Dung dịch khoan - Ximăng - Chương 8: Các kỹ thuật bơm trám ximăng giếng khoan dầu khí

Nội dung text: Dung dịch khoan - Ximăng - Chương 8: Các kỹ thuật bơm trám ximăng giếng khoan dầu khí

1. NỘI DUNG GEOPET CHƯƠNG 8 CÁC KỸ THUẬT BƠM TRÁM XIMĂNG GIẾNG KHOAN DẦU KHÍ I. MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC BƠM TRÁM XIMĂNG II. CÁC NGUYÊN TẮC CỦA TRÁM XIMĂNG III. TRÁM XIMĂNG ỐNG CHỐNG ĐƯỜNG KÍNH LỚN IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG 8-2 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết I. MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET I. MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET Trám ximăng là bơm vữa ximăng thích hợp ở một chiều sâu nào đócủa Trám ximăng dưới áp suất gọi là trám lèn chặt, trong các giếng khoan, ống giếng khoan hoặc trong khoảng không hình xuyến giữa thành giếng khoan và chống đôi khi được đục thủng nhằm mục đích: cột ống chống. Có nhiều cách trám ximăng khác nhau, mỗi loại thích hợp với – Phun ximăng thêm qua lỗ đục thủng để gia cố hoặc tu sửa việc trám ximăng một yêu cầu riêng biệt. một giai đoạn của các cột ống này. –Bịt một tầng chứa đã khai thác hết. Trám ximăng cột ống chống nhằm các mục đích sau: – Cách ly một lớp của các vùng lân cận nhằm mục đích hạn chế tỷ lệ nước hoặc khí đồng hành trong khai thác dầu. – Cách ly tầng khai thác với các tầng lân cận. – Đảm bảo chắc chắn về mặt cơ học cột ống chống trong thành hệ. Trong khi khoan, người ta còn đặt các nút trám ximăng ở giếng khoan trần –Bảo vệ cột ống chống khỏi rỉ sét, hư hại do các chất lỏng có trong các nhằm mục đích: tầng đất đá khoan qua. – Bít nước vỉa xâm nhập, cô lập các vùng làm mất dung dịch khoan. –Tạo đáy kín cho các thiết bị kiểm tra và an toàn lắp đặt ở đầu giếng. – Làm cầu xi măng để khoan xiên giếng mới. – Tuân thủ các qui trình hủy giếng khoan. 8-3 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-4 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
2. III. TRÁM XIMĂNG ỐNG CHỐNG II. CÁC NGUYÊN TẮC CỦA TRÁM XIMĂNG GEOPET GEOPET ĐƯỜNG KÍNH LỚN Vữa ximăng được bơm trực tiếp vào ống hoặc qua cột cần khoan và ép trực Trám ximăng ống chống đường kính lớn như ống chống dẫn hướng hay tiếp vào khoảng không hình xuyến giữa phần ngoài của cột ống và thành ống chống bề mặt là giai đoạn rất quan trọng trong quá trình khoan giếng. giếng khoan qua cột ống trám xi măng hoặc qua cột cần khoan sao cho cột Do đó, cần có kế hoạch thực hiện chi tiết. vữa xi măng này dâng lên đến một chiều cao xác định trước. Hai kỹ thuật trám ximăng ống chống đường kính lớn bao gồm: trám bằng cần Vữa ximăng thường được trộn trên mặt đất một cách liên tục, sau đó được và trám qua vành xuyến. bơm bằng bơm pittông cao áp để ép vữa vào trong giếng khoan. Chức năng của vành đá ximăng trám các ống chống này như sau: Việc điều chỉnh tỷ trọng vữa ximăng được thực hiện nhờ thay đổi lưu lượng – Cách ly các tầng nước sạch hay một phần của tầng sản phẩm có độ sâu thấp, nước chảy về bể trộn. Ximăng khô được cung cấp nhờ phương pháp trọng –Bảo vệ cột ống chống khỏi bị ăn mòn, lực từ một tháp silô. Các thiết bị trám ximăng giếng khoan biển hiện đại còn –Tạo lớp đỡ và treo giữ cột ống chống cũng như chịu tải cho hệ thống BOP. có thiết bị cung cấp ximăng bằng đường ống dẫn thấp áp đến bể trộn. 8-5 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-6 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết Sàn khoan III. TRÁM XIMĂNG ỐNG CHỐNG GEOPET GEOPET Bàn rôto ĐƯỜNG KÍNH LỚN Khi thực hiện trám ximăng ống chống đường kính lớn, kỹ thuật bơm trám có Đường ra Đường vào thể không đạt được hiệu quả như mong muốn do: Đối áp hình xuyến –Tiết diện vành xuyến lớn, khó kiểm soát sự nhiễm bẫn của bùn khoan vào vữa ximăng; hoặc xác định vành xuyến không chính xác. Đầu ống chống – Xói mòn do thành hệ mềm, yếu hay thành hệ không kết dính tốt. – Thành hệ yếu, áp suất nhỏ hơn áp suất cột dung dịch khoan và vữa ximăng. – Các thông số của bùn khoan không đạt yêu cầu. –Thiếu các thiết bị bơm trám có tốc độ bơm ép cao. –Thiết kế vữa ximăng và dung dịch không chính xác. Ống chống dẫn hướng Hình 8.1. Cấu trúc đầu ống chống dẫn hướng 8-7 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-8 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
3. III. TRÁM XIMĂNG ỐNG CHỐNG III. TRÁM XIMĂNG ỐNG CHỐNG GEOPET GEOPET ĐƯỜNG KÍNH LỚN ĐƯỜNG KÍNH LỚN Chất lượng ximăng trám vẫn có thể được cải thiện nếu: Khi bơm trám ximăng ống chống đường kính lớn, thể tích ximăng thường rất –Tuần hoàn bùn khoan tốt trước khi trám xi măng và dùng dung dịch rửa trước khó xác định do hiện tượng xói mòn, mất tuần hoàn khi bơm. Thể tích khi bơm vữa xi măng. ximăng trám thường được ước lượng sau đótiến hành trộn và bơm trám. –Chuyển động ống chống (tịnh tiến – xoay) trong quá trình tuần hoàn bùn khoan và bơm trám xi măng. Nếu xảy ra hiện tượng xói mòn, mất tuần hoàn khi bơm trám thì ximăng rất –Sử dụng chất phân tán và các chất hoạt tính bề mặt để cải thiện độ nhớt của khó dâng đến độ cao mong muốn. Trường hợp này nên sử dụng phương bùn khoan. pháp trám ximăng ngoài khoảng không hình xuyến bằng cần khoan. –Sử dụng phụ gia chống mất dung dịch trong dung dịch rửa để hạn chế độ thấm lọc khi bơm trám qua các thành hệ có tính thấm cao. –Sử dụng xi măng nhẹ hay xi măng “siêu nhẹ”nhằm tránh mất tuần hoàn. Khi bơm ép ximăng, ống chống chịu một lực tác động hướng lên do áp suất –Bơm trám một lượng ximăng dư do thể tích vành xuyến không biết chính xác bơm tác động lên đầu trám ximăng. Nếu lực này đủ lớn, ống chống sẽ bị đẩy hay do ảnh hưởng của bùn khoan. trồi lên khỏi giếng khoan. –Bơm đẩy với tốc độ tối đa của thiết bị và phù hợp với áp suất cho phép ở đáy giếng khoan. 