Thiết kế thi công giếng khoan khai thác dầu khí N0103B – Bạch Hổ

LỜI MỞ ĐẦU
Như chúng ta đã biết ngành công nghiệp dầu khí là một ngành công nghiệp hiện
đại đã và đang là một ngành mũi nhọn mang tính chiến lược trong quá trình phát triển
của nền kinh tế không những ở Việt Nam mà còn ở nhiều quốc gia trên thế giới.
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 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 lien 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
hiện 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. Được sự đồng ý
của bộ môn Khoan – Khai thác, trường Đại học Mỏ - Địa Chất em xin trình bày đề tài:
“Thiết kế thi công giếng khoan khai thác dầu khí N0103B – Bạch Hổ
Với kiến thức chuyên môn còn nhiều hạn chế cũng như thời gian tiếp xúc ngoài
thực địa không nhiều nên bản đồ án này chắc còn nhiều thiếu sót. Rất mong được sự
đóng góp ý kiến của các thầy cô.
Em xin bày tỏ lòng cám ơn đến các thầy giáo trong Bộ môn Khoan Khai thác,
đặc biệt thầy TS. Nguyễn Trần Tuân đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này !
Em xin chân thành cám ơn!

1


CHƯƠNG I
ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ VÀ ĐỊA CHẤT MỎ BẠCH HỔ
1.1. Đặc điểm địa lý vùng mỏ Bạch Hổ
Mỏ Bạch Hổ là một mỏ dầu lớn nằm trong thềm lục địa phía Nam nước ta. Mỏ
thuộc lô 09 cách đất liền 120km, cách Vũng Tàu 130km về phía Đông Nam, về phía

Tây Nam của mỏ là mỏ Rồng và xa về phía Đông Nam 150km là mỏ Đại Hùng, Thanh
Long.
Thành phố Vũng Tàu là nơi đặt các dịch vụ sản xuất của xí nghiệp lên doanh
Vietsopetro, đơn vị chủ quản chịu trách nhiệm thăm dò và khai thác mỏ Bạch Hổ.

Hình 1.1: Vị trí địa lý mỏ Bạch Hổ
2


1.2. Đặc điểm khí hậu thủy văn
Khí hậu vùng mỏ là khí hậu nhiệt đới gió mùa, chịu ảnh hưởng sâu sắc của biển. Mỏ
nằm trong khu vực khối không khí có chế độ tuần hoàn ổn định, chia làm hai mùa rõ
rệt.
Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau thời gian này có gió mùa Đông Bắc hoạt
động manh, gió nhiều nhất vào thời kỳ từ tháng 12 đến tháng 1 năm sau với sức gió
cấp 5, cấp 6. Gió thổi mạnh tạo ra các song cao trung bình 6cm có khi đến 8cm. Nhiệt
độ ban ngày dạo động khoảng 22 - 24 0C, về mùa này lương mưa rất ít, độ ẩm trung
bình khoảng 65%.
Mùa mưa từ tháng 6 đến tháng 9, giai đoạn này có gió mùa Đông Nam hoạt động
mạnh, trời nóng hơn, nước, nhiệt độ không khí tương đối cao, trung bình từ 25 – 35 0C,
mưa thường xuyên và kéo dài hàng giờ, lượng mưa tang lên 260 – 270mm/tháng. Độ
ẩm không khí trung bình 81 – 89%.
Bão là hiện tượng tự nhiên gây nguy hiểm cho đất liền đặc biệt là công trình biền.
Các cơn bão thường xuyên xảy ra vào tháng 7, 8, 9, 10 hướng di chuyển chính của bão
là Tây và Tây Bắc, tốc độ di chuyển trung bình là 28km/h ( cao nhất là 40 – 50km )
sang cao tới 10 – 15cm. Tại vùng mỏ có chiều sâu nước biển thay đổi trong khoảng
trên dưới 50m và có dòng biển chảy qua. Dòng biển phụ thuộc vào chế độ gió mùa
thủy triều, lưu tốc 82-87cm/s ở độ sâu 20m và giảm đến 25cm/s ở sát đáy biển. Chế độ
thủy nhiệt trong cả thềm lục địa thay đổi theo mùa và theo chiều sâu, trung bình từ 24,9
– 26,90C. Vũng Tàu là nơi tốt cho các dịch vụ tìm kiếm thăm dò và khai thác mỏ dầu

khí ngoài khơi nhưng trong công việc đó cũng gặp không ít khó khan do điều kiện biển
và thời tiết gây ra.
1.3. Đặc điểm kinh tế và xã hội
1.3.1. Giao thông
Đường quốc lộ 51 dài 125km đường thủy dài 80km và đường hàng không nối liền
thành phố Vũng Tàu với thành phố Hồ Chí Minh – khu trung tâm kinh tế thương mại
của miền Nam. Sân bay Vũng Tàu của công ty dịch vụ bay miền Nam có thể tiếp nhận
các loại máy bay AN-24, AN-26 và các loại trực thăng MI-8 phục vụ cho các cán bộ
công nhân viên của xí nghiệp liên doanh Vietsopetro ra mỏ. Hiện nay sân bay đã trở
thành một phi cảng quốc tế với cầu hàng không quốc tế Vũng Tàu- Singapore vừa được
3


