Đồ án vỉa nhóm 2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ BỘ MƠN KHOAN VÀ KHAI THÁC DẦU KHÍ o0o ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỶ THUẬT VỈA PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ NHƯ: SEPERATOR PRESSURE, PIPELINE, TUBING SIZE, RESERVOIR PRESSURE LÊN HỆ SỐ THU HỒI EUR BẰNG PHẦN MỀM IPM Nhóm sinh viên thực hiện: Võ Văn Hồng Ngun Trần Xn Thiện Phạm Cơng Hiệp GVHD: Đồn Quốc Trực TP Hồ Chí Minh, Tháng 12/2017 LỜI CẢM ƠN LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình làm đồ án mơn học dài thời gian thách thức sinh viên Đồ án môn học chúng em khơng thể hồn thành khơng có dìu dắt ân cần chu đáo thầy hướng dẫn Nhân đây, chúng em xin tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy Đoàn Quốc Trực, dù thầy bận bịu với công việc dành khoảng thời gian quý báu để hướng dẫn sinh viên đầy tâm huyết Trong trình làm đồ án, chúng em khơng tránh khỏi thiếu sót, mong thầy bạn bè đóng góp ý kiến giúp nhóm chúng em có kiến thức chuẩn xác Nhóm em xin chân thành cảm ơn Nhóm sinh viên thực Võ Văn Hồng Ngun Trần Xn Thiện Phạm Cơng Hiệp i TĨM TẮT ĐỒ ÁN TĨM TẮT ĐỒ ÁN Chương Trình bày khái niệm chức phần mềm IPM Chương Cách xây dựng tính tốn mơ hình giếng phần mềm IPM Chương Phân tích ảnh hưởng thơng số (Psep, Pipeline, Tubing size, Pr) lên EUR thông qua Tornado Chart Kết luận Trình bày ngắn gọn kết nghiên cứu đồ án ii MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ĐỒ ÁN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH v Chương Cơ sở lý thuyết phần mềm IPM 1.1 Giới thiệu phần mềm PROSPER 1.1.1 Phân tích hệ thống khai thác 1.1.2 Các loại giếng 1.1.3 Phân tích thiết kế hệ thống khai thác thứ cấp 1.2 Giới thiệu phần mềm GAP 1.3 Giới thiệu phần mềm MBAL Chương Cách xây dựng tính tốn mơ hình giếng khí với phần mềm IPM 2.1 Xây dựng mơ hình giếng khí thông qua GAP 2.2 Tính tốn vẽ IPR OPR phần mềm Prosper 14 2.2.1 Thông số đầu vào 14 2.2.2 Sử dụng phần mềm PROSPER 14 2.3 Thiết lập tốn mơ hình MBAL 24 2.3.1 Mơ hình Material Balance 24 2.3.2 Quy trình nhập số liệu 24 Chương Phân tích ảnh hưởng thông số (Psep, Pipeline, Tubing size, Pr) lên EUR thông qua Tornado Chart 27 3.1 Giới thiệu Tornado chart 27 iii MỤC LỤC 3.2 Đánh giá phân tích ảnh hưởng thơng số (Psep, Pipeline, Tubing size, Pr) lên EUR thông qua Tornado chart 28 3.2.1 Đánh giá ảnh hưởng thông số (Psep, Pipeline, Tubing size, Pr) lên EUR 28 3.2.2 Phân tích phương pháp Tonardo chart 35 KẾT LUẬN 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 iv DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Các chức Prosper [1] Hình 1.2 Các tính GAP [1] Hình 1.3 mơ hình MBAL [1] Hình 2.1 Mơ tả hình làm việc [2] Hình 2.2 Lựa chọn mơ hình tính tốn [2] Hình 2.3 Mơ hình giếng [2] 10 Hình 2.4 Giao diện PROSPER 15 Hình 2.5 Lựa chọn mơ hình chất lưu 15 Hình 2.6 Nhập liệu 16 Hình 2.7 Lựa chọn mơ hình tính toán IPR 17 Hình 2.8 Nhập thơng số C n 17 Hình 2.9 Biểu đồ IPR 18 Hình 2.10 Dữ liệu thiết bị cần