Hoàn thiện hiệu suất làm việc của dung dịch ultradril trong giếng khoan xiên thuộc địa tầng mioxen hạ mỏ nam rồng đồi mồi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẶNG VĂN KIÊN HOÀN THIỆN HIỆU SUẤT LÀM VIỆC CỦA DUNG DỊCH ULTRADRIL TRONG GIẾNG KHOAN XIÊN THUỘC ĐỊA TẦNG MIOXEN HẠ MỎ NAM RỒNG - ĐỒI MỒI Chuyên ngành: Kỹ thuật khoan, khai thác & công nghệ dầu Mã số: 605350 LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp.HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2014 Cơng trình hồn thành tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học: TSKH Trần Xuân Đào Cán chấm nhận xét 1: TS Đỗ Quang Khánh Cán chấm nhận xét 2: TS Nguyễn Hữu Chinh Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 25 tháng 07 năm 2014 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Chủ tịch Hội đồng: TS Mai Cao Lân Thư ký Hội đồng: TS Tạ Quốc Dũng Ủy viên phản biện 1: TS Đỗ Quang Khánh Ủy viên phản biện 2: TS Nguyễn Hữu Chinh Ủy viên Hội đồng: TSKH Trần Xuân Đào Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA……………… ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Đặng Văn Kiên .MSHV: 12370791 Ngày, tháng, năm sinh: 13/9/1984 .Nơi sinh: Nam Định Chuyên ngành: Kỹ thuật khoan, khai thác & cơng nghệ dầu khí Mã số : 605350 I TÊN ĐỀ TÀI: HOÀN THIỆN HIỆU SUẤT LÀM VIỆC CỦA DUNG DỊCH ULTRADRIL TRONG GIẾNG KHOAN XIÊN THUỘC ĐỊA TẦNG MIOXEN HẠ MỎ NAM RỒNG – ĐỒI MỒI II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu hiệu suất làm việc hệ dung dịch Ultradril với dùng dịch truyền thống Vietsovpetro; Nghiên cứu đánh giá hiệu suất làm việc hệ dung dịch Ultradril địa tầng Mioxen hạ mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi; Thí nghiệm để tìm đơn pha chế phù hợp cho khoảng khoan giếng khoan mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TSKH Trần Xuân Đào Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA….……… (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em muốn gửi tới thầy Trần Xuân Đào lời cảm ơn sâu sắc nhất, học viên từ chuyên ngành khác chuyển qua thiếu nhiều kiến thức chun mơn chưa có kinh nghiện thực tiễn, Thầy nhiệt tình ân cần bảo Em xin cảm ơn thầy Mai Cao Lân – chủ nhiệm mơn khoan khai thác dầu khí, tạo điều kiện tốt cho em thực hoàn thành luận văn Cảm ơn anh Huỳnh Văn Tế - trợ lý giáo vụ SDH em Nguyễn Ngọc Thanh Tuyền – thư ký môn khoan khai thác dầu khí giúp đỡ nhiều mặt thủ tục hành tham khảo tài liệu môn Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ của: Chú Lê Quang Nhạc – Giám đốc xí nghiệp khoan & sửa giếng Liên Doanh Việt Nga Vietsovpetro; Chú Đinh Quang Hùng – trưởng phòng Phòng tổ chức cán xí nghiệp khoan & sửa giếng Liên Doanh Việt Nga Vietsovpetro; Chú Hồng Hồng Lĩnh – trưởng phịng Phịng dung dịch xí nghiệp khoan & sửa giếng Liên Doanh Việt Nga Vietsovpetro Đã cho phép tạo điều kiện tốt cho em thực tập làm thí nghiệm thu thập tài liệu Em xin cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình Nguyễn Thanh Liêm, Đặng Việt Hà, Bùi Văn Thơm tập thể nhân viên phòng dung dịch khoan – Liên Doanh Việt Nga Vietsovpetro; ks Trần Ngọc Doanh – nhân viên phòng địa chất; ks Lê Quang Cường – nhân viên Phịng cơng nghệ khoan q trình em thực nghiệm thu thập tài liệu Liên Doanh Việt Nga Vietsovpetro Ngoài em xin cảm ơn giúp đỡ quý báu lãnh đạo tập thể công ty CP Địa Chất Nam Bộ, tạo điều kiện tốt cho em thời gian học tập thực luận văn Tp.Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng năm 2014 Học viên Đặng Văn Kiên Mục Lục Nhiệm Vụ Lời cảm ơn Mở Đầu TỔNG QUAN .8 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỊA TẦNG KHU VỰC .8 1.1.1 Cấu trúc địa chất mỏ 1.1.2 Địa tầng .10 1.1.3 Kiến tạo 11 1.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA TẦNG MIOXEN HẠ TẠI MỎ NAM RỒNG – ĐỒI MỒI 15 1.3 CÔNG TÁC KHOAN VÀ CÁC HỆ DUNG DỊCH KHOAN ĐƯỢC VIETSOVPETRO SỬ DỤNG 15 1.3.1 Những phức tạp thường xảy trình khoan mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi [21] 15 1.3.2 1.4 Những hệ dung dịch Vietsovpetro sử dụng [1] 19 HỆ DUNG DỊCH ULTRADRIL VÀ CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ HỆ DUNG DỊCH ULTRADRIL TRONG KHU VỰC VÀ TẠI MỎ NAM RỒNG - ĐỒI MỒI 33 1.4.1 Hệ dung dịch Ultradril 33 1.4.2 Những đặc trưng hệ dung dịch Ultradril [11] 33 1.4.3 Những lợi ích mà hệ dung dịch Ultradril đem lại [11] .33 1.4.4 Các chế ức chế sét hệ dung dich Ultradril [11] .35 1.4.5 Những hóa phẩm ức chế sét hệ dung dịch Ultradril .38 1.4.6 Những nghiên cứu hệ dung dịch Ultradril 44 CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU .47 2.1 TÍNH CHẤT VÀ CHỨC NĂNG CỦA DUNG DỊCH TRONG KHOAN 47 2.1.1 Tỉ trọng dung dịch 47 2.1.2 Độ nhớt phễu (Marsh) 47 2.1.3 Độ nhớt dẻo (PV) 48 2.1.4 Ứng suất cắt động (YP) .49 2.1.5 Ứng suất trượt tĩnh (độ bền Gel) 50 2.1.6 Độ thải nước B (FL) 50 2.1.7 Phần trăm pha rắn .52 2.1.8 Chỉ số pH 52 2.1.9 Hàm lượng K+ 53 2.1.10 Chức dung dịch khoan 53 2.2 CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỂ NÂNG CAO KHẢ NĂNG ỨC CHẾ SÉT [1] 55 2.2.1 Cơ chế ức chế muối đơn hóa trị 55 2.2.2 Ức chế ion đa hóa trị 56 2.2.3 Cơ chế ức chế hóa phẩm pha lỗng 57 2.2.4 Cơ chế ức chế polymer cao phân tử 58 2.3 CƠ CHẾ TẢI MÙN KHOAN 58 2.4 NHỮNG NGUYÊN NHÂN CHỦ YẾU GÂY MẤT ỔN ĐỊNH THÀNH GIẾNG KHOAN [1] 60 2.4.1 Sự trương nở sét 60 2.4.2 Mất cân áp suất 61 2.4.3 Các giếng khoan ngang khoan xiên với góc nghiêng lớn .62 2.4.4 Thành phần cấu trúc sét – số tác nhân quan trọng ảnh hưởng đến độ ổn định thành hệ sét .63 2.5 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU SUẤT LÀM VIỆC CỦA DUNG DỊCH .76 2.6 HỆ THỐNG LÀM SẠCH DUNG DỊCH KHOAN [1] 83 HOÀN THIỆN HIỆU SUẤT LÀM VIỆC CỦA DUNG DỊCH ULTRADRIL TRONG ĐỊA TẦNG MIOXEN HẠ THUỘC MỎ NAM RỒNG - ĐỒI MỒI 88 3.1 ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA CÁC HỆ DUNG DỊCH FCL-AKK, KCL-GLYCOL VÀ ULTRADRIL 91 3.1.1 Hệ dung dịch FCL/AKK .91 3.1.2 Hệ dung dịch KCL/glycol 92 3.1.3 Hệ dung dịch Ultradril 94 3.2 ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT LÀM VIỆC CỦA HỆ DUNG DỊCH KCL/GLYCOL VÀ HỆ DUNG DỊCH ULTRADRIL KHI KHOAN Ở ĐỊA TẦNG MIOXEN HẠ 99 3.3 ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT LÀM VIỆC CỦA HỆ DUNG DỊCH ULTRADRIL Ở KHOẢNG KHOAN 12 ¼” TRONG ĐỊA TẦNG MIOXEN HẠ MỎ ĐỒI MỒI 105 3.4 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 116 KẾT LUẬN .133 TÀI LIỆU THAM KHẢO .134 LÝ LỊCH KHOA HỌC Mở Đầu Tính cấp thiết đề tài Hiện việc áp dụng công nghệ vào khoan để nâng cao hiệu quả, giảm giá thành việc làm thường xuyên cần thiết Trong phải kể đến việc áp dụng hệ dung dịch tiên tiến để giảm thời gian khoan, giảm nguy xảy phức tạp, giảm ô nhiễm mơi trường giảm chi phí sản xuất, hệ dung dịch Ultradril có tất ưu điểm Việc sử dụng hệ dung dịch Ultradril Việt Nam năm 2003, hệ dung dịch tin dùng rộng rãi Việt Nam Do việc sử dụng hệ dung dịch Ultradril địi hỏi phải có đội ngũ kỹ sư, công nhân lành nghề, trang thiết bị xử lý dung dịch tiên tiến có khả tái