Luận văn thạc sĩ về hoàn thiện giếng khai thác dầu khí tại mỏ sư tử trắng lô 151

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu phương pháp hoàn thiện giếng khai thác tại mỏ sư tử trắng lô 151 bồn trũng Cửu Long, tối ưu hóa hiệu quả khai thác.

• Tác giả: Nguyễn Mạnh Hùng
• Người hướng dẫn: TSKH Trần Xuân Đào
• Trường học: Đại học Bách Khoa
• Chuyên ngành: Kỹ thuật khoan - khai thác và công nghệ dầu khí
• Đề tài: Nghiên Cứu Phương Pháp Hoàn Thiện Giếng Khai Thác Dầu Khí Tại Mỏ Sư Tử Trắng Lô 151
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2009
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về khu vực bồn trũng Cửu Long và mỏ Sư Tử Trắng

Bồn trũng Cửu Long là một trong những khu vực quan trọng nhất của ngành dầu khí Việt Nam. Khu vực này chứa nhiều mỏ dầu lớn, bao gồm mỏ Sư Tử Trắng, nằm ở lô 15-1. Mỏ Sư Tử Trắng được phát hiện vào năm 2003 và đã cho thấy tiềm năng lớn với trữ lượng ước tính hơn 500 triệu thùng. Việc khai thác tại mỏ này dự kiến sẽ bắt đầu vào năm 2010. Đặc điểm địa chất của bồn trũng Cửu Long rất phức tạp, với các hệ thống đứt gãy và nứt nẻ ảnh hưởng đến khả năng chứa và lưu thông của dầu khí. Điều này đòi hỏi phải có những phương pháp khai thác và hoàn thiện giếng phù hợp để tối ưu hóa sản lượng khai thác.

1.1 Đặc điểm địa chất khu vực

Khu vực bồn trũng Cửu Long có cấu trúc địa chất đa dạng, với các tầng chứa dầu chính là tầng đá móng kết tinh nứt nẻ. Tính thấm chứa của các tầng này phụ thuộc vào sự phát triển của các hệ thống đứt gãy. Các giếng thăm dò đã chỉ ra rằng có sự phân bố không đồng đều của các hệ thống khe nứt, một số có khả năng chứa dầu khí, trong khi một số khác không. Điều này tạo ra thách thức trong việc lựa chọn phương pháp hoàn thiện giếng, nhằm tối ưu hóa dòng chảy và nâng cao hiệu quả khai thác.

II. Cơ sở lý thuyết về dòng chảy và hoàn thiện giếng

Chương này trình bày các khái niệm cơ bản về dòng chảy từ vỉa vào giếng và các phương pháp hoàn thiện giếng. Dòng chảy từ vỉa vào giếng được mô tả qua định luật Darcy, cho thấy mối quan hệ giữa áp suất và lưu lượng. Các phương pháp hoàn thiện giếng như bắn mở vỉa và chèn sỏi được phân tích chi tiết, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc lựa chọn phương pháp phù hợp với điều kiện địa chất cụ thể của mỏ Sư Tử Trắng. Việc tối ưu hóa các phương pháp này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả khai thác mà còn giảm thiểu chi phí đầu tư.

2.1 Dòng chảy từ vỉa vào giếng

Dòng chảy từ vỉa vào giếng là một yếu tố quan trọng trong quá trình khai thác dầu khí. Định luật Darcy mô tả cách mà chất lỏng di chuyển qua các tầng đá, phụ thuộc vào độ thấm và áp suất. Việc hiểu rõ về dòng chảy này giúp các kỹ sư thiết kế các giếng khai thác hiệu quả hơn, từ đó tối ưu hóa sản lượng và giảm thiểu các vấn đề liên quan đến hiệu ứng skin.

