Bài giảng Địa chất dầu khí (Petroleum geology) - Chương 9: Lỗ khoan và việc hoàn thành giếng khoan

Chapter 9: LỖ KHOAN VÀ VIỆC HOÀN THÀNH GIẾNG KHOAN

9.1 lỗ khoan

Sơ lược về lịch sử

Thời cổ xưa: giếng được đào bằng tay và được tiếp tục đến tận Miến Điện cho đến nhưng năm 1900

256 trước công nguyên: Trung Quốc đã sử dụng bộ gõ để khoan giếng nước mặn, sử dụng cần trục, ống, mũi

khoan, và dùng vỏ tre để gắn lại với nhau.

1848

August Beer,một giáo sư người Áo, đã đề nghị một phương pháp khoan bằng máy quay

1859

Sử dụng dây cáp- thiết bị khoan đập đại tá E.L.Drake hoàn thành giếng khoan dầu thương mại đầu tiên ở Mỹ ở

độ sâu 69 ft

Môi trường bề mặt lỗ khoan

Môi trường bề mặt của giếng khoan dầu được xác định là có thể nàm ở cả trên bờ và biền khơi

Trên đất liền, môi trường khác nhau rất nhiều từ sa mạc đến núi, rừng, và đến cả vùng đóng băng Bắc cực

Thời tiết và độ sâu của nước là hai thách thức lớn nhất dối với hoạt động khoan dầu ngoài khơi. Điều kiện ở

tùng vùng rất khác nhau, nơi khoan hiện tại ở ngoài biển cũng có thể khác nhau rất nhiều

Vd: ở vịnh Mexico độ sâu thay dổi từ dưới 60 ft (18m), nơi mà hiều giếng đã được khoan, đến hơn 5000 ft

(1500m). mặc dù thời tiết là tương đối yên tĩnh thỉnh thoảng có bão sức gió lên đến hơn 100km/h (45m/s) , sóng

50 ft (15m)

ở biển bắc, ở vùng biển động thì nhiếu hơn thông thường nơi mà sóng cao 100 ft (33m) cần phải xem xét trong

việc thiết kế nền và thiết bị khoan (Graff 1981).

Tại Việt Nam: lưu vực sông Cửu Long: ..., lưu vực Nam Côn Sơn :

Môi trường bên dưới bề mặt lỗ khoan

Nhìn chung, độ sâu càng tăng thì việc khoan càng gắp nhiều kho khăn. Diều này hoàn toàn hợp lí vì chúng đòi

hỏi phải duy trì kiểm soát chặt chẽ ở khoảng cách ngày càng lớn hơn thông qua một liên kết tương đối nhỏ

Tăng độ sâu cũng đồng nghĩa với việc tăng áp lực, việc kiểm soát áp lực cũng quan trọng như những gì liên

quan đến lỗ khoan

Kiểu áp suất có thể là do ảnh hưởng của một số quy trình

Lắng đọng trầm tích nhanh chóng

Áp suất bề mặt tương phản

???

Mật độ chất lỏng tương phản

Kết cấu chuyển động

Sạc lỡ

Bài tập

Hãy tưởng tượng chúng ta có một dạng nước muối ở 10,5 kPa/ m và có sụ tích tụ của dầu khí cùng với sự hình

thành giếng ở 1000 ft (3048m) như hình 04

Giải pháp

Cột dầu trong giếng dầu cũng chính là chiều sâu áp lực của nó trong giếng dầu tính bằng gradient trong trường

hợp này là 3500 psi (24080 kPa). Tuy nhiên áp lực trong không gian lỗ rỗng của việc hình thành ở độ sâu hồ

chứa là 4650 psi (32000 kPa ), bởi vì gradient của nước muối ở tầng chứa nước. Sự khác biệt giữa áp suất hình

thành ở phía dưới của lỗ và áp lực các chất lỏng tác dụng bởi các cột dầu sẽ được cảm nhận ở bề mặt là 1150 psi

