Nghiên cứu lựa chọn phương pháp xử lý vùng cặn đáy giếng hợp lý cho giếng khai thác dầu tại mỏ rồng

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Văn Thành Đơn vị công tác: Trường Đại học Mỏ - Địa chất Nơi thu thập tài liệu: - Viện Nhipi - Xí nghiệp Liên doanh Vietsovpetro - Xí nghiệp Khai thác Vietsovpetro - Thư viện Trường ĐH Mỏ - Địa chất Các tài liệu thu thập được: - Đặc điểm địa chất, nhiểm bẩn VCĐG mỏ Rồng - Các phương pháp xử lý VCĐG áp dụng mỏ Rồng - viện Nhipi - Số liệu báo cáo hiệu thực phương pháp xử lý VCĐG mỏ Rồng - Các báo, luận văn, đồ án xử lý VCĐG công bố Dự kiến đề tài: Nghiên cứu lựa chọn phương pháp xử lý VCĐG hợp lý cho giếng khai thác dầu mỏ Rồng Đề nghị thầy hướng dẫn: PGS.TS Cao Ngọc Lâm Ý kiến môn quản lý: Ý kiến Khoa chủ quản: Chữ ký học viên BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN VĂN THÀNH NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ VÙNG CẬN ĐÁY GIẾNG HỢP LÝ CHO GIẾNG KHAI THÁC DẦU TẠI MỎ RỒNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN VĂN THÀNH NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ VÙNG CẬN ĐÁY GIẾNG HỢP LÝ CHO GIẾNG KHAI THÁC DẦU TẠI MỎ RỒNG Chuyên ngành: Kỹ thuật khoan, khai thác công nghệ dầu khí Mã số: 60.53.50 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Cao Ngọc Lâm HÀ NỘI - 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố công trình nghiên cứu khác Hà Nội, ngày 13 tháng năm 2012 Tác già luận văn Nguyễn Văn Thành DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT o API : Đơn vị đo tỷ trọng dầu theo tiêu chuẩn Viện dầu khí Mỹ o F : Đơn vị đo nhiệt độ - Độ Fahrenheit (oF = 1,8oC +32) cSt : Đơn vị đo độ nhớt (một độ cSt = 1cP = 10-3Pa.s) mD : Đơn vị đo độ thấm (1mD = 10-3D = 9,869233.10 -16 m2) Mpa : đơn vị đo áp suất Bbl : Đơn vị đo thể tích (1bbl = 0,15899m3) Ppm : Nồng độ (phần triệu) T/ngđ : Tấn/ ngày đêm OKT : Ống khai thác OCKT : Ống chống khai thác GK : Giếng khoan HTBM : Chất hoạt tính bề mặt NVTL : Nứt vỉa thủy lực VCĐG : Vùng cận đáy giếng XNLD : Xí nghiệp Liên doanh DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1: Bề dày trầm tích Trà Cú giếng khoan 15 Bảng 1.2: Độ sâu móng số giếng khoan mỏ 16 Rồng Bảng 1.3: Độ rỗng micro loại đá móng mỏ Rồng 18 Bảng 1.4: Một số tiêu trung bình dầu Mỏ Rồng 20 Bảng 1.5: Các thông số đặc trưng dầu thô mỏ Rồng 21 Bảng 1.6: Sản lượng dầu qui đổi ngày cuối tháng năm 22 2007 (m3) Bảng 1.7: Sản lượng dầu qui đổi ngày cuối tháng năm 22 2008 (m3) Bảng 1.8: Sản lượng dầu qui đổi ngày cuối tháng năm 22 2009 (m3) Bảng 1.9: Sản lượng dầu qui đổi ngày cuối tháng năm 22 2010 (m ) Bảng 1.10: Sản lượng dầu qui đổi ngày cuối tháng năm 23 2011 (m3) Bảng 3.1: Kết thử giếng sau tiến hành xử lý VCĐG 49 giai đoạn khai thác mỏ Rồng Bảng 3.2: phân bố xử lý VCĐG theo giai đoạn khác 49 Bảng 3.3: Khả hòa tan khoáng canxit dolomite 58 số dung dịch axit Bảng 3.4: Khả hịa tan khống vật axit 59 flohydric Bảng 3.5: Tỷ lệ chất hóa phẩm DMC 79 Bảng 3.6: Hiệu phương pháp xử lý VCĐG sau 80 sửa chữa giếng Bảng 3.7: Hiệu phương pháp xử lý VCĐG sau khoan 80 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1: Vị trí địa lý mỏ Rồng Hình 2.1: Sơ dồ biểu diễn dịng chảy thẳng 24 Hình 2.2: Sơ đồ hình thành phễu áp suất vùng lân cận đáy 25 giếng Hình 2.3: Đồ thị quan hệ C đường kính lỗ đục để xác 27 định C1 Hình 2.4: Đồ thị quan hệ phụ thuộc  C2 28 Hình 2.5: Đồ thị xác định bán kính quy đổi 29 Hình 2.6: Ảnh hưởng hệ số Skin tới suy giảm