MỞ ĐẦU 1. Giới thiệu Hiện nay, PLT (Production Logging Tool) là phương pháp duy nhất đo những thông số của chất lưu cho các vị trí khác nhau trong giếng khoan như từng vùng mở vỉa khác nhau hay phần giếng thân trần, xác định loại chất lưu, sự di chuyển của chất lưu bên trong giếng khoan và vùng lân cận giếng khoan. PLT sử dụng trong tất cả các giếng như giếng khai thác ban đầu, giếng đã khai thác và giếng bơm ép nhằm xác định vị trí các vùng đóng góp chất lưu, tính toán tốc độ dòng chảy chất lưu, thông số nhiệt độ, giá trị áp suất, tỷ trọng chất lưu…. Từ đó, đóng góp và ảnh hưởng vùng bắn mở vỉa của vỉa đa tầng được xác định.
Bên cạnh đó, PLT xác định các sự vấn đề làm giảm lưu lượng khai thác như hiện tượng rỏ rỉ của ống khai thác (hiện tượng leak), sự xâm nhập chất lưu từ trong giếng vào vùng có độ thấm tốt hơn (crossflow), sự duy chuyển tuần hoàn của chất lưu trong giếng nghiêng (fluid circulation), dòng chảy bên trong vùng trám xi măng…. Nhiều loại PLT khác nhau đã và đang sử dụng trên tất các giếng dầu trên toàn thế giới từ các nhà cung cấp hay công ty dịch vụ kỹ thuật dầu khí khác nhau. Với từng thế hệ PLT, tồn tại những tiêu chuẩn về cách đo và phương pháp tính toán khác nhau. Tính cấp thiết của luận văn Như đã đề cập ở trên, PLT sử dụng hầu hết các giếng khai thác để xác định lưu lượng và sự đóng góp lưu lượng của từng vùng bắn mở vỉa, tức là thể hiện tình trạng giếng khoan.
Việc lựa chọn mô hình dòng chảy phù hợp cho một giếng nhất định nào đó, hiệu chỉnh sai số nhỏ nhất để có được kết quả chính xác thể hiện đúng với lưu lượng khai thác thực sự của giếng là vấn đề cần xem xét. Quan trọng hơn, với mong muốn mô phỏng hoạt động của giếng thể hiện hiệu quả khai thác từ minh giải PLT vừa có, nhằm đưa ra phương án khai thác tối ưu cũng như chương trình sửa xviii chữa giếng phù hợp. Đây là những mong muốn và yêu cầu của hầu hết các công ty dầu hiện nay. Chính vì vậy, đề tài: “KHẢO SÁT CÁC PHƢƠNG ÁN KIỂM SOÁT HIỆU QUẢ KHAI THÁC CHO GIẾNG 11P Ở VỈA ĐA TẦNG DỰA TRÊN SỐ LIỆU PLT” được chọn để đi sâu nghiên cứu và tìm ra giải pháp tối ưu giải quyết các vấn đề vừa nêu trên.
Tình hình nghiên cứu PLT đã hiện diện và sử dụng hơn 60 năm trong nền công nghiệp dầu khí. PLT cũng như phương pháp phân tích số liệu đã và đang không ngừng phát triển và hoàn thiện. Những PLT mới đã phát triển cho từng loại giếng khoan khác nhau như giếng nghiêng, giếng ngang… (Production Logging Manual – Schlumberger). Do đó, có nhiều công trình nghiên cứu đã đề cập tới vấn đề này điển hình như sau: Bài báo SPE 145579 – Flow Model Selection for Production Logging Interpretation of Gas Wells của tác giả Kittiphong Jongkittinarukorn và Robert Kerr, tập trung vào chọn mô hình trong giếng có hai loại chất lưu đó là khí và nước ở vịnh Thái Lan, sử dụng số liệu từ thử vỉa rồi so sánh với số liệu PLT tính toán được, bài báo chỉ dừng lại ở lựa chọn mô hình dòng chảy cho giếng có hai loại chất lưu, chứ không phải đầy đủ ba loại chất lưu, cũng chưa đi tới hiệu chỉnh sai số sau khi có được mô hình phù hợp.
