Thiết kế thi công giếng khoan khai thác dầu khí N0704A Mỏ Bạch Hổ

MỤC LỤC


LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay nước 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 nước.
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 nước 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 nước 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. Để thực hiên tốt công tác
khoan cho giếng khoan dầu khí, nhất là các giếng khoan phải tiến hành chuẩn
xác, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế.
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 khai thác dầu khí
N0704A Mỏ Bạch Hổ”
Với kiến thức chuyên môn còn nhiều hạn chế cũng như 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 được 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 PGS.TS Cao Ngọc Lâm đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành
đồ án này!
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, 5 - 2017
Sinh viên : Nguyễn Thanh Tùng

2


CHƯƠNG 1
ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ - ĐỊA CHẤT VÙNG MỎ BẠCH HỔ
1.1. Vị trí địa lý và địa chất vùng mỏ

Hình 1.1. Vị trí địa lý và địa chất của vùng mỏ
1.1.1. Vị trí địa lý.
Mỏ Bạch Hổ nằm ở lô số 09 thuộc biển Đông, diện tích mỏ khoảng
chừng 10.000km², cách cảng dịch vụ của xí ngiệp liên doanh dầu khí
VIETSOVPTRO khoảng 120km. Ở phía Tây Nam của mỏ cách khoảng
35km là mỏ Rồng và xa hơn nữa là mỏ Đại Hùng. Toàn bộ cơ sở dịch cụ
trên bờ của xí nghiệp liên doanh VIETSOPTRO đều nằm trong phạm vi

3


thành phố Vũng Tàu bao gồm: xí nghiệp khoan biển, xí ngh iệp khai thác,
xí nghiệp dịch vụ kĩ thuật, xí nghiệp vận tải biển, viện dầu khí . . .
1.1.2. Đặc điểm khí hậu
Khí hậu của mỏ mang tính chất nhiệt đới gió mùa có hai mùa khô và
mùa mưa rõ rệt. Mùa khô kéo dài từ tháng 11 tới tháng 3 năm sau. Giai
đoạn này chủ yếu là gió mùa Đông Bắc với sức gió cấp 5, cấp 6, tháng 12
đến cấp 7, cấp 8 khi đó sóng biển có thể đạt tới 8m. Mùa này lượng mưa rất
nhỏ, trung bình tháng không quá 1mm, độ ẩm không khí đạt 65%, nhiệt độ
ban ngày từ 24–30ºC về chiều và đêm xuống còn 22–24ºC. Thời kì chuyển
giao mùa (tháng 4, 5) gió mùa chuyển hướng Tây Nam, lúc này độ ẩm
không khí tăng lên đáng kể đạt tới 85% và nhiệt độ trong ngày cân bằng
hơn, ngày đêm dao động từ 26–30ºC. Mùa mưa kéo dài từ tháng 6 tới tháng

10. Giai đoạn này gió mùa Đông Nam hoạt động mạnh, nhiệt độ không khí
từ 26–32ºC, lượng mưa tăng lên đạt 260mm–270mm, độ ẩm không khí
trung bình là 87–89%. Đây là mùa hoạt động của bão biển, 7/10 cơn bão
trong năm tập trung vào thời gian này. Khi có bão vận tốc gió có thể đạt tới
20–40m/s, có khi đạt tới 60m/s và song biển có thể đạt trên dưới 10m.
Tại mỏ mực nước biển thay đổi trong khoảng trên dưới 50m và có dòng
chảy qua. Dòng biển phụ thuộc vào gió mùa và chế độ thuỷ chiều: lưu tốc từ 82
– 87m/s ở độ sâu 20m và giảm tới 25m/s ở đáy biển. Chế độ thuỷ nhiệt trong cả
vùng thềm lục địa thay đổi theo mùa và theo độ sâu, trung bình từ 24,9–29,6ºC,
độ mặn nước biển từ 33–35g/l.
Việc thi công giếng khoan ở ngoài biển với độ sâu mực nước biển trên dưới
50m là hết sức phức tạp, điều kiện thời tiết khí hậu cũng hay thay đổi nên ảnh
hưởng lớn tới qua trình thi công đặc biệt là ảnh hưởng của chế độ chảy của dòng
biển phụ, chế độ thuỷ chiều, song và gió biển. Đặc biệt là khi có bão gây cản trở
rất nhiều cho công tác khoan, vận chuyển tiếp cận của tàu và máy bay, liên lạc
giữa giàn khoan và đất liền. Tuy nhiên, cũng có mặt thuận lợi là: thời tiết tương
4


đối tốt không khác nhiệt, biển có độ sâu tương đối nên thuận tiện cho việc vận
chuyển bằng đường biển, đặc biệt là vận chuyển những trang thiết bị cồng kềnh
tải trọng lớn.
1.1.3. Đặc điểm kinh tế xã hội
1.1.3.1. Giao thông
Đường quốc lộ 51A dài 130km nối Vũng Tàu với TP Hồ Chí Minh, đường
thủy dài 80 km nối cảng Vũng Tàu với cảng Sài Gòn. Cảng Vũng Tàu đủ sức
chứa các tàu của Vietsovpetro và các nước khác với tải trọng lớn, rất thuận lợi
cho việc vận chuyển phục vụ cho ngành công nghiệp dầu khí và các ngành kinh
tế khác. Sân bay Vũng Tàu có thể tiếp nhận nhiều loại máy bay như AN - 25, AN
- 26 và các loại máy bay MI - 8, SU. Hiện nay sân bay Vũng Tàu có cầu hàng

