Tom tat luan an tieng viet dang ngoc quy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ******************** Đặng Ngọc Quý ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐỊA CHẤT VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ THU HỒI ĐỐI VỚI THÂN DẦU TRONG ĐÁ MÓNG NỨT NẺ MỎ SƯ TỬ ĐEN VÀ SƯ TỬ VÀNG Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 62.52.05.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội – 2014 Cơng trình hồn thành tại: Bộ mơn Địa chất dầu - Khoa Dầu khí Trường Đại học Mỏ - Địa chất NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Phan Từ Cơ: Trường Đại học Mỏ - Địa Chất PGS-TS Hồng Văn Q: Hội Dầu khí Việt Nam Nội Phản biện 1: TS Cù Minh Hoàng - Cơng ty Thăm dị Khai thác Dầu khí Nước ngồi Phản biện 2: TS Cù Xuân Bảo - Công ty Liên doanh Điều hành Hoàng Long – Hoàn Vũ Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Văn Phơn - Hội Dầu khí Việt Nam Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường Trường Đại học Mỏ - Địa chất vào hồi … … ngày … tháng… năm 2014 Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Quốc gia-Hà Nội Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chấtchất MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của luận án Cho đến nay, dầu khai thác mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng chủ yếu từ móng nứt nẻ trước Kainozoi giếng khai thác với chiều dài góc nghiêng lớn, động thái khai thác trữ lượng thu hồi của giếng khác Đặc biệt tỷ số khí dầu hay độ ngập nước của giếng khai thác tăng mạnh thời gian ngắn làm cho lưu lượng khai thác giảm nhanh đáng kể, dẫn đến sản lượng khai thác thực tế thấp nhiều so với dự báo sơ đồ công nghệ Nhiều ý kiến cho rằng, do: (i) ảnh hưởng của việc khai thác với lưu lượng cao, (ii) mạng lưới giếng khai thác bơm ép, (iii) lưu lượng bơm ép chưa hợp lý, (iv) đặc điểm yếu tố địa chất của mỏ ảnh hưởng tới hệ số thu hồi dầu Ba lý đầu chủ quan, riêng lý cuối cần phải nghiên cứu cách kỹ lưỡng nhằm đưa giải pháp khai thác hợp lý hiệu Vì vậy, việc nghiên cứu xác định những yếu tố địa chất ảnh hưởng tới hệ số thu hồi dầu, đồng thời nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao hệ số thu hồi thân dầu đá móng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng nhiệm vụ cần thiết cấp thiết Tổng quan kết nghiên cứu có vùng nghiên cứu Đã có 10 giếng khoan thăm dò thẩm lượng, 30 giếng phát triển khai thác vào khối móng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng Tài liệu cơng trình nghiên cứu địa chất, địa chấn, địa vật lý giếng khoan, sơ đồ công nghệ, tài liệu khai thác, mơ hình địa chất mơ hình mơ … khu vực nghiên cứu phong phú Tính chất vỉa động thái khai thác của khu vực có biểu khác nhau, hệ số thu hồi dầu phụ thuộc nhiều vào chất địa chất của vỉa sản phẩm Tuy nhiên chưa có cơng trình nghiên cứu quy mô tổng hợp nhằm xác định yếu tố địa chất của đá móng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng có ảnh hưởng đến khả thu hồi dầu Nhà điều hành áp dụng nhiều giải pháp nhằm gia tăng hệ số thu hồi, kết cho thấy có những giải pháp cho kết khả quan, có giải pháp chưa cho kết mong đợi Mục tiêu nhiệm vụ của luận án Mục tiêu luận án:(i) làm sáng tỏ những yếu tố địa chất ảnh hưởng tới khả thu hồi dầu; (ii) từ đề xuất giải pháp nâng cao hệ số thu hồi thân dầu móng nứt nẻ trước Kainozoi mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng Nhiệm vụ luận án: (i) xác định những yếu tố địa chất có ảnh hưởng tới thu hồi dầu móng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng; (ii) đánh giá mức độ ảnh hưởng của yếu tố địa chất tới hệ số thu hồi dầu của đối tượng nghiên cứu; (iii) đánh giá giải