thiết lập sân bay Tân Sơn Nhất tại thành phố Hồ Chí Minh là một đầu mối hàng không
quốc tế có khả năng tiếp nhận các loại máy bay cỡ lớn. Thành phố Vũng Tàu và thành
phố Hồ Chí Minh đều có hệ thống hải cảng có thể tiếp nhận tàu có trọng tải một vạn
tấn, riêng hệ thống hải cảng Vũng Tàu đã được xây dựng khá hoàn chỉnh để thực hiện
các dịch vụ dầu khí. Vũng Tàu hiện đang là một trong điểm kinh tế phía Đông Nam Bộ
với Vũng Tàu – Biên Hòa – Hồ Chí Minh.
1.3.2. Dân cư – xã hội
Dân số Vũng Tàu khoảng 35.000 dân, trong đó 1/3 là dân đảo, chủ yếu sống bằng
nghề chài lưới, khoảng 1/4 là dân miền núi sống bằng nghề trồng trọt, số còn lại chủ
yếu là dân miền bắc di cư vào, họ có tinh thần lao động cần cù sáng tạo, đó là nguồn
lao động dồi dào phục vụ cho mỏ. Ngành kinh tế chủ yếu của tỉnh là dịch vụ và đánh
cá. Thành phố Vũng Tàu thuộc tỉnh Bà Rịa sau giải phóng miền Nam, Vũng Tàu cùng
cả nước bước vào công cuộc cải tạo xã hội, xây dựng một nền kinh tế phát triển toàn
diện. Cùng với ngành du lịch, những giàn khoan dầu khí của xí nghiệp liên doanh
Vietsopetro đã làm giàu đẹp them mảnh đất trù phú của đồng bằng Nam Bộ.
1.4. Đặc điểm địa chất vùng mỏ Bạch Hổ
1.4.1. Sơ lược chung về địa chất vùng mỏ

Mỏ Bạch Hổ nằm trong bồn trũng Cửu Long thuộc thềm Sunda, sự hình thành cấu
trúc hiện tại của thềm Sunda gắn liền với ba chu kỳ tạo thành địa hào Rizta, bắt đầu từ
kỉ Creta muộn. Sự mổ rộng biển phía Tây Nam trong đó có thềm lục địa Việt Nam xảy
ra ở thời kỳ thứ nhất (Paleoxen muộn) khi đã thành tạo phức hệ Rizta hướng Đông
Bắc.
Chu kỳ thứ 2 của quá trình tạo thành địa hào Rizta gắn liền với sự tạo thành địa hào
Rizta vùng ven biển, điều kiện kiến tạo hoạt động manh hơn, tốc độ đạt cực đại vào
giai đoạn Oligoxen sớm.
Chu kỳ thứ 3 Mioxen đệ tứ, đặc trưng bởi sự sụt lún của thềm biển và sự hình thành
bể trầm tích lớn hơn nằm xen kẽ với các đới nâng có móng tiền Kainozoi.
Hoạt động mắc ma chính xuất hiện trong thời kỳ Kainozoi muộn có tác động nhất
định đến cấu trúc kiến tạo chung của thềm lục địa Việt Nam.
4


Cấu tạo Bạch Hổ thuộc đới nâng trung tâm của bồn trũng Cửu Long, là một vòm
nâng kích thước 17 x 18km kéo dài theo hướng Đông Bắc và bị đứt gãy phân thành hai
vòm riêng biệt : Vòm Bắc và vòm Nam.
Trên cơ sở các tài liệu thăm dò địa chất kết hợp với kết quả trên 6 đới nâng thuộc
bồn trũng Cửu Long, đã phân ra được các thành phần kiến tạo bậc hai: đới nâng Đồng
Nai, Tam Đảo và các Munda ( hố sụt ) trong đó có các đới nâng Cửu Long, đới nâng
nghiêng Trà Tân. Các cấu tạo bậc hai lại được phân ra thành các cấu trúc bậc ba hoặc
các cấu tạo không đối xứng có phương Đông Bắc.
1.4.2. Đặc điểm địa tầng thạch học
Dựa vào các đặc điểm thạch học, cổ sinh, tài liệu Karota của giếng khoan địa chất
của mỏ Bạch Hổ và để thuận tiện cho công tác thăm dò và khai thác dầu khí kế hoạch
một tại mỏ Bạch Hổ, các nhà địa chất dầu khí của XNLDDK đã phân chia và gọi tên
các vị địa tầng theo tên địa phương cho cấu tạo vùng mỏ. Địa tầng mỏ Bạch Hổ qua
phân tích các mẫu đá thu được từ các giếng khoan gồm các thành tạo đá móng trước
Kainozoi thuộc các hệ có tuổi từ Paleogen đến đệ tứ. Từ trên cột địa tầng tổng hợp của

mỏ Bạch Hổ được mô ta như sau :
1.4.2.1. Trầm tích hệ Neogen đệ tứ
-

Trầm tích plioxen – Đệ Tứ (Điệp Biển Đông)

Trầm tích của hệ này nằm bất chỉnh hợp trên trầm tích Mioxen, mặt bất chỉnh hợp
này được ghi nhận trên các tài liệu địa chấn. Trầm tích của hệ biển Đông đánh dấu một
giai đoạn mới của toàn bộ bồn trũng Cửu Long, lúc này biển được mở rộng trong toàn
bộ bồn trũng. Hệ tầng biển Đông bao gồm các đá sét lục nguyên và Cacbonate xen kẽ
thay đổi. Cát và cát sỏi (chiếm 60% ) có màu xám, vàng xám, cát Arkosic, cát thạch
anh, nén ép tốt đến trung bình, độ lựa chọn chủ yếu đến trung bình, kích thước không
đồng đều, có nhiều Glauconic. Trong cát có cuội thạch anh nhỏ, phần trên các hóa
thạch giảm cát trở nên thô hơn, trong cát có lẫn bột, cát có màu vàng chứa Glauconic.
Chiều dày của điệp này khoảng 600 – 700m. Dưới điệp biển Đông là các trầm tích của
thống Mioxen thuộc hệ Neogen. Thống này chia 3 phụ thống :
- Phụ thống Mioxen trên – Điệp Đồng Nai
5


