Thiết kế thi công giếng khoan thăm dò giếng khoan thăm dò dầu khí BAL1X mỏ Bạch long
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.57 MB, 136 trang )
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ
DANH MỤC BẢNG BIỂU
LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1 ..................................................................................................................... 2
VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT ................................................................ 2
1.1 Vị trí địa lý ............................................................................................... 2
1.2.1 Đặc điểm địa chất.............................................................................. 3
1.2.2 Cột địa tầng ...................................................................................... 4
1.2.3 Các điều kiện địa chất ảnh hƣởng đến công tác khoan..................... 8
CHƢƠNG 2 ..................................................................................................................... 9
PROFILE VÀ CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN ................................................................. 9
2.1 Mục đích và yêu cầu của giếng khoan BAL-1X...................................... 9
2.2 Lựa chọn profile giếng ........................................................................... 10
2.3 Lựa chọn, tính toán cấu trúc giếng khoan .............................................. 10
2.3.1 Mục đích và yêu cầu ........................................................................... 10
2.3.2 Cơ sở lƣa chọn cấu trúc giếng............................................................. 11
2.3.3: Lựa chọn cấu trúc giếng khoan BAL-1X ..................................... 13
2.3.4 Tính toán cấu trúc giếng khoan....................................................... 14
CHƢƠNG 3 ................................................................................................................... 20
DUNG DỊCH KHOAN .................................................................................................. 20
3.1 Các yêu cầu lựa chọn với dung dịch khoan ........................................... 20
3.2 Lựa chon hệ dung dịch cho các khoản khoan ........................................ 21
3.3 Tính toán các thông số dung dịch .......................................................... 25
3.3.1 Phƣơng pháp tính. ........................................................................... 25
3.3.2 Lựa chọn thông số dung dịch khoan cho từng khoảng khoan ........ 28
3.4 Gia công hóa học dung dịch................................................................... 29
3.4.1. Mục đích gia công hóa học dung dịch khoan ................................ 29
3.4.2. Các vật liệu, hóa phẩm chính sử dụng trong gia công dung dịch .. 29
3.4.4 Tính toán lƣợng tiêu hao hóa phẩm ................................................ 32
CHƢƠNG 4 ................................................................................................................... 36
CHẾ ĐỐ KHOAN.......................................................................................................... 36
4.1 Lựa chọn phƣơng pháp khoan cho từng khoảng khoan ......................... 36
4.1.1. Phƣơng pháp khoan bằng Top Drive ............................................. 36
4.1.2 Phƣơng pháp khoan bằng bàn Rôto ................................................ 37
4.1.3. Phƣơng pháp khoan bằng động cơ đáy .......................................... 38
4.2 Tính toán chế độ khoan .......................................................................... 39
4.2.1 Phƣơng pháp tính toán chế độ khoan .............................................. 39
4.2.2 Tính toán chế độ khoan cho các khoảng khoan .............................. 46
CHƢƠNG 5 ................................................................................................................... 54
LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN ........................................................ 54
5.1. Thiết bị khoan ....................................................................................... 54
5.1.1. Yêu cầu .......................................................................................... 54
5.1.2 Lựa chọn tổ hợp thiết bị .................................................................. 54
5.2 Dụng cụ khoan ....................................................................................... 60
5.2.1 Lựa chọn choong khoan .................................................................. 60
5.2.2 Lựa chọn cần khoan ........................................................................ 62
5.2.3 Lựa chọn cần nặng .......................................................................... 62
5.2.4 Lựa chọn định tâm .......................................................................... 63
5.2.5 Lựa chọn đầu nối và búa thủy lực................................................... 64
5.2.6 Lựa chọn bộ khoan cụ cho từng khoảng khoan .............................. 65
CHƢƠNG 6 ................................................................................................................... 69
GIA CỐ THÀNH GIẾNG KHOAN .............................................................................. 69
6.1 Mục đích, yêu cầu của gia cố thành giếng khoan .................................. 69
6.1.1 Mục đích ......................................................................................... 69
6.1.2 Yêu cầu ........................................................................................... 69
6.2 Chống ống giếng khoan ......................................................................... 69
6.2.1 Các thiết bị ống chống .................................................................... 69
6.3 Trám xi măng giếng khoan .................................................................... 74
6.3.1 Chọn phƣơng pháp trám cho các khoảng khoan............................. 74
