(Tiểu luận) báo cáo môn mô phỏng vỉa dầu khí đề tài thí nghiệm cce với pvti của eclipse

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  BÁO CÁO MÔN MÔ PHỎNG VỈA DẦU KHÍ ĐỀ TÀI: THÍ NGHIỆM CCE VỚI PVTi CỦA ECLIPSE Lớp L01 - Nhóm - HK: 231 n Giảng viên hướng dẫn: TS Mai Cao Lân Nhóm sinh viên thực hiện: STT Họ tên Lý Trung Hiếu MSSV Thông tin liên hệ 2010252 hieu.ly0986@hcmut.edu.vn Trần Hữu Phước 2014226 phuoc.tranthp2304@hcmut.edu.vn Lê Tấn Phát 2010503 phat.ledaukhi@hcmut.edu.vn Nguyễn Trương Nhất Vy 2012457 vy.nguyenctk@hcmut.edu.vn Nguyễn Hồng Cát Mẫn 2010408 man.nguyenkio@hcmut.edu.vn Bùi Tuấn Sang 2014343 sang.buidaukhik20@hcmut.edu.vn Tháng 9/2023 - TP Hồ Chí Minh Nhóm - Lớp L01 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH .2 CHƯƠNG I LÝ THUYẾT .3 Phương pháp phân tích PVT 1.1 Phương pháp lấy mẫu phân tích PVT 1.2 Thí nghiệm CCE .4 1.3 Lohrenz-Bray-Clark ( LBC) 1.4 Phương trình trạng thái .10 CHƯƠNG II THÍ NGHIỆM CCE VỚI PVTi CỦA ECLIPSE 12 2.1 Cơ sở liệu 12 2.2 Quy trình thực 13 2.2.1 WORKFLOW 13 2.2.2 QUY TRÌNH TỪNG BƯỚC ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VỚI PVTi .13 2.3 Kết 24 2.4 Đối chiếu 24 2.4.1 Quy trình thực CCE Excel 24 2.4.2 Kết thực CCE Excel 25 2.4.3 Đối chiếu kết với PVTi .25 n CHƯƠNG KẾT LUẬN .27 TÀI LIỆU THAM KHẢO .28 Nhóm - Lớp L01 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Vai trị PVT .4 Một animation quy trình thí nghiệm CCE dầu chưa bão hòa Quy trình thí nghiệm CCE .7 Đồ thị thể mối quan hệ áp suất thể tích .7 Bảng thành phần chất lỏng 13 Thí nghiệm mở rộng thành phần không đổi 220oF (* biểu thị áp suất điểm bong bóng) 13 Kết thực CCE với PVTi 25 Quy trình thực CCE Excel .25 Kết thực CCE Excel cho thông số Relative Volume 26 10 Đối chiếu kết thực thí nghiệm CCE với Excel phần mềm PVTi 26 n Nhóm - Lớp L01 CHƯƠNG I LÝ THUYẾT Phương pháp phân tích PVT PVT (pressure-volume-temperature) thí nghiệm chất lưu Thơng qua thí nghiệm giúp ta xác định tính chất ứng xử chất lưu Những thơng số vật lý chất lưu vỉa ( dầu, khí, nước) thơng số quan trọng để tiến hành tính tốn trữ lượng phát triển mỏ Các tính chất lưu biến PVT chất lưu vỉa chứa có vai trị quan trọng cung cấp thơng tin có giá trị cho việc mơ tả đặc tính vỉa chứa, lấy mẫu chất lỏng, mơ hình hóa chất lỏng mơ vỉa chứa hỗ trợ lớn công tác quản lý mỏ, từ thăm dò kết thúc khai thác hủy mỏ Các tham số sử dụng cho việc xác định trữ lượng chỗ, tính tốn hệ số thu hồi số liệu đầu vào quan trọng cho công tác mô khai thác mỏ Phân tích PVT giúp xác định loại bể chứa hệ thống chất lỏng, đồng thời ước tính khối lượng hydrocacbon ban đầu cịn lại chúng n Hình Vai trị PVT 1.1 Phương pháp lấy mẫu phân tích PVT Trong trình thử giếng, có phương pháp lấy mẫu thơng dụng lấy mẫu bề mặt (separator) lấy mẫu sâu (BHS) Mẫu lấy sau hoàn thiện giếng bắn mở vỉa Mẫu lấy giai đoạn thường thực nhiều điều kiện dòng khác để đánh giá khả khai thác vỉa dầu Mẫu sâu: lấy tầng sản phẩm Mẫu bề mặt: lấy bình tách điều kiện dịng chảy ổn định Nhóm - Lớp L01 Để đánh giá mẫu có