Trầm tích của hệ Đồng Nai phát hiện rộng khắp trong bồn trũng Cửu Long và một
phần của đồng bằng sông Cửu Long. Trầm tích của hệ này nằm bất chỉnh hợp trên hệ
tầng của điệp Côn Sơn, trong mặt cắt hệ thống này chiếm ưu thế là các loại đá lục
nguyên ( 60 – 85%) cát và sỏi với Arkosic hay thạch anh, ít thấy cát kết rời xốp và cát
bột kết với Cacbonate và xi măng sét Cacbonate. Các lớp sét Montmoriolite nâu, dẻo
dính, bề dày tới 20m. Ngoài ra còn có lớp Cacbonate sáng màu, cứng dòn, phân lớp các
mảnh vụn có kích thước khoảng 12 – 18mm, nén ép trung bình, độ lựa chọn kém, các
mảnh vỡ động vật không nhiều, ít các hạt Glauconite, đôi chỗ có Mica hay các mảnh
vụn thạch anh (35%). Bột kết phân lớp màu nâu, màu sáng loang lổ, rải rác có các lớp
mỏng hoặc các dạng thấu kính của than. Các hóa thạch tìm thấy cho phép xác định hệ

tầng Đồng Nai có tuổi Mioxen trên. Môi trường lắng đọng trầm tích là tam giác châu,
Aluvi, ven biển. Chiều dày của điệp này thay đổi trong khoảng 200 – 1500m, tang dần
ra phía cánh của cấu tạo.
- Phụ thống Mioxen giữa – Điệp Côn Sơn
Các đá của Mioxen giữa được tìm thấy trong tất cả các giếng khoan đã khoan ở bồn
trũng Cửu Long, nằm chỉnh hợp trên trầm tích Mioxen. Các đá chủ yếu của hệ này là
cát kết Arkosic, cát kết, cuội sỏi, sét cát hay với xi măng Cacbonate, cát kết, cát sỏi kết
và cát màu xám, vàng hay tơi xốp dạng khối chiếm 50 – 80%. Cát kết Arkosic (30%
Fenspat) ít thạch anh. Sét, sét kết phân lớp tơi xốp và sét Montmorillonite màu nâu
chứa ít sắt hiếm Cacbonate sáng màu cứng, thường lẫn mảnh vụn thạch anh hạt nhỏ.
Có một số lớp mỏng hoặc dạng thấu kính của than. Vì thiếu tầng chắn khu vực nên
trầm tích điệp này không hoàn toàn có triển vọng dầu khí. Tàn tích động vật ít thấy, còn
bào tử phấn hoa thì rất phong phú. Môi trường lắng đọng trầm tích đã chuyển từ biển
nông sang tram tích sông, đầm lầy ven biển.
- Phụ thống Mioxen dưới – Điệp Bạch Hổ
Trầm tích điệp Bạch Hổ bắt gặp trong một số giếng khoan đã được khoan ở bồn
trũng Cửu Long. Trầm tích của điệp này nằm bất chỉnh hợp trên các trầm tích Oligoxen
dưới bề mặt của bất chỉnh hợp phản xạ khá tốt trên mặt cắt địa chấn. Đây là mặt bất
chỉnh hợp quan trọng nhất trong địa chất địa tầng Kainozoi. Dựa trên tài liệu thạch học,
cổ sinh vật địa lý, điệp này được chia làm 3 phụ điệp:

6


+ Phụ điệp Bạch Hổ dưới : Trầm tích của lớp phụ điệp này là lớp cát kết lẫn với sét
kết và bột kết. Càng gần với phần trên của phụ điệp khuynh hướng các hạt thô càng rõ.
Cát kết thạch anh màu sáng xám, độ hạt từ nhỏ đến trung bình, độ lựa chọn trung bình
và được gắn kết chủ yếu bởi xi măng sét, Kaolimit lẫn với một ít Cacbonate. Bột kết
màu xám nâu, xanh đến xanh tối trong phần dưới chứa nhiều sét. Trong phần rìa của
bồn trũng Cửu Long cát chiếm phần lớn (60%) và giảm dần ở tâm bồn trũng.

+ Phụ điệp Bạch Hổ giữa : Đặc trưng bởi các trầm tích hạt mịn là chủ yếu, ở đây
thỉnh thoảng có gặp các lớp cát kết với chiều dày không đáng kể và rất ít cuội kết.
Tổng chiều dày của phụ điệp Bạch Hổ giữa khoảng 300m.
+ Phụ điệp Bạch Hổ trên : Về mặt thạch học thì đây là tập cát, cát kết mỏng và đặc
biệt là sự có mặt của tầng sét dẻo,dính và dẽ trương nở trong nước. Tập sét này có tên
gọi là Rotalia tầng chắn khu vực bồn trũng Cửu Long nói chung và Bạch Hổ, mỏ Rồng
nói riêng. Nó được tạo thành từ trong môi trường ẩm, biển nông và có sự hoạt động
mạnh của các yếu tố động học. Phần dưới của phụ điệp này là lớp cát hạt nhỏ lẫn với
lớp bột mỏng. Phần trên chủ yếu là cát kết và bột kết, đôi chỗ gặp những vết than
Glauconit. Trong trầm tích điệp Bạch Hổ rất giàu bào tử Magnaliatiec, Honardi và
phần Shorae, chiều dày khoảng 700– 800m
1.4.2.2 Trầm tích hệ Paleogen – Kỉ Kainozoi
Trong bồn trũng Cửu Long trầm tích Kainozoi phủ không đều trên đá móng trước
Kainozoi. Các trầm tích có tuổi Oligoxen và Đệ tứ. Trong trầm tích Kainozoi gồm các
phân vị địa tầng :
-

Hệ Palogen – thống Oligoxen – phụ thống Oligoxen dưới (P3) – điệp Trà Cú

Ở đây gồm các lớp cát trung bình xen kẽ các hạt nhỏ màu nâu sáng lẫn màu nâu đỏ.
Điệp này phân thành 2 phụ điệp trên và dưới. Ở dưới đáy của điệp có sỏi kết và mảnh
của đá móng, nó tạo thành một lớp dày của phủ trầm tích. Nguồn gốc vật liệu tạo thành
trầm tích Oligoxen dưới là các tái trầm tích của vỏ phong hóa như : Cuội kết chặt xít,
nhiều nứt nẻ và các vật liệu như mảnh vụn Granite, phiến sét, silic… Độ dày lớp đáy
theo các tài liệu giếng khoan thay đổi từ 1 – 171m, chiều dày của điệp thay đổi từ 0 –
500m.
-

Hệ Palogen – thống Oligoxen – phụ thống Oligoxen (P3) – điệp Trà Tân
7

Phụ điệp Trà Tân giữa : chủ yếu gồm cát kết màu đen xen kẽ các lớp cát mỏng có
kich thước độ hạt trung bình, màu tối rắn chắc. Cát kết có bão hòa dầu dị thường áp
suất từ 1,65 – 1,70Mpa/m.
Phụ điệp Trà Tân trên : với chiều dày từ 600 – 650m chủ yếu là cát kết,sét màu xanh
lá cây. Trong đó cát kết ở cấu tạo Trà Tân có biểu hiện dầu khí, hệ số phá vỡ của vỉa là
0,0165Mpa/m.
Bề dày của điệp Trà Tân giảm ở vòm đới nâng Bạch Hổ và tăng đột ngột ở các rìa ở
đới nâng. Các tầng sản phẩm thuộc điệp này tính từ trên xuống là I a, Ib, Ic, II, III, IV, V.
Bề dày của điệp Trà Tân là 76 – 1340m.
1.4.2.3. Đá móng trước Kainozoi
Là các loại đất đá trước Kainozoi, trên 60 giếng khoan đã khoan tới móng này trong
vùng Cửu Long. Qua tài liệu thu nhập xác nhận lại thì thấy thành phần đá móng chủ
yếu là thể thâm nhập nhóm Granit, Granit có màu xám, xám phớt hồng dạng khối hạt
trung. Một số mẫu chịu ảnh hưởng thứ sinh bị vò nát. Thành phần khoáng vật chủ yếu
là thạch anh 10 – 30% Fondofat (80%), Mica và Amphibon từ hiếm đến 8,9% và các
khoáng vật phụ khác. Tuổi của đá móng là Jura muộn và Kreta sớm.
Đá móng có bề mặt phong hóa không đều, không liên tục trên các cổ địa hình. Đá
móng kết tinh được phát hiện ở độ sâu 3088 – 4000m. Qúa trình khe nứt hóa, quá trình
lionit, hoạt động phong hóa và hoạt động thủy nhiệt tạo thành bẫy dạng khối Limonit,
các vỉa dầu lớn nằm ở trung tâm mặt cắt. Chiều dày lớn nhất khoan được trong móng là
1312m, nóc của nó có điểm cao nhất ở độ sâu 3088m.
1.4.3. Đặc điểm kiến tạo của mỏ Bạch Hổ
Đới nâng Bạch Hổ là một nếp lồi lớn kéo dài có định hướng về Đông Bắc, cấu tạo
phức tạp bởi hệ thống đức gãy dọc, biên độ và chiều dài của các đứt gãy giảm dần về
phía mặt cắt. Cấu tạo thể hiện sự tương phản rõ ở tần Mioxen và Oligoxen. Ở phần
dưới của lát cắt địa hình của đới nâng thể hiện tương đối rõ nét. Cấu tạo bất đối xứng
được thể hiện ở phần vòm với góc dốc của đất đá ở cánh phía Tây 8 – 10 0 (theo độ
sâu), ở cánh phía Đông 6 – 21 0. Trục uốn của vòm thấp dần về phía Bắc với góc dốc

210, mức độ nghiêng của đát đá khoảng 70 – 400m/km. Trục uốn phía Nam thụt xuống
độ dốc nhỏ hơn 60 với mức nghiêng của đất đá từ 50 – 200m/km.
8