không quốc tế Singapore và đang được cải tạo nâng cấp thành một phi cảng
quốc tế thực sự. Chính sân bay là đầu mối giao thông quan trọng phục vụ chuyên
chở người và hàng hóa nhẹ, phục vụ cho các giàn khoan ngoài biển và các công
việc liên quan đến dịch vụ tìm kiếm ngoài khơi tại vùng biển phía Nam.
1.1.3.2. Điện năng
Nguồn năng lượng phục vụ cho công trình và sinh hoạt ở trên bờ được lấy
từ đường dây 36kW chạy từ TP Hồ Chí Minh và nhà máy phát điện Diezel của
TP Vũng Tàu. Nguồn năng lượng cung cấp cho các giàn khoan được lấy từ các
nhà máy phát điện trên giàn.
1.1.3.3. Dân cư
Dân số của tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu vào khoảng hơn 800 ngàn người, trong
đó 1/3 dân số sống bằng nghề đánh bắt hải sản, 1/4 dân số sống bằng nghề làm
ruộng và nương rẫy, còn lại là dân sống ở thành phố, nhiều người có trình độ học
vấn cao và tinh thần lao động cần cù sáng tạo, đó là nguồn nhân lực dồi dào phục
vụ cho các ngành kinh tế mũi nhọn của tỉnh.
1.1.3.4. Xã hội
Thành phố Vũng Tàu thuộc tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, sau ngày miền Nam
hoàn toàn giải phóng, Vũng Tàu cùng cả nước bước vào một thời kì xây dựng
5


mới. Cùng với hoạt động đánh bắt hải sản, hoạt động khoan khai thác dầu khí
của XNLD Vietsovpetro đã góp phần làm cho vùng đất ngày càng phát triển.
Từ những năm 1980 đến nay, ngành công nghiệp dầu khí đã trở thành nền
kinh tế mũi nhọn của cả nước. hiện nay cơ sở hạ tầng, vật chất kĩ thuật của thành
phố không ngừng được đầu tư phát triển. Vũng Tàu được xác định là một trọng
điểm phía Nam với vùng tam giác trọng điểm TP Hồ Chí Minh – Biên Hòa –
Vũng Tàu, với tốc độ phát triển kinh tế tương đối cao, ngành công nghệ thông tin
ở Vũng Tàu phát triển tương đối nhanh đáp ứng mọi nhu cầu thông tin liên lạc
của thành phố. Việc thông tin liên lạc giữa đất liền và các trạm ngoài khơi được

thực hiện qua hệ thống vô tuyến bao gồm :
− Hệ thống tổng đài vô tuyến riêng SSV2*100W
− Hệ thống tổng đài thông tin trên biển SSV2*100W
− Hệ thống vô tuyến sóng ngắn HVF2*25W

Mạng di động được phủ trên 93% diện tích toàn tỉnh
Có thể nói địa lý kinh tế xã hội Vũng Tàu là cơ sở tốt cho việc phát triển các
dịch vụ tìm kiếm, thăm dò và khai thác các mỏ khí ở ngoài khơi. Nhưng trong
điều kiện đó cũng phải khắc phục không ít khó khăn do mỏ nằm xa đất liền và
yếu tố khí hậu thời tiết gây ra.
1.2. Cấu tạo địa chất vùng mỏ
1.2.1 Đặc điểm địa tầng – thạch học
Theo trình tự nghiên cứu bắt đầu từ các phương pháp đo địa vật lý,chủ yếu
là đo địa chấn, các phép đo địa vật lý trong lỗ khoan, sau đó đến các phương
pháp phân tích lấy mẫu đất đá thu được, người ta xác định được khá rõ ràng các
thành hệ của mỏ Bạch Hổ. Đó là các thành hệ thuộc hệ Đệ tứ, Neogen và
Paleogen phủ trên móng kết tinh Jura - Kretta có tuổi thọ tuyệt đối từ 97 - 108,4
triệu năm. Từ trên xuống, cột địa tầng tổng hợp của mỏ được xác định như sau:
1.2.1.1. Trầm tích Neogen và Đệ Tứ :
• Trầm tích Plioxen-Pleixtoxen ( điệp Biển Đông ):
Điệp này được thành 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 kẹp Montmoriolonite, đôi khi gặp những vỉa sét vôi mỏng. Đất đá này
6


thành tạo trong điều kiện biển nông , độ muối trung bình và chịu ảnh hưởng của
các dòng chảy , nguồn vật liệu chính là các đá Macma axit.Bề dày điệp này dao
động từ 550m - 654m.
Dưới điệp Biển Đông là các trầm tích của thống Mioxen thuộc hệ Neogen.Thống

này được chia ra ba phụ thống :
− Phụ thống Mioxen trên (điệp Đồng Nai):
Đất đá điệp này chủ yếu là cát dăm và cát với độ mài mòn trung bình từ trung
bình đến tốt. Thành phần Thạch anh chiếm từ 20 - 90% còn lại là Fenspat và các
thành phần khác như đá Macma , phiến cát vỏ sò… Độ kết hầu như không có
nhưng cũng gặp những vỉa sét và két dày đến 20m và những vỉa cuội mỏng. Chiều
dày điệp này tăng dần từ giữa ( 538m ) sang hai cánh( 619m ), áp suất vỡ vỉa GR
= 0,015 Mpa/m.
• Phụ thống Mioxen giữa (điệp Côn sơn):
Phần lớn đất đá của điệp này được 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 thước 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 Montmoriolonite. Bề mặt của điệp từ 810 - 950m.
GR = 0,015 Mpa/m
• Phụ thống Mioxen dưới (điệp Bạch Hổ):
Đất đá của điệp này nằm bất chỉnh hợp góc, thành tạo Oligoxen trên.Gồm
chủ yếu là những tập sét dày và nững vỉa cát,bột mỏng nằm xen kẽ nhau.Sét có
màu tối nâu loang lổ xám,thường là mềm và phân lớp.
Thành phần của sét gồm có Kaolinit,Montmoriolonite,thuỷ Mica và các khoáng
vật Carbonate,hàm lượng xi măng từ 3 - 35%,cấu trúc xi măng lấp đầy hoặc tiếp
xúc.Mảnh vụn là các khoáng vật như Thạch anh,Fenspat với khối lượng tương
đương nhau.Ngoài ra còn có các loại khác, như Granite, Phiến cát… Điệp này
chứa các tầng dầu công nghiệp 22,23,24,25. Chiều dày tăng từ vòm ( 600m ) đến
2 cánh ( 1270m ).

