Năng lượng nói chung và năng lượng dầu khí nói riêng là nhân tố rất quan trọng đóng góp cho sự phát triển bền vững đối với mọi quốc gia, đặc biệt là các quốc gia đang phát triển như Việt Nam. Ngày nay, dầu khí vẫn là nguồn năng lượng quan trọng phục vụ đời sống của con người. Xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu sử dụng nguồn năng lượng này ngày càng cao. Theo cơ quan thông tin năng lượng Mỹ (EIA) lượng dầu thô tiêu thụ đạt trung bình 89,2 triệu thùngngày trong năm 2012. Và với nhịp độ tiêu thụ dầu của thế giới khoảng 89 triệu thùng 1 ngày, 32 tỉ thùng năm 2012, con người chỉ còn đủ dầu để sử dụng dầu trong 32 đến 42 năm tới tính từ thời điểm cuối 2012. Trong khí đó một báo cáo của Eni Spa (Italia) Công ty năng lượng hàng đầu thế giới, đã đưa ra những số liệu dự báo là trữ lượng dầu của thế giới chỉ đủ dùng trong 52 năm nữa và dự trữ khí đốt – cũng chỉ đủ trong 59 năm. Chính vì vậy việc tìm kiếm các nguồn nguyên nhiên liệu thay thế đang là xu hướng hiện nay của thế giới.Với trữ lượng dồi dào, khả năng thu hồi từ 500 – 1000 tỷ thùng thì dầu nặng là một trong những nguồn nguyên liệu thay thế đang được chú ý phát triển. Và dầu nặng, dầu siêu nặng, bitumen đóng vai trò ngày càng quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng trong tương lai. Chính vì những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài “Phương pháp khai thác dầu nặng” làm đồ án.
Mc lc Mc lc Danh mc hỡnh nh Danh mc bng biu Chng 1: TNG QUAN V DU NNG 1.1 nh ngha 1.1.1 Theo Schlumberger 1.1.2 Theo USGS (U.S Geological Survey) 1.1.3 Du nng hon ton cú th hiu theo cỏch sau: 1.2 Ngun gc hỡnh thnh v tm quan trng 1.2.1 Ngun gc hỡnh thnh 1.2.2 Tm quan trng ca du nng 1.3 Phõn loi 1.3.1 Phõn loi du nng theo t trng 1.3.2 Phõn loi du theo nht 1.3.3 Phõn loi du theo API 10 Chng 2: TNH CHT, THNH PHN DU NNG 11 2.1 Tớnh cht vt lý 11 2.1.1 Hiu sut cỏc phõn on 11 2.1.2 T trng 12 2.1.3 nht 12 2.1.4 oAPI 15 2.1.5 im chy 15 2.1.6 T l H/C 15 2.1.7 Hm lng cht 16 2.1.8 Hm lng cn carbon 18 2.2 Thnh phn húa hc 19 Chng 3: PHN B - TR LNG DU NNG TH GII V MT S NC 20 3.1 Th gii 20 3.2 Canada 22 3.3 Venezuela 22 3.4 Vit Nam 23 Chng 4: TèNH HèNH KHAI THC DU NNG TRấN TH GII 24 Chng 5: PHNG PHP THU HI DU NNG 26 5.1 Khai thỏc b mt 26 5.2 Phng phỏp thu hi s cp 30 5.2.1 Khai thỏc lnh (Cold production [7]) 30 5.2.2 Phng phỏp CHOPS (Cold Heavy Oil ProductionWith Sand) 32 5.3 Phng phỏp thu hi s dng nhit 38 5.3.1 Phng phỏp bm hi nc núng 38 5.3.2 Phng phỏp t (combustion process) 43 5.4 Phng phỏp thu hi khụng dựng nhit 46 5.4.1 Phng phỏp waterflooding 47 5.4.2 Phng phỏp bm ộp húa cht (chemical flooding) 48 5.4.3 Phng phỏp chit hi (VAPEX vapor assisted petroleum extraction) 51 Chng 6: CASE STUDY - VENEZUELA 52 KT LUN V KIN NGH 56 Kt lun 56 Kin ngh 56 Danh mc hỡnh