Các nhà khoa học tại Viện Cơ học và Điện hóa thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga vừa phát triển phương pháp hoàn toàn mới giúp giảm thiểu tai nạn và nâng cao hiệu quả sản xuất khí đốt tại các mỏ khí đốt của Nga ở vùng Bắc Cực, hãng RIA Novosti thông tin ngày 25/2.
Phương pháp này dựa trên cách tiếp cận tích hợp để nghiên cứu các tầng địa chất phức tạp của các mỏ khí đốt, Quỹ Khoa học Nga (RSF) thông báo.
Bầu trời đêm rực rỡ sắc cam phía trên nhà máy Yamal LNG ở Sabetta, trên bán đảo Yamal thuộc Bắc Cực ở tây bắc Siberia, miền trung tây nước Nga. Nhà máy này có thể sản xuất tới 18 triệu tấn khí tự nhiên hóa lỏng (LNG) mỗi năm. Ảnh chụp bởi Charles Xelot/National Geographic
RSF cho biết thêm, các mỏ khí đốt ở Bắc Cực thường được cấu tạo từ đá sa thạch mềm, dễ bị vỡ vụn trong quá trình khai thác. Khi khí được khai thác từ giếng, áp suất trong tầng chứa khí của mỏ cao hơn áp suất bên trong giếng. Sự chênh lệch này cho phép khí chảy vào giếng, nhưng đồng thời làm tăng áp lực lên thành giếng. Điều này dẫn đến nứt vỡ đá và cuốn theo cát và mảnh vụn vào giếng. Kết quả là gây ra tai nạn, hao mòn thiết bị và cần phải lọc khí.
Để giải quyết bài toán này, các nhà khoa học Nga đã tái tạo trong phòng thí nghiệm chính xác hình dạng và lực căng mà thành giếng phải chịu. Họ lấy mẫu đá cát kết từ một mỏ khí thực tế ở Bắc Cực Nga, rồi phân tích bằng nhiều phương pháp khác nhau.
Kết quả cho thấy không chỉ các hạt cát nhỏ (khoảng 0,08 mm) bị cuốn ra, mà cả những mảnh đá lớn hơn (đến 0,35 mm) cũng bị cuốn theo. Dựa vào đó, họ chọn được kích thước lý tưởng cho lớp lọc (như sàng lọc) đặt bên trong giếng, giúp giữ chặt cả hạt nhỏ lẫn mảnh lớn, ngăn chặn hiệu quả hiện tượng cát tràn vào.
Họ còn sử dụng máy chụp cắt lớp vi mô độ phân giải cao để tạo mô hình 3D giống hệt mẫu đá thật, từ đó quan sát rõ cấu trúc bên trong và thành phần hạt. Qua mô phỏng vật lý, họ xác định được mức chênh lệch áp suất an toàn mà thành giếng vẫn chịu được mà không sụp.
Phương pháp đột phá này giúp mô tả chính xác cách đá xung quanh giếng phản ứng khi khai thác. Ngay từ giai đoạn thiết kế, kỹ sư có thể dự báo hành vi của đá, chọn chế độ khai thác an toàn và áp dụng biện pháp chống cát hiệu quả nhất.
Tiến sĩ Valery Khimulya. Ảnh: Valery Khimulya/RIA Novosti
Theo Tiến sĩ Valery Khimulya – Trưởng dự án được Quỹ Khoa học Nga (RSF) tài trợ – đột phá này góp phần giải quyết một vấn đề then chốt khi khai thác mỏ Bắc Cực: Giữ cho giếng ổn định và kiểm soát chặt chẽ việc cát bị cuốn ra ở những lớp đá yếu.
"Kết quả thu được sẽ giúp giảm nguy cơ tai nạn liên quan đến sập thành giếng khoan và hỏng hóc thiết bị, điều này đặc biệt quan trọng đối với các địa điểm xa xôi và khó tiếp cận, nơi việc sửa chữa đòi hỏi chi phí và thời gian khổng lồ" - Tiến sĩ Valery Khimulya cho biết.
Trang Ly
