa sổ thân ống chống, nguyên nhân giải pháp khắc phục Trong phạm vi báo này, tập trung trình bày nghiên cứu, phân tích, luận khoa học để lựa chọn vị trí cắt xiên hợp lý khoan mở cửa sổ thân ống chống góp phần quan trọng vào thành cơng q trình khoan mở cửa sổ 3.1 Những yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn vị trí cắt xiên giếng khoan thân nhánh Việc lựa chọn vị trí cắt xiên thực trình nghiên cứu chuẩn bị cho thiết 22 kế giếng khoan thân nhánh kết việc phân tích, tính tốn, đánh giá cách tổng hợp nhằm đạt giếng khoan thân nhánh có giá thành nhỏ với mức độ rủi ro phải thấp [7, 9, 11, 12] Vị trí cắt xiên phụ thuộc vào yếu tố sau: - Cấu trúc giếng khoan, quỹ đạo giếng cũ; - Target giếng (khoảng lệch ngang, chiều sâu, góc phương vị…); - Đường kính cột ống chống mở cửa sổ; - Mức độ đồng tâm ống chống khoảng dự tính cắt xiên; - Chất lượng vành đá xi-măng ngồi ống chống khoảng dự tính cắt xiên; - Tình trạng kỹ thuật ống chống; - Sự cần thiết khả bơm nhét trường hợp xi-măng ngồi ống chống; - Mức độ ổn định bền vững thành giếng khoan; - Độ cứng đất đá; - Vùng áp suất dị thường cao/thấp phức tạp địa chất khác Trong trường hợp ống chống đồng tâm, nên dùng máng xiên (Whipstock) để mở cửa sổ Trong trường hợp khơng có xi-măng ngồi ống chống, nên bơm nhét xi-măng nhằm đảm bảo việc mở cửa sổ Trong trường hợp ống chống bị hỏng hay bị méo, xem xét việc sửa chữa sử dụng phương pháp mở cửa sổ sử dụng thiết bị cắt tổng hợp 3.2 Nguyên tắc chung lựa chọn vị trí cắt xiên [4, 7, 11] - Vị trí cắt xiên nên chọn khoảng đất đá bền vững, vùng có áp suất dị thường, khơng có phức tạp địa chất; - Vị trí cắt khơng nằm gần với thân giếng khác khu vực đảm bảo không xảy cố đụng chạm với thân giếng khoan; - Vị trí cắt xiên phải đảm bảo khả lái chỉnh xiên thân tới đích theo thiết kế với cường độ thay đổi góc nghiêng nhỏ nhất, thân nhánh ngắn có thể, quỹ đạo đơn giản nhất; - Với vị trí cắt xiên đảm bảo thi cơng dễ dàng có tính khả thi cao với giá thành thấp nhất, phù hợp với trang thiết bị trình độ tay nghề có Lưu ý: - Vị trí cắt xiên sâu cơng việc mở cửa sổ phức tạp chiều dài giếng khoan thân nhánh nhỏ - Góc nghiêng thân giếng cũ vị trí cắt xiên lớn khả lái chỉnh thân nhánh khó 3.3 Các bước tính tốn lựa chọn vị trí cắt xiên Việc tính tốn xác định lựa chọn vị trí cắt xiên cố gắng thỏa mãn nguyên tắc chung nêu Các số liệu đầu vào để tính tốn xác định quỹ đạo thân nhánh, từ lựa chọn vị trí cắt xiên hợp lý, bao gồm [4, 5, 6, 11]: - Các thông số khoảng cách, bao gồm: Chiều sâu thẳng đứng điểm cắt xiên từ cột ống chống; khoảng lệch đáy (gồm khoảng cách từ điểm cắt xiên đến vị trí đáy từ miệng giếng sử dụng để cắt thân nhánh đến đáy mới); - Giá trị góc: Góc nghiêng góc phương vị thực tế thân giếng cũ điểm cắt xiên; tọa độ vị trí đáy thân nhánh; góc đổ thân nhánh vào vỉa sản phẩm; - Số liệu thực tế tình trạng kỹ thuật chất lượng đá xi măng sau cột ống khoan cắt, tình trạng kỹ thuật cột ống (đường kính trong, mác thép, chiều dày ); Sau có thơng tin cần thiết, việc tính tốn quỹ đạo vị trí cắt xiên thực theo bước lặp sơ đồ khối hình Quá trình tính tốn theo vòng lặp đạt vị trí cắt xiên hợp lý - Các thơng số giếng cũ; - Độ rời đáy phương vị thân nhánh; - Góc đổ thân nhánh vào vỉa sản phẩm Chọn chiều sâu cắt Các điều kiện cần đủ chiều sâu cắt Sai Đúng Tính tốn quỹ đạo thân nhánh Sai Kiểm tra giá trị bán kính cong Đúng Hồn tất Hình Sơ đồ khối tính tốn vị trí cắt xiên thân nhánh 23 3.4 Một số lưu ý mở cửa sổ thân ống chống 3.4.1 Mở cửa sổ cột ống chống 168 mm Trong lịch sử khai thác dầu khí dầu khí Việt Nam, điều kiện thực tế mà số giếng có sử dụng ống chống khai thác có đường kính 168mm [4, 5], thả gia cố cột ống lên tận miệng giếng Đối với trường hợp này, việc mở cửa sổ từ ống chống để khoan thân nhánh phù hợp với khoảng lệch đáy khơng lớn thực với chng ½” Nếu cần khoảng lệch đáy lớn, để