Nghiên cứu hoàn thiện phương pháp mở vỉa sản phẩm cho đối tượng miocene hạ mỏ cửu long

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----oOo----

TRẦN VĂN BAN
NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN PHƯƠNG PHÁP MỞ VỈA SẢN
PHẨM CHO ĐỐI TƯỢNG MIOCENE HẠ MỎ CỬU LONG

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT KHOAN KHAI THÁC VÀ CÔNG NGHỆ DẦU
KHÍ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2010


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----oOo----

TRẦN VĂN BAN
NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN PHƯƠNG PHÁP MỞ VỈA SẢN PHẨM
CHO ĐỐI TƯỢNG MIOCENE HẠ MỎ CỬU LONG
Chuyên ngành: Kỹ thuật khoan khai thác và Công nghệ dầu khí

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2010

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: Tiến sĩ Khoa học Trần Xuân Đào

Cán bộ hướng dẫn khoa học: Tiến sĩ Mai Cao Lân

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

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 2010


CỘNG HÒA XẢ HỘI CHỦ NGHỈA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----------------------------------------------------

Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc
TP.HCM, Ngày tháng năm 2010

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: TRẦN VĂN BAN

Giới tính: Nam

Ngày tháng năm sinh: 14/06/1966

Nơi sinh: Thái bình

Chun nghành Kỹ thuật khoan –khai thác và Cơng nghệ Dầu khí

MSHV:03708448

I-TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN PHƯƠNG PHÁP MỞ VỈA SẢN PHẨM
CHO ĐỐI TƯỢNG MIOCENE HẠ MỎ CỬU LONG
II-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

-

Nghiên cứu, phân tích các nguyên nhân nhiễm bẩn và cơ chế sinh cát của Miocene
hạ mỏ Cửu long

-

Trên cơ sở lý thuếyt về nhiễm bẩn và cơ chế sinh cát, thực trạng khoan mở vỉa và
khai thác các giếng Miocene hạ, hệ dung dịch khoan và cấu trúc thiết bị khai thác,
nghiên cứu hoàn thiện phương pháp mở vỉa sản phẩm cho đối tương Miocne hạ.

-

Nghiên cứu hoàn thiện phương pháp mở vỉa sản phẩm cho Miocene hạ mỏ Cửu
long: đề xuất đơn pha chế dung dịch mở vỉa hợp lý, qui trình khoan mở vỉa sản
phẩm và lựa chọn thiết kế cấu trúc giếng khai thác để khống chế cát hiệu quả nhất .

III-NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 11/2009
IV-NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 6/2010
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

Tiến sĩ Khoa học TRẦN XUÂN ĐÀO
Tiến sĩ MAI CAO LÂN

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên nghành thông qua

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGHÀNH

KHOA QL CHUYÊN NGHÀNH


TSKH. Trần Xuân Đào

LỜI CẢM ƠN
Luận văn được hoàn thành tại trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh dưới sự
hướng dẫn khoa học của:
1. Tiến sĩ KH Trần Xuân Đào, Trưởng phòng nghiên cứu khoa học, Viện NHIPI
thuộc Xí nghiệp Liên doanh dầu khí Vietsovpetro.
Tiến sĩ Mai Cao Lân, Giảng viên khoa Kỹ thuật địa chất dầu khí trường Đại học
Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh

Xin chân thành cám ơn TSKH Trần Xuân Đào và TS Mai Cao Lân đã dành cơng sức
hướng dẫn tận tình, chu đáo.
Trong q trình làm luận văn tơi đã nhận được sự góp ý, giúp đỡ nhiệt tình của các giảng
viên, cán bộ khoa Kỹ thuật Địa chất Dầu khí, phòng đào tạo sau đại học trường Đại học
Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh, cơng ty liên doanh điều hành Cửu Long, Tổng công
ty PVEP các học viên cao học khóa 2008 chuyên nghành “ Kỹ thuật khoan-Khai thác và
Cơng nghệ Dầu khí” cũng như các bạn bè đồng nghiệp để hoàn thành lậun văn này.
Mặc dù đã nhiều cố gắng song chắc chắn luận văn vẫn cón nhiều thiếu sót, rất mong nhận
được thêm các góp ý chân thành để bản luận văn được hồn chỉnh và có hiệu quả tốt hơn.
Xin cảm ơn.


