Thiết kế thi công giếng khoan thăm dò MT1X mỏ Mèo Trắng

Mục lục
DANH MỤC HÌNH ẢNH
DANH MỤC BẢNG BIỂU
BẢNG QUY ĐỔI VÀ CÁC ĐƠN VỊ SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN.
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1 ....................................................................................................................................... 2
KHÁI QUÁT VỀ MỎ MÈO TRẮNG VÀ GIẾNG MT-1X .............................................................. 2
1.1. Vị trí của mỏ Mèo Trắng và giếng MT-1X ................................................................................ 2
1.2 Đặc điểm địa chất.................................................................................................................... 3
1.2.1 Đặc điểm tầng thạch học .................................................................................................. 3
1.2.2 Đặc điểm kiên tạo mỏ ....................................................................................................... 5
1.2.3 Các tầng sản phẩm dầu khí của mỏ Mèo Trắng. ............................................................... 7
1.3 Địa chất giếng khoan và ảnh hưởng của nó tới công tác khoan. ............................................. 7
1.3.1 Địa chất giếng khoan. ........................................................................................................ 7
1.3.2 Nhiệt độ và áp suất vỉa .................................................................................................... 10
CHƢƠNG 2 ..................................................................................................................................... 12
LỰA CHỌN PROFILE VÀ TÍNH TOÁN CẤU TRÚC GIẾNG .................................................... 13
2.1. Các thông số cơ bản của giếng khoan ................................................................................... 13
2.2. Cơ sở tính toán lựa chọn cấu trúc giếng khoan .................................................................... 13
2.3. Lựa chọn cấu trúc giếng khoan ............................................................................................. 14
2.3.1. Các cột ống, chiều sâu thả và chiều sâu trám xi măng................................................... 14
2.3.2. Tính toán đường kính ống chống và choòng khoan....................................................... 15
2.4. Lựa chọn và tính toán profile giếng khoan. .......................................................................... 18
2.4.1. Mục đích và yêu cầu của việc thiết kế profile giếng khoan. .......................................... 18
2.4.2. Lựa chọn, tính toán Profile giếng MT-1X. ...................................................................... 19
2.4.2.1. Các dạng profile giếng khoan. ................................................................................. 19
2.4.2.2. Chọn dạng profile giếng khoan cho giếng ............................................................... 19
CHƢƠNG 3 ..................................................................................................................................... 24
DUNG DỊCH KHOAN .................................................................................................................... 24
3.1. Chức năng và đặc tính của dung dịch khoan......................................................................... 24

3.2. Lựa chọn các thông số cơ bản của dung dịch khoan. ........................................................... 25
3.3. Tính toán các thông số dung dịch cho giếng MT-1X ............................................................. 26
3.3.1. Tính toán trọng lượng riêng dung dịch khoan (

......................................................... 26

3.3.2. Tính toán trọng lượng riêng và lựa chọn các thông số cơ bản của dung dịch cho từng
khoảng khoan. .......................................................................................................................... 27
3.4. Các thông số khác của dung dịch khoan ............................................................................... 28
3.5. Gia công hóa học dung dịch .................................................................................................. 30
3.5.1. Mục đích và nguyên tắc gia công hóa học dung dịch khoan.......................................... 30
3.5.2. Các hóa phẩm gia công dung dịch .................................................................................. 31
3.6. Tiêu hao hóa học dung dịch .................................................................................................. 34
3.6.1. Phương pháp tính toán .................................................................................................. 34
3.6.2. Tính toán lượng dung dịch cho từng khoảng khoan ...................................................... 36
CHƢƠNG 4 ..................................................................................................................................... 41
THIẾT KẾ CHẾ ĐỘ KHOAN......................................................................................................... 41
4.1. Mục đích,yêu cầu của việc chọn thông số chế độ khoan :.................................................... 41
4.2. Lựa chọn choòng và phương pháp khoan cho giếng MT-1X................................................. 41
4.3 Lựa chọn phương pháp khoan ............................................................................................... 45
4.3.1. Phương pháp khoan bằng động cơ Top Driver. ............................................................. 45
4.3.2. Phươn pháp khoan động cơ đáy .................................................................................... 46
4.3.3. Chọn phương pháp khoan cho từng khoảng khoan. ..................................................... 46
4.5 Lựa chọn thông số chế độ khoan cho các công đoạn khoan ................................................. 47
4.5.1 Phương pháp xác định các thông số chế độ khoan ........................................................ 47
4.5.2.Xác định tải trọng đáy cho các khoảng khoan (Gc): ........................................................ 53
4.5.3. Xác định tốc độ quay cho từng khoảng khoan............................................................... 55
CHƢƠNG 5 ..................................................................................................................................... 57
THIẾT BỊ - DỤNG CỤ KHOAN .................................................................................................... 57

5.1. Thiết bị khoan........................................................................................................................ 57
5.1.1. Yêu cầu lựa chọn thiết bị khoan..................................................................................... 57
5.1.2. Lựa chọn tổ hợp thiết bị khoan...................................................................................... 57
5.2. Lựa chọn bộ khoan cụ cho từng khoảng khoan .................................................................... 61
5.2.1 Cấu trúc bộ khoan cụ cho từng khoảng khoan. .............................................................. 62


