Nghiên cứu và lựa chọn phương pháp hoàn thiện các giếng khai thác trong giai đoạn phát triển mỏ sư tử trắng, lô 15 1, bồn trũng cửu long
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.64 MB, 90 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------------------
NGUYỄN MẠNH HÙNG
NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP
HOÀN THIỆN CÁC GIẾNG KHAI THÁC TRONG
GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN MỎ SƯ TỬ TRẮNG,
LÔ 15-1, BỒN TRŨNG CỬU LONG
Chuyên Ngành : Kỹ Thuật Khoan - Khai Thác và Cơng Nghệ Dầu Khí
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2009
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: TSKH Trần Xuân Đào
Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Vũ Văn Ái
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 2009
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT & DẦU KHÍ
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
------------------oOo--Tp. HCM, ngày . . . . . tháng . . . . . năm 2009
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: NGUYỄN MẠNH HÙNG
Phái: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 14-05-1981
Nơi sinh: Thái Bình
Chun ngành: Kỹ thuật khoan - khai thác và Cơng nghệ dầu khí
MSHV: 03708450
1- TÊN ĐỀ TÀI: “Nghiên cứu và lựa chọn phương pháp hoàn thiện các giếng khai
thác giai đoạn phát triển mỏ Sư Tử Trắng, lô 15-01, bồn trũng Cửu Long”
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
-
Nghiên cứu và phân tích tính chất thấm chứa của tầng sản phẩm mỏ Sư Tử
Trắng;
-
Nghiên cứu, phân tích và đánh giá các phương pháp mở vỉa sản phẩm cho các
giếng khai thác có thể áp dụng cho mỏ Sư Tử Trắng;
-
Phân tích, tính toán, đánh giá và lựa chọn phương pháp mở vỉa sản phẩm phù
hợp cho giếng khoan ST-XP, định hướng công nghệ bắn mở vỉa cho mỏ Sư Tử
Trắng.
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 02/02/2009
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 30/06/2009
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TSKH. TRẦN XUÂN ĐÀO
TS. VŨ VĂN ÁI
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)
KHOA QL CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)
LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian chuẩn bị tài liệu, làm việc nghiêm túc và khẩn trương,
luận văn được hoàn thành từ những nỗ lực cá nhân và sự giúp đỡ hỗ trợ từ phía
gia đình, thầy cơ, bạn bè, trường đại học. Tác giả xin bày tỏ sự biết ơn đến gia
đình, những người hướng dẫn khoa học và bạn bè, trường đại học đã tạo điều
kiện tốt để luận văn được hoàn thành. Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu
sắc đối với sự hướng dẫn và những ý kiến góp ý chân tình của hai thày TSKH.
Trần Xuân Đào (cán bộ khoa học kĩ thuật – xí nghiệp liên doanh dầu khí Việt
Xơ) và TS. Vũ Văn Ái (giảng viên khoa Kỹ thuật địa chất và dầu khí – trường đại
học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh).
Cuối cùng xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Cơng ty liên doanh điều hành
dầu khí Cửu Long, các đồng nghiệp tại công ty, và đối tác cung cấp dịch vụ hoàn
thiện giếng cho phát triển mỏ Sư Tử Trắng (bao gồm Công ty Schlumberger,
Baker Oil Tools và Halliburton) đã tạo điều kiện và giúp đỡ trong quá trình thu
thập số liệu và cập nhật cơng nghệ và tập thể lớp cao học khóa 2007.
Nội dung của luận văn này tập trung vào việc trình bày nghiên cứu và lựa
chọn phương pháp hoàn thiện giếng khai thác ST-XP mỏ Sư Tử Trắng dựa trên
tất cả các nguồn dữ liệu hiện có tính đến thời điểm hiện tại. Bên cạnh đó, cùng
với thời gian có hạn nên luận văn chắc chắn cịn có nhiều khiếm khuyết. Tác giả
rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của thầy cơ, hội đồng khoa học để
luận văn được hoàn thiện hơn.
TP. HCM, Ngày 03 tháng 07 năm 2009
Người thực hiện
Nguyễn Mạnh Hùng
TĨM TẮT LUẬN VĂN
Cơng nghiệp dầu khí là một trong những nghành mũi nhọn của quốc gia
và trong những năm gần đây ngành dầu khí Việt Nam đã có những bước phát
triển đáng kể, đóng góp một phần lớn trong nền kinh tế đất nước. Sản lượng khai
thác dầu khí hàng năm của các mỏ giảm, vì vậy để duy trì sản lượng khai thác
dầu khí cần phải mở rộng tìm kiếm, thăm dị và phát triển thêm các mỏ mới.
Mỏ Sư Tử Trắng dự kiến đưa vào khai thác năm 2010 sau khi hồn tất các
cơng đoạn tìm kiếm, thăm dị và thẩm lượng năm 2008. Cơng việc hồn thiện
giếng là một cơng đoạn góp phần quan trọng trong tối ưu hóa q trình khai thác,
kéo dài tuổi thọ của giếng nâng cao hệ số thu hồi sản phẩm nhằm mang lại hiệu
quả kinh tế đầu tư.
Luận văn trình bày nghiên cứu các phương pháp hồn thiện giếng có thể
ứng dụng cho các giếng mỏ Sư Tử Trắng và từ đó tính tốn, lựa chọn và đề xuất
phương pháp hồn thiện tối ưu nhất phù hợp với đặc tính địa chất khu vực và
tăng hiệu quả kinh tế.
Luận văn thạc sĩ bao gồm bốn chương như sau:
Chương 1: Tổng quan về khu vực bồn trũng Cửu Long và mỏ Sư Tử
Trắng.