Bài báo SPE 104629 - Managing Production in Maturing Assets: Increasing Intervention Success by Combining Production Logging with Nodal Analysis của tác giả R.Stowe, đưa ra cơ sở lý thuyết về việc áp dụng số liệu PLT cùng với phương pháp điểm nút để mô phỏng hoạt động của giếng, đồng thời đưa ra một vài trường hợp điển hình trong thực tế. Bài báo này chưa đi phân tích những sự khác nhau trước và sau khi sửa chữa giếng. xix Bài báo SPE 89848 – A Novel Approach to Production Logging in Multiphase Horizontal Wells của tác giả D. Haus, Esteban Di-Pierro, Abdoulaye Wadjiri, Andres Hofmann, nêu lên được những thách thức khó khăn trong giếng nghiêng như đề cập hiện tượng nước tuần hoàn ngược trong giếng, chế độ dòng chảy trong giếng khí và nước.
Bài báo SPE 50178 – Application of New Generation Technology to Horizontal Well Production Loggging – Examples from the North West Shelf of Australia của tác giả Carnegie A, Robert N, Clyne I cũng nêu lên thách thức trong giếng nghiêng khi tốc độ chất lưu thấp, những vấn đề cần cân nhắc trong khi đo PLT ở những giếng này. Như vậy, các nghiên cứu có liên quan chỉ mới nêu ra ý tưởng, khái quát về lựa chọn mô hình dòng chảy, các thách thức khó khăn trong khi đo PLT ở các giếng nghiêng, giếng ngang, chưa đưa ra các yếu tố ảnh hưởng tới việc phân tích, các thông số cần xem xét thay đổi trong hiệu chỉnh mô hình, cũng như chưa phân tích độ nhạy của các thông số trong việc tính toán hay mô phỏng giếng. Quan trọng hơn, những nghiên cứu trên chưa đi sâu vào mô phỏng hoạt động giếng để kiểm soát hiệu quả khai thác của giếng. Những vấn đề nêu trên sẽ khảo sát, phân tích trong luận văn này.
Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn Mục tiêu của luận văn Nghiên cứu các phương án kiểm soát hiệu quả khai thác vỉa đa tầng, đi sâu vào kiểm soát sự tuần hoàn của nước trong giếng, kiểm soát lưu lượng nước, tăng cường và nâng cao lưu lượng khai thác khí cho giếng 11P. Từ việc tìm hiểu lý thuyết, tiến tới khảo sát số liệu thực tế với sự trợ giúp của phần mềm Excel, Emeraude v2.6 phát triển bởi Kappa (www.com) và xx phần mềm Production Logging Advisor (PLA), Pipesim phát triển bởi công ty dịch vụ kỹ thuật dầu khí Schlumberger. Nhiệm vụ của luận văn Đối tượng nghiên cứu trong luận văn này là vỉa đa tầng cho nên nhiệm vụ của luận văn bao gồm các nội dung liên quan như sau: - Hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về chế độ dòng chảy và các mô hình dòng chảy trong giếng - Nêu lên phương pháp luận trong tính toán - Tìm hiểu cơ sở tính toán bên trong phần mềm Emeraude bằng cách sử dụng bảng tính Excel tính toán cho một bộ số liệu rồi kiểm chứng với kết quả tính toán bằng Emeraude - Khảo sát các mô hình dòng chảy và lựa chọn mô hình thích hợp nhất cho giếng 11P - Hiệu chỉnh mô hình có để sai số tính toán nhỏ nhất bằng cách thay đổi các thông số trong mô hình - Ứng dụng mô hình có được tiến hành mô phỏng hoạt động khai thác, đồng thời đưa ra các phương án kiểm soát khai thác hiệu quả cho giếng 11P 5. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp tổng hợp: o Hệ thống hóa nền tảng lý thuyết cũng như tài liệu kỹ thuật về chế độ dòng chảy trong giếng khai thác như dòng chảy một loại chất lưu, dòng chảy hai loại chất lưu và dòng chảy ba loại chất lưu o Phương pháp luận trong tính toán xxi - Phương pháp so sánh: so sánh kết quả tính toán khi áp dụng các mô hình dòng chảy, so sánh kết quả tính toán trước và sau khi hiệu chỉnh mô hình, so sánh kết quả giữa các phương án khảo sát giếng khác nhau.
