CƠNG TY KHÍ CÀ MAU PHỊNG VC – ĐĐK Người thực : Ngô Văn Cường Chức danh : Trưởng ca vận hành Nội dung : Tìm hiểu cơng nghệ khoan khai thác dầu khí -Người kiểm tra : Đặng Công Quốc Chức danh : Đốc công vận hành GDC Điểm : Góp ý chung : Table of Contents TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHOAN KHAI THÁC DẦU KHÍ 1.1 Cơng nghệ khoan dầu khí 1.1.1 Tổng quan Trong ngành cơng nghiệp dầu khí cơng tác khoan giếng khâu quan trọng thiếu, thông qua giếng khoan để tiến hành việc tìm kiếm thăm dò khai thác sản phẩm làm nhiều công tác nghiên cứu Giếng khoan xem cơng trình hình trụ thi cơng vỏ trái đất có chiều sâu lớn gấp nhiều lần đường kính Để tạo thành giếng khoan thực phương pháp khoan xoay có rửa Để phá huỷ đất đá tạo thành lỗ khoan người ta sử dụng choòng khoan Căn vào đặc điểm phá huỷ choòng đáy mà thân giếng khoan tạo thành kiểu sau: - Khoan phá toàn đáy: Toàn bề mặt đáy phá huỷ thành mùn khoan đưa lên mặt dòng tuần hồn (chủ yếu chất lỏng) bơm xuống đáy từ mặt - Khoan lấy mẫu: Chỉ phần đất đá thành lỗ khoan bị phá huỷ thành mùn theo hình vành khăn, lõi đá lấy lên nguyên dạng (bằng ống mẫu) gọi mẫu lõi để nghiên cứu cấu trúc địa chất, tính chất lý thành phần thạch học v.v Căn vào công dụng giếng khoan công nghiệp dầu khí người ta chia giếng khoan thành loại sau: 1, Giếng khoang tìm kiến cấu tạo: Để nghiên cứu kiến tạo, địa tầng, thạch học độ chứa sản phẩm tầng 2, Gếng khoan chuẩn: Để nghiên cứu điều kiện địa chất phương hướng tìm kiếm dầu khí vùng chưa nghiên cứu kỹ 3, Giếng khoan thăm dò: Để nghiên cứu tầng sản phẩm giá trị công nghiệp chúng Để khoanh giới hạn tầng dầu, khí, nước vỉa khai thác 4, Giếng khoan khai thác: Dùng để lấy sản phẩm dầu khí lên Giếng bơm ép: Được dùng để bơm nước, khí khơng khí nhằm trì áp lực vỉa với mục đích kéo dài thời gian khai thác tự phun + Các phương pháp khoan khoan dầu khí: Trước (khoảng củaối kỷ XIX) tồn hai phương pháp khoan khoan đập (chủ yếu đập cáp) khoan xoay Chiều sâu kỷ lục phương pháp khoan đập đạt năm 1918 bang Techzat Mỹ 2250m Phương pháp khoan đập bên cạnh ưu điểm bộc lộ nhiều hạn chế khắc phục được, chủ yếu bị hạn chế chiều sâu giếng khoan cấu trúc phức tạp phải nhường chỗ cho phương pháp khoan xoay có rửa Ngày ưu việt vốn có, phương pháp khoan đập sử dụng để thi công giếng khoan khai thác nước, thăm dò sa khống giếng khoan phục vụ cơng tác nổ mìn Ngay Việt Nam đã, sử dụng Như nói công tác khoan giếng khoan thăm dò khai thác dầu khí tồn phương pháp khoan xoay Trong phương pháp khoan xoay, vào vị trí đặt động lại chia loại là: - Phương pháp khoan Roto (hoặc đầu quay di động): Có động đặt mặt đất truyền chuyển động quay cho choòng khoan thông qua cột cần khoan - Phương pháp khoan động chìm (chủ yếu động tuabin động trục vit): Động đặt ngầm lỗ khoan bên chng khoan + Các q trình cơng tác khoan bao gồm: - Cơng tác xây lắp chuẩn bị mặt cho công tác thi cơng - Cơng tác khoan t Chng trực tiếp phá huỷ đất đá đáy tuần hoàn dung dịch Đây thao tác tạo giếng khoan lại cần người tham gia Chỉ có kíp trưởng khoan trực tiếp điều khiển thông qua tời, bàn quay Roto dẫn động dụng cụ phá huỷ nhờ cột cần khoan cần chủ đạo - Tiếp cần khoan: Khi khoan hết chiều dài làm việc cần chủ đạo ta cần phải nối dài thêm khoan cụ cách gắn thêm đoạn cần khác (có chiều dài ≤ chiều dài làm việc cần chủ đạo) cần chủ đạo lắp vào cột cần khoan phía Cứ việc tiếp cần lặp lặp lại sau lần khoan hết chiều dài làm việc cần vng - Cơng tác kéo thả: Khi chng khoan mòn cần thay choòng hay đạt tới chiều sâu dự kiến, dụng cụ khoan cần kéo lên để thay choòng hay hạ cột ống chống - Công tác chống ống: Hạ xuống giếng cột ống chống tính tốn trước tiến hành trám xi măng theo thiết kế duyệt - Công tác lắp đặt đầu ống chống (đầu giếng): Khi thả cột ống chống trám xi măng xong, bước lắp đặt thiết bị giá treo đầu ống chống làm kín phần mút phía cột ống chống (trừ ống bảo vệ không liên kết) Các thao tác thực tay đầu giếng mặt đất Các thiết bị cho phép lắp đặt đối áp đường ống cao áp, có đường dập giếng đường xả Sau lắp đặt cần kiểm tra độ an toàn giá treo ống, đối áp áp suất làm việc đầu ống chống - Cơng tác hồn thiện giếng khoan: Đây công đoạn cuối (sau thả cột ống chống khai thác) gồm có cơng việc thả vào giếng thiết bị cần thiết theo thiết kế Pake, ống khai thác, van an toàn v.v thông giếng với tầng sản phẩm bắn vỉa, thông tầng phương pháp xử lý axit, vỡ vỉa phương pháp thuỷ lực v.v Sau bàn giao giếng khoan cho cơng ty khai thác quản lý Bước thu dọn khoan trường chuyển đến địa điểm Sơ đồ loại thiết bị khoan dầu khí (thiết bị khoan xoay) 1.1.2 Choòng khoan Choòng khoan loại dụng cụ phá huỷ đất đá tạo thành lỗ khoan a Phương pháp phân loại choòng khoan: Do đặc điểm lý đất đá đa dạng phương pháp khoan yêu cầu kỹ thuật địa chất, kỹ thuật thi cơng nên chng khoan chế tạo theo nhiều kiểu khác cấu trúc ngun lý phá huỷ Chính cơng tác phân loại choòng thực theo quan điểm khác nhau: + Căn vào cấu tạo, choòng chia ra: - Chng cánh dẹt - Chng chóp xoay - Chng kim cương + Căn vào cơng dụng, choòng chia ra: - Choòng phá mẫu - Choòng lấy mẫu - Chng có cơng dụng đặc biệt (chng mở lỗ, choòng bậc, choòng doa rộng, choòng để khoan định hướng, ) + Căn vào cấu tạo lỗ nước, chng chia ra: - Chng có nước chảy - Chng có vòi phun thuỷ lực + Căn vào tính chất lý đất đá, choòng chia ra: - Choòng mềm - Choòng trung bình - Chng cứng loại chng liền kề (chng mài mòn mài mòn) Về mặt cấu trúc, chng khoan gồm có phận phần lắp nối, phần hoạt động phần dẫn dung dịch Riêng chng chóp xoay có thêm phận đặc thù hệ thống ổ tựa chóp xoay - Phần lắp nối phần nối choòng khoan phần cột cần, truyền lượng trực tiếp cho phần hoạt động Phần lắp nối tiện ren (trong ngoài) - Phần hoạt động: Là phần trực tiếp tác dụng lên bề mặt đáy Đất đá bị phá huỷ dạng nêm lưỡi cắt, hợp kim cứng định hình hạt kim cương chúng bố trí theo mặt tiếp xúc với đáy thành lỗ khoan nhằm tạo thành lỗ khoan có hình dạng đường kính định - Hệ thống dẫn dung dịch: Được bố trí khoảng trống chân chng với vòi dẫn dung dịch xuống đáy nhằm làm đáy làm mát choòng Căn vào vận tốc dòng dung dịch qua khỏi vòi phun (vj) ta chia loại: Chng có hệ thống rửa thường vj < 70m/s Chng có vòi phun thuỷ lực vj ≥ 70 ÷ 130m/s b Các loại chng khoan khoan dầu khí  Chng cánh dẹt: a b a Chng cánh; b Chng cánh Hình Choòng cánh dẹt + Phạm vi sử dụng: Choòng cánh làm việc theo nguyên lý cắt - vỡ, thường dùng đất đá mềm dẻo Không sử dụng khoan tuabin mơ men phá huỷ lớn + Các loại choòng cánh cấu tạo: Căn vào số cánh mà choòng phân loại chng cánh, cánh cánh Phía tiện ren để nối với cần khoan Mặt trước mặt bên gắn hợp kim để tăng độ cứng chng Lỗ nước hướng chất