nhập 18 Hình 2.11 Thơng số Deviation Survey 19 Hình 2.12 Thông số Downhole equipment 19 Hình 2.13 Thơng số Geothermal Gradient 20 Hình 2.14 Nhập thơng số liệu VLP 21 Hình 2.15 Lựa chọn đường kính tubing 22 Hình 2.16 Lựa chọn first node last node 22 Hình 2.17 Bảng tính tốn VLP 23 Hình 2.18 Biểu đồ hệ thống IPR VLP 23 v Chương Cở sở lý thuyết phần mềm IPM Chương Cơ sở lý thuyết phần mềm IPM 1.1 Giới thiệu phần mềm PROSPER PROSPER chương trình hiệu quả, thiết kế tối ưu hóa để mơ hình hóa hầu hết loại cấu hình giếng ngành dầu khí giới Prosper hỗ trợ kỹ sư khai thác kỹ sư vỉa để dự đoán hệ thống thủy lực nhiệt độ ống đường ống với độ xác tốc độ [1] Các tính tính tốn độ nhạy PROSPER cho phép mẫu thiết kế tối ưu hóa đánh giá ảnh hưởng thay đổi thông số hệ thống tương lai PROSPER thiết kế để xây dựng mơ hình giếng đáng tin cậy quán, với khả giải khía cạnh việc mơ hình hóa lỗ khoan PVT (ứng xử chất lưu), hiệu chỉnh VLP (cho việc tính tốn tổn thất áp suất flowline tubing) IPR (reservior inflow) Bởi mơ hình hóa thành phần hệ thống giếng khai thác, người sử dụng điều chỉnh mơ hình hệ thống phụ việc performance matching Khi mơ hình hệ thống giếng điều chỉnh theo liệu thực trường, PROSPER sử dụng cách chắn để mơ hình hóa giếng trường hợp khác để dự đoán trước áp suất vỉa dựa dự liệu khai thác bề mặt [1] Với đảm bảo lưu lượng chi tiết cảu PROSPER nghiên cứu giếng mức đường ống bề mặt PROSPER cung cấp tính đối sánh (matching) để điều chỉnh PVT, hiệu chỉnh dòng đa pha (multiphase flow correlations) IPR để phù hợp với liệu tính tốn thực tế, cho mơ hình qn xây dựng trước sử dụng việc dự báo (độ nhạy thiết kế khai thác thứ cấp) Chương Cở sở lý thuyết phần mềm IPM Hình 1.1 Các chức Prosper [1] 1.1.1 Phân tích hệ thống khai thác - Inflow performance models (IPR)s - Horizontal well with pressure drop in well - Multi-layer with pressure drop in well - Hydraulic fracture - Time dependant IPR - Multi-laterals - Dual porosity - Outflow - Pipe stability calculations - Proprietary well pressure drops model – - PVT - Oil, Gas, Condensate - Black Oil or Fully Compositional - Tubing and pipeline quality check - Sensitivity analysis Chương Cở sở lý thuyết phần mềm IPM 1.1.2 Các loại giếng - Gas, oil, water, condensate, steam, injection wells - Naturally flowing - Artificially lifted - Multi-layer - Multi-lateral - Angled and horizontal 1.1.3 Phân tích thiết kế hệ thống khai thác thứ cấp - Electric Submersible Pump – ESP - Gas Lift - Hydraulic Pumps – HSP - Progressive Cavity Pumps – PCP - Jet Pumps - Beam Pumps – Rod - Design new artificial lift systems - Verify the efficiency of existing system 1.2 Giới thiệu phần mềm GAP GAP cơng cụ tối ưu hóa nhiều pha dầu khí nhằm mơ hình hóa mạng lưới thu gom bề mặt hệ thống khai thác mỏ Khi kết hợp với mơ hình giếng PROSPER mơ hình vỉa MBAL, đạt tối ưu dự báo khai thác cách đầy đủ GAP mơ hình hóa hệ thống sản xuất có chứa dầu, khí condensate, ngồi cịn có hệ thống bơm ép khí