Nội dung của chương 1 bao gồm:
Tổng quan về địa chất của bồn trũng Cửu Long và mỏ Sư Tử
Trắng, lịch sử thăm dị và mơi trường trầm tích,…
Tổng quan về hồn thiện các giếng khu vực lân cận và các giếng
thăm dò – thẩm lượng khu vực nghiên cứu.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết về dòng chảy từ vỉa vào giếng, dòng chảy trong
giếng, các phương pháp hồn thiện giếng và các phương pháp và cơng nghệ bắn
mở vỉa
Đây là chương cơ sở lí thuyết để phục vụ cơng tác nghiên cứu các phương
pháp hồn thiện giếng cho chương 3. Nội dung của chương 2 bao gồm :
Dòng chảy từ vỉa vào giếng (IPR)
Dòng chảy trong giếng (TPR)
Các phương pháp hoàn hiện giếng
Các phương pháp và cơng nghệ bắn mở vỉa
Phương pháp gọi dịng
Chương 3: Nghiên cứu và lựa chọn phương pháp hoàn thiện giệng khai
thác ST-XP
Trong chương này, đưa ra các phương pháp hồn thiện giếng có thể áp
dụng cho giếng phát triển khai thác ST-XP. Trên cơ sở lí thuyết, nghiên cứu địa
chất, phân tích khả năng cho dịng của vỉa sản phẩm và tính kinh tế của mỗi
phương pháp, từ đó đề xuất phương pháp hoàn thiện cho giếng ST-XP. Nội dung
của chương bao gồm:
Giới thiệu chung sơ đồ cấu trúc của giếng khai thác ST-XP và các
nguyên nhân ảnh hưởng tới hiệu quả hoàn thiện giếng.
Nghiên cứu các phương pháp hoàn thiện giếng ST-XP
Lựa chọn phương pháp hoàn thiện cho giếng ST-XP
Kết luận và kiến nghị
Phần cuối của luận văn là kết luận được rút ra từ những vấn đề đã được
trình bày trong tồn bộ luận văn cũng như những kiến nghị cần tiếp tục nghiên
cứu để có thể áp dụng đề tài thành cơng cho phương pháp hoàn thiện các giếng
phát triển khai thác mỏ Sư Tử Trắng nói chung và giếng ST-XP nói riêng.
Tài liệu tham khảo.
Lý lịch trích ngang.
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài..................................................................................1
2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..................................................2
Mục đích nghiên cứu:....................................................................................2
Đối tượng nghiên cứu:...................................................................................2
Phạm vi nghiên cứu:......................................................................................2
3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................2
4. Luận điểm khoa học của đề tài .......................................................................2
5. Ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài.............................................................3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC BỒN TRŨNG CỬU LONG VÀ
MỎ SƯ TỬ TRẮNG .................................................................................................4
1.1. Tổng quan về địa chất của bồn trũng Cửu Long và mỏ Sư Tử Trắng .........4
1.1.1. Tổng quan về địa chất khu vực bồn trũng Cửu Long ............................4
1.1.1.1. Giới thiệu chung...............................................................................4
1.1.2. Đặc điểm địa chất khu vực mỏ Sư Tử Trắng.........................................5
1.1.2.1. Giới thiệu vị trí mỏ Sư Tử Trắng .....................................................5
1.1.2.2. Lịch sử tìm kiếm thăm dò ................................................................6
1.1.2.3. Đặc điểm địa chất khu vực mỏ Sư Tử Trắng ...................................7
1.1.2.4. Mơi trường trầm tích vỉa chứa mỏ Sư Tử Trắng............................17
1.2. Tổng quan về hoàn thiện giếng các giếng khu vực lân cận và các giếng
thăm dò – thẩm lượng. ...................................................................................19
1.2.1. Đặc tính của đất đá và tính chất lưu biến của chất lưu vỉa. .................20
1.2.1.1. Đặc tính của đất đá vỉa ...................................................................20
1.2.1.2. Tính lưu biến của chất lưu vỉa........................................................20
1.2.1.3. Tính lưu biến của dung dịch hồn thiện.........................................21
1.2.1.4. Cơng nghệ và quy trình thực hiện ..................................................21
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ......................................................................24
2.1. Dòng chảy từ vỉa vào giếng. ......................................................................24
2.1.1. Định luật Darcy....................................................................................24
2.1.2. Chỉ số khai thác (PI).............................................................................25
2.1.2.1. Sự thay đổi trạng thái pha của chất lưu..........................................26
2.1.2.2. Sự thay đổi độ thấm tương đối của chất lưu ..................................26
2.1.2.3. Sự thay đổi độ nhớt của lưu chất....................................................26
2.1.2.4. Sự thay đổi hệ số thể tích dầu ........................................................26
2.1.3.1. Hiệu ứng Skin S’ ............................................................................27
2.1.3.2. Các nguồn năng lượng vỉa..............................................................28
2.2. Dòng chảy trong giếng (TPR)....................................................................29
2.3. Các phương pháp hoàn thiện giếng ...........................................................30
2.3.1. Hoàn thiện giếng với ống chống, trám xi măng và bắn mở vỉa...........30
2.3.1.1. Đặc điểm và phạm vi ứng dụng .....................................................30
2.3.1.2. Các ưu và nhược điểm....................................................................31
2.3.2. Hoàn thiện giếng với ống chống, trám xi măng, bắn mở vỉa và chèn
sỏi. ..................................................................................................................32
2.3.2.1. Đặc điểm và phạm vi ứng dụng .....................................................32
2.3.2.2. Các ưu và nhược điểm....................................................................33