nh Hỡnh 2.1 Hiu sut cỏc phõn on ca du nng, du bin Bc v condensate 11 Hỡnh 2.2 Mi quan h gia nht v ỏp sut 14 Hỡnh 3.1 Thnh phn phn trm ca du nng ton b du khớ 20 Hỡnh 3.2 Tr lng du nng trờn th gii 21 Hỡnh 3.3 V trớ cỏc m du v oil sands ti Canada [8] 22 Hỡnh 4.1 Sn lng khai thỏc du nng Canada [2] 24 Hỡnh 4.2 Sn lng khai thỏc du Venezuela 25 Hỡnh 5.1 Cỏt du Alberta (Canada) 26 Hỡnh 5.2 Hỡnh nh mỏy xng xỳc cỏt du vo xe ti ln (ngun Suncor) 27 Hỡnh 5.3 Xe dựng di chuyn qung n nh mỏy 27 Hỡnh 5.4 ng thi cht 28 Hỡnh 5.5 Quỏ trỡnh chit xut du cỏt 29 Hỡnh 5.6 Quỏ trỡnh chit xut Bitumen t vic khai thỏc cỏt du (ngun Suncor) 29 Hỡnh 5.7 Hỡnh nh minh phng phỏp khai thỏc lnh [1] 31 Hỡnh 5.8 Hỡnh nh minh cho phng phỏp CHOPS 32 Hỡnh 5.9 Biu khai thỏc theo phng phỏp CHOPS ca mt ging in hỡnh (s liu thc t ó c hiu chnh) 34 Hỡnh 5.10 Hỡnh nh minh bm gung quay 35 Hỡnh 5.11 Khai thỏc cỏt bng phng phỏp CHOPS 35 Hỡnh 5.12 S tng rng th sinh s dng phng phỏp CHOPS 36 Hỡnh 5.13 Bn th hin cỏc khu vc cú du nng vựng Alberta Canada 36 Hỡnh 5.14 Bm ộp hi theo chu kỡ 39 Hỡnh 5.15 Biu th hin s thay i lu lng du theo thi gian 40 Hỡnh 5.16 Mụ hỡnh steam drive 41 Hỡnh 5.17 Mụ hỡnh SAGD 42 Hỡnh 5.18 C ch ca SAGD 43 Hỡnh 5.19 Mụ hỡnh phng phỏp t ti ch 44 Hỡnh 5.20 Mụ hỡnh phng phỏp THAI 45 Hỡnh 5.21 Mụ hỡnh waterflood 47 Hỡnh 5.22 Mụ hỡnh quỏ trỡnh bm ộp húa cht 48 Hỡnh 5.23 C ch hot ng ca bm ộp cht hot tớnh b mt 49 Hỡnh 5.24 S khỏc gia quỏ trỡnh water flooding v polymer flooding (1) Water flooding: nc lan ta khụng u theo hng v y du ớt hiu qu, (2) Polymer flooding: nht nc tng lờn nờn nc lan ta u hn v y du hiu qu hn 50 Hỡnh 6.1 Vnh du Orinoco Venuazela 52 Hỡnh 6.2 Cỏc cu trỳc a cht chớnh ca Venuazela 54 Danh mc bng biu Bng 2.1 S thay i ca nht theo nhit 14 Bng 2.2 T l H/C ca nhiờn liu v phn cn du nng [4] 16 Bng 2.3 Hm lng cht du nng 17 Bng 2.4 Hm lng cỏc cht phõn on cn du nng [4] 17 Bng 2.5 Hm lng resin v asphalten phõn on cn du nng [4] 18 Bng 2.6 Hm lng cn carbon CCR cn chõn khụng du nng [4] 18 Bng 5.1 c im tng cha m Burnt Lake Canada 37 Bng 5.2 Tiờu sng lc ỏp dng phng phỏp bm ộp hi theo chu kỡ 39 Chng 1: TNG QUAN V DU NNG 1.1 nh ngha 1.1.1 Theo Schlumberger Du thụ vi nht cao (thng trờn 100cp), API nh hn 22,3 c gi l heavy oil - du nng Ngoi nht cao v lng riờng ln, heavy oil thng cú t s H/C thp, nhiu asphaltene, sulfur, nitrogen, hm lng kim loi nng v axit cao 1.1.2 Theo USGS (U.S Geological Survey) Heavy oil l loi du thụ c c trng bi nht cao, asphaltene v lng riờng ln, gii hn trờn ca du l 22 API, v nht l khong 100cp Mc dự cú nhiu nh ngha khỏc v du nng, song hu ht tt c nhng nh ngha y u cú chung nhng c trng rt c bn 1.1.3 Du nng hon ton cú th hiu theo cỏch sau: Du nng l mt loi du thụ rt nht v khú di chuyn c tớnh chung ca nú l t trng cao, t s H/C thp nhng hm lng