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 105 4.4 Tính toán chế độ công nghệ khoan chế độ thủy lực giếng ERD-C Trên sở cấu trúc giếng quỹ đạo lựa chọn kết nghiên cứu lý thuyết học kinh nghiệm từ GKN Mioxen hạ khoan khu vực nghiên cứu, chế độ công nghệ khoan (tỷ trọng dung dịch tối ưu, vận tốc quay cần khoan, lưu lượng bơm, tải trọng lên choòng khoan) giếng khoan vươn xa ERD-C tính toán lựa chọn phù hợp cho đoạn khoan sau: • Đoạn khoan 16” x 13-3/8” (162m – 1875m) • Đoạn khoan 12-1/4” x 9-5/8” (1875m – 4940m) • Đoạn khoan 8-1/2” x 7” (4940m – 5337m) • Đoạn khoan 6” (5337m-5557m) 4.4.1 Đoạn khoan 16” x 13-3/8” (162m – 1875m) Đoạn khoan 16” sử dụng hệ dung dịch KCL-Polymer để giảm thiểu khả đường kính lỗ khoan rộng “hole wash-out” khoan tầng đất đá bở rời tập B3 B2 Bảng 4.8 – Các thông số chế độ khoan đoạn 16”, giếng ERD-C Thông số chế độ khoan G (klbs) N (rpm) Q (gpm) γ (ppg) Tối thiểu Tối ưu Tối ña 120 800 8.9 10-20 150 -180 1050 9.5 30 180 1200 9.5 Trong đó: G – Tải trọng lên choòng khoan, N – Tốc độ quay cần khoan, Q – lưu lượng bơm γ tỷ trọng dung dịch sử dụng Ở đoạn khoan qua thực tế GKN Mioxen hạ khoan, cần sử dụng khoan cụ 16” giếng khoan SD-14P (BKC#2, bảng 2.1) kiến nghị thay thiết bị MWD ĐH BK TPHCM Chương 106 thông thường thiết bị Gyro-MWD Việc sử dụng thiết bị đo khoan Gyro-MWD giúp đoạn khoan giảm thời gian kéo thả để thay BKC, cho phép khoan đoạn 16” với BKC đồng thời giảm thiểu nguy giếng khoan đụng phải giếng khoan lân cận khoan Bảng 4.9 – BKC 16” cho giếng khoan ERD-C Item Name Vendor/ Model OD (in)/ ID (in) 16" Bit Smith International 9.25 CPS Max OD (in) Length (m) Cum Length (m) 16.00 0.43 0.43 15.78 9.24 9.67 8.00 0.78 10.45 14.75 1.80 12.25 8.00 2.34 14.59 8.41 8.98 23.57 8.00 9.46 33.67 8.00 27.78 61.45 8.00 9.79 71.24 8.00 18.69 89.93 8.00 0.59 90.52 6.50 137.43 227.95 6.50 0.92 228.87 Total Len 228.87 3.75 A962M5640XP (1.15 deg) Schlumberger (W / 15 7/8" Sleeve Stabilizer) A962M5640XP 9.63 Float Sub Schlumberger 7.88 8.00 2.75 w/ Float Valve 14 3/4" Stabilizer Schlumberger 8.00 8" NM Pony Schlumberger 8.00 3.00 2.81 Gyro-MWD Schlumberger 8.25 8" NM Collar Schlumberger 8.00 2.81 2.81 x 8" Collar (3 joints) GSF 8.00 2.81 Hydraulic Jar HE 8.00 Hydra-Jar 10 x 8" Collar (2 joints) 3.00 GSF 8.00 2.81 11 Crossover GSF 8.00 2.81 12 15 x 5" HWDP (15 joints) GSF 5.00 3.00 13 Crossover GSF 6.50 2.81 Total Weight (lbf) Below Jar (lbf) Stabilizer Bit Nozzles Blade Length (m) Mid-Pt To Bit (m) Distance To Bit (m) Size(1/32 in) 1.15 19.20 18.00 0.40 11.51 18.55 20.00 TFA (in2) 1.17 Bend To Bottom ÑH BK TPHCM Count 0.46 Chương 107 4.4.2 Đoạn khoan 12-1/4” x 9-5/8” (1875m – 4940m) Đoạn khoan 12-1/4” sử dụng hệ dung dịch gốc dầu (SBM) với thông số tương tự GKN Mioxen khoan [7] Đoạn khoan phải sử dụng hai hiệp khoan choòng khoan 12-1/4” PDC khoan hết chiều dài đoạn Để giải vấn đề khó khăn việc tải làm mùn khoan giếng khoan khoảng khoan 12-1/4”, cần khoan 5-1/2” phải sử dụng Ở áp suất bơm tối đa độ sâu ~ 5000m, cần khoan đường kính 5-1/2” cho phép có lưu lượng bơm tối đa cao so với cần khoan đường kính 5” Lưu lượng bơm tối đa (gal/phút) Hình 4.7 – So sánh lưu lượng tối đa cho đoạn 12-1/4” với hai loại cần khoan đường kính 5” 5-1/2” Kết hình 4.7 cho thấy cần khoan 5” OD cho phép bơm với lưu lượng tối đa ~ 630 GPM chiều sâu 5006m đoạn 12-1/4” (áp suất hệ ĐH BK TPHCM Chương 108 thống chiều sâu đạt ~ 4250ps áp suất làm việc giới hạn hệ thống bơm giàn khoan) Cần khoan 5-1/2” OD cho phép bơm với lưu lượng bơm (850 GPM) lớn giá trị lưu lượng bơm tối thiếu cần có đoạn khoan 121/4” Kết tính toán lựa chọn thông số chế độ khoan tối ưu cho đoạn khoan 12-1/4” tổng kết bảng 4.10: Bảng 4.10 - Các thông số chế độ khoan đoạn 12-1/4”, giếng ERD-C Thông số chế độ khoan G (klbs) N (rpm) Q (gpm) γ (ppg) Tối thiểu Tối ưu Tối đa 120 700 10 10 - 15 150 -180 800 - 850 10.5 25 180 850 11.5 Treân sở phân tích kết GKN Mioxen hạ khoan, BKC choòng khoan cho đoạn có cấu trúc bảng 4.11 Choòng khoan 12-1/4” PDC loại MRS91BHPX Smith cho kết tốt nhiều giếng khoan động đáy PowerDrive900 công ty Schlumberger sử dụng cho BKC Các thiết bị đo khoan NearBit D&I, Near-Bit GR (đo góc lệch, phương vị gamma tự nhiên gần choòng khoan) số đo điện trở đất đá khoan (LWD resistivity) BKC góp phần giảm thiểu sai số đo bắt vỉa khoan, giúp việc xây dựng quỹ đạo giếng khoan cách trơn tru hiệu ĐH BK TPHCM Chương 109 Bảng 4.11 – BKC 12-1/4” cho giếng ERD-C Item Fish Neck OD (in)/ Length (m) Vendor/ Model Name 8.00 Smith International 12 1/4 " PDC Bit OD (in)/ ID (in) PD 900 (12 1/8" Sleeve Stab) Schlumberger ( 42/32 Flow Restrictor and Float Valve) PD 900 Receiver Sub Schlumberger Length (m) Cum Length (m) 12.25 0.28 0.28 11.80 4.20 4.48 8.50 1.76 6.24 8.25 2.84 9.08 9.10 5.90 14.98 8.41 8.52 23.50 8.00 9.46 32.96 8.00 18.58 51.54 8.16 9.79 61.33 8.00 9.45 70.78 8.00 0.59 71.37 6.50 137.43 208.80 7.25 0.92 209.72 7.00 712.44 922.16 7.25 1.19 923.35 3.25 MRS91BHPX Max OD (in) 9.25 3.00 8.50 3.50 Inline Flex joint 8.25 Schlumberger 8.25 0.71 8.25 Schlumberger LWD - ARC8 3.50 2.81 8.25 Schlumberger MWD - PowerPulse 5.90 8" NMDC 8.00 Schlumberger 2.81 x 8" Drill Collar (2 joints) 8.00 GSF 2.81 Hydraulic Jar 8.00 HE 10 x 8" Drill Collar 8.00 0.61 Hydra-Jar 8.06 GSF 3.00 8.06 0.60 11 Crossover 6.50 GSF 2.81 7.75 0.29 12 15 x 5" HWDP (15 joints) 2.88 5.00 GSF 3.00 13 Crossover 7.25 GSF 2.81 14 5.43 GSF 