PHƯƠNG PHÁP TĂNG CƯỜNG THU HỒI DẦU EOR

Tổng quan về tình hình nghiên cứu thu hồi dầu tăng cường EOR và tính cấp thiết của đề tài1.1 Tình hình nghiên cứu thu hồi dầu tăng cường EORJViệc áp dụng EOR sẽ làm gia tăng tổng sản lượng dầu khai thác được từ một vỉa, góp phần tăng doanh thu và lợi nhuận cho nhà thầu dầu khí và nước chủ nhà.JMỹ là nước có sản lượng dầu khai thác tăng thêm nhờ các phương pháp EOR đứng đầu trên thế giới. Trong giai đoạn 1986 2012, Mỹ đã khai thác được khoảng 62,68 tỷ thùng dầu, trong đó sản lượng dầu khai thác được từ việc áp dụng các biện pháp EOR chiếm gần 6% tổng sản lượng đã khai thác (3,51 tỷ thùng dầu). Các dự án EOR ở Mỹ sử dụng nhiệt, hóa chất, khí (CO2, hydrocarbon, nitơ, khí thải…) và vi khuẩn để nâng cao hệ số thu hồi dầu. Trong đó, Mỹ chủ yếu sử dụng nhiệt và khí để gia tăng sản lượng khai thác, đặc biệt là phương pháp bơm ép hơi nước và bơm ép CO2.JCanada đứng thứ 2 sau Mỹ về sản lượng dầu khai thác tăng thêm nhờ việc áp dụng các phương pháp EOR. Theo khảo sát của Oil Gas Journal công bố năm 2012, Canada có 40 dự án EOR (70% dự án áp dụng phương pháp bơm ép khí và 25% dự án áp dụng phương pháp nhiệt). Trong số 28 dự án bơm ép khí, có 71,43% dự án áp dụng phương pháp bơm ép khí hydrocarbon trộn lẫn, các dự án CO2 EOR chỉ chiếm 21,43%. Hình i: Sản lượng dầu khai thác tăng thêm do áp dụng EOR của Mỹ Hình ii: Sản lượng dầu tăng lên năm 2012 do áp dụng phương pháp nhiệtJIndonesia có một dự án EOR song sản lượng dầu khai thác tăng thêm từ dự án EOR này rất cao. Mỏ Duri do PT Caltex điều hành áp dụng phương pháp nhiệt với sản lượng dầu khai thác tăng thêm năm 2012 là 190.000 thùng dầungày.JVenezuela có khoảng 48 dự án EOR, trong đó chủ yếu áp dụng phương pháp nhiệt để nâng cao thu hồi dầu. Sản lượng khai thác tăng thêm từ việc áp dụng phương pháp nhiệt ở Venezuela là 209.483 thùng dầungày.

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đề tài nghiên cứu khoa học này, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Trần Văn Xuân hướng dẫn tận tình để chúng em hồn thành tốt đề tài Bằng chăm thân tận tình giúp đỡ thầy hướng dẫn, cuối đề tài nghiên cứu khoa học chúng em hoàn thành Mặc dù có nhiều cố gắng thời gian ngắn, kiến thức chun mơn hạn hẹp nên đề tài nghiên cứu khoa học nhiều thiếu sót Kính mong thầy xem đóng góp ý kiến để đề tài chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn TP Hồ Chí Minh, 11/2016 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU Hình i: Sản lượng dầu khai thác tăng thêm áp dụng EOR Mỹ………….7 Hình ii: Sản lượng dầu tăng lên năm 2012 áp dụng phương pháp nhiệt…….7 Hình iii: Sơ đồ chế thu hồi dầu qua giai đoạn khai thác mỏ dầu khí 15 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân PHẦN A: ĐỀ CƯƠNG 1/ Tổng quan tình hình nghiên cứu thu hồi dầu tăng cường EOR tính cấp thiết đề tài 1.1/ Tình hình nghiên cứu thu hồi dầu tăng cường EOR J Việc áp dụng EOR làm gia tăng tổng sản lượng dầu khai thác từ vỉa, góp phần tăng doanh thu lợi nhuận cho nhà thầu dầu khí nước chủ J nhà Mỹ nước có sản lượng dầu khai thác tăng thêm nhờ phương pháp EOR đứng đầu giới Trong giai đoạn 1986 - 2012, Mỹ khai thác khoảng 62,68 tỷ thùng dầu, sản lượng dầu khai thác từ việc áp dụng biện pháp EOR chiếm gần 6% tổng sản lượng khai thác (3,51 tỷ thùng dầu) Các dự án EOR Mỹ sử dụng nhiệt, hóa chất, khí (CO 2, hydrocarbon, nitơ, khí thải…) vi khuẩn để nâng cao hệ số thu hồi dầu Trong đó, Mỹ chủ yếu sử dụng nhiệt khí để gia tăng sản lượng khai thác, J đặc biệt phương pháp bơm ép nước bơm ép CO2 Canada đứng thứ sau Mỹ sản lượng dầu khai thác tăng thêm nhờ việc áp dụng phương pháp EOR Theo khảo sát Oil & Gas Journal cơng bố năm 2012, Canada có 40 dự án EOR (70% dự án áp dụng phương pháp bơm ép khí 25% dự án áp dụng phương pháp nhiệt) Trong số 28 dự án bơm ép khí, có 71,43% dự án áp dụng phương pháp bơm ép khí hydrocarbon trộn lẫn, dự án CO2 - EOR chiếm 21,43% NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân Hình i: Sản lượng dầu khai thác tăng thêm áp dụng EOR Mỹ Hình ii: Sản lượng dầu tăng lên năm 2012 áp dụng phương pháp nhiệt J Indonesia có dự án EOR song sản lượng dầu khai thác tăng thêm từ dự án EOR cao Mỏ Duri PT Caltex điều hành áp dụng phương pháp nhiệt J với sản lượng dầu khai thác tăng thêm năm 2012 190.000 thùng dầu/ngày Venezuela có khoảng 48 dự án EOR, chủ yếu áp dụng phương pháp nhiệt để nâng cao thu hồi dầu Sản lượng khai thác tăng thêm từ việc áp dụng phương pháp nhiệt Venezuela 209.483 thùng dầu/ngày NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân 1.2/ Một số nghiên cứu tiêu biểu liên quan đến hướng nghiên cứu EOR giới Việt Nam J Trên giới • A.Gene Collins (1997), Enhanced - Oil - Recovery Injection Waters, International Oilfield and Geothermal Chemistry Symposium, 27 - 29 June, • San Diego, California R.Reksidler (Petrobras), R.A.M.Vieira (Petrobras), A.E.Orlando (Petrobras), B R S Costa (Petrobras), L S Pereira (Petrobras) Topic is Offshore Chemical Enhanced Oil Recovery, Brasil, 27 - 29 October, Rio de Janeiro, • Brazil, Publication Date 2015 M.R Ghadimi (Natl Iranian Oil Co), M Ardjmand (Islamic Azad) Topic is Simulation of Microbial Enhanced Oil Recovery, International Oil Conference and Exhibition in Mexico, 31 August - September, Cancun, Mexico • Publication Date 2006 F.D Martin (New Mexico Petroleum Recovery Research Center) Topic is Enhanced Oil Recovery for Independent Producers, SPE/DOE Enhanced Oil • Recovery Symposium, 22 - 24 April, Tulsa, Oklahoma Publication Date 1992 Norollah Kasiri (Iran U of Science & Technology), Abolghasem Bashiri (Iran U of Science & Technology) Topic is Gas-Assisted Gravity Drainage (GAGD) Process For Improved Oil Recovery, nternational Petroleum • Technology Conference, - December, Doha, Qatar Publication Date 2009 J.A.Boon (Oil Sands Research Department Alberta Research Council) Topic is Chemistry In Enhanced Oil Recovery - An Overview, Journal of Canadian • Petroleum Technology Publication Date January 1989 Kawahara Y, Nguyen Hai An, (2009), “Comprehensive CO2 EOR study – Study on Applicability of CO2 EOR to block 15-2, Offshore Vietnam, Rang Dong Field – part I Laboratory Study”, Petrovietnam Journal, Vol 6, pp 44 - J 51 Trong nước NGHIÊN CỨU KHOA HỌC • GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân Đặng Ngọc Quý, Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố địa chất giải pháp nâng cao hệ số thu hồi thân dầu đá mòng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng, Bộ môn Khoan - Khai thác, Khoa Dầu khí, Trường Đại học • Mỏ - Địa chất Hà Nội 2014 Pham Duc Thang and Pham Huy Giao (2005), A study on Polymer injection as a possible EOR method for the fractured basement of the White Tiger field, southern offshore of Vietnam, Proceedings of the International Workshop Hanoi Geoengineering 2005, Vietnam National University Publishing House, • Hanoi, Vietnam, pp 340 - 350 Phạm Đức Thắng, Nguyễn Hữu Trung (2008), Các giải pháp khai thác tận thu đối tượng cát kết Mioxen hạ, Oligoxen mỏ Bạch Hổ, Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học - Công nghệ, Viện Dầu Khí Việt Nam 30 năm Phát triển Hội • nhập, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội, tr 634 - 642 Nguyễn Hải An, Nghiên cứu ứng dụng giải pháp thu hồi dầu tam cấp bơm ép CO2 cho tầng móng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen, Bộ mơn Khoan - Khai • thác, Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội 2012 Nguyễn Hữu Trung, Nguyễn Hải An nnk (2010), “ Bơm ép CO gia tăng thu