Thiết kế thi công giếng khoan khai thác dầu khí N0704A Mỏ Bạch Hổ

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ ĐỊA CHẤT VÙNG MỎ BẠCH HỔ 2 1.1. Vị trí địa lý và địa chất vùng mỏ 2 1.1.1. Vị trí địa lý. 2 1.1.2. Đặc điểm khí hậu 3 1.1.3. Đặc điểm kinh tế xã hội 4 1.2. Cấu tạo địa chất vùng mỏ 5 1.2.1 Đặc điểm địa tầng – thạch học 5 1.2.2. Đặc điểm các tầng sản phẩm dầu khí của mỏ Bạch Hổ 9 1.2.3. Đặc điểm kiến tạo mỏ Bạch Hổ 10 1.2.4. Các điều kiện địa chất có ảnh hưởng đến công tác khoan 13 CHƯƠNG 2 14 THIẾT KẾ PROFILE GIẾNG KHOAN VÀ CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN 14 2.1. Lựa chọn và tính toán Profile giếng khoan. 14 2.1.1 Mục đích, yêu cầu tính toán profile giếng khoan. 14 2.1.2. Cơ sở để chọn loại Profile giếng khoan. 14 2.1.3. Tính toán Profile giếng khoan. 18 2.2. Lựa chọn, tính toán cấu trúc của giếng khoan. 22 2.2.1. Cơ sở chọn cấu trúc giếng khoan. 22 2.2.2. Lựa chọn cấu trúc giếng. 23 2.2.3. Tính toán cấu trúc giếng khoan. 24 CHƯƠNG 3 29 THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN 29 3.1. Thiết bị khoan 29 3.1.1. Yêu cầu lựa chọn thiết bị khoan 29 3.1.2. Tháp khoan và các thiết bị nâng thả 29 3.1.4. Máy bơm trám xi măng 35 3.1.5. Động cơ dẫn động. 36 3.1.6. Hệ thống tuần hoàn dung dịch 36 3.1.7. Động cơ Top Drive 38 3.1.8. Thiết bị đối áp 38 3.1.9. Thiết bị lái xiên Power Driver Xtra 900 39 3.2. Lựa chọn dụng cụ cho từng khoảng khoan 42 3.2.1. Mục đích và yêu cầu 42 3.2.2. Lựa chọn choòng khoan cho từng khoảng khoan 43 3.2.3. Lựa chọn cần khoan 46 CHƯƠNG 4 58 CHẾ ĐỘ KHOAN 58 4.1. Mục đích và yêu cầu của việc thiết kế chế độ khoan 58 4.2. Lựa chọn phương pháp khoan cho từng khoảng khoan 58 4.3. Tính toán tải trọng tác dụng lên choòng G 63 4.3.1. Phương pháp tính toán 63 4.3.2. Xác định tải trọng cho từng khoảng khoan 64 4.4. Xác định lưu lượng Q 65 4.4.1. Phương pháp tính toán 65 4.4.2. Xác định lưu lượng Q cho từng khoảng khoan 66 4.5. Xác định tốc độ quay n 68 4.5.1. Phương pháp tính toán 68 4.5.2. Xác định số vòng quay cho từng khoảng khoan 69 CHƯƠNG 5 70 DUNG DỊCH KHOAN 71 5.1. Chức năng của dung dịch khoan 71 5.2. Lựa chọn hệ dung dịch cho từng khoảng khoan 73 5.3. Tính toán các thông số của dung dịch cho từng khoảng khoan 82 5.3.1. Phương pháp tính toán 82 5.3.2. Xác định thông số dung dịch cho từng khoảng khoan 83 5.4. Gia công hóa học dung dịch khoan 86 5.4.1. Mục đích gia công hóa học dung dịch khoan 86 5.4.2. Nguyên tắc gia công hóa học dung dịch 86 5.5. Tính toán tiêu hao dung dịch khoan 87 CHƯƠNG 6 90 CHỐNG ỐNG VÀ TRÁM XI MĂNG 90 6.1. Mục đích và yêu cầu của bơm trám xi măng 90 6.1.1. Mục đích của việc trám xi măng 90 6.1.2. Yêu cầu của việc trám xi măng. 90 6.2. Chống ống giếng khoan. 90 6.2.1. Công tác chuẩn bị ống chống. 90 6.2.2. Trang bị ống chống. 91 6.2.3. Thả ống chống. 94 6.3. Trám xi măng giếng khoan. 94 6.3.1. Dung dịch ép 94 6.3.2. Xi măng và vữa xi măng 94 6.3.3. Phương pháp trám xi măng giếng khoan. 96 6.3.4. Lựa chọn phương pháp trám xi măng cho các cột ống chống 102 6.3.5. Chọn vữa xi măng, dung dịch đệm và dung dịch ép 102 6.4. Tính toán trám xi măng cho các cột ống chống 103 6.4.1. Phương pháp tính toán 103 6.4.2. Tính toán trám xi măng các cột ống chống. 105 6.5. Các biện pháp nâng cao chất lượng trám xi măng 108 6.6. Kiểm tra chất lượng trám xi măng 108 6.6.1. Kiểm tra chiều cao dâng vữa xi măng 108 6.6.2. Kiểm tra độ đồng đều của vành đá xi măng. 109 6.6.3. Kiểm tra độ kín giữa giếng khoan và thành hệ. 109 CHƯƠNG 7 110 KIỂM TOÁN THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN 110 7.1. Tính toán bền cho các cột chống. 110 7.1.1. Phương pháp lựa chọn ống chống. 110 7.1.2. Lựa chọn các cột ống chống. 111 7.1.3. Phương pháp kiểm toán. 113 7.1.4. Kiểm toán bền cho các cột ống chống 119 7.2. Kiểm toán bền cột cần khoan 125 7.2.1. Kiểm toán cột cần khoan trong quá trình kéo 125 7.2.2. Kiểm toán cột cần khoan trong quá trình khoan 127 CHƯƠNG 8 133 CÁC SỰ CỐ, PHỨC TẠP TRONG KHOAN VÀ CÔNG TÁC AN TOÀN LAO ĐỘNG 133 8.1. Những hiện tượng phức tạp trong công tác khoan. 133 8.1.1. Hiện tượng sập lở đất đá ở thành lỗ khoan 133 8.1.2. Hiện tượng mất dung dịch khoan. 135 8.1.3. Hiện tượng xâm nhập dầu khí từ vỉa vào giếng 135 8.2. Những sự cố thường gặp trong công tác khoan. 137 8.2.1. Hiện tượng kẹt mút bộ cần khoan. 137 8.2.2. Sự cố đứt – tuột cần khoan. 138 8.2.3. Sự cố rơi các dụng cụ xuống đáy. 140 8.2.4. Sự cố về choòng khoan. 140 8.3. Công tác an toàn lao động và vệ sinh môi trường. 141 8.3.1. Các yêu cầu và biện pháp cơ bản của kỹ thuật phòng cháy chữa cháy và an toàn lao động. 141 8.3.2. An toàn lao động khi khoan các giếng dầu và khí. 143 8.3.3. Những nhiệm vụ và biện pháp đầu tiên của đơn vị khoan khi có báo động cháy. 143 8.3.4. Vệ sinh môi trường trong khi thi công giếng khoan. 144 CHƯƠNG 9 146 TỔ CHỨC THI CÔNG VÀ TÍNH TOÁN KINH TẾ. 146 9.1. Tổ chức thi công. 146 9.2. Tổ chức ca sản xuất. 147 9.3.Lịch thi công giếng khoan. 148 9.3.1. Mục đích. 148 9.3.2. Cơ sở lập lịch thi công giếng khoan. 148 9.3.3. Tính toán và lập lịch thi công giếng khoan N0704A 148 9.4. Tính toán giá thành thi công giếng khoanN0704A. 150 9.4.1. Chi phí nguyên vật liệu. 151 9.4.2. Chi phí công nhân. 151 9.4.3. Chi phí dịch vụ. 151 9.4.4. Giá thành 1m khoan. 152 KẾT LUẬN 153 TÀI LIỆU THAM KHẢO 154

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay nước ta, công tác thăm dò và khai thác dầu khí đang phát triểnnhanh chóng và trở thành mũi nhọn trong nền kinh tế quốc dân, đóng góp mộtkhoản không nhỏ vào ngân sách nhà nước

Ngành công nghiệp dầu khí là ngành công nghiệp hiện đại, có tính chuyênmôn hóa cao nên đòi hỏi đội ngũ cán bộ có trình độ khoa học, kỹ thuật và trình

độ chuyên môn hóa cao Do công nghệ khoan và khai thác dầu khí đều là côngnghệ nhập từ nước ngoài và phát triển ngày càng mạnh mẽ nên chúng ta càngphải phấn đấu làm chủ kĩ thuật công nghệ hiện đại để xây dựng một nền côngnghiệp dầu khí với một chuỗi liên hoàn từ tìm kiếm, thăm dò, khai thác cho đếnchế biến các sản phẩm dầu khí để phục vụ cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu.Một công việc quan trọng có tính quyết định trong ngành công nghiệp dầu khí làviệc thi công các giếng khoan, khoan sâu vào lòng đất Để thực hiên tốt công táckhoan cho giếng khoan dầu khí, nhất là các giếng khoan phải tiến hành chuẩnxác, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế

Trong khuôn khổ một đồ án tốt nghiệp chuyên ngành khoan khai thác dầukhí,em xin trình bày đề tài: “Thiết kế thi công giếng khoan khai thác dầu khí

N0704A Mỏ Bạch Hổ”

Với kiến thức chuyên môn còn nhiều hạn chế cũng như thời gian tiếp xúcvới công tác ngoài thực địa không nhiều nên bản đồ án này chắc chắn còn nhiềuthiếu sót.Rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô

Em xin bầy tỏ lòng cảm ơn đến các thầy giáo trong bộ môn Khoan KhaiThác, đặc biệt là thầy PGS.TS Cao Ngọc Lâm đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành

CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ - ĐỊA CHẤT VÙNG MỎ BẠCH HỔ

thành phố Vũng Tàu bao gồm: xí nghiệp khoan biển, xí ngh iệp khai thác,

xí nghiệp dịch vụ kĩ thuật, xí nghiệp vận tải biển, viện dầu khí

1.1.2 Đặc điểm khí hậu

Khí hậu của mỏ mang tính chất nhiệt đới gió mùa có hai mùa khô vàmùa mưa rõ rệt Mùa khô kéo dài từ tháng 11 tới tháng 3 năm sau Giaiđoạn này chủ yếu là gió mùa Đông Bắc với sức gió cấp 5, cấp 6, tháng 12đến cấp 7, cấp 8 khi đó sóng biển có thể đạt tới 8m Mùa này lượng mưa rấtnhỏ, trung bình tháng không quá 1mm, độ ẩm không khí đạt 65%, nhiệt độban ngày từ 24–30ºC về chiều và đêm xuống còn 22–24ºC Thời kì chuyểngiao mùa (tháng 4, 5) gió mùa chuyển hướng Tây Nam, lúc này độ ẩmkhông khí tăng lên đáng kể đạt tới 85% và nhiệt độ trong ngày cân bằnghơn, ngày đêm dao động từ 26–30ºC Mùa mưa kéo dài từ tháng 6 tới tháng

10 Giai đoạn này gió mùa Đông Nam hoạt động mạnh, nhiệt độ không khí

từ 26–32ºC, lượng mưa tăng lên đạt 260mm–270mm, độ ẩm không khítrung bình là 87–89% Đây là mùa hoạt động của bão biển, 7/10 cơn bãotrong năm tập trung vào thời gian này Khi có bão vận tốc gió có thể đạt tới20–40m/s, có khi đạt tới 60m/s và song biển có thể đạt trên dưới 10m

Tại mỏ mực nước biển thay đổi trong khoảng trên dưới 50m và có dòngchảy qua Dòng biển phụ thuộc vào gió mùa và chế độ thuỷ chiều: lưu tốc từ 82– 87m/s ở độ sâu 20m và giảm tới 25m/s ở đáy biển Chế độ thuỷ nhiệt trong cảvùng thềm lục địa thay đổi theo mùa và theo độ sâu, trung bình từ 24,9–29,6ºC,

độ mặn nước biển từ 33–35g/l

Việc thi công giếng khoan ở ngoài biển với độ sâu mực nước biển trên dưới50m là hết sức phức tạp, điều kiện thời tiết khí hậu cũng hay thay đổi nên ảnhhưởng lớn tới qua trình thi công đặc biệt là ảnh hưởng của chế độ chảy của dòngbiển phụ, chế độ thuỷ chiều, song và gió biển Đặc biệt là khi có bão gây cản trởrất nhiều cho công tác khoan, vận chuyển tiếp cận của tàu và máy bay, liên lạcgiữa giàn khoan và đất liền Tuy nhiên, cũng có mặt thuận lợi là: thời tiết tương

đối tốt không khác nhiệt, biển có độ sâu tương đối nên thuận tiện cho việc vậnchuyển bằng đường biển, đặc biệt là vận chuyển những trang thiết bị cồng kềnhtải trọng lớn.

1.1.3 Đặc điểm kinh tế xã hội

1.1.3.1 Giao thông

Đường quốc lộ 51A dài 130km nối Vũng Tàu với TP Hồ Chí Minh, đườngthủy dài 80 km nối cảng Vũng Tàu với cảng Sài Gòn Cảng Vũng Tàu đủ sứcchứa các tàu của Vietsovpetro và các nước khác với tải trọng lớn, rất thuận lợicho việc vận chuyển phục vụ cho ngành công nghiệp dầu khí và các ngành kinh

tế khác Sân bay Vũng Tàu có thể tiếp nhận nhiều loại máy bay như AN - 25, AN

- 26 và các loại máy bay MI - 8, SU Hiện nay sân bay Vũng Tàu có cầu hàngkhông quốc tế Singapore và đang được cải tạo nâng cấp thành một phi cảngquốc tế thực sự Chính sân bay là đầu mối giao thông quan trọng phục vụ chuyênchở người và hàng hóa nhẹ, phục vụ cho các giàn khoan ngoài biển và các côngviệc liên quan đến dịch vụ tìm kiếm ngoài khơi tại vùng biển phía Nam

1.1.3.2 Điện năng

Nguồn năng lượng phục vụ cho công trình và sinh hoạt ở trên bờ được lấy

từ đường dây 36kW chạy từ TP Hồ Chí Minh và nhà máy phát điện Diezel của

TP Vũng Tàu Nguồn năng lượng cung cấp cho các giàn khoan được lấy từ cácnhà máy phát điện trên giàn

1.1.3.3 Dân cư

Dân số của tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu vào khoảng hơn 800 ngàn người, trong

đó 1/3 dân số sống bằng nghề đánh bắt hải sản, 1/4 dân số sống bằng nghề làmruộng và nương rẫy, còn lại là dân sống ở thành phố, nhiều người có trình độ họcvấn cao và tinh thần lao động cần cù sáng tạo, đó là nguồn nhân lực dồi dào phục

vụ cho các ngành kinh tế mũi nhọn của tỉnh

1.1.3.4 Xã hội

Thành phố Vũng Tàu thuộc tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, sau ngày miền Namhoàn toàn giải phóng, Vũng Tàu cùng cả nước bước vào một thời kì xây dựng

mới Cùng với hoạt động đánh bắt hải sản, hoạt động khoan khai thác dầu khícủa XNLD Vietsovpetro đã góp phần làm cho vùng đất ngày càng phát triển.