7


1.2.1.2. Trầm tích Paleogen–kỷ kainozoi :

Thành tạo của hệ thống Oligoxen thuộc hệ Paleogen được chia 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 dưới là cát kết, sét kết và bột kết nằm
xen kẽ. Điệp này chứa tầng dầu công nghiệp 1,2,3,4,5 với GR = 0,0165 – 0,0170
Mpa/m.
Sự phân chia có thể thực hiện sâu hơn tại hàng loạt các giếng khoan, trong
đó điệp Trà Tân được chia làm 3 phụ điệp: dưới, trên và giữa. Ở đây có sự thay
đổi hướng đá mạnh, trong thời kì hình thành trầm tích này có thể có hoạt động
của núi lửa ở phần trung tâm và cuối phía bắc của vỉa hiện tại, do có sự gặp nhau
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 ép nén, khi vỡ có mặt trượt. Khoáng vật
chính là Kaolinit (56%), Thuỷ Mica (12%), các thành phần khác - Clorite,
Xiderite, Montmoriolonite (32%). Cát và bột kết có màu sáng dạng khối rắn
chắc, tới 80,9% là thành phần hạt gồm: Thạch anh, Fenspat và các thành phần
vụn của các loại đất đá khác như: Kaolinite, Cacbonate, sét vôi. Chiều dày từ
176-1034m, giảm ở phần vòm và đột ngột tăng mạnh ở phần sườn.
•
Thống Oligoxen dưới (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 màu từ đen đến xám tối và nâu, bị ép mạnh, giòn, mảnh
vụn vỡ sắc cạnh có mặt trượt dạng khối hoặc phân lớp. Thành phần gồm: Thuỷ
Mica, Kaolinite, Clorite, Xiderite. Phần còn lại của mặt cắt là cát kết, bột kết,
nằm xen kẽ có sét màu sáng, thành phần chính là Arkor, xi măng Kaolinite, thuỷ
Mica và sét vôi. Đá được thành tạo trong điều kiện biển nông, ven bờ hoặc sông
hồ. Thành phần vụn gồm thạch anh, Fenspat, Granite, đá phun trào và đá biến
chất. Ở đây gặp 5 tầng dầu công nghiệp 6,7,8,9,10 với GR = 0,016 – 0,018
Mpa/m.
•

Các đá cơ sở (vỏ phong hoá):
8


Đây là nền cơ sở cho các tập đá Oligoxen dưới phát triển trên mặt móng.
Nó được thành tạo trong điều kiện lục địa bởi sự phá huỷ cơ học của địa hình. Đá
này nằm trực tiếp trên móng do sự tái trầm tích của mảnh vụn của đá móng có
kích thước khác nhau,tập cơ sở phát triển không đều, có nhiều tạo vị trí lún chìm
của móng và hoàn toàn vắng mặt ở phần vòm.
Thành phần gồm: Cuội cát kết hạt thô, đôi khi gặp đá phun trào.Giữa tập
cơ sở và đá móng không có tầng chắn nên chúng tạo thành một đối tượng đồng
nhất. Chiều dày của điệp Oligoxen dưới và của các tập cơ sở thay đổi từ 214 –
412m và trong đó tập cơ sở từ 0 - 174m.
1.2.1.3. Đá móng kết tinh trước Kainozoi :
Đá móng trước Kainozoi không đồng nhất mà có sự khác nhau về thành
phần thạch học, hoá học và tuổi Granitoit gồm có các đá : Granit và Granodiorit
trong đó Granit có màu xám, xám phớt hồng dạng khối hạt trung.
Thành phần khoáng vật chủ yếu là thạch anh (10 – 30%), Fenspat (50 –
80%), Mica và Amphibol (từ hiếm tới 8,9%) và các khoáng vật phụ khác.
Tuổi của đá móng là Jura muộn và Kreta sớm (tuổi tuyệt đối là từ 108 - 178 triệu
năm). Đá móng có bề dày phân bố không đều và không liên tục trên các địa hình.
Bề dày lớp phong hoá từ 10 – 20m có nơi có thể lên tới 40m.
Kết quả phân tích không gian rỗng trong đá móng cho thấy độ rỗng trong
đá phân bố không đều, trung bình từ 3- 5%. Quy luật phân bố độ rỗng rất phức
tạp. Hiện nay đá móng là nơi cung cấp dầu thô rất quan trọng của mỏ Bạch Hổ
(chiếm 1/2 sản lượng) trong đó đá móng nứt nẻ là nơi chứa dầu thô của mỏ Bạch
Hổ.
Để giải thích cho sự hiện diện chữ lượng lớn dầu thô trong đá móng kết
tinh người ta đã tiến hành nghiên cứu và đưa ra kết luận cho sự hình thành không
gian rỗng chứa dầu trong đá móng Granitoit mỏ Bạch Hổ do tác động đồng thời