Hướng phá hủy kiến tạo của cấu tạo chủ yếu là hai hướng á kinh tuyến và hướng
chéo. Đứt gãy á kinh tuyến I, II có dạng hình phức tạp và kéo dài trong phạm vi vòm
trung tâm.
Đứt gãy I chạy dọc theo hướng Tây của nếp uốn, có biên độ thay đổi từ 400m (ở
phía Nam) và 500m (theo hướng chiều ngang của vòm trung tâm)
Trong phạm vi của vòm Bắc có ba đứt gãy thuận gần như song song với nhau có
biên độ thay đổi từ 100 – 200m. Ở vòm Bắc đứt gãy I chạy theo hướng Đông Bắc, sự
dịch chuyển ngang bề mặt phá hủy được xác định bằng các đứt gãy chéo nhau trên vĩ
tuyến a, b, IV, X.
Đứt gãy II chạy dọc theo sườn Đông của vòm Trung Tâm, hướng của đứt gãy được
xác định bằng các đứt gãy III, V, VI, VIII.
- Vòm Trung Tâm là phần nâng cao hơn so với vòm Bắc và vòm Nam của móng
tương ứng là 250m và 950m. Phía Bắc phân cách bởi đứt gãy thuận Ĩ với phương kinh
tuyến và hướng đổ về mặt quay phía Tây Bắc. Cánh Đông của vòm Trung Tâm bị phá
hủy mạnh thành một khối dạng bậc thang lún ở phía Nam do các đứt gãy II, IV, VI.
- Vòm Bắc là phần có cấu tạo phức tạp nhất của khối nâng nếp uốn địa phương.
Trong phần này được thể hiện rõ nhất bởi các đứt gãy thuận có phương kinh tuyến và
các phân nhánh của nó. Các đứt gãy và các nhánh của nó chia vòm Bắc thành hai cấu
trúc riêng biệt. Phía Tây vòm Bắc có một nếp uốn hẹp dạng lưỡi trai nối tiếp với phần
lún chìm của cấu tạo, cánh phía Đông của vòm bị các đứt gãy thuận IX, X với hướng
đổ Đông Nam phá hủy mạnh tạo thành các địa hào bậc thang. Trong đó mỗi khối phía
Nam lún thấp hơn với khối phía Bắc lân cận nó.
- Vòm Nam là phần lún chìm sâu nhất của cấu tạo, phía Bắc được giới hạn bởi đứt
gãy thuận á phi tuyến số IV. Các phía khác được giới hạn bởi đường đồng mức 430m
theo mặt cắt móng.

Phần nghiêng xoay của cấu tạo bị phân chia ra nhiều khối phân biệt bởi các đứt gãy
thuận á phi tuyến số V. Tại đây phát hiện một vòm nâng cách giếng khoan thăm dò 15
khoảng 750m về hướng Đông Bắc. Đỉnh vòm thấp hơn đỉnh Trung Tâm 950m. Như
vậy hệ thống phá hủy đứt gãy của mỏ Bạch Hổ thể hiện khá rõ nét trên mặt móng và
9


Oligoxen dưới. Số lượng đứt gãy biên độ và mức độ liên tục của chúng giảm dần từ
dưới lên trên và hầu như mất đi ở Oligoxen.
1.4.4. Các điều kiện địa chất 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 khan 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.

-

Các đất đá trầm tích nhiều sét trong tầng Mioxen dưới và tầng Oligoxen có thể
gây bó hẹp thành giếng khoan do sự trương nở của sét.

-

Dị thường áp suất cao trong tầng Oligoxen gây bó hẹp thành giếng khoan và
những phức tạp đáng kể khác .

-

Tầng đá móng có gradient áp suất thấp có thể gây ra mất dung dịch khoan và sự

thụt cần khoan khi gặp phải các hang hốc

-

Các dứt gãy kiến tạo của mỏ có thể gây mất dung dịch khoan và làm lệch hướng
lỗ khoan.

1.4.5. Mặt cắt địa chất của giếng khoan N0103B
1.4.5.1. Ranh giới địa tầng
-

Từ 94 ÷ 660m là trầm tích Đệ Tứ và Neogen.

-

Từ 660 ÷ 1240m là trầm tích Mioxen trên.

-

Từ 1240 ÷ 2232m là trầm tích Mioxen dưới.

-

Từ 3027 ÷ 3994m là tầng móng.

1.4.5.2. Nhiệt độ và áp suất vỉa
•

Gradien Áp suất vỉa
- Từ độ sâu 94 ÷ 2232m : Gradien áp suất vỉa là 1,0

- Từ độ sâu 2232 ÷ 3176m : Gradien áp suất vỉa là 1,07
10


- Từ độ sâu 3176 ÷ 3839m : Gradien áp suất vỉa là 1,12 ÷ 1,18
- Từ độ sâu 3839 ÷ 3994 m : Gradien áp suất vỉa là 1,08 ÷ 1,10
•

Gradien Áp suất vỡ vỉa
- Từ độ sâu 94 ÷ 450m : Gradien áp suất vỡ vỉa là 1,3
- Từ độ sâu 450 ÷ 2758m : Gradien áp suất vỡ vỉa là 1,55 ÷ 1,60
- Từ độ sâu 2758 ÷ 3839m : Gradien áp suất vỡ vỉa là 1,60 ÷ 1,65
- Từ độ sâu 3839 ÷ 3994m : Gradien áp suất vỡ vỉa là 1,55 ÷ 1,60

•

Nhiệt độ vỉa

Gradien nhiệt độ của vỉa: 2,5 C
̊ /100 m.
1.4.5.3. Độ cứng của đất đá
- Từ độ sâu 94 ÷ 2322 m: đất đá mềm bở rời, có độ cứng từ I ÷ II theo độ

khoan
- Từ độ sâu 2232 ÷ 3027 m: Đất đá tầng Mioxen hạ mềm và trung bình cứng,

độ cứng từ III ÷ IV theo độ khoan.
- Từ độ sâu 3027 ÷ 3839m : Đất đá tầng Oligoxen trung bình cứng đến cứng,

độ cứng từ III ÷ IV theo độ khoan

- Từ độ sâu 3839 ÷ 3994 m: Đất đá móng kết tinh từ cứng đến rất cứng, độ

cứng từ VIII ÷ IX theo độ khoan. Đất đá ổn định và bền vững.
1.4.6. Hệ số mở rộng thành M
- Từ độ sâu 94 ÷ 660 m: Hệ số mở rộng thành M = 1,3
- Từ độ sâu 660 ÷ 1240 m: Hệ số mở rộng thành M = 1,1 ÷ 1,2
- Từ độ sâu 1240 ÷ 2232 m: Hệ số mở rộng thành M = 1,1 ÷ 1,2
- Từ độ sâu 2232 ÷ 3027 m: Hệ số mở rộng thành M = 1,2
- Từ độ sâu 3027 ÷ 3839 m: Hệ số mở rộng thành M = 1,2 ÷ 1,25
11