(7900 kPa). Trong trường hợp của các giếng khí , các cột khí dày đặc hơn nhiều so với cột dầu và do đó có thể

cảm nhận nhiều hơn các áp lực hình thành ở bề mặt. Do đó, áp lực được hình thành trừ sản phẩm của các

gradient chiều sâu và khí bằng 3910 psi (27.400 kPa). Vì vậy, bạn thấy, áp lực bề mặt trong các giếng có thể

hoàn toàn khác nhau trong cùng một hồ chứa. Nếu chúng ta khoan các giếng khác nhau ở cùng độ sâu, áp lực lỗ

rỗng ở các tầng chứa nước ngầm ở độ sâu đó cũng sẽ giống nhau là: 4560 psi. Nếu chúng ta có 8,94 PPG bùn

trong hố đen, gradient của nó sẽ là 8,94 chia cho 0,052, hay 0,465 psi / ft (10,5 kPa / m). Điều đó có nghĩa rằng

các áp lực tác dụng bởi các cột bùn chính xác sẽ bù đắp cho áp lực lỗ chân lông, làm cho áp suất bề mặt bằng

không.

Các loại giàn khoan và cấu trúc

Giàn khoan cũng được phân loại thành loại trên đất liền và ngoai khơi

Ngoài khơi , Phần xà lan , Phần chìm , Giàn khoan tự nâng cao , Cơ cấu giàn

Chức năng cơ bản của giàn

Bốn chức năng cơ bàn của giàn là:

Cần trục ???

Quay ???

Vận hành ???

Kiểm soát

Mũi khoan

Các mũi khoan thường là thành phần quan trọng nhất của hệ thống khoan (???) . công nghệ mũi khoan đã trải

qua nhiều tiến bộ kể từ những ngày đầu của khoan xoay hơn bất kỳ yếu tố khác của hệ thống khoan. Có một số

loại của các mũi khoan mà chúng ta sẽ thảo luận lần lượt:

Mũi khoan lưỡi ???

Mũi khoan cắt ???

Mũi khoan kim cương

Mũi khoan dành cho mục đích đặc biệt

Lỗ khoan chất lỏng

Để thực hiện lỗ khoan chất lỏng phải có nhưng chức năng sau

Phải kiểm soát được áp lực bên dưới mặt đất

Loại bỏ các vật cản ra khỏi hố ???

Làm mát và bôi trơn hệ thống khoan

????

Các phụ gia trong lỗ khoan chất lỏng

Mật độ, độ nhớt, độ bền gel, bôi trơn, máy lọc dạng ???, tất cả các yếu tố này đều quan trọng đối với một lõ

khoan chất lỏng. Một loạt các hóa chất phụ gia có sẵn để giúp kiểm soát những đặc tính này. Một số ví dụ phổ

biến là:

Bentonite: đất sét thêm vào nước ngọt để cải thiện các tính chất của bùn tự nhiên thu được từ đất sét tự nhiên;

Attapulgite: đất sét thêm vào bùn nước mặn trên;

Barit: bari sulfat khoáng sản với trọng lượng riêng cao được thêm vào như là nguyên liệu trọng lượng ??? ; chì

và các hợp chất sắt cũng được sử dụng cho mục đích này;

Chrome lignosulfonates: hóa chất hiện đại được sử dụng để giảm độ nhớt;

Polyme: các phân tử chuỗi dài góp phần để tăng độ nhớt; các chất bị mất trong quá trình lưu thông như: mảnh

mica, sợi thực vật …. ???

Kế hoạch và sự chuẩn bị

Kế hoạch tổng quan của giếng

???

Kế hoạch khoan giếng

Kế hoạch khoan thường được bắt đầu bởi nhà địa chất hoặc nhà địa vất lí. Điều này hoàn toàn đúng trong

trường hợp các giếng là giếng thăm dò và thường đúng khi các giếng là các giếng mở rộng. bởi vì nhà địa chất

đã được học về bề mặt, bên dưới bề mặt và sẽ liên kết các dữ liệu địa chấn với nhau để tìm ra triển vọng, đó

cũng là người sẽ chịu trách nhiệm về các đề xuất cũng như các phác thảo bao gồm cả phạm vi cũng như là dự

kiến (???)

