Các bước thực hiện đổ cầu xi măng bằng công nghệ “giỏ xi măng” gồm: thông và làm sạch thân giếng; đo liên kết độ sâu và kiểm tra khả năng kéo thả thiết bị đến vị trí cần đặt trong gi[r]
(1)ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ “GIỎ XI MĂNG” NGĂN CÁCH NƯỚC NHẰM CẢI THIỆN HIỆU QUẢ KHAI THÁC DẦU TẠI ĐỐI TƯỢNG MÓNG NỨT NẺ MỎ NAM RỒNG - ĐỒI MỒI
Số - 2021, trang 35 - 40 ISSN 2615-9902
Hồ Nam Chung1, Phí Mạnh Tùng1, Đặng Xuân Thủy1, Đinh Đức Huy2
1Liên doanh Việt - Nga “Vietsovpetro”
2Viện Dầu khí Việt Nam
Email: tungpm.pt@vietsov.com.vn https://doi.org/10.47800/PVJ.2021.01-01
Tóm tắt
Các mỏ dầu lớn bể Cửu Long chủ yếu giai đoạn sụt giảm sản lượng với hệ số suy giảm lớn độ ngập nước tăng nhanh Các nghiên cứu cải thiện thu hồi (IOR) hướng nghiên cứu tập trung nhằm cải thiện hiệu tối ưu khai thác cho đối tượng móng nứt nẻ (đóng góp 1/3 sản lượng dầu khai thác nước)
Bài báo giới thiệu công nghệ ngăn cách nước “giỏ xi măng” triển khai thành công mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi áp dụng cho giếng khác có điều kiện địa chất/động thái tương tự nhằm cải thiện hiệu khai thác
Từ khóa: Móng nứt nẻ, cải thiện thu hồi dầu, ngăn cách nước, giỏ xi măng, mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi.
1 Giới thiệu
Mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi thuộc Lô 09-1 09-3 Công ty Liên doanh Điều hành Việt - Nga - Nhật (VRJ) phát năm 2004 giếng DM-1X cho dịng dầu thương mại từ đối tượng đá móng nứt nẻ vào 12/2009 (Hình 1) Dự báo cấu trữ lượng từ đối tượng móng chiếm khoảng 97% (~25,5 triệu dầu) tổng trữ lượng phát triển (2P) mỏ Móng có hình thái khối nhơ cao với khoảng cách điểm cao tới chiều sâu ranh giới dầu nước ban đầu đạt ~1.200 m, thân dầu hỗ trợ lượng tích cực từ nguồn nước đáy với thể tích đánh giá lớn gấp - 10 lần thân dầu 2 Đặc điểm địa chất động thái ngập nước
Tính đến năm 2020, có 21 giếng khoan khu vực mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi, 18 giếng hoạt động, bao gồm giếng bơm ép Các giếng khai thác có tượng nước xâm nhập, có số giếng nước chiếm tới 80% tổng lượng chất lỏng khai thác, chứng tỏ ranh giới dầu nước dịch chuyển đến giếng khai thác Quỹ đạo phần lớn giếng giếng xiên, góc nghiêng nhỏ 50o, khoảng
dịch đáy thay đổi từ 500 - 1.500 m, hoàn thiện chủ yếu dạng thân trần đưa vào khai thác
Kết nghiên cứu mẫu lõi chứng minh (Hình 3) [1, 2] phần lát cắt móng kết tinh mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi khu vực khác mỏ Rồng có mặt hai phức hệ đá xen lẫn nhau: đá magma đá biến chất Mức độ nứt nẻ phức hệ magma khác nhau, từ yếu đến mạnh, kể có khu vực hình thành kiến trúc dạng dăm kết giếng khoan R-25: 4.212 - 4.221 mMD R-422 Ở chủ yếu nứt nẻ nghiêng 30 - 70o so với trục giếng khoan,
đôi song song (các khe nứt nẻ song song có độ dài tới m)
Động thái ngập nước giếng điển hình cho đối tượng móng bị ảnh hưởng mạnh hệ thống nứt nẻ Thông thường, với độ linh động tốt dịch chuyển mạnh dịng nước từ đáy giếng - khơng kiểm soát tốt, lại hỗ trợ hệ thống nứt nẻ - nước chiếm ưu dòng chất lưu lên, đồng thời cản trở dòng dầu từ phần phía giếng khoan vào giếng khai thác Qua đó, số cho dịng sản phẩm giếng suy giảm, đồng thời gây áp lực xử lý chất lưu cho hệ thống thiết bị bề mặt