pháp khai thác gia tăng thu hồi cho móng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng Các phương pháp nghiên cứu - Thu thập, phân tích tởng hợp tài liệu có địa chất, địa chấn, địa vật lý giếng khoan, thủy động lực - Xây dựng mơ hình địa chất, mơ hình mơ cho đặc trưng địa chất của đá móng nứt nẻ, nhằm xác định đánh giá mức độ ảnh hưởng của yếu tố địa chất đến hệ số thu hồi dầu hiệu của giải pháp khai thác Các luận điểm bảo vệ - Luận điểm 1: Những yếu tố địa chất có ảnh hưởng đến hệ số thu hồi dầu đá móng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng bao gồm: Đặc điểm thạch học của đá móng; đặc điểm đứt gãy khe nứt; trình biến đởi thứ sinh của đá móng; nguồn nước áp sườn; mức độ lưu thơng thủy lực; tính chất PVT của dầu chứa đá móng nứt nẻ Trong đó, đặc điểm đứt gãy khe nứt, mức độ lưu thông thủy động lực, nguồn nước áp sườn tính chất PVT của dầu có ảnh hưởng mạnh mẽ đến khả thu hồi dầu can thiệp hiệu để gia tăng hệ số thu hồi dầu - Luận điểm 2: Giải pháp nâng cao hệ số thu hồi dầu việc hướng đến hạn chế ảnh hưởng xấu tăng cường ảnh hưởng có lợi của yếu tố địa chất bao gồm: tối ưu hệ thống khai thác; bơm ép nước khí; hạn chế ảnh hưởng của nước áp sườn; khoan đan dày những khối có mức độ lưu thơng thủy động lực hay có chế độ thủy động lực riêng biệt Các điểm của luận án - Các yếu tố địa chất ảnh hưởng đến hệ số thu hồi thân dầu móng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng tởng hợp, phân tích cách đầy đủ, hệ thống biện chứng Từ xác định yếu tố địa chất ảnh hưởng tới hệ số thu hồi - Đánh giá mức độ ảnh hưởng của yếu tố địa chất, từ xác định yếu tố địa chất quan trọng bao gồm: đặc điểm đứt gãy khe nứt; nguồn nước áp sườn; tính chất PVT của dầu; mức độ lưu thơng thủy động lực có ảnh hưởng mạnh đến hệ số thu hồi dầu, yếu tố can thiệp hiệu nhằm gia tăng hệ số thu hồi dầu - Các giải pháp gia tăng hệ số thu hồi thân dầu móng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng đưa sở hướng đến hạn chế ảnh hưởng xấu tăng cường ảnh hưởng tích cực của yếu tố địa chất Ý nghĩa thực tiễn ý nghĩa khoa học Ý nghĩa thực tiễn: (i) Các giải pháp khai thác Công ty Điều hành chung Cửu Long áp dụng giải pháp mà NCS đề xuất phân tích đánh giá biện luận có sở khoa học gắn liền với yếu tố địa chất móng nứt nẻ Những giải pháp đánh giá có hiệu cao tức thời bơm ép nước bơm ép khí hệ thống giếng bơm có sử dụng những giếng có độ ngập nước cao để bơm ép khí – khai thác luân phiên cần xem áp dụng; (ii) Do đối tượng móng nứt nẻ trước Kainozoi bể Cửu Long có nhiều đặc điểm địa chất tương đồng với mỏ Sư Tư Đen Sư Tử Vàng, nên giải pháp khai thác nâng cao hệ số thu hồi dầu xem xét áp dụng cho mỏ móng nứt nẻ khác Ý nghĩa khoa học: Việc nghiên cứu xác định những yếu tố địa chất mức độ ảnh hưởng của chúng đến hệ số thu hồi dầu đóng vai trị vơ quan trọng cho việc xác định lựa chọn giải pháp gia tăng hệ số thu hồi dầu Vì vậy, luận án khơng chỉ có giá trị áp dụng cho thân dầu móng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng, mà cịn áp dụng cho thân dầu móng nứt nẻ nói chung đối tượng chứa khác Cơ sở tài liệu - Các tài liệu địa chất, địa vật lý giếng khoan công bố, kết phân tích thạch học minh giải địa chấn công bố đến tháng 12 năm 2012 - Tài liệu khai thác đến hết tháng 12 năm 2012, mơ hình địa chất – mơ hình mơ khu vực mỏ Sư Tử Vàng năm 2013 - Các tài liệu nghiên cứu, tạp chí, báo cáo sản xuất chun ngành địa chất, kiến tạo dầu khí, mơ hình địa chất, mơ hình mơ … cơng bố của nhà khoa học công ty dầu khí - Nguồn tài liệu sử dụng luận án có chất lượng tốt độ tin cậy cao Bố cục khối lượng của luận án Luận án gồm 142 trang, 24 bảng, 119 hình vẽ đồ thị, cơng trình cơng bố liên quan đến luận án 32 tài liệu tham khảo (7 tiếng Việt, 25 tiếng Anh), trình bày thành chương CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT – HỆ THỐNG DẦU KHÍ – VÀ ĐỘNG THÁI KHAI THÁC KHU VỰC MỎ SƯ TỬ ĐEN VÀ SƯ TỬ VÀNG 1.1 Vị trí địa lý – địa chất mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng Mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng thuộc phía Đơng lơ 15-1 nằm phần Tây Bắc bồn trũng trầm tích Cửu Long, cách thành phố Vũng Tàu khoảng 120km phía Đơng Đơng Nam 1.2 Các thành tạo địa chất Tham gia vào cấu trúc địa chất khu vực mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng gồm móng trước Kainozoi trầm tích lớp phủ Kainozoi Móng trước Kainozoi gồm đá granit, grandodiorit đai mạch Các thành tạo trầm tích lớp phủ Kainozoi chia thành hệ tầng (Trà Cú, Trà Tân, Bạch Hổ, Côn Sơn, Đồng Nai Biển Đông) tương ứng với tập địa chấn (E, D, C, BI, BII, BIII A) 1.3 Đặc điểm kiến trúc 1.3.1 Hình thái kiến trúc móng tầng Theo đường khép kín 3100m, cấu tạo Sư Tử Đen Sư Tử Vàng phân chia thành cấu tạo bậc hai cấu tạo Sư Tử Đen, cấu tạo Sư Tử Vàng cấu tạo Sư Tử Chúa Cấu tạo Sư Tử Đen có chiều dài 15km chiều rộng 3km, cấu tạo Sư Tử Vàng có chiều dài 13km chiều rộng 2,2km Tập E phủ bất chỉnh hợp lên móng vắng mặt phần trung tâm của cấu tạo Sư Tử Đen Sư Tử Vàng Trong tập D, C BI phân bố rộng khắp khu vực nghiên cứu 1.3.2 Đặc điểm hệ thống đứt gãy Trong phạm vi vùng nghiên cứu ghi nhận 21 đứt gãy hệ đứt gãy cắt qua móng đóng vai trị quan trọng lịch sử hình thành cấu tạo gây phá hủy khống chế cấu tạo móng chia làm nhóm đứt gãy theo phương: nhóm phương vĩ tuyến, vĩ tuyến; nhóm phương Đơng Bắc – Tây Nam; nhóm phương Tây Bắc – Đơng Nam; nhóm phương kinh tuyến – kinh tuyến 1.3.3 Phân tầng cấu trúc Tham gia vào cấu trúc địa chất khu vực nghiên cứu gồm tầng kiến trúc phản ánh chế độ địa động lực khác nhau: tầng kiến trúc móng trước Kainozoi; tầng kiến trúc rift Kainozoi sớm; tầng kiến trúc lớp phủ thềm Kainozoi muộn 1.4 Lịch sử phát triển địa chất khu vực mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng Sau thành tạo móng trước Kainozoi, bồn trũng Cửu Long chịu ảnh hưởng của giai đoạn tạo rift Eoxen – Oligoxen giai đoạn sau tạo rift Mioxen – Đệ Tứ Các hoạt động kiến tạo giai đoạn ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất vỉa của khối móng trước Kainozoi 1.4.1 Giai đoạn tạo rift Đây giai đoạn phá hủy bề mặt san bằng, tạo nên địa hòa, bán địa hào địa lũy có ảnh hưởng mạnh mẽ đến việc hình thành hệ thống đứt gãy móng trầm tích phủ trực tiếp lên móng khởi đầu vào Eoxen – Oligoxen kết thúc vào cuối Oligoxen 1.4.2 Giai đoạn rìa lục địa thụ động bình ổn (giai đoạn sau tạo rift) Xảy vào thời kỳ Mioxen nay, hoạt động đứt gãy yếu gần khơng cịn, trầm tích có đặc điểm chung phân bố rộng, khơng biến vị uốn nếp gần nằm ngang 1.5 Đặc điểm hệ thống dầu khí khu vực mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng Trong khu vực nghiên cứu,trầm tích Oligoxen giàu vật chất hữu nguồn sinh dầu khí chính, tồn hai loại đá chứa chủ đạo gồm móng nứt nẻ cát kết, móng nứt nẻ trước Kainozoi đối tượng chứa dầu (đối tượng nghiên cứu của luận án) chắn tập sét thuộc trầm tích Oligoxen 1.6 Đặc điểm động thái khai thác Khu vực nghiên cứu có đặc điểm chung động thái khai thác giai đoạn đầu giếng thường khai thác với lưu lượng dầu cao ổn định, sau nước xâm nhập vào giếng khai thác lưu lượng dầu giảm đáng kể, độ ngập nước tăng nhanh Quá trình bơm ép nước chủ yếu chỉ triển khai khu vực khai thác sớm, bơm ép không liên tục, áp suất vỉa ln trì khoảng 3000psi cao áp suất bão hòa của dầu (1100psi) Khác với khu vực Tây