Đang tải... (xem toàn văn)
xác định kế toán bán hàng, bồi dưỡng nhân lực khách sạn, xây dựng sổ tay chất lượng, yếu tố môi trường kinh doanh, giải pháp kế toán hoàn thiện, phân tích thống kê doanh thu
Đồ án tốt nghiệp Đại học Mỏ Địa Chất LỜI MỞ ĐẦU Như ta đã biết, dầu khí là một ngành công nghiệp tuy còn non trẻ nhưng chiếm một vị trí vô cùng quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, nó không chỉ đóng góp lớn vào GDP của cả nước mà còn là một ngành kinh tế mũi nhọn, đưa đất nước tiến lên con đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Trong ngành công nhiệp dầu khí, để có dầu và khí chúng ta phải trải qua một chuỗi các công tác từ tìm kiếm thăm dò, khoan, khai thác đến chế biến và tiêu thụ các sản phẩm dầu khí. Trong đó, thì công tác khoan giếng là một trong những khâu rất quan trọng không thể thiếu, thông qua giếng khoan để tiến hành việc tìm kiếm, thăm dò và khai thác phục vụ cho nghành chế biến sản phẩm như lọc-hóa dầu và thực hiện các nghiên cứu khoa học khác. Trong quá trình khoan các giếng khoan, dung dịch khoan đóng vai trò rất quan trọng nhằm đảm bảo sự thành công hay thất bại cho giếng khoan. Khi thi công các giếng khoan thường hay xảy ra các sự cố như giếng bị phun, mất dung dịch, kẹt mút bộ dụng cụ khoan, sập lở thành giếng khoan… Việc chọn lựa hệ dung dịch khoan phù hợp để khoan qua các địa tầng phức tạp cũng như tầng sản phẩm đạt được yêu cầu kỹ thuật và hiệu quả kinh tế là điều rất quan trọng. Để đạt được điều đó thì chúng ta phải nắm rõ được thành phần hóa học, tác dụng của từng loại dung dịch khoan để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật tốt nhất cho giếng khoan. Do đó, sau thời gian học tập tại trường đại học Mỏ Địa Chất và thời gian thực tập tại xí nghiệp Liên doanh VietsovPetro. Tôi chọn đề tài “Tìm hiểu tác dụng của dung dịch khoan, một số cách pha chế dung dịch khoan và lựa chọn hệ dung dịch để khoan qua tầng Oligoxen giếng khoan LDN-2X mỏ Lạc Đà Nâu” để làm đề tài tốt nghiệp. Với sự cố gắng của bản thân cùng với những kiến thức đã được học, kết hợp với thực tế, sự giúp đỡ của bạn bè và đặc biệt là sự chỉ bảo tận tình của cô giáo TS. Bùi Thị Lệ Thủy, cùng các thầy cô giáo trong bộ môn Khoan - Khai thác, Lọc- Hóa dầu tôi đã hoàn thành bản đồ án này. Do còn hạn chế về kiến thức, tài liệu và kinh nghiệm thực tế, bản đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến, phê bình và bổ SVTH: Nguyễn Đình Thắng Lọc hóa dầu K51 Đồ án tốt nghiệp Đại học Mỏ Địa Chất sung của các thầy cô giáo trong bộ môn cũng như các bạn cùng lớp để bản đồ án được hoàn thiện hơn. Qua đây tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến cô giáo hướng dẫn TS. Bùi Thị Lệ Thủy cùng các thầy cô giáo trong bộ môn khoan khai thác, bộ môn lọc hóa dầu cùng tập thể các cán bộ và công nhân tại XNLD Vietsovpetro và các bạn cùng lớp đã giúp tôi hoàn thành đồ án này. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 05 năm 2011 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đình Thắng CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ DUNG DỊCH KHOAN SVTH: Nguyễn Đình Thắng Lọc hóa dầu K51 Đồ án tốt nghiệp Đại học Mỏ Địa Chất TRONG CÔNG NGHIỆP DẦU KHÍ 1.1 Khái niệm chung về rửa lỗ khoan,dung dịch khoan - Rửa lỗ khoan: là dùng chất lỏng hay chất khí để làm sạch đáy lỗ khoan và bôi trơn, làm mát bộ dụng cụ khoan - Dung dịch khoan: là bất kỳ dung dịch nào được tuần hoàn và bơm từ bề mặt vào cần khoan đi qua choòng khoan và quay lại qua bề mặt khoảng không vành xuyến giữa cần khoan và thành giếng khoan trong công tác khoan. 1.2 Chức năng dung dịch khoan Trong quá trình thi công giếng khoan dầu khí, dung dịch khoan đóng vai trò vô cùng quan trọng, là thành phần không thể thiếu trong suốt thời gian khoan và đóng góp vào hoàn thành chương trình khoan. Dung dịch khoan có những chức năng chính sau đây: - Rửa sạch đáy giếng khoan và nâng mùn khoan lên bề mặt - Giữ mùn khoan ở trạng thái lơ lửng khi ngừng tuần hoàn dung dịch - Làm mát và bôi trơn bộ dụng cụ khoan - Gia cố thành giếng khoan, khống chế sự xâm nhập của chất lưu từ vỉa vào trong giếng - Tác động đến việc phá hủy đất đá - Truyền năng lượng cho động cơ đáy - Truyền thông tin địa chất lên bề mặt - Trám xi măng và hoàn thiện giếng 1.2.1. Làm sạch đáy và vận chuyển mùn khoan Đây là điều kiện để đạt được tốc độ khoan cơ học cao. Đi đôi với quá trình phá hủy đá là quá trình giải phóng mùn khoan khỏi bề mặt đáy, phải làm sạch mùn khoan khỏi đáy mới tạo điều kiện tốt cho sự làm việc của dụng cụ khoan, tránh được hiện tượng kẹt cố do lắng đọng mùn khoan ở đáy. Đáy lỗ khoan được làm sạch phụ thuộc vào 3 yếu tố cơ bản: - Vận tốc đi lên của dòng dung dịch: Năng suất máy bơm lớn, lượng dung dịch bơm vào đáy lỗ khoan càng nhiều, đáy lỗ khoan càng rửa sạch thì tốc độ khoan càng tăng. - Tính chất của dung dịch: Dung dịch có độ nhớt thấp, độ linh động cao càng làm sạch đáy lỗ khoan. - Hình dạng và kích thước hạt mùn. SVTH: Nguyễn Đình Thắng Lọc hóa dầu K51 Đồ án tốt nghiệp Đại học Mỏ Địa Chất 1.2.2. Giữ hạt mùn ở trạng thái lơ lửng khi ngừng tuần hoàn Trong quá trình khoan rất nhiều trường hợp người ta cần phải giữ mùn khoan ở trạng thái lơ lửng khi ngừng tuần hoàn dung dịch. Vì vậy để tránh các hiện tượng phức tạp có thể xảy ra như lắng đọng mùn khoan, kẹt mút bộ dụng cụ khoan thì dung dịch khoan phải đảm bảo chức năng đó là giữ hạt mùn ở trạng thái lơ lửng. Để đảm bảo chức năng này thì dung dịch khoan sử dụng phải đạt được các yêu cầu sau: - Có tính xúc biến cao, đó là khả năng hình thành mạng lưới cấu trúc để giữ cho hạt mùn ở trạng thái lơ lửng. - Giá trị ứng suất trượt tĩnh đủ lớn, để tránh không cho hạt mùn rơi ngược trở lại giếng. Khả năng giữ hạt mùn ở trạng thái lơ lửng của một loại nước rửa được đánh giá bằng kích thước lớn nhất của các hạt mùn khoan không bị chìm trong loại