Nghiên cứu công nghệ khoan vươn xa cho các giếng khoan khai thác tầng mioxen hạ mỏ sư tử đen

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN NAM HƯNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHOAN VƯƠN XA CHO CÁC GIẾNG KHOAN KHAI THÁC TẦNG MIOXEN HẠ MỎ SƯ TỬ ĐEN Chuyên ngành: Kỹ thuật khoan khai thác Công nghệ dầu khí LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2007 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TSKH Trần Xuân Đào, Viện Nghiên Cứu Khoa Học Dầu Khí VSP TõS Vũ Văn i, Khoa Địa Chất - Dầu Khí, Trường Đại Học Bách Khoa Cán chấm nhận xét 1: PGS TS Lê Phước Hảo, Khoa Địa Chất - Dầu Khí, Trường Đại Học Bách Khoa Cán chấm nhận xét : TS Lâm Thành Phước, Công ty Liên Doanh Điều hành chung Hoàng Long JOC – Tập Đoàn Dầu Khí Quốc Gia Việt Nam (PETROVIETNAM) (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị, chữ kí) Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 15 tháng năm 2007 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP − TỰ DO − HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày 15 tháng 08 năm 2007 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Trần Nam Hưng .Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 13/02/1972 Nơi sinh: Tp Hải Phòng Chuyên ngành: Kỹ thuật khoan, khai thác Công nghệ MSHV:03805651 dầu khí I- TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHOAN VƯƠN XA CHO CÁC GIẾNG KHOAN KHAI THÁC TẦNG MIOXEN HẠ MỎ SƯ TỬ ĐEN II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu tổng quan địa chất – địa tầng khu vực, phân tích đánh giá kết giếng khoan ngang Mioxen hạ khoan, lý thuyết tổng quan công nghệ khoan vươn xa (với trọng tâm cấu trúc giếng, quỹ đạo, chế độ công nghệ khoan chế độ thuỷ lực cho giếng khoan vươn xa Mioxen hạ mỏ Sư Tử Đen), thiết kế tính toán cụ thể cho giếng khoan vươn xa Mioxen hạ khu vực Đông Bắc mỏ Sư Tử Đen III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực LV ghi Quyết đđịnh giao đề taøi): IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:15/08/2007 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:TSKH Trần Xuân Đào, TS Vũ Văn Ái CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN (Học hàm, học vị, họ tên chữ kí) QL CHUYÊN NGÀNH Nội dung đề cương luận văn thạc só chuyên ngành Hội đồng thông qua Ngày 15tháng năm 2007 TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH (Ghi chú: Học viên phải đóng tờ nhiệm vụ vào trang tờ thuyết minh LV ) LỜI CÁM ƠN Luận văn hoàn thành nhờ hướng dẫn giúp đỡ quý báu nhiệt tình thầy giáo hướng dẫn tác giả trình viết luận văn Tôi xin chân thành cám ơn thầy hướng dẫn Tiến só khoa học Trần Xuân Đào Tiến só Vũ Văn Ái Tôi xin chân thành cám ơn giúp đỡ to lớn hỗ trợ nhiều mặt thầy cô giáo giảng dạy trình học tập, bạn bè đồng nghiệp gia đình tạo điều kiện giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn ĐH BK TPHCM Lời cám ơn MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Công