Dự báo dị thường áp suất trong thiết kế giếng khoan tại mỏ bạch hổ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ĐẶNG XUÂN THỦY DỰ BÁO DỊ THƯỜNG ÁP SUẤT TRONG THIẾT KẾ GIẾNG KHOAN TẠI MỎ BẠCH HỔ Ngành: Kỹ thuật địa vật lý Mã số: 60520502 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Nguyễn Thanh Tùng HÀ NỘI 2015 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Dự báo dị thường áp suất thiết kế giếng khoan mỏ Bạch Hổ ’’ cơng trình nghiên cứu riêng cá nhân tơi Các số liệu, kết trình bày luận văn hoàn toàn trung thực Một lần xin khẳng định trung thực lời cam kết Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Tác giả luận văn Đặng Xuân Thủy ii MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan ……………………………………………………………… i Mục lục ………………………………………………………………………ii Danh mục ký hiệu iv Danh mục bảng biểu …………………………………………………………v Danh mục hình vẽ …………………… ………………………………… vi Mở Đầu …………….………… ……………………………………………1 Chương - KHÁI QUÁT CHUNG VÀ CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT MỎ BẠCH HỔ ……………………………… …………………………………5 1.1 Khái quát chung mỏ …… ………………………….……… 1.2 Cấu trúc địa chất mỏ …… …………………………………………9 1.2.1 Địa tầng ……… ………………………………………………10 1.2.2 Kiến tạo ………… ……………………………………………15 Chương – BẢN CHẤT CỦA DỊ THƯỜNG ÁP SUẤT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỂ PHÁT HIỆN DỊ THƯỜNG ÁP SUẤT CAO ……28 2.1 Bản chất dị thường áp suất cao … …………… …… …….28 2.1.1 Bản chất dị thường áp suất…… ….……….……………….28 2.1.2 Các yếu tố gây dị thường áp suất …… …… 31 2.2 Các phương pháp áp dụng để xác định dị thường áp suất …… 35 2.2.1 Phương pháp sonic ……… ……………………………………35 iii 2.2.2 Phương pháp VSP…………………………………………… 37 2.2.3 Phương pháp vận tốc địa chấn… …………………………… 44 Chương – ỨNG DỤNG CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN DỊ THƯỜNG ÁP SUẤT TẠI MỎ BẠCH HỔ ………………………………46 3.1 Dị thường với phương pháp sonic khu vực………………… 49 3.2 Dị thường với phương pháp VSP khu vực …………….…….52 3.3 Dị thường với phương pháp vận tốc lớp khu vực……………55 3.4 So sánh kết dị thường …………………………….…… ……60 3.5 Áp dụng để tính tỉ trọng dung dịch chiều sâu chống ống ……65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ……………………………… ……………75 TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………….… ……….76 iv DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ASTH Áp suất thành hệ ASV Áp suất vỉa ĐVLGK Địa vật lý giếng khoan DDK Dung dịch khoan DTAS Dị thường áp suất SH Mặt phản xạ địa chấn (Seimic Horizon)  Áp suất địa tĩnh ’ Áp suất nén ép hiệu dụng  Tỷ trọng đá h Chiều dày g Gia tốc trọng trường VSP Phương pháp tuyến địa chấn thẳng đứng giếng khoan ZVSP Phương pháp tuyến địa chấn thẳng đứng giếng khoan có khoảng cách nguồn nổ - máy thu gần OVSP Phương pháp tuyến địa chấn thẳng đứng giếng khoan có khoảng cách nguồn nổ - máy thu xa VI –VSP Phương pháp địa chấn thẳng đứng giếng khoan có nguồn nổ nằm phía máy thu v DANH MỤC BẢNG BIỂU STT TÊN BẢNG TRANG Bảng 2.1 Bảng tốc độ truyền sóng đất đá 45 vi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình số Tên tài liệu Trang Hình 1.1 Sơ đồ vị trí mỏ Bạch Hổ thềm lục địa phía nam Việt Nam Hình 1.2 Sơ đồ xây dựng mỏ Bạch Hổ Hình 1.3 Cột địa tầng – thạch học tổng hợp mỏ Bạch Hổ 14 Hình 1.4 Mặt cắt địa chấn dọc theo mỏ Bạch Hổ 18 Hình 1.5 Mặt cắt địa chấn ngang qua vòm Bắc mỏ Bạch Hổ 19 Hình 1.6 Mặt cắt địa chấn qua vịm Trung Tâm mỏ Bạch Hổ 20 Hình 1.7 Mặt cắt địa chấn ngang qua vịm Nam Bạch Hổ 21 Hình 1.8 Bản đồ cấu tạo mặt móng mỏ Bạch Hổ 22 Hình 1.9 Bản đồ cấu tạo mặt SH – 11 mỏ Bạch Hổ 23 Hình 1.10 Bản đồ cấu tạo mặt SH – 10 mỏ Bạch Hổ 24 Hình 1.11 Bản đồ cấu tạo mặt SH – mỏ Bạch Hổ 25 Hình 1.12 Bản đồ cấu tạo mặt SH – mỏ Bạch Hổ 26 Hình 1.13 Bản đồ cấu tạo mặt SH – mỏ Bạch Hổ 27 Hình 2.1 Áp suất bình thường 28 Hình 2.2 Thiểu nén ép thành hệ 30 Hình 2.3 Dị thường áp suất cao 31 Hình 2.4 Nén ép trầm tích 32 Hình 2.5 Bào mịn bề mặt 33 Hình 2.6 Hoạt động đứt gãy cấu trúc 34 Hình 2.7 Mơ hình thiết bị đo sóng âm 36 vii Hình 2.8 Các trường sóng thu mơ hình khảo sát VSP 38 Hình 2.9 Quá trình thu nổ địa chấn giếng khoan mặt 39 Hình 2.10 Phương pháp Checkshot VSP 40 Hình 2.11 Mơ hình thu nổ phương pháp Zore-Offset VSP 42 Hình 2.12 So sánh phương pháp ZVSP OVSP 43 Hình 3.1 Xu nén ép thông thường theo độ rỗng log 46 Hình 3.2 Xu nén ép thơng thường theo DT 47 Hình 3.3 Dị thường áp suất theo DT 48 Hình 3.4 Dị thường áp suất theo DT giếng khoan BH-26 50 Hình 3.5 Dị thường áp suất theo DT giếng khoan BH1203B 51 Hình 3.6 Dị thường áp suất theo VSP giếng khoan GT-1X 53 Hình 3.7 Dị thường áp suất theo VSP giếng khoan MT-1X 54 Hình 3.8 Sự biến thiên áp suất ứng suất theo chiều sâu 55 Hình 3.9 Dị thường áp suất theo vận tốc lớp giếng khoan BH-26 57 Hình 3.10 Dị thường áp suất theo vận tốc lớp giếng khoan BH-1203B 58 Hình 3.11 Dị thường áp suất theo vận tốc lớp giếng khoan GT-1X 59 Hình 3.12 Dị thường áp suất theo vận tốc lớp VSP hiếng khoan MT-1X 62 Hình 3.13 Dị thường áp suất theo vận tốc địa chấn VSP giếng khoan GT-2X 63 Hình 3.14 Dị thường áp suất theo vận tốc lớp VSP giếng khoan GT-1X 64 viii Hình 3.15 Dị thường áp suất theo vân tốc lớp VSP giếng khoan BH-9 69 Hình 3.16 Áp dụng thiết kế ống chống giêng khoan BH-9 70 Hình 3.17 Áp dụng thiết kế ống chống giêng khoan BH-1203 72 Hình 3.18 Áp dụng thiết kế ống chống giếng khoan MT-1X 73 Hình 3.19 Áp dụng thiết kế ống chống giếng khoan MT-2X 74 ix 63 Hình 3.12 Dị thường áp suất theo vận tốc lớp VSP giếng khoan