Nghiên cứu, lựa chọn hệ dung dịch ức chế sét phù hợp để thi công những giếng khoan có góc nghiêng lớn qua những thanh hệ sét hoạt tính cao

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - TẠ XUÂN TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, LỰA CHỌN HỆ DUNG DỊCH ỨC CHẾ SÉT PHÙ HỢP ĐỂ THI CÔNG NHỮNG GIẾNG KHOAN CÓ GÓC NGHIÊNG LỚN QUA NHỮNG THÀNH HỆ SÉT HOẠT TÍNH CAO Chuyên ngành : KỸ THUẬT DẦU KHÍ Mã số : 60.52.06.04 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2020 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học 1: TS Đỗ Quang Khánh Cán hướng dẫn khoa học 2: TS Hoàng Hồng Lĩnh Cán chấm nhận xét 1: TS Bùi Minh Sơn Cán chấm nhận xét 2: TS Nguyễn Hữu Chinh Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 12 tháng 06 năm 2020 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Chủ tịch hội đồng: TS Mai Cao Lân Thư ký hội đồng: TS Phạm Sơn Tùng Ủy viên Phản biện 1: TS.Bùi Minh Sơn Ủy viên Phản biện 2: TS Nguyễn Hữu Chinh Ủy viên Hội đồng: TS Hoàng Hồng Lĩnh 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: Tạ Xuân Trường MSHV: 1770513 Ngày, tháng, năm sinh: 06/01/1980 Nơi sinh: Tp Hồ Chí Minh Chuyên ngành: Kỹ thuật dầu khí Mã số: 60520604 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, LỰA CHỌN HỆ DUNG DỊCH ỨC CHẾ SÉT PHÙ HỢP ĐỂ THI CƠNG NHỮNG GIẾNG KHOAN CĨ GĨC NGHIÊNG LỚN QUA CÁC THÀNH HỆ SÉT HOẠT TÍNH CAO II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ: Ứng dụng hệ dung dịch ức chế sét phù hợp để khoan thành hệ sét hoạt tính cao, phức tạp, dễ sập lở, đặc biệt khoan giếng khoan ngang Nội dung: Tổng hợp kết nghiên cứu hệ Dung dịch có Nghiên cứu thí nghiệm, thiết lập hệ dung dịch KGAC Plus với đơn pha chế phù hợp Thử nghiệm áp dụng hệ dung dịch KGAC Plus 03 giếng khoan 11P ThTC1, 12Р GTC-1, 912 RC-9 giàn Tam Đảo 03 thi công khoan Phân tích thơng số dung dịch khoan giếng khoan kể kết đạt khoan qua thành hệ sét hoạt tính cao Mioxen hạ Oligoxen III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 30/10/2019 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 12/06/2020 IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Đỗ Quang Khánh TS Hoàng Hồng Lĩnh Tp HCM, ngày tháng năm 2020 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) TS Đỗ Quang Khánh TS Hoàng Hồng Lĩnh TRƯỞNG KHOA KĨ THUẬT ĐỊA CHẤT & DẦU KHÍ (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình học tập hồn thành luận văn này, tác giả nhận hướng dẫn, giúp đỡ quý báu tận tình thầy, đồng nghiệp bạn Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới: Trường Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh thầy Bộ mơn Khoa & Khai thác Dầu khí tạo điều kiện tận tâm truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian học tập trường Thầy TS Đỗ Quang Khánh TS Hồng Hồng Lĩnh hết lịng giúp đỡ, dạy tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn tốt nghiệp Liên doanh Việt – Nga Vietsovpetro (VSP), lãnh đạo công ty anh chị em đồng nghiệp, bạn bè tạo điều kiện giúp đỡ trình học tập thực luận văn Xin chân thành cảm ơn thầy, cô Hội đồng đánh giá luận văn cho em đóng góp q báu để hồn chỉnh luận văn Xin chân thành cảm ơn! TP HCM, Ngày 12 tháng 06 năm 2020 Học viên thực Tạ Xuân Trường TĨM TẮT LUẬN VĂN Luận văn trình bày 87 trang bao gồm phần mở đầu, 04 chương chính, 53 hình vẽ minh họa, 09 biểu bảng số liệu, phần kết luận - kiến nghị danh mục tài liệu tham khảo Nội dung luận văn diễn giải sau: Phần mở đầu luận văn đề cập