các yếu tố địa chất khác nhau,cơ bản là các yếu tố sau :
−

Phần trên của Bathoit Granitoit có dấu hiệu rõ ràng của sự phong hoá.
Biểu hiện bằng các khoáng vật kém bền Felfat, Mica, Fenspat bị biến đổi
xilixit hoá thành Kaolinite. Chính sự di chuyển vật chất và sự hình thành
9


khoáng vật mới trong quá trình phong hoá đá đã làm tăng thể tích lỗ hổng
trong đất đá móng.
−
Tính colector của đá móng trong quá trình kiến tạo những đứt gãy rất sâu
vào móng và cả trầm tích bên trên tự tạo thành khe nứt do quá trình nguội đặc
của đá Macma.
− Cuối cùng là nguyên nhân thuỷ nhiệt chính là nguồn gốc xâm nhập các yếu tố
phóng xạ,vì thế mà có sự tăng trội phóng xạ.

10


Bảng 1.1: Sơ lược cột địa tầng vùng mỏ Bạch Hổ
Giới

Hệ

Thống

Phụ Thống

Điệp

Đệ tứ

Pleixtoxen

–

Plioxen( N2)

–

Giữa
(N12)

Biển
Đông
Đồng
Nai
Côn
Sơn

Dưới
(N11)

Bạch
Hổ

600 – 700

P3 2

Trà Tân

50 – 1400

P3 1

Trà Cú

0 – 1200

KAINOZOI

Trên (N13)
Neogen
(N)

Plaleogen
(P)

Oligoxen
(P3)

BềDày(m)
550 – 600
600 –650
800 – 900

Trước KAINOZOI

Móng
–
1.2.2. Đặc điểm các tầng sản phẩm dầu khí của mỏ Bạch Hổ
Dầu khí mỏ Bạch Hổ được sinh ra từ tầng Oligoxen, vì đá mẹ Oligoxen
giàu vật chất hữu cơ và đã bước vào giai đoạn tạo dầu. Còn tầng Mioxen hạ thì
đá mẹ có hàm lượng vật chất hữu cơ trung bình và chưa bước vào giai đoạn tạo
dầu, vì thế dầu cung cấp cho các tầng Mioxen hạ không lớn. Còn ở tầng móng,
dầu được chứa trong các dứt gãy và hang hốc khi dầu từ tầng Oligoxen và
Mioxen di chuyển xuống.
Trong mặt cắt mỏ Bạch hổ, từ trên xuống dưới ta bắt gặp các phức hệ chứa dầu
khí sau:
• Phức hệ Bạch Hổ dưới ( trầm tích Mioxen hạ ),
• Phức hệ Trà Tân (trầm tích Oligoxen trên),
• Phức hệ Trà Cú (trầm tích Oligoxen dưới),
• Phức hệ móng kết tinh
Phức hệ Bạch Hổ dưới là các hạt trung đến hạt thô, độ thấm cao, chứa các
tầng sản phẩm 23, 24, 25 và 26. Tầng 23 cho sản lượng cao nhất (281m 3/ngđ),
các tầng tầng còn lại chỉ chứa dầu ở phía Bắc và phần trung tâm phía Nam bị vát
nhọn.
11


Phức hệ Trà Tân là các điệp cát thấm hạt nhỏ và trung bình, phân bố rộng
ở cánh phía Bắc của cấu tạo. Nhiều vỉa cát của phức hệ này bị vát nhọn hoặc có
dạng thấu kính, độ thấm kém. Phức hệ có các tầng sản phẩm 1, 2, 3, 4 và 5, cho
lưu lượng thay đổi từ 0,8 – 110,5m 3/ngđ. Đặc trưng của phức hệ là dị thường
gradien áp suất vỉa cao, có thể lên đến 0,172at/m.
Phức hệ Trà Cú là các vỉa cát có độ hạt trung bình, đôi chỗ ở cánh Bắc có chứa
nứt nẻ, chứa các tầng sản phẩm 6, 7, 8, 9 và 10. Lưu lượng thu được từ 180,4 –
337m3/ngđ.

Phức hệ móng kết tinh là Granitoid bị phong hóa và nứt nẻ mạnh, độ hang
hốc lớn, gặp trong rất nhiều giếng khoan ở vòm Bắc và vòm Trung Tâm. Lưu
lượng lớn nhất ở phần đỉnh của vòm Trung Tâm có thể đạt tới 700m 3/ngđ, còn
phần sụt lún của móng lưu lượng thấp, chỉ đạt 4m3/ngđ.
1.2.3. Đặc điểm kiến tạo mỏ Bạch Hổ:
Mỏ Bạch Hổ là một nếp lồi lớn có 3 vòm nhỏ ,kéo dài theo phương kinh
tuyến. Nó bị phức tạp bởi hệ thống các đứt gãy phá huỷ có biên độ và độ kéo dài
giảm dần về phía trên mặt cắt và thường xảy ra ở tầng Mioxen và Oligoxen.
Cấu tạo của mỏ Bạch Hổ là một cấu tạo bất đối xứng, đặc biệt là ở phần vòm.
Góc dốc vỉa tăng dần từ 8 – 28 0 ở cánh Tây và ở cánh Đông là 6 – 21 0. Trục nếp
uốn ở phần kề của vòm và dốc dần về phía Bắc với một góc dốc là 4 –6 0, đi ra xa
tăng lên 4 – 90, với mức độ nghiêng của đá là 50 – 200m/km.Hướng phá huỷ
kiến tạo chủ yếu là hai hướng kinh tuyến và đường chéo.
Các đứt gãy lớn là: Đứt gãy kinh tuyến số I và II có hình dạng phức tạp,
kéo dài trong phạm vi vòm Trung tâm và vòm Bắc. Biên độ cực đại có thể đạt tới
900m ở móng và theo chiều ngang của Trung tâm. Độ nghiêng cực đại bề mặt
đứt gãy khoảng 600.Các lớp đứt gãy chính là :
Đứt gãy số 1: Chạy theo hướng kinh tuyến ở cánh phía Tây lên vòm Bắc thì quay
theo hướng Đông Bắc, độ dịch chuyển ngang ở phía Nam khoảng 500m,vòm
Trung tâm khoảng 400m, vòm Bắc khoảng 260m, độ nghiêng của mặt trượt
khoảng 60º và kéo dài trong phạm vi vòm Bắc là hai đứt gãy thuận gần như song
song,với biên độ từ 100 – 200m.

12


Đứt gãy số 2: Chạy dọc theo sườn Đông của vòm Trung tâm ở phía Bắc quay
theo hướng Đông Bắc, độ dịch chuyển ngang tới 900m,góc nghiêng gần 60º .
Ngoài ra còn rất nhiều đứt gãy nhỏ phát triển trong phạm vi từng vòm với biên
độ 4 độ dịch chuyển ngang từ vài chục tới 200m, dài từ 1 – 2 km theo hướng

chéo. Sự lượn sóng của các nếp uốn và các đứt gãy chéo đã phá huỷ khối nâng
thành hàng loạt các đơn vị cấu trúc kiến tạo như sau:
1.2.3.1. Vòm Trung tâm:
Là phần cao nhất của cấu tạo, đó là những mõm địa luỹ lớn của phần
móng. Trên cơ sở hiện nay nó được nâng cao hơn so với vòm Bắc và vòm Nam
tương ứng của vòm móng là 300 – 500m. Phía Bắc được ngăn cách bởi đứt gãy
thuận số IX, có phương kinh tuyến và hướng đổ bề mặt quay về phía Bắc. Phía
Nam được giới hạn bởi đứt gãy số IV có phương vĩ tuyến và hướng đổ bề mặt về
Nam. Các phá huỷ chéo VI, VII, VII, II làm cho cánh Đông của vòm bị phá huỷ
thành một loạt khối hình bậc thang lún ở phía Nam. Biên độ phá huỷ tăng dần, ở
phía Đông đạt tới 900m và tắt hẳn ở vòm.
1.2.3.2. Vòm Bắc:
Là phần phức tạp nhất của khối nâng. Nếp uốn địa phương được thể hiện
bởi đứt gãy thuận số I có phương kinh tuyến và các nhánh của nó. Hệ thống này
chia vòm ra thành 2 cấu trúc riêng biệt. Ở phía Tây nếp uốn có dạng lưỡi trai tiếp
nối với phần lún chìm của cấu tạo. Cánh Đông và vòm của nếp uốn bị chia cắt
thành nhiều khối bởi một loạt đứt gãy thuận: VI, VII, VIII có phương chéo đổ về
phía Đông Nam tạo thành dạng địa hào, dạng bậc thang, trong đó mỗi khối phía
Nam thấp hơn khối phía Bắc kế cận. Theo mặt móng, bẫy cấu tạo của vòm Bắc
được khép kín bởi đường đồng mức 4200m. Lát cắt Oligoxen - Đệ Tứ được cấu
tạo đặc trưng của bề dày trầm tích.
1.2.3.3. Vòm Nam:
Đây là phần lún chìm sâu nhất của cấu tạo phía Bắc được giới hạn bởi đứt
gãy thuận vĩ tuyến số IV. Các phía khác được giới hạn bởi đường đồng mức
4250m theo mặt móng.Phần nghiêng xoay của cấu tạo được phân chia ra thành
hàng loạt các khối riêng biệt bởi hệ thống đứt gãy thuận.Như vậy hệ thống đứt
gãy mỏ Bạch Hổ đã thể hiện khá rõ trên mặt móng và Oligoxen dưới.Số lượng
13

đứt gãy có biên độ và mức độ liên tục của chúng giảm dần lên trên và hầu như
mất đi ở Mioxen thượng.
Với đặc điểm cấu tạo như trên,cùng với đặc điểm địa tầng của mỏ Bạch Hổ
ta có thể chia cấu tạo mỏ Bạch Hổ thành hai tầng cấu trúc chính như sau:
+ Tầng cấu trúc trước Đệ tam:
Tầng này được thành tạo bởi các đá biến chất, phun trào và các đá xâm
nhập có tuổi khác nhau, về mặt hình thái tầng cấu trúc này khá phức tạp. Trải qua
nhiều giai đoạn kiến tạo hoạt hóa macma vào cuối Mezozoi gây ra biến vị Tầng
này được thành tạo bởi các đá biến chất, phun trào và các đá xâm nhập có tuổi
khác nhau, về mặt hình thái tầng cấu trúc này khá phức tạp.nhiều giai đoạn kiến
tạo hoạt hóa macma vào cuối Mezozoi gây ra biến vị mạnh, bị nhiều đứt gãy với
biên độ phá hủy lớn, đồng thời cũng bị nhiều pha Granitoid xâm nhập.
+ Tầng cấu trúc hai:
Gồm tất cả các đá tuổi Kainozoi và được chia ra làm 3 phụ tầng cấu trúc.
Các phụ tầng cấu trúc được phân biệt nhau bởi biến dạng cấu trúc, phạm vi phân
bố, sự bất chỉnh hợp (theo tài liệu địa chấn hoặc tài liệu giếng khoan).
Phụ tầng cấu trúc thứ nhất bao gồm các trầm tích tuổi Oligoxen, phân biệt
với tầng cấu trúc dưới 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 được tạo bởi hai tầng trầm tích, tập trầm tích dưới có tuổi Oligoxen
tương đương với điệp Trà Cú. Trên tập trầm tích dưới cùng là tập trầm tích tương
đương 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 nhất, phụ tầng này có sự
biến dạng mạnh hơn, đứt gãy chỉ tồn tại ở phần dưới càng lên trên càng mất dần
cho đến mất hẳn ở tầng trên cùng.
Phụ tầng cấu trúc thứ ba gồm trầm tích của hệ tầng biển Đông có tuổi
Oligoxen đến hiện tại, có cấu trúc đơn giản phân lớp đơn điệu hầu như nằm
ngang.
Qua sự so sánh các phụ tầng cấu trúc cho thấy không có sự hài hòa,sự tiếp

nối tuần tự của các tầng cấu trúc. Giữa các phụ tầng luôn có sự thay đổi cấu trúc
14


do điều kiện trầm tích tuổi tạo thành.Điều này cho thấy sự phong phú đa dạng và
phức tạp của kiến trúc mỏ Bạch Hổ.
1.2.4. Các điều kiện địa chất có ảnh hưởng đến công tác khoan:
Như đã trình bày ở các phần trước, điều kiện địa chất của mỏ Bạch Hổ là
rất phức tạp và gây nhiều khó khăn cho công tác khoan như :
− Đất đá mềm, bở rời từ tầng Mioxen trung (Điệp Côn Sơn) trở lên có thể gây
sập lở thành giếng khoan,dễ gây kẹt bộ dụng cụ khoan và có thể mất nhẹ
dung dịch trong quá trình khoan.
− Các đất đá trầm tích nhiều sét trong tầngMioxen dưới và tầng Oligoxen có thể
gây bó hẹp thành giếng khoan do sự trương nở của sét.
− Dị thường áp suất cao không đồng đều (gradien áp suất vỉa thay đổi từ 0,08 ÷
0,152 at) trong tầng Oligoxen có thể gây Dầu –Khí – Nước xâm nhập,sập lở
thành giếng,kẹt nặng bộ dụng cụ khoan có thể phải tháo cần, và những phức
tạp đáng kể khác.
− Sự hạ thấp đột ngột Gradien áp vỉa tại ranh giới giữa hai tầng Oligoxen trên
và tại ranh giới tầng móng rất dễ kẹt và khó xác định chiều sâu ống chống
245 mm bằng thực tế.
− Tầng đá móng có gradien áp suất thấp có thể gây mất dung dịch khoan và sự
thụt cần khoan khi gặp phải các hang hốc.
− Các đứt gãy kiến tạo của mỏ có thể gây mất dung dịch khoan và làm lệch
hướng lỗ khoan.

15


CHƯƠNG 2

THIẾT KẾ PROFILE GIẾNG KHOAN VÀ CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN
2.1. Lựa chọn và tính toán Profile giếng khoan.
2.1.1 Mục đích, yêu cầu tính toán profile giếng khoan.
Do yêu cầu công tác khoan trên biển mỗi giàn cố định có 16-18 giếng. Vì
vậy để đảm bảo hiệu quả kinh tế cao, hệ số thu hồi cao và các giếng khoan không
trùng nhau khi khoan thì ta phải chọn dạng Profile của giếng khoan được thiết kế
phải phù hợp với điều kiện trên giàn. Để đạt được mục đích mà chúng ta đề ra
Profile phù hợp của giếng khoan phải đảm bảo các yêu cầu sau:
−
Giảm tối đa chi phí về thời gian thi công, về thiết kế trong quá trình
khoan.
−
Đạt độ sâu, khoảng dich đáy để tiếp cận tầng sản phẩm theo yêu cầu.
−
Thân giếng khoan phải đảm bảo khoan nhanh, chất lượng và độ cong ít
nhất
2.1.2. Cơ sở để chọn loại Profile giếng khoan.
Việc lựa chọn dạng Profile giếng khoan thì ta phải dựa vào rất nhiều yếu
tố nhưng thông thường người ta chủ yếu dựa vào các yếu tố sau:
a. Cột địa tầng : cột địa tầng đã được thể hiện đầy đủ ở trên đây. Cột địa tầng cũng
đã thể hiện được đầy đủ các yếu tố địa chất của giếng khoan mà chúng ta đang
thi công.
b. Chiều sâu của giếng khoan: chiều sâu của giếng khoan lớn là 4530m.
c.
Khoảng dời đáy: là khoảng cách tính theo phương nằm ngang từ miệng
giếng tới đáy giếng khoan khi chiếu Profile giếng lên mặt phẳng nằm ngang. Ở
đây khoảng dời của đáy giếng khoan đang thi công là 1500m.
d. Các dạng Profile giếng khoan dầu khí hiện nay:
Trong công tác khoan dầu khí hiện nay thường dung 5 dạng Profile cơ bản
sau:

+ Dạng quỹ đạo tiếp tuyến :
Dạng quỹ đạo đảm bảo khoảng lệch ngang cực đại của thân giếng so với
phương thẳng đứng trong trường hợp góc nghiêng của thân giếng nhỏ nhất. Dạng
quỹ đạo này được sử dụng cho các giếng khoan xiên định hướng với khoảng lệch
16


đáy giếng lớn so với phương thẳng đứng, cũng như khi khoan nhóm giếng có
chiều sâu cắt xiên lớn. Dạng quỹ đạo sử dụng có hiệu quả khi bộ khoan đáy làm
việc ổn định ở các đoạn xiên của quỹ đạo.
Cấu trúc bao gồm: đoạn thẳng đứng phia trên , đoạn tạo góc nghiêng và
đoạn ổn định góc nghiêng .