8-9 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-10 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. TRÁM XIMĂNG ỐNG CHỐNG III. TRÁM XIMĂNG ỐNG CHỐNG GEOPET GEOPET ĐƯỜNG KÍNH LỚN ĐƯỜNG KÍNH LỚN 3.1. Trám ximăng bằng cần khoan (Stab-in cementing) Tốc độ bơm khi trám ximăng ống chống đường kính lớn phụ thuộc vào thiết bị bơm và điều kiện giếng khoan. Tốc độ bơm ở chế độ chảy rối là tốt nhất. Thường được sử dụng trừ những trường hợp ống chống bề mặt đường kính nhỏ hoặc ống chống đường kính lớn nhưng sâu hơn 3000 ft (915 m). Khi bơm trám ximăng ống chống đường kính lớn thường áp dụng kỹ thuật SLOFLO (vận tốc trong khoảng không hình xuyến tối đa 90 ft/phút kết hợp Ximăng được trộn và bơm đẩy xuống giếng khoan qua cần khoan và đi lên với lực đẩy nổi và lực kéo tối đa). Sự thành công còn phụ thuộc vào tính chất vành xuyến cho tới khi đến bề mặt thì dừng lại theo thiết kế. Ngay khi không của dung dịch đệm và vữa ximăng trong điều kiện bùn khoan ở trong giếng có dấu hiệu vữa ximăng bị nhiễm bẫn bởi bùn khoan thì ngừng trộn và bơm khoan. Khi sử dụng kỹ thuật bơm đẩy ở vận tốc thấp, phải tính đến lượng hết thể tích còn lại trong cần khoan, chấm dứt quá trình bơm trám. ximăng dư cần bơm trám do sự nhiễm bẩn của bùn khoan vào vữa xi măng. Nếu xảy ra quá trình mất tuần hoàn trước khi ximăng đi lên đến bề mặt thì Chú ý: tránh gây nổống do sự chênh lệch áp suất giữa khoảng không hình ngừng trộn và bơm đẩy ximăng. Tránh trường hợp bơm ép một lượng lớn xuyến và bên trong ống chống. ximăng vào trong các đứt gãy của thành hệ. 8-11 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-12 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
4. III. TRÁM XIMĂNG ỐNG CHỐNG GEOPET GEOPET Hình 8.2. Quy trình bơm trám bằng cần ĐƯỜNG KÍNH LỚN 3.2. Trám ximăng qua vành xuyến (Top–up cementing) Phương pháp này được sử dụng khi xảy ra hiện tượng mất tuần hoàn trong quá trình trám ximăng ống chống đường kính lớn. Nếu xảy ra mất tuần hoàn từng phần thì mức dung dịch trong khoảng không hình xuyến có thểởtrên bề mặt. Tiến hành thả cần khoan đường kính nhỏ sao cho phù hợp với kích thước khoảng không vành xuyến và bơm ximăng. Nếu mất tuần hoàn toàn bộ, khoảng không vành xuyến có thể trống ở một độ sâu nào đóvàcần phải được làm đầy ximăng. Trường hợp này nên sử dụng vữa ximăng có tỷ trọng thấp để tránh trường hợp áp lực của cột vữa ximăng lớngây ra mất tuần hoàn vào thành hệ yếu. 8-13 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-14 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. TRÁM XIMĂNG ỐNG CHỐNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET ĐƯỜNG KÍNH LỚN Phần này sẽ trình bày kỹ thuật bơm trám ximăng ống chống trung gian và ống chống khai thác. Thông thường, ống chống trung gian có đường kính từ 6 5/8” đến 13 3/8” và sâu từ 1000 ft đến 15000 ft. Ống chống khai thác có đường kính từ 4 1/2” đến 9 5/8”, sâu từ 1500 ft đến hơn 25000 ft. Mục đích trám ximăng là bảo vệống chống và cách ly tầng khai thác hay các thành hệ yếu khác. Tùy thuộc vào điều kiện giếng khoan và độ sâu cần trám mà sử dụng kỹ thuật bơm trám thích hợp. Thông thường áp suất đáy giếng khoan sẽ quyết định kỹ thuật trám ximăng Hình 8.3. Quy trình bơm trám qua vành xuyến sẽ là một hay nhiều giai đoạn. 8-15 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-16 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
5. IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET 4.1. Trám ximăng một giai đoạn 4.1.1. Nút trám dưới Sự phát triển của các loại ximăng đặc biệt là ximăng “siêu nhẹ” đã cho phép Nút trám dưới có 2 chức năng sau: sử dụng kỹ thuật trám ximăng một giai đoạn thay vì nhiều giai đoạn như –Ngăn cách dung dịch khoan với vữa, tránh hiện tượng bùn khoan làm nhiễm trước đây. Với tỷ trọng thấp (ximăng bọt), cột vữa ximăng có thể bơm trám ở bẩn vữa ximăng. những giếng khoan có độ sâu lớn bằng kỹ thuật trám một giai đoạn mà –Khi dịch chuyển, nút trám dưới có tác dụng nạo thành ống chống do đó tránh không gây nguy cơ vỡ vỉa đối với thành hệ yếu. được tối đa khả năng nhiễm bẩn vữa ximăng. 4.1.2. Nút trám trên Cải thiện các tính chất của bùn khoan Nút trám trên được sử dụng để cách ly vữa ximăng và dung dịch bơm đẩy. Sau khi chống ống, cần phải lập tức bơm rửa giếng khoan để tránh hiện tượng phát triển gel của bùn khoan. Nếu bùn khoan để lâu ở trạng thái tĩnh nó sẽ gia tăng độ bền gel làm giảm hiệu quả thay thế bùn khoan khi trám. Nút trám thường được làm bằng nhựa, có độ đàn hồi để bịt kín ống chống trong quá trình bơm. 8-17 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-18 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET Quá trình bơm rửa bùn khoan được tiến hành qua đầu trám ximăng. Nếu sử dụng đầu trám ximăng một nút trám, quá trình tuần hoàn phải dừng lại trong một khoảng thời gian để lắp đặt nút trám. Trường hợp sử dụng đầu trám ximăng hai nút trám thì các nút trám này được lắp đặt trước do đó không có khoảng thời gian trì hoãn, trừ trường hợp thay đổi đường bơm trám. Trong quá trình bơm trám, nếu không sử dụng nút trám dưới thường xảy ra sự trộn lẫn giữa các dung dịch do tỷ trọng của chúng khác nhau. Mức độ trộn lẫn phụ thuộc vào kích thước ống chống và tốc độ bơm đẩy. Nếu dung dịch đệm và vữa ximăng có cùng tỉ trọng thì sự trộn lẫn sẽ không Hình 8.4. Các loại nút trám ximăng xảy ra. Tuy nhiên, vẫn cần sử dụng nút trám ngăn cách dung dịch đệm và bùn khoan cũng như vữa ximăng và dung dịch đẩy. 8-19 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-20 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
6. IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET Khi sử dụng đầu trám xi măng 2 nút trám thì nút trám dưới và các dung dịch Quá trình bơm ép như sau: có thể được bơm đẩy theo trình tự sau: – Nút trám dưới – dung dịch đệm – vữa xi măng. – Dung dịch đệm được bơm vào ống chống bên trên nút trám dưới, – Dung dịch rửa – nút trám dưới – dung dịch đệm – vữa xi măng. – Dung dịch đệm đẩy nút trám dưới đi dần xuống. Khi hết thể tích dung dịch – Dung dịch rửa – nút trám dưới – vữa xi măng. đệm thiết kế, vữa ximăng được bơm vào qua đầu trám, –Vữa ximăng đẩy dung dịch đệm và nút trám dưới xuống. Khi nút trám dưới chạm vòng dừng, áp suất gia tăng sẽ làm thủng màng ngăn của nút trám 4.1.3. Quá trình bơm ép vữa dưới, dung dịch đệm và ximăng thoát qua nút trám dưới, qua chân đế và lên Việc thả nút trám trên khá đơn giản và nhanh chóng qua các van ở đầu trám. khoảng không vành xuyến. –Khi đã bơm hết thể tích ximăng thiết kế, nút trám trên được thả ra. Dung dịch đẩy sẽ đẩy nút trám trên và ximăng xuống. Đầu trám ximăng được thiết kế vững chắc trong điều kiện làm việc bình thường và giảm thời gian trì hoãn. Nếu ngừng tuần hoàn, dung dịch khoan sẽ – Nút trám trên chạm nút trám dưới, công tác bơm trám ximăng hoàn tất. phát triển độ bền gel và sẽảnh hưởng đến quá trình thay thế sau này. 8-21 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-22 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET DE- Thả nút trám trên, chuẩn bị bơm đẩy Nói chung, khi vữa còn ở trong ống chống, lưu lượng bơm ép có thể đạt tối đa nếu I EF - Bắt đầu bơm đẩy điều kiện cho phép. Tuy nhiên, lưu lượng bơm cần giảm xuống ở cuối quá trình bơm C ép, để tránh làm tăng đột ngột áp suất khi nút trám trên chạm nút trám dưới. N O FG - Nút trám dưới đến vòng dừng A B F GH - Lấp đầy ống chống K HI - Lớp màng nút trám dưới bị phá Sau đó, giảm áp suất bề mặt và mở đầu giếng để kiểm tra. Nếu không có dung dịch ng J ượ tràn lên bề mặt thì mở đường ống và chờ ximăng đông cứng. Nếu van của vòng dừng LM IJ - Dung dịch đệm bắt đầu qua chân đế u l ư không kín dung dịch sẽ tràn ra trong quá trình kiểm tra. Lưu chất này phải được bơm L P JK - Dung dịch đệm qua ống chống, ngược trở lại vào trong giếng khoan. D EGH Thời gian lưu lượng dòng chảy không đổi Hình 8.5. Lưu lượng bơm ép KL - Vữa bắt đầu qua chân đế trong quá trình trám ximăng Ximăng phát triển độ bền gel và đông cứng trong khoảng từ 2 – 3 giờ. Sau khi quá LM - Vữa qua chân đế, lưu lượng trình bơm trám hoàn tất cần phải giải phóng áp suất trong ống chống trước khi dòng chảy không đổi. AB - Trộn và bơm dung dịch ximăng phát triển độ bền nén. Điều này rất quan trọng để tránh trường hợp tạo các MN - Mức chất lỏng đến bề mặt BC - Trộn và bơm vữa ximăng khe hở vành xuyến do sự co giãn của ống chống. CD - Ngừng trộn để lắp đặt nút NO - Dòng chảy liên tục, Qra = Qvào trám trên, ngừng tuần hoàn OP - Kết thúc bơm trám 8-23 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-24 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
7. IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET 4.1.4. Dịch chuyển ống chống trong khi bơm ép Dịch chuyển của ống chống có ảnh hưởng lớn đến chất lượng trám ximăng. Khi ống chống chuyển động, nó giúp phá bỏ lớp gel do bùn khoan tạo ra và khắc phục các hạn chế đẩy bùn khoan khi ống chống lệch tâm. Chuyển động ống chống tịnh tiến thường dùng trong bơm trám ximăng một giai đoạn. Tuy nhiên phải cẩn thận và kiểm soát tốc độ dịch chuyển của ống chống, tránh gây ra áp lực làm nứt vỡ thành hệ hay gây phun trào. Xoay ống chống có hiệu quả cao hơn tịnh tiến. Lực ma sát giữa ống chống và ximăng (bùn khoan) có khuynh hướng kéo vữa ximăng (bùn khoan) vào khe hở nhỏ vành xuyến do ống chống bị lệch tâm. Ximăng trám sẽ bám đều trong vành xuyến hơn. Hình 8.6. Qui trình bơm trám ximăng một giai đoạn 8-25 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-26 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET Tuy nhiên, xoay ống chống bị hạn chếởnhững giếng khoan sâu hoặc giếng khoan định hướng. Do đókỹ thuật này chỉ áp dụng cho những giếng có độ sâu thấp và tương đối thẳng (< 6000 ft). Đối với trám ximăng ống chống lửng, không áp dụng kỹ thuật này. Nhưng có thể cải thiện chất lượng ximăng trám bằng cách dùng thiết bị đầu treo ống chống lửng đặc biệt cho phép chuyển động xoay. Để dễ dàng dịch chuyển ống chống, thường sử dụng lồng định tâm ở độ sâu tới hạn như ở đoạn cong, độ sâu bắt đầu khoan xiên, vùng có độ thấm cao. Chuyển động của ống chống được thực hiện bởi một thiết bị nối giữa đầu Hình 8.7. Dịch chuyển ống chống trám ximăng và ống chống cho phép chuyển động xoay và tịnh tiến. khi bơm trám 8-27 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-28 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
8. IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET 4.2. Trám ximăng nhiều giai đoạn Nhìn chung, các kỹ thuật trám xi măng nhiều giai đoạn bao gồm: Trám ximăng nhiều giai đoạn được áp dụng trong những trường hợp sau: – Thành hệ đáy giếng khoan có áp suất vỉa nhỏ hơn áp suất thủy tĩnh – Trám xi măng hai giai đoạn thông thường: mỗi quá trình trám là của cột dung dịch và cột vữa xi măng. một qui trình trám hoạt động riêng lẻ, phân biệt. –Tầng phía trên cần được trám ximăng có chất lượng tốt, không bị – Trám xi măng hai giai đoạn liên tục: hai giai đoạn trám được thực nhiễm bẩn. hiện liên tục nhau. –Ximăng không nhất thiết phải trám kín suốt cột ống chống đến bề mặt. – Trám xi măng ba giai đoạn: mỗi giai đoạn trám hoạt động riêng lẻ. Hầu hết các lý do để trám ximăng nhiều giai đoạn đều rơi vào trường hợp đầu tiên. Đối với ống chống trung gian và ống chống khai thác, việc trám ximăng nhiều giai đoạn sẽ giúp đảm bảo chất lượng và độ bền của vành đá ximăng. 8-29 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-30 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET 4.2.1. Trám ximăng hai giai đoạn thông thường ™ Trám ximăng giai đoạn đầu Các thiết bị chính trong kỹ thuật trám ximăng hai giai đoạn thông thường là: Quá trình trộn, bơm ép dung dịch đệm và vữa ximăng trong giai đoạn đầu – Đĩa làm kín bằng cao su: lắp đặt ở phần đỉnh của vòng dừng, có tác dụng làm tương tự như kỹ thuật trám một giai đoạn. Sau khi trộn ximăng, nút trám giai kín, cách ly. đoạn đầu được thả và bơm đẩy cho đến khi nó chạm vào vòng dừng của – Nút trám giai đoạn đầu: sử dụng để phân cách vữa ximăng và bùn khoan, cho chân đế ống chống. biết thời điểm kết thúc việc bơm đẩy giai đoạn đầu. – Bom mở cửa sổ: được thả sau khi trám ximăng giai đoạn đầu hoàn tất, nó rơi Thông thường khi trám ximăng ống chống khai thác, giai đoạn đầu sử dụng vào vị trí đóng của đầu trám phân tầng. Khi tăng áp suất sẽ đẩy ống trượt hai dung dịch, phía dưới đầu trám phân tầng được làm đầy bằng dung dịch dưới đi xuống và mở cửa sổ đầu trám phân tầng. hoàn thiện, phía trên sử dụng bùn khoan, bùn khoan này sau đósẽ được – Đầu trám phân tầng: là đoạn ống nối có cửa sổ đóng mở bằng ống trượt hoạt tuần hoàn qua cửa sổ của đầu trám phân tầng. động theo nguyên tắc thủy lực, được lắp đặt trước ở độ sâu cần trám. – Nút đóng: nút này được bơm để đóng kín cửa sổ đầu trám phân tầng báo hiệu kết thúc quá trình trám. 8-31 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-32 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
9. GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET ™ Trám ximăng giai đoạn sau Bom mở cửa sổ được thả sau khi hoàn tất trám giai đoạn đầu và rơi xuống Hình 8.8. Trám đầu trám phân tầng, tựa vào bề mặt đóng của ống trượt. Áp suất bơm gia tăng khoảng 1200 – 1500 psi sẽ đẩy bom mở cửa sổ, cắt đứt chốt giữ và đẩy ximăng ống trượt đi xuống. Sự giảm áp đột ngột trên bề mặt cho biết cửa sổ đã mở. hai giai đoạn –Nếu ximăng ở giai đoạn đầu dâng cao hơn đầu trám phân tầng, cần phải tiến thông hành bơm rửa hết lượng ximăng phía trên đầu trám phân tầng ra khỏi giếng thường khoan trước khi ximăng phát triển độ bền gel. –Nếu ximăng trám giai đoạn đầu chưa đạt đến vị trí đầu trám phân tầng, có thể để ximăng đông cứng trước khi tiến hành mở cửa sổ và tuần hoàn giếng khoan. 8-33 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-34 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET Khi cửa sổ đầu trám phân tầng đã được mở, giếng khoan cần phải được 4.2.2. Trám ximăng hai giai đoạn liên tục tuần hoàn cho đến khi bùn khoan bảo đảm sạch cho giai đoạn sau. Đôi khi do yêu cầu công việc mà quá trình trộn ximăng bơm đẩy không thể chờ để thả bom mở cửa sổ đầu trám phân tầng đến vị trí đóng trên thiết bị. Để trám ximăng giai đoạn sau, việc trộn ximăng và sử dụng dung dịch đệm Khi đó người ta sẽ sử dụng kỹ thuật trám ximăng hai giai đoạn liên tục. cũng giống như trong quá trình trám ximăng giai đoạn đầu. Nút đóng được thả sau khi trộn ximăng và bơm đẩy đến vị trí đóng, áp suất bơm tối thiểu Giai đoạn đầu ximăng được trộn và bơm ép vào giếng khoan. Sử dụng nút 1500 psi sẽ đóng cửa sổ đầu trám phân tầng. Áp suất trong ống chống có thể trám sau vữa ximăng để ngăn cách vữa ximăng và dung dịch ép. Thể tích được giải phóng sau khi cửa sổ đã đóng. dung dịch bơm ép phải tính toán để đẩy ximăng ra khỏi ống chống bên dưới đầu trám phân tầng. Hầu hết khi trám ximăng giai đoạn sau thường sử dụng vữa ximăng nhẹ để có thể đẩy ximăng lên đến bề mặt. Để bảo vệ những điểm yếu nhất trong cột Ống chống có thể xoay, tịnh tiến để ximăng không bịứ đọng ở xung quanh ống chống, đầu trám phân tầng, có thể tăng tỷ trọng vữa trong phần cuối của chân đế ống chống. cột vữa ximăng. 8-35 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-36 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
10. GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET Phía trên vòng dừng có lắp đặt một đoạn ống nối chảy vòng (bypass insert) để ngăn ngừa sự bít kín đột ngột khi nút trám đặt trên vòng dừng, cho phép Hình 8.9. một lượng nhỏ dung dịch đẩy đi qua. Sau khi đã bơm dung dịch ép, nút mở Trám đầu trám phân tầng được giải phóng. ximăng hai Giai đoạn trám thứ hai được thực hiện ngay sau khi nút mở được giải phóng, giai vữa ximăng được đẩy bởi một nút đóng. Quá trình bơm vữa đẩy nút mở đặt đoạn lên ống trượt. Khi gia tăng áp suất ống trượt này bị đẩy trượt xuống và mở liên tục cửa sổ trám phân tầng. Sau đóvữa được bơm qua cửa sổ này, khi nút đóng đến vị trí phân tầng nó tựa lên gờ đỡ của đoạn ống đóng cửa sổ. Áp suất bơm gia tăng (khỏang 1500 psi), cửa sổ đầu trám phân tầng sẽ được đóng lại. 8-37 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-38 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET Trong trường hợp vữa ximăng và bùn khoan không tương thích cao, có thể - Đoạn ống nối chuyên dụng (special insert collar): được lắp đặt ở đầu nối thả nút trám trước cột vữa trong giai đoạn đầu. Để làm được điều này cần ống chống phía trên đoạn nối chảy vòng, tạo điểm tựa cho nút trám giai đoạn phải sử dụng một số thiết bị phụ trợ khác khi trám xi măng hai giai đoạn đầu. thông thường, bao gồm: - Nút trám giai đoạn đầu đặc biệt (special first stage plug): có một đầu đặc biệt để làm kín đoạn ống nối chuyên dụng. Nó thay thế cho nút trám giai đoạn - Nút trám đàn hồi (flexible plug): kiểu nút trám đặc biệt này được bơm đẩy đầu trong kỹ thuật trám hai giai đoạn thông thường. phía trước cột vữa xi măng giai đoạn đầu. - Đoạn nối chảy vòng (bypass insert): được lắp đặt phía trên chân đế ống Các thao tác tiếp theo tương tự như trong qui trình trám ximăng hai giai đoạn chống hay vòng dừng, tạo gờ đỡ cho nút trám đàn hồi nhưng vẫn cho phép ngoại trừ thêm nút trám ở phía trước cột vữa ximăng hay dung dịch đệm tiếp tục tuần hoàn vữa xi măng qua lỗ hở của nó. trong giai đoạn đầu. 8-39 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-40 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
11. IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET GEOPET 4.2.3. Trám ximăng ba giai đoạn Hình 8.10. Trám ximăng ba giai đoạn Kỹ thuật trám ximăng ba giai đoạn thường áp dụng trong trường hợp giếng – Giai đoạn đầu: trám ximăng qua chân đế sâu, thành hệ yếu có chứa các kênh rãnh khí hay khả năng gây ăn mòn ống ống chống. chống, rò rỉống chống. – Giai đoạn hai: trám ximăng qua đầu trám phân tầng thông thường. Nguyên tắc cơ bản không khác kỹ thuật trám ximăng hai giai đoạn thông – Giai đoạn cuối: trám ximăng qua đầu thường, tuy nhiên trong kỹ thuật này có thêm giai đoạn thứ ba. trám trên đỉnh. Giai đoạn đầu được thực hiện qua chân đế ống chống bằng cách sử dụng nút trám giai đoạn đầu để làm kín vòng dừng. Giai đoạn hai có thể thực hiện bất cứ lúc nào sau khi giai đoạn đầu đã hoàn tất. Giai đoạn này phụ thuộc chương trình trám đã thiết kế. 8-41 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-42 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET Bom mở cửa sổ thông thường được sử dụng để mở cửa sổ đầu trám phân Các trang thiết bị phụ trợ tầng giai đoạn hai. Tiến hành bơm rửa giếng khoan, vữa ximăng được bơm qua cửa sổ trám phân tầng. a. Giỏ trám ximăng Giỏ trám ximăng được lắp đặt Sau đócửa sổ này được đóng bằng một nút đóng đàn hồi chuyên dụng. Nút phía dưới đầu trám phân tầng. đóng này có thể di chuyển được qua gờ nối của đầu trám phân tầng phía Mục đích là hạn chế một lượng trên và tựa vào vị trí đóng của đầu trám phân tầng giai đoạn hai. Cung cấp áp thể tích lớn ximăng sẽ đi vào suất để đóng cửa sổ đầu trám phân tầng này. thành hệ yếu phía dưới đầu trám phân tầng nếu xảy ra mất tuần Giai đoạn cuối có thể thực hiện vào bất cứ lúc nào sau khi giai đoạn hai hoàn hoàn. Tuy nhiên, giỏ trám ximăng tất. Bom mở cửa sổ (lớn hơn bom mở cửa sổ giai đoạn hai) được thả trong giếng khoan và tựa vào vị trí làm kín của đầu trám phân tầng giai đoạn ba. không ngăn chặn được sự lan truyền áp suất, chúng chỉ hạn Hình 8.11. Giỏ trám ximăng Các thao tác mở cửa sổ và bơm đẩy dung dịch đệm và vữa ximăng giống chế sự di chuyển của dung dịch. giai đoạn hai. Nút trám chuyên dụng được dùng để đóng cửa sổ đầu trám phân tầng. 8-43 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-44 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
12. IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET b. Lồng định tâm Lồng định tâm nhằm ổn định vị trí cột ống chống và đầu trám phân tầng ở giữa lỗ khoan. Nếu đầu trám phân tầng bị lệch tâm, có thể dẫn đến một đoạn trong ống chống không được trám ximăng đều khắp vành xuyến, tạo điều kiện cho sự ăn mòn ống chống bởi các dung dịch trong thành hệ. Nếu ống chống nằm lệch về một phía giếng khoan, đầu trám phân tầng có thể bị kẹt, do đó làm giảm khả năng của dòng chảy và dẫn đến việc gia tăng áp suất bơm bề mặt. Vì những lý do trên, cần phải lắp đặt lồng định tâm phía trên và dưới mỗi đầu trám phân tầng. Hình 8.12. Các loại lồng định tâm 8-45 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-46 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET c. Chổi nạo Là thiết bị gắn vào ống chống để làm sạch lớp bùn khoan bám trên thành giếng khoan, tăng hiệu quả Hình 8.13. Lồng định tâm gắn kết ximăng. Chổi nạo quay Chổi nạo tịnh tiến Hình 8.14. Các loại chổi nạo 8-47 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-48 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
13. IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET GEOPET d. Chân đế ống chống Là thiết bị có dạng mũi tròn, lắp đặt ở đầu dưới cùng của ống chống để bảo vệống chống và cho phép ống chống đi qua các vùng hẹp dễ dàng. Mũi chân đế ống chống được làm bằng vật liệu có thể khoan qua như ximăng hoặc nhôm. Vỏ bằng thép tương tự thép ống chống. Hình 8.15. Chân đế ống chống Hình 8.16. Bố trí thiết bị phụ trợ 8-49 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-50 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET 4.3. Trám ximăng ống chống lửng – Ống chống giằng (tie-back) dạng “stub”: được nối từ một đầu của ống chống lửng đến một đầu nào đótrong ống chống khác. Loại ống này Ống chống lửng là loại ống chống mà đỉnh của nó không được kéo lên bề thường được sử dụng để sửa chữa đoạn ống chống bị hư hại, ăn mòn mặt mà được treo vào phần cuối của cột ống chống trước. Độ dài khoảng và bảo vệ cột ống chống ở những đoạn có lỗ bắn bị rò rỉ, áp suất cao. bao phủ này phụ thuộc vào mục đích và chức năng của ống lửng và có thể thay đổi từ 50 – 500 ft. Ống chống lửng có thể chia ra các loại sau: – Ống chống lửng khai thác: cột ống này được gắn vào phần cuối của – Ống chống giằng: được gắn từ đầu giếng khoan đến phần đầu của cột ống chống cuối cùng đến chiều sâu khai thác, thay thế cho ống ống chống lửng. Cột ống này bảo vệống chống trung gian, làm vững chống khai thác. Việc trám ximăng loại ống này bị hạn chế do ống chắc thêm cho cột ống chống trung gian do bị ăn mòn khi khoan, ngăn chống lửng tiếp xúc trực tiếp với tầng khai thác. cản áp suất gây bóp méo ống chống nơi thành hệ có áp lực dị thường, bảo vệ chống ăn mòn và làm kín cột ống lửng trước đóbị khí xâm nhập. – Ống chống lửng kỹ thuật: cho phép khoan sâu hơn nhờ cách ly những vùng mất tuần hoàn, vùng có áp suất cao, thành hệ chứa sét. Việc trám ximăng ống chống này gặp nhiều khó khăn do tính chất 8-51 của thành hệ nêu trên. Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-52 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
14. IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET 4.3.1. Qui trình lắp đặt và thảống chống Ống chống lửng thường được thả vào giếng bằng cần khoan và ở đỉnh có một đầu treo chuyên dụng. Thiết bị này có một đầu nối với ống chống lửng và có thể tháo ra khỏi ống lửng để thu hồi lại cùng với cần khoan sau khi trám ximăng. Lắp đặt vòng dừng và một đầu nối phía trên chân đế ống chống để tạo điểm tựa cho nút trám ống chống lửng. Đồng thời lắp đặt các lồng định tâm và chổi nạo để làm sạch khoảng không vành xuyến giữa ống chống lửng và thành giếng khoan. Hình 8.17. Các loại ống chống lửng 8-53 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-54 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET Đầu treo ống chống lửng có các chức năng sau: –Treo cột ống lửng khi thả vào giếng khoan. – Làm kín giữa cần khoan và cột ống lửng. Chất lưu bơm vào cần khoan phải tuần hoàn bên trong cột ống lửng và ra khỏi chân đế trước khi đi lên khoảng không vành xuyến. –Tạo điểm tựa cho nút trám ống chống lửng. Nút trám này được giữ bằng một chốt giữ và có một lỗ thông nhỏ cho phép lưu chất và vữa đi qua cho đến khi nút trám đẩy đặt vào và làm kín lỗ thông này. Tăng áp suất bơm sẽ cắt đứt chốt giữ và nút trám ống chống lửng được đẩy xuống cùng với nút trám đóng phía sau vữa xi măng. Hình 8.19. Đầu bơm trám ximăng ống chống lửng 8-55 Hình 8.18. Đầu treo ống chống lửng Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-56 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
15. IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET Cần phải tiến hành tuần hoàn giếng trước khi treo ống chống lửng. Trong 4.3.2. Kỹ thuật trám ximăng ống chống lửng một số đầu treo ống chống lửng có van tuần hoàn cho phép tuần hoàn phía Có 3 phương pháp bơm trám ống chống lửng: trên ống chống lửng trước khi van đóng và tuần hoàn xuống phía dưới xung a. Trám xi măng một giai đoạn thông thường quanh địa tầng ống chống lửng. b. Trám xi măng một giai đoạn thông thường với cột xi măng dư c. Ép vữa ximăng Sau khi bơm rửa bùn khoan, tiến hành lắp đặt đầu treo ống chống lửng. Sau đó, cần khoan và đầu treo được kéo lên từ từ để kiểm tra đầu treo có tách ra khỏi cột ống lửng không. Thiết bị làm kín có độ dài 10 – 15 ft giữ nút trám ống a. Trám ximăng một giai đoạn thông thường chống cho phép thực hiện thao tác mà không tạo khe hở giữa cần khoan và Kỹ thuật này bao gồm trám ximăng xung quanh và trên đỉnh ống chống. Lượng ống chống lửng. Thao tác này cần phải được thực hiện để bảo đảm cần ximăng dư phía trên đỉnh ống chống được bơm rửa trước khi kéo cần khoan lên. Khó khoan và đầu treo có thể tháo ra khỏi ống lửng sau khi trám xi măng xong. khăn trong phương pháp này là không thể tính chính xác thể tích ximăng sử dụng và phải khoan phá nếu ximăng dư (Hình 8.20.a). Lưu ý: Có thể kẹt cần khoan nếu ximăng đông cứng trước khi hoàn tất các thao tác. 8-57 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-58 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET b. Trám xi măng một giai đoạn thông thường với cột xi măng dư Kỹ thuật này bao gồm trám ximăng dư trên đỉnh ống chống lửng như phương pháp một giai đoạn thông thường. Lượng ximăng dư chiếm khoảng 8 -10 chiều dài ống chống trung gian. Cột ximăng dư sẽ được khoan phá sau khi đông cứng vì dễ khoan phá cột ximăng dư hơn là bơm ép vào phần phủống chống (Hình 8.20.b). (a) (b) Hình 8.20. Trám ximăng ống chống lửng 8-59 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-60 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
16. IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET Qui trình bơm trám Áp suất tăng đạt khoảng 1200 psi sẽ cắt chốt giữ nút trám ống chống lửng, Đường ống bơm vữa được gắn vào cần khoan cùng với nút trám trên được cả hai nút trám cùng đi xuống ở bên trong cột ống lửng. đặt giữa hai đường nối của đầu trám xi măng. Khi đã bơm hết thể tích vữa trong ống chống lửng thì nút trám sẽ chạm vào Sau khi lắp xong đầu trám và thử áp suất, tiến hành bơm nước rửa hay dung vòng dừng và bị giữ lại ở đây, áp suất bơm tăng lên báo hiệu công việc bơm dịch đệm vào cần khoan. trám hoàn tất. Sau khi trộn vữa ximăgn và bơm vào cần khoan, tiến hành thả nút trám và Nếu đầu treo cột ống lửng có sử dụng packer, thời điểm này packer sẽ mở bơm đẩy nó đến đầu treo ống chống lửng. Tại đây nút trám sẽ đóng kín vào và đầu treo sẽ được kéo ra khỏi ống chống lửng, tiến hành tuần hoàn ngược trám ống chống lửng đã treo trước đó. Áp suất bơm sẽ tăng khi nút trám làm hết lượng ximăng dư. kín nút trám ống chống lửng. Nếu không sử dụng Packer, công việc tuần hoàn ngược phụ thuộc vào lượng ximăng dư còn lại và khả năng mất tuần hoàn dưới giếng khoan. 8-61 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-62 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET Lượng ximăng khi trám ống chống lửng cần được tính toán cẩn thận tùy điều kiện giếng khoan. Chú ý các yếu tố sau: –Lượng ximăng dư được thiết kế sao cho vừa đủ tránh gây nhiễm bẩn xi măng ở phần đầu treo cột ống lửng. –Với những thành hệ yếu thì việc tuần hoàn ngược sẽ gặp nhiều khó khăn, khi đóthời gian đông cứng của vữa ximăng nên kéo dài để tuần hoàn ngược. –Nếu không thực hiện tuần hoàn ngược lượng ximăng dư hoặc không muốn khoan phá cột ximăng quá dài, ximăng dư có thể giới hạn khoảng vài bao. Tuy nhiên điều này có thểảnh hưởng đến chất lượng xi măng trám vùng bao phủ. – Khi quá trình tuần hoàn ngược (hay không tuần hoàn ngược) hoàn tất, đầu treo và cần khoan được kéo lên để chờ xi măng đông cứng. Hình 8.20. Qui trình trám ximăng ống chống lửng 8-63 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-64 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
17. IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET c. Ép vữa ximăng Khi cần chống ống lửng dài qua thành hệ yếu mà áp suất thủy tĩnh của cột vữa ximăng có thể gây tổn hại đến thành hệ và nhiều vấn đề khác, có thể sử dụng phương pháp trám ximăng hai giai đoạn. Qui trình bơm trám Giai đoạn đầu được tiến hành theo phương pháp một giai đoạn thông thường với lượng ximăng giới hạn, được tính toán trước để có thể bao phủ được vùng thành hệ yếu. Đỉnh của cột ximăng trong khoảng không vành xuyến càng gần chân đế ống chống trước càng tốt. Sau khi giai đoạn đầu hoàn tất, đầu treo và cần khoan được kéo lên khỏi giếng khoan và chờ ximăng đông cứng. Hình 8.21. Trám và bơm ép vữa ximăng ống chống lửng 8-65 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-66 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET Cần khoan có lắp packer bơm ép (cement retainer) được thả vào giếng khoan. Packer được mở trên đầu treo ống chống lửng từ 2 – 3 đoạn ống nối, cho phép tác động áp suất từ bề mặt lên ximăng trám giai đoạn đầu. Tiến hành bơm trám giai đoạn hai với lượng ximăng cho phép xung quanh đầu treo ống chống lửng. Cần tính toán lưu lượng, áp suất bơm để tránh làm nứt vỡ thành hệ, gây mất xi măng. Phương pháp này để lại khoảng trống giữa hai cột ximăng, dễ gây ra hiện tượng ăn mòn ống chống và khí xâm nhập vào vành ximăng. Hình 8.22. Qui trình trám và bơm ép vữa ximăng ống chống lửng 8-67 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-68 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
18. IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET 4.3.3. Ống chống lửng Tie-back Để thực hiện điều này, các thiết bị đặc biệt sau được sử dụng để nối hai ống: Lý do sử dụng ống chống lửng Tie-back hay ống lửng Tie-back dạng “stub” – Ống lồng Tie-back (tie-back sleeve): lắp đặt phía trên đầu treo ống bao gồm: chống lửng, có tác dụng chứa đoạn ống nối làm kín (sealing nipple). – Bao phủ đoạn ống chống bị hỏng phía trên đỉnh của ống chống trước. Bề mặt trong của nó thường được làm nhẵn và vát góc xiên ở phần –Cần một ống chống có đường kính lớn hơn trên đỉnh của một ống trên để dẫn hướng các thiết bị khác lắp đặt vào. chống trước cho phép đặt nhiều cột ống khai thác. – Đoạn ống nối làm kín Tie-back (tie-back sealing nipple): là ống làm kín – Cho phép lựa chọn thử giếng ở nhiều đoạn khác nhau để thiết kế các được lắp ở phần đầu ống chống lửng Tie-back dạng “Stub”. Thiết bị thiết bị khai thác sau này cũng như kích thước ống chống khai thác. này sẽ được nối kín với lồng Tie-back sau khi bơm trám xi măng xong. – Trám xi măng một số đoạn trong giếng có áp suất cao, thành hệ chứa sét trước khi ống chống đến bề mặt. 8-69 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-70 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET Trám xi măng ống chống Tie-back – hay ống lửng Tie-back Sử dụng dung dịch đệm trước cột vữa sẽ hạn chế nhiễm bẩn vữa và làm tăng hiệu quả thay thế bùn khoan trong khoảng không vành xuyến. Điều này Ống chống Tie-back thường được trám bằng phương pháp thông thường. đặc biệt quan trọng trong trám ximăng ống