đảm bảo góc nghiêng thân giếng vừa phải khả kiểm sốt được, vị trí cắt xiên cửa sổ phải nông Điều dẫn đến thân giếng nhánh dài [3] Do vậy, cần phải cân đối chiều dài thân nhánh góc nghiêng thân giếng Hình mơ tả khả mở cửa sổ từ thân ống chống 168mm cho đối tượng khai thác tầng sản phẩm Mioxen Vietsovpetro [4] Đối với cột ống này, vị trí cắt xiên mở cửa sổ xác định xác số liệu khoảng lệch từ điểm cắt đến đáy giếng có kết hợp với giá trị góc nghiêng tối đa thân giếng Hình mơ vị trí cắt xiên mở cửa sổ từ cột ống chống 194mm Việc mở cửa sổ thực trường hợp sau: Hình Mở cửa sổ từ cột ống chống 194mm [4] Hình Mở cửa sổ từ cột ống chống 168mm [4] 3.4.2 Mở cửa sổ cột ống 194mm Ngoài cột ống 168 kéo lên tận miệng giếng, Việt Nam nói chung (chủ yếu Vietsovpetro [4, 5, 11]), loạt giếng có cấu trúc hỗn hợp 194x168x140mm 194x140mm với ống chống 194mm nối lên tận miệng giếng 24 - Đối tượng khai thác móng: Nếu điều kiện địa chất cho phép, khoan khu vực khơng có áp suất dị thường cao, xem xét tính tốn vị trí cắt xiên để hướng thân giếng nhánh tới đối tượng móng Trong trường hợp việc mở cửa sổ thực với chng khoan ½” cấp đường kính dự phòng ½” Tuy nhiên, điều kiện có áp suất dị thường cao, việc khoan xuống tầng móng khơng thể phải cấp đường kính để bao phủ ngăn cách tầng áp suất dị thường cao nên khơng đủ cấp đường kính để khoan tiếp xuống móng - Đối tượng khai thác Mioxen hay Oligoxen: Hồn tồn tính tốn vị trí cắt xiên để khoan chng ½” Tuy nhiên, trường hợp khu vực khoan có áp suất dị thường cao, kiến nghị khoan cho đối tượng Mioxen, khoan vào Oligoxen chng ½” việc phải gia cố cột ống chống tầng Oligoxen thực với cột ống 89mm hay 73mm, khả bắn vỉa không thực Còn để thân trần Oligoxen khơng thể sập lở thành giếng khoan 3.4.3 Mở cửa sổ cột ống 245mm Đây cột ống khai thác phổ biến JOC Vietsovpetro [4, 5, 11] Với cột ống khai thác 245mm, cho thấy khả mở cửa sổ để khoan thân nhánh dễ dàng với đường kính chng ½” Như vậy, phụ thuộc vào đối tượng khai thác vị trí đáy giếng thân nhánh để tính tốn xác định vị trí mở cửa sổ Lưu ý vị trí cắt xiên mở cửa sổ sâu tính phức tạp lớn, khả đặt packer định hướng máng xiên gặp nhiều khó khăn Xác định vị trí cắt xiên cửa sổ từ cột ống chống tính tốn hài hòa yếu tố: Khoảng lệch đáy so với điểm cắt, góc nghiêng thân giếng nhánh, thiết bị công nghệ triển khai cắt xiên chiều dài thân nhánh để đưa vị trí cắt xiên hợp lý tối ưu Hình mơ vị trí cắt xiên cửa sổ từ cột ống chống 245mm [4, 5] Hình Mở cửa sổ từ cột ống chống 245mm [4] Kết luận Các cố cơng tác khoan thường xảy bất ngờ, khó lường gây thiệt hại nặng nề, giếng khoan, việc phân tích dự báo phức tạp, cố xẩy cho phép chủ động phòng tránh đưa giải pháp xác để đối phó với chúng, đó, yếu tố quan trọng lựa chọn vị trí cắt xiên hợp lý để tạo thân giếng nhánh Việc lựa chọn phải xác định điều kiện thực tế mục đích giếng, tiêu chí cho quỹ đạo tính tốn thực cách dễ dàng nhất, khơng gây khó khăn cho cơng đoạn tiếp sau với trình độ tay nghề lực trang thiết bị lực tài có TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Downton, G C and Ignova, M., 2011 Stability and Response of Closed Loop Directional Drilling System using Linear Delay Differential Equations Proc., IEEE International Conference on Control Applications, Denver, 28-30 September, 893– 898 [2] Geoff Downton, 2015 Systems Modeling and Design of Automated-Directional-Drilling Systems SPE Drilling & Completion, Volume 30, Issue 03 [3] I.J Scott, F.J Black, 1998 Slim-Hole Sidetrack Cuts Costs by 50% European Petroleum Conference, 20-22 October, The Hague, Netherlands [4] Nguyễn Thành Trường, Nguyễn Văn Khương, 2009 Khoan đường kính nhỏ đá móng nứt nẻ, Hội thảo kỹ thuật khoan hoàn thiện giếng, Tập đoàn Dầu khí Việt Nam, Thành phố Hồ Chí Minh [5] Nguyễn Văn Khương, 2015 Nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ khoan giếng