Khảo sát ứng dụng công nghệ hoàn thiện giếng thông minh với thiết bị kiểm soát dòng cho giếng đa nhánh 1p

 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ BỘ MƠN KHOAN VÀ KHAI THÁC DẦU KHÍ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ HỒN THIỆN GIẾNG THƠNG MINH VỚI THIẾT BỊ KIỂM SỐT DỊNG CHO GIẾNG ĐA NHÁNH 1P INTELLIGENT WELL COMPLETION: APPLICATION OF INFLOW CONTROL DEVICES FOR MULTILATERAL WELL 1P GVHD : TS MAI CAO LÂN SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG MSSV : 1411569 TP.HCM, THÁNG - 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Số: …… /ĐHBK – ĐT NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHI KHOA BỘ MÔN HỌ VÀ TÊN NGÀNH : KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT & DẦU KHÍ : KHOAN – KHAI THÁC DẦU KHÍ : TRẦN MẠNH HÙNG : KHOAN – KHAI THÁC DẦU KHÍ MSS V LỚP ỆP : 1411569 : DC14KK Đề tài luận văn: KHẢO SÁT ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ HỒN THIỆN GIẾNG THƠNG MINH VỚI THIẾT BỊ KIỂM SỐT DỊNG CHO GIẾNG ĐA NHÁNH 1P INTELLIGENT WELL COMPLETION: APPLICATION OF INFLOW CONTROL DEVICES FOR MULTILATERAL WELL 1P Nhiệm vụ luận văn:  Hệ thống hóa tảng lý thuyết hồn thiện giếng nói chung so với giếng áp dụng kỹ thuật hồn thiện giếng thơng minh nói riêng  Khảo sát tổ hợp thiết bị hồn thiện giếng thơng minh sử dụng rộng rãi giới  Tổng hợp nguyên lý làm việc, đặc tính kỹ thuật sở thiết kế thiết bị cản dịng ICD, khoảng lập cho giếng  Đưa quy trình thiết kế đồng thời khảo sát độ bền hoạt động thiết bị ICD cho giếng hoàn thiện đặc biệt môi trường bất đồng hay giếng ngang gặp cố hiệu ứng heel – toe Ngày giao nhiệm vụ luận văn: Ngày hoàn thành luận văn: Họ tên người hướng dẫn: Nội dung yêu cầu LVTN thông qua Bộ môn khoan – Khai Thác Dầu Khí thuộc Khoa Kỹ Thuật Địa Chất & Dầu Khí Ngày ….….tháng ….….năm 2020 CHỦ NHIỆM BỘ MƠN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHÍNH (ký ghi rõ họ tên) (ký ghi rõ họ tên) PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người duyệt (chấm sơ bộ):………………………………… Đơn vị:…………………………………………………… Ngày bảo vệ:……………………………………………… Điểm tổng kết:……………………………………………… Nơi lưu trữ luận văn:……………………………………… TRẦN MẠNH HÙNG 1411569 LỜI CẢM ƠN LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn Thầy Cô Khoa Kỹ Thuật Địa Chất Dầu Khí đặc biệt thầy cô môn Bộ môn khoan – Khai Thác Dầu Khí tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trình làm luận văn Luận văn hoàn thành hướng dẫn của: Thầy TS Mai Cao Lân, giảng viên Bộ môn khoan – Khai Thác Dầu Khí, Khoa Kỹ Thuật Địa Chất Dầu Khí Em xin bày tỏ lịng biết ơn đến Thầy TS Mai Cao Lân dành công sức, thời gian hết lịng hướng dẫn tận tình, chu đáo suốt trình thực luận văn tốt nghiệp Em xin cảm ơn chị Nguyễn Thị Hoài Vy từ cơng ty PVD Baker Hughes nhiệt tình hướng dẫn cung cấp cho em kiến thức kinh nghiệm quý báu thiết bị hoàn thiện giếng thơng minh cơng ty Trong q trình làm luận văn, cố gắng, song chắn cịn nhiều thiếu sót Em mong nhận nhiều góp ý, ý kiến để luận văn hồn thiện, chỉnh chu Em xin trân trọng cảm ơn Xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực i TRẦN MẠNH HÙNG 1411569 TÓM TẮT LUẬN VĂN TÓM TẮT LUẬN VĂN Công nghệ khoan ngang đa nhánh vươn xa phát triển mạnh mẽ giới với ưu điểm tăng diện tích tiếp xúc giếng với vỉa, tận thu sản phẩm vỉa xa, hiệu thu hồi cao đặc biệt kết hợp khai thác đồng thời sản phẩm Tuy nhiên giếng thường gặp vấn đề đặc trưng sụt áp mạnh dọc theo thân ngang giếng (heel – toe effect) dẫn đến tượng lưu lượng xâm nhập cân dọc thành giếng Đây nguyên nhân trực tiếp làm lệch đáng kể ranh giới dầu – nước, dầu – khí song song với thành giếng ngang Vấn đề cải thiện nhờ cơng nghệ kiểm sốt dịng cân dựa tảng hồn thiện giếng thơng minh Hiện số mỏ Việt