Hình 2.1a. Dạng quỹ đạo tiếp tuyến
+ Dạng quỹ đạo hình chữ J :
Dạng quỹ đạo sử dụng có hiệu quả ở các mỏ dầu khí bộ khoan cụ đáy làm
việc trong trạng thái ổn định ở các khoảng ổn định góc nghiêng của quỹ đạo, sử
dụng khoan đoạn thân giếng nằm trong vỉa sản phẩm với góc nghiêng cực đại
đến 90o, có thể sử dụng cho các giếng khoan ngang và các giếng khoan mà chiều
dày hiệu dụng của các vỉa sản phẩm mỏng hoặc các giếng cần tăng chiều dày
hiệu dụng.
Cấu trúc bao gồm: đoạn thẳng đứng phía trên, đoạn tạo góc nghiêng, đoạn ổn
định góc và đoạn cắt góc lần hai.

17


Hình 2.1b. Dạng quỹ đạo hình chữ J
+ Dạng quỹ đạo chữ S-5 đoạn : Dạng quỹ đạo bao gồm : đoạn thẳng đứng phía
trên, đoạn tạo góc nghiêng, đoạn ổn định góc nghiêng, đoạn giảm góc nghiêng

với cường độ lệch nhỏ, đoạn thẳng đứng phía dưới.

Hình 2.1c. Dạng quỹ đạo chữ S - 5 đoạn
18


+ Dạng quỹ đạo hình chữ S- 4 đoạn : Dạng quỹ đạo bao gồm : đoạn thẳng
đứng phía trên, đoạn tạo góc nghiêng, đoạn ổn định góc nghiêng, đoạn giảm góc
nghiêng với cường độ lệch nhỏ.

Hình 2.1d. Dạng quỹ đạo hình chữ S - 4 đoạn
+ Dạng quỹ đạo hình chữ S-3 đoạn : Dạng quỹ đạo bao gồm: đoạn thẳng đứng
phía trên, đoạn tạo góc nghiêng, đoạn giảm góc nghiêng với cường độ lệch nhỏ.

Hình 2.1e. Dạng quỹ đạo hình chữ S - 3 đoạn .0
19


Từ những phân tích trên đây ta có thể thấy lựa chọn Profile giếng khoan
dạng chữ S-5 đoạn là phù hợp nhất và có thể đáp ứng được các điều kiện trên.
Dạng profile giếng này được chia làm 5 đoạn như sau:
− Đoạn thẳng đứng ban đầu.
− Đoạn tăng góc nghiêng.
− Đoạn ổn định góc nghiêng.
− Đoạn giảm góc nghiêng.
− Đoạn thẳng đứng đi vào vỉa.
2.1.3. Tính toán Profile giếng khoan.
Các thông số
− Chiều sấu thiết kế giếng khoan: H0 = 4540m
− Khoảng dịch đáy S = 1500m

− Khoảng thẳng đứng phía trên H1 = 550m
− Khoảng thẳng đứng đi vào vỉa H5 = 470m
− Theo dạng profile đã chọn thì đoạn cuối khoan thẳng vào vỉa là đoạn thẳng
đứng vì vậy góc mở vỉa sản phẩm φ = 00
− Theo như khả năng cung ứng thiết bị tạo góc nghiêng của xí nghiệp liên
doanh gồm có 60, 40, 20, và theo kinh nghiệm khoan trong khu vực sử dụng bộ
dụng cụ khoan tạo góc nghiêng 60/100m vì vậy chọn i2 = 60/100m.
− Và bộ khoan cụ dùng để giảm góc nghiêng, theo như điều kiện thiết bị hiện
có của xí nghiệp ta chọn bộ giảm góc 40/100m, vì vậy chọn cường độ giảm
góc nghiêng i4 = 20/100m.
Tính bán kính cong đoạn tăng góc nghiêng và giảm góc nghiêng áp dụng
công thức 2.1:
R= 57,32
Thay số vào ta có:
R2 = 57,32 x 100/6 = 955 (m)
R4 = 57,32 x 100/2 = 2866 (m)
Góc nghiêng cực đại của giếng được xác định theo công thức sau:
= 1max = 2max = arcsin

(2.2)

Với :
R0 = R2+ R4 = 3821 (m)
20


H = H0 – H1 – H5 = 3520 (m)
Ta xác định được : = 3106’

Hình 2.2. Dạng Profile giếng khoan

Từ hình 2.1 ta có thể tính như sau:
S2 = R2(1- cos)
S3 = H3tg
S4 = R4(1- cos)
S = S2+S3+S4
Do đó S= (R2+R4) (1- cos) + H3tg
H2 = R2sin
H4 = R4sin
H3 = H0 – H1 – H2 – H4 – H5
H3 = H0 – H1 – (R2 + R4)Sin
21


