Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng hoàn thiện giếng khai thác dầu khí tại mỏ rạng đông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN MẠNH TUẤN

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT
LƯỢNG HỒN THIỆN GIẾNG KHAI THÁC DẦU
KHÍ TẠI MỎ RẠNG ĐÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2008


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN MẠNH TUẤN

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT
LƯỢNG HỒN THIỆN GIẾNG KHAI THÁC DẦU
KHÍ TẠI MỎ RẠNG ĐƠNG

Chun ngành : Kỹ thuật khoan, khai thác và cơng nghệ dầu khí
Mã số

: 60.53.50

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS Cao Ngọc Lâm

HÀ NỘI - 2008


3

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kì
cơng trình nghiên cứu nào khác.
Tác giả

Nguyễn Mạnh Tuấn


4

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa .................................................................................................... 2
Lời cam đoan..................................................................................................... 3
Mục lục.............................................................................................................. 4
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt .............................................................. 8
Danh mục các bảng biểu ................................................................................... 9
Danh mục các hình vẽ và đồ thị ...................................................................... 10
MỞ ĐẦU......................................................................................................... 13
1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................ 13
2. Mục đích nghiên cứu................................................................................. 14
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................ 15

4. Nội dung nghiên cứu................................................................................. 15
5. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 15
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .................................................................. 16
7. Cơ sở tài liệu của luận văn........................................................................ 16
8. Cấu trúc của luận văn................................................................................ 17
9. Lời cảm ơn ................................................................................................ 18
Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ HỒN THIỆN GIẾNG TẦNG
MIOCENE HẠ MỎ RẠNG ĐÔNG ............................................................... 19
1.1. Tổng quan về mỏ Rạng Đông ................................................................ 19
1.2. Đặc điểm địa chất vùng nghiên cứu....................................................... 19
1.3. Thực trạng khoan và hoàn thiện giếng tầng Miocene hạ mỏ Rạng
Đông ....................................................................................................... 25
1.3.1 Khoan, chống ống, bơm trám xi măng và bắn mở vỉa........................... 25
1.3.2 Khoan và chống ống lửng đục lỗ sẵn..................................................... 31
1.4. Phân tích đánh giá cơng nghệ hồn thiện giếng đang được sử dụng tại


5

mỏ Rạng Đơng ....................................................................................... 34
1.4.1 Đánh giá cơng nghệ hồn thiện giếng tầng Mioxen hạ mỏ Rạng
Đơng ....................................................................................................... 34
1.4.2 Khó khăn trong cơng tác khai thác dầu khí............................................ 36
Chương 2 - CÁC CƠNG NGHỆ HỒN THIỆN GIẾNG KIỂM SỐT
CÁT ................................................................................................................. 38
2.1. Cơ sở lựa chọn cơng nghệ hồn thiện giếng kiểm soát cát.................... 38
2.1.1 Hiện tượng sinh cát ................................................................................ 38
2.1.2 Ảnh hưởng của khai thác lẫn cát............................................................ 39
2.2. Nguyên nhân gây ra khai thác lẫn cát .................................................... 40
2.3. Các công nghệ hồn thiện giếng kiểm sốt cát ...................................... 42

2.3.1 Kiểm soát cát khi khai thác cùng với cát ............................................... 42
2.3.2 Cơng nghệ hồn thiện giếng sử dụng ống lọc cát và chèn sỏi ............... 43
2.3.3 Cơng nghệ hồn thiện giếng sử dụng ống lọc cát giãn nở cơ học ......... 46
2.3.4 Cơng nghệ hồn thiện giếng sử dụng ống lọc cát .................................. 49
2.4. Đánh giá các cơng nghệ hồn thiện giếng kiểm soát cát ....................... 51
2.4.1 Kiểm soát cát khi khai thác cùng với cát ............................................... 52
2.4.2 Cơng nghệ hồn thiện giếng sử dụng ống lọc cát và chèn sỏi ............... 53
2.4.3 Cơng nghệ hồn thiện giếng sử dụng ống lọc giãn nở cơ học ............... 54
2.4.4 Cơng nghệ hồn thiện giếng sử dụng ống lọc cát .................................. 55
Chương 3 - CƠNG NGHỆ HỒN THIỆN GIẾNG SỬ DỤNG ỐNG LỌC
CÁT ................................................................................................................. 57
3.1. Quy trình thi cơng khoan và hồn thiện giếng sử dụng ống lọc cát ...... 57
3.1.1 Những yêu cầu cơ bản trong thiết kế giếng và khoan mở vỉa ............... 57
3.1.2 Quy trình hồn thiện giếng sử dụng ống lọc cát .................................... 59
3.2. Lựa chọn mẫu cát ................................................................................... 64
3.3. Lựa chọn cỡ sàng lọc của ống lọc cát .................................................... 66


