Kỹ thuật dầu khí đại cương thực hiện giếng thăm dò

KỸ THUẬT DẦU KHÍ ĐẠI CƯƠNG


THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ

TÓM TẮT NỘI DUNG
Nội dung chương này giới thiệu qui trình thực hiện một giếng thăm
dò từ bước chọn vị trí, lập phương án đến thi công khoan và các công việc
cần phải thực hiện cùng với quá trình thi công khoan.
Việc thiết kế, lựa chọn thiết bị, dụng cụ khoan được xem như thuộc giai
đoạn lập phương án thi công.
loại hình công việc được thực hiện cùng với Quá trình thi công khoan là
công tác đánh giá vỉa thông qua các phương pháp khác nhau


THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ

KẾT THÚC CHƯƠNG SINH VIÊN CẦN NẮM ĐƯỢC
Các bước trong quá trình thực hiện một giếng thăm dò bao gồm các công
tác trong phòng và hiện trường
Các phương pháp địa vật lý và vai trò của chúng trong việc lựa chọn vị trí
giếng và đánh giá vỉa


Các bước thực hiện giếng thăm dò bao gồm:
 Chọn vị trí khoan
 Thiết kế khoan
 Lựa chọn thiết bị và dàn khoan
 Đánh giá vỉa
 Kết thúc giếng

 Chọn vị trí khoan
Dùng các phương pháp khoa học gián tiếp trên nguyên tắc các loại đá có
tính chất khác nhau và sử dụng các dụng cụ đo có độ nhạy cao để xác
định các tính chất này. Các tính chất được sử dụng bao gồm:
o Từ tính
o Tỷ trọng
o Đặc tính truyền âm thanh
 Các phương pháp địa vật lý
 Trên đất liền: Theo tuần tự thăm dò từ, thăm dò trọng lực, thăm dò
địa chấn
 Trên biển: Thực hiện cả 3 phương pháp cùng lúc


 Các phương pháp địa vật lý
 Phương pháp thăm dò từ
Dùng các dụng cụ đo lực từ (từ kế) cho đi qua các diện tích nghiên
cứu để ghi nhận từ trường của vùng
 Từ trường bình thường thì đất đá đồng nhất
 Từ trường méo lệch là gặp dị thường
Hạn chế: Không phát hiện các vòm nâng hình thành nhờ các nấm
muối


THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
 Phương pháp thăm dò trọng lực
Dùng các tỷ trọng kế ghi lại sự thay đổi mật độ đất đá vùng khảo sát
 Vùng có mật độ cao sẽ cho dị thường dương, chỉ ra đới nâng do
đá móng
 Vùng có mật độ thấp sẽ cho dị thường âm, chỉ ra vòm nâng do

trụ muối
Hạn chế: Dễ nhầm lẫn trụ muối với các trầm tích khác
+
0
-

+
0
-

Dị thường dương chỉ vòm nâng do đá phún xuất nâng nên
Dị thường âm chỉ ra các vòm nâng do trụ muối xâm nhập


THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Phương pháp thăm dò Từ - Trọng lực


 Phương pháp thăm dò địa chấn
Được sử dụng nhiều nhất và cho thông tin chi tiết, chính xác
 Hoạt động dựa vào hiện tượng phản xạ sóng âm thanh của các lớp
đất đá
 Vỉa càng nông tín hiệu âm thanh được thu càng sớm
 Tín hiệu âm thanh thu được được chuyển thành tín hiệu điện và
được khuếch đại để lập mặt cắt địa chất


 Phương pháp thăm dò địa chấn

 Thiết kế khoan: Là công việc đầu tiên,
được thực hiện dựa trên tài liệu địa chất và
mục tiêu của công tác thăm dò
 Tài liệu địa chất
Chỉ có tài liệu dự báo, còn gọi là cột địa tầng
dự kiến, thể hiện sự sắp xếp các tầng đá,
mỗi tầng có các thông tin dự báo khác
nhau:
 Loại đá, thạch học, phá hủy kiến tạo
 Mức độ rắn chắc
 Áp suất vỉa và nứt vỡ vỉa
 Chế độ nhiệt
Để có mặt cắt dự kiến:
 Nghiên cứu địa chất bề mặt
 Nghiên cứu địa vật lý
 Tài liệu các giếng vùng kế cận hoặc có
cấu trúc tương tự


 Tài liệu địa chất
 Mức độ rắn chắc
pz = pro + pf
 Áp suất vỉa và nứt vỡ vỉa
Áp suất vỉa căn cứ vào áp suất của nước
pn = pf + (1/2 ÷ 1/3)pr
 Các dị thường áp suất xác định căn cứ vào kiến tạo, phản ứng hóa học,
sự biến dạng của đất đá


 Thiết kế khoan

 Chương trình dung dịch khoan
Dung dịch khoan còn gọi là chất lưu khoan, là dạng huyền phù, gồm:
 Môi trường phân tán là nước hoặc dầu
 Pha phân tán là sét hoặc polime (chất tạo cấu trúc)
 Hóa chất hòa tan (hóa phẩm)
Yêu cầu cơ bản về dung dịch
 Không tạo ra phản ứng hóa lý với các tầng đất đá (dung dịch ức chế)
 Tạo sự ổn định tạm thời vách giếng khoan do tỷ trọng dung dịch quyết định
(tạo áp suất lên thành lỗ khoan, không cho chất lưu vỉa xâm nhập...)
pwl = zd2
Yêu cầu đối với pwl
pf < pwl < pn
Nếu
 pf = pwl Khoan cân bằng
 pf > pwl Khoan dưới cân bằng

d2 < 1 (dung dịch nhẹ)

d2 = 1,1 ÷ 1,5 (dung dịch bình thường)


