BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ KHAI THÁC DẦU KHÍ PHƯƠNG PHÁP NỨT VỈA THỦY LỰC

BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ KHAI THÁC DẦU KHÍ
Giảng viên : PGS.TS. Lê Phước Hảo
Email :
Tel : 84-8-8654086
PHƯƠNG PHÁP NỨT VỈA THỦY LỰC
539
PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
NỘI DUNG
 Các thông số vỉa ảnh hưởng đến quá trình nứtvỉathủy
lực
 Mô hình toán học để tính toán quá trình hình thành và
phát triểnkhenứt
 Quá trình nứtvỉathủylực
540
PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
Các thông số nứtvỉathủylực
 Gradient nứtvỉa: Là áp suất
cầnthiết ở chiều sâu xác định
để tạocáckhenứt trong đất đá
ở vùng cận đáy giếng.
 Các khe nứt vuông góc với
phương có ứng suất chính nhỏ
nhất. Gradient nứtvỉatỉ lệ với
giá trị của ứng suấtnhỏ nhất
này.
541
PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
γ

(σ
v
– α . P
0
) + α . P
0
+ T
0
1 - γ
P
fg
=
D
P
fg
= ( P
ISI
+ P
h
) / D
P
fg
: Gradient nứtvỉa
σ
v
: Ứng suấtthẳng
γ : Hệ số Poisson
α : Hệ số đàn hồi
P
h

: Áp suấtthủytĩnh
D : Chiềusâukhenứt
Gradient nứt vỉa
542
PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
Bảnchấtcủa quá trình NVTL
543
PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
Mô hình phát triểnkhenứt
544
PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
Áp suất phát triển khe nứt và mô đun đàn hồi
 Áp suất phát triểnkhenứt:
 Là áp suấtcầnthiết để mở rộng khe nứtnhờ dung
dịch nứtvỉa ban đầu.
 Mô đun đàn hồiE:
 Hệ sốđặctrưng cho tính đàn hồivàđộ cứng của đất
đákhichịutải.
545
PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
Mô hình PKN ( Perkin, Kern, Nordgren)
 Tiếtdiện ngang củakhenứttrongmặtphẳng thẳng
đứng vuông góc vớitrụcdọccủakhenứtchủ yếugiữ
đượchìnhdạng elip có chiều cao không thay đổinhưng
cạnh khe nứt ở sâu trong vỉauốntrònlại vào trong.
546

PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
Mô hình PKN
h
f
.
.p
W(0,t) ~
E
(E
3
.μ.q
i
.x
f
)
1/4
P ~
h
f
W: bề rộng củakhenứt
X: chiều dài khe nứt
h: chiềucao
547
PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
Tiếtdiện ngang có hình dạng elip, còn tiếtdiệnthẳng
đướng có dạng hình chữ nhật.
Mô hình KGD
548

PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
Mô hình KGD
x
f
.p
W(0,t) ~
E
(E
3
.μ.q
i
)
1/4
P ~
h
f
1/4
.x
f
1/2
μ: độ nhớtcủachấtlỏng
q: cường độ bơmép
549
PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
So sánh 2 mô hình
550
PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí

QUÁ TRÌNH NỨT VỈA
 Chấtlỏng nứtvỉa
 Vậtliệu chèn
 Thiếtbịđểtiến hành nứtvỉathủylực
 Quá trình chuẩnbịđểnứtvỉathủylực
 Công nghệ tiến hành và các bướckết thúc quá trình
nứtvỉathủylực
551
PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
Chấtlỏng nứtvỉa
Đặc điểm:
- Tương thích với đất đávàchấtlỏng thành hệ
- Có khả năng duy trì vậtliệu chèn ở trạng thái lơ lửng để
vậnchuyểnsâuvàotrongkhenứt
- Có độ nhớttối ưu
- Độ ổn định cao hệ số mất dung dịch thấp
-Dễ pha chế và chi phí hợplí
552
PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
Không gây nhiễmbản thành hệ, độchại đốivớingườivàmôi
trường
Tổn hao do lựccản trong cộtOKT nhỏđểcông suấtbơmcần
thiếtnhỏ nhất
Sau khi phân hủytạo thành những chấtlắng đọng tự do để
không làm bít những khe nứt đã đượcchènépvàlấyhếtlên
sau quá trình nứtvỉa.
. Dung dịch nứtvỉacóthểđượcchia3 loại:
- Dung dịch gốcnước, gốcdầu, nhiều pha.

Chấtlỏng nứtvỉa
553
PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
-Chấtchống ăn mòn: Catafin A, Marvelan-K(o)
-Chấthoạt tính bề mặt: Anion,Sunfanol
-Chấtbôitrơn: Poliacrilamit
-Chấttạo gel và chống mất dung dịch: N
2
, Polimer tổng
hợp, cát mịn
-Cácchấtchống tạocặn, chống tạobọt
-Cácchất đổi dòng:Axit benzoic, polimer, antracen
-Cácchấtlàmchậmphản ứng: CH
3
COOH, HCOOH
Các chất phụ gia
554
PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
Vậtliệu chèn
Mộtsố loạihạt chèn thường dùng:
- Cát thạch anh (0,5-1,2 mm ,tỉ trọng 2650 kg/m
3
)
-Bi thủytinh( bằng tỉ trọng cát)
-Bột bauxit nung kết(tỉ trọng 1400 kg/m
3
)
-Hạt polimer tổng hợp(tỉ trọng 1100 kg/m

3
)
555
PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
Tính chất của vật liệu chèn
- Độ thấm: được thí nghiệmmôphỏng theo điềukiệnvỉa
đến khi dòng chảy ổn định ở các mức độ chênh áp khác
nhau.
- Độ tròn cạnh và độ cầu:Đượcxácđịnh theo hệ số
Krubein 0,1 – 1,0.
-Cỡ hạt: Đường kính lớnnhấtvànhỏ nhất đượcxácđịnh
theo tiêu chuẩn API
Hạt chèn càng lớn càng có khả năng tạo độ dẫnthủytốt
cho khe nứt được chèn, nhưng khó đưavàokhenứt.
Hạtnhỏ tạo độ dẫnthủy ban đầunhỏ nhưng duy trì cao
hơnhạtlớn
556
PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
Kích thước vật liệu chèn
0.00830.016540/70
0.01170.023230/50
0.01650.033120/40
0.03310.046916/30
0.03310.066112/20
0.04690.09378/16
0.06610.13206/12
Nhỏ nhấtLớnnhấtKích thướclưới
Đường kính hạt , in

Kích thước hạt thường sử dụng nhỏ hơn 20/40
557
PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
Tính chất của vật liệu chèn
Độ bền nén : Vậtliệu chèn phảicóđộ bền nén cao để
không bị phá hủytrongkhenứt.
558
PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
Độ bền nhiệt và hóa học
Khi có lẫntạpchấtthìđộ bền hóa họcbị giảm, đặcbiệtkhi
lẫnfenspat(2%)
Tỷ trọng:
Ảnh hưởng lớn đến quá trình vận chuyểnnóvào
trong khe nứt. Hạtcótỷ trong lớn đòi hỏichấtlỏng bơmép
có tỷ trọng lớnhoặc độ nhớtlớn, hoặctỷ trọng nhỏ thì tốc
độ bơmépcaođể giữ hạt ở trạng thái lơ lửng trong suất
quá trình bơm.
559
PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
Sự lựachọn, tính toán các thông số hạt chèn rất quan
trọng, ngườitathường chú ý đền các thông số sau:
- Đặctínhvậtlýcủacáchạt chèn
-Mật độ củacáchạt chèn trong khe nứt
-Chiềurộng củakhenứt sau khi khe nứt đóng lại
- Ứng suấtkhéplạicủakhenứt
- Thành phầnlắng đọng của dung dịch nứtvỉa
Các thông số cần lưu ý

560
PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
Vậtliệu chèn
561
PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
Vậtliệu chèn trong giếng
562
PGS. TS. Lê PhướcHảo
Công nghệ khai thác dầu khí
Thiếtbị nứtvỉa
Thiếtbị chínhtrênbề mặt: Máy bơmchấtlỏng làm việc, máy
chộn cát, thiếtbị nâng thả, đầumiệng giếng, đường ống
phân phối, các bồnchứa
Thiếtbị chính trong lòng giếng: OKT ,Paker , nút cầuchuyên
dụng, neo để giữ chặt paker, ống mềmcóđường kính nhỏ
thảđượcvàoOKT để tuần hoàn chấtlỏng , bơmrửa cát….
khi cần