nước [1] GAP công cụ mạnh việc tối ưu hóa phi tuyến tính phân bổ khí cho giếng Gas lift thiết lập choke đầu giếng cho giếng khoan tự nhiên nhằm tối ưu hóa doanh thu khai thác dầu khí ràng buộc định cấp bậc hệ thống [1] Tối ưu hóa mạng lưới khai thác dòng chảy tự nhiên nâng nhân tạo: Chương Cở sở lý thuyết phần mềm IPM - Mơ hình hệ thống thu gom bề mặt với ràng buộc - Looped networks (các mạng vịng lặp) - Hệ thống thu gom khí condensate - Hệ thống thu gom dầu nước - Các mạng lưới bơm ép - Mơ hình hóa máy nén - Mơ hình hóa máy bơm Tối ưu hóa hệ thống thu gom khắc phục ràng buộc sau đây: - Thuật tốn tối ưu hóa tồn cầu nhanh mạnh cách sử dụng chương trình phi tuyến tính (Non-Linear Progamming) cơng nhận tốt ngành - Các choke đầu giếng thiết lập, máy nén khí máy bơm tối ưu hóa, khí cho giếng gas lift tối đa hóa khai thác - Nhiều dịng chảy (multiple flowlines) - Nhiều bình tách (multiple seperators) - Khơng giới hạn số lương điểm nút giếng, vỉa - Các nghiên cứu tối ưu hóa mỏ với hệ thống hỗn hợp (ESP, GL, dòng chảy tự nhiên (natural flowing), bơm guồng quay (Progressing cavity pump), bơm phản lực bơm gật gù) - Tối ưu hóa dự báo khai thác Chương Cách xây dựng tính tốn… - Nhập thơng số độ thấm vỉa: 26 Chương Phân tích ảnh hưởng thơng số Chương Phân tích ảnh hưởng thông số (Psep, Pipeline, Tubing size, Pr) lên EUR thông qua Tornado Chart 3.1 Giới thiệu Tornado chart Tornado Diagram công cụ phổ biến sử dụng để mô tả độ nhạy cảm kết từ thay đổi biến chọn Nó cho thấy hiệu kết đầu biến biến đầu vào thời điểm, giữ tất biến đầu vào khác giá trị ban đầu [4] Thông thường ta chọn giá trị ‘low’ giá trị ‘high’ cho biến đầu vào Kết sau hiển thị dạng loại biểu đồ đặc biệt bar graph, với cho biến đầu vào thể thay đổi từ giá trị danh nghĩa [4] Đó tiêu chuấn thực hành để vẽ biểu đồ ngang, xếp cho rộng đặt đầu Khi vẽ theo kiểu này, sơ đồ đưa xuất lốc xốy(tornado), tên Tornado [4] Hình bên thể loại tornado chart thông thường Để tạo biểu đồ phân tích tornado, ta cần phải thực bước: Chọn kết biến đầu để thực phân tích Chọn biến đầu vào ảnh hưởng đến biến đầu Xác định giá trị ‘low’ ‘high’ biến đầu để thay đổi 27 Chương Phân tích ảnh hưởng thơng số Các lựa chọn cho việc lựa chọn giá trị low high, bao gồm: - Chọn mức tuyệt đối thấp cao cho đầu vào Điều thường có ý nghĩa đầu vào đồng với giá trị danh nghĩa giống hệt - Chọn giá trị tuyệt đối thấp cao riêng biệt cho biến đầu vào - Thay đổi tất đầu vào lượng tương đối, ví dụ low=90%của giá trị danh nghĩa, high=110% giá trị danh nghĩa 3.2 Đánh giá phân tích ảnh hưởng thông số (Psep, Pipeline, Tubing size, Pr) lên EUR thông qua Tornado chart 3.2.1 Đánh giá ảnh hưởng thông số (Psep, Pipeline, Tubing size, Pr) lên EUR Sau xây dựng, tính tốn chạy mơ hình IPM: Prosper, MBAL, GAP liên kết ba phần mềm IPM thành cấu trúc giếng khai thác khí Mục đích việc chạy mơ hình IPM để đánh giá ảnh hưởng thông số đầu vào như: separator pressure, pipeline length, tubing size, reservior