cn Cacbon, Asphalten, kim loi nng v hm lng S, N cao 1.2 Ngun gc hỡnh thnh v tm quan trng 1.2.1 Ngun gc hỡnh thnh Nhỡn chung, du nng cú ngun gc t du truyn thng, nú c di c t ỏ m di sõu lờn gn b mt, ni du b phõn hy sinh hc v phõn hy bi nc Vi khun phỏ hy ht hydro du truyn thng, t ú lm cho du nng hn v nht cng cao hn Do ú, ngun gc ca du nng ging nh ngun gc ca du truyn thng Hu ht du nng c tỡm thy rỡa ca cỏc bn trm tớch v c coi l phn cũn li ca du nh ó c hỡnh thnh trc õy, du nh ó b mt i thnh phn cú lng phõn t nh qua quỏ trỡnh phõn hy sinh hc bi vi khun, nc v s bc hi Ngoi ra, cỏc va du nng cũn c tỡm thy cỏc vựng Bc Cc v bin bờn di mng i dng Chõu Phi, phớa Nam v Bc M, vựng bin Caspian, Mediterranean, Adriatic, Red, Black, North, Beaufort v Caribbean Du nng thng xut hin cỏc va a cht tr (t Creta), bi vỡ cỏc va ny thỡ nụng v cú tng sột khụng chn tt nờn b tip xỳc vi khụng khớ Da vo v trớ, mụi trng, v c im c trng, cỏc ngun du nng cú th chia nh thnh cỏc loi sau Loi du nng hỡnh thnh sõu nụng nht (shallowest resource) vi sõu nh hn 150ft Loi du nng hỡnh thnh sõu nụng (shallow resource) vi sõu t 150ft-300ft v khụng cú tng sột chn Loi du nng c hỡnh thnh sõu trung bỡnh (medium-depth resource) vi sõu t 300ft n 1000ft v cú tng sột chn vi ỏp sut nh hn 200psi Loi du nng c hỡnh thnh sõu va (intermediate depth resource) t 1,000 n 3,000ft, ỏp sut m khớ ln hn 200psi Loi du hỡnh thnh sõu ln (deep depth resource), sõu ln hn 3,000ft Du nng carbonat, thnh h vi nhiu l rng Du nng thõn du mng (thinly bedded resources), vi b dy nh hn 30ft Du nng ỏ phõn phin (highly laminated resources), vi thm kộm theo phng thng ng v cú cu trỳc sột phõn tỏn Cỏc va du nng thng nụng (khong 1000m) ú nhit va hin ti thp (4060C) 1.2.2 Tm quan trng ca du nng Du m cựng vi cỏc loi khớ t c coi l Vng en, úng vai trũ quan trng i sng kinh t ton cu õy cng l mt nhng nguyờn liu quan trng nht ca xó hi hin i dựng sn xut in v cng l nhiờn liu ca tt c cỏc phng tin giao thụng ti Hn na du m cng c s dng cụng nghip hoỏ du sn xut cỏc hp cht v nhiu sn phm khỏc Du m mang li li nhun siờu ngch cho cỏc quc gia v dõn tc trờn th gii ang s hu v tham gia trc tip kinh doanh ngun ti nguyờn ny Hin nay, cỏn cõn nng lng, du m gi vai trũ quan trng nht so vi cỏc dng nng lng khỏc Cựng vi than ỏ, du m cựng cỏc loi khớ t khỏc chim ti 90% tng tiờu th nng lng ton cu Khụng ớt cỏc cuc chin tranh, cỏc cuc khng hong kinh t v chớnh tr cú nguyờn nhõn sõu xa t cỏc hot ng cnh tranh sn xut kinh doanh lnh vc du m Khụng phi ngu nhiờn m giỏ c phiu ca cỏc cụng ty sn xut kinh doanh du m bin ng tu thuc rt ln vo kt qu tỡm kim thm dũ ca chớnh cỏc cụng ty ú trờn th gii Li dng hin tng bin ng ny, khụng ớt cỏc nhng thụng tin khụng ỳng s tht v cỏc kt qu thm dũ du m c tung lm iờu ng nhng nh u t chng khoỏn trờn lnh vc ny, thm lm khuynh o c