nước rửa ấy. Khi khoan bằng nước lã hoặc chất khí, do tính lưu biến của các loại dung dịch này rất thấp, chỉ được ngừng tuần hoàn sau khi đưa hết hạt mùn khoan lên mặt đất đồng thời phải nhanh chóng khôi phục sự tuần hoàn của dung dịch. 1.2.3. Làm mát và bôi trơn bộ dụng cụ khoan Trong quá trình phá đá, do ma sát rất lớn giữa dụng cụ phá hủy và bề mặt đá nên nhiệt độ tại nơi tiếp xúc có thể lên tới 800-1000 0 C. Nhiệt năng sinh ra một phần đi vào đá, phần còn lại làm nóng dụng cụ khoan dẫn đến làm giảm độ bền và độ chống mài mòn của lưỡi khoan, dần dần làm cho lưỡi khoan không còn khả năng làm việc. Khi nước rửa hoặc khí nén (khoan thổi khí) được chuyển động qua đáy lỗ khoan sẽ có tác dụng thu nhiệt và tạo nên sự cân bằng nhiệt ở dụng cụ phá hủy. - Bằng thực nghiệm người ta thấy rằng: Lưu lượng và nhiệt dung của dung dịch khoan càng lớn thì nhiệt độ trung bình chỗ tiếp xúc càng nhỏ. Nhiệt độ tại điểm này tỷ lệ nghịch với kích thước hình học tiết diện ngang của lỗ khoan. Vì vậy lỗ khoan có đường kính càng lớn thì việc làm lạnh lưỡi khoan càng nhanh. Khả năng làm lạnh tốt nhất là nước lã và kém nhất là không khí, còn dung dịch sét và các loại khác nằm ở vị trí trung gian. Dung dịch khoan còn có tác dụng bôi trơn các ổ bi và các chi tiết khác của tua bin, choòng, cần khoan và ống chống vv. Nước rửa phủ lên các chi tiết của bộ khoan cụ, làm giảm ma sát ở các bộ phận quay, làm tăng độ bền của chúng. Tác dụng bôi trơn SVTH: Nguyễn Đình Thắng Lọc hóa dầu K51 Đồ án tốt nghiệp Đại học Mỏ Địa Chất sẽ tăng lên nếu pha vào dung dịch từ 8-10% diesel hoặc dầu hỏa. Trong các loại dung dịch thì dung dịch gốc dầu, nhũ tương có tác dụng bôi trơn tốt hơn cả, nó có khả năng làm giảm mô men quay lên tới 30%. Ngoài ra, cho Graphit vào dung dịch cũng có tác dụng bôi trơn tốt. 1.2.4. Gia cố thành giếng khoan, khống chế sự xâm nhập của chất lưu từ vỉa vào trong giếng - Mỗi lớp đất đá, vỉa khoáng sản, mỗi tầng chứa dầu, khí, nước, nằm trong lòng đất đều có áp lực vỉa P v của chúng (áp lực địa tĩnh) từ vài atm, vài trăm đến hàng nghìn atm. Ở điều kiện bình thường, do sự cân bằng áp lực của đất đá nên chúng ổn định nhưng khi khoan qua chúng thì sự cân bằng này bị phá vỡ. Dưới tác dụng của áp lực vỉa làm cho đất đá rơi vào lỗ khoan. Khi lỗ khoan có nước rửa thì cột chất lỏng trong lỗ khoan sẽ tạo một áp lực thủy tĩnh P tt . Khi P v > P tt thì đất đá, dầu khí, nước sẽ đi vào lỗ khoan gây ra hiện tượng sập lở thành giếng khoan hay hiện tượng dầu khí, nước vào lỗ khoan làm bão hòa dung dịch, đôi khi có thể đẩy dung dịch ra khỏi lỗ khoan và phun lên. Khi P v < P tt nước rửa đi vào khe nứt của đất đá làm giảm thể tích nước rửa, gây hiện tượng mất dung dịch từng phần hay toàn phần. Hiện tượng này xảy ra khi khoan qua tầng đất đá nứt nẻ, nhiều hang hốc, lỗ hổng… Đồng thời với hiện tượng mất dung dịch, khi P tt giảm vì mực chất lỏng trong lỗ khoan giảm sẽ dẫn đến hiện