ghiên cứu ứng dụng công nghệ bơm ép luân phiên nước khí hydrocacbon nhằm nâng cao hệ số thu dầu tại tầng miocene bể cửu long tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT TRỊNH VIỆT THẮNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BƠM ÉP LUÂN PHIÊN NƯỚC - KHÍ HYDROCACBON NHẰM NÂNG CAO HỆ SỐ THU HỒI DẦU TẠI TẦNG MIOCEN, BỂ CỬU LONG Ngành: Kỹ thuật Dầu khí Mã số: 9520604 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2019 Cơng trình hồn thành tại: Bộ mơn Khoan - Khai thác, Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ-Địa Chất Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Cao Ngọc Lâm TSKH Phùng Đình Thực Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Thế Vinh Phản biện 2: TS Nguyễn Hải An Phản biện 3: TS Phạm Xuân Toàn Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp Trường Đại học Mỏ - Địa chất vào hồi … ngày … tháng… năm 2019 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Quốc Gia, Hà Nội Thư viện Trường đại học Mỏ - Địa chất MỞ ĐẦU Mục tiêu nghiên cứu Dầu khí là nguồn tài nguyên vô quý giá, tái tạo thiếu đối với mọi quốc gia và là vấn đề quan tâm hàng đầu đối với mọi ngành công nghiệp, đặc biệt các nước có nền công nghiệp phát triển Cho đến nay, số lượng mỏ dầu khí mới, đặc biệt mỏ có trữ lượng lớn được phát hiện ngày một giảm dần, đó số lượng mỏ dầu khai thác sang giai đoạn cạn kiệt ngày càng gia tăng Do đó, vấn đề nâng cao hệ số thu hồi dầu (Enhanced Oil Recovery - EOR) ngày càng được nhiều nước, nhiều công ty đa quốc gia tập trung nghiên cứu ứng dụng Việt Nam q́c gia có sản lượng khai thác dầu không lớn, chủ yếu được khai thác từ mỏ thuộc bể Cửu Long Đối tượng khai thác dầu thân dầu móng Granite nứt nẻ tầng Mioxen, chiếm 90% sản lượng dầu khai thác hàng năm Sau đã trải qua thời kỳ tự phun và trì áp suất bơm ép nước hay giải pháp khai thác thứ cấp hệ số thu hồi dầu trung bình hiện mỏ khoảng 20 - 32% dầu chỗ Hơn hai phần ba (2/3) lượng dầu đã phát hiện vẫn chưa thể khai thác Như vậy, lượng dầu chưa được khai thác chiếm tới 70% tiềm cho các giải pháp kỹ thuật nhằm tận thu hồi lượng dầu lại Việc áp dụng các biện pháp gia tăng thu hồi dầu (EOR) nhằm tận thu lượng dầu lại vỉa chứa chính là nhiệm vụ chính, cấp thiết năm tới mà nguồn lượng tự nhiên ngày một hạn chế Việc gia tăng 1-2% hệ số thu hồi dầu với các mỏ có trữ lượng lớn tương tự phát hiện một mỏ nhỏ, đặc biệt sản lượng khai thác đối tượng Mioxen giảm dần nên cần nghiên cứu áp dụng phương pháp nâng cao hệ sớ thu hồi dầu cho tầng Mioxen Chính vậy, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bơm ép luân phiên nước - khí Hydrocacbon nhằm nâng cao hệ số thu hồi dầu tầng Mioxen, Bể Cửu Long” mang tính cấp thiết, cần được quan tâm và ưu tiên nghiên cứu Việc đẩy nhanh công tác nghiên cứu kỹ các điều kiện tầng Mioxen, bể Cửu Long nhằm tìm giải pháp gia tăng thu hồi dầu hiệu và áp dụng thực tế là mục tiêu nghiên cứu đề tài Để áp dụng thành công phương pháp bơm ép luân phiên nước - khí nâng cao hệ sớ thu hồi dầu cho đới tượng trầm tích lục nguyên bể Cửu Long, NCS cần tập trung nghiên cứu: ➢ Từ kết nghiên cứu về chế bơm ép hệ chất lưu nâng cao thu hồi dầu dự án đã áp dụng thế giới, xem xét khả áp dụng giải pháp kỹ thuật phù hợp với tính chất địa chất, tính chất đá chứa, tính chất lưu thể và điều kiện khai thác mỏ dầu khí Việt Nam, đặc biệt là đới tượng trầm tích lục nguyên ➢ Nghiên cứu các phương pháp xác định áp suất trộn lẫn tối thiểu (MMP) và làm rõ chế trộn lẫn, gần trộn lẫn không trộn lẫn cho đới tượng trầm tích Việt Nam ➢ Nghiên cứu yếu tố, thông số vỉa chứa ảnh hưởng đến khả áp dụng phương pháp bơm ép luân phiên nước-khí để nâng