Chương 1. Nghiên cứu tổng quan Trên thế giới hiện nay dau khí được khai thác chủ yếu từ trong đá trầm tích và một trong những van dé nghiêm trọng nhất của khai thác dau khí trong đá trầm tích chính là vấn đề sinh cát. Tại Việt Nam dầu khí năm trong trầm tích trẻ Miocene, Oliocene nên hiện tượng xuất hiện cát trong sản phẩm xảy ra ở không ít mỏ. Cát trong sản phẩm chủ yếu có kích thước từ thô đến mịn, kích thước không đều và độ mai tròn kém, xi măng gan kết chủ yếu là xi măng sét với hàm lượng nhỏ.
Chính vì vậy quá trình không chế cát tại các mỏ tại Việt Nam là phức tạp và tốn kém. Sau đây tác giả xin đưa ra một sỐ nhận xét về những đề tài, công trình nghiên cứu về kiểm soát cát trong khai thác dầu khí tiêu biểu hiện nay. Tình hình một số nghiên cứu liên quan © Mô hình dự báo thời điểm sinh cát của BP Nổi tiếng nhất trong vai năm trở lại đây là mô hình dự báo thời điểm sinh cát “Onset of sanding prediction” của BP — một trong những nhà cung cấp dịch vụ dau khí hang dau thế giới °!. Dựa vào mô hình ứng suất của đất đá mà công ty BP đưa ra được khả năng sinh cát của từng giếng.
Phương pháp này chia giai đoạn sinh cát thành 3 phân riêng biệt: - Giai đoạn bắt đầu sinh cát. - Giai đoạn cát xuât hiện bât thường với sô lượng lớn. - Giai đoạn cát xâm nhập với lưu lượng ôn định. Phương pháp này dựa trên nền tang tính toán mô hình ứng suất đất đá thông qua phá hủy cắt xung quanh khu vực bắn mở vỉa.
Các giá trị cần phải đưa vào mô hình tính toán gôm có: Luận văn thạc sỹ Nguyễn Anh Tú 11 - Thu thập kết quả thí nghiệm mẫu lõi thành dày (TWC) từ phòng thi nghiệm, kết qua well logs, mô hình dia cơ, và khảo sát dia chan từ quá trình thăm dò đến khoan khai thác. Giá trị TWC liên quan trực tiếp đến điểm tới hạn sinh cát. - Phân tích điểm thấp nhất của độ bền nén 1 trục(UCS) từ kết quả do log. - So sánh giá tri ứng suất tiếp tuyến lớn nhất ở vùng ban mở via với kết quả UCS để kết luận cát có sinh ra hay không? Tuy nhiên để áp dụng phương pháp này đối với những giếng ngầm tại mỏ Đại Hùng là không khả thi bởi lượng dữ liệu thông tin của các giếng ngầm đã trên 20 năm.
Mặt thủy động lực của giếng đã thay đổi khá nhiễu, trong khi không có những kết quả đo kiểm tra thử khai thác được thực hiện do chi phí lớn. Vì vậy không thể dùng phương pháp này dự báo nguy cơ sinh cát đối với những giếng ngầm tại mỏ Đại Hùng. e Mô hình nghiên cứu của M. Asadi về vùng mỏ Su Tử ( Cửu Long JOC)!” Trong nghiên cứu tác giả đã để xuất những giả định về trường hợp xuất hiện cát tại mỏ Sư Tử Nâu.
Từ đó tác giả đưa ra mô hình dự báo sinh cát chomỏ Sư Tử Nâu dựa trên những thông số khoan khai thác: ứng suất tại chỗ, đặc tính đất đá, quỹ đạo giếng, áp suất vỉa và sự suy giảm áp suất via.dé đánh giá nguy cơ sinh cát của giếng. Các kết quả do DST trong quá trình khoan sẽ được dùng dé hiệu chỉnh mô hình dự báo sinh cát trong trường hợp cat sinh ra từ thành hệ của khu vực bắn mở vỉa. Cuối cùng sự suy giảm áp suất vỉa, sự gia tăng của hàm lượng nước xâm nhập là những yếu tố chính ảnh hưởng đền mô hình sinh cát cua tác giả. Từ những giả thuyết được đặt ra trong nghiên cứuthìphương pháp của Asadi đã cho hiệu quả nhất định cho việc dự báo sinh cát tại khu vực bổn trũng Cửu Long, tuy nhiên việc áp dụng phương pháp này can dữ liệu liên quan đến vỉa chứa.
