Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật khai thác và công nghệ dầu khí: 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

"Xây dựng mô hình ứng xử pha áp dụng cho vỉa khí condensate thuộc mỏ khí Kim Ngưu, bon tring Cửu Long; Hiệu chỉnh mô hình với sô liệu phòng thí nghiệm; "Xây dựng mô hình dòng chảy đa pha

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT VẢ DẦU KHÍ

BỘ MÔN KHOAN KHAI THÁC DẦU KHÍ

BK

TP.HCM

LUẬN VĂN THẠC SĨ

XÂY DUNG MÔ HINH UNG XU PHA CHO VIA

KHÍ CONDENSATE -— UNG DỤNG PHƯƠNG PHAP TINH

LUU LUONG TOI HAN NHAM TOI UU KHAI THAC CHO

MO KHÍ CONDENSATE KIM NGUU,

BON TRUNG CUU LONG

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Khoan Khai Thác Và Công Nghệ Dau Khí

CBHD: TS Mai Cao Lan

HVTH: Nguyễn Vũ Thiên TúMã số: 12373023

Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2013

Cán bộ hướng dẫn khoa học : + + + 2 Sẻ St E9E#E£E SE vs xe

Cán bộ chấm nhận xét Ï : +2 2E S3ESESEESESESEEEEeEEEEeErErererrerersed

Cán bộ chấm nhận xét 2 :_ G2 G2 + E33 E55 585852828 EEEEEEESESESEEsEszsez

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tai Trường Dai học Bách Khoa, DHQG Tp HCMngày thang nam

Thanh phan Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi của Hội đông cham bảo vệ luận văn thạc sĩ)

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên

ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có).

CHỦ TỊCH HỘI DONG TRƯỞNG KHOA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập — Tự do — Hanh phúc

NHIEM VỤ LUẬN VĂN THẠC SY

Họ tên học viên: Nguyễn Vũ Thiên Tú MSHV: 12373023Ngày, thang, năm, sinh: 13/05/1988 Nơi sinh: Tp HCM

Chuyên ngành: Kỹ thuật Khoan Khai Thác Và Công Nghệ Dầu Khí Mã số:I TÊN ĐÈ TÀI:

XÂY DỤNG MO HINH UNG XU PHA CHO VIA KHÍ CONDENSATE-UNGDỤNG PHƯƠNG PHAP TINH LƯU LUỢNG TOI HAN NHAM TOI UU KHAI

THAC CHO MO KHÍ CONDENSATE KIM NGUU, BON TRUNG CUU LONG.NHIEM VU VA NOI DUNG:

= Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về mô hình ứng xử pha cho via khí condensate Khảo sát

các đặc trưng cơ bản của khí condensate, thí nghiệm phân tích PVT, phương trìnhtrạng thai và mô hình black oil hiệu chỉnh.

"Xây dựng mô hình ứng xử pha áp dụng cho vỉa khí condensate thuộc mỏ khí Kim

Ngưu, bon tring Cửu Long; Hiệu chỉnh mô hình với sô liệu phòng thí nghiệm;

"Xây dựng mô hình dòng chảy đa pha trong giếng khai thác; Hiệu chỉnh mô hình

theo sô liệu MDT;

" Xác định lưu lượng tới hạn cho giếng khai thác khí condensate mỏ khí condensate

Kim Ngưu.

H NGÀY GIAO NHIEM VỤ: 2 2° 5° 2< sư s2 29v eøssesce

HI NGÀY HOÀN THÀNH NHIEM VU: 5- << <2 S2 se cescss seIV CÁN BỘ HƯỚNG DÂN: TS MAI CAO LẦN

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

TRUONG KHOA

(Họ tên và chữ ký)

Sau một thời gian học tập, nghiên cứu và làm việc một cách nghiêm túc, luận văn cao

học chuyên ngành Kỹ Thuật Khoan Khai Thác Và Công Nghệ Dầu Khí với đề tàinghên cứu “XÂY DUNG MÔ HINH UNG XỬ PHA CHO VIA KHÍCONDENSATE-UNG DUNG PHUONG PHÁP TÍNH LUU LUỢNG TOI HANNHAM TOI UU KHAI THAC CHO MO KHÍ CONDENSATE KIM NGUU, BONTRUNG CUU LONG.” của học viên Nguyễn Vũ Thiên Tú đã hoàn tất Dé có đượcthành quả này, tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ trong việc truyền đạt kiếnthức, kinh nghiệm và tận tình chỉ bảo của các thầy cô giáo trong khoa Kỹ thuật Địachất va Dau khí - Dai học Bách Khoa TPHCM, các thầy hướng dẫn, cán bộ phản biện,lãnh đạo Ban, Phòng và bạn bè đồng nghiệp trong công ty

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối với sự giảng day day nhiệt huyết của cácthay cô giảng viên khoa Kỹ thuật Địa Chất & Dau Khí trường Đại hoc Bách Khoathành phố Hỗ Chí Minh trong suốt quá trình hoàn thành khóa cao học tại trường

Đặc biệt xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và hướng dẫn nhiệt tình, tận tâm của cán bộhướng dẫn: TS Mai Cao Lân đã hướng dẫn tác giả từ lúc lập đề cương và hoàn thành

bản luận văn này.

Thành phố Hỗ Chi Minh, tháng 12/2013

Nguyễn Vũ Thiên Tú

Trong quá trình khai thác, ban đầu dòng chảy khí condensate trong đường ống khaithác còn đang ở chế độ một pha do áp suất của dòng chảy lớn hơn giá trị áp suất điểmsương: Tuy nhiên, trong quá trình đi lên bé mặt, áp suất dòng chảy sẽ suy giảm dan vàthấp hơn áp suất điểm sương Khi đó, dòng chảy khí condensate trong đường ống khaithác bắt đầu ngưng tụ các giọt pha lỏng Trong trường hợp, nếu lưu lượng dòng chảy khícondensate không lớn hơn giá trị lưu lượng thấp nhất cần có (hoặc lưu lượng tới hạn) đểvận chuyển được các giọt lỏng condensate lên bề mặt thì các giọt pha lỏng sẽ rớt lại vatích lũy dan tại đáy giếng Điều này sẽ gây ra sự can trở dòng chảy từ vỉa vào giếng Vivay, giá tri lưu lượng tới hạn cần được tính toán và so sánh với lưu lượng hiện tại tronggiếng dé có thé phát hiện và ngăn chặn kịp thời hiện tượng này bang các biện pháp canthiệp giếng Một khi lưu lượng tới hạn giảm và thấp hơn lưu lượng dòng chảy hiện tại thìcác giọt lỏng condensate sẽ được vận chuyển lên bề mặt Trước khi tính toán lưu lượngtới hạn nhằm duy trì và nâng cao khả năng khai thác của một giếng, các nghiên cứu chỉtiết về đặc tính của chất lưu phải được tiễn hành một cách can thận Trong đó, việc nghiêncứu đặc tinh chất lưu sẽ cho cái nhìn tong quan vé sự biến đối giữa các pha hay còn gọi làứng xử pha trong cùng một chất lưu, đây là yếu tô đầu vào rất quan trong trong các môhình dòng chảy của giếng mà được sử dụng để tính toán lưu lượng tới hạn Vì thế, luậnvăn này được thực hiện với mục đích hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về ứng xử pha của khícondensate Từ đó, mô hình mô phỏng sự thay đổi thành phần các pha và các tính chất

của khí condensate được xây dựng theo phương trình trang thai EOS và mô hình black oil

hiệu chỉnh nhăm ứng dụng vào thực tiễn cho đối tượng khí condensate cụ thé là mỏ KimNgưu, thuộc bổn trũng Cửu Long Kết qua mô phỏng từ phương trình trạng thái EOS và

mô hình black oil hiệu chỉnh được so sánh với thí nghiệm PVT cho khí condensate của

mỏ Kim Ngưu Trong đó, phương trình trạng thái EOS có sai số thấp hơn được chọn đểhiệu chỉnh dé có kết qua mô phỏng ứng xử pha phù hợp nhất với tính chất khí condensatemỏ Kim Ngưu Kết quả mô phỏng ứng xử pha từ phương trình trạng thái sau khi đượchiệu chỉnh được áp dụng vào các mô hình dòng chảy cơ học trong giếng là (1) Hasan và

mô hình Petalas va Aziz Lưu lượng tới hạn mà được tính toán từ mô hình Hasan và Kabir

sau khi được hiệu chỉnh có giá tri lớn hơn lưu lượng khí condensate hiện tại trong giếng