nghệ khoan vươn xa (CN KVX) có bước tiến vượt bậc nhiều nơi giới mười năm vừa qua Sự phát triển CN KVX cho phép nhà thầu dầu khí công ty dịch vụ khoan giếng khoan vươn xa (GKVX) có độ dài trêân 11 km để khai thác mục tiêu dầu khí trước chưa thể với tới Với đặc thù khai thác mỏ thềm lục địa Việt Nam, hạn chế số lượng công trình biển, việc nghiên cứu áp dụng CN KVX cách phù hợp với chiến lược phát triển mỏ công ty cần thiết Tuy nhiên hạn chế điều kiện khu vực mỏ nên GKVX chưa khoan nhiều Việt Nam Trong năm gần đây, công ty Cửu Long JOC phát triển mỏ Sư Tử Đen sơ đồ giàn khai thác cố định cho phép khoan tổng cộng 28 giếng cho tầng sản phẩm đá móng tầng sản phẩm cát kết Mioxen hạ Kết thi công khoan GKN Mioxen hạ (độ dời đáy 750m-2200m) gần cho đối tượng sản phẩm cát kết Mioxen hạ khu vực trung tâm mỏ Sư Tử Đen gặp nhiều khó khăn & cố Hiện công ty Cửu Long JOC phải nhanh chóng triển khai chương trình khai thác tầng sản phẩm cát kết Mioxen hạ cho khu vực Đông Bắc mỏ Sư Tử Đen từ giàn khoan sẵn có WHP-A chiến lược ưu tiên chương trình phát triển mỏ Sư Tử Đen Tuy nhiên mục tiêu dầu khí tầng sản phẩm cát kết tầng Mioxen hạ (tập B10) khu vực Đông Bắc mỏ Sư Tử Đen cách giàn WHP-A xa (có độ dời đáy ~ 4700m, có chiều sâu thẳng đứng nông ~ 1768 m TVD BRT), công tác thiết kế thi công GKVX Mioxen (có độ dời đáy gấp đôi so ĐH BK TPHCM Mở Đầu với GKN Mioxen khu vực trung tâm khoan) có thách thức lớn cần phải vượt qua Với lý nêu trên, công tác nghiên cứu thiết kế để khoan GKVX để khai thác tầng sản phẩm cát kết Mioxen hạ khu vực Đông Bắc mỏ Sư Tử Đen cách an toàn hiệu trở nên vô cấp thiết quan trọng cho phát triển mỏ Sư Tử Đen Đây lý tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu công nghệ khoan vươn xa cho giếng khai thác tầng Mioxen hạ mỏ Sư Tử Đen” PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu đề tài nghiên cứu CN KVX phù hợp cho giếng khai thác tầng Mioxen hạ khu vực Đông Bắc mỏ Sư Tử Đen thực công ty Cửu Long JOC với giàn khoan Galveston Key giàn khai thác WHP-A Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài GKVX cho tầng Mioxen hạ khu vực Đông Bắc mỏ Sư Tử Đen Những luận điểm nghiên cứu bao gồm cấu trúc giếng, quỹ đạo giếng, chế độ khoan để tối ưu hoá chế độ thuỷ động lực dung dịch khoan hợp lý đảm bảo làm mùn khoan giếng kiểm soát tỷ trọng động dung dịch khoan PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU • Tổng hợp phân tích tài liệu thực tế bốn GKN Mioxen hạ khoan khu vực trung tâm mỏ Sư Tử Đen để làm định hướng cho việc nghiên cứu hoàn thiện CN KVX cho tầng Mioxen hạ khu vực Đông Bắc mỏ ĐH BK TPHCM Mở Đầu • Trên sở nghiên cứu đánh giá thành công thất bại bốn GKN Mioxen hạ khoan khu vực trung tâm mỏ Sư Tử Đen, nghiên cứu lý thuyết thiết kế cấu trúc, lựa chọn quỹ đạo, chế độ khoan chế độ thủy lực cho GKVX Mioxen hạ để đưa giải pháp cho khu vực nghiên cứu • Sử dụng liệu địa chất – địa tầng