tượng sập lở thành giếng khoan, dầu khí, nước đi vào lỗ khoan. Do đó khi khoan cần phải chọn dung dịch khoan có tỷ trọng hợp lý để P v ≈ P tt . - Trong quá trình khoan do sự chênh lệch giữa áp suất cột dung dịch và áp suất vỉa mà một phần nước tách khỏi dung dịch đi vào khe nứt, lỗ hổng của đất đá ở thành giếng và để lại trên thành giếng những hạt keo. Chúng liên kết với nhau tạo thành lớp vỏ bùn ở thành giếng khoan. Lớp vỏ bùn này có tác dụng giống như một ống chống tạm thời giữ cho đất đá không bị sập lở. Độ dày và tính chất lớp vỏ bùn phụ thuộc vào chất lượng dung dịch. Nếu dung dịch có chất lượng tốt, chứa nhiều hạt keo, chúng sẽ sắp xếp trật tự, chặt xít trên thành giếng khoan, tạo lớp vỏ bùn mỏng nhưng rắn chắc, hạn chế nước thấm vào vỉa, ngăn sập lở, bó hẹp thành giếng khoan. 1.2.5. Gây tác dụng lý hóa khi phá hủy đất đá SVTH: Nguyễn Đình Thắng Lọc hóa dầu K51 Đồ án tốt nghiệp Đại học Mỏ Địa Chất Nước rửa qua lỗ thoát của choòng khoan có kích thước nhỏ nên đạt được động năng lớn. Động năng này được sử dụng để làm sạch đáy lỗ khoan đặc biệt khi gặp đất đá mềm, xốp bởi vì khi đó động năng này sẽ tác động trực tiếp gây phá huỷ lên bề mặt đất đá. Tác động cơ học của dòng nước rửa lên đáy lỗ khoan được đánh giá bằng áp lực hay lực đập của dòng nước rửa khi tiếp xúc với đất đá ở đáy. Lực đập này phụ thuộc vào tốc độ, khối lượng và mật độ của dòng nước rửa. Khi khoan qua đất đá cứng, nước rửa góp phần làm tăng tốc độ khoan cơ học vì nước đã làm giảm độ cứng của đất đá. Đất đá có độ bền không đồng nhất, trong mạng tinh thể có chỗ rất yếu và trên bề mặt có các khe nứt ngang dọc. Khi nước rửa thấm sâu vào làm các khe nứt bị sâu thêm, rộng ra tạo điều kiện cho việc phá hủy đá dễ dàng hơn. Hiệu quả đó tăng thêm khi ta cho thêm vào nước rửa các chất giảm độ cứng. Tác dụng của các chất này là tăng lực tương tác hóa lý giữa môi trường phân hóa và bề mặt mới của đất đá tạo ra trong quá trình phá hủy cơ học. Các chất làm giảm độ cứng như cacbon hoạt tính, phenol, axit và các muối kiềm của chúng: + Các chất điện phân: NaCl, MgCl 2 , CaCl 2 , AlCl 3 . + Các muối của kim loại kiềm: CaCO 3 , Na 2 CO 3 . Khi nồng độ các chất trên trong nước rửa nhỏ thì có tác dụng, khi nồng độ tăng thì có tác dụng ngược lại. 1.2.6. Truyền năng lượng cho động cơ đáy Đối với một số trường hợp khoan giếng định hướng có góc nghiêng lớn và khoan ngang, khoan bằng choòng kim cương…, người ta sử dụng động cơ đáy. Động cơ này làm việc nhờ năng lượng của dòng dung dịch tuần hoàn trong giếng. 