Chương 1: Công tác hoàn thiện giếng Trang 22 Hình 0-7. Các kiểu hoàn thiện giếng cơ bản Đầu tiên giếng được khoan đến nóc tầng sản phẩm, thả cột ống chống khai thác và trám xi măng. Sau đó khoan tiếp vào tầng sản phẩm, thả cột ống chống lửng có phay rãnh và đục lỗ sẵn (đuôi ống) đối diện với tầng sản phẩm. Phần trên của cột ống chống lửng được giữ và bịt kín trong chân đế của cột ống chống trước và nhờ vòng treo ống chống đặc biệt.
Khoảng không vành xuyến giữa phần ống chống lửng và thành giếng không trám xi măng mà lèn sỏi. Kiểu hoàn thiện giếng bằng ống chống lửng có phay rãnh hoặc đục lỗ sẵn và lèn sỏi là một trong những phương pháp khống chế cát đơn giản mà hiệu quả, khắc phục hiện tượng sụp nở thành giếng đối với tầng sản phẩm kém bền vững. Đặc biệt phương pháp này đạt hiệu quả cao khi vỉa sản phẩm là cát kết hạt thô và đồng nhất. Kích thước và mật độ lỗ hay khe lọc được thiết kế tối ưu có tác dụng cho dòng chất lưu chảy từ vỉa vào giếng.
Để tăng hiệu quả sử dụng trong tầng các hạt mịn, người ta thường phủ bên ngoài ống đục lỗ một lưới lọc bằng kim loại hoặc vật liệu composite. Tuy vậy trong trường hợp này (đặc biệt đối với giếng có lưu lượng khai thác cao) vẫn thường gặp một số khó khăn sau: - Dễ kẹt và hư lưới lọc vì bị cát bít và mài mòn, do vậy cần tiến hành sửa chữa định kỳ rất tốn kém. - Cát di chuyển từ vỉa vào giếng trộn lẫn với parafin trong dầu làm giảm mạnh tính thấm vùng cận đáy giếng. Ưu điểm nổi bật của kiểu hoàn thiện giếng bằng ống chống lửng có đục lỗ sẵn và lèn sỏi so với kiểu hoàn thiện giếng bằng ống chống suốt có đục lỗ sẵn là tiết kiệm được nguyên liệu, song quá trình thi công lại phức tạp hơn rất nhiều.
Hoàn thiện giếng với ống chống suốt, trám xi măng và bắn mở vỉa: Phần lớn các giếng khai thác dầu khí trên thế giới có kiểu hoàn thiện giếng với ống chống suốt, trám xi măng và bắn mở vỉa để đục thủng ống chống khai thác và trám xi măng nhằm tạo sự liên thông giữa giếng và tầng chứa (H 1. Kiểu hoàn thiện này được dùng cho các giếng sâu, có đất đá thành hệ yếu và kém bền vững. Điều quan trọng nhất là cần xác định chính xác khoảng bắn mở vỉa, tránh các vùng có thành hệ quá yếu hoặc không có sản phẩm, tránh dòng lưu chất không mong muốn (khí hoặc nước) chảy vào. Những ưu điểm chính của hoàn thiện giếng kiểu này là: - Đơn giản trong việc lập kế hoạch hoàn thiện giếng, dễ dàng thi công và khảo sát giếng.
- Cấu trúc giếng bền vững, ngăn cách tốt các tập khác nhau trong vỉa sản phẩm, Chương 1: Công tác hoàn thiện giếng Trang 23 đảm bảo quá trình khai thác an toàn và lâu dài. - Có khả năng tiến hành bắn vỉa lặp lại hoặc bắn bổ sung. - Có thể xử lý vùng cận đáy giếng hoặc khai thác từng phần của tầng sản phẩm theo những khoảng lựa chọn. Nhược điểm chính của kiểu hoàn thiện này là khó khống chế cát và tăng sức cản thủy lực của dòng chảy do tăng hiệu ứng skin ở vùng cận đáy giếng.
Theo phương pháp khai thác − Tự phun − Phương pháp cơ học: phương pháp khai thác Gaslift, Bơm ly tâm điện ngầm, Bơm cần hút,… 1. Các công đoạn hoàn thiện giếng a. Hạ cột ống chống khai thác và trám xi măng Thường thì cột ống chống khai thác được đặt và trám xi măng suốt tầng chứa. Giếng được khoan hết hết chiều dày (hoặc một khoảng đủ lớn để bảo đảm lưu lượng khai thác cần thiết) tầng chứa và chân đế ống chống được đặt gần đáy giếng.
Kết quả là cột ống chống và xi măng trám ngăn cách tạm thời tầng sản phẩm (H 1. Bắn mở vỉa Ngay sau khi trám xi măng cột ống chống khai thác, tầng chứa bị cột ống chống và vành đá xi măng bịt kín, nên phải tiến hành bắn mở vỉa để dầu hoặc khí từ vỉa có thể chảy vào giếng. Bắn mở vỉa là tạo các lỗ thủng qua cột ống chống, vành đá xi măng và thông sâu vào thành hệ một khoảng nhất định. Phương pháp bắn mở vỉa phổ biến nhất là dùng đạn nổ tạo áp suất.
Có ba cách thả thiết bị bắn mở vỉa vào giếng (H 1. Cách thứ nhất là thả súng bắn mở vỉa trực tiếp vào giếng bằng cáp hoặc cần khoan trước khi lắp đặt thiết bị khai thác lòng giếng. Hai cách thả súng bắn mở vỉa bằng cáp vào trong ống khai thác hoặc gắn trực tiếp ở đầu cột ống khai thác cho phép tiến hành khai thác nếu dòng chảy được thiết lập ngay sau quá trình bắn mở vỉa mà không phải dập giếng về sau để lắp đặt thiết bị khai thác lòng giếng. Chương 1: Công tác hoàn thiện giếng Trang 24 a) Súng bắn vỉa kéo thả bằng cáp b) Súng bắn vỉa thả qua ống khai thác c) Súng bắn vỉa gắn ở cuối ống khai thác Hình 0-8.
Cách thả thiết bị bắn mở vỉa vào giếng và nguyên lý làm việc của súng bắn mở vỉa Đạn tạo áp suất dùng để bắn mở vỉa sinh dòng khí cao áp với vận tốc cực lớn. Đạn được đặt trong một dụng cụ gọi là súng bắn mở vỉa. Khi súng nằm đúng vị trí, đạn được kích nổ bằng cách đánh lửa điện tử từ trên bề mặt. Sau khi bắn mở vỉa xong, một phần của súng có thể được kéo lên hoặc để nguyên ở đầu ống khai thác, phần còn lại của súng bắn mở vỉa bị rơi và nằm lại ở đáy giếng.
Trước khi bắn mở vỉa cần phải rửa sạch thành giếng. Do chênh áp, các cặn parafin và các hạt thô có thể bị đẩy vào các lỗ bắn mở vỉa và hệ thống khe nứt làm giảm độ thấm, gia tăng áp suất bơm ép hoặc tạo các đứt gãy về hướng khác. Công tác bắn mở vỉa thường do công ty dịch vụ kỹ thuật chuyên ngành đảm trách. Quy trình bắn mở vỉa gồm 3 giai đoạn được trình bày trên (H 1.
Chương 1: Công tác hoàn thiện giếng Trang 25 Hình 0-9. Quy trình bắn mở vỉa a. Súng bắn mở vỉa được hạ đối diện tầng sản phẩm b. Dòng chất lưu từ vỉa chảy vào giếng Để tối ưu hóa công tác khai thác dầu, người ta hạn chế việc hình thành phễu dâng nước từ các tầng chứa nước nằm bên dưới hoặc trong các mũ khí nằm bên trên vỉa dầu.
Chú ý rằng mức độ tạo phễu tỷ lệ nghịch với độ phân dị trọng lực và tỷ lệ thuận với độ nhớt. Để đạt mục tiêu đặt ra cần chú ý đến công tác hoàn thiện giếng: - Trong các vỉa chứa dầu có tầng nước đáy, nên mở vỉa ở phần trên của đới sản phẩm. - Trong vỉa dầu có mũ khí, nên mở vỉa ở phần đáy của đới sản phẩm. - Trong các vỉa chứa dầu vừa có mũ khí và tầng nước đáy, để hạn chế việc hình thành cả phễu nước và phễu khí, cần phải mở vỉa ở khoảng giữa của đới sản phẩm.