24 stands 5-1/2 " DP 4.78 15 Crossover 6.81 GSF 7.25 0.75 2.81 Total Weight (lbf) Total Len 923.35 Below Jar (lbf) BHA Comments: Stabilizer Sensor Blade Length (m) Mid-Pt To Bit (m) Type 0.30 Bit Nozzles Count Size(1/32 in) 3.58 Near-Bit GR 2.00 16.00 Near-Bit D&I 3.43 18.00 TFA (in2) 1.58 Bend To Bottom Distance To Bit (m) Resistivity 11.56 Gamma Ray 11.61 D&I 19.12 Ngoài vấn đề làm mùn khoan khoan, kết mô thả ống chống lửng 9-5/8” (với tỷ trọng dung dịch 10.5ppg hệ số ma sát 0.3) cho thấy ống chống lửng 9-5/8” thả đến độ sâu ~ 4500m không quay (hình 4.8) ĐH BK TPHCM Chương 110 Hình 4.8 – Kết mô ma sát thả ống chống lửng 9-5/8”, đoạn 12-1/4” giếng ERD-C Hình 4.9 – Kết mô khả ứng suất uốn gãy cần (Sinusoidal Buckling) cần khoan 5-1/2” thả ống chống lửng 9-5/8” ĐH BK TPHCM Chương 111 Hình 4.9 cho thấy cần 5-1/2” chịu ứng suất uốn gãy cần (Sinusoidal Buckling) thả ống chống lửng khoảng ~1000 – 1800m Một số giải pháp để tăng khả thả ống chống lửng 9-5/8” thành công: • Sử dụng cần khoan nặng 5” HWDP để thả ống chống lửng 9-5/8” (giảm nguy cần khoan bị buckle thả ống khoảng chiều sâu 1000 – 1800m, hình 4.9) • Sử dụng đầu nối có mô men quay lớn (Hydril 563) cho ống 9-5/8” cho thiết bị treo ống (Liner Hanger) cho phép quay ống thả xuống • Tăng thời gian bơm rửa làm mùn khoan đoạn 12-1/4” trước thả ống (+/- 4.5 lần tuần hoàn bơm rửa) • Sử dụng thiết bị LoTorque Weatherford để giảm ma sát kéo thả cần khoan dọc theo trục giếng • Sử dụng công nghệ thả ống chống lửng công ty Davis Lynch (casing floatation technology) với khí ống 9-5/8” để giảm ma sát thả ống 4.4.3 Đoạn khoan 8-1/2” x 7” (4940m – 5337m) Đoạn khoan sử dụng hệ dung dịch gốc dầu (SBM) để khoan qua tầng sét Bạch Hổ dễ trương nở Ngoài vấn đề làm mùn khoan, đoạn 8-1/2” phải tối ưu hóa chế độ công nghệ khoan thuỷ lực dung dịch nhằm kiểm soát tỷ trọng dung dịch động Để khống chế kiểm soát giá trị tỷ trọng dung dịch động, việc sử dụng cấu trúc ống chống lửng 9-5/8”, phải sử dụng kết hợp cần khoan 4” OD với cần khoan 5” (bảng 4.7), sử dụng chế độ khoan tối ưu kiểm soát đặc tính dung dịch chặt chẽ v.v ĐH BK TPHCM Chương 112 Bảng 4.12 - Các thông số chế độ khoan đoạn 8-1/2”, giếng ERD-C Thông số chế độ khoan G (klbs) N (rpm) Q (gpm) γ (ppg) Tối thiểu Tối ưu Tối đa 120 400 11.5 10 - 15 150 450 - 500 11.5 20 180 600 11.5 BKC choòng khoan 8-1/2” PDC cho giếng khoan vươn xa có cấu trúc sau (Bảng 4.13): Bảng 4.13 – BKC 8-1/2” cho gieáng ERD-C Item Name Vendor/ Model Fish Neck OD (in)/ Length (m) Bottom/ Top Connection OD (in)/ ID (in) Hughes 1/2" PDC Bit PD675X5 Annadril 7/8" Receiver Sub 7/8" 1/2"FH 3.03 ( 3/8" sleeve) Annadril 3/4" 1/4" 1/2"FH 3" 1/2"FH 1/2" 1/2"FH 3/4"" 1/2"FH 0.43 Flex