đến tính cấp thiết đề tài, xác mục tiêu, đối tượng phạm vi nghiên cứu; đồng thời nêu ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn luận văn Nội dung luận án tập trung 04 chương Chương 1: Khái quát đặc điểm địa chất vùng mỏ LD Vietsovpetro phức tạp xảy trình thi công khoan Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết tổng quan hệ dung dịch ức chế sét áp dụng thi công cho giếng khoan vietsovpetro Chương 3: Nghiên cứu, thí nghiệm, lựa chọn hệ dung dịch thi công cho giếng khoan Vietsovpetro Chương 4: Phân tích đánh giá kết đạt áp dụng hệ dung dịch KGAC Plus số giếng khoan giải pháp nhằm hoàn thiện hệ dung dịch Kết thí nghiệm thực tế áp dụng cho thấy, chất lượng hệ KGAC Plus tương đương với hệ dung dịch Ultradril (hệ dung dịch gốc nước ức chế sét tốt công ty MI-SWACO USA, áp dụng giới) Việc áp dụng hệ KGAC Plus cho phép tận dụng nhân lực vật tư, hoá phẩm Việt Nam hố phẩm sẵn có thị trường, cho phép làm chủ mặt thực dịch vụ dung dịch Có thể sử dụng hệ dung dịch để khoan thành hệ sét hoạt tính cao, phức tạp, dễ sập lở, đặc biệt khoan giếng khoan có góc nghiêng lớn giếng ngang Từ các kết phân tích đạt được, đưa kiến nghị nhằm hoàn chỉnh đề tài nghiên cứu mở rộng phạm vi áp dụng đề tài ABSTRACT This thesis is presented within 87 pages including introduction, 04 main chapters, 53 illustrations, 09 tables of data, conclusion - recommendations and list of references The main content of the thesis is composed as follows: The introduction of the thesis refers to the urgency of the topic, identifying the target, the object and the scope of the research; as well as raising the scientific meaning and practical significance of the thesis The content of the thesis focuses on 04 chapters Chapter 1: Essential geological characteristics in Vietsovpetro’s fields and the difficulties in drilling process Chapter 2: Overview of shale inhibition mud systems having been applied in VSP Chapter 3: Research, experiment and selection of mud systems for drilling in VSP Chapter 4: Analysis of results in applying KGAC Plus at some specific wells and recommendations for better system According to results of both research and application of the KGAC Plus mud system, the quality of this system is equivalent to the Ultradril (mud system of MI SWACO - USA, one of the best shale inhibition water-based mud system at present) The application of KGAC Plus system not only leverages the manpower, materials, available chemicals in markets including Vietnam, but also takes control when providing fluids services This system can be used in the construction with highly reactive shale formation, with wellbore instability and other difficulties, especially in highly deviated and horizontal wells From the above analysis, the author would like to make some proposals in order to develop as well as extend the application of this topic LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp công trình nghiên cứu thực cá nhân, thực sở nghiên cứu lý thuyết phương pháp khoa học cụ thể số liệu thực tế Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tp HCM, ngày 12 tháng 06 năm 2020 Học viên thực Tạ Xuân Trường MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT LUẬN VĂN ABSTRACT LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ 11 DANH MỤC BẢNG BIỂU 13 MỞ ĐẦU 14 CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT TẠI CÁC VÙNG MỎ CỦA LD VIETSOVPETRO VÀ NHỮNG PHỨC TẠP XẢY RA TRONG Q