tầng Mioxen hạ khu vực Đông Bắc mỏ Sư Tử Đen thông số kỹ thuật – công nghệ thiết bị, giàn giàn khai thác kết hợp để hỗ trợ tính toán thiết kế cấu trúc giếng, quỹ đạo chế độ công nghệ khoan cho GKVX Mioxen hạ NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN • Góp phần đánh giá tổng hợp cách hệ thống nguyên nhân thành công thất bại GKN Mioxen khoan mỏ Sư Tử Đen • Nghiên cứu cách hệ thống lý thuyết tổng quan khoan vươn xa với trọng tâm tối ưu hóa cấu giếng, quỹ đạo giếng, chế độ công nghệ khoan chế độ thuỷ lực phù hợp cho GKVX Mioxen hạ tương lai vùng nghiên cứu Đưa hướng giải kiến nghị quan trọng nghiên cứu CN KVX cho tầng Mioxen hạ mỏ Sư Tử Đen TÀI LIỆU CƠ SỞ Luận văn xây dựng sở tài liệu thi công GKN Mioxen hạ khoan cho tầng Mioxen hạ khu vực trung tâm mỏ Sư Tử Đen, liệu địa chất – địa tầng cho GKVX tương lai cho tầng Mioxen hạ khu vực Đông Bắc mỏ Sư Tử Đen tài liệu kỹ thuật nước lý thuyết CN KVX nhiều tác giả nước Ý NGHĨA KHOA HỌC – THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ĐH BK TPHCM Mở Đầu • Về ý nghóa khoa học, luận văn tổng hợp đánh giá cách tổng quan khó khăn đưa giải pháp thiết kế để hoàn thiện cấu trúc giếng, quỹ đạo, chế độ công nghệ khoan chế độ thuỷ lực cho GKVX Mioxen mỏ Sư Tử Đen, góp phần tạo định hướng nghiên cứu GKVX cho khu vực • Về ý nghóa thực tiễn, đề tài có ý nghóa vô quan trọng cho công tác khai thác tầng Mioxen hạ để phát triển mỏ Sư Tử Đen Các GKVX Mioxen hạ cho phép tận dụng tối đa giàn khai thác cố định sẵn có để khai thác tầng sản phẩm Mioxen hạ khu vực Đông Bắc mỏ Sư Tử Đen cách nhanh chóng, đảm bảo trì sản lượng khai thác theo kế hoạch cho toàn mỏ khả giảm số lượng giàn khai thác (WHP) cần có cho mỏ Sư Tử Đen Đề tài có ý nghóa lớn mặt kinh tế cho công ty Cửu Long mà đóng góp đến việc phát triển hoàn thiện CN KVX nói chung Việt Nam CẤU TRÚC VÀ KHỐI LƯNG CỦA LUẬN VĂN Luận văn gồm phần mở đầu, bốn chương, kết luận kiến nghị danh mục tài liệu tham khảo Toàn nội dung luận văn trình bày 118 trang khổ giấy A4, phông chữ VNI-Times, cỡ 13, khoảng cách 1.5 dòng theo quy định Luận văn hoàn thành trường Đại học Bách khoa – Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh hướng dẫn khoa học Tiến só khoa học Trần Xuân Đào, Trưởng phòng Kế hoạch Định hướng Khoa học, Viện NCKH & TK dầu khí biển - XNLD “VIETSOPETRO”; Tiến só Vũ Văn Ái, Giảng viên khoa Kỹ thuật Địa chất – Dầu khí, trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh ĐH BK TPHCM Mở Đầu MỤC LỤC Trang - Trang bìa - Trang nhiệm vụ luận văn thạc só - Lời cám ơn - Mở đầu - Muïc luïc - Danh mục bảng biểu 12 - Danh mục hình vẽ 14 - Danh muïc chữ thường viết tắt 17 CHƯƠNG SƠ LƯC ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT MỎ SƯ TỬ ĐEN 19 1.1 Đặc điểm địa chất vùng nghiên cứu 20 1.2 Đặc điểm kiến tạo mỏ Sư Tử Đen 24 1.3 Đặc điểm cấu trúc thạch học tầng sản phẩm cát kết 1.4 Mioxen hạ “Tập B10” mỏ Sư Tử Đen 25 Những đặc thù phức tạp