áp suất vùng 36 vỉa chứa xung quanh giếng Hình 2.7: Tạo khe nứt nhờ trái nổ 38 Hình 2.8: Sơ đồ tổng quát trình nứt vỉa thủy lực 41 Hình 2.9: Nứt vỉa đạn tạo áp suất 48 Hình 3.1: Xử lý axit vùng cận đáy giếng 50 Hình 3.2: Quy trình xử lý bọt axit 55 Hình 3.3: Sơ đồ cơng nghệ xử lý axit kết hợp gọi dòng sản phẩm 79 hỗn hợp hóa phẩm DMC MỤC LỤC MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nội dung đề tài, vấn đề cần giải Phương pháp nghiên cứu Cơ sở tài liệu luận văn Ý nghĩa khoa học thực tế Cấu trúc luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VÙNG MỎ 1.1 Đặc điểm địa lý, địa chất vùng mỏ 1.1.1 Đặc điểm địa lý, khí hậu nhân văn 1.1.2 Đặc điểm địa chất vùng mỏ 1.2 Các tính chất chất lưu vỉa sản phẩm 1.2.1 Về dầu thô mỏ Rồng 1.2.2 Chỉ tiêu lý hoá dầu mỏ rồng 1.2.3 Về tính chất nước vỉa: 1.3 Hiện trạng khai thác vùng mỏ CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VỀ XỬ LÝ VÙNG CẬN ĐÁY GIẾNG 2.1 Lý thuyết dòng chảy chất lưu từ vỉa vào giếng 2.2 Các nguyên nhân làm giảm độ thẩm thấu VCĐG 2.2.1 Ảnh hưởng trình khoan 2.2.2 Ảnh hưởng trình chống ống trám xi măng 2.2.3 Ảnh hưởng công nghệ hoàn thiện giếng mức độ mở vỉa 2.2.4 Ảnh hưởng trình khai thác 2.2.5 Ảnh hưởng trình sửa chữa xử lý giếng 2.2.6 Hiệu ứng Skin 2.3 Các phương pháp xử lý VCĐG 2.3.1 Phương pháp xử lý vùng cận đáy giếng học 2.3.1.1 Phương pháp tạo mạng khe nứt nhờ trái nổ 2.3.1.2 Phương pháp tạo xung thủy lực 2.3.1.3 Phương pháp xử lý nứt vỉa thủy lực 2.3.1.4 Phương pháp bắn tia thủy lực 2.3.2 Phương pháp tác dụng nhiệt 2.3.2.1 Phương pháp bơm chất mang nhiệt 2.3.2.2 Phương pháp đốt nóng cận đáy giếng 2.3.2.3 Phương pháp xử lý nhiệt hóa vùng cận đáy giếng 2.3.3 Phương pháp xử lý vùng cận đáy giếng axit Trang 6 7 7 8 9 11 19 19 19 21 21 24 24 31 31 32 32 33 33 34 37 38 38 39 40 43 43 44 44 44 45 2.3.4 Phương pháp kết hợp 2.3.4.1 Phương pháp nứt vỉa axit 2.3.4.2 Phương pháp nứt vỉa đạn tạo áp suất phối hợp với xử lý axit CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ VÙNG CẬN ĐÁY GIẾNG CHO MỎ RỒNG 3.1 Tình hình thực xử lý VCĐG mỏ Rồng 3.2 Công nghệ xử lý VCĐG axit 3.2.1 Mục đích xử lý axit vùng cận đáy giếng 3.2.2 Các phương pháp xử lý axit vùng cận đáy giếng 3.2.2.1 Rửa axit 3.2.2.2 Xử lý axit bình thường 3.2.2.3 Xử lý axit tác dụng áp suất cao 3.2.2.4 Xử lý nhiệt axit 3.2.2.5 Xử lý axit tập vỉa sản phẩm 3.2.2.6 Xử lý axit nhiều tầng 3.2.2.7 Xử lý bọt axit 3.2.2.8 Xử lý nhũ tương dầu – axit 3.2.3 Các loại axit khả hòa tan chúng vỉa chứa 3.2.3.1 Bản chất xử lý axit vỉa chứa cacbonat 3.2.3.2 Bản chất xử lý axit vỉa cát kết 3.2.4 Những khó khăn giải pháp xử lý axit vùng cận đáy giếng cho vỉa 3.2.4.1 Xử lý cho vỉa cacbonat 3.2.4.2 Xử lý cho vỉa cát kết 3.2.5 Các chất phụ gia sử dụng trình xử lý axit 3.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng xử lý axit 3.3 Lựa chọn phương pháp xử lý VCĐG cho mỏ Rồng 3.4 Thành phần nhũ tương dầu axit để xử lý tầng móng mỏ Rồng 3.4.1 Các hóa phẩm hỗn hợp axit 3.4.2 Các chất phụ gia 3.4.3 Tỷ phần dung dịch xử lý 3.5 Giải pháp vận chuyển nhanh sản phẩm phân hủy khỏi VCĐG xử lý axit 3.6 Đánh giá kết thử nghiệm 46 46 47 49 49 50 51 51 51 52 53 53 54 54 55 56 56 56 58 60 60 61 63 66 68 70 70 75 76 77 81 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Dầu mỏ nguồn lượng chiến lược quan trọng, giá trị dầu mỏ ảnh hưởng mạnh mẽ đến phát triển kinh tế toàn giới Riêng Việt Nam, ngành công nghiệp dầu mỏ ngành cơng nghiệp mũi nhọn, đóng