Từ những năm 1980 đến nay, ngành công nghiệp dầu khí đã trở thành nềnkinh tế mũi nhọn của cả nước hiện nay cơ sở hạ tầng, vật chất kĩ thuật của thànhphố không ngừng được đầu tư phát triển Vũng Tàu được xác định là một trọngđiểm phía Nam với vùng tam giác trọng điểm TP Hồ Chí Minh – Biên Hòa –Vũng Tàu, với tốc độ phát triển kinh tế tương đối cao, ngành công nghệ thông tin

ở Vũng Tàu phát triển tương đối nhanh đáp ứng mọi nhu cầu thông tin liên lạccủa thành phố Việc thông tin liên lạc giữa đất liền và các trạm ngoài khơi đượcthực hiện qua hệ thống vô tuyến bao gồm :

− Hệ thống tổng đài vô tuyến riêng SSV2*100W

− Hệ thống tổng đài thông tin trên biển SSV2*100W

− Hệ thống vô tuyến sóng ngắn HVF2*25W

Mạng di động được phủ trên 93% diện tích toàn tỉnh

Có thể nói địa lý kinh tế xã hội Vũng Tàu là cơ sở tốt cho việc phát triển cácdịch vụ tìm kiếm, thăm dò và khai thác các mỏ khí ở ngoài khơi Nhưng trongđiều kiện đó cũng phải khắc phục không ít khó khăn do mỏ nằm xa đất liền vàyếu tố khí hậu thời tiết gây ra

1.2 Cấu tạo địa chất vùng mỏ

1.2.1 Đặc điểm địa tầng – thạch học

Theo trình tự nghiên cứu bắt đầu từ các phương pháp đo địa vật lý,chủ yếu

là đo địa chấn, các phép đo địa vật lý trong lỗ khoan, sau đó đến các phươngpháp phân tích lấy mẫu đất đá thu được, người ta xác định được khá rõ ràng cácthành hệ của mỏ Bạch Hổ Đó là các thành hệ thuộc hệ Đệ tứ, Neogen vàPaleogen phủ trên móng kết tinh Jura - Kretta có tuổi thọ tuyệt đối từ 97 - 108,4triệu năm Từ trên xuống, cột địa tầng tổng hợp của mỏ được xác định như sau:

1.2.1.1 Trầm tích Neogen và Đệ Tứ :

• Trầm tích Plioxen-Pleixtoxen ( điệp Biển Đông ):

Điệp này được thành tạo chủ yếu từ cát và cát dăm, độ gắn kết kém, thànhphần chính là thạch anh,Glaukonite và các tàn tích thực vật.Từ 20 - 25% mặt cắt

là các vỉa kẹp Montmoriolonite, đôi khi gặp những vỉa sét vôi mỏng Đất đá này

thành tạo trong điều kiện biển nông , độ muối trung bình và chịu ảnh hưởng củacác dòng chảy , nguồn vật liệu chính là các đá Macma axit.Bề dày điệp này daođộng từ 550m - 654m.

Dưới điệp Biển Đông là các trầm tích của thống Mioxen thuộc hệ Neogen.Thốngnày được chia ra ba phụ thống :

− Phụ thống Mioxen trên (điệp Đồng Nai):

Đất đá điệp này chủ yếu là cát dăm và cát với độ mài mòn trung bình từ trungbình đến tốt Thành phần Thạch anh chiếm từ 20 - 90% còn lại là Fenspat và cácthành phần khác như đá Macma , phiến cát vỏ sò… Độ kết hầu như không cónhưng cũng gặp những vỉa sét và két dày đến 20m và những vỉa cuội mỏng Chiềudày điệp này tăng dần từ giữa ( 538m ) sang hai cánh( 619m ), áp suất vỡ vỉa GR

= 0,015 Mpa/m

• Phụ thống Mioxen giữa (điệp Côn sơn):

Phần lớn đất đá của điệp này được tạo từ cát,cát dăm và bột kết.Phần còn lại

là các vỉa sét, sét vôi mỏng và đá vôi Đây là những đất đá lục nguyên dạng bởrời màu xám vàng và xám xanh, kích thước hạt từ 0,1 - 10mm, thành phần chính

là Thạch anh( hơn 80% ), Fenspat và các đá phun trào có màu loang lổ, bở rời,mềm dẻo, thành phần chính là Montmoriolonite Bề mặt của điệp từ 810 - 950m

GR = 0,015 Mpa/m

• Phụ thống Mioxen dưới (điệp Bạch Hổ):

Đất đá của điệp này nằm bất chỉnh hợp góc, thành tạo Oligoxen trên.Gồmchủ yếu là những tập sét dày và nững vỉa cát,bột mỏng nằm xen kẽ nhau.Sét cómàu tối nâu loang lổ xám,thường là mềm và phân lớp

Thành phần của sét gồm có Kaolinit,Montmoriolonite,thuỷ Mica và các khoángvật Carbonate,hàm lượng xi măng từ 3 - 35%,cấu trúc xi măng lấp đầy hoặc tiếpxúc.Mảnh vụn là các khoáng vật như Thạch anh,Fenspat với khối lượng tươngđương nhau.Ngoài ra còn có các loại khác, như Granite, Phiến cát… Điệp nàychứa các tầng dầu công nghiệp 22,23,24,25 Chiều dày tăng từ vòm ( 600m ) đến

2 cánh ( 1270m )

1.2.1.2 Trầm tích Paleogen–kỷ kainozoi :

Thành tạo của hệ thống Oligoxen thuộc hệ Paleogen được chia làm hai phụthống:

• Thống Oligoxen trên (điệp Trà Tân):

Các đất đá trầm tích này bao trùm toàn bộ diện tích mỏ Phần trên là cáctập sét màu đen rất dày (tới 266m) Phần dưới là cát kết, sét kết và bột kết nằmxen kẽ Điệp này chứa tầng dầu công nghiệp 1,2,3,4,5 với GR = 0,0165 – 0,0170Mpa/m

Sự phân chia có thể thực hiện sâu hơn tại hàng loạt các giếng khoan, trong

đó điệp Trà Tân được chia làm 3 phụ điệp: dưới, trên và giữa Ở đây có sự thayđổi hướng đá mạnh, trong thời kì hình thành trầm tích này có thể có hoạt độngcủa núi lửa ở phần trung tâm và cuối phía bắc của vỉa hiện tại, do có sự gặp nhaucác đá phun trào trong một số giếng khoan Ngoài ra còn gặp các trầm tích thansét kết màu đen, xám tối đến nâu bị ép nén, khi vỡ có mặt trượt Khoáng vậtchính là Kaolinit (56%), Thuỷ Mica (12%), các thành phần khác - Clorite,Xiderite, Montmoriolonite (32%) Cát và bột kết có màu sáng dạng khối rắnchắc, tới 80,9% là thành phần hạt gồm: Thạch anh, Fenspat và các thành phầnvụn của các loại đất đá khác như: Kaolinite, Cacbonate, sét vôi Chiều dày từ176-1034m, giảm ở phần vòm và đột ngột tăng mạnh ở phần sườn

• Thống Oligoxen dưới (điệp Trà Cú):

Thành tạo này có tại vòm Bắc và rìa Nam của mỏ Gồm chủ yếu là sétkết(60-70% mặt cắt), có màu từ đen đến xám tối và nâu, bị ép mạnh, giòn, mảnhvụn vỡ sắc cạnh có mặt trượt dạng khối hoặc phân lớp Thành phần gồm: ThuỷMica, Kaolinite, Clorite, Xiderite Phần còn lại của mặt cắt là cát kết, bột kết,nằm xen kẽ có sét màu sáng, thành phần chính là Arkor, xi măng Kaolinite, thuỷMica và sét vôi Đá được thành tạo trong điều kiện biển nông, ven bờ hoặc sông

hồ Thành phần vụn gồm thạch anh, Fenspat, Granite, đá phun trào và đá biếnchất Ở đây gặp 5 tầng dầu công nghiệp 6,7,8,9,10 với GR = 0,016 – 0,018Mpa/m

• Các đá cơ sở (vỏ phong hoá):

Đây là nền cơ sở cho các tập đá Oligoxen dưới phát triển trên mặt móng.

