Xây dựng mô hình ứng xử pha cho vỉa khí condensate ứng dụng phương pháp tính lưu lượng tới hạn nhằm tối ưu khai thác cho mỏ khí condensate kim ngưu, bồn trũng cửu long

- KHÍ CONDENSATE Chuyên CBHD: TS Mai Cao Lân - -HCM ngày tháng yên I GIA TP.HCM H C BÁCH KHOA NH - M V L tên h c viên: Nguy sinh: 13/05/1988 Chuyên ngành: I TÊN TH S MSHV: 12373023 N i sinh: Tp HCM Mã s : TÀI: XÂY D NG MƠ HÌNH NG X PHA CHO V A KHÍ CONDENSATE- NG D KHAI THÁC CHO M KHÍ CONDENSATE , B N TR U LONG NHI M V VÀ N I DUNG: mô hình condensate PVT, ph X e Kim II NGÀY GIAO NHI M V : III NGÀY HOÀN THÀNH NHI M TS MAI CAO LÂN ( TP, HCM, CH NH ( ý) TR M B ( ) MÔN ) T O Sau t th i gian h c t p, nghiên c u làm vi c t cách nghiêm túc cao i nghiên c u XÂY D NG MƠ HÌNH NG X tài PHA CHO V A KHÍ CONDENSATE- NG D KHAI THÁC CHO M TR KHÍ CONDENSATE ,B N U LONG c a h c viên Nguy n ch t D u khí - i h c Bách Khoa TPHCM, th b ph Ban, Phòng th Nguy i Trong trình khai thác, th hi , g mô , condensate ng thái EOS mơ hình khí condensate sau (1) Hasan ii mơ hình Petalas Aziz L iii XÂY D NG MƠ HÌNH NG X PHA CHO V A KHÍ CONDENSATE- NG D KHAI THÁC CHO M KHÍ CONDENSATE TR U LONG cơng trình ng Chun iv ,B N .i vii ix 1.1 1.1.1 1.1.2 -Volume Depletion (CVD) 11 17 1.1.3 25 1.1.4 1.2 32 1.2.1 32 1.2.2 33 1.2.3 39 48 2.1 48 2.2 63 v 70 72 77 3.3 82 93 96 vi chi u dài c a ng khai thác t sâu depth = 200 ft lên b m t) Vì v y, kho gi ng khí condensate c a m khơng th sâu u dịng ch y nút t pha l ng condensate lên b m slug u d ng khai thác hi n t i c a gi ng khơng th trì lâu dài Gi gi i quy t v c a gi ng khí condensate thu c m c a ng khai thác xu ng nh m làm gi m áp su ng kính ng Áp su ng gi m d n ng t i h n c a gi ng khí condensate t i m su m xu ng b i áp ng gi m làm cho hai tính ch t PVT c a khí condensate ch y ng khai thác gi m Gas Density T s condensate hịa tan khí (Condensate Gas Ratio - CGR, rs) T , ng khai thác gi ng s (Hình 3.8 th hi n s gi gi ng t i h n c a gi ng khí condensate t i m ng kính ng khai thác Hình 3.9, 3.10 l hai tính ch t PVT rs kh o sát s ng khai thác nh n th y: gi m cn ng t i m s gi m n m t giá tr nh t Ngoài ra, gi nh 5.98 inch áp su c dòng ch y lên b m t ng t i h n c a gi ng khí condensate m n 3.58 inch, c th hi n ch nhi u so v a, n u gi khai thác nh s t o t n hao áp su t c a dịng ch áp su m t Vì v ch n l i v i giá tr thích h p kho ng 5.98 u c th hi n Hình 3.11) ng kho ng t khí condensate ng khai thác m ng ng kính ng ng ng l n, lúc ng kính ng khai thác c n 6.58 inch Trong th c t ng kính ng khai thác c a gi ng khí condensate m 84 chênh áp v i áp su th gi m xu ng 30 Hình 3.12); Tuy nhiên, giá tr dịng ch ng khơng cịn ng kính ng khai thác xu ng giá tr t 5.98 cn ng kính ng kính ng khai thác c a gi ng khí condensate t i m Kim t giá tr 5798 psi Giá tr m i t o gi MMSCD t th hi n m i quan h gi a ng kính ng khai thác); Tuy nhiên, i c a áp su t gi m c trì nâng cao c gi m 7.18 inch xu ng 5.98 6.58 inch, m n chu i ng c chèn thêm vào lòng gi gi m ti t di n c a ng khai thác Critical Flow Rate, MMSCFD 80 70 