chớnh sỏch ca cỏc quc gia i vi nc ta, vai trũ v ý ngha ca du khớ núi chung ú cú du m cng tr nờn quan trng thi k y mnh s nghip cụng nghip hoỏ, hin i hoỏ Khụng ch l thu nhp kinh t n thun, nhng nm qua du m ó gúp phn ỏng k vo ngõn sỏch quc gia, lm cõn i hn cỏn cõn xut nhp khu thng mi quc t, gúp phn to nờn s phỏt trin n nh nc nh nhng nm i mi t nc Hn th na, vi s i ca du m ó giỳp chỳng ta chuyn sang th ch ng vic thu hỳt u t trc tip, tip thu cụng ngh hin i ca nc ngoi, phỏt trin ngnh ngh dch v, gii quyt cụng n vic lm ng thi, du m cú th ch ng m bo an ninh nng lng cho cỏc ngnh kinh t quc dõn, cung cp nhiờn liu cho cỏc ngnh cụng nghip khỏc 1.3 Phõn loi 1.3.1 Phõn loi du nng theo t trng (d) Da vo t trng ngi ta chia thnh: - Du thụ nng: 920 kg/m3 < d < 1000 kg/m3 - Du thụ siờu nng: d > 1000 kg/m3 - Bitumen: d > 1000 kg/m3 1.3.2 Phõn loi du theo nht (à) - Du nh (truyn thng): [...]... việc khai thác dầu nặng ở giai đoạn sơ cấp sẽ lọc cát ngay ở trong giếng để giảm thiểu chi phí khai thác và vận hành ban đầu Thực tiễn này, tuy nhiên có thể cản trở nhiều giếng cho việc đạt được lưu lượng khai thác tối đa và tiềm năng dự trữ [3] Cơ sở của khai thác lạnh là việc khai thác và cải thiện thu hồi dầu khi khai thác cát xảy ra một cách tự nhiên Trường dữ liệu khai thác chỉ ra rằng dầu nặng. .. 25 Chương 5: PHƯƠNG PHÁP THU HỒI DẦU NẶNG 5.1 Khai thác bề mặt Khai thác bề mặt là phương pháp khai thác mỏ hiện đang được áp dụng bởi Suncor Energy1 và Syncrude Canada Limited2 để thu hồi cát dầu (oil sands), dầu cặn (tar sands) từ mặt đất Khai thác bề mặt có thể được sử dụng khi mỏ cát dầu, dầu cặn có độ sâu dưới 75 mét (250 feet) Chỉ có 7% cát dầu Athabasca có thể sử dụng kĩ thuật khai thác bề mặt... Chương 4: TÌNH HÌNH KHAI THÁC DẦU NẶNG TRÊN THẾ GIỚI Hiện nay, sản lượng khai thác dầu nặng tập trung chủ yếu ở Canada và Venezuela, ngoài ra còn có Trung Quốc, Mỹ nhưng sản lượng rất nhỏ Có khoảng 90% sản phẩm từ dầu truyền thống Dầu nặng và bitum đượcphát triển nhanh chóng Canada và Venezuela cùng có > 35% trữ lượng dầu phi truyền thống (theo BP 2011) Sản lượng khai thác dầu nặng tại Canada năm 2005... triệu thùng/ngày và dự báo sản lượng này tăng đều trong các năm sau, đạt gần 4 triệu thùng/ngày vào năm 2020[2] Hình 4.1 Sản lượng khai thác dầu nặng ở Canada [2] (Nguồn: Total, 2005) Ở Venezuela, dầu nặng bắt đầu được khai thác và chế biến từ cuối năm 1998 và tăng mạnh dần ở các năm sau Năm 2001, sản lượng chế biến dầu nặng đạt khoảng 200 nghìn thùng/ngày 24 Hình 4.2 Sản lượng khai thác dầu ở Venezuela... hiệu quả hơn khi cát được khai thác từ các tầng chứa bở rời Trong các tầng chứa Elk Point [7] và Lindberg [9] , khai thác cát từ giếng xảy ra thường xuyên (Loughead, 1992; McCaffrey và Bowman, 1991)[3] Khai thác cát dầu phụ thuộc vào: (1) hàm lượng đất sét và vật liệu xi măng hóa, (2) độ nhớt của dầu, (3) lượng nước khai thác (the producing water cut) và tỷ lệ khí /dầu (GOR) và (4) độ chênh áp (drawdown)... sét [10], và dầu có độ nhớt cao làm tăng lực ma sát và giảm độ linh động giữa cát -dầu hay giữa các hạt cát Do đó đẩy mạnh khai thác bằng cách làm tăng độ linh động của cát và dầu Tiến hành khai thác cùng với khí hoặc nước để ức chế việc sinh cát trong quá trình khai khác, khi đó khí/nước được khai thác sẽ cho dòng mạnh hơn thay vì một hỗn hợp dầu/ cát Tăng độ chênh áp trong quá trình khai thác cũng... chế: Phương pháp khai thác bề mặt rất hại cho môi trường vì tàn phá một diện tích lớn đất đai, cây trồng và động vật hoang dã, thải ra các khí nhà kính gây hiệu ứng nhà kính, ô nhiễm và mất cân bằng sinh thái Các công ty dùng cách này, ngoài việc phải phục hồi tình trạng mặt đất sau khai thác, còn phải trả phí môi trường 5.2 Phương pháp thu hồi sơ cấp 5.2.1 Khai thác lạnh (Cold production[7]) Khai thác. .. nơi mà sử dụng phương pháp bơm ép hơi không kinh tế Đã khai thác được 15-20% lượng dầu của Canada Có hơn 3 tỉ thùng dầu đã được khai thác Hệ số thu hồi đạt từ 10-20% Sản lượng tăng từ 0.5 đến 10-15 m3/ngày 33 Hình 5.9 Biểu đồ khai thác theo phương pháp CHOPS của một giếng điển hình (số liệu thực tế đã được hiệu chỉnh) Thách thức của phương pháp CHOPS: - Đây được coi là phương pháp thu hồi “chính”... Ngoài ra, dòng chảy của cát với dầu có khả năng làm giảm lực ma sát dầu và kết quả là tăng hiệu suất khai thác Khai thác cát giúp loại bỏ rất nhiều nút chặn gây tắc nghẽn, sự giãn nở của cát tạo ra kênh dẫn lớn hơn nên việc hình thành các nút chặn khó khăn hơn Hình 5.7 Hình ảnh minh họa phương pháp khai thác lạnh [1] Ưu điểm: Phương pháp Cold Production cho hiệu suất khai thác cân bằng giữa việc áp dụng... 31 5.2.2 Phương pháp CHOPS (Cold Heavy Oil ProductionWith Sand) Khai thác lạnh dầu nặng với cát (Cold heavy oil production with sand) hiện đang được sử dụng rộng rãi như là một phương pháp khai thác trong tầng cát kết bở rời Thay vì ngăn chặn sự xâm nhập cát bằng bộ lọc hoặc các lớp bọc bằng cuội sỏi thì phương pháp này cát được đưa trực tiếp vào thân giếng khoan qua các lỗ bắn mở vỉa và chiến lược swabbing ... nghìn thùng/ngày 24 Hình 4.2 Sản lượng khai thác dầu Venezuela 25 Chương 5: PHƯƠNG PHÁP THU HỒI DẦU NẶNG 5.1 Khai thác bề mặt Khai thác bề mặt phương pháp khai thác mỏ áp dụng Suncor Energy1 Syncrude... HÌNH KHAI THÁC DẦU NẶNG TRÊN THẾ GIỚI 24 Chương 5: PHƯƠNG PHÁP THU HỒI DẦU NẶNG 26 5.1 Khai thác bề mặt 26 5.2 Phương pháp thu hồi sơ cấp 30 5.2.1 Khai thác lạnh... sàng để khai thác[ 1] Có hai phương pháp khai thác áp dụng khai thác cát dầu Athabasca: Suncor Energy sử dụng phương pháp xe tải máy xẻng để khai thác Hình 5.1 Cát dầu Alberta (Canada) 26 Máy