6

3.3.1 Tầm quan trọng của cỡ sàng lọc trên ống lọc cát .................................. 66
3.3.2 Thí nghiệm đo độ giữ cát ....................................................................... 67
3.3.3 Đo độ bịt kín sàng lọc ............................................................................ 68
3.3.4 Lựa chọn sàng lọc cho ống lọc cát......................................................... 69
3.4. Thử nghiệm tính tương thích và ổn định của dung dịch với vỉa............ 70
3.5. Lựa chọn dung dịch khoan mở vỉa sản phẩm ........................................ 72
3.5.1 Tầm quan trọng của dung dịch mở vỉa sản phẩm .................................. 72
3.5.2 Lựa chọn hệ dung dịch nền .................................................................... 73
3.5.3 Thí nghiệm xác định độ thải nước của dung dịch bằng đĩa gốm........... 76
3.5.4 Nghiên cứu sự phân bố độ hạt để tìm loại vật liệu gia cố CaCO3 phù

hợp.......................................................................................................... 77
3.5.5 Lựa chọn nồng độ vật liệu gia cố CaCO3 tối ưu .................................... 80
3.5.6 Thí nghiệm kiểm chứng lựa chọn vật liệu gia cố CaCO3 ...................... 86
3.5.7 Lựa chọn đơn pha chế dung dịch mở vỉa và hoàn thiện
giếng ....................................................................................................... 88
3.6. Phục hồi độ thấm bằng dung dịch axít................................................... 90
3.7. Kết quả áp dụng thử nghiệm và đánh giá hiệu quả hoàn thiện giếng .... 96
Chương 4 - ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HOÀN THIỆN GIẾNG SỬ DỤNG ỐNG
LỌC CÁT TẠI GIẾNG KHOAN 15.2-RD-E-27P MỎ RẠNG ĐÔNG ....... 98
4.1. Khái quát chung quá trình khoan giếng 15.2-RD-E-27P....................... 98
4.1.1 Lỗ khoan 26”........................................................................................ 100
4.1.2 Lỗ khoan 17-1/2” ................................................................................. 100
4.1.3 Lỗ khoan 12-1/4” ................................................................................. 100
4.1.4 Khoan mở vỉa sản phẩm (lỗ khoan 8.1/2”) .......................................... 101
4.1.5 Doa thành giếng khoan và làm sạch ống chống khai thác ................... 102
4.2. Hoàn thiện giếng - công đoạn quyết định hiệu quả giếng khoan......... 105
4.2.1 Thả ống lọc cát ..................................................................................... 105


7

4.2.2 Bơm rửa làm sạch lớp mùn khoan ....................................................... 106
4.2.3 Thả cột cần khai thác............................................................................ 109
4.3. Kết quả áp dụng và đánh giá hiệu quả hoàn thiện giếng ..................... 114
4.3.1 Hiệu quả kỹ thuật ................................................................................. 114
4.3.2 Hiệu quả kinh tế ................................................................................... 117
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 120
CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ ................................ 121
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................. 122

8

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
JVPC : Cơng ty Dầu khí Việt Nhật (Japan Vietnam Petroleum Company Co.
Ltd).
JOC : Công ty Liên doanh điều hành (Joint Operating Campany)
K

: Độ thấm

PI

: Hệ số sản phẩm (Productive Index)

S

: Hệ số nhiễm bẩn (Skin)

FLT : Phục hồi độ thấm (Flow Look Test)
DIF : Dung dịch khoan mở vỉa (Drill In Fluid)
Gpm : Galông trên phút (gallon per minute)
Bpm : Thùng trên phút (barrel per minute)