- Từ độ sâu 3839 ÷ 3994 m: Hệ số mở rộng thành M = 1,05 ÷ 1,1

1.4.7. Ảnh hưởng của đặc điểm địa chất tới công tác 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 như sau:


Mất dung dịch khoan
- Độ sâu từ 94 ÷ 2232m mất dung dịch nhẹ, từ 2232 ÷ 3027 m mất dung dịch

với cường độ lớn, có thể tới 15m3 /ngđ.
- Độ sâu từ 3027 ÷ 3839 m có thể mất nước hoàn toàn, cường độ 100m3/ngđ.


Sập lở thành giếng khoan
- Độ sâu từ 94 ÷ 3027 m có hiện tượng kẹt do sập lở thành giếng cần phải

khống chế độ thải nước của dung dịch khoan nhỏ tới mức có thể được.



Kẹt mút bộ khoan cụ
- Từ độ sâu 94 ÷ 2232 m có hiện tượng sập lở thành giếng và lắng đọng mùn

khoan.
- Từ độ sâu 2232 ÷ 3839 m có hiện tượng kẹt, kẹt mút do co thắt thành giếng

trong tầng có dị thường áp suất.


Biểu hiện phun trào
- Từ độ sâu 2232 ÷ 3839 m có khả năng xảy ra hiện tượng phun trào, do nhiểm

khí.

12


13


Hình 1.2: Cột địa tầng của giếng khoan N0103BCHƯƠNG II
THIẾT KẾ PROFILE VÀ CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN 103B – BẠCH HỔ
2.1. Lựa chọn và tính toán profile giếng khoan
2.1.1. Lựa chọn profile giếng
2.1.1.1. Các dạng profile giếng khoan điển hình trong công nghiệp dầu khí
Trong khoan dầu khí hiện nay thường sử dụng 5 dang profile cơ bản sau :
 Dạng qũy đạo tiếp tuyến

Đây là dạng phổ biến nhất nó gồm 3 đoạn: đoạn trên (l1) là đoạn thẳng đứng, đoạn giữa
(l2) là đoạn cong đều tang góc lệch, đoạn (l3) là đoạn thẳng nghiêng. Profin dạng mặt
cắt này nên dung để khoan nghiêng định hướng vào một vỉa có độ lệch lớn, khi lỗ
khoan có độ sâu trung bình.

Hình 2.1: Dạng quỹ đạo tiếp tuyến
 Dạng quỹ đạo hình chữ S – 3 đoạn.

Dạng qũy đạo bao gồm: Đoạn thẳng đứng phía trên (l1), đoạn cong đều tạo góc lệch
(l2), đoạn cong đều giảm góc lệch của giếng (l3). Profile dạng này áp dụng ở những
giếng có độ giảm tự nhiên của góc cong không lớn, ở những giếng khoan sâu mà ổn
định góc nghiêng khó.
14


Hình 2.2: Dạng quỹ đạo hình chữ S – 3 đoạn
 Dạng quỹ đạo hình chữ S – 5 đoạn

Dạng quỹ đạo bao gồm: Đoạn thẳng đứng phía trên (l1), đoạn tang góc lệch (l2), đoạn
ổn định góc lệch (l3), đoạn giảm gốc lệch với cường độ lệch nhỏ (l4), đoạn thẳng đứng
phía dưới (l5). Profile dạng này áp dụng khi giếng khoan có độ dịch đáy lớn và đoạn
dưới cắt qua tầng sản phẩm, mà việc khai thác chúng sẽ tiến hành từ dưới lên trên.

Hình 2.3: Dạng quỹ đạo hình chữ S – 5 đoạn
 Dạng quỹ đạo hình chữ S – 4 đoạn
15


Dạng quỹ đạo bao gồm: Đoạn thẳng đứng phía trên (l1), đoạn tang góc lệch (l2), đoạn
giảm góc lệch (l3), đoạn thẳng đứng phía dưới (l4). Profin dạng này dung để khoan

những giếng khoan đến 2500m.

Hình 2.4: Dạng quỹ đạo hình chữ S – 4 đoạn
 Dạng quỹ đạo hình chữ J

Dạng này ít phổ biến hơn so với các dạng profile trên. Profile dạng này bao gồm hai
đoạn: đoạn (l1) thẳng đứng, đoạn (l2) uốn cong với góc lệch tăng dần. Người ta khoan
theo dạng mặt cắt này trong trường hợp lỗ khoan cần phải cắm vào vỉa với một góc đã
định trước.

Hình 2.5: Dạng quỹ đạo hình chữ J
16


2.1.1.2. Yêu cầu khi lựa chọn Profile cho giếng khoan
-

Giảm tối da chi phí, thời gian thi công và thiết bị.

-

Đạt độ sâu, khoảng dịch đáy để cắt vỉa sản phẩm theo yêu cầu trong
phạm vi sai số cho phép so với vị trí thiết kế.

-

Tạo được góc cắt xiên và số đoạn cong hợp lý.

-

Đảm bảo khả năng đi qua của bộ dụng khoan và thiết bị dụng cụ phục
vụ cho khai thác, sửa chữa.

-

Lợi dụng được quy luật cong tự nhiên và khả năng công nghệ, thiết bị
hiện có.

-

Giảm tối đa khả năng gây sự cố trong quá trình thi công giếng.

