Nghiên cứu công nghệ cắt xiên giếng dh 6p

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRƯƠNG VĂN TỪ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CẮT XIÊN GIẾNG DH - 6P/7P MỎ ĐẠI HÙNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRƯƠNG VĂN TỪ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CẮT XIÊN GIẾNG DH - 6P/7P MỎ ĐẠI HÙNG Chuyên ngành: Kỹ thuật khoan, khai thác cơng nghệ dầu khí Mã số: 60.53.50 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Phạm Quang Hiệu HÀ NỘI – 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Bản luận văn Thạc sĩ kỹ thuật công trình nghiên cứu thực cá nhân, thực sở nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu tình hình thực tế hướng dẫn GVC TS Phạm Quang Hiệu Các số liệu, mơ hình kết luận văn trung thực, tên đề tài nội dung luân văn không trùng lặp với luận văn trước Học viên Trương Văn Từ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ DANH MỤC CÁC BẢNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MỎ ĐẠI HÙNG 11 1 Giới thiệu sơ lược mỏ Đại Hùng 12 1.1.1 Vị trí địa lí 12 1.1.2 Đặc điểm địa chất thành phần thạch học 13 1.1.3 Trầm tích 14 1.1.4 Các tầng chứa đối tượng khai thác 15 1.2.Tính chất vỉa chứa lưu thể khối D – mỏ Đại Hùng 17 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ GIẾNG ĐA THÂN, 20 CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CẮT XIÊN 20 2.1 Tổng quan giếng đa thân 20 2.1.1 Giới thiệu chung 20 2.1.2 Các dạng hình học giếng đa thân ứng dụng vào vỉa 24 2.2 Các phương pháp thi công cắt xiên 28 2.2.1 Sử dụng chng có vịi phun thủy lực 28 2.2.2 Động trục vít 30 2.2.3 Máng xiên 31 2.2.3 Khoan RSS (Rotary Steerable System) 37 CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ KHOAN - HOÀN THIỆN GIẾNG ĐA THÂN40 3.1 Lịch sử phát triển 40 3.2 Phân loại phạm vi áp dụng 41 3.3 Ưu nhược điểm cơng nghệ khoan - hồn thiện giếng đa thân 46 3.3.1.Ưu điểm 46 3.3.2 Nhược điểm 47 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CẮT XIÊN GIẾNG DH – 6P/7P MỎ ĐẠI HÙNG 48 4.1 Đặt vấn đề 48 4.2 Công nghệ cắt xiên giếng DH – 6P/7P mỏ Đại Hùng 51 4.2.1 Mặt cắt địa chất thân giếng DH – 6P/7P 51 4.2.2 Sơ đồ cấu trúc frofile giếng DH – 6P/7P 53 4.2.3 Công nghệ cắt xiên giếng đa thân DH – 6P/7P 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Sơ đồ vị trí mỏ Đại Hùng 12 Hình 1.2: Cột địa tầng tổng hợp mỏ Đại Hùng 13 Hình 1.3: Sơ đồ cấu trúc mặt móng mỏ Đại Hùng 18 Hình 1.4: Mơ hình vỉa – block D, mỏ Đại Hùng 19 Hình 2.1: Mơ hình giếng khoan đa thân 20 Hình 2.2: Các dạng profile giếng đa thân 21 Hình 2.3: Ứng dụng giếng đa thân vỉa dầu nặng 25 Hình 2.4: Ứng dụng giếng đa thân 26 thành hệ nứt nẻ tự nhiên có độ thấm 26 Hình 2.5: Ứng dụng giếng đa thân 27 thành hệ phân lớp vỉa phân tầng 27 Hình 2.6: Ứng dụng giếng đa thân 28 vỉa dầu bị cô lập, chia thành ngăn riêng biệt 28 Hình 2.7: Khoan cắt xiên với chng có vịi phun thủy lực 30 Hình 2.8 :Động đoạn phần công tác động khoan trục vít 30 Hình 2.9: Cấu tạo máng xiên lấy lên loại hở 32 Hình 2.10: Máng xiên dùng cho giếng khoan chống ống 33 Hình 2.11: Khoan cắt xiên qua ống chống dùng máng xiên 34 Hình 2.12: Khoan cắt xiên sử dụng máng xiên có thiết bị neo 35 Hình 2.13: Thiết bị neo máng xiên 36 Hình 2.14: Máng xiên với packer 37 Hình 2.15: Hệ thống “Push the bit” 39 Hình 2.16: Hệ thống “Point the bit” 39 Hình 3.1 : Giếng khoan hoàn thiện đa thân giới Russian năm 1953 40 Hình 3.2: Các cấp hoàn thiện giếng đa thân 41 Hình 3.3: Giếng hồn thiện cấp độ 42 Hình 3.4: Giếng hồn thiện cấp độ 42 Hình 3.5: Giếng hoàn thiện cấp độ 43 Hình 3.6: Giếng hồn thiện cấp độ 44 Hình 3.7: Giếng hồn thiện cấp độ 45 Hình 3.8: Giếng hồn thiện cấp độ 45 Hình 4.1: Mơ hình hồn thiện nhánh (main bore) 49 Hình 4.2: Mơ hình hồn thiện nhánh phụ (lateral bore) 50 Hình 4.3: Đồ thị nhiệt độ tĩnh giếng DH - 6P/7P 52 Hình 4.4: Mặt cắt địa chất giếng DH - 6P/7P 53 Hình 4.5: Cấu trúc giếng DH - 6P/7P 55 Hình 4.6: Hình chiếu thân giếng 6P 56 Hình 4.7: Hình chiếu đứng thân giếng 6P 57 Hình 4.8: Hình chiếu thân giếng phụ 7P 58 Hình 4.9: Hình chiếu đứng thân giếng phụ 7P 59 Hình 4.10: Nguyên tắc lệch hướng choòng khoan hệ thống RSS Baker Hughes 63 Hình 4.11: Sơ đồ hệ thống RSS (ATK –E) Baker Hughes 64 Hình 4.12: Cần nặng khơng nhiễm từ chứa thiết bị đo khoan 65 Hình 4.13 Giàn khoan tự nâng bán chìm 72 Hình 4.14: Khoan hồn thiện nhánh 77 Hình 4.15: Thả hệ thống thiết bị lịng giếng nhánh đặt đĩa ngăn 78 cách tạm thời 78 Hình 4.16: Thả cụm thiết bị Retrievable Whipstock khoan phá tạo cửa sổ cho nhánh phụ 79 Hình 4.17: Tiến hành khoan (8 ½”) tới chiều sâu thiết kế 80 Hình 4.18: Thu hồi cụm thiết bị Whipstock 81 Hình 4.19: Chống ống 7” với hệ thống đầu treo (Hook Hanger) trám xi măng toàn nhánh phụ 82 Hình 4.20: Lắp phễu cô lập đục lỗ vỉa khai thác nhánh phụ 83 Hình 4.21: Thả thiết bị lòng giếng nhánh phụ, thu hồi phễu lập 84 Hình 4.22: Tiến hành thả cụm thiết bị khai thác đôi (Dual Control Module) 85 xuống giếng 85 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Kích thước thiết bị neo dạng ống theo đường kính lỗ khoan 36 Bảng 4.1: Đặc tính kỹ thuật hệ roto điều khiển kiểu PowerDrive V .61 Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật (AutoTrak - E) Baker Hughes 65 Bảng 4.3: Thông số thành phần Milling BHA 67 Bảng 4.4: Thông số thành phần 1/2’’ BHA No1 68 Bảng 4.5: Thông số thành phần 1/2’’ BHA No2 69 Bảng 4.6: Thông số thành phần 1/2’’ BHA No3 70 75 giấy phép sử dụng Trường hợp phải sử dụng dung dịch gốc nước hệ dung dịch Ultradrill and Sildrill lựa chọn; Hệ dung dịch Ultradrill sử dụng chứng minh ưu điểm trội khả ức chế sét trương nở ổn định thành giếng khoan; khả làm mùn khoan cao Tuy nhiên, giá thành cao gần hệ dung dịch gốc dầu Với giếng khoan có góc lệch lớn hay khoan ngang hệ dung dịch Ultradrill cân nhắc sử dụng; Hệ dung dịch M-I’s Silicate system, “Sildril” có ưu điểm gần hệ dung dịch Ultradrill hoàn toàn phù hợp giếng khoan thẳng đứng giá thành thấp Hệ dung dịch có khả ức chế tốt sét trương nở khoan tầng sét Bạch Hổ Oligoxen Tỷ lệ làm loãng xấp xỉ 2,0 bbl/m khoan Hỗn hợp 10% KCl 8% Sildril cho phép tối ưu khả ức chế sét Độ pH nên trì giá trị 11,5 tới 12 Sự giảm độ pH có liên quan tới suy giảm Sildril, cần phải bổ sung Sildrill vào hệ thống b Trám xi măng gia cố Điều kiện nhiệt độ, áp suất vùng mỏ Đại Hùng mức độ bình thường, khơng có biểu rõ rệt dị thường Từ kinh nghiệm thi cơng khoan vùng mỏ, chương trình bơm trám xi măng đề nghị sau: - Cột ống chống 30”: Bơm trám xi măng toàn chiều dài cột ống Xi măng mác G, vữa xi măng có trọng lượng riêng 15,8 ppg Lượng vữa sử dụng bơm trám cột ống 300% thể tích vành xuyến ngồi cột ống; - Cột ống chống 20” x 13-3/8”: Bơm trám xi măng toàn chiều dài cột ống Xi măng G, trộn thành hai liều vữa trọng lượng riêng 15,8 ppg trám 150-200 m từ chân đế ống, liều vữa trọng lượng riêng 12,5 ppg trám khoảng chiều dài ống lại; 76 - Cột ống khai thác 9-5/8” cột ống lửng 7”: Bơm trám xi măng từ chân đế ống 150 - 200 m chân đế cột ống thả trước Sử dụng blended xi măng để hoàn trộn vữa Bơm trám xi măng cột ống hai liều vữa “lead slurry” trọng lượng riêng 12,5 ppg “Tail slurry” trọng lượng riêng 15,8 ppg Khoảng trám liều vữa: Tail Slurry 200-300 m từ đế ống Lead Slurry dâng cao đế ống trước 150-200 m; Để nâng cao chất lượng bơm trám xi măng cột ống khai thác, chương trình thủy lực, centrizers, thí nghiệm mẫu, job simulation phù hợp với điều kiện thực tế giếng khoan cần thực trước cho lần bơm trám Kết thí nghiệm, simulation, chương trình bơm trám hiệu chỉnh, hồn thiện gửi giàn khoan thực 4.2.3.6 Quy trình khoan xẻ nhánh hoàn thiện giếng DH – 6P/7P - Thả cột ống Conductor 30” tới chiều sâu +/- 180 m; - Thả cột ống 20” tới chiều sâu +/- 650; - Thả cột ống 13-3/8” tới chiều sâu 2000m; - Tất cột ống chống trám xi măng toàn bộ; - Khoan, thả ống chống 9-5/8” nhánh tới chiều sâu 2800m; - Trám xi măng toàn cột ống chống 9-5/8” bắn đục lỗ vị trí vỉa khai thác 77 Hình 4.14: Khoan hồn thiện nhánh Thả hệ thống thiết bị lịng giếng nhánh đặt đĩa ngăn cách tạm thời lặp tồn hệ thống phía packer, chuẩn bị cho q trình khoan hồn thiện nhánh phụ 78 Hình 4.15: Thả hệ thống thiết bị lịng giếng nhánh đặt đĩa ngăn cách tạm thời Thả cụm thiết bị Retrievable Whipstock khóa chặt với parker, tiến hành khoan phá thành tạo cửa sổ cho nhánh phụ 79 Hình 4.16: Thả cụm thiết bị Retrievable Whipstock khoan phá tạo cửa sổ cho nhánh phụ Sau cửa sổ nhánh phụ mở, tiếp tục khoan (8 ½”) tới chiều sâu thiết kế 2800m 80 Hình 4.17: Tiến hành khoan (8 ½”) tới chiều sâu thiết kế Sau nhánh khoan đến độ sâu thiết kế, tiến hành thu hồi cụm thiết bị Whipstock 81 Hình 4.18: Thu hồi cụm thiết bị Whipstock Thả ống chống 7” với hệ thống đầu treo (Hook Hanger), trám xi măng tồn nhánh phụ, sau tiến hành q trình tuần hồn để làm xi măng mùn khoan phía paker 82 Hình 4.19: Chống ống 7” với hệ thống đầu treo (Hook Hanger) trám xi măng tồn nhánh phụ Phễu lập có tác dụng dẫn hướng ngăn cách lắp vào Hook Hanger để cô lập hệ thống thiết bị lịng giếng nhánh chính, sau tiến hành bắn đục lỗ vỉa khai thác nhánh phụ 83 Hình 4.20: Lắp phễu lập đục lỗ vỉa khai thác nhánh phụ 84 Hình 4.21: Thả thiết bị lòng giếng nhánh phụ, thu hồi phễu cô lập Cụm thiết bị khai thác đôi (Dual Control Module) thả xuống giếng nối với hệ thống thiết bị lịng giếng nhánh nhánh phụ phương thức kết nối học Hệ thống cho phép can thiệp giếng sau 85 để điều khiển van trượt, van cách ly… hợp dòng sản phẩm từ nhánh đưa lên bề mặt Hình 4.22: Tiến hành thả cụm thiết bị khai thác đôi (Dual Control Module) xuống giếng 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Cơng nghệ khoan hồn thiện giếng đa thân áp dụng nhiều nơi giới khu vực Đơng Nam Á, có nhiều ưu điểm tối ưu chi phí phát triển mỏ Các kết thi công giếng khoan đa thân thực mỏ Đại Hùng Việt Nam tài liệu quý báu góp phần thử nghiệm thực tế, điều tra ứng dụng cơng nghệ khoan hồn thiện đa thân khai thác dầu khí mỏ nhỏ ngồi khơi; - Cơng nghệ RSS (Rotary Steerable System) thiết bị khoan xiên tiên tiến giới để áp dụng điều kiện giàn tự nâng, công nghệ thiết bị phương án thực khả thi mỏ Đại Hùng thời kì nay; - Lần cơng nghệ khoan hoàn thiện giếng đa thân sử dụng mỏ Đại Hùng, điều kiện địa chất kế hoạch phát triển khối D mỏ Đại Hùng phù hợp cho việc ứng dụng công nghệ khoan hoàn thiện giếng đa thân mức độ (level 5); - Nghiên cứu đến thời điểm cho thấy tính khả thi, tiết kiệm chi phí thời gian thiết thực cho dự án phát triển Đại Hùng Công nghệ đa thân triển khai nội dung phương án phát triển mỏ Đại Hùng Kiến nghị - Để ứng dụng thành cơng cơng nghệ khoan hồn thiện giếng đa thân cần đầu tư nghiên cứu tốt công nghệ; điều kiện ứng dụng, yêu cầu dịch vụ kỹ thuật thiết bị đặc thù tình trạng khả hệ thống thiết 87 bị sản xuất mỏ Đại Hùng Kết thi công ứng dụng cơng nghệ khoan hồn thiện giếng đa thân xem xét công tác lập kế họach, thiết kế kỹ thuật, chuẩn bị tốt công tác vật tư thiết bị dịch vụ kỹ thuật để triển khai hoạt động dầu khí với chi phí tối ưu đạt hiệu sản xuất cao phương án phát triển mỏ Đại Hùng - Tiếp tục thực hiện, cập nhật nghiên cứu kỹ lưỡng để đạt kết cao q trình thực cơng việc ngồi khơi mỏ Đại Hùng Các lợi ích kinh tế tiềm cơng nghệ khoan hồn thiện giếng đa thân cần tiếp tục nghiên cứu triển khai Một phân tích rủi ro định lượng hai phương án phát triển phát triển thực hiện, chi phí phát triển phương án khác đánh giá Việc áp dụng thành công công nghệ khoan hoàn thiện giếng đa thân tiền đề tốt để áp dụng công nghệ cho Mỏ có điều kiện địa chất tương tự mỏ Đại Hùng nước ta thời gian tới 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO Báo cáo kế hoạch phát triển mỏ Đại Hùng Báo cáo Triển khai phát triển mỏ Đại Hùng Trần Xuân Đào, Nguyễn Đức Du, Nguyễn Thế Vinh (2003) “Công nghệ khoan đa đáy, giải pháp khả thi giai đoạn phát triển mỏ XNLD Vietsopetro’’, Tạp chí dầu khí số Phạm Quang Hiệu (2006), Bài giảng Khoan định hướng, ĐH Mỏ - Địa Chất Trần Đình Kiên, Phạm Quang Hiệu, Nguyễn Thế Vinh, Hoàng Bá Cường, Nguyễn Khắc Bình Trương Hồi Nam (2011), “ Nghiên cứu ứng dụng công nghệ khoan giếng đa thân Việt Nam’’, Tạp chí khoa học – kỹ thuật mỏ Địa chất Kết báo cáo tầng chứa dầu mỏ Đại Hùng bể Nam Côn Sơn JP Nguyễn, (1995) Kỹ thuật khoan dầu khí, NXB Giáo dục, Lê Văn Thăng (2000) Bài giảng công nghệ khoan, ĐH Mỏ Địa Chất Baker Hughes INTEQ - New Motor Handbook 10 Baker Hughes INTEQ - New NAVIDRILL Handbook 11 Schlumberger, Powerpak Steerable Motor Handbook 12 Schlumberger, Anadrill, Directional Drilling Training Manunal 89 ... NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CẮT XIÊN GIẾNG DH – 6P/ 7P MỎ ĐẠI HÙNG 48 4.1 Đặt vấn đề 48 4.2 Công nghệ cắt xiên giếng DH – 6P/ 7P mỏ Đại Hùng 51 4.2.1 Mặt cắt địa chất thân giếng. .. khoan giếng đa thân giới; nghiên cứu đặc điểm địa chất khả ứng dụng công nghệ khoan giếng đa thân mỏ Đại Hùng 9 Nghiên cứu thiết kế công nghệ thi công khoan, công nghệ cắt xiên giếng đa thân DH. .. Hùng; 10 - Nghiên cứu tổng quan công nghệ khoan giếng đa thân thuận lợi khó khăn áp dụng cơng nghệ này; - Nghiên cứu thiết kế công nghệ cắt xiên giếng DH – 6P/ 7P Đồng thời, thiết kế cơng nghệ hồn