Từ số liệu thực tế của các giếng khoan trong vùng và yêu cầu thi công giếng khoan là kinh tế nhất, cấu trúc giếng khoan được thiết kế theo bảng 5.3.
Giếng khoan thiết kế gồm 4 cột ống:
- Ống chống 9 5/8” (Ống khai thác): thả đến độ sâu 2.775mBRT kê gối vào ống trung gian 100m (mBRT độ sâu m tính từ bàn Roto). Ngăn các tầng chứa sản phẩm, phục vụ cho công tác thử vỉa và khai thác. Tiến hành bơm trám xi măng toàn bộ chiều dài của ống chống.
- Ống chống 13 3/8” (Ống trung gian): thả tới chiều sâu 2.655 mBRT kê gối vào ống dẫn hướng 100 m. Tạo kết cấu đỡ cho toàn bộ cột chống tiếp theo, tạo sự tuần hoàn lên bề mặt. Tiến hành bơm trám xi măng toàn bộ chiều dài của ống chống.
- Ống chống 20” (Ống dẫn hƣớng): thả từ miệng giếng đến độ sâu 775 mBRT qua tầng sập lở ngăn cách các lớp trầm tích bở rời Pliocene – Đệ Tứ, tạo kết cấu đỡ cho toàn bộ cột ống chống tiếp theo. Bơm trám xi măng toàn bộ chiều dài của ống chống.
- Ống chống 30” (Ống định hƣớng): goi là ống cách nước, thả từ miệng giếng tới khoảng độ sâu 120 mBRT trong đó có khoảng độ sâu từ đáy biển 60mBRT đến miệng giếng để ngăn nước. Bơm trám xi măng từ 60 mBRT đến 120 mBRT.
Bảng 5.3 Tính toán cột chống ống giếng khoan Y-1X Đƣờng kính giếng (inch) Đƣờng kính ống chống (inch) Chiều sâu thả ống chống (mBRT) 36 30 120 26 20 775 17 13 3/8 2.655 12 9 5/8 2.775 5.8.4. Bơm trám xi măng
5.8.4.1. Mục đích của việc bơm trám xi măng
- Gia cố tạo độ bền vững cho ống chống.
- Cách ly tầng sản phẩm với các tầng khác và giữa các tầng sản phẩm với nhau. - Tạo đế kín cho các thiết bị đối áp lắp đặt trên miệng giếng.
5.8.4.2. Phƣơng pháp bơm trám
Nguyên tắc bơm trám
Vữa xi măng được bơm trực tiếp vào ống hoặc qua cột cần khoan và ép vào khoảng không vành xuyến giữa phần ngoài của cột ống và thành giếng khoan, sao cho cột vữa này dâng đến chiều cao thiết kế.
Vữa này được trộn trên mặt đất một cách liên tục nhờ hai đầu phun dưới áp suất làm ướt và đẩy xi măng bột đến bể nhỏ, ở đó tỷ trọng của vữa được kiểm tra liên tục. Sau đó, người ta sử dụng bơm Piston cao áp để ép vữa vào giếng.
Điều chỉnh tỷ trọng vữa xi măng bằng cách thay đồi lưu lượng nước chảy về phía dưới điểm gặp xi măng và nước trộn. Xi măng khô được cung cấp nhờ phương pháp trọng lực từ tháp xilô. Các thiết bị trám xi măng ngoài biển hiện đại còn cung cấp xi măng bằng ống dẫn dưới áp suất khí quyển đến nơi tiếp xúc với nước trộn.
Trám xi măng phân làm 3 loại:
- Trám cơ bản ( trám chính ): trám một ống sau khi thả. - Trám bổ sung nhằm sửa chữa lần trám thứ nhất.
- Trám đặc biệt: có thể ép xi măng vào vỉa ( trám dưới áp lực ) hoặc đổ cầu xi măng trong thành giếng.
Phương pháp phù hợp với giếng khoan Y-1X là trám cơ bản.