Vi vậy, các biện pháp can thiệp giếng được dé xuất như thay đối thông số khai thác vathông số giếng nhằm giảm lưu lượng tới hạn xuống cho đến khi thấp hơn lưu lượng hiệntại trong giếng khí condensate Khi đó, việc dòng chảy khí condensate vận chuyển đượccác giọt lỏng lên bé mặt sẽ duy trì và nâng cao khả năng khai thác cho giếng mỏ Kim

Ngưu.

Tôi xin cam đoan luận văn thạc sy “XÂY DUNG MO HINH UNG XU PHA CHO VIAKHÍ CONDENSATE-UNG DUNG PHƯƠNG PHAP TÍNH LƯU LUONG TOI HANNHAM TOI UU KHAI THAC CHO MO KHÍ CONDENSATE KIM NGUU, BON

TRUNG CUU LONG.” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi Các số liệu trong luận

văn là các sô liệu trung thực.

Thành phố Hỗ Chí Minh, tháng 12 năm 2013

NGUYÊN VŨ THIÊN TÚChuyên ngành Kỹ Thuật Khoan Khai Thác Va Công Nghệ Dau Khí

Trường Đại học Bách Khoa TP Hỗ Chí Minh

LOL CẢM ON S21 1 121212111111 111110105 11101010 111110101011 111010101 T TH T10 iDANH SÁCH BANG BIEU uu.eeccccscccscscssccssescssscsessescscsesessscsescsessssescsesssscscsessssessesscseeees ViiDANH SÁCH HINH VE wu.ccccccccccccccscscscscscescscscsesesscscscscsesesssscsesesssecsesesesssssscsesesssseeeseess ix57.08952710 |CHƯƠNG 1 NÊN TANG LÝ THUYET ¿5-5252 S2 S2 E822 28E£E+E£E£E£EzEzEeErrzvered 91.1 Cơ sở lý thuyết về mô hình ứng xứ pha cho vỉa khí condensate 9

1.1.1 Đặc trưng cơ ban của khí condenSafC co o0 c 2G S5 5.95066018600609 6 86 9

1.1.2 Cơ sở lý thuyết về thí nghiệm Constant-Volume Depletion (CVD) II

1.1.3 Cơ sở lý thuyết về mô hình Black Oil hiệu chỉnh (MBO) 000°" 17

1.1.4 Co sở lý thuyết về phương trình trạng thai EOS1.2 Cơ sở lý thuyết về các mô hình dòng chảy co học của giếng khí condensate 321.2.1 Giới thiệu về mô hình dòng chảy co học trong giếng khí condensate 32

1.2.2 MO hình cơ học Hasan và KabÌrr c5 G0 SG G966 9.9.0.0 6660609 6.6668 331.2.3 Mô hình cơ học Petalas và Á Z1Z o co co 66 0.0.9.0 0900006 006904.666 68 39

CHUONG 2 XÂY DUNG MÔ HINH UNG XỬ PHA CHO VIA KHÍ CONDENSATEMO KIM NGUU «00 eceeeseeseesessesessecnesesncescnccncsesucsscnceuceneneenssecuesesueeuceesusansatsusetseceesateneasens 482.1 Xây dựng mô hình ứng xử pha đối với mỏ khí condensate Kim Ngưu 48

2.2 Hiệu chỉnh mô hình ứng xw pha cua khí condensate mỏ Kim Ngưu 63

MO HINH GIENG VA LUU LUONG TOI HAN NHAM TOI UU KHAI THAC MOKHÍ CONDENSATE KIM NGUU onnccccccccccssccsccsccesecesecssccsscessccsecssccssccsecssessssesscsssesseesaees 703.1 Ap dụng kết quả mô hình ứng xử pha trong tính toán mô hình giếng mỏ khí

condensate Kim NØưu co G G0 5 6 00.0 9.0 000 00 000009 4.0 000089 4.0 000009 4.68660006 72

3.2 Hiệu chỉnh mô hình giếng khí condensate mỏ Kim Ngưu 5-< 773.3 Tinh toán lưu lượng tới han theo mô hình Turner Droplet nhằm duy trì vànâng cao hiệu quả khai thác giếng khí condensate mỏ Kim Ngưu 82Kết luận kiến nghị ccccccccscscscsscscsecssscsscscsesssscsesssscsesusscsesssscsesscsessseesees 93TÀI LIEU THAM IKKHÁOO 5-5 << 5£ <5 << SE 5 E3 EE< E9 E3E4€E£5E3Es2E25SEsE2EEeseses 96

CHƯƠNG 1CHƯƠNG 2

Bảng 2 1 Dữ liệu ban đầu trong phân tích thí nghiệm CVD - 5-5 << c+czsc<2 49

Bảng 2 2 Thanh phần của các cau tử theo pha khí tại cấp áp suất P; - - 50

Bảng 2 3 Dữ liệu được tính toán trong phân tích thí nghiệm CV]) - 50

Bảng 2 4 Số Ibmole của các cấu tử còn lại trong ống thí nghiệm theo cấp áp suất P; 5 ÍBảng 2 5 Số lbmole của các cau tử theo pha lỏng trong ống thí nghiệm theo cấp áp suấtBảng 2 6 Thành phan mole của các cấu tử trong khí condensate tại mỏ Kim Nguu 54

Bảng 2 7 Ty trọng và khối lượng mole của các pha trong khí condensate của mỏ KimBảng 2 10 So sánh kết quả tính toán cân băng pha giữa CVD, MBO, EOS tại áp suấtA214 PSI oo = - d33ẦẦẢ -.- 57

Bảng 2 11 So sánh kết qua tính toán cân bang pha giữa CVD, MBO, EOS tại áp suất4 mm»: h 'Ã 57

Bảng 2 12 Bang dữ liệu được dùng dé xác định Liquid Density trong thí nghiệm CVD 59Bảng 2 13 Bang so sánh kết quả mô phỏng tinh chất PVT của khí eondensate 60

Bảng 2 14 Bang so sánh kết quả mô phỏng tinh chất PVT của khí eondensate 61

Bảng 2 15 Bang so sánh kết qua mô phỏng tính chat PVT của khí eondensate 66

Bảng 2 16 Bang so sánh kết quả mô phỏng tinh chat PVT của khí condensate 67

Bảng 2 18 Bang so sánh kết qua mô phỏng tinh chat PVT của khí condensate 68

CHUONG 3

Bảng 3 1 Kết qua tính toán và sai số giữa mô hình tinh (1) Hasan va Kabir, (2) Petalas vaBang 3 2 Kết quả tính áp suất đáy giếng sau khi hiệu chỉnh mô hình Hasan va Kabir 80Bảng 3 3 Kết quả tính toán lưu lượng, áp suất đáy giếng và sự gia tăng lưu lượng khai

thaAC tal CAC MAM 017 “< ằ.(.( 92

CHƯƠNG 1

Hình 1 1 Biéu đồ pha Áp suất — Nhiệt độ tiêu biểu của via khí condensate 10

Hình 1 2 Mô hình thay đổi thành phan khí condensate trong quá trình khai thác 10

Hình 1 3 Sơ đồ tính toán cân bang pha trong phân tích thí nghiệm CVD 12

Hình 1 4 Sơ đồ tính toán cân bằng pha theo mô hình Modified Black Oil 19

Hình 1.5 Sơ đồ tính toán ty số cân băng pha Kj theo EOS -¿-¿ 2 + s22 c£scs+2 27Hình 1 6 Sơ đồ tính toán theo mô hình dòng chảy hai pha của Hasan va Kabir 34

