Tải bản đầy đủ

Thiết kế thi công giếng khoan N0 1208 BK 10 Mỏ Bạch Hổ

MỤC LỤC

1
1


DANH MỤC BẢNG

2
2


DANH MỤC HÌNH

3
3


LỜI NÓI ĐẦU
Ngành công nghiệp dầu khí luôn là một ngành mũi nhọn mang tính chiến
lược trong quá trình phát triển kinh tế không chỉ riêng Việt Nam mà ở hầu hết

các quốc gia trên thế giới có dầu mỏ.
Ngành công nghiệp dầu khí nước ta tuy còn non trẻ nhưng đã giữ một vị
trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Trong những năm gần đây, với hàng
loạt khám phá mới về dầu khí đã khẳng định tiềm năng dầu khí của nước ta và
ngày càng có nhiều hợp đồng của công ty dầu khí lớn trong và ngoài nước được
ký kết như: Vietsovpetro, PV Drilling, Schlumberger, JO,… để cùng thăm dò và
khai thác dầu khí ở thềm lục địa phía nam Việt Nam.
Trong quá trình tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí thì công tác khoan
là công tác quan trọng, quyết định sự thành công của giếng khoan. Để thi công
một giếng khoan dầu khí trong điều kiện địa lý, địa chất khó khăn, phức tạp, vốn
đầu tư lớn thì công tác thiết kế phải được tiến hành một cách thật chi tiết khoa
học. Vì vậy yêu cầu người kỹ sư thiết kế phải nắm vững kiến thức chuyên môn
để xây dựng được phương án kỹ thuật khả thi nhất trong những điều kiện nhất
định. Qua quá trình học tập tại trường, thời gian thực tập tại XNLD
Vietsovpetro, được sự cho phép của bộ môn và sự đồng ý của thầy giáo hướng
dẫn, em đã chọn đề tài: “Thiết kế thi công giếng khoan N0 1208 - BK 10 Mỏ
Bạch Hổ” làm đề tài tốt nghiệp.
Do hạn chế về tài liệu nghiên cứu và những kinh nghiệm thực tế còn yếu
nên trong quá trình làm đồ án em cũng gặp nhiều khó khăn, không thể tránh
khỏi nhiều thiếu sót. Với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn và sự góp
ý của các thầy cô trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án này. Em rất mong
nhận được nhiều sự đóng góp ý kiến quý báu của thầy cô và các bạn đồng
nghiệp để đồ án ngày càng được tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn tới Ban lãnh đạo trường Đại học Mỏ - Địa Chất,
khoa Dầu Khí, bộ môn Khoan - Khai Thác, các cán bộ nhân viên của XN Khoan
và Sửa giếng thuộc XNLD Vietsovpetro, đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn
PGS.TS. Hoàng Dung đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!

4


CHƯƠNG I
VỊ TRÍ ĐỊA LÝ, ĐẶC ĐIỂM CHUNG ĐỊA CHẤT VÙNG MỎ BẠCH HỔ
1.1.Vị trí địa lý, điều kiện khí hậu và đặc điểm chung của mỏ bạch hổ
1.1.1.Vị trí địa lý

Bạch Hổ là một mỏ dầu khí lớn nằm trong thềm lục địa phía nam nước ta. Mỏ
thuộc lô số 09 của vùng biển Đông cách bờ 100km và cách cảng Vũng Tàu
khoảng 120km. Độ sâu nước biển vùng mỏ vào khoảng 50m. Nằm gần mỏ Bạch

Hổ nhất là mỏ Rồng cách 35km về phía tây.

Hình 1.1: Vị trí địa lý mỏ Bạch Hổ

5


1.1.2.Đặc điểm khí hậu

Khí hậu của vùng mỏ là khí hậu nhiệt đới gió mùa với 2 mùa rõ rệt là mùa
mưa và mùa khô.
Mùa khô bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 3, thời gian này chủ yếu có gió
mùa Đông Bắc. Gió mùa thổi nhất là vào tháng 12 và tháng 1. Trong khoảng
thời gian này sóng biển rất lớn có thể cao tới 8m. Lượng mưa vào mùa này rất ít
(0,7mm). Độ ẩm của không khí thấp nhất là 65%. Nhiệt độ không khí ban ngày
24 – 270C và ban ngày khoảng 22 – 240C.
Trong khoảng thời gian chuyển mùa từ tháng 4 ÷ 5, hướng gió chủ yếu
theo hướng Tây Nam thổi từ xích đạo. Gió này làm tăng độ ẩm của không khí,
tuy nhiên mưa vẫn ít và không đều. Nhiệt độ trung bình từ 25 ÷ 300C.
Mùa mưa bắt đầu từ tháng 6 đến hết tháng 9. Vào mùa này chủ yếu có gió
Tây Nam, nhiệt độ trung bình vào khoảng 25 – 32 0C. Nhiệt độ ban ngày và đêm
chênh nhau khá lớn. Độ ẩm trung bình từ 87 ÷ 89%. Thời gian này mưa thường
xuyên hơn và có kèm theo như cơn giông.
Vào tháng 10, trong thời gian chuyền mùa lần thứ 2 này, gió Tây Nam yếu
dần thay bằng gió Đông Bắc đến cuối tháng hầu như hết mưa.
Hằng năm vào thời gian chuyển mùa, vào mùa khô thì điều kiện cho công
tác ngoài biển thuận lợi. Tuy nhiên vào mùa này thường có sét và các cơn giông
làm ảnh hưởng không tốt tới việc tiến hành các công việc ngoài biển.
1.1.3.Cơ sở hậu cần phục vụ cho công tác khoan.
1.1.3.1. Dân cư xã hội.