2.3.3. Hoàn thiện giếng bằng ống chống lửng phin lọc. .............................33
2.3.3.1. Đặc điểm và phạm vi ứng dụng .....................................................34
2.3.3.2. Các ưu và nhược điểm....................................................................34
2.4. Các phương pháp và công nghệ bắn mở vỉa..............................................35
2.4.1. Các phương pháp bắn mở vỉa ..............................................................35
2.4.1.1. Súng bắn mở vỉa bằng đầu đạn ......................................................35
2.4.1.2. Ngòi nổ định hướng (hình nón)......................................................37
2.4.2. Các thơng số bắn mở vỉa......................................................................38
2.4.2.1. Mật độ lỗ bắn..................................................................................38
2.4.2.2. Chiều sâu xâm nhập .......................................................................38
2.4.2.3. Đường kính lỗ bắn..........................................................................38
2.4.2.4. Góc pha bắn....................................................................................39
2.5. Phương pháp gọi dịng. ..............................................................................39
2.5.1. Mục đích, yêu cầu và nguyên lí ...........................................................39
2.5.2. Các phương pháp gọi dòng ..................................................................40
2.5.2.1. Phương pháp thay dung dịch..........................................................40
2.5.2.2. Phương pháp gọi dòng bằng Nitơ lỏng ..........................................40
2.5.2.3. Phương pháp gọi dòng bằng gaslift................................................41
2.5.2.4. Phương pháp gọi dòng bằng sử dụng hệ bọt ..................................42
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP HOÀN
THIỆN GIẾNG KHAI THÁC ST-XP...................................................................43
3.1. . Sơ đồ cấu trúc của giếng khai thác ST-XP và các nguyên nhân ảnh hưởng
tới hiệu quả hoàn thiện giếng............................................................................43
3.1.1. Sơ đồ cấu trúc giếng khoan ST-XP......................................................43
3.1.2. Các nguyên nhân ảnh hưởng tới hiệu quả hoàn thiện giếng. ...............44
3.2. Các phương pháp hoàn thiện đề xuất cho giếng ST-XP .........................44
3.2.1. Phương pháp hoàn thiện giếng với ống chống, trám xi măng và bắn
mở vỉa.............................................................................................................45
3.2.1.1. Ảnh hưởng của thông số bắn vỉa....................................................45
3.2.1.2. Ảnh hưởng của điều kiện bắn vỉa...................................................46
3.2.1.3. Ảnh hưởng của độ nghiêng thân giếng ..........................................48
3.2.1.4. Ảnh hưởng của tính khơng đồng nhất của vỉa, Kh/Kv...................49
3.2.1.5. Dự kiến chi phí bắn mở vỉa cho phương pháp hoàn thiện bằng
chống ống, trám xi măng và bắn mở vỉa .....................................................51
3.2.2. Hoàn thiện giếng với ống chống, trám xi măng, bắn mở vỉa và chèn
sỏi. ..................................................................................................................53
3.2.2.1. Ảnh hưởng của độ thấm các kênh dẫn tạo bởi bắn mở vỉa/hình dạng
bắn mở vỉa ...................................................................................................53
3.2.2.2. Ảnh hưởng của hình dạng thân giếng ............................................54
3.2.2.3. .......Dự kiến chi phí bắn mở vỉa cho phương pháp hoàn thiện giếng
chống ống, trám xi măng, chèn sỏi .............................................................55
3.2.3. Hoàn thiện giếng bằng ống chống lửng phin lọc. ................................56
3.2.3.1. Ảnh hưởng của độ thấm khoảng giữa lưới lọc/đới thân trần và hệ
số rửa sạch vỏ bùn .......................................................................................56
3.2.3.2. Ảnh hưởng của độ nghiêng thân giếng. .........................................57
3.2.3.3 . Dự kiến chi phí bắn mở vỉa cho phương pháp hồn thiện giếng ống
chống lửng là phin lọc.................................................................................58
3.3. Lựa chọn phương pháp hoàn thiện cho giếng ST-XP.............................59
3.3.1. Tính tốn giá trị Skin S’ và hệ số chảy rối D trong các phương pháp
hoàn thiện nêu trên cho từng tập vỉa sản phẩm..............................................59
3.3.1.1. Tính toán cho tập cát E tại giếng ST-XP........................................61
3.3.1.2. Kết quả so sánh cho giếng ST-XP trong tập cát E .........................64
3.3.1.3. Tính tốn cho tập cát F tại giếng ST-XP........................................65
3.3.1.4. Kết quả so sánh cho giếng ST-XP trong tập cát F .........................67
3.3.2. Tính tốn kích thước ống khai thác......................................................72
CÁC KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................................73
1.Các kết luận.................................................................................................73
2.Kiến nghị.....................................................................................................74
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................75
LÍ LỊCH TRÍCH NGANG .....................................................................................77
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Vị trí Lơ 15-1 bồn trũng Cửu long..............................................................5
Hình 1.2: Bản đồ vị trí mỏ Sư Tử Trắng.....................................................................6
Hình 1.3: Địa tầng kỷ Đệ Tam lơ 15-1 .......................................................................9
