Đồ Án Thiết kế kỹ thuật khoan kiểm soát áp suất cho giếng ST-1P mỏ Sư Tử Trắng bể Cửu Long

LỜI MỞ ĐẦU
Dầu khí là một ngành công nghiệp mũi nhọn mang tính chiến lược trong quá trình phát triển của quốc gia, đóng góp phần lớn vào GDP cả nước, đưa đất nước tiến lên con đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa.
Ngành công nghiệp dầu khí là một chuỗi các công tác tìm kiếm thăm dò, khoan, khai thác đến chế biến và tiêu thụ sản phẩm. Một trong những yếu tố quyết định đến sự thành công của quá trình thăm dò và khai thác dầu khí chính là công nghệ khoan. Trên cơ sở nhận thức rõ tầm quan trọng của công nghệ khoan, qua thời gian nghiên cứu học tập tại trường, và qua đợt thực tập tốt nghiệp, thực tập sản xuất tại Tổng Công Ty Cổ Phần Khoan và Dịch Vụ Khoan Dầu Khí, tôi đã thực hiện đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế kỹ thuật khoan kiểm soát áp suất cho giếng ST-1P mỏ Sư Tử Trắng bể Cửu Long” với mục đích nghiên cứu và ứng dụng công nghệ khoan kiểm soát áp suất. Đề tài được hoàn thành thành tại Bộ môn Khoan Khai Thác, Trường Đại Học Mỏ Địa Chất Hà Nội, dưới sự hướng dẫn của:
 Tiến sĩ Nguyễn Thế Vinh, Chủ nhiệm Khoa Dầu khí, Phó Chủ nhiệm Bộ môn Khoan Khai Thác
 Thạc sĩ Nguyễn Viết Bột, Giám đốc Công ty TNHH MTV dịch vụ giếng khoan dầu khí PVD
Qua đây, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS Nguyễn Thế Vinh, và Ông Nguyễn Viết Bột đã dành công sức hướng dẫn tận tình, chu đáo trong quá trình thực hiện Đề tài. Ngoài ra, tôi xin cám ơn Ông Vũ Hồng Đức, kỹ sư khoan kiểm soát áp suất của Công ty TNHH MTV dịch vụ giếng khoan dầu khí PVD đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực tập tại công ty.
Nhân đây, tôi cũng xin được cảm ơn sự dạy dỗ, giúp đỡ nhiệt tình từ các thầy cô giáo trong bộ môn Khoan Khai Thác, tập thể cán bộ công nhân viên Tổng công ty cổ phần khoan và dịch vụ khoan dầu khí và các bạn sinh viên khóa 2008 chuyên ngành Khoan Khai Thác đã giúp tôi hoàn thành bản đồ án này.
Trong quá trình làm đồ án, mặc dù đã cố gắng tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu nhưng do kiến thức còn hạn chế nên bản thân không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì thế tôi rất mong nhận được sự đóng

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU . 1
MỤC LỤC . 2
DANH MỤC HÌNH ẢNH 5
DANH MỤC BẢNG BIỂU 8
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TIẾNG ANH . 9
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHOAN KIỂM SOÁT ÁP SUẤT (MANEGED PRESSURE DRILLING) 11
1.1 Giới thiệu . 11
1.2 Lịch sử và quá trình phát triển công nghệ MPD . 11
1.3 Định nghĩa công nghệ MPD 12
1.3.1 Công nghệ khoan truyền thống 12
1.3.2 Công nghệ khoan kiểm soát áp suất (MPD) 14
1.4 Các phương pháp trong công nghệ MPD 15
1.4.1 Phương pháp cố định áp suất đáy giếng (Constant Bottom-Hole Pressure CBHP) 15
1.4.2 Phương pháp khoan mũ dung dịch (Pressurized Mud Cap Drilling – PMCD) 17
1.4.3 Phương pháp tỉ trọng dung dịch kép (Dual Gradient Drilling – DGD) .20
1.4.4 Phương pháp kiểm soát dòng tuần hoàn (Return Flow Control – RFC) 22
1.5 Ưu điểm của công nghệ MPD . 22
1.5.1 Duy trì kiểm soát giếng, hạn chế rò rỉ khí, và khí độc H2S . 22
1.5.2 Ổn định áp suất đáy giếng, ngăn ngừa các rủi ro trong khi khoan 23
1.5.3 Khoan thành công qua các tầng mất dung dịch trầm trọng . 23
1.6 Phạm vi ứng dụng của công nghệ MPD . 23
1.6.1 Mỏ có nhiệt độ và áp suất cao 23
1.6.2 Mỏ suy giảm . 24
1.6.3 Giếng khoan vươn xa . 24
1.7 Cơ sở lựa chọn và khả năng ứng dụng công nghệ MPD ở Việt Nam . 25
CHƯƠNG 2 - HỆ THỐNG THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ KHOAN KIỂM SOÁT ÁP SUẤT 28
3
2.1 Thiết bị chính 28
2.1.1 Đối áp xoay (Rotating Control Device - RCD) . 28
2.1.2 Hệ thống van điều áp (Choke Manifold System) 31
2.1.3 Dụng cụ lắp ráp Trục quay (Bearing Running Tool – BRT) . 35
2.2 Hệ thống MPD 37
CHƯƠNG 3 - ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT MỎ SƯ TỬ TRẮNG VÀ GIẾNG ST-1P . 39
3.1 Đặc điểm địa chất mỏ Sư Tử Trắng 39
3.1.1 Vị trí địa lý . 39
3.1.2 Địa tầng 40
3.2 Đặc điểm địa chất giếng ST-1P . 44
3.2.1 Biều đồ áp suất dự kiến 44
3.2.2 Biểu đồ nhiệt độ dự kiến 46
3.3 Các điều kiện địa chất ảnh hưởng tới quá trình khoan giếng ST-1P 47
3.4 Những khó khăn trong công tác khoan giếng HPHT ST-1P 48
3.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ . 49
3.4.2 Ảnh hưởng của áp suất . 50
3.4.3 Ảnh hưởng của hiện tượng trương nở thành hệ . 50
3.4.4 Ảnh hưởng của khí hòa tan 51
3.4.5 Ảnh hưởng của hiện tượng piston khi kéo thả cần 52
CHƯƠNG 4 - THIẾT KẾ KỸ THUẬT KHOAN KIỂM SOÁT ÁP SUẤT CHO GIẾNG HPHT ST-1P 54
4.1 Đặc điểm kỹ thuật của giếng ST-1P 54
4.1.1 Thông số chung của giếng . 54
4.1.2 Mặt cắt địa chất của giếng 58
4.1.3 Cấu trúc giếng khoan . 56
4.1.3 Profile giếng khoan 58
4.2 Đánh giá lựa chọn phương pháp khoan kiểm soát áp suất 60
4.3 Chương trình khoan MPD cho đoạn thân giếng 12-1/4” 61
4.3.1 Phân tích kĩ thuật 61
4.3.2 Thông số điều khiển . 64
4.3.3 Sự tăng giảm áp suất trong quá trình nâng thả . 68
4.3.4 Kiểm soát giếng bằng công nghệ MPD đoạn thân giếng 12-1/4” . 70
4
4.4 Chương trình khoan cho đoạn thân giếng 8-1/2” 71
4.4.1 Phân tích kĩ thuật 71
4.4.2 Thông số điều khiển . 73
4.4.3 Sự tăng giảm áp suất trong quá trình nâng thả . 77
4.4.4 Kiểm soát giếng bằng công nghệ MPD đoạn thân giếng 8-1/2” . 80
5.1 Hiệu quả ứng dụng công nghệ MPD ở bể Cửu Long . 80
KẾT LUẬN . 82
KIẾN NGHỊ 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 84