9

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 1.1 : Thông số độ thấm và độ rỗng tầng Miocene hạ mỏ Rạng

Đông ............................................................................................ 24
Bảng 3.1 : Độ lớn của các hạt mịn, trung bình và thơ của mẫu cát thử
nghiệm......................................................................................... 65
Bảng 3.2 : Độ lớn của các hạt mịn, trung bình và thơ của mẫu cát thực tế .. 66
Bảng 3.3 : Các độ sâu lấy mẫu cát ................................................................ 70
Bảng 3.4 : Đơn pha chế dung dịch nền ......................................................... 76
Bảng 3.5 : Kết quả phân tích sự phân bố độ hạt các loại CaCO3 ................. 79
Bảng 3.6 : Đơn pha chế dung dịch có lựa chọn nồng độ CaCO3 .................. 82
Bảng 3.7 : Thông số dung dịch khoan với các nồng độ CaCO3 khác nhau .. 82
Bảng 3.8 : Thông số thấm lọc với các nồng độ CaCO3 khác nhau............... 83
Bảng 3.9 : Đơn pha chế dung dịch xác định loại CaCO3 .............................. 86
Bảng 3.10 : Thông số thấm lọc của mẫu dung dịch chứa CaCO3 trong nước
và ngoại nhập .............................................................................. 87
Bảng 3.11 : Đơn pha chế dung dịch mở vỉa sản phẩm tầng Miocene hạ mỏ
Rạng Đông .................................................................................. 90
Bảng 3.12 : Đơn pha chế dung dịch mở vỉa sản phẩm cho thí nghiệm FLT .. 93
Bảng 3.13 : Kết quả thí nghiệm FLT cho tầng Miocene hạ mỏ Rạng Đông .. 94
Bảng 3.14 : Đơn pha chế dung dịch axít rửa vỏ bùn khoan thành giếng........ 96
Bảng 4.1 : Dung dịch khoan mở vỉa sản phẩm Mioxen hạ cho giếng
15.2-RD-E-27P .......................................................................... 101
Bảng 4.2 : Các thông số đặc trưng của ống lọc cát..................................... 105
Bảng 4.3 : Đơn pha chế dung dịch axít rửa bùn khoan thành giếng........... 107
Bảng 4.4 : Thông số trong quá bơm axít HCl 10%..................................... 108


10

Bảng 4.5 : Kết quả thử giếng tính tốn bằng phương pháp phục hồi áp
suất ............................................................................................ 115
Bảng 4.6 : Chi phí hồn thiện giếng (tính cả thời gian sử dụng

giàn khoan)................................................................................ 117

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 : Sơ đồ bồn trũng Cửu Long ........................................................... 21
Hình 1.2 : Sơ đồ vị trí mỏ Rạng Đơng ........................................................... 22
Hình 1.3 : Cột địa tầng tổng hợp mỏ Rạng Đơng .......................................... 23
Hình 1.4 : Sơ đồ cơng nghệ hồn thiện giếng khoan, chống ống, trám xi
măng và bắn mở vỉa ...................................................................... 27
Hình 1.5 : Mối quan hệ giữa loại đạn và chiều sâu lỗ đạn bắn vào vỉa ......... 28
Hình 1.6 : Mối quan hệ giữa tiết diện dòng chảy qua lỗ bắn và loại đạn ...... 28
Hình 1.7 : Mối quan hệ giữa hệ số nhiễm bẩn (skin) và loại đạn .................. 29
Hình 1.8 : Sơ đồ thiết bị lịng giếng của cột ống khai thác............................ 30
Hình 1.9 : Sơ đồ một giếng tiêu biểu được hồn thiện bằng cơng nghệ
khoan và chống ống lửng đục lỗ sẵn............................................. 32
Hình 1.10 : Sơ đồ ống đục lỗ và các đặc tính ................................................. 32
Hình 1.11 : Sơ đồ cột ống khai thác của giếng hồn thiện sử dụng ống đục
lỗ................................................................................................... 33
Hình 1.12 : Hệ số nhiễm bẩn (S)..................................................................... 35
Hình 1.13 : Hệ số sản phẩm (PI)..................................................................... 35
Hình 1.14 : Hình ảnh mẫu cát lấy lên bằng cách thả cáp tời .......................... 37
Hình 2.1 : Sơ đồ cơng nghệ hồn thiện giếng sử dụng ống lọc cát có chèn
sỏi ................................................................................................... 45


