Công nghệ mới giúp tối ưu vận hành giếng khoan

Hình minh họa

Công nghệ giám sát bằng sợi quang trong giếng khoan đã phát triển mạnh mẽ nhờ vào các thiết bị cảm biến phân tán đo nhiệt độ (DTS), âm thanh (DAS) và biến dạng (DSS).

Những cảm biến này cung cấp dữ liệu đầy đủ về tình trạng giếng ở bất kỳ giai đoạn nào trong vòng đời khai thác. Khi ngày càng có nhiều vỉa chứa dầu và phương án hoàn thiện giếng tích hợp sợi quang, nhu cầu về các kỹ thuật cảm biến và phân tích chuyên sâu ngày càng gia tăng. Điều này giúp các nhà vận hành có được đánh giá chính xác về quá trình khai thác và vận hành giếng.

Giám sát khai thác bằng sợi quang chủ yếu tập trung vào việc lập hồ sơ khai thác để đánh giá phân bổ dòng chảy theo vùng, đặc tính chất lưu, lưu lượng, cũng như đo lường tính toàn vẹn của giếng nhằm phát hiện các vấn đề có thể xảy ra với thiết bị trong giếng, không gian vòng ngoài và sự tương tác giữa giếng với vỉa chứa.

Phân tích này tập trung vào các công cụ phân tích sợi quang hiện nay đang được sử dụng để đánh giá quá trình khai thác, dựa trên các thiết bị thăm dò (IU) khác nhau. Mỗi thiết bị này theo dõi các đặc tính vật lý khác nhau của chất lưu và giếng khoan. Việc sử dụng riêng lẻ hoặc kết hợp các công cụ này sẽ mang lại các đánh giá đa chiều, giúp giải quyết những thách thức cụ thể của vỉa chứa.

OptaSense và Silixa tập trung vào việc ứng dụng cảm biến biến dạng và âm thanh trong giám sát khai thác. Khi kết hợp với các phép đo nhiệt độ, phương pháp này mang lại cái nhìn chi tiết hơn về động thái vỉa chứa và điều kiện khai thác thực tế.

Giám sát khai thác bằng kỹ thuật cảm biến âm thanh

Công nghệ cảm biến âm thanh phân tán (DAS) đã được ứng dụng trong giám sát khai thác từ đầu những năm 2010, bổ sung cho hệ thống đo nhiệt độ phân tán (DTS) vốn đã xuất hiện từ nhiều năm trước. Cốt lõi của DAS là công nghệ sợi quang, hoạt động bằng cách đo phản ứng biến dạng trong giếng khoan. Biến dạng này có thể xuất phát từ tác động cơ học hoặc nhiệt (giãn nở hoặc co rút). Tùy vào thiết bị thăm dò (IU), các hiệu ứng này có thể được phân tách ngay từ cấp độ cảm biến hoặc trong quá trình xử lý dữ liệu theo thời gian thực.

Các thiết bị DAS có thể đo biến dạng hoặc tốc độ biến dạng, mỗi phương pháp đều có ưu điểm riêng tùy theo nhu cầu phân tích cuối cùng. Điểm mạnh nhất của DAS là độ nhạy cao nhờ sử dụng tín hiệu tán xạ ngược Rayleigh, đồng thời cho phép lấy mẫu dữ liệu với tần suất và mật độ không gian cao nhất, giúp tối ưu hóa việc giám sát vỉa chứa và giếng khoan.

Ngoài DAS, các công cụ đo biến dạng bằng sợi quang (DSS) cũng được sử dụng trong giám sát khai thác, thường dựa trên phổ Brillouin hoặc gần đây là sự dịch chuyển tần số Rayleigh (RFS) – một nhánh của công nghệ phản xạ miền tần số quang học (OFDR). Tuy nhiên, do các phương pháp này sử dụng tín hiệu tán xạ yếu hơn nên cần thời gian đo lâu hơn, khiến chúng không thể theo dõi biến động nhanh như công nghệ DAS truyền thống.

Hệ thống cảm biến DTS đóng vai trò quan trọng trong phân tích thành phần chất lỏng. DTS cũng được sử dụng để hiệu chỉnh dữ liệu DAS hoặc DSS khi nhiệt độ có ảnh hưởng đến kết quả đo. Ngày nay, các hệ thống giám sát sợi quang thường tích hợp DAS/DTS/DSS tùy theo điều kiện cụ thể của giếng khoan.

Ở dải tần số cao, khi chất lỏng từ vỉa chảy vào giếng, các rung động tác động lên sợi quang sẽ cung cấp dữ liệu có độ phân giải cao về động thái chất lỏng cũng như sự tương tác của chúng với kết cấu giếng.

Những nghiên cứu đầu tiên về giám sát bằng sợi quang DAS/DTS tập trung vào phân tích âm thanh ở dải tần số cao. Những tín hiệu này được tạo ra do sự rung động của chất lỏng khi chúng di chuyển từ vỉa vào giếng. Phân tích dữ liệu theo thời gian thực giúp xác định phân bổ dòng chảy theo vùng khai thác và theo dõi sự thay đổi của sản lượng khai thác.

Bằng cách sử dụng phương pháp trích xuất dữ liệu theo dải tần số cụ thể (FBE), người vận hành có thể xác định được các khu vực trong giếng đang phản hồi với dòng chất lỏng khai thác, từ đó cung cấp đánh giá nhanh về phân bổ dòng chảy trong giếng khoan.

Nh.Thạch

AFP