Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết đề cập đến hiện tượng lắng đọng muối trong quá trình khai thác mỏ Bir Seba, Lô 433a & 416b, Algeria. Đây là một trong những nguyên nhân dẫn đến lưu lượng và áp suất giếng không ổn định, làm giảm sản lượng khai thác, gây tắc nghẽn đường ống dẫn dầu về trạm xử lý trung tâm (CPF), thậm chí bịt kín cần khai thác và không cho dòng lên bề mặt, mất thời gian và chi phí do phải ngừng khai thác để rửa muối và sửa chữa thiết bị... Để khắc phục tình trạng này, các giải pháp đã được áp dụng nhằm nâng cao hiệu quả khai thác như: bơm nước trên bề mặt, bơm nước vào cần khai thác để rửa muối, lắp đặt các thiết bị bơm nước làm sạch cặn muối và rửa muối trong cần khai thác xuống tận vỉa chứa.
PETROVIETNAM HIỆN TƯỢNG LẮNG ĐỌNG MUỐI TRONG QUÁ TRÌNH KHAI THÁC VÀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ Ở MỎ BIR SEBA, LƠ 433a & 416b, ALGERIA Đỗ Duy Khoản1, Ngơ Hữu Hải2, Vũ Minh Đức1 Vũ Hồng Cường1, Lưu Thanh Hảo1 Công ty Liên doanh Điều hành chung Groupement Bir Seba Tổng cơng ty Thăm dò Khai thác Dầu khí Email: khoandd@gbrs.dz Tóm tắt Bài báo đề cập đến tượng lắng đọng muối trình khai thác mỏ Bir Seba, Lô 433a & 416b, Algeria Đây nguyên nhân dẫn đến lưu lượng áp suất giếng không ổn định, làm giảm sản lượng khai thác, gây tắc nghẽn đường ống dẫn dầu trạm xử lý trung tâm (CPF), chí bịt kín cần khai thác khơng cho dòng lên bề mặt, thời gian chi phí phải ngừng khai thác để rửa muối sửa chữa thiết bị Để khắc phục tình trạng này, giải pháp áp dụng nhằm nâng cao hiệu khai thác như: bơm nước bề mặt, bơm nước vào cần khai thác để rửa muối, lắp đặt thiết bị bơm nước làm cặn muối rửa muối cần khai thác xuống tận vỉa chứa Từ khóa: Lắng đọng muối, mỏ Bir Seba Giới thiệu Mỏ Bir Seba thuộc lô hợp đồng PSC 433a & 416b nằm vùng Touggourt, Algeria, sa mạc Sahara, cách thủ Alger khoảng 550km phía Đơng - Nam cách mỏ dầu Hassi Messaoud khoảng 100km phía Đơng Bắc Lô 433a & 416b với tham gia Tổng cơng ty Thăm dò Khai thác Dầu khí - PVEP (40%), Sonatrach (25%) PTTEP (35%) bắt đầu giai đoạn phát triển khai thác từ năm 2008 có thời hạn 25 năm Mỏ Bir Seba phát triển làm giai đoạn Giai đoạn khai thác từ ngày 12/8/2015 với lưu lượng khai thác đỉnh 20.000 thùng dầu/ngày, tổng số giếng khai thác 16 giếng Dầu dẫn đường ống 12inch, chiều dài 120km HEH, khí đồng hành giao cho nước chủ nhà Zcina Toàn giếng khai thác giai đoạn chế độ giảm áp tự nhiên Giai đoạn dự kiến khai thác từ năm 2021 với lưu lượng khai thác đỉnh 40.000 thùng dầu/ngày với 32 giếng khai thác 13 giếng bơm ép nước Ngồi ra, có lắp đặt hệ thống gaslift để nâng cao hệ số thu hồi dầu mỏ Nguồn gốc chế lắng đọng muối trình khai thác mỏ Bir Seba, Lơ 433a & 416b, Algeria Mỏ Bir Seba có 16 giếng khoan