6.3.2 Tính toán trám xi măng cho các khoảng khoan .............................. 79
CHƢƠNG 7 ................................................................................................................... 86
KIỂM TOÁN THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ ỐNG CHỐNG ............................................ 86
7.1 Kiểm toán thiết bị nâng thả .................................................................... 86
7.2. Kiểm toán cột cần khoan....................................................................... 87
7.2.1 Kiểm toán cần khoan trong quá trình kéo ....................................... 88
7.2.2 Kiểm toán cần khoan trong quá trình khoan ................................... 89
7.3 Kiểm toán ống chống ............................................................................. 94
7.3.1 Phƣơng pháp kiểm toán ống chống ................................................ 94
7.3.2 Kiểm toán các cột ống chống .......................................................... 97
CHƢƠNG 8 ................................................................................................................. 104
PHỨC TẠP, SỰ CỐ TRONG QUÁ TRÌNH KHOAN ............................................... 104
8.1 Phức tạp trong quá trình khoan ............................................................ 104
8.1 Hiện tƣợng mất dung dịch khoan..................................................... 104
8.1.2 Hiện tƣợng sập lở giếng và bó hẹp thành giếng khoan................. 105
8.2 Sự cố trong quá trình khoan ................................................................. 106
8.2.1 Sự cố kẹt cần ................................................................................. 106
8.2.2 Sự cố đứt tuột cần khoan .............................................................. 108
8.2.3 Sự cố rơi các dụng cụ xuống đáy .................................................. 109
8.2.. Sự cố về choòng khoan .................................................................. 110
8.2.5 Sự cố phun tự do dầu khí .............................................................. 111
CHƢƠNG 9 ................................................................................................................. 113
TỔ CHỨC THI CÔNG VÀ TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH ........................................... 113
9.1 Tổ chức thi công................................................................................... 113
9.2 Tổ chức sản xuất .............................................................................. 113
9.3 Lịch thi công giếng khoan.................................................................... 114
9.3.1 Mục đích ....................................................................................... 114
9.3.2 Cơ sở lập lịch thi công giếng khoan ............................................. 114
9.3.3 Tính toán và lập lịch thi công cho giếng khoan BAL-1X ............ 114
9.4 Tính toán giá thành thi công giếng khoan BAL-1X ........................ 117
CHƢƠNG 10 ............................................................................................................... 119
AN TOÀN VÀ BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG................................................................... 119
10.1 Các vấn đề an toàn trong công tác khoan .......................................... 119
10.1.1 Các yêu cầu và biện pháp cơ bản của kỹ thuật phòng chữa cháy và
an toàn lao động ............................................................................................. 119
10.1.2 An toàn lao động khi khoan các giếng dầu và khí ...................... 120
10.1.3 Nhiệm vụ và biện pháp đầu tiên của đơn vị khoan khi có báo động
121
10.1.4 Vệ sinh môi trƣờng trong quá trình thi công giếng khoan ......... 122
10.2 Bảo vệ môi trƣờng trong công tác khoan ........................................... 122
KẾT LUẬN .................................................................................................................. 126
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 127
DANH MỤC HÌNH VẼ
STT
KÍ HIỆU
TÊN HÌNH VẼ
TRANG
1
Hình 1.1
Vị trí giếng khoan BAL-1X
2
2
Hình 1.2
Cột địa tầng giếng BAL-1X
5
3
Hình 1.3
Dự báo áp suất giếng BAL-1X
6
4
Hình 1.4
Dự báo nhiệt độ giếng BAl 1X
7
5
Hình 2.1
Cấu trúc giếng khoan BAL-1X
19
6
Hình 5.1
Hệ thống Plăng – ròng rọc
56
7
Hình 5.2
Tời khoan và sơ đồ động học của tời khoan
57
8
Hình 5.3
Máy bơm
58
9
Hình 5.4
Máy bơm trám xi măng
59
10
Hình 5.5
Các loại định tâm thƣờng gặp
64
11
Hình 5.6
Các loại búa thủy lực
65
12
Hình 5.7
Bộ khoan cụ điển hình cho khoảng khoan
150-950 m
68
13
Hình 6.1
Các nút trám xi măng
70
14
Hình 6.2
Ống chân đế
71
15
Hình 6.3
Van ngƣợc
72
16
Hình 6.4
Vòng định tâm
73
17
Hình 6.5
Sơ đồ trám xi măng một tầng hai nút
74
18
Hình 6.7
Múp ta trám xi măng phân tầng
77
19
Hình 6.8
Trám xi măng cột ống chống lửng
77
20
Hình 6.9
Sơ đồ đầu nối trám ống chống lửng
78
21
Hình 9.1
Lịch thi công giếng khoan BAL-1X
116
DANH MỤC BẢNG BIỂU
STT
SỐ HIỆU
BẢNG
1
Bảng 1.1
Độ cứng đất đá và hệ số mở rông thành
giếng BAL-1X
8
2
Bảng 2.1
Qui chuẩn tính ∆ theo cấp đƣờng kính
ống chống của GOCT
15
3
Bảng 2.2
Kích thƣớc ống chống và đƣờng kính
Mupta tƣơng ứng
16
4
Bảng 2.3
Đƣờng kính chuẩn của choòng khoan và
ống chống tƣơng ứng
17
5
Bảng 2.4
Số liệu cấu trúc giếng BAL-1X
18
6
Bảng 3.1
Hệ dung dịch khoan cho giếng BAL-1X
22
7
Bảng 3.2
Thông số chế độ khoan cho từng khoảng
khoan của giếng khoan BAL-1X
28
8
Bảng 3.3
Chức năng các hóa phẩm sử dụng cho
giếng BAL-1X
30
9
Bảng 3.4
Đơn pha chế dung dịch cho giếng khoan
BAL-1X
31
10
Bảng 3.5
Lƣợng tiêu hoa dung dịch cho từng
khoảng khoan
35
11
Bảng 4.1
Phƣơng pháp khoan cho từng khoảng
khoan
39
12
Bảng 4.2
Thông số chế độ khoan cho phƣơng
pháp khoan Top driver
50
13
Bảng 4.3
Thông số chế độ khoan cho phƣơng
pháp khoan bằng động cơ đáy
52
14
Bảng 4.5
Thông sô chế độ khoan cho giếng BAL1X
53
TÊN BẢNG
TRANG
15
Bảng 5.1
Các thông số của tháp khoan MHPyramid/APISTD 4F-Q1
55
16
Bảng 5.2
Thông số máy bơm Lewco/W 2215 của
Hoa Kỳ sản xuất.