sử dụng dung dịch cao đảm bảo tính ưu việt kinh tế Với sở trang thiết bị chưa phù hợp với hệ dung dịch Ultradril, nên việc áp dụng hệ dung dịch Ultradril vào giếng khoan khoảng địa tầng phức tạp Liên Doanh Việt Nga – VietSovpetro hạn chế Những phức tạp trình khoan thường xảy đoạn khoan 12 1/4” thuộc địa tầng Bạch Hổ tốn khó hệ dung dịch khoan mà Vietsovpetro thường sử dụng Chính nên việc nghiên cứu giải pháp để sử dụng hệ dung dịch Ultradril khoảng khoan phức tạp giếng khoan Vietsovpetro đạt hiệu cao yêu cầu cấp thiết đặt Mục đích, đối tượng, phạm vi phương pháp nghiên cứu Mục đích đề tài hoàn thiện hiệu suất làm việc dung dịch Ultradril giếng khoan xiên thuộc địa tầng Mioxen hạ mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi Đối tượng nghiên cứu đề tài hệ dung dịch Ultradril sử dụng đoạn khoan 121/4” địa tầng Mioxen hạ điệp Bạch Hổ Phạm vi nghiên cứu đề tài địa tầng Mioxen hạ điệp Bạch Hổ mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi Phương pháp nghiên cứu tổng hợp, phân tích tài liệu, làm thí nghiệm; Luận điểm bảo vệ Đánh giá hiệu suất làm việc hệ dung dịch Ultradril khoảng khoan 12 ¼” địa tầng Mioxen hạ mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi; Hoàn thiện quy trình pha chế dung dịch Ultradril nhằm nâng cao hiệu suất làm việc dung dịch với lượng hao tổn hoá phẩm hợp lý Ý nghĩa khoa học thực tiễn Ý nghĩa khoa học: xây dựng quy trình pha chế dung dịch Ultradril phù hợp cho địa tầng Bạch Hổ khu mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi Kết đạt sử dụng cho tất giếng khoan sử dụng dung dịch Ultradril Ý nghĩa thực tiễn: nâng cao hiệu áp dụng dung dịch Ultradril giếng khoan Vietsovpetro điều kiện nay, nâng cao khả kiểm soát chức dung dịch trình khoan, làm tiền đề để xây dựng hệ thống kiểm sốt pha rắn q trình khoan ưu việt Cấu trúc luận văn Luận văn gồm phần sau đây: Phần mở đầu: tính cấp thiết; mục đích, đối tượng, phạm vi, phương pháp nghiên cứu, luận điểm bảo về, ý nghĩa đề tài Chương 1: Tổng quan địa tầng khu vực, công tác khoan, hệ dung dịch sử dụng, hệ dung dịch Ultradril cơng trình nghiên cứu hệ dung dịch Ultradril khu vực mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi; Chương 2: Cơ sở lý thuyết phục vụ cho nghiên cứu tính chất chức dung dịch khoan, chế ức chế sét, chế tải mùn rửa mùn khoan; Chương 3: Hoàn thiện hiệu suất làm việc dung dịch Ultradril giếng khoan xiên thuộc địa tầng Mioxen hạ mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi: so sánh hiệu suất làm việc hệ dung dịch FCL/AKK với KCl/glycol Ultradril; so sánh hiệu suất làm việc giếng khoan dùng hệ dung dịch Ultradril; trình bày phân tích kết thí nghiệm Chương 4: Kết luận dung dịch Nhưng kết pha trộn theo đơn pha chế số lại cho thấy độ nhớt thông số dung dịch có thay đổi lớn, điều cho thấy đặc tính hóa phẩm pha trộn trước có tác động khơng nhỏ tới đặc tính hóa phẩm pha trộn sau Sự thay đổi có có tương tác ion mang điện trái dấu dung dịch đặc biệt polymer, khó để xác định mức độ tương tác chúng Ở đơn pha chế thứ 3, thông số dung dịch tăng lên nhiều, đặc biệt độ nhớt, điều chứng tỏ dung dịch bị đặc lại Để hiểu rõ vấn đề này, đơn pha chế dung dịch khác thực với thứ tự pha trộn hóa phẩm hồn tồn giống với đơn pha chế số 3, khác chỗ đơn pha chế có điều chỉnh giảm nồng độ hóa phẩm Ultrahib, Ultracap Ultrafree đồng thời có khác nồng độ hóa phẩm Duovis MI-PAC-UL Quy trình thí nghiệm đơn pha chế số 3.1, 3.2 3.3 tiến hành tương tự đơn pha chế