11

Hình 2.2 : Sơ đồ cơng nghệ hồn thiện giếng sử dụng ống lọc cát có chèn
sỏi cho giếng thân trần và giếng có chống ống và bắn vỉa ............ 45
Hình 2.3 : Sơ đồ cơng nghệ hồn thiện giếng sử dụng ống lọc cát giãn nở ... 48
Hình 2.4 : Sơ đồ cơng nghệ hồn thiện giếng khai thác sử dụng ống lọc cát. 50

Hình 2.5 : Ảnh hưởng của cơng tác làm sạch vỏ bùn lên dịng chảy từ vỉa
vào giếng trong giếng khoan ngang ............................................... 54
Hình 3.1 : Sơ đồ hoàn thiện giếng sử dụng ống lọc cát .................................. 62
Hình 3.2 : Sơ đồ cột ống khai thác.................................................................. 63
Hình 3.3 : Kết quả đo độ phân bố cỡ hạt cát vỉa Mioxen hạ mỏ Rạng Đơng. 64
Hình 3.4 : Độ phân bố cỡ hạt của mẫu thực nghiệm ...................................... 66
Hình 3.5 : Kết quả thí nghiệm đo độ giữ hạt cát với các loại sàng lọc........... 68
Hình 3.6 : Kết quả thí nghiệm độ bít kín sàng lọc với các ống lọc cát phổ
biến ................................................................................................. 69
Hình 3.7 : Kết quả thí nghiệm độ tương thích và ổn định của dung dịch
với vỉa sản phẩm ............................................................................ 72
Hình 3.8 : Thí nghiệm sự phân tán của sét Miocene hạ mỏ Rạng Đơng ........ 75
Hình 3.9 : Biểu đồ phân bố độ hạt của CaCO3 sản xuất tại Việt Nam .......... 78
Hình 3.10 : Biểu đồ phân bố độ hạt của Circal 60/16..................................... 79
Hình 3.11 : Sơ đồ thiết bị thí nghiệm độ thải nước [8]................................... 81
Hình 3.12 : Lớp vỏ bùn với nồng độ Circal 60/16 là 10 ppb.......................... 84
Hình 3.13 : Lớp vỏ bùn với nồng độ Circal 60/16 là 30 ppb.......................... 85
Hình 3.14 : Lớp vỏ bùn với nồng độ Circal 60/16 là 40 ppb.......................... 85
Hình 3.15 : Biểu đồ độ thải nước của mẫu DIF chứa CaCO3 sản xuất tại
Việt Nam và ngoại nhập............................................................... 88
Hình 3.16 : Lớp vỏ bùn của dung dịch KCl / Polymers / Glycol chứa
CaCO3 .......................................................................................... 91
Hình 3.17 : Sơ đồ thí nghiệm FLT trước khi bơm axít................................... 92


12

Hình 3.18 : Sơ đồ thí nghiệm FLT sau khi bơm axít ...................................... 92
Hình 3.19 : Đồ thị biểu diễn hiệu suất dịng chảy qua thí nghiệm FLT ......... 95
Hình 4.1 : Sơ đồ cầu trúc giếng 15.2-RD-E-27P .......................................... 99

Hình 4.2 : Cột địa tầng giếng khoan 15.2-RD-E-27P ................................. 104
Hình 4.3 : Sơ đồ cấu trúc ống lọc cát và cột cần làm việc khi thả ống
lọc cát xuống đáy giếng ............................................................. 110
Hình 4.4 : Sơ đồ lịng giếng trước và sau khi thả cột ống khai thác đưa
giếng vào làm việc ..................................................................... 111
Hình 4.5 : Sơ đồ ống lọc cát giếng 15.2-RD-E-27P ................................... 112
Hình 4.6 : Sơ đồ cột ống khai thác giếng 15.2-RD-E-27P ......................... 113