pressure… lên hiệu suất khai thác khí EUR thơng qua phương pháp phân tích Tonardo Diagram hay cịn gọi Tonardo chart Trong đồ án ta phân tích bốn thơng số coi ảnh hưởng đáng kể tới EUR Đó là: separator pressure, pipeline length, tubing size, reservior pressure Để phân tích ta cần có bảng liệu gọi liệu gốc (Base case) Mỗi lần đánh giá ảnh hưởng thông số nào, thơng số cịn lại phải giữ lại giá trị base case Thông số base case: GIIP 6000 MMScf Separator pressure 500 psi Pipeline length 1000 m Tubing size 2.875 in Reservior pressure 4000 psi 28 Chương Phân tích ảnh hưởng thơng số Các giá trị cần đánh giá ảnh hưởng bảng dưới: Low High Đơn vị Separator pressure 300 700 psi Pipeline length 100 10000 m Tubing size 2.375 3.5 in Reservior pressure 3000 5000 psi a Đánh giá ảnh hưởng separator pressure lên EUR Để đánh giá ảnh hưởng Psep lên EUR ta cần thao tác sau: Bước 1: Vào phần mềm GAP sau liên kết với phần mềm PROSPER MBAL, chọn Run prediction hiển thị bảng 29 Chương Phân tích ảnh hưởng thơng số Bước 2: Chọn next next Và hiển thị cho ta phần Separator pressure để thay đổi giá trị hình Bước 3: Thay đổi giá trị Psep= 300 psi Bước 4: Nhấn nút next calculate 30 Chương Phân tích ảnh hưởng thơng số Bước 5: Sau click lên biểu tượng Seperator, nhấn vào Result, tìm cột Cummulative Gas Seperator để lấy giá trị dòng cuối Lần lượt thao tác với Psep= 700psi b Đánh giá ảnh hưởng pipeline length lên EUR Để đánh giá ảnh hưởng pipeline length ta thao tác bước sau: Bước 1: Click vào Pipeline icon (nối well separator) nằm GAP lựa chọn input 31 Chương Phân tích ảnh hưởng thơng số Bước 2: Sau thay đổi giá trị length= 100m Bước 3: Click vào Run prediction thao tác separator Bước4: Sau click lên biểu tượng Seperator, nhấn vào Result, tìm cột Cummulative Gas Seperator để lấy giá trị dòng cuối Lần lượt thao tác với length= 10000m c Đánh giá ảnh hưởng tubing size lên EUR Để đánh giá ảnh hưởng tubing size ta thao tác bước sau: Bước 1: Click vào well icon GAP, click vào summary run PROSPER 32 Chương Phân tích ảnh hưởng thông số Bước 2: Click vào downhole equipment thay đổi giả trị tubing size= 2.375in Bước 3: Save lại vào GAP, run prediction, nhấn nút next calculate Bước 4: Sau click vào separator icon, nhấn vào Result, tìm cột Cumulative Gas Separator để lấy giá trị cuối Lần lượt thao tác với tubing size= 3.5 in 33 Chương Phân tích ảnh hưởng thông số d Đánh giá ảnh hưởng reservior pressure lên EUR Để đánh giá ảnh hưởng cảu Reservior pressure ta thao tác sau: Bước 1: Click vào Reservior icon GAP, chọn Summary Run MBAL ta Bước 2: Thay đổi giá trị Reservior pressure= 3000psi Bước 3: Save lại thao tác với GAP Click Run Prediction, nhấn Next, Calculate Bước 4: Sau click vào separator icon, nhấn vào Result, tìm cột Cumulative Gas Separator để lấy giá trị cuối 34 Chương Phân tích ảnh hưởng thơng số Lần lượt thao tác với Reservior pressure= 5000psi 3.2.2 Phân tích phương pháp Tonardo chart Với tất đánh giá ảnh hưởng thông số lên EUR