5.8.4.3. Kiểm tra chất lƣợng trám xi măng
Sau khi hoàn tất việc bơm trám xi măng ta phải tiến hành kiểm tra chất lượng bơm trám xi măng bằng các phương pháp địa vật lý như sau:
- Phương pháp đồng vị phóng xạ, - Phương pháp đo nhiệt.
- Đo tốc độ siêu âm.
Giếng khoan Y-1X là giếng khoan tìm kiếm trên đối tượng khí trong trầm tích Miocene, nếu có phát hiện thương mại thì sẽ trở thành giếng khai thác. Vì vậy, với yêu cầu kĩ thuật các ống chống sau khi thả sẽ bơm trám xi măng từ chân đế đến
miệng giếng với tất cả các ống chống (riêng ống 30” chỉ bơm trám từ độ sâu 60mBRT tính từ đáy biển đến chân ống). Đồng thời sau khi bơm trám xi măng xong ta phải tiến hành kiểm tra lại chất lượng bơm trám xi măng.
5.9. Dung dịch khoan
5.9.1. Tác dụng của dung dịch khoan
Trong khoan sâu, đặc biệt là khoan dầu khí không thể không quan tâm đến vai trò của dung dịch khoan. Dung dich khoan có vai trò quan trọng bởi nó có tác dụng:
- Làm mát choòng khoan, làm mát và bôi trơn cần khoan khi khoan bằng phương pháp Roto, tăng cao khả năng phá đá của choòng.
- Làm sạch đáy giếng khoan, vận chuyển mùn khoan lên mặt đất.
- Giữ mùn khoan ở trạng thái lơ lửng tạm thời không lắng xuống đáy giếng làm kẹt cần khoan, bịt đường tuần hoàn khi tàm thời ngừng khoan, ngừng tuần hoàn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Tạo áp lực lên thành giếng khoan chống sập lở, thu hẹp thành giếng.
- Tạo áp lực cân bằng với áp suất vỉa tránh khả năng xâm nhập của chất lưu vào lòng giếng và xấu hơn là hiện tượng phun chất lưu làm khó khăn, ngưng trệ quá trình khoan, thậm chí phá hủy toàn bộ giếng và toàn bộ thiết bị, gây chết người.
- Tạo lớp vỏ bùn không cho dung dịch ngấm vào vỉa làm bẩn sản phẩm và đẩy dầu khí ra cách xa giếng khoan gây khó khăn cho khi gọi dòng sản phẩm và thử vỉa.
- Truyền năng lượng cho động cơ thủy lực khi khoan bằng phương pháp khoan Tuabin.
5.9.2. Tính chất cơ bản của dung dịch khoan
Chất lượng và hiệu suất của công tác khoan phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng dung dịch đáp ứng các đặc điểm địa chất, kỹ thuật ở từng khoảng độ sâu.
Chất lượng dung dịch khoan phụ thuộc các yếu tố sau: - Trọng lượng riêng của dung dịch (γ).
- Độ nhớt dung dịch (ŋ). - Độ thải nước (B).
- Khả năng tạo vỏ bùn của dung dịch khoan. - Nhiệt độ của dung dịch.
- Độ nén của dung dịch. - Độ mút của vỏ bùn.
- Độ bền của dung dịch theo thời gian.
Bên cạnh đó, người ta có thể dùng các hóa phẩm, chất phụ gia để làm tăng hay giảm độ lớn của một số tham số nào đó phù hợp với yêu cầu kĩ thuật ở từng khoảng độ sâu.
5.9.3. Lựa chọn tỷ trọng dung dịch khoan
Một trong những yếu tố quan trọng nhất của dung dịch khoan là trọng lượng riêng của dung dịch. Từ điều kiện áp suất và để đảm bảo an toàn trong quá trình khoan, đó là đảm bảo cho tỷ trọng dung dịch hợp lý ta phải điều chỉnh sao cho dung dịch tạo ra cột áp suất thủy tĩnh thỏa mãn điều kiện:
Trong đó:
- Pv: Áp suất vỉa (at).
- Ptt: Áp suất thủy tĩnh tạo ra bởi cột dung dịch (at). - Pnv: Áp suất nứt vỡ vỉa (at).