Nam mỏ Sư Tử Đen mỏ Sư Tử Vàng, khu vực Đông Bắc mỏ Sư Tử Đen khơng chỉ có độ ngập nước tăng theo thời gian, mà tỷ số khí dầu của số giếng khai thác tăng lên áp suất vỉa giảm xuống áp suất bão hòa (4050psi) sau vài tháng đưa vào khai thác, làm giảm đáng kể lưu lượng khai thác Mặc dù có nhiều giếng khai thác với độ ngậm khí của dầu cao, nay, khu vực Đông Bắc mỏ Sư Tử Đen chưa áp dụng giải pháp bơm ép nước trì áp suất vỉa CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM CÁC YẾU TỐ ĐỊA CHẤT TRONG MÓNG NỨT NẺ TRƯỚC KAINOZOI MỎ SƯ TỬ ĐEN VÀ SƯ TỬ VÀNG 2.1 Đặc điểm thạch học của móng nứt nẻ trước Kainozoi Móng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng chia thành hai nhóm đá chính: (i) đá macma xâm nhập gồm granit granodiorit, chủ granit chia thành hai loại granit biotit granit biotit – hocblend dựa theo thành phần khoáng vật mafic; (ii) đá mạch gồm đai mạch felsic đai mạch mafic Các loại đá granodiorit đai mạch chiếm thể tích khơng lớn chưa thể xác định sự phân bố của chúng không gian (Hình 2.1) Granit biotit 5.6 3.8 Granit biotit hocblend Granodiorit 7.3 ch f elsic ch maf ic 54.2 Hình 2.1 Tỷ lệ loại đá móng nứt nẻ trước Kainozoi của khu vực mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng 29.1 2.2 Hoạt động biến đổi thứ sinh mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng Quá trình biến đởi thứ sinh của đá móng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng gồm trình phong hóa q trình thủy nhiệt 2.2.1 Q trình phong hóa Q trình phong hóa làm tăng tính chất rỡng thấm những vùng gần móng chịu tác động trực tiếp của nắng, gió sự thay đởi của khí hậu Tuy nhiên, sản phẩm của q trình phong hóa những khống vật thứ sinh sét chúng di chuyển lấp phần hay toàn 11 Sư Tử Vàng, cần nghiên cứu yếu tố địa chất ảnh hưởng tới hệ số đẩy dầu hệ số quét 3.2 Ảnh hưởng của yếu tố địa chất đến đặc tính vỉa chứa 3.2.1 Ảnh hưởng của đặc điểm thạch học Mỡi loại đá có độ rỡng biến đởi khoảng khác nhau, loại đá granit có tính chất vỉa tốt có chứa nhiều thạch anh giịn dễ bị phá hủy q trình hoạt động kiến tạo Trong khối móng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng có thành phần thạch học tương đối đồng chủ yếu granit, gặp granodiorit đai mạch Vì vậy, yếu tố địa chất có ảnh hưởng tích cực đến việc hình thành phát triển tính chất rỗng thấm của đối tượng nghiên cứu Yếu tố địa chất có ảnh hưởng tốt đến hệ số thu hồi dầu 3.2.2 Ảnh hưởng của đặc điểm đứt gãy khe nứt 3.2.2.1 Ảnh hưởng tới đặc trưng rỗng thấm Vai trò của đứt gãy khe nứt khẳng định tài liệu giếng khoan, tài liệu thử vỉa đo dịng Đặc trưng rỡng thấm của đứt gãy giảm theo chiều sâu khoảng cách tới đứt gãy tăng lên, phụ thuộc vào loại đứt gãy Vì vậy, khu vực nghiên cứu đứt gãy bắt gặp giếng NCS chia thành thành 04 loại từ tốt đến xấu dựa theo tiêu chí bảng 3.1 Bảng Tiêu chí phân loại đứt gãy theo tài liệu giếng khoan Loại Mất dung dịch đứt trình gãy khoan Loại Loại Mất toàn dung dịch Mất phần Dấu hiệu Biểu Biểu cho dòng đới nứt nẻ dầu khí theo theo kết PLT tài liệu Log trình khoan Có Có Có Có thể Có Có 12 Loại Mất dung dịch đứt trình gãy khoan Loại Không Dấu hiệu Biểu Biểu cho dòng đới nứt nẻ dầu khí theo theo kết PLT tài liệu Log trình khoan Khơng Có Khơng, Loại Khơng Khơng khơng rõ Có Khơng, khơng rõ Hệ thống đứt gãy mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng phân loại theo nguyên tắc sau: (i) những đứt gãy bắt gặp giếng phân loại theo kết giếng khoan; (ii) những đứt gãy không cắt qua giếng phân loại mức với đứt gãy gặp giếng khoan mà có dị thường địa chấn đặc điểm đứt gãy gần tương đương Kết phân loại đứt gãy mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng thể hình 3.1 Mỡi loại đứt gãy có quan hệ giữa độ rỗng với chiều sâu khoảng cách tới mặt đứt gãy của loại đứt gãy xác định bảng 3.2 13 Hình 3.1 Bản đồ phân bố đứt gãy khu vực nghiên cứu đợ sâu 3250m Bảng 3.2 Phương trình tính đợ rỗng loại đứt gãy Loại đứt gãy Quan hệ độ rỗng với chiều sâu khoảng cách tới mặt đứt gãy Loại 0,102 x (0,102-0,01032 x ln(TOB) x 10(10 -2,3 x (DTF_1/250)) Loại 0,073 x (0,073-0,00936 x ln(TOB) x 10(10 -2,3 x (DTF_2/100)) Loại 0,06 x (0,06-0,00655 x ln(TOB) x 10(10 -2,3 x (DTF_3/70)) Loại 0,0586 x (0,0586-0,00564 x ln(TOB) x 10(10 -2,3x (DTF_4/59)) Trong đó: TOB: khoảng cách từ mặt móng tới điểm bất kỳ; DTF: khoảng cách từ điểm tới mặt đứt gãy 3.2.2.2 Ảnh hưởng tới mức độ lưu thông thủy động lực và mức độ bất đồng nhất Mỏ Sư Tử Đen chia thành khối (Hình 3.2) mỏ Sư Tử Vàng chia thành khối (Hình 3.3) Mỡi khối có tính chất vỉa, 14 chế độ thủy động lực đặc trưng khai thác khác làm ảnh hưởng lớn tới hệ số thu hồi của mỏ (Mỏ bị chia cắt nhiều khối nhỏ có chế độ thủy động lực riêng biệt khả thu hồi dầu nhỏ) Khu vực có mật độ đứt gãy nhiều có nhiều đứt gãy loại loại có tính chất vỉa tốt khả cho dịng lớn, ngược lại khu vực có mật độ đứt gãy thấp có nhiều đứt gãy loại loại có tính chất vỉa khả cho dịng yếu Hình 3.2 Các.khới khu Hình 3.3 Các khối khu vực mỏ Sư Tử Đen vực mỏ Sư Tử Vàng 3.2.3 Ảnh hưởng của trình biến đổi thủy nhiệt phong hóa Q trình phong hóa q trình biến đởi thủy nhiệt tạo khoáng vật thứ sinh, chúng lấp đầy phần hay tồn phần khơng gian lỡ hởng của khe nứt hang hốc làm giảm độ rỗng thấm của đá móng Tuy nhiên, theo quan hệ của khống vật thứ sinh với khả chứa chưa thấy ảnh hưởng mạnh mẽ của q trình biến đởi đến tính chất chứa của móng 3.3 Mức đợ ảnh hưởng của yếu tố địa chất đến khả thu hời dầu Các mơ hình bảng 3.3 NCS sử dụng để nghiên cứu 15 Bảng 3.3 Mơ tả sơ bợ loại mơ hình sử dụng nghiên cứu Số lượng đứt Tên mơ hình gãy mơ Đặc điểm của mơ hình hình Mơ hình đồng đơn giản Mơ hình bất Độ rỗng thấm phân bố đồng đới đứt gãy đới nứt nẻ Độ rỗng thấm thay đổi theo chiều đồng đơn giản sâu khoảng cách tới bề mặt của đứt gãy Theo kết Độ rỗng thấm thay đổi theo chiều minh giải địa sâu khoảng cách tới đứt gãy; Mơ hình bất chấn của khu tính chất thay đởi theo loại đồng cao vực Tây Nam đứt gãy; mơ hình lặp lại mỏ Vàng Sư Tử lịch sử khai thác của giếng đến tháng 12/2012 3.3.1 Ảnh hưởng của đặc điểm đứt gãy khe nứt Mỗi loại đứt gãy ảnh hưởng trực tiếp đến trữ lượng dầu khí chỡ, động thái khai thác của giếng (Hình 3.4), khơng ảnh hưởng nhiều đến hệ số thu hồi Tuy nhiên, tổng trữ lượng dầu chỗ của đứt gãy không đổi, trữ lượng dầu phân bố đới đứt gãy nhỏ, độ ngập nước tăng nhanh, hệ số thu hồi dầu giảm 1,200 1,200,000 1,000 1,000,000 800,000 800 Đứt gãy loại 600 Đứt gãy loại 600,000 Đứt gãy loại 400 Đứt gãy loại 200,000 200 7-Nov-12 400,000 Sản lượng cộng dồn thùng) Lưu lượng thùng ngày) 16 6-May-13 2-Nov-13 1-May-14 28-Oct-14 26-Apr-15 23-Oct-15 20-Apr-16 Hình 3.4 So sánh đợng thái khai thác từng loại đứt gãy 3.3.2 Ảnh hưởng của yếu tố địa chất khác NCS sử dụng mơ hình bất đồng cao bảng 3.3 cho việc dự báo trường hợp khai thác đến hết năm 2024 (hết thời hạn hợp đồng của lô 15.1) để đánh giá mức độ ảnh hưởng của yếu tố địa chất khác đến hệ số thu hồi dầu 3.3.2.1 Ảnh hưởng nguồn lượng vỉa – nước áp sườn Nguồn nước áp sườn có vai trị quan trọng cho q trình trì áp suất vỉa, tăng hệ số thu hồi dầu khoảng 31% so với trường hợp khơng có nguồn nước có áp Nhưng đồng thời yếu tố địa chất ảnh hưởng trực tiếp tới mức độ ngập nước của giếng khai thác, làm cho lưu lượng khai thác giảm nhanh 3.3.2.2 Ảnh hưởng tính chất dầu Nếu khu