hồi dầu khí cho bể Cửu Long”, Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học • cơng nghệ quốc tế, Tập đồn Dầu khí Quốc gia Việt Nam Phạm Đức Thắng, Nguyễn Văn Minh, Trần Đình Kiên, Cao Ngọc Lâm, Nguyễn Thế Vinh, Nguyễn Mạnh Hùng, Hoàng Linh Lan (2013), Nghiên cứu giải pháp gia tăng thu hồi dầu bơm ép khí nước luân phiên (WAG) cho Mioxen hạ, Bạch Hổ, Tạp chí khoa học Đại học Mỏ-Địa Chất, Hà Nội, số 42, • tháng 4/2013, tr 14 - 21 Le Xuan Lan, Nguyen Hai An (2007), “Enhance oil recovery by cacbone dioxide flooding” Proceeding of the International symposium Hanoi Geoengineering NGHIÊN CỨU KHOA HỌC • GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân Nguyễn Hải An, Lê Xuân Lân (2010), Mô khai thác dầu phương pháp bơm ép CO2 trộn lẫn, áp dụng cho khối SD - D đối tượng móng nứt nẻ • mỏ Sư Tử Đen, Đề tài NCKH cấp trường Đặng Ngọc Quý, Hoàng Văn Quý, Thân dầu đá móng trước Đệ Tam mỏ Sư Tử Đen, Sư Tử Vàng yếu tố địa chất ảnh hưởng tới khả thu hồi • dầu, tạp chí dầu khí số - 2014 ThS Trương Đức Trọng, TS Hoàng Thịnh Nhân, Giải pháp cơng nghệ nâng cao thu hồi dầu mỏ ngồi khơi, tạp chí dầu khí số - 2013, Đại học Dầu • khí Việt Nam ThS Đặng Ngọc Q, PGS.TS Hoàng Văn Quý, Một số giải pháp nâng cao hệ số thu hồi dầu cho thân dầu đá móng trước đệ tam mỏ Sư Tử Đen, Sư Tử Vàng, tạp chí dầu khí số - 2014, Tổng cơng ty Thăm dò Khai thác Dầu khí 1.3/ Tính cấp thiết đề tài J Các phương pháp EOR nước như: Canada, USA, Venezuela, áp dụng rộng rãi từ năm 60, 70 đầu năm 80 kỷ XX trữ lượng dầu lớn giá dầu tăng cao, cần nâng cao sản lượng hiệu khai thác mỏ Việc áp dụng EOR làm gia tăng tổng sản lượng dầu khai thác từ J vỉa, góp phần tăng doanh thu lợi nhuận cho nhà thầu dầu khí nước chủ nhà Việt Nam bắt đầu nghiên cứu, triển khai thử nghiệm EOR thập kỷ qua Tuy nhiên dự án EOR Việt Nam khiêm tốn Hai cơng ty ứng dụng EOR vào thưc tế là: Lam Sơn Joint Operating Company Japan Vietnam Petroleum Corporation Trên thực tế có đối tượng Miocene mỏ Rạng Đơng vừa kết thúc triển khai ứng dụng phương pháp bơm ép hydrocarbon thử nghiệm có kế hoạch triển khai bơm ép hydrocarbon toàn mỏ từ tháng 9/2014 với lượng dầu khai thác tăng thêm dự kiến khoảng 10 triệu thùng dầu Tại mỏ Bạch Hổ, thử nghiệm bơm ép chất hoạt động bề mặt NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân vi sinh hóa lý thực thành cơng số khu vực thuộc đối tượng Miocene bắt đầu mở rộng thử nghiệm đối tượng Oligocene, dự kiến cho phép thu hồi thêm lượng dầu đáng kể Đáng lưu ý, phương pháp bơm ép hòa tan CO2 thử nghiệm đối tượng Miocene mỏ Rạng Đông cho kết khả quan mặt kỹ thuật Phương pháp mang lại lợi ích lớn áp dụng kết hợp với nhiều mỏ/đối tượng khác nhằm giảm chi phí Ước tính áp dụng thành công phương pháp mỏ thuộc bể Cửu Long thu hồi thêm gần 200 triệu thùng dầu Điều cho thấy tiềm lớn việc áp dụng EOR Việt Nam, không bể Cửu Long mà bể khác, nơi có J mỏ dầu khai thác Đã có nhiều giếng khoan thăm dò thẩm lượng, nhiều giếng khai thác vào khối móng nứt nẻ mỏ X12 Tài liệu cơng trình nghiên cứu địa chất, địa chấn, địa vật lý giếng khoan, sơ đồ cơng 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 khu vực có biểu khác nhau, hệ số thu hồi dầu phụ thuộc nhiều vào chất địa chất vỉa sản phẩm Tuy nhiên chưa có cơng trình nghiên cứu quy mô tổng hợp nhằm xác định yếu tố địa chất đá móng nứt nẻ mỏ X12 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 giải pháp cho kết khả quan, có giải pháp J chưa cho kết mong đợi Cho đến nay, dầu khai thác mỏ X12 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 giếng khác Đặc biệt tỷ số khí dầu hay độ ngập nước 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 Các nguyên nhân NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân là: (i) ảnh hưởng 