Có nhiều bằng chứng cho thấy những cải tiến nhỏ trong thành tích thể thao có thể được tích lũy để tạo nên một đội chiến thắng. Hoạt động khai thác dầu khí cũng không ngoại lệ và điều quan trọng là phải tận dụng tiềm năng này để loại bỏ các chi phí can thiệp không cần thiết. Bất kể giá dầu như thế nào, ngành công nghiệp của chúng ta đều phải đối mặt với áp lực kinh tế và xã hội để hoạt động hiệu quả nhất có thể.
Trong bối cảnh hiện nay, việc khai thác tối đa lượng dầu còn lại từ các mỏ hiện có bằng cách tái khai thác và khoan thêm các nhánh giếng trong các giếng hiện có là một chiến lược thông minh và tiết kiệm chi phí – miễn là việc này được thực hiện một cách hiệu quả về mặt chi phí. Khoan bằng ống cuộn (CT) là một công nghệ chưa được sử dụng rộng rãi nhưng lại giúp cải thiện hiệu quả ở nhiều khía cạnh so với phương pháp khoan truyền thống. Bài viết này mô tả cách các nhà điều hành có thể tận dụng những lợi ích về hiệu quả mà công nghệ CTD mang lại để giảm chi phí.
Sự gia nhập thành công. Cho đến nay, công nghệ khoan ống cuộn (CTD) đã tìm được hai thị trường ngách thành công nhưng riêng biệt ở Alaska và Trung Đông, hình 1. Tại Bắc Mỹ, công nghệ này vẫn chưa được sử dụng rộng rãi. Còn được gọi là khoan không cần khoan, mô tả cách công nghệ CTD có thể được sử dụng để khai thác trữ lượng dầu khí nằm phía sau đường ống với chi phí thấp; trong một số trường hợp, thời gian hoàn vốn của một nhánh mới có thể được tính bằng tháng. CTD không chỉ có thể được sử dụng trong các ứng dụng chi phí thấp, mà lợi thế vốn có của CT đối với các hoạt động không cân bằng áp suất có thể mang lại sự linh hoạt trong vận hành, giúp tăng đáng kể tỷ lệ thành công cho mỗi giếng khoan trong một mỏ đã cạn kiệt.
Công nghệ CTD đã được sử dụng trong khoan không cân bằng áp suất để tăng sản lượng tại các mỏ dầu khí truyền thống đã cạn kiệt. Ứng dụng công nghệ này đã được áp dụng rất thành công tại các mỏ có độ thấm thấp và đang suy giảm sản lượng ở Trung Đông, nơi số lượng giàn khoan CTD đã tăng dần trong vài năm qua. Khi sử dụng CTD không cân bằng áp suất, nó có thể được tái sử dụng thông qua các giếng mới hoặc các giếng hiện có. Một ứng dụng thành công khác kéo dài nhiều năm của CTD là ở vùng North Slope của Alaska, nơi CTD cung cấp một phương pháp chi phí thấp để tái vận hành các giếng cũ và tăng sản lượng. Công nghệ trong ứng dụng này làm tăng đáng kể số lượng thùng dầu có lợi nhuận cho các nhà sản xuất ở North Slope.
Tăng hiệu quả dẫn đến giảm chi phí. Khoan CTD có thể tiết kiệm chi phí hơn so với khoan thông thường vì hai lý do. Thứ nhất, chúng ta thấy điều này ở tổng chi phí trên mỗi thùng dầu, ít phải khoan lại hơn khi sử dụng CTD so với khoan giếng bổ sung mới. Thứ hai, chúng ta thấy điều này ở việc giảm sự biến động chi phí giếng do tính linh hoạt của ống cuộn. Dưới đây là các hiệu quả và lợi ích khác nhau:
Trình tự các hoạt động. Có thể thực hiện khoan không cần giàn khoan, sử dụng CTD cho tất cả các hoạt động, hoặc kết hợp giữa giàn khoan sửa chữa giếng và ống cuộn. Quyết định về cách xây dựng dự án phụ thuộc vào sự sẵn có và tính kinh tế của các nhà cung cấp dịch vụ trong khu vực. Tùy thuộc vào tình huống, việc sử dụng giàn khoan sửa chữa giếng, giàn khoan cáp và ống cuộn có thể mang lại nhiều lợi ích về thời gian hoạt động và chi phí. Các bước chung bao gồm:
Các bước 3, 4 và 5 có thể được thực hiện bằng gói thiết bị CTD. Các giai đoạn còn lại phải do đội sửa chữa thực hiện. Trong trường hợp giàn khoan sửa chữa giếng có giá thành thấp hơn, việc tháo ống chống có thể được thực hiện trước khi lắp đặt gói thiết bị CTD. Điều này đảm bảo rằng gói thiết bị CTD chỉ được thanh toán khi mang lại giá trị tối đa.