vực Tây Nam mỏ Sư Tử Vàng chứa dầu có áp suất bão hịa cao (4050psi) tương tự khu vực Đông Bắc mỏ Sư Tử Đen mạng lưới giếng thiết kế hoàn thiện tương tự cho dầu có áp 17 suất bão hịa thấp (1100psi) hệ số thu hồi dầu giảm khoảng 50% so với hệ số thu hồi dầu có độ bão hịa thấp Tóm lại, yếu tố địa chất ảnh hưởng tới hệ số thu hồi dầu, đặc điểm đứt gãy khe nứt, tính chất dầu khí, nguồn nước áp sườn, mức độ lưu thông thủy động lực những yếu tố địa chất có ảnh hưởng mạnh mẽ đến khả thu hồi dầu đá móng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng Những yếu tố địa chất can thiệp để gia tăng hệ số thu hồi dầu công nghệ Mức độ ảnh hưởng của yếu tố địa chất đến hệ số thu hồi dầu xếp hạng bảng 3.4 Bảng Mức độ ảnh hưởng yếu tố địa chất đến hệ số thu hồi Mức độ ảnh STT Những yếu tố địa chất hưởng tới hệ số thu hồi dầu Đặc điểm đứt gãy khe nứt Rất mạnh Tính chất PVT của dầu Mạnh Nguồn nước áp sườn Mạnh Mức độ lưu thông thủy động lực Mạnh Đặc điểm thạch học của móng Q trình phong hóa thủy nhiệt Trung bình (Ảnh hưởng tốt) Yếu CHƯƠNG CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ THU HỒI DẦU 4.1 Các phương pháp khai thác dầu Phương pháp khai thác sơ cấp, khai thác thứ cấp khai thác tam cấp ba phương pháp khai thác cho mỏ dầu Hệ số thu hồi 18 dầu của phương pháp phụ thuộc vào yếu tố địa chất yếu tố công nghệ Trong khu vực nghiên cứu áp dụng phương pháp khai thác sơ cấp thứ cấp 4.2 Các giải pháp nâng cao hệ số thu hời dầu đá móng mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng Bốn nhóm giải pháp khai thác nhằm hạn chế ảnh hưởng xấu tăng cường ảnh hưởng tích cực của yếu tố địa chất để nâng cao hệ số thu hồi thân dầu móng mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng bao gồm: tối ưu hệ thống giếng khai thác; tối ưu khai thác bơm ép; hạn chế ảnh hưởng của nước áp sườn; khoan đan dày những khối có chế độ thủy động lực 4.3 Đánh giá hiệu giải pháp gia tăng thu hồi dầu 4.3.1 Tối ưu hệ thống giếng khai thác 4.3.1 Optimization of production well system Để gia tăng hệ số thành công nâng cao tiềm khai thác, giếng khai thác thiết kế khoan vào những khu vực có mật độ đứt gãy lớn, với hướng vng góc cắt qua đới đứt gãy Tuy nhiên, quỹ đạo giếng gây ảnh hưởng xấu tới hệ số thu hồi dầu của những đới đứt gãy chưa ngập nước Kết nghiên cứu cho thấy việc khoan giếng khai thác với góc nghiêng lớn khơng những tăng khả gặp đới đứt gãy có tính chất vỉa tốt tăng bán kính ảnh hưởng khai thác của giếng mà giúp gia tăng hệ số thu hồi dầu khoảng 13% giảm chi phí đầu tư khoan giếng 4.3.2 Tối ưu khai thác bơm ép 4.3.2.1 Tăng chỉ số khai thác Phương pháp xử lý axít vùng cận đáy giếng phương pháp nứt vỉa thủy lực xem xét áp dụng nhằm tăng chỉ số khai thác 19 nhằm giảm chênh áp giúp cân mặt ranh giới dầu nước trình khai thác: Xử lý axít vùng cận đáy giếng Thực tế cho thấy việc xử lý a xít vùng cận đáy giếng tăng chỉ số khai thác 20% khoáng vật nguyên sinh thứ sinh của khối móng có những thành phần canxít (CaCO3), oxít sắt, zeolit, chiếm tỷ trọng khơng lớn so với thành phần thạch học (Plagiocla, orthocla thạch anh, …) của khối móng, chúng tham gia lấp đầy phần hay toàn phần mạng vi nứt nẻ Tuy nhiên, giải pháp xử lý axít vùng cận đáy giếng khơng mang lại kết khả quan giếng có chỉ số khai thác cao những nguyên nhân sau: (i) giếng có chỉ số khai thác cao thường cắt qua những đới nứt nẻ đứt gãy có độ thấm cao; (ii) tiến hành xử lý axít, hỡn hợp dung mơi axít chủ yếu vào những đới nứt nẻ có độ thấm cao, những đới nứt nẻ có độ thấm khơng tiếp xúc với dung mơi axít Nứt vỉa thủy lực Do phần khung đá chủ yếu granit có nguồn gốc từ macma xâm nhập, cứng, có áp suất tới hạn