Dự báo phát triển mỏ khí condensate tại bồn trũng cửu long

Dự báo phát triển mỏ khí condensate tại bồn trũng cửu long

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM KHOA DẦU KHÍ  ĐỒ ÁN MÔN HỌC DỰ BÁO PHÁT TRIỂN MỎ KHÍ CONDENSATE TẠI BỒN TRŨNG CỬU LONG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SV THỰC HIỆN MSSV ThS Chung Nghiệp Huân Danh Duy Linh 03PET110130 ThS Nguyễn Viết Khôi Nguyên Phạm Đình Thuận 03PET110145 Nguyễn Văn Trọng 03PET110147 Lớp K3KKT Bà Rịa-Vũng Tàu, tháng 12 năm 2017 TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MƠN HỌC Họ tên SV thực hiện: • Danh Duy Linh MSSV: 03PET110130 • Phạm Đình Thuận MSSV: 03PET110145 • Nguyễn Văn Trọng MSSV: 03PET110147 Ngành: Khoan – Khai thác dầu khí Lớp: K3KKT Tên Đồ án mơn học: Dự báo phát triển mỏ khí condensate bồn trũng Cửu Long Nhiệm vụ: Nghiên cứu mỏ khí condensate, ứng dụng phần mềm thương mại việc dự báo khai thác giếng Y thuộc mỏ X bồn trũng Cửu Long Ngày giao Đồ án môn học: 26/09/2017 Ngày hồn thiện Đồ án mơn học: 11/12/2017 Họ tên Người hướng dẫn: • ThS Chung Nghiệp Hn • ThS Nguyễn Viết Khơi Ngun Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày tháng năm 2017 TRƯỞNG KHOA TRƯỞNG BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN MƠN HỌC 1) Về hình thức kết cấu Đồ án: 2) Về nội dung: 2.1 Nhận xét phần tổng quan tài liệu: 2.2 Nhận xét phương pháp nghiên cứu: 2.3 Nhận xét kết đạt được: 2.4 Nhận xét phần kết luận: 2.5 Những thiếu sót tồn Đồ án: PHẦN ĐÁNH GIÁ Điểm số: /10 Điểm chữ: Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày tháng năm 2017 NGƯỜI PHẢN BIỆN PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1) Về hình thức kết cấu Đồ án: 2) Về nội dung: 2.1 Nhận xét phần tổng quan tài liệu: 2.2 Nhận xét phương pháp nghiên cứu: 2.3 Nhận xét kết đạt được: 2.4 Nhận xét phần kết luận: 2.5 Những thiếu sót tồn Đồ án: PHẦN ĐÁNH GIÁ Điểm số: /10 Điểm chữ: Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày tháng năm 2017 NGƯỜI HƯỚNG DẪN LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Những kết nghiên cứu trình bày Đồ án hồn tồn trung thực, chúng tơi, khơng vi phạm điều luật sở hữu trí tuệ pháp luật Việt Nam Nếu sai, chúng tơi hồn tồn chịu trách nhiệm trước pháp luật LỜI CAM ĐOAN NHÓM TÁC GIẢ ĐỒ ÁN i LỜI CẢM ƠN Đồ án môn học công nghệ mỏ học phần quan trọng giúp cho sinh viên có hội nghiên cứu lý thuyết sâu áp dụng kiến thức học vào thực tế Ngoài đồ án dịp giúp sinh viên rèn luyện kỹ làm việc nhóm tiếp xúc với kỹ sư chuyên gia ngành để trao đổi kiến thức tích lũy kinh nghiệm nhằm phục vụ cho việc thực đồ án nghiên cứu khoa học đồ án tốt nghiệp sau Để hồn thành đồ án này, nhóm thực đồ án xin bày tỏ lòng cảm ơn đến Khoa Dầu Khí Trường Đại Học Dầu Khí Việt Nam tạo điều kiện sở vật chất, tinh thần ln ủng hộ q trình nghiên cứu nhóm Nhóm đồ án xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS Chung Nghiệp Huân ThS Nguyễn Viết Khôi Nguyên trực tiếp hướng dẫn, định hướng trao đổi kinh nghiệm q báu để nhóm hồn thiện nội dung đồ án Qua đồ án nhóm thực có kinh nghiệm công tác nghiên cứu để sau tiếp tục phát huy thực thêm nhiều đồ án hữu ích khác mang tính ứng dụng cao thực tế Do thời gian thực đồ án không nhiều kiến thức nhóm hạn chế nên đồ án khơng tránh khỏi nhiều thiếu sót Nhóm mong nhận góp ý q Thầy Cơ bạn để cải thiện kiến thức kỹ thiếu Một lần nữa, nhóm thực đồ án xin chân thành cảm ơn sâu sắc! Chúng em xin chân thành cảm ơn! ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ v DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT viii LỜI MỞ ĐẦU x CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỂ CỬU LONG VÀ CÁC VẤN ĐỀ KHAI THÁC VỈA KHÍ CONDENSATE 1.1 Tổng quan bể Cửu Long Mỏ X 1.1.1 Vị trí địa lý 1.1.2 Đặc điểm trầm tích 1.1.3 Kiến tạo .3 1.1.4 Trữ lượng tính chất khí-condensate điều kiện vỉa 1.2 Đặc điểm khai thác vỉa khí condensate CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ PHÂN TÍCH ĐIỂM NÚT 16 2.1 Lý thuyết phương trình cân vật chất 16 2.1.1 Xây dựng phương trình cân vật chất 17 2.1.2 Sử dụng hạn chế phương trình cân vật chất 22 2.2 Lý thuyết phân tích điểm nút (Nodal Analysis) 29 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ĐỂ DỰ BÁO KHAI THÁC KHÍ CONDENSATE TẠI MỎ X .37 3.1 Dự báo khai thác phần mềm MBAL 37 3.2 Dự báo áp suất đầu giếng đánh giá ảnh hưởng yếu tố đến VLP phần mềm PROSPER 41 iii KẾT LUẬN 50 KIẾN NGHỊ 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 iv DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Vị trí địa lý bể Cửu Long Hình 1.2 Cột địa tầng mỏ X Hình 1.3 Giản đồ pha hệ thống khí condensate Hình 1.4 Giản đồ pha mỏ Rich Gas Condensate 10 Hình 1.5 Giản đồ pha mỏ Lean gas condensate .11 Hình 1.6 Phần trăm chất lỏng tạo thành hai mỏ Rich Lean gas condensate .11 Hình 1.7 Hệ số khai thác hai mỏ rich lean gas condensate 11 Hình 1.8 Condensate blockage .13 Hình 1.9 Các vùng áp suất vỉa khí condensate 14 Hình 2.1 Mặt cắt thành phần vỉa dầu khí 16 Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống tách bề mặt 26 Hình 2.3 Đồ thị tương tương cho hệ thống tách giai đoạn 27 Hình 2.4 Đồ thị tương tương cho hệ thống tách giai đoạn 28 Hình 2.5 Vị trí nút hệ thống khai thác 29 Hình 2.6 Xác định lưu lượng khai thác 30 Hình 2.7 Hệ thống khai thác đơn giản 31 Hình 2.8 Ảnh hưởng đường kính ống khai thác đến lưu lượng khai thác 31 Hình 2.9 Ảnh hưởng đường kính ống thu gom đến lưu lượng khai thác 32 Hình 2.10 Ảnh hưởng đường kính ống khai thác đến lưu lượng khai thác 32 Hình 2.11 Ảnh hưởng hệ thống khai thác đường kính ống khai thác q nhỏ 33 v Hình 2.12 Ảnh hưởng đến hệ thống khai thác đặc tính dòng vào thay đổi 34 Hình 2.13 Lựa chọn đường kính ống khai thác tối ưu 34 Hình 2.14 Lựa chọn lưu lượng khí tối ưu cho giếng gaslift 35 Hình 2.15 Ảnh hưởng mật độ lỗ bắn đến lưu lượng khai thác 36 Hình 3.1 Đường đặc tính dòng vào vỉa 39 Hình 3.2 Biểu đồ dự báo lưu lượng khai thác trung bình qua năm 41 Hình 3.3 Ảnh hưởng đường kính choke đến VLP 44 Hình 3.4 Ảnh hưởng đường kính ống khai thác đến VLP .46 Hình 3.5 Ảnh hưởng độ nhám ống khai thác đến VLP 48 vi Ngày bắt đầu khai thác 01/01/2024 Áp suất đầu giếng tối thiểu, bar 70,000 Áp suất bình tách, bar 43,8297 Nhiệt độ bình tách, oC 53,8889 GOR bình tách, m3/m3 26735,9 Tỷ trọng khí bình tách, sg 0,666 GOR vỉa, m3/m3 33,3384 Tỷ trọng khí vỉa 0,666 Tỷ trọng condensate, kg/m3 888,819 Áp suất điểm sương nhiệt độ vỉa, bar 50,0001 Nhiệt độ vỉa, oC 141,444 Áp suất vỉa, bar 399 Lượng H2S, % mol Lượng CO2, % mol 3,75 Độ mặn nước vỉa, ppm 38000 Trong giới hạn đồ án này, xem xét đến trường hợp vỉa với giếng khai thác Phần mềm MBAL giúp dự báo lưu lượng theo năm mơ tả đường đặc tính dòng vào Sau nhập thông số đầu vào, tiến hành chạy phần mềm thu kết dự báo cho mỏ X 38 Hình 3.1 Đường đặc tính dòng vào vỉa Hình 3.1 kết phần mềm tính tốn dự báo đường dòng vào vỉa Với áp suất ban đầu vỉa 350,647 bar, áp suất đáy giếng với áp suất vỉa khơng có chênh áp dẫn đến khơng có dòng sản phẩm từ vỉa vào giếng Nếu áp suất đáy giếng giảm chênh áp áp suất vỉa áp suất đáy giếng lớn dẫn đến lưu lượng khai thác lớn Nếu áp suất đáy giếng chênh áp vỉa đáy giếng cao lưu lượng khai thác cao (AOF) đạt 1814,45 (nghìn m3/ngày) Tuy nhiên, việc giảm áp suất đáy giếng đến bất khả thi thực tế điều chỉnh áp suất đầu giếng để kiểm soát áp suất đáy giếng cho lớn áp suất điểm sương nhằm hạn chế vấn đề condensate banking, kéo dài thời gian khai thác đạt hệ số thu hồi cao Bảng 3.2 kết phần mềm dự báo lưu lượng khai thác khí qua năm Vòng đời khai thác mỏ 16 năm Thời gian bắt đầu khai thác từ ngày 01/01/2024 với lưu lượng khai thác 478,98 (nghìn m3/ ngày) Lưu lượng khai thác tăng dần qua năm đạt đỉnh vào 01/01/2030 với lưu lượng 1039,02 (nghìn m3/ ngày) Sau đó, lưu lượng khai thác suy giảm dần áp suất vỉa suy giảm dẫn đến lượng đẩy khí từ vỉa vào đáy giếng Thời gian kết thúc vào 01/01/2040 với lưu lượng 33,6201 (nghìn m3/ ngày) 39 Bảng 3.2 Dự báo thời gian lưu lượng khai thác qua năm Thời gian Lưu lượng khai thác khí khai thác (nghìn m3/ ngày) 01/01/2024 478,980 01/01/2025 721,664 01/01/2026 834,643 01/01/2027 929,390 01/01/2028 940,483 01/01/2029 1035,950 01/01/2030 1039,020 01/01/2031 891,144 01/01/2032 585,738 01/01/2033 394,938 01/01/2034 271,383 01/01/2035 188,827 01/01/2036 132,483 01/01/2037 93,450 01/01/2038 66,298 01/01/2039 47,169 01/01/2040 33,620 40 Hình 3.2 Biểu đồ dự báo lưu lượng khai thác trung bình qua năm 3.2 Dự báo áp suất đầu giếng đánh giá ảnh hưởng yếu tố đến VLP phần mềm PROSPER PROSPER chương trình phần mềm thiết kế, tối ưu xác định đặc tính giếng cho mơ hầu hết loại giếng ngành dầu khí giới PROSPER giúp cho kỹ sư khai thác kỹ sư công nghệ mỏ dự báo xác nhanh chóng nhiệt độ chế độ thủy động học cột ống khai thác đường ống Những điểm bật độ nhạy tính tốn phần mềm cho phép thiết kế giếng có sẵn tối ưu hóa đánh giá tác động thay đổi thông số hệ thống tương lai PROSPER thiết kế cho phép xây dựng mơ hình giếng đáng tin cậy thích hợp với khả xử lý khía cạnh mơ hình giếng PVT, tương quan đặc tính nâng VLP, đặc tính dòng vào IPR Khi mơ hình giếng khớp với liệu thực tế mỏ PROSPER sử dụng để mô giếng kịch khác dự đoán trước áp suất vỉa dựa vào liệu khai thác bề măt Việc ổn định dòng chảy nghiên cứu giếng bề mặt PROSPER khớp liệu PVT, tương quan dòng chảy đa pha đặc tính dòng vào để phù hợp với liệu đo mỏ, cho phép xây dựng mơ hình phù hợp trước sử dụng dự báo 41 Trong đồ án khảo sát mối tương quan đường đặc tính dòng vào IPR đường đặc tính nâng VLP theo yếu tố ảnh hưởng khác như: đường kính choke, đường kính ống khai thác, … Phần mềm tính tốn tổn hao áp suất cột ống khai thác áp suất đầu giếng để kiểm sốt áp suất đáy giếng ln lớn áp suất điểm sương để tránh tượng condensate banking Ảnh hưởng đường kính choke Đối với đường kính choke khác ứng với đường VLP khác Giai đoạn đầu lưu lượng khí nhỏ, áp suất VLP suy giảm giai đoạn khơng ổn định có pha trộn nhiều loại chất lưu Sau giai đoạn này, đường VLP lên Đường kính choke lớn tổn hao áp suất nhỏ, lưu lượng khai thác lớn Điểm giao đường IPR VLP điểm làm việc giếng Từ điểm mà chọn điểm làm việc tối ưu theo lưu lượng mong muốn tương ứng với đường kính choke Bảng 3.3 Kết dự báo từ phần mềm đường kính choke 42 43 Hình 3.3 Ảnh hưởng đường kính choke đến VLP Từ áp suất đầu giếng tổn hao áp suất dự báo từ phần mềm xác định áp suất đáy giếng Vì cần kiểm soát áp suất đầu giếng cho áp suất đáy giếng lớn áp suất điểm sương nhằm tránh tượng condensate banking Ảnh hưởng đường kính ống khai thác Đối với đường kính ống khai thác khác ứng với đường VLP khác Giai đoạn đầu lưu lượng khí nhỏ, áp suất VLP suy giảm giai đoạn khơng ổn định có pha trộn nhiều loại chất lưu Sau giai đoạn này, đường VLP lên Đường kính ống khai thác lớn tổn hao áp suất nhỏ, lưu lượng khai thác lớn Điểm giao đường IPR VLP điểm làm việc giếng Từ điểm mà chọn điểm làm việc tối ưu theo lưu lượng mong muốn tương ứng với đường kính ống khai thác Từ áp suất đầu giếng tổn hao áp suất dự báo từ phần mềm xác định áp suất đáy giếng Vì cần kiểm sốt áp suất đầu giếng cho áp suất đáy giếng lớn áp suất điểm sương nhằm tránh tượng condensate banking 44 Bảng 3.4 Kết dự báo từ phần mềm đường kính ống khai thác 45 Hình 3.4 Ảnh hưởng đường kính ống khai thác đến VLP Ảnh hưởng độ nhám ống khai thác Bảng 3.4 Kết dự báo từ phần mềm độ nhám ống khai thác 46 47 Hình 3.5 Ảnh hưởng độ nhám ống khai thác đến VLP Đối với độ nhám ống khai thác khác ứng với đường VLP khác mức độ ảnh hưởng khơng nhiều hai thơng số đường kính choke đường 48 kính ống khai thác Độ nhám ống khai thác lớn tổn hao áp suất lớn, lưu lượng khai thác nhỏ Điểm giao đường IPR VLP điểm làm việc giếng Từ điểm mà chọn điểm làm việc tối ưu theo lưu lượng mong muốn tương ứng với độ nhám ống khai thác Từ áp suất đầu giếng tổn hao áp suất dự báo từ phần mềm xác định áp suất đáy giếng Vì cần kiểm sốt áp suất đầu giếng cho áp suất đáy giếng lớn áp suất điểm sương nhằm tránh tượng condensate banking KẾT LUẬN CHƯƠNG Trong chương 3, với số liệu đầu vào trữ lượng ban đầu, thông số PVT…, phần mềm MBAL dự báo đặc tính dòng vào từ vỉa vào đáy giếng kế hoạch khai thác cho giếng Y mỏ X thuộc bồn trũng Cửu Long vòng 16 năm Phần mềm PROSPER dự báo tổn hao áp suất cột ống khai thác áp suất đầu giếng ứng với lưu lượng khai thác khác Ngoài ra, phần mềm so sánh ảnh hưởng thơng số đường kính choke, đường kính ống khai thác, độ nhám ống khai thác đường đặc tính nâng giếng VLP từ tìm điểm làm việc tối ưu trường hợp 49 KẾT LUẬN Hiện nay, việc phát mỏ khí condensate góp phần gia tăng trữ lượng cho bể Cửu Long Để phát triển đưa vào khai thác mỏ cần có nghiên cứu lên kế hoạch cụ thể Trong việc dự báo khai thác đóng vai trò quan trọng q trình phát triển mỏ Đồ án dự báo đặc tính dòng vào từ vỉa vào đáy giếng kế hoạch khai thác cho giếng Y mỏ X thuộc bồn trũng Cửu Long vòng 16 năm Ngồi ra, đồ án so sánh ảnh hưởng thông số đường kính choke, đường kính ống khai thác, độ nhám ống khai thác đường đặc tính nâng giếng VLP từ tìm điểm làm việc tối ưu trường hợp Các nội dung thực được: • Đặc điểm địa chất mỏ X thuộc bể Cửu Long • Cơ sở lý thuyết cho phần mềm (cân vật chất, lý thuyết điểm nút) • Dự báo đặc tính vỉa, kế hoạch khai thác giếng Y mỏ X thuộc bể Cửu Long phần mềm MBAL • Dự báo áp suất đầu giếng, tổn hao áp suất cột ống khai thác đánh giá mức độ ảnh hưởng yếu tố đường kính choke, đường kính độ nhám ống khai thác 50 KIẾN NGHỊ Nhóm thực đồ án mong muốn BM Khoan – Khai thác Dầu khí, khoa Dầu khí tạo điểu kiện để phát triển đồ án Công nghệ mỏ thành đồ án Tốt nghiệp cụ thể sau: • Mở rộng phạm vi nghiên cứu nhiều giếng vỉa nhiều giếng cho nhiều vỉa • Đánh giá thêm yếu tố ảnh hưởng đến đường đặc tính nâng chế độ dòng chảy đường ống, hệ số skin, độ sâu góc nghiêng giếng… • Nghiên cứu giếng điểu kiện khai thác có tượng condensate banking đáy giếng 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vietsovpetro, Tài liệu mỏ X thuộc bể Cửu Long [2] Schlumberger (2015 – 2016), Understanding Gas–Condesate Reservoirs [3] B C Craft, M Hawkins, Ronald E Terry (2nd edition, 1991), Applied Petroleum Reservoir Engineering, Brigham Young University [4] D K Gold, W D McCain, I W Jennings (July 1989), An Improved Method for the Determination of the Reservoir Gas Specific Gravity for Retrograde Gases, Jour, of Petroleum Technology [5] Eugene L McCarthy, William L Boyd, and Lawrence S Reid (1950), The Water Vapor Content of Essentially Nitrogen-Free Natural Gas Saturated at Various Conditions of Temperature and Pressure, Trans AIME, p 241-242 [6] H Dale Beggs (2003), Production Optimization Using Nodal Analysis, OGCI, Inc., Petroskills, Tulsa Oklahoma USA [7] Petroleum Experts Limited (January 2010), MBAL User Manual [8] Petroleum Experts Limited (January 2010), Prosper User Manual 52 ... Khai thác dầu khí Lớp: K3KKT Tên Đồ án mơn học: Dự báo phát triển mỏ khí condensate bồn trũng Cửu Long Nhiệm vụ: Nghiên cứu mỏ khí condensate, ứng dụng phần mềm thương mại việc dự báo khai thác... TỔNG QUAN VỀ BỂ CỬU LONG VÀ CÁC VẤN ĐỀ KHAI THÁC VỈA KHÍ CONDENSATE 1.1 Tổng quan bể Cửu Long Mỏ X 1.1.1 Vị trí địa lý Hình 1.1 Vị trí địa lý bể Cửu Long [1] Bể trầm tích Cửu Long nằm phía Đơng-Bắc... Trong năm gần đây, với phát nhiều mỏ khí khí condensate góp phần vào việc gia tăng trữ lượng quốc gia, cung cấp nguồn lượng để phát triển đất nước Tuy nhiên, việc phát triển mỏ gặp nhiều khó khăn