Luận văn : Thiết kế giếng khoan dầu khí

Chia sẻ: Nang Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:110

Thêm vào BST

Báo xấu

229
lượt xem 62
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mỏ Bạch Hổ nằm trong khu vực bồn trũng Cửu Long, thuộc thềm Sunda lớn nhất ở Tây Nam Thái Bình Dương. Sự hình thành cấu trúc địa chất hiện tại của thềm Sunda gắn liền với ba chu kì tạo địa hào Rizta, bắt đầu từ kỉ Creta muộn. Sự mở rộng bồn Tây Nam, trong đó có thềm lục địa Nam Việt Nam xảy ra vào chu kỳ 1 ( Paleogen muộn ).

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn : Thiết kế giếng khoan dầu khí

ĐẶC DIỂM CHUNG VỀ ĐỊA CHẤT VÙNG MỎ Mỏ Bạch Hổ nằm trong khu vực bồn trũng Cửu Long, thuộc thềm Sunda lớn nhất ở Tây Nam Thái Bình Dương. Sự hình thành cấu trúc địa chất hiện tại của thềm Sunda gắn liền với ba chu kì tạo địa hào Rizta, bắt đầu từ kỉ Creta muộn. Sự mở rộng bồn Tây Nam, trong đó có thềm lục địa Nam Việt Nam xảy ra vào chu kỳ 1 ( Paleogen muộn ). Tốc độ sụt lún đạt tới cực đại vào thời kì Oligoxen sớm, chu kì thứ hai gắn liền với sự tạo địa hào Rizta ven biển và sự tạo thành các bể trầm tích. Chu kì thứ ba đặc trưng bởi sự tiếp tục sụt lún của thềm biển và sự tạo thành các bể trầm tích lớn xen kẽ với các đới nâng có móng tiền Kalozoi. Hoạt động Mắcma xuất hiện vào thời kì Kalozoi muộn, nó có tác động nhất định đến cấu trúc kiến tạo chung của thềm lục địa Việt Nam. Ở phần rìa phía Tây Bắc của bồn trũng Cửu Long có tổng diện tích các lớp phủ Bazan và Andezit đạt 1 triệu km2, với bề dày không lớn lắm. Khác với bồn trũng ở vùng trũng Sunda, bồn trũng Cửu Long bị tách biệt hẳn ra và nằm ở sườn Đông Nam ổn định của bán đảo Đông Dương. Ở phía Tây nó bị tách ra khỏi bồn trũng Thái Lan bởi đới nâng Corat. Ở phía Nam nó bị tách hẳn ra và có chiều dài gần 500km, rộng 150km, diện tích gần 75000km2. Trong cấu trúc địa chất của bồn trũng Cửu Long có chứa các hệ trầm tích Lục Nguyên gốc châu thổ ven biển, có tuổi từ Mioxen – Oligoxen hiện tại. Bề dày cực đại là 7km được xác định tại hố sụt trung tâm của bồn trũng. Tổng thể 0otích của bồn trũng này là 150000km3. Nguồn cung cấp vật liệu chủ yếu là sông Mêkong (sông Cửu Long). Hiện nay trung bình hàng năm sông Mêkong đưa ra biển 187 triệu tấn phù sa. Như vậy, mỏ Bạch Hổ là một vòm nâng lớn, có kích thước 17x18km. Cấu tạo chia thành nhiều khối bởi nhiều dứt gãy ngang dọc, mà chủ yếu là đứt gãy dọc có biên độ giảm dần theo hướng lên trên. Cấu tạo không đối xứng đặc Page 1 of 110
biệt là vùng đỉnh. Góc đổ ở cánh Tây dốc, tăng theo chiều sâu từ 6 – 160, còn cánh phía Đông là từ 6 – 100. Cấu tạo mỏ Bạch Hổ rất phức tạp vì có nhiều đứt gãy, đứt gãy lớn nhất nằm phía rìa Tây có biên độ a.200m theo mặt móng. Đây là phần thuận bởi một loạt đới nâng bậc ba. Chúng có cấu tạo không đối xứng bị phân cách bởi các đứt gãy thuận. Cấu tạo mỏ Bạch Hổ thuộc đới nâng trung tâm, ngoài cấu tạo này trong bồn trũng Cửu Long còn phát hiện 32 đới nâng khác có triển vọng dầu khí. 2.1. Đặc điểm cấu tạo địa chất. 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 phương pháp phân tích lấy mẫu đất đá thu được, người ta xác định được khá rõ ràng các thành hệ của mỏ Bạch Hổ. Đó là các thành hệ thuộc hệ Đệ tứ, Neogen và Paleogen phủ trên móng kết tinh Jura - Kretta có tuổi thọ tuyệt đối từ 97 - 108,4 triệu năm. Từ trên xuống, cột địa tầng tổng hợp của mỏ được xác định như sau: 2.1.1. Trầm tích Neogen và Đệ Tứ. a. Trầm tích Plioxen-Pleixtoxen ( điệp Biển Đông ): Điệp này được thành tạo chủ yếu từ cát và cát dăm, độ gắn kết kém, thành phần 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 của các dòng chảy , nguồn vật liệu chính là các đá Macma axit.Bề dày điệp này dao động từ 612 - 654m. Dưới điệp Biển Đông là các trầm tích của thống Mioxen thuộc hệ Neogen. b. Trầm tích Mioxen: Thống này chia ra làm 3 phụ thống: - Mioxen trên (điệp Đồng Nai): Page 2 of 110
Đất đá điệp này chủ yếu là cát dăm và cát với độ mài mòn trung bình từ trung bình đến tốt. Thành phần Thạch anh chiếm từ 20 - 90% còn lại là Fenspat và các thành phần khác như đá Macma , phiến cát vỏ sò… Độ kết hầu như không có nhưng cũng gặp những vỉa sét và két dày đến 20m và những vỉa cuội mỏng. Chiều dày điệp này tăng dần từ giữa ( 538m ) sang hai cánh( 619m ). - 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 bở rời 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. - Mioxen dưới (điệp Bạch Hổ): Đất đá của điệp này nằm bất chỉnh hợp góc, thành tạo Oligoxen trên.Gồm chủ yếu là những tập sét dày và nững vỉa cát,bột mỏng nằm xen kẽ nhau.Sét có màu tối nâu loang lổ xám,thường là mềm và phân lớp. Thành phần của sét gồm có Kaolinit,Montmoriolonite,thuỷ Mica và các khoáng vật Carbonate,hàm lượng xi măng từ 3 - 35%,cấu trúc xi măng lấp đầy hoặc tiếp xúc.Mảnh vụn là các khoáng vật như Thạch anh,Fenspat với khối lượng tương đương nhau.Ngoài ra còn có các loại khác, như Granite, Phiến cát… Điệp này chứa các tầng dầu công nghiệp 22,23,24,25. Chiều dày tăng từ vòm ( 600m ) đến 2 cánh ( 1270m ). 2.1.2. Trầm tích Paleogen: Thành tạo của hệ thống Oligoxen thuộc hệ Paleogen được chia làm hai phụ thống: a. Oligoxen trên (điệp Trà Tân): Các đất đá trầm tích này bao trùm toàn bộ diện tích mỏ. Phần trên là các tập sét màu đen rất dày (tới 266m). Phần dưới là cát kết, sét kết và bột kết nằm xen kẽ. Điệp này chứa tầng dầu công nghiệp 1,2,3,4,5. Page 3 of 110
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. Ỏ đây có sự thay đổi hướng đá mạnh, trong thời kì hình thành trầm tích này có thể có hoạt động của núi lửa ở phần trung tâm và cuối phía bắc của vỉa hiện tại, do có sự gặp nhau các đá phun trào trong trong một số giếng khoan. Ngoài ra còn gặp các trầm tích than sét kết màu đen, xám tối đến nâu bị ép nén, khi vỡ có mặt trượt. Khoáng vật chính là Kaolinit (56%), Thuỷ Mica (12%), các thành phần khác - Clorite, Xiderite, Montmoriolonite (32%). Cát và bột kết có màu sang dạng khối rắn chắc, tới 80,9% là thành phần hạt gồm: Thạch anh, Fenspat và các thành phần vụn của các loại đất đá khác như: Kaolinite, Cacbonate, sét vôi. Chiều dày từ 176-1034m, giảm ở phần vòm và đột ngột tăng mạnh ở phần sườn. b. Oligoxen dưới (điệp Trà Cú): Thành tạo này có tại vòm Bắc và rìa Nam của mỏ. Gồm chủ yếu là sét kết(60-70% mặt cắt), có màu từ đen đến xám tối và nâu, bị ép mạnh, giòn, mảnh vụn vỡ sắc cạnh có mặt trượt dạng khối hoặc phân lớp. Thành phần gồm: Thuỷ Mica, 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, thuỷ Mica 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 biến chất. Ở đây gặp 5 tầng dầu công nghiệp 6,7,8,9,10. c. 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 diều kiện lục địa bởi sự phá huỷ cơ học của địa hình. Đá này nằm trực tiếp trên móng do sự tái trầm tích của mảnh vụn của đá móng có kích thước khác nhau. Thành phần gồm: Cuội cát kết hạt thô, đôi khi gặp đá phun trào. Chiều dày của điệp Trà Cú và các điệp cơ sở thay đổi từ 0 - 412m và từ 0 - 174m. Page 4 of 110
