Nghiên cứu tính toán ứng dụng công nghệ khoan bằng ống chống cho giếng thăm dò mỏ tê giác trắng bồn trũng cửu long
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (8.15 MB, 139 trang )
Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------
NGƠ QUANG ANH
NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ
KHOAN BẰNG ỐNG CHỐNG CHO GIẾNG THĂM DÒ MỎ
TÊ GIÁC TRẮNG BỒN TRŨNG CỬU LONG
Chuyên ngành : Kỹ thuật khoan-khai thác và Cơng nghệ dầu khí
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2008
CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học 1 : ..................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ hướng dẫn khoa học 2 : ..................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1 : ...........................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2 : ...........................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN
VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày 30 tháng 6 năm 2008
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: NGƠ QUANG ANH
Giới tính : Nam / Nữ
Ngày, tháng, năm sinh : 23 – 08 – 1978
Nơi sinh : Hà Nội
Chuyên ngành : .Kỹ thuật khoan – khai thác và Cơng nghệ dầu khí
Khố (Năm trúng tuyển) : 2006
1- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu tính tốn ứng dụng cơng nghệ khoan bằng ống chống cho giếng
thăm dò mỏ Tê Giác Trắng bồn trũng Cửu Long
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
-
Nghiên cứu tổng quan về cơng nghệ khoan bằng ống chống.
-
Trình bày cơ sở lý thuyết về công nghệ khoan bằng ống chống.
-
Nghiên cứu áp dụng công nghệ khoan bằng ống chống cho giếng thăm dò ở mỏ Tê Giác
Trắng.
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 21 - 01 - 2008
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 30 – 06 – 2008
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị ):
PGS.TS. Lê Phước Hảo
TS. Lâm Thành Phước
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)
PGS.TS. Lê Phước Hảo
TS. Lâm Thành Phước
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)
Lời cảm ơn
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô hướng dẫn đã tận tình giúp đỡ và
truyền đạt kiến thức để em có thể hoàn thành luận văn này.
Đặc biệt, em xin gửi lời cám ơn sâu sắc nhất đến PGS. TS. Lê Phước Hảo,
TS. Lâm Thành Phước – những người đã động viên và giúp đỡ em nhiệt tình
trong quá trình làm luận văn.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô trong khoa Địa chất –
Dầu khí trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện tốt cho em
học tập và nghiên cứu trong suốt quá trình học Cao học tại khoa cũng như trong
quá trình thực hiện luận văn.
Cảm ơn tất cả các bạn học cùng khóa 2006, các cựu học viên khóa 2005,
đã nhiệt tình chia sẻ kinh nghiệm cũng như những kiến thức quý báu, giúp tôi có
thể làm tốt công việc của mình.
Mặc dù đã cố gắng hoàn thành luận văn với tất cả sự nỗ lực của bản thân,
nhưng chắc chắn luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong quý
Thầy Cô tận tình chỉ bảo.
Một lần nữa xin gửi đến tất cả mọi người lời cảm ơn chân thành nhất.
TP Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2008.
Mở đầu
MỞ ĐẦU
v
Mục đích của đề tài
Dựa trên điều kiện địa chất từ các giếng đã khoan trước đây và đặc
điểm thiết kế giếng, đề tài nhằm nghiên cứu tính khả thi ứng dụng công nghệ
khoan bằng ống chống cho các giếng thăm dò tiếp theo trong mỏ Tê Giác
Trắng, bồn trũng Cửu Long.
v
Tính cấp thiết của đề tài
Trên cơ sở thống kê các sự cố từ các giếng thăm dò trước đây có liên
quan đến thiết bị khoan, cần khoan, các vấn đề phát sinh trong giếng như mất
dung dịch, khí xâm nhập, dị thường áp suất, vv…, công ty điều hành chung
Hoàng Long có nhu cầu nghiên cứu áp dụng công nghệ khoan mới, công
nghệ khoan bằng ống chống, trong việc thi công giếng nhằm giải quyết
những sự cố đang tồn tại này. Ngoài ra việc áp dụng công nghệ khoan bằng
ống chống còn có khả năng tiết kiệm chi phí cho công ty nói riêng cũng như
tài nguyên cho quốc gia nói chung, cũng như nâng cao được hệ số an toàn
trong thi công nên việc lựa chọn công nghệ này ứng dụng cho các giếng
khoan sắp tới của công ty là rất cấp thiết.
v
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
· Đối tượng: đối tượng chính là ứng dụng khoan bằng ống chống cho
đoạn 17 1/2” với ống chống 13 3/8”, trong trường hợp khả thi thì
nghiên cứu ứng dụng tiếp cho đến đoạn 12 ¼” với oáng choáng 9
5/8”.