Phân tích kinh tế của các đề xuất cũng có thể thực hiện bởi các nhà địa chất hoạc là các kĩ sư dầu khí làm việc

chung với các nhà địa chất này. Việc giải thích các dữ liệu địa chất là cơ sở của việc ước tính năng suất và kế

hoạch sản xuất chúng có thể kết hợp với chi phí , dự toán, giá sản phẩm để xác định lợi nhuận của giếng. nếu

tất cả các điều kiện kinh tế và mục đích của công ty được đáp ứng , đề nghị được chấp thuận

Chuẩn bị khoan giếng

Dựa vào đề nghị của các nhà địa chất về giếng khoan bước tiế theo ở hầu hết các công ty lá chuẩn bị một kế

hoạch khoan chi tiết và dự toán. kế hoạch này dựa trên hiệu suất trước đây của các hoạt động khoan trong cùng

khu vực, hoặc tương tự, và các chi phí hiện hành của dịch vụ khoan và hoàn thành tốt các tài liệu. Điều quan

trọng là của nhà địa chất ước tính tốt nhất của độ sâu hình thành, sự xuất hiện của áp lực bất thường, độ dày

thanh toán, và các vấn đề khoan tiềm năng được xem xét trong quy hoạch.

Các yêu cầu chính xác của chương trình bao gồm: độ sâu, ngày bắt đầu ,các vấn đề phát sinh , kích thước lỗ, vỏ

kích thước và thiết lập độ sâu, hoạt động khai thác, thử nghiệm và hoàn thành các chương trình . điều này là

cần thiết cho việc đàm phán hợp đồng giữa công ty điều hành và nhà thầu. Hầu như tất cả các giếng khoan hiện

đại là do nhà thầu thực hiện thay vì các công ty sản xuất dầu mỏ, chủ yếu là do đầu tư vốn lớn liên quan đến sở

hữu và điều hành giàn khoan lớn

Các kiểu hợp đồng

một hợp đồng chìa khóa trao tay, mà đòi hỏi các nhà điều hành phải trả một số tiền cố định cho nhà thầu hoàn

thành của giếng, trong khi nhà thầu cung cấp dịch tất cả các vật liệu và lao động và xử lý các hoạt động khoan

độc lập;

-

Một hợp đồng cảnh, trong đó thanh toán trên cơ sở tỷ lệ cho mỗi bàn chân;

Một hợp đồng công việc hàng ngày, mà đền bù cho nhà thầu trên cơ sở tỷ lệ mỗi ngày.

Các vấn đề về lỗ khoan

Differential sticking ??? , xảy ra khi ống tiếp xúc với các vật có thể thấm qua và được hút bởi các chuỗi lỗ do

chênh lệch áp suất hiện có giữa các cột bùn và sự hình thành (Hình 18). Đây là một trong những vấn đề gặp

phải khi bùn có trọng lượng nặng được sử dụng; vị trí then chốt, xảy ra trong các đoạn uốn cong của lỗ khoan

khi cắt giảm drillpipe vào thành hố đen ????, tạo ra một khe cắm chặt vào các đường ống khi một công cụ nối

hoặc bị hở khi bị kéo ra ???(hình 19)???

Đánh giá giếng khoan

Trong thực tế, một số phương pháp thu thập thông tin về các thành tạo được xâm nhập bởi các mũi khoan có thể

được sử dụng rồi. Mud logging có thể là một dịch vụ bắt đầu sớm trong chương trình khoan, trong khi openhole

logging thường được thực hiện trước khi chạy của mỗi chuỗi ???. ở giếng nằm ngang hoặc giếng định hướng,

hoặc nơi khác cũng được quyết định bới các giếng quy định và mục tiêu, các nhà điều hành có thể sử dụng đo

mesurement-while-drilling (MWD) và / hoặc logging-while-drilling (LWD) như một công cụ trong việc điều

hành ở bên dưới lỗ khoan ???

Mug logging

Mud logging là một thủ tục quan trọng, theo đó các mẫu của khoan cắt được thường xuyên thu thập và phân

tích. Các tính chất của bùn cũng được theo dõi để xác định dầu hoặc khí bị xâm nhập trong quá trình hình thành.

Dựa trên các phần thừa???, một logger mug ??? chuẩn bị một bản thạch học của các hố cho thấy các loại đá và

độ sâu tại đó nó đã được khoan. Thông tin này là vô cùng hữu ích cho các kỹ sư địa chất và khoan trong dự

đoán các điều kiện trước các mũi khoan.

Openhole and cased logging ???

electrical logging devices

radioactive logging devices

acoustical logging devices

Vai trò của nhà địa chất trong việc khoan tăng cường

-

Đảm bảo rằng các hoạt động mudlogging được thực hiện đúng và thạch học được chuẩn bị chính xác;

Bảo đảm rằng cắt mẫu được thu thập trong khoảng thời gian thích hợp và thực hiện đúng cách để lưu trữ

hoặc phân tích;

-

Xác định những gì điện wireliner bản ghi sẽ được chạy và qua những gì các khoảng thời gian;

Kiểm tra kiểm soát chất lượng để đảm bảo dữ liệu ghi được có thể sử dụng;

Xác định sự cần thiết của sidewall hay các xét nghiệm mẫu hình, và chọn các độ sâu thích hợp ở đó

phân tích mẫu sidewall chổ xây dựng nếu cần thiết;

-

Nhằm bảo đảm rằng tất cả các bản ghi và các mẫu được lấy và vận chuyển theo các chính sách bảo mật

của công ty;

-

Xác định điểm lấy mẫu lõi và bảo hiểm là vật liệu chính được lấy ra và đóng gói một cách chính xác;

Phân tích nhật ký và kiểm tra dữ liệu, trên chổ xây dựng cần thiết, để xác định khoảng thời gian thích

hợp hoặc hoàn thành khoảng DST.

Bài tập

1 / Trong hình 23, chúng ta thấy rằng vì không đủ trọng lượng bùn trong giếng khoan dầu, chúng ta đã khoan

vào dòng chảy một bong bóng khí vào giếng khoan dầu này. Mặc dù chúng kịp thời đóng cửa trong giếng, bong

bóng sẽ tiếp tục tăng trong-vòng này. Với những gì bạn biết về gradient áp lực , xác định áp suất trong vành ở

bề mặt và ở phía dưới giếng, khi bong bóng đạt đến đỉnh. Giả sử rằng bong bóng có một khối lượng tương đối

nhỏ so với khối lượng nước trong hố đen.

Giải pháp

Bởi vì áp lực hình thành là 6500 psi (44.800 kPa), các bong bóng khí chảy vào giếng khoan dầu và

underbalanced cũng ở áp suất 6.500 psi. khi khí tăng lên trong giếng khoan dầu, nó sẽ không được phép thay bất

kỳ dung dịch khoan nào, vì chúng ta đã đóng các BOPs. Vì vậy nó không thể mở rộng và sẽ vẫn ở áp suất ban

đầu của nó. Do khối lượng khí trong đá là nhỏ, có lẽ chỉ có một vài thùng, khi nó đạt đến bề mặt mà không có

được khả năng mở rộng, vẫn sẽ được giữ ở mức cơ bản 10.000 ft (3.048 m) của bùn trong vành. Chúng ta biết

rằng áp lực của cột bùn này là 0,480 psi / lần ft 10.000 ft, hoặc 4800 psi. Vì vậy, trong khi áp lực ở bề mặt sẽ là

áp lực của các bong bóng khí, 6500 psi (44.800 kPa), áp suất ở dưới cùng của lỗ sẽ tăng lên đến 6500 psi

(44.800 kPa), cộng với áp lực của cột bùn bên dưới các khí, với tổng số 6500 cộng với 4800 psi, hay 11.300 psi

(77.900 kPa)! Độ lớn của áp lực này thường rất lớn, đủ để gãy các thành tạo tại hoặc gần đáy của hố đen, gây

mất chất dịch khoan và dẫn tới thêm đá hoặc có thể là một nổ.

9.2 Hoàn thành công nghệ của một giếng khoan cơ bản

các phương pháp hoàn thành cơ bản

hoàn thành openhole, trong đó việc hình thành sản xuất không bị cô lập do vỏ, mà chỉ mở rộng vào khoảng thời

gian đầu của quá trình sản xuất (Hình (24a));

Acidizing

Hydrochloric acid (HCl) là chất hóa học phổ biến nhất được sử dụng trong acidizing. Một giải pháp của 15

HCl% trọng lượng thường được sử dụng trong các thành tạo đá vôi hoặc dolomit, trong khi một hỗn hợp của 12

HCl% và hydroflouric 3% (HF) acid thường được sử dụng trên các thành cát với đất sét xen kẽ,

Các axit hữu cơ, chẳng hạn như axit acetic, hoặc axit formic, cũng đôi khi được dùng

Basic Rig Functions

 The four basic drilling functions are Hoisting, Rotating, Circulating, Controlling

goose neck: cổ ngỗng

swivel: khớp đầu cột ống khoan

traveling block: bộ ròng rọc động

kelly: cần chủ lực

hook: cái móc

cat head: trục tời ống kẹp

kelly drive bushing: bộ dẫn động cần chủ lực

draw works: cơ cấu tời

Suction tank: thùng chứa

bit: mũi khoan

Mud cleaning equipment: hệ thống lọc bùn

Shale shaker: thiết bị rung sét nén

swivel: khớp đầu cột ống khoan

kelly: cần chủ lực

hook: cái móc

standpipe: ống chặn

rotary hose:tuyến chịu áp cao

bop stack: cơ cấu nâng cụm

drilpipe: thiết bị nâng ống khoan

Return flowline: đường ống dẫn trở lại

Annular preventure: đầu bịt an toàn dạng

vòng

Kill line: ống bơm dung dịch nặng

Choke flowline: ống thót

Ram type preventure: cơ cấu đóng dạng

vòng

Draw works: cơ cấu tời

Mud pump: bơm bùn

Rotary table: bàn rôto

Control switch house:

khu kiểm soát chuyển

đổi

swivel: khớp đầu cột ống khoan

kelly cock: vòi cần chủ lực

kelly-saver sub: ống bảo vệ ren cần chủ

lực

drillpipe: thiết bị nâng ống khoan

drill collars: cần nặng

bit: mũi khoan

Mũi khoan

 Mũi khoan hầu như được coi là bộ phận quan trọng nhất trong một hệ thống khoan. Từ những

ngày đầu của hệ thống khoan xoay, công nghệ mũi khoan đã trải qua nhiều bước tiến bộ đáng kể

hơn là những bộ phận khác. Có một số loại mũi khoan thường dùng sau:

· mũi khoan cánh (mũi khoan có lưỡi cắt)

· mũi khoan cắt lăn (rolling cutter bits)

· mũi khoan kim cương

· mũi khoan dùng cho mục đích đặc biệt

Dung dịch khoan

Những đặc tính của dung dịch khoan có thể cho phép nó thực hiện những chức năng sau:

 Kiểm soát áp suất dưới mặt đất

 Loại bỏ mùn khoan từ giếng khoan

 Làm mát và bôi trơn hệ thống khoan

 Hỗ trợ trong việc đánh giá vỉa và thẩm định năng suất

Chất phụ gia của dung dịch khoan

Mật độ, độ nhớt, độ bền gel, độ bôi trơn, khả năng lọc vỏ bùn của vỉa; tất cả những mối quan hệ này đều

có vai trò quan trọng trong việc hoạt động của dung dịch khoan. Một lượng lớn các chất phụ gia hóa học

luôn có sẵn để giúp cho việc duy trì những mối quan hệ này. Một số ví dụ phổ biến là:

 Bentonite: là một loại đất sét có khả năng sinh ra chất keo khi gặp nước ngọt, thường được dùng

làm mùn khoan.

 Attapulgite: là một loại đất sét khi trộn với nước muối sẽ tạo thành chất keo,giúp tăng độ nhớt của

dung dịch.

 Barite : khoáng bari sunfat có khối lượng riêng lớn nên được dùng làm vật liệu nặng trong vữa xi

măng và trong mùn khoan, chì và các hợp chất sắt cũng được dùng cho mục đích này.

 Chrome lignosulfonates: là một chất hóa học pha loãng dùng làm giảm độ nhớt.

 Polymers: một loại phân tử có trọng lượng phân tử cao, mạch dài dùng để tăng độ nhớt của dung

dịch;

 Lost circulation materials (chất phụ gia mất tuần hoàn): chất hạt mịn được thêm vào bùn khoan hay

vữa xi măng và được bơm xuống giếng đang mất tuần hoàn. Chất đó bít các lỗ rỗng của đá đã gây

ra tình trạng mất tuần hoàn.

Planning and Preparation

Dự

thảo

lập giếng khoang tổng quan

Phân tích áp suất đứt

Lựa chọn hình dạng

Tầng Tầng xi

Thu thập dữ

Phân tích áp lực lỗ

Lựa chọn vị trí và độ sâu đặt

Hoàn thành kế

Chương

Thiết kế

trình

Lựa chọn

thiết bị khoan và kích

Thiết kế

cột cần

Dự kiến thời gian

Chi phí ước

Dự thảo lập giếng khoan

 Dự thảo của việc lập một giếng khoang thường được bắt đầu với các vấn đề địa chất học hoặc địa

vật lý. Điều này cũng đúng với các giếng thăm dò và giếng phát triển. Bởi vì các nhà địa chất đã

nghiên cứu về bề mặt,bên dưới của bề mặt và các dữ liệu địa chấn có liên quan tới tương lai, đó sẽ

là những cá nhân chịu trách nhiệm cho những phác thảo về các mục tiêu của những đề xuất hợp

lý, bao gồm cả dự kiến sẽ hình thành và mức độ của chúng.