2.1.1.3. Lựa chọn profile cho giếng khoan N0103B
Theo các tài liệu địa chất và những yêu cầu của công tác khoan, cần phải
chọn mặt cắt sao cho tiêu hao vật tư và thời gian khoan ít nhất mà vẫn đảm
bảo hoàn thành nhiệm vụ của giếng khoan. Giếng khoan N0103B có
khoảng dịch đáy lớn và giếng khoan cắt qua nhiều tầng sản phẩm, việc
khai thác được tiến hành từ dưới lên trên. Nên ta thiết kế profin giếng
N0103B Có dạng profile hình chữ S-5 đoạn :
-

Đoạn thẳng đứng phía trên (l1);

-

Đoạn cắt xiên (l2);

-

Đoạn giữ ổn định góc xiên (l3);

-

Đoạn giảm góc xiên (l4);

-

Đoạn thẳng đứng đi vào vỉa (l5).

2.1.2. Tính toán profile giếng khoan
2.1.2.1. Lựa chọn chiều sâu cắt xiên và cường độ cong

17


Chiều sâu cắt xiên phụ thuộc vào chiều sâu than giếng khoan, cường độ
cong của thân giếng cùng với kinh nghiệm thi công các giếng trong khu
vực lân cận và do tính chất đất đá ở khoảng này tương đối ổn định. Đối với
giếng khoan N0103B. Ta chọn chiều sâu cắt xiên là H1 =650m
-

Đoạn tăng góc đỉnh với cường độ tăng góc: i2 = 6 ̊/100m.

-

Đoạn giảm góc đỉnh với cường độ giảm góc: i4 = 2 ̊/100m.

2.1.2.2. Những thông số của giếng khoan N0103B
- Chiều sâu thẳng đứng của giếng khoan( tính từ bàn roto): Ho =3994m.
- Chiều sâu đoạn thẳng đứng phía trên: H1= 650m.

- Góc khi tiếp cận vỉa sản phẩm : φ = 90o.
- Khoảng dịch đáy: A = 1300m.
- Góc phương vị của giếng: α = 351o.
- Cường độ cong i2 = 6o/100m; i4 = 2o/100m.
- Chiều sâu thẳng đứng qua tầng sản phẩm: H5 = 155m.

2.1.2.3. Tính toán profile giếng khoan N0103B
•

Bán kính cong
Công thức tính bán kính cong: R = (m)
Với: I là cường độ cong.
Thay vào được:

R2 = = = 955 (m)

R4 = = = 2865 (m)
Để đảm bảo khả năng đi qua tự do của bộ khoan cụ trong ống chống trong
quá trình khoan thì R2, R4 > Rmin ( bán kính cong cực tiểu cho phép giới
hạn làm việc của bộ khoan cụ).
Ta có công thức : Rmin = (m)
18


Trong đó:
Lt: Chiều dài tuabin và choong khoan. Chọn Tuabin BL 962 có chiều dài ltb
= 9,2m, choong khoan có chiều dài lc = 0,52 m.
Vậy chiều dài: Lt = 9,72 m. dt
Dc = 444,5 mm : Đường kính của choong khoan trong khoảng cắt xiên.
dt = 24,44cm : Đường kính tuabin khoan.

k : Khe hở nhỏ nhất giữa tuabin và thành giếng (k =5÷8mm)
chọn: k = 8mm.
f : Là độ uốn của tuabin được tính theo công thức
f = 0,13.106. qt. (2.3)
Trong đó:
It = 0,049. dt4 = 17482,4 cm4 : Moomen quán tính của tuabin.
qt = 1,987 Kg/cm: Trọng lượng của tuabin theo một đơn vị chiều dài.
E = 2,1.106 kG/cm2: Môđun đàn hồi của thép.
Thay vào công thức (2.3) ta được : f = 3,34cm
Thay vào (2.2) ta được: Rmin = 653m. như vậy R2,R4> Rmin thỏa mãn yêu cầu.
• Góc nghiêng cực đại của giếng

α= arcsin (2.4)
Trong đó:
A = 1300m
Ro= R4 + R2 = 3820m.
H = Ho – H1 – H5 = 3189m
Thay vào công thức (2.4) ta được: α = 31,710
19


Do đó ta tính được thông số cho các đoạn:l2
-

Đoạn thẳng đứng phía trên:
H1 = l1 = 650m.
A1 = 0

-

Đoạn cắt xiên tăng góc nghiêng than giếng khoan:
H2 = R2.sinα = 955.sin31,71o = 502m.
A2 = R2(1-cosα) = 955.(1- cos31,71o) = 142m.
l2 = 0,01745. R2.α = 528m.l3

-

Đoạn ổn định góc nghiêng than giếng khoan :
H3 = H0 – H1 – H5- (R2+R4). Sinα=1181m.
l3 = H3/cosα= 1388m
A3 =H3.tgα= 730m.

-

Đoạn giảm góc nghiêng của than giếng khoan :
H4 = R4.sinα = 1506m.
l4 = 0,01745. R4.α =1585m
A4 = R4(1-cosα) = 428m.