Hình 1 7 Sơ đồ tính toán theo mô hình dòng chảy co hoc Petalas và Aziz 40

Hình 1 8 Hình vẽ mô tả chu vi của bề mặt phân cách giữa pha lỏng và pha khí tronggiếng S; (interfacial D€riITW€T) + - - 6S E325 5 5113 1 1 5251511315111 1110101 7111111111 re 43Hình 1 9 Hình vẽ mô tả tiết diện của lớp mang pha lỏng A; và tiết diện của phần dòngchảy pha khí nam giữa lớp mang pha lỏng A,, - ¿+ 2 2 2222 S2 E+E£E£E£EzEzEeErerzrrered 43CHƯƠNG 2Hình 2 1 Sơ đồ xây dựng mô hình ứng xử pha đối với mỏ khí condensate Kim Ngưu 48

Hình 2 2 D6 thị thành phan mole các cấu tử theo pha lỏng tại áp suất P; theo CVD 52

Hình 2 3 Đồ thị thành phan mole cấu tử C¡s„ va C1 theo pha khí tại áp suất P; theo CVD ES 52Hình 2 4 Kết quả tính toán cân bằng pha theo CV D - ¿2-2 2 2 2< s2 2E+EzErersrzered 53Hình 2 5 Đồ thị ty số cân bang pha K; theo EOS ¿-¿ + 5222 S2 +E+E2E££zEzvekrersree 54Hình 2 6 Đồ thị ty số khí hòa tan trong pha lỏng (GOR) theo mô hình MBO 55

Hình 2 7 Kết quả tính toán cân bằng pha theo MBO -: ¿2 2 5222 £z£+c+xzezzcx2 56Hình 2 8 D6 thị so sánh kết quả thành phan mole cau tử C1 và C¡a, theo pha lỏng 58

Hình 2 9 Đồ thị so sánh kết quả thành phần mole cau tử C1 và C12+ theo pha khí 58

Kim ÌNgưu - - G cọ nọ tì cà 63

Hình 2 14 Sơ đồ hiệu chỉnh phương trình trạng thái EOS - 5+ 2 + << ££czs2 64Hình 2 15 Kết quả mô phỏng CGR sau khi hiệu chỉnh hệ số ©, - - 5-55: 68Hình 2 16 Kết quả mô phỏng Gas FVF sau khi hiệu chỉnh hệ số ©, - 69Hình 2 17 Kết quả mô phỏng Gas Density sau khi hiệu chỉnh hệ số ©, 69

CHƯƠNG 3

Hình 3 1 Sơ đồ áp dụng kết quả mô hình ứng xử pha trong tính toán mô hình giếng vàlưu lượng tới hạn nhằm tối ưu khai thác mỏ khí condensate Kim Ngưu 71Hình 3 2 Sơ đồ thực hiện Công việc Leeccccccccccccsescscscsesssscscscscsssscscsesesssscscsesssesscscseeees 72Hình 3 3 Đồ thị áp suất theo độ sâu của giếng khí condensate thuộc mỏ Kim Nguu 77

Hình 3 4 Quy trình hiệu chỉnh mô hình Hasan và Kabir - << +<<<+<+++s2 78

Hình 3 5 Đỗ thị đường áp suất theo độ sâu trước va sau hiệu chỉnh so với kết quả do{ÍHỰC ẨỂ G2 HH H1 9 H1 HT TH TH TH HH TH HT TH HH HH TT HT cọ 81Hình 3 6 Đồ thi đường VLP của giếng khí condensate mỏ Kim Ngưu sau khi hiệu chỉnh

TG FUN 02 — a 81

Hình 3 7 Đồ thi so sánh đường giá tri lưu lượng tới han và lưu lượng dòng chảy khí

CONCENSALE 2.0 cccecececececececscccececececececececececscecececececscececscecececscecececscecsuscececcesusucessesesecess 83

của giéng khí condensate mỏ Kim Ngưu - 5 SE S3 E3 5E 1E EEEEEkrkrrrkrkrrei 85Hình 3 9 Đồ thị mối quan hệ giữa tinh chat PVT Condensate Gas Ratio r, và đường kínhống khai thác của giếng khí condensate mỏ Kim Ngưu - 5-2 2 2222 2xce£sEzerereed 85Hình 3 10 Đồ thị mối quan hệ giữa tinh chat PVT Gas Density và đường kính ống khaithác của giếng khí condensate mỏ Kim Ngưu 5-52 252 222222 2 £+E+E£E££zEzeekrersree S6Hình 3 11 Đồ thị mối quan hệ giữa áp suất đáy giếng và đường kính ống khai thác củagiếng khí condensate mỏ Kim Ngưu - - c2 E521 SE 515128 5251311112111 51111 re S6Hình 3 12 Đồ thị cho thấy lưu lượng tới hạn chỉ giảm đến giá trị khoảng 31.5 — 32MMSCED khi giảm đường kính xuống giá trị từ 5.98 đến 3.58 inch - 87Hình 3 13 Đồ thị cho thấy lưu lượng tới han của giếng khí condensate là hàm số theo ty

trọng của khí condensate mỏ Kim Ngưu S1 010 vớ 89

Hình 3 14 Đồ thị cho thay lưu lượng tới han của giếng khí condensate tại mỏ Kim Ngưulà hàm số theo các thông số đường kính ống, áp suất đầu giếng va ty số CGR trong khaiHình 3 15 Đồ thị cho thấy lưu lượng tới hạn của giếng khí condensate tại mỏ Kim Ngưusau khi chọn lại thông số khai thác và thông số giếng đã thấp hơn so với lưu lượng khí

Hình 3 16 Lưu lượng hiện tại của giếng được nâng cao do đường VLP sau khi chọn lạithông số khai thác và thông số giếng phù hop đã thấp hơn so với đường VLP ban dau 91Hình 3 17 Lưu lượng tới hạn tại các năm thứ 1 đến năm thứ 7 vẫn còn thấp hơn lưulượng của giếng khí condensate mỏ Kim Ngưu ¿+ + + 522252 +E‡E£E££z£zEzEreezreered 92

PHẢN MỞ ĐẦU* Tính cấp thiết của đề tài

Mỏ khí condensate Kim Ngưu là một trong những phát hiện quan trọng trong bổntrũng Cửu Long trong năm 2003 Việc khoan thăm dò và thâm lượng đã được tiễnhành tại cau tạo Kim Ngưu với các giếng khoan KN-1X, KN-2X, KN-3X, KN-4Xvào các năm 2003, 2005 va 2006 Từ các thông số thu được trong quá trình khaithác, việc nghiên cứu các thông số trong hệ thống khai thác để xây dựng các môhình động và mô hình giếng khai thác được thực hiện nhằm đưa ra chiến lược khaithác thích hợp trong tương lai Thông số về PVT là một trong những thông số quantrọng để xây dựng mô hình động và mô hình giếng khai thác, đặc biệt với đốitượng là mỏ khí condensate Do đó, thông số thí nghiệm PVT được thu thập sẽđược phân tích, kiểm tra và mô hình hóa bang các mô hình mô phỏng tương đốiphù hợp với các số liệu thí nghiệm, các mô hình mô phỏng càng chính xác càng théhiện đúng bản chất của chất lưu trong môi trường vỉa và trong hệ thông khai thác.Vi vậy, quy trình xây dựng mô hình ứng xử pha là rất quan trọng dé áp dụng trongviệc tính toán mô hình giếng và lưu lượng khai thác tới hạn nhằm nâng cao khả

năng khai thác một cách chính xác.