 Một phân tích kinh tế của một giếng khoang dự kiến có thể được đưa ra bởi các nhà địa chất học

hoặc bởi các kỹ sư dầu khí đang làm việc với nhà địa chất. Việc giải thích địa chất của dữ liệu là

cơ sở của một ước tính năng suất của giếng và kế hoạch sản xuất; những điều này có thể được kết

hợp với dự toán chi phí của giếng và giá thành sản phẩm để từ đó xác đinh lợi nhuận của giếng.

Nếu phía liên doanh đáp ứng được các tiêu chuẩn kinh tế của công ty và mục tiêu của công ty, đề

nghị sẽ được chấp nhận.

Well Preparation

 Dựa trên những đề xuất hợp lý của nhà địa chất học, bước tiếp theo trong hầu hết các công ty là

có một sự chuẩn bị về chương trình khoan chi tiết và dự toán. Kế hoạch này dựa trên hiệu suất

trước đây của các hoạt động khoan trong cùng khu vực, hoặc tương tự, và các chi phí hiện hành

của dịch vụ khoan và các loại vật liệu tốt. Một yếu tố quan trọng khác nữa là những ước lượng tốt

nhất của nhà địa chất học về độ sâu thành hệ, về sự xuất hiện của những áp lực bất thường, độ

dày tầng sản phẩm, và các vấn đề khoan tiềm năng được xem xét trong quy hoạch.

Planning and Preparation (Cont.)

 Các yêu cầu chính xác của chương trình gồm: độ sâu,ngày bắt đầu,những loại thành hệ gặp phải,

kích thước giếng khoan, vỏ kích thước và độ sâu thiết lập, điều hành đăng nhập,kiểm tra và hoàn

thành chương trình. Đây là những điều kiện cần thiết cho việc đàm phán hợp đồng giữa nhà điều

hành và nhà thầu. Hầu như các giếng khoan hiện đại đều do nhà thầu khoan đảm nhận thay vì

những công ty sản xuất dầu mỏ, chủ yếu là do vốn đầu tư phần lớn được nhà thầu khoan tập

trung vào việc sở hữu giàn khoan quy mô, hiện đại.

Các loại hợp đồng

 hợp đồng chìa khóa trao tay, là loại hợp đồng đòi hỏi nhà điều hành phải trả một khoảng tiền cố

định cho nhà thầu khoan trên một giếng hoàn thành,trong khi nhà thầu khoan cung cấp các loại

vật liệu cũng như sức lao động và việc xử lý các hoạt động khoan độc lập;

 · hợp đồng theo đơn vị độ sâu, là hợp đồng chi trả dựa trên cơ sở tỉ lệ cho mỗi foot;

 · hợp đồng theo công việc hàng ngày, là loại hợp đồng đền bù cho nhà thầu trên cơ sở mỗi ngày.

Sự quản lí hoạt động

Hình:

Operation

Oil

Company

Hoạt

động

Công

ty

dầu

Drilling Contractor Nhà thầu Khoan

Drilling Supervisor Khoan giám sát

Wellsite Geologist Địa điểm khoan địa chất

Drilling Representative Khoan đại diện

Service Companies Công ty Dịch vụ

Casing Ống chống

Cementing Trám xi măng

Testing Thử nghiệm

Mud Engineering Kỹ sư chuyên về bùn

Directional Drilling Khoan định hướng

Fishing Thao tác cứu kẹt

Mudlogging Đo log bùn

Wireline Logging Đo log điện

Rig Superintendent Người giám sát thiết bị khoan

Tool Pusher Phương pháp đưa máy dò vào giếng lệch

Electrician Welder Mechanic Máy hàn điện Cơ khí chế tạo

Driller Công nhan khoan

Derrickman Roughnecks Roustabouts Thợ cả trên giếng khoan

Thủ tục khoan (sẽ được nghiên cứu sau)

Các vấn đề về khoan:

 Dính (mũi khoan) do chênh lệch (áp suất), xảy ra khi khoan tiếp xúc với một thành hệ (vỉa) thấm và

chuỗi khoan bị hút bởi lỗ rỗng do chênh lệch áp suất tồn tại giữa cột bùn và thành hệ (Hình 18). Đây là

một trong những vấn đề gặp phải khi sử dụng tải trọng bùn nặng;

 Rãnh chữ V, xảy ra trong các lỗ khoan cong khi khoan cắt vào thành lỗ khoan, tạo ra một khe kẹp lấy

đường ống khi khớp nối khoan hoặc vòng đệm khoan lớn được kéo ra (hình 19)

 Vảy kết của đá phiến sét, một vấn đề bắt nguồn từ việc các miếng đá phiến sét sụt lở vỡ ra từ các mặt

bên giếng khoan. Những miếng sụt lở này hình thành nên các "tấm ngăn", hoặc các chỗ thắt, khi chúng

tụ tập tại các điểm uốn trong lỗ khoan làm dính ống khoan;

 Tính bùn nghèo gây hậu quả là có quá nhiều vỏ bùn trên tường lỗ khoan hoặc bùn không còn khả năng

giữ được mùn khoan khi dòng tuần hoàn dừng lại; một trong hai điều này cũng có thể khiến cho cần

khoan bị kẹt trong lỗ khoan;

 Sự phá hỏng do mỏi, là kết quả của sự mỏi kim loại, và làm cho các chuỗi ống khoan "xoắn đứt", hoặc

gãy làm hai, để lại một phần trong lỗ khoan;

 Các vật lạ, chẳng hạn như một miếng lõi ống côn có thể bị vỡ ra hay một dụng cụ có thể bị rớt xuống lỗ

khoan do một công nhân giàn khoan bất cẩn. Bất kỳ loại rác dạng rắn nào cũng phải được lấy ra trước

khi công việc khoan có thể tiếp tục.

Drillpipe ống khoan

Casing ống chống

Permeable or porous formation độ thấm hay vỉa xốp

High pressure formation that mud has been weighted to control vỉa áp suất cao được trọng lượng bùn kiểm soát

Keyseat rãnh dạng lỗ khóa

Main borehole lỗ khoan chính

Kiểm soát giếng

Drilling fluid dung dịch khoan

Kick sự chảy

Gas cut drilling fluid khí giảm

dung dịch khoan

Expanded gas budde bong bóng

khí mở rộng

Increased flow tăng lưu lượng

Thiết bị chống phun dầu là một loạt các loại van vận hành bằng thủy lực giúp chắn khoảng trống hình khuyên

giửa ống chống và ống khoan một cách hiệu quả.

Rotary table bàn roto

Return flowline quay lại đường ống dẫn

Annular preventer đầu bít an toàn dạng vòng

Ram type preventer cơ cấu ngăn chặn

Pipe rams co cấu đóng ống dẫn

Kill line ống bơm dung dịch nặng

Choke flowline đoạn co thắt ống dẫn

Blind rams ngàm

Emergency kill line ống bơm dung dịch nặng khẩn cấp

Đánh giá giếng khoan(Cont.)

Trong thực tế, một số phương pháp thu thập thông tin về các vỉa được xâm nhập bởi mũi khoan thường được sử

dụng. Đo log bùn là một qui trình bắt đầu sớm trong chương trình khoan, trong khi việc đo log giếng thân trần

thường được ưu tiên trước khi chạy cột ống chống. Với các giếng nằm ngang hay định hướng hay bất kì đâu

cũng quyết định bởi các điều kiện và mục tiêu, các nhà điều hành có thể sử dụng các công cụ Measurement-

While-Drilling (MWD) hay Logging-While-Drilling (LWD) trong bộ dụng cụ đáy giếng

Đo log bùn

Đo log bùn là một bước quan trọng , theo đó các mẫu mùn khoan thường xuyên được thu thập và phân tích .

Các tính chất của bùn cũng được theo dõi để xác định các vỉa dầu hay khí đã được xâm nhập. Dựa trên các mùn

khoan, một người đo log bùn chuẩn bị một bản thạch học của các hố cho thấy các loại đá và độ sâu tại điểm

được khoan.Thông tin này vô cùng hữu ích cho các kỹ sư địa chất và kỹ sư khoan trong dự đoán các điều kiện

cho lưỡi khoan đầu.

Giếng thân trần và giếng được chống ống

 Thiết bị đo log điện



Thiết bị đo log phóng xạ

 ·Thiết bị đo log sóng âm

Vai trò của địa chất học trong hoạt động tăng cường khoan tại điểm.

Đảm bảo rằng các hoạt động đo log bùn được thực hiện đúng và biểu đồ thạch học được chuẩn bị chính xác;

· Đảm bảo rằng các mẫu mùn khoan được thu thập trong khoảng thời gian thích hợp và được chế biến đúng

cách cho việc lưu trữ hay phân tích;

· Xác định biểu đồ đường điện nào chạy qua khoảng thời gian nào;

· Kiểm tra chất lượng biểu đồ để đảm bảo dữ liệu có thể sử dụng;

· Xác định sự cần thiết của các mẫu sườn hay các vỉa thử , chọn độ sâu thích hợp để lấy chúng ;

Vai trò của các nhà địa chất trong việc tăng cường hoạt động khoan tại các điểm .

· Phân tích mẫu sườn trên điểm nếu cần thiết;

· Bảo đảm rằng tất cả các bản ghi và các mẫu được lấy và vận chuyển theo các chính sách bảo mật của công ty ;

· Xác định điểm lấy và bảo hiểm mẫu để vật liệu chính được lấy ra và đóng gói chính xác;

· Phân tích bản ghi và kiểm tra dữ liệu, trên điểm nếu cần thiết , để xác định khoảng thời gian hoàn thành hay

khoảng DST.

Bài tập

1/ Trong hình 23, ta thấy vì không đủ trọng lượng bùn trong thân giếng , cái vỉa chúng ta vừa khoan vào dòng

chảy một bong bóng khí trong thân giếng . Dù ta đã đóng cửa giếng , bong bóng sẽ tiếp tục tăng vòng. Với

những gì bạn biết về gradient áp suất ,xác định áp suất trong vành tại bề mặt và phía dưới giếng ,khi bong

bóng đạt đến đỉnh . Giả sử bong bóng có một khối lượng tương đối nhỏ so với khối lượng nước trong hố đen.

Giải quyết vấn đề

Bởi vì các vỉa áp suất là 6500 psi (44.800 kPa) , các bong bóng khí chảy vào thân giếng cùng áp lự 6500 psi.

Khi khí tăng lên trong thân giếng nó sẽ không được phép thay bất kỳ chất lỏng khoan từ các vành giếng khoan

vì chúng ta đã đóng lại bằng các nắp bít. Vì vậy nó không thể mở rộng và sẽ vẫn ở áp suất ban đầu của nó. Do

khối lượng khí trong đá nhỏ , có lẽ chỉ một vài thùng ,khi nó tới bề mặt mà không có khả năng mở rộng, cơ bản

vẫn sẽ có 10000 ft (3048 m) bùn trong các vành giếng khoan . Chúng ta biết rằng cột này bùn là áp lực của

0,480 psi / lần ft 10.000 ft, hoặc 4800 psi. Vì vậy, trong khi áp lực ở bề mặt sẽ là áp lực của các bong bóng khí,

6500 psi (44.800 kPa), áp suất ở dưới cùng của lỗ sẽ tăng lên đến 6500 psi (44.800 kPa), cộng với áp lực của cột

bùn bên dưới các khí, với tổng số 6500 cộng với 4800 psi, hay 11.300 psi (77.900 kPa)! Độ lớn của áp lực này

thường rất lớn, đủ để gãy các thành tạo tại hoặc gần đáy của giếng khoan, gây mất chất dịch khoan và dẫn tới

thêm đá hoặc có thể là một vụ phun trào.

9.2 Hoàn tất các kỹ thuật cơ bản

Hoàn tất các phương pháp cơ bản

 Hoàn tất giếng thân trần ,trong đó việc hình thành vỉa không bị tách ra bởi ống chống , chỉ mở rộng vào

khoảng thời gian đầu hình thành( hình (24a));

 Hoàn tất với ống chống lửng( hình(24b)), mà không được gắn lại hay không nối lại ở bề mặt.

 Hoàn tất ống chống và đục lỗ(hình24c,d ), bao gồm việc gắn xi măng vào ống chống và sau đó đục ống

chống hình thành.