Giáo trình Cơ sở khai thác (Nghề: Khoan khai thác dầu khí - Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí

Giáo trình Cơ sở khai thác nghề Khoan khai thác dầu khí dành cho hệ cao đẳng được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Công tác hoàn thiện giếng; Cơ sở lý thuyết khai thác dầu khí; Các phương pháp khai thác; Xử lý vùng cận đáy. Mời các bạn cùng tham khảo!

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ



GIÁO TRÌNH

(Ban hành kèm theo Quyết định số: 211/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 3 năm 2022

của Trường Cao Đẳng Dầu Khí)

Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2022

(Lưu hành nội bộ)

LỜI GIỚI THIỆU

Giáo trình CƠ SỞ KHAI THÁC được biên soạn theo chương trình đào tạo của

bộ Lao động và Thương binh Xã hội Giáo trình dựa trên sự tham khảo nhiều tài liệu, sách, giáo trình của cùng môn học cũng như các môn liên quan khác dành cho các hệ đào tạo đại học, cao đẳng, đào tạo nghề và trung học chuyên nghiệp trong nước Các kiến thức trong toàn bộ giáo trình có mối liên hệ lôgic chặt chẽ Tuy vậy, giáo trình cũng chỉ là một phần trong nội dung của chuyên ngành đào tạo cho nên người dạy, người học cần tham khảo thêm các giáo trình có liên quan đối với ngành học để việc

sử dụng giáo trình có hiệu quả hơn

Giáo trình “Cơ sở khai thác” là tài liệu bắt buộc đối với học viên nghề Khoan

khai thác dầu khí hệ Trung cấp, cao đẳng, ngoài ra, có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho giáo viên và học viên các nghề Khoan khai thác và Sửa chữa thiết bị khai thác dầu khí của Trường Khi biên soạn giáo trình, chúng tôi đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới liên quan đến môn học, phù hợp với đối tượng sử dụng và yêu cầu đào tạo của nhà Trường cũng như cố gắng sử dụng thật nhiều hình ảnh minh họa

để người học dễ dàng tiếp thu

Nội dung của giáo trình được biên soạn gồm 4 chương:

Chương 1: Công tác hoàn thiện giếng

Chương 2: Cơ sở lý thuyết khai thác dầu khí

Chương 3: Các phương pháp khai thác

Chương 4: Xử lý vùng cận đáy

Tài liệu này chỉ lưu hành trong nội bộ nhà Trường Trong quá trình biên soạn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được người sử dụng và các đồng nghiệp đóng góp nhằm làm cho giáo trình ngày một hoàn thiện hơn

Trân trọng cảm ơn./

Bà rịa - Vũng Tàu, tháng 3 năm 2022

Tham gia biên soạn

1 Chủ biên: Ths Phạm Thị Nụ

2 Ks Vũ Xuân Thạch

3 Ks Bùi Đức Sơn

MỤC LỤC

TRANG

CHƯƠNG 1: CÔNG TÁC HOÀN THIỆN GIẾNG 12

1.1 CÔNG TÁC ĐÁNH GIÁ THÀNH HỆ 13

1.1.1 Mục đích 13

1.1.2 Các phương pháp đánh giá thành hệ 14

1.2 CÁC CÔNG ĐOẠN HOÀN THIỆN GIẾNG 16

1.2.1 Khái niệm 16

1.2.2 Phân loại 17

1.2.3 Các công đoạn hoàn thiện giếng 23

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHAI THÁC DẦU KHÍ 35

2.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 36

2.1.1 Áp suất vỉa 36

2.1.2 Áp suất mao dẫn 37

2.2 TÍNH CHẤT VẬT LÝ CƠ BẢN CỦA ĐẤT ĐÁ VÀ CHẤT LƯU 37

2.2.1 Độ rỗng () 37

2.2.2 Độ thấm k 38

2.2.3 Tính dính ướt 39

2.2.4 Sức căng bề mặt 39

2.2.5 Tính linh động 39

2.3 CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG VỈA 39

2.3.1 Nguồn năng lượng tự nhiên 40

2.3.2 Nguồn năng lượng nhân tạo 44

2.4 DUY TRÌ ÁP SUẤT VỈA 46

2.4.1 Bơm ép nước ngoài ranh giới vùng chứa dầu 46

2.4.2 Bơm ép nước tại ranh giới vùng chứa dầu 47

2.4.3 Bơm ép nước trong ranh giới vùng chứa dầu 48

2.4.4 Các nguồn nước bơm ép 50

CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC 53

3.1 PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC TỰ PHUN 54

3.1.1 Điều kiện 54

3.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tự phun 55

3.1.3 Thiết bị trong khai thác tự phun 56

3.2 PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC CƠ HỌC 83

3.2.1 Cơ sở lựa chọn 83

3.2.2 Phân loại 85

3.3.3 Những khó khăn trong quá trình khai thác dầu khí 106

CHƯƠNG 4: XỬ LÝ VÙNG CẬN ĐÁY 109

4.1 MỤC ĐÍCH VÀ PHƯƠNG PHÁP 110

4.1.1 Mục đích 110

4.1.2 Phương pháp 114

4.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP THƯỜNG DÙNG 115

4.2.1 Phương pháp cơ học 115

4.2.2 Phương pháp gia nhiệt 121

4.2.3 Phương pháp hoá học 122

TÀI LIỆU THAM KHẢO 124

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1-1 Nguyên lý thử vỉa bằng cần Trang 14Hình 1-2 Biểu đồ dạng log đo tia Gamma qua các tầng đất đá Trang 15Hình 1-3 Lấy mẫu đáy giếng khoan và thành giếng khoan Trang 16Hình 1-4 Hoàn thiện giếng đơn tầng Trang 18Hình 1-5 Các kiểu hoàn thiện giếng đa tầng Trang 19Hình 1-6 Hoàn thiện giếng đa tầng, đơn cần và đa cần Trang 20Hình 1-7 Các kiểu hoàn thiện giếng cơ bản Trang 22Hình 1-8 Cách thả thiết bị bắn mở vỉa vào giếng và nguyên lý làm việc của súng bắn mở vỉa