Joint Annadril 7" 1/2" 1/2"FH 0.78 PowerPulse Annadril 3/4" 3/4" 0.48 LWD ARC-6 Annadril 3/4" x 5" HWDP GSF 1/2"FH - 9/16" 1/2"FH 13/16" 1/2"IF 3" 1/2"IF 7/8" 1/2"IF 3" 1/2"IF 5" 1/2"IF 0.45 Jar PVD 1/2" 1/2" 0.67 x 5" HWDP GSF 0.30 0.30 4.15 4.45 1.74 6.19 2.95 9.14 8.50 17.64 6.40 24.04 9.40 33.44 9.67 43.11 9.25 52.36 Total Len 52.36 1/2"FH 3/4" 0.50 Cum Length (m) 1/2" R HCR605 Length (m) 7/16" 1/2"IF 5" 1/2"IF 0.27 12k 8k BHA Comments: Stabilizer Sensor Blade Length (m) Mid-Pt To Type Bit (m) PD - GR 2.1m PD - D&I 2.5m PP - GR 12.64m PP - D&I 13.29m ARC - GR Bend To Bottom ARC - Res ÑH BK TPHCM Bit Nozzles Distance To Bit (m) Count Size(1/32 in) 12 TFA (in2) 0.90 20.16m 20.10m Chương 113 Để theo dõi kiểm soát tỷ trọng dung dịch động đoạn khoan cần sử dụng thiết bị đo khoan PWD (lắp máy LWD) Do tính chất phức tạp bền vững tầng Bạch Hổ, công tác thả ống chống lửng 7” cần sử dụng loại ống có đầu nối có mô men quay ~ 22-24 k ft-lbs (7” L-80 VAM HT) 4.4.4 Đoạn khoan 6” (5337m-5557m) Đoạn khoan 6” khoan tầng sản phẩm cát kết Mioxen hạ (tập B10) với góc lệch lớn ~ 87° với hệ dung dịch khoan mở vỉa gốc nước RDIF (Reservoir Drilling In Fluid) tỷ trọng dung dịch ~ 9.6ppg Đoạn khoan sử dụng BKC thông số chế độ khoan tương tự GKN Mioxen hạ khoan ~ 200m chiều dài vỉa Bảng 4.14 – Các thông số chế độ khoan đoạn 6”, giếng ERD-C Thông số chế độ khoan G (klbs) N (rpm) Q (gpm) γ (ppg) Toái thiểu Tối ưu Tối đa 80 240 9.5 - 10 80 - 100 250 9.6 15 180 300 9.7 Trong đoạn 6” quỹ đạo giếng giữ ổn định khoan hiệu chỉnh mức thấp nhằm giảm thiểu phức tạp thả ống lọc cát sau Kết GKN Mioxen khoan cho thấy đoạn nhiều phức tạp ĐH BK TPHCM Chương 114 Bảng 4.15 - BKC 6” cho gieáng ERD-C Item Name Vendor/ Model OD (in)/ ID (in) 6" Bit Hughes Christensen A475M7838XP (0.78 deg) Schlumberger 3.75 (With 7/8" Sleeve) A475M7838XP Float Sub Schlumberger 4.75 6.00 0.18 Cum Length (m) 0.18 5.88 6.78 6.96 4.75 0.61 7.57 5.75 1.87 9.44 4.82 10.56 20.00 4.75 8.26 28.26 4.75 9.45 37.71 4.75 9.40 47.11 4.83 8.99 56.10 4.75 9.37 65.47 5.00 716.85 782.32 4.75 111.88 894.20 6.50 1.20 895.40 3.75 4.63 2.25 (With float valve) Length (m) 1.25 STX-1 Max OD (in) 4.75 Schlumberger 3/4" Stabilizer 2.25 4.75 Schlumberger SlimPulse - Bat On bottom 3/4" NMDC SlimPulse - Bat On bottom 4.75 Schlumberger 3/4" Drill Collar Rig 3.25 2.25 4.75 2.25 1/2" HWDP 3.50 Rig 2.25 3/4" Hydraulic Jar 4.75 HE 2.25 Hydra-Jar 10 1/2" HWDP 3.50 Rig 2.25 11 3.43 3-1/2 " 13.30 DPS, (75 joints) Rig(72 joints) 2.76 3.5,13.3,10% Wear 12 3.50 1/2" HWDP (12 joints) (11Rig joints) 2.25 13 Crossover 6.50 Rig 2.81 Total Weight (lbf) Total Len 895.40 Below Jar (lbf) Stabilizer Bit Nozzles Blade Length (m) Mid-Pt To