(2)Trong q trình kiểm sốt nước mỏ, liệu phân tích cho thấy xuất nước sớm tất giếng Các giếng nằm khối cấu trúc móng nhơ cao, bị chi phối hệ thống đứt gãy lớn với nhiều nứt nẻ dọc theo thân giếng khoan, nước xuất trình khai thác chênh lệch áp suất đáy giếng vỉa lớn từ 50 - 80 atm Do vậy, kinh nghiệm giai đoạn đầu khai thác, cần tránh giảm áp lớn thời gian ngắn để hạn chế xâm nhập nước ảnh hưởng đới nứt nẻ tới chuyển động dòng chất lỏng độ linh động nước [3] Tuy nhiên, giai đoạn tại, độ ngập nước trung bình mỏ đạt 60%, cần có giải pháp ngăn cách đới nước hạn chế dịch chuyển dòng nước từ đáy, đồng thời chuyển hướng dịch chuyển dòng nước tới giếng nhằm cải thiện hiệu quét dầu đới nứt nẻ trước chưa quét tới
Nhằm xử lý hạn chế ảnh hưởng vùng nước khơng cịn cho dòng dầu, Vietsovpetro nghiên cứu, ứng dụng triển khai áp dụng giải pháp Trong có giải pháp ngăn cách nước thân giếng sử dụng giàn khoan với thời gian dừng giếng trung bình 16 ngày (Hình 4) Phương pháp ngăn cách nước sử dụng giàn khoan áp dụng Vietsovpetro có chi phí cao (lên đến hàng triệu USD/giếng, gồm chi phí thuê giàn, thay ống khai thác (OKT), thiết bị lòng giếng, dịch vụ kèm theo ), rủi ro không kéo ống khai thác, phải dập giếng dẫn đến tình trạng nhiễm bẩn vỉa [4] Vì vậy, việc nghiên cứu ứng dụng giải pháp với chi phí thấp, khơng làm nhiễm bẩn vỉa sản phẩm cấp thiết Qua kết nghiên cứu đánh giá, Vietsovpetro chọn giải pháp đặt cầu xi măng công nghệ “giỏ xi măng” (cement basket) giải pháp kỹ thuật tối ưu có chi phí thấp 3 Thử nghiệm công nghệ “giỏ xi măng” thực hiện ngăn cách nước giếng thân trần mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi
3.1 Giải pháp công nghệ “giỏ xi măng”
Nguyên lý hoạt động giải pháp: chuỗi thiết bị thả vào lịng giếng thơng qua cáp tời loại dẫn điện (Mono-conductor) Khi thiết bị đạt tới độ sâu mong muốn, tín hiệu Hình 1. Vị trí địa lý khu vực mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi
Hình Sơ đồ cấu trúc, phân bố dầu mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi
Hình 3. Mẫu lõi đá móng khu vực mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi bị lấp nhét khoáng vật thứ sinh
25
20 15 10
21
Hủy
giếng thủy lựcNứt vỉa suất ống Hủy áp chống
Chuyển tầng khai
thác Ngăn
cách nước
Thay ống khai
thác Làm đáy
Bắn mìn qua ống khai thác
Đo kiểm tra khai thác
20 19 18
16 15
12
3 Thời gian sửa giếng sử dụng giàn khoan
Số ngà
y thực (ngà
y)
Hình 4. Thời gian sửa giếng trung bình sử dụng giàn khoan giai đoạn 2015 - 2020
0 2000 4000 6000 8000 10000 -3200
-3600
Khu vực Khu vực Khu vực
Nóc móng
P1 P2 P3
DM-404B
Khu vực Khu vực
Khu vực
R-426
DM-405
R-25 DM-410
P2@3929mP1@3898m P1@3830m P1@3942mP2@3895m P2@3951 P3@3960m (SP)
-3200
-3600
-4000