III. Nghiên cứu và lựa chọn phương pháp hoàn thiện giếng ST XP

Chương này tập trung vào việc nghiên cứu và lựa chọn phương pháp hoàn thiện cho giếng ST-XP tại mỏ Sư Tử Trắng. Các phương pháp như bắn mở vỉa và chèn sỏi được phân tích dựa trên các yếu tố địa chất và kinh tế. Kết quả cho thấy rằng việc lựa chọn phương pháp hoàn thiện phù hợp có thể nâng cao đáng kể hiệu quả khai thác, kéo dài tuổi thọ của giếng và tối ưu hóa chi phí. Các tính toán chi tiết về chi phí và lưu lượng khai thác cũng được trình bày để hỗ trợ quyết định lựa chọn phương pháp.

3.1 Phân tích các phương pháp hoàn thiện

Các phương pháp hoàn thiện giếng ST-XP được phân tích dựa trên các yếu tố như độ thấm, chi phí và hiệu quả kinh tế. Việc lựa chọn phương pháp bắn mở vỉa hay chèn sỏi phụ thuộc vào điều kiện địa chất cụ thể của mỏ. Các nghiên cứu cho thấy rằng phương pháp bắn mở vỉa có thể mang lại hiệu quả cao hơn trong việc tối ưu hóa dòng chảy và nâng cao sản lượng khai thác, trong khi chèn sỏi có thể giúp cải thiện độ ổn định của giếng.

IV. Kết luận và kiến nghị

Kết luận từ nghiên cứu cho thấy rằng việc lựa chọn phương pháp hoàn thiện giếng là rất quan trọng trong quá trình khai thác dầu khí tại mỏ Sư Tử Trắng. Các phương pháp được đề xuất không chỉ giúp tối ưu hóa sản lượng mà còn giảm thiểu chi phí đầu tư. Kiến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo là cần tiếp tục theo dõi và đánh giá hiệu quả của các phương pháp đã áp dụng, đồng thời nghiên cứu thêm các công nghệ mới có thể áp dụng trong tương lai.

4.1 Kiến nghị cho nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc phát triển các công nghệ mới trong hoàn thiện giếng, nhằm nâng cao hiệu quả khai thác dầu khí. Cần có các nghiên cứu thực nghiệm để đánh giá hiệu quả của các phương pháp hoàn thiện khác nhau trong điều kiện địa chất cụ thể của mỏ Sư Tử Trắng. Điều này sẽ giúp tối ưu hóa quy trình khai thác và nâng cao hiệu quả kinh tế cho các dự án dầu khí trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC BỒN TRŨNG CỬU LONG VÀ MỎ SƯ TỬ TRẮNG 1. Tổng quan về địa chất của bồn trũng Cửu Long và mỏ Sư Tử Trắng 1. Tổng quan về địa chất khu vực bồn trũng Cửu Long 1. Giới thiệu chung Bồn trũng Cửu long nằm ở thềm lục địa phía nam Việt Nam, được phân chia làm nhiều Lô có chứa hầu hết những mỏ dầu khí lớn của Việt Nam như mỏ Bạch Hổ, mỏ Rạng Đông, mỏ Rồng và các mỏ Sư Tử Den, Sư Tử Vàng và Sư Tử Trắng.

Trong bể Cửu Long, Lô 15-1 chiếm khoảng 4,600 km2, nằm ở khu vực phía Bắc, dọc theo bờ biển Bà Rịa-Vũng Tàu và Phan Thiết. Góc phía tây nam của lô 15-1 chỉ cách Vũng Tàu khoảng 20 km về phía Đông Nam (hình 1. Công tác thăm dò dầu khí tại lô 15-1 được tiến hành từ năm 1998 với giếng khoan đầu tiên vào Quý 3 năm 2000. Từ đó đến nay, nhiều mỏ dầu quan trọng như Sư Tử Đen, Sư Tử Vàng, Sư Tử Trắng và gần đây là Sư Tử Nâu đã được phát hiện.