59
17
Bảng 5.3
Các thông số máy bơm trám Fracmaster
– Triplex Pump.
60
18
Bảng 5.4
Lựa chọn choong khoan cho các khoảng
khoan
62
19
Bảng 5.5
Lựa chọn đƣờng kính cần nặng cho các
khoảng khoan
63
20
Bảng 5.6
Kích thƣớc tƣơng ứng giữa đƣờng kính
choòng và định tâm
64
21
Bảng 5.7
Bộ khoan cụ trong khoảng khoan từ 0 ÷
150 m
66
22
Bảng 5.8
Bộ khoan cụ trong khoảng khoan từ 150
÷ 950m
66
23
Bảng 5.9
Bộ khoan cụ trong khoảng khoan từ 950
÷ 2750m
67
24
Bảng 5.10
Bộ khoan cụ trong khoảng khoan từ
2750 ÷ 3800m
67
Bảng 6.1
Lựa chọn phƣơng phám trám cho từng
cột ống
79
25
Bảng 6.2
Kết quả tính toán trám xi măng các cột
ống chống
85
26
Bảng 9.1
Bảng phân bố thời gian thi công giếng
khoan BAL-1X
115
27
Bảng 9.2
Kinh phí dự toán thi công giếng BAL1X
117
28
Bảng 10.1
Các biện pháp bảo vệ môi trƣờng khi thi
công giếng BAL-1X
125
1
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay nƣớc ta, công tác thăm dò và khai thác dầu khí đang phát triển
nhanh chóng và trở thành mũi nhọn trong nền kinh tế quốc dân, đóng góp một
khoản không nhỏ vào ngân sách nhà nƣớc.
Ngành công nghiệp dầu khí là ngành công nghiệp hiện đại, có tính chuyên
môn hóa cao nên đòi hỏi đội ngũ cán bộ có trình độ khoa học, kỹ thuật và trình
độ chuyên môn hóa cao. Do công nghệ khoan và khai thác dầu khí đều là công
nghệ nhập từ nƣớc ngoài và phát triển ngày càng mạnh mẽ nên chúng ta càng
phải phấn đấu làm chủ kĩ thuật công nghệ hiện đại để xây dựng một nền công
nghiệp dầu khí với một chuỗi liên hoàn từ tìm kiếm, thăm dò, khai thác cho đến
chế biến các sản phẩm dầu khí để phục vụ cho nhu cầu trong nƣớc và xuất khẩu.
Một công việc quan trọng có tính quyết định trong ngành công nghiệp dầu khí là
việc thi công các giếng khoan, khoan sâu vào lòng đất.
Trong khuôn khổ một đồ án tốt nghiệp chuyên ngành khoan khai thác dầu
khí,em xin trình bày đề tài: “Thiết kế thi công giếng khoan thăm dò giếng khoan
thăm dò dầu khí BAL-1X mỏ Bạch long ” thuộc bể Trầm tích Sông Hồng trong
khu vực Vịnh Bắc Bộ.
Với kiến thức chuyên môn còn nhiều hạn chế cũng nhƣ thời gian tiếp xúc
với công tác ngoài thực địa không nhiều nên bản đồ án này chắc chắn còn nhiều
thiếu sót.Rất mong đƣợc sự đóng góp ý kiến của các thầy cô.
Em xin bầy tỏ lòng cảm ơn đến các thầy giáo trong bộ môn Khoan Khai Thác,
đặc biệt là thầy ThS Tống Trần Anh đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án
này!