Thành phố Vũng Tàu có khoảng 3 vạn dân thì chỉ có khoảng 1/3 dân là
dân bản xứ, chủ yếu sống bằng nghề đánh cá và các nghề phụ khác. Còn lại là
dân Bắc di cư, họ có tinh thần lao động cần cù sáng tạo. Đó là nguồn nhân lực
dồi dào phục vụ cho quá trình xây dựng và khai thác dầu khí.
Hiện nay cơ sở hạ tầng, vật chất kỹ thuật của thành phố không ngừng
được đầu tư phát triển, tốc độ phát triển kinh tế cao. Có thể nói về mặt địa lý kinh tế - nhân văn Vũng Tàu là một cơ sở tốt cho việc phát triển các dịch vụ tìm
kiếm thăm dò và khai thác các mỏ dầu khí ở ngoài khơi. Nhưng trong điều kiện
đó cũng phải khắc phục không ít những khó khăn do mỏ nằm xa đất liền và các
yếu tố thời tiết gây nên.

6


1.1.3.2. Giao thông vận tải.

Thành phố Vũng Tàu là nơi đặt trụ sở chính của xí nghiệp liên doanh
Viesovpetro. Đây là trung tâm du lịch lớn với đường quốc lộ 51A dài 125km nối
thành phố Vũng Tàu với thành phố Hồ Chí Minh và đường thủy là 80km từ
thành phố Hồ Chí Minh xuống Vũng Tàu. Cảng Vũng Tàu đủ sức chứa các tàu
của Vietsovpetro và các nước khác với tải trọng lớn, thuận lợi cho việc vận
chuyển phục vụ ngành dầu khí và các ngành kinh tế khác. Sân bay Vũng Tàu đủ
sức tiếp nhận các máy bay trực thăng và các máy bay vận tải cỡ nhỏ, có dường
bay tới thành phố Hồ Chí Minh và Singapo. Đây là đầu mối giao thông quan
trọng trong việc vận chuyển người và hàng hóa cho các giàn khoan biển và các
công việc liên quan đến dịch vụ tìm kiếm ngoài khơi vùng biển phía Nam.
1.1.3.3. Điện năng.

Nguồn năng lượng phục vụ cho công trình trên bờ cũng như sinh hoạt
được lấy từ đường dây tải điện 35KV nối từ thành phố Hồ Chí Minh và Vũng
Tàu, trạm phát điện Diezen của Vũng Tàu. Nguồn điện cung cấp cho các giàn
khoan được lấy từ các máy phát điện trên giàn.
1.2.Cấu tạo địa chất mỏ Bạch Hổ, [8,tr.156-170]
1.2.1.Đặc điểm địa tầng – thạch học

Dựa vào các đặc điểm thạch học, cổ sinh,tài liệu Karota giếng
khoan của mỏ Bạch Hổ, các nhà địa chất đã phân chia và gọi tên các phân vị địa
tầng theo tên địa phương cho các cấu tạo địa chất vùng mỏ bạch hổ. Từ trên
xuống cột địa tầng tổng hợp của mỏ Bạch Hổ được mô tả như sau:
1.2.1.1. Trầm tích Đệ tứ và Neogen


Trầm tích Plioxen – Đệ Tứ (Điệp Biển Đông)

Trầm tích Biển Đông phủ bất chỉnh hợp lên trầm tích Mioxen.
Thành phần thạch học gồm cát, sét và sét bột xen kẽ sỏi đá màu xám, màu vàng
và màu vàng xanh. Thường gặp ở đây nhiều mảnh vôi sinh vật biển. Lên trên
thành phần gồm cát bở rời xen kẽ với sét màu xám sáng và xám xanh với một ít
mác nơ, có một số lượng lớn foraminifera. Chiều dày của điệp từ 550 ÷ 600m.


Phụ thống Mioxen trên (Điệp Đồng Nai)

Điệp Đồng Nai gồm các lớp cát bở rời và cát không gắn kết màu
xanh lẫn sét nhiều màu. Chiều dày điệp từ 600 ÷ 650m. Bề dày tăng dần ra phía
cánh của lớp cấu tạo và phủ dày lên trầm tích Điệp Côn Sơn.


Phụ thống Mioxen giữa (Điệp Côn Sơn)

7


Phần dưới của điệp này được cấu tạo bởi các lớp hạt thô mày xám
và xám trắng với sét màu nâu đỏ, trong sét có lớp kẹp than. Đây là những đất đá
lục nguyên dạng khối, bở rời. Thành phần chính là thạch anh chiếm 80%,
Fenspat và các đá phun trào, xi măng sét và sét vôi có màu loang lổ, bở rời mềm
dẻo. Đất đá này tạo trong điều kiện biển nông,độ muối trung bình,chịu tác động
của dòng biển,nơi lắng đọng khá gần của nguồn vật liệu,bề dày của điệp từ 800
÷ 900m.


Phụ thống Mioxen dưới (Điệp Bạch Hổ)

Điệp Bạch Hổ là sự xen kẹp các lớp cát, sét và sét bột, cát xám sáng, sẫm,
sét màu sặc sỡ loang lổ kết dính dẻo (đặc biệt là tầng trên của điệp – tầng sét
Rotalia). Đá bột xám, nâu đỏ ở phần dưới của điệp. Đây là tầng đá chắn mang
tính chất khu vực rất tốt. Đá bột kết xám và nâu đỏ. Ở phần dưới của điệp chiều
dày lớp kẹp cát tăng lên, đây là tầng sản phẩm chứa dầu 23,24,25. Căn cứ vào
đặc điểm thạch học và cổ sinh người ta chia Điệp Bạch Hổ ra thành 2 phụ Điệp:
Phụ điệp Bạch Hổ trên và Phụ điệp Bạch Hổ dưới. Phụ điệp Bạch Hổ trên – sét
chiếm ưu thế, Phụ điệp Bạch Hổ dưới là sự xen kẽ cát kết và sét kết, ưu thế cát
tăng lên. Bề dày của điệp là 600m ÷ 700m.
1.2.1.2.Trầm tích Paleogen


Tập trầm tích Oligoxen trên (Điệp Trà Tân)

Trầm tích này bao gồm cá lớp cát kết hạt mịn đến trung, màu xám
sáng xen kẽ với các tập dày sét kết màu nâu chuyển dần sáng đen về phía dưới.
Đặc biệt đã phát hiện trong tầng trầm tích này các thân đá phun trào có thành
phần thay đổi. Độ dày của lớp trầm tích Trà Tân giảm ở phần vòm của cấu tạo
mỏ Bạch Hổ và tăng đột ngột ở phần cấu tạo. Trong điệp Trà Tân có các tầng
sản phẩm bão hòa dầu là: IB,IA,I,II ,III ,IV V. Chiều dày trầm tích của Điệp thay
đổi từ 50 ÷ 1400m.