Song song đó, các giếng khai thác khí condensate thường xuyên xảy ra hiện tượngpha lỏng ngưng tụ từ khí condensate tích tụ tại đáy giếng do không được dòngchảy của khí vận chuyển lên bề mặt Điều này dẫn đến chi số khai thác của giếngbị suy giảm nhanh chóng đến một lúc nào đó giếng sẽ ngừng cho dòng Tuy nhiên,nếu lưu lượng dòng khí condensate trong ống khai thác đủ cao thì dòng chảy có thểvận chuyên tat cả các pha lỏng bị roi lại tại đáy giếng lên đến bề mặt Do đó, giá trịlưu lượng tới han là thông số rất quan trọng cần được xác định nhăm 6n định vanâng cao lưu lượng của các giếng khai thác khí condensate tại mỏ Kim Ngưu Từnhu cầu đó, việc phát triển phương pháp tính toán lưu lượng tới hạn là rất cần thiếttrong việc phát hiện kịp thời hiện tượng tích tu condensate tại đáy giếng nhằm đưa

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về phương pháp phân tích trong thí nghiệm, phương

trình trạng thái và mô hình thích hợp trong mô phỏng ứng xử pha của khícondensate Xây dựng mô hình ứng xử pha của khí condensate tại mỏ Kim Ngưu

theo các phương pháp trên nhăm so sánh kết quả mô phỏng giữa các mô hình vớisố liệu thí nghiệm PVT Từ đó, mô hình có sai SỐ SO thấp hơn được lựa chọn đểtiến hành hiệu chỉnh nhằm có được mô hình phản ánh đúng tính chất của khícondensate mỏ Kim Ngưu Ứng dụng kết quả mô phỏng ứng xử pha làm dữ liệuđầu vào để tính toán mô hình giếng và lưu lượng tới hạn Từ đó, khả năng khaithác cho giếng tại mỏ khí condensate Kim Ngưu bồn tring Cửu Long được duy trì

và nâng cao.Nội dung nghiên cứu:

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về các mô hình mô phỏng ứng xử pha của khícondensate Từ đó, sự thay đổi thành phan các pha và tính chất PVT của khícondensate tại mỏ Kim Ngưu được mô phỏng bằng các mô hình thích hợp, qua đómô hình mô phỏng nảo có sai số so với thí nghiệm thấp hơn được lựa chọn tiếnhành hiệu chỉnh dé có được một mô hình mô phỏng ứng xử pha phản ánh đúng tinhchất của khí condensate mỏ Kim Ngưu Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về các mô hìnhcơ học dòng chảy trong giếng khai thác khí condensate và cơ sở lý thuyết tính toánlưu lượng tới hạn trong giếng khai thác khí condensate Các mô hình giếng va tínhtoán lưu lượng tới hạn có áp dụng kết quả mô phỏng tính chất PVT của khícondensate đã được hiệu chỉnh Từ đó, sự ảnh hưởng của các thông số khai thácđến khả năng khai thác của giếng hiện tại được nghiên cứu trong trường hợp có sựtích tu condensate tại đáy giếng, qua đó các biện pháp can thiệp giếng phù hợp

trì lưu lượng khai thác của một giếng Vì vậy, việc xây dựng và phát triển mô hình

tính toán lưu lượng tới han là rất cần thiết nhằm ngăn chặn hiện tượng dòng khílàm rơi lại các giọt lỏng condensate tại đáy giếng: Thêm vào đó, trong mô hìnhgiếng khai thác khí condensate, tính chất của chất lưu mà đại diện là các thông sốvề tính chất PVT đóng một vai trò rất quan trọng đến độ chính xác của mô hình.Các mô hình mô phỏng ứng xử pha và biến đổi tính chất PVT ở điều kiện via vàtrong giếng Việc nghiên cứu các công cụ dé mô phỏng sự biến đổi tính chất PVTthông qua các mô hình mô phỏng và các nghiên cứu về tối ưu khai thác đã được

thực hiện cả trong và ngoài nước với các bài báo và báo cáo cụ thê sau:

1 Nguyễn Vi Hùng, Hoang Mạnh Tan, Dự đoán tính chat vật lý Dau mỏ bằngcác tương quan thực nghiệm PVT, Tuyến tập báo cáo hội nghị khoa học công nghệ“ Viện Dầu Khí Việt Nam: 25 năm xây dựng và trưởng thành”

Các tác giả xây dựng các tương quan phù hợp (phương trình thực nghiệm) cho việc

dự đoán tính chất PVT của dầu mỏ thêm lục địa Việt Nam qua việc phân tích hàngtrăm mẫu dau từ hai bé Cửu Long và Nam Côn Sơn (được phân tích tại phòng thinghiệm PVT của Viện Dau Khi-VPI và Viện NCKH-TK Vietsovpetro) Đông thờithông qua các thực nghiệm được xây dựng bang cách sử dung phân tích hồi quytuyến tính để dự báo áp suất bão hòa, tỷ số dầu-khí, hệ số thể tích, ty trọng, hệ sốnén và độ nhớt của đầu với sai số nhỏ so với số liệu thực nghiệm, tác giả chorang đã khắc phục được những nhược điểm của các nghiên cứu trước đây khi sửdụng các tương quan thông dụng như Standing, Glaso hay Vasquez và Beggs Cuốicùng các tác giả đưa ra nhận định có thể sử dụng các phương trình thực nghiệm

hòa của dầu mỏ trong trường hợp không lẫy được mẫu ) cho các khu vực kháctrên thềm lục địa Việt Nam.

2 Nguyễn Thế Duy, Xây dựng mô hình ứng xử pha cho vỉa khí condensate Ứng dụng dự báo khai thác cho mỏ khí condensate Hing Đông, bổn trũng Cửu

-Long Trường DH Bach Khoa ĐHQG Tp.HCM.

Tác giả nhân mạnh ý nghĩa của phương trình trạng thái trong việc mô phỏng sựthay đối của các thành phan pha khi áp suất và nhiệt độ thay đổi sẽ dẫn tới các chấtlưu như khí ngưng tu, dầu mat dan các thành phan nhẹ khi đó ty lệ mol của từngthành phan trong mỗi pha biến động rất lớn, dẫn đến làm thay đổi ty lệ cân bang

pha khí-lỏng và ứng xử pha.

Luận văn ứng dụng phan mém thương mại PVTi nhằm xây dựng mô hình ứng xửpha cho mỏ khí condensate Hing Đông băng phương trình trạng thái SRK, theomột quy trình cụ thể, rõ ràng Kết quả mô phỏng các thí nghiệm PVT của phươngtrình trạng thái SRK cho thấy kết quả mô phỏng rất sát với kết quả thực nghiệmsau khi đã hiệu chỉnh bang phần mém PVTi Giá trị sai số giữa giá trị mô phỏng vàgiá trị thực nghiệm chủ yếu đều nhỏ hơn 3%, trong đó giá trị điểm sương chỉ sai

lệch 1 psi so với giá tri thực nghiệm.3 A.H El-Banbi, K.A Fattah and M.H Sayyouh: New Modified Black-OilCorrelations for Gas Condensate and Volatile Oil Fluids, SPE 102240.