Hình 1.4: Địa tầng đới Đà Lạt và các đá xâm nhập ....................................................9
Hình 1.5: Cột địa tầng-thạch học ..............................................................................10
Hình 1.6: Liên kết giếng khoan tại tập cát E.............................................................13
Hình 1.7: Mặt cắt địa tầng qua tập E và F.................................................................14
Hình 1.8: Cột địa tầng mỏ Sư Tử Trắng ...................................................................15
Hình 1.9: Mặt cắt địa chấn ........................................................................................16
Hình 1.10: Liên kết giếng khoan trong tập cát E ......................................................18
Hình 1.11: Phân bố địa tầng và cấu trúc theo Carota, và mẫu lõi trong tập cát E ....19
Hình 2.1: Hệ thống dịng chảy vỉa/giếng ..................................................................24
Hình 2.2: Đồ thị minh họa của các đường đặc tính nâng..........................................29
Hình 2.3: Hoàn thiện giếng với ống chống, trám xi măng và đục lỗ........................30
Hình 2.4: Hồn thiện giếng với ống chống, trám xi măng, bắn mở vỉa và chèn
sỏi. .............................................................................................................................32
Hình 2.5: Thiết kế giếng dự kiến bằng phương pháp ống chống lửng phin lọc .......34
Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc của giếng khoan ST-XP ....................................................43
Hình 3.2: Ảnh hưởng của thơng số bắn vỉa tới giá trị skin S’ ..................................46
Hình 3.3: Ảnh hưởng của điều kiện bắn vỉa tới giá trị skin S’ .................................48
Hình 3.4: Ảnh hưởng của độ nghiêng thân giếng tới giá trị skin S’ tương ứng với
phương pháp bắn không định hướng ........................................................................49
Hình 3.5: Ảnh hưởng của độ nghiêng thân giếng tới giá trị skin S’ tương ứng với
phương pháp bắn vỉa có định hướng.........................................................................49
Hình 3.6: Ảnh hưởng của tỉ số Kh/Kv và độ nghiêng thân giếng tới giá trị skin S’.50
Hình 3.7: Kết quả bắn mở vỉa của các loại súng.......................................................51
Hình 3.8 Đồ thị chi phí cho hồn thiện giếng và thuê giàn cho giếng ST-XP..........53
Hình 3.9: Ảnh hưởng của độ thấm kênh dẫn và thông số bắn mở vỉa lên giá trị
skin S’........................................................................................................................54
Hình 3.10: Ảnh hưởng của góc nghiêng thân giếng lên hiệu ứng skin.....................56
Hình 3.11: Biểu đồ dự tốn chi phí hồn thiện giếng theo khoảng hồn thiện.........56
Hình 3.12: Ảnh hưởng của tỉ số độ thấm đới thân trần/lưới lọc (Kann/Kr) và hệ
số rửa sạch vỏ bùn lên giá trị skin S’ ........................................................................57
Hình 3.13: Ảnh hưởng của của tỉ số độ thấm đới thân trần/lưới lọc (Kann/Kr) và
độ nghiêng thân giếng lên hiệu ứng skin S’..............................................................58
Hình 3.14: Chi phí cho hồn thiện giếng theo chiều dài đoạn mở vỉa......................59
Hình 3.15: Vị trí và kết quả đo log giếng lân cận ST-1X của giếng ST-XP............60
Hình 3.16: Phân bố độ thấm của giếng ST-XP trong tập cát E và F theo độ sâu .....61
Hình 3.17: Phân bố độ thấm theo lớp (layer) của giếng ST-XP theo độ sâu............61
Hình 3.18: Lưu lượng dịng vào theo áp suất đáy giếng cho giếng tại tập cát E ......64
Hình 3.19: Lưu lượng dịng vào theo áp suất đáy giếng cho giếng tại tập cát F ......67
Hình 3.20: Lưu lượng dòng vào theo áp suất đáy giếng tại tập cát E và F...............69
Hình 3.21: Dự báo tương quan giữa lưu lượng và áp suất theo đường kính
ống khai thác .............................................................................................................72
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1: Ảnh hưởng của điều kiện bắn vỉa đối với đới nén ép và giá trị Kc/Kmf .47
Bảng 3.2: Tổng chi phí hồn thiện giếng ST-XP trong hai vỉa cát E và F (20 lần
bắn)............................................................................................................................51
Bảng 3.3: Tổng chi phí hồn thiện giếng ST-XP trong vỉa cát E (8 lần bắn) ...........52
Bảng 3.4: Kết quả các giá trị hệ số hình học.............................................................62
Bảng 3.5: Tính S’ và D cho mỗi phương hoàn thiện giếng ST-XP trong tập E ......63
Bảng 3.6: Chi phí và lưu lượng khai thác theo li thuyết cho các phương pháp tập
E ................................................................................................................................65
Bảng 3.7: Tính S’ và D cho mỗi phương hồn thiện giếng ST-XP trong tập F.......66
Bảng 3.8: Chi phí và lưu lượng khai thác theo lí thuyết cho các phương pháp tập
F.................................................................................................................................68
Bảng 3.9: Bảng tổng kết các phương pháp hoàn thiện được thực hiện ....................71
-1-
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Cơng nghiệp dầu khí đã và đang là một trong những ngành cơng nghiệp
mũi nhọn hàng đầu Việt Nam. Vì thế, cơng việc tìm kiếm thăm dị và phát triển
khai thác dầu khí các mỏ mới rất có ý nghĩa đối với sự phát triển ngành cơng
nghiệp dầu khí Việt Nam và có ý nghĩa sống cịn cho cơng ty trong việc duy trì
sản lượng và kéo dài quá trình hoạt động. Hiện nay, có nhiều cơng ty đang hoạt
động thăm dị và khai thác tại Việt Nam. Tại lô 15-01, Công ty liên doanh điều
hành Cửu Long đang điều hành các hoạt động thăm dị, khai thác dầu khí. Hoạt
động khai thác được bắt đầu từ năm 1998 với các mỏ Sư Tử Đen, Sư Tử Vàng,
Sư Tử Trắng và Sư Tử Nâu. Tính tới thời điểm hiện tại, có 2 mỏ đang hoạt động
khai thác: Sư Tử Vàng và Sư Tử Đen với tổng sản lượng 100,000 thùng/ngày.
