CHƯƠNG I: CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH VẬN CHUYỂN MÙN KHOAN, LỊCH SỬ CÁC NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH VẬN CHUYỂN MÙN
1.2 Hệ thống các phương pháp nghiên cứu
Tổng quan tài liệu này bao gồm các nghiên cứu và phân tích về vận chuyển mùn khoan cho giếng khoan thẳng, giếng khoan định hướng và giếng khoan ngang trong vòng 30 năm trở lại đây. Hầu hết tất cả những nghiên cứu về vận chuyển mùn khoan trong giếng khoan định hướng và giếng khoan ngang được bắt đầu từ những năm thập niên 80 của thế kỷ trước. Tuy nhiên nhưng phương trình và mô hình hiện có để giải quyết những thách thức về việc vận chuyển mùn khoan và làm sạch giếng đều không hiệu quả. Vì vậy những mô hình và công nghệ mới đã được phát triển trong những năm gần đây.
-Trên thế giới:
Từ đầu những năm 1980, nghiên cứu về vận chuyển mùn khoan đã tập trung vào những giếng khoan định hướng và những nghiên cứu sâu rộng đã được tiến hành (Tomren, 1979, Zarrough, 1991 và Iyoho, 1980) [7]. Một số bài báo tổng hợp việc vận chuyển mùn khoan trong giếng khoan định hướng và giếng khoan ngang (Pilehvari et al.
1999, Azar et al. 1997, Kelessidis et al. 2002, Nazari et al. 2010, Kamyab et al. 2012, Wang et al. 2013 and Shah et al. 2014). Một số nghiên cứu tập trung vào việc xác định vận tốc lắng đọng tới hạn (critical deposition velocity – CDV) ở trên mà không có hình
dạng ổ lắng cố định (Zarrough 1991, Brown et al. 1989, Ford et al. 1990, Peden et al.
1990, Larsen 1990, Jalukar 1993, Hemphill et al. 1996, Mirhaj et al. 2007, Duan et al.
2009, Ranjbar 2010, Ozbayoglu et al. 2010, Agwu 2012, Bizhani 2013, Corredor 2013).
Do giới hạn của tốc độ bơm, vận tốc của dung dịch trong khoảng không vành xuyến thường thấp hơn CDV. Kết quả là hình thành nên những đụn lắng đọng chất rắn trong những giếng khoan có độ lệch cao. Một trong những mục tiêu chính của những nghiên cứu về vận chuyển mùn khoan là để đánh giá sự tập trung của các hạt mùn khoan dọc theo thân giếng trong khi cần khoan đang chạy trong giếng (run in the hole – RIH) trong những điều kiện nhất định. Khi RIH chấm dứt, nghiên cứu tập trung vào việc dự đoán thời gian để đưa mùn khoan lên bề mặt.
Tomren (1979) va Iyoho (1980) [7] đã tiến hành những kiểm tra thực nghiệm để thu thập dữ liệu về sự tích tụ mùn khoan và chiều cao của những đụn lắng đọng (bedding) tại những góc lệch khác nhau. Becker (1982) nghiên cứu ảnh hưởng của trọng lượng dung dịch và kích thước lòng giếng tác động lên sự tích tụ của mùn khoan và chiều cao của những ụ lắng đọng. Parker (1987) đã nghiên cứu ảnh hưởng của việc rửa lòng giếng (hole washout) và kích thước hạt lên sự tích tụ của mùn khoan. Sifferman và cộng sự (1992) đã tiến hành những kiểm tra thực nghiệm để nghiên cứu ảnh hưởng của những thông số khác nhau tác động lên việc làm sạch giếng trong những giếng định hướng có độ lệch từ 45o đến 90o. Hareland và cộng sự (1993) nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch gốc dầu tác động lên sự tích tụ của mùn khoan. Bassal (1995) và Eddy (1996) tiến hành những nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của sự quay cần khoan đối với quá trình vận chuyển mùn khoan và làm sạch giếng. Yu và cộng sự (2007) xác định sự tích tụ mùn khoan bằng cách mô phỏng điều kiện đáy giếng. Ahmed và cộng sự (2010) nghiên cứu ảnh hưởng của các thiết bị cơ khí tác động lên sự tích tụ mùn khoan. Effiong (2013) sử dụng một mô hình mô phỏng (Flow Loop) để xác định chiều cao đụn lắng đọng trong giếng khoan ngang và Jacob (2013) dự đoán chiều cao đụn lắng trong vùng rửa lòng giếng (wellbore washout section).
Vieira (2002) đã tiến hành những kiểm tra thực nghiệm để thu thập thập dữ liệu về sự tích tụ mùn khoan và chiều cao của những đụn lắng đọng cho dung dịch ngậm khí.
