Đồ Án ứng dụng coiled tubing trong xử lý cát xâm nhập

LỜI MỞ ĐẦU
Từ năm 1986, Việt Nam đã trở thành một trong những nước khai thác và xuất khẩu dầu thô trên thế giới. Tuy còn non trẻ, nhưng ngành công nghiệp dầu khí đã nhanh chóng trở thành ngành kinh tế mũi nhọn và là chỗ dựa vững chắc cho sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Cho đến nay, Việt Nam đã khai thác hơn 130 triệu tấn dầu thô và 8,5 tỷ m3 khí đồng hành.
Dầu và khí vẫn là nguồn năng lượng chiến lược và quan trọng nhất trong nửa đầu thế kỷ 21. Khoan giếng dầu khí là công việc sống còn của ngàng công nghiệp dầu khí vì không có giếng thì không thể khai thác dầu khí nằm sâu trong lòng đất. Mục tiêu quan trọng nhất của người kỹ sư dầu khí là biết áp dụng các kỹ thuật và công nghệ mới để khai thác ngày càng hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên vô giá này.
Tuy nhiên nguồn tài nguyên này là có hạn, cho đến nay vẫn chưa có thêm phát hiện những mỏ dầu nào có trữ lượng lớn, nên việc phát triển các kỹ thuật thiết bị là một đòi hỏi tất yếu trong bối cảnh hiện nay dầu mỏ là một vấn đề đang nóng bỏng (về chính trị lẫn quân sự). Do đó việc nâng cao hiệu quả thu hồi dầu và khắc phục sự cố sảy ra là nhiệm vụ cực kỳ quan trọng và cực kỳ phức tạp.
Với mong muốn được tiếp cận các công nghệ mới ứng dụng để khoan-khai thác dầu khí em chọn đề tài của đồ án “Ứng dụng của coiled tubing trong xử lý cát xâm nhập”. Với những tìm hiểu của mình về Coiled Tubing e nhận thấy được tính hiệu quả trong việc ứng dụng công nghệ Coiled Tubing trong hoạt động làm sạch cát tại đáy giếng nhằm nâng cao và phục hồi sản lượng của một số giếng đang khai thác. Tuy nhiên vì trong thời gian hạn hẹp và kiến thức có hạn của e, nên không thể tránh khỏi những sai xót, e kính mong các thầy cô đóng góp ý kiến và giúp đỡ e.
Đồ án bao gồm có 3 phần:
Chương 1: Lịch sử hình thành và phát triển Coiled Tubing
Chương 2: Nghiên cứu ứng dụng Coiled Tubing trong xử lý cát xâm nhập
Chương 3: Chương trình thiết kế công việc và ứng dụng phần mềm Circa trong mô phỏng tính toán
Kết luận và kiến nghị