lỏng từ cột cần khoan chảy trực tiếp lên đáy bố trí khoảng cách 2/3 bán kính tính từ tâm chng khoan Sự bố trí vòi phun đảm bảo lệch dòng chất lỏng phía trước lưỡi cắt chút nhằm đảm bảo làm đáy làm mát tốt Tốc độ khoan tốt lên tạo cho vòi phun đạt tốc độ ≥ 70 ÷130m/s + Vật liệu chế tạo choòng: Choòng cánh chế tạo từ thép có kết cấu hàm lượng bon trung bình Thân cánh sản xuất theo kiểu rèn dập: Thân thép bon không hợp kim Hàm lượng Cacbon từ 0,35 ÷ 0,4% Cánh chng thép hợp kim với Crom, Silic, Măngan Thông thường chế tạo, cánh hàn vào thân chng, có rèn liền khối với thân Cánh choòng trám hợp kim Rêlit để tăng khả chống mòn  Chng kim cương: H ình + Phạm vi sử dụng: Làm việc theo nguyên lý cắt - vỡ, dùng đất đá có độ cứng từ trung bình đến cứng, loại đất đá sa thạch, đơlơmít, đá vơi loại đá mà hiệu suất khoan chng chóp xoay đạt thấp Dùng cho tất phương pháp khoan Tuy nhiên khoan động đáy phù hợp đạt vận tốc quay cao + Cấu trúc phân loại chng kim cương: Thơng thường cấu trúc chng kim cương gồm có phần như: đầu nối ren để nối với cần khoan, lõi thép khn đấu Trên bề mặt khn đấu có gắn hạt kim cương (xem hình vẽ) Trong khn đấu phận quan trọng phải có hệ số dãn nở nhiệt độ mài mòn gần giống với kim cương để tránh tượng bong tróc hạt kim cương khỏi khuôn đấu Và cuối phận dẫn dung dịch bố trí thích hợp bề mặt đáy gắn kim cương theo hình dạng khác Căn vào cách gắn hạt kim cương kích thước hạt kim cương mà người ta phân loại chính: - Choòng kim cương lớp (khoan đá đồng nhất) - Choòng kim cương nhiều lớp (khoan đá nứt nẻ) - Choòng kim cương thấm nhiễm (khoan đá nứt nẻ) Ngồi người ta có cách phân loại như: Choòng kim cương gắn lưỡi cắt kim cương tự nhiên, loại chng có lưỡi cắt PDC hay kim cương đa tinh thể cuối lưỡi cắt TSP hay kim cương đa tinh thể bền nhiệt (Độ chịu nhiệt PDC ≤ 8000C, loại TSP có độ ổn định nhiệt tốt hơn) + Tính chất kim cương: Là khoáng vật cứng tự nhiên (cấp Xii), nhiệt độ nóng chảy 36500C Kim cương bị grafit hoá 1450 0C Đơn vị đo khối lượng kim cương Cara (1 cara = 0,2053 g) Kích thước hạt kim cương gắn vào choòng thay đổi từ 2-12 hạt/cara 4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu phương pháp Gaslift + Lưu lượng khí nén : Để khai thác có hiệu ta phải đảm bảo đủ khí nén theo yêu cầu Lưu lượng tính tổng lưu lượng khí nén bơm vào tất giếng vùng khai thác Khai thác đạt hiệu khí bơm ép đạt lưu lượng tối ưu + Cấu trúc ống khai thác: Để khai thác ổn định, kích thước ống khai thác yếu tố quan trọng thiết kế Kích thước ống khai thác nhỏ gây tổn thất ma sát Tuy nhiên lớn làm cho dòng chảy ổn định Để thiết kế ống khai thác tối ưu cho dòng chảy hai pha giếng thẳng đứng cần phải có liệu xác + Tính chất dòng chảy khai thác: Độ nhớt, độ ngậm nước, độ ngậm dầu, sức căng trượt + Áp suất khí nén, chiều sâu nhúng chìm: Áp suất khí nén thấp không khai thác lưu lượng mong muốn Nếu chiều sâu nhúng chìm lớn áp suất khởi động lớn ngược lại khí nén khơng nâng dầu lên mặt đất + Chất lượng khí nén: thơng thường trước bơm khí vào giếng người ta phải xử lý chúng, tạp chất lẫn khí Hiệu hệ thống khai thác Gaslift phụ thuộc vào áp suất cao khí có sẵn + Máy nén khí : máy nén khí lựa chọn phù hợp với giá trị áp suất, khả áp dụng, công suất, môi trường hoạt động nguồn kinh phí + Ngồi hiệu phương pháp khai thác Gaslift phụ thuộc vào hệ số sản phẩm, lượng khí tách khỏi dầu áp suất nhánh xả 4.3 Sơ đồ nguyên lý cấu trúc hệ thống ống khai thác bằng gaslift 4.3.1 Các loại sơ đồ cấu trúc Nhằm mục đích khai thác dầu khí nén, phụ thuộc vào điều kiện khai thác cụ thể giếng mà người ta thiết kế cấu trúc ống khác số lượng cột thả vào giếng hướng dòng sản phẩm dòng khí nén Các cấu trúc cột ống phân loại sau: + Theo hướng dòng khí nén dòng sản phẩm phân hai chế độ khai thác: chế độ vành xuyến chế độ trung tâm + Theo số lượng cột ống thả vào giếng người ta chia ra: cấu trúc cột ống cấu trúc hai cột ống + Theo số lượng cột ống thả vào giếng hướng khí nén dòng sản phẩm ta có cấu trúc hệ thống khai thác sau: Cấu trúc: Chế độ vành xuyến cột ống (hình-a) Cấu trúc: Chế độ vành xuyến cột ống (hình-b) Cấu trúc: Chế độ trung tâm cột ống (hình-c) Cấu trúc: Chế độ trung tâm cột ống (hình-d) a b c d Sơ đồ cấu trúc hệ thống khai thác bằng Gaslift 4.3.2 Giếng khai thác Gaslift theo chế độ vành xuyến: * Cấu trúc cột ống: cột ống thả vào giếng cột ống khai thác, cột ống chống khai thác cột ống bơm ép Khí nén bơm ép vào vùng vành xuyến cột ống khai thác cột ống chống khai thác Như mực chất lỏng giếng làm việc nằm đáy ống + Ưu điểm cấu trúc cột ống theo chế độ vành xuyến: - Đơn giản, gọn nhẹ, sử dụng triệt để cấu trúc giếng - Tăng độ bền ống khai thác - Dễ nâng cát vật cứng đáy giếng lên mặt đất - Dễ xử lý có parafin lắng đọng - Thuận lợi trang bị van Galift khởi động + Nhược điểm : - Áp suất khởi động lớn (so với chế độ trung tâm) - Áp suất đáy giếng giảm đột ngột khởi động ngừng nén khí làm hư hỏng vùng cận đáy giếng tạo nút cát lấp ống lọc Để khắc phục nhược điểm người ta lắp van Gaslift khởi động lắp đặt Paker * Cấu trúc hai cột ống: cột ống khai thác thả lồng vào nhau, khí ép vào vùng không gian vành xuyến hai cột ống, hỗn hợp sản phẩm khai thác lên theo ống nằm bên Như cột ống gọi cột ống bơm ép (cột ống thứ nhất), cột ống bên gọi cột ống khai thác (cột ống thứ hai) + Ưu điểm cấu trúc hai cột ống: - Chế độ khai thác với dao động áp suất làm việc (vì vùng khoảng không vành xuyến hai cột ống nhỏ so với cấu trúc cột ống) - Cột ống chất lỏng vùng khoảng không vành xuyến cột ống thứ cột ống khai thác có tác dụng điều hoà chế độ làm việc giếng + Nhược điểm: kết cấu phức tạp, chi phí tốn kém, nhiều thời gian kéo thả cột ống 4.3.3 Giếng khai thác Gaslift theo chế độ trung tâm Khí nén bơm ép vào cột ống khai thác, dòng hỗn hợp sản phẩm khai thác theo vùng vành xuyến lên bề mặt đến hệ thống thu gom xử lý +Ưu điểm: - Giảm áp suất khởi động - Đơn giản gọn nhẹ sử dụng triệt để cấu trúc giếng + Nhược điểm: - Giảm độ bền ống chống khai thác - Giảm độ bền ống khai thác (do vật cứng mài mòn đầu nối cột ống khai thác hay ăn mòn kim loại) - Giảm đường kính cột ống chống khai thác parafin hay muối lắng đọng thành ống - Khó xử lý parafin lắng đọng - Áp suất đáy giếng giảm đột ngột khởi động ngừng nén khí Trên sở ưu nhược điểm kể thực tế thường sử dụng chế độ cột ống vành xuyến cột ống Tuỳ theo việc trang bị paker van ngược hệ thống mà chia trạng thái cấu trúc sau : + Hệ thống khai thác dạng mở (hình a): Khơng trang bị paker van chiều, áp suất khởi động lớn áp suất khí nén, áp dụng khai thác phương pháp Gasilft liên tục + Hệ thống ống khai thác dạng bán đóng (Hình c): Trang bị paker khơng trang bị van chiều, áp