5.2.2. Lựa chọn bộ khoan cụ cho từng khoảng khoan. ............................................................ 65
5.2.3. Lựa chọn các cột ống chống .......................................................................................... 69
CHƢƠNG 6 ..................................................................................................................................... 70
GIA CỐ THÀNH GIẾNG KHOAN ................................................................................................ 70
6.1. Mục đích, yêu cầu của gia cố thành giếng khoan ................................................................. 70
6.1.1. Mục đích......................................................................................................................... 70
6.1.2. Yêu cầu của việc bơm trám xi măng .............................................................................. 70
6.2. Chống ống giếng khoan ......................................................................................................... 70
6.2.1. Các thiết bị ống chống .................................................................................................... 70
6.2.2. Quy trình chống ống....................................................................................................... 73
6.3. Trám xi măng giếng khoan .................................................................................................... 74
6.3.1. Chọn phương pháp trám cho các khoảng khoan ........................................................... 74
6.3.2. Tính toán trám xi măng cho các khoảng khoan ............................................................. 80
CHƢƠNG 7 ..................................................................................................................................... 91
KIỂM TOÁN ................................................................................................................................... 91
7.1. Kiểm tra bán kính cong nhỏ nhất của giếng MT-1X .............................................................. 91
7.2. Kiểm toán bền cột ống chống ............................................................................................... 92
7.2.1. Phương pháp kiểm toán ống chống ............................................................................... 92
7.2.2. Kiểm toán bền ống chống .............................................................................................. 95
7.3. Kiểm toán bền cột cần khoan.............................................................................................. 102
7.3.1. Kiểm toán độ bền tĩnh ở phần trên cột cần khoan (tại tiết diện 1-1) .......................... 104
7.3.2. Kiểm toán độ bền ở phần dưới cột cần khoan (tại mặt cắt 2-2).................................. 107
7.3.3. Kiểm tra tổ hợp thiết bị khoan ..................................................................................... 109

CHƢƠNG 8 ................................................................................................................................... 111
SỰ CỐ - PHỨC TẠP TRONG QUÁ TRÌNH KHOAN ................................................................ 111
8.1. Phức tạp trong quá trình khoan .......................................................................................... 111
8.1.1. Hiện tượng mất dung dịch khoan. ............................................................................... 111
8.1.2. Hiện tượng sập lở và bó hẹp thành giếng khoan. ........................................................ 112
8.2.Sự cố trong quá trình khoan ................................................................................................ 113
8.2.1.Sự cố kẹt cần và cách cứu chữa. ................................................................................... 113
8.2.2.Sự cố đứt tuột cần khoan. ............................................................................................ 114


8.2.3. Sự cố rơi các dụng cụ xuống đáy.................................................................................. 115
CHƢƠNG 9 ................................................................................................................................... 119
TỔ CHỨC THI CÔNG VÀ DỰ TOÁN ........................................................................................ 119
9.1. Tổ chức thi công .................................................................................................................. 119
9.1.1. Tổ chức thi công của đội khoan ................................................................................... 120
9.1.2. Tổ chức của tổ khoan ................................................................................................... 120
9.2. Dự toán ............................................................................................................................... 120
9.2.1. Dự toán chi phí thời gian thi công ................................................................................ 120
9.2.2 Dự toán kinh phí thi công .............................................................................................. 122
CHƢƠNG 10 ................................................................................................................................. 123
AN TOÀN VÀ BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG ..................................................................................... 123
10.1. Các vấn đề an toàn trong công tác khoan ......................................................................... 123
10.1.1. Các yêu cầu và biện pháp cơ bản của kỹ thuật phòng chữa cháy và an toàn lao động:
................................................................................................................................................ 123
10.1.2. An toàn lao động khi khoan các giếng dầu và khí: ..................................................... 124
10.1.3. Những nhiệm vụ và biện pháp đầu tiên của đơn vị khoan khi có báo động cháy: .... 130
10.2. Bảo vệ môi trường trong công tác khoan ......................................................................... 131
KẾT LUẬN .................................................................................................................................... 132
........................................................................................................................................................ 133

Phụ lục số 3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN
STT

SỐ HÌNH

TÊN HÌNH VẼ

VẼ

TRANG

1

Hình 1.1

Vị trí địa lý của mỏ Mèo Trắng và giếng
khoan

1

2

Hình 1.2

Cột địa tầng của giếng khoan MT-1X

9

3

Hình 2.1

Hình dạng profile đƣợc lựa chọn cho giếng
MT-1X

19

4

Hình 2.2

Profile giếng khoan MT-1X

22

5

Hình 4.1

Choòng khoan 3 chóp xoay

42

6

Hình 4.2

Choòng khoan kim cƣơng

42

7

Hình 4.3

Choòng khoan PDC

42

8

Hình 5.1

Giàn khoan tự nâng Tam Đảo 01

57

9

Hình 5.2.

Cần khoan

62

10

Hình 5.3.a

Định tâm thẳng

62

11

Hình 5.3.b

Định tâm xoắn

62

12

Hình 5.4

Cần nặng xoắn

63

13

Hình 6.1

Các nút trám xi măng

70

14

Hinh 6.2

Ống chân đế

71

15

Hình 6.3

Van ngƣợc

71

16

Hình 6.4

Vòng định tâm

72

17

Hình 6.5

Sơ đồ trám xi măng 1 tầng 2 nút

74

18

Hình 6.6

Sơ đồ trám xi măng phân tầng

76

19

Hinh 6.7

Mupta trám xi măng phân tầng

77

20

Hình 6.8

Trám xi măng cột ống chống lửng

78

21

Hình 6.9

Sơ đồ đầu nối trám ông chống lửng

79

22

Hình 7.1

Vị trí mặt cắt kiểm toán trên toàn bộ cần
khoan có cần nặng

101

23

Hình 9.1

Cơ cấu tổ chức sản xuất lao động ở xi nghiệp
khoan

118

24

Hình 9.2

Biểu đồ thời gian thi công giếng khoan MT1X

120

Phụ lục số 4
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN
STT

SỐ HIỆU

TÊN BẢNG

BẢNG

Bảng quy chuẩn tính
chống của Gost.

theo đƣờng kính ống

TRANG

1

2.1

2

2.2

3

2.3

Thông số ban đầu của giếng MT-1X

19

4

2.4

Profile của giếng khoan MT-1X

21

5

3.1

Hệ dung dịch cho từng khoảng khoan giếng
MT-1X

25

6

3.2

Thông số dung dịch cho từng khoảng khoan

28

7

3..3

Thống kê các hóa phẩm điều chế dung dịch

30

8

3.4

9

3.5

10

3.6

11

3.7

12

3.8

13

3.9

Tiêu hoa hóa phẩm cho giếng khoan MT-1X

37

14

3.10

Tổng tiêu hao vật tƣ, hóa phẩm của giếng
khoan MT-1X

39

15

4.1

Choòng khoan qua các công đoạn

43

16

4.2

17

4.3

Tải trọng đáy cho các khoảng khoan

53

18

4.4

Tốc độ quay của choòng trong các khoảng
khoan

54

19

4.5

Tổng kết thông số chế độ khoan cho giếng

55

Bảng kích thƣớc ống chống và đƣờng kính
mupta tƣơng ứng.