1.2.7. Truyền dẫn thông tin địa chất lên bề mặt Nhờ sự tuần hoàn và sự thay đổi tính chất hóa lý, màu sắc của dung dịch mà ta biết được các nguồn thông tin về đất đá ở tầng đang khoan thông qua mùn khoan. Từ đó có các biện pháp điều chỉnh công tác khoan cho hợp lý. 1.2.8. Chức năng trám xi măng và hoàn thiện giếng Trong quá trình trám xi măng người ta sử dụng dung dịch khoan để ép vữa xi măng đi ra khoảng không gian vành xuyến giữa thành giếng khoan và cột ống chống. SVTH: Nguyễn Đình Thắng Lọc hóa dầu K51 Đồ án tốt nghiệp Đại học Mỏ Địa Chất 1.3 Thành phần và phân loại dung dịch khoan 1.3.1. Phân loại dung dịch khoan Tùy thuộc vào tính đa dạng và phức tạp của điều kiện địa chất, người ta sử dụng nhiều loại dung dịch khoan khác nhau. Có nhiều cách phân loại dung dịch khoan khác nhau: a. Theo môi trường phân tán, gồm có: - Dung dịch khoan gốc nước (nước biển hoặc nước ngọt) - Dung dịch khoan không phải gốc nước (gốc dầu, khí) b. Theo yếu tố công nghệ (phương pháp điều chế và gia công hóa học, vật liệu sử dụng…) có thể chia dung dịch khoan thành: - Dung dịch sét gốc nước - Dung dịch tự nhiên - Dung dịch gốc dầu - Dung dịch bọt - Dung dịch đặc biệt (ức chế, nhũ tương, ít sét…) c. Theo mục đích sử dụng: - Dung dịch khoan mở vỉa sản phẩm - Dung dịch hoàn thiện giếng - Dung dịch kiểm tra hoặc dung dịch phục hồi giếng - Dung dịch trong khoảng không vành xuyến hoặc dung dịch trong cột ống Các cách phân loại trên có tính chất tương đối nhưng cách phân loại phổ biến nhất hiện nay là theo môi trường phân tán. Sau đây, ta tìm hiểu chi tiết loại dung dịch khoan theo cách phân loại này. 1.3.1.1. Dung dịch khoan gốc nước a. Nước kỹ thuật: là hỗn hợp giữa nước lã được hòa tan với các loại sét trong thành hệ khoan qua hay là dung sét tự nhiên được xử lý. Dung dịch này dùng khoan qua đất đá bền vững, thành giếng ổn định không xảy ra hiện tượng sụp lở. SVTH: Nguyễn Đình Thắng Lọc hóa dầu K51 Đồ án tốt nghiệp Đại học Mỏ Địa Chất • Ưu điểm - Ít tốn công suất máy bơm, tốc độ khoan cao do độ nhớt và tỷ trọng dung dịch thấp - Phổ biến và giá thành dung dịch thấp • Nhược điểm - Khó sử dụng khi khoan qua thành hệ phức tạp - Khi ngừng tuần hoàn dung dịch dễ kẹt bộ khoan cụ b. Dung dịch sét: gồm có - Môi trường phân tán là nước - Pha phân tán là sét, thông thường là sét montmorillonit Người ta căn cứ vào kích thước các pha phân tán mà biết hệ dung dịch là hệ keo hay hệ huyền phù. Nếu kích thước hạt của pha phân tán nhỏ hơn 0,1µm ta được hệ keo, còn kích thước hạt của pha phân tán lớn hơn 0,1µm ta được hệ huyền phù. Tuy nhiên không thể có ranh giới cụ thể giữa hệ dung dịch huyền phù và hệ dung dịch keo. Thành phần sét không đồng nhất nên trong dung dịch khoan luôn tồn tại hai hệ phân tán trên. Trong thực tế, dung dịch sét giá thành rẻ sử dụng rộng rãi do đáp ứng rất tốt những điều kiện trong khi khoan. Nhưng nhược điểm lớn nhất của dung dịch sét là bít nhét các lỗ rỗng và khe nứt, gây nhiễm bẩn thành hệ, làm giảm độ thấm tự nhiên của vỉa. c. Dung dịch polyme Các loại polyme khác nhau được trộn thêm vào dung dịch khoan nhằm giảm tối đa sự cố và bảo vệ tầng sản phẩm, tăng tốc độ khoan. Mỗi một loại polyme có tác dụng khác nhau chẳng hạn như: xanvis có độ bền cấu trúc và tính chảy loãng cao, polyacrylamite là polyme nhân tạo tinh khiết có tính nhớt cao. Cả