Bit (m) 0.16 0.50 Bend To Bottom ÑH BK TPHCM Distance To Bit (m) Count Size(1/32 in) 0.53 13.18 12.00 8.47 14.10 TFA (in2) 0.33 Chương 115 Qua kết nghiên cứu tính toán cụ thể cấu trúc giếng, quỹ đạo lựa chọn chế độ công nghệ khoan chế độ thuỷ lực, tác giả đưa số kết luận sau: • •Cấu trúc bốn cột ống chống với quỹ đạo khoan tăng góc – giữ góc hai lần cấu trúc quỹ đạo phù hợp cho giếng khoan vươn xa Mioxen hạ mỏ Sư Tử Đen với mục tiêu C, cho phép sử dụng chế độ khoan tối ưu cho việc thi công xây dựng giếng khoan vươn xa • Các chế độ công nghệ khoan thuỷ lực thiết bị công nghệ lựa chọn cách tối ưu (bộ khoan cụ, loại cần khoan, lựa chọn công nghệ – thiết bị cho việc lắp đặt ống chống lửng 9-5/8”, v.v) đóng vai trò vô quan trọng đến thành công thất bại giếng khoan vươn xa ERD-C ĐH BK TPHCM Chương 116 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 11 Đánh giá kết nghiên cứu đạt luận văn: 1.1 Luận văn hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu trọng tâm việc thiết kế hoàn thiện công nghệ khoan cho GKVX Mioxen hạ mỏ Sư Tử Đen 1.2 Những phức tạp khó khăn nguyên nhân thi công GKN Mioxen hạ khu vực nghiên cứu đánh giá cách hệ thống mặt cấu trúc giếng, quỹ đạo giếng chế độ công nghệ khoan chế độ thuỷ lực để xây dựng GKVX tương lai khu vực nghiên cứu 1.3 Trên sở thực tế xây dựng GKN khu vực, lý thuyết tính toán lựa chọn cấu trúc giếng, quỹ đạo giếng, chế độ công nghệ khoan chế độ thuỷ lực cho GKVX nghiên cứu đánh giá cho đối tượng Mioxen hạ mỏ Sư Tử Đen Đặc biệt, luận văn nghiên cứu chế phân bố mùn khoan dòng chảy thân giếng đưa giải pháp quan trọng cho phép tính toán hoàn thiện chế độ công nghệ khoan chế độ thuỷ lực phù hợp cho GKVX Mioxen hạ 1.4 Bằng việc sử dụng phần mềm chuyên dụng Landmark, Drilling Office để tính toán hoàn thiện cấu trúc, quỹ đạo, chế độ công nghệ khoan chế độ thuỷ lực cho giếng khoan vươn xa Mioxen hạ mỏ Sư Tử Đen 22 Đánh giá ý nghóa kết nghiên cứu: 2.1 Các kết nghiên cứu, tổng kết phân tích thực tiễn thi công xây dựng GKN, lý thuyết tính toán thiết kế GKVX cho đối tượng cát kết Mioxen hạ mỏ Sư Tử Đen góp phần đánh giá cách có hệ thống khó khăn phức tạp đưa định hướng nghiên cứu giải pháp công nghệ cho công tác khoan giếng ngang nói chung giếng vươn xa Mioxen hạ mỏ Sư Tử Đen nói riêng ĐH BK TPHCM Kết Luận Kiến Nghị 117 2.2 Kết nghiên cứu cho thấy tầm quan trọng đặc biệt cấu trúc giếng, quỹ đạo giếng, chế phân bố mùn khoan chế phân bố dòng chảy thân giếng đến thành công hay thất bại xây dựng GKVX tương lai 2.3 Những giải pháp công nghệ có ý nghóa vô quan trọng việc góp phần giảm thiểu khó khăn, cố tăng tính khả thi thi công xây dựng GKVX Mioxen hạ mỏ Sư Tử Đen, giúp khai thác kịp thời hiệu đối tượng