Trang 24Hình 1-9 Quy trình bắn mở vỉa Trang 25Hình 1-10 Gọi dòng bằng hỗn hợp lỏng khí được thành tạo trên mặt đất Trang 27Hình 1-11 Gọi dòng bằng Nitơ lỏng và ống mềm Trang 29Hình 1-12 Phương pháp hạ thấp mực chất lỏng trong giếng bằng bơm phun tia Trang 31Hình 1-13 Phương pháp khí nén Trang 32Hình 1-14 Phương pháp khí nén sử dụng van gaslift Trang 33Hình 2-1 Chế độ năng lượng trọng lực Trang 43Hình 2-2 Áp suất vỉa giảm theo thời gian t đến áp suất pi > pbk Trang 45Hình 2-3 Sơ đồ bố trí bơm ép nước ngoài ranh giới dầu - nước Trang 47Hình 2-4 Sơ đồ bố trí bơm ép nước tại ranh giới dầu - nước Trang 48Hình 2-5 Sơ đồ bố trí bơm ép nước trong ranh giới dầu - nước Trang 49Hình 2-6 Sơ đồ bơm ép 2, 3, 4, 5, 7 và 9 điểm Trang 50Hình 3-1 Sơ đồ liên kết ống chống khai thác với đầu ống chống Trang 57Hình 3-2 Đầu miệng giếng loại chữ T cho hai cột ống nâng (áp suất thử 250at) Trang 58Hình 3-3 Đầu miệng giếng loại chữ thập cho hai cột ống nâng (áp suất thử 250at) Trang 59Hình 3-4 Sơ đồ tổ hợp thiết bị lòng giếng Trang 61Hình 3-5 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo phễu định hướng Trang 62Hình 3-6 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo thiết bị định vị không thông (không lựa chọn) Trang 63Hình 3-7 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo thiết bị định vị thông (có thể lựa chọn) Trang 64Hình 3-8 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo ống đục lỗ Trang 65Hình 3-9 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo van cắt Trang 66Hình 3-10 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của packer cơ học Trang 68Hình 3-11 Sơ đồ nguyên lý quá trình bung và đưa packer cơ học vào hoạt động Trang 70Hình 3-12 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo, quá trình bung và đưa packer thuỷ lực vào hoạt động

Trang 71Hình 3-13 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của thiết bị bù trừ cơ học Trang 73Hình 3-14 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo bộ phận tháo rời của thiết bị bù trừ cơ học Trang 74Hình 3-15 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo thiết bị bù trừ thuỷ lực Trang 75Hình 3-16 Van tuần hoàn kiểu ống rời Trang 77Hình 3-17 Van tuần hoàn kiểu ống trượt Trang 78Hình 3-18 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của van dập giếng Trang 79Hình 3-19 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của Mandrel Trang 81Hình 3-20 Van an toàn giếng sâu Trang 82Hình 3-21 Cấu tạo của tổ hợp máy bơm cần kéo (a) và cần xoắn (b) Trang 86Hình 3-22 Khai thác dầu bằng bơm cần kéo Trang 86Hình 3-23 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo thiết bị bảo vệ động cơ điện Trang 90Hình 3-24 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo động cơ điện Trang 91Hình 3-25 Phương pháp khai thác gaslift Trang 94Hình 3-26 Hệ thống khai thác trung tâm Trang 96

Hình 3-27 Hệ thống khai thác vành xuyến Trang 97Hình 3-28 Sơ đồ nguyên lý khai thác bằng gaslift Trang 98Hình 3-29 Sơ đồ nguyên lý quá trình khai thác dầu bằng gaslift Trang 99Hình 3-30 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo Mandrel Trang 100Hình 3-31 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo van Gaslift Trang 101Hình 3-32 Sơ đồ nguyên lý giếng khai thác bằng gaslift định kỳ Trang 103Hình 3-33 Sơ đồ nguyên lý hoạt động trong một chu kỳ của giếng khai thác bằng gaslift định

Hình 4-1 Ảnh hưởng của sự nhiễm bẩn lên tốc độ dòng chảy Trang 111Hình 4-2 Sự sụt áp ở đáy giếng do hiệu ứng skin Trang 112

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3-1 Khả năng và hiệu quả áp dụng các phương pháp khai thác cơ học Trang 84Bảng 4-1 Các hoạt động và nguyên nhân gây nhiễm bẩn tầng chứa Trang 112

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC

1 Tên môn học: Cơ sở khai thác

2 Mã môn học: PETD53034

3 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học:

3.1 Vị trí: Là môn học thuộc phần các môn học chuyên môn của chương trình đào tạo

nghề vận hành thiết bị khai thác dầu khí hệ trung cấp, cao đẳng và khoan khai thác dầu khí hệ cao đẳng Môn học này là môn học chuyên môn, được dạy sau các môn học kỹ thuật cơ sở

3.2 Tính chất: Môn học này trang bị những kiến thức chuyên môn về cơ sở khai thác

dầu khí cho nghề vận hành thiết bị khai thác dầu khí trung cấp, cao đẳng và khoan khai thác dầu khí hệ cao đẳng

3.3 Ý nghĩa và vai trò của môn học: Môn học giúp cho thợ khoan đưa ra phương

pháp khoan hiệu quả mà không ảnh hưởng đến quá trình khai thác và cung cấp kiến thức chuyên môn tổng quan nhất đối với thợ khai thác

4 Mục tiêu của môn học:

4.1 Về kiến thức:

A1 Trình bày được các khái niệm, thuật ngữ chuyên ngành của ngành khai thác dầu A2 Trình bày được các công đoạn hoàn thiện giếng

A3 Trình bày được các tính chất cơ bản của đất đá và chất lưu

A4 Mô tả được các nguồn năng lượng vỉa và duy trì áp suất vỉa

A5 Trình bày được các giải pháp xử lý vùng cận đáy giếng

C2 Rèn luyện thái độ học tập nghiêm túc, cách suy luận logic và chính xác

5 Nội dung của môn học:

Thời gian đào tạo (giờ) Tổng Trong đó

số

Lý thuyết

II.

Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề

AUTM52111 Cơ sở điều khiển quá

II.2.

Môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề

PETD53137 Thí nghiệm dung dịch

PETD54141 Hệ thống tuần hoàn

PETD55142

Vận hành hệ thống chuỗi cần khoan và dụng cụ phá hủy đất đá

Thực hành

Kiểm tra

khí

6 Điều kiện thực hiện môn học:

6.1 Phòng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn

6.2 Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn

6.3 Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, mô hình học tập,…

6.4 Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế tại doanh nghiệp.

7 Nội dung và phương pháp đánh giá:

7.1 Nội dung:

- Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập

+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập

7.2 Phương pháp:

Người học được đánh giá tích lũy môn học như sau:

7.2.1 Cách đánh giá

- Áp dụng quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy ban hành kèm theo Thông tư

số 09/2017/TT-LĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh

và Xã hội

- Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Dầu khí như sau:

+ Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40%

+ Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2)

+ Điểm thi kết thúc môn học 60%

Chuẩn đầu ra đánh giá

Số cột

Thời điểm kiểm tra

Thường xuyên Viết/

số thập phân, sau đó được quy đổi sang điểm chữ và điểm số theo thang điểm 4 theo quy định của Bộ Lao động Thương binh và Xã hội về đào tạo theo tín chỉ

8 Hướng dẫn thực hiện môn học

8.1 Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng HSSV Trường Cao đẳng Dầu khí

8.2 Phương pháp giảng dạy, học tập môn học

8.2.1 Đối với người dạy

* Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: thuyết trình ngắn, nêu

vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập tình huống, câu hỏi thảo luận…

* Bài tập: Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập theo nội dung đề ra

* Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra

* Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân công các thành viên trong nhóm

tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung trong bài học, cả nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm

8.2.2 Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau:

- Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp Các tài liệu tham khảo sẽ được cung cấp nguồn trước khi người học vào học môn học này (trang web, thư viện, tài

liệu )

- Tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết và 100% số tiết thực hành Nếu người học vắng >30% số tiết lý thuyết hoặc >0% số tiết thực hành phải học lại môn học mới được tham dự kì thi lần sau

- Tự học và thảo luận nhóm: là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo nhóm và làm việc cá nhân Một nhóm gồm 8-10 người học sẽ được cung cấp chủ

đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về

1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân công để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm

- Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ

- Tham dự thi kết thúc môn học

- Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học

9 Tài liệu tham khảo:

[1] PGS-TS Cao Ngọc Lâm, Công nghệ khai thác dầu khí, Trường Đại học Mỏ địa

chất Hà Nội, 2002

[2] Lê Phước Hảo, Cơ sở khoan và khai thác dầu khí, NXB Đại học Quốc gia

Tp.HCM, 2002

[3] Dương Danh Lam, Phùng Đình Thực, Lê Bá Tuấn, Nguyễn Văn Cảnh, Công nghệ

kỹ thuật khai thác dầu khí, NXB Giáo dục, 1999

CHƯƠNG 1: CÔNG TÁC HOÀN THIỆN GIẾNG

❖ GIỚI THIỆU CHƯƠNG 1

Chương 1 là chương giới thiệu tổng quan về công tác hoàn thiện giếng khoan nhằm giúp cho người học kiến thức và kỹ năng chuẩn bị đưa giếng vào khai thác dầu và khí

❖ MỤC TIÊU CHƯƠNG 1

Sau khi học xong chương này, người học có khả năng:

➢ Về kiến thức:

- Trình bày được ý nghĩa của công tác đánh giá thành hệ và trình bày được các

công đoạn để hoàn thiện một giếng khoan đưa vào khai thác

➢ Về kỹ năng:

- Xác định được công việc cần phải làm khi hoàn thiện giếng khoan

➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

- Rèn luyện ý thức tổ chức kỷ luật, thái độ nghiêm túc trong học tập

❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 1

- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập chương 1 (cá nhân hoặc nhóm)

- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (chương 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống chương 1 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định

❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI GIẢNG CHƯƠNG 1

- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng,

vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập chương 1 (cá nhân hoặc nhóm)

- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (chương 1) trước buổi học; hoàn

thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống chương 1 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định

❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 1

- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Không

- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu

tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan

- Các điều kiện khác: Không có

❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 1

- Nội dung:

✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến

thức

✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng

✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập

+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập

✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: Vấn đáp/ thuyết

trình)

✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có

❖ NỘI DUNG CHƯƠNG 1

1.1 CÔNG TÁC ĐÁNH GIÁ THÀNH HỆ

1.1.1 Mục đích

Giếng sau khi khoan có thể được hạ cột ống chống khai thác tại một hoặc nhiều thành hệ và hoàn thiện giếng nếu thành hệ được xem như có triển vọng về trữ lượng Trong trường hợp giếng được xem là khô, nghĩa là không có khả năng khai thác dầu hoặc khí thương mại Khi đó, một số cầu xi măng được đặt để bít giếng tạm thời hay huỷ vĩnh viễn

Để giúp công tác hoàn thiện giếng được hiệu quả cao, các phương pháp đánh giá thành hệ như nghiên cứu mùn khoan, đo địa vật lý giếng khoan, nghiên cứu mẫu lõi và thử giếng được áp dụng

1.1.2 Các phương pháp đánh giá thành hệ

a Nghiên cứu mùn khoan

Tầng chứa dầu hay khí có thể được xác định thông qua việc nghiên cứu mùn khoan do dòng dung dịch đưa lên bề mặt

Người kỹ sư địa chất làm việc tại hiện trường (chuyên theo dõi mùn khoan và các điều kiện ở đáy giếng tại trạm đo carota khí) thu thập các mùn khoan tại sàn rung, sử dụng thiết bị báo khí và kính hiển vi hoặc tia cực tím để xem xét sự hiện diện của dầu trong mùn khoan

b Thử giếng (Well test)

Phương pháp hữu hiệu để đánh giá thành hệ là thử giếng Dụng cụ thử này được lắp đặt trên bộ cần khoan và thả xuống đáy giếng Một van được mở với mọi áp suất của thành hệ để chất lưu từ tầng chứa chảy vào dụng cụ Máy ghi được lắp trên dụng

cụ sẽ vẽ biểu đồ áp suất thành hệ Sau đó thu packer lại và dụng cụ được kéo lên bề mặt (H.1.1)

Hình 0-1 Nguyên lý thử vỉa bằng cần

Nhờ xem xét các biểu đồ áp suất ở đáy giếng mà người ta có thể thu được các đặc tính của vỉa

c Đo địa vật lý giếng khoan (Đo carota )

Phương pháp này được thực hiện nhờ các thiết bị được thả vào giếng bằng cáp đến đáy giếng và khi kéo lên, các thiết bị này có thể đo được các tính chất của thành

hệ

Các phương pháp carota điện đo và ghi dòng điện tự nhiên và dòng điện cảm ứng trong thành hệ Phương pháp sóng âm truyền sóng âm vào thành hệ và đo ghi sóng phản xạ Phương pháp phóng xạ đo và ghi hiệu ứng phóng xạ tự nhiên và cảm ứng trong thành hệ

Kết quả đo địa vật lý giếng khoan được trình bày dưới dạng các biểu đồ Các nhà địa chất, các kỹ sư kinh nghiệm nhờ các phần mềm trên máy tính có thể minh giải được các biểu đồ này

Hình 0-2 Biểu đồ dạng log đo tia Gamma qua các tầng đất đá

d Mẫu khoan

Ngoài việc tiến hành các nghiên cứu trên, người ta còn lấy mẫu lõi khoan của đá tầng chứa để phân tích thí nghiệm Hai phương pháp lấy mẫu đáy và mẫu thành (vách) giếng thường được sử dụng (H.1.3)

Hình 0-3 Lấy mẫu đáy giếng khoan và thành giếng khoan

Ở phương pháp thứ nhất, bộ ống mẫu được lắp ở đáy dụng cụ khoan Khi xoay lưỡi khoan lấy mẫu cắt một lõi đá hình trụ có đường kính bằng đường kính trong của

bộ mẫu ống và lõi khoan được giữ trong ống mẫu này Quy trình kéo thả bộ khoan cụ được thực hiện đối với mỗi lần lấy mẫu

Phương pháp thứ hai là dùng bộ lấy mẫu sườn (thành giếng): khối thuốc nổ nhỏ được kích nổ làm cắm các ống hình trụ nhỏ vào thành giếng Bộ lấy mẫu sườn được kéo lên khỏi giếng cùng với các ống lấy mẫu nhỏ Có thể lấy cùng lúc 30 mẫu đất đá ở thành giếng tại mỗi chiều sâu của giếng Các mẫu lõi khoan này được phân tích trong phòng thí nghiệm và cung cấp nhiều thông tin bổ ích về tính chất của đá và chất lưu tầng chứa

1.2 CÁC CÔNG ĐOẠN HOÀN THIỆN GIẾNG

1.2.1 Khái niệm

Sau khi khoan đến mục tiêu, giai đoạn tiếp theo là hoàn thiện giếng tức là đưa giếng vào khai thác như đã định Việc hoàn thiện giếng bao gồm một loạt các công tác sau:

a Phân loại theo số tầng khai thác

e Hoàn thiện giếng đơn tầng

Là kiểu hoàn thiện giếng chỉ cho phép khai thác một tầng sản phẩm ở một thời điểm nhất định Kiểu hoàn thiện này được thiết kế để phát triển mỏ một cách liên tục trong quá trình khai thác Dòng sản phẩm có thể được nâng lên trong ống khai thác, trong khoảng không vành xuyến giữa ống chống khai thác và ống khai thác hoặc cả hai

Ngày nay kiểu hoàn thiện giếng đơn tầng được sử dụng phổ biến nhờ quá trình thi công cũng như xử lý và sửa chữa giếng tương đối đơn giản Đối với kiểu hoàn thiện giếng này có thể sử dụng phương pháp khai thác tự phun hay nâng nhân tạo (gaslift, bơm ly tâm điện chìm…) Việc lắp đặt packer tùy thuộc vào yêu cầu của giếng và lợi ích kinh tế

Đối với kiểu giếng khai thác đơn tầng không lắp đặt packer, hệ thống đầu giếng phải chịu áp lực khí ở khoảng không vành xuyến Nếu không kiểm tra và xả khí thường xuyên ra ngoài sẽ dẫn đến hiện tượng khí xâm nhập vào ống khai thác, làm nguy hại đến giếng

Trước đây do quá chú trọng vào hiệu quả kinh tế nên packer chỉ được lắp đặt khi lưu lượng khai thác lớn Ngày nay việc lắp đặt packer là một yêu cầu bắt buộc nhằm bảo vệ an toàn lòng giếng và ống khai thác Tuy nhiên đối với các giếng khoan sâu thì khoảng hở giữa ống khai thác và ống chống thường rất nhỏ nên packer sẽ thu hẹp lòng giếng khai thác làm giảm lưu lượng khai thác Những ưu điểm chính của kiểu hoàn thiện giếng này là:

- Đơn giản hóa quá trình hoàn thiện giếng và công tác sửa chữa giếng

- Kích cỡ ống khai thác đáp ứng được lưu lượng khai thác tối ưu trong khoảng thời gian dài nhất

- Dễ dàng chuyển sang các phương pháp khai thác cơ học khi cần thiết

- Dễ dàng theo dõi áp suất đáy giếng

- Dùng packer cố định và thiết bị bảo vệ tầng sản phẩm khi tiến hành sửa chữa hoặc dập giếng

- Có thể lắp đặt đầu nối giãn nở nhiệt để giữ an toàn cho ống khai thác

- Neo giữ ống khai thác với packer

- Dễ dàng tuần hoàn dung dịch khi gọi dòng hay dập giếng

- Hạn chế tối đa khả năng ăn mòn thiết bị lòng giếng

Khi thiết kế hoàn thiện giếng khai thác nên chú ý đến khả năng ứng dụng kỹ thuật cáp tời để lắp đặt các thiết bị lòng giếng sau này

Hình 0-4 Hoàn thiện giếng đơn tầng

f Hoàn thiện giếng đa tầng

Trong thực tế khai thác dầu khí thường gặp trường hợp giếng xuyên qua nhiều tầng sản phẩm Khi đó, người ta có thể sử dụng một trong các hệ thống khai thác sau:

- Khai thác từ trên xuống

- Khai thác từ dưới lên

- Khai thác kết hợp hoặc khai thác đồng thời nhiều tầng sản phẩm

Hệ thống khai thác từ trên xuống là hệ thống khai thác vỉa sản phẩm nằm dưới sau khi đã khai thác hết các vỉa nằm trên Ngược lại, hệ thống khai thác từ dưới lên là

hệ thống khai thác nằm trên sau khi đã khai thác hết các vỉa nằm dưới

Để nâng cao hiệu quả kinh tế, người ta sử dụng kiểu hoàn thiện giếng đa tầng cho phép khai thác nhiều tầng sản phẩm trong cùng một giếng Kiểu hoàn thiện này còn thích hợp trong các tầng sản phẩm bở rời có chiều dày lớn nhằm đảm bảo trong quá trình khai thác

Do tính chất đất đá và áp suất vỉa của các tầng là khác nhau nên các giếng khai thác đa tầng có nhiều kiểu:

- Không sử dụng ống khai thác mà thả nhiều ống chống khai thác để ngăn cách tầng sản phẩm riêng biệt sau đó dùng kỹ thuật bắn mở vỉa để khai thác (H 1.5a)

- Sử dụng một cột ống khai thác và packer để khai thác các tầng sản phẩm có đặc tính gần giống nhau Kiểu hoàn thiện giếng này thích hợp với vỉa mỏng và có áp suất tương đối thấp (H 1.5b)

- Dùng nhiều cột ống khai thác, mỗi cột ống khai thác một tầng sản phẩm riêng biệt Do kích thước các ống khai thác bị khống chế bởi kích thước ống chống khai thác nên lưu lượng khai thác trong mỗi ống bị giới hạn Để khắc phục hạn chế này, có thể dùng cột ống khai thác có kích thước lớn khai thác tầng sản phẩm sâu hơn (H 1.5d)

Hình 0-5 Các kiểu hoàn thiện giếng đa tầng

Khi tiến hành lựa chọn kiểu hoàn thiện giếng còn phải dựa vào hiệu quả kinh tế đạt được Ưu điểm chung của kiểu hoàn thiện đa tầng là rút ngắn thời gian khai thác,

dễ dàng kiểm soát từng tầng sản phẩm hoặc có thể hủy bỏ không khai thác một hay vài tầng sản phẩm trong giếng nếu ở giai đoạn cuối tỷ số khí – dầu, tỷ số nước – dầu tăng quá cao Tuy nhiên do cấu trúc lòng giếng khai thác nhiều tầng phức tạp nên nhược điểm chung là thường gây phức tạp trong quá trình thiết kế, thi công hoàn thiện giếng,

sửa chữa và hoàn thiện giếng Chính điều này làm mất nhiều thời gian trong công tác

đo và xử lý số liệu địa vật lý giếng khoan Những năm gần đây, nhờ những tiến bộ vượt bậc trong công nghệ và kỹ thuật hoàn thiện giếng (đặc biệt là kỹ thuật cáp tời), một số trở ngại trong hoàn thiện giếng đa tầng nêu trên cũng dần được khắc phục

b Phân loại theo số cần khai thác

- Cần đơn

- Cần đôi

- Cần ba

Hình 0-6 Hoàn thiện giếng đa tầng, đơn cần và đa cần

c Theo bề mặt phân cách giữa đáy giếng và tầng sản phẩm

g Hoàn thiện giếng thân trần (H 1.7a)