Nó được thành tạo trong điều kiện lục địa bởi sự phá huỷ cơ học của địa hình Đánày nằm trực tiếp trên móng do sự tái trầm tích của mảnh vụn của đá móng cókích thước khác nhau,tập cơ sở phát triển không đều, có nhiều tạo vị trí lún chìmcủa móng và hoàn toàn vắng mặt ở phần vòm

Thành phần gồm: Cuội cát kết hạt thô, đôi khi gặp đá phun trào.Giữa tập

cơ sở và đá móng không có tầng chắn nên chúng tạo thành một đối tượng đồngnhất Chiều dày của điệp Oligoxen dưới và của các tập cơ sở thay đổi từ 214 –412m và trong đó tập cơ sở từ 0 - 174m

1.2.1.3 Đá móng kết tinh trước Kainozoi :

Đá móng trước Kainozoi không đồng nhất mà có sự khác nhau về thànhphần thạch học, hoá học và tuổi Granitoit gồm có các đá : Granit và Granodiorittrong đó Granit có màu xám, xám phớt hồng dạng khối hạt trung

Thành phần khoáng vật chủ yếu là thạch anh (10 – 30%), Fenspat (50 –80%), Mica và Amphibol (từ hiếm tới 8,9%) và các khoáng vật phụ khác

Tuổi của đá móng là Jura muộn và Kreta sớm (tuổi tuyệt đối là từ 108 - 178 triệunăm) Đá móng có bề dày phân bố không đều và không liên tục trên các địa hình

Bề dày lớp phong hoá từ 10 – 20m có nơi có thể lên tới 40m

Kết quả phân tích không gian rỗng trong đá móng cho thấy độ rỗng trong

đá phân bố không đều, trung bình từ 3- 5% Quy luật phân bố độ rỗng rất phứctạp Hiện nay đá móng là nơi cung cấp dầu thô rất quan trọng của mỏ Bạch Hổ(chiếm 1/2 sản lượng) trong đó đá móng nứt nẻ là nơi chứa dầu thô của mỏ Bạch

Hổ

Để giải thích cho sự hiện diện chữ lượng lớn dầu thô trong đá móng kếttinh người ta đã tiến hành nghiên cứu và đưa ra kết luận cho sự hình thành khônggian rỗng chứa dầu trong đá móng Granitoit mỏ Bạch Hổ do tác động đồng thờicác yếu tố địa chất khác nhau,cơ bản là các yếu tố sau :

− Phần trên của Bathoit Granitoit có dấu hiệu rõ ràng của sự phong hoá.Biểu hiện bằng các khoáng vật kém bền Felfat, Mica, Fenspat bị biến đổixilixit hoá thành Kaolinite Chính sự di chuyển vật chất và sự hình thành

khoáng vật mới trong quá trình phong hoá đá đã làm tăng thể tích lỗ hổngtrong đất đá móng.

− Tính colector của đá móng trong quá trình kiến tạo những đứt gãy rất sâuvào móng và cả trầm tích bên trên tự tạo thành khe nứt do quá trình nguội đặccủa đá Macma

− Cuối cùng là nguyên nhân thuỷ nhiệt chính là nguồn gốc xâm nhập các yếu tốphóng xạ,vì thế mà có sự tăng trội phóng xạ

Bảng 1.1: Sơ lược cột địa tầng vùng mỏ Bạch Hổ

Plioxen( N2) –

Trên (N13) Đồng

Nai 600 –650Giữa

(N12)

CônSơn 800 – 900Dưới

(N11)

Bạch

Hổ 600 – 700Plaleogen

(P)

Oligoxen(P3)

P32 Trà Tân 50 – 1400P31 Trà Cú 0 – 1200

1.2.2 Đặc điểm các tầng sản phẩm dầu khí của mỏ Bạch Hổ

Dầu khí mỏ Bạch Hổ được sinh ra từ tầng Oligoxen, vì đá mẹ Oligoxengiàu vật chất hữu cơ và đã bước vào giai đoạn tạo dầu Còn tầng Mioxen hạ thì

đá mẹ có hàm lượng vật chất hữu cơ trung bình và chưa bước vào giai đoạn tạodầu, vì thế dầu cung cấp cho các tầng Mioxen hạ không lớn Còn ở tầng móng,dầu được chứa trong các dứt gãy và hang hốc khi dầu từ tầng Oligoxen vàMioxen di chuyển xuống

Trong mặt cắt mỏ Bạch hổ, từ trên xuống dưới ta bắt gặp các phức hệ chứa dầukhí sau:

Phức hệ Trà Tân là các điệp cát thấm hạt nhỏ và trung bình, phân bố rộng

ở cánh phía Bắc của cấu tạo Nhiều vỉa cát của phức hệ này bị vát nhọn hoặc códạng thấu kính, độ thấm kém Phức hệ có các tầng sản phẩm 1, 2, 3, 4 và 5, cholưu lượng thay đổi từ 0,8 – 110,5m3/ngđ Đặc trưng của phức hệ là dị thườnggradien áp suất vỉa cao, có thể lên đến 0,172at/m

Phức hệ Trà Cú là các vỉa cát có độ hạt trung bình, đôi chỗ ở cánh Bắc có chứanứt nẻ, chứa các tầng sản phẩm 6, 7, 8, 9 và 10 Lưu lượng thu được từ 180,4 –337m3/ngđ

Phức hệ móng kết tinh là Granitoid bị phong hóa và nứt nẻ mạnh, độ hanghốc lớn, gặp trong rất nhiều giếng khoan ở vòm Bắc và vòm Trung Tâm Lưulượng lớn nhất ở phần đỉnh của vòm Trung Tâm có thể đạt tới 700m3/ngđ, cònphần sụt lún của móng lưu lượng thấp, chỉ đạt 4m3/ngđ

1.2.3 Đặc điểm kiến tạo mỏ Bạch Hổ:

Mỏ Bạch Hổ là một nếp lồi lớn có 3 vòm nhỏ ,kéo dài theo phương kinhtuyến Nó bị phức tạp bởi hệ thống các đứt gãy phá huỷ có biên độ và độ kéo dàigiảm dần về phía trên mặt cắt và thường xảy ra ở tầng Mioxen và Oligoxen Cấu tạo của mỏ Bạch Hổ là một cấu tạo bất đối xứng, đặc biệt là ở phần vòm.Góc dốc vỉa tăng dần từ 8 – 280 ở cánh Tây và ở cánh Đông là 6 – 210 Trục nếpuốn ở phần kề của vòm và dốc dần về phía Bắc với một góc dốc là 4 –60, đi ra xatăng lên 4 – 90, với mức độ nghiêng của đá là 50 – 200m/km.Hướng phá huỷkiến tạo chủ yếu là hai hướng kinh tuyến và đường chéo

Các đứt gãy lớn là: Đứt gãy kinh tuyến số I và II có hình dạng phức tạp,kéo dài trong phạm vi vòm Trung tâm và vòm Bắc Biên độ cực đại có thể đạt tới900m ở móng và theo chiều ngang của Trung tâm Độ nghiêng cực đại bề mặtđứt gãy khoảng 600.Các lớp đứt gãy chính là :

