Bài thuyết trình High pressure and high temperature well

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

CNKTDK-2017

High pressure and high
temperature well
SVTH: Trần Thị Trang

Phạm Thành Cơng

Hồng Văn Long

1513584

1510334

1511804

1510455

Đỗ Phú Sang

GVHD:

1512780

Ph.D Phạm Sơn Tùng

Lê Đức Duy

I. Định nghĩa

• Theo bảng chú giải thuật ngữ SPE E & P, giếng HT có nhiệt độ lỗ dưới đáy không bị xáo trộn (ở chiều sâu hồ chứa hoặc chiều sâu
tổng thể) lớn hơn 300 °F hoặc 150 °C. Đối với giếng HP, định nghĩa này được đáp ứng khi áp suất lỗ rỗng dự kiến tối đa cho việc
khoan vượt quá 0,8 psi / ft, hoặc thiết bị kiểm sốt áp lực địi hỏi phải có áp suất làm việc cao hơn 10,000 psi hoặc 69 MPa.

• Theo Bộ năng lượng và Thay đổi Khí hậu (DECC), các giếng áp suất nhiệt độ cao (uHPHT) là một giếng dầu hoặc khí, nơi vỉa có
áp lực lớn hơn 12.500 psi và nhiệt độ trên 330 Fahrenheit (862 bar và 166 Celsius)

2


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

I. Định nghĩa

•

Tổng cục Dầu khí Na Uy (NPD) xác định giếng khoan HPHT có chiều sâu hơn 4000m và / hoặc có áp suất khoan
giếng vượt quá 69 MPa (10.000 psi) và / hoặc có nhiệt độ trên 150 oC.

•

Viện Dầu mỏ định nghĩa giếng khoan HP là những giếng địi hỏi thiết bị kiểm sốt áp lực với áp suất làm việc cao
hơn 69 MPa (10.000 psi). Những định nghĩa này có tính hạn chế hơn và địi hỏi phải có sự giải thích kỹ thuật sâu
rộng hơn về các điều kiện cho mỗi giếng khoan.

3

Hình 1a: Định nghĩa của Halliburton về giếng HPHT
4


Hình 1b: Định nghĩa của Baker Hughes về giếng HPHT

CNKTDK-2017

5


Hình 1c: Định nghĩa của Schlumberger về giếng HPHT

CNKTDK-2017

6


II. Thách thức trong khi khoan giếng HPHT

Các mối quan tâm chính của kĩ sư khoan

1.

Khả năng đánh giá hạn chế

2.

ROP thấp trong vùng sản xuất

3.

Well Control

4.

Thời gian non-productive

5.

Dung dịch khoan

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

CNKTDK-2017

7


II. Thách thức trong khi khoan giếng HPHT
1. Khả năng đánh giá hạn chế

•

o
o
o

Hầu hết các cơng cụ làm việc đến 425 F đối với wireline; rất ít cơng cụ có thể sử dụng từ 425 F đến 450 F.

•

o
Cơng nghệ pin hoạt động đến 400 F (thủy ngân) cho các ứng dụng MWD.

•

Độ chính xác của cảm biến giảm xuống khi nhiệt độ tăng.

•

o
o
Các dụng cụ LWD / MWD có độ tin cậy tới 275 F với sự giảm xuống rõ rệt ở 350 F.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

CNKTDK-2017

8


SlimXtreme toolstring có thể hoạt động ở áp suất lên đến 207 MPa.

Thiết bị và phần mềm cho wireline logging và lấy mẫu ở giếng HPHT. SlimXtreme
(trái), được thiết kế để khoan slimhole trong HPHT và các giếng khoan có độ góc
cao, cung cấp một bộ các phép đo ở các lỗ khoan nhỏ nhất là 37/8 inch. Các kỹ sư

vận hành các công cụ với tốc độ lên đến 1.097 m / h [3.600 ft / h], và dữ liệu có
thể được truyền lên bề mặt thơng qua đường dây dây chừng 10.970 m [36.000 ft].

CNKTDK-2017

9


II. Thách thức trong khi khoan giếng HPHT
2. ROP thấp trong vùng sản xuất

•

Tốc độ khoan (ROP) là một vấn đề chính trong giếng khoan sâu bởi vì đến một nửa thời gian giàn khoan có thể
được sử dụng trong vài nghìn feet cuối.

•

ROP chậm (3 đến 5 feet mỗi giờ) là do đá quá tải với cường độ nén cao.

•

Lựa chọn và hiệu suất chng khoan là rất quan trọng để khoan giếng sâu có hiệu quả.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

CNKTDK-2017

10

II. Thách thức trong khi khoan giếng HPHT
3. Well Control

•

Các vấn đề thường gặp: thành hệ có áp suất quá cao, các đới yếu, lỗ khoan thường mỏng và lệch rất cao.

•

Để duy trì sự kiểm sốt giếng, áp suất thủy tĩnh của dd khoan phải đủ cao để chống lại áp suất lỗ rỗng nhưng
vẫn đủ thấp để ngăn ngừa sự hình thành nứt vỉa thủy lực và mất tuần hồn.