Tuy nhiên, đến thời điểm hiện tại có mỏ Sư Tử Đen và Sư Tử Vàng được đưa vào khai thác với sản lượng khai thác trung bình trên 100.000 thùng dầu /ngày đêm. Tầng chứa dầu chính là tầng đá móng kết tinh nứt nẻ với tính thấm chứa thuộc loại đặc biệt trên thế giới. Tính thấm chứa của chúng liên quan trực tiếp đến các hệ thống đứt gãy nứt nẻ phát triển với mức độ khác nhau trong từng khu vực của mỏ. Thậm chí ngay trong cùng một mỏ, các hệ thống khe nứt cũng phân bố một cách không đồng đều; có hệ thống chứa dầu khí, nhưng cũng dễ gặp các hệ thống khe nứt không chứa dầu khí.

Ngoài tầng chứa dầu chính là tầng móng granitoit kết tinh nứt nẻ, cụm mỏ Sư Tử Đen – Sư Tử Vàng còn có tầng chứa dầu phụ trong trầm tích cát kết của đá chứa điệp Bạch Hổ, tuổI Mioxen sớm và các trầm tích cát kết (tập C) tuổi Oligoxen sớm phụ hệ tầng Trà Tân trên. -5- CLJOC Block 15-1 Hình 1.1: Vị trí Lô 15-1 bồn trũng Cửu long [16] Với đặc điểm địa chất, kiến tạo phức tạp, công tác thăm dò – thẩm lượng dầu khí ở lô 15-1 còn rất nhiều điều cần được quan tâm nghiên cứu kỹ hơn. Đặc điểm địa chất khu vực mỏ Sư Tử Trắng 1. Giới thiệu vị trí mỏ Sư Tử Trắng Mỏ Sư Tử Trắng nằm cách Vũng tàu khoảng 135km về phía đông, nằm ở phía Đông Nam của lô 15-1, độ sâu nước trung bình 56m.

Giếng khoan đầu tiên ST-A đã được hoàn thành vào cuối năm 2003, công ty liên doanh điều hành Cửu Long đã thử vỉa (DST) và cho dòng dầu/khí từ ba khoảng trong trầm tích Oligocen (Tập D – Oligocen trên, các tập E và tập F – Oligocen dưới). Riêng đối với tầng móng trước Đệ Tam, ST-A đã cho thấy có dấu hiệu tốt về sự hiện diện mạng khe nứt mở có khả năng cho dòng dầu/khí (toàn bộ dung dịch bị mất khi chớm khoan vào tầng móng). Đến thời điểm hiện nay, có thể nói rằng công ty liên doanh điều hành Cửu Long đã hoàn tất việc thăm dò và thẩm lượng ở khu vực cấu tạo chính – mỏ Sư Tử Trắng, với 4 giếng ST-A, ST-B, ST-C và ST-D trong khu vực cấu tạo chính -6- của cụm mỏ Sư Tử Trắng (cụm mỏ Sư Tử Trắng bao gồm: Khu vực chính Sư Tử Trắng, Sư Tử Trắng Đông Bắc và Sư Tử Trắng Tây Bắc). Mỏ Sư Tử Trắng Hình 1.2: Bản đồ vị trí mỏ Sư Tử Trắng [16] 1.

Lịch sử tìm kiếm thăm dò Giếng thăm dò ST-A đầu tiên được khoan vào năm 2003 với độ sâu thẳng đứng là 4028,9 m (4435 m dọc thân giếng) và đã được ghi nhận như là giếng khoan phát hiện cả dầu, khí và condensate. Kết quả DST được thực hiện: DST#1 trong tầng sản phẩm (tầng chứa) tập D cho lưu lượng khí 1,7 triệu bộ khối (0,05 triệu mét khối) / ngày và dầu 590 thùng (93,8 mét khối) / ngày. DST#2 trong tầng sản phẩm tập F cho lưu lượng khí tối đa 32 triệu bộ khối (0,9 triệu mét khối) / ngày và lưu lượng condensat 3604 thùng ( 573 mét khối) / ngày, và DST#3 trong tầng sản phẩm tập E cho lưu lượng tối đa 37,7 triệu bộ khối (1,07 triệu mét khối) / ngày và lưu lượng condensat 4033 thùng (641,2 mét khối) / ngày [3], [5]. Giếng khoan thẩm lượng đầu tiên ST-B được khoan vào năm 2005 với độ sâu thẳng đứng là 4810,36 m (5093 m dọc thân giếng), mục đích để thẩm lượng tầng chứa trong móng nứt nẻ và các vỉa cát kết (tầng sản phẩm) trong tập E và tập F trong vùng triển vọng phía Tây Nam mỏ Sư Tử Trắng.