2.1.3. Đá móng kết tinh Kazozoi: Đây là các thành tạo Granite nhưng không đồng nhất mà có sự khác nhau về thành phần thạch học, hoá học và về tuổi. Có thể giả thiết rằng có hai thời kì thành tạo đá Granite. Vòm Bắc vào kỉ Kretta, diện tích của thể Batholit Granite này có thể tới hàng nghìn km2 và bề dày thường không quá 3km. Đá móng mỏ Bạch Hổ chịu tác động mạnh của quá trình phong hoá thuỷ nhiệt và các hoạt động kiến tạo gây nứt nẻ hang hốc và sinh ra các khoáng vật thứ sinh khác như Kataclazit, Milonite. Sự phong hoá kéo theo sự làm giàu sắt, Mangan, Canxi, Photpho và làm mất đi các thành phần Natri và Canxi động. Các mẫu đá chứa dầu thu được có độ nứt nẻ trung bình 2,2%, chiầu dài khe nứt từ 0.5 - 1mm, rộng từ 0,1 - 0,5mm, độ lỗ hổng bằng từ 1/5-1/7 độ nứt nẻ. Đá móng bắt đầy có từ độ sâu 3888 - 4400m. Đây là một bẫy chứa dầu khối điển hình và có triển vọng cao. 2.2. Đặc điểm kiến tạo Đới nâng mỏ Bạch Hổ là một nếp lồi lớn kéo dài, đỉnh của nó kéo dài về phía Đông Bắc và bị chia cắt chủ yếu bởi các đứt gãy của biên độ dọc chiều dài và đứt gãy giảm dần về phía trên của mặt cắt. Phần vòm đường sóng lồi bị nghiêng về hướng Đông Bắc khoảng 1 0. Ở phía xa hơn, góc này đạt từ 3 – 4 0. Độ nghiêng của đất đá là 125m/km. Ở phía Nam đường sóng lồi bị chìm thoải hơn và độ nghiêng của đất đá là 83m/km. Cấu tạo thể hiện rõ rệt ở trầm tích Mioxen dưới và Oligoxen. Cấu tạo mỏ Bạch Hổ rất phức tạp, nó thể hiện ở chỗ có nhiều đứt gãy, trong đó đứt gãy lớn nhất thuộc cánh Tây, có biên độ là 1200m theo tầng nóc. Nếp thuận kéo dài gần 32km dọc theo theo toàn bộ cấu tạo. Ngoài ra còn có một loạt các nếp thuận khác có biên độ từ 50 – 120km, bao gồm: Page 5 of 110
2.2.1. Nếp thuận số 1 Thuộc cánh Tây và có tính đồng sinh. Biên độ ở phần Oligoxen dưới từ 700 – 900m và giảm mạnh về phía Bắc cũng như phía treeb của lát cắt. Trong các trầm tích Oligoxen dưới, nếp thuận chia một hay nhiều đứt gãy nhỏ, biên độ khoảng 60m, mặt đứt gãy nghiêng về phía Đông 60 – 70 0. 2.2.2. Nếp thuận số 2 Là đứt gãy phân nhánh của các dứt gãy trên. Đường phương của nếp thuận khi di chuyển sang cánh Đông thay đổi tương đối mạnh. Biên độ của nếp thuận từ 40 – 50m, mặt đứt gãy nghiêng về phía Tây Bắc khoảng 60 – 70 0. 2.2.3. Nếp thuận số 3 Chia cắt nhánh Đông của phần vòm, cấu tạo chỉ kéo dài trong phần trầm tích Oligoxen và có biên độ khoảng 100m. 2.2.4. Nếp thuận số 4 Nằm ở phía Đông của cấu tạo, ở phía Đông bị ngăn cách bởi đới nâng trung tâm có dạng khối. Nếp thuận này có tính đồng sinh, biên độ thay đổi từ 500 – 600m ở tầng móng và khoảng 60m ở tầng Mioxen dưới. Nếp uốn không chỉ tắt dần về phía trên của lát cắt mà còn tắt dần từ Nam đến Bắc. 2.2.5. Nếp thuận số 5 và 6 Trùng với phương vĩ tuyến, nó là ranh giới phía Nam và Bắc của khối nhô địa. Biên độ của nếp thuận này từ 300 – 400m. Tóm lại, nét đặc trưng của kiến tạo ở mỏ Bạch Hổ là đứt gãy có tính đồng sinh, biên độ tắt dần về phía Bắc cũng như phía trên của lát cắt, chủ yếu có phương dọc trục theo cấu tạo, số ít có phương ngang và có tính chất dặc trưng của đứt gãy thuận. Page 6 of 110
2.3. Lịch sử phát triển địa chất của mỏ Mỏ Bạch Hổ thuộc bồn trũng Cửu Long, bồn này thuộc thềm Sunda và nằm ở phía Đông Nam khối ổn định của bán đảo Đông Dương. Ở phía Tây bị tách khỏi bồn trũng Thái Lan bởi đới nâng Corat, ở phía Nam bị tách khỏi bồn trũng Nam Côn Sơn. Quá trình phát triển địa chất của cùng trải qua các giai đoạn sau: 2.3.1. Thời kì Menzozoi – đầu Kanozoi Bồn trũng Cửu Long xảy ra các hoạt động tạo núi mạnh, các hoạt động Macma núi lửa với nhiều pha khác nhau. Các thành tạo trước Kainozoi bị đập vỡ và phân cách thành từng khối với biên độ sụt lún không đồng nhất tạo nên dạng địa lũy, địa hào. Các địa lũy và khối nâng bị bào mòn và phong hóa vật liệu được đem đi lấp đầy ở các trũng lân cận trước Kainozoi. Cấu tạo mỏ Bạch Hổ được tạo thành trong thời gian này, nó là một bộ phận của địa lũy trung tâm bồn trũng Cửu Long, bị khống chế bởi các đứt gãy sâu ở sườn Đông và sườn Tây. Các hoạt động Macma xâm nhập làm phức tạp thêm các cấu tạo gây nên sự khác biệt địa chất của từng đới trước Kainozoi. 2.3.2. Giai đoạn Oligoxen sớm Điệp Trà Cú có tường lục địa lấp đầy các địa hào với bề dày trầm tích khá lớn, điều đó chứng tỏ quá trình tách giãn gây sụt lún mạnh. Biên độ và gradien sụt lún thay đổi theo chiều dày ở phía Tây của mỏ Bạch Hổ. Phần nhô cao của phần trung tâm vắng mặt trầm tích Oligoxen sớm. 2.3.3. Giai đoạn Oligoxen muộn Hoạt động của Rizto kéo dài đến cuối Oligoxen và mang tính chất kế thừa của giai đoạn trước. Các trầm tích Điệp Trà Tân mịn hàm lượng hợp chất hữu cơ cao được lắng đọng trong môi trường đầm hồ, sông, châu thổ và lấp đầy phần trên các địa hào. Hoạt động kiến tạo ở phía Tây mỏ Bạch Hổ mạnh hơn phía Đông và mang tính chất ép nén . Hệ thống đứt gãy phía Tây có hướng cắm chủ yếu về phía sụt lún của mảng. Phần nhô cao trung tâm của mỏ Page 7 of 110
thời kì này có phương á kinh tuyến. Trên thực tế cho phép kết luận: Hoạt động kiến tạo thời kì này mang tính chất khối tảng, có biểu hiện xoay trục và nén ép mạnh ở phía Tây. Cấu trúc phía Tây và Đông của mỏ có đặc trưng áp vào khối nhô của móng. Đây là điều kiện thuận lợi cho sự di chuyển Hydrocacbon vào trong móng, đồng thời tạo nên các tập chắn. 2.3.4. Giai đoạn Mioxen Đây là giai đoạn sụt lún oằn võng mang tính chất khu vực của toàn bộ trầm tích nói chung và mỏ Bạch Hổ nói riêng tiếp theo sau thời kì tách giãn Oligoxen. Hoạt động đứt gãy giảm dần, biển tiến theo hướng Đông Bắc – Tây Nam, các trầm tích hạt mịn được thành tạo điển hình là sét Rotalia tầng chắn của mỏ. Hiện tượng tái hoạt động trong quá trình oằn võng ở thời kì Mioxen của các đứt gãy là nguyên nhân cơ bản để thúc đẩy các Hydrocacbon vào trong móng. Vào cuối Mioxen, các hoạt động nén ép khu vực này và hoạt động mạnh mẽ của sông Mêkong có ảnh hưởng lớn đến môi trường trầm tích. 2.3.5. Giai đoạn Plioxen – Đệ Tứ Do ảnh hưởng của quá trình lún chìm, biển tiến của toàn khu vực làm cho cấu tạo Bạch Hổ trong giai đoạn này có tính ổn định. Các thành tạo trầm tích có chiều dày lớn, gần như nằm ngang trên các thành tạo cổ. 2.4. Lịch sử thăm dò khai thác và tiềm năng vùng mỏ 2.4.1. Lịch sử thăm dò khai thác Bồn trũng Cửu Long được các nhà địa chất quan tâm từ trước ngày miền Nam hoàn toàn giải phóng. Việc nghiên cứu bồn trũng Cửu Long nói chung và mỏ Bạch Hổ nói riêng đã trải qua các giai đoạn: - Giai đoạn trước 1975 Việc tìm kiếm thăm dò dầu khí giai đoạn này được tiến hành bởi các công ty dầu khí tư bản, kết quả cho thấy có nhiều triển vọng dầu khí ở thềm lục địa phía Nam Việt Nam. Mỏ Bạch Hổ được công ty dầu khí Mobil của Mĩ Page 8 of 110