theo thứ tự hàm lượng bảng 3.18 Bảng 3.18: Đơn pha chế dung dịch Ultradril số 3.1, 3.2 3.3 Thứ tự pha trộn hóa phẩm 10 Đơn số 3.1 Tên hóa phẩm Hàm lượng Đơn số 3.2 Tên hóa phẩm Nước Nước 1000 ml ngọt 0,8 g Soda ash Soda ash 7g Ultracap Ultracap Ultrafree 10 ml Ultrafree 26 ml Ultrahib Ultrahib 100 g KCl KCl 2g Duovis Duovis MIMI8g PAC-UL PAC-UL 10 g Soltex Soltex CaCO3 CaCO3 40 g M M Hàm lượng 1000 ml 122 0,8 g 7g 10 ml 26 ml 100 g 3g 12 g 10 g 40 g Đơn số 3.3 Thời gian khuấy trộn (phút) Tên hóa phẩm Hàm lượng Nước Soda ash Ultracap Ultrafree Ultrahib KCl Duovis MIPAC-UL Soltex CaCO3 M 1000 ml 0,8 g 7g 10 ml 26 ml 100 g 4,5 g 3 10 14 g 10 g 40 g - 11 Biocide ml ml Biocide Biocide ml Ở ba đơn pha chế khơng có thay đổi thứ tự pha trộn hóa phẩm, có thay đổi nồng độ hóa phẩm Duovis MI-PAC-UL, nồng độ hóa phẩm Ultracap, Ultrafree Ultrahib nhỏ nồng độ ba đơn pha chế trước kết đạt phản ánh rõ mối quan hệ hóa phẩm với Sau pha trộn xong dung dịch ủ khoảng khuấy lại gia nhiệt lên 50oC để tiến hành phép đo Kết thu thông số dung dịch bảng 3.19 Bảng 3.19: Kết thí nghiệm đơn pha chế số 3.1, 3.2 3.3 Thông số FV pH SG 6-rpm Gel 1' Gel 10' API FL YP PV Đơn số 3.1 27 1,085 3 7,3 12 13 Đơn số 3.2 49 1,085 7 5,6 25 23 Đơn số 3.3 195 1,085 15 14 17 5,8 52 30 Kết cho thấy có biến đổi rõ ràng thông số dung dịch, giảm nồng độ Duovis MI-PAC-UL đơn pha chế số 3.1 độ nhớt giảm, thông số lưu biến dung dịch giảm theo, đồng thời độ thải nước tăng lên; nồng độ Duovis MI-PAC-UL đơn pha chế số 3.2 với đơn pha chế số độ nhớt thông số lưu biến lại gần với thông số đơn số có độ thải nước cao chút; cịn đơn pha chế số 3.3 nồng độ Duovis MI-PAC-UL tăng lên lớn đơn pha chế số thấy dung dịch bị đặc đơn pha chế số thông số dung dịch tương tự đơn pha chế số khác độ thải nước cao nhiều so với đơn pha chế số 123 Điều lần khẳng định hóa phẩm pha trộn trước có ảnh hưởng lớn đến hóa phẩm pha trộn sau, cụ thể đơn pha chế này, nồng độ đặc biệt chất hóa phẩm Ultracap, Ultrafree Ultrahib có tác động lớn đến ứng xử hóa phẩm pha trộn sau Duovis, MI-PAC-UL Soltex Bảng 3.20: So sánh thông số đơn số 1, số 3.2, số số 3.3 Thông số Đơn số Đơn số 3.2 Đơn số Đơn số 3.3 FV 48 49 205 195 pH 9 9 SG 1,085 1,085 1,085 1,085 6-rpm 7 15 15 Gel 1' 7 14 14 Gel 10' 8 18 17 API FL 5,3 5,6 3.65 5,8 YP 25 25 50 52 PV 21 23 34 30 Từ đơn pha chế số 1, đơn pha chế số 3.2, đơn pha chế số đơn pha chế số 3.3 cho thấy dung dịch bị giảm nồng độ hóa phẩm Ultracap, Ultrahib Ultrafree dung dịch bị pha lỗng làm giảm độ nhớt tính chất lưu biến hệ dung dịch - điều có ý nghĩa thực tiễn sản xuất hệ dung dịch Ultradril khơng có chất pha lỗng Kết thí nghiệm mẫu dung dịch Ultradril với nồng độ, hóa phẩm pha chế, điều kiện thiết bị đo, khác thứ tự pha chế (đơn số 1, số số 3) cho thơng số dung dịch khác Cộng thêm biết đổi đặc tính dung dịch giữ nguyên nồng độ thành phần thay đổi thứ tự pha trộn làm cho việc áp dụng hệ dung dịch thêm linh hoạt cho khoảng khoan khác nhau, phần hoàn thiện nhằm nâng cao hiệu suất làm việc hệ dung dịch Việc kiểm soát ứng xử hệ dung dịch thi công quan trọng, hệ dung dịch bị nhiễm bẩn nước thành hệ, mùn khoan đồng thời tiêu tốn lượng hóa phẩm cho việc ức chế thành hệ sét, tạo lớp vỏ bùn giữ ổn định thành 124 hệ, bám dính vào thiết bị tách mùn khoan mùn khoan, hao hụt dung dịch dung dịch vào thành hệ dung dịch bị thất thoát bề mặt, … tất trường hợp làm cho thơng số dung dịch thay đổi, làm suy giảm vai trò dung dịch, dung dịch