Đứt gãy số 1: Chạy theo hướng kinh tuyến ở cánh phía Tây lên vòm Bắc thì quay

theo hướng Đông Bắc, độ dịch chuyển ngang ở phía Nam khoảng 500m,vòmTrung tâm khoảng 400m, vòm Bắc khoảng 260m, độ nghiêng của mặt trượtkhoảng 60º và kéo dài trong phạm vi vòm Bắc là hai đứt gãy thuận gần như songsong,với biên độ từ 100 – 200m

Đứt gãy số 2: Chạy dọc theo sườn Đông của vòm Trung tâm ở phía Bắc quay

theo hướng Đông Bắc, độ dịch chuyển ngang tới 900m,góc nghiêng gần 60º Ngoài ra còn rất nhiều đứt gãy nhỏ phát triển trong phạm vi từng vòm với biên

độ 4 độ dịch chuyển ngang từ vài chục tới 200m, dài từ 1 – 2 km theo hướngchéo Sự lượn sóng của các nếp uốn và các đứt gãy chéo đã phá huỷ khối nângthành hàng loạt các đơn vị cấu trúc kiến tạo như sau:

1.2.3.1 Vòm Trung tâm:

Là phần cao nhất của cấu tạo, đó là những mõm địa luỹ lớn của phầnmóng Trên cơ sở hiện nay nó được nâng cao hơn so với vòm Bắc và vòm Namtương ứng của vòm móng là 300 – 500m Phía Bắc được ngăn cách bởi đứt gãythuận số IX, có phương kinh tuyến và hướng đổ bề mặt quay về phía Bắc PhíaNam được giới hạn bởi đứt gãy số IV có phương vĩ tuyến và hướng đổ bề mặt vềNam Các phá huỷ chéo VI, VII, VII, II làm cho cánh Đông của vòm bị phá huỷthành một loạt khối hình bậc thang lún ở phía Nam Biên độ phá huỷ tăng dần, ởphía Đông đạt tới 900m và tắt hẳn ở vòm

1.2.3.2 Vòm Bắc:

Là phần phức tạp nhất của khối nâng Nếp uốn địa phương được thể hiệnbởi đứt gãy thuận số I có phương kinh tuyến và các nhánh của nó Hệ thống nàychia vòm ra thành 2 cấu trúc riêng biệt Ở phía Tây nếp uốn có dạng lưỡi trai tiếpnối với phần lún chìm của cấu tạo Cánh Đông và vòm của nếp uốn bị chia cắtthành nhiều khối bởi một loạt đứt gãy thuận: VI, VII, VIII có phương chéo đổ vềphía Đông Nam tạo thành dạng địa hào, dạng bậc thang, trong đó mỗi khối phíaNam thấp hơn khối phía Bắc kế cận Theo mặt móng, bẫy cấu tạo của vòm Bắcđược khép kín bởi đường đồng mức 4200m Lát cắt Oligoxen - Đệ Tứ được cấutạo đặc trưng của bề dày trầm tích

1.2.3.3 Vòm Nam:

Đây là phần lún chìm sâu nhất của cấu tạo phía Bắc được giới hạn bởi đứtgãy thuận vĩ tuyến số IV Các phía khác được giới hạn bởi đường đồng mức4250m theo mặt móng.Phần nghiêng xoay của cấu tạo được phân chia ra thànhhàng loạt các khối riêng biệt bởi hệ thống đứt gãy thuận.Như vậy hệ thống đứtgãy mỏ Bạch Hổ đã thể hiện khá rõ trên mặt móng và Oligoxen dưới.Số lượng

đứt gãy có biên độ và mức độ liên tục của chúng giảm dần lên trên và hầu nhưmất đi ở Mioxen thượng.

Với đặc điểm cấu tạo như trên,cùng với đặc điểm địa tầng của mỏ Bạch Hổ

ta có thể chia cấu tạo mỏ Bạch Hổ thành hai tầng cấu trúc chính như sau:

+ Tầng cấu trúc trước Đệ tam:

Tầng này được thành tạo bởi các đá biến chất, phun trào và các đá xâmnhập có tuổi khác nhau, về mặt hình thái tầng cấu trúc này khá phức tạp Trải quanhiều giai đoạn kiến tạo hoạt hóa macma vào cuối Mezozoi gây ra biến vị Tầngnày được thành tạo bởi các đá biến chất, phun trào và các đá xâm nhập có tuổikhác nhau, về mặt hình thái tầng cấu trúc này khá phức tạp.nhiều giai đoạn kiếntạo hoạt hóa macma vào cuối Mezozoi gây ra biến vị mạnh, bị nhiều đứt gãy vớibiên độ phá hủy lớn, đồng thời cũng bị nhiều pha Granitoid xâm nhập

+ Tầng cấu trúc hai:

Gồm tất cả các đá tuổi Kainozoi và được chia ra làm 3 phụ tầng cấu trúc.Các phụ tầng cấu trúc được phân biệt nhau bởi biến dạng cấu trúc, phạm vi phân

bố, sự bất chỉnh hợp (theo tài liệu địa chấn hoặc tài liệu giếng khoan)

Phụ tầng cấu trúc thứ nhất bao gồm các trầm tích tuổi Oligoxen, phân biệtvới tầng cấu trúc dưới bằng bất chỉnh hợp nằm trên móng phong hóa bào mònmạnh và với phụ tầng cấu trúc trên bằng bất chỉnh hợp Oligoxen-Mioxen Phụtầng này được tạo bởi hai tầng trầm tích, tập trầm tích dưới có tuổi Oligoxentương đương với điệp Trà Cú Trên tập trầm tích dưới cùng là tập trầm tích tươngđương với điệp Trà Tân, chủ yếu là sét tích tụ trong điều kiện sông hồ châu thổ

Phụ tầng cấu trúc thứ hai bao gồm trầm tích của các hệ tầng Bạch Hổ, CônSơn, Đồng Nai có tuổi Mioxen So với phụ tầng thứ nhất, phụ tầng này có sựbiến dạng mạnh hơn, đứt gãy chỉ tồn tại ở phần dưới càng lên trên càng mất dầncho đến mất hẳn ở tầng trên cùng

Phụ tầng cấu trúc thứ ba gồm trầm tích của hệ tầng biển Đông có tuổiOligoxen đến hiện tại, có cấu trúc đơn giản phân lớp đơn điệu hầu như nằmngang

Qua sự so sánh các phụ tầng cấu trúc cho thấy không có sự hài hòa,sự tiếpnối tuần tự của các tầng cấu trúc Giữa các phụ tầng luôn có sự thay đổi cấu trúc

do điều kiện trầm tích tuổi tạo thành.Điều này cho thấy sự phong phú đa dạng vàphức tạp của kiến trúc mỏ Bạch Hổ.

1.2.4 Các điều kiện địa chất có ảnh hưởng đến công tác khoan:

Như đã trình bày ở các phần trước, điều kiện địa chất của mỏ Bạch Hổ làrất phức tạp và gây nhiều khó khăn cho công tác khoan như :

− Đất đá mềm, bở rời từ tầng Mioxen trung (Điệp Côn Sơn) trở lên có thể gâysập lở thành giếng khoan,dễ gây kẹt bộ dụng cụ khoan và có thể mất nhẹdung dịch trong quá trình khoan

− Các đất đá trầm tích nhiều sét trong tầngMioxen dưới và tầng Oligoxen có thểgây bó hẹp thành giếng khoan do sự trương nở của sét

− Dị thường áp suất cao không đồng đều (gradien áp suất vỉa thay đổi từ 0,08 ÷0,152 at) trong tầng Oligoxen có thể gây Dầu –Khí – Nước xâm nhập,sập lởthành giếng,kẹt nặng bộ dụng cụ khoan có thể phải tháo cần, và những phứctạp đáng kể khác

− Sự hạ thấp đột ngột Gradien áp vỉa tại ranh giới giữa hai tầng Oligoxen trên

và tại ranh giới tầng móng rất dễ kẹt và khó xác định chiều sâu ống chống

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ PROFILE GIẾNG KHOAN VÀ CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN 2.1 Lựa chọn và tính toán Profile giếng khoan.

