KHẢO SÁT ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HOÀN THIỆN GIẾNG THÔNG MINH VỚI THIẾT BỊ KIỂM SOÁT DÒNG CHO GIẾNG ĐA NHÁNH 1P

 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ
BỘ MÔN KHOAN VÀ KHAI THÁC DẦU KHÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HOÀN THIỆN GIẾNG
THÔNG MINH VỚI THIẾT BỊ KIỂM SOÁT DÒNG CHO
GIẾNG ĐA NHÁNH 1P
INTELLIGENT WELL COMPLETION: APPLICATION OF
INFLOW CONTROL DEVICES FOR MULTILATERAL WELL
1P

GVHD : TS. MAI CAO LÂN
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 1411569

TP.HCM, THÁNG 6 - 2018


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Số: ……../ĐHBK – ĐT

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
KHOA
: KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT & DẦU KHÍ
BỘ MÔN
: KHOAN – KHAI THÁC DẦU KHÍ
HỌ VÀ TÊN : TRẦN MẠNH HÙNG
NGÀNH
: KHOAN – KHAI THÁC DẦU KHÍ
1. Đề tài luận văn:

MSSV
LỚP

: 1411569
: DC14KK

KHẢO SÁT ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HOÀN THIỆN GIẾNG
THÔNG MINH VỚI THIẾT BỊ KIỂM SOÁT DÒNG CHO GIẾNG
ĐA NHÁNH 1P
INTELLIGENT WELL COMPLETION: APPLICATION OF
INFLOW CONTROL DEVICES FOR MULTILATERAL WELL 1P
2. Nhiệm vụ của luận văn:
 Hệ thống hóa nền tảng lý thuyết về hoàn thiện giếng nói chung so với các giếng đƣợc áp
dụng kỹ thuật hoàn thiện giếng thông minh nói riêng
 Khảo sát các tổ hợp thiết bị hoàn thiện giếng thông minh hiện đang đƣợc sử dụng rộng rãi
trên thế giới
 Tổng hợp nguyên lý làm việc, những đặc tính kỹ thuật và cơ sở thiết kế thiết bị cản dòng
ICD, khoảng cô lập cho giếng
 Đƣa ra quy trình thiết kế cơ bản đồng thời khảo sát độ bền hoạt động thiết bị ICD cho giếng

hoàn thiện đặc biệt ở môi trƣờng bất đồng nhất hay giếng ngang gặp sự cố hiệu ứng heel –
toe
3. Ngày giao nhiệm vụ luận văn:
4. Ngày hoàn thành luận văn:
5. Họ tên ngƣời hƣớng dẫn:
TS. Mai Cao Lân
Nội dung và yêu cầu LVTN đã thông qua Bộ môn khoan – Khai Thác Dầu Khí thuộc Khoa Kỹ
Thuật Địa Chất & Dầu Khí.
Ngày ….….tháng ….….năm 2018
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHÍNH
(ký và ghi rõ họ tên)
(ký và ghi rõ họ tên)

PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN
Ngƣời duyệt (chấm sơ bộ):…………………………………
Đơn vị:……………………………………………………...
Ngày bảo vệ:………………………………………………..
Điểm tổng kết:………………………………………………
Nơi lƣu trữ luận văn:………………………………………..


LỜI CẢM ƠN

TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô trong Khoa Kỹ Thuật Địa Chất và Dầu Khí
đặc biệt nhất là các thầy cô bộ môn Bộ môn khoan – Khai Thác Dầu Khí đã tận tình

hƣớng dẫn, giúp đỡ em trong quá trình làm luận văn
Luận văn đƣợc hoàn thành dƣới sự hƣớng dẫn của: Thầy TS. Mai Cao Lân, giảng viên
Bộ môn khoan – Khai Thác Dầu Khí, Khoa Kỹ Thuật Địa Chất và Dầu Khí

Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy TS. Mai Cao Lân đã dành công sức, thời gian hết
lòng hƣớng dẫn tận tình, chu đáo trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp
Em cũng xin cảm ơn chị Nguyễn Thị Hoài Vy từ công ty PVD Baker Hughes đã nhiệt
tình hƣớng dẫn và cung cấp cho em những kiến thức và kinh nghiệm quý báu về các
thiết bị hoàn thiện giếng thông minh của công ty
Trong quá trình làm luận văn, mặc dù đã cố gắng, song chắc chắn vẫn còn nhiều thiếu
sót. Em mong nhận đƣợc nhiều sự góp ý, ý kiến để luận văn đƣợc hoàn thiện, chỉnh
chu hơn
Em xin trân trọng cảm ơn.

Xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện

Trần Mạnh Hùng

i


TÓM TẮT LUẬN VĂN

TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Công nghệ khoan ngang và đa nhánh vƣơn xa đang đƣợc phát triển mạnh mẽ trên thế
giới với những ƣu điểm nhƣ tăng diện tích tiếp xúc giếng với vỉa, tận thu sản phẩm

trong vỉa ở xa, hiệu quả thu hồi cao đặc biệt khi kết hợp khai thác đồng thời sản phẩm.
Tuy nhiên các giếng này thƣờng gặp những vấn đề đặc trƣng nhƣ sự sụt áp mạnh dọc
theo thân ngang của giếng (heel – toe effect) dẫn đến hiện tƣợng lƣu lƣợng xâm nhập
mất cân bằng dọc thành giếng. Đây là nguyên nhân trực tiếp làm lệch đáng kể ranh
giới giữa dầu – nƣớc, dầu – khí song song với thành giếng ngang. Vấn đề này có thể
đƣợc cải thiện nhờ công nghệ kiểm soát dòng cân bằng dựa trên nền tảng của hoàn
thiện giếng thông minh
Hiện nay một số mỏ ở Việt Nam đã ứng dụng công nghệ hoàn thiện giếng thông minh
với van kiểm soát dòng (Inflow Control Valves, ICV). Tuy nhiên độ tin cậy của van
chƣa cao, khả năng hoạt động còn hạn chế trong môi trƣờng khắc nghiệt nên thƣờng
xuyên gặp sự cố. Bên cạnh đó, công nghệ hoàn thiện giếng thông minh đặc biệt với
tính năng kiểm soát dòng nhƣ (Autonomous) Inflow Control Devices – (A) ICD vẫn
còn khá mới mẻ ở Việt Nam
Chính vì vậy mà đề tài “Khảo sát ứng dụng công nghệ hoàn thiện giếng thông minh
với thiết bị kiểm soát dòng cho giếng đa nhánh 1P” đƣợc chọn để nghiên cứu trong
luận văn này
Luận văn gồm các phần chính sau đây 3 nội dung chính:
Chƣơng 1: Chƣơng đầu tiên trình bày tổng quát về nền tảng hoàn thiện giếng với khái
niệm, phân loại và chức năng. Khái quát về hệ thống các thiết bị khai thác, phân loại
hoàn thiện theo số lƣợng ống khai thác và phƣơng thức khai thác cho những vỉa đa
tầng. Giới thiệu công nghệ hoàn thiện giếng thông minh điển hình đồng thời cập nhật
công nghệ và dòng sản phẩm mới nhất đƣợc cung cấp bởi các công ty dịch vụ. Thông
qua đó ta có cái nhìn tổng quan cho những tính năng hoàn thiện thông minh cải tiến về
mặt công nghệ tại thiết bị hoàn thiện dƣới đó là giám sát, kiểm soát cho từng khoảng
vỉa
Chƣơng 2: Đi sâu vào kỹ thuật kiểm soát dòng của công nghệ hoàn thiện giếng thông
minh. Khảo sát các nguyên lý kiểm soát, các cơ chế, quy trình hoạt động tƣơng ứng
ii

TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

TÓM TẮT LUẬN VĂN

với từng đối tƣợng nghiên cứu. Tiếp tục khảo sát vào kiểm soát dòng với các thiết bị
kiểm soát dòng thụ động, chủ động, van kiểm soát dòng cùng các hệ thống cảm biến
và packer. Từ đó hƣớng đến cơ sở lựa chọn loại kiểm soát dòng phổ biến theo những
công trình nghiên cứu quốc tế. Khảo sát lựa chọn loại thiết bị kiểm soát dòng thụ động
(hay còn gọi thiết bị kiểm soát dòng cân bằng) nhằm kiểm soát cân bằng lƣu lƣợng
dọc thành giếng và thông số khoảng cô lập vành xuyến tối ƣu. Quy trình mô phỏng và
thiết kế số lƣợng thiết bị kiểm soát dòng thụ động
Chƣơng 3: Với một cấu hình giếng đa nhánh 1P, em sẽ đƣa ra quy trình nhằm dự báo
khả năng khai thác cũng nhƣ đề ra giải pháp khắc phục hiện tƣợng mất cân bằng lƣu
lƣợng dọc thành giếng do một số yếu tố gây ra. Từ đó chủ động thiết kế dựa trên một
trong số những thiết bị, cơ sở kiểm soát dòng cân bằng đã đƣợc khảo sát ở trên. Cụ thể
công việc gồm ba giai đoạn chính: Giai đoạn một là dự báo độ phân bố lƣu lƣợng mất
cân bằng dọc thành giếng, giai đoạn hai là từ vấn đề đặt ra sẽ đánh giá và thực hiện
phƣơng án kiểm soát dòng cùng hệ thống ngăn cách tầng vỉa cho giếng nhánh 1P.
Cuối cùng là giai đoạn kiểm định bền cho phép cho bộ thiết bị mới đồng thời điều
chỉnh thông số thiết kế khi chƣa đạt yêu cầu cũng nhƣ đƣa ra giải pháp cho việc ổn
định thành hệ bằng các mô hình hoàn thiện kiểm soát cát
Kết luận kiến nghị
Chƣơng này đánh giá về việc đã hoàn thành mục tiêu và nhiệm vụ ban đầu mà luận
văn đề ra. Hƣớng phát triển đề tài về mặt ứng dụng phần mềm và lập trình nhƣ là một
phƣơng pháp xây dựng mô hình khai thác gắn liền với chức năng của ICD nhằm nâng
cao tính hiệu quả trong mục tiêu thiết kế thiết bị kiểm soát dòng phù hợp. Cũng nhƣ đi
sâu khảo sát đối tƣợng thiết bị kiểm soát dòng tự điều tiết, van kiểm soát dòng nhằm
mở rộng triển vọng ứng dụng công nghệ kiểm soát dòng cho các dự án mỏ của Việt
Nam trong tƣơng lai.

iii


TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

MỤC LỤC

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. i
TÓM TẮT LUẬN VĂN ................................................................................................. ii
MỤC LỤC ...................................................................................................................... iv
DANH SÁCH HÌNH VẼ .............................................................................................. vii
DANH SÁCH BẢNG BIỂU ........................................................................................... x
DANH SÁCH KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT ..................................................................... xi
DANH SÁCH THUẬT NGỮ ....................................................................................... xii
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... xiv
1. Tính cấp thiết của đề tài ..................................................................................... xiv
2. Mục đích của luận văn ....................................................................................... xiv
3. Nhiệm vụ của luận văn ....................................................................................... xv
4. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................... xv
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ............................................................................ xv
6. Tổng quan tình hình nghiên cứu ........................................................................ xvi
6.1.

Nƣớc ngoài ..................................................................................................... xvi

6.2.

Trong nƣớc ................................................................................................... xviii

CHƢƠNG 1. NỀN TẢNG VỀ HOÀN THIỆN GIẾNG THÔNG MINH ...................... 1
1.1.

Tổng quan về hoàn thiện giếng ......................................................................... 1

1.2

Hoàn thiện giếng truyền thống .......................................................................... 3

1.2.1

Các thiết bị hoàn thiện giếng truyền thống .................................................4

1.2.2

Phƣơng thức khai thác và lƣợng ống khai thác cho hoàn thiện giếng ........7

1.3

Tổng quan về công nghệ hoàn thiện giếng thông minh .................................... 8

1.3.1

Các cụm thiết bị hoàn thiện dƣới (lower completion) điển hình ................9

1.3.2

Hệ thống giám sát lòng giếng ...................................................................11

iv


TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

MỤC LỤC

1.3.3

Hệ thống điều khiển lòng giếng ................................................................14

1.3.4

Hệ thống ngăn cách khoảng không vành xuyến, tầng sản phẩm ..............20

1.3.5

Các thiết bị ngăn cách tầng sản phẩm của các công ty dịch vụ ................21

1.3.6

So sánh hoàn thiện giếng thông minh với truyền thống ...........................22

CHƢƠNG 2. KỸ THUẬT KIỂM SOÁT DÒNG ......................................................... 25
2.1

Nguyên lý kiểm soát dòng ............................................................................... 25

2.2

Cơ chế, quy trình hoạt động kiểm soát dòng ................................................... 26

2.2.1

Cơ chế và quy tình thiết kế kiểm soát dòng phản ứng (Reactive) ............26

2.2.2

Cơ chế kiểm soát dòng chủ động (proactive) ...........................................27