vai trị thiếu kinh tế quốc dân Nhưng ta biết, dầu mỏ loại tài nguyên phục hồi, với tốc độ phát triển trữ lượng dầu mỏ giảm nhanh chóng Bên cạnh việc phát triển cơng tác tìm kiếm thăm dị, khoan thêm giếng khoan khơng Việt Nam mà nước khác nghiên cứu giải pháp tận thu lại lượng dầu tồn đọng mỏ khai thác để làm tăng lượng dầu thu hồi Có nhiều cách khác nhau, hướng nghiên cứu làm giảm nhiễm bẩn VCĐG nghiên cứu quan tâm nhiều Vì trình khoan, mở vỉa, hay giếng qua nhiều năm khai thác, vùng cận đáy giếng thường hay bị nhiễm bẩn lấp nhét mùn khoan, dung dịch, cát tạp chất rắn, làm giảm độ thấm vỉa, cản trở dòng thấm vào giếng dẫn đến làm giảm hệ số thu hồi sản phẩm Để làm tăng khả thấm chất lưu từ vỉa vào giếng, xí nghiệp Liên doanh Việt - Nga Vietsovpetro tiến hành nhiều biện pháp xử lý cho vùng cận đáy giếng đạt kết ban đầu Vấn đề đặt nghiên cứu tìm phương pháp xử lý hợp lý cho mỏ vấn đề thiết thực Chính thế, nội dung luận văn mang tính thực tiễn cao Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu Mỏ Rồng trang bị giàn khoan RP-1, RP-3 RP-2, bên cạnh việc bố trí giàn khoan mới, khoan thêm giếng để làm tăng sản lượng khai thác cần phải nghiên cứu giải pháp gia tăng thu hồi nhiều cách khác để làm giảm chi phí đầu tư, xây dựng 70 chế vỉa có nhiệt độ cao Vì nhiệt độ cao thường xảy nhanh trung hịa dung dịch axít khoảng thời gian bơm axít vào vỉa Tuỳ thuộc, mức độ giảm axít dung dịch hệ phản ứng thứ cấp mà vỉa xảy lắng đọng hỗn hợp Fe(0H)3, Si(0H)4 muối nhơm, muối canxi làm bịt kín khe dẫn vỉa sản phẩm làm giảm độ thẩm thấu collector vùng xử lý Mục đích phương pháp nhằm giải công việc tháo nhanh lắng đọng từ sản phẩm phản ứng hóa học để khơi thông vỉa sau VCĐG xử lý axit Bản chất phương pháp: Sau axit hòa tan chất lấp nhét, ta thực giảm áp suất đáy giếng cách đột ngột để khơi thông vỉa Như vậy, mỏ Rồng, đối tượng khai thác đề cập đá móng, tác giả lựa chọn phương pháp xử lý axit kết hợp với gọi dịng sản phẩm hóa phẩm DMC, chất của việc kết hợp là: Việc xử lý VCĐG axit phương pháp xử lý hóa học, bơm ép dung dịch axit vào VCĐG Phản ứng dung dịch axit với số loại chất lắng đọng nhiễm bẩn, đất đá VCĐG làm mở rộng lỗ, khe nứt đất đá dẫn đến tăng độ thẩm thấu đất đá xử lý Sau nhờ hóa phẩm DMC mà đáy giếng có chênh áp đủ lớn với vỉa sản phẩm tạo điều kiện gọi dòng sản phẩm đưa giếng vào khai thác 3.4 Thành phần nhũ tương dầu axit để xử lý tầng móng mỏ Rồng 3.4.1 Các hóa phẩm hỗn hợp axit chức chúng - Axit clohydric (HCl) với nồng độ 28-32% theo tiêu chuẩn ТУ6-01-71477,ГОСТ 857-78 Chức năng: Hoà tan đất đá có chứa thành phần cacbonat, lắng đọng muối, hồ tan khơng đáng kể thành phần sét phá hủy cuội kết lấp nhét vùng cận đáy giếng - Axít Flohydric (HF) với nồng độ 50% theo tiêu chuẩn TУ48-5-184-78 Chức năng: Hịa tan khống vật silicat thạch anh, silicat-nhôm, dung dịch sét, vỏ ximăng 71 - Axit axetic (axit dấm) (СH3COOH) với nồng độ 99,9% theo tiêu chuẩn ГОСТ 6968-76 Chức năng: Ổn định độ pH hợp chất axit (2) để phịng ngừa lắng đọng hidroxit sắt, nhơm,… - Axit NTF (C3H 12NO9P3) dạng bột, chứa thành phần  97 % theo tiêu chuẩn ТУ 6-09-5283-86 Chức năng: Ổn định khống vật sét, phịng ngừa lắng đọng hidroxit sắt, nhôm,… loại trừ khả thành tạo gel hidroxit - Axit Fluoboric (HBF4): Hệ axit Clay sử dụng axit HBF4 để điều chế axit HF theo nguyên tắc phản ứng: HBF4 + H2O = HBF3OH + HF Theo cách thời điểm định có lượng giới hạn axit HF tạo dung dịch Lượng axit HF tiêu phản ứng với