Kết quả thử vỉa được thực hiện cho lưu lượng condensat tối đa 386 thùng (61,37 mét khối)/ngày -7- và 3 triệu bộ khối (0,09 triệu mét khối/ngày (cỡ côn mở 40/64 inch), Liên doanh điều hành Cửu Long không tiến hành thử vỉa (DST) trực tiếp cho tập E và tập F (vì mục đích của ST-B đã được phê duyệt là thử trong móng) mà thử bằng MDT và lấy mẫu lõi và đo địa vật lý giếng khoan, kết quả thu được đã tái khẳng định tính chất thấm chứa của 2 đối tượng này là giống với giếng khoan ST-1X [3]. Giếng khoan ST-B thẩm lượng thứ hai được khoan vào tháng 10/2005 đến tháng 01/2006, khoan tới nóc móng với độ sâu thẳng đứng là 4872,9 m (4912 m dọc giếng khoan), để thẩm định các tầng sản phẩm trong tập E và tập F trong khu vực triển vọng của mỏ Sư Tử Trắng về phía tây nam của lô 15-1. Kết quả DST được thực hiện: DST #1 trong tầng sản phẩm tập F cho lưu lượng condensat tối đa 2264 thùng (360 mét khối) / ngày và lưu lượng khí tối đa 7,1 triệu bộ khối (0,2 triệu mét khối) / ngày, DST #2A trong tầng sản phẩm tập E cho lưu lượmg khí tối đa 6,8 triệu bộ khối (0,19 triệu mét khối) / ngày và lưu lượng condensat 1100 thùng (174 mét khối) / ngày, DST #2 trong tầng sản phẩm tập E cho lưu lượng khí tối đa 9,3 triệu bộ khối (0,26 triệu mét khối) / ngày và lưu lượng condensat 1200 thùng (190,78 mét khối) /ngày [3], [5]. Giếng khoan ST-D đã được đề nghị để thẩm lượng kỹ thêm cho mỏ, được bắt đầu khoan từ 06/2006 và kết thúc 10/2006 với độ sâu thẳng đứng tới trong tập F, để thẩm định các tầng sản phẩm tập E và tập F.

Giếng khoan được đặt tại khu vực đông bắc của cấu tạo Sư Tử Trắng, cách giếng khoan ST-C 4,5 km về phía đông bắc. Kết quả DST trong tầng sản phẩm tập E lưu lượng condensat/dầu 2796 thùng (444,52 mét khối) / ngày (38,34 API) và khí là 7,99 triệu bộ khối (0,23 triệu mét khối) / ngày (cỡ côn 32/64 inch). Vỉa cát kết tầng F ở vị trí giếng khoan ST-D rất đặc xít, hầu như không có chiều dày hiệu dụng (thông qua kết quả đo MDT và tài liệu đo địa vật lý giếng khoan) [3]. Đặc điểm địa chất khu vực mỏ Sư Tử Trắng 1.