13

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Mỏ Rạng Đơng nằm tại thềm lục địa phía nam Việt Nam, là nơi có sản
lượng khai thác dầu khí cao thứ hai trong bồn trũng Cửu Long, hiện nay (trên
15% dầu khai thác được tại Việt Nam là từ mỏ này). Tại mỏ Rạng Đông tồn
tại 3 tầng sản phẩm chủ yếu là móng, Oligocene hạ và Miocene hạ. Trong đó
sản lượng dầu khai thác từ tầng móng chiếm trên 70%. Đối tượng chủ yếu mà
Liên doanh Việt-Nhật (JVPC) đầu tư tập trung tìm kiếm tại mỏ Rạng Đơng
vẫn là tầng móng và tầng Mioxen hạ.
Giếng khoan thăm dò đầu tiên 15.2-RD-1X khoan năm 1993 tới chiều
sâu 3025m với kết quả đã phát hiện được dầu khí. Đến nay với thời gian trên
15 năm tìm kiếm thăm dị và khai thác dầu khí tại mỏ Rạng Đơng, Nhà đầu tư
đã khoan trên 50 giếng khoan thăm dò- khai thác (chiếm 15% số lượng giếng
khoan tại Việt Nam) với trên 1 triệu mét khoan và chi phí khoảng 1,8 tỷ USD.
Sản lượng dầu thô khai thác trong hơn 15 năm qua cũng đạt được những
thành tựu đáng ghi nhận. Tính đến nay, tổng sản lượng dầu thô đã khai thác
được ở mỏ Rạng Đơng khoảng trên 100 triệu thùng dầu.
Cơng tác hồn thiện giếng đóng một vai trị quan trọng trong q trình
hoạt động của giếng khai thác, nó quyết định hiệu quả khai thác của giếng,

tuổi đời của giếng và các công tác can thiệp vào giếng trong suốt quá trình
khai thác dầu. Một giếng hiệu quả là giếng mang lại lợi nhuận tối đa trong
suốt quãng đời hoạt động khai thác của nó. Mục tiêu của cơng tác hồn thiện
giếng là:
-

Giảm thiểu chi phí hồn thiện giếng.

-

Hiệu quả khai thác đạt tối đa.

-

Giảm thiểu các công tác sửa giếng trong suốt quá trình khai thác.


14

Mỏ Rạng Đơng là một trong những mỏ dầu khí có cấu trúc địa chất
tương đối phức tạp, các giếng khai thác dầu khí trên mỏ tập trung hai vỉa
chính là vỉa cát Mioxen hạ và tầng móng. Cơng nghệ hoàn thiện giếng trong
giai đoạn đầu của mỏ được tiến hành tương đối đơn giản nhằm giảm thiểu chi
phí mà vẫn đảm bảo hoạt động khai thác dầu. Đối với các giếng khai thác
trong vỉa Mioxen hạ, theo thời gian và tuổi đời của giếng, áp suất vỉa suy
giảm đã dẫn đến sản lượng khai thác giảm, sự xâm nhập của cát vào thân
giếng khai thác dầu khí ngày càng nghiêm trọng do cơng nghệ hồn thiện các
giếng khơng có khả năng kiểm soát cát.
Sự xâm nhập của cát xảy ra ở hầu hết những giếng khai thác vỉa sản
phẩm Mioxen hạ làm giảm nhanh chóng sản lượng khai thác và gây rất nhiều

khó khăn cho cơng tác khai thác dầu khí ngồi khơi như hiện tượng ăn mịn
thiết bị bề mặt, thiết bị lòng giếng, hiện tượng cát lấp kín tầng khai thác làm
giếng ngừng chảy,…v.v. Việc thay đổi và nâng cao chất lượng hoàn thiện
giếng là điều kiện cơ bản để có thể ngăn ngừa sự xâm nhập của cát vào thân
giếng khai thác nhằm duy trì sản lượng dầu khí, giải quyết được những khó
khăn và thiệt hại cho cơng tác khai thác dầu khí, nâng cao tuổi thọ khai thác
của giếng.
Do vậy, luận văn tập trung nghiên cứu “Các giải pháp nâng cao chất
lượng hoàn thiện giếng khai thác dầu khí tại mỏ Rạng Đơng” là rất cần
thiết và mang tính thực tiễn cao. Việc nâng cao chất lượng họat động hồn
thiện giếng với cơng nghệ hoàn thiện giếng mới sẽ kéo dài tuổi thọ của các
giếng khai thác và tăng hệ số thu hồi dầu. Kết quả nghiên cứu của luận văn
khơng những có ý nghĩa khoa học mà cịn có ý nghĩa thực tiễn góp phần nâng
cao sản lượng và hiệu quả khai thác dầu khí tại mỏ Rạng Đơng.
2. Mục đích nghiên cứu