HV: Ngô Quang Anh
1
Mở đầu
· Phạm vi nghiên cứu: các địa tầng từ bề mặt đến Miocen trung, độ
sâu dưới 1000m trong mỏ Tê Giác Trắng.
v
Ýù nghóa khoa học – Thực tiễn của đề tài nghiên cứu
· Ý nghóa khoa học: đề tài nhằm nghiên cứu ứng dụng công nghệ
khoan mới nhằm tiết kiệm chi phí cho các giếng khoan thăm dò
trong mỏ Tê Giác Trắng cũng như nâng cao khả năng an toàn cho
con người và thiết bị trong quá trình thi công khoan.
· Thực tiễn đề tài: công nghệ khoan bằng ống chống mà đề tài
nghiên cứu đã được ứng dụng thành công ở một số mỏ trong khu
vực thềm lục địa Việt Nam và nhiều mỏ khác trên thế giới, thực tế
đây là một hướng nghiên cứu mới nhằm mang lại hiệu quả kinh tế
cao hơn trong công tác khoan giếng dầu khí. Hiện nay trong khu
vực mỏ Tê Giác Trắng chưa có giếng khoan nào ứng dụng công
nghệ này nên việc nghiên cứu ứng dụng cũng là một thách thức và
cần hoàn thiện thêm trong tương lai.
HV: Ngơ Quang Anh
2
Tóm tắt luận văn
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Luận văn bao gồm các chương với nội dung sau đây:
MỞ ĐẦU – Giới thiệu về mục đích, tính cấp thiết của đề tài, bên cạnh đó
trình bày về đối tượng phạm vi nghiên cứu cũng như ý nghóa khoa học và thực
tiễn của đề tài;
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHOAN BẰNG ỐNG
CHỐNG – Giới thiệu chung về hệ thống thiết bị cũng như những ưu điểm
vượt trội của công nghệ này so với khoan thông thường;
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ KHOAN BẰNG
ỐNG CHỐNG – Trình bày cơ sở lí thuyết về mặt thiết kế của công nghệ
khoan bằng ống chống;
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ
KHOAN BẰNG ỐNG CHỐNG CHO GIẾNG THĂM DÒ MỎ TÊ GIÁC
TRẮNG – Trình bày thực trạng của các giếng thăm dò trong khu vực mỏ, từ
đó đưa ra giải pháp sử dụng công nghệ khoan bằng ống chống dựa trên phân
tích tính toán các khả năng khoan cũng như tác động về mặt tiết kiệm chi phí;
KẾT LUẬN – Đề xuất sử dụng công nghệ khoan bằng ống chống dựa trên
những phân tích ưu điểm hơn của phương pháp này so với khoan thông
thường;
TÀI LIỆU THAM KHẢO.