S = R0(1 – cos)+ H3tg
H3 = H – R0tg
Các thông số còn lại:
H2 = 955sin(3106’) = 500,42 (m)
H4 = 2866sin(3106’) = 1501,78 (m)
H3 = 4540 – 550 – 470 – (2866 + 955)Sin(3106’) = 1517,79 (m)
L1 = H1 = 550 (m)
L2 = 0,01745R2 = 0,01745.955.31 = 516,61
L3 = H3/cos =1770,7 (m)
L4 = 0,01745R4 = 0,01745.2866.31 = 1550,36 (m)
L5 = H5 = 470 (m)
S1 = 0
S2 = 955.(1 – cos3106’) = 138,4 (m)
S3 = 1517,79tg(3106’) = 931,8 (m)
S4 = 2866.(1 – cos3106’) = 429,56 (m)
S5 = 0
Bảng 2.1: Thông số của profile giếng khoan

Chiều dài các
đoạn(m)
Thẳng đứng
550
Tăng góc nghiêng
516,6
Ổn định góc nghiêng
1770,7
Giảm góc nghiêng
1550,36
Thẳng đứng bên dưới
470
Tổng
4540

Chiều sâu theo
thân giếng (m)
550
1066,6
2837,3
4387,66
4857,66
4857

Tên đoạn

22

Khoảng dịch
đáy (m)

0
138,4
931,8
429,56
0
1500


23


Hình 2.3. Profile giếng khoan N0704A mỏ Bạch Hổ
2.2. Lựa chọn, tính toán cấu trúc của giếng khoan.
2.2.1. Cơ sở chọn cấu trúc giếng khoan.
Các yếu tố xác định cấu trúc giếng khoan gồm có: địa chất, công nghệ, kỹ
thuật và kinh tế.
a. 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. Ngoài ra cần
phải biết vị trí các tầng nham thạch cần khoan qua, áp suất và các chất lưu chứa
trong đó, những tầng có khả năng gây khó khăn phức tạp trong thi công. Điều
kiện địa chất được coi là yếu tố cơ bản nhất để lựa chọn cấu trúc các cột ống
chống, số lượng 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.
Trước 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 ống chống.
Bên cạnh việc phân tích tính chất cơ lý, độ ổn định của đất đá thành lỗ
khoan người ta còn phải quan tâm tới áp suất của vỉa (P v) và áp suất nứt

vỉa(Pn) để lựa chọn dung dịch khoan phù hợp không gây sập nở thành giếng,
gây phun hoặc mất nước rửa. Có ý nghĩa là đảm bảo bất đẳng thức sau: P v<
Ptt< Pn.
Suy ra : γd =
Trong đó H: chiều sâu giếng khoan (m)
γd: trọng lượng riêng của dung dịch (g/cm3)
Pv ,Ptt, Pn: áp suất vỡ vỉa, áp suất thủy tĩnh, áp suất nứt vỉa (atm).
Khi lựa chọn cấu trúc giếng khoan ta phải dựa vào biểu đồ γv ,γd ,γn.
Từ biểu thức đó ta có thể lựa chọn : γv <γd <γn.
b. Yếu tố kĩ thuật
Yếu tố này đề cập tới khả năng cung cấp ống chống các thiết bị bề mặt đảm
bảo cho quá trình thả ống chống và trám xi măng.
c. Yếu tố công nghệ
24


Yếu tố này là trình độ thi công của cán bộ công nhân khoan đảm bảo cho
thời gian thi công là ngắn nhất có thể.
d. Yếu tố kinh tế
Cấu trúc ống chống phải đảm bảo 2 yếu tố:
− Đơn giản: ít cột ống chống nhất.
− Gọn nhẹ: đường kính ống chống nhỏ nhất cho phép.

Xuất phát từ mục đích của giếng khoan được 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 thường giá trị ống chống chiếm khoảng 15-20% giá thành
công trình, cá biệt có thể lên tới 40-50%. Như vậy đường kính ống chống,số
lượng ống chống không những ảnh hưởng tới giá thành mà còn kéo theo một loạt
các phụ thuộc khác như: thời gian thi công, giá thành của choòng , dung dịch , xi
măng trám tăng lên.

2.2.2. Lựa chọn cấu trúc giếng.
Để định hướng ban đầu cho lỗ khoan, gặp sự sập lở của đất đá và sự ô
nhiễm của dung dịch khoan đối với tầng nước trên mặt, tạo kênh dẫn cho dung
dịch chảy vào máng, bảo vệ không cho nước biển tràn vào giếng khoan, và
khồng cho dung dịch khoan tới xâm nhập làm sập nền khoan và móng thiết bị, và
chiều sâu của nước biển tại khu vực mỏ Rồng là :50m, chiều cao từ mặt nước
biển lên tới sàn của giàn khoan cố định RP là 23m.
Vì vậy theo kinh nghiệm khoan trước thì chọn chống ống định hướng với
chiều sâu 120m.
Để ngăn không cho thành lỗ khoan phái trên sập lở, bảo vệ các tầng nước
trên mặt không bị ô nhiểm bởi dung dịch khoan. Theo như profile của giếng đã
chọn thì ta sẽ tiến hành cắt xiên ở độ sâu 550m do đó để đảm bảo cho công tác
cắt xiên được an toàn, chống các hiên tượng phức tạp có thể xảy ra, ta tiến hành
chống cột ống dẫn hướng có chiều sâu là 545m.
Nhiệm vụ của ống này còn dung để lắp đặt thiết bị miệng giếng như: treo
đầu ống chống, lắp đặt thiết bị chống phun và một phần của thiết bị khai thác.
Tầng Mioxen thượng gồm đất đá mêm kém ổn định cát xen kẽ với lớp sét
mỏng, đôi chỗ lẫn với cuội, sạn kích thước nhỏ thành phần chủ yếu là thạch anh..
25