Hiện tại các giếng ngầm tại mỏ Đại Hùng không thé theo dõi sự suy giảm áp suất via bởi các thiết bi đo đặt tại đáy giếng đã bị hư hại theo thời gian. Việc theo dõi giếng hoàn toàn dựa vào những thông số bề mặt. Bên cạnh đó các kết quả đo log các giếng khoan cũ dùng Luận văn thạc sỹ Nguyễn Anh Tú 12 phương pháp do RFT chứ không phải DST như trong nghiên cứu này. Dac biệt nghiên cứu đánh giá khả năng sinh cát trong từng via sản phẩm, trong khi các giếng ngầm mỏ Đại Hùng hoàn thiện nhiều vỉa và mở cùng vào một ống khai thác.
Vì vậy việc áp dụng phương pháp số như tại mỏ Sư Tử Nâu là không phù hợp với điều kiện các giếng ngầm tại mỏ Đại Hùng. e Nghiên cứu cua Sunday Isehunwa tại vung mo Nigie — châu Phí” Dựa vào dữ liệu khai thác và hoàn thiện giếng của 50 giếng khoan tại 22 vỉa chứa dầu khí, tác giả đã đề xuất được cơ chế hư hỏng trội, là nguyên nhân chính dẫn đến sinh cát tại các giếng khai thác ở mỏ Nigie. Ngoài ra từ bằng việc tong hop lịch sử khai thác của 16 giếng khoan có thời gian khai thác từ 5 đến 37 năm, tác giả đã đánh giá được các yếu tố ảnh hưởng đến khai thác dau khí có xuất hiện cát. Những thông số đánh giá ảnh hưởng đến xuất hiện cát trong nghiên cứu đều là những thông số khai thác bề mặt như: chế độ côn khai thác, tỉ số khí dầu, hàm lượng nước khai thác.
Ngoài ra sự suy giảm áp suất vỉa cũng được kết luận là không ảnh hưởng đến việc xuất hiện cát trong những giếng khai thác tại mỏ Nigie. Nghiên cứu đã có một cách nhìn rất khác biệt về việc đánh giá nguy cơ sinh cat của các giếng khai thác. Trong hoàn cảnh các nghiên cứu hiện nay trên thế giới đều tập trung vào cơ chế hư hỏng kéo, cắt và thiết lập vùng sinh cát, thì việc đánh giá các yếu tố chính ảnh hưởng đến khai thác dầu khí lẫn cát dựa trên dữ liệu khai thác là một cách nhìn mới mẻ. Đặc biệt tại các giếng khai thác tại mỏ đã có thời gian khai thác nhiều năm với các thông số vỉa chứa thay đổi rất nhiều.
Tuy nhiên nghiên cứu có những hạn chế nhất định khi chưa đề xuất được phương pháp kiểm soát cát phù hợp cho các giếng khai thác. Ngoài ra việc đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến khai thác dau khí lẫn cát tại mỏ vần còn mang nhiêu yêu tô chủ quan. Tu 3 nghiên cứu ở trên cùng với những công trình liên quan dén van đê sinh cát, tác giả xin đưa ra một sô nhận xét tông quan về những công trình dự đoán và kiêm soát Luận văn thạc sỹ Nguyễn Anh Tú 13 cát trong công nghiệp khai thác dầu khí hiện nay. Từ đó dan đến quyết định lựa chon phương pháp dự đoán và kiểm soát cát cho những giếng ngầm tại mỏ Đại Hùng.
e© Uudiém - Các công trình nghiên cứu đã cung cấp day đủ thông tin vé địa chat, địa tầng về vùng mỏ đang nghiên cứu. - Các dé tài nghiên cứu đều có cơ sở lý thuyết đầy đủ về cơ chế của quá trình sinh cát trong via dau khí. - Đã xuất hiện những công trình nghiên cứu có dé xuất những phương pháp mới khác với những phương pháp xử lý truyền thống. - Các tác giả đã đánh giá chính xác về những thiệt hại do quá trình khai thác dau khí lẫn cát, đưa ra cảnh báo kịp thời cho các nhà điều hành khai thác dầu khí.
- Bằng cách chạy các mô phỏng kết hợp với số liệu thực tế thì một số luận văn đã đưa những dé xuất áp dụng vào thực tiễn để giải quyết những van dé đang tồn đọng ở những mỏ khai thác lẫn cát. e© Nhược điểm - Hầu hết các công trình nghiên cứu, đặc biệt do các sinh viên, học viên tại Việt Nam thực hiện mới chi dựa trên lí thuyết, số lượng mau lay thường không cao, tần xuất thì không đồng đều nên kết quả tính toán thu được chỉ ở mức tương đối. - Các bài báo cáo về tình hình khai thác của từng công ty dau khí thường rất khó tiếp cận tới người đọc, hoặc nếu có chỉ dừng ở mức tổng quát và không bao gồm số liệu nghiên cứu thực tế. Chính vì vậy việc thu thập thông tin để làm nghiên cứu đối với các tác giả tại Việt Nam gặp không ít khó khăn.
Hàng năm có rất nhiều công trình nghiên cứu về van dé sinh cát trong khai thác dầu khí nhưng giá trị của nó với các nhà điều hành là không cao. Việc đánh giá những ưu nhược điểm của các nghiên cứu về vấn đề sinh cát tại Việt Nam và trên thế giới, tác giả đã đi đến quyết định lựa chọn phương pháp luận cho nghiên cứu tai mỏ Đại Hung. Điêu kiện thực tê tại mỏ Dai Hùng là một mỏ nhỏ cận Luận văn thạc sỹ Nguyễn Anh Tú 14 biên, các giếng ngầm khai thác đã có tuổi đời trên 20 năm, việc lựa chọn phương pháp phân tích hiện trường để đánh giá van dé sinh cát tại mỏ Dai Hùng là hoàn toàn phù hợp. Việc lựa chọn phương pháp phân tích hiện trường sẽ giải quyết được vấn đề số liệu bởi tác giả là người trực tiếp vận hành hệ thống khai thác trên mỏ Đại Hùng.
Ngoài ra với kết quả của phương pháp là hiệu chỉnh các thông số khai thác bề mặt thông qua một phương trình thực nghiệm, việc áp dụng nghiên cứu vào thực tế là hoàn toàn khả thi, phù hợp với tiêu chí và cách vận hành mỏ hiện nay của nhà điêu hành. Một số phương pháp dự báo sinh cát Một số phương pháp dự báo sinh cát hiện nay đang được áp dụng dé nghiên cứu tại Việt Nam và thế giới. Phương pháp số Phương pháp số hóa có thể giải đáp được những thông số phức tạp của vỉa chứa dầu khí, kế cả về mặt không gian cũng như thời gian. Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là cần bộ số liệu đủ lớn, đặc biệt rất nhiều biến số đòi hỏi cần phải có một sự đầu tư về cả mặt tiền bạc và nhân lực nghiên cứu.
Đối với những cá nhân muốn thực hiện phương pháp số sẽ gặp phải trở ngại lớn về bộ số liệu. Phương pháp giải tích Đã có rất nhiều dé tài được công bố trên toàn thế giới sử dụng phương pháp nay. Dựa trên hai mô hình phá hủy kéo và phá hủy cắt để tìm ra giá trị áp suất suy giảm tới hạn — là thời điểm diễn ra sự phá vỡ cầu trúc đất đá trong thành hệ. Uu điểm của phương pháp này là tiết kiệm chi phí, giải quyết nhanh được bài toán của nhà dau tư.