hai loại polyme này có phân tử lượng lớn hơn các polyme khác. Khi chúng kết hợp với nhau tạo nên dung dịch tampon có độ bền cấu trúc cao, độ nhớt lớn, tính chảy loãng cao. SVTH: Nguyễn Đình Thắng Lọc hóa dầu K51 Đồ án tốt nghiệp Đại học Mỏ Địa Chất Dưới đây là công thức pha trộn, đặc tính và lĩnh vực sử dụng của một loại dung dịch polyme. Bảng 1.1. Công thức pha trộn dung dịch polyme sinh học Thành phần trung bình của Polyme sinh học (kg /m 3 ) Đặc tính Tính ổn định với chất gây nhiễm bẩn Lĩnh vực sử dụng + Có 4 thành phần : - CrCl 3 : 1,2 - NaOH: 8- 10 - Chất diệt khuẩn: 0,3 - Sét Bentonite : 5 + Ngoài ra có thể thêm vào FCL và CMC - Hàm lượng chất rắn thấp - Tỷ trọng tối thiểu: 1,03 kg/ m 3 - Độ thải nước > 12 m 3 - Có thể sử dụng với nước biển Trung bình - Thành hệ ít gặp vấn đề - Giúp tăng tốc độ khoan 1.3.1.2. Dung dịch khoan gốc dầu: thường dùng khoan qua tầng chứa và tầng sét trương nở, là dung dịch hoàn thiện giếng rất tốt. Dung dịch này có những ưu nhược điểm sau đây: • Ưu điểm - Dễ dàng kiểm soát các đặc tính dung dịch khoan khi không có sự xuất hiện của nước và dầu thô - Ức chế sét rất hiệu quả - Không nhạy với chất gây nhiễm bẩn thông thường của dung dịch gốc nước (NaCl, CaSO 4 , ximăng, sét) - Các đặc tính thấm lọc tốt ở nhiệt độ và áp suất cao, vỏ sét mỏng - Tỷ trọng dung dịch nhỏ (gần bằng 1) - Giảm ma sát bộ khoan cụ lên thành giếng nên giảm momen xoắn và giảm mòn bộ khoan cụ - Tăng tuổi thọ các choòng khoan dạng chóp xoay SVTH: Nguyễn Đình Thắng Lọc hóa dầu K51 Đồ án tốt nghiệp Đại học Mỏ Địa Chất - Loại trừ sự dính do chênh áp - Thu hồi mẫu khoan tốt nhất, giá trị về hàm lượng và tính chất nước lỗ rỗng sẽ chính xác hơn từ các mẫu khoan thu được - Ít gây thiệt hại cho thành hệ - Tăng khả năng thu hồi dầu so với giếng khoan rửa bằng dung dịch nước • Nhược điểm - Dễ lắng đọng các chất làm nặng - Khó nhận biết khi xảy ra hiện tượng xâm nhập khí - Nhạy với nước - Dễ cháy và gây nguy hiểm cho con người - Làm hỏng cao su không chuyên dụng với hydrocacbon - Khó phát hiện sự có mặt dầu trong mùn khoan - Một số phương pháp đo trong khi khoan và đo địa vật lý giếng khoan không thể áp dụng được - Giá thành cao 1.3.1.3. Dung dịch nhũ tương: gồm có một pha liên tục là dầu và một pha phân tán là nước chiếm ít nhất 50% thể tích. Dung dịch nhũ tương gồm có hai loại: a. Nhũ tương dầu trong nước: gồm 5- 25% thể tích dầu và lượng chất ổn định được trộn với 75 – 95% dung dịch sét. b. Nhũ tương nước trong dầu: gồm 30- 60% nước là pha phân tán, dầu là pha liên tục. Tính chất dung dịch nhũ tương tương tự như tính chất dung dịch gốc dầu nhưng hạn chế được một số nhược điểm dung dịch gốc dầu như sử dụng thuận lợi các phương pháp đo địa vật lý, ít gây ra sự cố cháy . Dung dịch nhũ tương sử dụng khoan trong những trường hợp sau: - Tầng muối hoặc anhydric có chiều dày lớn. - Giếng khoan có nhiệt độ cao. SVTH: Nguyễn Đình Thắng Lọc hóa dầu K51