TĨM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN
Mỏ Cửu long hiện có 3 giàn khai thác dầu STV-CPP, WHP-A, WHP-B, một tàu
chứa xử lý FPSO-TBVN và một tàu chứa dầu FSO, phục vụ cho hai mỏ đang khai thác là
Sư Tử Đen và Sư Tử Vàng, các mỏ đang triển khai phát triển là mỏ Sư Tử Trắng và Sư Tử
Nâu.
Đối tượng Miocene hạ tuy là đối tượng khai thác chính thứ hai sau móng và góp phần
đáng kể vào sản lượng khai thác, tuy nhiên thực tế khi thi công khoan và hoàn thiện giếng
trong đối tượng này, các sự cố và phức tạp xảy ra khi khoan và ảnh hưởng tới sản lượng
và tuổi thọ thiết bị khai thác chủ yếu do xuất hiện cát, dung dịch khoan chưa khống chế
hiệu quả sét trương nở và cát sét sập lở khi khoan mở vỉa sản phẩm.
Với mục tiêu tìm cách nâng cao hiệu quả khi khoan mở vỉa, khống chế cát hiệu quả làm
tăng hiệu quả giếng khai thác cũng như thiết bị khai thác, luận văn này sẽ nghiên cứu hoàn
thiện phương pháp mở vỉa sàn phẩm cho Miocene hạ mỏ Cửu long trên cơ sở nghiên cứu
phân tích nguyên nhân của cơ chế sinh cát, lý thuyết nhiễm bẩn, lựa chọn hệ dung dịch mở
vỉa, qui trình khoan mở vỉa và lựa chọn cấu trúc hoàn thiện giếng hợp lý nhất.


MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Cơng tác khoan và khai thác và khai thác các giếng trong cát kết Miocene hạ của
bồn trững Cửu long đã được tiến hành từ nhiều năm nay và đóng góp quan trọng
cho sản lượng khai thác chung của toàn nghành, tuy nhiên một số giếng có kết quả
khơng như dự kiến do một số nguyên nhân khách quan và chủ quan.Các công ty dầu
khí đã áp dụng nhiều giải pháp kỹ thuật trong thiết kế cũng như thi công nhằm tăng
sản lượng khai thác và thực tế sản xuất cho thấy nhiều giếng khi khoan có biểu hiện
dầu khí khá tốt nhưng khi thử vỉa hoặc sau một thời gian khai thác lại cho dịng dầu
khơng như thiết kế haợc dự báo. Một trong những nguyên nhân chính dẫn tới thực
tế này là ngồi việc áp dụng công nghệ khoan mở vỉa còn xuất hiện hiện tượng
sinh cát của tập Miocene, ảnh hưởng tới sản lượng, độ bền của thiết bị cũng như
tuổi thọ của giếng. Với mọi nỗ lực thi công khoan và hoàn thiện các giếng
Miocene hạ thành công, ngoài việc áp dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật
khác, việc nghiên cứu lựa chọn qui trình hồn thiện giếng phù hợp với đặc tính
thấm chứa riêng biệt là rất quan trọng, mang tính chất quyết định đến sản lượng
của mỏ. Luận điểm này đã được minh chứng thực tế ở nhiều giếng khoan thuộc
vùng nghiên cứu. Với những lý do trên, việc phát triển đề tài: “Nghiên cứu hồn
thiện phương pháp mở vỉa sản phẩm cho đối tượng Miocene mỏ Cửu long” Luôn là
yêu cầu cấp thiết của thực têiễn sản xuất.

2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Hiện nay, các công nghệ khoan và hoàn thiện giếng tiên tiến đã và đang được
áp dụng rộng rãi. Ở bồn trũng Cửu Long nói chung và Mỏ Cửu long nói riêng,
những nghiên cứu đánh giá đã khẳng định những giếng khoan ngang khai thác
trong tầng Miocene hạ phải được thiết kế sử dụng cấu trúc đáy giếng bằng ống
lọc cát là hợp lý hơn cả. Khả năng khai thác của các giếng này phụ thuộc vào


nhiều yếu tố; tuy nhiên, yếu tố quyết định chính là việc thiết kế cấu trúc đáy
giếng với hệ thống khống chế và kiểm sốt cát, vừa hạn chế đến mức thấp nhất sự

ăn mịn phá hỏng thiết bị, vừa cho phép duy trì lưu lượng khai thác lớn nhất, kéo
dài tuổi thọ của giếng, nâng cao khả năng thu hồi dầu khai thác.

Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, phân tích, đánh giá thực nghiệm và tham
khảo các tài liệu, nhằm hồn thiện phương pháp mở vỉa sản phẩm cho các
giếng khoan khai thác tầng Miocene hạ sử dụng ống lọc cát cho mỏ Cửu long
-Đối tượng nghiện cứu là các phương pháp và quy trình cơng nghệ mở vỉa sản
phẩm, cụ thể là dung dịch mở vỉa và cấu trúc đáy giếng với ống lọc cát cho các
giếng khoan khai thác trong tầng Miocene hạ mỏ Cửu long;
-Phạm vi nghiên cứu là các giếng khoan khai thác trong tầng Miocene hạ sử
dụng ống lọc cát.
3. Nội dung nghiên cứu
Luận văn sẽ tập trung nghiên cứu các nội dung sau:
• Nghiên cứu lý thuyết nhiễm bẩn thành hệ và cơ chế sinh cát
• Tổng quan về công nghệ khoan mở vỉa sản phẩm và thực trạng khoan mở
vỉa sản phẩm tầng Miocene hạ Bồn trũng Cửu Long
• Tổng quan về đơn pha chế dung dịch mở vỉa sản phẩm cho tầng Miocene
hạ mỏ Cửu long, lựa chọn chất phụ gia phù hợp tối ưu các chức năng của
dung dịch khoan và tăng khả năng ổn định thành giếng, giảm thiểu sự nhiễm
bẩn khi dùng dung dịch axít bơm rửa.
• Hồn thiện qui trình thi cơng giếng với dung dịch mở vỉa hợp lý và cấu trúc
đáy giếng phù hợp với đối tượng Miocene hạ, mỏ Cửu long nhằm ngăn ngừa
và khống chế cát
4. Phương pháp nghiên cứu

Trang 1


4.1 Nghiên cứu lý thuyết
• Nghiên cứu lý thuyết nhằm làm sáng tỏ các cơ chế nhiễm bẩn khi có sự

tiếp xúc của dung dịch khoan với các thành hệ đất đá trong tầng chứa dầu
khí.
• Phân tích và đánh giá các đơn dung dịch mở vỉa sản phẩm Miocene hạ mỏ
Cừu long, lựa chọn chất phụ gia phù hợp tối ưu các chức năng của dung dịch
khoan và tăng khả năng ổn định thành giếng, giảm thiểu sự nhiễm bẩn khi
dùng dung dịch axít bơm rửa.
• Nghiên cứu đặc tính thấm chứa của tầng sản phẩm để tìm ra ngun nhân
và cơ chế sinh cát
• Nghiên cứu khả năng sinh cát , sự phân bố và kích cỡ độ hạt làm cơ sở lựa
chọn phương pháp kiểm soát cát, tính toán và lựa chọn cấu trúc đáy giếng
4.2 Nghiên cứu thực nghiệm
Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết về mở vỉa và hoàn thiện giếng có liên quan
đến đối tượng khai thác ở vùng nghiên cứu để tiến hành các thí nghiệm minh
giải từ đó phân tích lựa chọn phương pháp kiểm sốt cát khi hồn thiện giếng,
đơn pha chế hệ dung dịch mở vỉa với loại vật liệu gia cố và kích cỡ phù hợp
nhất cho đặc tính thấm chứa của tầng chứa Miocene hạ mỏ Cửu long. Các
nghiên cứu thực nghiệm về đơn pha chế dung dịch với các phụ gia và CaCO3,
lựa chọn kích thước hạt CaCO3 với hàm lượng thích hợp, thí nghiệm về đơn pha
chế và nồng độ dung dịch a xít, các mơ hình mơ phỏng và đánh gía khả năng
sinh cát, kết quả báo cáo về kích thước và phân bố các hạt trong phân tích mẫu
lõi và thành phần thạch học là cơ sở để lựa chọn kích thước các màng lọc.
Ngoài ra phần mềm hoàn thiện giếng và PipeSim dùng để tính tốn và đánh giá
tối ưu hóa khoảng mở vỉa hoàn thiện giếng.
Các tài liệu tham khảo và phần mềm tính tốn được lưu trong đĩa CD kèm theo
luận văn tốt nghiệp này.

Trang 2


5. Tài liệu cơ sở của luận văn

Luận văn được xây dựng trên cơ sở các tài liệu địa chất, tài liệu thi công
khoan cũng như những nghiên cứu lựa chọn và thực tế sử dụng dung dịch
khoan mở vỉa sản phẩm ở vùng nghiên cứu. đề tài được triển khai trên cơ sở
những kiến thức từ hội thảo, các bài báo, tạp chí chuyên ngành khoan có liên
quan đến mở vỉa sản phẩm trong và ngoài nước.
Trong quá trình thực hiện Luận văn, tác giả còn tham khảo nhiều tài liệu về
các phương pháp kiểm sốt cát, về dung dịch khoan của các công ty chuyên về
dung dịch khoan và hồn thiện giếng như Weatherford, M-I Drilling Fluids,
Schlumberger, Halliburton/ Baroid Drilling Fluids / Baker Hughes Inteq. Các
kết quả báo cáo nghiên cứu của Viện dầu khí, của Conocophillips.