60 50 40 FWHP3000psia_CGR200 30 20 10 0 10 12 Tubing size, inch Hình th m i quan h gi a giá tr ng t i h condensate m ng kính ng khai thác c a gi ng khí Condensate Gas Ratio - rs, stb/MMSCFD 70 80 90 100 110 120 130 140 150 Depth, ft 2000 rs_ID7.18inch 4000 rs_ID6.58inch rs_ID3.58 6000 8000 10000 Hình 85 th m i quan h gi a tính ch t PVT Condensate Gas Ratio r s c a gi ng khí condensate m ng kính ng khai thác Gas Density150 170 190 210 230 g_depth_i, lb/ft 250 270 290 310 330 350 2000 Gasdensity_ID7.18inch Depth, ft 4000 Gasdensity_ID6.58inch Gasdensity_ID3.58 6000 8000 10000 Bottom Hole Pressure, MMSCFD Hình 10 th m i quan h gi a tính ch khí condensate m ng kính ng khai thác c a gi ng 7198 6998 6798 6598 FWHP3000psia_CGR 200_Flowrate30 6398 6198 5998 5798 5598 3.48 4.48 5.48 6.48 7.48 8.48 9.48 10.48 Tubing size, inch Hình 11 86 th m i quan h gi a áp su condensate m ng kính ng khai thác c a gi ng khí Critical Flow Rate, MMSCFD 10 15 20 25 30 35 20 40 Critical Flow Rate_ID3.58inch Depth, ft 60 Flow Rate_3.58inch Critical Flow Rate_ID5.98inch 80 Flow Rate_ID5.98inch 100 Critical Flow Rate_ID7.18inch 120 Flow Rate_ID7.18inch 140 160 180 200 Hình 12 th cho th ng t i h n ch gi ng kính xu ng giá tr t Sau l a ch n giá tr kho ng 31.5 n 3.58 inch 32 MMSCFD gi m ng kính phù h p cho ng khai thác c a gi ng khí condensate m Kim ng 5.98 n 6.58 inch, ng t i h n ng kính ng khai thác khí condensate gi ng c a m m ti p t c làm gi h n c a gi ng khí condensate m gi i quy t v im tránh t o ki u dòng ch y nút gi t pha l ng condensate xu theo m so v i lúc n áp su giá tr ng t i có th n i ng (Hình 3.12), thơng s khai thác ti p u gi ng (FWHP) t s CGR khai thác Các c ti i tính tốn mơ hình gi ng Hasan Kabir h t h p mơ hình Turner Droplet nh m kh o sát m i quan h gi a ng t i h n v i FWHP CGR c a gi ng khí condensate t i m Các k t qu mô ph c th hi n qua Hình 3.14 cho th khí condensate m khai thác, áp su c t hàm s theo bi n s bao g ng kính ng u gi ng (FWHP) t s CGR khai thác T i m t giá tr ng kính áp su 87 ng t i h n c a gi ng u gi ng, n u t s c gi m ng t i h n s gi m Hình 3.14 cho th y n u t s CGR ng t i h n th lên s d c gi m xu ng i CGR 200 stb/MMSCF B i n t tr ng c a pha khí t n ph i có m condensate gi ng l n m i có th ng h p m t c t pha l ng condensate lên b m t; ng kính t s CGR khai thác, áp su gi ng gi m s làm gi áp su ng khí ng t i h n c a khí condensate m u i vì, n u u gi ng gi m t n hao áp su t dòng ch y gi ng th p Lúc này, cv áp su ng khí 30 MMSCFD, áp su c n giá tr th u gi ng có giá tr cao Khi áp su Density s gi m, t l khai i ng gi m, tính ch t PVT Gas ng khí t v a vào gi ng s c trì m mong mu n (Hình 3.13 cho th y m i quan h gi a t tr ng t i h n c a gi ng khí condensate m su n trên, t i áp u gi ng hi n t i 3000 psi, lúc giá tr ng t i h n không gi thác hi n t i 30 MMSCFD Vì v y, áp su m c 2000 - 2500 psi v i CGR gi m xu ng c gi m xu i m c 5.98 inch c n a v u gi ng khai c xem xét gi m xu ng t i c gi m xu ng t i h n i m c 30 MMSCFD (theo Hình 3.14); Tuy nhiên, thi t b b