TRÌNH THI CƠNG KHOAN 19 1.1 Khái quát đặt điểm cấu trúc địa chất mỏ Bạch Hổ mỏ Rồng 19 1.1.1 Thành tạo trầm tích Kainozoi 20 1.1.2 Các thành tạo trầm tích Neogen - hệ Đệ Tứ 20 1.1.3 Các thành tạo trầm tích Paleogene 21 1.1.4 Thành tạo đá móng tiền Kainozoi 22 1.1.5 Đặc điểm địa chất thành hệ Miocene hạ mỏ Bạch Hổ 23 1.2 Những phức tạp xảy q trình thi cơng giếng khoan có góc nghiêng lớn mỏ Bạch Hổ mỏ Rồng: 23 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ DUNG DỊCH ỨC CHẾ SÉT ĐÃ VÀ ĐANG ĐƯỢC ÁP DỤNG THI CÔNG CHO CÁC GIẾNG KHOAN CỦA VIETSOVPETRO 25 2.1 Cơ chế tác dụng phụ gia ức chế sét 25 2.1.1 Cơ chế tác dụng phụ gia ức chế sét hệ dung dịch khoan 25 2.1.1.1 Montmorillonite 27 2.1.1.2 Kaolinite (Hình 2.4) 28 2.1.1.3 Hydromicas (Hình 2.5) 29 2.1.2 Các chế ức chế sét 31 2.1.2.1 Cơ chế ức chế muối đơn hóa trị (Hình 2.6) 32 2.1.2.2 Ức chế ion đa hóa trị 33 2.1.2.3 Cơ chế ức chế hóa phẩm làm lỗng (Hình 2.7) 34 2.1.2.4 Cơ chế ức chế polime cao phân tử 35 2.1.2.5 Cơ chế ức chế polime silic hữu kị nước KR-22 36 2.2 Tổng quan hệ dung dịch ức chế sét áp dụng thi công cho giếng khoan vietsovpetro 40 2.2.1 Hệ dung dịch FCL 40 2.2.2 Hệ dung dịch FCL-AKK 41 2.2.3 Hệ dung dịch KCL-Glycol 41 2.2.4 Hệ dung dịch Glydril 42 2.2.5 Hệ dung dịch Ultradril MI-SWACO 43 2.2.6 Hệ dung dịch KGAC 43 2.2.7 Hệ dung dịch KGAC-Plus 46 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU, THÍ NGHIỆM, LỰA CHỌN HỆ DUNG DỊCH THI CÔNG CHO GIẾNG KHOAN CỦA VIETSOVPETRO 48 3.1 Những thiết bị phương pháp thí nghiệm để nghiên cứu hệ đơn pha chế dung dịch 48 3.1.1 Dụng cụ đo tỷ trọng dung dịch khoan 49 3.1.2 Phễu đo độ nhớt 50 3.1.3 Máy đo lưu biến tốc độ “Viscometer” 51 3.1.4 Thiết bị đo độ thải nước 52 3.1.5 Thiết bị đo pha rắn, hàm lượng dầu, hàm lượng chất bôi trơn 53 3.1.6 Dụng cụ đo hàm lượng cát 54 3.1.7 Dụng cụ đo hàm lượng (K+) 55 3.1.8 Dụng cụ đo độ dính vỏ bùn 55 3.1.9 Thiết bị đo khả bôi trơn 56 3.1.10 Lò nung mẫu quay 57 3.1.11 Hệ thống cân phân tích: Model – SA 310 SL1000 57 3.1.12 Phương pháp xác định độ pH 58 3.1.13 Hộp phân tích hố chất (hàm lượng keo, ion Ca++, CL-, …) 58 3.2 Các kết thí nghiệm so sánh hệ dung dịch với đơn pha chế khác 59 CHƯƠNG 4: CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC KHI ÁP DỤNG HỆ DUNG DỊCH KGAC PLUS TẠI MỘT SỐ GIẾNG KHOAN VÀ CÁC GIẢI PHÁP NHẰM HOÀN THIỆN HỆ DUNG DỊCH 69 4.1 Các kết áp dụng hệ dung dịch KGAC-Plus số giếng khoan 69 4.2 Một số giải pháp nhằm thiện hệ dung dịch KGAC Plus 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 87 10 Loại dung dịch khoan морская вода ПГР морская вода ПГР ПГР ЛГСФР KGAC Plus KGAC Plus морская вода ПГР ЛГСФР KGAC Plus Khoảng (m) Từ Đến (trên) (dưới) 250 250 1390/ 1440 401 401 860/ 870 1280/ 1325 1600/ 1735 2085/ 2640 860/ 870 1280/ 1325 1600/ 1735 2085/ 2640 2224/ 2963 401 401 1420/ 1445 2218/ 2271 2986/ 3060 Tỷ trọng, g/cm3 1,10+ 0,02 Độ nhớt biểu kiến, s Độ thải nước , cm3/ 30’ Độ dày vỏ mùn, mm 50-60 6–8 1,5 CNC, lbf/100ft 10 3-8 6–12 Thông số dung dịch khoan PV, YP, Thành phần pha rắn, % cp Lbf/ (Vol.) 100ft2 Hàm Cát, Tổng, % lượng % (Vol.) keo sét (Vol.) kg/m3 -12 рН V6 Mome nt ma sát Кпр 15-20 ≤ 65 ≤ 1,5 ≤ 6,5 +0,5 ≤ 20 ≤ 15 GIẾNG 912 RC-9 1,10+ 0,02 1,12+ 0,02 1,14+ 0,02 1,16+ 0,02 1,18+ 0,02 50-60 6–8 1,5 3-8 6–12 -12 15-20 ≤ 65 ≤ 1,5 ≤ 6,5 +0,5 ≤ 20 ≤ 15 50-60 6–8 1,5 3-8 6–12 -12 15-20 ≤ 65 ≤ 1,5 ≤ 6,5 +0,5 ≤ 20 ≤ 15 50-60 1,5 – 15 10–20 - 20 18-25 ≤ 45 ≤ 1,5 ≤9 9+0,5 8-13 35 ≤ 20 50-60