 Thiết kế khoan
 Lập cấu trúc giếng, bao gồm:
 Xác định số lượng cột ống và chiều sâu thả
 Tính toán bền cho mỗi cột ống (chọn bề dày, mác thép) căn cứ vào
trạng thái ứng suất
 Kéo, nén do trọng lượng bản thân ống sinh ra
 Áp suất ngoài do áp lực vỉa, đất đá hoặc xi măng trám
 Áp suất trong do lực ép của máy bơm (khi bơm ép), áp lực vỉa
(dòng sản phẩm)

PN, PT

k , n

ln

L

l3
l2

H

Giá trị kéo, nén

H

Giá trị áp suất
ngoài và trong

l1

Kết quả tính toán


 Lập cấu trúc giếng
 Trám xi măng
Là loại xi măng chuyên dụng, có phụ gia và các hóa phẩm, tỷ lệ nước/xi măng
khoảng 0,4 ÷ 0,6
 Cột ống dẫn hướng bắt buộc phải trám toàn bộ chiều dài

 Tính toán khối lượng (vữa xi măng, dung dịch ép, lượng nước, xi măng
khô căn cứ vào chiều cao và bề dày
 Tính toán tốc độ bơm, thời gian bơm và áp suất bơm


V dx   Dlk2  Dn2  H 1   Dtt2  Dn2  H 2  Dt2 h
4





H2

H
Hc

H1

h


 Thiết kế khoan
 Chọn choòng khoan (lưỡi khoan)
 Đường kính chọn từ cấu trúc giếng
 Mã hiệu chọn theo độ cứng, dẻo, mài mòn và mức độ tiêu hao/mét
khoan

Mềm, dẻo

Cứng


 Chọn choòng khoan (lưỡi khoan)
 Lập chế độ làm việc cho choòng (P, n, Q)
 P  Stx’k
 n: Đất đá mềm, dẻo, mài mòn sử dụng n thấp; Cứng dòn dùng n lớn
 Q = FlVl (Vl = 1 ÷ 1,5m/s)
 Vj = 80 ÷ 120m/s (Choòng có vòi phun thủy lực)


 k , n
x
 Thiết kế khoan
 Chọn cần khoan
Cột cần khoan gồm 2 phần:
 Phần trên cần khoan thông thường có
nhiệm vụ truyền mô men và dẫn chất
lòng
 Phần dưới cần nặng có nhiệm vụ truyền
tải trọng P cho mũi khoan và giữ hướng
cho giếng
H
H
lcn = (1,25 ÷ 1,85)P/qcn
 Chịu tải cột cần khoan phức tạp chịu kéo, nén, xoắn, uốn
nên khi thiết kế phải được kiểm toán theo thuyết bền 3
 Bên trên: Kiểm toán xoắn + kéo
 Bên dưới: Kiểm toán xoắn, nén, uốn dọc
 Các phần không thẳng kiểm toán uốn ngang

 Lựa chọn thiết bị và dàn
 Công suất thiết bị
Được xác định trên cơ sở sức nâng của tời tháp:
Qmax = Q(1- d/t)K
trong đó
d- Tỷ trọng của chất lưu khoan (dung dịch)
t- Tỷ trọng của thép
K- Hệ số đề cập đến kẹt cần
Q- Trọng lượng cột cần lớn nhất (Qcmax) hoặc trọng lượng cột ống lớn
nhất (Qômax) trong điều kiện không khí


 Lựa chọn thiết bị và dàn
 Chọn dàn
 Khoan trên bờ
Đối với khoan thăm dò chọn loại có tính cơ động, ưu tiên theo thứ
tự: tự hành, bán tự hành, tĩnh tại (tháo lắp nhanh)
 Khoan trên biển
Chủ yếu dùng các dàn chìm, việc lựa chọn căn cứ vào:
 Chiều sâu nước biển
 Khả năng mang tải
 Điều kiện khí hậu, môi trường
 Tĩnh sẵn sàng


 Đánh giá vỉa
Được thực hiện sau khi phát hiện ra các tích tụ HC nhằm xác định khả năng
công nghiệp của các tích tụ, đánh giá bằng 3 phương pháp:

 Nghiên cứu địa chất
 Địa vật lý giếng khoan
 Nghiên cứu thủy động
 Khai thác thử




 Đánh giá vỉa
 Đo địa vật lý giếng khoan


 Đo địa vật lý giếng khoan
Các phương pháp đo phổ biến:
 Phương pháp phóng xạ: , , 
 Phương pháp điện: Điện trở, điện thế tự nhiên
 Phương pháp âm: Đo tính chất truyền sóng
Các thông tin thu được sau khi xử lý số liệu đo:
 Tính di dưỡng: Độ rỗng (phương pháp Gama, phương pháp âm; Độ
thấm (phương pháp điện)
 Thành phần thạch học (phương pháp Gama tự nhiên)
 Độ bão hòa dầu (phương pháp Nơtron); Độ bão hòa nước (phương pháp
điện trở)
 Danh giới các tầng; Mặt tiếp xúc dầu-nước, dầu-khí (phương pháp điện
trở)
 Bức tranh về nứt nẻ, uốn nếp, đứt gãy (Camera)
 Xác định đường kính lỗ khoan