2.1.1 Mục đích, yêu cầu tính toán profile giếng khoan.

Do yêu cầu công tác khoan trên biển mỗi giàn cố định có 16-18 giếng Vìvậy để đảm bảo hiệu quả kinh tế cao, hệ số thu hồi cao và các giếng khoan khôngtrùng nhau khi khoan thì ta phải chọn dạng Profile của giếng khoan được thiết kếphải phù hợp với điều kiện trên giàn Để đạt được mục đích mà chúng ta đề raProfile phù hợp của giếng khoan phải đảm bảo các yêu cầu sau:

− Giảm tối đa chi phí về thời gian thi công, về thiết kế trong quá trìnhkhoan

− Đạt độ sâu, khoảng dich đáy để tiếp cận tầng sản phẩm theo yêu cầu

− Thân giếng khoan phải đảm bảo khoan nhanh, chất lượng và độ cong ítnhất

2.1.2 Cơ sở để chọn loại Profile giếng khoan.

Việc lựa chọn dạng Profile giếng khoan thì ta phải dựa vào rất nhiều yếu

tố nhưng thông thường người ta chủ yếu dựa vào các yếu tố sau:

a. Cột địa tầng : cột địa tầng đã được thể hiện đầy đủ ở trên đây Cột địa tầng cũng

đã thể hiện được đầy đủ các yếu tố địa chất của giếng khoan mà chúng ta đangthi công

b. Chiều sâu của giếng khoan: chiều sâu của giếng khoan lớn là 4530m

c. Khoảng dời đáy: là khoảng cách tính theo phương nằm ngang từ miệnggiếng tới đáy giếng khoan khi chiếu Profile giếng lên mặt phẳng nằm ngang Ởđây khoảng dời của đáy giếng khoan đang thi công là 1500m

d. Các dạng Profile giếng khoan dầu khí hiện nay:

Trong công tác khoan dầu khí hiện nay thường dung 5 dạng Profile cơ bảnsau:

+ Dạng quỹ đạo tiếp tuyến :

Dạng quỹ đạo đảm bảo khoảng lệch ngang cực đại của thân giếng so vớiphương thẳng đứng trong trường hợp góc nghiêng của thân giếng nhỏ nhất Dạngquỹ đạo này được sử dụng cho các giếng khoan xiên định hướng với khoảng lệch

đáy giếng lớn so với phương thẳng đứng, cũng như khi khoan nhóm giếng cóchiều sâu cắt xiên lớn Dạng quỹ đạo sử dụng có hiệu quả khi bộ khoan đáy làmviệc ổn định ở các đoạn xiên của quỹ đạo.

Cấu trúc bao gồm: đoạn thẳng đứng phia trên , đoạn tạo góc nghiêng vàđoạn ổn định góc nghiêng

Cấu trúc bao gồm: đoạn thẳng đứng phía trên, đoạn tạo góc nghiêng, đoạn ổnđịnh góc và đoạn cắt góc lần hai

Hình 2.1b Dạng quỹ đạo hình chữ J

+ Dạng quỹ đạo chữ S-5 đoạn : Dạng quỹ đạo bao gồm : đoạn thẳng đứng phía

trên, đoạn tạo góc nghiêng, đoạn ổn định góc nghiêng, đoạn giảm góc nghiêngvới cường độ lệch nhỏ, đoạn thẳng đứng phía dưới

Hình 2.1c Dạng quỹ đạo chữ S - 5 đoạn

+ Dạng quỹ đạo hình chữ S- 4 đoạn : Dạng quỹ đạo bao gồm : đoạn thẳng

đứng phía trên, đoạn tạo góc nghiêng, đoạn ổn định góc nghiêng, đoạn giảm gócnghiêng với cường độ lệch nhỏ

Hình 2.1d Dạng quỹ đạo hình chữ S - 4 đoạn

+ Dạng quỹ đạo hình chữ S-3 đoạn : Dạng quỹ đạo bao gồm: đoạn thẳng đứng

phía trên, đoạn tạo góc nghiêng, đoạn giảm góc nghiêng với cường độ lệch nhỏ

Hình 2.1e Dạng quỹ đạo hình chữ S - 3 đoạn 0

Từ những phân tích trên đây ta có thể thấy lựa chọn Profile giếng khoandạng chữ S-5 đoạn là phù hợp nhất và có thể đáp ứng được các điều kiện trên.Dạng profile giếng này được chia làm 5 đoạn như sau:

− Đoạn thẳng đứng ban đầu

− Đoạn tăng góc nghiêng

− Đoạn ổn định góc nghiêng

− Đoạn giảm góc nghiêng

− Đoạn thẳng đứng đi vào vỉa

2.1.3 Tính toán Profile giếng khoan.

Các thông số

− Chiều sấu thiết kế giếng khoan: H0 = 4540m

− Khoảng dịch đáy S = 1500m

− Khoảng thẳng đứng phía trên H1 = 550m

− Khoảng thẳng đứng đi vào vỉa H5 = 470m

− Theo dạng profile đã chọn thì đoạn cuối khoan thẳng vào vỉa là đoạn thẳngđứng vì vậy góc mở vỉa sản phẩm φ = 00

− Theo như khả năng cung ứng thiết bị tạo góc nghiêng của xí nghiệp liêndoanh gồm có 60, 40, 20, và theo kinh nghiệm khoan trong khu vực sử dụng bộdụng cụ khoan tạo góc nghiêng 60/100m vì vậy chọn i2 = 60/100m

− Và bộ khoan cụ dùng để giảm góc nghiêng, theo như điều kiện thiết bị hiện

có của xí nghiệp ta chọn bộ giảm góc 40/100m, vì vậy chọn cường độ giảmgóc nghiêng i4 = 20/100m

Tính bán kính cong đoạn tăng góc nghiêng và giảm góc nghiêng áp dụngcông thức 2.1:

R= 57,32Thay số vào ta có:

R2 = 57,32 x 100/6 = 955 (m)

R4 = 57,32 x 100/2 = 2866 (m)

Góc nghiêng cực đại của giếng được xác định theo công thức sau:

= 1max = 2max = arcsin (2.2)

Với :

R0 = R2+ R4 = 3821 (m)

Bảng 2.1: Thông số của profile giếng khoan

Tên đoạn Chiều dài các

đoạn(m)

Chiều sâu theothân giếng (m)

Khoảng dịchđáy (m)

Hình 2.3 Profile giếng khoan N 0 704A mỏ Bạch Hổ 2.2 Lựa chọn, tính toán cấu trúc của giếng khoan.