Mendez (2002) nghiên cứu sự tích tụ mùn khoan và tốc độ tới hạn của dung dịch (fluid critical velocity) trong điều kiện dòng chảy khí-lỏng (gas-liquid flow conditions) trong giếng khoan ngang. Ngoài ra Mendez còn nghiên cứu ảnh hưởng của sự quay của cột cần
khoan. Naganawa và cộng sự (2002) thực hiện thí nghiệm liên quan đến hơn 300 điều kiện dòng chảy khác nhau với dung dịch ngậm khí để thu thập dự liệu về sự tích tụ của vật chất rắn. Pereira (2003) nghiên cứu sự tích tụ của mùn khoan và tốc độ tới hạn của dung dịch trong điều kiện dòng chảy khí lỏng trong giếng định hướng có góc nghiêng từ 30o đến 60o. Osgouei (2010) xác định sự tích tụ mùn khoan với dung dịch ngậm khí trong giếng khoan ngang. Zhou (2004) sử dụng một mô hình tuần hoàn (Flow Loop) nhiệt độ cao và áp suất cao để thu thập dữ liệu tích tụ mùn khoan với dung dịch ngậm khí trong khoảng không vành xuyến của giếng khoan ngang.
Okpobiri (1982) trình bày một phương pháp hiệu chỉnh bán thực nghiệm để xác định tổn thất áp suất do ma sát và thể tích dòng chảy yêu cầu tối thiểu khi vật chất rắn được chuyển lên bề mặt bằng dung dịch bọt foam. Martins và cộng sự (2001), Ozbayoglu (2002) and Capo et al. (2006) thu thập dữ liệu vệ sự tích tụ của mùn khoan và chiều cao của những ổ lắng đọng với dung dịch bọt foam. Chen và cộng sự (2007), Duan (2008) và Xu (2010) thu thập dữ liệu vệ sự tích tụ của mùn khoan và chiều cao của những đụn lắng đọng với dung dịch bọt trong điều kiện đáy giếng mô phỏng.
Sanchez và cộng sự (1997), Adari (2000), Valluri và cộng sự (2006) và Khan (2008) tiến hành những bài kiểm tra sự bào mòn của mùn khoan để ước tính thời gian làm sạch giếng. Sapru (2001) nghiên cứu ảnh hưởng của sự qauay của cột cần khoan đến độ bào mòn của những ổ lắng đọng mùn khoan. Martins và cộng sự (2002) và Lourenco (2006) đã đánh giá thời gian trở lại của hạt mùn rắn trong quá trình khoan với dung dịnh ngậm khí với một cơ sở thử nghiệm toàn diện và Nguyen (2007) đã nghiên cứu hiệu quả làm sạch giếng với một dung dịch bề mặt đặc biệt.
Li và cộng sự (1999 đến 2013) và Walker cùng cộng sự (2000, 2001) đã tiến hành một chương trình nghiên cứu toàn diện trong hơn một thập kỷ liên quan đến vấn đề làm sạch giếng cho những ứng dụng CT. Hơn 10000 bài kiểm tra về sự phân bố của hạt mùn rắn và làm sạch giếng đã được thu thập tại những điều kiện dòng chảy khác nhau. Những kết quả này cho thấy rằng thời gian tích tụ của những hạt cát và thời gian làm sạch giếng có thể hiệu chỉnh được bằng phương pháp thực nghiệm với một số hữu hạn của những thông số chính đã được đề cập trong nghiên cứu của Li (1999, 2002) [7].
-Trong nước:
Năm 2012, tác giả Phạm Đức Thiên đã bảo vệ thành công luận văn tiến sĩ với đề tài “ Nghiên cứu dòng chất lưu trong giếng để nâng cao hiệu quả vận chuyển mùn khoan”
(Trường đại học Mỏ - Địa chất). Các nội dung nghiên cứu gồm : Nghiên cứu sự chuyển động của các loại chất lỏng khoan Newton và phi Newton chảy trong cột cần khoan và khoảng không vành xuyến. Sự chuyển động của các chất lỏng khoan sử dụng các giếng khoan bể Nam Côn Sơn và bể Cửu Long. Nghiên cứu sự vận chuyển mùn khoan và các thông số ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển mùn khoan ở trong khoảng không vành xuyến của giếng thân đứng. Nghiên cứu làm sạch đáy giếng trên cơ sở tối ưu thủy lực qua choòng khoan dựa trên chỉ tiêu là công suất thủy lực tối ưu và lực va đập đáy tối ưu [15] .
Hiện tại, ở trong nước, những công trình nghiên cứu về vấn đề nâng cao hiệu quả vận chuyển mùn khoan chủ yếu tập trung vào việc cải thiện chất lượng dung dịch khoan.
Các công trình nghiên cứu về thủy lực khoan và dòng chất lưu là tương đối hạn chế, hầu như rất ít các bài báo khoa học đề cập đến vấn đề này và chỉ mới dừng lại ở những giếng thân đứng. Qua luận văn, tác giả đưa ra một cái nhìn tổng quát vấn đề vận chuyển mùn khoan và làm sạch những thân giếng có góc nghiêng lớn hoặc ngang và cập nhật những thông tin mới nhất về những nghiên cứu liên quan đến vấn đề này.