m t, giá tr th p nh t c a áp su u gi ng có th v i t s CGR khai thác n m kho ng t 100 ng h p, áp su u gi ng v n gi t i m c u ki n v áp su t c gi m 2500 psi 200 stb/MMSCF Trong ng t i h n gi m xu ng i m c 30 MMSCFD, t s CGR ph i gi m t 200 stb/MMSCFD (là giá tr hi n t i c a gi ng t i m ng 100 stb/MMSCF Tóm l i, dòng ch ng ng khai thác gi ng khí condensate t i m có ki u dịng ch y nút lên b m t mà b t ng ng V lâu dài, m u d n gi m chênh áp gi c a khí t v a vào gi ng, gi có th 88 slug Vì v y, gi t l ng condensate không th a hi c ng l n condensate s tích t ng v a, c n tr dòng ch y ng khai thác khí condensate t i m ng này, d a k t qu tính tốn l p lu n ph n trên, thông s khai thác gi ng có th c l a ch n l i cho phù h p v khai thác hi n t i c a gi ng khí condensate m gi ng, m n th c chèn vào gi ng nh m làm gi 7.18 inch xu iv i l n nên su t nhi u) Áp su u gi ng có th c ch n 6.68 inch; dịng ch y khơng b t n hao áp c gi m xu ng 2500 psi CGR gi m xu ng kho ng 100 stb/MMSCFD Vi c làm gi m CGR khai thác có th b ng cách p qu ng v i thơng s Hình 3.15 cho th v ng kính ng kính ng khai thác t ng kính phù h p kho nhiên, u ki n i v i gi ng khí condensate K t c ch ng t i h c ti n hành c bi u di n m rõ r t (15 MMSCFD) th ng khai thác khí condensate c a gi ng t i m Critical Flow Rate, MMSCFD 80 70 60 FWHP2500psia_High Density 50 FWHP2500psia_Moderate Density 40 FWHP2500psia_Low Density 30 20 10 10 11 12 Tubing size, inch Hình 13 89 th cho th ng t i h n c a gi ng khí condensate hàm s theo t tr ng c a khí condensate m Critical Flow Rate, MMSCFD 100 90 80 70 60 FWHP3000psia_CGR100 FWHP3000psia_CGR200 50 FWHP2500psia_CGR100 40 FWHP2500psia_CGR200 FWHP2000psia_CGR200 30 FWHP2000psia_CGR100 20 10 10 11 12 Tubing size, inch Hình 14 th cho th thông s ng t i h n c a gi ng khí condensate t i m ng kính ng, áp su u gi ng t s CGR khai thác theo Critical Flow Rate, MMSCFD 0 10 15 20 25 30 35 - 20 40 Depth, ft 60 80 Qgas_WHP2500_CGR100_ID6.58 Qcrit_WHP2500_CGR100_ID6.58 100 120 140 160 180 200 Hình 15 90 th cho th ng t i h n c a gi ng khí condensate t i m sau ch n l i thông s khai thác thơng s gi ng ng khí hi n t i ng Vertical Lift Performance (VLP) c a gi ng khí condensate m ch n l i thơng s khai thác gi ng phù h ng di chuy n xu u Hình 3.16 cho th ng khai thác c a gi t 30 MMSCFD lên g n 50 MMSCFD sau i c nâng cao ng VLP c a gi i BOTTOM HOLE PRESSURE, PSI 7000 6500 6000 5500 VLP_WHP3000_CGR200_ID7.18 VLP_WHP2500_CGR100_ID6.58 5000 1st year IPR 4500 4000 3500 10 20 30 40 50 60 70 FLOW RATE, MMSCFD Hình 16 d ng hi n t i c a gi c nâng cao thác thông s gi ng phù h ng t i h ng VLP sau ch n l i thông s khai u t thông s khai thác gi ng phù h i ng v ng cong IPR c a v a khí condensate m D cd mc ng IPR c gi ng khí condensate m gi ng t i h ng VLP c a gi t c xá Hình 3.18 cho th y t ng t i h n v n th 91 ng v i áp su t v i ng nh (Hình 3.17) T mơ hình so sánh v (k t ng c a gi ng t i thông s gi ng khai ng c a gi ng khí condensate K t qu ng áp su ng, v i s ng khai thác c a gi ng m Critical Flow Rate, MMSCFD 10 15 20 25 30 35 40 45 50 20 1st year Qgas_WHP2500_CGR100_ID6.58 40 1st year Qcrit_WHP2500_CGR100_ID6.58 Depth, ft 60 2nd year Qgas_WHP2500_CGR100_ID6.58 2nd year Qcrit_WHP2500_CGR100_ID6.58 80 3rd year Qgas_WHP2500_CGR100_ID6.58 100 3rd year Qcrit_WHP2500_CGR100_ID6.58 120 7rd year Qgas_WHP2500_CGR100_ID6.58 7th year Qgas_WHP2500_CGR100_ID6.58 140 160 180 200 Hình 17 ng t i h n t v n th ng c a gi ng khí condensate m B ng 3 K t qu 92 ng, áp su ng s ng khai thác t K t lu n ki n ngh K t lu n: Ph n xây d ng mơ hình ng x pha b ng thái EOS mơ hình Black Oil hi u ch nh (MBO): Lu ng d lý thuy xây d ng mơ hình ng x pha cho m khí ng thái EOS mơ hình MBO theo m t quy trình c th , rõ ràng K t qu mô ph ng ng x pha khí condensate m Kim hai mơ hình sai s t c so sánh v i k t qu thí nghi m CVD K t qu cho th y ng thái EOS th hi u ch nh l i nh c mơ hình tin c y mô ph condensate m , h s Tc, Pc, h ng s l ch tâm kh condensate m n ch t c a khí c hi u ch nh giá tr t i h n ng phân t c a thành ph n n ng C12+ có khí s A, B, h p hi u ch nh l i h s c ch a cho ng a k t qu t t nh t (sai s t 10 %) so v h p cịn l i K t qu mơ ph ng tính ch ng ng thái EOS c hi u ch nh phù h p v i k t qu thí nghi m Vì v y, k t qu mơ ph ng tin c y cao u vào cho mô hình dịng ch y gi ng t i h n Ph n xây d ng mơ hình dịng ch y gi ng t i h n có áp d ng k t qu mô ph ng ng x pha c a khí condensate m trì nâng cao kh Lu n ng d a gi ng: lý thuy t xây d ng mơ hình dịng ch y gi ng cho m c Hasan Kabir, Petalas Aziz theo m t quy trình c th , rõ ràng K t qu t hai mơ hình so sánh v i k t qu áp su t th c t t MDT K t qu cho th có sai s th 93 c Hasan Kabir cho k t qu c ch ti n hành hi u ch nh l i T mơ hình tin c y cao condensate m mơ t ó, h s dịng ch y gi ng khí c hi u ch nh bao g m h s ma sát ki u dòng ch y nút t ng, h s liquid hold-up ki u dòng ch y nút t ng h p h s ma sát ki u dòng ch y t t t nh t (sai s t %) so v i c hi u ch nh cho k t qu ng h p cịn l i K t qu t mơ hình dòng ch y gi ng c hi u ch nh sát v i th c t Vì v y, mơ hình có th cs d tính tốn ti ph c v vi c trì nâng cao kh a gi ng t i m Kim ng t i h khí condensate m ng t i h n ng khai thác hi n t i c a gi ng cho th y dòng ch y gi ng không th v n chuy n gi t pha l ng condensate lên b m t b i dịng khí condensate có ki u dịng ch y d ng nút Lu cs khai thác, áp su ng c a thông s khai thác (CGR u gi ng, áp su ng), thông s gi ng t i h n T thích h p làm gi thông s n t o nút pha l ng dịng ch y khí condensate c a gi ng T ng t i h gi a u d ng h m rõ r t th n ng kính ng khai thác u gi ng b ng 2500 psi CGR có giá tr 100 stb/MMSCF dịng ch y gi ng hi n t m t c l a ch n v i giá tr ng t i h n nh b ng 6.68 inch, áp su ng kính ng ng khí gi ng hi n t i Do n chuy c t t c gi t pha l ng lên b ng gradient áp su t gi ng gi gi ng v a Vì v y, chênh áp ng khai thác c a gi ng t i m c trì nâng cao Ki n ngh : Trong trình khai thác th c t , mơ hình d ng ng t i h n c th c hi n thơng qua vi ts 94 c dịng ch y gi ng c ki m tra v c áp tin c y c ng khai thác c a gi ng khí condensate m c trì ho c nâng cao báo hay không sau l a ch n thông s khai thác thông s gi ng phù h p; Ngoài ra, gi ng c c ti o sát áp su vi c ki d mà ch có m m nh m gi ng c n ng c a nhi c ti o tin c y c a mơ hình T i v i gi ng khác m c áp Hi n t i, mơ hình gi ng có xem xét n dịng ch y; Tuy nhiên, nhi ch c tính tốn m t cách sâu Vì v y, mơ hình c qua vi c xem xét chi ti t ng c a nhi t gi ng khí condensate m ng c a dịng ch y cao y u t v nhi nh n t n hao áp su t c a dòng ch y ch khai thác c ift n t n hao áp su t dòng ch y u r t quan tr ng v l 95 d li u ph c v xác c a mơ hình gi ng so v i th c t Hi n t i, d li u áp su t sát t i nhi nh k nh m thu th p c nghiên c u chi ti t ng áp su ng h p n u c a dịng ch Ngồi ra, vi c i t s CGR thơng qua vi c t cho gi ng khí condensate TÀI LI U THAM KH O [1] Tarek Ahmed (1989) Hydrocacbon Phase Behavior Gulf Publishing Company, Houston, Texas [2] Whitson, Curtis H, Torp, Stein B (1983) Evaluating Constant Volume Depletion Data Inst of Technology SPE10067 [3] Curtis H Whitson, Michael R Brulé Phase Behavior Monograph (2000) U Trondheim, NTH Monograph Volume 20 SPE Henry L Doherty Series [4] Michael J Economides, A Daniel, Hill, Christine Ehlig Economides Petroleum Production Systems New Jersey 07458 [5] James P Brill, Hemanta Mukherjee (1999) Multiphase Flow in Wells Richardson, Texas [6] A S Kaya, C Sarica, J P Brill (2001) Mechanistic Modeling of Two-Phase Flow in Deviated Wells U of Tulsa SPE72998-PA [7] Nicholas Petalas, Khalid Aziz (2000) Development And Testing of A New Mechanistic Model For Multiphase Flow in Pipes Stanford University, California SPE00-06-04 [8] Hamza Al-Jamaan, Dr Zillur Rahim, Bandar H Al-Malki and Adnan A AlKanaan (2013) An Iterative Solution to Compute Critical Velocity and Rate Required to Unload Condensate-Rich Saudi Arabian Gas Fields and Maintain Field Potential and Optimal Production Saudi Aramco Journal of Technology [9] Vien, N M (2010) -condensat Tr Tp.HCM Tr HCM 96 LÝ L CH TRÍCH NGANG tên : Nguy n Ngày tháng n m sinh ch liên l c : 13/05/1988 N i sinh: TP H Chí Minh : Chi nhánh T ng cơng ty Th m dị Khai thác D u khí i Tp H Chí Minh, l u 21, tịa nhà Petroland Tower, 12 Tân Trào, Ph ng Tân Phú, Qu n 7, TP HCM T O QUÁ TRÌNH 2006-2011: Khoa k thu t ch t & d u khí, tr ng h c Bách Khoa TP H Chí Minh 9/2012-12/2014: Th s khoa k thu t ch t & d khí, tr ng i h c Bách Khoa TP H Chí Minh Q TRÌNH CƠNG TÁC 11/2011 97 Ban Cơ dò 98 ... mơ hình , thác cho khai trì nâng cao condensate T , condensate , qua mơ hình khí condensate C tốn condensate T qua , tính Tình hình nghiên c u Trong q trình khai t pha condensate ng mơ hình khai. .. , mơ hình condensate , CVD nh , mơ hình mơ M d tính tốn Vàng Nguy n Hùng, Xây d ng mơ hình tích h p h th ng khai thác m G u B , mô hình khai thác : mơ hình condensate qua tính tốn khai thác. .. trình tính tốn cân b ng pha c mơ t Hình 1.3 a tích lbmole khí 2b 2c: Tính lbmole pha khí 3a: Tính lbmole 3b: Tính lbmole pha khí 4: Tính lbmole tro 2d: Tính thành theo pha khí, yi i 6: i Hình 12 tính