Nam ứng dụng cơng nghệ hồn thiện giếng thơng minh với van kiểm sốt dịng (Inflow Control Valves, ICV) Tuy nhiên độ tin cậy van chưa cao, khả hoạt động hạn chế môi trường khắc nghiệt nên thường xuyên gặp cố Bên cạnh đó, cơng nghệ hồn thiện giếng thơng minh đặc biệt với tính kiểm sốt dòng (Autonomous) Inflow Control Devices – (A) ICD cịn mẻ Việt Nam Chính mà đề tài “Khảo sát ứng dụng cơng nghệ hồn thiện giếng thơng minh với thiết bị kiểm sốt dịng cho giếng đa nhánh 1P” chọn để nghiên cứu luận văn Luận văn gồm phần sau nội dung chính: Chương 1: Chương trình bày tổng qt tảng hồn thiện giếng với khái niệm, phân loại chức Khái quát hệ thống thiết bị khai thác, phân loại hoàn thiện theo số lượng ống khai thác phương thức khai thác cho vỉa đa tầng Giới thiệu cơng nghệ hồn thiện giếng thơng minh điển hình đồng thời cập nhật cơng nghệ dịng sản phẩm cung cấp công ty dịch vụ Thơng qua ta có nhìn tổng quan cho tính hồn thiện thơng minh cải tiến mặt cơng nghệ thiết bị hồn thiện giám sát, kiểm sốt cho khoảng vỉa Chương 2: Đi sâu vào kỹ thuật kiểm sốt dịng cơng nghệ hồn thiện giếng thơng minh Khảo sát ngun lý kiểm sốt, chế, quy trình hoạt động tương ứng ii TRẦN MẠNH HÙNG 1411569 TÓM TẮT LUẬN VĂN với đối tượng nghiên cứu Tiếp tục khảo sát vào kiểm sốt dịng với thiết bị kiểm sốt dịng thụ động, chủ động, van kiểm sốt dịng hệ thống cảm biến packer Từ hướng đến sở lựa chọn loại kiểm sốt dịng phổ biến theo cơng trình nghiên cứu quốc tế Khảo sát lựa chọn loại thiết bị kiểm sốt dịng thụ động (hay cịn gọi thiết bị kiểm sốt dịng cân bằng) nhằm kiểm sốt cân lưu lượng dọc thành giếng thông số khoảng cô lập vành xuyến tối ưu Quy trình mơ thiết kế số lượng thiết bị kiểm sốt dịng thụ động Chương 3: Với cấu hình giếng đa nhánh 1P, em đưa quy trình nhằm dự báo khả khai thác đề giải pháp khắc phục tượng cân lưu lượng dọc thành giếng số yếu tố gây Từ chủ động thiết kế dựa số thiết bị, sở kiểm sốt dịng cân khảo sát Cụ thể công việc gồm ba giai đoạn chính: Giai đoạn dự báo độ phân bố lưu lượng cân dọc thành giếng, giai đoạn hai từ vấn đề đặt đánh giá thực phương án kiểm soát dòng hệ thống ngăn cách tầng vỉa cho giếng nhánh 1P Cuối giai đoạn kiểm định bền cho phép cho thiết bị đồng thời điều chỉnh thông số thiết kế chưa đạt yêu cầu đưa giải pháp cho việc ổn định thành hệ mơ hình hồn thiện kiểm sốt cát Kết luận kiến nghị Chương đánh giá việc hoàn thành mục tiêu nhiệm vụ ban đầu mà luận văn đề Hướng phát triển đề tài mặt ứng dụng phần mềm lập trình phương pháp xây dựng mơ hình khai thác gắn liền với chức ICD nhằm nâng cao tính hiệu mục tiêu thiết kế thiết bị kiểm sốt dịng phù hợp Cũng sâu khảo sát đối tượng thiết bị kiểm sốt dịng tự điều tiết, van kiểm sốt dịng nhằm mở rộng triển vọng ứng dụng cơng nghệ kiểm sốt dịng cho dự án mỏ Việt Nam tương lai iii TRẦN MẠNH HÙNG 1411569 MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN ii MỤC LỤC iv DANH SÁCH HÌNH VẼ vii DANH SÁCH BẢNG BIỂU x DANH SÁCH KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT xi DANH SÁCH THUẬT NGỮ xii MỞ ĐẦU xiv Tính cấp thiết đề tài xiv Mục đích luận văn xiv Nhiệm vụ luận văn xv Phương pháp nghiên cứu xv Ý nghĩa khoa học thực tiễn xv Tổng quan tình hình nghiên cứu xvi 6.1 Nước xvi 6.2 Trong nước xviii CHƯƠNG NỀN TẢNG VỀ HỒN THIỆN GIẾNG THƠNG MINH 1.1 Tổng quan hoàn thiện giếng 1.2 Hoàn thiện giếng truyền thống 1.2.1 Các thiết bị hoàn thiện giếng truyền thống 1.2.2 Phương thức khai thác lượng ống khai thác cho hoàn thiện giếng 1.3 Tổng quan cơng nghệ hồn thiện giếng thơng minh 1.3.1 Các cụm thiết bị hồn thiện (lower completion) điển hình 1.3.2 Hệ thống giám sát lòng giếng 11 iv TRẦN MẠNH HÙNG 1411569 MỤC LỤC 1.3.3 Hệ thống điều khiển lòng giếng 14 1.3.4 Hệ thống ngăn cách khoảng không