Các hóa phẩm sử dụng để điều chế dung
dịch khoảng khoan 1300 2384.
Các hóa phẩm sử dụng để điều chế dung
dịch khoảng khoan 2384 3177.
Các hóa phẩm sử dụng để điều chế dung
dịch khoảng khoan 3177 4209.
Các hóa phẩm sử dụng để điều chế dung

dịch khoảng khoan 4209 4929.
Các hóa phẩm sử dụng để điều chế dung
dịch khoảng khoan 4929 5579.

Lƣu lƣợng bơm dung dịch trong các khoảng
khoan

15
16

31
32
32
33
33

52


MT-1X
20

5.1

Thông số máy bơm National-12P-160

56

21

5.2

Thông số máy bơm trám Fracmaster-Triplex

57

22

5.3

23

5.4

24

5.5

25

5.6

26

5.7

27

5.8

28

5.9

29

5.10

30

5.11

31

5.12

Thông số cột ống chống

69

32

6.1

Kết quả trám xi măng các cột ống chống
giếng MT-1X

89

33

9.1

Dự kiến thời gian thi công giếng khoan MT1X

120

Đặc tính cần khoan sử dụng cho giếng MT1X
Đƣờng kính định tâm
Cấu trúc bộ khoan cụ trong khoảng khoan 85
120m
Cấu trúc bộ khoan cụ trong khoảng khoan
120

400m

Cấu trúc bộ khoan cụ trong khoảng khoan
400

2384m

Cấu trúc bộ khoan cụ trong khoảng khoan
2384

4209m

Cấu trúc bộ khoan cụ trong khoảng khoan
4209 4929m
Cấu trúc bộ khoan cụ trong khoảng khoan
4209

4929m

Cấu trúc bộ khoan cụ trong khoảng khoan
4929

5579m

61
62
63
64
64
65
66
67
68


Phụ lục số 5:
BẢNG QUY ĐỔI VÀ CÁC ĐƠN VỊ SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN
1 inch = 2,54 cm
1ft
= 0,305 m
1 pound = 4,54 N
1 at = 760mmHg
…………………

1

LỜI NÓI 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.
Để khai thác dầu và khí tự nhiên trong lòng đất thì giai đoạn xây dựng giếng
khoan giữ một vai trò hết sức quan trọng, việc thành công hay thất bại đều phụ thuộc
vào công nghệ và kỹ thuật của công đoạn này. Một trong những công đoạn đầu tiên là
quy trình thiết kế thi công giếng khoan. Chất lƣợng của các tài liệu thiết kế và dự toán
không những ảnh hƣởng trực tiếp đến chất lƣợng các giai đoạn xây dựng giếng khoan,
còn ảnh hƣởng đến chất lƣợng kinh tế của chính quy trình thực hiện và ảnh hƣởng
không ít đến tuổi thọ của bản thân công trình đó.
Sau thời gian thực tập sản xuất tại xí nghiệp vận tải biển và thực tập tốt nghiệp tại
viện nghiên cứu khoa học và thiết kế dầu khí biển. Em đã chọn đề tài tốt nghiệp “Thiết
kế thi công giếng khoan thăm dò MT-1X mỏ Mèo Trắng.
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 bày tỏ lòng cảm ơn đến các thầy giáo trong bộ môn Khoan - Khai thác,
đặc biệt là thầy Ths. Nguyễn Văn Thành đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này!
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 16 tháng 06 năm 2017
Sinh viên thực hiện
Phạm Hoài Sơn


2

CHƢƠNG 1
KHÁI QUÁT VỀ MỎ MÈO TRẮNG VÀ GIẾNG MT-1X
1.1. Vị trí của mỏ Mèo Trắng và giếng MT-1X
 Vị trí địa lý
Mỏ Mèo Trắng nằm ở lô số 09-1, nằm ở phía Tây Nam mỏ Bạch Hổ, cách cảng dịch
vụ dầu khí của Xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro khoảng 120km, ở phía Tây nam mỏ
Bạch Hổ khoảng 35km là mỏ Rồng, xa hơn nữa là mỏ Đại Hùng. Toàn bộ cơ sở dịch
vụ trên bờ nằm trong phạm vi thành phố Vũng Tàu bao gồm XN Khoan & Sửa Giếng,
XN Khai Thác, XN Dịch vụ kỹ thuật, XN vận tải biển, Viện nghiên cứu khoa học &
thiết kế dầu khí biển.
 Giếng MT-1X
Giếng khoan thăm dò dầu khí MT-1X tại cấu tạo Mèo Trắng của Liên doanh Việt Nga Vietsovpetro đã cho dòng dầu tự phun với lƣu lƣợng 250m3/ngày từ độ sâu
khoảng 3.350 mét ở tầng Mioxen.Giếng MT-1X đã đƣợc khoan vào móng đến độ sâu
5.150 mét. Kết quả thử vỉa trƣớc đó cũng gặp dầu từ tầng móng và Oligoxen trên. Mèo
Trắng là cấu tạo độc lập trong lô 09-1, nằm ở phía Tây Nam mỏ Bạch Hổ. Tại giếng
khoan MT-1X, Vietsovpetro sẽ còn thử thêm một đối tƣợng có triển vọng chứa dầu
công nghiệp tuổi Mioxen dƣới.

Hình 1.1. Vị trí địa lý mỏ Mèo Trắng và giếng MT-1X


3

1.2 Đặc điểm địa chất
1.2.1 Đặc điểm tầng thạch học
Theo trình tự nghiên cứu bắt đầu bằng các phƣơng pháp đo địa vật lý trên mặt, chủ yếu
đo địa chấn sau đó đến các phƣơng pháp đo địa vật lý trong lỗ khoan và phân tích các
mẫu đất đá thu đƣợc, ngƣời ta xác định rõ thành hệ của mỏ Mèo Trắng. Đó là các trầm
tích thuộc các hệ đệ tứ, Neogen, Paleogen phủ trên móng kết tinh Jura- Kreta có tuổi

tuyệt đối từ 97 đến 108,4 triệu năm.Từ trên xuống dƣới cột địa tầng tổng hợp của mỏ
Mèo Trắng đƣợc mô tả nhƣ sau:
 Trầm tích Neogen Đệ Tứ
Trầm tích Polioxen-Pleixyoxen( Điệp biển đông).
Điệp này đƣợc hình tạo chủ yếu từ cát và cát dăm, độ gắn kết kém,thành phần chính là
Thạch anh, Glaukonite và các tàn tích thực vật. Từ 20-25% mặt cắt là các vỉa hẹp
Montomriolonit, đôi khi gặp những vỉa sét vôi mỏng. Đất đá thành tạo trong điều kiện
biển nông, độ muối trung bình và chịu ảnh hƣởng của các dòng chảy, nguồn vật liệu
chính là các đá Macma axit. Bề dày điệp dao động từ 612-654m.
Điệp dƣới biển đông là các trầm tích của thống Mioxen thuộc hệ Neogen. Thống này
đƣợc chia làm 3 phụ thống.
Phụ thống Mioxen trên( điệp Đồng Nai).
Đất đá này chủ yếu là cát dăm và cát với độ mài mòn từ trung bình đến tốt. Thành phần
Thạch anh chiếm từ 20-90% còn lại là Fenspat và các thành phần khác nhƣ đá Macma,
phiến cát vỏ sò…,Bột kết hầu nhƣ không có nhƣng cũng gặp những vỉa sét và sét dầy
đến 20m và những vỉa cuội mỏng. Chiều dầy của điệp này tăng dần từ giữa (538m) ra
hai cánh (619m).
Phụ thống Mioxen giữa( Điệp Côn Sơn).
Phần lớn đất đá của điệp này đƣợc tạo từ cát, cát dăm và bột kết. Phần còn lại là các vỉa
sét, sét vôi mỏng và đá vôi. Đây là những đất đá lục nguyên dạng bở rời màu xám vàng
và xám xanh, kích thƣớc hạt từ 0,1-10mm, thành phần chính là thạch anh( hơn 80%),
Fenspat và các đá phun trào có màu loang lổ, bở rời mềm dẻo, thành phần chính là
Montmoriolonit. Bề dày điệp từ 810-950m.
Phụ thống Mioxen dưới( Điệp Bạch Hổ)


4

Đất đá của điệp này nằm bất chỉnh góc, tạo thành Oligoxen trên. Gồm chủ yếu là
những tập sét dày và những vỉa cát, bột mỏng nằm xen kẽ nhau. Sét có màu tối loang lổ

xám, thƣờng là mềm và phân lớp.
 Trầm tích hệ Paleogen- kỷ Kainozoi
Thành tạo của thống Oligoxen thuộc hệ Paleogen đƣợc chia ra làm hai phụ thống:
Thống Oligoxen trên ( Điệp Trà Tân).
Các đất đá trầm tích này bao trùm toàn bộ diện tích mỏ. Phần trên là các tập sét màu
đen rất dày ( tới 266m). Phần dƣới là cát kết, sét kết và bột kệt nằm xen kẽ. Điệp này
chứa năm tang dầu công nghiệp: 1,2,3,4,5. Sự phân chia này có thể thực hiện sâu hơn
tại hàng loạt các giếng khoan trong điệp Trà Tân đƣợc chia ra làm 3 phụ điệp: dƣới,
giữa và trên. Ở đây có sự thay đổi hƣớng đá mạnh, trong thời kỳ hình thành trầm tích
này có thể có hoạt động núi lửa ở phần trung tâm và cuối phía bắc của vỉa hiện tại, do
có gặp các đá phun trào trong một số giếng khoan. Ngoài ra còn gặp các trầm tích than
sét kết màu đen, xám tối đến nâu bị nén ép, khi vỡ có mặt trƣợt.
Thống Oligoxen( điệp Trà Cú)
Thành tạo này có tại vòm bắc và rìa nam của mỏ. Gồm chủ yếu là sét kết( 60-70% mặt
cắt), có từ màu đen đến xám tối và nâu và bị nén ép mạnh, giòn mảnh vụn vỡ sắc cạnh
có mặt trƣợt, dạng khối hoặc phân lớp . Đá đƣợc tạo thành trong điều kiện biển nông,
ven bờ hoặc sông hồ. Ở đây gặp 5 tầng dầu công nghiệp 6,7,8,9,10.
Các tập đá cơ sở( vỏ phong hóa).
Đây là nền cơ sở cho các tập đá Oligoxen dƣới phát triển trên bề mặt móng. Nó đƣợc
hình thành trong điều kiện lục địa bởi sự phá hủy cơ học của địa hình.Đá này nằm trực
tiếp trên móng dọ sự tái trầm tích của đá móng có kích thƣớc khác nhau. Thành phần
gồm: cuội cát kết hạt thô, đôi khi gặp đá phun trào. Chiều dày điệp Trà Cú hoặc các tập
cơ sở thay đổi từ 0-412m và từ 0-174m.
 Đá móng kết tinh từ Kainozoi.
Đây là các thành tạo Granite nhƣng không đồng nhất mà có sự khác nhau về thành
phần thạch học, hóa học, và về tuổi. Có thể giả thiết rằng có hai thời kỳ thành tạo đá
Granite: vòm bắc vào kỷ Jura, vòm nam và vòm trung tâm vào kỷ Karetta. Diện tích
của bể Batholit Granite này có thể tới hàng nghìn km2 và bề dầy thƣờng không quá
3km. Đá móng bắt đầu từ độ sâu 3888-4700. Đây là một bẫy chứa dầu khối điển hình
và có triển vọng cao.

