KỸ THUẬT DẦU KHÍ ĐẠI CƯƠNG MỎ DẦU KHÍ

TÓM TẮT NỘI DUNGNội dung chương này đề cập đến các vấn đề cơ bản liên quan đến quá trình tìm kiếm thăm dò và phát triển mỏ dầu khí bao gồm:Các tính chất chứathấm của đá chứa; Tính chất PVT của chất lưuCác Năng lượng tự nhiên của mỏ; Lượng dầu khí tại chỗ và thu hồiQuá trình thăm dò và phát triển mỏDây truyền sản xuất dầu khí thương mại

KỸ THUẬT DẦU KHÍ ĐẠI CƯƠNG MỎ DẦU KHÍ TĨM TẮT NỘI DUNG Nội dung chương đề cập đến vấn đề liên quan đến trình tìm kiếm thăm dò phát triển mỏ dầu khí bao gồm:  Các tính chất chứa-thấm đá chứa; Tính chất PVT chất lưu  Các Năng lượng tự nhiên mỏ; Lượng dầu khí chỗ thu hồi  Q trình thăm dò phát triển mỏ  Dây truyền sản xuất dầu khí thương mại MỎ DẦU KHÍ KẾT THÚC CHƯƠNG SINH VIÊN CẦN NẮM ĐƯỢC Phân biệt “Tích tụ” “Mỏ” Các tính chất chứa-thấm đá chứa bao gồm: độ rỗng, độ bão hòa, độ thấm; Lượng dầu khí chỗ thu hồi; Các tính chất PVT chất lưu bao gồm: Yếu tố thể tích, yếu tố khí, phương trình trạng thái khí thực Các dạng lượng tự nhiên mỏ cấp độ thu hồi dầu Phân biệt q trình “Thăm dò” “Phát triển mỏ” Các bước kỹ thuật dây truyền sản xuất dầu khí thương mại TÍCH TỤ VÀ MỎ  Tích tụ mỏ  Tích tụ: Tích tụ tên gọi chung cấu trúc chứa HC  Mỏ: Tích tụ có ý nghĩa kinh tế khai thác (có giá trị cơng nghiệp) gọi Mỏ  Mỏ gồm nhiều tích tụ dạng vỉa, dạng khối dạng vòm  Giá trị cơng nghiệp địch bởi:  Lượng HC chỗ, phụ thuộc vào thể tích độ rỗng  Lượng HC thu hồi, phụ thuộc vào độ thấm đất đá, độ nhớt chất lưu lượng tự nhiên tích tụ  Chất lượng HC  Tính chất đá chứa chất lưu Ngày số mỏ có quy mô lớn dễ thu hồi gần hết, lại mỏ nhỏ khó thu hồi Tuy nhiên, kỹ thuật thu hồi không ngừng tiến nên tích tụ nhỏ, khó thu hồi trở thành đối tượng có giá trị cơng nghiệp TÍNH CHẤT CHỨA THẤM CỦA ĐÁ CHỨA VÀ LƯỢNG DẦU TẠI CHỖ  Tính chất chứa-thấm đá chứa lượng dầu chỗ  Độ rỗng: Φ= The tich rong (kha nang tham chua) Vrong = ,% hoac phan don vi Don vi the tich da Vda  Độ rỗng chia ra:  Độ rỗng vật lý: Gồm tồn thể tích rỗng có đá  Độ rỗng động học: Gồm khơng gian rỗng có liên hệ với  Độ rỗng động lực học: Chỉ gồm không gian rỗng cho phép chất lưu chuyển động có chênh áp  Trong khơng gian rỗng tồn loại chất lưu dầu, khí nước Dùng khái niệm độ bão hòa S (So, Sg, Sw) để phần thể tích chất lưu chiếm chỗ TÍNH CHẤT CHỨA THẤM CỦA ĐÁ CHỨA VÀ LƯỢNG DẦU TẠI CHỖ  Độ bão hòa Trong khơng gian rỗng tồn loại chất lưu dầu, khí nước Dùng khái niệm độ bão hòa S (So, Sg, Sw) để phần thể tích chất lưu chiếm chỗ: S= Vchat luu Vrong  Trong mỏ dầu pha: So + Swc =  Trong mỏ khí pha: Sg + Swc =  Trong mỏ pha: So + Sg + Swc = Swc Swi phụ thuộc vào kích thước lỗ rỗng, thành phần sét, hàm lượng