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, tháng 06, năm 2016
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Hùng
2
CHƢƠNG 1
VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT
1.1Vị trí địa lý
Giếng BAL-1X là giếng thăm dò nằm ở lô 107 của bể Sông Hồng , thuộc biển
Đông có tọa độ là 19 58’ 26,9075” vĩ độ Bắc, 107 02’ 4,9092” kinh độ Đông
Khoảng các từ Đà Nẵng:
Khoảng cách từ Hải Phòng:
khoảng 500km
khoảng 150km
Hình 1.1: Vị trí giếng khoan BAL-1X
3
1.2 Đặc điểm địa chất và cột địa tầng
1.2.1 Đặc điểm địa chất
Giếng khoan BAL - 1X thuộc bể Sông Hồng trong khu vực vịnh Bắc Bộ.
Các hệ tầng chính của bể Sông Hồng bao gồm từ đá móng cacbonat trƣớc Đệ
Tam, đá móng biến chất và các trầm tích Oligoxen, Mioxen đã đƣợc xác lập bởi
nhiều giếng khoan ngoài khơi cũng nhƣ trên đất liền khu vực miền Bắc - Việt
Nam
Thành phần và tính chất của đất đá trong mỗi đơn vị địa tầng đƣợc dự kiến tóm
tắt nhƣ sau
*Trầm tích Plioxen – Đệ tứ:
Trầm tích này đƣợc phát hiện bao gồm bột, sét xen kẹp, với độ hạt trầm tích
từ mịn đến trung bình. Sét thƣờng có màu xám sáng xám xanh, bở rời. Cát sạch,
màu xám sáng, bở rời, chứa nhiều thạch anh sắc mờ đục đến trong suốt với độ
hạt từ mọn đến trunh bình đôi chỗ có cả các mảnh vỡ hóa thạch ( Foraminiferal)
với Pyrit và Glauconit. Bột kết màu xám, bở rời cấu trúc khối đến bán khối,với
đá khung là Argilit. Thành hệ này đƣợc biết đến nhƣ một tầng đánh dấu khu
vực. Các vỉa cát ở phần dƣới mặt cắt có thể là đá chứa tốt.
*Trầm tích Mioxen trên:
Trầm tích này đặc trƣng bởi sự xen kẽ giữa cát kết, sét vôi và ở phần dƣới
có những lớp mỏng đá vôi. Cát kết àu xám, xám xanh, hạt mịn đến vừa, đa số hạt
xịn, mài tròn trung bình, lựa chọ tốt, thành phần chủ yếu là thạch anh, Feldspat,
ít mảnh đá, Pyrit, Glauconit, Mica, xi măng sét, vôi, gắn kết rất yếu đến tốt. bột
kết màu xám, xám xanh, xám đen, lẫn cát hạt mịn , có chứa Pyrit, cấu tạo khối xi
măng sét, vôi. Sét màu xám sang đến sáng tối, xám phớt xanh, mền dẻo khi gặp
nƣớc, đôi chỗ chuyển thành sét kết dạng khối, rắn chắc, sét vôi màu xám, xám
xanh, cấu tạo khối đến nửa phân lớp, cứng đến rất cứng. Đá vôi có chiều dày 0,5
đến 1m
*Trầm tích Mioxen giữa:
Trầm tích này đặc trƣng bởi sự xen kẽ giữa các lớp sét kết và cát kết với ít
lớp mỏng đá vôi. Sét màu xám sáng đến xám tối, đôi chỗ xám phớt xanh, mền
4
dẻo khi gặp nƣớc, đôi chỗ chuyển thánh sét kết rắn chắc. bột kết màu xám sáng
đến xám đen , xám xanh, gắn kết trung bình đến tốt, phân lớp mỏng, đôi chỗ
dạng khối chƣa vật chấ hữu cơ. Cát kết màu xám xanh đến xám tối hạt min, đôi
chỗ vừa đến thô, xi măng sét, cacsbonat, gắn kết yếu đến trung bình. Đá vôi
thƣờng có chiều dày rất mỏng (0,5-1 m)
*Trầm tích Mioxen dƣới :
Trầm tích này đặc trƣng bởi sự xen kẽ giữa các lớp sét, sét kết, bột kết và
cát kết với ít lớp mỏng đá vôi. Sét màu xám sáng đến xám tối, mền dẻo khi gặp
nƣớc, có chứa vôi. Sét kết màu xám đến xám đen, cấu tạo khố, đôi chỗ phân lớp
mỏng, rắn chắc. Bột kết màu xám sáng đến màu đen, cấu tạo khối gắn kết trung
bình đến tối. Cái kết màu xám sáng đên xám tối hạt mịn, đôi chỗ vữa xi măng
sét, cacbonat, ngắn kết trung bình đến tối. Đá vôi thƣờng có chiều dày rất mỏng
( 0,5 – 0,6m)
*Trầm tích Oligoxen:
Trầm tích này đặc trƣng bởi sự xen kẽ giữa các lớp sét và cát kết với ít lớp
mỏng than. Sét màu xám sáng, hạt mịn đến vừa có chứa bột, xi măng vôi, silic.