2.2.3

Cơ chế và quy trình làm việc kiểm soát dòng thụ động ...........................27

2.3

Cụm các thiết bị kiểm soát dòng ..................................................................... 28

2.3.1

Van kiểm soát dòng ICV ..........................................................................28

2.3.2

Thiết bị điều khiển dòng vào (Inflow control devices – ICD)..................31

2.3.3

Thiết bị kiểm soát dòng vào tự điều tiết (Autonomous Inflow Control

Device - AICD) ......................................................................................................35
2.3.4

Packers ......................................................................................................37

2.3.5

Hệ thống cảm biến ....................................................................................39

2.4

Nguyên tắc lựa chọn thiết bị ............................................................................ 43

2.4.1

Lựa chọn loại kiểm soát dòng cho hoàn thiện giếng thông minh .............43

2.4.2

Lựa chọn thiết bị kiểm soát dòng thụ động (cân bằng) ............................50

2.4.3

Lựa chọn thông số thiết kế khoảng cô lập vành xuyến với packer...........54

CHƢƠNG 3. THIẾT KẾ THIẾT BỊ KIỂM SOÁT DÒNG LOẠI LỖ DẪN CHO
GIẾNG KHOAN ĐA NHÁNH 1P ............................................................................... 57
3.1

Tổng quan về giếng đa nhánh 1P .................................................................... 57

3.2

Yêu cầu thiết kế ............................................................................................... 58

3.3

Số liệu đầu vào ................................................................................................ 59
v


TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

3.4

MỤC LỤC

Quy trình thiết kế thiết bị kiểm soát dòng loại lỗ dẫn cho giếng đa nhánh 1P 60

3.4.1

Thu thập dữ liệu từ mỗi nhánh giếng ........................................................60

3.4.2

Phân tích số liệu đầu vào để dự báo khai thác ..........................................61

3.4.3

Đánh giá hiện trạng dự báo và lựa chọn phƣơng án thiết kế ....................66

3.4.4

Phân tích thiết kế đƣờng kính lỗ dẫn dòng tƣơng đƣơng .........................66

3.4.5

Tính toán kính cỡ lỗ dẫn dòng thiết bị ICD theo mô hình thủy lực .........69

3.4.6

Đánh giá kết quả thiết kế thiết bị ICD lỗ dẫn dòng ..................................71

3.5

Khảo sát dự báo khả năng khai thác giếng 1P trƣớc khi thiết kế .................... 71

3.6

Phƣơng án thiết kế kích cỡ lỗ dẫn dòng tƣơng đƣơng .................................... 74

3.7

Phân tích thiết kế đƣờng kính lỗ dẫn dòng tƣơng đƣơng ................................ 74

3.7.1

Thiết kế kích cỡ lỗ dẫn dòng tƣơng đƣơng cho nhánh giếng đứng ..........74

3.7.2

Thiết kế kích cỡ lỗ dẫn dòng tƣơng đƣơng cho nhánh giếng ngang ........79

3.8

Tính toán kính cỡ lỗ dẫn dòng của thiết bị ICD cho từng nhánh giếng .......... 82

3.8.1

Tính toán kính cỡ lỗ dẫn dòng thiết bị ICD cho nhánh giếng đứng .........82

3.8.2

Tính toán kính cỡ lỗ dẫn dòng thiết bị ICD cho nhánh giếng ngang .......85

3.9

Đánh giá kết quả thiết kế ICD loại lỗ dẫn dòng cho từng nhánh giếng .......... 88

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................... 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................. 92

vi


TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

DANH SÁCH HÌNH VẼ

DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1: Phân loại hệ thống hoàn thiện trên và dƣới của giếng điển hình [2] ..............2
Hình 1.2 Các giai đoạn thiết kế của kỹ sƣ hoàn thiện giếng ...........................................3
Hình 1.3 Sơ đồ giếng cơ bản và các bộ phận chính ........................................................4
Hình 1.4 (a) Phƣơng thức khai thác đơn tầng (b) Phƣơng thức khai thác gộp dòng về
cùng một chuỗi ống [3] ...................................................................................................7
Hình 1.5 (a) Kiểu hoàn thiện loại một ống trung tâm (b) kiểu hoàn thiện loại hai chuỗi
ống [3] .............................................................................................................................8
Hình 1.6 Cụm thiết bị hoàn thiện dƣới tiêu biểu [6] .....................................................11
Hình 1.7 Hệ thống giám soát giếng điển hình [7] .........................................................11
Hình 1.8 Cảm biến quang của Baker Hughes và cảm biến quang đo áp suất, nhiệt độ
cao của Schlumberger [9]..............................................................................................14
Hình 1.9 Sơ đồ giếng đa nhánh với tính năng kiểm soát dòng từng nhánh ..................15
Hình 1.10 (a) Hiệu ứng heel – toe gây ra hiện tƣợng hình thành lƣỡi nƣớc (màu xanh
lam) và lƣỡi khí (màu đỏ) vào cuối vòng đời của vỉa (b) Hiệu quả trong quá trình khai
thác của phân đoạn giếng ngang khi sử dụng ICD cho từng vùng sản phẩm. Giúp
dƣớng dòng chảy cân bằng qua từng phân đoạn và giảm thiểu ngập nƣớc, khí [10] ...16
Hình 1.11 Làm sạch đoạn đáy giếng hiệu quả khi ứng dụng ICD [11] ........................17
Hình 1.12 Van kiểm soát dòng (ICV) của Halliburton [13] và Schlumberger [9] .......19
Hình 1.13 AICD Baker Hughes bên trái và AICD Halliburton bên phải [14] ............20
Hình 1.14 (a) Sản phẩm packer của Baker Hughes (b) Sản phẩm packer của
Schlumberger [9] [15] ...................................................................................................22
Hình 1.15 So sánh hoàn thiện giếng thông thƣờng với hoàn thiện giếng truyền thống
[16] ................................................................................................................................23
Hình 2.1 (a) Giếng ngang gặp hiệu ứng heel – toe (b) Xử lý kiểm soát dòng với ICD
[17] ................................................................................................................................25