dụng khai thác Gaslift định kỳ a-Dạng mở b-Dạng đóng c-Dạng bán đóng Sơ đồ cấu trúc vành xuyến cột ống 4.3.4 Lựa chọn hệ thống ống nâng cho giếng thiết kế Trên sở phân tích đặc điểm ưu nhược điểm kiểu cấu trúc hệ thống ống nâng ta chọn cho giếng thiết kế kiểu cấu trúc cột ống khai thác theo chế độ vành xuyến lý sau đây: + Vỉa sản phẩm cấu tạo đất đá tương đối bền vững: sét, bột, cát kết xen kẽ lớp đá vôi mỏng sét vơi, nên gây ảnh hưởng cho ống chống khai thác + Giếng có chiều sâu trung bình nên áp dụng điều kiện kỹ thuật trang bị điều khiển trình khai thác giảm áp suất mức yêu cầu, đảm bảo cát chảy vào giếng không tạo thành nút cát Mặt khác khắc phục nhược điểm cấu trúc cột ống khai thác cách sử dụng van gaslift đặt paker + Sử dụng cẩu trúc cột ống mang lại hiệu kinh tế cao so với cấu trúc hai cột ống + Rất tiện lợi sử dụng van gaslift để giảm áp suất khởi động XỬ LÝ MỎ CÓ HÀM LƯỢNG CO2 CAO NGUỒN NĂNG LƯỢNG VĨA VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TĂNG CƯỜNG THU HỒI DẦU KHÍ 6.1 Nguồn lượng vỉa chế sử dụng lượng vỉa a Cơ chế vận động vỉa - Vỉa dầu chịu tác dụng áp lực nước: Pnước = ρgH - Nhờ có áp lực nước mà dầu di chuyển từ vỉa vào giếng lên mặt đất - Trong vỉa thường tồn hai dạng nước: nước viền (nước rìa) "nước dầm" (nước đẩy) Đầu tiên trình khai thác, nguồn lượng áp lực đàn hồi đóng vai trò chủ đạo Khi vùng ảnh hưởng đạt tới ranh giới dầu - nước nguồn lượng áp lực nước phát huy tác dụng b Đặc điểm chế độ áp lực nước - Trong trình khai thác ranh giới dầu - nước tiến dần đến giếng khoan - Trong trình khai thác lượng vỉa giảm (Pv↓) Nguồn lượng bổ xung để trì Pv theo hai đường: * Nguồn nước mặt, nước vỉa khác * Bơm ép nước vào vỉa (phương pháp nhân tạo) - Nước có độ nhớt nhỏ dầu, độ thấm tuyệt đối nước lớn dầu Khi chuyển động, nước dễ vượt qua dầu, dẫn đến tượng: * Giếng khoan bị ngập nước * Lượng dầu tồn đọng lỗ hổng, khe nứt lớn → Hệ số thu hồi dầu thấp - Trong trường hợp chế độ khai thác không hợp lý (lưu lượng khai thác lớn), lượng nước không bù kịp vào lượng dầu khai thác làm cho Pv giảm nhanh, dẫn đến tượng chuyền chế độ áp lực nước thành chế độ khí hòa tan làm giảm hệ số thu hồi dầu - Khai thác mỏ với chế độ áp lực nước thường cho hệ số thu hồi dầu cao nhất, có đạt tới 0,8 - 0,9 - Khi khai thác với chế độ áp lực nước, người ta thường tiến hành bơm ép nước từ đầu để trì áp suất vỉa 6.2 Chế độ áp lực đàn hồi a Cơ chế vận động vỉa - Môi trường vỉa môi trường xốp cấu tạo thành phần bản: * Đất đá vỉa * Thành phần lỗ hổng * Các chất lưu bão hòa lỗ hổng Các thành phần thay đổi thể tích nhiệt độ áp suất thay đổi Nó đặc trưng hệ số đàn hồi thể tích β* - Khi khai thác, trạng thái cân tự nhiên vỉa bị phá vỡ, Pv giảm dẫn đến: * Đất đá vỉa dãn nở thu hẹp thể tích lỗ hổng * Các lưu chất bão hòa vỉa dãn nở Q trình thay đổi thể tích thành phần sinh lượng đẩy dầu từ vỉa đến đáy giếng lên mặt đất Năng lượng gọi lượng đàn hồi - Năng lượng xuất xung quanh đáy giếng Theo phát triển vùng chênh lệch áp suất mà làm giãn nở đàn hồi toàn vỉa kể nước đẩy dầu b Đặc điểm chế độ áp lực nước đàn hồi - Nguồn lượng đàn hồi lớn, lượng chất lỏng thu tác dụng lượng đàn hồi xác định theo công thức sau: ∆Qclg = β*.V(Pv - Pđ), (m3) Trong đó: β*: hệ số đàn hồi thể tích (1/at), β* = m.β*cl + β*đ V: thể tích vỉa (m3) ∆P = Pv - Pđ: độ chênh lệch áp suất (at) m: hệ số độ rỗng đất đá βcl: hệ số nén chất lỏng bão hòa vỉa βđ: hệ số nén đất đá vỉa - Trong khai thác với chế độ áp lực đàn hồi, nhận thấy đặc điểm sau: * Nếu khai thác với lưu lượng khơng đổi (Qkt = const) giai đoạn đầu tốc độ giảm Pv lớn, sau tốc độ giảm Pv chậm dần Điều giải thích sau: Theo thời gian khai thác vùng giảm áp suất lan rộng xa đáy giếng, làm cho lượng đàn hồi tăng dần theo thời gian, để Qkt = const Pv giảm chậm dần theo thời gian khai thác * Nếu trình khai thác ta trì Pđ = const lưu lượng khai thác Qkt giảm dần Trong giai đoạn đầu Qkt giảm chậm giai đoạn sau - Sự thay đổi áp suất từ đáy giếng truyền vào vỉa không xảy tức thời, mà theo vận tốc định Vận tốc truyền áp suất xác định độ dẫn áp Độ dẫn áp phụ thuộc vào tính chất vật lý chất lỏng xác định k hệ số dẫn N = áp *N (m/s ) µβ Trong đó: k: hệ số thấm vỉa (m2) µ: độ nhớt động học chất lỏng (PaS) β: hệ số đàn hồi thể tích vỉa (1/Pa) 6.3 Chế độ áp lực khí a Cơ chế vận động vỉa - Khi Pv < Pbh thành phần khí dầu tách khỏi dầu tích tụ phần cao vỉa tạo thành mũ khí - Khi Pđ giảm (bắt đầu khai thác) trạng thái cân tự nhiên vỉa bị phá vỡ Nhờ có mực chênh áp ∆P mà lượng đàn hồi trước tiên sinh có tác dụng vận chuyển dầu từ vỉa vào đáy giếng Vùng ảnh hưởng (vùng giảm áp) tăng dần, tiến tới ranh giới dầu - khí, bắt dầu dãn nở giải phóng lượng Nguồn lượng khí thay dần nguồn lượng đàn hồi giữ vai trò chủ đạo việc đẩy dầu từ vỉa vào giếng khai thác b Đặc điểm chế độ áp lực khí - Nguồn lượng áp lực khí mũ khí giãn nở có thay đổi áp suất nhiệt độ Nguồn lượng tương đối nhỏ Do hệ số thu hồi dầu chế độ áp lực khí nhỏ (0,4 ÷ 0,7), hiệu khai thác khơng cao - Năng lượng mũ khí giảm nhanh Để trì áp suất vỉa, người ta bơm ép khí dầu vào mũ khí Khí dầu thường lấy từ trình khai thác nén ngược xuống vỉa Quá trình khai thác gọi trình khép kín - Đối với giếng khai thác nằm gần ranh giới dầu - khí µk < µd độ linh động khí lớn dầu, khí dễ lách qua dầu vào giếng làm: + Giảm lưu lượng khai thác + Không tận dụng hiệu lượng mũ khí Để khắc phục tượng người ta thực biện pháp: + Xác định chế độ khai thác hợp lý (Qkt nhỏ) + Khi xuất lượng khí vào giếng tăng, cần phải đình khai thác để tìm biện pháp khắc phục 6.4 Chế độ khí hòa tan a Cơ chế vận động vỉa - Khi Pv > Pbh vỉa khơng tồn mũ khí, khí vỉa hòa tan hồn toàn dầu - Khi mở vỉa giếng khoan, tạo chênh áp ∆P, trước hết lượng đàn hồi có tác dụng đẩy dầu vào giếng Trong trình dầu di chuyển từ vỉa vào giếng, áp suất đạt đến Pbh, khí hòa tan dầu tách thực chế sau: + Vì µk < µd nên Vk >> Vd khí chuyển động nhanh, kéo theo dầu từ vỉa vào giếng + Khi chuyển động từ đáy giếng nên miệng giếng, áp suất giảm dần, lượng khí hòa tan dầu tách nhiều có tác dụng: * Làm giảm tỷ trọng chất lỏng giếng * Bọt khí trương nở góp phần giải phóng lượng Chính nhờ nguồn lượng mà dầu đẩy lên mặt đất Đối với giếng khai thác phương pháp tự phun, lượng khí hòa tan quan trọng b Đặc điểm chế độ khí hòa tan - Chế độ khí hòa tan đặc trưng cho vỉa có đặc điểm sau: + Pv giảm mạnh khai thác + Vỉa khơng có khí tự (khơng có mũ khí) + áp lực nước rìa (nước rìa thấm vào vỉa dầu kém) - Năng lượng khí hòa tan giải phóng đồng thời với việc giảm áp suất vỉa - Khí hòa tan dầu tách vỉa thân giếng khoan, tùy thuộc vào áp suất dầu so với áp suất bão hòa - Lượng khí tự tách từ dầu có ý nghĩa quan trọng giếng khai thác phương pháp tự phun - Đối với chế độ khí hòa tan, hệ số cho dầu thấp, thường biến thiên từ 0,15 ÷ 0,30 6.5 Chế độ trọng lực a Cơ chế vận động vỉa - Chế độ trọng lực đặc trưng cho vỉa cạn hoàn toàn lượng - Giả sử Pv giảm áp suất khí Song dầu tiếp tục chảy vào giếng khoan Trường hợp tương tự mặt nước chảy vào giếng khơi - Năng lượng để đẩy dầu từ vỉa vào giếng (khi vỉa cạn lượng) trọng lượng thân dầu b Đặc điểm chế độ trọng lực - Chế độ trọng lực xẩy vỉa có đặc điểm sau: + Pv nhỏ (không tồn áp suất nước rìa) + Vỉa có độ dốc lớn + Phần lọc giếng khoan nằm đáy vỉa (mức thấp vỉa) + Chế độ trọng lực thường áp dụng cho vỉa dầu có độ sâu khơng lớn vỉa cạn hoàn toàn lượng 6.6 Các phương pháp nhân tạo tác động lên vỉa dầu a Q trình bơm ép nước  Bơm ép nước ngồi vành đai vùng chứa dầu - Đặc điểm bản: * Các giếng bơm ép nằm chu vi phía vùng chứa dầu, cách ranh giới dầu - nước 800 ÷ 1500 m * Tổn thất lượng cho trình bơm ép lớn (do nước ép phải đoạn đường dài) * Tận dụng tối đa tác dụng nước bơm ép (Các giếng khoan gần vành đai khai thác trước, giếng khoan bên khai thác sau Khi giếng khoan bên ngập nước chuyển thành giếng bơm ép) * Có hiệu cao vỉa có mối liên thơng thủy động tốt (có độ thấm tốt, thành tạo từ cát sỏi đồng nhất); dầu có độ nhớt khơng cao * Hiệu không cao vỉa không đồng nhất, có phá hủy kiến tạo * Dầu có độ nhớt cao (nước vượt qua dầu) dẫn đến hậu quả: ♦ Giếng khai thác bị ngập nước ♦ Dầu đọng lại vỉa  Bơm ép nước vành đai vùng chứa dầu - Đặc điểm bản: * Các giếng bơm ép bố trí ranh giới dầu - nước * Hệ thống áp dụng vỉa có kích thước nhỏ, mối liên hệ thủy động vỉa dầu đất đá xung quanh vỉa dầu * Ưu điểm: + Nước bơm ép tác động nhanh chóng lên vỉa + Tổn hao lượng cho q trình bơm ép * Nhược điểm: dễ hình thành lưỡi nước, làm giảm hệ số quét dầu, dẫn đến: ♦ Dầu tồn đọng vỉa ♦ Giếng khai thác dễ ngập nước  Bơm ép vành đai vùng chứa dầu - Các giếng bơm ép bố trí bên vùng chứa dầu - Hệ thống giếng bơm ép áp dụng khi: * Biết rõ điều kiện, thông tin địa chất vỉa như: ranh giới dầu - nước, khả thấm vỉa * Diện tích vỉa lớn: tỷ lệ chiều dài chiều rộng vỉa đạt từ ÷ 1,4 - Hệ thống giếng bơm ép bên vùng chứa dầu, bố trí theo cụm chia cắt vỉa * Trường hợp chia cắt vỉa: b Phương pháp ép khí khơng khí vào vỉa - Trong chế độ áp lực khí, để trì phục hồi áp suất vỉa, người ta thường ép khí khơng khí vào vỉa - ép khí khơng khí có hiệu vỉa có đặc điểm sau: * Vỉa có độ nghiêng lớn * Vỉa có độ thấm cao * Đất đá đồng nhất, khơng có phá hủy kiến tạo * Dầu vỉa có µ nhỏ - Thơng thường người ta bơm ép khí dầu vào mũ khí, khơng khí vào đáy vỉa - Phương pháp ép khí khơng khí vào vỉa thường thực từ đầu trình khai thác Song vốn đầu tư thiết bị lớn, nên người ta thường sử dụng phương pháp vào giai đoạn cuối trình khai thác - So với phương pháp bơm ép nước, hiệu kinh tế phương pháp bơm ép khí c Phương pháp khai thác thứ cấp - Phương pháp khai thác thứ cấp phương pháp khai thác có kết hợp với giải pháp bơm ép vỉa để trì phục hồi áp suất vỉa - Phạm vi áp dụng: phương pháp khai thác thứ cấp áp dụng khi: * Cần trì Pv để kéo dài phương pháp khai thác có hiệu thực chế độ vận động vỉa có hệ số K cao * Vỉa cạn lượng (Pvmin) Trong vỉa đọng lại lượng dầu đáng kể, cần nâng cao hệ số khai thác k - Phương pháp khai thác thứ cấp đạt hiệu cao trường hợp sau: * Vỉa ứ đọng lượng dầu đáng kể * Vỉa có độ dốc độ thấm tốt * Đất đá vỉa đồng nhất, khơng có phá hủy kiến tạo * Độ nhớt dầu µ khơng lớn - Trong khai thác dầu thứ cấp, vỉa cạn lượng (Pvmin) thường sử dụng phương pháp sau:  Phương pháp ngập nước bề mặt vỉa - Đây phương pháp áp dụng phổ biến - Bản chất phương pháp sau: Khi bề mặt vỉa bị ngập nước bơm ép tự nhiên, nước di chuyển vào vỉa Do nước có tỷ trọng lớn tỷ trọng dầu (ρnc > ρd), nên nước chiếm chỗ dầu lỗ hổng đáy vỉa, đẩy dầu đến vị trí thuận lợi chảy vào giếng Đồng thời khai thác, nước chuyển động nhanh kéo theo dầu vào giếng khoan - Nhờ phương pháp dầu dính đọng khe nứt, lỗ hổng khai thác, làm tăng hệ số cho dầu k  Phương pháp ép khí khơng khí lên bề mặt vỉa - Bản chất phương pháp tăng Pv đẩy dầu tồn động vỉa vào giếng khai thác - Đối với phương pháp này, người ta sử dụng khơng khí để ép lên bề mặt vỉa (ít sử dụng khí dầu, khả cung cấp có hạn) - So với khí dầu, khơng khí co ưu nhược điểm sau: * Ưu điểm: o Khơng khí khó hòa tan dầu o Khả đẩy dầu khơng khí tốt o Rẻ tiền, dễ kiếm * Nhược điểm: o Khơng khí có tính oxy hóa, làm tăng trọng lượng riêng độ nhớt dầu, làm giảm khả di chuyển dầu vỉa o Không khí có nhiệt độ thấp, hòa lẫn với khí vỉa làm giảm khả tỏa nhiệt khí vỉa, làm tăng độ nhớt dầu o Khơng khí bơm vào vỉa, dễ tạo keo bịt kín lỗ hổng, khe nứt vỉa, làm giảm độ thấm vỉa o Không khí làm tăng khả ăn mòn dụng cụ thiết bị lòng giếng Đặc biệt hình thành vỉa nước muối dihydro sunphua H2S o Khơng khí tác dụng với nước vỉa tạo thành số muối lắng đọng (chủ yếu muối Fe) hỗn hợp chất lỏng khơng hòa tan bền vững  phương pháp hút tăng cường - Phạm vi áp dụng: phương pháp hút tăng cường áp dụng mỏ dầu bị ngập nước tự nhiên nhân tạo - Bản chất phương pháp hút tăng cường: vỉa bị ngập nước tự nhiên nhân tạo, tỷ trọng nước lớn tỷ trọng dầu, nước chiếm chỗ dầu lỗ hổng, khe nứt, dầu giải phóng khỏi lực mao dẫn, bám dính Khi thiết bị khai thác có cơng suất lớn giếng hoạt động, chất lỏng vỉa chuyển động vào giếng với vận tốc cao kéo theo lượng dầu ứ đọng vỉa vào giếng - Đối với vỉa kép có độ thấm khác nhau, hút tăng cường tạo nên chênh áp vỉa Dầu dịch chuyển từ vùng ngập nước có độ thấm thấp sang vùng có độ thấm lớn Quá trình di chuyển chấm dứt áp suất vỉa kép cân - Phương pháp hút tăng cường đạt hiệu điều kiện sau: * Diện tích ngập nước vỉa lớn * Vỉa có độ thấm cao * Mực nước động giếng khai thác lớn * Hệ số sản phẩm lớn * Đất đá vỉa bền vững * Cho phép sử dụng thiết bị khai thác có công suất lớn - Phương pháp hút tăng cường sử dụng thiết bị khai thác sau: * Máy bơm sâu * Máy bơm điện chìm * Hệ thống khai thác khí nén CƠNG NGHỆ DUY TRÌ ÁP SUẤT VỈA ... TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHOAN KHAI THÁC DẦU KHÍ 1.1 Cơng nghệ khoan dầu khí 1.1.1 Tổng quan Trong ngành cơng nghiệp dầu khí cơng tác khoan giếng khâu quan trọng thiếu, thông qua giếng khoan để tiến... dầu, khí, nước vỉa khai thác 4, Giếng khoan khai thác: Dùng để lấy sản phẩm dầu khí lên Giếng bơm ép: Được dùng để bơm nước, khí khơng khí nhằm trì áp lực vỉa với mục đích kéo dài thời gian khai. .. khoan đập sử dụng để thi công giếng khoan khai thác nước, thăm dò sa khống giếng khoan phục vụ cơng tác nổ mìn Ngay Việt Nam đã, sử dụng Như nói cơng tác khoan giếng khoan thăm dò khai thác dầu