móng nứt nẻ mỏ Bạch Hổ mũi khoan nhỏ inch Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, 10/2015 [6] Nguyễn Văn Tuyển, 2014 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ khoan thân nhánh giếng đường kính nhỏ mỏ Bạch Hổ Luận văn Thạc sỹ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, 6/2014 25 [7] Tommy M Warren (Tesco Corporation) et al., 2005 Directional Drilling with Casing SPE Drilling & Completion, Volume 20, Issue 01, 2005 [8] Trần Xuân Đào, 2003 Cơng nghệ khoan ngang - phức tạp điển hình”, Tuyển tập hội thảo khoa học nâng cao hệ số thu hồi dầu mỏ Bạch Hổ, Hà Nội [9] Trieu H T et al., 2010 Laboratory and numerical investigations of variable densityflow and transport in Hele-Shaw cell In proceedings of CMWR 2010: XVIII International Conference on Computational Methods in Water Resources, Barcelona, Spain, June 21-24, 2010 [10] Triệu Hùng Trường, 2007 Nghiên cứu đặc điểm mòn ống chống q trình thi cơng giếng khoan thăm dò khai thác dầu khí điều kiện Việt Nam Tạp chí dầu khí số 7, 2007 [11] Triệu Hùng Trường, Lê Vũ Quân, 2015 Phân tích nguyên nhân phức tạp, cố trạng thái làm việc cần khoan thi cơng giếng thân nhánh đường kính nhỏ Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất số 52/10, 2015 [12] Vũ Mạnh Huyền, Nguyễn Văn Khương, Triệu Hùng Trường, 2015 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ áp suất tới phát triển độ hydrat hóa tính chất học đá xi măng giếng khoan, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa chất số 50/4-2015, tr 1-6 ABSTRACT Analysis of possible complex, incident and selection of position for sidetracking a window on casing Trieu Hung Truong, Hanoi University of Mining and Geology Nguyen Thanh Truong, Vietsovpetro Drilling for opening a sidetrack window on the casing itself is a very important stage in the construction of sidetracking unconventional diameter wells from a conventional master well This article presents and analyzes the typical complex and incidents that possibly occur during drilling for opening a sidetrack window on the casing before the drilling unconventional diameter sidetrack well On this basis, and combined with the identifying the influence factors and the principles of sidetrack position choice, build the diagram calculating and choosing the reasonable position of sidetrack position to minimize the possibility of the complex, incidents when drilling for opening a sidetrack window on the casing PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN TRỤ ĐỠ CHO GIÀN KHOAN… (tiếp theo trang 8) ABSTRACT A methode to calculate the pile of offshore platform Nguyen Huu Bang, Trieu Hung Truong Hanoi University of Mining and Geology This paper presents a method of calculating the internal force and the deformation of the pile for offshore platform considering the interaction between the piles and surround base ground The special feature of this method is to identify the point of equivalent restraint of the pile deformed in an elasto-plastic medium of base ground surrounding the pile by using the computational tools of Strength of Materials, traditional structural mechanics, finite element method, combined with the help of computer and modern calculation methods 26 ... dịch theo đặt - Vị trí mở cửa sổ thân ống yêu cầu - Gãy cắt van chống chưa phù hợp - Lựa chọn vị trí mở cửa sổ thân tuần hồn ống chống phù hợp Tính tốn lựa chọn vị trí cắt xiên hợp lý Trong phần... trí cắt xiên hợp lý khoan mở cửa sổ thân ống chống góp phần quan trọng vào thành cơng q trình khoan mở cửa sổ 3.1 Những yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn vị trí cắt xiên giếng khoan thân nhánh... đáy giếng có kết hợp với giá trị góc nghiêng tối đa thân giếng Hình mơ vị trí cắt xiên mở cửa sổ từ cột ống chống 194mm Việc mở cửa sổ thực trường hợp sau: Hình Mở cửa sổ từ cột ống chống 194mm