6. Luận điểm mới của luận văn
• Đưa ra phương pháp nghiên cứu lựa chọn hệ dung dịch khoan, phương
pháp hồn thiện giếng với ống lọc cát phù hợp đặc tính thấm chứa riêng cho
tầng sản phẩm Miocene hạ ở mỏ Cửu long.
7. Ý nghóa khoa học và thực tiễn
• Đã đưa ra được qui trình hồn thiện giếng đặc trưng cho đối tượng Miocene,
đưa phương pháp nghiên cứu cần thiết để lựa chọn hệ dung dịch khoan mở
vỉa sản phẩm cho một khu vực tầng chứa Miocene hạ hoặc Oligocenevới
đặc tính thấm chứa riêng.
Đưa ra phương pháp luận trong việc lựa chọn hệ dung dịch khoan mở vỉa
sản phẩm cho tầng chứa Miocene hạ hoặc Oligocene
• Đề xuất qui trình hoàn thiện giếng phù hợp với tầng chứa Miocene hạ khu
vực mỏ Cửu long khi sử dụng ống lọc cát.

Trang 3


1

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HOÀN THIỆN GIẾNG VÀ KHOAN MỞ VỈA
TẦNG MIOCENE HẠ MỎ CỬU LONG ................................................................. 3
1.1

Đặc điểm địa chất vùng nghiên cứu …………………………………….…… 4

1.2

Thực tế khai thác vỉa sản phẩm có sinh cát tầng Miocene hạ mỏ Cửu Long…10

1.3

Khoan mở vỉa sản phẩm tầng Miocene hạ mỏ Cửu Long……………..………12

1.4

1.3.1

Cơng nghệ khoan và hồn thiện giếng khai thác ở vùng nghiên cứu ……12

1.3.2

Các hệ dung dịch khoan mở vỉa truyền thống ở vùng nghiên cứu………..13

Phân tích đánh giá những mặt hạn chế của cơng nghệ hồn thiện giếng trong
đối tượng sinh cát, qui trình cơng nghệ khoan mở vỉa sản phẩm và các hệ dung
dịch đã sử dụng…………………………………………………….………….15

CHƯƠNG 2: LÝ THUYỂT NHIỄM BẨN VÀ CƠ CHẾ SINH CÁT KHI KHOAN

MỞ VỈA SẢN PHẨM ...................…………………………………………. 20
2.1

Lý thuyết nhiễm bẩn…………………….……………………………………..21

2.1.1 Lý thuyết nhiễm bẩn và hệ số Skin……..……………………………………. 21
2.1.1.1

Cơ sở lý thuyết về nhiễm bẩn thành hệ ………………………...21

2.1.1.2

Hệ số nhiễm bẩn Skin….………………………………………..21

2.1.2 Các cơ chế nhiễm bẩn thành hệ ……………………………………………….24

2.2

2.1.2.1

Cơ chế nhiễm bẩn cơ học……………………………………….31

2.1.2.2

Cơ chế nhiễm bẩn hóa học……………………………………...32

2.1.2.3

Cơ chế nhiễm bẩn sinh học…………….……………………….35

Cơ chế sinh cát…………………………………………..…………………….38
2.2.1

Khái niệm chung, nguyên nhân và ảnh hưởng ………..……….39

2.2.2

Các biện pháp ngăn ngừa và khắc phục…………………….… 46


2

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN PHƯƠNG PHÁP MỞ VỈA SẢN
PHẨM CHO ĐỐI TƯỢNG MIOCENE HẠ MỎ CỬU LONG………………… 59
3.1

Giới thiệu……………………………………………………………………... 60

3.2

Đánh giá khả năng sinh cát trong Miocene hạ………………………………….60

3.3

Cơ sở lựa chọn hệ dung dịch mở vỉa sản phẩm tầng Miocene hạ………..……..60

3.4

Cơ sở lựa chọn kiểu giếng sử dụng ống lọc……………………………………102

3.5

Qui trình thi cơng khoan mở vỉa và hồn thiện giếng với cấu trúc đáy
có sử dụng ống lọc……………………………………………………………..109
3.5.1 Quy trình khoan mở vỉa sản phẩm với thân giếng ngang………………109
3.5.2 Quy trình làm sạch lịng giếng………………………………………….113
3.5.3 Quy trình lắp đặt bộ thiết bị hồn thiện phía dưới với ống lọc…….…. 116

Kết luận và kiến nghị………………………………………………………………...137
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………….......139


3

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ HỒN THIỆN GIẾNG VÀ KHOAN MỞ VỈA
TẦNG MIOCENE HẠ MỎ CỬU LONG


4

1.1

Đặc điểm địa chất vùng nghiên cứu
Bồn trũng Cửu long nằm ở thầm lục địa phái nam Việt nam, được phân chia làm

nhiều lô, chứa hầu hết các mỏ dầu khí lớn như Bạch hổ, Rạng đơng, Rồng, Sư Tử Đen
Sư Tử Vàng, Sư Tử Trắng, Sư Tử Nâu, Cá Ngừ Vàng, Tê giác Trắng, Hải Sư Đen
Trong bể Cửu long lơ 15-1 chiếm diện tích khoảng 4600 km2, nằm ở khu vực