phải thêm hóa phẩm để phục hồi thơng số dung dịch Với kết nghiên cứu giúp hiểu rõ ứng xử dung dịch nói xác hiểu rõ mối quan hệ hóa phẩm hệ dung dịch điều giúp khôi phục thơng số dung dịch cách xác an toàn Hệ dung dịch Ultradril dễ pha trộn việc kiểm sốt hoạt động phức tạp, dung dịch khơng có hóa phẩm pha lỗng, khó xử lý xảy dung dịch Do việc hiểu rõ ứng xử dung dịch góp phần xử lý tốt phức tạp nói trên, đặc biệt phức tạp độ nhớt gây Như nêu chương 2, độ nhớt dung dịch có tầm quan trọng lớn việc vận chuyển rửa mùn khoan, độ nhớt cao khả giữ mùn khoan trạng thái lơ lửng tốt khả vận chuyển mùn khoan cao; độ nhớt thấp khả rửa mùn khoan tăng lên giúp tăng tốc độ khoan học [19] Hình 3.25: Tương quan độ nhớt dẻo ROP 125 Khi giảm độ nhớt dẫn đến tăng ROP, điều có giảm độ nhớt tăng lực va đập thủy lực dẫn đến đất đá choòng phá vỡ nhanh tốc độ vận chuyển mùn khoan đẩy lên nhanh Nhưng tải trọng lên choòng khoan lớn hay tốc độ khoan nhanh thành hệ giếng khoan giòn dẫn đến hạt mùn khoan tạo với kích thước lớn, để vận chuyển mùn khoan tránh lắng đọng mùn khoan nhanh cần phải tăng độ nhớt hệ dung dịch Khi khoan khoảng khoan cần chế độ chảy tầng cần độ nhớt khác, khoan qua khoảng khoan cần chế độ chảy rối cần độ nhớt khác để ln tận dụng hết công suất máy bơm tăng khả rửa mùn khoan tăng khả vận chuyển mùn khoan Đối với giếng khoan xiên có góc nghiêng nhỏ, khả vận chuyển mùn khoan khoảng khơng vành xuyến đơn giản hơn, nguy sa lắng hạt mùn khoan (nói cách khác khoảng cách mà hạt mùn khoan tiếp xúc với thành giềng khoang xa hơn) mùn khoan bị tích tụ Hình 3.26: Vận chuyển mùn khoan giếng khoan xiên góc nghiên nhỏ Vậy nên đoạn thân giếng thường dung dịch khoan thiết kế với độ nhớt thấp để tăng tốc độ rửa mùn khoan 126 Còn khoản khoan xiên có góc nghiêng lớn khoảng khoan ngang, khoảng cách từ hạt mùn khoan tới thành giếng khoan gần hơn, nên tốc độ sa lắng mùn khoan nhanh nhiều, dẫn đến mùn khoan dễ bị tích tụ Hình 3.27: Vận chuyển mùn khoan giếng khoan xiên góc nghiêng lớn Trong trường hợp này, hệ dung dịch khoan phải cần thiết kế với độ nhớt cao để đảm bảo hạt mùn khoan trạng thái lơ lửng tốt nhất, giảm vận tốc trượt hạt (Vsl) Do dung dịch phải thiết kế cho phù hợp Còn trường hợp khoan động đáy, chuỗi cần khoan trượt theo thành giếng khoan, khiến khoảng khơng vành xuyến hình dạng phức tạp gây bất lợi cho việc vận chuyển mùn khoan dễ gây tượng kẹt vi sai kẹt lỗ khóa, hệ dung dịch khoan phải thiết kế cho phù hợp với trường hợp Hình 3.28: Một số tượng kẹt cần khoan 127 Trong trường hợp địa tầng Mioxen hạ mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi (bảng 1.1), thạch học địa tầng chủ yếu sét kết xem kẹp cát kết, đơi chỗ có phiến sét việc kiểm sốt chặt chẽ tính chất dung dịch khoan quan trọng Đặc biệt khả kiểm soát rửa sạch, vận chuyển mùn khoan khoảng không vành xuyến giếng khoan xiên góc nghiêng lớn đoạn khoan ngang vô quan trọng Nếu khơng xảy tích tụ mùn khoan dẫn đến cố nghiêm trọng lường hết Để làm điều việc kiểm sốt độ nhớt dung dịch khoan đoạn khoan (ứng với thành phần thạch học) phải chặt chẽ, đoạn khoan cần có độ nhớt phù hợp để đảm bảo việc vận chuyển rửa mùn khoan hố khoan tốt Việc kiểm sốt độ nhớt cịn quan trọng khoan qua thành hệ sét hoạt tính cao keo sét xâm nhập vào dung dịch khoan làm keo đặc dung dịch khoan, khiến vận tốc dòng dung dịch giảm, ROP giảm, nguy xảy cố cao, lúc cần phải giảm nồng độ chất rắn tỉ trọng thấp pha lỗng dung dịch Vì việc tận dụng thay