giới thiệu khái niệm cơ sở dầu khí

MỤC TIÊUSau khi học xong chương này, học viên sẽ:  Có các khái niệm cơ bản về quá trình phát triển của công nghệ khoan dầu khí,  Có thể mô tả các loại giàn khoan, phạm vi ứng dụng của

Bài giảng được soạn bởi

Bộ môn Khoan – Khai thác Dầu khí

Giới thiệu

CƠ SỞ KHOAN DẦU KHÍ

MỤC TIÊU

Sau khi học xong chương này, học viên sẽ:

 Có các khái niệm cơ bản về quá trình phát triển của công nghệ khoan dầu khí,

 Có thể mô tả các loại giàn khoan, phạm vi ứng dụng của chúng và các phương pháp khoan,

 Có thể phân loại các công ty dầu khí và hệ thống tổ chức nhân sự phục vụ công tác khoan.

1 LỊCH SỬ KHOAN DẦU KHÍ

LỊCH SỬ KHOAN DẦU KHÍ

 Dầu và khí đã được tìm thấy và sử dụng từ hàng ngàn

năm trước đây.

 6000 năm trước CN, asphalt đã được con người sử dụng làm chất chống thấm nước cho thuyền và sưởi ấm.

 3000 năm trước CN, người Ai Cập đã sử dụng asphalt trong xây dựng kim tự tháp, bôi trơn trục bánh xe, phụ gia trong kỹ thuật ướp xác và trong điều chế thuốc.

 500 năm trước CN, người Trung Quốc đã dùng khí thiên nhiên để nấu nướng.

LỊCH SỬ KHOAN DẦU KHÍ

 Trước thế kỷ 19, dầu khí được thu gom qua các mỏ lộ

thiên hoặc những khu vực xuất hiện rò rỉ trên mặt đất.

 Nhu cầu sử dụng dầu khí tăng rất cao vào giữa thế kỉ 19

đã thúc đẩy sự phát triển của kỹ thuật và thiết bị khoan dầu khí

 Giếng khoan dầu khí đầu tiên được ghi nhận trong lịch sử

là giếng khoan của “Đại tá” Drake ở Pennsylvania vào năm 1859, sâu chưa tới 50m.

GIẾNG KHOAN DẦU ĐẦU TIÊN

Giếng khoan của “Đại tá” Drake tại Titusville, Pennsylvania năm 1859 đánh dấu sự khởi đầu của công

GIẾNG KHOAN DẦU ĐẦU TIÊN

Giếng của Philips

4000 bbl/d, tháng 10, 1861 Giếng của Woodford

1500 bbl/d, tháng 7, 1862

GIẾNG KHOAN DẦU ĐẦU TIÊN

“Rừng” giếng khoan

ở Spindletop, 1903

Video

Lịch sử khoan dầu khí

NHỮNG CẢI TIẾN VỀ CÔNG NGHỆ KHOAN

 Các giếng khoan dầu khí đầu tiên được thực hiện bằng

phương pháp khoan đập cáp (cable-tool).

 1863 , George Leschot (Pháp) phát minh phương pháp

khoan rôto để khoan nham thạch rắn Phương pháp này sau đó trở nên phổ biến trong khoan dầu khí.

 1864 , kỹ sư Floren (Pháp) hoàn thiện phương pháp tuần hoàn dung dịch trong giếng khoan.

 1866 , Mỹ cấp bằng sáng chế cho thiết bị khoan rôto (bằng choòng hai cánh) dùng để khoan nước.

NHỮNG CẢI TIẾN VỀ CÔNG NGHỆ KHOAN

 1899 , kỹ sư Devi (Mỹ) phát minh phương pháp khoan bi

NHỮNG CẢI TIẾN VỀ CÔNG NGHỆ KHOAN

 1930 , giếng khoan định hướng đầu tiên thành công ở

California, Mỹ, khoan từ tháp trong đất liền tới mục tiêu dưới biển.

 1940 , động cơ đáy vận hành bằng điện được áp dụng

 Giữa thế kỷ 20 đến nay, công nghệ khoan dầu khí đã có những phát triển vượt bậc, ví dụ:

 Công nghệ khoan ngang,

 Công nghệ khoan giếng đường kính nhỏ,

 Công nghệ khoan dưới cân bằng…

LỊCH SỬ KHOAN DẦU KHÍ TẠI VIỆT NAM

 Theo thống kê, đồng bằng sông Hồng ở cuối thập kỷ 50 và

ở thềm lục địa Nam Việt Nam từ thập kỷ 60 đến nay đã có hơn 200 giếng khoan thăm dò (1200 m đến 5250 m), trong

LỊCH SỬ KHOAN DẦU KHÍ TẠI VIỆT NAM

 Các phát hiện dầu khí tại Đại Hùng (10/1994), Lan Tây, Lan Đỏ (2005) thuộc bể Nam Côn Sơn.

 Các phát hiện dầu khí tại Bunga Kekwa (7/1997) thuộc bồn trũng Malay - Thổ Chu.

 Phát hiện và khai thác khí Tiền Hải C (1981) thuộc bồn trũng Sông Hồng.

MỘT SỐ KỈ LỤC

 Giếng khoan sâu nhất

 Giếng khoan sâu nhất được thực hiện bởi các nhà khoa học Nga tại bán đảo Kola, Siberia Giếng khoan phục

vụ mục đích nghiên cứu địa chất, sâu 12.262 m và khoan từ năm 1970 đến 1994.

 Giếng khoan dài nhất

 Tháng 5 năm 2008, Maersk Oil Qatar đã khoan giếng BD-04A sâu 12.290 m (40.320 ft) tại Qatar.

MỘT SỐ KỈ LỤC

 Giếng khoan ngang dài nhất

 Giếng khoan BD-04A của Maersk Oil Qatar hiện cũng giữ kỉ lục giếng có đoạn ngang dài nhất, dài 10,903 m (35,770 ft) Toàn bộ đoạn ngang được thực hiện trong vỉa sản phẩm có bề dày chỉ 6,1 m (20 ft).

NHỮNG KHU VỰC KHOAN ĐẶC BIỆT

Những khu vực khoan đặc biệt bao gồm:

 Vùng cực

 Vùng nước sâu và siêu sâu (hơn 1000 m nước)

2 GIẾNG KHOAN

VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KHOAN

NỘI DUNG

2.1 Định nghĩa giếng khoan

2.2 Các yếu tố và thông số của giếng khoan

2.3 Phân loại giếng khoan

2.4 Các phương pháp khoan

ĐỊNH NGHĨA GIẾNG KHOAN

 Định nghĩa

Giếng khoan là công trình nhân tạo hình trụ thi công vào lòng đất theo các hướng thẳng đứng, xiên, cong, ngang,… để đạt một mục đích nào đó.

 Đặc điểm của giếng khoan dầu khí

 Nhiệm vụ, mục đích, đối tượng thăm dò, khai thác

 Phương pháp khai thác

“Phương pháp khoan là phương pháp cho kết quả đánh giá chính xác nhất.”

CÁC YẾU TỐ CỦA GIẾNG KHOAN

Các yếu tố của giếng khoan bao gồm:

1 Miệng giếng: tiết diện đầu tiên của giếng

khoan cắt vào vỏ trái đất, được tính ngay

từ đầu giếng hay sàn khoan tùy theo mục đích

2 Thành giếng: toàn bộ bề mặt xung quanh

CÁC THÔNG SỐ CỦA GIẾNG KHOAN

 Đường kính giếng

 Đường kính thân lỗ khoan do choòng tạo ra

 Đường kính giếng khoan sau khi chống ống

 Chiều sâu giếng

 Chiều sâu theo phương thẳng đứng (Total Vertical Depth)

 Chiều sâu đo được hay chiều dài giếng khoan (Measured Depth)

CÁC THÔNG SỐ CỦA GIẾNG KHOAN

 Vị trí thân giếng khoan trong không gian được xác định:

 Góc nghiêng : góc hợp bởi

đoạn trục giếng khoan với phương thẳng đứng

 Góc phương vị : góc hợp

bởi phương bắc địa từ

và hình chiếu của đoạn trục giếng khoan trên mặt phẳng nằm ngang (cùng chiều kim đồng hồ)

CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN

 Được biểu diễn một cách tượng trưng qua các thành phần chính của giếng khoan.

CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN

 Các thành phần chính

 Đường kính và loại choòng dùng thi công các đoạn giếng khoan

 Chiều sâu và đường kính của các đoạn giếng khoan

 Số lượng, chiều dài, đường kính và độ dày của các cột ống chống

 Phương pháp trám xi măng và chiều cao dâng vữa xi măng

CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN

CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN

 Các cột ống chống

1. Ống định hướng (conductor)

2. Ống chống bề mặt (surface casing)

3. Ống chống trung gian (intermediate casing)

4. Ống chống khai thác (production casing)

CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN

Loại ống chống

Đường kính choòng khoan và ống chống (inches)

Giếng thông thường Giếng thân nhỏ

Bề mặt 26 (20) 17 ½ (13 3/8) 17 ½ (13 3/8) 12 ¼ (9 5/8)

Trung gian 1 17 ½ (13 3/8) 12 ¼ (9 5/8)

12 ¼ (9 5/8) 8 ½ (7) Trung gian 2 12 ¼ (9 5/8) 8 ½ (7)

Khai thác 7 7/8 (5 ½) 5 7/8 (4) 8 ½ (7) 6 1/8 (2 7/8

CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN

PHÂN LOẠI GIẾNG KHOAN

 Theo mục đích sử dụng

 Giếng tìm kiếm (wildcat)

 Giếng thăm dò (exploration)

 Giếng thẩm lượng (appraisal)

 Giếng khai thác (production, developing) Cấu trúc giếng khai thác

phải đảm bảo tuổi thọ lâu dài theo đời sống của mỏ

 Giếng đặc biệt bao gồm:

o Giếng khoan phục hồi, sửa chữa (reentry, workover)

o Giếng khoan giải vây (relief)

PHÂN LOẠI GIẾNG KHOAN

 Theo độ sâu mực nước

 Ở vùng nước nông: mức nước dưới 60 m, hệ thống đầu giếng

được đặt ngay dưới sàn khoan

 Ở vùng nước trung bình: mức nước từ 60 m đến 200 m, hệ thống

đầu giếng được đặt ở đáy biển

 Ở vùng nước sâu: mức nước lớn hơn 200 m, hệ thống đầu giếng

được đặt ở đáy biển

 Ở vùng nước siêu sâu: mức nước lớn hơn 1000 m.

PHÂN LOẠI GIẾNG KHOAN

 Theo hình dạng của quĩ đạo giếng trong không gian

 Giếng khoan thẳng đứng:  = 0o

 Giếng khoan xiên (định hướng): 00 <  < 90o

 Giếng khoan ngang:  = 900

 Giếng ngang vươn xa

 Theo đường kính

 Giếng đường kính lớn

 Giếng thông thường

 Giếng thân nhỏ

CÁC PHƯƠNG PHÁP KHOAN

Các phương pháp khoan dầu khí bao gồm:

 Khoan đập cáp, đập cần: theo kiểu phá hủy đáy của choòng.

 Khoan xoay: theo kiểu phá hủy đáy của choòng.

 Khoan xoay bằng hệ thống bàn rôto

 Khoan xoay bằng topdrive

 Khoan xoay bằng động cơ: điện, thủy lực

 Khoan thổi khí (xoay, đập): theo phương pháp làm sạch đáy.

 Khoan thủy động lực, cơ học: theo phương pháp truyền năng lượng đáy.

 Khoan đặc biệt:

 Tia thủy lực (bột mài)

 Tia lửa điện

 Tia nhiệt

CÁC PHƯƠNG PHÁP KHOAN

 Khoan đập cáp

 Quá trình phá hủy đất đá được thực hiện bằng tác động cơ học thông qua việc nâng thả bộ dụng cụ phá đá ở đáy giếng

 Không sử dụng dung dịch khoan mà dùng gàu múc mảnh cắt xen kẽ với quá trình khoan

 Chỉ khoan được những giếng nông, hiệu suất

sử dụng năng lượng rất thấp

 Hiện nay vẫn được dùng để khoan các giếng đặt thuốc nổ (trong khảo sát địa chấn) và

CÁC PHƯƠNG PHÁP KHOAN

 Khoan xoay

 Đất đá đáy giếng bị phá hủy dưới tác động xoay của choòng khoan gắn ở đầu chuỗi cần khoan Chuyển động của choòng được thực hiện bằng cách:

• Truyền từ thiết bị bề mặt thông qua chuỗi cần khoan: khoan bằng bàn rôto, khoan bằng topdrive.

• Truyền từ động cơ: điện, rãnh xoắn, mudmotor.

CÁC PHƯƠNG PHÁP KHOAN

Bàn rôto

CÁC PHƯƠNG PHÁP KHOAN

 Khoan thổi khí

 Đất đá bị phá hủy bằng nguyên lý và thiết bị tương tự phương pháp khoan xoay

 Dòng khí nén cao áp được dùng để đưa mùn khoan lên bề mặt

 Chỉ ứng dụng ở khu vực đất đá có liên kết tốt và không thấm

CẤU TRÚC GIÀN KHOAN

1 Giá xếp cần – Pipe Racks

2 Dốc tiếp khoan – Ramp

3 Tháp khoan – Derrick

4 Chuồng khỉ – Monkey board

5 Ròng rọc đỉnh – Crown block

6 Cáp khoan – Drill line

7 Khối ròng rọc động & móc treo –

Block & hook

8 Quang treo /đầu nâng – Links &

3 4

3 TỔ CHỨC VÀ NHÂN SỰ

TỔ CHỨC

Các công ty hoạt động trong lĩnh vực dầu khí được chia thành 3 loại:

1 Công ty điều hành (Operator)

 Hoạt động trong lĩnh vực thăm dò, khai thác, chế biến và thương mại

dầu khí.

 Công ty quốc gia, công ty hợp nhất, công ty độc lập: Exxon - Mobil, BP,

Amoco, Shell, Chevron, Total,

2 Công ty dịch vụ kỹ thuật (Service Company)

 Sử dụng nhân lực, trang thiết bị, các kỹ năng và kinh nghiệm để

khoan và khai thác dầu khí

 Mỗi công ty có thể cung cấp một hoặc nhiều loại dịch vụ kỹ thuật

3 Công ty nhà thầu khoan (Drilling Contractor)

 Sở hữu giàn khoan và có nhân lực để thực hiện công tác khoan

NHÂN SỰ TRONG CÔNG TÁC KHOAN

P Kế toán P Kỹ thuật P Giám sát khoan

P Kế toán P CN mỏ P CN khai thác P Giám sát khoan

Giàn khác Đốc công P Khoan P Địa chất

Thợ khoan

Đội khoan -Thợ tháp khoan -Thợ sàn khoan -Thợ phụ

-Thợ điện -Thợ hàn -Thợ cơ khí

Giếng khác

Đại diện công ty

Công ty dịch vụ

Ống chống Trám xi măng

Khoan định hướng LWD/MWD

NHÂN SỰ TRONG CÔNG TÁC KHOAN

 Đốc công (toolpusher) là người chịu trách nhiệm về giàn khoan và

công tác khoan nói chung Đốc công là đại diện cao nhất của nhà thầu khoan tại giàn, chỉ huy đội khoan cũng như các nhóm thợ khác

 Trên các giàn khoan di động, đốc công có thể chia sẻ trách nhiệm với thuyền trưởng khi giàn khoan đang di chuyển Nhà thầu khoan đôi khi

cũng cử giám sát khoan (rig superintendent) tới hiện trường nhưng

hầu hết trường hợp người này làm việc tại văn phòng của nhà thầu khoan

NHÂN SỰ TRONG CÔNG TÁC KHOAN

 Thợ khoan (driller) là người báo cáo với đốc công về công tác khoan

Thợ khoan thường là người có kinh nghiệm điều khiển hệ thống tời và

bàn rôto cũng như chỉ huy thợ sàn khoan (roughneck) và thợ tháp khoan (derrickman).

 Thợ tháp khoan làm việc trên chuồng khỉ, có nhiệm vụ hướng chỉnh cần khoan khi nâng hạ Thường thì thợ tháp khoan cũng chịu trách nhiệm giám sát hệ thống tuần hoàn dung dịch trong khi khoan

 Thợ sàn khoan, hay thợ bàn rôto, điều chỉnh phần dưới của cần khoan trong quá trình nâng hạ Các thợ này dùng các kềm lớn để tháo hoặc siết chặt các đoạn cần khoan

KẾT THÚC