Lựa chọn và áp dụng choòng khoan Kymera để khoan qua tầng Oligocene - Eocene cho các giếng khoan phát triển mỏ tại khu vực Tây Bắc bể Cửu Long

Nguyễn Mạnh Tuấn, Trần Quang Khải Nguyễn Duy Sâm, Trần Duy Khang Công ty TNHH MTV Điều hành Thăm dò Khai thác Dầu khí Trong nước Email: [email protected]

Tóm tắt

Công nghệ choòng khoan mới sử dụng choòng khoan Kymera (PDC kết hợp với 3 chóp xoay răng cắm) đã được Công ty TNHH MTV Điều hành Thăm dò Khai thác Dầu khí Trong nước (PVEP POC) sử dụng để khoan công đoạn 12¼inch qua các tầng Oligocene - Eocene. Việc áp dụng thành công công nghệ khoan định hướng cho công đoạn 12¼inch bằng choòng KM633X (3 cánh, 3 chóp xoay) với kỷ lục về tốc độ khoan trung bình đạt 5,99m/giờ và khoảng khoan dài 516m tại giếng khoan L-4X được các nhà thầu dầu khí đánh giá rất cao.

Nhằm tối ưu hiệu quả khoan cũng như chi phí giếng khoan, PVEPPOC sẽ tiếp tục nghiên cứu sử dụng loại choòng khoan này để khoan qua các thành hệ tương tự cho các giếng khoan phát triển mỏ tại khu vực Tây Bắc bể Cửu Long.

1. Giới thiệu

Trong giai đoạn khoan thăm dò tại mỏ thuộc khu vực Tây Bắc bể Cửu Long, các giếng khoan phải thi công qua các tầng Oli- gocene - Eocene với các lớp cát kết, sét kết, bột kết xen kẽ và một ít đá vôi (Hình 1). Đặc biệt là tầng Oligocene với sét có dính, dẻo, trương nở và đàn hồi cao ở độ sâu khoảng 3.400mTVD. Ngoài ra, tầng Eocene chủ yếu là cát kết xen kẹp sét kết với độ cứng, mài mòn cao làm cho công tác khoan gặp nhiều khó khăn do tốc độ khoan rất chậm. Đây là công đoạn quan trọng để khoan tới chiều sâu đặt ống chống trước khi khoan công đoạn tiếp theo vào vỉa sản phẩm. Vì vậy việc lựa chọn choòng khoan trong công đoạn này đóng vai trò rất quan trọng trong sự thành công của giếng khoan.

2. Thách thức khi thi công công đoạn 12¼inch qua các tầng Oligocene - Eocene

Tầng Oligocene là tầng chứa vật liệu sét dẻo với độ kết dính cao, khả năng ngậm nước và trương nở cao làm cho hiệu quả khoan của PDC rất kém và có nguy cơ cao xảy ra hiện tượng bó choòng, giảm hiệu suất khoan.

Trong khi áp dụng cho choòng khoan 3 chóp xoay răng cắm TCI, với cơ chế khoan đập có hiệu quả rất thấp trong việc khoan qua các tầng sét có độ cứng và đàn hồi cao (vừa cứng vừa dẻo). Nếu tiếp tục sử dụng sẽ đạt đến giới hạn tuổi thọ của choòng, số mét khoan không cao, ảnh hưởng đến thời gian thi công khoan.

Năng suất thi công các loại choòng khoan PDC và choòng 3 chóp xoay răng cắm TCI ở giếng L-4X được thể hiện trong Bảng 1. Theo Bảng 1, tốc độ và số mét khoan trên một choòng khoan rất thấp, tốn nhiều thời gian kéo thả để thay choòng, phải sử dụng nhiều choòng khoan dẫn đến chi phí giá thành cao và ảnh hưởng đến tiến độ thi công của giếng khoan.

Choòng khoan Kymera với đặc tính kết hợp giữa choòng kim cương PDC và 3 chóp xoay răng cắm TCI, cùng cơ chế khoan kết hợp giữa khoan phá và khoan cắt phù hợp để khoan trong tất cả các loại thành hệ xen kẹp giữa sét dẻo và các lớp đất đá cứng có độ mài mòn cao đã được đưa vào sử dụng nhằm khắc phục các hạn chế trên.

Choòng khoan Kymera KM633X của Baker Hughes đã được thi công cho giếng L-4X có các đặc tính thông số kỹ thuật cơ bản như Bảng 2.

Kết quả thi công rất khả quan với tốc độ 5,99m/giờ, số mét khoan tới 516m, đạt đến thiết kế ống chống 9⅝inch của giếng.