để khai thác tầng Hamra Quartize Mỏ bắt đầu khai thác từ ngày 12/8/2015 Tới thời điểm tại, 15 giếng đưa vào khai thác, sản lượng khai thác 18.000 - 20.000 thùng dầu/ngày Ngay mỏ đưa vào khai thác ngày 12/8/2015, giếng BRS-21 giếng có sản lượng khai thác lớn (2.500 - 3.000 thùng/ngày) xuất hiện tượng bất ổn định áp suất đầu giếng Áp suất miệng giếng tăng cao bất thường áp suất đường ống tăng cao Giếng phải thường xun đóng để tìm hiểu ngun nhân đảm bảo an tồn Q trình kiểm tra tìm hiểu ban đầu thấy xuất chất rắn tích tụ lắng đọng choke valve đường ống khai thác Công ty Liên doanh Điều hành chung Groupement Bir Seba (GBRS) lấy mẫu chất rắn phân tích phòng thí nghiệm, kết cho thấy có tới 99,37% thành phần chất rắn muối NaCl (Bảng 1) Từ thực tế khai thác thấy muối lắng đọng nhiều vị trí hệ thống khai thác mỏ từ đáy giếng lên bề mặt đường ống dẫn dầu tới tận hệ thống xử lý: - Muối lắng đọng choke valve flowline làm hỏng choke valve giếng BRS-21, áp suất flowline tăng cao, rò rỉ đường ống vào hệ thống thu gom (Hình 3); - Muối lắng đọng cần khai thác (tubing), làm hẹp đường kính cần khai thác dẫn đến giảm áp suất miệng, giảm lưu lượng khai thác (Hình 4); - Muối lắng đọng lòng giếng đáy giếng, dẫn đến dầu khơng thể lên bề mặt (plug) giếng BRS-6b, BRS-19, BRS-13, BRS-21, BRS-22 (Hình 5); - Muối lắng đọng khu vực lân cận đáy giếng (hệ số skin cao) giếng BRS-13, BRS-19, BRS-21 (Hình 6); - Muối hình thành lắng đọng vỉa từ hình thành vỉa chứa: Kết phân tích mẫu lát mỏng cho Ngày nhận bài: 14/2/2017 Ngày phản biện đánh giá sửa chữa: 16/2 - 26/2/2017 Ngày báo duyệt đăng: 31/3/2017 DẦU KHÍ - SỐ 5/2017 37 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ thấy từ ban đầu có hình thành tinh thể muối đất đá (Hình - 9) Muối lắng đọng nhiều vị trí khác hệ thống khai thác, đặc biệt vị trí có thay đổi dòng chảy (Hình 10) Giếng thường xuyên phải đóng để xử lý cố lắng đọng muối gây ra, thời gian dừng khai thác lớn Hình 11 biểu đồ tổng hợp thời gian đóng giếng giếng khai thác mỏ Bir Seba Từ biểu đồ cho thấy thời gian dừng giếng từ - 25%, chí cao Quá trình can thiệp giếng xử lý muối tiềm ẩn nhiều rủi ro tắc kẹt thiết bị, dẫn đến hở cần khai thác phải thời gian chi phí sửa chữa giếng, ảnh hưởng nghiêm trọng tới sản lượng khai thác mỏ Hình Vị trí mỏ Bir Seba Lơ 433a & 416b Bảng Kết phân tích mẫu chất rắn lấy vị trí choke valve bề mặt TT Giếng Br2 (%) NaCl (%) BRS-21 0,17 99,37 BRS-6b 0,06 86,73 Hình Muối lắng đọng gây tắc dòng chảy choke valve Hình Muối lắng đọng cần khai thác 38 DẦU KHÍ - SỐ 5/2017 Hình Muối phá hủy choke valve Hình Muối lắng đọng đáy giếng Kết nghiên cứu tài liệu địa chất cho thấy mơi trường hình thành vỉa chứa mỏ Bir Seba môi trường biển Mặt cắt địa chất khu vực mỏ cho thấy tồn