vii

TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 2.2 (a) Giếng ngang đi qua vỉa đa độ thấm (b) Xử lý kiểm soát dòng với ICD
[17] ................................................................................................................................26
Hình 2.3 Sơ đồ công việc cho mô hình phản ứng [18] .................................................27
Hình 2.4 Sơ đồ công việc cho mô hình chủ động [18] .................................................27
Hình 2.5 Các cơ cấu hoạt động và hình dạng van [1] ...................................................29
Hình 2.6 (a) Đƣờng dẫn đa thủy lực kiểm soát cửa trƣợt (b) Đƣờng đẫn đa thủy lực
tích hợp [1] ....................................................................................................................30
Hình 2.7 Van điều khiển dòng chảy thế hệ thứ nhất [21] .............................................30
Hình 2.8 (a) Cơ cấu liên kết các bộ phận trong van thế hệ đầu tiên và (b) Cơ cấu liên
kết các bộ phận làm kín trong van thế hệ thứ 2 [21] .....................................................31
Hình 2.9 ICD loại lỗ dẫn dòng và kích cỡ của nó [23] .................................................32
Hình 2.10 ICD loại kênh dẫn xoắn ốc [22] ...................................................................34
Hình 2.11 ICD loại ống dẫn dòng [22] .........................................................................35
Hình 2.12 ICD loại hỗn hợp kết hợp giữa kênh dẫn và lỗ dẫn dòng [22].....................35
Hình 2.13 Kết quả thí nghiệm cho thấy dòng khí và dòng dầu đi qua ICD và AICD đối
với mỗi 100 m chiều dài của vỉa với những khoảng chênh áp khác nhau [24] ............36
Hình 2.14 Kích thƣớc của một AICD với 1 đồng xu (dƣới) và vị trí lắp đặt tƣơng ứng
(trên) [24] ......................................................................................................................37
Hình 2.15 Mô tả cấu tạo cơ bản thiết bị [24] ................................................................37
Hình 2.16 Cấu tạo một packer dãn nở tiêu biểu [25] ....................................................38
Hình 2.17 Lắp đặt cảm biến và đầu nối cáp [1] ............................................................39
Hình 2.18 Cấu tạo một PDG điển hình của sclumberger [26] ......................................41
Hình 2.19 Cơ chế hoạt động của sợi quang cảm biến [7] .............................................42

Hình 2.20 Ảnh hƣởng độ nhớt tới hoạt động kiểm soát AICD .....................................44
Hình 2.21 Phân loại ICD theo cách thức kiểm soát chính [22] ....................................51
Hình 2.22 Hiệu suất dòng chảy qua ICD .....................................................................54
viii


TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 2.23 Sơ đồ hoàn thiện giếng với khoảng ngăn cách tầng tối ƣu cho giếng ngang
[22] ................................................................................................................................55
Hình 3.1 Sơ đồ mô hình hoàn thiện giếng đa nhánh 1P với nhánh ngang và thân chính
đứng chính .....................................................................................................................58
Hình 3.2 Quy trình thiết kế thiết bị ICD loại lỗ dẫn dòng cho mỗi nhánh giếng .........60
Hình 3.3 Quy trình dự báo lƣu lƣợng khai thác cho từng phân đoạn giếng ngang .......62
Hình 3.4 Đồ thị IPR của 2 tầng và IPR tổng .................................................................72
Hình 3.5 Đồ thị thể hiện sụt áp dọc thành giếng thông qua 35 phân đoạn và độ phân bố
lƣu lƣợng xâm nhập, cân bằng cho giếng .....................................................................73
Hình 3.6 Đồ thị ứng với từng mức Pwf và độ giảm tiết diện ICD thì lƣu lƣợng giảm ở
cả hai vùng ....................................................................................................................77
Hình 3.7 Đồ thị thể hiện độ biến thiên chỉ số khai thác vùng thấm thấp đạt cực đại Pwf
= 2974 psia ....................................................................................................................77
Hình 3.8 Đồ thị thể hiện sụt áp của vùng thấm cao khi lắp đặt thiết bị kiểm soát dòng
.......................................................................................................................................79
Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn số lần lặp các kích cỡ ICD đơn ảnh hƣởng tới độ biến thiên
chỉ số khai thác giếng ngang .........................................................................................81
Hình 3.10 Đồ thị lƣu lƣợng dọc thành giếng sau khi thiết kế ICD tƣơng đƣơng .........82
Hình 3.11 Đồ thị thể hiện mức lƣu lƣợng khi đã tính toán đƣờng kính lỗ dẫn dòng so

với lƣu lƣợng xâm nhập ban đầu và mức lƣu lƣợng cân bằng dọc thành giếng ...........89

ix


TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 So sánh các dòng sản phẩm và thông số các cảm biến điển hình của giếng
của các công ty ..............................................................................................................13
Bảng 1.2 So sánh chung các sản phẩm van kiểm soát dòng của công ty dịch vụ.........18
Bảng 1.3 So sánh các dòng sản phẩm thiết bị kiểm soát dòng của các công ty dịch vụ
.......................................................................................................................................19
Bảng 1.4 So sánh các dòng sản phẩm packer của các công ty dịch vụ .........................21
Bảng 1.5 So sánh những ứng dụng tiêu biểu các hoàn thiện giếng ..............................24
Bảng 2.1 So sánh chức năng chính khác nhau giữa ICD và ICV .................................43
Bảng 2.2 Sàng lọc, lựa chọn loại kiểm soát dòng tƣơng thích [27] ..............................50
Bảng 2.3 So sánh tổng quan các loại ICD đƣợc thƣờng đƣợc sử dụng [22] ................52
Bảng 3.1 Tổng quan số liệu vỉa.....................................................................................59
Bảng 3.2 Tổng quan số liệu giếng.................................................................................59
Bảng 3.3 Lƣu lƣợng tính toán tại mỗi tầng sau khi đã thiết kế kích cỡ ICD tƣơng
đƣơng.............................................................................................................................76
Bảng 3.4 Kết quả lƣu lƣợng qua mỗi phân đoạn ..........................................................81
Bảng 3.5 Kết quả sụt áp lần lƣợt tại các phân đoạn với