5

Hiện nay tầng móng là tầng khai thác quan trọng ở mỏ Bạch Hổ. Dầu tự phun từ đá
móng với lƣu lƣợng lớn là một hiện tƣợng độc đáo, trên thế giới chỉ gặp một số nơi
nhƣ Bom bay- Ấn Độ, Anggile-LiBi và một vài nơi khác. Giếng khoan sâu ào tầng
móng ở mỏ Bạch Hổ chƣa tìm thấy ranh giới dầu nƣớc. Để giải thích cho sự hiện diện
của dầu trong đá móng kết tinh ngƣời ta tiến hành nghiên cứu và đƣa ra kết luận sự
hình thành không gian rỗng chứa dầu trong đá móng ở mỏ Bạch Hổ là do tác động
đồng thời của nhiều yếu tố địa chất khác nhau.
1.2.2 Đặc điểm kiên tạo mỏ
Mỏ Mèo Trắng là một nếp lồi gồm 3 vòm , kéo dài theo phƣơng kinh tuyến bị phức tạp
bởi hệ thống đứt gãy, biên độ và độ kéo dài giảm dần về phía mặt cắt.
Vòm trung tâm: Diện tích khoảng 37km2 ( kích thƣớc 7.5 km .5 km), đá móng nhô
cao dạng địa lũy so với vòm Bắc và vòm Nam là 25m và 950m. Hai bên sƣờn Đông
và Tây là hai đứt gãy sâu I,II có biên độ lớn. Oligoxen hạ vắng mặt tại đỉnh vòm, hai
bên cánh có đầy đủ phân vị địa tầng, bề dầy lớn. Đá móng bị nứt nẻ mạnh do phong
hóa, bào mòn nên khả năng chứa dầu rất tốt.
Vòm bắc: Nằm ở phía bắc mỏ Bạch Hổ, kích thƣớc 6.5.5km, có cấu tạo phức tạp nhất.
Ở vòm này đá móng không nhô cao nhƣ vòm trung tâm nên vẫn có mặt trầm tích mỏng
Oligoxen hạ. Đối tƣợng khai thác là các vỉa dầu trong Oligoxen và móng, nhƣng sản
lƣợng chỉ bằng một nửa của đá móng trung tâm. Bẫy của vòm khép kin theo đƣờng
430m theo mặt móng.
Vòm Nam: Đƣợc tính từ đứt gãy F-5 về phía nam của mỏ và trong phần lớn đẳng sâu
– 4450m. Biên độ nâng lên khoảng 300m. Việc đặt tên vòm Nam chỉ mang nghĩa
tƣơng đối, trên thực tế nó chỉ là một cánh thoải dần phía Tây Nam, tách biệt không rõ
ràng với vòm trung tâm.
Cấu trúc tƣơng phản nhất đƣợc thể hiện trên mặt tầng móng bằng các trầm tích
Oligoxen dƣới. Đặc tính địa lũy thấy rõ ở phần dƣới của mặt cắt. Nếp lồi có cấu trúc

bất đối xứng nhất ở phần vòm. Góc dốc của vỉa tăng theo độ sâu từ 8-280 ở cánh Tây,
6-210 ở cánh Đông. Trục nếp uốn ở phần kề vòm thấp dần về phía Bắc góc dốc 10 và
tăng dần đến 90 khi ra xa hơn, ở phía Nam sụt xuống thoải hơn góc dốc khoảng 60, với
mức độ nghiêng của đất đá 50-200m/km. Phá hủy kiến tạo chủ yếu theo hai hƣớng á
kinh tuyến và đƣờng chéo, các đứt gãy chính gồm có: đứt gãy số I và đứt gãy số II.


6

Đứt gãy số I: chạy theo hƣớng á kinh tuyến ở cánh tây lên vòm bắc thì quay theo
hƣớng đông bắc, độ dịch chuyển ngang ở phía Nam khoảng 500m, vòm trung tâm
khoảng 400m, vòm bắc khoảng 260m. Độ nghiêng của mặt trƣợt khoảng 600 trong
phạm vi vòm bắc nó kéo theo hai đứt gãy thuận gần nhƣ song song, với biên độ từ
100m-200m.
Đứt gãy số II: chạy theo sƣờn đông của vòm trung tâm ở phía bắc quay theo hƣớng
đông bắc, độ dịch chuyển ngang tới 900m, góc nghiêng gần 600.
Đây là hai đứt gãy thuận tạo thành cấu trúc địa hào đặc trƣng của nó . Ngoài ra còn có
nhiều đứt gãy phát triển trong phạm vi của từng vòm với độ dịch chuyển ngang từ vài
chục đến 200m, dài từ 1km-2km theo hƣớng chéo. Sự lƣợn sóng của nếp uốn và các
đứt gãy phá hủy khối nâng thành một loạt các đơn vị kiến tạo.
Với đặc điểm cấu tạo nhƣ trên, cùng với đặc điểm địa tầng của mỏ Mèo Trắng ta có thể
chia cấu tạo mỏ Mèo Trắng với hai tầng cấu trúc chính nhƣ nhau.
Tầng cấu trúc đệ tam: Đƣợc hình thành bởi các đá biến chất , phun trào và đá xâm
nhập có tuổi khác nhau. Về mặt hình thái của tầng cấu này có cấu tạo phức tạp. Chúng
đã trải qua những giai đoạn hoat động kiến tạo, hoạt hóa macma vào cuối Mezozoi gây
ra sự biến vị mạnh, bị nhiều đứt gãy với biên độ lớn phá hủy, đồng thời cũng bị nhiều
pha Granitoid xâm nhập.
Tầng cấu trúc hai: Gồm tất cả các đá tuổi Kainozoi và đƣợc chia ra làm 3 phụ tầng cấu
trúc. Các phụ tầng cấu trúc đƣợc phân biệt nhau bởi sự biến dạng cấu trúc, phạm vi
phân bố, sự bất chỉnh hợp.