phía bắc, dọc theo bờ biển Bà Rịa – Vũng Tàu và Phan Thiết. Góc phía tây nam của
Lô 15-1 chỉ cách Vũng Tàu khoảng 20 km về phía đông nam. Công tác thăm dò dầu
khí tại Lô 15-1 được tiến hành từ năm 1998 với giếng khoan đầu tiên vào Quý 3 năm
2000. Từ đó tới nay nhiều mỏ dầu quan trọng như Sư Tử Đen, Sư Tử Vàng, Sư Tử
Trắng và gần đây là Sư Tử Nâu đã được phát hiện. Đến thời điểm hiện tại có mỏ Sư
Tử Đen được đưa vào khai thác theo 2 khu vực là Tây nam (2002) và Đông bắc (2010)
với sản lượng khai thác trung bình khoảng 70 ngàn thùng dầu / ngày đêm, mỏ Sư Tử
Vàng (2008) ban đầu sản lượng khoảng 100 ngàn thùng/ngày và hiện nay cịn khoảng
40 ngàn thùng/ngày.
Phần móng nứt nẻ được cấu tạo bởi các đá xâm nhập bao gồm granit,
granodiorit, tonalit, granosyenit, diorit và gabbrodiorit. Các loại đá phun trào cũng có
mặt trong thành phần của không chỉ đá móng mà cả trầm tích biến chất.
Từ nóc móng, cột địa tầng tổng hợp của bồn trũng Cửu Long bao gồm các
thành tạo đất đá được mô tả từ già đến trẻ như sau:
• Điệp Trà Cú, thường được gọi là “Tập F và E”, có tuổi Eocene bao gồm các
đá cát kết và cuội kết màu hồng xen lẫn bột kết.
• Điệp Trà Tân, thường được gọi là “Tập D và C”, là các đá có tuổi Oligocene,
bao gồm các đá phiến màu đen và bột kết với một vài lớp cát kết. Đây là tầng
sinh rất tốt trong khu vực, đồng thời là tầng chắn trên móng kết tinh nứt nẻ.


5

• Điệp Bạch Hổ (Miocene hạ) được gọi là “Tập BI”, là các đá có tuổi Miocene
sớm, gồm các phiến sét màu nâu, xám xanh xen lẫn các tập cát kết và bột
kết. Các đá phiến sét này là tầng chắn rất tốt mang tính khu vực. Các tập cát
kết tuy có độ rỗng lớn nhưng không phân bố liên tục. Tuy vậy, chúng cũng
cho một sản lượng khai thác hàng năm không nhỏ. Dựa vào tài liệu thạch học,
cổ sinh, địa vật lý, điệp Bạch Hổ được chia thành hai phụ điệp sau:
9 Phụ điệp Bạch Hổ dưới; bao gồm các lớp trầm tích cát kết xen lẫn sét kết

và bột kết. Càng lên phía trên, các hạt càng thô. Cát kết thạch anh màu
xám trắng, cỡ hạt từ nhỏ đến trung bình, được gắn kết chủ yếu bằng xi
măng sét, kaolinit lẫn carbonat. Cát kết thuộc tầng này có độ dày từ 10 –
16 m. Chúng phân bố chủ yếu từ phần trung tâm chạy về phía Bắc của cấu
trúc Sư Tử Đen, ở độ sâu khoảng 1760 đến 1800 m.

9 Phụ điệp Bạch Hổ trên; gồm các lớp sét dẻo, dính và rất dễ trương nở khi
gặp nước, xen lẫn một vài các tập cát kết mỏng và dấu vết than và
glauconit. Đây là tầng chắn của tầng chứa Miocene hạ bồn trũng Cửu
Long.
• Điệp Côn Sơn (Miocene giữa) được gọi là “Tập BII”; chủ yếu gồm các lớp
cát kết hạt thô xen kẹp boat kết có tuổi Miocene trung. Tài liệu thu được từ
các giếng khoan cho thấy điệp Côn Sơn không có tiềm năng dầu khí
• Điệp Đồng Nai (Miocene trên): các đất đá thuộc điệp Đồng Nai thường được
gọi là “Tập BIII”, chủ yếu là các tập cát có độ hạt trung bình, rất giàu
glauconite, có tuổi Miocene muộn. Tương tự điệp Côn Sơn, điệp Đồng Nai
cũng không thấy các dấu hiệu dầu khí.

• Điệp Biển Đông; bao gồm các trầm tích “Tập A” với thành phần chủ yếu là
cát hạt mịn rất giàu sinh vật biển và glaunonite màu vàng.


6

Hình 1.1 – Cột địa tầng tổng hợp bồn trũng Cửu Long [7]


7

Hình 1.2 – Kết quả minh giải địa vật lý cho tầng Miocene ở một số giếng

khoan thăm dò ở mỏ Cửu long[7]
- Là một tầng cát kết mỏng, hạt thơ, có xen kẹp các tập sét rất mỏng. Đất đá vỉa có
cấu trúc rất bở rời, có thể dễ dàng bóp nát bằng tay.
- Vỉa dầu của mỏ Cửu long khá mỏng, trung bình chỉ dày khoảng 10÷20m.