đại diện đảm bảo chất lượng hay không, mẫu thường kiểm tra chất lượng mẫu phịng thí nghiệm Các mẫu chất lưu lấy từ bình tách tái tạo theo tỷ số khí/dầu khai thác (GOR) nhằm thu chất lưu đại diện cho vỉa Cả phương pháp có nhược điểm riêng cần khắc phục nhằm đảm bảo chất lượng mẫu Đối với phương pháp lấy mẫu sâu, cần làm tương đối vùng cận đáy giếng kiểm soát mức độ giảm áp suất đáy giếng để thu mẫu đại diện khơng bị nhiễm bẩn Việc kiểm soát giảm áp suất đáy giếng giúp khơng xảy dịng chảy pha vỉa Thiết bị lấy mẫu chất lưu đáy giếng trang bị thêm công cụ chuyên dụng để theo dõi mức độ nhiễm bẩn đảm bảo có dịng chảy pha trước tiến hành lấy mẫu Các thiết bị đo đạc lấy mẫu chất lưu cần cân chỉnh xác xác định mức độ nhiễm bẩn vỉa Đối với phương pháp lấy mẫu bề mặt, giếng phải khai thác điều kiện giảm áp tối thiểu với lưu lượng tối ưu nhằm trì giá trị tỷ số khí/dầu khai thác ổn định để n thu mẫu có chất lượng cao Ngồi ra, hiệu tách việc đo lường giá trị lưu lượng khí, dầu khai thác điều kiện mặt ảnh hưởng đến chất lượng mẫu Như phương pháp lấy mẫu sâu có ưu điểm thu mẫu điều kiện vỉa phương pháp lấy mẫu bề mặt có ưu điểm thu mẫu sạch, không nhiễm tạp chất, có số lượng lớn 1.2 Thí nghiệm CCE CCE (Constant Composition Expansion) thí nghiệm khảo sát giãn nở hỗn hợp dầu khí thấp cao áp suất điểm bọt Trong thí nghiệm thành phần dầu không đổi, bắt đầu áp suất bubble point giãn nở có tượng khí tách làm thay đổi thể tích 1.2.1 Quy trình thí nghiệm Nhóm - Lớp L01 Hình Một animation quy trình thí nghiệm CCE dầu chưa bão hịa Quy trình thí nghiệm CCE bao gồm việc đặt mẫu chất lỏng hydrocacbon vào PVT cell nhiệt độ vỉa khơng đổi suốt thí nghiệm Để đảm bảo mẫu tách pha, điều chỉnh áp suất cao nhiều so với nhiệt độ vỉa ban đầu Áp suất n giảm đẳng nhiệt theo bước cách loại bỏ thủy ngân khỏi PVT cell lúc đo tổng thể tích hydrocarbon ”Vt “ áp suất Sự kết hợp việc giảm áp suất liên tiếp đo tổng thể tích áp suất cho biết khơng có khí dầu khỏi PVT cell thời điểm suốt thí nghiệm Sơ đồ minh họa phía cho thấy, áp suất tiến tới áp suất bão hòa, tổng thể tích liên tục tăng giãn nở pha dầu.Khi áp suất đạt đến áp suất điểm bọt bắt đầu dầu hịa tan khí bắt đầu tách Giá trị áp suất bão hòa xác định mắt thường kiểm tra điểm gián đoạn đồ thị đường cong “ áp suất- thể tích” Nhóm - Lớp L01 Hình Quy trình thí nghiệm CCE Điểm gián đoạn n Hình Đồ thị thể mối quan hệ áp suất thể tích 1.2.2 Thơng số xác định từ thí nghiệm CCE dầu Thí nghiệm CCE thực dầu nhằm xác định thông số sau:  1)    Relative volume “Vrel” Thể tích áp suất bão hịa “Vsat” thể tích tổng “Vt” dạng hàm áp suất viết tương ứng theo tỷ lệ “Vt/Vsat” [1] &[2] Thể tích gọi thể tích tương đối biểu thị tốn học phương trình sau: V rel = Vt V sat Trong đó: V rel = Thể tích tương đối Nhóm - Lớp L01 V t = Tổng thể tích Hydrocacbon V sat = Thể tích áp suất bão hoà 2)    Isothermal compressibility coefficient “Co” above pb Hệ số nén đẳng nhiệt tức thời chất định nghĩa tốc độ thay đổi thể tích áp suất đơn vị thể tích nhiệt độ khơng đổi [2] Về mặt