khoáng vật vỉa, nhanh chóng bù lại từ phản ứng thủy phân tương đương với khoảng 2% HF Hệ axit Clay thuộc loại hệ phản ứng chậm, nhiệt cao 65 0C động học thủy phân thúc đẩy mạnh, điều kiện cân mới, thời điểm nồng độ HF trì Ở nhiệt độ 1000C trạng thái cân đặc trưng hàm lượng HF - 0,15% Như vậy, điều kiện hệ axit Clay phản ứng hệ HF/HCl pha lỗng (có hàm lượng HF thấp = 0,15%) Cũng có khả trì theo thời gian hàm lượng hạn chế HF, nên hệ axit Clay có khả ngăn ngừa tượng tạo kết tủa Nghiên cứu cho thấy, trường hợp tạo lắng cặn từ hexafluosilicat gel silic bị giảm cách đáng kể Hệ axit Clay đặc biệt hiệu so với hệ HF/HCl xử lý vỉa chứa feldspat, ilit Khi xử lý vỉa hệ axit Clay, K2SiF6 không tạo Một ưu điểm vượt trội khả ức chế tượng hình thành hạt mịn, vốn nguyên nhân sâu xa chuyển dịch, gây bít nhét hạt mịn tách từ sét 72 - Axit Formic (hytempo): Là axit hữu màu sáng, chất lỏng linh động mùi đặc trưng, nặng khơng khí, dễ bắt lửa, tỷ trọng 1,231; điểm sôi 2140F, điểm đông 460F, tan hoàn toàn nước, độ PH < Axit formic ảnh hưởng tối đa tới hệ hô hấp, tiêu hóa đặc biệt cịn tác nhân gây ung thư… Axit formic thường dùng hỗn hợp với axit HCl Hỗn hợp axit thường xem axit chậm phản ứng có diện axit hữu Một điều quan trọng điều kiện vỉa, CO2 giải phóng phản ứng HCl gây suy giảm mức phản ứng axit hưu ngăn không cho axit hưu phản ứng - Axit Nitrilotrimetyl phosphonic NTF - C3H12NO9P3: Là sản phẩm kết tinh dạng bột có hàm lượng chất ≥ 97%, sản xuất theo tiêu chuẩn TY 6- 09- 5283- 86 Ứng dụng: Ngăn ngừa tạo gel magie, gel sắt, gel nhơm, phịng ngừa kết tủa muối flo thành phần cacbonat đá vỉa, phòng ngừa tạo gel silic, ổn định bề mặt khống thể sét giúp phịng ngừa tượng phân tán dịch chuyển gây lắng đọng hạt sét mịn - Hỗn hợp dung dịch muối axit Đối với vỉa dầu khí có đá vơi, dolomite xử lý dung dịch muối axit có hiệu Các phương trình phản ứng xảy sau: + Đối với đá vôi: 2HCl + CaCO3= CaCl2 + H2O + CO + Đối với đá dolomite: 4HCl + CaMg(CO3) = CaCl2 + MgCl2 + 2H2O + 2CO2 Các muối CaCl2 , MgCl2 ( hòa tan tốt nước) khí CO dễ dàng lấy lên khỏi giếng sau xử lý Đặc biệt, dung dịch axit có hỗn hợp tác động với axit tạo nên chất cặn bã không hòa tan dung dịch axit trung hòa sau phản ứng Sự lắng đọng chất làm giảm độ thẩm thấu vùng lân cận đáy giếng Các hỗn hợp thường có dung dịch axit: 73 + Muối khơng hịa tan FeCl3 tạo thành kết thủy phân chất Fe(OH)3 ; + Axit H2SO4 tác động với CaCl2 tạo nên thạch cao (CaSO4.2H 2O); + Một số chất hóa học để kìm hãm ăn mịn kim loại (ví dụ, chất PB-5) bỏ vào dung dịch; + Axit HF tác động với CaCO tạo nên muối khơng hịa tan CaF2 Vì HCl axit yếu nên xử lý giếng, nồng độ HCl khoảng10 15% (tùy điều kiện cụ thể) Nếu dùng dung dịch axit HCl có nồng độ cao dung dịch ăn mịn thiết bị đầu giếng thiết bị lòng giếng, dung dịch axit trung hịa có độ nhớt cao gây nên khó khăn q trình gọi dịng sản phẩm Trong dung dịch muối axit cịn có thêm số chất hóa học bổ sung: + Chất ức chế ăn mòn kim loại chất kìm hãm ăn mịn thiết bị axit Phụ thuộc vào loại nồng độ ban đầu chất ức chế ăn mòn kim loại mà khối lượng để pha chế dung dịch axit khoảng 15%.Những chất ức chế ăn mòn kim loại sử dụng hỗn hợp axít để xử lý VCĐG điều kiện nhiệt độ vỉa cao mỏ Rồng là: + Urotropin: Ở điều kiện T = 870C P= 38 MPa , urotropin (1%) làm giảm hoạt tính ăn mịn khoảng 20 lần Urotropin có tác dụng tốt điều kiện nhiệt độ khoảng 100 0C + AII-240, AI-600 Trong điều kiện nhiệt độ khoảng 120-150 0C, sử dụng