...................85

Bảng 3.6 Kết quả vận tốc dòng chảy thông qua lỗ dẫn dòng trƣớc và sau khi thiết kế
lại ...................................................................................................................................87

x


TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

DANH SÁCH KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT

DANH SÁCH KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Ý nghĩa

HTG

Hoàn thiện giếng

OKT

Ống khai thác

ICD

Inflow control device: Thiết bị kiểm soát dòng

AICD

Autonomous inflow control devide: Thiết bị kiểm
soát dòng tự điều tiết

(A)ICD

(Autonomous) Inflow control device

ICV

Inflow control valve: Van kiểm soát dòng

HVICD

High velocity inflow control device: Thiết bị kiếm
soát dòng vận tốc cao

LVICD

Low velocity inflow control device: Thiết bị kiểm
soát dòng vận tốc thấp

KKVX

Khoảng không vành xuyến

PDG

Permanent downhole gauge: Cảm biến giám sát
thƣờng trực đáy giếng

MTM

Metal to metal: Sự tiếp xúc giữa hai bề mặt kim loại

IWC

Intelligent well completion: Hoàn thiện giếng thông
minh

N/A

Không có giá trị có sẵn

ID

Đƣờng kính trong

OD

Đƣờng kính ngoài

WC

Tỷ số nƣớc trong hỗn hợp lỏng

DTS

Distributed temperature sensing: Tính năng đo phân
tán nhiệt độ dọc thân giếng

SAS

Standalone screen: Lƣới lọc đơn
xi


TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

DANH SÁCH THUẬT NGỮ

DANH SÁCH THUẬT NGỮ
Thuật ngữ

Ý nghĩa

Intelligent well completion

Hoàn thiện giếng thông minh

Upper completion system

Hệ thống hoàn thiện giếng trên

Lower completion system

Hệ thống hoàn thiện giếng dƣới

Multilateral well

Giếng khoan đa nhánh

Heel – toe

Hiệu ứng gốc ngọn là hiệu ứng mà áp suất ở ngọn (toe)
lệch đi so với áp suất tại gốc (heel) của giếng nhánh

Cross – flow

Là hiện tƣợng mà lƣu chất đi ở khoảng không vành
xuyến từ vỉa có áp suất cao và xâm nhập vào nơi vỉa có
áp suất thấp

Variable permeability
Water/gas breakthrough

Vỉa có hệ số thấm khác nhau
Là việc hình thành lƣỡi nƣớc, khí khi lƣu lƣợng khai
thác dọc thành giếng mất cân bằng thƣờng hình thành
ở heel

Flow control

Là tính năng kiểm soát dòng chảy bao gồm nhiều cơ
chế

Reactive strategy

Là chiến lƣợc phản ứng hoạt động đƣa ra nhằm chống
lại với tác nhân gây ra tác động

Proactive strategy

Chiến lƣợc chủ động hoạt động đƣa ra nhằm tác động
tới đối tƣợng ta quan tâm

Downhole monitoring

Là tính năng giám soát dòng chảy ở đáy giếng

xii


TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

DANH SÁCH THUẬT NGỮ

xiii


MỞ ĐẦU

TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trên thế giới hiện nay đã phát triển công nghệ khoan giếng ngang, giếng vƣơn xa và
hoàn thiện giếng với tính năng giám sát, kiểm soát linh hoạt thông qua van hoạt động

trong từng khoảng vỉa khai thác. Hoàn thiện giếng này đƣợc gọi là hoàn thiện giếng
thông minh đƣợc chứng minh rằng ƣu việt trong công tác quản lý vỉa và giảm thiểu rủi
ro tình trạng ngập hay hình thành lƣỡi nƣớc, khí
Việc áp dụng tính năng kiểm soát dòng cân bằng với thiết bị kiểm soát dòng cân bằng
(ICD) tác động trực tiếp tới độ phân bố lƣu lƣợng dọc thành giếng và làm những giếng
ngang hay vƣơn xa hoạt động hiệu quả. Trong đó có thể kể đến các khu vực Tây Phi
nhƣ Lybia, Trung Đông, Na-Uy, Brazil, Australia ở khu vực Đông Nam Á một số
công trình nghiên cứu trong khu vực nhƣ ở Malaysia, Indonesia. Ở Việt Nam một số
mỏ đã ứng dụng công nghệ hoàn thiện giám sát, kiểm soát ở các mỏ nhƣ Hoàng Long,
JVPC, Cửu Long JOC, PremierOil tuy nhiên một số khảo sát cho thấy khả năng hoạt
động đặc biệt là van kiểm soát dòng (ICV) còn hạn chế trong môi trƣờng khắc nghiệt
song song với đó nhiều công trình nghiên cứu nội bộ khó tiếp cận hoặc cũng chƣa
đƣợc đi sâu khảo sát. Nhằm mục đích thiết kế thiết bị kiểm soát dòng cân bằng dựa
trên nền tảng công nghệ hoàn thiện giếng thông minh khá mới vào Việt Nam là rất cần
thiết. Khảo sát về công nghệ mới này là đề tài hầu nhƣ chƣa từng đƣợc nghiên cứu
trƣớc đây ở khoa. Do đó để đi sâu nghiên cứu tiếp cận thiết kế tính năng kiểm soát
dòng cân bằng trên nền tảng hoàn thiện giếng thông minh mà đề tài: “KHẢO SÁT
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HOÀN THIỆN GIẾNG THÔNG MINH VỚI
THIẾT BỊ KIỂM SOÁT DÒNG CHO GIẾNG ĐA NHÁNH 1P” đƣợc chọn để
nghiên cứu trong luận văn này
2. Mục đích của luận văn
-

Khảo sát khả năng ứng dụng công nghệ hoàn thiện giếng thông minh cho giếng
đa nhánh hay vùng đa độ thấm

-

Thực hiện quy trình thiết kế cơ bản thiết bị kiểm soát dòng đáy giếng ICD hạn
chế dòng vào ở vỉa thấm cao và kích thích dòng vào ở vỉa thấm thấp cũng nhƣ

xử lý hiệu ứng heel – toe ở nhánh giếng ngang
xiv


TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

MỞ ĐẦU

3. Nhiệm vụ của luận văn
-

Hệ thống hóa nền tảng lý thuyết về hoàn thiện giếng nói chung so với các giếng
đƣợc áp dụng kỹ thuật hoàn thiện giếng thông minh nói riêng

-

Khảo sát các cụm thiết bị hoàn thiện giếng thông minh hiện đang đƣợc sử dụng
rộng rãi trên thế giới

-

Tổng hợp nguyên lý làm việc, những đặc tính kỹ thuật và cơ sở thiết kế thiết bị
kiểm soát dòng ICD, khoảng cô lập cho giếng

-

Đƣa ra quy trình thiết kế cơ bản đồng thời khảo sát độ bền hoạt động thiết bị
ICD cho giếng hoàn thiện đặc biệt ở môi trƣờng bất đồng nhất hay giếng ngang
gặp sự cố hiệu ứng heel – toe

4. Phƣơng pháp nghiên cứu
-

Để đạt đƣợc mục đích nên trên cần tiến hành phân tích lý thuyết về dữ liệu liên
quan tới thiết kế của tổ hợp thiết bị điển hình nhƣ ICV, ICD, cảm biến trong
việc giám sát, kiểm soát hiện trạng khai thác