tầng muối dày Triassic S4 đóng vai trò tầng chắn (Hình 12) Kết phân tích mẫu lát mỏng thành phần khoáng vật mẫu cho thấy phân tử muối hình thành đóng vai trò xi măng gắn kết tồn vỉa, hàm lượng xi măng chiếm - 12% khối lượng đá (Hình - 9) Kết phân tích mẫu nước cho thấy hàm lượng muối nước cao, từ 280 - 567,6g/ lít (Hình 15) Kết phân tích mẫu dầu khai thác lên bề mặt, hàm lượng muối thay đổi theo giếng từ 10 - 5.000mg/lít Trong trình khai thác, hàm lượng nước khai thác thấp (dưới 2%), thay đổi điều kiện áp suất nhiệt độ, mặt khác hàm lượng muối nước cao (thậm chí nước từ nước liên kết vỉa), nên phân tử muối bắt đầu tách chuyển thành thể rắn PETROVIETNAM Hình Kết phân tích phục hồi áp suất giếng BRS-13, hệ số skin cao +20 , inch Hình Muối chloride tồn phân tích mẫu lát mỏng giếng BRS-6b inch , Hình 10 Tổng hợp vị trí lắng đọng muối giếng khoan mỏ Bir Seba Tỷ lệ thời gian đóng thời gian khai thác giếng 100% 80% 60% 97% 98% 40% 88% 99% 98% 98% 75% 85% 97% 93% 20% 18% 0% Hình Muối anhydrite tồn phân tích mẫu lát mỏng giếng BRS-6b % thời gian khai thác 8% % thời gian đóng giếng Hình 11 Biểu đồ tổng hợp thời gian downtime giếng mỏ Bir Seba Hình Tinh thể muối phân tích mẫu lát mỏng giếng BRS-7 Hình 12 Mơ hình hệ thống dầu khí mỏ Bir Seba DẦU KHÍ - SỐ 5/2017 39 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Tinh thể muối Bọt khí bão hòa nước Hơi nước hình thành trình khai thác với WCT từ - 5% Hình 15 Thành phần muối mẫu nước vỉa Các giải pháp xử lý tượng lắng đọng muối mỏ Bir Seba Hình 13 Quá trình hình thành muối khai thác 3.1 Lắng đọng muối hệ thống bề mặt SR = NaCl (SR) Nhiệt độ (oC) SR = ( {Anion} {Cation} KSP ) Trong đó: {anion}: Độ linh động anion; {cation}: Độ linh động cation; KSP: Hệ số hòa tan; < 1: Dưới bão hòa; > 1: Trên bão hòa Hình 14 Cơ chế hình thành lắng đọng muối theo dầu khai thác lên bề mặt Muối lắng đọng bám vào hệ thống khai thác dẫn đến cố làm ảnh hưởng tới sản lượng khai thác mỏ Hình 13 14 minh họa trình hình thành muối khai thác chế hình thành lắng đọng muối thay đổi áp suất nhiệt độ 40 DẦU KHÍ - SỐ 5/2017 Hiện tượng muối rắn lắng đọng lấp nhét choke valve gây cản trở thay đổi dòng chảy Hạt muối sắc nhọn chuyển động với vận tốc cao áp suất lưu lượng khai thác lớn khiến cho choke valve bị bào mòn hư hỏng sau thời gian ngắn Đường ống có khả bị bào mòn bị bục rò rỉ ăn mòn muối Để xử lý muối lắng đọng choke valve hệ thống đường ống, GBRS sử dụng máy bơm nước công suất lớn để bơm nước vào trước choke valve hệ thống đường ống dẫn dầu để hòa tan muối làm đường ống Thời gian đóng giếng khoảng - giờ/ lần bơm, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản lượng khai thác, làm tăng chi phí vận hành Opex Vì vậy, GBRS tiến hành lắp đặt máy bơm nước cố