Là kiểu hoàn thiện giếng ra đời sớm nhất và đơn giản nhất Kiểu hoàn thiện giếng này thích hợp với tầng sản phẩm có chiều dày lớn được cấu tạo bởi loại đá cứng, vững chắc không bị sụp lở Với kiểu hoàn thiện giếng này, ống chống khai thác thường được đặt trên nóc hoặc đặt vào trong tầng sản phẩm một đoạn tương đối nhỏ Do lớp

đá của tầng sản phẩm chứa vững chắc nên đoạn giếng đối diện với tầng sản phẩm được

để trần (không chống ống) Các ưu điểm chính của phương pháp hoàn thiện giếng thân trần bao gồm:

- Vỉa được mở thông trực tiếp với giếng nên tăng tối đa dòng vào

- Giảm giá thành giếng khoan: giảm chi phí ống chống và chi phí thi công giếng

do không chống ống, giảm chi phí thông vỉa, gọi dòng sản phẩm do giảm thiểu mức độ nhiễm bẩn thành hệ, giảm thời gian đo và xử lý số liệu đo địa vật lý giếng khoan

- Dễ dàng khoan giếng sâu hơn khi cần

- Dễ dàng chuyển sang các kiểu hoàn thiện giếng khác

Song kiểu hoàn thiện giếng thân trần có một số nhược điểm sau đây:

- Khó áp dụng trong trường hợp tầng sản phẩm gồm nhiều lớp cát, sét mỏng xen

kẽ, vỉa có nhiều khe nứt tự nhiên

- Khó tác động nên vỉa sản phẩm theo các khoảng lựa chọn

- Khó kiểm soát giếng so với các kiểu hoàn thiện giếng khác

- Thường phải ngừng quá trình khai thác để rửa sạch cát ở đáy giếng và mức độ phức tạp trong quá trình này sẽ tăng đôi với giếng sâu và giếng nghiêng

h Hoàn thiện giếng bằng ống chống lửng hoặc ống chống suốt có phay rãnh hoặc

- Hoàn thiện giếng bằng ống chống lửng có phay rãnh hoặc đục lỗ sẵn và lèn sỏi (H 1.7b):

Hình 0-7 Các kiểu hoàn thiện giếng cơ bản

Đầu tiên giếng được khoan đến nóc tầng sản phẩm, thả cột ống chống khai thác

và trám xi măng Sau đó khoan tiếp vào tầng sản phẩm, thả cột ống chống lửng có phay rãnh và đục lỗ sẵn (đuôi ống) đối diện với tầng sản phẩm Phần trên của cột ống chống lửng được giữ và bịt kín trong chân đế của cột ống chống trước và nhờ vòng treo ống chống đặc biệt Khoảng không vành xuyến giữa phần ống chống lửng và thành giếng không trám xi măng mà lèn sỏi

Kiểu hoàn thiện giếng bằng ống chống lửng có phay rãnh hoặc đục lỗ sẵn và lèn sỏi là một trong những phương pháp khống chế cát đơn giản mà hiệu quả, khắc phục hiện tượng sụp nở thành giếng đối với tầng sản phẩm kém bền vững Đặc biệt phương pháp này đạt hiệu quả cao khi vỉa sản phẩm là cát kết hạt thô và đồng nhất Kích thước

và mật độ lỗ hay khe lọc được thiết kế tối ưu có tác dụng cho dòng chất lưu chảy từ vỉa vào giếng Để tăng hiệu quả sử dụng trong tầng các hạt mịn, người ta thường phủ bên ngoài ống đục lỗ một lưới lọc bằng kim loại hoặc vật liệu composite

Tuy vậy trong trường hợp này (đặc biệt đối với giếng có lưu lượng khai thác cao) vẫn thường gặp một số khó khăn sau:

- Dễ kẹt và hư lưới lọc vì bị cát bít và mài mòn, do vậy cần tiến hành sửa chữa định kỳ rất tốn kém

- Cát di chuyển từ vỉa vào giếng trộn lẫn với parafin trong dầu làm giảm mạnh tính thấm vùng cận đáy giếng

Ưu điểm nổi bật của kiểu hoàn thiện giếng bằng ống chống lửng có đục lỗ sẵn và lèn sỏi so với kiểu hoàn thiện giếng bằng ống chống suốt có đục lỗ sẵn là tiết kiệm được nguyên liệu, song quá trình thi công lại phức tạp hơn rất nhiều

i Hoàn thiện giếng với ống chống suốt, trám xi măng và bắn mở vỉa:

Phần lớn các giếng khai thác dầu khí trên thế giới có kiểu hoàn thiện giếng với ống chống suốt, trám xi măng và bắn mở vỉa để đục thủng ống chống khai thác và trám

xi măng nhằm tạo sự liên thông giữa giếng và tầng chứa (H 1.8c) Kiểu hoàn thiện này được dùng cho các giếng sâu, có đất đá thành hệ yếu và kém bền vững Điều quan trọng nhất là cần xác định chính xác khoảng bắn mở vỉa, tránh các vùng có thành hệ quá yếu hoặc không có sản phẩm, tránh dòng lưu chất không mong muốn (khí hoặc nước) chảy vào Những ưu điểm chính của hoàn thiện giếng kiểu này là:

- Đơn giản trong việc lập kế hoạch hoàn thiện giếng, dễ dàng thi công và khảo sát giếng

- Cấu trúc giếng bền vững, ngăn cách tốt các tập khác nhau trong vỉa sản phẩm,

đảm bảo quá trình khai thác an toàn và lâu dài

- Có khả năng tiến hành bắn vỉa lặp lại hoặc bắn bổ sung

- Có thể xử lý vùng cận đáy giếng hoặc khai thác từng phần của tầng sản phẩm theo những khoảng lựa chọn

Nhược điểm chính của kiểu hoàn thiện này là khó khống chế cát và tăng sức cản thủy lực của dòng chảy do tăng hiệu ứng skin ở vùng cận đáy giếng

d Theo phương pháp khai thác

là cột ống chống và xi măng trám ngăn cách tạm thời tầng sản phẩm (H 1.10)

b Bắn mở vỉa

Ngay sau khi trám xi măng cột ống chống khai thác, tầng chứa bị cột ống chống

và vành đá xi măng bịt kín, nên phải tiến hành bắn mở vỉa để dầu hoặc khí từ vỉa có thể chảy vào giếng

Bắn mở vỉa là tạo các lỗ thủng qua cột ống chống, vành đá xi măng và thông sâu vào thành hệ một khoảng nhất định Phương pháp bắn mở vỉa phổ biến nhất là dùng đạn nổ tạo áp suất