Độ sụt áp nhanh ở vùng cận đáy giếng cũng góp phần tạo phễu. Các vỉa có hệ số thấm cao ít có khả năng tạo phễu so với các vỉa có hệ số thấm thấp. Vì vậy bằng cách giảm thiểu độ sụt áp sẽ hạn chế hoặc trì hoãn việc hình thành phễu. Tuy nhiên, do sản lượng khai thác tỷ lệ với độ hạ thấp áp suất, nên cần xác định lưu lượng khai thác hợp lý.
Lắp đặt thiết bị khai thác Người ta lắp đặt vào giếng một cột ống có đường kính nhỏ gọi là cột ống khai thác làm đường dẫn dầu từ đáy giếng lên bề mặt. Packer được lắp giữa cột ống khai thác và cột ống chống khai thác ở ngay trên nóc tầng sản phẩm. Khi packer giãn nở, nó tạo một nút kín trong khoảng không vành xuyến giữa cột ống khai thác và bên trong cột ống chống khai thác. Như vậy, khi chất lưu khai thác chảy từ thành hệ qua các lỗ bắn mở vỉa, chúng buộc đi vào trong cột ống khai thác để đưa lên bề mặt.
Đầu giếng khai thác được lắp đặt phía trên bộ đầu ống chống, cột ống khai thác trong giếng được treo từ cây thông khai thác sao cho sản phẩm khai thác chảy theo cột ống khai thác vào cây thông khai thác. Như vậy sản phẩm khai thác từ giếng có thể được kiểm soát nhờ các van tiết lưu lắp trên cây thông khai thác. Thường sau khi đầu giếng được lắp đặt thì nhà thầu khoan hoàn thành hợp đồng khoan và có thể di chuyển phương tiện khoan đến vị trí khác để bắt đầu khoan giếng mới. Chương 1: Công tác hoàn thiện giếng Trang 26 d.
Gọi dòng sản phẩm ➢ Mục đích và yêu cầu: Tạo dòng sản phẩm dịch chuyển từ vỉa vào đáy giếng. Việc lựa chọn và áp dụng phương pháp gọi dòng cần dựa trên những yếu tố sau: - Khi gọi dòng sản phẩm phải tiến hành vào ban ngày. - Không ảnh hưởng xấu đến tính chất vật lý của vỉa, đặc biệt vùng cận đáy giếng và môi trường xung quanh. - Không phá vỡ trạng thái ổn định tương đối ban đầu của các chất lưu khác nhau chứa trong vỉa hoặc kích thích sự xâm nhập các chất lưu không mong muốn tới giếng.
- Ưu tiên phương pháp sử dụng các thiết bị có sẵn trên giàn, hiệu quả cao. - Đảm bảo tối đa các yêu cầu về an toàn lao động. ➢ Nguyên lý gọi dòng sản phẩm: Tạo ra độ chênh áp P cần thiết giữa Pv và Pđ để dòng sản phẩm thắng mọi lực cản thủy lực ở vùng cận đáy giếng: P = Pv – Pđ = Pv - 0.1HCos > 0, Trong đó: - H: chiều cao cột chất lỏng trong giếng (m). - : tỷ trọng cột chất lỏng.
- : góc nghiêng trung bình của giếng. - Pđ: là áp suất đáy giếng (at). - Pv: là áp suất vỉa (at). Do đó để tạo độ chênh áp cần phải : - Giảm tỷ trọng cột chất lỏng trong giếng.
- Giảm chiều cao cột chất lỏng trong giếng. - Giảm đồng thời và H. ➢ Các phương pháp gọi dòng sản phẩm : + Các phương pháp giảm trọng lượng riêng + Thay dung dịch bằng nước Người ta bơm nước vào ống bơm ép và đẩy dung dịch khoan theo ống nâng lên Chương 1: Công tác hoàn thiện giếng Trang 27 mặt đất. Sau khi thay dung dịch bằng nước Pđ giảm và chênh áp tăng, tạo điều kiện cho chất lưu đi từ vỉa vào đáy giếng.