Bai báo nêu lên việc phát triển các công thức tương quan mới từ mô hình đặc tínhdầu hiệu chỉnh (MBO-modified black oil) và ứng dụng của nó cho các mô hình mỏkhí condensate và dầu nhẹ (ban đầu mô hình MBO được sử dụng để mô phỏng mộtmỏ với 3 thành phân chủ yếu là: khí khô, dầu và nước) Bài báo cáo có 4 thông sốPVT được quan tâm khảo sát chính là tỷ số dầu hòa tan-khí (r,), tỷ số khí hòa tan-dầu (R,), hệ số thé tích thành hệ của dau (B,) và hệ số thể tích thành hệ của khí(B,) Trong đó, tỷ số dầu-khí là thông số quan trọng trong các tính toán cân bằngvật chất và mô hình thủy động lực đa thành phần E300, không thể tính toán băngcác tương quan thông thường trong mô hình đặc tính dầu mà phải được tính thông

qua các thí nghiệm trong phòng lab kết hợp với các phương trình trạng thái đượctính toán tỉ mỉ Để xây dựng được các tương quan mới (công thức thực nghiệm),các tác giả sử dụng phương pháp Whitson & Torp kết hợp với 1850 giá trị từ kếtquả phân tích PVT của 8 mẫu khí condensate, 1180 giá trị từ kết quả phân tích 6mẫu dầu nhẹ để xây dựng các thông số PVT (các thông số này phải phù hợp vớikết quả thực nghiệm và phương trình trạng thái của chất lưu) Kết quả các tươngquan mới giúp cho việc tính toán 4 thông số PVT tỷ số dầu-khí (r,), tỷ số khí hòatan-dau (R,), hệ số thé tích thành hệ của Dau (B,) và hệ số thể tích thành hệ của khí(B,) trở nên chính xác hơn trong các mô hình mỏ khí-condensate và dầu nhẹ.

Đóng góp của dé tài luận văn này trong phan mô phỏng ứng xử pha khícondensate: Nghiên cứu chỉ tiết cơ sở lý thuyết các phương pháp mô phỏng baogom phương trình trạng thái, thí nghiệm phân tích PVT Constant Volume

Depletion (CVD) và mô hình black oil hiệu chỉnh (Modified Black Oil) Dựa trên

cơ sở lý thuyết, quy trình tính todn được trình bày rõ ràng và chỉ tiết đối với từngmô hình mô phỏng và áp dụng quy trình này dé mô phỏng ứng xử pha cho mỏ khícondensate Kim Ngưu Từ đó, kết quả mô phỏng từ phương trình trạng thải và môhình Modified Black Oil được so sánh với kết quả từ thi nghiệm CVD nhằm lựachọn một mô hình có sai số thấp hon dé tiễn hành hiệu chỉnh Qua đó, mô hình môphỏng ứng xử pha được xây dựng phan ánh đúng tính chất của khí condensate mỏ

Kim Ngưu Mô hình mô phỏng phù hop được ap dụng vào các mo hình cơ học

dòng chảy trong giếng và tính toán lưu lượng tới hạn phục vu trong việc duy trì vànang cao hiệu quả khai thác của giếng tại mỏ Kim Ngưu

4 — Nguyễn Hùng, Xây dựng mô hình tích hợp hệ thống khai thác mỏ GấuVàng — Bồn trũng Cửu Long Trường DH Bách Khoa ĐHQG Tp.HCM

Luận văn ứng dung cơ sở lý thuyết mô hình dòng chảy trong giếng dau thôngthường nhằm xây dựng và hiệu chỉnh mô hình dòng chảy trong giếng Ứng dụngcơ sở lý thuyết về phân tích điểm nút, các mô hình dòng chảy trong via, phương

khác nhau của mỏ Gau Vang Ung dụng phan mềm thương mai IPM để xây dựngmô hình giếng va mô hình via, tiếp theo đó là hiệu chỉnh lại so với số liệu thực tếnhăm tích hợp các mô hình từ vỉa lên đến bề mặt băng công cụ GAP trong phầnmềm thương mại IPM Sau đó, mô hình được sử dụng vào việc tối ưu hệ thốngkhai thác mỏ Gấu Vàng

Đóng gop cua luận văn này trong việc thiết lập mô hình nâng cao kha năng khaithác của giếng: Nghiên cứu chỉ tiết cơ sở lý thuyết vé các mô hình cơ học đượcứng dụng trong xây dung mô hình dòng chảy da pha trong giếng khai thác khícondensate Nghiên cứu chỉ tiết cơ sở lý thuyết về phương pháp tính toán lưulượng tới hạn trong giếng khai thác khí condensate Từ việc nghiên cứu chỉ tiết cáccơ sở ly thuyết trên, quy trình tính todn cụ thé cua các mô hình dòng chảy tronggiéng được thiết lập So sánh sai số vệ kết qua của các mô hình so với dit liệu dothực tế, từ đó mô hình có sai số thấp hơn được lựa chọn dé tiễn hành hiệu chỉnh.Mô hình giếng sau khi được hiệu chỉnh cho kết quả sát với dữ liệu do thực té, quađó áp dung trong việc tính toán lưu lượng tới hạn cho giếng khí condensate cụ thétại mỏ Kim Ngưu nhằm nâng cao khả năng khai thác của giéng một cách hiệu quả

Trong quá trình nghiên cứu nâng cao khả năng khai thác, ảnh hưởng của các

thông số khai thác và thông số giếng đến khả năng khai thác của giếng khí

condensate mo Kim Ngưu được xem xét.Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu của đề tài là dựa trên cơ sở lý thuyết về tính chất của chấtlưu khí condensate, thí nghiệm PVT, phương trình trạng thái EOS và mô hình dầublack oil hiệu chỉnh (Modified Black Oil) để xây dựng mô hình ứng xử pha cho khícondensate Mô hình được ứng dụng cho đối tượng nghiên cứu là mỏ khícondensate Kim Ngưu, bồn trũng Cửu Long Cơ sở lý thuyết xây dựng quy trình

mô phỏng ứng xử pha theo các mô hình và hiệu chỉnh mô hình được áp dụng trong

việc xây dựng mô hình tính toán lưu lượng tới hạn nhằm duy trì và nâng cao lưulượng khai của giếng khí condensate mỏ Kim Ngưu

s* Y nghĩa khoa học và thực tiên của dé tài

Quy trình xây dựng mô hình ứng xử pha của khí condensate với các dữ liệu đầuvào cho đối tượng nghiên cứu là chất lưu từ mỏ khí condensate Kim Ngưu đượctrình bay cụ thé, rõ ràng Đây là một trong những thông tin đầu vao quan trọngtrong quy trình xây dựng mô hình giếng và tính toán lưu lượng tới hạn nhằm nângcao khả năng khai thác cho các giéng khai thác khí condensate

Ung dụng kết quả của mô hình ứng xử pha làm dữ liệu đầu vào trong mô hìnhdòng chảy trong giếng khai thác khí condensate Ứng dụng phương pháp tính toánlưu lượng tới hạn nhằm dự báo kịp thời trong trường hợp giếng khai thác có dẫuhiệu ngừng cho dòng chảy do sự tích tụ condensate tại đáy giếng Từ đó, cácphương án can thiệp giếng thích hợp nhất được đưa ra nhằm duy trì và nâng caolưu lượng khai thác trong giếng khai thác khí condensate tại mỏ Kim Ngưu

G

s* Cau tric cua luận văn

Luận van bao gôm phan mở dau, kêt luận và kiên nghị, nội dung chính gôm 3chương sau đây:

Chương 1: Chương nên tảng lý thuyết của Luận văn bao gồm: Co sở lý thuyết về

các đặc trưng cơ ban của khí condensate và xây dựng mô hình ứng xử pha cho khí

condensate theo phương trình trạng thái EOS, mô hình dau black oil hiệu chỉnh(Modified Black Oil) và phân tích thí nghiệm CVD; Co sở lý thuyết về các môhình cơ học dòng chảy đa pha trong giếng khí condensate và tính toán lưu lượng

tới hạn nhăm nâng cao khả năng khai thác của giêng khí condensate.

