CHƯƠNG 5: THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN
6.3 Trám xi măng giếng khoan
6.3.1 Mục đích và yêu cầu của việc trám xi măng
Trong quá trình thi công giếng khoan và sau khi kết thúc giếng người ta phải tiến hành gia cố thành giếng khoan bằng việc chống ống và trám xi măng với mục đích:
- Giữ cho thành giếng không bị sập lở.
- Cách ly các tầng sản phẩm với nhau đồng thời cách ly giữa tầng sản phẩm với các tầng khác
- Phòng tránh những phức tạp có thể xảy ra trong quá trình thi công đoạn giếng tiếp theo hoặc những phức tạp trong quá trình khai thác.
Việc trám xi măng ống chống có một vai trò hết sức quan trọng trong quá trình thi công giếng khoan và trong quá trình khai thác . Mọi sự cố xảy ra với công việc này đều có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng đối với việc khoan tiếp theo hoặc đưa giếng vào khai thác. Yêu cầu cơ bản của công tác trám xi măng là phải tạo được vành đá xi măng đồng đều bao quanh ống chống, có được độ bền cơ học và hóa học theo yêu cầu, có khả năng cách ly tốt các tầng có kích thước khác nhau với nhau.
Đối với cột ống chống dẫn hướng 508mm chịu toàn bộ trọng lượng nén của các cột ống chống tiếp theo do vậy nó được trám xi măng toàn bộ chiều dài. Đồng thời, chiều sâu trám nhỏ, nhiệt độ đáy không cao và lượng trám xi măng không nhiều nên ta chọn trám xi măng một tầng.
Tương tự với cột ống trung gian thứ nhất 340mm được thả tới độ sâu 2725m, để đảm bảo vững chắc cho giếng khoan , ta trám xi măng toàn bộ chiều dài cột ống bằng phương pháp trám một tầng.
Cột ống chống trung gian thứ hai 244,5mm được thả tới độ sâu 3750m, điều kiện địa chất phức tạp, nhiệt độ vỉa tăng cao, thời gian bơm trám lâu , chiều sâu trám
lớn nên để đảm bảo về thời gian đông kết xi măng ,ta chọn phương pháp trám xi măng hai tầng, chiều sâu đặt cửa sổ trám tại độ sâu 2575m đến chiều cao 3750m 6.3.1.1 Trám xi măng một tầng hai nút
Hình 6.5 Sơ đồ trám xi măng một tầng hai nút
* Phạm vi sử dụng: Phương pháp trám này thường áp dụng với cột ống chống có chiều sâu không lớn, nhiệt độ đáy giếng không cao, lượng vữa xi măng cần trám không nhiều và áp suất của thiết bị trám có thể đáp ứng được.
* Ưu điểm: Trang bị gọn nhẹ, đơn giản và có độ tin cậy cao.
* Quy trình trám: Lỗ khoan sau khi được rửa sạch, các thiết bị được kiểm tra người ta bắt đầu khuấy trộn dung dịch vữa xi măng. Trước khi bơm vữa xi măng phải thả nút trám dưới. Khi đã bơm đủ lượng vữa xi măng cần thiết ta bắt đầu bơm dung dịch ép đẩy nút trám trên ra khỏi đầu trám vào ống. Dưới áp lực bơm ép nút trám trên,vữa xi măng và nút trám dưới bị đẩy xuống phía đáy giếng, khi nút trám dưới chạm vào vòng dừng, áp suất báo hiệu trên đồng hồ tăng vọt, người ta tiếp tục bơm ép với áp suất cao hơn để phá thủng màng cao su nút trám dưới. Nhờ vậy, vữa xi măng qua đó để ra ngoài ống chống. Nút trám trên tiếp tục bị ép xuống cho đến khi chồng lên nút trám dưới. Tại thời điểm này áp suất trên
áp kế tăng đột ngột báo hiệu kết thúc quá trình bơm trám, giếng khoan lúc này cần được giữ yên tĩnh, các van trên đầu bơm trám được đóng lại. Lúc này mọi hoạt động khoan đều dược dừng lại chờ cho xi măng đông kết.
6.3.1.2 Trám xi măng phân tầng
Trong phương pháp trám xi măng phân tầng, tại mỏ Bạch Hổ hiện nay chủ yếu sử dụng trám hai tầng đối với các ống chống mà phương pháp trám xi măng một tầng hai nút không thể thực hiện được.
* Phạm vi áp dụng: Phương pháp này được áp dụng đối với giếng khoan có độ sâu lớn, lượng vữa xi măng cần trám nhiều, nhiệt độ đáy giếng lớn.