•

Như một kết quả, phạm vi tỉ trọng chất lưu chấp nhận được thường nhỏ, cần phải kiểm soát chặt chẽ lưu thông chất lỏng để tránh trào áp
lực.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

CNKTDK-2017

11


II. Thách thức trong khi khoan giếng HPHT
4. Thời gian non-productive

•

Nghẹt ống và xoắn

•

Quyết định do cực kỳ thiếu kinh nghiệm và cực đoan trong HPHT

•

Các vấn đề an tồn liên quan đến việc xử lý dung dịch khoan và drilling string ở điều kiện HT.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

CNKTDK-2017

12


II. Thách thức trong khi khoan giếng HPHT
5. Dung dịch khoan
Dung dịch khoan gốc nước không ổn định và không hiệu quả.
Dung dịch khoan gốc dầu là giải pháp.
• Dung dịch khoan gốc dầu có nhiệt độ ổn định hơn. Chúng có thể tái sử dụng được.
• Dung dịch khoan gốc dầu bám chắc hơn.
• Việc ơ nhiễm dung dịch khoan gốc dầu với nước biển, khí mê-tan, CO2, H2S, và xi măng ít gây ra vấn đề hơn so với dd khoan gốc nước.
• Dung dịch khoan gốc dầu cung cấp thêm khả năng bôi trơn.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

KHOA KT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

CNKTDK-2017

13


II. Thách thức trong khi khoan giếng HPHT
5. Dung dịch khoan

•

Để ngăn ngừa sự tổn hại thành hệ hoặc sự sụp đổ của lỗ khoan, dung dịch khoan phải ức chế sự trương nở của sét. Dd khoan cũng phải ổn định
về mặt hóa học và khơng ăn mịn trong điều kiện HPHT.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

CNKTDK-2017

14


II. Thách thức trong khi khoan giếng
HPHT

5. Dung dịch khoan

Hình 1d: Sự truyền nhiệt trong thành giếng, Schlumberger 1998

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

CNKTDK-2017

15


II. Thách thức trong khi khoan giếng
HPHT

5. Dung dịch khoan

Hình 1e: Sự tạo thành nút bịt barite, Schlumberger 1998

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

CNKTDK-2017

16


III. Thách thức trong trám xi măng HPHT:

1.

Khoảng không vành xuyến nhỏ ở Wellbore sâu

2.

Môi trường áp suất cao ở nhiệt độ cao

3.

Xi măng/sealing có độ bền lâu dài trong mơi trường HPHT có mặt H2S và CO2

4.

Nhiều mục tiêu có thể nhưng rất khó để đạt được

5.

Can thiệp/Khắc phục khó khăn hoặc thiếu chắc chắn

6.

Gradient nhiệt độ và áp suất

7.

Quản lý áp suất và nhiệt độ trong suốt vòng đời giếng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

CNKTDK-2017

17

III. Thách thức trong trám xi măng HPHT:
1. Khoảng không vành xuyến nhỏ ở Wellbore sâu

•

Khơng tuần hồn lại trong hoạt động trám xi măng

•

Các thể tích xi măng/sealing nhỏ và vấn đề nhiễm bẩn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

CNKTDK-2017

18


III. Thách thức trong trám xi măng HPHT:
2. Môi trường áp suất cao ở nhiệt độ cao

•

Dự báo nhiệt độ chính xác cho cơng việc trám xi măng, đặc biệt ở deepwater

•

Thời gian thiết đặt dài

•

Xi măng quay ngược và sự mất ổn định ở nhiệt độ cao

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

CNKTDK-2017

19


III. Thách thức trong trám xi măng HPHT:
3. Xi măng/sealing có độ bền lâu dài trong mơi trường HPHT có mặt H2S và CO2

•

Các vấn đề ăn mịn

•

Lựa chọn vật liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

CNKTDK-2017

20

III. Thách thức trong trám xi măng HPHT:
4. Nhiều mục tiêu có thể nhưng rất khó để đạt được

•

Cửa sổ gradient áp lực lỗ rỗng-khe nứt hẹp.

•

Mất tuần hồn.

•

Các vấn đề về ổn định giếng khoan và sụp lỗ khoan.

•

Sự giao nhau giữa các dịng chảy và lưu lượng nước.

•

Chiều rộng khoảng không vành xuyến hẹp.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

CNKTDK-2017

21


III. Thách thức trong trám xi măng HPHT:
5. Can thiệp/Khắc phục khó khăn hoặc thiếu chắc chắn

•

Kích thước ống/lỗ nhỏ

•

Áp lực và nhiệt độ quá cao đối với một số thiết bị

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

CNKTDK-2017

22


III. Thách thức trong trám xi măng HPHT:
6. Gradient nhiệt độ và áp suất

•

Áp suất gây ra do tải tuần hồn.

•

Sự biến dạng dẻo của sealants có thể xảy ra.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

23


III. Thách thức trong trám xi măng HPHT:
7. Quản lý áp suất và nhiệt độ trong suốt vịng đời giếng

•
•
•

Các vấn đề về động lực học liên quan đến sản xuất sâu ở nhiệt độ bề mặt
Thất bại của thiết bị ống
Công nghệ khoan quản lý áp lực (MPD) cần thiết để kiểm soát giếng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

CNKTDK-2017

24


IV. Thách thức trong hồn thiện giếng HPHT

•

Các điều kiện HPHT phổ biến trong môi trường deep water và ảnh hưởng đến mọi khía cạnh của q trình khai thác, từ việc khoan lắp các van
điều khiển an toàn tới thiết bị BOP

•

Nhiệt độ và áp suất cao, điều đó đồng nghĩa với việc phân tử Hydrocarbon bị cracking thành dầu nhẹ hơn và khí; wet gas và condensate sẽ
chiếm ưu thế trong vỉa và thường đi kèm với rất nhiều CO 2 và H2S

•

Hồn thiện giếng trong các tầng sản phẩm áp suất nhiệt độ cao có những yêu cầu rất phức tạp về mặt kỹ thuật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

CNKTDK-2017

25