-

Sử dụng excel tính toán các thông số thiết kế của ICD dựa trên mô hình thủy lực
, kết hợp các nguyên tắc thiết kế phổ biến cho các đoạn giếng hoàn thiện vỉa đa
độ thấm, giếng ngang bị ảnh hƣởng bởi heel – toe

-

Thực hiện các quy trình tối ƣu thông số hoạt động với kích cỡ đặc trƣng dựa
trên việc tính toán kích cỡ và đánh giá. Từ việc khảo sát các công trình nghiên
cứu liên quan

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học
Cung cấp cơ sở tổng quát cho việc lựa chọn và lợi ích về việc áp dụng loại mô hình
hoàn thiện giếng phù hợp với điều kiện, đặc tính khu vực. Tổng hợp đặc tính kỹ thuật
các thiết bị và dựa trên những công trình nghiên cứu có liên quan trên thế giới để đƣa
ra quy thiết kế áp dụng tổng quan cho tính năng kiểm soát dòng thụ động cho giếng
mới. Đây là tài liệu kham khảo tốt cho các công trình nghiên cứu có liên quan
Ý nghĩa thực tiễn

xv

TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

MỞ ĐẦU

Kết quả nghiên cứu của luận văn là cơ sở cho việc tiếp cận thiết kế tính năng kiểm
soát dòng khai thác từ vỉa áp dụng cho giếng sau này
Điểm mới của luận văn là nghiên cứu về khả năng ứng dụng và cơ sở thực hiện dự án
công nghệ hoàn thiện giếng thông minh phù hợp với một số điều kiện. Việc thiết kế
định lƣợng các đặc tính hoạt động kỹ thuật của thiết bị đáp ứng yêu cầu giếng đƣa ra.
Khảo sát về công nghệ mới đầy triển vọng này là đề tài hầu nhƣ chƣa từng đi vào
nghiên cứu sâu tính năng kiểm soát dòng cho giếng. Do đó luận văn của em sẽ mang
lại nhiều giá trị đóng góp cho những công trình nghiên cứu ứng dụng sau này
6. Tổng quan tình hình nghiên cứu
6.1.

Nƣớc ngoài

1.

Luận án thạc sỹ Jeanette Gimre, “Efficiency of ICV/ICD systems”, University

of Stavanger, 2012
Đây là công trình nghiên cứu có nội dung chủ yếu chiến lƣợc tập trung vào bộ hoàn
thiện giếng ngang, đa tầng sản phẩm cho phép quản lý các vùng sản phẩm một cách
hiệu quả nhất. Giới thiệu các tính năng, cùng phân tích hoạt động của ICD, ICV trong
việc điều khiển dòng chảy, giúp gia tăng lƣợng dầu khai thác và giảm lƣợng ngập
nƣớc và khí đặc biệt thuận lợi đối với các giếng vƣơn xa

2.

Công trình nghiên cứu của Tommy Jokela, “Significance of inflow control

device (ICD) technology in horizontal sand screen completions” 2008
Đây là công trình nghiên cứu đi sâu nghiên cứu tổng quan và tính hiệu quả của ICD so
với phƣơng pháp thiết bị lƣới ngăn cát truyền thống. Với việc ngăn các hiện tƣợng
ngập nƣớc trong khai thác, những khu vực vùng có vết nứt hay độ thấm cao trong
hoàn thiện giếng thân trần. Kết luận công trình nghiên cứu đã việc tối ƣu hóa khai thác
thông qua việc điều kiển dòng chảy thông qua van. Từ đó hạn chế tối đa việc hình
thành lƣỡi nƣớc và ngập nƣớc cho giếng
3.

Luận án tiến sỹ Vasily Mihailovich Birchenko, “Analytical Modelling of Wells

with Inflow Control Devices”, Institute of Petroleum Engineering Heriot – Watt
University, 2010

xvi


TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

MỞ ĐẦU

Luận án đƣa ra kết quả phân tích lựa chọn giữa ICD và ICV, điều kiện áp dụng ICD,
lợi ích ICD trong hiệu ứng (heel – toe) dọc theo đoạn thân giếng ngang. Tuy nhiên
luận văn chƣa nghiên cứu trƣờng hợp dòng chảy rối ở cận đáy giếng
4.

Công trình nghiên cứu của Alkhelaiwi, “A Comprehensive Approach to the

Design of Advanced Well Completion”
Đây là luận án tiến sỹ mô tả bao quát nhất về hệ thống kiểm soát dòng cùng các
khoảng cô lập vỉa đƣợc ứng dụng trong giếng ngang và giếng vƣơn xa. Dựa trên
những công trình nghiên cứu trƣớc đó trong việc ứng dụng kiểm soát dòng tác giả đã
đƣa ra 17 điều kiện trong hoàn thiện để lựa chọn các loại van hoặc thiết bị kiểm soát
dòng. Cùng với việc ứng dụng của các thiết bị/van kiểm soát vào điều kiện phù hợp.
Đƣa ra khái niệm mô hình công thức tính sụt áp qua kích thƣớc lỗ đặc trƣng của ICD
nhằm nghiên cứu những phƣơng án thiết kế và kiểm định bền dự tính sẽ áp dụng cho
các phân đoạn dọc thành giếng. Phần cuối luận án là quy trình chung thiết kế hệ thống
hoàn thiện giếng thông minh. Tuy nhiên chƣa ứng dụng thiết kế tính toán mô hình
thủy lực cho một thiết bị kiểm soát dòng phù hợp với yêu cầu giếng đặt ra
5.

Bài báo SPE Gonzalo A. Garcia, “Identifying Well Completion Applications

for Passive Inflow Control Devices”
Bài báo đánh giá hiệu quả tính năng kiểm soát độ phân bố lƣu lƣợng cân bằng khi áp
dụng ICD đối với giếng ngang ở các thành hệ đá vôi, cát kết. Thông qua nhiều thí
nghiệm kiểm chứng đặc tính của lƣu chất để thiết kế, lựa chọn 4 loại ICD. Đồng thời
bài báo cũng đƣa ra những kết quả kiểm định độ ăn mòn. Những phƣơng pháp mô
hình động học của lƣu chất khi qua các thiết bị ICD đƣợc sử dụng làm tham chiếu
rộng rãi cho các nghiên cứu liên quan
6.

Bài báo F. T. Alkhelaiwi 2007, “Inflow control devices: Application and value

Quantification of Develop Technology” trƣờng Herriot – Watt University

Chứng minh tính hiệu quả sử dụng thiết bị kiểm soát dòng nơi các phân đoạn giếng
ngang hay vƣơn xa trong việc sử dụng phần mềm mô phỏng. Đồng thời cho thấy tối
ƣu trong việc kết hợp nó với các công nghệ truyền thống nhƣ lƣới lọc, packer, nâng
nhân tạo nhƣ gaslift và hoàn thiện với hạt chèn. Kết quả bài báo cho thấy ICD có thể
làm cân bằng lƣu lƣợng phân bố và tăng tuổi thọ cho giếng nhờ hạn chế sự xâm nhập
của nƣớc hay khí
xvii


TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

7.

MỞ ĐẦU

Bài báo SPE của Michelle Lim, Herriot – Watt University, “ICD for

Uncertainty and Heterogeneity Mitigation: Evaluation of Best practice design
strategies for Inflow control devices”
Đây là bài báo mới nhất trình bày khái quát về thiết kế ICD. Đƣa ra 3 mô hình và so
sánh chúng nhằm thiết kế độ sụt áp qua ICD cần thiết ở mỗi tầng sản phẩm trong
khoảng cô lập. Áp dụng các mô hình này vào những vỉa bất đồng nhất nhằm khảo sát
hiệu quả hoạt động của ICD trong những vỉa không đồng nhất và yếu tố vỉa không
chắc chắn. Cuối cùng phân tích độ nhạy các yếu tố về độ thấm vùng và độ nhớt
6.2.

Trong nƣớc

1.

Nguyễn Hữu Thiện, “Đánh giá hiệu quả hoàn thiện giếng thông minh của mỏ

dầu Y thuộc bồn trũng Nam Côn Sơn, Việt Nam” năm 2018
Công trình nghiên cứu của tác giả đã tổng hợp và phân tích các số liệu về công tác
hoàn thiện giếng, thực trạng can thiệp giếng, sửa chữa và khai thác cho mỏ dầu Y
Nội dung nghiên cứu của tác giả giới thiệu hoàn thiện giếng thông minh đồng thời thu
thập dữ liệu và thực trạng giếng đã khai thác những sự cố về mặt vận hành thiết bị
cũng nhƣ độ tin cậy chƣa đảm bảo. Đƣa ra những hƣớng giải quyết cũng nhƣ giải pháp
thay thế, đánh giá về mặt định tính
Các công trình nghiên cứu trên đều tập trung chủ yếu vào những quy trình hoạt động,
chế độ công nghệ phù hợp với trạng thái cũng nhƣ hiện trạng của khu vực nghiên cứu.
Chƣa đi sâu vào phân tích định lƣợng từ đó ứng dụng để thiết kế, lựa chọn. Từ đó cho
thấy đề tài này sẽ là tài liệu nghiên cứu tham khảo khi đi sâu vào phân tích các giếng
đƣợc yêu cầu về dự báo và cải thiện các hiện tƣợng nhƣ heel – toe hay đa độ thấm.
Đồng thời định hƣớng cho luận văn này tiếp tục đi sâu để ứng dụng thiết bị kiểm soát
dòng cho đối tƣợng khảo sát. Ngoài việc thu thập các cơ sở cho việc lựa chọn loại, số
lƣợng thiết lập thiết bị kiểm soát dòng cân bằng từ các công trình nghiên cứu trƣớc đó
luận văn này cũng đƣa ra quy trình thiết kế cơ bản và đảm bảo vận hành tin cậy thiết
bị kiểm soát dòng cho những giếng mới đƣa vào khai thác theo yêu cầu đặt ra

xviii


CHƢƠNG 1

TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

CHƢƠNG 1. NỀN TẢNG VỀ HOÀN THIỆN GIẾNG THÔNG

MINH
1.1. Tổng quan về hoàn thiện giếng
Hoàn thiện giếng (HTG) là công việc đƣa giếng dầu khí đã khoan trở thành một kênh
dẫn kết nối giữa vỉa và hệ thống thiết bị bề mặt thông qua hệ thống giếng một cách an
toàn và hiệu quả. Nhằm phục vụ mục đích khai thác hoặc bơm ép
Hệ thống HTG chia làm hai phần. Bộ hoàn thiện giếng dƣới (lower completion) từ vị
trí packer khai thác trở xuống. Đề cập tới độ liên thông giữa vỉa và giếng nhƣ quỹ đạo,
góc nghiêng của giếng, quyết định HTG thân trần hay ống chống, yêu cầu kiểm soát
cát, kích thích vỉa, kiểu hoàn thiện giếng đơn hoặc đa tầng. Bộ hoàn thiện giếng trên
(upper completion): từ packer khai thác trở lên. Liên quan tới các yếu tố phƣơng thức
nâng nhân tạo, kích thƣớc OKT, HTG đơn hay kép (single or dual completion) và
chèn cách ly OKT (packer) [1]

1


TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

CHƢƠNG 1

Hình 1.1: Phân loại hệ thống hoàn thiện trên và dƣới của giếng điển hình [2]

Phân loại theo kiến trúc giếng:
-

Giếng đứng, giếng có độ lệch

-

Giếng ngang

-

Giếng nhánh (Multilateral well)
Các chức năng chính của một bộ HTG hoàn chỉnh có thể đƣợc liệt kê gồm:

-

Đảm bảo khả năng hoạt động ở nhiều điều kiện vỉa và giếng khác nhau. Là kênh
dẫn tƣơng tác giữa vỉa và giếng nhƣ hoạt động khai thác hay bơm ép vào vỉa

-

Tối ƣu tính toàn vẹn và độ tin cậy trong suốt đời giếng dự kiến

-

Giảm chi phí mỗi đơn vị thể tích chất lƣu đƣợc khai thác hoặc bơm ép (giảm chi
phí HTG ban đầu, bảo dƣỡng khai thác)

-

Cách thức tuần hoàn giữa KKVX và ống khai thác

-

Các quy định thực hiện khác nhƣ khả năng sinh cát trên từng đặc tính vỉa cụ thể

Ngoài mục tiêu chính đƣa giếng vào hoạt động khai thác, HTG cần phải đảm bảo các

yếu tố quan trọng khác về an toàn và môi trƣờng. HTG phải đƣợc thiết kế để có thể
lắp đặt, vận hành dễ dàng và an toàn. An toàn trong lắp đặt có thể kể đến các hệ thống
kiểm soát giếng (well control), nâng thả thiết bị, hóa chất và các thao tác vận hành
trong lắp đặt khác. An toàn trong vận hành là đảm bảo sự ổn định và hoạt động lâu dài
của giếng (well integrity) cũng nhƣ các lớp bảo vệ (barriers) phải đảm bảo vận hành
hiệu quả trong suốt vòng đời của giếng. Quá trình thiết kế hoàn thiện giếng có thể chia
thành nhiều giai đoạn khác nhau và tùy vào quan điểm hoặc chiến lƣợc thực hiện
Qua nhiều thập niên trở lại đây, kỹ thuật hoàn thiện giếng dầu khí ngày càng đƣợc cải
tiến mạnh mẽ. Yêu cầu tối ƣu sản xuất, thu hồi tối đa lƣợng hydrocacbon và khai thác
các nguồn tài nguyên phức tạp, phi truyền thống ngày càng thử thách đối với các công
ty điều hành dầu khí. Chi phí cao kèm với thất thoát doanh thu do đóng giếng để thu
nhận dữ liệu cũng là một vấn đề lớn đối với các giếng khai thác truyền thống. Rất
nhiều các công trình nghiên cứu khám phá ra rằng, khả năng thu hồi phụ thuộc rất
nhiều vào công nghệ hoàn thiện giếng và cách thức quản lý mỏ. Chính vì vậy, hệ
thống hoàn thiện giếng thông minh đã đƣợc phát triển, dựa trên các thiết bị công nghệ
2


TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

CHƢƠNG 1

nhƣ cảm biến lòng giếng và bộ truyền tín hiệu để thu thập nhiều dữ liệu chính xác và
cung cấp điều kiện điều khiển ổn định đối với các thiết bị lòng giếng.

Hình 1.2 Các giai đoạn thiết kế của kỹ sƣ hoàn thiện giếng
1.2 Hoàn thiện giếng truyền thống
Đƣợc sử dụng rộng rãi trong thời gian dài, HTG truyền thống vẫn chứng tỏ đƣợc độ
ổn định và khả năng ứng dụng cao trong thực tiễn. Với số lƣợng nghiên cứu khổng lồ

cùng những kiến thức tích lũy đƣợc, kỹ thuật hoàn thiện giếng truyền thống trên nhiều
phƣơng diện vẫn đƣợc xem là ƣu tiên chọn lựa đối với nhiều nhà phát triển mỏ. Tuy
nhiên, kỹ thuật này vẫn tồn tại những khuyết điểm, chƣa đáp ứng tốt nhu cầu thực tế
(Hình 1.3) Trình bày tóm tắt các bộ phận chính và chức năng chuỗi HTG cơ bản từ
dƣới lên gồm các thiết bị khai thác chính nhƣ: Phễu định hƣớng, ống đục lỗ, thiết bị
định vị, ống khai thác, thiết bị chèn cách ly, thiết bị bù trừ nhiệt, van an toàn giếng
sâu, túi hông và van gaslift

3


CHƢƠNG 1

TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

Hình 1.3 Sơ đồ giếng cơ bản và các bộ phận chính
1.2.1 Các thiết bị hoàn thiện giếng truyền thống
Phễu định hƣớng (wireline entry guide)
Đƣợc lắp tại ngay đáy của cột ống khai thác
Nhiệm vụ: Hƣớng dòng cũng nhƣ các thiết bị tời chuyên dụng đi qua đáy cột ống khai
thác khi thao tác các công việc khảo sát hay sửa chữa giếng một cách dễ dàng, không
bị vƣớng
Cấu tạo: Đầu vào có dạng hình phễu và đƣờng kính trong không làm giảm đƣờng kính
của cột ống khai thác
Ống đục lỗ (slotted Joint hay perforated joint)
Nhiệm vụ: cho phép dòng sản phẩm chảy liên tục vào ống khai thác trong khi tiến
hành các theo thác khảo sát giếng bằng kỹ thuật cáp tời
Cấu tạo: Đoạn ống dài khoảng 300 mm – 500 m, không nhỏ hơn đƣờng kính trong của
ống khai thác và đƣợc đục lỗ sao cho tổng diện tích các lỗ lớn hơn tiết diện ngang của

ống khai thác
Thiết bị định vị (nipple)
4


TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

CHƢƠNG 1

Nhiệm vụ: Định vị, cách ly và khóa giữ các thiết bị chuyên dụng điều khiển dòng chảy
tùy theo các yêu cầu kỹ thuật
Cấu tạo: Thiết bị định vị không thông (không lựa chọn), thiết bị định vị thông (chọn
lựa)
-

Thiết bị định vị không thông: là một đoạn thép đƣợc nối trực tiếp ống khai thác
gồm vai dỡ không thông, khớp định vị và đoạn ống trơn. Thiết bị không thông
đƣợc sử dụng rộng rãi trong quá trình khai thác dầu không những với các giếng
gaslift mà còn đối với công nghệ thử giếng, gọi dòng và tự phun
Một số công dụng chính của thiết bị định vị không thông:

-

Trong quá trình chuẩn bị giếng và gọi dòng để đƣa vào khai thác: Thiết bị không
thông đƣợc dùng để đặt nút chèn, van ngƣợc để thử áp suất cột ống khai thác hay
thiết lập packer

-

Trong khai thác bằng chế độ tự phun: dùng để đặt côn tiết lƣu giếng sâu, thiết kế
khảo sát giếng

-

Trong quá trình khai thác bằng gaslift định kỳ, thiết bị định vị không thông đƣợc
dùng để đặt van ngƣợc ngăn nhằm ngăn dầu chảy ngƣợc vào vỉa

-

Thiết bị định vị thông (có thể chọn lựa) so với thiết bị định vị không thông, thiết bị
định vị không thông có vai dỡ không thông, do đó nếu có cùng kích thƣớc thiết bị
định vị thông có đƣờng kính trong lớn hơn. Thiết bị thông đƣợc sử dụng rộng rãi
trong khai thác vì khả năng linh động trong lắp đặt không những về vị trí mà còn
về kích thƣớc

Ống khai thác (tubing)
Nhiệm vụ: Kết nối toàn bộ các thiết bị lòng giếng để tạo thành bộ thiết bị lòng giếng
và tạo một kênh dẫn dòng chảy liên thông từ vỉa vào giếng
Cấu tạo: Ống khai thác có thể đƣợc chế tạo từ vật liệu carbon steel. Trong giếng có thể
thiết kế nhiều cấp đƣờng kính khác nhau. Giữa chúng đƣợc nối với nhau bằng ống nối
(Cross – over)
Thiết bị chèn cách ly (packer)

5