2.2.1 Cơ sở chọn cấu trúc giếng khoan.

Các yếu tố xác định cấu trúc giếng khoan gồm có: địa chất, công nghệ, kỹthuật và kinh tế

a Yếu tố địa chất

Tài liệu chính phải dựa vào để lựa chọn cấu trúc giếng khoan là tài liệunghiên cứu địa chất, cột địa tầng và đặc điểm khoan trong vùng đó Ngoài ra cầnphải biết vị trí các tầng nham thạch cần khoan qua, áp suất và các chất lưu chứatrong đó, những tầng có khả năng gây khó khăn phức tạp trong thi công Điềukiện địa chất được coi là yếu tố cơ bản nhất để lựa chọn cấu trúc các cột ốngchống, số lượng các cột ống chống, chiều sâu thả, chiều sâu trám xi măng Cộtống chống có nhiệm vụ đóng các tầng có thể gây khó khăn phức tạp trong quátrình khoan

Trước khi quyết định thả một cột ống chống cần phải phân tích tất cả cáckhả năng kỹ thuật, quy trình công nghệ nhất là khả năng xử lý bằng dung dịchkhoan để tiếp tục khoan mà không cần ống chống

Bên cạnh việc phân tích tính chất cơ lý, độ ổn định của đất đá thành lỗkhoan người ta còn phải quan tâm tới áp suất của vỉa (Pv) và áp suất nứtvỉa(Pn) để lựa chọn dung dịch khoan phù hợp không gây sập nở thành giếng,gây phun hoặc mất nước rửa Có ý nghĩa là đảm bảo bất đẳng thức sau: Pv<Ptt< Pn

Suy ra : γd =

Trong đó H: chiều sâu giếng khoan (m)

γd: trọng lượng riêng của dung dịch (g/cm3)

Pv ,Ptt, Pn: áp suất vỡ vỉa, áp suất thủy tĩnh, áp suất nứt vỉa (atm).Khi lựa chọn cấu trúc giếng khoan ta phải dựa vào biểu đồ γv ,γd ,γn

Yếu tố này là trình độ thi công của cán bộ công nhân khoan đảm bảo cho thời gian thi công là ngắn nhất có thể.

2.2.2 Lựa chọn cấu trúc giếng.

Để định hướng ban đầu cho lỗ khoan, gặp sự sập lở của đất đá và sự ônhiễm của dung dịch khoan đối với tầng nước trên mặt, tạo kênh dẫn cho dungdịch chảy vào máng, bảo vệ không cho nước biển tràn vào giếng khoan, vàkhồng cho dung dịch khoan tới xâm nhập làm sập nền khoan và móng thiết bị, vàchiều sâu của nước biển tại khu vực mỏ Rồng là :50m, chiều cao từ mặt nướcbiển lên tới sàn của giàn khoan cố định RP là 23m

Vì vậy theo kinh nghiệm khoan trước thì chọn chống ống định hướng vớichiều sâu 120m

Để ngăn không cho thành lỗ khoan phái trên sập lở, bảo vệ các tầng nướctrên mặt không bị ô nhiểm bởi dung dịch khoan Theo như profile của giếng đãchọn thì ta sẽ tiến hành cắt xiên ở độ sâu 550m do đó để đảm bảo cho công táccắt xiên được an toàn, chống các hiên tượng phức tạp có thể xảy ra, ta tiến hànhchống cột ống dẫn hướng có chiều sâu là 545m

Nhiệm vụ của ống này còn dung để lắp đặt thiết bị miệng giếng như: treođầu ống chống, lắp đặt thiết bị chống phun và một phần của thiết bị khai thác

Tầng Mioxen thượng gồm đất đá mêm kém ổn định cát xen kẽ với lớp sétmỏng, đôi chỗ lẫn với cuội, sạn kích thước nhỏ thành phần chủ yếu là thạch anh

Do vậy trong quá trình khoan theo kinh nghiệm thì thấy thường xảy ra sự cố kẹtcần khoan do lắng đọng mùn khoan (nhất là khi tốc độ cơ học khoan cao) Dovậy để tránh hiện tượng kẹt cần khoan xảy ra và chống sự sập lở của đất đá cũngnhư mất dung dich khi khoan qua tầng miosen thượng Hơn nữa theo như profilegiếng khoan đã chọn thì ta đang trong quá trình ổn định góc nghiêng Vì vậy tatiến hành chống ống ở chiều cao 1430 m hết tầng miosen thượng để có thể giữđược hướng cho giếng khoan đi đúng quỹ đạo vừa đảm bảo an toàn ít xảy ra sự

cố, có thể tiến hành giảm góc nghiêng ở chiều sâu 1066m như đã thiết kế Ốngchống này được thả đến chiều sâu 1435m

Theo như phân tích địa chất ta thấy rằng tầng oligosen thượng là tầng có

dị thường áp suất cao, trong thành phần thạch học có chứa nhiều khoáng chất sét,

vì vậy thường xảy ra sự cố kẹt bộ phận khoán do sập, lở ( do cấu trúc đá phiếnsét không bền vững dẫn đến sập), hay kẹt cần do chênh áp giữa áp suất vỉa và ápsuất cột thủy tĩnh, hơn nữa hết tầng này theo như thiết kế profile thì ta kết thúcgiai đoạn giảm góc nghiêng và tiến hành định hướng lỗ khoan sang đoạn thẳngđứng vì vậy ta phải tiến hành thay dung dịch khác không thể dùng dung dịch củatầng mioxen để khoan cho tầng oligoxen Do vậy ta hạ ống chống đến chiều sâu3545m để đảm bảo có thể thực hiện được một số yêu cầu kĩ thuật trong quá trìnhkhoan

Khi khoan chuyển từ tầng oligoxen sang tầng Móng ta thấy chúng có đặcđiểm thạch học là khác nhau, áp suất vỉa cũng khác nhau Trong tầng móng đất

đá nứt nẻ, áp suất vỉa nhỏ do vì vậy thường xảy ra hiện tượng mất dung dich Đểđảm bảo an toàn thì ta phải tiến hành chống ống và thay dung dịch có đặc tínhphù hợp với tầng này khi khoan Nếu ta vẫn sử dụng dụng cụ ở tầng trên thì sẽxảy ra hiện tượng mất dung dịch

Từ những phân tích trên ta thấy cấu trúc giếng khoan được chọn là cấutrúc 5 cột ống Trong đó có : ống định hướng, ống dẫn hướng, có hai cột ốngtrung gian và một cột ống khai thác

2.2.3 Tính toán cấu trúc giếng khoan.

Nguyên tắc tính toán cấu trúc giếng khoan là bắt đầu từ đường kính của ốngchống khai thác theo thứ tự từ dưới lên Cấu trúc được tính toán sao cho đảm

bảo quá trình khoan cũng như thả ống chống được thông suốt đến chiều sâu dựkiến.

Việc lựa chọn đường kính ống chống khai thác phải căn cứ vào:

− Thiết bị khai thác nào sẽ được sử dụng

− Lưu lượng khai thác có thể đạt bao nhiêu

− Có tính đến khả năng sâu thêm không

− Mức độ tin cậy của việc đánh giá mỏ

− Chọn đường kính choòng khoan chủ yếu dựa vào các yếu tố sau:

− Khe hở giữa mupta với thành lỗ khoan, khe hở giữa thân ống với thành lỗkhoan

− Khoảng hở giữa mupta, thân ống với thành lỗ khoan để trám xi măng đảmbảo chất lượng cách ly vỉa Sự cân nhắc lựa chọn khe hở này rất quantrọng vì chúng ảnh hưởng tới mức độ thuận lợi khi thả ống, chiều sâu tốithiểu của vành đá xi măng đảm bảo độ kín, và độ bền cơ học đủ lớn ngoàikhông gian vành xuyên giữa lỗ khoan và thành ống chống

Công thức tính đường kính choòng khoan:

Dt : Đường kính trong của ống chống (mm)

Dc: Đường kính của choòng khoan cho cột ống chống tiếp theo (mm)

(6 ÷ 8) đó là hiệu giữa đường kính trong bé nhất của cột ống chống và đườngkính choòng khoan được sử dụng trong đó

Giếng khoan N0704A được thiết kế để khai thác dầu trong tầng móng của

mỏ Bạch Hổ Do đặc điểm của tầng móng là đất đá bền vững do vậy ta để phầngiếng khoan trong tầng này là giếng thân trần Mặt khác đường kính ống nângthường hay sử dụng tại xí nghiệp hiên nay là 70, 89 Tuy nhiên một số thiết bị

khai thác được lắp vào có thể có đường kính lên tới 100 do vậy để đảm bảo antoàn ta chọn đường kính kết thúc giếng là 165,1mm vì vậy choòng khoan lựachọn ở đây có đường kính là 165,1mm.