Tập trầm tích Oligoxen dưới (Điệp Trà Cú)

Trầm tích này bao gồm các lớp cát – sét xen kẽ hạt trung và hạt nhỏ
màu nâu xẫm lẫn với bột kết màu nâu đỏ bị nén chặt nhiều và nứt nẻ. Ở đây của
Điệp gặp sỏi kết và các mảnh đá móng tạo thành tập lót đáy của lớp phủ trầm
tích. Bề dày của tập lót đáy này biến đổi trong các giếng khoan từ 0 ÷ 170 m,
tăng dần theo hướng lún chìm của móng còn ở vòm thì vắng mặt hoàn toàn.
Người ta đã nhận được dầu ở tập lót này. Ngoài ra còn phát hiện lớp kẹp đá phun
trào ở một số giếng chứa dầu công nghiệp (từ trên xuống): VI, VII, VIII, IX, X
đã được xác định. Đó là các tập cát kết màu xám sáng, độ hạt từ trung bình đến
mịn, độ chọn lựa tốt, có độ rỗng biến đổi từ 10 ÷ 20%.
8


1.2.1.3.Đá móng trước Kainozoi

Đá móng trước Kainozoi chủ yếu là các thể xâm nhập granitoit,
granit và granodiorit. Thành phần khoáng vật chủ yếu là thạch anh (10 ÷ 30%),
Fenspat (50 ÷ 80%), Mica và Amphibol (từ hiếm tới 8,9%) và các khoáng vật
phụ khác. Tuổi của đá móng Jura muộn và Kreta sớm (tuổi tương đối từ 107
÷108 triệu năm). Đá móng có bề dày phân bố không đều và không liên tục trên
các địa hình. Bề dày lớp phong hóa có thể lên tới 160m. Kết quả phân tích
không gian rỗng trong đá móng cho thấy độ rỗng trong đá phân bố không đều,
trung bình từ 3 ÷ 5%. Quy luật phân bố độ rỗng rất phức tạp. Hiện nay đá móng
là nơi cung cấp dầu thô rất quan trọng của mỏ Bạch Hổ. Dầu tự phun với lưu
lượng lớn từ đá móng là một hiện tượng độc đáo , trên thế giới chỉ gặp ở một số
nơi như: Bombay (Ấn Độ), High (Libi). Giếng khoan sâu 900m vào đá móng kết
tinh ở mỏ Bạch Hổ vẫn chưa tìm thấy ranh giới dầu nước. Để giải thích cho hiện
tượng trữ dầu thô trong đá móng kết tinh,người ta tiến hành nhiều nghiên cứu và
đưa ra kết luận sự hình thành không gian rỗng chứa dầu trong đá móng
Granitonit ở mỏ Bạch Hổ là do tác động của nhiều yếu tố địa chất khác nhau.
1.3.Đặc điểm kiến tạo mỏ Bạch Hổ

Địa chất ở mỏ Bạch Hổ gồm 3 vòm theo phương á tuyến. Nó bị phức tạp
bởi hệ thống các đứt gãy phá hủy có biên độ và độ kéo dài giảm dần về phía trên
mặt cắt. Đặc tính địa ký của khối nâng rõ ở phần giữa của mặt cắt. Cấu tạo của
mỏ Bạch Hổ là một cấu tạo bất đối xứng, đặc biệt ở phần vòm. Góc dốc vỉa tăng
dần từ 8 ÷ 280 ở cánh Tây và ở cánh Đông là 6 ÷ 210. Trục nếp uốn ở phần kể
của vòm và dốc dần về phía Bắc với một góc dốc là 4 ÷ 6 0, đi ra xa tăng lên 4 ÷
90 , với mức độ nghiêng của đá là 50 ÷ 200 m/km.
Hướng phá hủy kiến tạo chủ yếu là hai hướng á kinh tuyến và đường
chéo. Các đứt gãy lớn là: Đứt gãy á kinh tuyến số I và II có hình dạng phức tạp,
kéo dài trong phạm vi vòm Trung tâm và vòm Bắc. Biên độ cực đại có thể đạt
tới 900m ở móng và theo chiều ngang của Trung tâm. Độ nghiêng cực đại bề
mặt đứt gãy khoảng 600.
Đứt gãy số I chạy dọc theo cánh phía Tây của nếp uốn, theo móng và tầng
phản xạ địa chấn SH – 11 có biên độ thay đổi từ 400m ở vòm Nam đến 500m
theo chiều ngang của vòm Trung tâm và kéo dài trong phạm vi vòm Bắc. Ở vòm
Bắc đứt gãy số I quay theo hướng Đông Bắc.
Đứt gãy số II chạy dọc theo sườn Đông của vòm Trung tâm, hướng đứt
gãy ở phía Bắc thay đổi về hướng Đông Bắc.
Ngoài ra còn rất nhiều đứt gãy nhỏ phát triển trong phạm vi từng vòm với
biên độ 4 độ dịch chuyển ngang từ vài chục tới 200m,dài từ 1 ÷ 2km theo hướng
9


chéo. Sự lượn sóng của các nếp uốn và các đứt gãy chéo đã phá hủy khối nâng
thành hàng loạt các đơn vị cấu trúc kiến tạo như sau:


Vòm Trung tâm

Là phần cao nhất của cấu tạo, đó là những mõm địa lũy lớn ở phần móng.
Trên cơ sở hiện nay nó được nâng cao hơn so với vòm Bắc và vòm Nam tương
ứng của vòm móng là 300 ÷ 500m. Phía Bắc được ngăn cách bởi đứt gãy thuận
số IX, có phương kinh tuyến và hướng đổ bề mặt quay về phía Bắc. Phía Nam
được giới hạn bởi đứt gãy số IV có phương vĩ tuyến và hướng đổ bề mặt về
Nam. Các phá hủy chéo IIIa, IIIb, IV làm cho cánh Đông của vòm bị phá hủy
thành một loạt khối hình bậc thang lún ở phía Nam. Biên độ phá hủy tăng dần, ở
phía Đông đạt tới 900m và tắt hẳn ở vòm.


Vòm Bắc

Là phần phức tạp nhất của khối nâng. Nếp uốn địa phương được thể hiện
bởi đứt gãy thuận số I có phương kinh tuyến và các nhánh của nó. Hệ thống này
chia ra vòm thành 2 cấu trúc riêng biệt. Ở phía Tây nếp uốn có dạng lưỡi trai
tiếp nối với phần lún chìm của cấu tạo. Cánh Đông và vòm của nếp uốn bị chia
cắt thành nhiều khối bởi một loại đứt gãy thuận: VI,VII,VIII có phương chéo đổ
về phía Đông Nam tạo thành dạng địa hào,dạng bậc thang, trong đó mỗi khối
phía Nam thấp hơn khối phía Bắc kế cận. Theo mặt mỏng, bẫy cấu tạo của vòm
Bắc được khép kín bởi đường đồng mức 4300m. Lát cắt Oligoxen - Đệ Tứ được
cấu tạo đặc trưng của bể dày trầm tích.


Vòm Nam

Đây là phần lún chìm sâu nhất của cấu tạo phía Bắc được giới hạn bởi đứt
gãy thuận á vĩ tuyến số IV. Các phía khác được giới hạn bởi đường đồng mức
4240 theo mặt móng.
1.3.1.Các điều kiện địa chất có ảnh hưởng đến công tác khoan

Như đã trình bày ở các phần trước, điều kiện địa chất của mỏ Bạch Hổ là
rất phức tạp và gây nhiều khó khăn cho công tác khoan như:
- Đất đá mềm, bở rời từ tầng Mioxen trung (Điệp Côn Sơn) trở lên có thể
gây sập lở thành giếng khoan.
- Các đất đá trầm tích nhiều sét trong tầng Mioxen dưới và tầng Oligoxen
có thể gây bó hẹp thành giếng khoan do sự trương nở của sét.
- Dị thường áp suất cao trong tầng Oligoxen gây bó hẹp thành giếng
khoan và những phức tạp đáng kể khác.
10


- Tầng đá móng có gradient áp suất thấp có thể gây ra mất dung dịch
khoan và sự thụt cần khoan khi gặp phải các hang hốc.
- Các đứt gãy kiến tạo của mỏ có thể gây mất dung dịch khoan và làm
lệch hướng lỗ khoan.
1.3.2.Mặt cắt địa chất của giếng khoan N0 1208
1.3.2.1.Ranh giới địa tầng

- Từ 94 ÷ 660 m là trầm tích Đệ Tứ và Neogen.
- Từ 660 ÷ 1240 m là trầm tích Mioxen trên.
- Từ 1240 ÷ 2232 m là trầm tích Mioxen giữa.
- Từ 2232 ÷ 3027 m là trầm tích Mioxen dưới.
- Từ 3027 ÷ 3839 m là tầng Oligoxen.
- Từ 3839 m trở xuống dưới là tầng móng.
1.3.2.2.Nhiệt độ và áp suất vỉa


Gradien Áp suất vỉa

- Từ độ sâu 94 ÷ 2232 m: Gradien áp suất vỉa là 1,0 at/m.
- Từ độ sâu 2232 ÷ 3176 m: Gradien áp suất vỉa là 1,07 at/m
- Từ độ sâu 3176 ÷ 3839 m: Gradien áp suất vỉa là 1,12 ÷ 1,18 at/m.
- Từ độ sâu 3839 m trở xuống: Gradien áp suất vỉa là 1,08 ÷ 1,10
at/m.


Gradien Áp suất vỡ vỉa

- Từ độ sâu 94 ÷ 450 m: Gradien áp suất vỡ vỉa là 1,3 at/m.
- Từ độ sâu 450 ÷ 2758 m: Gradien áp suất vỉa là 1,55 ÷ 1,60 at/m
- Từ độ sâu 2758 ÷ 3839 m: Gradien áp suất vỉa là 1,60 ÷ 1,65 at/m.
- Từ độ sâu 3839 m trở xuống: Gradien áp suất vỉa là 1,55 ÷ 1,60
at/m.