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU i
DANH SÁCH HÌNH VẼ: viii
DANH SÁCH BẢNG BIỂU: xi
CHƯƠNG 1: LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN COILED TUBING 1
1.3. Cấu tạo của bộ thiết bị Coiled Tubing 5
1.3.1. Đầu đẩy ống 6
1.3.2 Tang quấn ống (REEL) 9
1.3.5. Bảng điều khiển 14
1.3.6. Các thiết bị phụ trợ khác 14
CHƯƠNG 2 : 15
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG COILED TUBING TRONG XỬ LÝ CÁT XÂM NHẬP 15
2.1. Các vấn đề phải đối mặt khi có hiện tượng sinh cát sảy ra 15
2.1.1. Sự lấp đầy khoảng thành hệ đã bắn mở vỉa – khai thác và các thiết bị lòng giếng 15
2.1.2. Tích tụ cát trong các thiết bị bề mặt 16
2.1.3. Sự mài mòn các thiết bị 16
2.1.4. Sự sập lỡ thành hệ kéo theo phá hủy ống chống – ống khai thác 17
2.2. Cơ sở lý thuyết trong tính toán chênh áp 18
2.2.1. Giới thiệu 18
2.2.2. Phân tích tổn thất áp suất trong hoạt động Coiled Tubing bằng phương pháp phân tích điểm nút 18
2.2.2.1. Nút 1 (bên trong chuỗi ống Coiled Tubing) 20
2.2.2.2. Nút 2 ( xét tại BHA của CT) 25
2.2.2.3. Nút 3 (xét ngoài khoảng không vành xuyến của CT) 25
2.3. Ứng dụng Coiled Tubing trong xử lý cát xâm nhập 34
2.3.1. Các nguyên tắc vận hành Coiled Tubing để làm sạch cát 34
2.3.1.1. Những việc cần làm 34
2.3.1.2. Những việc cần tránh 35
2.3.2. Giới thiệu về làm sạch giếng 36
2.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng trong việc làm sạch và vận chuyển cát bằng Coiled Tubing. 40
2.3.3.1. Trong giếng đứng 41
2.3.3.2. Trong giếng ngang 41
2.3.3.3. Ảnh hưởng của cấu trúc nghiêng 42
2.3.3.4. Yếu tố ảnh hưởng của hạt rắn 45
2.3.3.4.1. Ảnh hưởng của kích thước hạt 45
2.3.3.4.2. Ảnh hưởng của tỉ trọng hạt 47
2.3.3.5. Ảnh hưởng của dung dịch 48
2.3.3.5.1. Ảnh hưởng tính lưu biến của dung dịch 48
2.3.3.5.2. Ảnh hưởng của tỉ trọng dung dịch 49
2.3.3.5.3. Ảnh hưởng của vận tốc dung dịch 49
2.4. Cơ sở lý thuyết tính toán vận chuyển và làm sạch cát bằng Coild Tubing 50
2.4.1. Trong đoạn giếng thẳng đứng 50
2.4.2. Trong đoạn giếng nghiêng 53
2.4.2.1. Tính toán hạt rắn ở trạng thái lơ lửng 54
2.4.2.2. Tính toán bảo toàn khối lượng của hạt rắn và dung dịch 55
2.4.2.3. Tính toán lớp lắng đọng di chuyển 57
2.4.2.4. Tính toán vận tốc lắng của hạt rắn 60
2.4.2.5. Tính toán hệ số khuếch tán hạt rắn 63
2.4.2.6. Tính toán ứng suất trượt bề mặt 63
2.5. Dung dịch sử dụng trong tuần hoàn và làm sạch cát 64
2.5.1. Giới thiệu chung 64
2.5.2. Thành phần của dung dịch 65
2.5.3. Kết quả thí nhiệm về vận tốc lắng đọng 65
2.6. Các đầu phun chuyên dụng cho công tác làm sạch cát 67
2.6.1. TORNADO 67
2.6.2. ROTO-JET 68
2.6.3. VORRTEX JETING NOZZLE 69
2.6.4 WELL-VAC và SAND-VAC 70

CHƯƠNG 3 : 72
CHƯƠNG TRÌNH THIẾT KẾ CÔNG VIỆC VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CIRCA TRONG MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN 72
3.1. Tổng quan chung 72
3.2. Giới thiệu về phần mềm Circa 73
3.2.1. Về cấu trúc giếng 73
3.2.2. Về nhiệt độ 73
3.2.3. Về sự lựa chọn thiết bị 73
3.2.4. Về sự chọn lựa chất lưu 74
3.2.5. Về phương pháp tính và kết quả 74
3.2.6. Về giao diện 74
3.3. Ứng dụng phần mềm Circa trong mô phỏng tính toán cho giếng RX 74
3.3.1. Chương trình thiết kế công việc 74
3.3.1.1 Danh sách nhân lực và thiết bị dự kiến 74
3.3.1.1.1. Danh mục thiết bị 74
3.3.1.1.2. Danh mục nhân lực 77
3.3.1.2. Quy trình tiến hành công việc 77
3.3.2. Ứng dụng phần mềm Circa 81
3.3.2.1. Vùng nhập dữ liệu giếng 82
3.3.2.2. Vùng nhập dữ liệu về thiết bị CT ( Rig up) 86
3.3.2.3. Thiết kế công việc (Job Design) 88
3.3.3. Ứng dụng phần mềm Circa trong mô phỏng tính toán cho giếng X 91
3.3.3.1. Dữ liệu về tính toán quỹ đạo giếng 91
3.3.3.2. Nhập dữ liệu về thành phần thiết bị của giếng 92
3.3.3.3. Nhập dữ liệu về khai thác 93
3.3.3.4. Nhập thông số nhiệt độ của giếng 93
3.3.3.5. Nhập thông số thiết bị của CT 94
3.3.3.5.1. Nhập thông số của thiết bị trên bề mặt 94
3.3.3.5.2. Nhập thông số thiết bị đáy giếng (BHA) 95
3.3.3.6. Thiết kế công việc (Job Design) 95
3.3.3.7. Tính toán lực kéo thả ống Coiled Tubing 96
3.3.3.7.1 Tính toán thả ống vào trong giếng (RIH) 96
3.3.3.7.2. Tính toán kéo ống ra khỏi giếng (POOH) 103
3.3.3.8. Tính toán tuần hoàn và làm sạch cát 106
3.3.3.8.1 Giếng bị cát xâm nhập tại một chiều sâu cụ thể 106
3.3.3.8.1.1. Cơ sở dữ liệu của giếng 106
3.3.3.8.1.2 Thông số thiết kế cho quá trình làm sạch 106
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 117
TÀI LIỆU THAM KHẢO