8

Thể tích sét

Độ pxạ TN

Điện trở suất

Hình 1.3 – Kết quả minh giải địa vật lý giếng khoan tầng Miocene mỏ Cửu long
- Có độ thấm cao (trên 1Darcy)
- Tỷ trọng của dầu là 35,5 API
- Độ thấm ngang cao ( Kh/Kv = 10 )


9

Bảng 1.1 - Thông số độ thấm và độ rỗng tầng Miocene hạ mỏ Cửu long
Mẫu

Độ rỗng
(%)

Độ thấm
K (mD)

A
B
C
E
F
G
H
I
J
K
L
M

26.1
27.3
30.1
29.5
31.0
27.7
29.6
26.5
28.3
30.2
28.0
27.2

1256
1490
3160

3054
3252
1700
1975
1357
1600
2576
1350
1670

Bề dày
trung bình
(m)

Hệ số thể tích
thành hệ B
(bbl/ STB)

Độ nhớt
(cP)

10 - 16

1.33

0.77

Kết quả phân tích mẫu lõi của tầng Miocene hạ cho thấy độ rỗng và thấm khá
cao, là tầng chứa dầu khí tốt. [11]
Bằng các mẫu khoan thực tế người ta đã phân tích và xây dựng được biểu đồ các

đường cong về độ hạt của tầng miocene hạ của mỏ Cửu long. Các nghiên cứu nhận thấy
cấu trúc của tầng Miocene mỏ Rạng Đông khá tương đồng với tầng miocene mỏ Cửu
long[11]. Vì vậy đã lập nên biểu đồ các đường cong về độ hạt của hai mỏ này để nhận
xét và so sánh rồi đi đến lựa chọn giải pháp hoàn thiện giếng sao cho phù hợp nhất với
mỏ Cửu long.


10

100

90

Trọng lượng cát tích lũy %

80

70

60

50

40

30

20

10

0
10000

1000

Đường kính hạt, μm
Cửu long

100

10

Rạng Đơng

Hình 1.4 – So sánh độ hạt của tầng Miocene ở mỏ Rạng Đông và Mỏ Cửu long[10]
Từ đồ thị ta thấy mức độ hạt của tầng miocene hạ mỏ Cửu long là tương đối thô
và khá đồng đều.Các chuyên gia về hoàn thiện giếng đã tiến hành nghiên cứu và làm thí
nghiệm để lựa chọn cơng nghệ hồn thiện giếng phù hợp nhất cho mỏ Cửu long.
1.2

Thực tế khai thác vỉa sản phẩm có sinh cát tầng Miocene hạ mỏ Cửu long
Đối tượng Miocen hạ mỏ Cửu long được đưa vào khai thác bắt đầu từ năm 2004

với tổng số giếng hiện tại là 11 giếng và sản lượng khai thác của toàn mỏ là khoảng
38.000 thùng/ngày. Để duy trì sản lượng khai thác, cơng ty đã áp dụng rất nhiều biện
pháp như: khoan thêm giếng khoan khai thác, khai thác chậm để thời gian nước xâm
nhập lâu, áp dụng phương pháp gaslift, xử lý axít cho giếng và đặc biệt là nghiên cứu
việc ngăn chặn cát xâm nhập vào giếng ngay từ đầu như chọn khoảng bắn mở vỉa cho
hợp lý với địa chất, địa tầng đã nghiên cứu, cơng nghệ khoan và hồn thiện khi khoan

mở vỉa tầng sản phẩm như lựa chọn hệ dung dịch hợp lý, lắp các thiết bị lọc cát,….


11

Initial Pressure ~ 2,500 Psia

~ 0.3 psi/d

SDNE -6P FDHP

Total Miocene Prod

LQ rate

WC (%)

~1
~ 1.2 psi/d

MPA Saturation Pressure ~ 1,275 Psia
Well Add in

Well Add in

-Well Add in

Well Add in
26P Add in
Well Add in Well Add in

Well Add in

Well Add in

Prod Rate: 6,200 Bopd

Hình 1.5 Biểu đồ sản lượng khai thác và áp suất các giếng Miocen hạ mỏ Cửu long
Rõ ràng nhận thấy rằng cơng tác duy trì sản lượng của nhà thầu là rất tốt. Sản lượng
khai thác duy trì ở mức ổn định và có giảm nhẹ. Mức độ giảm sản lượng phần lớn chịu
tác động bởi nước xâm nhập vào các giếng khai thác và tăng dần theo thời gian. Trong
khi đó, các hiệu ứng skin khác (cát xâm nhập, lắng đọng parafin,…) không gây ảnh
hưởng nhiều trong tới suy giảm sản lượng của toàn mỏ. Theo như thực trạng và kết quả
khai thác hiện tại công ty đã rất thành công trong việc nghiên cứu và thực hiện ngăn
chặn cát xâm nhập trong quá trình khai thác. Thực tiễn trên thế giới cho thấy bất kì các
giếng khai thác nào gặp phải sự xâm nhập của cát vào giếng trong quá trình khai thác thì
sản lượng khai thác và tuổi thọ của thiết bị lòng giếng sẽ giảm đáng kể dẫn tới hiệu quả
kinh tế giảm.


12

1.3

Khoan mở vỉa sản phẩm tầng Miocene hạ mỏ Cửu Long

1.3.1 Công nghệ khoan và hoàn thiện giếng khai thác ở vùng nghiên cứu
Trên thế giới, công nghệ khoan và hoàn thiện các giếng khai thác trong tầng cát kết
rất phong phú và đa dạng. Do tác hại mài mòn của hiện tượng sinh cát, ngày nay,
hầu hết những giếng khoan mới đều được áp dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật
hiện đại với nhiều công nghệ kiểm soát cát khác nhau. Căn cứ vào khả năng kiểm

soát cát, có thể phân chia công nghệ khoan và hoàn thiện giếng theo hai nhóm
chính:

• Nhóm 1 - không kiểm soát cát, bao gồm:
-

Khoan, chống ống, bơm trám xi măng và bắn mở vỉa

-

Khoan, chống ống lửng đục lỗ sẵn

• Nhóm 2 – có kiểm soát cát, bao gồm:
-

Khoan, chống ống, bơm trám xi măng, bắn mở vỉa và chèn sỏi

-

Công nghệ sử dụng ống lọc cát (Stand-alone sandscreen)

-

Công nghệ sử dụng ống lọc cát và chèn sỏi (sandscreen and gravel
pack)

-

Công nghệ sử dụng ống lọc cát giãn nở

Trong vùng nghiên cứu, thực tế hầu hết các giếng khoan khai thác tầng Miocene hạ
trước đây được khoan và hoàn thiện theo kiểu nhóm 1 tức không kiểm soát cát. Hai
phương pháp thường được sử dụng là:

-

Khoan, chống ống, bơm trám xi măng và bắn mở vỉa

Tầng sản phẩm sau khi khoan qua, được chống ống suốt và bơm trám xi măng. Sau
khi xi măng gắn kết, người ta áp dụng phương pháp bắn đục lỗ bắn xuyên qua ống
chống, lớp xi măng cố kết và đới nhiễm bẩn tạo ra các kênh dẫn nhân tạo.


13

Ở giai đoạn đầu, giếng cho sản lượng khá. Tuy nhiên, do đất đá tầng Miocene có độ
gắn kết kém nên thường bị sập lở, mất đi trạng thái tự nhiên của vỉa sản phẩm. Vì
thế, trong quá trình khai thác, các hạt cát từ vỉa sẽ theo các kênh dẫn di chuyển vào
giếng làm suy giảm nhanh chóng lưu lượng khai thác và gây mài mòn phá hủy các
bộ phận trên đường dẫn chất lưu.

-

Khoan và chống ống lửng đục lỗ sẵn

Sau khi mở thân giếng qua tầng sản phẩm và tuần hoàn làm sạch giếng, ống chống
lửng đục lỗ sẵn được thả xuống để gia cố thành giếng khoan. Dầu và khí được khai
thác từ ngoài vỉa thông qua các lỗ đục sẵn này.
Do các ống chống lửng thường được đục lỗ sẵn mà không tính đến đặc tính thấm
chứa của vỉa, đồng thời được thả vào giếng không kèm theo các thiết bị ngăn cách

các tập sét trương nở nên ống đục lỗ hoặc không ngăn cản được các hạt cát, hoặc bị
bít nhét bởi sét, vì thế ảnh hưởng trầm trọng tới lưu lượng khai thác.

1.3.2 Các hệ dung dịch khoan mở vỉa truyền thống ở vùng nghiên cứu
Có rất nhiều loại dung dịch khác nhau có thể sử dụng để khoan qua tầng sản
phẩm cát kết. Việc lựa chọn hệ dung dịch khoan mở vỉa sản phẩm không chỉ phụ
thuộc vào cơ chế nhiễm bẩn mà còn phụ thuộc vào loại thành hệ và quan trọng hơn
tất cả là công nghệ khoan và hoàn thiện giếng trong tầng sản phẩm đó.
Bồn trũng Cửu Long có ba tầng sản phẩm chính; Miocene hạ, Oligocene và tầng
móng granite phong hóa nứt nẻ. Tầng Miocene hạ chủ yếu là cát, cát kết và các tập
sét xen kẹp. Các tập sét trong tầng Miocene hạ có tính chất trương nở, phân tán hoặc
vừa trương nở vừa phân tán.
Những hệ dung dịch thông thường có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng khai
thác của vỉa chứa. Sự ảnh hưởng này có thể hạn chế bằng cách giảm độ thải nước,
kiểm soát sự tăng độ bền gel cũng như chất lượng của lớp vỏ bùn trên thành giếng


14

khoan. Với công nghệ khoan, chống ống và bắn mở vỉa, đạn thường bắn xuyên qua
toàn bộ đới nhiễm bẩn, kể cả những đới nhiễm bẩn dày nhất. chính vì vậy, nhiễm
bẩn không phải là mối quan tâm lớn khi sử dụng kiểu công nghệ khoan và hoàn
thiện giếng này.
Trong công nghệ khoan và hoàn thiện giếng không sử dụng vữa trám, dung dịch và
lớp vỏ bùn phải được thiết kế sao cho có thể thay thế và phá hủy dễ dàng mà không
cần các biện pháp làm sạch. dung dịch khoan mở vỉa được chọn nhằm hạn chế đến
mức thấp nhất sự nhiễm bẩn.
Đối với loại giếng khoan khai thác trong tầng cát kết nói chung, các hệ dung dịch
khoan mở vỉa có thể chia làm hai nhóm chính:
ƒ Nhóm dung dịch khoan mở vỉa gốc dầu hoặc dầu tổng hợp (Đã từng

được Unocal –nay là Chervon sử dụng ở Việt nam)
ƒ Nhóm dung dịch khoan gốc nước.
Ở bể Cửu Long, trong tầng Miocene hạ, các hệ dung dịch khoan mở vỉa được dùng
mới chỉ là các hệ dung dịch khoan gốc nước như:
ƒ Hệ dung dịch khoan KCl / Polymers
ƒ Hệ dung dịch khoan KCl / Polymers / Glycol
ƒ Hệ dung dịch khoan KCl / Sildril
ƒ Hệ dung dịch khoan Flo-Pro
Hầu như việc quyết định sử dụng hệ dung dịch khoan nào là đều dựa trên kinh
nghiệm và cảm tính. Thực tế chưa có một nghiên cứu cụ thể để đưa ra việc lựa chọn
hợp lý công nghệ khoan và hoàn thiện cũng như đơn pha chế dung dịch mở vỉa phù
hợp [2].


15

1.4 Phân tích đánh giá những mặt hạn chế của công nghệ khoan và các hệ dung dịch
đã sử dụng
Như đã trình bày sơ bộ ở trên, công nghệ khoan và hoàn thiện giếng áp dụng cho
tầng Miocene hạ trong những năm đầu ở khu vực bể Cửu Long còn khá đơn giản và
chưa hiệu quả.

-

Phương pháp khoan, chống ống, bơm trám xi măng và bắn mở vỉa

Đặc điểm của phương pháp này là đơn giản, không chú ý nhiều đến khái niệm
nhiễm bẩn thành hệ. Do đây là phương pháp khai thác không kiểm soát cát nên thực
tế chỉ hiệu quả đối với những khu vực mà cát kết có độ gắn kết cao, ít xảy ra hiện
tượng sinh cát. Tuy nhiên vấn đề sinh cát hay không còn tùy thuộc vào nhiều yếu tố

và đòi hỏi phải được nghiên cứu kỹ lưỡng. Thực tế cho thấy, thường thì giai đoạn
đầu, giếng cho sản lượng khá. Tuy nhiên, sau một thời gian khai thác, vỉa bị sập lở,
không còn độ gắn kết tự nhiên. Vì thế, trong quá trình khai thác, các hạt cát từ vỉa sẽ
theo các kênh dẫn di chuyển vào giếng làm suy giảm nhanh chóng lưu lượng khai
thác và gây mài mòn phá hủy các bộ phận thiết bị khai thác trên đường dẫn chất lưu.

-

Phương pháp khoan và chống ống lửng đục lỗ sẵn

Đây là phương pháp hoàn thiện giếng có thể nói là đơn giản nhất, tuy nhiên,
hiệu quả kinh tế lại là thấp nhất. Thường thì các lỗ đục sẵn có kích thước khá lớn
nên các hạt cát từ nội vỉa dễ dàng đi qua. Mặt khác, do ống đục lỗ được thả vào
trong giếng không kèm theo các thiết bị ngăn cách các tập sét xen kẹp dễ trương nở
nên các lỗ đục dễ dàng bị bít nhét bởi sét, vì thế làm lưu lượng khai thác của giếng
giảm mạnh. Ngoài ra, do dung dịch mở vỉa không được đầu tư nghiên cứu kỹ nên tạo
ra đới nhiễm bẩn khá dày trong những giếng khoan này.