15

Trên cơ sở phân tích, đánh giá thực trạng hồn thiện giếng đã và đang
được áp dụng cho vỉa sản phẩm Mioxen hạ mỏ Rạng Đông, tác giả sẽ đưa ra
những giải pháp cơng nghệ hồn thiện giếng mới tập trung vào công tác ngăn
ngừa sự xâm nhập của cát nhằm mục đích kéo dài tuổi thọ của giếng khai
thác, nâng cao hệ số sản phẩm của toàn mỏ.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
-

Đối tượng nghiên cứu: Là cơng nghệ hồn thiện giếng và thực trạng khai
thác của các giếng khai thác dầu khí vỉa sản phẩm Mioxen hạ mỏ Rạng
Đông và tập trung nghiên cứu giải pháp cơng nghệ hồn thiện giếng để

ngăn ngừa sự xâm nhập của cát vào giếng khai thác.

-

Phạm vi nghiên cứu: Là lựa chọn ra giải pháp cơng nghệ hồn thiện
giếng hợp lý nhất dựa trên điều kiện giếng khoan thực tế vỉa sản phẩm
Mioxen hạ mỏ Rạng Đông nhằm ngăn chặn sự xâm nhập của cát vào
thân giếng khai thác. Trọng tâm của đề tài là giải pháp cơng nghệ hồn
thiện giếng sử dụng ống lọc chặn cát kết hợp với công nghệ khai thác
hợp lý theo thời gian.

4. Nội dung nghiên cứu
Đề tài sẽ tập trung nghiên cứu các nội dung chính sau:
-

Nghiên cứu, phân tích đánh giá thực trạng khai thác dầu khí với các cơng
nghệ hồn thiện giếng đã và đang được áp dụng ở mỏ Rạng Đông.

-

Nghiên cứu các cơng nghệ hồn thiện giếng khai thác dầu khí và ứng
dụng giải pháp ngăn chặn cát vào thân giếng và cơng nghệ phù hợp khi
hồn thiện giếng cho vỉa sản phẩm Mioxen hạ mỏ Rạng Đông.

5. Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện các nội dung nghiên cứu nêu trên, tác giả đã sử dụng các
phương pháp nghiên cứu sau:


16

-

Tổng hợp, xử lý và thống kê các tài liệu trong thực tế sản xuất để đánh
giá các khó khăn và phức tạp trong cơng tác hồn thiện giếng cũng như
công tác sửa giếng, ngăn chặn sự xâm nhập của cát vào thân giếng khai
thác dầu từ vỉa sản phẩm Mioxen hạ mỏ Rạng Đông.

-

Nghiên cứu lý thuyết: Chủ yếu thuộc lọai nghiên cứu các khái niệm và
đặc trưng của các cơng nghệ hồn thiện giếng phổ biến trên thế giới.

-

Nghiên cứu và thử nghiệm quy trình hồn thiện giếng có sử dụng ống
lọc cát kết hợp với các thiết bị khác nhằm ngăn ngừa hiệu quả sự xâm
nhập của cát.

6. Ý nghĩa khoa học và thực tế
-

Cơng nghệ hồn thiện giếng đã và đang được áp dụng tại các giếng khai
thác dầu khí vỉa sản phẩm Mioxen hạ mỏ Rạng Đơng là phương pháp
hồn thiện giếng đơn giản nhất, đảm bảo việc thi cơng an tồn và hiệu
quả kinh tế cao do chi phí thấp. Tuy nhiên, các cơng nghệ này gây rất
nhiều khó khăn phức tạp cho cơng tác sửa giếng nhằm ngăn chặn sự xâm
nhập của cát vào thân giếng. Các biện pháp sửa giếng cho những giếng
khai thác được hồn thiện với cơng nghệ hiện nay mang tính rủi ro cao,
tỉ lệ thành cơng thấp.

-

Việc áp dụng giải pháp cơng nghệ hồn thiện giếng mới cho phép đơn
giản hóa các cơng tác sửa giếng khi có sự xâm nhập của cát vào thân
giếng khai thác dầu khí, kéo dài tuổi thọ khai thác và nâng cao hệ số thu
hồi sản phẩm.

-

Đề tài xuất phát từ yêu cầu của thực tế sản xuất. Kết quả nghiên cứu của
luận văn sẽ góp phần chia sẻ, giải quyết những khó khăn, phức tạp khi
thực hiện cơng tác sửa giếng trong việc ngăn chặn sự xâm nhập của cát
vào các giếng khai thác dầu khí từ vỉa sản phẩm Mioxen hạ mỏ Rạng
Đông.


17

7. Cơ sở tài liệu của luận văn
-

Luận văn được xây dựng trên cơ sở các tài liệu địa chất, tài liệu thi cơng
khoan, tài liệu hịan thiện giếng và tài liệu khai thác dầu khí của mỏ
Rạng Đơng, các bài báo chun ngành về cơng nghệ hồn thiện giếng
trong nước và trên thế giới.

-

Trong quá trình viết luận văn, tác giả cũng tham khảo nhiều tài liệu về

công nghệ hồn thiện giếng của các Nhà thầu dầu khí đang họat động tại
Việt Nam và các bài báo của Hiệp hội kỹ sư dầu khí quốc tế SPE.

-

Kết quả thu thập tài liệu trong quá trình làm việc của tác giả trong ngành
cơng nghiệp khoan thăm dị và khai thác dầu khí tại Tổng Cơng ty Thăm
dị Khai thác Dầu khí và Tập đồn Dầu khí Việt Nam.

8. Cấu trúc của luận văn
Cấu trúc của luận văn bao gồm các chương mục sau:
- Phần mở đầu
- Chương 1 - Tổng quan về cơng nghệ hồn thiện giếng tầng Miocene
hạ mỏ Rạng Đơng
- Chương 2 - Các cơng nghệ hồn thiện giếng kiểm sốt cát
- Chương 3 - Cơng nghệ hồn thiện giếng sử dụng ống lọc cát
- Chương 4 - Đánh giá kết quả hoàn thiện giếng dử dụng ống lọc cát
tại giếng khoan 15.2-RD-E-27P mỏ Rạng Đông
- Kết luận và kiến nghị
- Danh mục các tài liệu tham khảo
Toàn bộ nội dung được trình bày trong 124 trang A4, cỡ chữ 14, font
chữ Time New Roman, Unicode.


18

9. Lời cảm ơn
Luận văn được hoàn thành tại Bộ mơn Khoan-Khai thác, khoa Dầu khí,
Trường Đại học Mỏ-Địa chất, dưới sự hướng dẫn của Phó giáo sư-Tiến sĩ
Cao Ngọc Lâm.

Trong quá trình làm luận văn, tác giả đã được sự giúp đỡ nhiệt tình của
các chuyên gia, các nhà khoa học thuộc Tập địan Dầu khí Việt Nam, Tổng
Cơng ty Thăm dị Khai thác Dầu khí, các Nhà thầu Dầu khí nước ngồi đang
họat động tại Việt Nam. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn trước sự hỗ trợ và
giúp đỡ hết sức q báu đó.
Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và tạo điều kiện của
Ban giám hiệu trường Đại học Mỏ - Địa chất, các cán bộ hướng dẫn khoa học,
các cơ quan, đồng nghiệp đã động viên giúp đỡ tác giả hòan thành luận văn
này.
Do luận văn là một đề tài mở, nhiều vấn đề cần tiếp tục hoàn thiện nên
tác giả rất mong nhận được những ý kiến góp ý để nâng cao hơn nữa chất
lượng của luận văn nhằm góp phần đưa ra được giải pháp hiệu quả nhất để
nâng cao chất lượng hoàn thiện giếng tại mỏ Rạng Đông.
Xin chân thành cảm ơn !


19

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ HỒN
THIỆN GIẾNG TẦNG MIOCENE HẠ MỎ RẠNG ĐƠNG
1.1.

Tổng quan về mỏ Rạng Đơng
Bồn trũng Cửu Long nằm ở thềm lục địa phía nam Việt Nam, được

phân chia làm nhiều Lô, các Lô nằm trong bồn trũng Cửu Long chứa hầu hết
những mỏ dầu khí lớn như Bạch Hổ, Rạng Đông, Rồng, Sư Tử Đen, Sư Tử
Vàng, Sư Tử Trắng, Cá Ngừ Vàng, Tê Giác Trắng,…v.v.
Trong bể Cửu Long, Lô 15-2 nằm ở khu vực phía Bắc, dọc theo bờ

biển Bà Rịa - Vũng Tàu và Phan Thiết. Góc phía tây nam của Lơ 15-2 chỉ
cách Vũng Tàu khoảng 20 km về phía đơng nam. Cơng tác thăm dị dầu khí
tại Lơ 15-2 được tiến hành từ năm 1992 với giếng khoan đầu tiên vào năm
1993. Mỏ Rạng Đông được đưa vào khai thác từ năm 1998 và hiện nay đã có
trên 40 giếng khai thác với sản lượng trung bình đạt khoảng trên 40 nghìn
thùng dầu/ngày đêm.
1.2.

Đặc điểm địa chất vùng nghiên cứu
Đặc điểm địa chất chung:
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 khơng 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.


20

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.
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 khơng 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:
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 thơ. 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.
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 thơ xen kẹp boat kết có tuổi Miocene trung. Tài liệu thu được từ
các giếng khoan cho thấy điệp Cơn Sơn khơng 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 Đơng: 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.


21

Mỏ khí
Mỏ dầu

Các triển vọng DK

Hình 1.1: Sơ đồ bồn trũng Cửu Long

22

Hình 1.2: Sơ đồ vị trí mỏ Rạng Đơng


23

Hình 1.3: Cột địa tầng tổng hợp mỏ Rạng Đơng


24

Bảng 1.1: Thông số độ thấm và độ rỗng tầng Miocene hạ mỏ Rạng Đông
Mẫu

Độ rỗng
(%)

Độ thấm
K (mD)

A

26.1

1256

B

27.3

1490

C

30.1

3160

E

29.5

3054

F

31.0

3252

G

27.7

1700

H

29.6

1975

I

26.5

1357

J

28.3

1600

K

30.2

2576

L

28.0

1350

M

27.2

1670

Bề dày

Hệ số thể tích

Độ nhớt

trung bình

thành hệ B

(cP)

(m)

(bbl/ STB)

10 - 16

1.30

0.77


25

Kết quả phân tích mẫu lõi của tầng Miocene hạ cho thấy độ rỗng và
thấm khá cao, là tầng chứa dầu khí tốt.
1.3. Thực trạng khoan và hồn thiện giếng tầng Miocene hạ mỏ Rạng
Đông
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 cơng nghệ khoan
và hồn thiện giếng theo hai nhóm chính:
•

•

Nhóm 1 - khơng kiểm sốt 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 sốt cát, bao gồm:
-

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

-

Công nghệ sử dụng ống lọc cát

-

Công nghệ sử dụng ống lọc cát và chèn sỏi

-

Công nghệ sử dụng ống lọc cát giãn nở cơ học

Trong vùng nghiên cứu, thực tế hầu hết các giếng khoan khai thác tầng
Miocene hạ trước đây được khoan và hồn thiện theo kiểu nhóm 1 (nhóm
khơng kiểm soát cát). Hai phương pháp thường được sử dụng là:
1.3.1. Khoan, chống ống, bơm trám xi măng và bắn mở vỉa
Hình 1.4 là sơ đồ một giếng tiêu biểu được hồn thiện bằng cơng nghệ
khoan, chống ống, bơm xi măng và bắn mở vỉa.
Trong công nghệ khoan, chống ống, bơm trám xi măng và bắn mở vỉa,
giếng khoan sau khi được khoan tới tầng sản phẩm sẽ được chống ống bằng
cột ống chống khai thác suốt từ trên mặt hoặc ống chống lửng qua tầng sản