3. Đánh giá hiệu suất khoan của choòng khoan Kymera

Khi khoan công đoạn 12¼inch, choòng khoan Kymera đã khoan qua tập sét với tốc độ 6,6m/giờ, qua tập cát kết với tốc độ 6,8m/giờ, qua tập cát kết với tốc độ 4,6m/giờ và tổng mét khoan là 516m. Kết quả cho thấy sự thành công trong việc lựa chọn choòng khoan để khoan trong các địa tầng phức tạp.

Với cơ chế làm nứt vỡ, phá hủy của 3 chóp xoay răng cắm đã tạo điều kiện cho lưỡi cắt kim cương đa tinh thể có thể cắt, phá hủy đất đá nhanh và dễ dàng hơn. Đây là công nghệ tối ưu cho choòng khoan và đặc biệt phù hợp để áp dụng vào công đoạn 12¼inch ở mỏ.

So sánh hiệu suất các loại choòng khoan (Bảng 1 và 3) cho thấy việc sử dụng choòng khoan Kymera để khoan qua tập sét D, tập cát kết E và tập cát kết cho hiệu suất cao hơn rất nhiều so với việc dùng các loại choòng khoan thông thường (choòng kim cương PDC và choòng 3 chóp xoay TCI). Choòng kim cương PDC tốc độ khoan lớn nhất là 3,5m/giờ và tốc độ khoan trung bình chỉ đạt 1,5m/giờ. Tốc độ khoan lớn nhất của choòng 3 chóp xoay TCI là 2,2m/giờ và tốc độ khoan trung bình chỉ đạt 0,96m/giờ với 13m khoan qua tập sét D. Trong khi tốc độ khoan lớn nhất của choòng Kymera KM633X là 16m/giờ, tốc độ trung bình là 5,99m/giờ và chỉ sử dụng 1 choòng với 86,2 giờ để khoan qua 516m đến vị trí thiết kế ban đầu của giếng.

Hình 4 cho thấy choòng khoan Kymera khi khoan qua tập sét D tốn ít năng lượng nhất nhưng đạt được tốc độ khoan cao nhất, trong khi choòng kim cương PDC và choòng 3 chóp xoay răng cắm TCI tốn rất nhiều năng lượng nhưng tốc độ khoan rất chậm. Điều này chứng tỏ choòng Kymera tối ưu hóa được hiệu suất hoạt động của choòng khoan. Choòng khoan Kymera được đề xuất để khoan trong công đoạn 12¼inch ở mỏ, đặc biệt để khoan trong tầng Oligocene và Eo- cene (Bảng 4 và Hình 5).

4. Kết luận

Việc nghiên cứu và sử dụng loại choòng khoan phù hợp giúp nâng cao năng suất thi công và giảm giá thành giếng khoan. Đặc biệt trong giai đoạn giá dầu giảm sâu, vấn đề tối ưu hóa chi phí khoan là vấn đề rất cấp thiết, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả kinh tế của dự án.

Kế thừa kinh nghiệm thi công các giếng khoan trước đây và kết hợp trao đổi thông tin kỹ thuật với nhà sản xuất, PVEP POC đã sử dụng choòng khoan Kymera để khoan tầng Oligocene và Eocene trong giai đoạn khoan phát triển. Trong quá trình khoan, PVEP POC đã nghiên cứu và triển khai các phương án tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của choòng khoan Kymera trong quá trình thi công các giếng khoan phát triển.

Tài liệu tham khảo

1. Hussain Rabia. Well engineering and construction. 2002.

2. PVEP POC Drilling Program, Geological Proposal, EOWR. Daily reports of wells in L-oilfield.

SELECTION AND UTILISATION OF KYMERA BIT FOR OLIGOCENE-EOCENE DEVELOPMENT WELLS IN THE NORTH-WEST AREA, CUU LONG BASIN

Nguyen Manh Tuan, Tran Quang Khai Nguyen Duy Sam, Tran Duy Khang

Petrovietnam Domestic Exploration Production Operating Company Limited

Email: [email protected]

Summary

During the oilfield appraisal campaign in the north-west area of the Cuu Long basin, PDC and TCI bits were utilised to drill through Oligocene-Eocene sequences of 12¼inch hole section of the L-1X, L-2X and L-3X wells with average ROP from 0.9 to 3m/hour. This very low ROP resulted in long well operation time and high well cost.

A new bit technology utilising Kymera bit (PDC combined with TCI) has been employed by PVEP POC to drill the 12¼inch hole section through Oligocene-Eocene sequences. This application of Kymera bit in the L-4X well had very good results, recording a high average ROP of 5.99m/hour at interval of 516m.

Based on the above good result, PVEP POC shall continue to select and use Kymera bit to optimise well time and well cost for upcom- ing drilling campaigns.

pvn.vn