HV: Ngô Quang Anh
Mục lục
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
TÓM TẮT LUẬN VĂN
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC VIẾT TẮT
CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHOAN BẰNG ỐNG CHỐNG
1.1
GIỚI THIỆU ........................................................................................01
1.1.1 Giới thiệu chung về công nghệ khoan bằng ống chống ........................ 01
1.1.2 Thực tiễn sử dụng ................................................................................ 02
1.2
ƯU ĐIỂM CÔNG NGHỆ KHOAN ỐNG CHỐNG ...........................05
CHƯƠNG 2:
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ KHOAN BẰNG ỐNG CHỐNG
2.1
ĐẶC TÍNH THIẾT BỊ ........................................................................11
2.2
THIẾT KẾ ỐNG CHỐNG..................................................................26
2.2.1 Giới thiệu chung................................................................................... 26
2.2.2 Dữ liệu thiết kế .................................................................................... 26
2.2.3 Xác định chiều sâu đặt chân đế ống chống ......................................... 27
2.2.3.1
Yếu tố địa chất ................................................................................ 27
2.2.3.2
Yếu tố liên quan đến độ bền đất đá hay ống chống .........................29
2.2.3.3
Yếu tố khác ......................................................................................29
2.2.4 Tính toán độ bền cơ học của cột ống chống ........................................ 29
HV: Ngoâ Quang Anh
i
Mục lục
2.2.4.1
ng định hướng................................................................................29
2.2.4.2
ng chống kỹ thuật ..........................................................................30
2.2.4.3
Cột ống chống khai thác ..................................................................31
2.3
THỦY LỰC KHOAN...........................................................................32
2.3.1 p suất thủy tónh của cột chất lỏng ..................................................... 32
2.3.2 Công thức tính toán thủy lực khoan ..................................................... 34
2.3.3 Đánh giá thủy lực khoan ...................................................................... 36
2.4
KIỂM SOÁT GIẾNG..........................................................................39
2.5
CHOÒNG KHOAN..............................................................................43
2.5.1 Choòng chân đế .................................................................................. 43
2.5.2 Choòng khoan thường với bộ khoan cụ có khả năng thu hồi .............. 45
2.5.3 Tính toán khả năng khoan của choòng ................................................ 46
2.6
YÊU CẦU LỰC XOẮN REN ỐNG CHỐNG ....................................47
2.6.1 Vòng đệm ren ...................................................................................... 47
2.6.2 Yêu cầu về lực xoắn ............................................................................ 48
2.6.2.1
Lực xoắn đối với dạng ren tròn API (chưa có vòng đệm MLT) ....... 49
2.6.2.2
Lực xoắn đối với dạng ren trụ API (chưa có vòng đệm MLT) ......... 49
2.6.2.3
Lực xoắn đối với dạng ren tròn và dạng ren trụ API (có vòng đệm
MLT) ............................................................................................... 49
2.6.2.4
Đánh giá ren ống chống.................................................................. 50
2.6.3 Vỏ bọc ống chống ................................................................................ 59
2.6.3.1
Ứng dụng & Ưu điểm ...................................................................... 59
2.6.3.2
Đặc điểm thiết kế ............................................................................ 59
2.6.4 Thiết bị định tâm ống chống và cân bằng bộ ống chống khoan.......... 60
2.6.4.1
Ứng dụng và Ưu điểm ..................................................................... 60
2.6.4.2
Đặc điểm thiết kế ............................................................................ 61
2.7
DUNG DỊCH TRONG KHOAN BẰNG ỐNG CHỐNG ...................63
HV: Ngô Quang Anh
ii
Mục lục
CHƯƠNG 3:
NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ KHOAN BẰNG
ỐNG CHỐNG CHO CÁC GIẾNG THĂM DÒ MỎ TÊ GIÁC TRẮNG
3.1 HIỆN TRẠNG TÌNH HÌNH KHOAN THĂM DÒ MỎ TGT .............64
3.1.1 Tổng quan tình hình giếng khoan thăm dò mỏ Tê Giác Trắng ........... 64
3.1.1.1 Dữ liệu giếng ......................................................................................64
3.1.1.2 Giới thiệu chung về chương trình khoan giếng ...................................65