Giải pháp tốt nhất ở Bắc Mỹ thường là thực hiện các bước 1, 2 và 3 trên một số giếng bằng giàn khoan sửa chữa trước khi triển khai gói CTD. Hoạt động CTD có thể kéo dài từ hai đến bốn ngày, tùy thuộc vào tầng địa chất mục tiêu. Do đó, khối đại tu có thể được thực hiện sau hoạt động CTD, và sau đó gói CTD và gói đại tu được thực hiện đồng thời.
Việc tối ưu hóa thiết bị sử dụng và trình tự các thao tác có thể tác động đáng kể đến tổng chi phí hoạt động. Việc tìm kiếm các khoản tiết kiệm chi phí phụ thuộc vào vị trí hoạt động. Ở một số nơi, phương pháp khoan không cần khoan với các thiết bị sửa chữa giếng được khuyến nghị, trong khi ở những trường hợp khác, việc sử dụng các thiết bị ống cuộn để thực hiện toàn bộ công việc có thể là giải pháp tối ưu nhất.
Tại một số địa điểm, việc lắp đặt hai hệ thống thu hồi chất lỏng và lắp đặt hệ thống thứ hai khi giếng đầu tiên được khoan xong sẽ mang lại hiệu quả kinh tế hơn. Lượng chất lỏng từ giếng đầu tiên sau đó được chuyển sang giếng thứ hai, tức là bằng cách bơm vào giếng. Điều này giúp giảm thiểu thời gian khoan mỗi giếng và giảm chi phí. Tính linh hoạt của ống mềm cho phép lập kế hoạch tối ưu để tối đa hóa thời gian hoạt động và giảm thiểu chi phí.
Khả năng kiểm soát áp suất vượt trội. Khả năng rõ ràng nhất của CTD là kiểm soát chính xác áp suất giếng khoan. Các thiết bị ống cuộn được thiết kế để hoạt động dưới áp suất cân bằng, và cả khoan dưới áp suất cân bằng và khoan cân bằng đều có thể sử dụng van tiết lưu BHP theo tiêu chuẩn.
Như đã đề cập trước đó, cũng có thể nhanh chóng chuyển đổi từ hoạt động khoan sang hoạt động khoan có kiểm soát áp suất dư và hoạt động khoan không có kiểm soát áp suất. Trước đây, CTD được coi là bị hạn chế về chiều dài khoan ngang. Hiện nay, các hạn chế đã tăng lên đáng kể, bằng chứng là dự án gần đây ở North Slope của Alaska, với chiều dài khoan ngang hơn 7.000 feet. Điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng các ống dẫn quay liên tục, cuộn dây đường kính lớn hơn và các dụng cụ có tầm với dài hơn trong bộ phận khoan đáy (BHA).
Thiết bị cần thiết cho hệ thống CTD. Thiết bị cần thiết cho hệ thống CTD phụ thuộc vào loại mỏ dầu và liệu có cần lựa chọn phương pháp giảm áp suất hay không. Các thay đổi chủ yếu xảy ra ở phía đường hồi lưu của chất lỏng. Một kết nối bơm khí nitơ đơn giản có thể dễ dàng được đặt bên trong bơm, sẵn sàng chuyển sang khoan hai giai đoạn nếu cần thiết (hình 3). Bơm nitơ dễ dàng di chuyển ở hầu hết các địa điểm tại Hoa Kỳ. Nếu cần chuyển sang hoạt động khoan không cân bằng áp suất, cần có thiết kế kỹ thuật chu đáo hơn ở phía sau để đảm bảo tính linh hoạt trong vận hành và giảm chi phí.
