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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO -  ********************  C  S      TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội – 2014 Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn Địa chất dầu - Khoa Dầu khí Trường Đại học Mỏ - Địa chất   1. TS. Phan Từ Cơ: Trường Đại học Mỏ - Địa Chất 2. PGS-TS. Hoàng Văn Quý: Hội Dầu khí Việt Nam à Nội Phản biện 1: TS. Cù Minh Hoàng - Công ty Thăm dò Khai thác Dầu khí Nước ngoài 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 sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất vào hồi … giờ … ngày … tháng… năm 2014 Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Quốc gia-Hà Nội hoặc Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chấtchất 1   Cho đến nay, dầu được khai thác ở mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng ch yếu từ móng nứt nẻ trước Kainozoi bằng các giếng khai thác với chiều dài và góc nghiêng lớn, nhưng động thái khai thác và tr lượng thu hồi ca các giếng rất khác nhau. Đặc biệt t số khí dầu hay độ ngập nước ca giếng khai thác tăng rất mạnh trong thời gian ngắn làm cho lưu lượng khai thác giảm nhanh và đáng kể, dẫn đến sản lượng khai thác thc tế thấp hơn nhiều so với d báo trong sơ đồ công nghệ. Nhiều ý kiến cho rằng, do: (i) ảnh hưởng ca việc khai thác với lưu lượng cao, (ii) mạng lưới giếng khai thác và bơm ép, (iii) lưu lượng bơm ép chưa hợp lý, và (iv) đặc điểm các yếu tố địa chất ca mỏ đã ảnh hưởng tới hệ số thu hồi dầu. Ba lý do đầu là ch quan, riêng lý do cuối cùng cần phải được nghiên cứu một cách kỹ lưỡng nhằm đưa ra các giải pháp khai thác hợp lý và hiệu quả. Vì vậy, việc nghiên cứu xác định nhng yếu tố địa chất ảnh hưởng tới hệ số thu hồi dầu, đồng thời nghiên cứu đề xuất các giải pháp nâng cao hệ số thu hồi đối với thân dầu trong đá móng nứt nẻ mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng là nhiệm vụ cần thiết và rất cấp thiết.  Đã có trên 10 giếng khoan thăm dò và thẩm lượng, và trên 30 giếng phát triển và khai thác vào khối móng nứt nẻ mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng. Tài liệu và các công trình nghiên cứu về địa chất, địa chấn, địa vật lý giếng khoan, sơ đồ công nghệ, tài liệu khai thác, mô hình địa chất và mô hình mô phỏng … trong khu vc nghiên cứu khá phong ph. 2 Tính chất va và động thái khai thác ca các khu vc có biểu hiện khác nhau, hệ số thu hồi dầu phụ thuộc nhiều vào bản chất địa chất ca va sản phẩm. Tuy nhiên cho đến hiện nay chưa có công trình nghiên cứu quy mô và tng hợp nhằm xác định các yếu tố địa chất ca đá móng nứt nẻ mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng có ảnh hưởng đến khả năng thu hồi dầu. Nhà điều hành đã áp dụng nhiều giải pháp nhằm gia tăng hệ số thu hồi, kết quả cho thấy có nhng giải pháp cho kết quả khả quan, nhưng có giải pháp chưa cho kết quả như mong đợi.  Mục tiêu của lun án:(i) làm sáng tỏ nhng yếu tố địa chất ảnh hưởng tới khả năng thu hồi dầu; (ii) từ đó đề xuất các giải pháp nâng cao hệ số thu hồi đối với thân dầu trong móng nứt nẻ trước Kainozoi mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng. Nhiệm vụ của lun án: (i) xác định nhng yếu tố địa chất có ảnh hưởng tới thu hồi dầu trong móng nứt nẻ mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng; (ii) đánh giá mức độ ảnh hưởng ca các yếu tố địa chất tới hệ số thu hồi dầu ca đối tượng nghiên cứu; (iii) đánh giá các giải pháp khai thác gia tăng thu hồi cho móng nứt nẻ mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng.  - Thu thập, phân tích và tng hợp các tài liệu hiện có về địa chất, địa chấn, địa vật lý giếng khoan, và thy động lc. - Xây dng mô hình địa chất, mô hình mô phỏng cho các đặc trưng địa chất ca đá móng nứt nẻ, nhằm xác định và đánh giá mức độ ảnh hưởng ca các yếu tố địa chất đến hệ số thu hồi dầu và hiệu quả ca các giải pháp khai thác. 3 5. - Luận điểm 1: Nhng yếu tố địa chất chính có ảnh hưởng đến hệ số thu hồi dầu trong đá móng nứt nẻ mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng bao gồm: Đặc điểm thạch học ca đá móng; đặc điểm đứt gãy và khe nứt; quá trình biến đi thứ sinh ca đá móng; nguồn nước áp sườn; mức độ lưu thông thy lc; và tính chất PVT ca dầu chứa trong đá móng nứt nẻ. Trong đó, đặc điểm đứt gãy và khe nứt, mức độ lưu thông thy động lc, nguồn nước áp sườn và tính chất PVT ca dầu có ảnh hưởng mạnh mẽ nhất đến khả năng thu hồi dầu và có thể can thiệp hiệu quả để gia tăng hệ số thu hồi dầu. - Luận điểm 2: Giải pháp nâng cao hệ số thu hồi dầu bằng việc hướng đến hạn chế ảnh hưởng xấu và tăng cường các ảnh hưởng có lợi ca các yếu tố địa chất bao gồm: tối ưu hệ thống khai thác; bơm ép nước và khí; hạn chế ảnh hưởng ca nước áp sườn; và khoan đan dày ở nhng khối có mức độ lưu thông thy động lc kém hay có chế độ thy động lc riêng biệt.  - Các yếu tố địa chất ảnh hưởng đến hệ số thu hồi trong thân dầu móng nứt nẻ mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng đã được tng hợp, phân tích một cách đầy đ, hệ thống và biện chứng. Từ đó xác định được 6 yếu tố địa chất chính ảnh hưởng tới hệ số thu hồi. - Đánh giá mức độ ảnh hưởng ca từng yếu tố địa chất, từ đó xác định được 4 yếu tố địa chất quan trọng bao gồm: đặc điểm đứt gãy và khe nứt; nguồn nước áp sườn; tính chất PVT ca dầu; và mức độ lưu thông thy động lc có ảnh hưởng mạnh đến hệ số thu hồi dầu, và các yếu tố này có thể can thiệp hiệu quả nhằm gia tăng hệ số thu hồi dầu. - Các giải pháp gia tăng hệ số thu hồi trong thân dầu móng nứt nẻ mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng đã được đưa ra trên cơ sở hướng đến hạn 4 chế ảnh hưởng xấu và tăng cường ảnh hưởng tích cc ca các yếu tố địa chất.  Ý nghĩa thực tiễn: (i) Các giải pháp khai thác được Công ty Điều hành chung Cu Long áp dụng cũng như các giải pháp mới mà NCS đề xuất được phân tích đánh giá biện luận có cơ sở khoa học gắn liền với các yếu tố địa chất trong móng nứt nẻ. Nhng giải pháp được đánh giá có hiệu quả cao và tức thời như bơm ép nước hoặc bơm ép khí bằng hệ thống giếng bơm hiện có hoặc s dụng nhng giếng có độ ngập nước cao để bơm ép khí – khai thác luân phiên cần xem và áp dụng; (ii) Do đối tượng móng nứt nẻ trước Kainozoi ở bể Cu Long có nhiều đặc điểm địa chất tương đồng với mỏ Sư Tư Đen và Sư T Vàng, nên các giải pháp khai thác nâng cao hệ số thu hồi dầu có thể được xem xét áp dụng cho các mỏ móng nứt nẻ khác. Ý nghĩa khoa học: Việc nghiên cứu xác định nhng yếu tố địa chất và mức độ ảnh hưởng ca chng đến hệ số thu hồi dầu đóng vai trò vô cùng quan trọng cho việc xác định và la chọn các giải pháp gia tăng hệ số thu hồi dầu. Vì vậy, luận án không ch có giá trị áp dụng cho thân dầu trong móng nứt nẻ mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng, mà còn có thể áp dụng cho các thân dầu trong móng nứt nẻ nói chung cũng như các đối tượng chứa khác.  - Các tài liệu địa chất, địa vật lý giếng khoan đã được công bố, kết quả phân tích thạch học và minh giải địa chấn đã được công bố đến tháng 12 năm 2012. - Tài liệu khai thác đến hết tháng 12 năm 2012, mô hình địa chất – mô hình mô phỏng khu vc mỏ Sư T Vàng năm 2013. 5 - Các tài liệu nghiên cứu, tạp chí, báo cáo sản xuất về chuyên ngành địa chất, kiến tạo và dầu khí, mô hình địa chất, mô hình mô phỏng … đã công bố ca các nhà khoa học và các công ty dầu khí. - Nguồn tài liệu s dụng trong luận án có chất lượng tốt và độ tin cậy cao. 9. B Luận án gồm 142 trang, 24 bảng, 119 hình vẽ và đồ thị, 3 công trình đã công bố liên quan đến luận án và 32 tài liệu tham khảo (7 tiếng Việt, 25 tiếng Anh), trình bày thành 4 chương. C IA C  H THNG DU KHÍ  VNG THÁI KHAI THÁC KHU V    VÀNG   Mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng thuộc phía Đông lô 15-1 nằm ở phần Tây Bắc bồn trũng trầm tích Cu Long, cách thành phố Vũng Tàu khoảng 120km về phía Đông Đông Nam.  Tham gia vào cấu trc địa chất ở khu vc mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng gồm móng trước Kainozoi và trầm tích lớp ph Kainozoi. Móng trước Kainozoi gồm các đá granit, grandodiorit và các đai mạch. Các thành tạo trầm tích lớp ph Kainozoi được chia thành 6 hệ tầng (Trà Cú, Trà Tân, Bạch H, Côn Sơn, Đồng Nai và Biển Đông) tương ứng với 7 tập địa chấn (E, D, C, BI, BII, BIII và A).  1.3.1. Hình thái kiến trúc nóc móng và các tầng Theo đường khép kín 3100m, cấu tạo Sư T Đen và Sư T Vàng được phân chia thành 3 cấu tạo bậc hai là cấu tạo Sư T Đen, cấu tạo Sư T Vàng và cấu tạo Sư T Chúa. Cấu tạo Sư T Đen có chiều dài 6 15km và chiều rộng 3km, cấu tạo Sư T Vàng có chiều dài 13km và chiều rộng 2,2km. Tập E ph bất chnh hợp lên móng và vắng mặt ở phần trung tâm ca cấu tạo Sư T Đen và Sư T Vàng. Trong khi đó các tập D, C và BI phân bố rộng khắp khu vc nghiên cứu. 1.3.2. Đặc điểm hệ thống đứt gãy chính Trong phạm vi vùng nghiên cứu đã ghi nhận 21 đứt gãy và hệ đứt gãy chính cắt qua móng đóng vai trò quan trọng trong lịch s hình thành các cấu tạo gây phá hy cũng như khống chế cấu tạo móng được chia làm 4 nhóm đứt gãy chính theo phương: nhóm phương vĩ tuyến, á vĩ tuyến; nhóm phương Đông Bắc – Tây Nam; nhóm phương Tây Bắc – Đông Nam; và nhóm phương kinh tuyến – á kinh tuyến. 1.3.3. Phân tầng cu trúc Tham gia vào cấu trc địa chất khu vc nghiên cứu gồm 3 tầng kiến trúc phản ánh 3 chế độ địa động lc khác nhau: tầng kiến trúc móng trước Kainozoi; tầng kiến trúc rift Kainozoi sớm; và tầng kiến trúc lớp ph thềm Kainozoi muộn.   Sau khi thành tạo móng trước Kainozoi, bồn trũng Cu Long chịu ảnh hưởng ca giai đoạn tạo rift Eoxen – Oligoxen và giai đoạn sau tạo rift Mioxen – Đệ Tứ. Các hoạt động kiến tạo trong các giai đoạn này ảnh hưởng trc tiếp đến tính chất va ca khối móng trước Kainozoi. 1.4.1. Giai đoạn tạo rift Đây là giai đoạn phá hy bề mặt san bằng, tạo nên các địa hòa, bán địa hào và địa lũy có ảnh hưởng mạnh mẽ đến việc hình thành hệ thống 7 đứt gãy trong móng và các trầm tích ph trc tiếp lên móng được khởi đầu vào Eoxen – Oligoxen và kết thúc vào cuối Oligoxen trên. 1.4.2. Giai đoạn rìa lục địa thụ động bình ổn (giai đoạn sau tạo rift) Xảy ra vào thời kỳ Mioxen dưới cho đến hiện nay, các hoạt động đứt gãy rất yếu và gần như không còn, trầm tích có đặc điểm chung là phân bố rộng, không biến vị uốn nếp và gần như nằm ngang. 