toán học, khả nén đẳng nhiệt chất “c” xác định biểu thức sau: c= ( ) −1 ∂V V ∂p T Áp dụng biểu thức cho độ nén đẳng nhiệt tức thời dầu thô: co= ( ) −1 ∂ V V ∂p T Và viết dạng khối lượng tương đối: n co= −1 ∂(V /V sat ) (V /V sat ) ∂p Hoặc co= −1 ∂ V rel V rel ∂ p Thông thường, hệ số nén đẳng nhiệt phịng thí nghiệm báo cáo hệ số nén trung bình số phạm vi áp suất Các giá trị xác định cách tính tốn thay đổi thể tích tương đối khoảng áp suất định áp dụng biểu thức sau: (c o )average= (V rel )1−(V rel )2 −1 (V rel )1+(V rel )2 p1 − p2 3)    Oil density “ρo” at and above pb Nhóm - Lớp L01 Tỷ trọng dầu xác định trực tiếp từ khối lượng “m” mẫu chất lỏng phép đo thể tích chất lỏng “V” [2] Tỷ trọng dầu ρsat đại diện cho mật độ chất lỏng áp suất bão hịa, tính từ: ρ sat = m V sat Trên áp suất điểm sủi bọt, tỷ trọng dầu tính cách sử dụng thể tích tương đối ghi lại áp suất bất kỳ: ρo = (m/V ¿ ¿ sat) ρ (V p ,T /V ¿ ¿ sat )= sat ¿ V rel ¿ Trong đó: ρo = Tỷ trọng dầu áp suất áp suất bão hòa ρ sat= Tỷ trọng dầu áp suất bão hịa n V rel = Thể tích tương đối V p , T = Thể tích áp suất “p” nhiệt độ vỉa chứa 4)    The traditional Y-function Dữ liệu thể tích tương đối cần phải xử lí để hiệu chỉnh sai số phịng thí nghiệm đo tổng thể tích hydrocarbon, đặc biệt áp suất bão hịa [3] Hàm nén khơng thứ nguyên, thường gọi hàm Y, sử dụng để xử lí giá trị thể tích tương đối “Vrel” áp suất bão hòa Hàm Y biểu thức toán học xác định áp suất bão hòa (nghĩa p < pb) xác định phương trình sau: Y= p sat − p p(V ¿ ¿ rel−1)¿ Trong đó: psat = Áp suất bão hồ, psia V rel = Thể tích tương đối áp suất p Nhóm - Lớp L01 Các bước thực xác định hàm Y: Bước Tính hàm Y cho tất áp suất áp suất bão hịa phương trình Y= p sat − p p(V ¿ ¿ rel−1)¿ Bước Vẽ hàm Y theo áp suất theo thang Descartes Bước Xác định hệ số phù hợp đường thẳng tốt liệu hàm Y, a b giao điểm độ dốc đường thẳng Y =a+bp Bước Tính lại thể tích tương đối áp suất áp suất bão hòa từ biểu thức sau: V rel =1+ Lohrenz-Bray-Clark ( LBC) n 1.3 p sat − p p (a+ bp) LBC mơ hình dự đốn độ nhớt chất lỏng khí sử dụng rộng rãi mơ vỉa, trường hợp chất lưu có áp suất gần điểm tới hạn (Sissel Martinsen, 2020) Tuy nhiên mơ hình phần lớn dự đốn độ nhớt chất khí chất lỏng (Schlumberger, 2017) Thế nên mơ hình có hiệu chỉnh thành phần C ¿ +¿ ¿ Với a 1=0.1023000 a 2=0.0233640 a 3=0.0585330 a 4=−00407580 a 5=0.0093324 Nhóm - Lớp L01 Tại ECLIPSE Pre/Post chọn PVTi Tại Select Data Directory chọn thư mục liệu Nhấn Run n Đặt tên File “CCE EXPERIMENT.PVI” STEP 2: IMPORT DATA “COMPONENT AND FLUID DEFINITIONS” 14 Nhóm - Lớp L01 Nhấn phải chuột vào khung liệu -> chọn Table Import -> chọn From File n Chọn File “Component and fluid definitions.txt” 15 Nhóm - Lớp L01 n Lưu ý: Dữ liệu cần lấy hàng thứ hai bảng liệu nên cần bỏ không lấy liệu hàng Nhấn OK Dữ liệu nhập đến C6, thiếu C7+ Chúng ta Insert Row nhập liệu C7+ vào 16 Nhóm - Lớp L01 Nhấn Apply -> OK n STEP 3: SELECTING AN EQUATION OF STATE Vào Edit -> Fluid Model -> Equation Of State… Chọn - parameter Soave-Redlich-Kwong (SRK3) 17 Nhóm - Lớp L01 n Nhấn OK STEP 4: CHỌN PROGRAM OPTIONS Vào Utilities -> Program -> Options Chỉnh Separator GOR calculation với Liquid at Stock Tank Conditions Chỉnh Temperature-dependence for volume shifts với Polynomial correlations Chỉnh Treatment of Volume Shifts sang Independent Variables 18 Nhóm - Lớp L01 Nhấn OK n STEP 5: SETTING UNITS Vào Utilities -> Units… Chỉnh Unit Type sang Field Chỉnh Temperature Unit Type sang Fahrenheit Chỉnh Mole Fraction or Percentage sang Percentage 19 Nhóm - Lớp L01 Chỉnh Absolute or Gauge Pressure sang Gauge Nhấn OK STEP 6: BRINGING CCE EXPERIMENT DATA INTO PVTI Vào Edit -> Experiments … n Tại Experiment Entry, vào Add -> Pressure Depletion -> Constant Composition Expansion… Chọn thư mục Observations Tạo hai cột liệu, “Pressure” “Relative Vol.” Chọn Next 20 Nhóm - Lớp L01 Chọn thư mục General, nhập nhiệt độ (220 F) n Chọn thư mục Observations Nhập bảng liệu “Constant Composition Expansion experiment at 220oF” 21 Nhóm - Lớp L01 Lưu ý: không lấy liệu hàng n Nhấn OK 22 Nhóm - Lớp L01 Nhấn Next để tạo Experiment n STEP 7: PLOTTING SIMULATION RESULTS Nhấn phải chuột vào Relative Vol :1 -> chọn plot, Main Plot Window xuất 23 Nhóm - Lớp L01 2.3 Kết Sau bước thực hiện, thu bảng kết sau: n Hình Kết thực CCE với PVTi 2.4 Đối chiếu 2.4.1 Quy trình thực CCE Excel 24 Nhóm - Lớp L01 Hình Quy trình thực CCE Excel n 2.4.2 Kết thực CCE Excel Phương trình hồi quy Y fuction: y = 0.0003x + 1.3371 Hình Kết thực CCE Excel cho thông số Relative Volume 2.4.3 Đối chiếu kết với PVTi 25 Nhóm - Lớp L01 Hình 10 Đối chiếu kết thực thí nghiệm CCE với Excel phần mềm PVTi Do số liệu thử nghiệm dầu nhẹ, dễ bay biểu đồ thể tích áp suất thể dạng liên tục khơng có gián đoạn rõ ràng Do nhìn trực quan n mắt thường xác định điểm bọt khí khơng xác Hình 10 cho thấy kết Relative Volume tính hai phần mềm PVTi Excel tương đồng thông qua giá trị sai số mean square error ( MSE) Mean absolute percentage error (MAPE) trình bày bảng MSE MAPE 0.007301 0.0024 Bảng Thể giá trị MAPE 26 Nhóm - Lớp L01 CHƯƠNG KẾT LUẬN Esclip hay PVTi phần mềm sử dụng để mô sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp dầu khí Các hoạt động mơ khác cần xác định mơ hình chất lưu, mơ hình độ nhớt phương trình trạng thái phù hợp với chất lưu vỉa Trong thí nghiệm CCE cần sử dụng Compositional Models, chọn Lohrenz-Bray-Clark viscosity correlation, Redlich–Kwong phương trình trạng thái để phù hợp với liệu chất lưu đầu vào thí nghiệm n 27 Nhóm - Lớp L01 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ahmed, T., 2015 Equations of State and PVT Analysis Course Material [2] Ahmed, Tarek H - Equations of State and PVT Analysis, Second Edition_ Applications for Improved Reservoir Modeling-Gulf Professional Publishing (2016) [3] Hosein, R., Mayrhoo, R., McCain Jr., D.W., 2014 Determination of BubblePoint and Dew-Point Pressure Without a Visual Cell In: SPE 169947 Presented at the SPE Bien- nial Energy Resources conference held in Port of Spain, Trinidad, 9–11 June 2014 n 28