phát hiện bằng các tài liệu địa chấn, đến năm 1974 thì công ty này khoan giếng thăm dò đầu tiên và tìm thấy sản phẩm trong tầng mioxen dưới. - Giai đoạn 1975 – 1980 Sau ngày miền Nam hoàn toàn giải phóng chúng ta tiến hành thăm dò lại địa chấn và khoan thăm dò các giếng trên mỏ. - Giai đoạn 1980 đến nay Ngày 19/6/1981, xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro được thành lập đánh dấu bước phát triển quan trọng trong ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam. Cuối năm 1983, đầu năm 1984 khoan giếng BH5 tại vòm Trung Tâm, tìm thấy sản phẩm của tầng Mioxen dưới. Tháng 7/1984 khoan giếng BH4 tại vòm Bắc tìm thấy sản phẩm ở tầng Oligoxen và Mioxen. Tháng 8/1985 khoan giếng BH3 ở phía Đông vòm Trung Tâm, đánh giá sự phát triển của tầng chứa về phía Đông Nam. Năm 1986 XNLD khoan giếng BH10 ở vòm Bắc, sâu 4400m để chính xác hóa các tài liệu địa chất về mỏ. Năm 1987 XNLD khoan giếng BH6 ở giữa vòm Trung Tâm và vòm Bắc và giếng BH9 ở cánh Đông Bắc của mỏ. Năm 1988 XNLD khoan giếng BH15 ở vòm Nam. Năm 1989 XN khoan giếng BH12 ở cánh Đông, phát hiện dầu ở tầng móng. Năm 1993 XNLD khoan giếng BH7 ở phía Nam để thăm dò vòm Nam. Các giếng khoan đơn lẻ được khoan bằng các giàn khoan di động. Ngoài ra trên các giàn khoan khai thác luôn có một giếng khoan thăm dò, và trong quá trình khai thác vãn tiến hành các nghiên cứu tổng hợp. Từ ngày thành lập và dưa vào khai thác, sản lượng không ngừng gia tăng: Năm 1986 khai thác tấn dầu thô đầu tiên, Page 9 of 110
Năm 1988 khai thác triệu tấn dầu thô đầu tiên, Năm 1993 hoàn thành khai thác tấn dầu thô thứ 20 triệu, Năm 1994 đạt sản lượng khai thác 6,9 triệu tấn dầu. Việc tiến hành khai thác dầu tại mỏ Bạch Hổ dựa trên cơ sở bản “ Thiết kế khai thác thử công nghiệp mỏ Bạch Hổ thềm lục địa phía Nam Việt Nam “ của viện nghiên cứu dầu khí Xakhalin, với hệ thống khai thác 7 điểm. Ngày 16/1/1991, sau khi tính toán lại trữ lượng cho các tầng sản phẩm, lập ra dự án cho đối tượng và cho dự án phân bố giếng tối ưu cho 4 đối tượng khai thác là: Đối tượng I gồm các tầng 22, 23 và 24 của Mioxen hạ, Đối tượng II gồm các tầng 1, 2, 4 và 5 của Oligoxen thượng, Đối tượng III gồm các tầng 6, 7, 8, 9 và 10 của Oligoxen hạ, Đối tượng IV là tầng móng. Ngoài mỏ Bạch Hổ, XNLD còn phát hiện ra hai mỏ nữa là mỏ Rồng và mỏ Đại Hùng, hai mỏ này hiện cũng đang đưa vào khai thác. 2.4.2. Tiềm năng vùng mỏ Dầu khí mỏ Bạch Hổ được sinh ra từ tầng Oligoxen, vì đá mẹ Oligoxen giàu 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 tạo dầu, 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 và Mioxen di chuyển xuống. Trong mặt cắt mỏ Bạch hổ, từ trên xuống dưới ta bắt gặp các phức hệ chứa dầu khí sau: Phức hệ Bạch Hổ dưới ( trầm tích Mioxen hạ ), Phức hệ Trà Tân (trầm tích Oligoxen trên), Phức hệ Trà Cú (trầm tích Oligoxen dưới), Phức hệ móng kết tinh, Page 10 of 110
Phức hệ Bạch Hổ dưới là các hạt rừ hạt trung đến hạt thô, độ thấm cao, chứa các tầng sản phẩm 23, 24 và 26. Tầng 23 cho sản lượng cao nhất (381m3/ngđ), các tầng tầng còn lại chỉ chứa dầu ở phía Bắc và phần trung tâm phía Nam. 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 có dạng thấu kính, độ thấm kém. Phức hệ có các tầng sản phẩm 1, 2, 3, 4 và 5, cho lưu lượng thay đổi từ 0,8 – 110,5m3/ngđ. Đặc trưng của phức hệ là dị thường gradien 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 chứa nứt 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 hang hốc lớn, gặp trong rất nhiều giếng khoan ở vòm Bắc và vòm Trung Tâm. Lưu lượng lớn nhất ở phần đỉnh của vòm Trung Tâm có thể đạt tới 700m3/ngđ, còn phần sụt lún của móng lưu lượng thấp, chỉ đạt 4m3/ngđ. Page 11 of 110