lửng Tie-back vì không sử dụng Tuy nhiên, việc trám ximăng cũng có thể tiến hành qua đầu trám phân tầng nút trám dưới để ngăn cách bùn khoan và vữa ximăng trong cột ống lửng. đặt phía trên đoạn ống nối làm kín. Nếu trong giếng khoan có chứa dung dịch hoàn thiện giếng, cần phải bảo Ống chống lửng Tie-back được trám ximăng sau khi lắp đặt đầu treo ống đảm mức độ tương thích với vữa ximăng hoặc có thể sử dụng một lượng thể chống lửng và đặt đoạn ống nối làm kín vào ống lồng Tie-back. Có thể lắp tích lớn nước sạch phía trước cột vữa ximăng do trong dung dịch hoàn thiện đặt đầu trám phân tầng ở phía trên đoạn ống nối làm kín. giếng có chứa muối có thể gây ảnh hưởng đến thời gian đông cứng của vữa, dễ xảy ra hiện tượng “đông nhanh” hoặc có thể làm ximăng chậm phát triển Trong hầu hết các trường hợp, áp suất thủy tĩnh không phải là vấn đề lớn vì độ bền gel. việc trám ximăng được thực hiện giữa các ống chống. 8-71 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-72 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
19. GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET 4.3.4. Các yếu tốảnh hưởng đến việc trám xi măng ống chống lửng a. Thay thế bùn khoan bằng vữa ximăng trám Sự thành công của công tác bơm trám ximăng phụ thuộc vào hiệu quả thay thế bùn khoan. Trám xi măng ống chống lửng là trường hợp khó khăn nhất vì thường trong trường hợp này khoảng không vành xuyến rất nhỏ và phần lớn các cột ống chống ít được định tâm. Đối với những giếng khoan có độ cong và vành xuyến hẹp, định tâm ống chống thường khó khăn và kết quả là ống chống lửng không được định tâm, cột ống tiếp xúc với thành giếng khoan. Những trường hợp như vậy sẽ rất Hình 8.23. Trám ximăng khó khăn để vữa ximăng có thể thay thế được bùn khoan. ống chống lửng Tie-back 8-73 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-74 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET Xoay ống có thể thực hiện trong quá trình bơm ép trước khi lắp đặt đầu treo b. Thời gian ximăng đông cứng ống lửng. Ngoài ra có thể sử dụng đầu treo ống chống lửng hoạt động bằng Khi trám ximăng ống chống lửng dài, vì nhiệt độ đáy giếng khoan và đầu cột thủy lực cho phép chuyển động xoay ống chống lửng trong khi trám ximăng ống chống lửng thay đổi rất lớn do đóvữa ximăng thiết kế cần có đủ thời kể cả những giếng khoan định hướng. gian đông cứng hết đoạn ximăng bơm trám này. Kỹ thuật bơm đẩy ở chế độ chảy rối có hiệu quả hơn chế độ chảy nút trong Việc khoan phá ximăng chỉ được tiến hành sau khi ximăng đã phát triển độ việc rửa sạch và thay thế bùn khoan. Tuy nhiên, cần cẩn thận không để vượt bền tối thiểu có thể chịu được những va chạm với thiết bị khoan. quá áp suất cho phép gây nứt vỡ thành hệ. Xác định nhiệt độ đáy giếng khoan cũng cần thiết cho việc lựa chọn thành Khoảng không vành xuyến nhỏ dễ dàng tạo chế độ chảy rối ở tốc độ bơm phần ximăng. Thành phần ximăng thường sử dụng khi trám ống chống lửng đẩy thấp. Nếu bơm đẩy ở chế độ chảy tầng hay chảy nút thì hiệu quả thay là ximăng API loại G hay H chứa 35% bột silica, phụ gia chống mất tuần thế bùn khoan sẽ kém hơn. hoàn, chất phân tán, chất làm nặng, KCl hoặc NaCl và chất chậm đông. Tỉ trọng có thể từ 17,5 – 19,5 lbm/gal và thời gian đông cứng là 3 – 4,5 giờ. 8-75 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-76 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
20. IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET c. Dung dịch đệm Tỷ trọng của dung dịch đệm thường bằng hoặc hơn dung dịch khoan. Nhiều trường hợp bơm trám ximăng, dung dịch khoan sử dụng rất phức tạp thường dẫn đến không tương thích với ximăng. Vì vậy cần sử dụng dung Thể tích dung dịch căn cứ vào khoảng không hình xuyến, trong vài trường dịch đệm để ngăn cách vữa và dung dịch khoan, tránh nhiễm bẩn. hợp thể tích này có thể tính toán để bao phủ toàn bộ cột ống lửng. Sự không tương thích làm ximăng chậm đông, tăng độ bền gel, giảm hiệu Chọn dung dịch đệm cần phù hợp với mẫu dung dịch khoan lấy từ giếng quả thay thế bùn khoan và làm giảm độ bền nén của ximăng đông cứng vùng khoan trong điều kiện bơm trám ximăng. Vì vậy, dung dịch đệm phải có tỉ bao phủở đầu ống chống lửng. trọng và thể tích thích hợp để ngăn chặn sự nhiễm bẩn ximăng trong quá trình bơm đẩy. Khi vữa bị nhiễm bẩn ở một mức độ nào đósẽ có độ nhớt cao, tạo ra áp lực ma sát gây nứt vỡ thành hệ yếu khi bơm ép. 8-77 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-78 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM TRÁM XIMĂNG GEOPET GEOPET d. Thể tích vữa ximăng Thể tích vữa trám sử dụng thường được tính toán dựa trên số liệu đo đường kính giếng khoan (caliper). Thể tích ximăng tổng cộng sẽ bằng thể tích tính toán này cộng thêm 20 – 30% lượng ximăng dư hay thể tích ximăng có thể bị nhiễm bẩn ở đỉnh của cột ống chống lửng. KẾT THÚC CHƯƠNG 8 Khi trám ximăng bằng phương pháp ép vữa, thể tích ximăng trong giai đoạn đầu tương đương 80% thể tích khoảng không cần trám. Thể tích ximăng sử dụng trong giai đoạn hai dựa vào thể tích vành xuyến được tính từ đỉnh cột ximăng trong giai đoạn đầu đến ống lửng cộng với lượng ximăng để làm kín khoảng không vành xuyến từ thiết bị bơm trám đến đỉnh của ống chống lửng. 8-79 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 8-80 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết