Giáo trình Cơ sở khai thác (Nghề: Vận hành thiết bị khai thác dầu khí - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí (năm 2020)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:126

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Cơ sở khai thác được biên soạn với mục tiêu giúp các bạn có thể trình bày được các khái niệm, thuật ngữ chuyên ngành của ngành khai thác dầu; trình bày được các công đoạn hoàn thiện giếng; trình bày được các tính chất cơ bản của đất đá và chất lưu. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Cơ sở khai thác (Nghề: Vận hành thiết bị khai thác dầu khí - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí (năm 2020)

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: CƠ SỞ KHAI THÁC NGHỀ: VẬN HÀNH THIẾT BỊ KHAI THÁC DẦU KHÍ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 193/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 3 năm 2020 của Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2020 (Lưu hành nội bộ)
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. Trang 1
LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình CƠ SỞ KHAI THÁC được biên soạn theo chương trình đào tạo của bộ Lao động và Thương binh Xã hội. Giáo trình dựa trên sự tham khảo nhiều tài liệu, sách, giáo trình của cùng môn học cũng như các môn liên quan khác dành cho các hệ đào tạo đại học, cao đẳng, đào tạo nghề và trung học chuyên nghiệp trong nước. Các kiến thức trong toàn bộ giáo trình có mối liên hệ lôgic chặt chẽ. Tuy vậy, giáo trình cũng chỉ là một phần trong nội dung của chuyên ngành đào tạo cho nên người dạy, người học cần tham khảo thêm các giáo trình có liên quan đối với ngành học để việc sử dụng giáo trình có hiệu quả hơn. Giáo trình “Cơ sở khai thác” là tài liệu bắt buộc đối với học viên nghề Vận hành thiết bị khai thác dầu khí hệ Trung cấp, cao đẳng, ngoài ra, có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho giáo viên và học viên các nghề Khoan khai thác và Sửa chữa thiết bị khai thác dầu khí của Trường. Khi biên soạn giáo trình, chúng tôi đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới liên quan đến môn học, phù hợp với đối tượng sử dụng và yêu cầu đào tạo của nhà Trường cũng như cố gắng sử dụng thật nhiều hình ảnh minh họa để người học dễ dàng tiếp thu. Nội dung của giáo trình được biên soạn với thời lượng 45 giờ, gồm 4 chương: Chương 1: Công tác hoàn thiện giếng Chương 2: Cơ sở lý thuyết khai thác dầu khí Chương 3: Các phương pháp khai thác Chương 4: Xử lý vùng cận đáy Tài liệu này chỉ lưu hành trong nội bộ nhà Trường. Trong quá trình biên soạn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được người sử dụng và các đồng nghiệp đóng góp nhằm làm cho giáo trình ngày một hoàn thiện hơn. Trân trọng cảm ơn./. Bà rịa - Vũng Tàu, tháng 3 năm 2020 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: Ths. Phạm Thị Nụ 2. Ks. Vũ Xuân Thạch 3. Ks. Bùi Đức Sơn Trang 2
MỤC LỤC TRANG CHƯƠNG 1: CÔNG TÁC HOÀN THIỆN GIẾNG .................................................13 1.1. CÔNG TÁC ĐÁNH GIÁ THÀNH HỆ ........................................................................ 14 1.1.1. Mục đích ....................................................................................................................... 14 1.1.2. Các phương pháp đánh giá thành hệ ............................................................................. 15 1.2. CÁC CÔNG ĐOẠN HOÀN THIỆN GIẾNG .............................................................. 17 1.2.1. Khái niệm...................................................................................................................... 17 1.2.2. Phân loại ....................................................................................................................... 18 1.2.3. Các công đoạn hoàn thiện giếng ................................................................................... 24 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHAI THÁC DẦU KHÍ ................................36 2.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN ............................................................................................. 37 2.1.1. Áp suất vỉa ...................................................................................................................... 37 2.1.2. Áp suất mao dẫn ............................................................................................................. 38 2.2. TÍNH CHẤT VẬT LÝ CƠ BẢN CỦA ĐẤT ĐÁ VÀ CHẤT LƯU ................................. 38 2.2.1. Độ rỗng () ..................................................................................................................... 38 2.2.2. Độ thấm k ....................................................................................................................... 39 2.2.3. Tính dính ướt .................................................................................................................. 40 2.2.4. Sức căng bề mặt .............................................................................................................. 40 2.2.5. Tính linh động ................................................................................................................ 40 2.3. CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG VỈA ................................................................................ 40 2.3.1. Nguồn năng lượng tự nhiên ............................................................................................ 41 2.3.2. Nguồn năng lượng nhân tạo ........................................................................................... 45 2.4. DUY TRÌ ÁP SUẤT VỈA ................................................................................................. 47 2.4.1. Bơm ép nước ngoài ranh giới vùng chứa dầu................................................................. 47 2.4.2. Bơm ép nước tại ranh giới vùng chứa dầu ..................................................................... 48 2.4.3. Bơm ép nước trong ranh giới vùng chứa dầu ................................................................. 49 2.4.4. Các nguồn nước bơm ép ................................................................................................. 51 CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC ................................................54 3.1. PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC TỰ PHUN ................................................................. 55 3.1.1. Điều kiện ........................................................................................................................ 55 3.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tự phun ................................................................. 56 3.1.3. Thiết bị trong khai thác tự phun ..................................................................................... 57 3.2. PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC CƠ HỌC ........................................................................ 84 3.2.1. Cơ sở lựa chọn ................................................................................................................ 84 Trang 3