đổi linh hoạt cấu tạo liên kết hóa phẩm hệ dung dịch Ultradril cịn góp phần vào việc làm tăng ổn định thành hệ sét, tăng khả tiếp xúc hóa phẩm ức chế với bề mặt sét làm tăng khả ức chế sét dung dịch làm giảm phân tán sét vào dung dịch; đồng thời dễ dàng đưa chất bít nhét dung dịch vào vị trí vi khe nút nhanh nhất, giảm thiểu dung dịch, giảm thiểu phức tạp xảy khoan sập lở thành giếng khoan, kẹt cần khoan nhiễm bẩn thành hệ Kết nghiên cứu cịn cho phép tăng khả kiểm sốt hiệu suất làm việc hệ thống tách lọc pha rắn Bởi độ nhớt dung dịch khoan cao tốc độ dung dịch chảy qua sàn rung chậm dễ gây bít nhét lỗ sàng rung khả tách cát, bụi khỏi dung dịch khó chậm nhiều, cần phải giảm độ nhớt giữ ổn định dung dịch 128 Thơng thường việc pha lỗng dung dịch dùng hóa phẩm với dung dịch FCL/AKK dùng FCL, CMC – LV để pha lỗng; cịn hệ dung dịch KCl/glycol phải dùng axit citric Xanvis để pha lỗng,…; cịn hệ dung dịch Ultradril việc pha lỗng dung dịch khó Cho nên kết nghiên cứu cho phép điều chế linh hoạt hệ dung dịch Ultradril với nồng độ thành phần hóa phẩm cho thông số dung dịch phù hợp với yêu cầu cụ thể Đây thành công lớn việc ứng dụng làm chủ hệ dung dịch nhằm khai thác tối đa ưu điểm hệ dung dịch Ultradril đồng thời giảm thiểu giá thành hóa phẩm chi phí vận hành Vậy với khả hệ dung dịch Ultradril, thiết kế thông số dung dịch khoan cho giếng khoan, đoạn khoan khác sử dụng thứ tự pha trộn khác với lượng hóa phẩm tùy đơn pha chế để có thơng số dung dịch theo yêu cầu Dựa vào kết đạt khả pha trộn linh hoạt hệ dung dịch Ultradril với phân tích tầm quan trọng độ nhớt trường hợp khoan, địa tầng khác đưa quy trình pha trộn dung dịch Ultradril cho khoan với khoảng thay đổi độ nhớt rộng mà không tiêu tốn thêm hóa phẩm sau: Dung dịch pha trộn vào bể chứa (thường loại 30 50 m3) với nước biển (hoặc nước ngọt) theo thứ tự pha trộn từ xuống - Rửa bể chứa, máng tuần hồn thùng rót; - Bơm nước biển vào bể chứa; - Cho Soda ash với hàm lượng đủ để làm mềm nước cứng, trì pH khoảng – 10 khuấy (khoảng phút/1 bao); - Cho Ultracap vào khuấy (khoảng phút/1 bao) hàm lượng tùy thuộc vào địa tầng khoan qua; - Cho Ultrafree vào khuấy (khoảng 10 phút/1 phuy) hàm lượng tùy thuộc vào địa tầng; - Cho Ultrahib vào khuấy (khoảng 10 phút/1 phuy) hàm lượng tùy thuộc vào hàm lượng sét địa tầng khoan qua; 129 - Cho KCl vào khuấy (khoảng 45 phút/tấn) tùy vào lượng sét địa tầng khoan qua; - Cho từ từ Duovis vào khuấy (khoảng 10 phút/1 bao) với hàm lượng tính tốn theo hàm lượng Ultracap, Ultrahib Ultrafree; - Lấy dung dịch bể đem kiểm tra thông số dung dịch (độ nhớt, tỷ trọng, độ thải nước, …) để hiệu chỉnh hàm lượng Duovis; - Cho MI-PAC-UL vào khuấy (khoảng phút/1 bao) hàm lượng phụ thuộc vào yêu cầu độ thải nước; - Cho Soltex vào khuấy (khoảng phút/1 bao) hàm lượng tùy thuộc vào đặc điểm địa tầng; - Cho CaCO3 vào khuấy (khoảng phút/1 bao) hàm lượng tùy thuộc vào địa tầng; - Cho Biocide vào khuấy (khoảng phút /1 can) với hàm lượng khoảng 0,1% thể tích; - Lấy mẫu từ bể pha trộn kiểm tra thông số dung dịch, sau tùy vào độ nhớt, độ thải nước, tỉ theo yêu cầu mà cho thêm Duovis, MI-PAC-UL chất điều chỉnh tỉ trọng cho phù hợp - Sau đạt thơng số kỹ thuật bơm dung dịch sang bể chứa dung dịch khuấy trộn Với quy trình pha trộn trên, địa tầng khoan xác định hàm lượng Ultracap, Ultrafree, Ultrahib, KCl, Soltex CaCO3 định việc pha trộn hóa phẩm chủ yếu điều chỉnh độ nhớt độ thải nước theo Duovis MI-PACUL cho phù hợp, điều chỉnh