Nằm trong kế hoạch phát triển để duy trì sản lượng khai thác, đáp ứng mục tiêu
của chính phủ đề ra, mỏ Sư Tử Trắng sẽ là mỏ thứ 3 đưa vào khai thác trong lô
15-01.
Mỏ Sư Tử Trắng nằm cách Vũng Tàu khoảng 135km về phía Đơng, nằm
ở góc Đơng Nam của lơ 15-1 thuộc công ty Liên doanh điều hành Cửu Long.
Giếng khoan đầu tiên (ST-A) đã được hoàn thành vào cuối năm 2003 và kết quả
thử vỉa cho thấy có biểu hiện tốt về dầu khí . Cho đến thời điểm hiện nay, tất cả
cơng tác khoan thăm dị, thẩm lượng cho khu vực cấu tạo chính của cụm mỏ này
đã được hoàn tất. Kết quả đánh giá trữ lượng của mỏ thơng qua các giếng thăm
dị – thẩm lượng tính đến thời điểm hiện tại cho thấy: trữ lượng dầu tại chỗ ước
tính hơn 500 triệu thùng (hệ số thu hồi trung bình 15%) và hơn 2 triệu bộ khối
khí (hệ số thu hồi trung bình 26%).
Dự kiến mỏ Sư Tử Trắng đưa vào hoạt động phát triển khai thác năm
2010, vì thế các khâu chuẩn bị cho cơng tác phát triển mỏ đang tiến hành hết sức
khẩn trương. Nhiệm vụ chung đặt ra ở đây là: hiệu quả kinh tế, tối ưu hóa các
thiết bị và hệ số thu hồi sản phẩm là cao nhất có thể. Để thực hiện các nhiệm vụ
đặt ra, cơng đoạn hồn thiện giếng là khâu quan trọng góp phần trong việc hạn
chế tối thiểu hiệu ứng skin, cho phép lựa chọn cấu trúc đáy giếng phù hợp với
-2-
điều kiệu địa chất của tầng sản phẩm, tối ưu hóa dịng vào,…nhằm kéo dài tuổi
thọ của các thiết bị lòng giếng, nâng cao hệ số thu hồi dầu – khí. Xuất phát từ
nhu cầu thực tế và tình hình thực tiễn đã cho thấy việc nghiên cứu hoàn thiện các
giếng khai thác là vấn đề quan trọng và cấp thiết góp phần thực hiện các nhiệm
vụ đặt ra trong phát triển mỏ. Chính vì thế, đề tài: “Nghiên cứu và lựa chọn
phương pháp hoàn thiện các giếng khai thác trong giai đoạn phát triển mỏ Sư Tử
Trắng, lô 15-01, bồn trũng Cửu Long” được đặt ra nhằm giải quyết vấn đề của
thực tiễn và có tính cấp thiết trong giai đoạn phát triển mỏ Sư Tử Trắng với mục
đích tối ưu về khai thác và hiệu quả về kinh tế.
2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu:
Trên cơ sở nghiên cứu và đánh giá các nguyên nhân ảnh hưởng tới sản
lượng khai thác của giếng trong q trình hồn thiện giếng của các phương pháp
hồn thiện giếng khác nhau có kết hợp đánh giá hiệu quả kinh tế, nhằm đề xuất
các phương án hoàn thiện giếng khai thác cho phù hợp với đặc điểm tầng sản
phẩm
Đối tượng nghiên cứu:
Nghiên cứu hoàn thiện giếng khoan ST-XP mỏ Sư Tử Trắng cho hai tầng
sản phẩm E và F.
Phạm vi nghiên cứu:
Cấu trúc đáy giếng và phương pháp bắn mở vỉa sản phẩm cho giếng STXP phù hợp với đặc điểm địa chất tập E và F mỏ Sư Tử Trắng.
3. Phương pháp nghiên cứu
Tập hợp, thống kê và xử lý các thông tin, kết quả tực tiễn.
Nghiên cứu, phân tích và đánh giá tài liệu địa chất của tập E và F –
Oligocen dưới khu vực mỏ Sư Tử Trắng.
Nghiên cứu Lý thuyết về đường đặc tính dịng vào và đặc tính dịng nâng,
các phương pháp hoàn thiện giếng, các phương pháp bắn vỉa,...
Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật để nghiên cứu, phân tích, đánh giá
và lựa chọn phương pháp hợp lí nhất cho đối tượng nghiên cứu.
4. Luận điểm khoa học của đề tài
-3-
Nghiên cứu, phân tích, đánh giá để lựa chọn phương pháp mở vỉa sản
phẩm phù hợp cho giếng khoan ST-XP mỏ Sư Tử Trắng.
5. Ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài
Kết quả nghiên cứu của luận văn làm tiền đề cho việc lựa chọn phương
pháp bắn mở vỉa giếng ST-XP phù hợp và góp phần định hướng cho việc lựa
chọn phương pháp bắn mở vỉa các giếng khai thác trong giai đoạn đầu phát triển
của mỏ Sư Tử Trắng.
-4-
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC BỒN TRŨNG CỬU LONG
VÀ MỎ SƯ TỬ TRẮNG
1.1.
Tổng quan về địa chất của bồn trũng Cửu Long và mỏ Sư Tử
Trắng
1.1.1. Tổng quan về địa chất khu vực bồn trũng Cửu Long
1.1.1.1. Giới thiệu chung
Bồn trũng Cửu long nằm ở thềm lục địa phía nam Việt Nam, được phân
chia làm nhiều Lơ có chứa hầu hết những mỏ dầu khí lớn của Việt Nam như mỏ
Bạch Hổ, mỏ Rạng Đông, mỏ Rồng và các mỏ Sư Tử Den, Sư Tử Vàng và Sư Tử
Trắng.