Bộ phận đầu tiên nằm phía sau cụm thiết bị ngăn phun trào là cụm van điều tiết. Đây là tiêu chuẩn cho tất cả các hoạt động khoan CT được sử dụng để kiểm soát áp suất đáy giếng. Thiết bị tiếp theo là bộ chia áp suất. Khi làm việc với áp suất dư, nếu không dự đoán được hiện tượng giảm áp suất, thì đây có thể là một bộ tách khí khoan đơn giản, có thể được bỏ qua nếu tình hình kiểm soát giếng không được giải quyết. Nếu dự kiến ​​có hiện tượng giảm áp suất, có thể xây dựng các bộ tách 3 pha hoặc 4 pha ngay từ đầu, hoặc có thể dừng khoan và lắp đặt một bộ tách hoàn chỉnh. Bộ chia áp suất phải được kết nối với các ngọn lửa báo hiệu được đặt ở khoảng cách an toàn.
Sau bộ tách sẽ có các bể chứa được sử dụng làm hố chứa. Nếu có thể, chúng có thể là các bể nứt vỡ thủy lực hở miệng đơn giản hoặc các cụm bể sản xuất. Do lượng bùn nhỏ khi lắp lại thiết bị CTD, nên không cần đến máy sàng rung. Bùn sẽ lắng xuống trong bộ tách hoặc trong một trong các bể nứt vỡ thủy lực. Nếu không sử dụng bộ tách, hãy lắp đặt các vách ngăn trong bể để giúp tách các rãnh tràn của bộ tách. Bước tiếp theo là bật máy ly tâm được kết nối với giai đoạn cuối cùng để loại bỏ các chất rắn còn lại trước khi tuần hoàn. Nếu muốn, có thể bao gồm một bể trộn trong hệ thống bể/hố chứa để trộn hệ thống dung dịch khoan không chứa chất rắn đơn giản, hoặc trong một số trường hợp, có thể mua dung dịch khoan đã được trộn sẵn. Sau giếng đầu tiên, có thể di chuyển bùn đã trộn giữa các giếng và sử dụng hệ thống bùn để khoan nhiều giếng, do đó chỉ cần lắp đặt bể trộn một lần.
Các biện pháp phòng ngừa đối với dung dịch khoan. Có một số lựa chọn dung dịch khoan phù hợp cho phương pháp CTD. Điều quan trọng là sử dụng các chất lỏng đơn giản, không chứa các hạt rắn. Dung dịch muối có chất ức chế và polyme là tiêu chuẩn cho các ứng dụng áp suất dương hoặc áp suất được kiểm soát. Dung dịch khoan này phải có giá thành thấp hơn đáng kể so với dung dịch khoan được sử dụng trên các giàn khoan thông thường. Điều này không chỉ giảm chi phí vận hành mà còn giảm thiểu mọi chi phí phát sinh liên quan đến tổn thất trong trường hợp xảy ra sự cố.
Khi khoan không cân bằng áp suất, dung dịch khoan có thể là dung dịch hai pha hoặc dung dịch một pha. Việc lựa chọn sẽ phụ thuộc vào áp suất mỏ và thiết kế giếng. Dung dịch một pha thường được sử dụng trong khoan không cân bằng áp suất là nước, nước muối, dầu hoặc dầu diesel. Mỗi loại dung dịch này đều có thể được giảm trọng lượng hơn nữa bằng cách bơm đồng thời khí nitơ.
Khoan không cân bằng áp suất có thể cải thiện đáng kể hiệu quả kinh tế của hệ thống bằng cách giảm thiểu hư hại/bám bẩn lớp bề mặt. Việc khoan bằng dung dịch khoan một pha thoạt nhìn có vẻ ít tốn kém hơn, nhưng các nhà điều hành có thể cải thiện đáng kể hiệu quả kinh tế bằng cách giảm thiểu hư hại bề mặt và loại bỏ các biện pháp kích thích tốn kém, từ đó tăng sản lượng.
Ghi chú về BHA. Khi lựa chọn cụm thiết bị đáy giếng (BHA) cho hệ thống CTD, có hai yếu tố quan trọng cần xem xét. Như đã đề cập trước đó, thời gian chế tạo và triển khai đặc biệt quan trọng. Do đó, yếu tố đầu tiên cần xem xét là chiều dài tổng thể của BHA, hình 4. BHA phải đủ ngắn để có thể xoay hoàn toàn qua van chính và vẫn đảm bảo giữ chặt bộ phận đẩy khỏi van.
Trình tự triển khai là: đặt cụm khoan đáy (BHA) xuống giếng, đặt bộ phun và bộ bôi trơn lên trên giếng, lắp ráp BHA lên đầu cáp trên mặt đất, rút ​​BHA vào bộ bôi trơn, di chuyển bộ phun và bộ bôi trơn trở lại giếng, và tạo kết nối với thiết bị chống phun trào (BOP). Cách tiếp cận này có nghĩa là không cần tháp pháo hoặc triển khai bằng áp suất, giúp việc triển khai nhanh chóng và an toàn.
Yếu tố thứ hai cần xem xét là loại địa tầng đang được khoan. Trong phương pháp khoan CTD, hướng mặt khoan được xác định bởi mô-đun dẫn hướng, một phần của cụm khoan đáy (BHA). Mô-đun dẫn hướng phải có khả năng điều hướng liên tục, tức là quay theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ mà không dừng lại, trừ khi được yêu cầu bởi giàn khoan định hướng. Điều này cho phép khoan một lỗ thẳng hoàn hảo đồng thời tối đa hóa lực ép lên thành giếng (WOB) và tầm với ngang. Tăng WOB giúp dễ dàng khoan các cạnh dài hoặc ngắn ở tốc độ khoan cao (ROP).
Ví dụ từ miền Nam Texas. Hơn 20.000 giếng khoan ngang đã được khoan tại các mỏ đá phiến Eagle Ford. Hoạt động khai thác đã diễn ra hơn một thập kỷ, và số lượng giếng cận biên cần được bịt kín và hoàn tất công đoạn khoan đang ngày càng tăng. Hoạt động khai thác đã diễn ra hơn một thập kỷ, và số lượng giếng cận biên cần được bịt kín và hoàn tất công đoạn khoan đang ngày càng tăng. Hãy chắc chắn rằng bạn có thể đạt được điều đó, và bạn có thể làm điều đó, требующих P&A, увеличивается. Mỏ này đã hoạt động hơn một thập kỷ và số lượng giếng cận biên cần được bịt kín và hoàn tất khai thác đang tăng lên.该戏剧已经活跃了十多年,需要P&A 的边缘井数量正在增加。 P&A là một công cụ hỗ trợ đắc lực. Месторождение активно действует уже более десяти лет, и количество краевых скважин, требующих P&A, увеличивается. Mỏ này đã hoạt động hơn một thập kỷ và số lượng giếng khoan ngang cần được bịt kín và hoàn thiện đang tăng lên.Tất cả các giếng khoan nhằm khai thác đá phiến Eagle Ford đều sẽ đi qua tầng đá phấn Austin, một tầng chứa dầu khí nổi tiếng đã sản xuất ra lượng hydrocarbon thương mại trong nhiều năm. Cơ sở hạ tầng đã được xây dựng để tận dụng bất kỳ lượng dầu bổ sung nào có thể được đưa ra thị trường.
Việc khoan đá phấn ở Austin có liên quan nhiều đến sự lãng phí. Các tầng đá kỷ Carboniferous bị nứt nẻ, và tổn thất đáng kể có thể xảy ra khi khoan xuyên qua các vết nứt lớn. Dung dịch khoan gốc dầu thường được sử dụng, vì vậy chi phí của những thùng dung dịch khoan gốc dầu bị mất có thể chiếm một phần đáng kể trong chi phí của một giếng khoan. Vấn đề không chỉ là chi phí của dung dịch khoan bị mất, mà còn là sự thay đổi chi phí giếng khoan, điều này cũng cần được tính đến khi lập ngân sách hàng năm; bằng cách giảm sự biến động trong chi phí dung dịch khoan, các nhà điều hành có thể sử dụng vốn của họ hiệu quả hơn.
Dung dịch khoan có thể sử dụng là dung dịch nước muối đơn giản, không chứa chất rắn, có khả năng kiểm soát áp suất dưới giếng bằng van tiết lưu. Ví dụ, dung dịch nước muối KCl 4% có chứa gôm xanthan làm chất kết dính và tinh bột để kiểm soát quá trình lọc sẽ phù hợp. Trọng lượng của dung dịch khoảng 8,6-9,0 pound/gallon và bất kỳ áp suất bổ sung nào cần thiết để tạo áp suất vượt mức trong tầng địa chất sẽ được tác động lên van tiết lưu.
Nếu xảy ra sự cố mất áp suất, việc khoan có thể tiếp tục; nếu mức mất áp suất chấp nhận được, van tiết lưu có thể được mở để đưa áp suất tuần hoàn gần hơn với áp suất mỏ, hoặc thậm chí có thể đóng van tiết lưu trong một khoảng thời gian cho đến khi sự cố được khắc phục. Về khả năng kiểm soát áp suất, tính linh hoạt và khả năng thích ứng của ống xoắn tốt hơn nhiều so với các giàn khoan thông thường.
Một chiến lược khác cũng có thể được xem xét khi khoan bằng ống xoắn là chuyển sang khoan không cân bằng áp suất ngay khi gặp phải vết nứt có độ thấm cao, điều này giải quyết được vấn đề rò rỉ và duy trì năng suất của vết nứt. Điều này có nghĩa là nếu các vết nứt không giao nhau, giếng có thể được hoàn thiện bình thường với chi phí thấp. Tuy nhiên, nếu các vết nứt giao nhau, tầng địa chất sẽ được bảo vệ khỏi bị hư hại và sản lượng có thể được tối đa hóa bằng cách khoan không cân bằng áp suất. Với thiết bị và thiết kế quỹ đạo phù hợp, có thể khoan sâu hơn 7.000 feet tại Austin Chalka.
Bài viết này mô tả các khái niệm và những cân nhắc khi lập kế hoạch các chiến dịch khoan lại chi phí thấp bằng phương pháp khoan CT. Mỗi ứng dụng sẽ có một chút khác biệt, và bài viết này đề cập đến những cân nhắc chính. Công nghệ CTD đã trưởng thành, nhưng các ứng dụng chỉ giới hạn ở hai lĩnh vực cụ thể đã hỗ trợ công nghệ này trong những năm đầu. Giờ đây, công nghệ CTD có thể được sử dụng mà không cần cam kết tài chính cho một hoạt động dài hạn.
Tiềm năng giá trị. Có hàng trăm nghìn giếng khai thác sẽ phải đóng cửa trong tương lai, nhưng vẫn còn trữ lượng dầu khí thương mại phía sau đường ống. CTD cung cấp một cách để trì hoãn việc giải phóng và đảm bảo nguồn dự trữ dự phòng với chi phí đầu tư tối thiểu. Các thùng chứa cũng có thể được đưa ra thị trường trong thời gian rất ngắn, cho phép các nhà điều hành tận dụng giá cao chỉ trong vài tuần thay vì vài tháng, và không cần các hợp đồng dài hạn.
Việc cải thiện hiệu quả mang lại lợi ích cho toàn ngành, cho dù đó là số hóa, cải thiện môi trường hay cải thiện hoạt động. Ống cuộn đã đóng góp vào việc giảm chi phí ở một số khu vực trên thế giới, và giờ đây khi ngành công nghiệp đang thay đổi, nó có thể mang lại những lợi ích tương tự trên quy mô lớn hơn.