chất ức chế ăn mòn AII-240, AI-600 hãng Clearwater Inc (USA) Thời gian gần chất AII-240, AI-600 thay chất urotropin hỗn hợp axit để dùng xử lý VCĐG + Chất HTBM (emultal, VietPav) chất họat tính bề mặt dùng tùy theo đối tượng xử lý cụ thể, chúng có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt ranh giới pha trình bơm ép xử lý VCĐG + CH3COOH dấm axit, có tác dụng làm tăng nồng độ pH để kéo dài thời gian sản phẩm sau phản ứng trạng thái lơ lửng - Hỗn hợp dung dịch sét-axit 74 Nhận thấy rằng, dung dịch muối axit chủ yếu dùng để xử lý đất đá có chứa hàm lượng lớn CaCO , CaMg(CO3) Đối với collector lục nguyên, người ta dùng hỗn hợp axit HF, HCl chất hóa học bổ sung kể để xử lý Thành phần axit HF tác dụng với thành phần chủ yếu SiO2 (oxit silic) H4Al2Si2O9 (caolin) có collector lục nguyên theo phản ứng: SiO + 4HF = 2H2O + SiF4 Sản phẩm SiF4 tạo thành sau phản ứng tiếp tục tác dụng với nước: 3SiF4 + 4H2O = Si(OH)4 +2H2SiF6 Axit H 2SiF6 hòa dung dịch, Si(OH)4 theo mức độ giảm tính axit dung dịch axit HF tạo nên chất keo dính làm bịt kín lỗ hổng đất đá Để loại trừ tượng này, axit HCl hỗn hợp dung dịch axit có chức tác động với sản phẩm phản ứng Si(OH)4 tạo thành muối SiCl4 hòa tan nước: Si(OH)4 +4HCl = SiCl4 + 4H2O Dung dịch hỗn hợp axit để xử lý collector lục nguyên thường chứa 812% muối axit HCl 3-5% axit HF Tương tự, hỗn hợp dung dịch axit tác động với caolin: H 4Al2Si2O9 + 14HF = 2AlF3 + 2SiF4 + 9H2O ; 3SiF4 + 4H2O = Si(OH)4 +2H2SiF6 ; Si(OH)4 + 4HCl = SiCl4 + 4H2O Axit HF tác động với SiO2 chậm, tác động nhanh với H 4Al2Si2O9 chậm so với axit HCl tác động với đất đá chứa cacbonat Vì vậy, xử lý collector lục nguyên hỗn hợp axit HF HCl, hỗn hợp axit chủ yếu tác động với sét Chính mà hỗn hợp axit gọi sét-axit (SAX) Sét-axit thường dùng để xử lý colletor lục nguyên với hàm lượng Ca < 0,5% Nếu axit tác dụng với vỉa đá vơi dolomite tạo nên muối khơng hịa tan: HF + Ca2+ -> CaF2 + H+ Khi lập kế hoạch để xử lý Colletor chứa sét cần ý đến nồng độ loại axit hỗn hợp dung dịch axit tới trương nở sét gây ảnh 75 hưởng đến độ thẩm thấu đất đá Số lượng hòa tan sét tỉ lệ thuận với hàm lượng HF (nồng độ - 5%) phản ứng sét với HF chậm Vì hỗn hợp, lượng axit HF cần phải bảo đảm để tham gia tác động với đất đá, ngồi cịn phải có CH3COOH để tăng thời gian tác động hỗn hợp với đất đá Để loại trừ muối CaF2, MgF2 tạo thành, trước xử lý collector lục nguyên có hàm lượng Ca, Mg đáng kể nên tiến hành xử lý muối axit Khác với collector cacbonat trầm tích lục nguyên, chế tác động dung dịch muối-axit với đá chứa dầu gặp đá móng granhit nứt nẻ chưa nghiên cứu kỹ 3.4.2 Các chất phụ gia - Catafin - A Đây số chất chống ăn mòn axit tốt Khi pha vào dung dịch axit làm việc với 0,1% tổng thể tích, cường độ ăn mịn dung dịch giảm từ 55 – 65 lần Ở nhiệt độ cao, tính chất chống ăn mịn Catafin giảm nhanh Vì nhiệt độ đáy giếng từ khoảng 800C trở lên nên sử dụng chất ức chế khác - И-1-A Cường độ chống ăn mòn И- 1- A lớn Nếu pha chế liều lượng 0.1% И-1-A với 0,2% Urotrofin cường độ ăn mòn dung dịch axit (ở 20 0C) giảm xuống 30 lần Còn liều lượng pha chế 0,4% И-1-A với 0,8% Urotrofin giảm xuống 55 lần Chất ức chế chống ăn mòn axit mỏ có nhiệt độ đáy giếng cao >1300 ngày chưa tìm Để giải vấn đề khó khăn nhiệt độ đáy giếng cao > 1300C người ta pha chế hỗn hợp số chất ức chế với liều lượng sau: 0,4% И-1-A + 0,8% Urotrofin + 0,01% Iốt, cường độ ăn mòn dung dịch axit giảm xuống 40 lần - Marvelan – K(O) Liều lượng pha chế trung bình cho phép 0,1% Đây chất ức chế có cường độ hoạt tính 76 - Formalin Với thành phần 0,6% khối lượng ăn mịn giảm từ – lần - Unhicon PB-5 Là chất lỏng có độ nhớt, màu đen, pha từ 0,25 – 0,5% khối lượng dung dịch cường độ ăn mịn giảm từ 31 – 42 lần Ngồi cịn có chất ức chế chống ăn mòn khác như: B-2, Urfon kỹ thuật Một số chất kìm hãm ăn mịn axit AII-240, AI-600 hãng Clearwater Inc(USA), đảm bảo vận tốc ăn mịn axit khơng lớn 10 mm/năm điều kiện nhiệt độ đến 1500C Trong thời gian gần chất thay chất urotrofin hỗn hợp axit để dùng xử lý vùng cận đáy giếng mỏ Rồng Hiện mỏ Rồng dùng chất ức chế ăn mòn kim loại dung dịch axit nhiệt độ cao A-201, A-279, CI-25, WHT1212 Đây hỗn hợp nhiều axit hữu cơ, chất Naphtha thơm, dầu thông, cồn, chất lỏng màu hổ phách, mùi đặc trưng, phân tán tốt nước, tỷ trọng 0,99 dễ cháy, sản phẩm sinh khí độc Đó chất ức chế ăn mịn tốt giếng có nhiệt độ đáy giếng cao Chú ý trước xử lý axit giếng có nhiệt độ đáy giếng cao > 1000C Cần phải tiến hành bơm rửa nước kéo dài 2-3 chu kỳ (có thể 23 với giếng thơng nhau) - Các chất kìm hạn ăn mịn axit loại AII-240, AI-600 hãng Clearwater Inc (USA) đảm bảo vận tốc ăn mịn axit khơng lớn 10 mm/năm điều kiện nhiệt độ đến 1500C - Các chất hoạt tính bề mặt (HTBM) loại emultal, VietPav,… 3.4.3 Tỷ phần dung dịch xử lý + Dung dịch muối-axit (MAX) Tỷ phần dung dịch: - Axit clohydric (HCl) 10-15 %, - Axit acetic ( CH3COOH) 2-5 %, - Chất kìm hãm ăn mịn axit 1-5 %, 77 - Chất HTBM 0,5-1 %, - Axit NTF (C3H12NO9P3) 1-2 %, - Nướс Phần lại đến 100% + Dung dịch sét-axit (SAX) Tỷ phần dung dịch: - Axít flohydric (HF) 3-5% - Axit clohydric (HCl) 8-12 %, - Axit acetic ( CH3COOH) 2-5 %, - Chất kìm hãm ăn mòn axit 1-5 %, - Chất HTBM 0,5-1 %, - Axit NTF (C3H12NO9P3) 1-2 %, - Nướс Phần lại đến 100% 3.5 Giải pháp vận chuyển nhanh sản phẩm phân hủy khỏi VCĐG xử lý axit Khi xử lý nhũ tương dầu – axit, sản phẩm sau phản ứng axit phá hủy phần lớn nằm xa đáy giếng Do vậy, sản phẩm rễ liên kết lắng đọng theo thời gian Khi thời gian kéo dài, liên kết sản phẩm bị phá hủy với sản phẩm với đất đá lớn gây khó khăn cho q trình khơi thơng gọi dịng sản phẩm để đưa giếng vào khai thác có hiệu Đá móng có nhiều khe nứt vĩ mơ liên thơng với nhau, mùn khoan thành phần học đáy giếng giếng dễ sâu vào vỉa gây lấp nhét, nhiễm bẩn VCĐG Nhờ phương pháp xử lý nhũ tương dầu – axit mà chất lưu xử lý sâu vào vỉa, sản phẩm sau xử lý nằm sâu vỉa, khó để vận chuyển sản phẩm phá hủy sau xử lý vào giếng Muốn tăng độ thấm để tăng hiệu khai thác phải đưa giải pháp vận chuyển nhanh kịp thời sản phẩm phá hủy sau xử lý khỏi VCĐG Để góp phần nâng cao hiệu xử lý nhũ tương dầu – axit tầng móng nói chung mỏ Rồng nói riêng tác giả đề nghị sử dụng biện pháp kết hợp xử lý gọi dòng sản phẩm 78 Bản chất phương pháp là: Sau đưa dung dịch xử lý vào VCĐG ta đưa tập hợp đung dịch DMC (gồm XP1 XP2) vào cột ống khai thác Ta phải tính toán cho nhũ tương dầu – axit thực xong phản ứng phá hủy thành phần lấp nhét khe nứt lúc phản ứng XP1 XP2 xảy theo phản ứng: XP1 + XP2 N + NaCl + H2O Lượng khí Nitơ lớn phản ứng tạo hòa trộn với cột chất lỏng ống nâng tạo thành hỗn hợp lỏng – khí có tỷ trọng nhỏ Do áp suất đáy giếng giảm làm tăng chênh áp giưa đáy giếng vỉa, tạo dòng chảy với vận tốc lớn lôi kéo sản phẩm xử lý từ vỉa vào đáy giếng theo cột ống nâng lên mặt đất Điều làm tăng tính thấm VCĐG, góp phần làm tăng hiệu khai thác giếng Cơng nghệ tiến hành hình 3.1 Các bước tiến hành: - Trước bơm hỗn hợp axit cần chuẩn bị sẵn hỗn hợp chất lỏng hóa phẩm DMC theo tỷ phần (xem bảng 3.5): - Bơm dung dịch axit xuống giếng theo khối lượng tính tốn; - Bơm nhau: nước đệm với khối lượng khoảng 1,0 - 1,5 m3, hỗn hợp dung dịch DMC cuối chất lỏng ép để đẩy toàn dung dịch axit nước đệm vào vỉa; - Đóng giếng khoảng 15-20 phút để chờ phản ứng theo dõi áp suất miệng giếng áp suất cột ống khai thác; - Mở giếng nhanh dùng van miệng giếng để điều khiển dịng chất lỏng hóa khí lên - Nếu giếng chưa tự làm việc, tiếp tục gọi dòng giếng phương pháp thích hợp thuận tiện có sẵn gọi dòng hệ thống gaslift 79 Pv Pđ 1: Là chất lỏng ép 4: Là paker 2: XP1 5: Chất lỏng cách ly 3: XP2 6: Nhũ tương dầu - axit Hình 3.3 Sơ đồ cơng nghệ xử lý axit kết hợp gọi dịng sản phẩm hỗn hợp hóa phẩm DMC Bảng 3.5: Tỷ lệ chất hóa phẩm DMC Hỗn hợp hóa phẩm Tên gọi Khốilượng, kg/m3 NaNO 310 NH 4Cl 260 Nước Phần lại NaNO 250 NH 4Cl 210 Nước Phần lại Để tăng hiệu xử lý điều kiện mỏ (nhiệt độ vỉa cao) công nghệ xử lý phải đảm bảo điều kiện: - Khơi thông nhanh sản phẩm phản ứng dạng gel khỏi VCĐG sau xử lý axit; 80 - Các hỗn hợp axit ăn mịn thiết bị lịng giếng có khả sâu vào vỉa; - An tồn q trình xử lý, điều kiện khai thác dầu biển 3.6 Đánh giá kết thử nghiệm Hiệu thực việc xử lý VCĐG mỏ rồng đem lại kết khả quan, bảng 3.6 3.7 chỉ phương pháp xử lý nhũ tương dầu – axit chưa có kể đến giải pháp gọi dịng sau xử lý hóa phẩm DMC Trên sở lý thuyết, tác giả cho rằng, kết hợp gọi dịng hóa phẩm DMC xử lý axit cho tầng móng đem lại kết khả quan Tuy vậy, vấn đề cần nghiên cứu kỹ lưỡng trước áp dụng rộng rãi toàn khu vực mỏ để hoàn thiện công nghệ xử lý Bảng 3.6: Hiệu phương pháp xử lý VCĐG sau sửa chữa giếng Khi giếng kt (có lưu lượng Q > 0) Phương Đối Giếng kt Giếng bơm ép Giếng kt Giếng bơm ép pháp xử tượng Khối Thành Khối Thành Khối Thành Khối Thành lý lượng công lượng công lượng công lượng công % % % % Axit Mioxen HCl + 100 hạ HF HCl + 14 100 100 HF Đá móng Nhũ tương 67 100 dầu-axit Khi sửa giếng (Q =0) Bảng 3.7: Hiệu phương pháp xử lý VCĐG sau khoan Khi sửa giếng (Q =0) Sau sửa giếng tháng Phương Giếng kt Giếng bơm ép Giếng kt Giếng bơm ép Đối pháp xử Khối Thành Khối Thành Khối Thành Khối Thành tượng lý lượng công lượng công lượng công lượng công % % % % Mioxen Rửa 100 hạ axit Nhũ Đá tương 2 50 móng dầu-axit 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trên sở nghiên cứu lý thuyết, tác giả xin đưa số kết luận sau: - Khằng định giá trị dầu mỏ phát triển kinh tế, xã hội khơng Việt Nam mà mang tính toàn cầu Bên cạnh việc phát minh, phát triển ứng dụng nhiều nguồn lượng vào sống nhu cầu dầu mỏ phát triển kinh tế quốc dân an ninh lượng vấn đề cấp bách quan tâm hàng đầu - Hiện nay, để đảm bảo cho sản lượng khai thác mỏ Rồng không bị suy giảm, bên cạnh việc xây dựng giàn khoan, khoan thêm nhiều giếng khai thác việc xử lý VCĐG quan tâm nhiều Vì chi phí xây dựng, khoan thêm giếng tốn kém, việc xử lý VCĐG tiết kiệm chi phí đầu tư mới; làm tăng dòng thấm từ vỉa vào giếng, tăng sản lượng khai thác - Có nhiều phương pháp xử lý VCĐG khác nhau, tùy theo điều kiện riêng mỏ Với đối tượng khai thác tầng móng, mỏ Rồng thử nghiệm nhiều phương pháp xử lý VCĐG khác nhau, nhiên qua nghiên cứu tác giả đưa phương pháp xử lý axit kết hợp với gọi dòng sản phẩm hóa phẩm DMC Việc có tác dụng: + Axit có tác dụng mở rộng khe nứt; hịa tan chất lấp nhét thành chất hòa tan dạng keo tồn đọng lại khe nứt + Phần hóa