I. Giới thiệu chung về đối tượng nghiên cứu
Luận văn thạc sĩ tập trung vào việc dự báo sinh cát từ mô hình địa cơ theo tiêu chuẩn hư hỏng kéo tại các giếng khí thuộc mỏ X, bồn trũng Nam Côn Sơn. Đối tượng nghiên cứu chính là hai giếng khí HT-1X và HT-2X tại mỏ Hải Thạch, nằm trong khu vực bồn trũng Nam Côn Sơn. Mỏ Hải Thạch được phát hiện từ năm 1995 với tiềm năng khí và khí condensate ở các tầng địa chất khác nhau. Luận văn nhằm mục đích phân tích và dự báo khả năng sinh cát trong quá trình khai thác, từ đó đưa ra các giải pháp tối ưu hóa hiệu quả khai thác và giảm thiểu rủi ro.
1.1 Đặc điểm địa chất khu vực
Mỏ Hải Thạch nằm trong bồn trũng Nam Côn Sơn, cách Vũng Tàu khoảng 330 km, với độ sâu nước biển trung bình từ 134 đến 140 mét. Khu vực này có cấu trúc địa chất phức tạp, bao gồm các tầng địa chất từ Miocene thượng đến Miocene hạ. Các giếng khí HT-1X và HT-2X được khoan thăm dò từ năm 1995 và 1996, cho thấy tiềm năng khí và khí condensate đáng kể. Đặc điểm địa chất này là cơ sở quan trọng để xây dựng mô hình địa cơ và dự báo sinh cát.
II. Cơ sở lý thuyết về sinh cát
Luận văn trình bày cơ sở lý thuyết về hiện tượng sinh cát trong quá trình khai thác dầu khí. Hiện tượng này xảy ra khi áp suất vỉa giảm xuống dưới ngưỡng tới hạn, dẫn đến sự phá hủy đất đá và hình thành cát. Các nguyên nhân chính bao gồm sự thay đổi áp suất vỉa, độ bền cơ học của đất đá, và quá trình khai thác. Luận văn cũng phân tích các cơ chế phá hủy, bao gồm hư hỏng kéo và hư hỏng cắt, và ảnh hưởng của chúng đến quá trình sinh cát.
2.1 Hiện tượng sinh cát
Hiện tượng sinh cát là quá trình đất đá bị phá hủy do áp suất vỉa giảm, dẫn đến sự hình thành và di chuyển của cát vào giếng khai thác. Hiện tượng này gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu quả khai thác, làm giảm sản lượng và gây hư hỏng thiết bị. Luận văn phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiện tượng này, bao gồm độ bền cơ học của đất đá, áp suất vỉa, và quá trình khai thác.
2.2 Cơ chế hư hỏng kéo
Cơ chế hư hỏng kéo xảy ra khi ứng suất kéo vượt quá độ bền kéo của đất đá, dẫn đến sự phá hủy và hình thành cát. Luận văn sử dụng tiêu chuẩn hư hỏng kéo để dự báo khả năng sinh cát, dựa trên các thông số địa cơ như ứng suất tại chỗ, độ bền kéo, và áp suất vỉa. Phương pháp này giúp xác định áp suất suy giảm tới hạn, từ đó dự báo khả năng sinh cát trong quá trình khai thác.
III. Mô hình tính toán áp suất sinh cát
Luận văn trình bày các phương pháp dự báo sinh cát, bao gồm mô hình số hóa, mô hình thực nghiệm, và mô hình giải tích. Trong đó, mô hình địa cơ theo tiêu chuẩn hư hỏng kéo được lựa chọn để dự báo khả năng sinh cát tại các giếng khí HT-1X và HT-2X. Mô hình này dựa trên các thông số địa cơ như ứng suất tại chỗ, độ bền kéo, và áp suất vỉa, được thu thập từ các dữ liệu thực địa và thí nghiệm.
3.1 Phương pháp dự báo sinh cát
Luận văn sử dụng mô hình địa cơ để dự báo khả năng sinh cát, dựa trên tiêu chuẩn hư hỏng kéo. Phương pháp này bao gồm các bước thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình, và tính toán áp suất suy giảm tới hạn. Kết quả tính toán giúp xác định ngưỡng sinh cát và đưa ra các giải pháp tối ưu hóa quá trình khai thác.
3.2 Xây dựng mô hình tính toán
Quá trình xây dựng mô hình tính toán bao gồm việc thu thập và xử lý dữ liệu từ các giếng khí HT-1X và HT-2X. Các thông số địa cơ như ứng suất tại chỗ, độ bền kéo, và áp suất vỉa được sử dụng để xây dựng mô hình. Kết quả tính toán giúp dự báo khả năng sinh cát và đưa ra các giải pháp kiểm soát cát hiệu quả.
IV. Kết quả tính toán và ứng dụng
Luận văn trình bày kết quả tính toán dựa trên mô hình địa cơ theo tiêu chuẩn hư hỏng kéo. Kết quả cho thấy giá trị áp suất suy giảm tới hạn và khả năng sinh cát tại các giếng khí HT-1X và HT-2X. Luận văn cũng so sánh kết quả dự báo theo tiêu chuẩn hư hỏng kéo và tiêu chuẩn hư hỏng cắt, từ đó đưa ra các khuyến nghị về phương pháp dự báo và kiểm soát cát hiệu quả.
4.1 Kết quả tính toán
Kết quả tính toán dựa trên mô hình địa cơ cho thấy giá trị áp suất suy giảm tới hạn và khả năng sinh cát tại các giếng khí HT-1X và HT-2X. Kết quả này giúp xác định ngưỡng sinh cát và đưa ra các giải pháp tối ưu hóa quá trình khai thác.
4.2 Ứng dụng thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của luận văn có ý nghĩa thực tiễn cao, giúp dự báo và kiểm soát hiện tượng sinh cát tại các giếng khí thuộc bồn trũng Nam Côn Sơn. Các giải pháp được đề xuất giúp tối ưu hóa hiệu quả khai thác, giảm thiểu rủi ro và chi phí liên quan đến hiện tượng sinh cát.