Riêng đối vớ hệ tầng này, bề dày các tập cát có thể tang đáng kể
1.2.2
-
Cột địa tầng
Cột địa tầng giếng BAL-1X đƣợc thể hiện trên hình 1.2.
Áp suất giếng 107-BAL-1X đƣợc thể hiện trên hình 1.3.
Nhiệt độ vỉa giếng BAL-1X đƣợc thể hiện trên hình 1.4.
5
Hình 1.2: Cột địa tầng giếng BAL-1X
6
DỰ BÁO ÁP SUÂT
GK PV-107-BL-1X
Áp suất (kg/cm2 )
0
100
200
300
400
500
600
0
As GK 103T-H-1X - RFT
500
As 103T-H-1X-DST
As GK 103-HOL-1X
1000
As GK 102-CQ-1X
Chiều sâu (m)
1500
As GK 102-HD-1X
Dự báo as 107-BL-1X
2000
2500
Dự báo as 107-BL-1X @TD
Linear (As GK 103T-H-1X RFT)
Linear (As 103T-H-1XDST)
3000
Linear (As GK 103-HOL1X)
Linear (As GK 102-CQ-1X)
3500
Linear (As GK 102-HD-1X)
4000
Linear (Dự báo as 107-BL1X)
Hình 1.3: Dự báo áp suất giếng BAL-1X
7
DỰ BÁO NHIỆT ĐỘ
GK PV-107-BL-1X
Nhiệt độ ( oC)
0
50
100
150
200
0
Chiều sâu (m)
500
Nđ 103T-H-1X ĐVL
1000
Nđ 103T-H-1X - DST
1500
Nđ 103-HOL-1X
ĐVL
2000
2500
3000
3500
Dự báo nđ 107-BL1X
Linear (Nđ 103T-H1X - ĐVL)
Linear (Nđ 103T-H1X - DST)
Linear (Nđ 103HOL-1X ĐVL)
Linear (Dự báo nđ
107-BL-1X)
4000
Hình 1.4: Dự báo nhiệt độ giếng BAl 1X
8
Bảng 1.1: Độ cứng đất đá và hệ số mở rông thành giếng BAL-1X
Độ sâu (ft TVDSS)
Độ cứng
Hệ số mở rộng
thành
Từ
Đến
0
950
I - II
1,2
950
3800
III - IV
1,15
1.2.3 Các điều kiện địa chất ảnh hƣởng đến công tác khoan
- Khi khoan vào trầm tích Miocen thƣợng với cát và đá sét, đá vôi và than.
Những vấn đề phức tạp trong khoảng khoan này bao gồm khí nông, vỉa
không ổn định sập lở cát, kẹt mút cần khoan….( theo dự báo thì khí nông
khí nông xuất hiện ở độ sâu 700 m)
- Khi khoan vào Trầm tích miocen trung và hạ khó khăn phức tạp có thể
gặp phải trong công đoạn này là sự không ổn định của thành giếng khoan.
Hiện tƣợng khí xâm nhập khi khoan qua vùng sản phẩm dự đoán từ
1700 m đến 2500 m
- Khi khoan vào trầm tích Mioxen hạ và Oligcene thƣợng có áp suất và
nhiệt độ cao cần chú ý điều chỉnh các thông số dung dịch
9
CHƢƠNG 2
PROFILE VÀ CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN
2.1 Mục đích và yêu cầu của giếng khoan BAL-1X
Giếng khoan thăm dò BAL-1X đƣợc thiết kế với mục đích chính là các vỉa
trong trầm tích miocen trung và sớm, mục đích phụ là các vỉa trong tầm tích
oligocene
Công tác thiết kế thi công giếng đòi hỏi phải đáp ứng các yêu cầu sau:
- Đạt đƣợc mục tiêu địa chất là khoan đến đối tƣợng khai thác với cấp
đƣờng kính lỗ khoan phù hợp.
- Đảm bảo an toàn cho con ngƣời và thiết bị trên giàn khoan và các khu vực
lân cận liên quan.
- Giảm tối đa chi phí về thời gian cũng nhƣ chi phí thiết bị, vật tƣ trong quá
trình thi công giếng;
- Đạt độ sâu, độ lệch theo yêu cầu trong phạm vi sai số cho phép;
- Đảm bảo khả năng đi qua tự do của các bộ dụng cụ khoan, ống chống, các
thiết bị khai thác, sửa chữa ngầm trong quá trình khai thác;
- Hạn chế tối đa các phức tạp, sự cố trong quá trình khoan và bảo toàn tính
nguyên trạng của vỉa sản phẩm;
- Tận dụng tối đa điều kiện kỹ thuật, công nghệ hiện có, đặc biệt tận dụng
các yếu tố địa chất có lợi nhƣ tính chất cơ lý của đất đá, góc nghiêng vỉa...