vành xuyến, tầng sản phẩm 20 1.3.5 Các thiết bị ngăn cách tầng sản phẩm công ty dịch vụ 21 1.3.6 So sánh hồn thiện giếng thơng minh với truyền thống 22 CHƯƠNG KỸ THUẬT KIỂM SỐT DỊNG 25 2.1 Nguyên lý kiểm soát dòng 25 2.2 Cơ chế, quy trình hoạt động kiểm sốt dịng 26 2.2.1 Cơ chế quy tình thiết kế kiểm sốt dòng phản ứng (Reactive) 26 2.2.2 Cơ chế kiểm sốt dịng chủ động (proactive) 27 2.2.3 Cơ chế quy trình làm việc kiểm sốt dịng thụ động 27 Cụm thiết bị kiểm sốt dịng 28 2.3 2.3.1 Van kiểm sốt dịng ICV 28 2.3.2 Thiết bị điều khiển dòng vào (Inflow control devices – ICD) 31 2.3.3 Thiết bị kiểm sốt dịng vào tự điều tiết (Autonomous Inflow Control Device - AICD) 35 2.3.4 Packers 37 2.3.5 Hệ thống cảm biến 39 2.4 Nguyên tắc lựa chọn thiết bị 43 2.4.1 Lựa chọn loại kiểm sốt dịng cho hồn thiện giếng thông minh 43 2.4.2 Lựa chọn thiết bị kiểm sốt dịng thụ động (cân bằng) 50 2.4.3 Lựa chọn thông số thiết kế khoảng cô lập vành xuyến với packer 54 CHƯƠNG THIẾT KẾ THIẾT BỊ KIỂM SỐT DỊNG LOẠI LỖ DẪN CHO GIẾNG KHOAN ĐA NHÁNH 1P 57 3.1 Tổng quan giếng đa nhánh 1P 57 3.2 Yêu cầu thiết kế 58 3.3 Số liệu đầu vào 59 v TRẦN MẠNH HÙNG 1411569 3.4 MỤC LỤC Quy trình thiết kế thiết bị kiểm sốt dòng loại lỗ dẫn cho giếng đa nhánh 1P 60 3.4.1 Thu thập liệu từ nhánh giếng 60 3.4.2 Phân tích số liệu đầu vào để dự báo khai thác 61 3.4.3 Đánh giá trạng dự báo lựa chọn phương án thiết kế 66 3.4.4 Phân tích thiết kế đường kính lỗ dẫn dòng tương đương 66 3.4.5 Tính tốn kính cỡ lỗ dẫn dịng thiết bị ICD theo mơ hình thủy lực 69 3.4.6 Đánh giá kết thiết kế thiết bị ICD lỗ dẫn dòng 71 3.5 Khảo sát dự báo khả khai thác giếng 1P trước thiết kế 71 3.6 Phương án thiết kế kích cỡ lỗ dẫn dịng tương đương 74 3.7 Phân tích thiết kế đường kính lỗ dẫn dịng tương đương 74 3.7.1 Thiết kế kích cỡ lỗ dẫn dịng tương đương cho nhánh giếng đứng 74 3.7.2 Thiết kế kích cỡ lỗ dẫn dịng tương đương cho nhánh giếng ngang 79 Tính tốn kính cỡ lỗ dẫn dịng thiết bị ICD cho nhánh giếng 82 3.8.1 Tính tốn kính cỡ lỗ dẫn dịng thiết bị ICD cho nhánh giếng đứng 82 3.8.2 Tính tốn kính cỡ lỗ dẫn dịng thiết bị ICD cho nhánh giếng ngang 85 Đánh giá kết thiết kế ICD loại lỗ dẫn dòng cho nhánh giếng 88 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 3.8 3.9 vi TRẦN MẠNH HÙNG 1411569 DANH SÁCH HÌNH VẼ DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Phân loại hệ thống hồn thiện giếng điển hình [2] Hình 1.2 Các giai đoạn thiết kế kỹ sư hoàn thiện giếng Hình 1.3 Sơ đồ giếng phận Hình 1.4 (a) Phương thức khai thác đơn tầng (b) Phương thức khai thác gộp dòng chuỗi ống [3] Hình 1.5 (a) Kiểu hoàn thiện loại ống trung tâm (b) kiểu hoàn thiện loại hai chuỗi ống [3] Hình 1.6 Cụm thiết bị hồn thiện tiêu biểu [6] 11 Hình 1.7 Hệ thống giám sốt giếng điển hình [7] 11 Hình 1.8 Cảm biến quang Baker Hughes cảm biến quang đo áp suất, nhiệt độ cao Schlumberger [9] 14 Hình 1.9 Sơ đồ giếng đa nhánh với tính kiểm sốt dịng nhánh 15 Hình 1.10 (a) Hiệu ứng heel – toe gây tượng hình thành lưỡi nước (màu xanh lam) lưỡi khí (màu đỏ) vào cuối vịng đời vỉa (b) Hiệu trình khai thác phân đoạn giếng ngang sử dụng ICD cho vùng sản phẩm Giúp dướng dòng chảy cân qua phân đoạn giảm thiểu ngập nước, khí [10] 16 Hình 1.11 Làm đoạn đáy giếng hiệu ứng dụng ICD [11] 17 Hình 1.12 Van kiểm sốt dịng (ICV) Halliburton [13] Schlumberger [9] 19 Hình 1.13 AICD Baker Hughes bên trái AICD Halliburton bên phải [14] 20 Hình 1.14 (a) Sản phẩm packer Baker Hughes (b) Sản phẩm packer Schlumberger [9] [15] 22 Hình 1.15 So sánh hồn thiện giếng thơng thường với hoàn thiện giếng truyền thống [16] 23 Hình 2.1 (a) Giếng ngang gặp hiệu ứng heel – toe (b) Xử lý kiểm sốt dịng với ICD [17] 25 vii TRẦN MẠNH HÙNG 1411569 DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 2.2 (a) Giếng ngang qua vỉa đa độ thấm (b) Xử lý kiểm sốt dịng với ICD [17] 26 Hình 2.3 Sơ đồ cơng việc cho mơ hình phản ứng [18] 27 Hình 2.4 Sơ đồ cơng việc cho mơ hình chủ động [18] 27 Hình 2.5 Các cấu hoạt động hình dạng van [1] 29 Hình 2.6 (a) Đường dẫn đa thủy lực kiểm soát cửa trượt (b) Đường đẫn đa thủy lực tích hợp [1] 30 Hình 2.7 Van điều khiển dịng chảy hệ thứ [21] 30 Hình 2.8 (a) Cơ cấu liên kết phận van hệ (b) Cơ cấu liên kết phận làm kín van hệ thứ [21] 31 Hình 2.9 ICD loại lỗ dẫn dịng kích cỡ [23] 32 Hình 2.10 ICD loại kênh dẫn xoắn ốc [22] 34 Hình 2.11 ICD loại ống dẫn dòng [22] 35 Hình 2.12 ICD loại hỗn hợp kết hợp kênh dẫn lỗ dẫn dòng [22] 35 Hình 2.13 Kết thí nghiệm cho thấy dịng khí dịng dầu qua ICD AICD 100 m chiều dài vỉa với khoảng chênh áp khác [24] 36 Hình 2.14 Kích thước AICD với đồng xu (dưới) vị trí lắp đặt tương ứng (trên) [24] 37 Hình 2.15 Mô tả cấu tạo thiết bị [24] 37 Hình 2.16 Cấu tạo packer dãn nở tiêu biểu [25] 38 Hình 2.17 Lắp đặt cảm biến đầu nối cáp [1] 39 Hình 2.18 Cấu tạo PDG điển hình sclumberger [26] 41 Hình 2.19 Cơ chế hoạt động sợi quang cảm biến [7] 42 Hình 2.20 Ảnh hưởng độ nhớt tới hoạt động kiểm sốt AICD 44 Hình 2.21 Phân loại ICD theo cách thức kiểm sốt [22] 51 Hình 2.22 Hiệu suất dòng chảy qua ICD 54 viii 81 TRẦN MẠNH HÙNG 1411569 CHƯƠNG Hình 3.10 Đồ thị lưu lượng dọc thành giếng sau thiết kế ICD tương đương 3.8 Tính tốn kính cỡ lỗ dẫn dịng thiết bị ICD cho nhánh giếng 3.8.1 Tính tốn kính cỡ lỗ dẫn dòng thiết bị ICD cho nhánh giếng đứng  Áp dụng mơ hình thủy lực cho thiết bị ICD loại lỗ dẫn dòng kết hợp lưới lọc dài m với số số lỗ dẫn dòng tối đa 11 lỗ đường kính khơng lớn mm cho phương án giếng đứng Bước 1: Áp dụng vào mơ hình thủy lực cho thiết bị ICD lỗ dẫn dịng - Xác định sụt áp thơng qua lưới lọc Các lưới lọc thiết kế gồm thơng số chiều dài m, đường kính 5.23 inch, hình dạng khe lưới hình chữ nhật kích cỡ Bên lưới lọc ống lọc lớp dây quấn quanh ống lọc làm giảm tổng diện tích thực dòng chảy vào lưới 11% Khi mét chiều dài lưới lọc diện tích hiệu dụng tính Diện tích thực dịng chảy qua mét lưới lọc ( ) Diện tích hiệu dụng qua lưới lọc 82 TRẦN MẠNH HÙNG 1411569 CHƯƠNG Áp suất sụt giảm mơ hình dịng chảy tầng hai đĩa có khoảng cách đĩa theo công thức (3.24) - Xác định sụt áp qua ống dẫn lưới lọc (conduit) Dòng chảy dọc trục qua ống dẫn bên lưới lọc đến lỗ dẫn dịng có đơi chút phức tạp Tại điềm nút ống dẫn gần hạ nguồn phía lỗ dẫn dịng lưu lượng cộng dồn từ phía thượng nguồn lưới lọc Điều gia tăng đến đoạn cuối ống dẫn Với hình dạng tiết diện ống dẫn hình chữ nhật biên tạo lớp lưới dây quấn gờ cố định dây quấn gắn tubing Ta đưa khái niệm đường kính thủy lực sử dụng cho ống tương đương tiết diện hình trịn Thơng số kích cỡ ống dẫn 0.503 in 0.202 in Trừ biên lồi dây quấn bao kích cỡ hiệu dụng ống dẫn 0.381 in 0.202 in hay 9.7 mm 5.1 mm Bán kính thủy lực Đường kính thủy lực gấp lần bán kính thủy lực 6.69 mm Áp suất sụt giảm cho ống trịn có chảy tầng cho công thức (3.26) - Xác định sụt áp qua buồng (chamber) Tất dòng chảy chảy hội tụ buồng ICD trước tới lỗ dẫn dòng Bởi kích cỡ mặt cắt dịng chảy buồng ICD lớn nên dựa nguyên lý bernoulli chứng minh vận tốc nhỏ Nên coi sụt áp buồng ICD không đáng kể - Xác định sụt áp qua lỗ dẫn dịng Lỗ dẫn dịng có đường kính giả sử 1/8 in Với bán kính lỗ dẫn dòng 1.59 mm 83 TRẦN MẠNH HÙNG 1411569 CHƯƠNG Giả sử dịng chảy rối hồn tồn qua lỗ dẫn dịng sụt áp qua lỗ dẫn dịng từ cơng thức (3.27) Tổng sụt áp qua 5m lưới lọc ICD có tối đa 12 lỗ dẫn dòng So sánh với giá trị thiết kế sụt áp qua ICD lỗ dẫn dòng tương đương cần thay đổi giá trị bán kính lỗ dẫn dịng mơ hình cho dựa cơng cụ solver excel với kết Nhận xét với tối đa 11 lỗ dẫn dịng đường kính lỗ dẫn dịng 18.67 mm lớn so với đường kính tiêu chuẩn cho phép khoảng mm Do bất khả thi mặt chế tạo nên ta không áp dụng phương án thứ chuyển sang khảo sát phương án thứ  Áp dụng mơ hình thủy lực cho thiết bị ICD loại lỗ dẫn dòng kết hợp lưới lọc dài m với số lỗ dẫn dòng tối đa 11 lỗ đường kính khơng lớn mm cho phương án giếng đứng Bước 1: Áp dụng mơ hình thủy lực nhằm tính tốn kích thước lỗ dẫn dịng ICD Nếu thiết kế kích thước lỗ dẫn dịng tương đương sụt áp khiến sụt áp qua vùng thấm cao Ta áp dụng mơ hình ICD nozzle đặc tính phương án nhiên thay đổi đường kính lỗ dẫn dịng khoảng mm, số lỗ dẫn dòng hoạt động 11 Ta chấp nhận thiết kế với phương án Bước 2: Kiểm định vận tốc cát ăn mòn cho phép thiết bị ICD theo hai mơ hình Mơ hình 1: Vận tốc tối đa cho phép theo cơng thức (3.28) √ Ta có 84 TRẦN MẠNH HÙNG 1411569 CHƯƠNG Do nên ta phải thực số phương pháp hoàn thiện nhằm kiểm sốt cát cho thành hệ có độ cố kết trung bình hay sử dụng số dung dịch ức chế cát Sau ta chọn C = 200 √ Do nên thỏa vận tốc dòng chảy tối đa cho phép Mơ hình 2: Với tốc độ cát xâm nhập từ 20 kg/d giảm xuống 0.3 kg/d nhờ việc hoàn thiện thiết kế hạt chèn lưới lọc để ngăn sinh cát bảo vệ ICD gồm 11 lỗ dẫn dịng hoạt động đường kính lỗ dẫn dòng mm chọn Vận tốc tối đa cho phép tính theo cơng thức (3.29) √ √ √ √ Kết thu thỏa điều kiện bền kích cỡ lỗ dẫn dịng thiết bị ICD loại lỗ dẫn dòng chọn mm số lượng lỗ dẫn dòng lớn 11 ứng với phương án 3.8.2 Tính tốn kính cỡ lỗ dẫn dịng thiết bị ICD cho nhánh giếng ngang  Áp dụng mơ hình thủy lực cho thiết bị ICD loại lỗ dẫn dòng kết hợp lưới lọc dài m với số lỗ dẫn dòng tối đa 11 lỗ đường kính khơng lớn mm cho giếng ngang Bước 1: Áp dụng mô hình thủy lực nhằm tính tốn kích thước lỗ dẫn dịng ICD Nếu thiết kế kích thước lỗ dẫn dịng tương đương sụt áp khiến sụt áp qua phân đoạn thể Bảng 3.5 Ta áp dụng mơ hình ICD nozzle đặc tính đề cập nhiên thay đổi đường kính lỗ dẫn dịng theo tiêu chuẩn mm, số lỗ dẫn dòng hoạt động Bảng 3.5 Kết sụt áp phân đoạn với Phân đoạn 85 TRẦN MẠNH HÙNG 1411569 CHƯƠNG ΔPicd (psia) 53.80 53.27 52.71 52.22 51.72 51.24 50.79 50.33 49.90 Phân đoạn 10 11 12 13 14 15 16 17 18 ΔPicd (psia) 49.52 49.13 48.79 48.43 48.10 47.81 47.50 47.32 47.06 Phân đoạn 19 20 21 22 23 24 25 26 27 ΔPicd (psia) 46.80 46.67 46.47 46.23 46.14 46.05 45.99 45.89 45.85 Phân đoạn 28 29 30 31 32 33 34 35 ΔPicd (psia) 45.76 45.72 45.71 45.69 45.69 45.64 45.64 45.63 Bước 2: Kiểm định vận tốc cát ăn mòn cho phép qua thiết bị ICD theo hai mơ hình thơng số hoạt động cuối sau thiết kế ICD thể Hình 3.11 Mơ hình 1: Vận tốc tối đa cho phép cơng thức (3.28) √ Nhận thấy tồn vận tốc xâm nhập cao vận tốc cho phép nên ta phải thực phương pháp hạt chèn (gravel packer) cho thân giếng ngang nhằm kiểm soát cát tốt cho thành hệ có độ cố kết trung bình hay sử dụng số dung dịch ức chế cát Sau ta chọn C = 200 √ Khi vận tốc dòng chảy chưa đảm bảo (Bảng 3.6) Ta tiếp tục hiệu chỉnh lại đường kính lỗ dẫn dòng số lượng lỗ dẫn dòng hoạt động Sau thiết kế lại vài phân đoạn heel có giá trị lớn vận tốc cho phép chút nên ta chấp nhận thể Bảng 3.6 Mơ hình 2: Vận tốc tối đa cho phép công thức (3.29) Với tốc độ cát xâm nhập từ 20 kg/d giảm xuống 0.3 kg/d nhờ việc hoàn thiện thiết kế hạt chèn lưới lọc để ngăn sinh cát bảo vệ ICD có hoạt động Vận tốc tối đa thể Bảng 3.6 √ √ Kiểm tra thỏa mãn √ √ thỏa mơ hình 86 TRẦN MẠNH HÙNG 1411569 CHƯƠNG Bảng 3.6 thể trước sau thay đổi kích cỡ số lượng lỗ dẫn dịng hoạt động ban đầu ; Sau thiết kế lại thỏa mãn Bảng 3.6 Kết vận tốc dịng chảy thơng qua lỗ dẫn dòng trước sau thiết kế lại Q (stb/d) V1 (ft/s) V1(m/s) V2 (ft/s) V2(m/s) 755.14 38.71 11.80 27.89 8.50 751.25 38.51 11.74 27.75 8.46 747.45 38.31 11.68 27.61 