Chương 2: Ứng dụng cơ sở lý thuyết trong Chương 1 để đưa ra quy trình cụ thể môphỏng ứng xử pha và các biến đổi tính chất PVT của khí condensate tại mỏ KimNgưu So sánh kết quả mô phỏng từ các mô hình so với thí nghiệm CVD nhằm lựachọn mô hình có sai số thấp hơn để tiến hành hiệu chỉnh Từ đó, mô hình môphỏng chính xác về ứng xử pha của khí condensate tại mỏ Kim Ngưu

Chương 3: Ung dung cơ sở lý thuyết trong Chương 1 nhằm đưa ra quy trình tínhtoán cụ thể trong các mô hình giếng và lưu lượng tới hạn của giếng khí condensatethuộc mỏ Kim Ngưu Từ đó, hiện trạng khai thác của giếng mỏ Kim Ngưu đượcđánh giá nhăm đưa ra biện pháp can thiệp giếng phù hợp để duy trì và nâng caokhả năng khai thác của giếng tại mỏ Kim Ngưu.

CHUONG 1 NEN TANG LY THUYET1.1 Cơ sở lý thuyết về mô hình ứng xứ pha cho vỉa khí condensatePhan 1.1 hệ thong hóa các cơ sở lý thuyết về đặc trưng cơ bản của khí condensate, là hệ

chat lưu dâu khí có ứng xử pha và đặc trưng dòng cháy biến đổi phức tap theo sự suygiảm của áp suất Đề mô phỏng được sự biến đổi vé thành phan pha của các cấu tử cótrong khí condensate và các tính chất PVT của khí condensate theo sự suy giảm của ápsuất, Phan 1.1 nghiên cứu cơ sở lý thuyết các mô hình mô phỏng tinh chất PVT bao gom

phán tích thi nghiệm CVD, Phương trình trạng thai (EOS), mô hình Black Oil hiệu chỉnh

(MBO) Dựa trên cơ sở lý thuyết, mô hình ứng xử pha cho via khí condensate tại mỏ KimNgưu được tiễn hành xây dựng và được trình bày trong Chương 2

1.1.1 Đặc trưng cơ ban của khí condensate [1] [10]

Khí condensate là hệ chất lưu dau - khí có ứng xử pha và đặc trưng dòng chảy biến đốiphức tạp theo sự suy giảm của áp suất Do đó, các tính chất PVT của khí condensate cầnthiết phải được nghiên cứu và đánh giá một cách cân thận Khí condensate được đặctrưng bởi tỷ số condensate hòa tan trong khí (Condensate Gas Ratio - CGR, r,) có gia tritir 30 dén 300 thùng pha long (condensate ngưng tụ) trên một triệu bộ khối khí tại điềukiện chuẩn Độ sâu hau hết của các vỉa khí condensate vào khoảng từ 5000 đến 14000 ft.Áp suất vỉa có giá trị từ 3000 đến 9000 psi và nhiệt độ via khoảng từ 200 đến 500°F Ứngxử pha của hệ đa cầu tử khí condensate phụ thuộc vào biểu đồ pha và điều kiện vỉa chứa.Khảo sát biểu đồ pha Áp suất — Nhiệt độ tiêu biểu của vỉa khí condensate (Hình 1.1) như

sau:

Biéu đồ pha của khí condensate tương tự biéu đồ pha của hệ đa cau tử khí ngưng tungược với đường bao pha có giá trị ít thay đối cùng với sự thay đổi áp suất tại điều kiệnnhiệt độ vỉa lớn hơn điểm tới hạn và ngược lai Via tồn tại hai pha (khí ngưng tụ ngược):tại điểm B, áp suất vỉa giảm đăng nhiệt theo đường B-B1-B2-B3, nhiệt độ vỉa nhỏ hơnnhiệt độ ngưng tới hạn và áp suất vỉa gần với đường đọng sương Trong quá trình giảm

áp, B-BI chi tôn tại một pha khí, tại B1 khí bat đầu ngưng tụ thành pha long Quá trìnhgiảm áp tiếp tục dưới giá trị áp suất điểm đọng sương (BI), tỷ lệ pha lỏng tăng dan tới(B2), tại đây tỷ lệ pha lỏng đạt cực đại Ấp suất tiếp tục giảm từ B2 đến B3, pha lỏng hóa

hơi ngược trở lại thành pha khí (ty lệ pha lỏng giảm), đây chính là đặc trưng cơ ban cua

khí ngưng tụ ngược Sự giảm áp trong quá trình khai thác dẫn đến sự thay đối về thànhphân và các tính chất PVT của khí condensate

Ap suit

qa% - 7& Dhem th han |

Hình 1 1 Biêu đô pha Ap suât — Nhiệt độ tiêu biêu của via khí condensate [10]

Gid trị tinh tai 6.2 | ST EEEEI :_ Gia trạ tĩnh tại Õ I

Nguyên nhân của sự thay đổi thành phan trong khí condensate được minh họa bởi Hình

1.2 ở trên:

Mô hình diễn tả sự thay đổi thành phần trong quá trình khí condensate di chuyển từ vịtrí 6 1 sang vị trí ô 2 cạnh nhau (mô phỏng quá trình khai thác) Phần trên của mô hìnhthé hiện giá trị độ bão hòa của pha lỏng và khí, phần dưới thé hiện tong thành phan của

khí condensate (C,, C4, Cio) Quá trình mô phỏng dòng chảy khí condensate từ vi trí ô 1

sang vị trí 6 2 cho thấy chi phần lớn pha khí thay đổi (vi tính linh động của pha khí lớnhơn nhiêu lần độ linh động của pha lỏng); Tuy nhiên, giá trị tinh 6 2 có tỷ lệ của pha lỏngvà thành phan nặng (Ca, C;o) tăng so với giá trị tĩnh ban đầu Nguyên nhân chính là do sựsuy giảm áp suất nhiều hơn 6 1 (điều kiện cần có để hỗn hop di chuyển từ 6 1 sang 6 2).Sự thay đối về độ bão hòa và thành phan này dẫn đến sự thay đổi về các tính chat PVT

Viscosity, tg).

Tính toán cân bằng pha tir phan tích thí nghiệm CVD

Một ứng dụng hiệu quả của thí nghiệm CVD là tính toán cân bằng pha của khícondensate từ dit liệu được đo đạc Quy trình tính toán cân bằng pha được mô tả trong sođồ Hình 1.3

Bước 1: Thu thập dữ liệu từ thí

Bước 4: Tinh Ibmole các

cầu tử theo pha lỏngtrong ống thí nghiệm

theo pha long, x;

Bước 6: Tinh toán ty sốcân bang pha K; từ phan

tích thí nghiệm CVD

Hình 1 3 Sơ đô tính toán cân bằng pha trong phân tích thí nghiệm CVD

Bước 1: Thu thập dữ liệu ban dau trong phân tích thí nghiệm CVD

- - Nhiệt độ via (Reservoir Temperature) T ( R)

- Thé tích của ống thí nghiệm chứa khí condensate (Vua) (ff)- Thanh phân tích lũy của khí condensate được tách ra tai từng cấp áp suất P; (WellStream Produced - N,), Phan trăm thể tích của pha lỏng trong ống thí nghiệm theo cap áp

suất P; (Liquid Volume — SLp;), Hệ số nén khí tương đương theo cấp áp suất P; (Gas Z

Factor — Zp;).