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 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 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 X12 J nhiệm vụ cần thiết cấp thiết Tóm lại công nghệ EOR nhiều nhà nghiên cứu quan tâm, đầu tư đạt số kết khả quan với đặc thù nêu nhóm sinh viên chuyên ngành ĐCDK tiến hành nghiên cứu chuyên đề: “Các phương pháp thu hồi dầu tăng cường EOR để nâng cao hệ số thu hồi dầu cho thân dầu đá móng trước Đệ Tam mỏ X12 trình phân dị trọng lực với trợ giúp bơm ép khí GAGD (Gas-Assisted Gravity Drainage)” Đây cơng trình nghiên cứu thực tiễn, có tính cấp thiết cao, đóng góp định sản J xuất nghiên cứu góp phần đảm bảo sản lượng dầu khí năm tới Để thực đề tài nghiên cứu, học viên tập trung phân tích, đánh giá cơng trình nghiên cứu có, nêu vấn đề tồn công tác nghiên cứu đặc điểm mỏ X12 nhằm định hướng cho công việc giải đề tài: lựa chọn phương pháp đại nghiên cứu thu hồi dầu tăng cường xây dựng mơ hình thu hồi dầu tăng cường cho mỏ X12 2/ Các giai đoạn khai thác mỏ dầu khí J Giai đoạn khai thác sơ cấp • Trong giai đoạn sản xuất ban đầu, áp suất vỉa cao, dầu khai thác nhờ • dịch chuyển vỉa chứa lượng nội vỉa Năng lượng tự nhiên mỏ dầu chủ yếu là: lượng đàn hồi chất lưu thành hệ đá chứa, lượng khí hòa tan, lượng mũ khí, lượng nguồn nước vỉa lượng tiềm lực mao dẫn lực hấp dẫn NGHIÊN CỨU KHOA HỌC • GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân Trong nhiều trường hợp để tăng cường nhịp độ khai thác mỏ lượng vỉa yếu đi, người ta bổ sung lượng giếng khai thác (sử dụng gaslift, bơm ngầm, bơm piston…), cho phép khai thác sớm lượng dầu J bề mặt Giai đoạn khai thác thứ cấp • Giai đoạn khai thác thứ cấp thường bắt đầu áp suất vỉa chứa • giai đoạn khai thác sơ cấp giảm Nhằm trì, phục hồi tăng áp suất vỉa người ta sử dụng phương pháp bơm ép: bơm ép nước (nóng + lạnh), bơm ép khí (chế độ hồ tan – khơng hồ tan), bơm ép kết hợp nước + khí Ngồi bơm ép J chất lưu khác: CO2, N2, khí hydrocacbon, LPG (chế độ hoà tan) Giai đoạn khai thác tam cấp (Giai đoạn thu hồi dầu tăng cường) • Khi nguồn lượng từ bên ngồi tác động vào vỉa khơng thể dịch chuyển dầu từ vỉa tới giếng khai thác (do dầu dư bị kẹt lại vỉa dạng dầu bất động (immobile) cần phải tác động để tăng hiệu suất quét, hiệu suất đẩy cách thay đổi đặc trưng chất lưu vỉa như: sức căng • bề mặt, độ nhớt, tính dính ướt, tỷ số linh động Các phương pháp tăng cường khai thác nâng cao hệ số thu hồi dầu bao gồm:  Nhiệt: Bơm ép nước, đốt vỉa, bơm ép nước nóng,…  Bơm ép khí: CO2, khí tự nhiên, N2/khí thải  Hố học: kiềm, polymers, chất hoạt động bề mặt  Các phương pháp khác: Vi khuẩn, sóng âm, điện từ,… 10 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân mức độ khác Do đó, mức độ bất đồng thành phần thạch học (Hình 3.2) tính thấm chứa đá móng mỏ X12 cao, ảnh hưởng lớn tới khả quét hay bao trùm nước bơm ép nước áp sườn để đẩy dầu vào khu vực ảnh hưởng trình khai thác Vì vậy, giải pháp nâng cao khả thu hồi trữ lượng thân dầu đá móng nứt nẻ mỏ X12 phải tăng hệ số quét đẩy dầu tới vùng ảnh hưởng trình khai thác Hình 3.2: Sự phân bố loại đá magma xâm nhập đai mạch dọc theo giếng mỏ X12 3.2.3/ Nước áp sườn Nếu lấy tương tự khối móng mỏ Bạch Hổ, hệ số đẩy dầu nước áp đáy khu vực X12 đạt tới 0,71 Hình 3.3 cho thấy khối móng nâng mỏ X12 tồn 41 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân nước áp sườn từ thành tạo Oligocen Do nước xâm lấn không so với nước áp đáy nước bơm ép dâng lên từ nên hệ số đẩy dầu không cao, chủ yếu theo hướng ngang Vì vậy, nước áp sườn yếu tố địa chất đặc biệt quan trọng mỏ X12 có ảnh hưởng tới khả thu hồi dầu, cần phải có chế độ khai thác phù hợp nhằm nâng cao hệ số thu hồi Riêng hệ số đẩy dầu nước áp sườn (đẩy theo chiều ngang) nhỏ hệ số đẩy dầu nước áp đáy Hình 3.3: Hướng