-

Đoạn thẳng đứng đi vào vỉa sản phẩm:
H5 = 155m
l 5 = H5
A5 = 0
Như vậy ta có thông số Profin của giếng khoan như bảng sau :

20

Bảng 2.1: Thông số profile của giếng khoan N0103B
Tên đoạn

Đoạn thẳng đứng phía trên
Đoạn thẳng góc xiên
Đoạn ổn định góc xiên
Đoạn giảm góc xiên
Đoạn vào vỉa
Tổng

Chiều sâu
TVD
(m)

MD
(m)

650
502
1181
1506
155
3994

650
528
1380
1585
155
4298

21

Khoảng lệch
đáy (m)

0
142
730
428
0
1300


Hình 2.6: Profile giếng khoan N0103B

22


2.2. Lựa chọn và tính toán cấu trúc giếng khoan N0103B
2.2.1. Mục đích, yêu cầu và cơ sở lựa chọn cấu trúc giếng khoan
2.2.1.1. Mục đích
Cấu trúc giếng khoan là hình ảnh thu nhỏ của giếng khoan thể hiện đường kính,
chiều dài ống chống; chiều sâu trám xi măng; chiều sâu giếng khoan.
Mục đích của việc lựa chọn và tính toán cấu trúc giếng khoan đó là:
- Cách ly các vỉa sản phẩm với nhau cũng như các tầng chứa chất lưu xung

quanh;
- Giữ cho thành lỗ khoan không bị sập lở;
- Bảo vệ an toàn thiết bị bên trong;

- Ngăn chặn ảnh hưởng xấu của dung dịch xi măng trám đối với tầng sản

phẩm hay giảm toàn diện ảnh hưởng này đến tính thấm của bẫy chứa.
2.2.1.2. Yêu cầu
Cấu trúc của giếng khoan trên biển phải đảm bảo các yếu tố sau:
- Ngăn cách hoàn toàn nước biển, giữ ổn định thành và than giếng khoan để

việc kéo thả các bộ dụng cụ khai thác, bộ khoan cụ, sửa chữa được tiến hành
bình thường.
- Chống được hiện tượng mất dung dịch khoan.
- Giếng khoan phải làm việc bình thường khi khoan qua tầng 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 khi có sự cố phun.
- Đường kính của cột ống khai thác cũng như các cột ống chống khai thác

phải là cấp đường kính nhỏ nhất, đơn giản và gọn nhẹ nhất trong điều kiện
cho phép của cấu trúc giếng.

23


- 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 như sửa
chữa giếng sau này.
2.2.1.3. Cơ sở lựa chọn cấu trúc giếng khoan
Một giếng khoan có cấu trúc phù hợp được chọn phải dựa trên các yếu tố cơ bản
sau:
•

Yếu tố địa chất

Được xem là yếu tố cơ bản nhất để xác định cấu trúc các cột ống chống. Các yếu tố
như: Tính chất cơ lý, độ ổn định của đất đá khoan qua, nhiệt độ, áp suất vỉa, áp suất rạn
nứt vỉa, nhiệt độ của các tầng trầm tích. Những yếu tố đó có thể tạo điều kiện thuận lợi
hoặc gây cản trở cho công tác thi công giếng. Do đó cần phải phân tích đặc điểm cột
địa tầng để dự đoán được những khó khan phức tạp khi khoan, đồng thời đưa ra những
quyết định cho việc lựa chọn cấu trúc giếng khoan.
•

Yếu tố kỹ thuật

Yếu tố đề cập tới khả năng cung cấp vật liệu ống chống, các thiết bị bề mặt bảo đảm
cho quá trình thả ống và trám xi măng.
•

Yếu tố công nghệ

Yếu tố này phụ thuộc vào trình độ thi công của cán bộ công nhân khoan đảm bảo cho
thời giant hi công là ngắn nhất có thể.
•

Yếu tố kinh tế

Gồm hai chỉ tiêu:
-

Đơn giản: Số lượng ống chống là ít nhất;

-

Gọn nhẹ: Đường kính nhỏ nhất cho phép.

2.2.1.4. Lựa chọn chiều sâu thả và trám xi măng ống chống
Dựa vào nhiều điều kiện khác nhau như: Mục đích yêu cầu của giếng khoan, chiều
sâu, kỹ thuật, công nghệ và kinh tế.v.v… Chúng ta chọn cấu trúc giếng khoan là cấu
24


trúc 3 cột ống gồm: ống chống định hướng, ống chống dẫn hướng, 2 ống chống trung
gian và ống chống khai thác.
 Cột ống chống định hướng

Ống định hướng có tác dụng định hướng ban đầu cho lỗ khoan, ngăn ngừa sự sập lở đất
đá và sự ô nhiễm của dung dịch khoan đối với tầng nước trên mặt, tạo kênh dẫn dung
dịch chãy vào máng. Đối với các công trình khoan ngoài khơi ống định hướng cũng
chính là ống chống đầu tiên đóng vai trò ống cách nước.
Ống chống này thi công bằng phương pháp búa máy đóng xuống độ sâu 120m.
 Cột ống chống dẫn hướng

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 óng

chống, thiết bị chống phun, các cột ống chống tiếp theo…
Theo kinh nghiệm thì lớp đất đá đệ tứ bở rời mới hình thành, có độ gắn kết
kém nên thành giếng khoan dễ sập lở khi ta thay đổi chế độ khoan. Chiều

sâu của cột ống này tới chiều sâu 250m, trám xi măng toàn bộ chiều dài cột
ống.
 Cột ống chống trung gian thứ 1

Nhằm giữ ổn định thành giếng, ngăn ngừa các phức tạp, sự cố như mất dung dịch, sập
lở thành giếng 103B khi khoan qua tầng Mioxen và để thay đổi tỷ trong dung dịch khi
khoan qua tầng dưới là tầng có dị thường áp suất.
Do khoan vùng biển Đông đất đá là cát sét hạt trung từ mềm đến trung bình, có hiện
tượng mất dung dịch nhẹ nên ta tiến hành chống ống trung gian đến chiều sâu 1178m
(theo chiều dài than giếng khoan, theo chiều sâu thẳng đứng là 1152m), trám xi măng
toàn bộ chiều dài cột ống.
 Cột ống trung gian thứ 2
25