Nhiệt độ vỉa

Gradient nhiệt độ của vỉa: 2,50C/100 m.
11


1.3.2.3.Độ cứng của đất đá

- Từ độ sâu 94 ÷ 2232 m: đất đá mềm bở rời, có độ cứng từ I ÷ II theo độ
khoan.
- Từ độ sâu 2232 ÷ 3027 m: Đất đá tầng Mioxen hạ mềm và trung bình
cứng. Độ cứng từ III ÷ IV theo độ khoan.
- Từ độ sâu 3027 ÷ 4143 m: Đất đá tầng Oligoxen trung bình cứng đến
cứng. Độ cứng từ III ÷ IV theo độ khoan.
- Từ độ sâu 4143 trở xuống dưới: Đất đá móng kết tinh từ cứng đến rất
cứng. Độ cứng từ VIII ÷ IX theo độ khoan. Đất đá ổn định và bền vững.
 Hệ số mở rộng thành M

- Từ độ sâu 94 ÷ 660 m: Hệ số mở rộng thành M = 1,3.
- Từ độ sâu 660 ÷ 1240 m: Hệ số mở rộng thành M = 1,1 ÷ 1,2.
- Từ độ sâu 1240 ÷ 2232 m: Hệ số mở rộng thành M = 1,1 ÷ 1,2.
- Từ độ sâu 2232 ÷ 3027 m: Hệ số mở rộng thành M = 1,2.
- Từ độ sâu 3027 ÷ 3650 m: Hệ số mở rộng thành M = 1,2 ÷ 1,25.
- Từ độ sâu 3650 ÷ 3839 m: Hệ số mở rộng thành M = 1,2 ÷ 1,25.
- Từ độ sâu 3839 m trở xuống: Hệ số mở rộng thành M = 1,05 ÷
1,1.
1.3.3.Ảnh hưởng của đặc điểm địa chất tới công tác khoan

Theo phân tích địa chất và kinh nghiệm thực tế, có thể dự kiến các
phức tạp khi khoan giếng ở vùng Mỏ Bạch Hổ như sau:
 Mất dung dịch khoan

- Độ sâu từ 94÷ 2376 m mất dung dịch nhẹ từ 2376 ÷ 3176 m mất dung
dịch với cường độ lớn, có thể tới 15m3/ngđ.
- Độ sâu từ 3176 ÷ 3839 m có thể mất nước hoàn toàn, cường độ
100m /ngđ.
3

 Sập lở thành giếng khoan

- Độ sâu từ 94 ÷ 3176 m có hiện tượng kẹt do sập lở thành giếng cần phải
khống chế độ thải nước của dung dịch khoan nhỏ tới mức có thể được.
12


 Kẹt mút bộ khoan cụ

- Từ độ sâu 94 ÷ 2232m có hiện tượng kẹt do sập lở thành giếng và lắng
đọng mùn khoan.
- Từ độ sâu 2232 ÷ 3839 m có hiện tượng kẹt, kẹt mút do co thắt thành
giếng trong tầng có dị thường áp suất.
 Biểu hiện phun trào

- Từ độ sâu 2232 ÷ 3839 m có khả năng xảy ra hiện tượng phun trào, do
nhiễm khí.

13


Hình 1.2: Cột địa tầng dự kiến của giếng khoan N0 1208

14


CHƯƠNG II
LỰA CHỌN THIẾT KẾ PROFILE VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẤU
TRÚC GIẾNG KHOAN N0 1208
2.1. Mục đích, yêu cầu xây dựng profile giếng khoan.
2.1.1. Mục đích xây dựng profile giếng khoan.

- Đảm bảo hiệu quả kinh tế cao.
- Số lượng ống chống ít nhất.
- Ít xảy ra sự cố khi cắt xiên và đảm bảo khoan và chống ống thông suốt.
- Hệ số thu hồi sản phẩm của vỉa là lớn nhất.
- Để các giếng khoan không trùng nhau khi thực hiện công tác khoan.
2.1.2. Yêu cầu xây dựng profile giếng khoan.

- Giảm tối đa chi phí về thời gian thi công và thiết bị trong quá trình thi
công.
- Đạt độ sâu, khoảng dịch đáy và góc để tiếp cận vỉa sản phẩm theo yêu
cầu đã đề ra.
- Thân giếng đảm bảo khoan nhanh, đảm bảo chất lượng và có độ cong ít
nhất.
- Đảm bảo quá trình khoan và chống ống an toàn với dạng profile giếng
khoan đã lựa chọn.
2.2. Lựa chọn profile cho giếng khoan N0 1208.
2.2.1. Các dạng profile cơ bản thường sử dụng trong khoan dầu khí.

Thực tế khoan dầu khí hiện nay đang sử dụng 5 dạng profile sau:

15


Hình 2-1: Các dạng profile thường sử dụng trong khoan dầu khí

*Dạng quĩ đạo tiếp tuyến (hình 2-1a): Dạng quĩ đạo tiếp tuyến đảm bảo
khoảng lệch ngang cực đại của thân giếng so với phương thẳng đứng trong
trường hợp góc nghiêng của thân giếng khoan nhỏ nhất. Dạng quĩ đạo này được
sử dụng cho các giếng khoan xiên định hướng với khoảng lệch đáy giếng lớn so
với phương thẳng đứng, cũng như khoan nhóm giếng có chiều sâu cắt xiên lớn.
*Dạng quĩ đạo hình chữ J (hình 2-1b): Sử dụng có hiệu quả ở các mỏ
dầu khi bộ khoan cụ đáy làm việc trong trạng thái ổn định ở các khoảng ổn định
góc nghiêng của quĩ đạo giếng. Mặt khác dạng quĩ đạo còn được sử dụng khoan
đoạn thân giếng nằm trong vỉa sản phẩm với góc nghiêng cực đại tới 900, có thể
sử dụng cho các giếng khoan ngang và các giếng mà chiều dày hiệu dụng của
vỉa sản phẩm mỏng hoặc các giếng cần tăng chiều dày hiệu dụng.
*Dạng quĩ đạo hình chữ S (hình 2-1c, 1d, 1e): Được sử dụng trong
trường hợp khi mở vỉa sản phẩm thân giếng phải thẳng đứng và cũng như khi
thiết kế giếng khoan sâu (chiều sâu thẳng đứng gần bằng 5000m).
2.2.2. Lựa chọn dạng profile cho giếng khoan N0 1208.