Phụ tầng cấu trúc thứ 1 bao gồm các tuổi trầm tích tuổi Oligoxen, phân biệt với tầng
cấu trúc dƣới bằng bất chỉnh hợp nằm trên móng phong hóa bào mòn mạnh và với phụ
tầng cấu trúc trên bằng bất chỉnh hợp Oligoxen-Mioxen. Phụ tầng này đƣợc tạo bởi hai
tầng trầm tích, tập trầm tích dƣới có tuổi Oligoxen tƣơng đƣơng với điệp Trà Cú. Trên
tập trầm tích dƣới cùng là tập trầm tích tƣơng đƣơng với điệp Trà Tân, chủ yếu là sét
tích tụ trong điều kiện sông hồ châu thổ.
Phụ tầng cấu trúc thứ hai bao gồm trầm tích của các hệ tầng Bạch Hổ, Côn Sơn, Đồng
Nai có tuổi Mioxen. So với phụ tầng thứ 1, phụ tầng này có sự biến dạng mạnh hơn,
đứt gãy chỉ tồn tại ở phần dƣới , càng lên trên càng mất dần cho đến mất hẳn ở tầng
trên cùng.
Phụ tầng cấu trúc thứ 3 gồm trầm tích của hệ tầng Biển Đông có tuổi Oligoxen đến
hiện tại, có cấu trúc đơn giản phân lớp đơn điệu hầu nhƣ nằm ngang.


7

1.2.3 Các tầng sản phẩm dầu khí của mỏ Mèo Trắng.
 Trong mặt cắt của mỏ Mèo Trắng từ trên xuống đã gặp các phức hệ chứa dầu
khí sau:
 Phức hệ Bạch Hổ dƣới( trầm tích mioxen dƣới).
 Phức hệ Trà Tân ( trầm tích Oligoxen trên).
 Phức hệ Trà Cú ( trầm tích Oligoxen dƣới).
 Phức hệ móng kết tinh.
 Phức hệ Bạch Hổ dƣới là những vỉa các hạt từ trung đến thô, có độ thấm cao
trong các tầng sản phẩm đƣợc đánh số là 22,23,24,25 và 26. Tầng 23 cho sản
lƣợng cao nhất tới 281m3/ngđ. Các tầng 23,24 chỉ chứa dầu ở phía bắc và phần
trung tâm phía nam bị vát nhọn.
 Phức hệ Trà Tân: là các điệp cát thấm, độ hạt nhỏ và trung bình phân bố rộng
nhất ở cánh phía bắc của cấu tạo, nhiều vỉa cát của phức hệ này bị vát nhọn và
có dạng thấu kính, thấm kém. Trong đó có các tầng sản phẩm 1,2,3,4 và 5. Phức

hệ này cho lƣu lƣợng thay đổi từ 0,8 đến 110,5m3/ngđ. Đặc trƣng của phức hệ
này là có tính dị thƣờng gradient áp suất vỉa cao tới 0,172at/m
 Phức hệ Trà Cú: Đây là các vỉa cát độ hạt trung bình, đôi chỗ ở cánh phía bắc
hạt bị nứt nẻ, các tầng sản phẩm 6,7,8,9 và 10 lƣu lƣợng thu đƣợc từ 180,4 đến
377m3/ngđ.
 Phức hệ móng: Đây là đá granitoid bị phong hóa và nứt nẻ mạnh, độ hang hốc
lớn, gặp trong nhièu giếng khoan ở vòm Bắc và vòm trung tâm. Lƣu lƣợng lớn
nhất ở phần đỉnh vòm trung tâm có thể đạt đến 996m3/ngđ, vòm bắc tới
700m3/ngđ. Còn lại phần sụt lún của móng lƣu lƣợng thấp chỉ đạt 4m3/ngđ.
1.3 Địa chất giếng khoan và ảnh hƣởng của nó tới công tác khoan.
1.3.1 Địa chất giếng khoan.
Giếng khoan MT-1X nằm ở phía Tây Nam của mỏ Bạch Hổ, đây là giếng thăm
dò bổ sung, nhằm đánh giá lại trữ lƣợng hiện tại của khu vực mỏ, nếu trữ lƣợng lớn có
thể chuyển thành giếng khai thác và phát triển hệ thống giếng khoan ở khu vực này để
xây dựng giàn khai thác. Đối tƣợng thăm dò của giếng MT-1X là các thành hệ trầm
tích Mioxen hạ( điệp Bạch Hổ), Olixen trên( điệp Trà Tân), Oligoxen dƣới ( điệp Trà
Cú) và tầng móng.


8

Đặc điểm địa chất của giếng khoan MT-1X mang đầy đủ những yếu tố nhƣ đã
nêu trong phần địa chất vòm Bắc và địa chất chung của mỏ Bạch Hổ. Ranh giới địa
tầng của giếng MT-1X đƣợc dự kiến nhƣ sau:
 Từ 200 -700m là trầm tích Đệ Tứ và Neogen.
 Từ 700 -1300m là trầm tích Mioxen trên.
 Từ 1300 - 2200m là trầm tích Mioxen trung.
 Từ 2200 - 3395m là trầm tích Mioxen hạ.
 Từ 3395- 4340m là tầng Oligoxen trên.
 Từ 4340- 4590m là tầng Oligoxen dƣới.

 Từ 4590m trở xuống dƣới là tầng đá móng.