cung cấp tầng nước có áp nằm tập cát Oligocen Theo nghiên cứu, nhóm tác giả thấy hệ số quét dầu nước phụ thuộc nhiều vào vị trí nước tràn vào đẩy dầu tới đới khai thác Nếu nước tràn vào nơi có độ ngập nước hồn tồn (SW = 100%) hệ số qt đạt tới 85 - 90%; nước tràn vào nơi chứa dầu với độ bão hòa nước dư, có nghĩa phần thân dầu chưa có nước xâm chiếm hệ số quét đạt tới 40 - 50% thấp Hiện chưa có đủ số liệu để xác định vị trí kích thước xác nước áp sườn xâm nhập nên việc đưa giải pháp nâng cao khả quét nước áp sườn vấn đề đặc biệt khó khăn, cần có nghiên cứu bổ sung Tuy nhiên, vị trí 42 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân kích thước nước áp sườn đá móng mỏ X12 yếu tố địa chất đặc biệt quan trọng ảnh hưởng tới hệ số thu hồi dầu 3.2.4/ Sự phân chia thân dầu thành nhiều khối với chế độ th ủy động lực riêng biệt Khối đá móng mỏ X12 chia thành khối, khối có đặc trưng thấm chứa khác với chế độ thủy động lực riêng biệt Sự phân chia khối móng nâng mỏ X12 thành khối thủy động lực riêng biệt ảnh hưởng lớn tới hệ số thu hồi dầu toàn mỏ Ngồi ra, hệ số thu hồi phụ thuộc vào kích thước mỏ kích thước khối Đây yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả thu hồi dầu Mỏ bị chia cắt nhiều khối nhỏ có chế độ thủy động lực riêng biệt khả thu hồi thấp Từ thực tế tham khảo thân dầu đá móng mỏ Bạch Hổ ta thấy yếu tố chia nhỏ thành khối thủy động lực riêng biệt mỏ X12 yếu tố địa chất ảnh hưởng lớn, làm suy giảm khả thu hồi dầu 4/ ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP GAGD CHO THÂN DẦU TRONG ĐÁ MÓNG NỨT NẺ MỎ X12 4.1/ Giới thiệu phương pháp GAGD J GAGD phương pháp EOR đơn giản chất khí bơm vào vỉa chứa trương nở dầu chỗ hồn tồn bão hòa, mũ khí riêng biệt tạo ra, OWC đẩy xuống Phương pháp bao gồm giai đoạn sau: • Giảm khai thác giếng với giếng có hàm lượng watercut cao • Bơm nút khí (cộng với khả đóng giếng giai đoạn để khí hòa tan di chuyển) • Mở lại giếng để khai thác (khi hàm lượng watercut thấp) 43 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân Hình 4.1: GAGD vỉa (vỉa chưa bão hòa, Pb) 44 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân Hình 4.2: GAGD vỉa (vỉa bão hòa, Pb) J Các tiêu chí để lựa chọn phương pháp GAGD cho thân dầu đá móng nứt nẻ mỏ X12: hàm lượng nước sản phẩm cao, cột HC thân giếng cao, áp suất vỉa thấp, giếng bị cô lập với giếng khác, lưu lượng khai thác dầu thấp Mỏ X12 mỏ thích hợp ứng dụng phương pháp GAGD gồm nhiều khối đứt gãy cô lập 4.2/ Ứng dụng phương pháp GAGD cho mỏ X12 J Bơm ép khí sử dụng rộng rãi q trình IOR/EOR Khơng mơ hình bơm ép khí điển hình, CGI (Continue Gas Injection) WAG (Water Alternating Gas), trình phân dị trọng lực với trợ giúp bơm ép khí (GAGD) có ưu trình phân dị chất lưu vỉa nhằm bổ sung lực trọng lực J cách ổn định cho trình đẩy dầu Thực tiễn chứng minh trình đạt hiệu quét cao thay vi dầu cao vùng dầu sót vỉa chứa Do bơm ép khí chọn để bơm ép cho thân dầu móng nứt nẻ mỏ X12 theo phương pháp công nghệ GAGD Dự án bơm ép thử GAGD thiết kế nhằm thử nghiệm miền biệt lập thân dầu móng nứt nẻ mỏ X12 có điều kiện thuận lợi cho thí nghiệm GAGD Cả mơ hình mơ vỉa thí nghiệm phòng tiến hành khẳng định tính khả thi lợi ích dự án GAGD khu vực thí nghiệm 45 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS Trần Văn Xn J Khí bơm định kỳ thơng qua giếng khai thác có tỷ lệ ngập nước cao khu vực nghiên cứu Khi khí bơm ép lan đến thân dầu hình thành mũ khí đẩy ranh giới Khí - Dầu dịch chuyển xuống sâu có khả đẩy ranh giới Dầu - Nước xuống phần đáy khoảng khai thác giếng (thậm chí sâu đáy giếng) cho phép giảm hàm lượng ngập nước giếng đưa trở lại khai thác Mơ hình (khai thác) vỉa khớp hóa với tính chất đá chứa chất lưu vỉa nhằm phân tích độ nhạy thí nghiệm, kết thử nghiệm cho thấy tỷ lệ dầu tăng đáng kể đồng thời tỷ lệ nước sản phẩm giảm đáng kể áp J dụng GAGD Nhiều kịch khác chạy để tìm giải pháp khai thác vỉa tối ưu trình GAGD Trong kịch với đối tượng nghiên cứu, cần bơm ép với lưu lượng khí lớn nhằm đạt sản lượng khai thác cộng dồn tối đa khí CO2 chọn để đáp ứng nhu cầu J Phương pháp bơm ép khí CO2 chứng minh hồn toàn phù hợp với tất loại dầu: dầu nhẹ, condensat, dầu nặng Việc kết hợp EOR chôn vùi tàng trữ CO2 vào đối tượng móng granit nứt nẻ đưa giới thiệu thời gian gần đây, mỏ khí tự nhiên Việt Nam dự định đưa vào khai thác có hàm lượng CO2 từ 20% tới 80%, điều vơ thuận lợi sử dụng CO2 làm khí bơm ép, giảm thiểu chi phí tối đa cho nhà đầu tư 4.2.1/ Đặc trưng hóa-lý Dioxit cacbon (CO2) J Trong điều kiện nhiệt độ áp suất thường, dioxit cacbon thể khí Trạng thái vật lý dioxit cacbon biến đổi theo điều kiện nhiệt độ áp suất Tại điều kiện nhiệt độ thấp, CO2 thể rắn thăng hoa trực tiếp sang thể CO2 chuyển từ trạng thái sang trạng thái lỏng bị nén tới áp suất hóa lỏng tương ứng với giảm nhiệt độ khoảng tới hạn J Tại khoảng nhiệt độ 31,1oC (nếu áp suất lớn điểm tới hạn; 73,9 bar), CO2 có đặc tính chất khí cho trạng thái siêu tới hạn Điều 46 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân kiện áp suất cao, tỷ trọng CO2 thay đổi khoảng rộng đạt tới xấp xỉ tỷ trọng dầu CO2 đặc biệt quan tâm nâng cao hệ số thu hồi dầu có tính chất lưu biến quan trọng mức độ hòa tan CO2 vào nước 4.2.2/ Cơ chế trộn lẫn CO2 vào vỉa dầu J Khi bơm ép CO2 vào vỉa, hỗn hợp tạo pha hydrocarbon trạng thái hai pha dầu, khí riêng biệt Trong trường hợp áp suất đủ lớn, hỗn hợp CO2 dầu có trạng thái pha, q trình bơm ép khí gọi bơm ép trộn lẫn J Mối tương quan trạng thái pha biểu diễn biểu đồ tam giác đồng thời với thành phần hỗn hợp Trên sở biểu đồ tam giác xây dựng, nồng độ hợp phần dễ dàng xác định cho điểm J Sự trộn lẫn có chuyển giao khối lượng thành phần hỗn hợp, sinh từ điểm tiếp xúc dầu CO2 bơm ép vào vỉa Cơ chế trộn lẫn CO2 vỉa dầu mang đặc điểm chế khí bay Bằng việc sử dụng CO2 phân tử có khối lượng mol cao tách J Cơ chế khí bay trường hợp riêng chế trộn lẫn tiếp xúc nhiều lần dựa bay thành phần trung bình vỉa dầu Khi vùng chuyển tiếp trộn lẫn tạo ra, thành phần C - C6 CO2 tách áp suất bơm ép cao (CO2 chiết tách đến thành phần C 30) pha khí lúc trở nên giàu thành phần trung bình đồng thời tiếp tục di chuyển vào vỉa Q trình trộn lẫn khí bay gần thay tồn dầu vùng mà tiếp xúc Tuy nhiên hệ số tiếp xúc thấp tính bất đồng vỉa điều kiện chảy khác J Những vấn đề tồn bơm ép CO2: Độ linh động cao CO2 Đặc biệt thân dầu móng với chiều dày lớn đới nứt nẻ bất đồng độ thấm Ngoài vấn đề nguồn CO2 vấn đề đáng lưu ý, 47 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân kèm với đầu tư hệ thống sở hạ tầng lớn, làm tăng chi phí đầu tư dự án, dẫn đến giới hạn mặt kinh tế 4.2.3/ Ứng dụng phương pháp GAGD J Kết phân dị trọng lực tự nhiên bơm ép luân phiên khí với nước (WAG) mang lại hiệu suất thu hồi dầu tăng cường tốt so với dự án bơm ép khí liên tục (CGI) Tuy nhiên, WAG phương pháp nhiều khuyết điểm làm tăng tăng độ bão hòa nước tầng chứa, khí bơm ép bị hao hụt nhiều WAG với tỉ lệ thu hồi dầu khoảng 5-10% dấu hiệu rõ ràng hạn chế J Một thay hiệu cho WAG phương pháp bơm ép khí với hỗ trợ phân dị trọng lực (GAGD) Khơng giống WAG, q trình GAGD lợi dụng phân dị tự nhiên khí bơm vào dầu vỉa chứa Phương pháp nhằm mục đích phát triển hệ thống q trình thu hồi ứng dụng rộng rãi cho vỉa chứa khác hai chế độ khai thác thứ cấp tam cấp J Quá trình GAGD bao gồm giếng khai thác ngang đặt gần đáy tầng sản phẩm bơm khí thơng qua giếng thẳng đứng sử dụng trước giai đoạn ngập nước Khí bơm tăng liên tục từ đầu để tạo thành mũ khí, dầu nước bị đẩy xuống phía đến ranh giới Dầu - Nước vượt qua giếng khai thác ngang Quá trình GAGD phát triển theo ba hướng sau: • Thiết kế xây dựng mơ hình vật lý • Quy trình tối ưu hóa cách xác định áp lực trộn lẫn sử dụng kỹ thuật triệt tiêu sức căng bề mặt (VIT) • Quá trình kiểm chứng điều kiện vỉa 48 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân Hình 4.3: Quá trình bơm ép theo WAG Hình 4.4: Hạn chế WAG phân dị trọng lực làm giảm khả quét J Trong số 59 dự án WAG khắp giới, hiệu suất trình WAG gây thất vọng Hệ số thu hồi dầu tăng khoảng - 10%, trung bình 9,7% dự án WAG sử dụng khí trộn lẫn 6,4% dự án WAG sử dụng khí khơng trộn lẫn Trong đó, hệ số thu hồi dầu theo phương pháp GAGD 49 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân khoảng 15 - 40% OOIP mỏ tiến hành Alberta Quá trình WAG thơng thường mơ tả hình 4.3 Nếu khí nước bơm sơ đồ hình 4.3, hiệu quét tuyệt vời thực tế khơng phải Do trọng lực nên khí bơm lướt lên phía nước chìm xuống phía dưới, mơ hình dòng chảy thực tế mơ tả hình 4.4 Hậu phân dị trọng lực hiệu suất quét thấp dẫn đến thu hồi thấp dự án J Khái niệm trình GAGD thể sơ đồ hình 4.5 CO bơm vào giếng thẳng đứng đầu tầng sản phẩm Khi tiếp tục bơm, thể tích CO2 tăng lên, di chuyển xuống ngang làm tối ưu hiệu quét thể tích Trong vùng bơm ép CO2, phải giữ cho áp lực bơm ép lớn áp lực trộn lẫn tối thiểu (MMP), điều giúp giữ sức căng bề mặt thấp dầu CO Như q trình GAGD khơng loại bỏ vấn đề hiệu suất quét trình WAG thơng thường mà thêm lợi làm tăng độ bão hòa dầu cải thiện tính thấm tương đối dầu gần thân giếng khai thác Quá trình GAGD sử dụng hiệu với giếng thẳng đứng dùng để bơm CO giếng ngang dài để khai thác dầu Các chi phí khoan giếng ngang giảm đáng kể năm gần tiến công nghệ khoan Tóm lại, q trình GAGD tiềm đáng kể để tăng số thu hồi dầu cuối 50 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS Trần Văn Xn Hình 4.5: Q trình bơm ép khí hỗ trợ phân dị trọng lực (GAGD) J Kết nghiên cứu phòng thí nghiệm cho thấy cấu trúc lỗ rỗng mẫu lõi đá granit mỏ X12 phức tạp với dạng nứt nẻ vi khe nứt nứt nẻ lớn Theo kết minh giải địa vật lý giếng khoan, độ thấm đới nứt nẻ biến thiên khoảng rộng khơng có mối quan hệ rõ ràng với độ rỗng J Các giếng khai thác từ móng mỏ X12 thường có sản lượng dầu ban đầu cao áp suất vỉa giảm nhanh hàm lượng nước sản phẩm tăng cao trình khai thác, cần áp dụng phương pháp GAGD để đẩy ranh giới dầu nước xuống phía đáy giếng khai thác giảm hàm lượng nước sản phẩm J Đặc trưng đá móng mỏ X12 độ thấm hệ thống nứt nẻ lớn chiếm ưu nhiều so với hệ thống vi nứt nẻ, nơi chứa dầu chủ yếu đá móng Ngồi ra, dầu đẩy khỏi đới vi nứt nẻ tác động lực mao dẫn, giãn nở dầu khí độ nén cấu trúc không gian rỗng J Do đặc thù thân dầu móng granit nứt nẻ mỏ X12 có nhiệt độ cao, chiều 51 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân dày lớn môi trường độ rỗng khơng hồn tồn, nên phương pháp GAGD dùng bơm ép CO2 trộn lẫn có ưu Trên quan điểm đẩy dầu, CO chất lưu lý tưởng với chế sau: • Dễ dàng áp dụng sơ đồ bơm ép từ thân dầu với chế vận động lực trọng trường CO2 thể lỏng nhẹ dầu nên chiếm chỗ đẩy dầu, nước đới nứt nẻ • Hòa trộn phần (trộn lẫn với chế tiếp xúc nhiều lần) tạo thành pha với dầu vỉa (cả phần vi nứt nứt nẻ lớn) Làm thay đổi tính chất vật lý dầu như: giảm sức căng bề mặt, giảm độ nhớt, làm trương nở dầu; thay đổi tương tác dầu với đá chứa như: thay đổi tính dính ướt, tăng bão hòa dầu thể tích rỗng, tăng độ thấm tương đối pha dầu • Giải pháp bơm ép CO2 trộn lẫn đánh giá hoàn toàn phù hợp với đặc tính tự nhiên đối tượng móng nứt nẻ mỏ X12 CO vào thân dầu móng mỏ X12 điều kiện trộn lẫn tạo chế đẩy dầu: làm trương nở dầu dẫn tới làm thay đổi giá trị bão hòa dầu hệ thống kênh rỗng, tăng độ thấm hiệu dụng; làm giảm độ nhớt làm giảm tỷ trọng dầu vỉa J Kết thí nghiệm đẩy dầu đá móng nứt nẻ cho thấy bơm ép nước có hệ số đẩy dầu không cao phụ thuộc vào tốc độ đẩy dầu nước Việc áp dụng bơm ép CO2 trộn lẫn theo chiều từ xuống có hiệu đẩy dầu tốt Động thái đẩy dầu khỏi mẫu chứng tỏ dầu đẩy khỏi hệ thống vi nứt trương nở giảm sức căng bề mặt; dầu dồn thành đới, di chuyển dần xuống phía với ảnh hưởng hiệu ứng phân ly trọng lực hệ thống chất lưu thân dầu 52 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận J Việc áp dụng biện pháp GAGD cho đối tượng móng nứt nẻ mỏ X12 đặt cấp bách sản lượng khai thác dầu giảm tới ngưỡng khai thác có hiệu kinh tế J Đối tượng chứa dầu đá móng granit nứt nẻ có không gian rỗng phức tạp, bao gồm hai phần chính: đới vi nứt nẻ chứa dầu đới nứt nẻ lớn cho phép dòng chảy chất lưu từ vỉa vào giếng khai thác J Giải pháp bơm ép CO2 trộn lẫn đánh giá hồn tồn phù hợp với đặc tính tự nhiên đối tượng móng nứt nẻ mỏ X12 CO vào thân dầu móng mỏ X12 điều kiện trộn lẫn tạo chế đẩy dầu: làm trương nở dầu dẫn tới làm thay đổi giá trị bão hòa dầu hệ thống kênh rỗng, tăng độ thấm hiệu dụng, làm giảm độ nhớt làm giảm tỷ trọng dầu vỉa Kiến nghị J Tiếp tục nghiên cứu đánh giá khả áp dụng phương pháp GAGD dùng bơm ép CO2 có tính đến hiệu kinh tế đầu tư Đánh giá xác trạng khai thác đối tượng móng nứt nẻ mỏ X12 J Nghiên cứu đề xuất giải pháp xác định lượng dầu bẫy lại sau giai đoạn khai thác sơ cấp thứ cấp móng granit nứt nẻ mỏ X12 Hệ số thu hồi dầu móng mỏ X12 thấp nên yêu cầu tìm biện pháp gia tăng hệ số thu hồi J Thiết kế chi tiết cho giai đoạn thử nghiệm cơng nghiệp quy mơ nhỏ móng nứt nẻ mỏ X12 Trên sở kết thử nghiệm diện tích mỏ, tiếp tục hồn thiện sơ đồ bơm ép CO trộn lẫn cho khai thác tam cấp đối tượng móng nứt nẻ mỏ bể Cửu Long J Khảo sát nguồn CO2 phù hợp, tập trung vào: (i) khí thải nhà máy (khói) cơng 53 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân nghiệp nhà máy điện chạy khí, than; nhà máy xi măng; nhà máy luyện kim…; (ii) mỏ dầu khí có hàm lượng CO cao vùng mỏ lân cận Tiến tới xây dựng mơ hình đánh giá hiệu kinh tế cho kịch phát triển dự án cụ thể bao gồm đối tượng mỏ kết hợp cụm mỏ với yêu cầu xây dựng sở hạ tầng cho vận chuyển CO2; thay đổi, hiệu chỉnh hệ thống khai thác - thu gom - vận chuyển dầu có CO dòng sản phẩm.v.v TÀI LIỆU THAM KHẢO J Giáo trình thu hồi dầu tăng cường Ts Trần Đức Lân 54 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân J Nguyễn Văn Tuấn, Trần Văn Xuân J Enhanced oil recovery Larry W.Lake J Enhanced Oil Recovery, II Processes and Operations James J.Sheng J Enhanced Oil Recovery Don W.Green J Đặng Ngọc Quý, Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố địa chất giải pháp nâng cao hệ số thu hồi thân dầu đá mòng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng, Bộ môn Khoan - Khai thác, Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ J Địa chất Hà Nội 2014 Nguyễn Hải An, Nghiên cứu ứng dụng giải pháp thu hồi dầu tam cấp bơm ép CO2 cho tầng móng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen Bộ mơn Khoan-Khai thác, Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ-Địa chất Hà Nội 2012 55 ... 4: Ứng dụng phương pháp gagd cho thân dầu đá móng nứt nẻ mỏ J X12 Kết luận kiến nghị J PHẦN B: NỘI DUNG ĐỀ TÀI NCKH 1/ TỔNG QUAN VỀ CÁC GIAI ĐOẠN KHAI THÁC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP EOR 1.1/ Giai đoạn... - Cơng nghệ, Viện Dầu Khí Việt Nam 30 năm Phát triển Hội • nhập, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội, tr 634 - 642 Nguyễn Hải An, Nghiên cứu ứng dụng giải pháp thu hồi dầu tam cấp bơm ép CO2 cho... nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen, Bộ mơn Khoan - Khai • thác, Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội 2012 Nguyễn Hữu Trung, Nguyễn Hải An nnk (2010), “ Bơm ép CO gia tăng thu hồi dầu khí cho bể