Căn cứ vào điều kiện địa chất, yêu cầu về hệ số thu hồi sản phẩm của vỉa
cao nhất và với khoảng lệch đáy lớn 680m so với chiều sâu của giếng ta chọn
profile giếng khoan dạng quĩ đạo tiếp tuyến để khoan cho giếng N0 1208.
Dạng quĩ đạo tiếp tuyến có 3 đoạn: đoạn thứ nhất thẳng đứng có chiều sâu
H1, đoạn thứ hai thực hiện cắt xiên có chiều sâu H2, đoạn thứ ba ổn định góc
nghiêng đến chiều sâu thiết kế giếng 3000m. Cường độ tăng góc nghiêng dự tính
là i=1,810/30m.
2.3. Tính toán thiết kế profile cho giếng khoan N0 1208.
2.3.1. Các thông số để tính toán profile:

- Chiều sâu thiết kế giếng theo phương thẳng đứng H0=3000m.
- Khoảng lệch đáy giếng theo phương nằm ngang S=680m.
16


- Chiều sâu bắt đầu cắt xiên H1=2020m.
- Cường độ tăng góc nghiêng là i=1,810/30m.
2.3.2. Xác định các thông số của profile giếng khoan.

- Bán kính cong R2.
- Góc cong của giếng khoan α.
- Độ sâu đoạn cắt xiên H2.
- Độ sâu đoạn ổn định góc nghiêng H3.
- Khoảng dịch đáy đoạn cắt xiên S2.
- Khoảng dịch đáy đoạn ổn định góc nghiêng S3.
- Chiều dài thân giếng L.
*Xác định bán kính cong đoạn tăng góc nghiêng R.

Áp dụng phương trình R2=57.32×

1
i

Ta được R2=57.32 × = 950.05m. => R2=950.05m.
Để giếng khoan có thể thi công được thì cần đảm bảo điều kiện:
R ≥ R (thông thường R ≥ 1.1× R).
- Tính R:
R=

(2-1)

Trong đó:
- l: Độ dài của động cơ đáy đến choòng (m), l = 0.35m.
- D: Đường kính choòng (m), D= 0.3111m.
- d: đường kính động cơ đáy (mm), d = 0.2032m.
- k: Khe hở nhỏ nhất giữa động cơ đáy và thành giếng khoan (mm),
k = 5÷ 8mm.
- f: độ uốn của động cơ đáy.
17


f= 0.13×10×q× , cm

(2-2)

Với:
- q: Khối lượng 1 của động cơ đáy (kg), q = 37.1 kg/cm
- E: Mô đun đàn hồi của thép (kG/ cm), E = 2.1×10 kG/cm.
- I: Mô men quán tính tiết diện ngang của động cơ dáy (cm).
I = 0.049×d = 0.049×20.32 = 8354 cm .
Thay số vào công thức (2-2) ta có: f = 3.68×10cm = 3.368×10m.
Từ đó, thay số vào công thức (2-1) ta có:
R = 206.2m.
Vậy R thiết kế thỏa mãn điều kiện khi khoan bằng động cơ đáy hiện có.
*Xác định góc lệch của giếng khoan α.
α = arccos

R2 ( R2 − S ) + H H 2 + S 2 − 2 SR2
( R2 − S ) 2 + H 2

Trong đó R2=950.05m, S=680m, H=H0-H1=3000–2020 = 980m thay vào
công thức trên ta được cosα=0.5912 => α= 530 75’.
*Xác định các thông số còn lại:
- Độ sâu đoạn cắt xiên H2.
H2=R2×sinα =950.05×sin53.750= 766m.
- Độ sâu đoạn ổn định góc nghiêng H3.
H3=H0-(H1+H2) =3000-(2020+766) = 214m.
- Khoảng dịch đáy đoạn cắt xiên S2.
S2=R2×(1-cosα)=950.05×(1- cos53.750)=388.27m.
- Khoảng dịch đáy đoạn ổn định góc nghiêng S3.
S3=H3×tgα= 214×tg53.750= 291.86 m.
- Chiều dài thân giếng đoạn tăng góc nghiêng l2.
18


l2=0.01745×R2×α= 0.01745×950.05×53.750 = 891.08 m.
- Chiều dài thân giếng đoạn ổn định góc nghiêng l3.

l3=

H3
cos α

= = 361.9 m.

- Tổng chiều dài thân giếng khoan:
L=l1+l2+l3= 2020+891.08+361.9= 3272.98 m.

19


Bảng 2-1: Các thông số profile của giếng khoan N0 1208.
Tên đoạn

Độ sâu

Chiều dài thân

Khoảng dịch

(m)

(m)

đáy (m)

Thẳng đứng

2020

2020

0

Tăng góc nghiêng

766

891.08

388.27

Ổn định góc nghiêng

214

361.9

291.73

Tổng

3000

3272.98

680

Qua kết quả tính toán cho thấy các thông số đều hợp lí nên frofile được thiết
kế như trình bày ở hình 2.2.

Hình 2 - 2: Cấu trúc profile giếng khoan N0 1208.

2.4. Thiết kế cấu trúc giếng khoan.
2.4.1. Cơ sở thiết kế cấu trúc giếng khoan.

Việc lựa chọn cấu trúc giếng khoan phụ thuộc vào các yếu tố cơ bản sau:
2.4.1.1. Yếu tố địa chất.