để quá trình thi công đơn giản, thuận lợi và kinh tế nhất.
- Lựa chon profile giếng
- Với mục đích của giếng là thăm dò địa chất và các vỉa ở tầng miocen
trung, miocen hạ và oligocen thƣợng nên theo kinh nghiệm t chọn profile
giếng dạng thẳng đứng vì
- Vẫn đảm bảo mục đích ban đầu khi khoan giếng là thăm dò địa chất và các
vỉa sản phẩm
- Do việc khảo sát địa vật lý và cấu trúc địa tầng đã thăm dò dc ở các giếng
gần đó ít có điều kiện địa chất phức tạp, không có đứt gãy….
- Đơn giản hóa khả năng thi công giếng khoan
10
- Giảm đƣợc chi phí khi thuê thiết bị lái chỉnh xiên,….
- Đạt độ sâu, độ lẹch thoe yêu cầu trong phạm vii sai số cho phép
- Đảm bảo khả năng đi qua tự do của các bộ dụng cụ khoan, ống chống,
thiết bị khai thác, sửa chữa nhầm trong quá trình khai thác
- Hạn chế tối đa các phức tạp, sự cố trong quá trình khoan và bảo toàn tính
nguyên trạng của vỉa sản phẩm
- Tận dụng tối đa điều kiện kỹ thuật công nghệ hiện có, đặc biệt tận dụng
các yếu tố địa chất có lợi nhƣ tính chất cơ lý của đất đá, góc nghiêm vỉa..
để quá trình thi công đợ giản, thuận lợi và kinh tế nhất.
2.2 Lựa chọn profile giếng
Với mục đích của giếng là thăm dò địa chất và các vỉa ở các tầng miocen
trung, miocen hạ, oligocen thƣợng nên theo kinh nghiệm ta chọn profile giếng
dạng thẳng đứng vì
- Vẫn đảm bảo mục đích ban đầu khi khoan giếng là thăm dò địa chất và các
vỉa sản phẩm
- Do việc khảo sát địa vật lý và cấu trúc địa tầng đã thăm dò đƣợc ở các
giếng gần đó ít có điều kiện địa chất phức tạp, không có đứt gãy….
- Đơn giản hóa khả năng thi công giếng khoan….
- Giảm đƣợc chi phí thuê thiết bị lái chỉnh xiên,…
2.3 Lựa chọn, tính toán cấu trúc giếng khoan
Việc lựa chọn cấu trúc giếng khoan bao gồm:
- Lựa chọn chiều sâu đăt ống chống và số lƣợng cột ống chống
- Đƣờng kính ống chống và chòng tƣơng ứng
- Chiều cao dâng vữa
2.3.1 Mục đích và yêu cầu
* Mục đích
- Cách ly các vỉa sản phẩm với nhau cũng nhƣ với các tầng chứa chất lƣa
xung quanh.
- Giữ cho thành lỗ khoan không bị sập lở.
11
- Đảm bảo điều kiện tốt nhất cho dầu khí chảy từ vỉa vào giếng nâng lên
không bị hao hụt.
- Bảo vệ an toàn thiết bị bên trong.
- Ngăn chặn ảnh hƣởng xấu của dung dịch xi măng trám đối với tầng sản
phẩm hay giảm toàn diện ảnh hƣởng này đến tính thấm của bẫy chứa…
* Yêu cầu
- Cấu trúc giếng khoan đƣợc thiết kế phù hợp với điều kiện địa chất.
- Đạt độ sâu thiết kế.
- Mở đƣợc tầng chứa dầu khí và cho phép tiến hành tổ hợp các phƣơng pháp
nghiên cứu trong giếng.
- Đáp ứng các quy phạm an toàn của nghành dầu khí.
- Đảm bảo điều kiện tốt nhất để dầu khí xâm nhập vào giếng.
- Đơn giản, gọn nhẹ, dễ thi công.
- Cấu trúc giếng khoan phải phù hợp với điều kiện kĩ thuật, công nghệ hiện
có để đảm bảo độ bền tuổi thọ của giếng…
2.3.2 Cơ sở lƣa chọn cấu trúc giếng
Các yếu tố xác định cấu trúc giếng khoan gồm có: địa chất, công nghệ & kỹ
thuật và kinh tế.
* Yếu tố địa chất
Tài liệu chính phải dựa vào để lựa chọn cấu trúc giếng khoan là tài liệu
nghiên cứu địa chất, cột địa tầng và đặc điểm khoan trong vùng đó. Trong đó cần
phải xác định đƣợc các dị thƣờng áp suất cũng nhƣ các thách thức về thạch học
nhƣ các tầng nham thạch, các tầng sét dễ trƣơng nở, các đới đứt gãy gây mất
dung dịch, các yếu tối này phần lớn quyết định đến cấu trúc giếng khoan là yếu
tố cơ bản nhất để lựa chọn cấu trúc giếng, cấu trúc giếng bao gồm cấu trúc các
cột ống chống, chiều sâu thả, chiều sâu trám xi măng. Cột ống chống có nhiệm
vụ đóng các tầng có thể gây khó khăn phức tạp trong quá trình khoan.