Trong bể Cửu Long, Lô 15-1 chiếm khoảng 4,600 km2, nằm ở khu vực phía
Bắc, dọc theo bờ biển Bà Rịa-Vũng Tàu và Phan Thiết. Góc phía tây nam của lơ
15-1 chỉ cách Vũng Tàu khoảng 20 km về phía Đơng Nam (hình 1.1). Cơng tác
thăm dị dầu khí tại lơ 15-1 được tiến hành từ năm 1998 với giếng khoan đầu tiên
vào Quý 3 năm 2000. Từ đó đến 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. Tuy
nhiên, đến thời điểm hiện tại có mỏ Sư Tử Đen và Sư Tử Vàng được đưa vào
khai thác với sản lượng khai thác trung bình trên 100.000 thùng dầu /ngày đêm.
Tầng chứa dầu chính là tầng đá móng kết tinh nứt nẻ với tính thấm chứa thuộc
loại đặc biệt trên thế giới. Tính thấm chứa của chúng liên quan trực tiếp đến các
hệ thống đứt gãy nứt nẻ phát triển với mức độ khác nhau trong từng khu vực của
mỏ. Thậm chí ngay trong cùng một mỏ, các hệ thống khe nứt cũng phân bố một
cách khơng đồng đều; có hệ thống chứa dầu khí, nhưng cũng dễ gặp các hệ thống
khe nứt khơng chứa dầu khí. Ngồi tầng chứa dầu chính là tầng móng granitoit
kết tinh nứt nẻ, cụm mỏ Sư Tử Đen – Sư Tử Vàng cịn có tầng chứa dầu phụ
trong trầm tích cát kết của đá chứa điệp Bạch Hổ, tuổI Mioxen sớm và các trầm
tích cát kết (tập C) tuổi Oligoxen sớm phụ hệ tầng Trà Tân trên.
-5-
CLJOC
Block 15-1
Hình 1.1: Vị trí Lơ 15-1 bồn trũng Cửu long [16]
Với đặc điểm địa chất, kiến tạo phức tạp, cơng tác thăm dị – thẩm lượng
dầu khí ở lơ 15-1 còn rất nhiều điều cần được quan tâm nghiên cứu kỹ hơn.
1.1.2. Đặc điểm địa chất khu vực mỏ Sư Tử Trắng
1.1.2.1. Giới thiệu vị trí mỏ Sư Tử Trắng
Mỏ Sư Tử Trắng nằm cách Vũng tàu khoảng 135km về phía đơng, nằm ở
phía Đơng Nam của lơ 15-1, độ sâu nước trung bình 56m. Giếng khoan đầu tiên
ST-A đã được hồn thành vào cuối năm 2003, cơng ty liên doanh điều hành Cửu
Long đã thử vỉa (DST) và cho dịng dầu/khí từ ba khoảng trong trầm tích
Oligocen (Tập D – Oligocen trên, các tập E và tập F – Oligocen dưới). Riêng đối
với tầng móng trước Đệ Tam, ST-A đã cho thấy có dấu hiệu tốt về sự hiện diện
mạng khe nứt mở có khả năng cho dịng dầu/khí (tồn bộ dung dịch bị mất khi
chớm khoan vào tầng móng).
Đến thời điểm hiện nay, có thể nói rằng cơng ty liên doanh điều hành Cửu
Long đã hồn tất việc thăm dò và thẩm lượng ở khu vực cấu tạo chính – mỏ Sư
Tử Trắng, với 4 giếng ST-A, ST-B, ST-C và ST-D trong khu vực cấu tạo chính
-6-
của cụm mỏ Sư Tử Trắng (cụm mỏ Sư Tử Trắng bao gồm: Khu vực chính Sư Tử
Trắng, Sư Tử Trắng Đông Bắc và Sư Tử Trắng Tây Bắc).
Mỏ Sư Tử Trắng
Hình 1.2: Bản đồ vị trí mỏ Sư Tử Trắng [16]
1.1.2.2. Lịch sử tìm kiếm thăm dị
Giếng thăm dị ST-A đầu tiên được khoan vào năm 2003 với độ sâu thẳng
đứng là 4028,9 m (4435 m dọc thân giếng) và đã được ghi nhận như là giếng
khoan phát hiện cả dầu, khí và condensate. Kết quả DST được thực hiện: DST#1
trong tầng sản phẩm (tầng chứa) tập D cho lưu lượng khí 1,7 triệu bộ khối (0,05
triệu mét khối) / ngày và dầu 590 thùng (93,8 mét khối) / ngày. DST#2 trong
tầng sản phẩm tập F cho lưu lượng khí tối đa 32 triệu bộ khối (0,9 triệu mét khối)
/ ngày và lưu lượng condensat 3604 thùng ( 573 mét khối) / ngày, và DST#3
trong tầng sản phẩm tập E cho lưu lượng tối đa 37,7 triệu bộ khối (1,07 triệu mét
khối) / ngày và lưu lượng condensat 4033 thùng (641,2 mét khối) / ngày [3], [5].
Giếng khoan thẩm lượng đầu tiên ST-B được khoan vào năm 2005 với độ
sâu thẳng đứng là 4810,36 m (5093 m dọc thân giếng), mục đích để thẩm lượng
tầng chứa trong móng nứt nẻ và các vỉa cát kết (tầng sản phẩm) trong tập E và
tập F trong vùng triển vọng phía Tây Nam mỏ Sư Tử Trắng. Kết quả thử vỉa
được thực hiện cho lưu lượng condensat tối đa 386 thùng (61,37 mét khối)/ngày
-7-
và 3 triệu bộ khối (0,09 triệu mét khối/ngày (cỡ côn mở 40/64 inch), Liên doanh
điều hành Cửu Long không tiến hành thử vỉa (DST) trực tiếp cho tập E và tập F
(vì mục đích của ST-B đã được phê duyệt là thử trong móng) mà thử bằng MDT
và lấy mẫu lõi và đo địa vật lý giếng khoan, kết quả thu được đã tái khẳng định
tính chất thấm chứa của 2 đối tượng này là giống với giếng khoan ST-1X [3].
Giếng khoan ST-B thẩm lượng thứ hai được khoan vào tháng 10/2005 đến
tháng 01/2006, khoan tới nóc móng với độ sâu thẳng đứng là 4872,9 m (4912 m
dọc giếng khoan), để thẩm định các tầng sản phẩm trong tập E và tập F trong khu
vực triển vọng của mỏ Sư Tử Trắng về phía tây nam của lơ 15-1. Kết quả DST
được thực hiện: DST #1 trong tầng sản phẩm tập F cho lưu lượng condensat tối
đa 2264 thùng (360 mét khối) / ngày và lưu lượng khí tối đa 7,1 triệu bộ khối
(0,2 triệu mét khối) / ngày, DST #2A trong tầng sản phẩm tập E cho lưu lượmg
khí tối đa 6,8 triệu bộ khối (0,19 triệu mét khối) / ngày và lưu lượng condensat
1100 thùng (174 mét khối) / ngày, DST #2 trong tầng sản phẩm tập E cho lưu
lượng khí tối đa 9,3 triệu bộ khối (0,26 triệu mét khối) / ngày và lưu lượng
condensat 1200 thùng (190,78 mét khối) /ngày [3], [5].
Giếng khoan ST-D đã được đề nghị để thẩm lượng kỹ thêm cho mỏ, được
bắt đầu khoan từ 06/2006 và kết thúc 10/2006 với độ sâu thẳng đứng tới trong tập
F, để thẩm định các tầng sản phẩm tập E và tập F. Giếng khoan được đặt tại khu
vực đông bắc của cấu tạo Sư Tử Trắng, cách giếng khoan ST-C 4,5 km về phía
đơng bắc. Kết quả DST trong tầng sản phẩm tập E lưu lượng condensat/dầu 2796
thùng (444,52 mét khối) / ngày (38,34 API) và khí là 7,99 triệu bộ khối (0,23
triệu mét khối) / ngày (cỡ côn 32/64 inch). Vỉa cát kết tầng F ở vị trí giếng khoan
ST-D rất đặc xít, hầu như khơng có chiều dày hiệu dụng (thơng qua kết quả đo
MDT và tài liệu đo địa vật lý giếng khoan) [3].
1.1.2.3. Đặc điểm địa chất khu vực mỏ Sư Tử Trắng
1.1.2.3.1. Địa tầng
Địa tầng khu vực mỏ Sư Tử Trắng là kết quả tổng hợp từ minh giải địa
chấn, minh giải karota địa vật lý, sinh địa tầng, phân tích mẫu các giếng ở lơ 151. Cột địa tầng bao gồm đá núi lửa của móng trước Đệ Tam và trầm tích lục
nguyên Cenozoi xen kẽ với đá phun trào (Hình 1.3 và 1.4) [16].
-8-
Tầng móng tiền Tertiary
Kết quả minh giải địa chấn cho thấy tầng móng có độ sâu phân bố tại
3883m, 3976m và 4861m (TVDSS) tương ứng với các giếng ST-A, ST-B và STC. Ngoại trừ giếng ST-B móng gồm đá granite và granodiorite, những giếng khác
có thể là cuội kết – một loại đá núi lửa chứa các mảnh vỡ tròn và góc cạnh bị hịa
tan trong khung đá phun trào hạt mịn. Mảnh vỡ chủ yếu bao gồm granite,
andesite, monzonite, diorite, monzodiorite, rhyolite, cát kết và một ít khống vật
(giếng ST-A).
Móng bị nứt nẻ mạnh và có đới phong hóa nhẹ. Đới phong hóa bị giới hạn
từ 20-80m. So sánh thạch học trong các giếng ở mỏ Sư Tử Trắng với các giếng
thuộc mỏ Sư Tử Đen và Sư Tử Vàng, cùng với một số vết lộ quan sát có liên
quan đến địa tầng của đới Đà Lạt, cho thấy móng ở khu vực mỏ Sư Tử Trắng bao
gồm đá granitoid bị xuyên cắt bởi nhiều mạch xâm nhập của đá andesite, diorite,
monzodiorite. Những đá này trông tương tự như đá của phức hệ Định Quán, Đèo
Cả, và đá trầm tích núi lửa của thành hệ Nha Trang. Chúng có thể được tạo thành
trong giai đoạn Jura-Creta.