MT-1X 64 Hình 3.13 Dị thường áp suất theo vận tốc lớp VSP giếng khoan MT-2X 65 Hình 3.14 Dị thường áp suất theo vận tốc lớp VSP giếng khoan GT-1X 66 3.5 Áp dụng để tính tỉ trọng dung dịch chiều sâu chống ống Việc thiết kế thi cơng giếng khoan địi hỏi phải có dự báo tin cậy ASTH dọc theo lát cắt giếng khoan dự kiến, sở để xác định tỷ trọng thích hợp cho DDK Cơng việc có ý nghĩa quan trọng, góp phần giảm thiểu rủi ro gặp phức tạp, cố trình khoan giếng, mà tổng chi phí cho giàn khoan ngồi biển ngày lên tới 200 ngàn USD Về nguyên tắc, để đảm bảo an tồn tỷ trọng DDK thường xác định cho áp suất cột DDK lớn so với ASTH khoảng 1,05 lần Chiều sâu đặt ống chống dựa sở biểu đồ ASTH, cho thay đổi ASTH điểm chống ống phân tương đối cho lát cắt giếng Trong giếng khoan dầu khí, cấp đường kính ống chống sau thường áp dụng: 30” (762 mm); 20” (508 mm); 13 3/8” ( 340 mm); 5/8” (245 mm) 75/8” (194 mm) Vào giai đoạn trước đây, hạn chế tài liệu địa chấn (chủ yếu 2D) nên việc dự báo ASTH cho giếng khoan thường tiến hành theo phương pháp tương tự Người ta tổng hợp số liệu tỷ trọng DDK áp dụng số liệu đo áp suất vỉa (nếu có) giếng khoan lân cận, so sánh địa tầng (theo mặt cắt địa chấn) từ suy biểu đồ ASTH cho lát cắt giếng khoan dự kiến Phương pháp chất mang nhiều tính định tính thực tế tỏ có nhiều hạn chế, khơng cho phép dự báo cách định lượng với độ tin cậy cao, đặc biệt khu vực với đặc trưng địa chất biến đổi vùng chưa có có giếng khoan Ngày nay, với địa chấn 3D công nghệ xử lý tiên tiến, mơ hình 3D tốc độ địa chấn thường xây dựng chi tiết để phản ánh đầy đủ đặc điểm cấu trúc nguồn thông tin quan trọng đặc trưng nén ép đá, cần khai thác, sử dụng 67 Về chất vật lý, tốc độ sóng địa chấn phục thuộc vào độ rỗng mơi trường, có liên hệ trực tiếp với đới thiểu nén ép Như trình bày phần trước, việc đối sánh, kiểm nghiệm với tài liệu ĐVLGK số liệu đo áp suất trực tiếp loạt giếng khoan cho thấy khoảng có dị thường tốc độ địa chấn trùng hợp với đới thiểu nén ép, nơi mà độ rỗng (xác định theo phương pháp neutron, siêu âm) cịn cao, khơng bị suy giảm với chiều sâu theo xu hướng nén ép thông thường Do hồn tồn phù hợp với chế hình thành DTAS, dị thường tốc độ địa chấn biên độ chúng sở cho việc xác định đới DTAS tính tốn hệ số DTAS Cơ sở nguyên lý dị thường áp suất dự báo áp suất theo tốc độ địa chấn Dị thường tốc độ sóng siêu âm Dị thường tốc độ địa chấn Đới thiểu nén ép Dị thường áp suất Việc tính tốn dự báo DTAS cho lát cắt giếng khoan dự kiến tiến hành theo bước trình sau: 68 Giếng khoan lân cận Giếng khoan Tốc độ địa chấn lớp Tỉ trọng đá (RHOB log) Xác định xu hướng nén ép bình thường khoảng phân dị Áp suất thủy tĩnh Tính hệ số dị thường áp suất (Phương pháp độ sâu tương đương) Áp suất vỉa đo trực tiếp Tỷ trọng dung dịch áp dụng Lập biểu đồ áp suất thành hệ tỉ trọng dung dịch khoan Các biểu DTAS trình khoan Chiều sâu ống chống 69 Thiết lập đường xu hướng nén ép bình thường đá tính tốn hệ số DTAS quan trọng Đường nén ép bình thường xây dựng sở vận tốc địa chấn lát cắt vị giếng khoan đối sánh với lát cắt giếng khoan vị trí khác khu vực lân cận Về đường thẳng xuất phát từ bề mặt thạch quyển, thể biến đổi tuyến tính vận tốc theo chiều sâu Tuy nhiên vùng khác góc nghiêng cụ thể đường khác Trên sở xem mức độ nén ép đá phản ánh qua áp suất nén ép hiệu dụng, ASTH chiều sâu H* có dị thường tốc độ tính toán theo phương pháp mức độ nén ép tương đương hay gọi phương pháp độ sâu tương đương sau: Tại điểm dị thường tốc độ đường quan hệ tốc độ - chiều sâu dựng đường thẳng có phương thẳng đứng qua Giao điểm đường thẳng với đường xu nén ép bình thường cho ta biết chiều sâu điểm có tốc độ tương đương - HED (thường HED < H*) ASTH HED (bằng với áp suất thủy tĩnh): PED = w x HED x g, w tỷ trọng nước vỉa, g – gia tốc trọng trường Áp suất địa tĩnh chiều sâu HED H*: ED = ∑ (i x hi) x g * = ∑ (i x hi) x g Trong i tỷ trọng tầng đá i nằm bên (tính theo RHOB log), có chiều dày hi Áp suất nén ép hiệu dụng độ sâu HED: ’ED = ED - PED ASTH chiều sâu có dị thường tốc độ: P* = * - ’ED 70 Hình 3.15 Dị thường áp suất theo vận tốc lớp VSP giếng khoan BH-9 71 Hình 3.16 Áp dụng thiết kế ống chống giếng khoan BH-9 72 Như cơng thức tính tốn dự báo tỉ trọng trình bày hồn tồn phù hợp với kết đo thực tế Tỉ trọng tính toán theo tài liệu địa chấn màu đỏ trùng với áp suất vỉa màu vàng hình 3.16 So sánh số giếng khoan thiết kế ống chống cũ với thiết kế ống chống lên áp dụng để nhận thấy hợp lý thiết kế ống chống khu vực có dị thường áp suất cao Ở độ sâu 3575m TVDss gặp cố kẹt cần, dung dịch, phải tăng tỷ trọng dung dịch từ 1.25 (theo thiết kế) lên 1.67 sau lên 1.80 Khi lại có tượng dung dịch (Hình 3.17) Qua tính tốn tỷ dung dịch nên áp dụng chống ống theo màu xanh đậm dung dịch khoan áp dụng tính tốn theo tốc độ địa chấn 73 Hình 3.17 Áp dụng thiết kế ống chống giếng khoan BH-1203B 74 Hình 3.18 Áp dụng thiết kế ống chống giếng khoan MT-1X Trong trình khoan gặp cố - kẹt cần CS 3531 TVDss, phải để lại giếng 6.39m khoan thân hai từ CS 3807 mTVDss, gặp số khí cao (77%) cs 4277 mTVDss Và buộc phải tăng tỷ trọng DD lên đến 1,70 (Hình 3.18) Theo biểu đồ áp suất tính theo tốc độ địa chấn giải thích ngun nhân cố phức tạp tỷ trọng áp dụng không phù 75 hợp với áp suất vỉa (chỉ 1,24 thay phải 1,51) Vì vậy, khoảng chiều sâu từ đáy ống chống 245 đến SH-11 xảy hai phức tạp Hình 3.19 Áp dụng thiết kế ống chống giếng khoan MT-2X Trong trình khoan giếng này, tỷ trọng DD áp dụng theo thiết kế giếng, đặc biệt vào tầng SH-8 tỷ trọng tăng đột ngột từ 1.38 trước lên 1.71, đến chiều sâu khơng có biểu khí tăng cao đáng kể Từ suy việc tăng DD đến 1,71 khơng cần thiết điều tồn phù hợp với tính tốn dự báo áp suất vỉa (Hình 3.19) 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Các đặc điểm địa chất tốc độ trầm tích cao, có mặt tầng sét chiều dày lớn liên tục phần lát cắt yếu tố chủ yếu gây nên đới dị thường áp suất tầng đá nằm Ra phần cánh cấu tạo, nơi lát cắt xu hướng có chiều dày lớn nguy gặp DTAS cao lớn Việc tính tốn theo phương pháp sử dụng tốc độ địa chấn lớp kết hợp với tài liệu địa tầng, số liệu khoan (Master Log), giá trị ASV giếng khoan khu vực lân cận đưa ASTH DTAS với độ tin cậy cao cho lát cắt giếng khoan vùng nghiên cứu hồn tồn áp dụng rộng rãi để dự báo định lượng ASTH DTAS cho giếng khoan bồn trũng Cửu Long Đối sánh kết tính tốn dự báo áp suất vỉa theo tốc độ địa chấn lớp so với số liệu thực tế loạt giếng khoan cho thấy độ tin cậy phương pháp dự báo khu vực khác thuộc lô Vietsovpetro Kết dự báo theo tốc độ địa chấn cho thấy số khác biệt so với mơ hình áp suất vỉa theo phương pháp tương tự thường áp dụng thiết kế giếng khu vực BH hệ sơ đồ chống ống thay đổi Độ xác phương pháp dự báo phụ thuộc vào độ tin cậy cub mơ hình tốc độ địa chấn cần kiểm chứng với số liệu tốc VSP cho khu vực Tác giả kiến nghị tiếp tục nghiên cứu áp dụng vào giếng khoan thực tế khu vực nghiên cứu 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO Mai Thanh Tân (2011), Thăm Dò Địa Chấn; Nhà xuất GTVT, Hà Nội Nguyễn Đắc Thế (2010), Sử dụng tài liệu xử lý ngược tuyến địa chấn thẳng đứng (VSP) để dự báo đới dị thường áp suất cao phía trước mũi khoan, Luận văn thạc sĩ Phạm Năng Vũ (2002), Cơ sở lý thuyết xử lý số liệu Địa vật lý, Nhà xuất GTVT, Hà Nội Báo cáo trữ lượng mỏ Bạch Hổ 2011 Vietsopetro Báo cáo tổng kết, Minh giải tài liệu địa chấn 3D khu vực mỏ Bạch Hổ Vietsovpetro, Vũng Tàu, 2012 John P Brown and Rashidah Karim, 2008: Pore Pressure Prediction as a Prospecting Tool, Input to Risk, Volumes and Field Development Malaysia, Petronas ... 3.4 Dị thường áp suất theo DT giếng khoan BH-26 50 Hình 3.5 Dị thường áp suất theo DT giếng khoan BH1203B 51 Hình 3.6 Dị thường áp suất theo VSP giếng khoan GT-1X 53 Hình 3.7 Dị thường áp suất. .. PHÁT HIỆN DỊ THƯỜNG ÁP SUẤT 2.1 Bản chất dị thường áp suất cao yếu tố gây dị thường áp suất 2.1.1 Bản chất dị thường áp suất cao Áp suất thành hệ (ASTH) áp suất chất lưu chứa lỗ hổng, lỗ rỗng... SH-7 mỏ Bạch Hổ (Báo cáo Bạch Hổ 2011) 27 Hình 1.13 Bản đồ cấu tạo SH-5 mỏ Bạch Hổ (Báo cáo Bạch Hổ 2011) 28 CHƯƠNG – BẢN CHẤT CỦA DỊ THƯỜNG ÁP SUẤT CAO VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ÁP DỤNG ĐỂ PHÁT HIỆN DỊ