PHẦN II LẬP PHƯƠNG ÁN THI CÔNG GIẾNG KHOAN CHƯƠNG I:THIÊT KẾ GIẾNG KHOAN 1.Lựa chọn cấu trúc giếng khoan: Để đạt được các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật cho giếng khoan việc lưa chọn và tính toán phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Mục đích giếng khoan và các yêu cầu của công tác khai thác. -Giảm tối đa các sự cố phức tạp trong quá trình khoan, khai thác và điều kiện kỹ thuật hiện có. -Giảm chi phí và thời gian thi công, thời gian sử dụng thiết bị trong quá trình khoan. Căn cứ vào các yêu cầu đặt ra ở trên điều kiện địa chất của mặt cắt giếng khoan . tính chất cơ lý đất đá, áp suất vỉa, áp suất vỡ vỉa. Ta chọn giếng khoan có bộ phận cấu trúc cột ống như sau: a. Cột ống chống phân cách nước biển  720 mm: Đây là yêu cầu của công nghệ khoan biển. Chống ống này với mục đích ngăn cách nước biển, tạo máng dẫn dung dịch ban đầu, chống xói mòn, sập lở tầng đất đá ven bề mặt. b. Cột ống chống dẫn hướng  508 mm: Đây là ống chống bắt buộc của mọi giếng khoan, đảm bảo ổn định phía trên của thành giếng, tầng đất đá phủ bở rời, chống sự xâm nhập của nước bề mặt vào giếng khoan. Đây là cột ống lắp đặt các thiết bị miệng giếng, đầu ống chống, các thiết bị chống phun và làm nhiệm vụ treo giữ toàn bộ các cột ống tiếp theo. c. Cột ống chống trung gian thứ nhất  340 mm: Cột ống này được chống qua tầng đệ tứ Plioxen nhằm chống sập lở các tầng đất đá bở rời, chống mất nước rửa khi khoan qua các tầng Mioxen, Page 12 of 110
đồng thời cũng tránh xảy ra sự cố trong quá trình khoan các đoạn còn lại. d. Cột ống khai thác  245 mm: Cột ống này có mục đích ngăn cách tầng nham thạch Oligoxen trong quá trình khoan tầng đất đá này, chống sập lở, bó hẹp thành giếng khoan. 2. Tính toán cấu trúc giếng khoan,xác định chiều sâu đặt chân đế ống chống: Phần này nêu lên những công việc cần làm khi xác định chiều sâu đặt chân đế cho bất kỳ cột ống chống nào được hạ xuống trong giếng gồm các bước sau: + xác lập những yêu cầu của giếng + thu thập dữ liệu liên quan đến giếng thiết kế + xác định biểu đồ gradient áp suất vỉa và vỡ vỉa tương ứng với cột địa tầng trên cùng một biểu đồ để xác định những khoảng có dị thường + xác định độ sâu tối thiểu đặt ống chống kỹ thuật + Điều chỉnh độ sâu đặt ống kỹ thuật dựa vào địa tầng hoặc yêu cầu của giếng + Lặp lại các công việc trên cho ống chống kỹ thuật kế tiếp căn cứ vào tài liệu địa chất của đất đá khoan qua và ảnh hưởng của nó đến công tác thi công giếng khoan . Để xác định độ sâu đặt chân đế ống chống thích hợp, cho phép thiết kế một cấu trúc giếng tối ưu .Chiều sâu đặt chân đế ống chống được xác định dựa trên yêu cầu địa chất và kỹ thuật đảm bảo chân đế đặt vào đất đá bền vững để chống lại áp lực của hỗn hợp phun từ lòng giếng tại thời điểm nguy hiểm nhất tương ứng với độ sâu đặt chân đế ống chống trước nó (tính từ dưới lên) Chiều sâu đặt chân đế ống chống được xác định bằng công thức sau: Page 13 of 110
0,1.n.K a ( H  L)   0 .H   m.L Lo = (m) m  0,1. 0 Trong đó : n: hệ số an toàn vỡ vỉa Ka : mô đun áp suất vỉa, at/m H: chiều sâu tính từ bàn rô tơ đến chân đế ống chống trước (tính từ dưới), m L: khoảng cách từ bàn rô tơ đến mặt biển , m M: gradient áp suất vỡ vỉa, at/m  o : tỷ trọng hỗn hợp phun, T/m3 Dựa vào công nghệ khoan biển, mục dích của giếng để chọn cấu trúc giếng Dựa vào kết quả các giếng đã khoan gần đó và kinh nghiệm qua thực tế khoan tại mỏ Bạch Hổ để thiết kế cấu trúc giếng tối ưu cho giếng số: BH 2.1: Xác định chiều sâu đặt chân đế ống chống thứ II (từ dưới lên)  245 mm: Đây là ống chống có đường kính  245 mm, cũng là ống chống khai thác. Dựa vào tài liệu địa chất, theo mặt cắt của giếng đoạn từ 2140 m  3240 m thuộc tầng mioxen, đất đá bở rời, có áp suất vỉa thấp. Nếu đặt chân đế chưa hết tầng mioxen, thì việc thi công giếng tiếp theo sẽ xảy ra hiện tượng mất dung dịch tại ngay bên dưới chân đế ống chống này . *Các tiêu chuẩn để xác định độ sâu đặt chân đế ống chống: - Đảm bảo ngăn cách các thành hệ đất đá khác nhau hay các tầng có sự thay đổi nhiều về gradient áp suất. - Khống chế hiện tượng phun trào tại thời điểm nguy hiểm nhất. Để xác định độ sâu đặt chân đế ống chống theo tiêu chuẩn sập lở, phun trào ta cần phải xác định được tỷ trọng phun trào tại chân đế ống chống dưới . 