* Đặc điểm :Phương pháp này cho phép rút ngắn thời gian bơm trám do giảm được thời gian ngưng kết, giảm được áp suất cực đại trong giai đoạn cuối của quá trình bơm trám. Phương pháp trám này được thực hiện thông qua một đầu nối chuyên dụng gọi là Mupta trám phân tầng.
* Quy trình trám xi măng hai tầng: Trước khi thả nút trám phân tầng phải thử độ nhạy của mupta trên mặt đất. Chuẩn bị giếng khoan xong ta bơm dung dịch xi măng tram tầng dưới (V1), sau đó bơm dung dịch ép tầng dưới (V2). Sau đó thả nút trám dưới (3), tiếp theo bơm luôn phần dung dịch xi măng trám phần trên (V3) và thả nút trám trên (4), rồi bơm tiếp dung dịch ép phần trên (V4). Nút dưới đẩy chất lỏng đi xuống đến một thời điểm nhất định nó sẽ tì lên đế của ống lót dưới (7). Do tác dụng của áp suất cột dung dịch và áp suất bơm ống lót dưới cắt đứt các chốt định vị (5) và dịch chuyển xuống phía dưới được giữ lại ở vòng dừng (1), lúc đó các cửa sổ (8) xung quanh được mở ra và giai đoạn trám 1 tầng kết thúc, bắt đầu trám ở tầng 2. Phần dung dịch xi măng trám ở tầng 2 sẽ chui qua cửa sổ và dâng lên ngoài ống chống. Nút trám trên bị ép dần xuống và tỳ lên ống lót trên, do áp lực dư ống lót trên (6) sẽ cắt đứt chốt định vị và di chuyển xuống phía dưới đóng kín các cửa sổ trám, ở thời điểm đó áp suất đầu bơm trám tăng lên đột ngột và quá trình trám xi măng coi như kết thúc.Người ta đóng các van ở đầu giếng, giữ yên tĩnh một thời gian cho vữa xi măng đông cứng
Hình 6.6 Sơ đồ trám xi măng phân tầng 1. Ống chống
2. Đầu nối 3. Cửa sổ trám 4. Ống lót trên 5. Ống lót dưới 6. Chốt giữ
2 3
5 6
4 1
Hình 6.7 Múp-ta trám xi măng phân tầng
6.3.1.3 Trám xi măng cột ống chống lửng
Phương pháp trám này được sử dụng để trám các cột ống chống lửng thông qua một đầu nối chuyển tiếp chuyên dụng từ cần khoan đến ống chống
Hình 6.8 Trám xi măng cột ống chống lửng
Quy trình trám: Đầu tiên cột ống chống lửng phải được thử rò rồi nối với cần khoan thông qua đầu nối chuyên dụng bằng ren trái. Sau khi cột ống chống được thả vào lỗ khoan, người ta bắt đầu bơm dung dịch đệm vào bên trong cần khoan, tiếp tục bơm vữa xi măng và dung dịch ép để ép vữa xi măng qua van ngược vào đế ống chống. Sau đó thả viên bi thép (chú ý thời gian thả cần tính sao cho khi vữa xi măng dâng lên hết chiều cao cần trám thì viên bi sẽ tỳ lên ống lót).
Khi viên bi tì lên ống lót, đồng hồ áp suất ở đầu giếng tăng vọt báo hiện viên bi đã nằm trên ống lót, lúc này thợ vận hành cho tăng áp suất bơm trám làm cho chốt định vị bị cắt đứt, ống lót di chuyển xuống phía dưới và dừng lại trên vòng dừng. Lúc này lỗ thoát được mở ra, dung dịch ép qua lỗ thoát quét sạch phần xi măng thừa dâng lên phía trên đầu ống chống. Khi đó áp suất giảm đột ngột báo hiệu quá trình trám kết thúc. Sau đó người ta tháo cần khoan ra bằng cách quay phải rồi kéo chúng lên một đoạn và tiến hành bơm tuần hoàn để rửa sạch xi măng trong cần khoan và xi măng thừa trong lỗ khoan.
Với điều kiện hiện có của Công ty thăm dò và khai thác Dầu khí trong nước (PVEP POC) công tác trám hiện nay không bị giới hạn về áp suất bơm trám do sử dụng các loại máy bơm trám có áp suất làm việc lớn, nhưng do điều kiện địa chất ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng xi măng do giới hạn về thời gian đông kết.
Vì vậy ta lựa chọn phương pháp trám phù hợp cho các cột ống chống như bảng sau :
Bảng 6. Phương pháp trám cho các cột ống chống Ống chống
(mm)
Phương pháp trám xi măng
Chiều cao trám xi măng (m)
Từ Đến
762 Một tầng 0 165
508 Một tầng 0 850
340 Hai tầng 0 1788
1788 2725
245 Hai tầng 0 2522
2522 3750
178 Trám lửng 3600 4478