Địa tầng Địa tầng khu vực mỏ Sư Tử Trắng là kết quả tổng hợp từ minh giải địa chấn, minh giải karota địa vật lý, sinh địa tầng, phân tích mẫu các giếng ở lô 15- 1. Cột địa tầng bao gồm đá núi lửa của móng trước Đệ Tam và trầm tích lục nguyên Cenozoi xen kẽ với đá phun trào (Hình 1. -8- Tầng móng tiền Tertiary Kết quả minh giải địa chấn cho thấy tầng móng có độ sâu phân bố tại 3883m, 3976m và 4861m (TVDSS) tương ứng với các giếng ST-A, ST-B và ST- C. Ngoại trừ giếng ST-B móng gồm đá granite và granodiorite, những giếng khác có thể là cuội kết – một loại đá núi lửa chứa các mảnh vỡ tròn và góc cạnh bị hòa tan trong khung đá phun trào hạt mịn.

Mảnh vỡ chủ yếu bao gồm granite, andesite, monzonite, diorite, monzodiorite, rhyolite, cát kết và một ít khoáng vật (giếng ST-A). Móng bị nứt nẻ mạnh và có đới phong hóa nhẹ. Đới phong hóa bị giới hạn từ 20-80m. So sánh thạch học trong các giếng ở mỏ Sư Tử Trắng với các giếng thuộc mỏ Sư Tử Đen và Sư Tử Vàng, cùng với một số vết lộ quan sát có liên quan đến địa tầng của đới Đà Lạt, cho thấy móng ở khu vực mỏ Sư Tử Trắng bao gồm đá granitoid bị xuyên cắt bởi nhiều mạch xâm nhập của đá andesite, diorite, monzodiorite.

Những đá này trông tương tự như đá của phức hệ Định Quán, Đèo Cả, và đá trầm tích núi lửa của thành hệ Nha Trang. Chúng có thể được tạo thành trong giai đoạn Jura-Creta. Trầm tích kỷ Đệ Tam Trầm tích Cenozoic trong mỏ Sư Tử Trắng từ già nhất đến trẻ nhất được miêu tả như sau: Eoxen muộn– Oligoxen sớm: Thành hệ Trà Cú dưới / Tập F Tầng F được xem là phần dưới của thành hệ Trà Cú, được xác định đầu tiên ở giếng ST-A trên đất liền. Trầm tích tầng F đều hiện diện trong tất cả 4 giếng của mỏ Sư -9- Hình 1.3: Địa tầng kỷ Đệ Tam lô 15-1 [16] Hình 1.4: Địa tầng đới Đà Lạt và các đá xâm nhập [16] - 10 - Hình 1.5: Cột địa tầng-thạch học [16] Tử Trắng với chiều dày thay đổi từ 207m tại đỉnh đến hơn 500m ở phía sườn.

Bề mặt màu xanh nhạt xác định ranh giới trên của thành hệ này. Nó gần như trùng khớp với móng trước Đệ Tam nằm bên dưới và bị bào mòn tại phần đỉnh của cấu trúc. Từ bên sườn đổ xuống, sự phủ chờm lên móng là dấu hiệu xác định tầng F rõ ràng hơn. Tài liệu giếng cho thấy tầng F được chia thành 2 phần.

Phần trên - 11 - (còn gọi là tập “F shale”) dày khoảng 62-300m gồm sét kết và bùn kết. Ngoài ra, đá núi lửa cũng có mặt trong F-sand (từ tài liệu giếng ST-A). Oligoxen sớm: Thành hệ Trà Cú trên / Tập E Tập E được xem là phần trên của thành hệ Trà Cú, được xác định bởi giếng ST-A trên đất liền. Trong 4 giếng khoan mỏ Sư Tử Trắng, chiều dày tập E thay đổi từ 185m tại đỉnh cho đến hơn 550m dọc theo sườn của cấu trúc.

Trầm tích tập E phủ chờm lên phần trên cùng tập F (bề mặt màu xanh nhạt) với ranh giới trên cùng được xác định bởi bề mặt màu nâu. Đó là bề mặt bào mòn, được minh giải như là ranh giới dưới của tập sét D nằm bên trên. Vì vậy, phần trên cùng của tập E có thể bị bào mòn hoặc thiếu. Thành phần thạch học chủ yếu là sét màu nâu xen kẽ với cát kết hoặc bột kết.