Pnv = 0,083H + 0,66Pv ( Công thức thực nghiệm ).
Bảng 5.4: Áp suất vỉa và áp suất nứt vỉa
Độ sâu (m) Pv (at) Pv (Psi) Pnv (at) Pnv (Psi)
0 1 14,7
750 80,54 1.183,94 115,41 1.696,53
2.180 235,77 3.465,82 336,55 4.947,29
2.630 318,56 4.682,83 428,54 6.299,54
2.750 376,38 5.532,79 476,66 7.006,90
Xác định tỷ trọng dung dịch khoan cho phù hợp đáp ứng yêu cầu kỹ thuật là công việc phức tạp phụ thuộc nhiều yếu tố. Hiện nay người ta thường dùng công thức thực nghiệm để tính tỷ trọng dung dịch khoan như sau:
γ= x Kp x Kh
Trong đó:
- γ : Tỷ trọng dung dịch
- H: Độ sâu tại điểm tính toán (mBRT). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Hr: Chiều cao của bàn roto so với mực nước biển (Hr = 25m) - Kp: Gradient áp suất.
- Kh: Hệ số lấy theo độ sâu. Từ kinh nghiệm ta có:
0 < H < 1.200m → Kh = 1,1 – 1,5
1.200m < H < 2.500m → Kh = 1,07 – 1,1 H > 2.500m → Kh = 1,04 – 1,07
Dựa vào tính chất của đất đá, của áp suất vỉa ta chọn tỷ trọng dung dịch cho phù hợp : γtt= γ ± 0,02 g/cm3.
Đối với giếng khoan Y-1X ta chọn dung dịch như bảng 5.5:
Bảng 5.5 : Giá trị tỷ trọng dung dịch khoan
H (mBRT) Kp Kh Giá trị γtt (g/cm3)
0 - 775 1,01 1,15 1,12 ± 0,02
775 – 2.205 1,03 1,10 1,12 ± 0,02
2.205 – 2.655 1,15 1,07 1,22 ± 0,02
5.10. Chọn phƣơng pháp khoan
5.10.1.Các phương pháp khoan trong ngành dầu khí
Có nhiều phương pháp khoan khác nhau. Với sự phát triển của khoa học, kĩ thuật, công nghệ các phương pháp khoan lạc hậu, kém hiệu quả dần bị loại bỏ, đặc biệt trong lĩnh vực dầu khí do các đặc điểm sau :
- Các giếng khoan dầu khí thường có đường kính thay đổi, độ sâu rất lớn. - Yêu cầu thiết bị nhiều, phức tạp, kích thước và công suất lớn.
- Khoan qua các tầng trầm tích rất sâu, với đặc điểm địa chất phức tạp, luôn gặp các dị thường khác nhau về áp suất và nhiệt độ.
- Quá trình xuyên phá đá chủ yếu là dùng choòng có chóp xoay.
Chính vì vậy, trong khoan dầu khí hầu như chỉ sử dụng hai phương pháp là khoan Roto và khoan Tuabin.
5.10.1.1. Khoan Roto
Là phương pháp khoan mà chuyển động quay của choòng khoan được thực hiện nhờ chuyển động cơ trên mặt đất truyền xuống thông qua bàn xoay Roto và cần khoan.
Ƣu điểm :
- Khoan được độ sâu lớn, có thể tăng tốc độ khoan kể cả ở độ sâu lớn.
- Các thông số cơ bản đảm bảo chế độ khoan là tải trọng P lên choòng, tốc độ quay của choòng no, lưu lượng Q của dung dịch có thể điều chỉnh hoàn toàn độc lập không phụ thuộc lẫn nhau.
- Có thể khoan trong điều kiện đòi hỏi tỷ trọng dung dịch lớn hơn 1,7 -1,8 g/cm3. - Khoan trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao (T > 150o
C).
Nhƣợc điểm :
- Trong khi khoan cả cột cần khoan phải xoay, uốn, kéo hoặc nén,… nên bề mặt cần khoan dễ bị mài mòn và đứt gãy.