3.1.1.3 Bản đồ khu vực mỏ .............................................................................67
3.1.1.4 Dự kiến thời gian thi công ..................................................................68
3.1.1.5 Biểu đồ giếng khoan ...........................................................................69
3.1.1.6 Chương trình dung dịch ......................................................................70
3.1.1.7 Chương trình choòng khoan sử dụng & thủy lực ................................71
3.1.1.8 Chương trình bộ khoan cụ...................................................................72
3.1.1.9 Chương trình ống chống .....................................................................74
3.1.1.10 Chương trình trám xi măng.................................................................75
3.1.1.11 Bộ đối áp / Đầu giếng/ p suất thử ống chống...................................76
3.1.2 Sự cố trong quá trình khoan giếng thăm dò mỏ Tê Giác Trắng........... 77
3.2
NGHIÊN CỨU TÍNH ỨNG DỤNG KHOAN BẰNG ỐNG CHỐNG
CHO CÁC GIẾNG THĂM DÒ MỎ TÊ GIÁC TRẮNG .................79
3.2.1 Khảo sát thị trường............................................................................... 79
3.2.2 Thu thập thông tin – Đề xuất từ các công ty dịch vụ. ......................... 81
3.2.2.1 Phân tích đề xuất cho phương pháp khoan bằng ống chống
sử dụng bộ khoan cụ có thể thu hồi ................................................... 82
3.2.2.2 Phân tích đề xuất cho phương pháp khoan công nghệ khoan
bằng ống chống sử dụng choòng ống chống..................................... 82
3.2.3 Nghiên cứu, đánh giá độ cứng đất đá khu vực mỏ .............................. 90
3.2.4 Tính toán thủy lực .............................................................................. 104
3.2.5 So sánh đánh giá hiệu quả kinh tế..................................................... 109
HV: Ngô Quang Anh
iii
Mục lục
3.2.6 Đánh giá công nghệ sau khi khoan ................................................... 115
KẾT LUẬN .......................................................................................... 117
TÀI LIỆU THAM KHẢO
HV: Ngô Quang Anh
iv
Danh mục viết tắt
DANH MỤC VIẾT TẮT
BHA:
Bottom Hole Assembly (Bộ khoan cụ)
BOP:
Blow-out Preventer (Bộ đối áp)
DS2, DS3:
Drill Shoe2, 3 (Choòng chân đế)
DLA:
Drill lock Assembly (Bộ khóa cần)
GPM:
Gallon per minute (Lưu lượng bơm)
ID:
Inside Diameter (Đường kính trong)
MLT Ring: Multi Lobe Torque Ring (Vòng đệm ren chịu tải cao)
MSL:
Mean Sea Level (Mực nước biển)
NPT:
Non Production Time (Thời gian không sản xuất)
OD:
Outside Diameter (Đường kính ngoài)
PDC:
Polycrystalline Diamond Compact (Choòng kim cương nhân tạo)
ROP:
Rate of Penetration (Tốc độ khoan)
RT:
Rotary Table (Bàn khoan xoay)
TC:
Tungsten Carbide
TSP:
Thermal Stabillity (Choòng bền nhiệt)
WOB:
Weight on Bit (Tải trọng lên choòng)
HV: Ngoâ Quang Anh
i
Danh mục hình vẽ
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 So sánh ưu điểm của khoan bằng ống chống so với
khoan thông thường........................................................................... 3
Hình 1.2 Biểu đồ so sánh khoan ống chống và khoan thơng thường
của CONOCOPHILIPS .....................................................................3
Hình 1.3 Biểu đồ so sánh khoan ống chống và khoan thơng thường
của SANTOS.....................................................................................4
Hình 1.4 Biểu đồ so sánh tốc độ khoan giữa khoan ống chống và
khoan thơng thường ..........................................................................4
Hình 1.5 So sánh thiết bị giữa hai phương pháp khoan bằng ống chống ....... 6
Hình 1.6 Hiệu ứng ảnh hưởng đến thành giếng bởi dung dịch khoan................ 8
Hình 2.1 Khóa nâng ống đơn cần ................................................................ 10
Hình 2.2 Hệ thống truyền động ................................................................... 11
Hình 2.3
Đặc tính kỹ thuật hệ thống truyền động ...................................... 12
Hình 2.4 Hệ thống cột ống chống khoan ...................................................... 13
Hình 2.5 Đặc tính kỹ thuật đầu nối ống chống .............................................. 14
Hình 2.6 Thiết bị trong bộ khoan cụ ............................................................. 16
Hình 2.7 Cần khoan doa................................................................................ 17
Hình 2.8 Cấu trúc bên trong cần khoa doa ................................................... 17
Hình 2.9 Đặc tính kỹ thuật cần khoan doa .................................................... 18
Hình 2.10 Đặc tính kỹ thuật đoạn ống nối khóa cần .................................... 19