0,1.n.K a ( H  L)   O .H   m.L Lo = m m  0,1. 0 Ta tính độ sâu đặt chân đế ống chống này theo tiêu chuẩn phun trào Page 14 of 110
n = 0,1 Ka = 1,65 H = 3240 m m = 0,193 at/m 0 = 0,85 T/m3 Chiều sâu đặt chân đế ống chống 245 mm là: 0,1.0,1.1,65.(3240  35)  0,85.3240  0,193.35 L2 = 0,193  0,1.0,85 L2 = 356,46 m Theo tiêu chuẩn phun trào, độ sâu tối thiểu đặt cột ống này là 356,46 m. Nhưng để ngăn cách hoàn toàn tầng mioxen ta thả tới 3240 m 2.2: Xác định chiều sâu đặt chân đế ống chống thứ III (từ dưới lên): 340 mm Theo mặt cắt địa chất giếng BH đoạn từ 85 m  3240 m đất đá mềm bở rời và trung bình, tỷ trọng dung dịch khoan không thay đổi lớn (1,10 ± 0,02  1,20 ± 0,02 g/cm 3 ). Việc đặt chân đế ống ở độ sâu nào còn phụ thuộc vào kinh nghiệm thực tế thi công các giếng khoan tương tự gần đó, để đạt hiệu quả kinh tế và an toàn Với : n = 1,1 K a = 1,15 H = 3240 m m = 0,16 o = 0,85 T/m3 0,1.1,1.(3240  35)  0,85.3240  0,16.35 L3 = 0,16  0,1.0,85 L3 = 736,133 m Trên thực tế theo mặt cắt địa chất tại 3 điểm 730 m , 1285 m, 2140 là ba điểm thuộc địa tầng sét vững chắc đảm bảo cho việc đặt chân đế ống chống, đồng thời khi khoan đoạn này tỷ trọng dung dịch không đổi  = 1,10 ±0,02 g/cm3 với địa Page 15 of 110
tầng không phức tạp. Do đó để giảm thiểu khó khăn cho đoạn khoan sau đó ta tiến hành thả ống chống 340 mm đến độ sâu 2140 m (là tầng sét) 2.3: Xác định độ sâu đặt chân đế ống chống thứ IV: 508 mm Theo kinh nghiệm khoan ở mỏ Bạch Hổ, khi thi công các giếng khoan xung quanh, kết hợp với mặt cắt địa chất dự kiến ta thả ống chống 508 mm đến độ sâu 400m. Nhằm ổn định thành giếng khoan cho quá trình khoan tiếp sau đó. 2.5: Xác định độ sâu cho ống chống thứ V (từ dưới lên): 720 mm Đây là ống cách nước được đóng vào đáy biển đến 120 m khi xây đựng dàn. Như vậy cấu trúc giếng số BH- Bạch Hổ gồm các cột ống sau + Ống dẫn hướng (ống cách nước) 720 mm: đặt ở độ sâu 120 m + ống định hướng 426 m : đặt ở độ sâu 400 m + Ống kỹ thuật (ống trung gian 1) 340 mm : đặt ở độ sâu 2140 m + Ống khai thác 245 mm : đặt ở độ sâu 3240 m Giếng khoan được khai thác thân trần Các loại ống chống, chiều sâu thả, chiều dài và chiều cao trám xi măng Bảng (I-1) Chiều dài Chiều sâu thả Chiều cao trám Loại ống chống  (mm) theo thân ống (m) ximăng (m) giếng (m) Bảo vệ 720 0  120 0  120 Dẫn hướng 508 0  400 0  400 0  400 Trung gian 340 0  2140 0  2440 0  2140 Khai thác 245 0  3240 0  3610 1940  3240 Page 16 of 110
3.Thiết kế profin giếng khoan 3.1. Mục đích và yêu cầu của Profin giếng khoan. Thiết kế Profin giếng khoan là ta chọng kiểu và hình dáng của giếng phụ thuộc váo chiều sâu và khoảng lệch đáy .Sau đó tính toán quỹ đạo của nó sao cho phù hợp với mục đích thiết kế giếng ,các điều kiện kỹ thuật và công nghệ mà chúng ta đang có .Giếng được thiết kế là giếng khoan xiên định hướng ,như vậy Profin của nó phải thỏa mãn các yêu cầu sau :  Đảm bảo thi công giếng đạt đến độ sâu và khoảng lệch đáy thiết kế ( ).Với chất lượng đảm bảo ( sai số trong phạm vi cho phép ) ,chi phí về thời gian ,nhân lực vật tư ít nhất ,giá thành rẻ .  