độ nhớt cần lưu ý nên tăng hàm lượng Duovis theo lượng nhỏ Từ quy trình pha chế cho phép kiểm sốt lượng hao hụt hóa phẩm ức chế Ultracap, Ultrahib Ultrafree, hóa phẩm ức chế bị hao hụt trình ức chế độ nhớt dung dịch giảm (dung dịch bị pha loãng), điều quan trọng để kiểm sốt cố khoan 130 Tóm lại, kết nghiên cứu góp phần làm hồn thiện quy trình pha trộn hệ dung dịch Ultradril việc thay đổi thứ tự pha trộn hóa phẩm, đưa quy trình pha trộn hóa phẩm với độ nhớt thay đổi khoảng rộng mà khơng làm tiêu tốn thêm hóa phẩm Kết nghiên cứu áp dụng vào thực tiễn nhằn tăng hiệu kinh tế áp dụng hệ dung dịch Ultradril vào giếng khoan, khoảng khoan cụ thể Cho phép hiểu rõ hệ dung dịch Ultradril làm cho việc áp dụng dung dịch cách dễ dàng, linh hoạt hiệu Nâng cao khả kiểm soát ứng xử dung dịch trình khoan \ 131 CHƯƠNG 132 KẾT LUẬN Luận văn hoàn thành nhiệm vụ ban đầu đạt ra: nghiên cứu hiệu suất làm việc hệ dung dịch Ultradril với dùng dịch truyền thống Vietsovpetro; nghiên cứu đánh giá hiệu suất làm việc hệ dung dịch Ultradril địa tầng Mioxen hạ mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi; hoàn thiện quy trình pha trộn dung dịch Ultradril phịng thí nghiệm để từ để đơn pha chế phù hợp cho khoản khoan giếng khoan mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi nói riêng mỏ khác nói chung Nhìn chung luận văn đạt kết định: - Làm rõ tính ưu việt hệ dung dịch Ultradril so với hệ dung dịch truyền thống mà Vietsovpetro sử dụng; - Khẳng định cần thiết việc trọng đến thiết bị tách lọc pha rắn hiệu suất làm việc hệ dung dịch; - Xác định biến đổi thông số dung dịch thứ tự pha trộn hóa phẩm thay đổi từ góp phần hồn thiện thêm quy trình pha trộn hệ dung dịch Ultradril; - Góp phần giúp hiểu rõ ứng xử hệ dung dịch Ultradril nhằn nâng cao hiệu suất sử dụng giảm thiểu tối đa phức tạp khó khăn thi cơng khoan với hệ dung dịch này; - Chỉ khả ứng dụng linh hoạt, hiệu hệ dung dịch Ultradril cho giếng khoan dầu khí với nhiều mức độ phức tạp khác nhau; - Đề xuất quy trình pha trộn dung dịch Ultradril với độ nhớt có biên độ dao động rộng mà khơng tiêu tốn thêm hóa phẩm Bên cạnh luận văn cịn bộc lộ hạn chế chưa làm được: - Số liệu thí nghiệm hạn chế, dẫn đến mức độ tin cậy số liệu chưa cao; - Còn nhiều yếu tố ảnh hưởng đến kết nghiên cứu chưa đề cập đến; - Chưa làm rõ mức độ ảnh hưởng lẫn hóa phẩm có dung dịch; - Hiểu biết hệ dung dịch Ultradril chưa nhiều 133 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] XNLD VIETSOVPETRO, Giáo trình dung dịch khoan & SG – XNLD, tháng 10/2010 [2] A.G.KALININ, R.A.GANDZUMIAN, A.G.MESSER, Cẩm nang kỹ sư – công nghệ khoan giếng sâu – NXB khoa học kỹ thuật, 2006 [3] Hoàng Hồng Lĩnh, Cập nhật số công nghệ dung dịch - Vietsovpetro [4] Baker Hughes INTEQ, Drilling Engineering Workbook 80270H Rev.B, December, 1995 [5] L.Genuncio, Fluid Manager, and A.Barroso, Project Engineer, M-I SWACO “Ultradril system used to drill record deepwater wildcat well in Brazil’s Santos Basin”, a local operator in Brazil successfully used the Ultradril system to reach a record total vertical depth (TVD) well, achieving logistical and environmental goals 2007 [6] Scott Mielke Sr Project Engineer “Application of HPWBM in Abu Dhabi Seals Problematic shale in 12 ¼” wellbore”, the Ultradril system, ultilizing the new enhanced POROSEAL sealant additive, was effective in stabilizing the shale at the highest inclination yet since its inception Excellent ROPs were achieved, at