ta có bảng giá trị lưu lượng khai thác sau: Với thay đổi Psep (psi) Với thay đổi Pipeline (ft) Với thây đổi OD (in) Với thay đổi Pr (psi) 300 5159.9491 MMscf 500 4876.4659 MMscf 700 4519.6962 MMscf 100 4909.7255 MMscf 1000 4876.4659 MMscf 10000 4855.3919 MMscf 2.375 4876.4659 MMscf 2.875 4876.4659 MMscf 3.5 4876.4659 MMscf 3000 4529.4027 MMscf 4000 4876.4659 MMscf 5000 5051.2582 MMscf 35 Chương Phân tích ảnh hưởng thông số So sánh với GIIP= 6000 MMscf ban đầu với cơng thức EUR=Cumulative gas/ GIIP*100 Ta có: EUR 85.99915 % 81.27443 % 75.32827 % 81.82876 % 81.27443 % 80.9232 % 81.27443 % 81.27443 % 81.27443 % 75.49005 % 81.27443 % 84.18764 % Với giá trị low high ta tính EUR tương ứng với giá trị lập bảng sau: Low High Separator pressure 0.859992 0.753283 Pipeline length 0.818288 0.809232 Tubing size 0.812744 0.812744 Reservior pressure 0.7549 0.841876 36 Chương Phân tích ảnh hưởng thơng số 3.2.2.1 Phân tích biểu đồ Tonardo chart 0.75 Separator pressure 0.77 0.79 0.81 75.328270% Pipeline length 0.83 0.85 85.99915% 80.923198% 81.82876% Low High Tubing size Reservior pressure 81.274432% 75.49005% 81.27443% 84.187637% Với Based EUR= 81% ta thấy thay đổi thơng số dựa vào việc phân tích 3.2.2.2 Phân tích kết Dựa vào đồ thị phân tích ta thấy với việc thay đổi giá trị bốn thông số Psep, Lpipe, ID Pr có ảnh hưởng khác biệt rõ rệt thơng số lên hệ số thu hồi hiệu dụng EUR cụ thể sau: Với việc thay đổi Pipeline length tubing size hệ số EUR khơng ảnh hưởng nhiều so với based result 81%, Chúng chênh lệch khoảng 0.9- 1% so với Based Result Với việc thay đổi Reservior pressure hệ số EUR ảnh hưởng lớn cụ thể: - Ta lấy giá trị Pr= 3000psi so với Pr= 4000psi ban đầu hệ số EUR giảm xuống khoảng 81- 75.49= 5.51% - Nếu lấy giá trị Pr= 5000psi hệ số EUR tăng lên đáng kể, làm cho việc khái thác hiệu nhiều 84.187- 81= 3.187% Còn với việc thay đổi Separaotr pressure hệ số EUR ảnh hưởng lớn cụ thể: 37 Chương Phân tích ảnh hưởng thông số - Nếu giá trị Psep= 700psi so với Psep= 500psi ban đầu hệ số EUR giảm mạnh xuống khoảng 81- 75.3= 5.7% - Nếu giá trị Psep= 300psi hệ số EUR tăng lớn khoảng 85,9999-81= 4.999% Vì vậy, với so sánh cho ta thấy muốn thay đổi hay gọi tưởng hệ số thu hồi khai thác ta nên tập trung vào thay đổi Pr Psep chúng ảnh hướng nhiều so với hai thơng số cịn lại Lpipe tubing size Và ảnh hưởng hiệu không hiệu Psep, trình khai thác ta cần xem xét tới áp suất Psep cách cẩn trọng 38 KẾT LUẬN KẾT LUẬN Qua thời gian tìm hiểu, đồ án đưa nhìn tổng quan cách sử dụng phần mềm IPM đặc biệt là cách xây dựng tính tốn mơ hình giếng khí dựa vào phần mềm IPM Hơn nữa, đồ án phân tích ảnh hưởng thông số như: separator pressuse, pipeline, tubing size, reservoir pressure lên hệ số thu hồi EUR việc phân tích tornado chart 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] P P Expert, IPM Suite Product Information, 2015 [2] P Expert, IPM Tutorials 4.0, 2004 [3] MBAL help, 2010 [4] Basic tonardo diagram analysis 40