- Phương pháp phân tích: bằng cách phân tích độ nhạy của các yếu tố ảnh hưởng lên lựa chọn mô hình dòng chảy, phân tích các thông số cần thay đổi để hiệu chỉnh mô hình, phân tích các phương án khảo sát giếng. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Ý nghĩa khoa học Khảo sát các mô hình dòng chảy và áp dụng mô hình thích hợp cho giếng cụ thể, từ đó hiệu chỉnh mô hình nhằm có sai số nhỏ nhất. Bằng cách áp dụng mô hình này nghiên cứu mô phỏng hoạt động của giếng ứng với nhiều phương án khác nhau. Hiệu chỉnh mô hình thông qua thay đổi các thông số mô hình và đánh giá sai số thực sự có ý nghĩa quan trọng.
Ngoài ra, việc mô phỏng hoạt động của giếng đã cho phép thay đổi các thông số khác nhau bằng cách đưa ra các phương án khảo sát có ý nghĩa khoa học thực sự trong nghiên cứu này. Ý nghĩa thực tiễn Nghiên cứu này đã mô phỏng hoạt động khai thác của giếng, giống hoạt động khai thác ngoài thực tế. Điều này giúp kiểm soát hiệu quả khai thác, đồng thời giúp lập chương trình khai thác của giếng, hạn chế rủi ro cho các chương trình sửa chữa giếng nhằm nâng cao hiệu quả, đảm bảo lưu lượng khai thác như mong đợi. Cấu trúc luận văn Luận văn bao gồm các chương chính như sau Chƣơng 1: nêu lên cấu trúc hoàn thiện giếng, tính chất chất lưu qua số liệu PVT và tình trạng khai thác giếng cũng như khó khăn của giếng 11P Chƣơng 2: tổng quan các chế độ dòng chảy trong giếng, nêu lên ứng dụng cũng như hạn chế từng mô hình dòng chảy; tìm hiểu một mô hình cụ thể thông qua tìm hiểu ý nghĩa các phương trình trong mô hình, các hệ số ảnh hưởng đến tính toán mô hình; đề cập phương pháp luận trong tính toán; phân tích bộ số liệu cụ thể bằng bảng tính Excel đồng thời sử dụng kết quả này để kiểm chứng tính toán từ phần mềm Emeraude.
Chƣơng 3: phản ánh tới xử lý số liệu đầu vào khi phân tích, minh giải số liệu PLT; đề cập ứng xử pha của chất lưu trong giếng 11P; tìm hiểu các mô hình dòng chảy trong giếng và lựa một mô hình thích hợp nhất cho giếng khoan 11P; cuối cùng là hiệu chỉnh mô hình có được bằng cách thay đổi các thông số trong mô hình. Chƣơng 4: Ứng dụng mô hình có được ở chương 3 để mô phỏng hoạt động khai thác giếng 11P như đưa ra nhiều phương án khai thác khác nhau, nhận xét và so sánh từng phương án. 1 CHƯƠNG 1 SƠ LƯỢC VỀ GIẾNG KHOAN 11P Chương 1 giới thiệu tổng quan, sơ lược về giếng 11P bao gồm cấu trúc giếng khoan như cấp ống chống, chiều dài giếng khoan…, dữ liệu PVT, tình hình khai thác cũng như những khó khăn gặp phải. Bên cạnh đó, thành phần thạch học ứng với từng vùng bắn mở vỉa cũng được giới thiệu thông qua số liệu Mug logging.
CẤU TRÚC GIẾNG KHOAN Giếng 11P là giếng khai thác nằm ở bồn trung Nam Côn Sơn với độ sâu cột nước biển là 85 m, giếng được khoan vào tháng 5 năm 2010. Chiều dài tổng cộng của giếng là 5440 m gồm có hai phần chính: - Phần ống chống (casing): Phần ống chống 13-3/8" 68ppf N80, với đường kính trong 12.415” sau khi đặt ống chống (casing) với đáy của ống chống (casing shoes) ở độ sâu 995.03 m MD, độ nghiêng lớn nhất ở đoạn này là 28.