dầu khí quan trọng cho ngành dầu khí nói riêng kinh tế nước ta nói chung 2.4 Ngoài ý nghóa khoa học thực tế cho GKVX Mioxen hạ mỏ Sư Tử Đen, luận văn góp phần vào công tác nghiên cứu phát triển công nghệ – kỹ thuật khoan vươn xa nói chung cho đối tượng trầm tích dầu khí khác (có đặc điểm địa tầng chiều sâu nông tương tự mỏ Sư Tử Đen) bồn trũng Cửu Long 33 Kiến nghị: 3.1 Áp dụng kết nghiên cứu, tính toán hoàn thiện cấu trúc giếng, quỹ đạo giếng chế độ công nghệ khoan vào thực tế thi công xây dựng GKVX mỏ Sư Tử Đen 3.2 Công nghệ khoan vươn xa công nghệ phức tạp khó khăn cần phải có nhiều công trình nghiên cứu khoa học chuyên sâu nhằm đưa tổ hợp công nghệ khoan hoàn thiện hiệu cho GKVX Trong trình thực luận văn, với cố gắng cao thân, song tác giả tránh khỏi thiếu sót Tác giả xin chân thành cam ơn tiếp thu ý kiến đóng góp người đọc ĐH BK TPHCM Kết Luận Kiến Nghị 118 DANH SÁCH CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Xuân Đào, Công nghệ khoan ngang – phức tạp điển hình, Tuyển tập công trình khoa học, kỷ niệm 40 năm thành lập môn Khoan – Khai thác (1996-2006), tr 27-31, Trường Đại học Mỏ – Địa Chất, 2006 Nguyễn Tiến Long & Sung Jin Chang, Báo cáo địa chất lịch sử phát triển địa chất bồn trũng Cửu Long, 05/19/1999, Lưu hành nội công ty Cửu Long JOC Lê Phước Hảo, 2002, Cơ sở khoan khai thác dầu khí, NXB Đại học Quốc gia TP HCM Steve Devereux, 1998, Practical Well Planning and Drilling Manual M G Mims, A.N Krepp and H A Williams, 2003, Drilling Design and Implementation for Extended Reach and Complex Wells, 3rd edition, K & M Technology Group CLJOC Drilling Program ERD-Miocene well pre-planning data, tài liệu lưu hành nội công ty liên doanh điều hành Cửu Long CLJOC horizontal Miocene offset well data (15-1-SD-10P ST2, 15-1-SD11P, 15-1-SD-14P-ST1, 15-1-SD-20P & 15-1-SD-15P), tài liệu lưu hành nội công ty liên doanh điều hành Cửu Long BP Exdended Reach Drilling Guidelines, 1996 (a joint contributions of British Petroleum Company, Statoil, OGCI, Deutag, Anadrill, TH Hill Associates, Halliburton and ArcoARCO Exploration and Production Landmark Drilling Software applications, 2003, Halliburton 10 Torque and Drag Calculation Fundamentals, 2006, ConocoPhillips Upstream Technology Internal Training Document 11 Norton J Lapeyrouse, Formulas and Calculations for Drilling, Production and Workover, 1992 12 William J Murchison, Rules-Of-Thumb for the man on the rig, 2nd edition, revised 1993, Murchison Drilling School, 2005 13 Schlumberger training document on Directional Drilling, seminar presentation in HCMC for CLJOC, 2005, Schlumberger Oilfield Services ĐH BK TPHCM Tài liệu tham khảo 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