Chọn vị trí khoan
Dùng các phương pháp khoa học gián tiếp trên nguyên tắc các loại đá có tính chất khác nhau và sử dụng các dụng cụ đo có độ nhạy cao để xác định các tính chất này. Các tính chất được sử dụng bao gồm:
o Từ tính o Tỷ trọng
o Đặc tính truyền âm thanh
Các phương pháp địa vật lý
Trên đất liền: Theo tuần tự thăm dò từ, thăm dò trọng lực, thăm dò địa chấn
Trên biển: Thực hiện cả 3 phương pháp cùng lúc
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Các phương pháp địa vật lý
Phương pháp thăm dò từ
Dùng các dụng cụ đo lực từ (từ kế) cho đi qua các diện tích nghiên cứu để ghi nhận từ trường của vùng
Từ trường bình thường thì đất đá đồng nhất
Từ trường méo lệch là gặp dị thường
Hạn chế: Không phát hiện các vòm nâng hình thành nhờ các nấm muối
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Phương pháp thăm dò trọng lực
Dùng các tỷ trọng kế ghi lại sự thay đổi mật độ đất đá vùng khảo sát
Vùng có mật độ cao sẽ cho dị thường dương, chỉ ra đới nâng do đá móng
Vùng có mật độ thấp sẽ cho dị thường âm, chỉ ra vòm nâng do trụ muối
Hạn chế: Dễ nhầm lẫn trụ muối với các trầm tích khác
+ 0 -
+ 0 -
Dị thường dương chỉ vòm nâng do đá phún xuất nâng nên Dị thường âm chỉ ra các vòm nâng do trụ muối xâm nhập
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Phương pháp thăm dò Từ - Trọng lực
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Phương pháp thăm dò địa chấn
Được sử dụng nhiều nhất và cho thông tin chi tiết, chính xác
Hoạt động dựa vào hiện tượng phản xạ sóng âm thanh của các lớp đất đá
Vỉa càng nông tín hiệu âm thanh được thu càng sớm
Tín hiệu âm thanh thu được được chuyển thành tín hiệu điện và được khuếch đại để lập mặt cắt địa chất
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Phương pháp thăm dò địa chấn
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Thiết kế khoan: Là công việc đầu tiên, được thực hiện dựa trên tài liệu địa chất và mục tiêu của công tác thăm dò
Tài liệu địa chất
Chỉ có tài liệu dự báo, còn gọi là cột địa tầng dự kiến, thể hiện sự sắp xếp các tầng đá, mỗi tầng có các thông tin dự báo khác nhau:
Loại đá, thạch học, phá hủy kiến tạo
Mức độ rắn chắc
Áp suất vỉa và nứt vỡ vỉa
Chế độ nhiệt
Để có mặt cắt dự kiến:
Nghiên cứu địa chất bề mặt
Nghiên cứu địa vật lý
Tài liệu các giếng vùng kế cận hoặc có cấu trúc tương tự
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Tài liệu địa chất
Mức độ rắn chắc pz = pro + pf
Áp suất vỉa và nứt vỡ vỉa
Áp suất vỉa căn cứ vào áp suất của nước pn = pf + (1/2 ÷ 1/3)pr
Các dị thường áp suất xác định căn cứ vào kiến tạo, phản ứng hóa học, sự biến dạng của đất đá
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Thiết kế khoan
Chương trình dung dịch khoan
Dung dịch khoan còn gọi là chất lưu khoan, là dạng huyền phù, gồm:
Môi trường phân tán là nước hoặc dầu
Pha phân tán là sét hoặc polime (chất tạo cấu trúc)
Hóa chất hòa tan (hóa phẩm) Yêu cầu cơ bản về dung dịch
Không tạo ra phản ứng hóa lý với các tầng đất đá (dung dịch ức chế)
Tạo sự ổn định tạm thời vách giếng khoan do tỷ trọng dung dịch quyết định (tạo áp suất lên thành lỗ khoan, không cho chất lưu vỉa xâm nhập...)
