Cơ sở khoan dầu khí

Chia sẻ: Nguyen Ha | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:37

Thêm vào BST

Báo xấu

246
lượt xem 75
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí: khái niệm, lịch sử, cơ sở khoan, các nguyên lý cơ bản 2. Thiết kế và cấu trúc giếng khoan, công nghệ khoan 3. Thiết bị, dụng cụ khoan. 4. Sự cố trong công tác khoan và các phương pháp xử lý 5. Đo đạc trong quá trình khoan và lấy mẫu 6. Hoàn tất giếng –

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Cơ sở khoan dầu khí

Giới thiệu CƠ SỞ KHOAN DẦU KHÍ Trình bày: TS. VŨ VĂN ÁI Bộ môn Khoan – Khai thác Dầu khí Khoa Kỹ thuật Địa chất và Dầu khí Đại học Bách Khoa TP. HCM GEOPET NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH Nội dung khối kiến thức tổng quan về công nghệ khoan dầu khí. 1. Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí: khái niệm, lịch sử, cơ sở khoan, các nguyên lý cơ bản 2. Thiết kế và cấu trúc giếng khoan, công nghệ khoan 3. Thiết bị, dụng cụ khoan. 4. Sự cố trong công tác khoan và các phương pháp xử lý 5. Đo đạc trong quá trình khoan và lấy mẫu 6. Hoàn tất giếng – Gọi dòng 7. Dung dịch khoan và Xi măng Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 2 GEOPET 1
NỘI DUNG BUỔI HỌC 1. Lịch sử khoan dầu khí 2. Giếng khoan và các phương pháp khoan 3. Các loại giàn khoan 4. Các quá trình cơ bản khi khoan 5. Tổ chức và nhân sự Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 3 GEOPET 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, các loại giàn khoan và các phương pháp khoan, Có thể mô tả các quá trình cơ bản trong thi công giếng khoan và hệ thống tổ chức nhân sự phục vụ công tác khoan. Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 4 GEOPET 2
1. LỊCH SỬ KHOAN DẦU KHÍ Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 5 GEOPET 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. Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 1. Lịch sử khoan dầu khí 6 GEOPET 3
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. Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 1. Lịch sử khoan dầu khí 7 GEOPET GIẾNG KHOAN DẦU ĐẦU TIÊN Giếng khoan của “Đại tá” Drake tại Titusville, Pennsylvania năm 1859 đánh dấu sự khởi đầu của công nghiệp dầu khí. Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 1. Lịch sử khoan dầu khí 8 GEOPET 4
GIẾNG KHOAN DẦU ĐẦU TIÊN Giếng của Philips Giếng của Woodford 4000 bbl/d, tháng 10, 1861 1500 bbl/d, tháng 7, 1862 Các giếng khoan dầu khí đầu tiên Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 1. Lịch sử khoan dầu khí 9 GEOPET GIẾNG KHOAN DẦU ĐẦU TIÊN “Rừng” giếng khoan ở Spindletop, 1903 Video Lịch sử khoan dầu khí Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 1. Lịch sử khoan dầu khí 10 GEOPET 5
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. Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 1. Lịch sử khoan dầu khí 11 GEOPET NHỮNG CẢI TIẾN VỀ CÔNG NGHỆ KHOAN 1899: kỹ sư Devi (Mỹ) phát minh phương pháp khoan bi để khoan nham thạch rắn. 1901: phương pháp khoan rôto có tuần hoàn dung dịch được sử dụng lần đầu tiên. 1903: trám giếng khoan bằng xi măng lần đầu tiên được thực hiện ở California. 1922: các kỹ sư Nga phát minh phương pháp khoan tuabin. Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 1. Lịch sử khoan dầu khí 12 GEOPET 6
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… Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 1. Lịch sử khoan dầu khí 13 GEOPET 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 đó có 70 phát hiện dầu khí. 1980, Xí nghiệp Liên doanh dầu khí Vietsovpetro được thành lập. Các phát hiện dầu khí tại Bạch Hổ (6/1986), Rồng (12/1994), Rạng Đông (8/1998) và Hồng Ngọc (10/1998) thuộc bồn trũng Cửu Long. Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 1. Lịch sử khoan dầu khí 14 GEOPET 7
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. Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 1. Lịch sử khoan dầu khí 15 GEOPET 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. Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 1. Lịch sử khoan dầu khí 16 GEOPET 8
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). Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 1. Lịch sử khoan dầu khí 17 GEOPET 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) Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 1. Lịch sử khoan dầu khí 18 GEOPET 9
2. GIẾNG KHOAN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KHOAN Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 19 GEOPET 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 Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 2. Giếng khoan và các phương pháp khoan 20 GEOPET 10
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.” Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 2. Giếng khoan và các phương pháp khoan 21 GEOPET 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 giếng khoan. 3. Đáy giếng: tiết diện cuối cùng của giếng khoan. 4. Trục giếng: trục của thân giếng trong không gian. Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 2. Giếng khoan và các phương pháp khoan 22 GEOPET 11
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) Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 2. Giếng khoan và các phương pháp khoan 23 GEOPET CÁC THÔNG SỐ CỦA GIẾNG KHOAN Vị trí thân giếng khoan trong không gian được xác định: Góc nghiêng θ: góc hợp bởi đoạn trục giếng khoan với phương thẳng đứng. Góc phương vị α: 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). Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 2. Giếng khoan và các phương pháp khoan 24 GEOPET 12
CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN Được biểu diễn một cách tượng trưng qua các thành phần chính của giếng khoan. Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 2. Giếng khoan và các phương pháp khoan 25 GEOPET 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. Một số cấu trúc điển hình Cấu trúc một cột ống: không có cột ống chống kỹ thuật, chỉ có một cột ống chống khai thác. Cấu trúc hai cột ống: một cột ống chống kỹ thuật và một cột ống chống khai thác. Cấu trúc ba cột ống: hai cột ống chống kỹ thuật và một cột ống chống khai thác. Nhiều cột ống chống: do các nhiệm vụ về khai thác và sự phức tạp của địa tầng. Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 2. Giếng khoan và các phương pháp khoan 26 GEOPET 13
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) Quy tắc thiết kế Cấu trúc giếng đơn giản (ít cấp đường kính) và gọn nhẹ (đường kính của các đoạn giếng khoan nhỏ). Đường kính ngoài của cột ống chống thường nhỏ hơn khoảng 20% so với đường kính giếng cùng cấp. Kích thước dụng cụ phá đá nhỏ hơn khoảng 10-20% so với đường kính trong của cột ống chống trước, không nhỏ hơn 6/32”. Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 2. Giếng khoan và các phương pháp khoan 27 GEOPET CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN Đường kính choòng khoan và ống chống (inches) Loại ống chống Giếng thông thường Giếng thân nhỏ Dẫn hướng 36 (30) 26 (20) 26 (20) 26 (20) 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) 6 1/8 (2 7/8 Khai thác 7 7/8 (5 ½) 5 7/8 (4) 8 ½ (7) hoặc 3 ½) Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 2. Giếng khoan và các phương pháp khoan 28 GEOPET 14
CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN Vành đá xi măng Cách ly tốt khoảng không vành xuyến giữa thành giếng và các cột ống chống (cách ly các tầng sản phẩm với các tầng khác). Tăng độ ổn định của thành giếng khoan nói chung và giữ chặt và tăng độ bền cột ống chống trong thành hệ. Bảo vệ cột ống chống khỏi bị rỉ do các chất ăn mòn trong thành hệ. Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 2. Giếng khoan và các phương pháp khoan 29 GEOPET 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) Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 2. Giếng khoan và các phương pháp khoan 30 GEOPET 15
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. Video Thiết bị khoan nước sâu Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 2. Giếng khoan và các phương pháp khoan 31 GEOPET PHÂN LOẠI GIẾNG KHOAN Theo hình dạng của quĩ đạo giếng trong không gian Giếng khoan thẳng đứng: θ = 0o Giếng khoan xiên (định hướng): 00 < θ < 90o Giếng khoan ngang: θ = 900 Giếng ngang vươn xa Theo đường kính Giếng đường kính lớn Giếng thông thường Giếng thân nhỏ Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 2. Giếng khoan và các phương pháp khoan 32 GEOPET 16
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 Nhiệt – hóa học Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 2. Giếng khoan và các phương pháp khoan 33 GEOPET 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 khoan giếng nước. Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 2. Giếng khoan và các phương pháp khoan 34 GEOPET 17
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. Dung dịch khoan dạng lỏng được dùng để vận chuyển mùn khoan. Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 2. Giếng khoan và các phương pháp khoan 35 GEOPET CÁC PHƯƠNG PHÁP KHOAN Bàn rôto Hệ thống topdrive Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 2. Giếng khoan và các phương pháp khoan 36 GEOPET 18
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. Khoan thủy động lực Phá hủy hoặc hòa tan đất đá ở đáy giếng nhờ sử dụng động năng của dòng nước cao áp. Sử dụng hiệu quả để khoan đất đá mềm, bở rời. Đang nghiên cứu sử dụng cho tầng đất đá cứng, kiên cố. Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 2. Giếng khoan và các phương pháp khoan 37 GEOPET 3. CÁC LOẠI GIÀN KHOAN Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 3. Các loại giàn khoan 38 GEOPET 19
CÁC LOẠI GIÀN KHOAN Giàn khoan được chia thành hai loại: Giàn khoan đất liền Giàn khoan biển Ngoài ra, giàn khoan còn được phân loại theo: Chiều sâu khoan được: nhẹ, trung bình, sâu và siêu sâu. • Thiết bị khoan nhẹ: dưới 650 mã lực, khoan tối đa 2000 m. • Thiết bị khoan trung bình: 650 - 1300 mã lực, khoan tối đa 4000 m. • Thiết bị khoan sâu: 1300 - 2000 mã lực, khoan tối đa 7000 m. • Thiết bị khoan siêu sâu: khoảng 3000 mã lực, khoan tối đa 9000 m. Tải trọng nâng: công suất tời khoan. Tính cơ động: cố định, tự hành, bán tự hành. Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 3. Các loại giàn khoan 39 GEOPET GIÀN KHOAN TRÊN ĐẤT LIỀN Các giàn khoan nhẹ (khoan tối đa 2000m) được gắn trực tiếp trên xe tải cỡ lớn và dễ dàng di chuyển từ nơi này đến nơi khác. Các giàn khoan trung bình và sâu thường gắn trên rơ móc chuyên dụng hoặc xe lăn khổng lồ. Các thiết bị khoan này có thể di chuyển nguyên bộ ở cự ly ngắn. Khi cần di chuyển xa, thiết bị được tháo rời từng phần. Giới thiệu cơ sở khoan dầu khí 3. Các loại giàn khoan 40 GEOPET 20