9

Hình 1.2: Cột địa tầng của giếng khoan MT-1X


10

1.3.2 Nhiệt độ và áp suất vỉa
 Áp suất vỉa
- Từ 200 – 2182m gradient áp suất vỉa Pv=Ptt
- Từ 2182 – 2875m gradient áp suất vỉa Pv=1,06Ptt
-

Từ 2875 – 3870m gradient áp suất vỉa Pv=1,14-1,2Ptt
Từ 3870 – 4340m gradient áp suất vỉa Pv=1,33-1,40Ptt

-

Từ 4340 – 4590m gradient áp suất vỉa Pv= 1,14-1,20Ptt
Từ 4590 – 5240m gradient áp suất vỉa Pv=1,0-1,1Ptt

-

 Áp suất vỡ vỉa
- Từ 200 – 400m gradient áp suất vỡ vỉa Pvv= 1,3Ptt
- Từ 400 – 2875m gradient áp suất vỡ vỉa Pvv= 1,55-1,60Ptt
- Từ 2875 – 3870m gradient áp suất vỡ vỉa Pvv= 1,60-1,65Ptt

- Từ 3870 – 4340m gradient áp suất vỡ vỉa Pvv= 1,71-1,75Ptt
- Từ 4340 – 4590m gradient áp suất vỡ vỉa Pvv= 1,58-1,62Ptt
-

Từ 4590 – 5240m gradient áp suất vỡ vỉa Pvv= 1,50-1,60Ptt

 Nhiệt độ
- Từ 200 – 4590m gradient nhiệt độ của vỉa là 2,80-3,00 C/100m
-

Từ 4590 – 5240m gradient nhiệt độ của vỉa là 3,00-3,20 C/100m

 Độ cứng của đất đá
- Từ 200 – 2182m : Gồm đất đá ở các tầng Plioxen, Đệ tứ,Mioxen thƣợng,
Mioxen trung. Đất đá có đặc điểm bở rời, có độ cứng từ I-II theo độ khoan.
- Từ 2182 – 3395m: Đất đá Mioxen hạ có đặc điểm mềm và trung bình cứng.
Độ cứng từ III – IV theo độ khoan.
- Từ 3395 - 4590m: Đất đá tầng Oligoxen có đặc điểm trung bình cứng đến
cứng. Độ cứng từ V- VIII theo độ khoan.
- Từ 4590 – 5240m : Đất đá móng kết tinh từ cứng đến rất cứng. Độ cứng từ
VII – IX theo độ khoan, đất đá ổn định và bền vững.
 Sự phức tạp trong khoan
Theo phân tích địa chất và kinh nghiệm thực tế có thể dự kiến các phức tạp khi
khoan giếng ở vùng mỏ Bạch Hổ nhƣ sau:
- Khoảng khoan từ 85 – 2384m do đặc điểm đất đá mềm, bở rời, xuất hiện mất
dung dịch nhẹ.


11

-

Khoảng khoan từ 2384 – 4209m do đặc điểm đất đá mềm và trung bình cứng

-

thuộc hệ tầng Mioxen hạ, xuất hiện mất dung dịch, trƣơng nở sét gây hiện
tƣợng sập lở thành giếng khoan và kẹt cần.
Khoảng khoan 4209– 4929m thuộc hệ tầng Oligoxen, đất đá có đặc điểm
trung bình cứng, có hiện tƣợng kẹt, kẹt nút do co thắt thành giếng khoan trong
tầng có dị thƣờng áp suất, xuất hiện mất dung dịch.
Khoảng khoan từ 4929 – 5579m do thuộc tầng đá móng rắn chắc, xuất hiện
mất dung dịch khoan, có khả năng xảy ra hiện tƣợng phun trào dầu khí.

-

 Hệ số mở rộng thành giếng
-

Từ độ sâu 85-2384 m: Hệ số mở rộng thành giếng M=1,3
Từ độ sâu 2384-4209m : Hệ số mở rộng thành giếng M=1,2
Từ độ sâu 4209-4929m: Hệ số mở rộng thành giếng M=1,1
Từ độ sâu 4929-5579m: Hệ số mở rộng thành giếng M=1,05


12


13

CHƢƠNG 2
LỰA CHỌN PROFILE VÀ TÍNH TOÁN CẤU TRÚC GIẾNG
2.1. Các thông số cơ bản của giếng khoan
- Tên giếng khoan: MT-1X
- Khu vực xây dựng giếng: Nằm ở lô 9-1 phía Tây Nam của mỏ Bạch Hổ
-

thuộc bồn trũng Cửu Long.
Độ sâu mực nƣớc biển:45m

-

Đối tƣợng khoan thăm dò chính: đá móng
Chiều sâu thiết kế:5240m
Đƣờng kính ống chống lửng:194mm
Đƣờng kính thân trần:165,1mm

2.2. Cơ sở tính toán lựa chọn cấu trúc giếng khoan
Lựa chọn cấu trúc giếng khoan là một việc quan trọng nhằm nâng cao hiệu quả thi
công giếng khoan và đảm bảo cho quá trình khai thác sau này. Ta phải lựa chọn cấu
trúc giếng đảm bảo đƣợc yêu cầu là thả đƣợc ống chống khai thác để tiến hành khai
thác bình thƣờng. Đồng thời ta phải xuất phát từ tài liệu đại chất khu vực thi công
giếng khoan MT-1X
 Cấu trúc giếng khoan trên biển phải đảm bảo các yếu tố sau:
- Ngăn ngừa hoàn toàn nƣớc biển, giữ ổn định thành và thân giếng khoan để
việc kéo thả các bộ khoan cụ , các thiết bị khai thác, sửa chữa ngầm đƣợc tiến
hành bình thƣờng.
- Chống hiện tƣợng mất dung dịch khoan.
-

Giếng khoan phải làm việc bình thƣờng khi khoan qua tầng có áp suất cao và
tầng sản phẩm có áp suất vỉa nhỏ hơn so với tầng có áp suất cao phía trên.
Bảo vệ thành giếng khi có sự cố phun.
Đƣờng kính của cột ống chống khai thác cũng nhƣ các cột ống chống khác
phải là cấp đƣờng kính nhỏ nhất, đơn giản và gọn nhẹ nhất trong điều kiện cho
phép của cấu trúc giếng.