Hình 2.11 Đặc tính kỹ thuật định tâm ........................................................... 20
Hình 2.12 Đặc tính kỹ thuật vòng bọc .......................................................... 21
Hình 2.13 Đặc tính kỹ thuật van nổi bơm trám xi măng .............................. 22
Hình 2.14 Đặc tính kỹ thuật đầu xoay thủy lực ............................................ 23
Hình 2.15 Biểu đồ xác định chiều sâu đặt ống chống................................. 28
Hình 2.16 Vị trí đặt vòi phun ....................................................................... 37
HV: Ngô Quang Anh
i
Danh mục hình vẽ
Hình 2.17 So sánh thủy lực vòi phun theo lưu lượng bơm........................... 38
Hình 2.18 So sánh thủy lực vòi phun theo lưu lượng và
góc lệch vòi phun ......................................................................... 39
Hình 2.19 Hệ thống van đối áp .................................................................... 41
Hình 2.20 Cấu trúc choòng chân đế loại 2 (DS2) ........................................ 45
Hình 2.21 Cấu trúc chi tiết bộ phận ............................................................. 45
Hình 2.22 Cấu trúc choòng chân đế loại 3 (DS3)........................................ 46
Hình 2.23 Choòng TSP ................................................................................ 47
Hình 2.24 Choòng PDC................................................................................. 47
Hình 2.25 Vòng đệm ren ống chống MLT ................................................... 49
Hình 2.26 Biểu đồ số vòng quay tới hạn theo độ bẻ góc ............................. 52
Hình 2.27 Biểu đồ số vòng quay thiết kế theo ứng suất cong ...................... 53
Hình 2.28 Vòng bọc ...................................................................................... 61
Hình 2.29 ng bọc ........................................................................................ 61
Hình 2.30 Định tâm ....................................................................................... 62
Hình 2.31 Định vị .......................................................................................... 62
Hình 3.1 Bản đồ khu vực mỏ ....................................................................... 67
Hình 3.2 Biểu đồ cấu trúc giếng .................................................................. 69
Hình 3.3 Choòng chân đế DS2 ................................................................... 84
Hình 3.4 Choòng chân đế DS3 .................................................................... 85
Hình 3.5 Choòng chân đế DS3 6 cánh ......................................................... 85
Hình 3.6 Cánh choòng đẩy ra bằng piston ................................................... 85
Hình 3.7 Mô tả quá trình kích hoạt choòng DS3 ......................................... 86
Hình 3.8 Tổng hợp choòng sử dụng.............................................................. 92
Hình 3.9 Biểu đồ xác định thông số choòng theo đoạn khoan .................... 93
Hình 3.10 Biểu đồ xác định độ cứng dựa trên thông số đo log
từ giếng tiền lệ trước đây trong khu vực ..................................... 94
Hình 3.11 Thành phần thạch học mỏ Tê Giác Trắng ................................... 97
HV: Ngô Quang Anh
ii
Danh mục hình vẽ
Hình 3.12 Biểu đồ áp suất vỉa theo độ sâu ................................................... 98
Hình 3.13 Biểu đồ nhiệt độ vỉa theo độ sâu ................................................. 99
Hình 3.14 Đo lường khả năng khoan với choòng chân đế DS1 .................. 100
Hình 3.15 Đo lường khả năng khoan với choòng chân đế DS2 .................. 101
Hình 3.16 Đo lường khả năng khoan với choòng chân đế DS3 .................. 102
Hình 3.17 Đo lường khả năng khoan với đất đá rất cứng............................ 103
Hình 3.18 Mô hình tính toán lực xoắn và trượt ........................................... 109
Hình 3.19 Thông số đánh giá sau khi khoan................................................ 116
Hình 4.1
Hiệu quả của khoan ống chống trong cấu trúc giếng ................ 119
HV: Ngô Quang Anh
iii
Danh mục bảng
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 So sánh hai phương pháp khoan bằng ống chống .......................... 5
Bảng 2.1 Tính toán thủy lực vòi phun ......................................................... 37
Bảng 2.2 Bảng theo dõi thông số giếng ...................................................... 41
Bảng 2.3 Phân loại độ cứng đất đá .............................................................. 47
Bảng 2.4 Tiêu chuẩn lực xoắn ren ống chống dạng tròn ngắn .................... 53
Bảng 2.5 Tiêu chuẩn lực xoắn ren ống chống dạng tròn dài ...................... 55
Bảng 2.6 Tiêu chuẩn lực xoắn ren ống chống dạng trụ .............................. 57