8.42 743.75 38.12 11.62 27.47 8.37 740.15 37.94 11.56 27.34 8.33 736.67 37.76 11.51 27.21 8.29 733.31 37.59 11.46 27.09 8.26 730.07 37.42 11.41 26.97 8.22 726.98 37.26 11.36 26.85 8.19 724.03 37.11 11.31 26.75 8.15 721.22 36.97 11.27 26.64 8.12 718.57 36.83 11.23 26.54 8.09 716.07 36.71 11.19 26.45 8.06 713.73 36.59 11.15 26.37 8.04 711.55 36.47 11.12 26.28 8.01 709.53 36.37 11.09 26.21 7.99 707.66 36.27 11.06 26.14 7.97 705.95 36.19 11.03 26.08 7.95 704.39 36.11 11.01 26.02 7.93 702.99 36.03 10.98 25.97 7.92 701.73 35.97 10.96 25.92 7.90 700.61 35.91 10.95 25.88 7.89 699.62 35.86 10.93 25.84 7.88 698.77 35.82 10.92 25.81 7.87 698.04 35.78 10.91 25.79 7.86 697.42 35.75 10.90 25.76 7.85 696.90 35.72 10.89 25.74 7.85 87 TRẦN MẠNH HÙNG 1411569 CHƯƠNG 696.49 35.70 10.88 25.73 7.84 696.16 35.68 10.88 25.72 7.84 695.91 35.67 10.87 25.71 7.84 695.74 35.66 10.87 25.70 7.83 695.62 35.66 10.87 25.70 7.83 695.54 35.65 10.87 25.69 7.83 695.51 35.65 10.87 25.69 7.83 25.69 7.83 695.50 35.65 10.87 3.9 Đánh giá kết thiết kế ICD loại lỗ dẫn dòng cho nhánh giếng Ta thiết kế thiết bị kiểm sốt dịng loại lỗ dẫn dịng cho giếng đa nhánh 1P dựa mức sụt áp đường kính lỗ dẫn dịng tương đương Đối với giếng đứng cho vùng thấm cao đường kính lỗ dẫn dịng tính theo mơ hình thủy lực vào khoảng mm, số lỗ dẫn dòng hoạt động 11 Còn giếng ngang áp dụng ICD cho 35 phân đoạn phân đoạn 40 ft Đường kính lỗ dẫn dòng khoảng 4.35 mm, số lỗ dẫn dòng hoạt động 11 Mơ hình hồn thiện giếng kiểu hạt chèn (gravel pack) lưới lọc độ dài m để bảo vệ ICD khỏi bị tắc nghẽn kết hợp packer ngăn cách tầng khoảng 200 ft để đạt hiệu khai thác xử lý cao cho giếng nhánh ngang, ngồi cịn giảm hiệu ứng cross – flow vỉa đa độ thấm cải thiện độ phân bố lưu lượng giếng ngang gặp hiệu ứng heel – toe Kết thiết kế, lựa chọn thông số cho cụm thiết bị ICD nhánh giếng đảm bảo lưu lượng yêu cầu thiết kế 88 TRẦN MẠNH HÙNG 1411569 CHƯƠNG Hình 3.11 Đồ thị thể mức lưu lượng tính tốn đường kính lỗ dẫn dịng so với lưu lượng xâm nhập ban đầu mức lưu lượng cân dọc thành giếng 89 TRẦN MẠNH HÙNG 1411569 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Luận văn em hoàn thành mục tiêu ban đầu đề ra: - Khảo sát khả ứng dụng cơng nghệ hồn thiện giếng thơng minh cho giếng khoan đa nhánh điều kiện vỉa bất đồng đặc tính vỉa - Thực quy trình thiết kế thiết bị kiểm sốt dòng đáy giếng ICD hạn chế dòng vào vỉa thấm cao kích thích dịng vào vỉa thấm thấp Q trình tính tốn thiết kế hệ thống ICD cho giếng 1P đảm bảo thông số hoạt động theo yêu cầu, ta thấy việc áp dụng thiết bị kiểm sốt dịng nhánh có ý nghĩa quan trọng việc cân lưu lượng khai thác nhánh giếng để đảm bảo ổn định khai thác lâu dài mỏ Trong q trình thiết kế, ngồi việc xác định kích thước lỗ dẫn dịng số lượng cần lắp đặt ICD, ta cần phải lưu ý yếu tố gây ảnh hưởng đến hoạt động thiết bị vận tốc dòng chảy tối đa cho phép Trong thực tế nhiều hoạt động liên quan tới vận hành đảm bảo độ tin cậy hệ thống ta cần phải xem xét tới yếu tố độ vững thành hệ, chế độ sinh cát, độ mài mòn qua lưới lọc dòng chảy vành xuyến giếng ngang Chính vậy, để giảm thiểu hư hại nâng cao hiệu suất đáy giếng ta xem xét đưa vào mơ hình khai thác kết hợp thiết kế khoảng cô lập vành xuyến với hạt lèn sỏi, lưới lọc phù hợp cho nhánh giếng Từ kết nghiên cứu thiết bị hồn thiện giếng thơng minh, ta thấy rõ tầm quan trọng cơng nghệ hồn thiện giếng bối cảnh ngành cơng nghiệp dầu khí Việc sử dụng hệ thống hồn thiện giếng thơng minh giúp giảm thiểu can thiệp từ bề mặt đồng thời đảm bảo an tồn lao động q trình khai thác Nhận thức điều này, công ty dịch vụ hàng đầu giới không ngừng nỗ lực phát triển sản phẩm thiết bị nhằm hỗ trợ công nghệ đột phá 90 TRẦN MẠNH HÙNG 1411569 