the expense of excessive backreaming, but the 5/8” casing was run to total depth with no problems 2009 [7] Gary McVey, project Engineer M-I SWACO “Ultradril fluid enhances execution of extended-reach well offshore New Zealand”, the Ultradril system performed extremely well while drilling two long intervals of this well No instability issues were experienced, allowing the well to be drilled and completed as per the program 2007 [8] Darran Byrne, Account Manager, M-I SWACO “Ultradril system performs as an OBM alternative for North Sea Operator”, the Ultradril system met all 134 expectations on this Northern North Sea exploration well, delivering key well objectives 2007 [9] F Huadi, operation Engineer – Tech Support “Ultradril system successfully drills in the Cuu Long basin offshore Vietnam”, an international operator successfully used the Ultradril system to drill an intermediate well section in the Cuu Long basin offshore Vietnam The Ultradril system allowed the operator to easily achieve drilling targets with significant improvement over other water-base ud systems 2005 [10] Drilling Superintendent, the Peak Group “Ultrafree NS ROP enhancer delivers sustained improvement in ROP” the Ultradril system with Ultrafree NS ROP enhancer performed exceedingly well and contributed to a 60 – 100% invrease in ROP on this North Sea well 2006 [11] Ultradril introduction – M-I SWACO [12] Product bulletin Ultrahib – M-I SWACO [13] Product bulletin Ultracap – M-I SWACO [14] Product bulletin Ultrafree – M-I SWACO [15] Product bulletin MI-PAC-UL – M-I SWACO [16] Product bulletin Duovis – M-I SWACO [17] SOLTEX additive – Chevron Phillips Chemical Company LP [18] Trần Xuân Đào, “Slide giảng kỹ thuật khoan” Trường đại học Bách Khoa Tp.HCM, tháng 10 năm 2012 [19] Trần Xuân Đào, “Slide giảng kỹ thuật khoan ngang” Trường đại học Bách Khoa Tp.HCM, tháng năm 2013 [20] Phạm Đức Thiên “Nghiên cứu dòng chất lưu giếng để nâng cao hiệu khoan” Luận án tiến sĩ, trường đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 2012 [21] Final Wells report – Vietsovpetro [22] Daily mud report – Vietsovpetro [23] Drilling fluids proposal – Vietsovpetro [24] Orville Welch, Li-Jein Lee – M-I Drilling Fluids Co Houston, “Cationic polymer mud solves gumbo problems in North Sea”.1992 135 LÝ LỊCH KHOA HỌC Họ tên học viên : ĐẶNG VĂN KIÊN Phái : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 13/9/1984 Nơi sinh : NAM ĐỊNH Đơn vị cơng tác: kỹ sư phịng thí nghiệm học đất, công ty CP Địa Chất Nam Bộ Địa liên lạc : số 252/29 Phạm Văn Chiêu, phưởng 9, quận Gị Vấp, Tp.HCM Điện thoại : 0946422968 Q trình đào tạo: Năm Cơ sở đào tạo Bằng cấp / chuyên môn 2009 ĐH Bách khoa Tp TPHCM Kỹ sư địa chất dầu khí, chuyên ngành địa kỹ thuật ... TÀI: HOÀN THIỆN HIỆU SUẤT LÀM VIỆC CỦA DUNG DỊCH ULTRADRIL TRONG GIẾNG KHOAN XIÊN THUỘC ĐỊA TẦNG MIOXEN HẠ MỎ NAM RỒNG – ĐỒI MỒI II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu hiệu suất làm việc hệ dung dịch. .. thiện hiệu suất làm việc dung dịch Ultradril giếng khoan xiên thuộc địa tầng Mioxen hạ mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi: so sánh hiệu suất làm việc hệ dung dịch FCL/AKK với KCl/glycol Ultradril; so sánh hiệu. .. thiện hiệu suất làm việc dung dịch Ultradril giếng khoan xiên thuộc địa tầng Mioxen hạ mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi Đối tượng nghiên cứu đề tài hệ dung dịch Ultradril sử dụng đoạn khoan 121/4” địa tầng