Từ đó ta tính được đường kính ống khai thác là :

Tra bảng ta chọn đường kính ngoài của ống dẫn hướng là :

• Đoạn giếng thân trần:

Giếng khoan số N0704A được dự định khai thác dạng thân trần, đoạn mở vỉa sảnphẩm được khoan từ chiều sâu 4557 ÷ 4857m theo chiều sâu thân giếng Đoạnthân giếng này ta lựa chọn choòng khoan có đường kính 165,1 mm

Tên ống chống Đường kính ống

chống (mm)

Đường kínhchoòng khoan(mm)

Chiều sâu theothân giếng(m)

Hình 2.4 Sơ đồ cấu trúc giếng khoan N 0 704A mỏ Bạch Hổ

CHƯƠNG 3 THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN 3.1 Thiết bị khoan

3.1.1 Yêu cầu lựa chọn thiết bị khoan

Do yêu cầu của công tác khoan trên biển cũng như việc thiết kế xây dựnggiàn khoan khai thác sau này Để đảm bảo hiệu quả kinh tế cao, hệ số thu hồi sảnphẩm của vỉa là lớn nhất, đồng thời để các giếng khoan không trùng nhau khithưc hiện công tác khoan người ta thường thi công các giếng khoan với dạngprofile phù hợp với các điều kiện địa chất của giếng khoan, phù hợp với điềukiện kỹ thuật và công nghệ của giàn khoan Để đạt được mục đích này profilegiếng khoan được chọn cần phải:

− Giảm tối đa các hiện tượng phức tạp trong quá trình thi công

− Đạt độ sâu, khoảng dịch đáy và góc để tiếp cận vỉa sản phẩm theo yêu cầu đã

đề ra

− Thân giếng đảm bảo khoan nhanh, chất lượng và có độ cong ít nhất

− Đảm bảo quá trình khoan và chống ống an toàn với dạng thân giếng đã chọn

− Lợi dụng được thiết bị, công nghệ hiện có

3.1.2 Tháp khoan và các thiết bị nâng thả

3.1.2.1 Tháp khoan

Khi chọn tháp khoan ta phải chọn theo hai tiêu chuẩn là tải trọng thẳngđứng và chiều cao của tháp khoan Hai tiêu chuẩn này phụ thuộc nhiều vào chiềusâu của giếng khoan

− Tải trọng thẳng đứng lớn nhất tác dụng lên tháp khoan được tính theo côngthức sau:

Qmax = Qm + Qr + Qph + PtTrong đó:

Qmax: Tải trọng lớn nhất tác dụng lên tháp khoan

Qm: Tải trọng định mức tác dụng lên móc nâng

Đối với giếng khoan này thì tải trọng lớn nhất tác dụng lên móc nâng là tảitrọng của cột ống chống 194mm dài 4560m.

Qm = L.q = 4560.58 = 264480 (kg) = 264,48 (tấn)Pt: Sức căng tại đầu nhánh cáp tĩnh và động

Pt = Với m là số nhánh cáp động, đối với giếng khoan có tải trọng định mức trênmóc nâng lớn thì ta sử dụng hệ Palăng sao cho hợp lý để giảm tải phù hợp vớicông suất máy khoan, kết hợp với thực tế ta chọn hệ Palăng 6x7 có trọng lượng

Bảng 3.1 Các thông số của tháp khoan Ma – 53x320

Diện tích khung trên (mxm) 6,0 x 2,6

Hình 3.1 Tháp khoan ở giàn khoan khai thác dầu khí

Bảng 3.2 Các thông số của cáp tời

Trọng lượng 100m cáp có bôi trơn 385 kg

Giới hạn bền đứt của sợi cáp 180 kg/cm2

b/Hệ thống palăng

Hệ thống pa lăng như đã chọn ở phần trên là 6 x 7 Bây giờ chỉ cần tính kíchthước con lăn để chọn bộ ròng rọc động và tĩnh Qua kinh nghiệm cho thấy, đểgiảm tối đa ứng suất tác dụng lên tháp (σu , σk) và với chiều cao tháp lớn, cáp dàingười ta thường chọn puli có các đường kính theo tỷ lệ sau:

220x440x65Kính thước (mm)

DàiRộngCao

232014401322

740727762420

 Vmmin = 0,1833 m/s

 Qmmax = = 326,36 (T)

Như vậy với công suất định mức của tời khoan đã chọn có thể nâng được tảitrọng lớn nhất là 326,36 tấn Mà tải trọng lớn nhất của cột ống là 211 tấn, với tảitrọng phụ cứu kẹt là 80 tấn, tổng cộng là 291 tấn Vậy tời khoan đã chọn đủ côngsuất phục vụ quá trình khoan

3.1.3 Máy bơm khoan

Dùng để bơm dung dịch vào lỗ khoan Hiện nay trong ngành khoan dầu khíchủ yếu sử dụng máy bơm piston nằm ngang hai xi lanh tác dụng kép

Ta chọn máy bơm khoan Y8-6MA2 có đặc tính kỹ thuật sau:

Bảng 3.5 Các thông số kỹ thuật của máy bơm Y8-6MA2

Lưu lượng nhỏ nhất (khi hệ số nạp đầy 0,9) (l/s) 24,2

Lưu lượng lớn nhất (khi hệ số nạp đầy 0,9) (l/s) 32,3

Áp suất với xi lanh lớn nhất (at) 154

Áp suất với xi lanh nhỏ nhất (at) 200

Hình 3.2 Máy bơm ở giàn khoan khai thác dầu khí

3.1.4 Máy bơm trám xi măng

Sử dụng tổ hợp bơm trám số hiệu YHБ-400x40 Công suất có ích 320 kW,công suất định mức 278 kW

Bảng 3.6 Các thông số máy bơm trám xi măng 3UA-400

d = 100 (mm) d = 115 (mm) d = 127 (mm)Lưu

lượng(1/s)

Ápsuất(at)

Lưulượng(1/s)

Ápsuất(at)

Lưulượng(1/s)

Ápsuất(at)

Hình 3.3 Máy bơm trám xi măng

3.1.5 Động cơ dẫn động.

Động cơ dẫn động bằng diezen có công suất 880 kW có thể khoan đến chiềusâu 5500m Chọn 3 động cơ dẫn động bằng diezen, trong đó 2 máy hoạt độngliên tục và 1 máy dự phòng sự cố để có thể thay thế mà không ảnh hưởng đếntiến độ thi công

3.1.6 Hệ thống tuần hoàn dung dịch

Hệ thống tuần hoàn dung dịch gồm các thiết bị sau:

− Máy bơm khoan Y8-6MA2

− Thiết bị lọc cát (hình 3.1) ПГ-60, ПГ-50, BШH-150

- Sàng rung BC-1

Hình 3.6 Sàng rung

3.1.7 Động cơ Top Drive

Động cơ này dùng để quay cột cần khoan, giữ cột cần khoan khi kéo thả và các công tác phụ trợ khác Động cơ Top Drive mang nhãn hiệu: National -12 P -160 hoặc National PS2- 500/500 Power Swivel và có các thông số như sau:

Bảng 3.7 Các thông số kỹ thuật của động cơ TopDrive