Trƣớc khi quyết định thả một cột ống chống cần phải phân tích tất cả các khả
năng kỹ thuật, quy trình công nghệ nhất là khả năng xử lý bằng dung dịch khoan
để tiếp tục khoan mà không cần chống ống.
12
Bên cạnh việc phân tích tính chất cơ lý, độ ổn định của đất đá thành lỗ
khoan ngƣời ta còn phải quan tâm đến áp suất của vỉa (P v) và áp suất vỡ vỉa (Pvv)
để lựa chọn dung dịch khoan phù hợp không gây sập lở thành giếng, gây phun
hoặc mất nƣớc rửa. Có nghĩa là đảm bảo bất đẳng thức sau: P v
thỏa mãn γv<γd<γvv
*Yếu tố công nghệ và kỹ thuật
Là tính khả thi của công nghệ hiện có trong tay, bao gồm: giàn khoan, công
nghệ khoan , dung dịch khoan và con ngƣời. Cùng với một thông số đầu vào,
nhƣng tùy thuộc vào công nghệ và nguồn nhân lực đang có trong tay mà có thể
có các phƣơng án thiết kế và thi công khác nhau.
*Yếu tố kinh tế và hậu cần
Đây là yếu tố dƣờng nhƣ không quan trọng nhƣng nó thƣờng xuyên ảnh
hƣởng đến giếng khoan trong thực tế thi công. Đó là khả năng cung cấp vật tƣ
thiết bị nhƣ các ống chống, sự có sẵn của các loại ống chống, đầu nối và mác
thép, chòng khoan…Đôi khi vì giới hạn thời gian và năng lực hậu cần mà ống
chống sử dụng khác với thiết kế. Vì vậy khi thiết kế giếng cũng cần xem xét
trƣớc yếu tố kinh tế và hậu cần để hạn chế thực tế giếng khoan không bị khác
với thực tế thi công.
Cấu trúc ống chống phải đảm bảo 2 yếu tố:
Đơn giản: ít cột ống chống nhất.
Gọn nhẹ: đƣờng kính ống chống nhỏ nhất cho phép.
Xuất phát từ mục đích của giếng khoan đƣợc đặt ra, vừa đảm bảo các yêu
cầu kỹ thuật cho phép, giếng khoan càng đơn giản về mặt cấu trúc càng có lợi về
mặt kinh tế. Thông thƣờng giá trị ống chống chiếm khoảng 15 – 20% giá thành
công trình, cá biệt có thể lên tới 40 – 50%. Nhƣ vậy đƣờng kính ống chống, số
lƣợng ống chống không những ảnh hƣởng tới giá thành mà còn kéo theo một loạt
các phụ thuộc khác nhƣ: thời gian thi công, giá thành của choòng, dung dịch, xi
măng trám tăng lên
13
2.3.3: Lựa chọn cấu trúc giếng khoan BAL-1X
2.3.3.1 Số lƣợng cột ống chống và chiều sâu đặt ống chống
* Ống chống định hƣớng
Ống chống định hƣớng có tác dụng định hƣớng ban đầu cho lỗ khoan, ngăn
cản sự sập lở của đất đá và sự ô nhiễm của dung dịch khoan với tầng nƣớc trên
mặt, tạo kênh dẫn cho dung dịch chảy vào máng, bảo vệ không cho dung dịch
xới sập nền khoan và móng thiết bị.
Đối với giếng khoan BAL-1X trên biển nên ống chống này là ống chống
đầu tiên đóng vai trò cách nƣớc, thi công bằng cách khoan đến độ sâu đến 150
m rùi chống ống
*Ống dẫn hƣớng
Đây là cột ống nhất thiết phải có nhằm:
- Ngăn ngừa thành lỗ khoan phía trên không bị sập lở,đóng kín những tầng
khí nông.
- Đóng vai trò một trụ rỗng trên đó lắp các thiết bị miệng giếng: Đầu ống
chống,thiết bị chống phun,các cột ống chống tiếp theo…
Theo kinh nghiệm thì lớp đất đá đệ tứ và Miocen thƣơng bở rời mới hình
thành, có độ gắn kết kém vì vậy ta chọn độ sâu đặt chân ống chống là 950 m
thuộc miocen thƣợng nói có nơi có đá liên kết tốt
* Ống trung gian
Đây là ống có tác dụng gia cố thành giếng khoan vĩnh viễn ở các tầng dị
thƣờng áp suất, các tầng địa chất phức tạp nhƣ sét dễ trƣơng nở, sét dễ sập lở;
cho phép khoan ổn định qua tầng sản phẩm ở Miocen trung và hạ.