1.5. Đặc điểm hệ thống dầu khí khu vực mỏ Sư Tử Đen và Sư Tử Vàng Trong khu vc nghiên cứu,trầm tích Oligoxen rất giàu vật chất hu cơ là nguồn sinh dầu khí chính, tồn tại hai loại đá chứa ch đạo gồm móng nứt nẻ và cát kết, trong đó móng nứt nẻ trước Kainozoi là đối tượng chứa dầu chính (đối tượng nghiên cứu ca luận án) được chắn bởi tập sét thuộc trầm tích Oligoxen.  Khu vc nghiên cứu có đặc điểm chung về động thái khai thác là giai đoạn đầu giếng thường được khai thác với lưu lượng dầu cao và n định, sau khi nước xâm nhập vào giếng khai thác thì lưu lượng dầu giảm đáng kể, và độ ngập nước tăng nhanh. Quá trình bơm ép nước ch yếu ch được triển khai trong khu vc khai thác sớm, mặc dù bơm ép không liên tục, nhưng áp suất va luôn được duy trì khoảng 3000psi cao hơn áp suất bão hòa ca dầu (1100psi). Khác với khu vc Tây Nam mỏ Sư T Đen và mỏ Sư T Vàng, khu vc Đông Bắc mỏ Sư T Đen không ch có độ ngập nước tăng theo thời gian, mà t số khí dầu ca một số giếng khai thác còn tăng lên do áp suất va giảm xuống dưới 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 ca dầu cao, nhưng cho 8 tới nay, khu vc Đông Bắc mỏ Sư T Đen chưa áp dụng giải pháp bơm ép nước duy trì áp suất va.          Móng nứt nẻ mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng có thể chia thành hai nhóm đá chính: (i) đá macma xâm nhập gồm granit và granodiorit, trong đó ch là granit được chia thành hai loại là granit biotit và granit biotit – hocblend da theo thành phần khoáng vật mafic; (ii) các đá mạch gồm đai mạch felsic và đai mạch mafic. Các loại đá granodiorit và đai mạch chiếm thể tích không lớn và chưa thể xác định được s phân bố ca chng trong không gian (Hình 2.1) Hình 2.1. T lệ loại đá móng nứt nẻ trước Kainozoi ca khu vc mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng  Quá trình biến đi thứ sinh ca đá móng nứt nẻ mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng gồm quá trình phong hóa và quá trình thy nhiệt. 2.2.1. Quá trình phong hóa Quá trình phong hóa làm tăng tính chất rng thấm trong nhng vùng gần nóc móng chịu tác động trc tiếp ca nắng, gió và s thay đi ca khí hậu. Tuy nhiên, sản phẩm ca quá trình phong hóa là nhng khoáng vật thứ sinh như sét chng di chuyển và lấp từng phần hay toàn 54.2 29.1 7.3 5.6 3.8 Granit biotit Granit biotit hocblend Granodiorit ch felsic ch mafic [...]... các mỏ dầu Hệ số thu hồi 18 dầu của các phương pháp phụ thu c vào yếu tố địa chất và yếu tố công nghệ Trong khu vực nghiên cứu đang được áp dụng phương pháp khai thác sơ cấp và thứ cấp 4.2 Các giải pháp nâng cao hệ số thu hồi dầu trong đá móng mỏ Sư Tử Đen và Sư Tử Vàng Bốn nhóm giải pháp khai thác nhằm hạn chế ảnh hưởng xấu hoặc tăng cường ảnh hưởng tích cực của các yếu tố địa chất để nâng cao. .. thu hồi dầu 7 Tất cả các yếu tố địa chất đều có ảnh hưởng tới hệ số thu hồi trong thân dầu đá móng mỏ Sư Tử Đen và Sư Tử Vàng, trong đó đặc điểm đứt gãy và khe nứt, nguồn nước áp sư n, tính chất PVT của dầu, và mức độ lưu thông thu y động lực là các yếu tố chủ đạo ảnh hưởng đến hệ số thu hồi dầu mà có thể can thiệp hiệu quả bằng công nghệ và kỹ thu t hiện nay 8 Với mục đích nâng cao hệ số thu hồi. .. thu hồi dầu trong đá móng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen và Sư Tử Vàng Những yếu tố địa chất này có thể can thiệp để gia tăng hệ số thu hồi dầu bằng công nghệ hiện nay Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố địa chất đến hệ số thu hồi dầu được xếp hạng như bảng 3.4 Bảng 3 4 Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố địa chất đến hệ số thu hồi Mức độ ảnh STT Những yếu tố địa chất chính hưởng tới hệ số thu hồi dầu 1 Đặc... nẻ trong móng; EA: hệ số quét theo diện; EI: hệ số quét theo chiều thẳng đứng Do hệ số đẩy dầu và hệ số quét phụ thu c vào đặc tính vỉa, tính chất của chất lưu, đặc điểm của nguồn năng lượng vỉa, và yếu tố công nghệ như mạng lưới giếng khai thác và bơm ép, vì vậy, để nghiên cứu các yếu tố địa chất ảnh hưởng đến hệ số thu hồi dầu mỏ Sư Tử Đen và 11 Sư Tử Vàng, cần nghiên cứu các yếu tố địa chất. .. kế và hoàn thiện tương tự cho dầu có áp 17 suất bão hòa thấp (1100psi) thì hệ số thu hồi dầu giảm khoảng 50% so với hệ số thu hồi dầu có độ bão hòa thấp Tóm lại, 6 yếu tố địa chất chính ảnh hưởng tới hệ số thu hồi dầu, trong đó đặc điểm đứt gãy và khe nứt, tính chất dầu khí, nguồn nước áp sư n, và mức độ lưu thông thu y động lực là những yếu tố địa chất có ảnh hưởng mạnh mẽ đến khả năng thu hồi dầu. .. DẦU TRONG ĐÁ MÓNG NỨT NẺ MỎ SƯ TỬ ĐEN VÀ SƯ TỬ VÀNG 3.1 Đặc điểm của hệ số thu hồi Hệ số thu hồi dầu theo phương pháp sơ cấp và thứ cấp của móng nứt nẻ được tính theo công thức sau: RF = (EDmacro * δmacro + EDmicro * δmicro )* EA*EI Trong đó: RF: hệ số thu hồi dầu; EDmacro và EDmicro: hệ số đẩy dầu của đới nứt nẻ lớn và vi nứt nẻ tương ứng; δmacro, δmicro: tỷ phần nứt nẻ lớn và vi nứt nẻ. .. và thu y giếng nhiệt KẾT LUẬN 1 Móng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen và Sư Tử Vàng có thành phần thạch học tương đối đồng nhất chủ yếu là đá granit có tính chất vỉa tốt hơn các đá còn lại, vì vậy đặc điểm thạch học có ảnh hưởng tốt tới hệ số thu hồi của đối tượng nghiên cứu 2 Sư hình thành và phát triển của hệ thống đứt gãy và khe nứt là yếu tố địa chất chủ đạo ảnh hưởng trực tiếp đến đặc trưng rỗng... có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng đá chứa 2.2.3 Mức độ biến đổi thứ sinh của đá móng nứt nẻ trước Kainozoi Căn cứ vào tổng hàm lượng các khoáng vật thứ sinh và tính toán bán định lượng cho thấy mức độ biến đổi của đá trong khu vực mỏ Sư Tử Đen và Sư Tử Vàng ở mức độ mạnh và ở mỏ Sư Tử Đen nhìn chung mạnh hơn ở mỏ Sư Tử Vàng 2.3 Đặc điểm đứt gãy và khe nứt Trong phạm vi mỏ Sư Tử Đen và. .. nâng cao hệ số thu hồi trong thân dầu móng mỏ Sư Tử Đen và Sư Tử Vàng bao gồm: tối ưu hệ thống giếng khai thác; tối ưu khai thác và bơm ép; hạn chế ảnh hưởng của nước áp sư n; và khoan đan dày ở những khối có chế độ thu y động lực kém 4.3 Đánh giá hiệu quả các 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... chất ảnh hưởng tới hệ số đẩy dầu và hệ số quét 3.2 Ảnh hưởng của các yếu tố địa chất đến đặc tính vỉa chứa 3.2.1 Ảnh hưởng của đặc điểm thạch học Mỗi loại đá có độ rỗng biến đổi trong khoảng khác nhau, và loại đá granit có tính chất vỉa tốt nhất do có chứa nhiều thạch anh giòn và dễ bị phá hủy trong quá trình hoạt động kiến tạo Trong khi đó khối móng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen và Sư Tử Vàng . tới thu hồi dầu trong móng nứt nẻ mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng; (ii) đánh giá mức độ ảnh hưởng ca các yếu tố địa chất tới hệ số thu hồi dầu ca đối tượng nghiên cứu; (iii) đánh giá các giải pháp. vậy, để nghiên cứu các yếu tố địa chất ảnh hưởng đến hệ số thu hồi dầu mỏ Sư T Đen và 11 Sư T Vàng, cần nghiên cứu các yếu tố địa chất ảnh hưởng tới hệ số đẩy dầu và hệ số quét. . xuất các giải pháp nâng cao hệ số thu hồi đối với thân dầu trong móng nứt nẻ trước Kainozoi mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng. Nhiệm vụ của lun án: (i) xác định nhng yếu tố địa chất có ảnh hưởng