Điều kiện địa chất của giếng khoan là một nhân tố có ý nghĩa quyết định
cho việc lựa chọn cấu trúc cho giếng khoan đó. Những yếu tố như tính chất cơ lý
của đất đá khoan qua, nhiệt độ và áp suất của các tầng trầm tích. Những yếu tố
này có thể tạo điều kiện thuận lợi hoặc gây khó khăn cho công tác khoan. Do đó
cần phân tích cột địa tầng để từ đó dự đoán những khó khăn phức tạp khi khoan,
đồng thời đưa ra quyết định lựa chọn cấu trúc giếng khoan.
Một số yếu tố về điều kiện địa chất của giếng N0 1208 có ảnh hưởng tới
việc lựa chọn cấu trúc cho giếng khoan:
- Từ độ sâu 85m đến 1750m: địa tầng khoan qua chủ yếu là cát bở rời, hạt
thô (đôi chỗ cát kết), sỏi với các lớp bột kết và sét phiến mỏng, với độ cứng từ
mềm đến trung bình, Gradien áp suất vỉa nhỏ. Trong khoảng khoan này cho tốc
độ khoan cơ học cao, tuy nhiên dễ xảy ra hiện tượng sập lở thành giếng khoan.
20


Trong khoảng khoan này phải chống ống để đảm bảo cho quá trình thi công
khoảng khoan tiếp theo được an toàn.
- Từ độ sâu khoảng 1750m đến 2020m: Chủ yếu là các lớp sét mềm, dẻo,
màu xám, nâu đỏ, xám xanh, xám sẫm, phân lớp mỏng, gắn kết trung bình. Cát
kết màu xám sáng, hạt nhỏ đến trung bình, độ gắn kết yếu, các lớp bột màu xám
xanh, xám sáng, gắn kết yếu, gradien áp suất thấp dễ xảy ra hiện tượng sập lở
thành giếng, kẹt cần khoan và mất dung dịch nhẹ. Do đó để công tác khoan tiếp
được an toàn ta cần chống ống cho đoạn khoan này.
- Từ độ sâu 2020m đến 2800m: Chủ yếu là các lớp sét kết màu xám, xám
sẫm, xám đen, nâu sẫm ít nâu đỏ, phân lớp mỏng đến trung bình, cứng, dòn. Các
lớp cát kết màu xám sáng, hạt trung đôi khi hạt lớn, độ gắn kết trung bình, xi
măng gắn kết sét-carbonat, sét - caolin. Trong cát kết đôi khi gặp cuội sỏi granit,
ngoài ra còn gặp các lớp bột kết màu xám, xám sáng, nâu sẫm gắn kết trung
bình, gradien áp suất cao có thể xẩy ra hiện tượng sập lở hoặc kẹt cần. Vì vậy
trong khoảng khoan này cần phải chống ống để công tác khoan được an toàn.
- Từ độ sâu 2800m đến 3000m: Chủ yếu là đá kết tinh màu xám, xám tối,
xám xanh, rắn chắc, có nhiều chỗ phong hóa nứt nẻ và thường được lấp đầy bởi
Caolinit và Canxit, đất đá có độ cứng cao, dễ xẩy ra hiện tượng mất dung dịch.
Vì vậy trong khoảng này không phải chống ống, chất lượng dung dịch khoan
phải tốt.
2.4.1.2. Yếu tố kỹ thuật và công nghệ.

Việc lựa chọn cấu trúc giếng khoan còn phụ thuộc vào khả năng cung ứng
ống chống và các trang thiết bị phục vụ cho quá trình khoan và chống ống.
Giếng khoan N0 1208 được thi công bởi giàn khoan được trang bị đầy đủ các
trang thiết bị hiện đại, có khả năng đáp ứng được mọi yêu cầu trong quá trình thi
công.
2.4.1.3. Yếu tố kinh tế.

Cấu trúc giếng khoan được xem là hợp lý phải tiết kiệm ống chống tối đa
đồng thời phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật - công nghệ, điều kiện địa chất
của giếng khoan để giá thành giếng khoan là thấp nhất.
2.4.1.4.Yếu tố khai thác.

Đây là giếng khoan khai thác dầu khí do đó khí lựa chọn cấu trúc giếng
khoan cũng cần chú ý đến yếu tố lưu lượng khai thác. Cột ống chống khai thác
phải đảm bảo khai thác được lưu lượng thiết kế.

21


2.5. Tính toán thiết kế cấu trúc giếng khoan.
2.5.1. Các cột ống chống, chiều sâu thả và chiều sâu trám ximăng được lựa chọn.
2.5.1.1. Cột ống chống định hướng φ762mm

Ống này có tác dụng định hướng ban đầu cho lỗ khoan, ngăn cản sự sập
lở của đất đá và sự ô nhiễm của dung dịch khoan đối với tầng nước trên mặt, tạo
kênh dẫn cho dung dịch chảy vào máng, bảo vệ không cho dung dịch xới sập
nền khoan và móng thiết bị. Nó là ống chống đầu tiên đóng vai trò ống cách
nước, đồng thời cũng là ống dẫn hướng có tác dụng dẫn hướng cho giếng khoan
và trên đó có lắp các thiết bị miệng giếng như: đầu ống chống, thiết bị chống
phun, treo các cột ống chống tiếp theo và một phần của thiết bị khai thác.
Với mục đích và yêu cầu như trên, dựa vào cột địa tầng của giếng khoan
ta khoan vào sâu trong đất đá khoảng 35m bằng choòng có đường kính
660.4mm và được mở rộng thành bằng thiết bị mở rộng thành giếng có đường
kính 914.4mm, chống ống 762mm và trám ximăng đến đáy biển.
Vậy ống chống định hướng ta chọn có chiều dài 120m, đường kính ống
định hướng được sử dụng là 762mm, có bề dày 25.4mm.
2.5.1.2. Cột ống chống dẫn hướng φ508mm

Do kinh nghiệm thì lớp đất đá Đệ tứ bở rời mới hình thành, có độ gắn kết
kém nên thành giếng khoan dễ sập lở khi ta thay đổi chế độ khoan. Vì vậy ta
thường chọn chiều sâu của cột ống này là 250m, đường kính ống chống được
tính toán là 508mm.
2.5.1.3. Cột ống chống trung gian φ340mm