Vì vậy ta chọn độ sâu đặt chân ống chống là 2750 m thuộc tần Miocen hạ
nơi đá liên kết gắn và sau tầng Miocen trung có dị thƣờng biên độ
* Ống trung gian thứ 2( ống chống lửng)
Từ 2750 m đến 3800 m là khoảng khoan trong trầm tích Miocen hạ và
Oligoxen thƣợng có áp xuất và nhiệt độ cao cần ổn định thành giếng, giảm thiểu
những phức tạp trong quá trình khoan.
Ta chọn ống trung gian 2 là ống chống lửng vì nhằm tiết kiệm chi phí về
kinh tế và thuận lợi cho công tác thả ống ….
14
Vì vậy ta chọn độ sâu đặt chân ống chống là 3800 m
2.3.3.2 Chiều cao dâng vữa xi măng
*Ống chống định hƣớng
Cột ống chống này chịu toàn bộ trọng lƣợng nén của các cột ống chống
tiếp theo đồng thời trên nó có lắp các thiết bị miệng giếng do đó nó phải đƣợc
trám xi măng toàn bộ chiều dài, yêu cầu vữa dâng đến đáy biển.
*Ống chống dẫn hƣớng
Để đảm bảo khoảng không vành xuyến ngoài ống chống đƣợc đóng kín
hoàn toàn, cô lập và đóng kín hết thành hệ phía ngoài ống chống, tránh tình
trạng khí ngấm từ thành hệ vào giếng tích tụ sau ống chống.
Do đó đỉnh của vữa xi măng tại chiều sâu 200 m bên trên chân ống chống
340 để vẫn đảm bảo an toàn cho giếng và làm giảm chi phí giá thành
*Ống chống trung gian
Tƣơng tự nhƣ mục đích của ống chống dẫn hƣớng, ống chống trung gian
còn có thêm mục đích làm ổn định các vỉa sản phầm ở tầng Miocen trung và sớm
Do đó ta cũng phải trám xi măng toàn bộ chiều dài thân ống dâng đến đáy biển
*Ống chống lửng
Tƣơng tự mục đích của các ống trên nhƣng đỉnh vữa trám của ống chống
lửng tại đầu treo ống chống lửng khoảng 2550 m đến chiều sâu 3800 m
2.3.4 Tính toán cấu trúc giếng khoan
2.3.4.1 Phƣơng pháp tính
Nguyên tắc tính toán cấu trúc của giếng khoan bắt đầu từ đƣờng kính của ống
chống nhỏ nhất đến cột ống chống trên cùng theo thứ tự từ dƣới lên trên. Cấu
trúc giếng khoan đƣợc tính toán làm sao trong quá trình khoan cũng nhƣ thả ống
chống đến chiều sâu thiết kế đƣợc thông suốt
Chọn đƣờng kính của choòng khoan chủ yếu dựa vào đƣờng kính mupta của
ống chống (Dm) và khoảng hở để trám xi măng giữa mupta và thành giếng
khoan ( ).
Đƣờng kính của choòng khoan (Dc) đƣợc tính theo công thức sau:
(2.1)
15
Sau khi xác định đƣợc đƣờng kính choòng khoan ngƣời ta tiến hành xác
định đƣờng kính của ống chống phía trên trƣớc nó. Hiệu số giữa đƣờng kính
trong của ống chống (dtg) và đƣờng kính choòng khoan thả qua nó không đƣợc
vƣợt quá 6 ÷ 8 mm:
(
)(
(2.2)
)
Sau đó ta tính đƣờng kính ngoài của ống theo công thức và ta chọn
(2.3)
(mm)
Dựa vào các số liệu tính toán ta lựa chọn đƣờng kính choòng và đƣờng kính ống
theo kích thƣớc gần nhất.
Đƣờng kính choòng và ống chống ta tra bảng 2.1.
Bảng 2.1: Qui chuẩn tính ∆ theo cấp đƣờng kính ống chống của GOCT.
Đƣờng kính ngoài của ống chống
(mm)
∆ - không lớn hơn (mm)
114, 127
10 ÷ 15
140, 146
15 ÷ 20
168, 178, 194
20 ÷ 25
219, 245
25 ÷ 30
273,299
30 ÷ 35
324, 340, 351
35 ÷ 45
377, 407, 426
45 ÷ 50
16
Bảng 2.2: Kích thƣớc ống chống và đƣờng kính Mupta tƣơng ứng
Đƣờng kính ngoài của
ống chống (mm)
Đƣờng kính (mm)
Chiều dài (mm)
114
127
159
127
142
165
140
154
171
146
166
177
168
188
184
178
196
184
194
216
190
219
245
197
245
270
197
273
299
203
299
324
203
324
351
203
340
365
203
351
376
229
377
402
229
407
432
228
426
451
229
508
533
228
Mupta