phá vỡ lớn nhiều so với đá trầm tích lục nguyên nên áp dụng giải pháp nứt vỉa thủy lực, lượng của máy bơm bị phân tán tập trung những đới nứt nẻ có diện tích bề mặt lớn, dẫn đến áp lực bơm ép khó vượt qua áp lực tới hạn phá vỡ của khung đá Do việc áp dụng giải pháp nứt vỉa thủy lực móng khu vực mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng không mang lại hiệu 4.3.2.2 Tối ưu chế độ khai thác Kết dự báo của mơ hình cho thấy khai thác với lưu lượng thấp, tốc độ ngập nước chậm so với trường hợp khai thác với lưu lượng 20 cao, chưa xác định ảnh hưởng lưu lượng khai thác đến hệ số thu hồi dầu 4.3.2.3 Bơm ép nước hoặc bơm ép khí Giải pháp bơm ép nước bơm ép khí giúp tăng hệ số thu hồi dầu từ 8% đến 24% so với trường hợp khơng trì lượng bơm ép, đặc biệt với trường hợp dầu có áp suất bão hòa cao (4050psi) tương tự khu vực Đông Bắc mỏ Sư Tử Đen, giải pháp bơm ép tăng hệ số thu hồi dầu từ 55% đến 74% so với trường hợp khai thác sơ cấp 4.3.3 Giải pháp hạn chế ảnh hưởng của nước áp sườn 4.3.3.1 Hoàn thiện giếng tới ưu Giải pháp hồn thiện tối ưu cho phép ngừng khai thác những đới có độ ngập nước hay khí cao, tăng hệ thu hồi dầu lên khoảng 10% so với trường hợp không áp dụng giải pháp 4.3.3.2 Sử dụng khí nâng (gaslift) Hệ số thu hồi dầu của trường hợp sử dụng gaslift tăng từ 22% đến 37% so với hệ số thu hồi dầu của trường hợp không sử dụng gaslift, nguyên nhân sau: (i) nguồn nước áp sườn làm độ ngập nước của giếng tăng cao dẫn đến áp lực cột thủy tĩnh giếng tăng chênh áp giảm; (ii) sử dụng phương pháp khai thác gaslift làm giảm tỷ trọng cột thủy tĩnh giếng, làm tăng chênh áp cho phép trì khai thác những giếng có độ ngập nước cao 4.3.3.3 Bơm ép khí – khai thác luân phiên giếng khai thác Để khai thác lượng dầu lại phần đỉnh của cấu tạo mực nước dâng lên cao, giải pháp dùng giếng khai thác có độ ngập nước cao bơm ép khí thời gian sau đưa giếng khai thác trở lại minh họa hình 4.1 21 Hình Minh họa trạng thái chất lưu vỉa sử dụng giải pháp bơm ép và khai thác luân phiên Hình trái – trước bơm ép khí, hình – sau bơm ép khí, hình phải – sau khai thác Kết nghiên cứu cho thấy giải pháp làm lưu lượng dầu tăng lên, độ ngập nước giảm, lượng dầu khai thác tăng lưu lượng khí bơm tăng Như vậy, qua nghiên cứu hiệu giải pháp khai thác việc gia tăng hệ số thu hồi dầu, giải pháp khai thác tương ứng với yếu tố địa chất trình bày bảng 4.1 Bảng Các giải pháp khai thác tương ứng với yếu tố địa chất STT Những yếu tố địa chất Giải pháp khai thác Đặc điểm đứt gãy khe nứt Tối ưu hệ thống giếng Tính chất PVT của dầu Bơm ép nước bơm ép khí Hồn thiện tối ưu, sử dụng Nguồn nước áp sườn gaslift, bơm ép khí – khai thác luân phiên Mức độ lưu thông thủy động lực Khoan đan dày những khối có mức độ lưu thông kém, áp dụng giải pháp 22 Đặc điểm thạch học Xử lý axít tối ưu hệ thống Q trình phong hóa thủy giếng nhiệt KẾT LUẬN Móng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng có thành phần thạch học tương đối đồng chủ yếu đá granit có tính chất vỉa tốt đá cịn lại, đặc điểm thạch học có ảnh hưởng tốt tới hệ số thu hồi của đối tượng nghiên cứu Sự hình thành phát triển của hệ thống đứt gãy khe nứt yếu tố địa chất chủ đạo ảnh hưởng trực tiếp đến đặc trưng rỡng thấm, mức độ bất đồng tính chất lưu thông thủy động lực khả khai thác hệ số thu hồi của khối móng Nguồn nước có áp tồn lớp trầm tích nằm kề áp khối móng giữ vai trị chủ đạo để trì áp suất vỉa gia tăng hệ số thu hồi dầu, yếu tố địa chất gây ngập nước nhanh lưu lượng dầu khai thác giảm đáng kể nước xâm nhập vào giếng Khu vực Đông Bắc mỏ Sư Tử Đen chứa dầu có áp suất bão hịa cao làm ảnh hưởng xấu đến chế độ khai thác hệ số thu hồi