- Thanh phan của các cau tử theo pha khí tại các cấp áp suất P; (Produced Gas Phase

Compsition hoặc Ibmole gas component, V eas

composition_Pi)-Bước 2a: Tính thé tích của 1 1b mole khí condensate trong ông thí nghiệm theo cấp áp

k 3

suat P; (V IIpmole khí cond_Pi)› ft

Voi tự cong _ Pi — Lei xUGCxT IP, (1.1)

- Trong đó, Zp; là hệ số nén khí tương đương theo cấp áp suất P;- Hang số UGC = 10.732

Bước 2b: Tính thé tích pha khí trong ống thi nghiệm tại các cấp áp suất P; (V gas in celltại P; hoặc V : ft’) duoc xac dinh nhu sau:gas _ incell _ Pi

Vgas _incell_ Pi — (1 7 Sử, )x Vườn (1.2)

- _ Trong đó, SLp; là Phan trăm thé tích của pha lỏng trong ống thí nghiệm theo capáp suất P;

Bước 2c: Tính lb mole của pha khí thoát ra khỏi ống thí nghiệm theo cấp áp suất P; (1b

mole Gas Produced tại P; hoặc n ) (Ibmole):gas _ produced _ Pi

N eas — produced _ Pi — ND p; 7 NP pin (1.3)

- Trong đó, Nppi va Nppi.; là thành phan tích lũy cua khí condensate được tách ra tạitừng cấp áp suất tương ứng là P; va Pi,

Bước 2d: Tính thành phan mole các cau tử theo pha khí tại cấp áp suất P;, y;

Deas _incell _ Pi — Vy _incell_ Pi / Vibmole khí _ cond _ Pi ( it 5)

Bước 3b: Tinh số lbmole các cấu tử còn lại trong ống thí nghiệm (sau khi khí đã đượcthoát ra khỏi Ống thí nghiệm tại các cấp áp suất P;) (mole component remaining in cell tạiP; hoặc Ncomponent_remain_incell_ Pi) (Ibmole)

-Vgas_compositionnN component _ remain _incell _ Pi —ữ component _ remain _incell _ Pi-1 xIgas _ produced _ Pi ( 1 6)

Bước 4: Tính số Ibmole các cau tử theo pha lỏng trong ống thí nghiệm tại các cấp áp suất

P¡ (Lb mole liquid component in cell tại P; hoặc nauiaeomponent ineel_pi) (bmole)

Ny; ‘d -=fl , — " xn quidcomponent _incell _ Pi component _ remain _incell _ Pi gas _ composition _ Pi gas_incell _ Pi ( 7)

Bước 5: Tính thành phân mole của các cau tử theo pha lỏng tại cap áp suât Pi, x;

ny iquidcomponent _incell _ Pia (1.8)» Ít widcomponem _incell _ Pi

component _1

Bước 6: Tính toán tỷ số cân bang pha K; từ phân tích thí nghiệm CVD tại các cấp áp suất

P; theo công thức:

*, (1.9)

Mô phỏng các tính chat PVT theo phân tích thí nghiệm CVD1 Khối lượng thé tích pha long (Liquid Density, p,) (b/ft’)2 Ty số condensate hòa tan trong khí (Condensate Gas Ratio - CGR, r,) (stb/mmscf)3 Hệ số thé tích thành hệ pha khí (Gas Formation Volume Factor — Gas FVF, B,a)

(ft3/scf)

4 Khối lượng thé tích pha khí (Gas Density, p,) (Ib/f3)Ty số condensate hòa tan trong khí, r, được xác định trong phân tích thí nghiệm CVD dựatrên thành phan mole của các cau tử theo pha khí (y;) Cách xác định r, bao gồm các

Vi ;

_ oil surface _ Pi x 1000000— V x 5.6146gas _ surface _ Pi

(1.12)

Gas Formation Volume Factor (Bgd) được xác định trong phân tích thí nghiệm CVD dựatrên định nghĩa:

B _ V eservoir condition _ Zh; x 10.732 x T |

Trong đó, Z” là hệ số nén theo pha khí tại cấp áp suất P;, được xác định từ phan tích thí

nghiệm CVD

Trong phân tích thí nghiệm CVD, các tính chất PVT Gas Density và Liquid Density được

xác định như sau:Gas Density:

a) Xác định khối lượng mole của khí condensate tai các cấp áp suất P;:

MWgas _ Pi = » V sesmposirion _ Pi x Mw, ) /100

ial (1.14)

Trong đó, Veascomposition pi là thành phân của các câu tử theo pha khí tại các cấp áp suất P;;

MW; là khối lượng mole của các cau tử.b) Từ thông số thể tích của 1 lb mole khí condensate trong ống thí nghiệmCV IIbmole khí cond p) Và MWW,;; pi được xác định tại bước a), Gas Density tại cấp áp suất P;

được tính toán theo công thức:

MW »,

Dy w= si — (Ib/fể) (1.15)

Vitbmole_kht _ cond _ Pi

Liquid Density được xác định theo các bước như sau:

a) Xác định khối lượng của pha khí thoát ra khỏi ống thí nghiệm theo cấp áp suất P; (Mass removed hoặc Mremovea pi) (Ib) từ dtr liệu số Ib mole của pha khi thoat ra khoi ốngthí nghiệm theo cấp áp suất P., Ngas_produced_pi (bước 2c của mục 1.1.2)

NT emoved _Pi — MW was _Pi x M gas _ produced _ Di (1 16)

b) Xác định khối lượng của pha khí trong ống thí nghiệm theo cấp áp suất P; (Mass of gasincell hoặc Moas incen_pi) (Lb) từ dữ liệu số lb mole theo pha khí trong ống thí nghiệm chứakhí condensate theo cấp áp suất P; (bước 3a của mục 1.1.2)

M x Mw

gas Pi (1.17)gas _incell _ Pi = TH và — jneell — Pi

c) Tính toán khối lượng của pha lỏng trong ống thí nghiệm chứa khí condensate theo cấpáp suất P;, Mass of liquid hoặc Miiguia_pi (Ib) như sau:

Mliquid _ Pi = M initial a M 2s incell _ Pi a

i-lremoved _ Pi

1.1.3 Co sở lý thuyết về mô hình Black Oil hiệu chỉnh (MBO) [3]

Mô hình Black Oil (BO): Với mô hình Black Oil, hỗn hợp dầu-khí trong điều kiện via

mặc dù có thành phan rất phức tạp nhưng được xem như chi bao gồm có hai pha lỏng vàkhí Mô hình BO cho phép mô tả ứng xử pha của hỗn hợp dau khí trong quá trình khaithác, tuy nhiên mô hình BO ban đầu này chỉ mô tả được quá trình: pha lỏng trong điềukiện vỉa khi lên bề mặt tách ra thành pha lỏng và pha khí tại điều kiện bề mặt, trong khiđó pha khí tại điều kiện via khi lên bề mặt chỉ thu được pha khí tại điều kiện bề mặt Môhình BO cho phép xác định: (1) thể tích pha lỏng tại điều kiện vỉa sẽ co ngót lại bao nhiêulần khi đi lên bé mặt, (2) thé tích của pha khí tại điều kiện via sẽ giãn nở bao nhiêu lần

khi di lên bề mặt, (3) lượng khí được hòa tan trong pha lỏng tại điều kiện vỉa thông quaviệc định nghĩa các tính chất PVT như sau:

1 Oil FVF (B,) là tỷ số giữa thé tích pha lỏng điều kiện via và thé tích pha lỏng tạiđiều kiện bề mặt (được tách ra từ pha lỏng điều kiện vỉa)