3.2.2. Phân loại ......................................................................................................................... 86 3.3.3. Những khó khăn trong quá trình khai thác dầu khí ...................................................... 107 CHƯƠNG 4: XỬ LÝ VÙNG CẬN ĐÁY .................................................................110 4.1. MỤC ĐÍCH VÀ PHƯƠNG PHÁP ................................................................................. 111 4.1.1. Mục đích ....................................................................................................................... 111 4.1.2. Phương pháp ................................................................................................................. 115 4.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP THƯỜNG DÙNG ..................................................................... 115 4.2.1. Phương pháp cơ học ..................................................................................................... 115 4.2.2. Phương pháp gia nhiệt .................................................................................................. 122 4.2.3. Phương pháp hoá học ................................................................................................... 123 TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................125 Trang 4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1. Nguyên lý thử vỉa bằng cần Trang 15 Hình 1-2. Biểu đồ dạng log đo tia Gamma qua các tầng đất đá Trang 16 Hình 1-3. Lấy mẫu đáy giếng khoan và thành giếng khoan Trang 17 Hình 1-4. Hoàn thiện giếng đơn tầng Trang 19 Hình 1-5. Các kiểu hoàn thiện giếng đa tầng Trang 20 Hình 1-6. Hoàn thiện giếng đa tầng, đơn cần và đa cần Trang 21 Hình 1-7. Các kiểu hoàn thiện giếng cơ bản Trang 23 Hình 1-8. Cách thả thiết bị bắn mở vỉa vào giếng và nguyên lý làm việc của súng bắn mở vỉa Trang 25 Hình 1-9. Quy trình bắn mở vỉa Trang 26 Hình 1-10. Gọi dòng bằng hỗn hợp lỏng khí được thành tạo trên mặt đất Trang 28 Hình 1-11. Gọi dòng bằng Nitơ lỏng và ống mềm Trang 30 Hình 1-12. Phương pháp hạ thấp mực chất lỏng trong giếng bằng bơm phun tia Trang 32 Hình 1-13. Phương pháp khí nén Trang 33 Hình 1-14. Phương pháp khí nén sử dụng van gaslift Trang 34 Hình 2-1. Chế độ năng lượng trọng lực Trang 44 Hình 2-2. Áp suất vỉa giảm theo thời gian t đến áp suất pi > pbk Trang 46 Hình 2-3. Sơ đồ bố trí bơm ép nước ngoài ranh giới dầu - nước Trang 48 Hình 2-4. Sơ đồ bố trí bơm ép nước tại ranh giới dầu - nước Trang 49 Hình 2-5. Sơ đồ bố trí bơm ép nước trong ranh giới dầu - nước Trang 50 Hình 2-6. Sơ đồ bơm ép 2, 3, 4, 5, 7 và 9 điểm Trang 51 Hình 3-1. Sơ đồ liên kết ống chống khai thác với đầu ống chống Trang 58 Hình 3-2. Đầu miệng giếng loại chữ T cho hai cột ống nâng (áp suất thử 250at) Trang 59 Hình 3-3. Đầu miệng giếng loại chữ thập cho hai cột ống nâng (áp suất thử 250at) Trang 60 Hình 3-4. Sơ đồ tổ hợp thiết bị lòng giếng Trang 62 Hình 3-5. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo phễu định hướng Trang 63 Hình 3-6. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo thiết bị định vị không thông (không lựa chọn) Trang 64 Hình 3-7. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo thiết bị định vị thông (có thể lựa chọn) Trang 65 Hình 3-8. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo ống đục lỗ Trang 66 Hình 3-9. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo van cắt Trang 67 Hình 3-10. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của packer cơ học Trang 69 Hình 3-11. Sơ đồ nguyên lý quá trình bung và đưa packer cơ học vào hoạt động Trang 71 Hình 3-12. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo, quá trình bung và đưa packer thuỷ lực vào hoạt động. Trang 72 Hình 3-13. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của thiết bị bù trừ cơ học Trang 74 Hình 3-14. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo bộ phận tháo rời của thiết bị bù trừ cơ học Trang 75 Hình 3-15. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo thiết bị bù trừ thuỷ lực Trang 76 Hình 3-16. Van tuần hoàn kiểu ống rời Trang 78 Hình 3-17. Van tuần hoàn kiểu ống trượt Trang 79 Hình 3-18. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của van dập giếng Trang 80 Hình 3-19. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của Mandrel Trang 82 Hình 3-20. Van an toàn giếng sâu Trang 83 Hình 3-21. Cấu tạo của tổ hợp máy bơm cần kéo (a) và cần xoắn (b) Trang 87 Hình 3-22. Khai thác dầu bằng bơm cần kéo Trang 87 Hình 3-23. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo thiết bị bảo vệ động cơ điện Trang 91 Hình 3-24. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo động cơ điện Trang 92 Hình 3-25. Phương pháp khai thác gaslift Trang 95 Hình 3-26. Hệ thống khai thác trung tâm Trang 97 Hình 3-27. Hệ thống khai thác vành xuyến Trang 98 Trang 5
Hình 3-28. Sơ đồ nguyên lý khai thác bằng gaslift Trang 99 Hình 3-29. Sơ đồ nguyên lý quá trình khai thác dầu bằng gaslift Trang 100 Hình 3-30. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo Mandrel Trang 101 Hình 3-31. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo van Gaslift Trang 102 Hình 3-32. Sơ đồ nguyên lý giếng khai thác bằng gaslift định kỳ Trang 104 Hình 3-33. Sơ đồ nguyên lý hoạt động trong một chu kỳ của giếng khai thác bằng gaslift định kỳ Trang 105 Hình 4-1. Ảnh hưởng của sự nhiễm bẩn lên tốc độ dòng chảy Trang 111 Hình 4-2. Sự sụt áp ở đáy giếng do hiệu ứng skin Trang 112 Trang 6
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3-1. Khả năng và hiệu quả áp dụng các phương pháp khai thác cơ học Trang 85 Bảng 4-1. Các hoạt động và nguyên nhân gây nhiễm bẩn tầng chứa Trang 112 Trang 7
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC 1. Tên môn học: Cơ sở khai thác 2. Mã môn học: KKT19MH34 3. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học: 3.1. Vị trí: Là môn học thuộc phần các môn học chuyên môn của chương trình đào tạo nghề vận hành thiết bị khai thác dầu khí hệ trung cấp, cao đẳng và khoan khai thác dầu khí hệ cao đẳng. Môn học này là môn học chuyên môn, được dạy sau các môn học kỹ thuật cơ sở. 3.2. Tính chất: Môn học này trang bị những kiến thức chuyên môn về cơ sở khai thác dầu khí cho nghề vận hành thiết bị khai thác dầu khí trung cấp, cao đẳng và khoan khai thác dầu khí hệ cao đẳng. 3.3. Ý nghĩa và vai trò của môn học: Môn học giúp cho thợ khoan đưa ra phương pháp khoan hiệu quả mà không ảnh hưởng đến quá trình khai thác và cung cấp kiến thức chuyên môn tổng quan nhất đối với thợ khai thác. 4. Mục tiêu của môn học: 4.1. Về kiến thức: A1. Trình bày được các khái niệm, thuật ngữ chuyên ngành của ngành khai thác dầu. A2. Trình bày được các công đoạn hoàn thiện giếng. A3. Trình bày được các tính chất cơ bản của đất đá và chất lưu A4. Mô tả được các nguồn năng lượng vỉa và duy trì áp suất vỉa A5. Trình bày được các giải pháp xử lý vùng cận đáy giếng 4.2. Về kỹ năng: B1. Lựa chọn được giải pháp duy trì áp suất vỉa và xử lý axít vùng cận đáy giếng phù hợp với điều kiện địa chất 4.3. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: C1. Tự đọc các tài liệu tham khảo và tìm kiếm nguồn tài liệu, videos tham khảo mới trên internet. C2. Rèn luyện thái độ học tập nghiêm túc, cách suy luận logic và chính xác. 5. Nội dung của môn học: 5.1. Chương trình khung Mã Số Thời gian đào tạo (giờ) Tên môn học, mô đun MH/MĐ/HP tín Tổng Trong đó Trang 8
chỉ số Thực Thi/ hành/ Kiểm Lý thí nghiệm/ tra thuyết bài tập/ thảo luận LT TH Các môn học chung/ đại I 23 465 180 260 17 8 cương MHCB19MH02 Giáo dục chính trị 4 75 41 29 5 0 MHCB19MH03 Pháp luật 2 30 18 10 2 0 MHCB19MH05 Giáo dục thể chất 2 60 5 51 0 4 Giáo dục quốc phòng và An MHCB19MH08 4 75 36 35 2 2 ninh MHCB19MH09 Tin học 3 75 15 58 0 2 TA19MH02 Tiếng Anh 6 120 42 72 6 0 Các môn học, mô đun II. 65 1590 452 1057 32 49 chuyên môn ngành, nghề Môn học, mô đun kỹ thuật II.1. 15 285 143 127 11 4 cơ sở ATMT19MH01 An toàn vệ sinh lao động 2 30 23 5 2 0 CK19MH01 Vẽ kỹ thuật - 1 2 45 14 29 1 1 KTĐ19MĐ06 Điện kỹ thuật cơ bản 3 45 36 6 3 0 TĐH19MĐ12 Cơ sở điều khiển quá trình 2 45 14 29 1 1 CNH19MH09 Hóa Đại cương 3 45 42 0 3 0 KKT19MH31 Địa chất cơ sở 3 75 14 58 1 2 Môn học, mô đun chuyên II.2. 50 1305 309 930 21 45 môn ngành, nghề KKT19MH32 Địa chất dầu khí 2 30 28 0 2 0 KKT19MH33 Cơ sở khoan 3 45 42 0 3 0 KKT19MH34 Cơ sở khai thác 3 45 42 0 3 0 KKT19MH35 Địa chất môi trường 2 30 28 0 2 0 KKT19MĐ50 Vận hành van 3 75 14 58 1 2 Thiết bị hoàn thiện giếng KKT19MĐ51 3 75 14 58 1 2 khai thác KKT19MĐ52 Vận hành Bơm 4 105 14 87 1 3 KKT19MĐ53 Vận hành máy nén 3 75 14 58 1 2 Vận hành thiết bị tách dầu KKT19MĐ54 4 105 14 87 1 3 khí KKT19MĐ55 Vận hành thiết bị nhiệt 3 75 14 58 1 2 Hệ thống thu gom và vận KKT19MĐ56 3 75 14 58 1 2 chuyển dầu khí KKT19MĐ57 Công nghệ khí 2 45 14 29 1 1 Vận hành hệ thống khai KKT19MĐ58 5 135 14 116 1 4 thác trên mô hình 1 Vận hành hệ thống khai KKT19MĐ59 3 75 14 58 1 2 thác trên mô hình 2 Trang 9
KKT19MĐ60 Thực tập sản xuất 4 180 15 155 0 10 KKT19MĐ61 Khóa luận tốt nghiệp 3 135 14 108 1 12 Tổng cộng 86 2025 609 1312 47 57 5.2. Chương trình chi tiết môn học Thời gian (giờ) Số Tên chương, mục Tổng Lý Thực Kiểm TT số thuyết hành tra 1 Chương 1. Công tác hoàn thiện giếng 5 5 0 0 Chương 2. Cơ sở lý thuyết khai thác dầu 10 9 0 1 2 khí 3 Chương 3. Các phương pháp khai thác 20 19 0 1 4 Chương 4. Xử lý vùng cận đáy giếng 10 9 1 Cộng 45 42 0 3 6. Điều kiện thực hiện môn học: 6.1. Phòng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn 6.2. Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn 6.3. Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, mô hình học tập,… 6.4. Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế tại doanh nghiệp. 7. Nội dung và phương pháp đánh giá: 7.1. Nội dung: - Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp. + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. 7.2. Phương pháp: Người học được đánh giá tích lũy môn học như sau: 7.2.1. Cách đánh giá Trang 10
- Áp dụng quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội. - Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Dầu khí như sau: Điểm đánh giá Trọng số + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40% + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc môn học 60% 7.2.2. Phương pháp đánh giá Phương pháp Phương pháp Hình thức Chuẩn đầu ra Số Thời điểm đánh giá tổ chức kiểm tra đánh giá cột kiểm tra Thường xuyên Viết/ Tự luận/ A1, C1, C2 1 Sau 27 giờ. Thuyết trình Trắc nghiệm/ Báo cáo Định kỳ Viết/ Tự luận/ A2, C1, C2 1 Sau 15 giờ Thuyết trình Trắc nghiệm/ A3, C1,C2 1 Sau 25 giờ Báo cáo A4, A5,B1, C1, C2 1 Sau 45 giờ Kết thúc môn Viết Tự luận và A1, A2, A3, A4, A5, 1 Sau 45 giờ học trắc nghiệm B1, C1, C2, 7.2.3. Cách tính điểm - Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc môn học được chấm theo thang điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân. - Điểm môn học là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của môn học nhân với trọng số tương ứng. Điểm môn học theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ số thập phân, sau đó được quy đổi sang điểm chữ và điểm số theo thang điểm 4 theo quy định của Bộ Lao động Thương binh và Xã hội về đào tạo theo tín chỉ. 8. Hướng dẫn thực hiện môn học 8.1. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng HSSV Trường Cao đẳng Dầu khí 8.2. Phương pháp giảng dạy, học tập môn học 8.2.1. Đối với người dạy Trang 11
* Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập tình huống, câu hỏi thảo luận…. * Bài tập: Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập theo nội dung đề ra. * Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra. * Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân công các thành viên trong nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung trong bài học, cả nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm. 8.2.2. Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau: - Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được cung cấp nguồn trước khi người học vào học môn học này (trang web, thư viện, tài liệu...) - Tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết. Nếu người học vắng >30% số tiết lý thuyết phải học lại môn học mới được tham dự kì thi lần sau. - Tự học và thảo luận nhóm: là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 8-10 người học sẽ được cung cấp chủ đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành. Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về 1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân công để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm. - Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ. - Tham dự thi kết thúc môn học. - Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học. 9. Tài liệu tham khảo: [1] PGS-TS Cao Ngọc Lâm, Công nghệ khai thác dầu khí, Trường Đại học Mỏ địa chất Hà Nội, 2002. [2] Lê Phước Hảo, Cơ sở khoan và khai thác dầu khí, NXB Đại học Quốc gia Tp.HCM, 2002. [3] Dương Danh Lam, Phùng Đình Thực, Lê Bá Tuấn, Nguyễn Văn Cảnh, Công nghệ kỹ thuật khai thác dầu khí, NXB Giáo dục, 1999 Trang 12
CHƯƠNG 1: CÔNG TÁC HOÀN THIỆN GIẾNG ❖ GIỚI THIỆU CHƯƠNG 1 Chương 1 là chương giới thiệu tổng quan về công tác hoàn thiện giếng khoan nhằm giúp cho người học kiến thức và kỹ năng chuẩn bị đưa giếng vào khai thác dầu và khí. ❖ MỤC TIÊU CHƯƠNG 1 Sau khi học xong chương này, người học có khả năng: ➢ Về kiến thức: - Trình bày được ý nghĩa của công tác đánh giá thành hệ và trình bày được các công đoạn để hoàn thiện một giếng khoan đưa vào khai thác. ➢ Về kỹ năng: - Xác định được công việc cần phải làm khi hoàn thiện giếng khoan. ➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Rèn luyện ý thức tổ chức kỷ luật, thái độ nghiêm túc trong học tập ❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 1 - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập chương 1 (cá nhân hoặc nhóm). - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (chương 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống chương 1 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định. ❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI GIẢNG CHƯƠNG 1 - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập chương 1 (cá nhân hoặc nhóm). - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (chương 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống chương 1 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định. ❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 1 - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Không Chương 1: Công tác hoàn thiện giếng Trang 13
- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có ❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 1 - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. ✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: Vấn đáp/ thuyết trình) ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có ❖ NỘI DUNG CHƯƠNG 1 1.1. CÔNG TÁC ĐÁNH GIÁ THÀNH HỆ 1.1.1. Mục đích Giếng sau khi khoan có thể được hạ cột ống chống khai thác tại một hoặc nhiều thành hệ và hoàn thiện giếng nếu thành hệ được xem như có triển vọng về trữ lượng. Trong trường hợp giếng được xem là khô, nghĩa là không có khả năng khai thác dầu hoặc khí thương mại. Khi đó, một số cầu xi măng được đặt để bít giếng tạm thời hay huỷ vĩnh viễn. Để giúp công tác hoàn thiện giếng được hiệu quả cao, các phương pháp đánh giá thành hệ như nghiên cứu mùn khoan, đo địa vật lý giếng khoan, nghiên cứu mẫu lõi và thử giếng được áp dụng. Chương 1: Công tác hoàn thiện giếng Trang 14
1.1.2. Các phương pháp đánh giá thành hệ a. Nghiên cứu mùn khoan Tầng chứa dầu hay khí có thể được xác định thông qua việc nghiên cứu mùn khoan do dòng dung dịch đưa lên bề mặt. Người kỹ sư địa chất làm việc tại hiện trường (chuyên theo dõi mùn khoan và các điều kiện ở đáy giếng tại trạm đo carota khí) thu thập các mùn khoan tại sàn rung, sử dụng thiết bị báo khí và kính hiển vi hoặc tia cực tím để xem xét sự hiện diện của dầu trong mùn khoan. b. Thử giếng (Well test) Phương pháp hữu hiệu để đánh giá thành hệ là thử giếng. Dụng cụ thử này được lắp đặt trên bộ cần khoan và thả xuống đáy giếng. Một van được mở với mọi áp suất của thành hệ để chất lưu từ tầng chứa chảy vào dụng cụ. Máy ghi được lắp trên dụng cụ sẽ vẽ biểu đồ áp suất thành hệ. Sau đó thu packer lại và dụng cụ được kéo lên bề mặt (H.1.1). Hình 0-1. Nguyên lý thử vỉa bằng cần Nhờ xem xét các biểu đồ áp suất ở đáy giếng mà người ta có thể thu được các đặc tính của vỉa. c. Đo địa vật lý giếng khoan (Đo carota ) Phương pháp này được thực hiện nhờ các thiết bị được thả vào giếng bằng cáp đến đáy giếng và khi kéo lên, các thiết bị này có thể đo được các tính chất của thành hệ. Chương 1: Công tác hoàn thiện giếng Trang 15
Các phương pháp carota điện đo và ghi dòng điện tự nhiên và dòng điện cảm ứng trong thành hệ. Phương pháp sóng âm truyền sóng âm vào thành hệ và đo ghi sóng phản xạ. Phương pháp phóng xạ đo và ghi hiệu ứng phóng xạ tự nhiên và cảm ứng trong thành hệ. Kết quả đo địa vật lý giếng khoan được trình bày dưới dạng các biểu đồ. Các nhà địa chất, các kỹ sư kinh nghiệm nhờ các phần mềm trên máy tính có thể minh giải được các biểu đồ này. Hình 0-2. Biểu đồ dạng log đo tia Gamma qua các tầng đất đá d. Mẫu khoan Ngoài việc tiến hành các nghiên cứu trên, người ta còn lấy mẫu lõi khoan của đá tầng chứa để phân tích thí nghiệm. Hai phương pháp lấy mẫu đáy và mẫu thành (vách) giếng thường được sử dụng (H.1.3). Chương 1: Công tác hoàn thiện giếng Trang 16
Hình 0-3. Lấy mẫu đáy giếng khoan và thành giếng khoan Ở phương pháp thứ nhất, bộ ống mẫu được lắp ở đáy dụng cụ khoan. Khi xoay lưỡi khoan lấy mẫu cắt một lõi đá hình trụ có đường kính bằng đường kính trong của bộ mẫu ống và lõi khoan được giữ trong ống mẫu này. Quy trình kéo thả bộ khoan cụ được thực hiện đối với mỗi lần lấy mẫu. Phương pháp thứ hai là dùng bộ lấy mẫu sườn (thành giếng): khối thuốc nổ nhỏ được kích nổ làm cắm các ống hình trụ nhỏ vào thành giếng. Bộ lấy mẫu sườn được kéo lên khỏi giếng cùng với các ống lấy mẫu nhỏ. Có thể lấy cùng lúc 30 mẫu đất đá ở thành giếng tại mỗi chiều sâu của giếng. Các mẫu lõi khoan này được phân tích trong phòng thí nghiệm và cung cấp nhiều thông tin bổ ích về tính chất của đá và chất lưu tầng chứa. 1.2. CÁC CÔNG ĐOẠN HOÀN THIỆN GIẾNG 1.2.1. Khái niệm Sau khi khoan đến mục tiêu, giai đoạn tiếp theo là hoàn thiện giếng tức là đưa giếng vào khai thác như đã định. Việc hoàn thiện giếng bao gồm một loạt các công tác sau: Chương 1: Công tác hoàn thiện giếng Trang 17
- Đặt cột ống chống khai thác và trám xi măng. - Rửa giếng. - Bắn mở vỉa. - Gọi dòng sản phẩm. - Lắp đặt thiết bị lòng giếng. 1.2.2. Phân loại a. Phân loại theo số tầng khai thác e. Hoàn thiện giếng đơn tầng Là kiểu hoàn thiện giếng chỉ cho phép khai thác một tầng sản phẩm ở một thời điểm nhất định. Kiểu hoàn thiện này được thiết kế để phát triển mỏ một cách liên tục trong quá trình khai thác. Dòng sản phẩm có thể được nâng lên trong ống khai thác, trong khoảng không vành xuyến giữa ống chống khai thác và ống khai thác hoặc cả hai. Ngày nay kiểu hoàn thiện giếng đơn tầng được sử dụng phổ biến nhờ quá trình thi công cũng như xử lý và sửa chữa giếng tương đối đơn giản. Đối với kiểu hoàn thiện giếng này có thể sử dụng phương pháp khai thác tự phun hay nâng nhân tạo (gaslift, bơm ly tâm điện chìm…). Việc lắp đặt packer tùy thuộc vào yêu cầu của giếng và lợi ích kinh tế. Đối với kiểu giếng khai thác đơn tầng không lắp đặt packer, hệ thống đầu giếng phải chịu áp lực khí ở khoảng không vành xuyến. Nếu không kiểm tra và xả khí thường xuyên ra ngoài sẽ dẫn đến hiện tượng khí xâm nhập vào ống khai thác, làm nguy hại đến giếng. Trước đây do quá chú trọng vào hiệu quả kinh tế nên packer chỉ được lắp đặt khi lưu lượng khai thác lớn. Ngày nay việc lắp đặt packer là một yêu cầu bắt buộc nhằm bảo vệ an toàn lòng giếng và ống khai thác. Tuy nhiên đối với các giếng khoan sâu thì khoảng hở giữa ống khai thác và ống chống thường rất nhỏ nên packer sẽ thu hẹp lòng giếng khai thác làm giảm lưu lượng khai thác. Những ưu điểm chính của kiểu hoàn thiện giếng này là: - Đơn giản hóa quá trình hoàn thiện giếng và công tác sửa chữa giếng. - Kích cỡ ống khai thác đáp ứng được lưu lượng khai thác tối ưu trong khoảng thời gian dài nhất. - Dễ dàng chuyển sang các phương pháp khai thác cơ học khi cần thiết. Chương 1: Công tác hoàn thiện giếng Trang 18
- Dễ dàng theo dõi áp suất đáy giếng. - Dùng packer cố định và thiết bị bảo vệ tầng sản phẩm khi tiến hành sửa chữa hoặc dập giếng. - Có thể lắp đặt đầu nối giãn nở nhiệt để giữ an toàn cho ống khai thác. - Neo giữ ống khai thác với packer. - Dễ dàng tuần hoàn dung dịch khi gọi dòng hay dập giếng. - Hạn chế tối đa khả năng ăn mòn thiết bị lòng giếng. Khi thiết kế hoàn thiện giếng khai thác nên chú ý đến khả năng ứng dụng kỹ thuật cáp tời để lắp đặt các thiết bị lòng giếng sau này. Hình 0-4. Hoàn thiện giếng đơn tầng f. Hoàn thiện giếng đa tầng Trong thực tế khai thác dầu khí thường gặp trường hợp giếng xuyên qua nhiều tầng sản phẩm. Khi đó, người ta có thể sử dụng một trong các hệ thống khai thác sau: - Khai thác từ trên xuống. - Khai thác từ dưới lên. - Khai thác kết hợp hoặc khai thác đồng thời nhiều tầng sản phẩm. Hệ thống khai thác từ trên xuống là hệ thống khai thác vỉa sản phẩm nằm dưới sau khi đã khai thác hết các vỉa nằm trên. Ngược lại, hệ thống khai thác từ dưới lên là hệ thống khai thác nằm trên sau khi đã khai thác hết các vỉa nằm dưới. Chương 1: Công tác hoàn thiện giếng Trang 19