địa tầng mỏ Sư Tử Đen 26 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KHOAN VƯƠN XA 2.1 Tóm tắt trình hình thành phát triển công nghệ khoan vươn xa giới 2.2 29 Thực trạng công nghệ khoan vươn xa ởø Việt Nam mỏ Sư Tử Đen 2.3 28 31 Phân tích đánh giá thành công thất bại ĐH BK TPHCM Mục Lục 10 giếng khoan ngang tầng Mixen hạ mỏ Sư Tử Đen 33 2.3.1 Tổng hợp phân tích số liệu thực tế giếng khoan ngang Mioxen haï 33 2.3.2 Phân tích cấu trúc giếng khoan ngang Mioxen hạ 47 2.3.3 Phân tích quỹ đạo giếng khoan ngang Mioxen hạ 51 2.3.4 Phân tích chế độ khoan giếng khoan ngang Mioxen hạ 57 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ KHOAN VƯƠN XA 61 3.1 Phương pháp lựa chọn cấu trúc giếng 62 3.2 Nghiên cứu loại quỹ đạo cho giếng khoan vươn xa Mioxen 3.3 hạ mỏ Sư Tử Đen 70 3.2.1 Dạng quỹ đạo khoan tăng góc – giữ góc lần 71 3.2.2 Dạng quỹ đạo khoan tăng góc – giữ góc hai lần 71 3.2.3 Dạng quỹ đạo hình laên 72 Nghiên cứu chế độ khoan tối ưu cho giếng khoan vươn xa Mioxen hạ 74 3.3.1 Tỷ trọng dung dịch động ECD 74 3.3.2 Cơ chế phân bố dòng chảy dung dịch chế phân bố lực tác dụng lên mùn khoan tiết diện giếng 76 3.3.3 Vận tốc quay tối ưu cần khoan 81 3.3.4 Lưu Lượng bơm tối ưu 82 3.3.5 Moâ men quay, lực ma sát kéo thả dọc thân giếng lực xoắn gãy cần 84 CHƯƠNG TÍNH TOÁN - HOÀN THIỆN CHO GIẾNG KHOAN VƯƠN XA ĐH BK TPHCM Mục Lục 119 Lí lịch trích ngang: Họ tên: Trần Nam Hưng Ngày, tháng, năm sinh: 13-02-1972 Nơi sinh: Hải Phòng Địa liên lạc: 282/103A Bùi Hữu Nghóa, Phường 2, Q Bình Thạnh, Tp Hồ Chí Minh, ĐT 8416242 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 1990 - 1995: Sinh viên trường Đại học tổng hợp Lômônôxốâp, Liên bang Nga, chuyên ngành Địa chất - Thăm dò tìm kiếm khoáng sản rắn 2005 - 2007: Học viên cao học trường Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh - Trường Đại Học Bách, chuyên ngành Khoan khai thác Công nghệ dầu khí, khóa 2005-2007 QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC 5/1996 - 4/2002: Kỹ sư dầu khí đo khoan MWD-LWD công ty Schlumberger Vũng Tàu 4/2002 - 11/2006: Kỹ sư khoan lâu năm, công ty liên doanh điều hành Cửu Long (CLJOC), Tp Hồ Chí Minh 12/2006 - nay: Kỹ sư khoan lâu năm, công ty BP Exploration Operating Company Ltd, Tp Hồ Chí Minh ĐH BK TPHCM Lý lịch trích ngang ... ? ?Nghiên cứu công nghệ khoan vươn xa cho giếng khai thác tầng Mioxen hạ mỏ Sư Tử Đen? ?? PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu đề tài nghiên cứu CN KVX phù hợp cho giếng. .. khí I- TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHOAN VƯƠN XA CHO CÁC GIẾNG KHOAN KHAI THÁC TẦNG MIOXEN HẠ MỎ SƯ TỬ ĐEN II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu tổng quan địa chất – địa tầng khu vực, phân... KVX cho tầng Mioxen hạ mỏ Sư Tử Đen TÀI LIỆU CƠ SỞ Luận văn xây dựng sở tài liệu thi công GKN Mioxen hạ khoan cho tầng Mioxen hạ khu vực trung tâm mỏ Sư Tử Đen, liệu địa chất – địa tầng cho GKVX