(3)hiển thị thông qua bảng điện tử bề mặt Thiết bị cài đặt bắt đầu kích hoạt xoay motor để tạo moment lực kéo lên trục giỏ treo xi măng Trong kéo trục lên, chuỗi thân thiết bị cài đặt giỏ xi măng đứng im, lực kéo đạt cực đỉnh lúc chân bám thép giỏ treo xi măng căng cực đại Chân neo vào thân giếng thép tỏa tròn bao phủ quanh thân giếng Lực kéo motor tiếp tục trì lực kéo đứt khớp nối trục giỏ cầu xi măng thiết bị cài đặt Kết thúc trình treo giỏ cầu xi măng, thiết bị cài đặt kéo lên để sẵn sàng thả thiết bị đổ xi măng lên bề mặt giỏ cầu (Hình 5)
Sau kéo thiết bị cài đặt “giỏ xi măng” lên tới bề mặt, thiết bị đổ xi măng (dumb bailer) sẵn sàng Khi thả thiết bị đổ xi măng xuống giếng tới độ sâu cách “giỏ xi măng” khoảng m, thiết bị đổ xi măng dừng lại Sau nhận tín hiệu từ bảng điện tử bề mặt, van bắt đầu mở để xi măng chảy ra, đồng thời sử dụng áp suất giếng để piston hoạt động đẩy xi măng triệt để khỏi thiết bị
Do độ loãng xi măng cao, trước đổ xi măng, sỏi cuội nhỏ (kích thước - mm) đổ lớp để ngăn ngừa xi măng chảy qua thép (Hình 6) phần hở thép thành giếng
“Giỏ xi măng” gồm có phận (Hình 7): trục (a), vỏ (b), thép vòng (c) bệ đỡ (d) hình thành hệ thống có khả mở rộng tạo bệ đỡ để thiết lập cầu xi măng ngăn cách nước Giỏ thiết kế để lắp đặt hệ thống ống chống thành giếng thân trần giếng có kích thước nhỏ Hệ thống kép khiến cho giỏ có khả neo chặt vào thành giếng, tạo bệ đỡ vững để chứa xi măng
Loại “giỏ xi măng” sử dụng thử nghiệm Vietsovpetro loại X3M210960RPPA có đường kính 2” áp dụng cho thân giếng có đường kính từ 8” đến 9⅝” (Bảng 1)
Thiết bị đổ xi măng sử dụng để sỏi/ proppant/xi măng lên giỏ tạo thành nút bịt kín chịu áp lực với đường kính 1,77”, dài m chứa lít (Bảng 2)
Các bước thực đổ cầu xi măng công nghệ “giỏ xi măng” gồm: thông làm thân giếng; đo liên kết độ sâu kiểm tra khả kéo thả thiết bị đến vị trí cần đặt giếng; đo PLT/MPLT để xác định khoảng cho dầu - nước thân giếng; đo độ đồng thân giếng thiết bị X-Y Caliper để xác định khoảng đặt giỏ xi măng tối ưu; thả kích hoạt giỏ xi măng; đổ sỏi/ proppant để tăng khả che phủ độ cứng giỏ xi măng; đổ cầu xi măng; chờ xi măng đơng 24 giờ; dị đáy để xác định chiều cao cầu xi măng hoàn thiện; gọi dịng lại; Hình 5. Ngun lý hoạt động giải pháp “giỏ xi măng”
Hình Các phận "giỏ xi măng"
Hình Cơ chế mở thép "giỏ xi măng"
Đổ xi măng lên bề mặt giỏ Thả chuỗi thiết bị xuống giếng
và kích hoạt Kéo thiết bị cài đặt lên đổ sỏi
(1) (2) (3)
(a) (b)
(4)đo PLT/MPLT để kiểm tra đánh giá dòng chảy qua cầu xi măng
3.2 Đánh giá công nghệ ngăn cách nước “giỏ xi măng”
Ưu điểm:
- Không sử dụng đến giàn khoan;
- Tất thao tác thực công nghệ cáp tời (Wireline/Slickline);
- Không phải kéo thay thiết bị lòng giếng;
- Áp dụng cho giếng thân trần (cho đối tượng móng) ống chống;
- Không phải dập giếng, hạn chế rủi ro nhiễm bẩn vỉa;
- Tiết kiệm chi phí thời gian Nhược điểm:
- Chỉ áp dụng cho giếng có độ nghiêng khơng lớn;
- Ống khai thác có điểm thu hẹp không nhỏ 2,125” phải thông đến vị trí cần đặt giỏ xi măng;
- Nước vịng qua cầu xi măng (do liên thơng địa chất vỉa nước vỉa dầu)