phẩm DMC (nhờ tính chất riêng) có tác dụng làm giảm áp đáy giếng cho phép gọi dòng sản phẩm sau axit hòa tan chất lấp nhét Điều có tác dụng tốt cho tính thấm VCĐG, chất hòa tan để tồn đọng thời gian dài vỉa, chúng liên kết với liên kết với bề mặt đất đá khe nứt, làm cản trở tính thấm, tác dụng axit bị giảm Việc đưa hóa phẩm DMC vào kịp thời đưa lấp nhét hịa tan khỏi khe nứt mở rộng, tính thấm VCĐG tăng, làm tăng dòng thấm vào giếng 82 - Công nghệ xử lý axit kết hợp với gọi dịng đơn giản, tốn chi phí, phù hợp với điều kiện khai thác ngồi khơi, xa bờ mỏ Rồng Kiến nghị Với kết nghiên cứu lý thuyết trên, để áp dụng thực tế cho điều kiện mỏ Rồng, tác giả xin đưa số kiến nghị sau: - Để tránh lãng phí đánh giá xác hiệu giải pháp tránh rủi mặt kinh tế kỹ thuật, trước áp dụng cho toàn mỏ ta nên thử nghiệm số giếng (khai thác tầng móng) suy giảm sản lượng mỏ - Trong trính áp dụng phương pháp cần phải tiếp tục nghiên cứu, đánh giá để tối ưu công nghệ xử lý, đảm bảo yêu cầu riêng, không làm ảnh hưởng xấu đến hiệu tác động xấu đến vỉa, thiết bị khai thác Theo kết nghiên cứu kiến nghị trên, ta thấy việc áp dụng phương pháp xử lý axit kết hợp với gọi dòng áp dụng cho đối tượng móng mỏ Rồng phù hợp Việc gọi dòng sau xử lý làm tốt VCĐG, làm tăng tính thấm tối đa, cho phép đưa giếng vào khai thác ln 83 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA TÁC GIẢ Phạm Quang Hiệu, Nguyễn Văn Thành, Trương Văn Từ, Trương Hoài Nam (2012), “Nghiên cứu lựa chọn dung dịch khoan giếng dầu khí điều kiện áp suất cao – nhiệt độ cao”, Tạp chí Địa kỹ thuật, năm thứ mười sáu số – 2012 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Phước Hảo (2008), Cơng nghệ khai thác dầu khí, Trường Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh Nguyễn Hiệp (Chủ biên) 2007, Địa chất tài nguyên dầu khí Việt Nam, Tập đồn Dầu khí Việt Nam Cao Ngọc Lâm (2002), Cơng nghệ khai thác dầu khí, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Lê Xuân Lân (1997), Lý thuyết khai thác tài nguyên lỏng khí, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Phùng Đình Thực, Dương Danh Lam, Lê Bá Tuấn, Nguyễn Văn Cảnh (1999), Cơng nghệ kỹ thuật khai thác dầu khí, NXB Giáo dục Phùng Đình Thực, Cao Mỹ Lợi, Nguyễn Văn Kim, Xử lý vùng cận đáy giếng khai thác dầu khí bơm ép nước, Tập đồn Dầu khí Việt Nam XNLD Vietsovpetro, Năm 2000, Cấu trúc địa chất mỏ Rồng Boyun Guo, William C.Lyons, Ali Ghalambor (2007), Petroleum production engineering, Elsevier science & Technology books H.B.Bradley, Petroleum Engineering Handbook, Society of Petroleum 10 American petroleum institute (1996), API_Introduction to Oil and Gas Production, information handling services 2000 11 Havard Devold (2006), Oil and gas production hand book, edition 1.3 Oslo, june 2006 ... ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN VĂN THÀNH NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ VÙNG CẬN ĐÁY GIẾNG HỢP LÝ CHO GIẾNG KHAI THÁC DẦU TẠI MỎ RỒNG Chuyên ngành: Kỹ thuật khoan, khai thác cơng nghệ dầu khí... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN VĂN THÀNH NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ VÙNG CẬN ĐÁY GIẾNG HỢP LÝ CHO GIẾNG KHAI THÁC DẦU TẠI MỎ RỒNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ... cận đáy giếng + Phương pháp xử lý nhiệt hóa vùng cận đáy giếng - Phương pháp xử lý vùng cận đáy giếng hóa học (chủ yếu axit) - Phương pháp kết hợp: 38 + Phương pháp nứt vỉa axit + Phương pháp nứt