Đảm bảo độ cắt xiên hợp lý để dụng cụ cắt xiên làm việc có hiệu quả tốt ,đảm bảo cho sự đi qua tự do của các bộ khoan cụ ,ống chống trong quá trình khoan và khai thác ,sửa chữa ngầm trong quá trình khai thác .  Giảm tối đa khả năng xẩy ra sự cố trong quá trình thi công giếng khoan. 3.2. Lựa chọn Profin giếng khoan. Căn cứ vào mục đích và yêu cầu của giếng như ở trên, cũng như các điều kiện địa chất của các tầng đất đá khoan qua như: Nhiệt độ áp suất vỉa, tính chất cơ lý của đất đá. Đặc biệt là tầng có áp suất dị thường áp suất, các vùng phức tạp và các yếu tố cong tự nhiên tại vị trí thi công lỗ khoan. Dựa vào kinh nghiệm khi khoan hàng loạt các giếng khoan tại mỏ BẠCH hổ, ta có thể chọn profin của giếng khoan như sau:  Trục lỗ khoan nằm trong mặt phẳng thẳng đứng đi qua miệng và đáy lỗ khoan dự kiến.  Pròin giếng khoan được chia làm các đoạn sau:  Đoạn thẳng đứng có chiều sâu H 1 = 430m.  Đoạn tăng góc có chiều sâu H 2 .  Đoạn ổn định góc có chiều sâu H 3 . Page 17 of 110
 Đoạn giảm góc có chiều sâu H 4 .  Đoạn thẳng đứng có chiều sâu H 5 = 148m.  Tính toán các đoạn khoan:  Đoạn H 1 : Có độ sâu thẳng đứng H 1 = L 1 =430m.  Tính toán các đoạn còn lại: Góc nghiêng cực đại của thân giếng khoan: R0 H  ( RO  S ) H 2  S (2 R0  S )  = arcsin ( H 2  R 2 0 )  S ( 2 R0  S ) Trong đó: R 0 = R2 + R 4 R 2 là bán kính đoạn cong H 2 R 4 là bán kính đoạn cong H 4 H = H 0 - H1- H 5 H 0 là chiều sâu theo phương thẳng đứng của giếng khoan (H 0 =3387m). S là khoảng dịch đáy (theo hình chiếu bằng lỗ khoan, S= 1350m).  Cường độ cong  1:  1 phụ thuộc vào tầng đất đá, kỹ thuật và công nghệ khoan. Ta có thể chọn  1 theo yêu cầu thực tế và kinh nghiệm tại vùng mỏ.  1= 0,6/10m. R 2 = 573/ 1 = 955m.  Cường độ cong  2 :  2= 0,3/10m. R 4 = 573/ 2 = 1910m. Để đảm bảo khả năng đi qua tự do của bộ dụng cụ khoan qua ồng chồng trong quá trình khoan, các thiết bị khai thác thì R 2 > R min , R 4 > R min . R min là bán kính cong cực tiểu cho phép. Page 18 of 110
2 Lt R min = 167. (m) ( Dc  d t  k  f ) Trong đó: L t là chiều dài của tuabin và choòng khoan. L t = 8,68 + 0,52 = 9,2m. D c là đường kính choòng khoan dự kiến sử dụng (D c = 444,5mm). d t là đường kính tuabin (d t =244,5mm). k là khe hở giữa thành tuabin và giếng khoan (k= 5mm). f là độ uốn của tuabin. 2 LT f = 0,13.10 6 .q T . E.I T Trong đó: q T là trọng lượng 1cm tuabin (3KG). E là môđun đàn hồi của thép. E= 2,1.10 6 (kg/cm 2 ). I T là mômen quán tính của tuabin. I T = 0,049.d T 4 = 17511cm 4 . Thay vào (I-2); (I-3) ta được: f = 80mm R min = 457m Ta thấy R 2 , R 4 đều lớn hơn R min , như vậy thỏa mãn yêu cầu. Thay các giá trị vào để tính , ta được  = 35,5 Chiều sâu theo phương thẳng đứng của giếng khoan là: H 1 = 430m H 2 = R 2 .sin = 554m H 3 = H 0 - H 1 - H 5 - (R 2 + R 4 ).sin = 1147m Page 19 of 110
H 4 = R 4 .sin = 1108m H 5 = 148m H 0 = 3387m Chiều dài theo thân giếng là: l 1 = H 1 = 430m l 2 = 0,01745.R 2 . = 591m l 3 = H 3 /cos = 1409m l 4 = 0,01745.R 4 . = 1183m l 5 = 148m L= l 1 + l 2 + l 3 + l 4 + l 5 = 3761m Khoảng dịch đáy là: S 1 = R 2 .(1 - cos) = 177,5m S 2 = H 3 . tg = 817,5m S 3 = R 4 .(1- cos) = 355m S = 1350m Kết quả tính toán Profin giếng N 0 ABC Bảng (I-2) Chiều dài Chiều sâu Khoảng dịch TT Các đoạn profin thân giếng thẳng đứng đáy (m) (m) (m) 1 Đoạn thẳng đứng 430 0 430 2 Đoạn tăng góc 591 177,5 554 3 Đoạn ổn định góc 1409 817,5 1147 4 Đoạn giảm góc 1183 355 1108 5 Đoạn thẳng đứng 148 1350 3387 Page 20 of 110