muối thay đổi từ 8-70% Phần độ rỗng lại gọi độ rỗng hiệu dụng rỗng HC  Thể tích HC chỗ: VHC = Vo + Vg = Vb Φ(1 – Swc) Vb- thể tích gộp (gồm phần khối rỗng đá chứa TÍNH CHẤT CHỨA THẤM CỦA ĐÁ CHỨA VÀ LƯỢNG DẦU TẠI CHỖ  Độ thấm đá chứa Dòng chảy chất lưu đá rỗng gọi dòng qua mơi trường rỗng thực chất dòng thấm tuân theo định luật thấm tuyến tính Darcy  Dòng chảy thẳng A B k dp v= ì dl Dũng hng tâm l PA > P B k dp v= × µ dr B r A • µ- Độ nhớt động lực học, đơn vị kG.m-1s-1 hay Pa.s dp dp , • dl dr - Gradient áp suất theo qng đường • k- Hệ số phụ thuộc vào tính chất đất đá gọi độ thấm, đơn vị D (Darcy) mD, 1D ≈ 10-8 cm2 10-12 m2 TÍNH CHẤT CHỨA THẤM CỦA ĐÁ CHỨA VÀ LƯỢNG DẦU TẠI CHỖ  Tùy theo số lượng chất lưu chuyển động chia  Độ thấm tuyệt đối (k): Là giá trị thấm có chất lưu chuyển động  Độ thấm pha (ko, kg, kw): Là giá trị độ thấm khí có chất lưu chuyển động (tổng độ thấm pha không độ thấm tuyệt đối  Độ thấm tương đối: Là tỷ số độ thấm pha độ thấm tuyệt đối kg ko k k ro = , k rg = , k rw = w k k k k  Độ thấm pha độ thấm tương đối phụ thuộc độ bão hòa  Dòng thấm xuất đạt tới giá trị bão hòa tới hạn  Khi pha chuyển động, độ thấm pha không đạt giá trị tuyệt đối k ko ko Swc Sw So kw kw Sor TÍNH CHẤT PVT CỦA CHẤT LƯU  Tính chất PVT chất lưu Là mối liên hệ thể tích, nhiệt độ, áp suất chất lưu Nó bao gồm: yếu tố thể tích, tỷ lệ khí hòa tan, phương trình trạng thái khí  Yếu tố thể tích (B): Là tỷ số thể tích điều kiện mỏ điều kiện chuẩn B= Vrc Vsc Bo = 1,2 ữ 3,5: Khi a t mỏ lên mặt đất, thể tích dầu giảm nhiệt độ, áp suất giảm khí tách khỏi dầu • BW ≈ 1: Khi đưa từ mỏ lên mặt đất, thể tích nước gần khơng thay đổi nước chất chịu nén hòa tan • Bg ≈ 0,0x ÷ 0,00y: Khi đưa từ mỏ lên mặt đất, thể tích khí tăng lên lớn để tiện sử dụng dùng hệ số giãn nở Eg = Bg TÍNH CHẤT PVT CỦA CHẤT LƯU  Tỷ lệ khí hòa tan chất lỏng (yếu tố khí- R)  Là số thể tích khí hòa tan đơn vị thể tích lỏng điều kiện áp suất nhiệt độ vỉa: R= Vg Vl , m3 / m (SCF/STB)  R biểu thị đơn vị thể tích khí đơn vị trọng lượng dầu m3/tấn, R = 120 ÷ 150m3/tấn:  Dầu đen có R thấp, khí hòa tan chủ yếu metan  Dầu sáng màu có R cao  Dầu khơng có khí hòa tan gọi dầu chết  R thay đổi theo áp suất nên dùng khái niệm hệ số khí hòa tan thể tích khí hòa tan gia tăng đơn vị áp suất: α= R , m3 / m3 at p NĂNG LƯỢNG TỰ NHIÊN TRONG MỎ  Năng lượng tự nhiên mỏ Trong mỏ HC tồn nguồn lượng tự nhiên sinh nhờ áp suất, nhiệt độ tích lũy q trình hình thành tồn Chúng dạng đàn hồi, tách khí, phân ly trọng lực góp phần vào việc nâng sản phẩm lên mặt  Năng lượng đàn hồi  Là dạng phổ biến  Dầu, khí, nước, đất đá bị nén áp suất cao co lại tạo → Khi áp suất giảm sinh giãn nở tạo động → HC chuyển động  Khả đàn hồi (co, giãn) đánh giá qua hệ số nén đẳng nhiệt c c=− • • • • dV × , V dp at V- Thể tích pha p- Áp suất Dấu “-” cho thấy V p biến thiên ngược Khi giảm áp tất pha giãn nở c g > co > cr > cw NĂNG LƯỢNG TỰ NHIÊN TRONG MỎ  Năng lượng tách khí  Đặc trưng cho mỏ dầu có khí hòa tan  Khi áp suất giảm, khí tách khỏi dầu làm tăng thể tích, cg lớn     tạo động cho dòng chất lưu Năng lượng phân ly trọng lực Các chất lưu nặng nhẹ khác phân ly theo phương tác động trọng trường Mức độ phân ly phụ thuộc vào:  Độ dốc tích tụ  Độ thấm theo phương thẳng đứng  Chênh lệch tỷ trọng pha Co ngót đất đá Khi áp suất lỗ rỗng giảm → trọng lượng đất đá phía làm thể tích lỗn rỗng giảm → chất lưu giải phóng Các mỏ có vùng kế cận quy mô lớn, tổng lượng tự nhiên đủ lớn để đẩy chất lưu lên mặt hiệu Các loại mỏ lại phải bổ sung thêm lượng nhân tạo LƯỢNG DẦU KHÍ TẠI CHỖ VÀ THU HỒI  Lượng dầu khí chỗ thu hồi  Lượng dầu khí chỗ Là tồn chất lưu có ích tồn mỏ điều kiện ban đầu  Giai đoạn thăm dò: Tính theo phương pháp thể tích  Giai đoạn khai thác: Chính xác theo quy luật bảo toàn vật chất quy luật suy giảm lượng  Mỏ tích V, độ rỗng trung bình Φ, bão hòa nước ban đầu Swc có: N i = Vφ(1 − Swc ) Boi G i = Vφ(1 − Swc ) = Vφ(1 − Swc )E i Bgi LƯỢNG DẦU KHÍ TẠI CHỖ VÀ THU HỒI  Do dầu khí có độ bão hòa giới hạn, khơng chảy nên có khái niệm dầu khí chỗ linh động để đánh giá khả thu hồi tối đa N M = Vφ(1 − Swc − Sor ) Boi G M = Vφ(1 − Swc − Sgr )E i Sor, Sog- Bão hòa giới hạn (bão hòa tàn dư) dầu khí  Hệ số thu hồi  Giả sử thể tích dầu thu hồi Np khí Gp hệ số thu hồi: RF = Np Ni RF = Gp Gi  RF nằm khoảng ÷ định yếu tố:  Tiến kỹ thuật, trình độ cán chun mơn  Ý nghĩa kinh tế, chọn giá trị có lợi nhuận  Mơi sinh: Ơ nhiễm mặt lòng đất khơng vượt giới hạn cho phép LƯỢNG DẦU KHÍ TẠI CHỖ VÀ THU HỒI  Thu hồi sơ cấp Giá trị thu hồi nhờ vào lượng tự nhiên, áp dụng cho tất các loại mỏ  Mỏ khí khơng ngập nước → RF = 90%  Mỏ dầu có vùng ngập nước lớn → RF = 80%  Mỏ dầu pha → RF = 3% áp suất đạt giá trị bão hòa → để tăng RF cần bổ sung lượng  Thu hồi thứ cấp Bổ sung lượng vào vỉa → áp suất vỉa suy giảm chậm giải pháp bơm ép không trộn lẫn (thay không trộn lẫn)  Ép nước: Dùng cho mỏ pha mỏ dầu có mũ khí → RF = 80%  Ép khí HC: Sử dụng cho mỏ khí ngưng tụ LƯỢNG DẦU KHÍ TẠI CHỖ VÀ THU HỒI  Thu hồi sơ cấp Giá trị thu hồi nhờ vào lượng tự nhiên, áp dụng cho tất các loại mỏ  Mỏ khí khơng ngập nước → RF = 90%  Mỏ dầu có vùng ngập nước lớn → RF = 80%  Mỏ dầu pha → RF = 3% áp suất đạt giá trị bão hòa → để tăng RF cần bổ sung lượng  Thu hồi thứ cấp Bổ sung lượng vào vỉa → áp suất vỉa suy giảm chậm giải pháp bơm ép không trộn lẫn (thay không trộn lẫn)  Ép nước: Dùng cho mỏ pha mỏ dầu có mũ khí → RF = 80%  Ép khí HC: Sử dụng cho mỏ khí ngưng tụ LƯỢNG DẦU KHÍ TẠI CHỖ VÀ THU HỒI  Thu hồi Tam cấp  Được thực sử dụng biện pháp thứ cấp RF thấp, áp suất giảm nhanh, dầu tàn dư 30%  Ngồi việc trì áp suất dùng giải pháp thay đổi tính chất vật lý dầu nước bơm ép Mục tiêu:  Thay đổi độ nhớt chất thay (nước) chất thay (dầu)  Giảm sức căng bề mặt pha, tăng độ bão hòa dầu So  Giải pháp chủ yếu:  Thay trộn lẫn: Ép tác nhân hòa tan vào dầu (khí HC, khí hóa lỏng N, CO2, polyme, nước nóng, nhiệt ) làm tăng So giảm µ  Dùng hoạt chất bề mặt:  Giảm sức căng nước dầu, giảm Sor (RF ≈ 90%) THĂM DÒ VÀ PHÁT TRIỂN MỎ  Thăm dò phát triển mỏ  Thăm dò mỏ  Việc thăm dò có nhiệm vụ đánh giá giá trị công nghiệp để phân loại, thuộc nhiệm vụ nhà địa chất, địa vật lý  Các chuyên gia địa chất bồn trũng (bể trầm tích) với đối tượng sinh, chứa, chắn  Các chuyên gia địa vật lý cấu trúc có triển vọng tích tụ dầu  Các chuyên gia khoan thực giếng khoan để minh chứng chắn dự đoán chuyên gia địa chất địa vật lý thơng qua kết nghiên cứu  Thí nghiệm mẫu đá, mẫu chất lưu  Đo địa vật lý công nghiệp giếng  Nghiên cứu thủy động  Sau có thơng số giá trị cơng nghiệp trình hội đồng cấp cho phép gọi thầu đưa mỏ vào phát triển THĂM DÒ VÀ PHÁT TRIỂN MỎ  Phát triển mỏ Là trình từ phát giá trị công nghiệp loại bỏ mỏ, bao gồm bước thiết kế, xây dựng vận hành phát triển mỏ:  Thiết kế cơng nghệ phát triển mỏ (mỗi thiết kế phải có tiêu RF chất lượng chất lưu):  Thiết kế mở vỉa:  Địa chất: Mổ tả cấu trúc địa chất, tính chất chất lưu, phương án khoan, phương án khai thác giếng,  Sơ đồ mở vỉa: Mạng lưới bố trí giếng, số lượng giếng (quỹ giếng đơn vị bản, quỹ giếng dự phòng)  Thiết kế thu gom  Thiết kế tách pha, xử lý chất lưu  Thiết kế hệ thống đường ống nội mỏ  Thiết kế cất chứa, vận chuyển chất lưu  Thiết kế chỉnh sửa bổ sung: Theo thời gian hiểu biết mỏ tăng xác → thiết kế ban đầu chỉnh sửa, bổ sung THĂM DÒ VÀ PHÁT TRIỂN MỎ  Xây dựng vận hành phát triển mỏ Gồm giai đoạn mỏ dầu giai đoạn mỏ khí  Các giai đoạn mỏ dầu: Gia tăng, ổn định, suy giảm tận thu  Giai đoạn 1: Sản lượng tăng liên tục hoàn thành quỹ giếng Gia Ổn Suy tăng(1) định giảm (2) (3)  Giai đoạn 2: Sản lượng đạt giá trị cao nhất, thực thêm giếng dự phòng  Giai đoạn 3: Sản lượng suy giảm liên tục lượng mỏ giảm  Giai đoạn 4: Sản lượng thấp, sử dụng Gia Ổn biện pháp thu hồi tăng cường tăng(1) định (2)  Các giai đoạn mỏ khí:  Giai đoạn 1: Sản lượng tăng nhanh  Giai đoạn 2: Ổn định  Giai đoạn 3; Suy giảm nhanh Tận thu(4) t, Np Suy giảm (3) t, Gp DÂY TRUYỀN SẢN XUẤT DẦU KHÍ THƯƠNG MẠI  Dây truyền sản xuất dầu khí thương mại Là q trình điều khiển hợp lý dòng dầu từ vỉa lên mặt qua hệ thống thu gom làm cho HC đạt giá trị thương mại Việc điều khiển hợp lý dòng qua đất đá, đường ống thiết bị công nghệ phải đảm bảo:  RF cao  Tiêu hao lượng nhỏ  Sản phẩm đạt câp thương mại cao DÂY TRUYỀN SẢN XUẤT DẦU KHÍ THƯƠNG MẠI  Sơ đồ tồn cảnh kỹ thuật dầu khí gồm bước  Bước 1: Điểu khiền dòng chảy từ vỉa vào giếng, sử dụng dòng định luật Darcy cho dòng hướng tâm Dòng chảy xuất khi: pr − p wf = ∆p > ∆p phải đủ lớn để khắc phục tổn hao ma sát qua đất đá  Bước 2: Điều khiển từ đáy giếng lên miệng, sử dụng định luật Bernoulli Để có dòng chảy, pwf phải đủ lớn để sau chảy qua ống thẳng đứng lại giá trị dư pwh Máy nén khí Trạm xử lý khí Đến nhà máy chế biến khí Dòng chảy HC qua ống xảy tách pha nên áp suất < ps dòng pha với Tách pha lỏng khí   pwh Ống gom khí   Ống gom dầu   Ống gom nước vỉa   cấu trúc khác Đến nhà máy lọc dầu Xử lý dầu Bể chứa trạm bơm   Nước thải Xử lý nước Nước ép vỉa Giếng HC pwf Mỏ HC pr DÂY TRUYỀN SẢN XUẤT DẦU KHÍ THƯƠNG MẠI  Bước 3: Điều khiển dòng từ miệng tới trạm xuất sản phẩm,  Đây dòng nằm ngang qua thiết bị cơng nghê:  Thiết bị tách pha lỏng khí  Thiết bị làm chất lưu Trạm xử lý khí  Thiết bị bơm nén Ống gom khí   Tách pha lỏng khí  Việc điều khiển phải đảm bảo: Ống gom dầu      Tiêu tốn lượng Ống gom nước vỉa    Ít hao hụt, rò rỉ, bay p  Có giá trị thương mại cao  HC dầu condensat phải tách nước, muối hòa tan Giếng HC Mỏ HC  HC khí tự nhiên khí p p đồng hành phải tách C3, C4, wh wf Máy nén khí Đến nhà máy chế biến khí Đến nhà máy lọc dầu Xử lý dầu Bể chứa trạm bơm   Nước thải Xử lý nước Nước ép vỉa r C5, H2S, CO2 nước  Nước phải tách dầu, cặn, thải môi trường; Nếu sử dụng bơm ép phải xử lý tiếp  Chất rắn thải môi trường phải tách hết dầu muối MỎ DẦU KHÍ THE END OF CHAPTER Tính lượng dầu chỗ ban đầu xác định hệ số thu hồi dầu biết thơng số sau: Diện tích mỏ : A= 6333 000 m3; Chiều dày vỉa h= 9,2 m; Độ bão hoà nước liên kết Swc= 0,15; Độ rỗng đá chứa Φ= 0,15; Yếu tố thể tích ban đầu Boi= 1,5; Độ bão hồ dầu tàn dư Sor= 0,28 ... tự nhiên mỏ; Lượng dầu khí chỗ thu hồi  Q trình thăm dò phát triển mỏ  Dây truyền sản xuất dầu khí thương mại MỎ DẦU KHÍ KẾT THÚC CHƯƠNG SINH VIÊN CẦN NẮM ĐƯỢC Phân biệt “Tích tụ” Mỏ Các... không trộn lẫn (thay không trộn lẫn)  Ép nước: Dùng cho mỏ pha mỏ dầu có mũ khí → RF = 80%  Ép khí HC: Sử dụng cho mỏ khí ngưng tụ LƯỢNG DẦU KHÍ TẠI CHỖ VÀ THU HỒI  Thu hồi sơ cấp Giá trị thu hồi... không trộn lẫn (thay không trộn lẫn)  Ép nước: Dùng cho mỏ pha mỏ dầu có mũ khí → RF = 80%  Ép khí HC: Sử dụng cho mỏ khí ngưng tụ LƯỢNG DẦU KHÍ TẠI CHỖ VÀ THU HỒI  Thu hồi Tam cấp  Được thực