Bảng 2.6 Tiêu chuẩn kỹ thuật định tâm ...................................................... 62
Bảng 3.1 Bảng dự kiến thời gian thi công giếng ......................................... 68
Bảng 3.2 Chương trình dung dịch của giếng ................................................ 70
Bảng 3.3 Chương trình sử dụng choòng ....................................................... 71
Bảng 3.4 Bộ khoan cụ đoạn 36” .................................................................. 72
Bảng 3.5 Bộ khoan cụ đoạn 26” .................................................................. 72
Bảng 3.6 Bộ khoan cụ đoạn 17 1/2” ............................................................ 73
Bảng 3.7 Bộ khoan cụ đoạn 12 1/4” ............................................................ 73
Bảng 3.8 Chương trình ống chống của giếng .............................................. 74
Bảng 3.9 Chương trình trám xi măng của giếng .......................................... 75
Bảng 3.10 Chương trình trám xi măng .......................................................... 76
Bảng 3.11 Đánh giá tỷ lệ sự cố sau khi hoàn thành giếng ........................... 78
Bảng 3.12 Bảng chào giá dịch vụ khoan bằng ống chống ........................... 82
Bảng 3.13 Bảng chào giá choòng DS2 ......................................................... 86
Bảng 3.14 Bảng chào giá choòng DS3 ......................................................... 87
Bảng 3.15 Bảng chào giá cần dẫn động cho choòng DS2- DS3 .................. 87
Bảng 3.16 Bảng tính giá bồi thường ............................................................. 88
HV: Ngô Quang Anh
iv
Danh mục bảng
Bảng 3.17 Thu thập các dữ liệu, thông số liên quan đến kỹ thuật công nghệ
khoan bằng ống chống từ Việt Nam và các nước trong khu vực 89
Bảng 3.18 Tính toán thủy lực (chưa tối ưu) ................................................ 107
Bảng 3.19 Tính toán thủy lực (tối ưu).......................................................... 108
Bảng 3.20 Tổng hợp đánh giá hiệu quả kinh tế ......................................... 111
Bảng 3.21 So sánh chi phí (1) ..................................................................... 112
Bảng 3.22 So sánh chi phí (2) .................................................................... 113
Bảng 3.22 So sánh chi phí (3) .................................................................... 114
HV: Ngô Quang Anh
v
Tổng quan về công nghệ khoan bằng ống chống
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ KHOAN BẰNG
ỐNG CHỐNG
1.1
GIỚI THIỆU
1.1.1 Giới thiệu chung về công nghệ khoan bằng ống chống
Công nghệ khoan bằng ống chống là công nghệ sử dụng ống chống có
chức năng như cần khoan trong thi công khoan thông thường. Công nghệ này
loại bỏ bớt được công đoạn kéo thả cần khoan, tiết kiệm chi phí và an toàn hơn
so với khoan thông thường. Công nghệ này có thể cắt giảm thời gian thi công
khoảng 20%, tránh xảy ra các sự cố ngoài chương trình, tiết kiệm chi phí vận
hành và chi phí nhân công, giảm thiểu nguồn vốn đđầu tư thông qua việc thúc
đđẩy dự án phát triển mỏ đđược nhanh hơn. Công nghệ này cũng giúp cho các
công ty dầu khí giữ đđược từng mét khoan được do ống chống luôn ở ngay sau
choòng khoan sau khi dừng khoan.
Đối với các công ty dầu khí, công nghệ khoan bằng ống chống có
những ưu điểm như khoan và chống ống đồng thời; giảm thời gian thi công và
chi phí giếng khoan; nâng cao hệ số an toàn và khả năng kiểm soát giếng;
hạn chế các sự cố trong thi công; nâng cao hiệu suất sử dụng giàn, vòng quay
hồi vốn nhanh hơn.
Đối với các công ty dịch vụ khoan, công nghệ khoan bằng ống chống
có những ưu điểm như loại bỏ nhu cầu sử dụng và các vấn đề liên quan đến
cần khoan, cần nặng; giảm thời gian di chuyển thiết bị ra giàn; giảm bớt nhân
lực khoan; giảm bớt nhiên liệu sử dụng cho giàn.
HV: Ngô Quang Anh
1
Tổng quan về công nghệ khoan bằng ống chống
1.1.2 Thực tiễn sử dụng
Công nghệ khoan bằng ống chống đã có khá nhiều các công ty dầu khí
sử dụng trên thế giới mặc dù khá mới mẻ và chưa có nhiều nghiên cứu hoàn
thiện như phương pháp khoan thông thường. Tuy nhiên có thể thấy rằng công
nghệ này đã cho thấy được tính hiệu quả kinh tế cao trong việc thi công giếng
khoan, giúp cho các công ty dầu khí tiết kiệm được chi phí (Hình 1.1).
Một số công ty đã áp dụng thành công trong thi công bằng công nghệ
này nhö CONOCO PHILIP khoan mẻ 11 đoạn với ống chống 13 3/8” thành
công với công nghệ khoan bằng ống chống của Weatherford chooøng chân đế
DS2. Một số so sánh cho thấy thời gian không sản xuất của các giếng khoan
bằng ống chống giảm đáng kể so với khoan thông thường (Hình 1.2). SANTOS
khoan lần đầu tiên với cơng nghệ khoan bằng ống chống thành cơng, tiết kiệm
21.5 hr khoan (Hình 1.3).
Ngồi ra, cịn khá nhiều cơng ty khác đã áp dụng hiệu quả công nghệ này
và hầu như đều cho thấy tốc độ khoan tăng lên rõ rệt hơn so với khoan thơng
thường (Hình 1.4).
HV: Ngô Quang Anh
2
Tổng quan về công nghệ khoan bằng ống chống
Di chuyển
giàn
0
Ống chống bề
mặt
Giếng khoan truyền thống
Giếng khoan bằng ống chống
2000
4000
Đ
ộ
sâ
u
Mất dung dịch
6000
Đánh giá vỉa &
Thả ống chống
Kiểm soát giếng
Đánh giá vỉa &
Thả ống chống
8000
10000
12000
0
5
Hình 1.1
1
0
Ngày
1
5
2
0
2
5
So sánh ưu điểm của khoan bằng ống chống so với khoan
thơng thường [13]
Hình 1.2
Biểu đồ so sánh khoan ống chống và khoan thông thường của
CONOCOPHILIPS [13]
HV: Ngoâ Quang Anh
3
Tổng quan về công nghệ khoan bằng ống chống
90.0
Hours
80.0
70.0
60.0
Wellheads,Riser,
Bops
50.0
40.0
Run and cement 20"
Drill 26" hole
30.0
Run and cement 30:
20.0
10.0
0.0
Hình 1.3
Wellheads, Riser, Bops
Cement 13 3/8"
Drill 36" hole
Dw C 13 3/8" Csg
Drill 8 1/2" Pilot
Drill 8 1/2" Pilot
Maleo-1
Maleo-2
Biểu đồ so sánh khoan ống chống và khoan thơng thường của
SANTOS [13]
Hình 1.4
Biểu đồ so sánh tốc độ khoan giữa khoan ống chống và khoan
thông thường [13]
HV: Ngoâ Quang Anh
4
Tổng quan về công nghệ khoan bằng ống chống
1.2
ƯU ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ KHOAN BẰNG ỐNG CHỐNG
Công nghệ khoan bằng ống chống thông thường có hai phương pháp
đều có thể áp dụng.
Phương pháp thứ nhất là phương pháp khoan bằng choòng chân đế, sử
dụng choòng chân đế được thiết kế đặc biệt để làm choòng khoan. Choòng
chân đế có khả năng phá hủy được bằng choòng PDC thông thường khi muốn
khoan tiếp mà không cần kéo cả cột ống chống lên.
Phương pháp thứ hai là phương pháp khoan bằng ống chống có gắn bộ
khoan cụ có khả năng thu hồi. Bộ khoan cụ này có thiết kế như bộ khoan cụ
thông thường, được gắn vào đoạn ống chống gần cuối phía dưới cột ống
chống. Phương pháp này giúp cho giếng có thể khoan định hướng, đo log, lấy
mẫu, trám xi măng như khi khoan thông thường mặc dù đang áp dụng khoan
bằng ống chống.
Một số so sánh giữa hai phương pháp theo như dưới đây (Bảng 1.1;
Hình 1.5)
Bảng 1.1 So sánh hai phương pháp khoan bằng ống chống [20]
Khoan choòng chân đế
Ưu điểm
Giá thành thấp
Vận hành dễ dàng
Không cần chỉnh sửa
giàn
Không có rủi ro kéo thả
thiết bị trong giếng
HV: Ngô Quang Anh
Nhược điểm
Không kiểm soát
chỉnh xiên được
Chỉ đo log được khi
giếng trần
Lựa chọn choòng bị
giới hạn
Có thể phải sử dụng
đầu giếng sâu
Khoan bằng bộ khoan cụ thu hồi
Ưu điểm
Nhược điểm
Có khả năng
Giá thành cao
chỉnh hướng
Đo MWD/LWD Phức tạp trong vận
hành
Nhiều lựa chọn Yêu cầu thiết kế
choòng
lại giàn
Rủi ro kéo thả thiết
bị trong giếng
5
Tổng quan về công nghệ khoan bằng ống chống
Không trám xi
măng ngay được
khi đến độ sâu
thiết kế
Có thể trám xi măng
ngay khi đến độ sâu thiết
kế
ng chống
Bộ khoan cụ lắp vào
bên trong ống
chống- khoan bằng
bộ khoan cụ
ng
chống
Khoan xoay cột ống chống
với choòng chân đế
Cần nổi
Bộ khoan cụ: động
cơ đáy, MWD,
choòng
Choòng
chân đế
Hình 1.5 So sánh thiết bị giữa hai phương pháp khoan bằng ống
chống [20]
Công nghệ khoan bằng ống chống kết hợp công tác khoan và chống
ống trong cùng một công đoạn tạo hiệu quả cao trong công tác khoan. Hệ
HV: Ngoâ Quang Anh
6
Tổng quan về công nghệ khoan bằng ống chống
thống khoan bằng ống chống với thiết bị thu hồi bộ khoan cụ được sử dụng
cho hơn 200 giếng và khoan hơn 750,000 mét khoan, bao gồm cả giếng khoan
thẳng đứng và giếng khoan định hướng với các cấp ống chống từ 4 ½” đến
13 3/8”.
Sử dụng phương pháp khoan bằng ống chống với bộ khoan cụ thu hồi
là sự lựa chọn hợp lý cho các giếng khoan định hướng do khả năng thu hồi
được bộ khoan cụ có giá thành cao, trong trường hợp bị hư hỏng thì khả năng
thay thế bộ khoan cụ được nhanh chóng, khi cần tiếp tục thì khả năng khoan
các tầng tiếp theo được liên tục và tiết kiệm chi phí.
Một trong những lợi điểm đáng kể của công nghệ khoan bằng ống
chống là khả năng nâng cao hiệu suất khoan khi phải khoan qua các địa tầng
có sự thay đổi áp suất. Thông thường các giếng khi khoan qua những địa tầng
này đều phải chống ống chống lửng, tốn thời gian kéo thả và bơm trám xi
măng, do đó mà công nghệ này đã giúp cải thiện đáng kể hiệu suất khoan khi
gặp phải những vấn đề như vậy xảy ra trong giếng.
Bên cạnh đó, khả năng cắt giảm được hiện tượng mất dung dịch trong
khi khoan qua các thành hệ có khả năng khai thác sau này cũng là một ưu
điểm của công nghệ khoan bằng ống chống, giúp giảm bớt sự nhiễm bẩn
thành hệ và nâng cao khả năng thu hồi sau này.
Một lợi điểm nữa là khoan bằng ống chống giảm bớt đi được thời gian
kéo thả thiết bị của một lần kéo cần lên và thả ống chống xuống như trong
khoan thông thường. Đây là một lợi điểm ưu thế khi mà giá thành thuê giàn
ngày càng cao trên thị trường, việc tiết kiệm chi phí thuê giàn là rất cần thiết.
HV: Ngô Quang Anh
7
Tổng quan về công nghệ khoan bằng ống chống
Hiện tượng mất dung dịch và những ảnh hưởng của nó được giảm thiểu
trong khoan bằng ống chống. Trong một số trường hợp giếng khoan gặp phải
tầng đất đá áp suất cao ngay sau khi khoan qua tầng đất đá áp suất yếu, trong
trường hợp này thì việc cân bằng giữa kiểm soát giếng và tránh mất dung
dịch là một điều khá khó khăn. Việc khoảng không vành xuyến giữa ống
chống và thành giếng khoan nhỏ hơn so với khoan thông thường giúp cho
việc kiểm soát giếng được dễ dàng hơn và không gặp trở ngại nhiều.
Tỷ trọng dd (ppg)
Casing Drillpipe
9.6
10.2
9.5
10 – 10.3
9.7
10.2 – 10.8
10.1
10.9 – 11.0
Hình 1.6 Hiệu ứng ảnh hưởng đến thành giếng bởi dung dịch khoan [13]
Người kỹ sư khoan thường lập kế hoạch khoan để hạn chế và ngăn
chặn các sự cố của giếng xảy ra trong quá trình khoan cũng như lập dự toán
để kiểm soát chi phí khoan. Trong khoan thông thường, việc khoan doa giếng
trước khi thả ống chống được coi là cần thiết, nhưng thực sự thao tác này
thường gây tăng chi phí giếng khoan do tốn thêm thời gian đợi doa cần. Trong
khoan bằng ống chống, thao tác này hoàn toàn không có và tiết kiệm được
một khoản chi phí đáng kể.
HV: Ngô Quang Anh
8