định có cơng suất phù hợp bề mặt đủ để bơm nước rửa muối liên tục choke valve đường ống khai thác (Hình 16) Theo quan hệ nhiệt độ lượng nước cần hòa tan muối NaCl (Hình 17), 60oC lít nước hòa tan 390g muối Nếu nhiệt độ cao 120oC (điều kiện nhiệt độ vỉa) lít nước hòa tan 410g muối NaCl Kết hợp với kết phân tích hàm lượng muối dầu mỏ từ 10mg/lít tới lớn 5.000mg/lít Lưu lượng khai thác giếng trung bình 1.500 thùng/ngày, lượng nước tối đa cần bơm rửa là: 5.000mg/lít × 1.500 thùng/ngày × 159 lít/thùng × lít/390g = 3m3/ngày PETROVIETNAM Độ hòa tan muối nước (g muối 100g H2O) Điểm bơm nước Hướng dòng chảy tới choke Nhiệt độ (oC) Hình 17 Biểu đồ quan hệ độ hòa tan muối nước theo nhiệt độ Hình 16 Điểm bơm ép nước với ống 1/2inch Lưu lượng dầu (thùng/ngày) 4.500 4.000 3.500 Biểu đồ sản lượng khai thác giếng BRS-21 500 Saukhi lắp hệ thống bơm rửa muối bề mặt 400 Trước lắp hệ thống bơm rửa muối bề mặt 300 3.000 2.500 200 2.000 1.500 100 1.000 500 15/7/2015 23/10/2015 31/1/2016 10/5/2016 18/8/2016 26/11/2016 6/3/2017 FTHP (bar), Choke (/64 inch), WCT (%), Salinity (mg/l) Bull heading (BH) Coil tubing (CTU) 5.000 14/6/2017 Lưu lượng dầu (thùng/ngày) Áp s uấ t miệng (FTHP, bar) Cỡ Choke (/64 i nch) Hàm lượng nước (WCT, %) Hàm lượng muối (Salinity, mg/l) CTU Hình18 Biểu đồ khai thác giếng BRS-21 với lần làm bull heading coil tubing 3.2 Lắng đọng muối hệ thống khai thác từ miệng giếng tới vỉa Hiện tượng lắng đọng muối gây ảnh hưởng lớn tới động thái khai thác giếng, cụ thể đường đặc tính dòng chảy lòng giếng Sự xuất cặn muối đường ống khai thác làm tăng tổn hao thủy lực, dẫn tới áp suất miệng giếng suy giảm mạnh, giảm lưu lượng khai thác Trong nhiều trường hợp, cặn muối gây bịt làm tắc đường ống, chí khơng khai thác Mặt khác, khai thác khoảng thời gian dài, cặn muối xuất vỉa, xung quanh vùng cận đáy giếng dẫn tới làm tăng độ nhiễm bẩn vỉa (hệ số skin tăng) Theo kết phân tích mẫu lát mỏng (Hình - 9), muối hình thành từ vỉa chứa theo dầu vào giếng khai thác • Bơm nước từ miệng giếng vào cần khai thác để rửa muối (bull heading) Thời gian đầu, muối lắng đọng cần khai thác rửa nên áp suất lưu lượng khai thác cải thiện (Hình 18) Tuy nhiên, muối đáy giếng chưa rửa, tiếp tục bơm nước vào cần khai thác từ miệng giếng, muối bị nén lại giếng hình thành nút bịt khơng cho dòng lên bề mặt xảy giếng BRS-6b, BRS-13, BRS-19 Ngoài ra, áp dụng phương án cần máy bơm công suất lớn, tốn tiềm ẩn rủi ro dẫn đến hở cần khai thác áp suất bơm nước vào cần khai thác vượt áp suất giới hạn cần khai thác • Bơm nước hóa phẩm qua đường bơm hóa phẩm xuống lòng giếng Tuy nhiên, cơng suất đường bơm hóa phẩm nhỏ, lưu lượng bơm đạt tối đa 33 lít/ngày nên hiệu thấp • Dùng cáp trơn (slickline) để kiểm tra mức độ lắng đọng muối cần khai thác làm phần muối lắng đọng cần khai thác • Dùng ống cuộn (coil tubing) để bơm nước xuống vỉa rửa muối Sau dùng ống cuộn bơm nước xuống vỉa rửa muối, áp suất lưu lượng khai thác giếng ổn định cải thiện Tuy nhiên, tiềm ẩn rủi ro kẹt cần thấp Hình 18 Bảng thể kết khai thác giếng trước sau rửa muối ống cuộn Các giải pháp GBRS áp dụng là: DẦU KHÍ - SỐ 5/2017 41 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Bảng Hiệu rửa muối coil tubing Giếng Ngày BRS-6b BRS-13 BRS-17 BRS-21 BRS-22 BRS-10 27/2/2016 13/3/2016 24/3/2016 1/3/2016 17/3/2016 19/3/2016 Trước rửa muối ống cuộn Sau rửa muối ống cuộn Choke THP Lưu lượng dầu Choke THP Lưu lượng dầu /64 psi thùng/ngày /64 psi thùng/ngày 30 142 180 1503 149 1461 187 2535 120 743 135 1071 20 193 3162 20 195 3284 17 187 3319 11 202 2537 102 270 145 1410 Sơ đồ hoàn thiện giếng tối ưu cho rửa muối Giai đoạn Vữa xi măng đầu Chiều sâu mBRT Tính từ bàn roto TVD/MD 9,14 Chiều cao so với mặt đất Chân đế ống 30inch 60/60 Vữa xi măng cuối Lỗ khoan 16inch 246/246 Chân đế ống 24inch 504/504 Chân đế ống 18⅝inch THP psi 150 38 15 15 43 So sánh Lưu lượng thùng/ngày +1361 +1074 +328 +122 -782 +1140 % 958 74 44 -24 422 đường ống đường kính ½inch đặt cần khai thác để bơm nước rửa muối Các giếng khoan giai đoạn thiết kế lại cấu trúc hoàn thiện giếng để lắp đặt đường ống bơm nước ½inch từ khoảng không vành xuyến xuống tận vỉa để bơm nước rửa muối (Hình 19) Kết luận Lỗ khoan 12¼inch 2590/2590 2381/2381 2590/2590 2600/2600 2610/2610 2646/2646 2802/2802 Gaslift valve Chân đế ống 13⅜inch XN Nipple 9⅝inch Packer XN Nipple Đỉnh ống lửng inch Tầng chứa B 3516/3575 Chân đế ống 9⅝inch Lỗ khoan 8½inch /3750 Hai đường bơm nước ½inch Lỗ khoan 6inch 3790/3978 Đồng hồ đo áp suất đáy PDG Chân đế ống lửng 7inch Đỉnh vỉa chứa Hamra /4030 3833/4035 Điểm bơm nước Đáy giếng TD Thân giếng trần Hình 19 Sơ đồ thiết kế giếng giai đoạn với thiết bị rửa muối đường kính ½inch bơm nước xuống tận vỉa Sau triển khai giải pháp trên, sản lượng khai thác mỏ Bir Seba cải thiện đáng kể, hạn chế cố tượng lắng đọng muối gây Tuy nhiên, sau - tháng, cần tiếp tục can thiệp giếng giải pháp Trong thời gian tới, để khắc phục triệt để tượng lắng đọng muối trình khai thác mỏ Bir Seba, GBRS nghiên cứu lắp đặt hệ thống bơm nước rửa muối tới tận vỉa chứa Đối với giếng khoan xem xét lắp đặt thêm 42 DẦU KHÍ - SỐ 5/2017 Để giải tình trạng lắng đọng muối trình khai thác mỏ Bir Seba, GBRS áp dụng giải pháp: bơm nước bề mặt để rửa muối lắng đọng choke valve flowline, bơm nước vào cần khai thác từ miệng giếng (bull heading), dùng ống cuộn để rửa muối, thả cáp trơn để nạo vét muối lắng đọng cần khai thác, bơm nước hóa phẩm qua đường hóa phẩm giếng Trong đó, giải pháp bơm nước bề mặt dùng ống cuộn để rửa muối lòng giếng biện pháp tối ưu mà GBRS áp dụng Để giải triệt để vấn đề lắng đọng muối lòng giếng, cần lắp đặt thiết bị bơm nước rửa muối xuống tận đáy giếng Tài liệu tham khảo Ngô Hữu Hải, Vũ Minh Đức, Đoàn Quang Hiệp, Đỗ Duy PETROVIETNAM Khoản, Nguyễn Minh Long, Nguyễn Quang Khải, Lê Mạnh Cường Báo cáo giải pháp kỹ thuật “Bơm nước vào upstream choke valve để xử lý tình trạng lắng đọng muối hệ thống Portable Methanol Package” 2016 GBRS Groupment Algeria Hội thảo vấn đề lắng đọng muối giải pháp xử lý 2016 GBRS đối tác Hội thảo thiết kế giếng khoan giai đoạn mỏ BRS 10/2016 PVEP Algeria Báo cáo lắng đọng muối mỏ Bir Seba 2016 SGS Báo cáo lắng đọng muối mỏ BRW 2016 Touggourt, Algeria (PIDC) Báo cáo phát triển mỏ Bir Seba, Lô 433a & 416b 2007 Touggourt, Algeria (PIDC) Báo cáo nghiên cứu địa vật lý giếng khoan - Lô 433a & 416b 2006 Touggourt, Algeria (PIDC) Báo cáo phân tích mẫu đặc biệt giếng BRS-6X, BRS-7X 2006 10 Algeria (Furgo Robertson) Reservoir review, Blocks 433a & 416b, Oued Mya basin 2006 Eni Exploration & Production Division, Eni’s Way Vấn đề lắng đọng muối Salt deposition and solutions in Bir Seba field, Blocks 433a and 416b, Algeria Do Duy Khoan1, Ngo Huu Hai2, Vu Minh Duc1 Vu Hong Cuong1, Luu Thanh Hao1 Groupement Bir Seba Petrovietnam Exploration Production Corporation Email: khoandd@gbrs.dz Summary The paper presents the salt deposition issues during the production process in Bir Seba field, Blocks 433a and 416b, Algeria This is one of the reasons for unstable flow rate and well pressure, decreasing production output, clogging the oil flowline to the Central Processing Facility (CPF), even blocking the tubing and preventing oil to flow to the surface, which cost time and money due to suspension of production to clean salt and repair equipment To overcome this situation, various solutions have been applied to improve the efficiency of production: injecting water on the surface, injecting water into the tubing to clean salt, and installing water injection equipment to clean salt in the tubing and down to the reservoir Key words: Salt deposition, Bir Seba field DẦU KHÍ - SỐ 5/2017 43 ... WCT từ - 5% Hình 15 Thành phần muối mẫu nước vỉa Các giải pháp xử lý tượng lắng đọng muối mỏ Bir Seba Hình 13 Quá trình hình thành muối khai thác 3.1 Lắng đọng muối hệ thống bề mặt SR = NaCl... SỐ 5/2017 Để giải tình trạng lắng đọng muối trình khai thác mỏ Bir Seba, GBRS áp dụng giải pháp: bơm nước bề mặt để rửa muối lắng đọng choke valve flowline, bơm nước vào cần khai thác từ miệng... lên bề mặt Muối lắng đọng bám vào hệ thống khai thác dẫn đến cố làm ảnh hưởng tới sản lượng khai thác mỏ Hình 13 14 minh họa trình hình thành muối khai thác chế hình thành lắng đọng muối thay