pwl = zd2 p = 0.052 x Hz(ft) x d2(ppg) Yêu cầu đối với pwl
pf < pwl < pn Nếu pf = pwl Khoan cân bằng
pf > pwl Khoan dưới cân bằng d2 < 1 (dung dịch nhẹ)
d2 = 1,1 ÷ 1,5 (dung dịch bình thường)
d2 > 1,2 (dung dịch nặng)
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Qui trình thiết kế cấu trúc giếng
Thiết kế khoan
Lập cấu trúc giếng, bao gồm:
Xác định số lượng ống và chiều sâu thả
Xác định đường kính ống
Xác định độ dày ống
Tính toán trám xi măng
Để khoan đến độ sâu 11000ft sử dụng dung dịch có trọng lượng riêng 16,3ppg. Đường A cho thấy các đoạn lỗ khoan nhỏ hơn 10200ft sẽ bị phá vỡ, vì vậy cần thả một cột ống chống bảo vệ
Để khoan đến 10200ft (đường B), sử dụng dung dịch có trọng lượng riêng 15ppg. Dung dịch này sẽ phá vỡ các đoạn lỗ khoan ở trên 8300ft (đường C). Điều này xác định chiều sâu thả 1 cột ống chống.
Để khoan đến 8300ft, sử dụng dung dịch có trọng lượng riêng 13ppg (đường E). Dung dịch này sẽ phá vỡ đoạn lỗ khoan nhỏ hơn 2500ft. Vì vậy đây sẽ là chiều sâu đặt cột ống dẫn hướng.
Chân cột ống chống luôn được đặt thấp hơn điểm phá huỷ được chỉ ra đề đảm bảo an toàn.
Thiết kế khoan
Xác định số lượng cột ống và chiều sâu thả
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Xác định đường kính ống
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Thiết kế khoan
Tính toán bền cho mỗi cột ống (chọn bề dày, mác thép) căn cứ vào trạng thái ứng suất
Kéo, nén do trọng lượng bản thân ống sinh ra
Áp suất ngoài do áp lực vỉa, đất đá hoặc xi măng trám
Áp suất trong do lực ép của máy bơm (khi bơm ép), áp lực vỉa (dòng sản phẩm)
Kết quả tính toán Giá trị áp suất
ngoài và trong Giá trị kéo, nén
L
l1 l2 l3 ln PN,
PT
k, n
H H
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Lập cấu trúc giếng
Trám xi măng
Là loại xi măng chuyên dụng, có phụ gia và các hóa phẩm, tỷ lệ nước/xi măng khoảng 0,4 ÷ 0,6
Cột ống dẫn hướng bắt buộc phải trám toàn bộ chiều dài
Tính toán khối lượng (vữa xi măng, dung dịch ép, lượng nước, xi măng khô căn cứ vào chiều cao và bề dày
Tính toán tốc độ bơm, thời gian bơm và áp suất bơm
D D H D D H D h
Vdx lk2 n2 1 tt2 n2 2 t2
4
H2
H1 Hc H
h
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Thiết kế khoan
Chọn choòng khoan (lưỡi khoan)
Đường kính chọn từ cấu trúc giếng
Mã hiệu chọn theo độ cứng, dẻo, mài mòn và mức độ tiêu hao/mét khoan
Mềm Trung bình
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Cứng
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Chọn choòng khoan (lưỡi khoan)
Lập chế độ làm việc cho choòng (P, n, Q)
P Stx’k
n: Đất đá mềm, dẻo, mài mòn sử dụng n thấp; Cứng dòn dùng n lớn
Q = FlVl (Vl = 1 ÷ 1,5m/s)
Vj = 80 ÷ 120m/s (Choòng có vòi phun thủy lực)
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Thiết kế khoan
Chọn cần khoan
Cột cần khoan gồm 2 phần:
Phần trên cần khoan thông thường có nhiệm vụ truyền mô men và dẫn chất lòng
Phần dưới cần nặng có nhiệm vụ truyền tải trọng P cho mũi khoan và giữ hướng cho giếng
lcn = (1,25 ÷ 1,85)P/qcn
k, n x
H H
Chịu tải cột cần khoan phức tạp chịu kéo, nén, xoắn, uốn nên khi thiết kế phải được kiểm toán theo thuyết bền 3
Bên trên: Kiểm toán xoắn + kéo
Bên dưới: Kiểm toán xoắn, nén, uốn dọc
Các phần không thẳng kiểm toán uốn ngang
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Lựa chọn thiết bị và giàn
Công suất thiết bị
Được xác định trên cơ sở sức nâng của tời tháp:
Qmax = Q(1- d/t)K trong đó
d- Tỷ trọng của chất lưu khoan (dung dịch)
t- Tỷ trọng của thép
K- Hệ số đề cập đến kẹt cần
Q- Trọng lượng cột cần lớn nhất (Qcmax) hoặc trọng lượng cột ống lớn nhất (Qômax) trong điều kiện không khí
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Lựa chọn thiết bị và dàn
Chọn dàn
Khoan trên bờ
Đối với khoan thăm dò chọn loại có tính cơ động, ưu tiên theo thứ tự: tự hành, bán tự hành, tĩnh tại (tháo lắp nhanh)
Khoan trên biển
Chủ yếu dùng các dàn chìm, việc lựa chọn căn cứ vào:
Chiều sâu nước biển
Khả năng mang tải
Điều kiện khí hậu, môi trường
Tĩnh sẵn sàng
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Đánh giá vỉa
Được thực hiện sau khi phát hiện ra các tích tụ HC nhằm xác định khả năng công nghiệp của các tích tụ, đánh giá bằng 3 phương pháp:
Nghiên cứu địa chất
Địa vật lý giếng khoan
Nghiên cứu thủy động
Khai thác thử
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Đánh giá vỉa
Nghiên cứu địa chất
Thu thập mẫu đá và thí nghiệm xác định các tính chất vật lý – thạch học, tính di dưỡng
Mẫu vụn (mùn khoan):
Được thu thập tại sàng rung và được xác định độ sâu theo tốc độ chảy của dung dịch
Sau khi phân tích thạch học sẽ thiết lập cột địa tầng lỗ khoan
Mẫu lõi
Có dạng nguyên khối hình trụ dùng để xác định: độ rỗng, độ thấm, độ bão hòa, tính chất cơ lý, xác định sơ bộ tính chất, chất lưu
Để thu hồi mẫu sử dụng choòng lấy mẫu kết hợp bộ ống mẫu
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Dụng cụ lấy mẫu
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Đánh giá vỉa
Đo địa vật lý giếng khoan
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Đo địa vật lý giếng khoan
Các phương pháp đo phổ biến:
Phương pháp phóng xạ: , ,
Phương pháp điện: Điện trở, điện thế tự nhiên
Phương pháp âm: Đo tính chất truyền sóng Các thông tin thu được sau khi xử lý số liệu đo:
Tính di dưỡng: Độ rỗng (phương pháp Gama, phương pháp âm; Độ thấm (phương pháp điện)
Thành phần thạch học (phương pháp Gama tự nhiên)
Độ bão hòa dầu (phương pháp Nơtron); Độ bão hòa nước (phương pháp điện trở)
Danh giới các tầng; Mặt tiếp xúc dầu-nước, dầu-khí (phương pháp điện trở)
Bức tranh về nứt nẻ, uốn nếp, đứt gãy (Camera)
Xác định đường kính lỗ khoan
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Đánh giá vỉa
Phương pháp thử vỉa (nghiên cứu thủy động)
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Phương pháp thử vỉa (nghiên cứu thủy động)
Các thiết bị ghi nhận thay đổi áp suất ở đáy theo 2 dạng
Đường hồi áp: Gia tăng áp suất ở đáy khi trong giếng không có dòng chảy, xác định:
Áp suất vỉa
Độ thấm
Sự nhiễm bẩn
Đường giảm áp: Suy giảm áp suất ở đáy giếng khi có dòng chảy lên mặt, xác định:
Độ thấm
Độ nhiễm bẩn
dòng chảy vào giếng
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Phương pháp thử vỉa (nghiên cứu thủy động) Qui trình thử:
Thử từ trên xuống: Khoan đến đâu thử đến đấy
Thử từ dưới lên: Sau khi chống ống trám xi măng
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Kết thúc giếng
Công việc kết thúc giếng bao gồm:
Đưa thông tin thu được vào lưu trữ
Thu hồi tối đa các vật liệu sử dụng
Trám lấp giếng khoan
Xây mốc miệng giếng đối với giếng khô
Đóng giếng nếu có thể chuyển thành giếng khai thác
THỰC HIỆN GIẾNG THĂM DÒ
Những khái niệm liên quan đến giếng phát triển
Giai đoạn phát triển mỏ được thực hiện sau giai thi công các giếng thăm dò và thẩm lượng
Việc đầu tiên trong giai đoạn phát triển mỏ là xây dựng các giếng phát triển trên cơ sở các thiết kế mở vỉa
Thiết kế khoan tương tự như khoan thăm dò (bổ sung thêm phần lựa chọn profile của giếng)
Chất lượng giếng xác định bởi chỉ tiêu năng suất
Việc phát triển được thực hiện với 2 thiết kế cơ bản
Thiết kế mở vỉa: Các công việc ngầm dưới mặt đất, gồm:
Sơ đồ mở vỉa
Phương pháp khai thác giếng
Thiết kế thu gom: Công việc từ miệng giếng đến điểm xuất dầu khí