4 Tiêu chí lựa chọn giếng khoan kết thử nghiệm Dựa đặc tính kỹ thuật ưu nhược điểm phân tích, cơng nghệ ngăn cách nước “giỏ xi măng” cân nhắc áp dụng với giếng có độ ngập nước > 50%, có độ nghiêng thấp < 60o, có đường kính ống khai thác > 2,125”, đường kính thân giếng
từ - 9⅝”, khoảng vỉa cho dòng nước nằm khoảng vỉa cho
Mã sản phẩm Đường kính ngồi Kích thước ống chống Tải trọng tối đa (lbs)
Max Min
X3M210700PPAA 2,1” 7” 6” 15.000
X3M210960RPPA 2,1” 9⅝” 8” 15.000
Bảng 1. Thông số kỹ thuật "giỏ xi măng"
Ống chứa xi măng Dung lượng, vật liệu ứng dụng Đường kính ngồi Chiều dài Vật liệu Khối lượng Dung lượng Vật liệu Ứng dụng
3.500” 8,5 m/4 m AISI 4140 172 kg/61 kg 17 lít/4 m SS316 Xi măng/acid/hóa chất/cát/sỏi proppant 2.875” m/4 m AISI 4140 48 kg/24 kg 10 lít/4 m SS316 Xi măng/acid/hóa chất/cát/sỏi proppant 2.375” m/4 m AISI 4140 33 kg/16,5 kg lít/6 m SS316 Xi măng/acid/hóa chất/cát/proppant
1.770” m/4 m SS304 22 kg/11 kg lít/6 m SS316 Xi măng/acid/hóa chất/cát/proppant
Bảng Thơng số kỹ thuật thiết bị đổ xi măng
Bảng Thông số kỹ thuật giếng lựa chọn thử nghiệm công nghệ ngăn cách nước “giỏ xi măng”
Hình Sơ đồ vị trí đặt "giỏ xi măng" giếng mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi Tên
giếng tượng Đối Q
lỏng
(m3/ngày)
Qdầu
(tấn/ngày) H
20
(%) (m3/ngày) V
Độ lệch (min)
Đường kính trong ống khai thác (min)
Đường kính thân giếng
(mm)
Kiểu hoàn thiện
1 Móng 260 52 77 35.000 24,65 2,4” 215,9 Thân trần
2 Móng 86 23 68 30.000 58,86 2,2” 215,9 Thân trần
3 Móng 60 24 54 22.000 48,64 2,2” 157,2 Ống chống
gl
Xi măng
Giỏ xi măng
Nước
Phễu
(5)dòng dầu Đối với đối tượng móng nứt nẻ, hồn thiện giếng kiểu thân trần áp dụng cơng nghệ thành giếng ổn định đồng
Giếng nằm khối cấu trúc móng nhơ cao, khoan sớm khu vực, chiều sâu tổng đạt 4.420 mMD, với khoảng vỉa móng xác định 585 m (3.835 - 4.420 mMD/3.644 - 4.201 mTVDss), hệ thống nứt nẻ chi phối mạnh phần phía giếng Động thái giếng cho thấy xuất nước sớm khu vực mỏ Nước xuất trình khai thác áp suất giảm từ 204 atm xuống 153 atm Tốc độ dòng chảy tăng từ 134 tấn/ngày lên 150 tấn/ ngày với mức độ ngập nước 32% Kết PLT năm 2006 cho thấy khoảng cho dịng xác định từ 3.926 - 3.941 mTVDss; năm 2010 cho thấy tồn nước chiều sâu 3.931 mTVDss Lưu lượng dầu đạt đỉnh năm 2010 với 130 tấn/ngày, trì 52 tấn/ngày
với độ ngập nước ~80% Theo kết PLT năm 2019, khoảng dòng chiều sâu 3.931 mTVDss cho 100% nước
Tháng 10/2020, Vietsovpetro đặt thành công "giỏ xi măng" độ sâu 4.035 mMD giếng mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi (Hình 8)
Sau hoàn thành việc đổ xi măng chờ 24 để dung dịch xi măng đơng cứng hồn toàn, tiến hành đo liên kết độ sâu (CCL) xác nhận độ sâu cầu xi măng 4.027,4 m (Hình 9)
Sau mở giếng ngày 8/10/2020, Vietsovpetro tiến hành lấy mẫu, ghi nhận có thay đổi lưu lượng khai thác tổng hàm lượng nước giảm đáng kể (giảm 10 - 15%) Theo dự báo, sản lượng dầu tăng thêm 20% chế độ làm việc giếng ổn định, dự kiến sau tuần Kết thể Hình 10
5 Kết luận kiến nghị
Công nghệ ngăn cách nước “giỏ xi măng” thử nghiệm thành cơng mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi áp dụng cho giếng khác có động thái tương tự nhằm cải thiện hiệu khai thác Ưu điểm lớn Hình 9. Kết đo kiểm tra xác định mặt cầu xi măng đặt giếng1 mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi
4020
0 QP (psi) 50
QP (psi)
HUD@4026.3m CCL (4027.4m) bottom tool
0 LTEN (lb) 1000 -100 LSPD (m/min) 100 -4000 CLL 5000
4152,29
Hình 10 Thơng số làm việc giếng trước sau thử nghiệm công nghệ ngăn cách nước “giỏ xi măng”
19/09/2020 20/09/2020 21/09/2020 22/09/2020 23/09/2020 24/09/2020 25/09/2020 26/09/2020 27/09/2020 28/09/2020 29/09/2020 30/09/2020 01/10/2020 02/10/2020 03/10/2020 O4/10/2020 O5/10/2020 O6/10/2020 O7/10/2020 O8/10/2020 O9/10/2020 10/10/2020 11/10/2020 12/10/2020 13/10/2020 14/10/2020 15/10/2020 16/10/2020 17/10/2020 18/10/2020 19/10/2020 20/10/2020 21/10/2020 22/10/2020 23/10/2020 24/10/2020 25/10/2020
300 250 200 150 100 50
240 233
275 260
76 75 81 77
50 51 45 53
0 156
169
90
70 73 73 72 74 74
66 65 68 67 67 68 68 69 68 67 66 66 68
57 60 60 57 54 41 40 42 43 43 42 45 42 23 24 22 21 39 37
95 105 101
143 148 151 152 152 149 147 153
197 200 206 206 204
Dừng giếng thực ngăn cách nước
Qlỏng (m3/ngày) Q
(6)nhất giải pháp thực ngăn cách mà không sử dụng giàn khoan để kéo thả, thay thiết bị lòng giếng khơng phải dập giếng Do đó, tiết kiệm chi phí đầu tư, gia tăng hiệu kinh tế giải pháp tiết kiệm thời gian dừng giếng Bài học kinh nghiệm là: thực đổ cầu xi măng chiều dài nhằm tăng tỷ lệ thành công ngăn cách nước móng, tăng khoảng làm việc “giỏ xi măng” thiết kế nhiều trấu để phù hợp với đặc thù thân giếng móng đồng không ổn định Tài liệu tham khảo
[1] Nguyễn Văn Đức, Phạm Xuân Sơn nnk, “FFDP Nam Rồng - Đồi Mồi”, 2013
[2] Phạm Xuân Sơn, Nguyễn Trung Hiếu nnk, “FFDP Nam Rồng - Đồi Mồi”, 2020
[3] Trần Lê Đơng, Hồng Văn Quý Trương Công Tài, “Thân dầu đá móng nứt nẻ - hang hốc mỏ Bạch Hổ, Đơng Nam Rồng giải pháp bơm ép nước nhằm nâng cao hệ số thu hồi dầu”, Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Khoa học Công nghệ “30 năm Dầu khí Việt Nam - Cơ hội thách thức mới”, Quyển I, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2005
[4] Phạm Xuân Sơn, Trần Lê Phương nnk, “Sơ đồ công nghệ hiệu chỉnh khai thác xây dựng mỏ Bạch Hổ, Lô 09-1 năm 2018”, 2017
Ho Nam Chung1, Phi Manh Tung1, Dang Xuan Thuy1, Dinh Duc Huy2
1Vietsovpetro
2Vietnam Petroleum Institute
Email: tungpm.pt@vietsov.com.vn
Summary
Most major oil fields in Cuu Long basin are currently in the declining production phase with high declining rates and rapidly increasing water cut IOR is, therefore, the main research topic for well productivity index and production optimisation of fractured basement reservoirs (which have been contributing 1/3 of the total oil production in Vietnam).
The paper presents the water isolation by “cement basket” technology which has been successfully deployed in Nam Rong - Doi Moi field and can be applicable to other wells having similar geological conditions/production performance characterisation to improve production efficiency.
Key words: Fractured basement, IOR, water isolation, cement basket, Nam Rong - Doi Moi field.