- Do phải xoay toàn bộ cần khoan nên công suất tiêu hao lớn, đặc biệt khi chiều sâu tăng.
- Chỉ phù hợp với giếng khoan thẳng đứng.
Ứng dụng : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Khoan độ sâu lớn với yêu cầu tăng tốc độ khoan.
- Khoan qua các tầng sét, sét phiến độ dày lớn, tính dẻo, tính đàn hồi cao dùng choòng với răng có kích thước lớn, bước răng chắc và lượng dung dịch tăng. - Khoan trong điều kiện nhiệt độ lớn (T > 150oC).
- Khoan với dung dịch có tỷ trọng dung dịch cao (γ > 1,8g/cm3) để tránh sập lở, giảm đường kính giếng khi mà không thể khoan bằng phương pháp Tuabin điện.
- Khoan lấy mẫu lõi.
- Khoan với quá trình làm sạch giếng bằng phương pháp thổi khí hay dùng dung dịch lẫn dầu.
5.10.1.2. Khoan Tuabin
Là phương pháp khoan mà chuyển động quay của choòng được thực hiện nhờ động cơ đáy là Tuabin (Tuabin thủy lực) hay động cơ điện.
+ Khoan bằng Tuabin thủy lực.
Ƣu điểm:
- Cột cần khoan không xoay khi khoan nên không bị mài mòn, không bị xoắn, không bị uốn tránh đứt gãy cần.
- Có hiệu quả cao, rất phù hợp khi khoan định hướng.
Nhƣợc điểm:
- Đòi hỏi công suất bơm cao để đảm bảo công suất thủy lực lớn.
- Không điều chỉnh được các thông số chủ yếu của chế độ khoan một cách độc lập.
- Khi khoan qua các tầng đất đá dẻo đòi hỏi tốc độ vòng quay choòng lớn thì Tuabin thủy lực không đáp ứng được. Đặc biệt khi chiều sâu lớn.
- Công tác bảo dưỡng, sửa chữa phức tạp, giá thành cao.
Ứng dụng:
- Khoan giếng không quá sâu với tỷ trọng dung dịch không vượt quá 1,8g/cm3. - Khoan giếng với nhiệt độ không cao (T < 150oC) tránh làm hỏng các roăng
đệm kín.
- Khoan giếng khoan định hướng, giếng có nhiều đáy.
- Làm giảm độ lệch giếng khoan trong những điều kiện phức tạp dễ gây lệch giếng.
+ Khoan bằng động cơ điện
Ƣu điểm:
- Giống như trong khoan Tuabin thủy lực.
Nhƣợc điểm:
- Không khoan được trong điều kiện nhiệt độ cao (T > 140o
C) và tỷ trọng dung dịch lớn hơn 1,8g/cm3.
- Công tác bảo dưỡng và sửa chữa phức tạp, giá thành cao.
Ứng dụng:
- Khoan giếng với đường kính 190 – 394 mm bằng dung dịch có tỷ trọng γ ≤ 2,3g/cm3, nhiệt độ không quá 140o (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
C.
- Khoan giếng khoan xiên định hướng hay giếng nhiều đáy.
- Có thể sử dụng khoan với phương pháp làm sạch đáy giếng bằng thổi khí hay dung dịch có chứa khí.
5.10.2.Lựa chọn phương pháp khoan
Căn cứ vào cấu trúc địa chất của cấu tạo chúng tôi chọn khoan bằng phương pháp khoan Roto nhằm đạt kết quả cao nhất với chi phí thấp nhất.
5.10.3.Chọn thiết bị khoan
Thiết bị phục vụ cho công tác khoan phải đáp ứng mọi yêu cầu kĩ thuật trong toàn bộ quá trình khoan.
Giếng khoan Y-1X là giếng khoan ngoài khơi, mực nước biển sâu 35m nên chúng tôi chọn giàn khoan tự nâng.