Ống này có tác dụng bảo vệ giếng khoan từ chân đế ống chống dẫn hướng
đến tầng đất đá ổn định, chống lại sự sập lở của tầng Mioxen muộn. Căn cứ theo
cột địa tầng thì từ 250 - 900m là đất đá mềm, bở rời dễ sập lở nên cần phải
chống ống để tiếp tục khoan đến chiều sâu thiết kế. Ống này được thả từ miệng
giếng đến chiều sâu 900m và ta chọn chiều cao trám ximăng từ chân đế ống
chống đến đáy biển nhằm cách ly toàn bộ các tập đất đá bên trên, gia cố cho
giếng khoan bền vững và đảm bảo bền cho ống chống.
2.5.1.4. Cột ống chống khai thác φ245mm

Do khoảng độ sâu từ 900 - 2760m thì gradien áp suất thủy tĩnh thay đổi
không đáng kể vì vậy ta có thể tiến hành khoan liên tục. Ống này được thả từ
trên mặt đến nóc của tầng Móng nhằm cách ly toàn bộ các vỉa sản phẩm trên của
giếng với phần Móng, vì trong giai đoạn khoan tiếp theo khoan vào tầng Móng
đất đá có cấu trúc rất bền vững, ổn định do đó không cần chống ống, chiều dài
22


ống chống là 2760m, để có thể cách ly tốt các tầng sản phẩm với nhau và để
đảm bảo bền cho ống chống ta trám xi măng vượt qua đế ống chống trước đó
200m. Đoạn thân giếng khoan vào móng ta để thân trần chiều sâu từ 2760m đến
3273 m.
2.5.2. Tính toán cấu trúc giếng khoan.

Nguyên tắc của việc tính toán đường kính ống chống và đường kính
choòng là bắt đầu từ đường kính của ống chống khai thác để tính toán đường
kính của các choòng khoan và các ống chống phía ngoài. Việc tính toán phải
đảm bảo cho quá trình khoan cũng như quá trình thả các ống chống được tiến
hành thuận lợi. Chọn đường kính ống chống khai thác chủ yếu dựa vào lưu
lượng khai thác của giếng. Chọn đường kính của choòng khoan chủ yếu dựa vào
đường kính mupta của ống chống (Dm) và khoảng hở giữa mupta và thành giếng
khoan (∆).
* Công thức tính toán đường kính choòng khoan:
Dc= Dm + 2.∆

(3-3)

Trong đó: - Dc: là đường kính choòng khoan.
- Dm: là đường kính mupta ống chống.
- ∆: là khoảng hở cho phép giữa đầu nối ống chống và
thành giếng khoan.
Sau khi xác định được đường kính choòng khoan người ta tiến hành xác
định đường kính của ống chống phía trên trước nó. Hiệu số giữa đường kính
trong của ống chống và đường kính choòng khoan thả qua nó không được vượt
quá 6 ÷ 8 mm.
* Công thức tính đường kính trong ống chống:
Dt = Dc + (6 ÷ 8).

(3-4)

Trong đó: - Dt: là đường kính trong của ống chống.
- Dc: là đường kính của choòng khoan để khoan cấp đường kính tiếp
theo.
Dựa vào các số liệu tính toán ta lựa chọn đường kính choòng theo kích
thước gần nhất.
Đường kính choòng và ống chống ta tra bảng 2.2.
23


Bảng 2.2: Qui chuẩn tính ∆ theo cấp đường kính ống chống c ủa GOCT.
Đường kính ngoài của ống chống ∆ - không lớn hơn (mm)
(mm)
114, 127
10 ÷ 15
140, 146
15 ÷ 20
168, 178, 194
20 ÷ 25
219, 245
25 ÷ 30
273,299
30 ÷ 35
324, 340, 351
35 ÷ 45
377, 407, 426
45 ÷ 50
Bảng 2.3: Kích thước ống chống và đường kính Mupta tương ứng
Đường kính ngoài của Mupta
ống chống (mm)
Đường kính (mm)
114
127
127
142
140
154
146
166
168
188
178
196
194
216
219
245
245
270
273
299
299
324
324
351
340
365
351
376
377
402
407
432
426
451
508
533

24

Chiều dài (mm)
159
165
171
177
184
184
190
197
197
203
203
203
203
229
229
228
229
228


Bảng 2.4: Đường kính chuẩn của choòng khoan và ống chống tương ứng
Đường kính
choòng khoan

Đường kính ống theo
tiêu chuẩn API
(mm)

(mm)

Đường kính ống chống
theo tiêu chuẩn Nga
(mm)

914,4

762

720

660,4

508

-

490

-

426

444,5

340

-

393,9

-

324

311,1

244,5

-

295,7

-

244,5

215,9

194

193,7

165,1

-

140

Căn cứ vào lưu lượng khai thác và đặc tính cấu tạo tầng sản phẩm là đá móng.
Do đó giếng N0 1208 được thiết kế hoàn thiện theo dạng thân trần. Đường kính
choòng khoan mở vỉa sản phẩm có đường kính Ф215,9mm với đoạn mở vỉa sản
phẩm được khoan từ chiều sâu 2760m đến 3000m.
* Tính ống chống khai thác
- Theo công thức (2.4) ta có đường kính trong của ống chống khai thác:
dkt = 215, 9 + (6 ÷ 8mm) = 221,9 ÷ 223,9mm. Căn cứ vào đường kính ống theo
tiêu chuẩn API ở bảng 2.4 ta có: dkt = 245 mm. Tra bảng (2.3) được: Dm(kt) = 270
mm.
- Đường kính choòng cho đoạn khoan ống chống khai thác:
Theo công thức (2.3) được: Dc(kt) = Dm(kt) + ∆ = 270 + 25 ÷ 30 = 295 ÷ 300 mm.
Theo qui chuẩn choòng ta được Dc(kt) = 311,1 mm (12’’1/4).
là kinh tế nhất mà vẫn đảm bảo quy chuẩn khe hở cần thiết.
* Tính ống chống trung gian

25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×