2 Gas FVF (B,) là tỷ số giữa thể tích pha khí tại điều kiện vỉa và thể tích pha khí tạiđiều kiện bề mặt (thu được từ pha khí trong điều kiện via)

3 Ty số khí hòa tan Gas/Oil (R,) là ty số giữa thé tích pha khí tại điều kiện bề mặt(thu được từ pha lỏng điều kiện vỉa) và thể tích pha lỏng tại điều kiện bề mặt (thuđược từ pha lỏng điều kiện via)

Mô hình BO có các giả thiết sau:a) Pha lỏng điều kiện vỉa khi lên bề mặt sẽ tách thành pha lỏng và pha khí điều kiệnbề mặt

b) Pha khí điều kiện vỉa khi lên bề mặt không tách ra pha lỏng điều kiện bề mặt.c) Pha khí điều kiện bể mặt (thu từ pha lỏng điều kiện via) và pha khí điều kiện viacó cùng tính chất

d) Tính chất của pha lỏng và khí tại điều kiện bề mặt không thay đối theo sự suygiảm của áp suất vỉa

Giới thiệu về mô hình Black Oil hiệu chỉnh (Modified Black Oil hoặc MBO): Đối vớiMô hình MBO cũng xem hỗn hợp dau-khi trong vỉa bao gồm hai pha lỏng va pha khígiống như mô hình BO; Tuy nhiên, mô hình MBO có thé mô phỏng sự biến đổi pha phứctạp hơn của chất lưu khí condensate hoặc dầu dễ bay hơi mà mô hình BO không môphỏng được: pha lỏng tại điều kiện vỉa khi lên bề mặt tách ra thành hai pha là pha lỏng vàkhí điều kiện bề mặt Dong thời, pha khí tại điều kiện vỉa khi lên bể mặt cũng tách thànhhai pha khí và lỏng (condensate) tại điều kiện bề mặt Vì vậy, mô hình BO cần được hiệuchỉnh thành mô hình MBO để có thể mô phỏng được sự biến đổi pha phức tạp như vậy.Mô hình MBO cho phép xác định lượng pha lỏng hòa tan trong pha khí điều kiện vỉa vàmô phỏng được sự biến đối pha phức tạp của khí condensate thông qua việc bố sung

thêm tính chat ty số pha lỏng hòa tan trong khí Oil/Gas (r,) và hiệu chỉnh tính chat GasFVF (B,) trong mồ hình BO Mô hình MBO có các gia thiết sau:

a) Pha lỏng điểu kiện via khi lên bề mặt tách ra thành pha lỏng và khí điều kiện bề

Bước 1: Thu thập dữ liệu ban đầu

Mô hình MBO cho phép mô phỏng ứng xử pha của khí condensate thông qua việc tinh

toán cân bang pha Sơ đồ tính toán được trình bày cụ thé trong Hình 1.4 như trên.Bước 1: Thu thập dữ liệu ban đầu trong tính toán cân băng pha từ MBO bao gồm: Nhiệt

độ T CR), áp suất P (psia), các thông SỐ tỷ trọng và khói lượng của pha lỏng và khí tại

điều kiện bê mặt ( Von Vig 0 Ve ,M 5g M_- ), thành phân trung bình của pha lỏng và khí tại

điều kiện bề mặt được xác định từ bình tách Trong đó:Ven la ty trong cua pha long tai điều kiện bề mặt được tách ra từ pha khí trong điềukiện vỉa; Ys, la ty trong cua pha khi tai điều kiện bề mặt duoc tách ra từ pha khí trongđiều kiện vỉa; z„ là ty trong của pha lỏng tại điều kiện bề mặt được tách ra từ pha lỏng tại

điều kiện vỉa; M là khói lượng mole của pha lỏng tại điều kiện bề mặt được tách ra từpha khí tại điều kiện vỉa; M - là khối lượng mole của pha lỏng tại điều kiện bề mặt được

tách ra từ pha lỏng tại điều kiện via.Bước 2a: Tính hệ số chuyển đổi thé tích tương đương từ pha long condensate tại điềukiện bể mặt sang pha khí tại cùng điều kiện, C; (scf/STB) và hệ số chuyền đổi thé tíchtương đương từ pha lỏng tại điều kiện bề mặt (thu được từ pha lỏng tại điều kiện vỉa)sang pha khí tại cùng điều kiện, C- (scf/STB):

Bước 3a: Tính thành phan mole của các cầu tử theo pha lỏng (x;) ty số khí hoàn tan trongpha lỏng R,, thành phan mole trung bình của pha lỏng và khí tại điều kiện bề mặt:

Ty số cân bằng pha K; được xác định trong MBO theo công thức:

x; (1.26)Mô phỏng các tính chất PVT theo mô hình MBO:

Tính chat PVT r, được tính trong bước 2c của mục Tính toán cân băng pha theo mô hình

Trong đó @ =0.0612%exp|-(1.21-1)?| với t= 1/Ty

Thông số yp; được xác định từ phương trình sau:

C, „ =10° exp Pov * Ua) a(7.141x10'?)(P — P,)—12.938

Trong đó, áp suất điểm bọt P, (psi) được xác định từ công thức của Standing:

PB =18.2(A—-1A4) (1.35)A = (R_ 1 77, Y°R8 100/000917~0.0125/A77

: Po_Pi (1.36)

62.4x

Liquid Viscosity được xác định như sau:

a) Xác định tỷ số khí hòa tan trong pha lỏng tại cấp áp suất P;(GORbp; hoặc Rg, pi, scf/stb)

dựa trên công thức cua Standing:

0.5 12

B„_„ = 9.9759+ 0.000120x „ ñ +1.25x(T- a)Yo (1.37)

Trong đó: y, là ty trong của khí hoa tan trong pha lỏng va y, là ty trọng cua pha lỏng tại

điều kiện bề mặt.b) Xác định hệ số A và B tại cấp áp suất P;

a) Xác định hệ số X theo công thức:

X =3.54 9 001xM,

T (1.42)Trong đó: M; là khối lượng mole của pha khí tại điều kiện bề mặt

b) Xác định hệ số Y theo công thức:

a4, „=10°xKxexp| X x Peri

~ 624 (1.45)1.1.4 Cơ sở lý thuyết về phương trình trạng thai EOS [10]

Giới thiệu về phương trình trạng thái EOSPhương trình trạng thái (EOS) là phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa áp suất (P),nhiệt độ (T) và thé tích (V) Một phương trình trạng thái cụ thé sẽ mơ tả được thể tích vaứng xử pha của khí condensate Ưu điểm khi sử dụng phương trình trạng thái là cùng mộtlúc cĩ thể mơ phỏng hành trạng của tất cả các pha với chỉ một phương trình Bên cạnhđĩ, phương trình trạng thái con được sử dụng trong việc tính tốn tỷ số cân bang pha K;và mơ phỏng các tính chất PVT của khí

Phương trình trạng thái Soave-Redlich-Kwong (SRK)Năm 1972, Soave, Redlich và Kwong đưa ra phương trình trạng thái như sau:

_ NỊ_ à(T)

Với: P, áp suất (psi); V, thé tích khí (f/mole); R, hăng số vũ trụ (hăng số khí), cĩ giá trị10.73 psi-ft3/lb-mole, °R; T, nhiệt độ (CR); a, hệ SỐ hấp dan (attraction parameter) va b,hệ số giãn nở (repulsion parameter); P, , áp suất tới hạn, psia ; T, , nhiệt độ, °R

Trong đĩ, œ(T) hệ số khơng thứ nguyên, cĩ giá trị bằng 1 khi nhiệt độ suy giảm T,(reduced temperature) = | Hệ số a(T) tinh bang cơng thức: