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

 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

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

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ HỒN THIỆN GIẾNG
THƠNG MINH VỚI THIẾT BỊ KIỂM SỐT DỊNG 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 HỊA 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 MƠN
: 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 HỒN THIỆN GIẾNG
THƠNG MINH VỚI THIẾT BỊ KIỂM SỐT DỊNG 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 hồn thiện giếng nói chung so với các giếng đƣợc áp
dụng kỹ thuật hồn thiện giếng thơng minh nói riêng
 Khảo sát các tổ hợp thiết bị hồn thiện giếng thơng 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 dịng
ICD, khoảng cơ lập cho giếng
 Đƣa ra quy trình thiết kế cơ bản đồng thời khảo sát độ bền hoạt động thiết bị ICD cho giếng

hồn thiện đặc biệt ở mơi 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 mơn khoan – Khai Thác Dầu Khí thuộc Khoa Kỹ
Thuật Địa Chất & Dầu Khí.
Ngày ….….tháng ….….năm 2018
CHỦ NHIỆM BỘ MƠN
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 cơ bộ mơn Bộ mơn 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 lịng biết ơn đến Thầy TS. Mai Cao Lân đã dành công sức, thời gian hết
lịng hƣớng dẫn tận tình, chu đáo trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp
Em cũng xin cảm ơn chị Nguyễn Thị Hồi Vy từ cơng 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 hồn thiện giếng thơng minh của cơng ty
Trong q trình làm luận văn, mặc dù đã cố gắng, song chắc chắn vẫn cịn 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


TĨM TẮT LUẬN VĂN

TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

TĨM TẮT LUẬN VĂN
Cơng 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 cơng nghệ kiểm sốt dịng cân bằng dựa trên nền tảng của hồn
thiện giếng thơng minh
Hiện nay một số mỏ ở Việt Nam đã ứng dụng cơng nghệ hồn thiện giếng thơng minh
với van kiểm sốt dịng (Inflow Control Valves, ICV). Tuy nhiên độ tin cậy của van
chƣa cao, khả năng hoạt động cịn hạn chế trong mơi trƣờng khắc nghiệt nên thƣờng
xuyên gặp sự cố. Bên cạnh đó, cơng nghệ hồn thiện giếng thơng minh đặc biệt với
tính năng kiểm sốt dịng nhƣ (Autonomous) Inflow Control Devices – (A) ICD vẫn
cịn khá mới mẻ ở Việt Nam
Chính vì vậy mà đề tài “Khảo sát ứng dụng công nghệ hồn thiện giếng thơng minh
với thiết bị kiểm sốt dịng 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 cơng nghệ hồn thiện giếng thơng minh điển hình đồng thời cập nhật
cơng nghệ và dòng sản phẩm mới nhất đƣợc cung cấp bởi các cơng ty dịch vụ. Thơng
qua đó ta có cái nhìn tổng quan cho những tính năng hồn thiện thơng minh cải tiến về
mặt cơng nghệ tại thiết bị hồn thiện dƣới đó là giám sát, kiểm sốt cho từng khoảng
vỉa
Chƣơng 2: Đi sâu vào kỹ thuật kiểm sốt dịng của cơng nghệ hồn thiện giếng thơng
minh. Khảo sát các ngun lý kiểm sốt, 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 sốt dịng với các thiết bị
kiểm sốt dịng thụ động, chủ động, van kiểm sốt dịng cùng các hệ thống cảm biến
và packer. Từ đó hƣớng đến cơ sở lựa chọn loại kiểm sốt dịng phổ biến theo những
cơng trình nghiên cứu quốc tế. Khảo sát lựa chọn loại thiết bị kiểm soát dịng thụ động
(hay cịn gọi thiết bị kiểm sốt dịng cân bằng) nhằm kiểm soát cân bằng lƣu lƣợng
dọc thành giếng và thông số khoảng cô lập vành xuyến tối ƣu. Quy trình mơ phỏng và
thiết kế số lƣợng thiết bị kiểm sốt dịng 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 sốt dịng 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 sốt dịng 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 mơ hình hồn thiện kiểm sốt 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 mơ hình khai thác gắn liền với chức năng của ICD nhằm nâng
cao tính hiệu quả trong mục tiêu thiết kế thiết bị kiểm sốt dịng phù hợp. Cũng nhƣ đi
sâu khảo sát đối tƣợng thiết bị kiểm sốt dịng tự điều tiết, van kiểm sốt dịng nhằm
mở rộng triển vọng ứng dụng cơng nghệ kiểm sốt dịng 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 ngồi ..................................................................................................... xvi

6.2.

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

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

Tổng quan về hồn 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 cơng nghệ hồn thiện giếng thơng minh .................................... 8

1.3.1

Các cụm thiết bị hồn 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 cơng ty dịch vụ ................21

1.3.6

So sánh hồn thiện giếng thơng minh với truyền thống ...........................22

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

Ngun lý kiểm sốt dịng ............................................................................... 25

2.2

Cơ chế, quy trình hoạt động kiểm sốt dịng ................................................... 26

2.2.1

Cơ chế và quy tình thiết kế kiểm sốt dịng phản ứng (Reactive) ............26

2.2.2

Cơ chế kiểm sốt dịng chủ động (proactive) ...........................................27

2.2.3

Cơ chế và quy trình làm việc kiểm sốt dịng thụ động ...........................27

2.3

Cụm các thiết bị kiểm sốt dịng ..................................................................... 28

2.3.1

Van kiểm sốt dịng ICV ..........................................................................28

2.3.2

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

2.3.3

Thiết bị kiểm sốt dịng 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 sốt dịng cho hồn thiện giếng thơng minh .............43

2.4.2

Lựa chọn thiết bị kiểm sốt dịng 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 SỐT DỊNG 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 sốt dịng 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 dịng tƣơng đƣơng .........................66

3.4.5

Tính tốn kính cỡ lỗ dẫn dịng thiết bị ICD theo mơ 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 dịng tƣơng đƣơng .................................... 74

3.7

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

3.7.1

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

3.7.2

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

3.8

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

3.8.1

Tính tốn kính cỡ lỗ dẫn dịng thiết bị ICD cho nhánh giếng đứng .........82

3.8.2

Tính tốn 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 hồn 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 hồn thiện loại một ống trung tâm (b) kiểu hồn 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 sốt 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 sốt dịng 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 vịng 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 sốt dịng (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 hồn thiện giếng thơng thƣờng với hồn thiện giếng truyền thống
[16] ................................................................................................................................23
Hình 2.1 (a) Giếng ngang gặp hiệu ứng heel – toe (b) Xử lý kiểm sốt dịng 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 sốt dịng với ICD
[17] ................................................................................................................................26
Hình 2.3 Sơ đồ cơng việc cho mơ hình phản ứng [18] .................................................27
Hình 2.4 Sơ đồ cơng việc cho mơ 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 sốt cửa trƣợt (b) Đƣờng đẫn đa thủy lực
tích hợp [1] ....................................................................................................................30
Hình 2.7 Van điều khiển dịng 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 dịng 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 dịng [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 dịng 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 Mơ 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 sốt AICD .....................................44
Hình 2.21 Phân loại ICD theo cách thức kiểm sốt chính [22] ....................................51
Hình 2.22 Hiệu suất dịng chảy qua ICD .....................................................................54
viii


TRẦN MẠNH HÙNG
1411569

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 2.23 Sơ đồ hồn thiện giếng với khoảng ngăn cách tầng tối ƣu cho giếng ngang
[22] ................................................................................................................................55
Hình 3.1 Sơ đồ mơ hình hồn 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 dịng 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 sốt dịng
.......................................................................................................................................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 tốn đƣờng kính lỗ dẫn dịng 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 dịng sản phẩm và thơng số các cảm biến điển hình của giếng
của các cơng ty ..............................................................................................................13
Bảng 1.2 So sánh chung các sản phẩm van kiểm soát dịng của cơng ty dịch vụ.........18
Bảng 1.3 So sánh các dịng sản phẩm thiết bị kiểm sốt dịng của các cơng ty dịch vụ
.......................................................................................................................................19
Bảng 1.4 So sánh các dịng 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 sốt dịng 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 tốn 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 thơng qua lỗ dẫn dịng 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 sốt dịng

AICD

Autonomous inflow control devide: Thiết bị kiểm
sốt dịng tự điều tiết

(A)ICD

(Autonomous) Inflow control device

ICV

Inflow control valve: Van kiểm sốt dịng

HVICD

High velocity inflow control device: Thiết bị kiếm
sốt dịng vận tốc cao

LVICD

Low velocity inflow control device: Thiết bị kiểm
sốt dịng vận tốc thấp

KKVX

Khoảng khơng 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: Hồn thiện giếng thơng
minh

N/A

Khơng có giá trị có sẵn

ID

Đƣờng kính trong

OD

Đƣờng kính ngồi

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

Hồn thiện giếng thơng 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 khơng 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 sốt 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 sốt dịng 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 sốt linh hoạt thơng qua van hoạt động

trong từng khoảng vỉa khai thác. Hoàn thiện giếng này đƣợc gọi là hồn thiện giếng
thơng 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 sốt dịng cân bằng với thiết bị kiểm sốt dịng 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 hồn thiện giám sát, kiểm sốt 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 sốt dịng (ICV) cịn hạn chế trong mơi trƣờng khắc nghiệt
song song với đó nhiều cơng trình nghiên cứu nội bộ khó tiếp cận hoặc cũng chƣa
đƣợc đi sâu khảo sát. Nhằm mục đích thiết kế thiết bị kiểm sốt dịng cân bằng dựa
trên nền tảng cơng nghệ hồn thiện giếng thơng 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 sốt
dịng cân bằng trên nền tảng hồn thiện giếng thơng minh mà đề tài: “KHẢO SÁT
ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ HỒN THIỆN GIẾNG THƠNG MINH VỚI
THIẾT BỊ KIỂM SỐT DỊNG 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 cơng nghệ hồn thiện giếng thơng minh cho giếng
đa nhánh hay vùng đa độ thấm

-

Thực hiện quy trình thiết kế cơ bản thiết bị kiểm sốt dịng đáy giếng ICD hạn
chế dịng vào ở vỉa thấm cao và kích thích dịng 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 hồn thiện giếng nói chung so với các giếng
đƣợc áp dụng kỹ thuật hoàn thiện giếng thơng minh nói riêng

-

Khảo sát các cụm thiết bị hồn thiện giếng thơng 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 sốt dịng ICD, khoảng cơ 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 tốn các thơng số thiết kế của ICD dựa trên mơ 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 thơng số hoạt động với kích cỡ đặc trƣng dựa
trên việc tính tốn kích cỡ và đánh giá. Từ việc khảo sát các cơng 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 mơ hình
hồn thiện giếng phù hợp với điều kiện, đặc tính khu vực. Tổng hợp đặc tính kỹ thuật
các thiết bị và dựa trên những cơng trình nghiên cứu có liên quan trên thế giới để đƣa
ra quy thiết kế áp dụng tổng quan cho tính năng kiểm sốt dịng thụ động cho giếng
mới. Đây là tài liệu kham khảo tốt cho các cơng 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
sốt dịng 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
cơng nghệ hồn thiện giếng thơng 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 sốt dịng cho giếng. Do đó luận văn của em sẽ mang
lại nhiều giá trị đóng góp cho những cơng 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 cơng 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.

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

device (ICD) technology in horizontal sand screen completions” 2008
Đây là cơng 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
hồn thiện giếng thân trần. Kết luận cơng trình nghiên cứu đã việc tối ƣu hóa khai thác
thơng qua việc điều kiển dịng chảy thơng 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.

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

Design of Advanced Well Completion”
Đây là luận án tiến sỹ mơ tả bao qt nhất về hệ thống kiểm sốt dịng cùng các
khoảng cơ lập vỉa đƣợc ứng dụng trong giếng ngang và giếng vƣơn xa. Dựa trên
những cơng trình nghiên cứu trƣớc đó trong việc ứng dụng kiểm sốt dịng tác giả đã
đƣa ra 17 điều kiện trong hồn thiện để lựa chọn các loại van hoặc thiết bị kiểm sốt
dịng. Cùng với việc ứng dụng của các thiết bị/van kiểm soát vào điều kiện phù hợp.
Đƣa ra khái niệm mơ hình cơng 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
hồn thiện giếng thông minh. Tuy nhiên chƣa ứng dụng thiết kế tính tốn mơ hình
thủy lực cho một thiết bị kiểm sốt dịng phù hợp với u 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 vơi, cát kết. Thơng 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 mơ
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 sốt dịng 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 cơng 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 mơ 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 hồn thiện giếng thơng minh của mỏ

dầu Y thuộc bồn trũng Nam Cơn Sơn, Việt Nam” năm 2018
Cơng trình nghiên cứu của tác giả đã tổng hợp và phân tích các số liệu về cơng tác
hồn 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 hồn thiện giếng thơng 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 cơng trình nghiên cứu trên đều tập trung chủ yếu vào những quy trình hoạt động,
chế độ cơng 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 sốt
dịng cho đối tƣợng khảo sát. Ngoài việc thu thập các cơ sở cho việc lựa chọn loại, số
lƣợng thiết lập thiết bị kiểm sốt dịng cân bằng từ các cơng 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 sốt dịng 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 THƠNG

MINH
1.1. Tổng quan về hồn thiện giếng
Hồn thiện giếng (HTG) là cơng 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 thơng giữa vỉa và giếng nhƣ quỹ đạo,
góc nghiêng của giếng, quyết định HTG thân trần hay ống chống, u cầu kiểm sốt
cát, kích thích vỉa, kiểu hồn 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 hồn 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 hồn 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 tồn 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

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

yếu tố quan trọng khác về an tồn và mơi 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 sốt 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 vịng đời của giếng. Q trình thiết kế hồn 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 thốt 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 cơng trình nghiên cứu khám phá ra rằng, khả năng thu hồi phụ thuộc rất
nhiều vào cơng nghệ hồn thiện giếng và cách thức quản lý mỏ. Chính vì vậy, hệ
thống hồn 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 lịng 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 tồn giếng
sâu, túi hơng 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 hồn 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, khơng
bị vƣớng
Cấu tạo: Đầu vào có dạng hình phễu và đƣờng kính trong khơng 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 chun dụng điều khiển dịng 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 khơng những với các giếng
gaslift mà cịn đối với cơng nghệ thử giếng, gọi dịng và tự phun
Một số cơng dụng chính của thiết bị định vị khơng thơng:

-

Trong q trình chuẩn bị giếng và gọi dịng để đƣa vào khai thác: Thiết bị khơng
thơng 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 thơng (có thể chọn lựa) so với thiết bị định vị không thông, thiết bị
định vị khơng thơng có vai dỡ khơng thơng, do đó nếu có cùng kích thƣớc thiết bị
định vị thơng có đƣờng kính trong lớn hơn. Thiết bị thơng đƣợc sử dụng rộng rãi
trong khai thác vì khả năng linh động trong lắp đặt khơng những về vị trí mà cịn
về kích thƣớc

Ống khai thác (tubing)
Nhiệm vụ: Kết nối tồn bộ các thiết bị lịng 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