14

-

Cấu trúc giếng phải phù hợp với yêu cầu kỹ thuật, khả năng cung cấp thiết bị,
đảm bảo độ bền và an toàn trong suốt quá trình khai thác cũng nhƣ sửa chữa
giếng sau này. Phù hợp với điều kiện địa chất, công nghệ và thích hợp với khả
năng thi công.

 Từ những yêu cầu trên, căn cứ vào tài liệu địa chất và kinh nghiệm thi công các
giếng khoan trƣớc đó ta lựa chọn cấu trúc giếng khoan nhƣ sau:
-

1 ống định hƣớng( ống chống cách nƣớc)
1 ống dẫn hƣớng
2 ống trung gian

-

1 ống chống lửng

2.3. Lựa chọn cấu trúc giếng khoan

2.3.1. Các cột ống, chiều sâu thả và chiều sâu trám xi măng.
 Ống định hƣớng
Ống này có tác dụng định hƣớng ban đầu cho lỗ khoan, ngăn ngừa sự sập lở của đất đá
và sự ô nhiễm cảu dung dịch khoan đối 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.
Nó là ống chống đầu tiên đóng vai trò cách nƣớc.
Với mục đích yêu cầu nhƣ trên,dựa vào cột địa tầng giếng khoan ta sẽ chống ống đến
chiều sâu 40m tính từ đáy biển tức là 35+45+40=120m tính từ bàn roto và đƣợc trám xi
măng toàn bộ cột ống.
 Ống dẫn hƣớng
Ống này có tác dụng ngăn cho thành lỗ khoan ở phần trên không bị sập lở, bảo vệ các
tầng nƣớc trên mặt khỏi bị ô nhiễm bởi dung dịch khoan. Đóng vai trò 1 trụ rỗng trên
đó có lắp các thiết bị miệng giếng nhƣ: Đầu ống chống, thiết bị chống phun, treo toàn
bộ các cột ống chống tiếp theo và một phần thiết bị khai thác.
Cột ống dẫn hƣớng chịu toàn bộ trọng lƣợng nén của các cột ống chống tiếp theo do
vậy nó phải đƣợc trám xi măng toàn bộ chiều dài và phần nhô lên mặt phải đủ bền. Ta
sẽ chống ống này đến chiều sâu 400m và trám xi măng toàn bộ cột ống.
 Ống chống trung gian thứ nhất
Ống này có tác dụng bảo vệ giếng khoan từ chân đế ống chống dẫn hƣớng đến tầng đất
đá ổn định, chống lại sự sập lở của tầng Mioxen muộn. Căn cứ theo cột địa tầng từ
400m đến 1240m có nhiều tập đất đá cát pha set hạt trung, là đất đá mềm bở rời dễ sập


15

lở và ở độ sâu khoảng 1400 đến 2300 là tầng cát tƣơng đối dày nên phải chống ống để
tiếp tục khoan đến chiều sâu thiết kế. Ống này đƣợc thả từ miệng giếng đến chiều sâu
2182m và ta trám toàn bộ cột ống nhằm cách ly toàn bộ các tập đất đá bên trên, gia cố
cho thành giếng khoan bền vững và đảm bảo bền cho ống chống.
 Ống chống trung gian thứ hai

Ống này đƣợc thả rừ trên mặt đến nóc của tầng Oligoxen thƣợng, bởi vì khi ở tầng
Mioxen hạ đất đá bắt đầu có độ dốc từ 10-150 nên trong quá trình khoan do xâm nhập
của dung dịch , do tác động của bộ dụng cụ khoan lên thành giếng khoan sẽ gây mất ổn
định thành giếng dẫn đến kẹt mút bộ khoan cụ. Ngoài ra trong tầng này áp suất vỉa bắt
đầu tăng. Do đó để khoan tiếp ta phải khống chế đƣợc tầng này để khoan đƣợc tầng
Oligoxen phía dƣới có góc dốc của đất đá và áp suất vỉa cao hơn. Vì vậy ta sẽ chống
ống đến chiều sâu 3870m, trám xi măng đến chiều cao là 1982m.
 Ống chống lửng thứ 1
Sau khi đã chống ống đến nóc của tầng Oligoxen ta tiến hành khoan hết tầng Oligoxen
trên , trong khoảng này có áp suất vỉa và áp suất vỡ vỉa có sự chênh lệch nhỏ nên ta sẽ
dùng dung dịch để khống chế sự khác nhau đó và tiến hành khoan qua tầng Oligoxen
đến nóc tầng móng, khi nào gặp đá ổn định ta sẽ dừng lại và chống ống lửng. Dự kiến
sẽ khoan đến độ sâu 4340m và chống ống chống lửng từ độ sâu 3670m đến 4340m rồi
trám xi măng toàn bộ cột ống
 Ống chống lửng thứ 2
Để có thể tiếp tục khoan tiếp đến tầng Oligoxen dƣới. Trong khoảng này có áp suất vỉa
và áo suất vỡ vỉa có sự chênh lệch nhỏ nên ta sẽ dùng dung dịch khống chế sự khác
nhau đó và tiến hành khoan đến nóc tầng đá móng. Dự kiến sẽ khoan đến độ sâu
4590m và chống ống chống lửng từ độ sâu 4140m đến 4590m rồi trám xi măng toàn bộ
cột ống.
2.3.2. Tính toán đƣờng kính ống chống và choòng khoan
Nguyên tắc của việc tính toán đƣờng kính ống chống và đƣờng kính choòng là bắt đầu
từ đƣờng kính của ống chống khai thác để tính toán đƣờng kính của các choòng khoan
và các ống chống phía ngoài. Việc tính toán phải đảm bảo cho quá trình khoan cũng
nhƣ quá trình thả các ống chống đƣợc tiến hành thuận lợi.
Công thức tính toán đƣờng kính choòng:
Dc=Dm+

=Dm+2