dầu không áp dụng giải pháp bơm ép Khu vực mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng chịu ảnh hưởng của trình phong hóa phần đỉnh của cấu tạo làm gia tăng độ rỡng của khu vực nằm gần móng (dày khoảng 50m) hình thành nên khống vật thứ sinh sét Chúng di dịch lấp đầy phần hay toàn phần hệ thống khe nứt nằm sâu móng, làm giảm tính chất rỡng thấm ảnh hưởng xấu đến khả khai thác của khối móng 23 Q trình biến đởi thủy nhiệt phổ biến khu vực mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng, q trình biến đởi thành tạo khoáng vật thứ sinh làm lấp phần hay tồn phần khơng gian rỡng của đới nứt nẻ, làm giảm tính chất rỡng thấm của khối móng, dẫn đến làm giảm khả thu hồi dầu Tất yếu tố địa chất có ảnh hưởng tới hệ số thu hồi thân dầu đá móng mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng, đặc điểm đứt gãy khe nứt, nguồn nước áp sườn, tính chất PVT của dầu, mức độ lưu thông thủy động lực yếu tố chủ đạo ảnh hưởng đến hệ số thu hồi dầu mà can thiệp hiệu cơng nghệ kỹ thuật Với mục đích nâng cao hệ số thu hồi dầu, giải pháp khai thác hướng tới hạn chế ảnh hưởng tiêu cực gia tăng ảnh hưởng tích cực của yếu tố địa chất tới hệ số bao gồm: tối ưu hệ thống giếng; tối ưu chế độ khai thác; hạn chế ảnh hưởng của nước áp sườn; giải pháp khoan đan dày khối có mức độ lưu thơng thủy động lực hay có chế độ thủy động lực riêng biệt, cụ thể sau: o Các giếng phát triển cần thiết kế khoan với góc nghiêng lớn có xu hướng vng góc với hệ thống đứt gãy (Đơng Bắc – Tây Nam Tây Bắc - Đông Nam) không chỉ giúp tăng hệ số thành cơng của giếng mà cịn gia tăng hệ số thu hồi dầu khoảng 13% giảm số lượng giếng khai thác o Để hạn chế ảnh hưởng xấu của nước vỉa đến động thái khai thác của giếng, giải pháp hoàn thiện tối ưu giúp tăng hệ số thu hồi dầu khoảng 10%, giải pháp sử dụng khí nâng tăng hệ số thu hồi dầu từ 22% đến 37%, giải pháp bơm ép khí – khai thác luân phiên những giếng có độ ngập nước cao nhằm tận thu dầu có phần vỉa 24 o Giải pháp bơm ép (nước khí) giúp tăng hệ số thu hồi dầu từ 8% đến 24% của phần lớn khu vực nghiên cứu, đặc biệt có hiệu khu vực Đơng Bắc mỏ Sư Tử Đen o Đối với khu vực có chế độ thủy động lực riêng biệt ngồi việc áp dụng giải pháp trên, giải pháp khoan đan dày cần xem xét để nâng cao hệ số đẩy quét dầu KIẾN NGHỊ Để tăng hệ số thành công khoan giếng nâng cao hệ số thu hồi dầu, giếng phát triển khai thác nên tiếp tục thiết kế khoan với góc nghiêng lớn có xu hướng vng góc với hệ thống đứt gãy hướng Đông Bắc – Tây Nam Tây Bắc – Đông Nam Giải pháp bơm ép nước và/hoặc bơm ép khí cần xem xét áp dụng để nâng cao hệ số thu hồi dầu, đặc biệt khu vực Đông Bắc mỏ Sư Tử Đen Giải pháp hoàn thiện tối ưu sử dụng gaslift cho giếng khai thác nên tiếp tục áp dụng, nên xem xét áp dụng giải pháp bơm ép khí – khai thác luân phiên những giếng có độ ngập nước cao Phương án xử lý axít vùng cận đáy giếng chỉ nên áp dụng cho những giếng có chỉ số khai thác thấp khả cho dòng phân bố đồng cho hệ thống đứt gãy Trong trình điều hành khai thác mỏ cần lựa chọn lưu lượng khai thác tối ưu nhằm hạn chế những rủi ro mơ hình mơ chưa phản ánh hết mức độ phức tạp của khối móng CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Đặng Ngọc Quý, Trần Vĩnh Lưu “Các phương pháp xác định ranh giới dầu-nước trình khai thác dầu tầng móng nứt nẻ”, tạp chí dầu khí số 2-2009, tr.40-44 Đặng Ngọc Quý “Xác định nguồn gớc nước khai thác thân dầu đá móng khu vực tây nam mỏ Sư Tử Đen”, tạp chí dầu khí số 8-2009, tr 42-45 Đặng Ngọc Q, Hồng Văn Quý “Thân dầu đá móng trước Đệ Tam mỏ Sư Tử Đen, Sư Tử Vàng và yếu tố địa chất ảnh hưởng tới khả thu hồi dầu” tạp chí dầu khí số 2-2014, tr 12-16