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kiến nghị: Dữ liệu sử dụng cho việc tính tốn cịn chưa phản ánh đầy đủ đặc tính vỉa giếng Bên cạnh đó, luận văn chưa đề cập đến số yếu tố liên quan đến việc thiết kế hệ thống ICD, chẳng hạn việc xem xét định lượng mơ hình cho hệ thống với tích hợp packer, chất lưu đa pha tính đến khảo sát thành phần lưu chất đặc biệt ảnh hưởng tới đặc tính hoạt động loại ICD Song song với với dựa tính hiệu mặt kỹ thuật đánh giá kinh tế dự án để định chọn loại thiết kế ICD hay nhiều loại ICD áp dụng cho tất phân đoạn Do đó, hướng phát triển cho luận văn em sâu việc đánh giá yếu tố kĩ thuật nhằm tối ưu hóa thiết kế ICD nội dung loại, phương thức thiết kế đơn đa ICD, kích cỡ tối ưu vị trí cho nhiều phân đoạn nhờ vào khảo sát mơ hình phần mềm mơ hệ thống tĩnh động thái dịng chảy, vỉa có xét tới yếu tố thời gian Từ đề suất thêm số ứng dụng kỹ thuật cho thiết bị việc kết hợp van cửa trượt tối ưu hóa khai thác độ ngập nước cao hình thành lưỡi nước Ngồi cơng nghệ kiểm sốt dịng tự điều tiết với tính vượt trội việc ngăn chặn lưu chất khơng mong muốn có độ nhớt thấp nước, khí luận văn em chưa sâu để thiết kế loại thiết bị Nên đề suất em hướng phát triển nên đem vào khảo sát ứng dụng cho thiết kế cho thiết bị van kiểm sốt dịng tự điều tiết Cuối nghiên cứu thiết kế hoàn thiện giếng tối ưu kỹ thuật kiểm sốt dịng gắn liền với cơng nghệ hồn thiện giếng thơng minh bao gồm van/thiết bị kiểm sốt, cảm biến giám sát dịng nên sâu khảo sát cho giếng, mỏ cụ thể Điển hình, việc khảo sát cơng trình nghiên cứu vỉa dầu mỏng Malaysia, giới chia sẻ nghiên cứu nội công ty dầu khí Việt Nam Để từ rút kinh nghiệm việc tối ưu thiết kế giếng hồn thiện thơng minh phù hợp đặc điểm địa chất Việt Nam tương lai 91 TRẦN MẠNH HÙNG 1411569 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] J Bellarby, Well Completion Design, Volume 56 1st editon, development in petroleum science, 2009 [2] T Jokela, " Significance of inflow control device (ICD) technology in horizontal sand," University of Stavanger, 2008 [3] H W I o P Engineering, Production Technology, 2012 [4] L Y Xu Xiaoyu, "Smart Well Technology in Daqing Oil Field," 161891-MS SPE Conference Paper, 11-14 November 2012 [5] D Mathieson, "Intelligent Well Automation - Design and Practice," 103082-MS SPE Conference Paper, 24-27 September 2006 [6] A Wilson, "Inflow-Control Device, Inflow-Control Valves Aid Kuwait's First Smart Multilateral Well," 0513-0113-JPT SPE Journal Paper, vol 65, no 05, May 2013 [7] Smart Fibres Ltd, 19 April 2020 [Online] Available: https://www.smartfibres.com/files/pdf/DPTS_Overview.pdf [8] J A.E.Ajienka, "Comparative Analysis of Permanent Downhole Gauges and their Applications ," 172435-MS SPE Nigeria Annual International Conference and Exhibition, 5-7 August 2014 [9] "www.slb.com," schlumberger, 2015 [Online] Available: https://www.slb.com/~/media/Files/completions/product_sheets/intelligent_compl etions/trfc-hd-ps.pdf [10] S K Timo Jokela, "Inflow Control Devides - Raising Profiles," Schlumberger, 92 TRẦN MẠNH HÙNG 1411569 TÀI LIỆU THAM KHẢO 2010 [Online] Available: https://www.slb.com/~/media/Files/resources/oilfield_review/ors09/win09/03_infl ow_control_devices.pdf [11] A Sunbul, "Case Histories of Improved Horizontal Well Cleanup and Sweep Efficiency with Nozzle Based Inflow Control Devices (ICD) in Sandstone and Carbonate Reservoirs," 120795-MS SPE Conference Paper, 10-12 May 2008 [12] "www.bakerhughes.com," 2010 [Online] Available: https://assets.www.bakerhughes.com/system/f5c1b07101b7aeb64174322aad7a65c 1_30573t-flowcontrol_catalog-1210.pdf [13] "http://www.halliburton.com," halliburton, 2017 [Online] Available: http://www.halliburton.com/public/wd/contents/Data_Sheets/web/H06970_hs_seri es_icv.PDF [14] "www.bakerhughes.com," 2017 [Online] Available: https://assets.www.bakerhughes.com/system/a0/5050002c3b11e7906e6128dd2e7 2b8/EQUALIZER_LIFT_ov.pdf [15] "www.bakerhughes.com," 2012 [Online] Available: https://assets.www.bakerhughes.com/system/96599d804d94403e9215de5516d322 ef/pdfs/pdf/15056-Packer-Systems_Catalog-web.pdf [16] J S (WellDynamics), "Comparison of Downhole Control System Technologies for Intelligent Completions," 147547-MS SPE Society of Petroleum Engineers, 15-17 November 2011 [17] Halliburton, "Equiflow inflow control devices and equiflow inject system," 2009 [Online] [18] I B S K G.A Carvajal, "A Smart Flow for SmartWells: Reactive and Proactive Modes," 167821-MS SPE Conference Paper, 1-3 April 2014 93 TRẦN MẠNH HÙNG 1411569 TÀI LIỆU THAM KHẢO [19] S A.-S Polina Minulina, "The Design, Implementation and Use of Inflow Control Devices for Improving the Production Performance of Horizontal Wells," 157453MS SPE Conference Paper, 14-16 May 2012 [20] F T Al-khelaiwi, "Advanced Sand-Face Completion Design and Application in Gas and Gas-Condensate Fields," 133603-MS SPE Society of Petroleum Engineers, 18-20 October 2010 [21] J U Rahman, "Second Generation Interval Control Valve (ICV) Improves Operational Efficiency and Inflow Performance in Intelligent Completions," 150850-MS SPE Conference Paper, 20-22 February 2012 [22] H.-E B Torbergsen, "Application and Design of Passive Inflow Control Devices on the Eni Goliat Oil Producer," University of Stavanger , 2010 [23] B S Aadnoy, "Analysis of Inflow Control Devices," 122824-MS SPE Society of Petroleum Engineers, 8-11 September 2009 [24] B H Haavard Aakre, "Smart Well With Autonomous Inflow Control Valve Technology," 164348-MS SPE Conference Paper, 10-13 March 2013 [25] G P Kennedy, "The Use of Swell Packer's as a Replacement and Alternative to Cementing," 95713-MS SPE Conference Paper, 9-12 October 2005 [26] J Eck, "Downhole Monitoring: The story so far," schumberger, [Online] Available: https://www.slb.com/~/media/Files/resources/oilfield_review/ors99/win99/pages2 0_33.pdf [27] F T A.-K Vasily M Birchenko, "Advanced Wells: How To Make a Choice Between Passive and Active Inflow-Control Completions," 115742-MS SPE Conference Paper, 21-24 September 2008 94 TRẦN MẠNH HÙNG 1411569 TÀI LIỆU THAM KHẢO [28] P G ( H A P Ltd), "Design, Analysis, and Diagnostics for Passive Inflow Control Devices with Openhole Packer Completions," 20348-MS OTC Conference Paper, 3-6 May 2010 [29] h H A k A Ayesha Al Marzooqi, "Wellbore segmentation using inflow control devides: Design and Opstimisation Process," Abu Dhabi International Petroleum Exhibition and Conference, 1-4 November 2010 [30] M Tabatabaei, "A New Method To Predict Performance of Horizontal and Multilateral Wells," 13122-MS IPTC Conference Paper, vol 26, no 01, 7-9 December 2009 [31] F T M Al-Khelaiwi, "A comprehensive approach to the design of advanced well completions," Heriot-Watt University, Edinburgh, Scotland, UK, 2013 95 ... thơng minh mà đề tài: “KHẢO SÁT ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ HỒN THIỆN GIẾNG THƠNG MINH VỚI THIẾT BỊ KIỂM SỐT DỊNG CHO GIẾNG ĐA NHÁNH 1P? ?? chọn để nghiên cứu luận văn Mục đích luận văn - Khảo sát khả ứng dụng. .. V LỚP ỆP : 1411569 : DC14KK Đề tài luận văn: KHẢO SÁT ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ HỒN THIỆN GIẾNG THƠNG MINH VỚI THIẾT BỊ KIỂM SỐT DỊNG CHO GIẾNG ĐA NHÁNH 1P INTELLIGENT WELL COMPLETION: APPLICATION OF... vươn xa hoàn thiện giếng với tính giám sát, kiểm sốt linh hoạt thông qua van hoạt động khoảng vỉa khai thác Hoàn thiện giếng gọi hoàn thiện giếng thông minh chứng minh ưu việt công tác quản lý