Trầm tích kỷ Đệ Tam
Trầm tích Cenozoic trong mỏ Sư Tử Trắng từ già nhất đến trẻ nhất được
miêu tả như sau:
Eoxen muộn– Oligoxen sớm: Thành hệ Trà Cú dưới / Tập F
Tầng F được xem là phần dưới của thành hệ Trà Cú, được xác định đầu tiên
ở giếng ST-A trên đất liền. Trầm tích tầng F đều hiện diện trong tất cả 4 giếng
của mỏ Sư
-9-
Hình 1.3: Địa tầng kỷ Đệ Tam lơ 15-1 [16]
Hình 1.4: Địa tầng đới Đà Lạt và các đá xâm nhập [16]
- 10 -
Hình 1.5: Cột địa tầng-thạch học [16]
Tử Trắng với chiều dày thay đổi từ 207m tại đỉnh đến hơn 500m ở phía sườn. Bề
mặt màu xanh nhạt xác định ranh giới trên của thành hệ này. Nó gần như trùng
khớp với móng trước Đệ Tam nằm bên dưới và bị bào mòn tại phần đỉnh của cấu
trúc. Từ bên sườn đổ xuống, sự phủ chờm lên móng là dấu hiệu xác định tầng F
rõ ràng hơn. Tài liệu giếng cho thấy tầng F được chia thành 2 phần. Phần trên
- 11 -
(còn gọi là tập “F shale”) dày khoảng 62-300m gồm sét kết và bùn kết. Phần dưới
(hay tập “F sand”) bao gốm chủ yếu là cát kết xen kẽ với một ít sét kết, bột kết và
đá vơi (limestone hay dolomitized limestone). Ngoài ra, đá núi lửa cũng có mặt
trong F-sand (từ tài liệu giếng ST-A).
Oligoxen sớm: Thành hệ Trà Cú trên / Tập E
Tập E được xem là phần trên của thành hệ Trà Cú, được xác định bởi giếng
ST-A trên đất liền. Trong 4 giếng khoan mỏ Sư Tử Trắng, chiều dày tập E thay
đổi từ 185m tại đỉnh cho đến hơn 550m dọc theo sườn của cấu trúc. Trầm tích tập
E phủ chờm lên phần trên cùng tập F (bề mặt màu xanh nhạt) với ranh giới trên
cùng được xác định bởi bề mặt màu nâu. Đó là bề mặt bào mịn, được minh giải
như là ranh giới dưới của tập sét D nằm bên trên. Vì vậy, phần trên cùng của tập
E có thể bị bào mòn hoặc thiếu. Thành phần thạch học chủ yếu là sét màu nâu
xen kẽ với cát kết hoặc bột kết.
Oligoxen muộn: Hệ tầng Trà Tân / Tập C và D
Các đất đá thuộc hệ tầng Trà Tân thường được gọi là “Tập D và C”, là các
đá có tuổi Oligoxen, 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.
Hệ tầng Bạch Hổ: các đất đá thuộc hệ tầng Bạch Hổ thường được gọi là
“Tập BI”, là các đá có tuổi Mioxen sớm, bao 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 vẫn cho một sản lượng khai thác hàng năm không nhỏ.
Hệ tầng Côn Sơn: các đất đá thuộc hệ tầng Côn Sơn thường được gọi là
“Tập BII”, chủ yếu là các lớp cát kết hạt thơ xen kẹp bột kết có tuổi Mioxen
trung. Tài liệu thu được từ các giếng khoan cho thấy hệ tầng Cơn Sơn khơng có
tiềm năng dầu khí.
- 12 -
Hệ tầng Đồng Nai: các đất đá thuộc Hệ tầng Đồng Nai thường được gọi là
“Tập BIII”, chủ yếu là các tập cát có độ hạt trung bình, rất giàu glauconite có tuổi
Mioxen muộn. Tương tự hệ tầng Côn Sơn, hệ tầng Đồng Nai cũng không thấy
các dấu hiệu dầu khí.
Hệ tầng Biển Đơng: bao gồm các trầm tích “Tập A” với thành phần chủ
yếu là cát hạt mịn rất giàu sinh vật biển và glauconite màu vàng.
1.1.2.3.2. Liên kết giếng khoan và đặt tên các tầng địa chất
Hình 1.6 bao gồm liên kết trong các giếng mỏ Sư Tử Trắng. Các điểm đánh
dấu chính được liên kết vào tài liệu địa chấn và số liệu các đường karota. Phép
đặt tên theo chuẩn sử dụng cho các mỏ trong lô 15-1.
Do số lượng tài liệu thu thập được là rất lớn và đặc tính của thân vỉa, cả tầng
E và F được chia thêm thành những tên nhỏ khác so với những tên đã sử dụng
trong mỏ Sư Tử Đen và Sư Tử Vàng.
Sự chia nhỏ trong tầng E dựa trên liên kết địa tầng thạch học của các giếng
và dựa trên đánh giá địa tầng của tập lấy được từ kết hợp số liệu giếng khoan và
tài liệu địa chấn 3D. Tại khu vực giếng ST-D, người ta thấy tầng E có cấu tạo địa
tầng phức tạp hơn những khu vực của các giếng khác (hình 1.6). Tầng E được
chia thành phần dưới, phần giữa và phần trên của tập cát E. Tuy nhiên, theo địa
chấn của tầng E về phía rìa dưới và thơng tin từ các giếng cho thấy có ít nhất hai
tập bên trong tầng E có thể minh giải được, nằm giữa E3 và bề mặt trên của tập
F. Người ta đặt tên cho chúng là E1, E4 và E5.
Tầng F được chia thành tập cát F ở phần dưới và tập sét F ở phần trên chia
cách phần dưới tập E và phần trên tầng F. Lý do đặt tên tập sét F là dựa vào phân
tích địa tầng của hai tầng E và F, với tầng F mang đặc điểm là xuất hiện một lọat
các hoạt động biển tiến và lùi, kết quả là sự tích tụ trầm tích tăng lên cao (chiếm
khoảng 75% phần dưới của tập cát F) và theo bởi sự tích tụ ngược (phần trên tập
cát F và tất cả tập sét F).