Có ba cách thả thiết bị bắn mở vỉa vào giếng (H 1.13) Cách thứ nhất là thả súng bắn mở vỉa trực tiếp vào giếng bằng cáp hoặc cần khoan trước khi lắp đặt thiết bị khai thác lòng giếng

Hai cách thả súng bắn mở vỉa bằng cáp vào trong ống khai thác hoặc gắn trực tiếp ở đầu cột ống khai thác cho phép tiến hành khai thác nếu dòng chảy được thiết lập ngay sau quá trình bắn mở vỉa mà không phải dập giếng về sau để lắp đặt thiết bị khai thác lòng giếng

a) Súng bắn vỉa kéo thả bằng cáp

b) Súng bắn vỉa thả qua ống khai thác

c) Súng bắn vỉa gắn ở cuối ống khai thác

Hình 0-8.Cách thả thiết bị bắn mở vỉa vào giếng và nguyên lý làm việc của súng bắn

mở vỉa

Đạn tạo áp suất dùng để bắn mở vỉa sinh dòng khí cao áp với vận tốc cực lớn Đạn được đặt trong một dụng cụ gọi là súng bắn mở vỉa Khi súng nằm đúng vị trí, đạn được kích nổ bằng cách đánh lửa điện tử từ trên bề mặt Sau khi bắn mở vỉa xong, một phần của súng có thể được kéo lên hoặc để nguyên ở đầu ống khai thác, phần còn lại của súng bắn mở vỉa bị rơi và nằm lại ở đáy giếng

Trước khi bắn mở vỉa cần phải rửa sạch thành giếng Do chênh áp, các cặn parafin và các hạt thô có thể bị đẩy vào các lỗ bắn mở vỉa và hệ thống khe nứt làm giảm độ thấm, gia tăng áp suất bơm ép hoặc tạo các đứt gãy về hướng khác Công tác bắn mở vỉa thường do công ty dịch vụ kỹ thuật chuyên ngành đảm trách Quy trình bắn

mở vỉa gồm 3 giai đoạn được trình bày trên (H 1.9)

Hình 0-9 Quy trình bắn mở vỉa

a Súng bắn mở vỉa được hạ đối diện tầng sản phẩm

b Kích nổ

c Dòng chất lưu từ vỉa chảy vào giếng

Để tối ưu hóa công tác khai thác dầu, người ta hạn chế việc hình thành phễu dâng nước từ các tầng chứa nước nằm bên dưới hoặc trong các mũ khí nằm bên trên vỉa dầu Chú ý rằng mức độ tạo phễu tỷ lệ nghịch với độ phân dị trọng lực và tỷ lệ thuận với độ nhớt Để đạt mục tiêu đặt ra cần chú ý đến công tác hoàn thiện giếng:

- Trong các vỉa chứa dầu có tầng nước đáy, nên mở vỉa ở phần trên của đới sản phẩm

- Trong vỉa dầu có mũ khí, nên mở vỉa ở phần đáy của đới sản phẩm

- Trong các vỉa chứa dầu vừa có mũ khí và tầng nước đáy, để hạn chế việc hình thành cả phễu nước và phễu khí, cần phải mở vỉa ở khoảng giữa của đới sản phẩm

Độ sụt áp nhanh ở vùng cận đáy giếng cũng góp phần tạo phễu Các vỉa có hệ số thấm cao ít có khả năng tạo phễu so với các vỉa có hệ số thấm thấp Vì vậy bằng cách giảm thiểu độ sụt áp sẽ hạn chế hoặc trì hoãn việc hình thành phễu Tuy nhiên, do sản lượng khai thác tỷ lệ với độ hạ thấp áp suất, nên cần xác định lưu lượng khai thác hợp

Đầu giếng khai thác được lắp đặt phía trên bộ đầu ống chống, cột ống khai thác trong giếng được treo từ cây thông khai thác sao cho sản phẩm khai thác chảy theo cột ống khai thác vào cây thông khai thác Như vậy sản phẩm khai thác từ giếng có thể được kiểm soát nhờ các van tiết lưu lắp trên cây thông khai thác

Thường sau khi đầu giếng được lắp đặt thì nhà thầu khoan hoàn thành hợp đồng khoan và có thể di chuyển phương tiện khoan đến vị trí khác để bắt đầu khoan giếng mới

d Gọi dòng sản phẩm

➢ Mục đích và yêu cầu:

Tạo dòng sản phẩm dịch chuyển từ vỉa vào đáy giếng Việc lựa chọn và áp dụng phương pháp gọi dòng cần dựa trên những yếu tố sau:

- Khi gọi dòng sản phẩm phải tiến hành vào ban ngày

- Không ảnh hưởng xấu đến tính chất vật lý của vỉa, đặc biệt vùng cận đáy giếng

và môi trường xung quanh

- Không phá vỡ trạng thái ổn định tương đối ban đầu của các chất lưu khác nhau chứa trong vỉa hoặc kích thích sự xâm nhập các chất lưu không mong muốn tới giếng

- Ưu tiên phương pháp sử dụng các thiết bị có sẵn trên giàn, hiệu quả cao

- Đảm bảo tối đa các yêu cầu về an toàn lao động

- : góc nghiêng trung bình của giếng

- Pđ: là áp suất đáy giếng (at)

- Pv: là áp suất vỉa (at)

Do đó để tạo độ chênh áp cần phải :

- Giảm tỷ trọng cột chất lỏng trong giếng

- Giảm chiều cao cột chất lỏng trong giếng

- Giảm đồng thời  và H

➢ Các phương pháp gọi dòng sản phẩm :

+ Các phương pháp giảm trọng lượng riêng

+ Thay dung dịch bằng nước

Người ta bơm nước vào ống bơm ép và đẩy dung dịch khoan theo ống nâng lên

mặt đất Sau khi thay dung dịch bằng nước Pđ giảm và chênh áp tăng, tạo điều kiện cho chất lưu đi từ vỉa vào đáy giếng

Khi thay dung dịch bằng nước rồi mà không có chất lưu đi từ vỉa vào đáy giếng thì ta phải chuyển sang phương pháp thay nước bằng dầu

- Ưu điểm: việc áp dụng phương pháp này cho phép giảm áp suất đáy một cách

từ từ theo sự gia tăng của cột chất lỏng thay thế

- Nhược điểm: hạn chế lớn nhất của phương pháp là chỉ đạt được những độ chênh áp nhất định Muốn giảm áp cao hơn phải thay dung dịch có tỷ trọng nhỏ hơn Điều này làm tăng đáng kể thời gian cần thiết gọi dòng, đặc biệt đối với các vỉa có áp suất dị thường nhỏ hơn áp suất thủy tĩnh

+ Gọi dòng bằng hỗn hợp lỏng khí

⬧ Hỗn hợp lỏng – khí được thành tạo trên mặt đất:

Hình 0-10.Gọi dòng bằng hỗn hợp lỏng khí được thành tạo trên mặt đất

Người ta đưa khí và chất lỏng vào máy trộn theo một tỷ lệ nhất định, tại đây khí

và chất lỏng sẽ được hòa trộn trong buồng trộn và sau đó được bơm xuống giếng theo

khoảng không vành xuyến rồi đi vào ống nâng Hỗn hợp lỏng khí này sẽ đẩy dung dịch trong ống nâng lên và làm giảm trọng lượng riêng của cột chất lỏng, Pđ giảm

- Ưu điểm: giảm giá thành gọi dòng do khí và các thiết bị có sẵn trên giàn

- Nhược điểm: quy trình gọi dòng theo phương pháp này tương đối phức tạp, có nguy cơ tạo ra hỗn hợp nổ, vì vậy ít áp dụng

⬧ Hỗn hợp lỏng – khí được thành tạo trong giếng:

Người ta bơm vào khoảng không vành xuyến các tập dầu – khí liên tiếp bằng máy nén khí và máy bơm piston Khi các tập khi đi vào ống nâng sẽ hòa trộn với chất lỏng trong ống nâng, tạo thành hỗn hợp lỏng – khí có tỷ trọng nhỏ, làm giảm Pđ tạo điều kiện cho chất lưu đi từ vỉa vào giếng

⬧ Gọi dòng bằng hóa phẩm DMC:

Người ta đưa vào ống khai thác ở chiều sâu tính toán 1 lượng XP1 và XP2 (tên hóa phẩm thương mại do công ty DMC đề xuất) Ở điều kiện nhiệt độ và áp suất tương thích, các chất này thực hiện phản ứng sau:

XP1+XP2 →N2 + NaCl +H2O Khí Nitơ được giải phóng sau phản ứng đẩy chất lỏng trong ống khai thác ra ngoài hoặc hòa trộn với chất lỏng trong ống khai thác làm cho Pđ giảm, tạo điều kiện cho chất lưu đi từ vỉa vào giếng

⬧ Gọi dòng bằng nitơ lỏng và ống mềm

− Khí Nitơ là khí trơ nên không kết hợp với khí vỉa tạo thành hỗn hợp nổ

− Dễ dàng điều chỉnh vận tốc và lưu lượng dòng đi lên trong ống nâng (bằng cách: Thay đổi lượng khí Nitor lỏng bơm vào giếng và thay đổi chiều sâu thả ống mềm)

− Đạt hiệu quả cao khi xử lý vùng cận đáy giếng bằng phương pháp nứt vỉa thủy lực

Nhược điểm: chi phí cao, công nghệ phức tạp, phụ thuộc rất lớn vào phương tiện vận chuyển và khí hậu

+ Các phương pháp giảm chiều cao mực chất lỏng H:

Phương pháp giảm H bằng gầu múc hoặc bơm piston: đây là phương pháp sử

dụng các thiết bị đơn giãn để giảm chiều cao cột chất lỏng

- Ưu điểm: các phương pháp này cho phép tiến hành hạ cột áp từ từ bằng cách múc chất lỏng trong giếng ra với lưu lượng phụ thuộc vào tốc độ kéo thả của gầu múc hoặc bơm piston

Do phải dùng hệ thống cáp tời để kéo thả cho nên mực chất lỏng hạ thường chỉ đạt tới chiều sâu tối đa 200m Phương pháp này chỉ áp dụng gọi dòng ở các vỉa nước

và dầu ở độ sâu hạn chế

- Nhược điểm: đối với các vỉa sản phẩm chứa nhiều khí và lưu lượng lớn, phương pháp này rất nguy hiểm vì khi tạo được dòng, khí phun ra rất mạnh trong khi miệng giếng hở sẽ gây nên nguy cơ phun trào và cháy nổ Do có những hạn chế ở trên, hiện nay phương pháp này không được sử dụng

Phương pháp giảm H bằng cách dùng bơm phun tia: bơm phun tia thường được

sử dụng để tạo mức chênh áp lớn theo chu kỳ

- Nguyên lý làm việc: người ta dùng máy bơm trên mặt đất, bơm nước kỹ thuật hoặc dầu thô (chất lỏng làm việc) vào trong ống khai thác Chất lỏng làm việc sau khi

đi qua vòi phun 3 tạo thành dòng tia có động năng lớn phun vào buồng trộn 4 Tại đây chất lỏng trong giếng được truyền năng lượng, hòa trộn với chất lỏng làm việc và chuyển động vào ống loe (ống khuyếch tán) Quá trình này đã dẫn đến 2 hiện tượng sau:

+ Vùng trên của buồng trộn có áp suất giảm, dẫn đến chất lỏng trong giếng chảy vào buồng trộn, làm cho mực chất lỏng trong giếng giảm

+ Vùng dưới của loe, có áp suất lớn Nhờ đó lắp kỹ thuật được mở, chất lỏng đi qua van tuần hoàn và theo khoảng không vành xuyến ngoài ống nâng đi lên mặt đất

- Ưu điểm:

+ Tạo được chênh áp lớn (tới 100at)

+ Điều chỉnh độ chênh áp một cách dễ dàng, bằng cách điều chỉnh lưu lượng

và áp suất của chất lỏng làm việc

+ Tạo được độ chênh áp biến thiên liên tục qua chu kỳ, do vậy tạo được hiệu quả tác động cao lên vùng cận đáy giếng

- Nhược điểm:

+ Hiệu suất bơm phun tia nhỏ, do vậy năng lượng tiêu tốn lớn

+ Buộc phải lắp paker và trang thiết bị chuyên dụng… do vậy phương pháp gọi dòng này phức tạp tốn kém

Hình 0-12 Phương pháp hạ thấp mực chất lỏng trong giếng bằng bơm phun tia

Phương pháp hạ mực chất lỏng trong giếng bằng máy bơm điện chìm:

Bản chất của phương pháp: Người ta thả máy bơm điện chìm vào trong giếng đến

độ sâu thấp hơn mức nước động Khi máy bơm làm việc, chất lỏng trong giếng được máy bơm đẩy qua ống nâng ra ngoài làm giảm mực chất lỏng trong giếng khoan + Ưu điểm:

- Có thể gọi dòng ở giếng có độ nghiêng lớn

- An toàn và tiện lợi cho điều kiện ngoài khơi

- Cho phép đưa ngay giếng vào khai thác

Tuy nhiên khi khởi động giếng áp suất giảm đột ngột dẫn đến: phá vỡ ống chống,

dễ xẩy ra hiện tượng phá vỡ vỉa, xô cát hoặc các thành phần hạt nhỏ vào giếng, lắng đọng tại đáy

Để khắc phục nhược điểm trên, người ta sử dụng van Gaslift:

Hình 0-14 Phương pháp khí nén sử dụng van gaslift

Đối với phương pháp này thì trên ống khai thác phải lắp sẵn các van Gaslift Khi nén khí vào khoảng không vành xuyến khí sẽ vào van đầu tiên và làm giảm trọng lượng riêng của cột chất lỏng lỏng từ van đó trở lên Tiếp tục bơm với áp suất cao hơn thì khí tiếp tục đẩy mực chất lỏng xuống và khí lại đi vào van thứ 2 cứ như thế lần lượt khí nén sẽ đi vào các van ở vị trí sâu hơn và làm giảm Pđ từ từ cho đến van cuối cùng, đến khi mực chất lỏng hạ xuống đáy ống nâng và toàn bộ cột chất lỏng được giảm trọng lượng riêng do đó Pđ sẽ giảm

➢ Các yếu tố ảnh hưởng đến công tác gọi dòng sản phẩm

+ Mức độ hoàn thiện giếng

Công tác hoàn thiện giếng là một chuỗi những công đoạn thực hiện kể từ khi khoan xong đến khi đưa giếng vào khai thác Hoàn thiện giếng bao gồm những công tác: chống ống khai thác, trám xi măng ống chống khai thác, bắn mở vỉa, rửa giếng, xử

lý vùng cận đáy giếng và gọi dòng sản phẩm Mức độ hoàn thiện giếng ảnh hưởng rất lớn đến sản lượng khai thác của giếng

Mục đích của công tác hoàn thiện giếng và thủy lực là khôi phục hoặc thậm chí

cải thiện tính thấm tự nhiên của tầng sản phẩm

Việc đánh giá mức độ hoàn thiện giếng về thủy lực cho phép dự đoán được khả năng làm việc của giếng và là cơ sở áp dụng các biện pháp kỹ thuật phù hợp để đạt hiệu quả cao nhất

+ Dung dịch khoan mở vỉa sản phẩm

Lưu lượng khai thác ban đầu của giếng phụ thuộc chủ yếu vào công nghệ khoan, thành phần và tính chất của dung dịch khoan, thời gian tiếp xúc của dung dịch khoan với vỉa sản phẩm, chất lượng vành trám xi măng

Mức độ nhiễm bẩn thành hệ do dung dịch khoan gây ra có thể được khắc phục bằng công nghệ khoan dưới cân bằng, sử dụng các hệ dung dịch thích hợp ít gây ảnh hưởng xấu đến tầng chứa, đồng thời có biện pháp khắc phục và hạn chế các tác nhân gây hư hỏng tầng sản phẩm

❖ TÓM TẮT CHƯƠNG 1

Trong chương này, một số nội dung chính được giới thiệu:

- Các công việc cần thực hiện nhằm đánh giá thành hệ

- Các công đoạn hoàn thiện giếng?

❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN CHƯƠNG 1

Câu hỏi 1 Trình bày mục đích của công tác đánh giá thành hệ sau khi khoan xong?

Câu hỏi 2 Có những phương pháp đánh giá thành hệ nào? Trình bày ưu nhược điểm

của từng phương pháp?

Câu hỏi 3 Trình bày cấu trúc khai thác giếng đơn tầng?

Câu hỏi 4 Trình bày cấu trúc khai thác giếng đa tầng?

Câu hỏi 5 Trình bày các công đoạn hoàn thiện giếng?

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHAI THÁC DẦU KHÍ

❖ GIỚI THIỆU CHƯƠNG 2

Chương 2 là chương giới thiệu cơ sở lý thuyết của việc đưa dầu và khí từ giếng lên bề mặt một cách có hiệu quả để người học để người học có được kiến thức và kỹ năng

duy trì áp suất vỉa trong suốt quá trình khai thác

❖ MỤC TIÊU CHƯƠNG 2

Sau khi học xong chương này, người học có khả năng:

➢ Về kiến thức:

- Trình bày được các tính chất vật lý của vỉa, các nguồn năng lượng vỉa cung

cấp cho quá trình khai thác

➢ Về kỹ năng:

- Lựa chọn được giải pháp duy trì áp suất vỉa phù hợp với điều kiện địa chất

➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

- Rèn luyện thái độ học tập nghiêm túc, cách suy luận logic và chính xác, từ đó

tạo cho học sinh niềm hứng thú trong học tập, tìm tòi sáng tạo để chiếm lĩnh tri thức

❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 2

- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng,

vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận

và bài tập chương 2 (cá nhân hoặc nhóm)

- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (chương 2) trước buổi học;

hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống chương 2 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định

❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI GIẢNG CHƯƠNG 2

- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng,

vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận

và bài tập chương 2 (cá nhân hoặc nhóm)

- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (chương 2) trước buổi học; hoàn

thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống chương 2 theo cá nhân hoặc

❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 2

- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Không

- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu

tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan

- Các điều kiện khác: Không có

❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 2

- Nội dung:

✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến

thức

✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng

✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập

+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập

✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: không có

✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: 1 điểm kiểm tra (trắc nghiệm/ tự luận)

❖ NỘI DUNG CHƯƠNG 2

2.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

2.1.1 Áp suất vỉa

Chất lưu trong vỉa chịu tác động của một áp suất nhất định gọi là áp suất vỉa

a Áp suất vỉa ban đầu (P vbđ )

Là áp suất tĩnh trước khi đưa vỉa vào hoạt động theo một chế độ nhất định, nó được xác định theo công thức sau:

Pvbđ = H = .g.H Trong đó:

- : trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3)

- : khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m3)

- Nếu giếng điền đầy lưu chất thì áp suất vỉa được tính theo công thức:

Pv = gH + Pm (Pm là áp suất miệng giếng)

- Nếu mực chất lỏng trong giếng chỉ dâng lên độ cao H1 thì:

Pv = gH1

Áp suất vỉa luôn thay đổi theo không gian, thời gian, phụ thuộc vào cấu trúc, chiều dày của vỉa, tính thấm của đá, độ nhớt, trọng lượng riêng của chất lưu vỉa

2.1.2 Áp suất mao dẫn

Là độ chênh áp trên bề mặt phân cách giữa hai chất lưu không hoà tan với nhau,

có tính dính ướt trên bề mặt đá khác nhau

Bề mặt phân cách dầu - nước hay nước - không khí trong một ống có đường kính lớn thì phẳng, bởi vì lực dính ướt ở thành ống được phân bố trên diện tích xung quanh lớn Vì vậy, áp suất ở hai bề mặt lưu chất này gần như là bằng nhau Nhưng lỗ rỗng trong đất đá rất nhỏ, khi đó lực căng bề mặt gây ra bởi chất lưu có tính dính ướt đối với đá sẽ gây ra sự chênh áp Kết quả là bề mặt phân cách này sẽ không bằng phẳng

Áp suất mao dẫn được biểu diễn bằng hiệu giữa áp suất của pha không dính ướt

và áp suất của pha dính ướt, vì vậy nó có giá trị dương

Theo qui ước, áp suất mao dẫn dầu - nước là áp suất của pha dầu trừ cho áp suất của pha nước:

Pc = po - pw

2.2 TÍNH CHẤT VẬT LÝ CƠ BẢN CỦA ĐẤT ĐÁ VÀ CHẤT LƯU