5.11. Chƣơng trình nghiên cứu địa chất – địa vật lý giếng khoan
5.11.1. Chương trình lấy mẫu
5.11.1.1. Mẫu mùn
Nếu theo dõi kĩ, mô tả liên tục thì mùn khoan cũng cung cấp nhiều thông tin trực tiếp và quan trọng từ các hệ tầng mà giếng xuyên qua. Mùn khoan được đưa lên miệng giếng và không bỏ sót một lớp nào dù là mỏng. Trong nhiều trường hợp, người ta con lưu dữ mẫu mùn khoan nhằm kiểm tra thạch học và xác định một số thông số. Nhược điểm chủ yếu của mẫu mùn khoan là kích thước quá nhỏ, bị nhiễm nặng dung dịch khoan và đôi khi không xác định chính xác được độ sâu của mùn.
Số lượng mẫu được quyết định bởi các nhà địa chất. Mẫu được bảo quản bằng thiết bị chuyên dụng, khối lượng mẫu ở giếng khoan Y-1X là: mẫu khô 100g/mẫu, mẫu ướt 500g/mẫu.
Dự kiến độ sâu lấy mẫu mùn khoan tại giếng Y-1X như sau: - Từ độ sâu đáy biển (35m) đến 750m không tiến hành lấy mẫu.
- Từ độ sâu 750m – 2.180m tiến hành lấy mẫu cứ 10m lấy 1 mẫu và mô tả. - Từ độ sâu 2.180m – 2.630m tiến hành lấy mẫu 5m/ 1 mẫu và mô tả. - Từ độ sâu 2.630m – 2.750m tiến hành lấy mẫu 2m/ 1 mẫu và mô tả.
5.11.1.2. Mẫu sƣờn
Đối với giếng khoan Y-1X ta có thể lấy mẫu sườn với kích thước nhỏ 20mm – 40mm. Dụng cụ lấy mẫu được thả xuống chiều sâu mong muốn bằng dây cáp và bộ lấy mẫu thường được bắn vào thành giếng khoan.
Dự kiến lấy 30 mẫu trong khoảng 2.180 – 2.630m. Dự kiến lấy 60 mẫu trong khoảng 2.630 – 2.750m.
5.11.1.3. Mẫu lõi
Lấy mẫu lõi là một công việc hết sức phức tạp chỉ lấy một lần duy nhất thường xảy ra sự cố khi khoan lấy mẫu, rất tốn công sức, giá thành rất cao, đòi hỏi yêu cầu kĩ thuật và sự bảo quản mẫu thật cẩn thận. Vì vậy ở giếng khoan này, tôi không lập chương trình khoan lấy mẫu lõi.
5.11.1.4. Bảo quản mẫu
Đối với từng loại mẫu có các cách bảo quản khác nhau:
- Với mẫu mùn, do kích thước quá nhỏ và bị nhiễm dung dịch khoan nên cần được lấy nước rửa qua, làm khô và bọc lại.
- Với mẫu sườn phải được bảo quản một cách cẩn thận không để mẫu bị biến dạng mất nước, đặc biệt các mẫu chứa phải được bọc kín trong giấy bạc và bọc ngoài bằng paraffin.
Các mẫu lấy lên phải được để trong các phòng bảo quản thoáng mát, ở ngoài mỗi mẫu cần ghi rõ: tên công ty lấy mẫu, tên giếng khoan, tên tập mẫu, độ sâu lấy mẫu.
5.11.2.Công tác thử vỉa
Thử vỉa là mục tiêu của tìm kiếm thăm dò và là đối tượng của khai thác. Nó có vị trí đặc biệt quan trọng. Có các phương pháp thử vỉa sau:
5.11.2.1. Thử vỉa trong ống chống
Hai phương pháp thử vỉa được sử dụng là:
- Thử vỉa DST: phương pháp này được tiến hành ngay sau khi khoan, trước khi hoàn thiện giếng. Thiết bị DST được thả vào trong giếng trước hoặc sau khi (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
chống ống. Mục đích chính của phương pháp này là khơi dòng chất lưu từ vỉa từ vỉa trước khi áp dụng các biện pháp đối với vỉa sản phẩm.
- Thử vỉa RFT: Mục đích của phương pháp thử vỉa này là lấy mẫu chất lưu từ