cao hệ số thu hồi dầu ➢ Nghiên cứu và đánh giá hiệu nâng cao hệ số thu hồi dầu phương pháp bơm ép ln phiên nước - khí mơ hình mỏ thực tế với các phương pháp khác Phương pháp nghiên cứu ➢ Phương pháp thư mục: tổng hợp, xử lý thống kê tài liệu sản xuất để đánh giá các khó khăn và phức tạp ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình khai thác, các phương pháp xử lý đối với giếng khai thác so sánh cụ thể ➢ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các phương pháp đã thực hiện thế giới, đánh giá khả áp dụng vào mỏ Sư Tử Đen Tập trung giải quyết bài toán chế trộn lẫn/gần trộn lần/không trộn lẫn phân toả các nút nước-khí, thay đổi áp suất dẫn đến thay đổi tỷ lệ trộn lẫn, thay thế tầng Mioxen ➢ Phương pháp nghiên cứu thí nghiệm: Sử dụng kết thí nghiệm xác định áp śt trợn lẫn tới thiểu (MMP) thiết bị “slimtube” mẫu dầu khí tầng Mioxen, bể Cửu Long ➢ Phương pháp mô phỏng: mô phỏng số liệu phần mềm máy tính để tìm quy luật thay đổi, so sánh với thí nghiệm mẫu lõi để xác định MMP Mơ phỏng thủy đợng lực học cho tồn bợ đối tượng nghiên cứu với các phương án bơm ép khí, các phương án bơm ép nước khí luân phiên để tối ưu giải pháp nâng cao thu hồi dầu cho tầng Mioxen, bể Cửu Long Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bơm ép luân phiên nước khí Hydrocacbon nhằm nâng cao hệ sớ thu hồi dầu cho tầng Mioxen, mỏ Sư Tử Đen Phạm vi nghiên cứu Tầng Mioxen, mỏ Sư Tử Đen, Hợp đồng Dầu khí Lơ 15-1, bể Cửu Long tḥc thềm lục địa Việt Nam, công ty Điều hành chung Cửu Long điều hành Các luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Bằng việc xây dựng mơ hình mô phỏng xác định được điểm áp suất trộn lẫn tới thiểu (MMP) cho quá trình bơm ép nước khí luân phiên tầng Mioxen, mỏ Sư Tử Đen Luận điểm 2: Trên sở tiêu chí đánh giá đã chứng minh giải pháp nâng cao hệ số thu hồi dầu bơm ép luân phiên nước - khí Hydrocacbon phù hợp nhất với điều kiện thực tế mỏ Sư Tử Đen Ý nghĩa khoa học luận án Đề tài nghiên cứu chế giải pháp bơm ép luân phiên nước - khí sử dụng khí Hydrocacbon nhằm nâng cao hệ sớ thu hồi dầu là lĩnh vực nghiên cứu mới Việt Nam Bằng nghiên cứu này, NCS giải quyết được toán về chế dòng chảy với các đới tượng khai thác có tính chất vỉa chứa bất đồng nhất, chế tác động khí nước đối với dầu, chế thay thế nước trộn lẫn khí bơm ép xuống vỉa chứa dầu khí, chế đẩy quét vi mô hoặc vĩ mô giải pháp bơm ép khí nước luân phiên Đánh giá được hiệu nâng cao hệ số thu hồi dầu giải pháp bơm ép ln phiên nước-khí mợt đới tượng cụ thể Đồng thời, đề xuất giải pháp công nghệ áp dụng điều kiện mỏ dầu thực tế Việt Nam Ý nghĩa thực tiễn luận án Kết nghiên cứu Luận án là sở để lựa chọn phương pháp bơm ép luân phiên nước- khí để nâng cao hệ số thu hồi dầu cho tầng Mioxen hạ, bể Cửu Long và sở khoa học để triển khai áp dụng bơm ép thử nghiệm cho khu vực Tây Nam Mioxen mỏ Sư Tử Đen Kết nghiên cứu Nghiên cứu xuất phát từ yêu cầu thực tế khai thác dầu khí Việt Nam, kết nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu thu hồi dầu mỏ dầu khí, đặc biệt là đối với tầng chứa Mioxen ➢ Xác định được phương pháp tối ưu và dự báo xác áp śt trợn lẫn tối thiểu làm rõ được chế trộn lẫn, gần trộn lẫn không trộn lẫn cho đối tượng trầm tích Việt Nam ➢ Đánh giá được ảnh hưởng thông số vỉa chứa từ cấu trúc vỉa, địa chất, công nghệ mỏ đến công nghệ khai thác đến khả áp dụng thành công phương pháp bơm ép ln phiên nước-khícho đới tượng trầm tích ➢ Đánh giá được hiệu nâng cao hệ số thu hồi dầu phương pháp bơm ép luân phiên nước-khí mơ hình mỏ thực tế với các phương pháp khác ➢ Kết nghiên cứu được trình bày cơng bớ Hợi thảo “Khoa học trái đất tài nguyên bền vững” Khối lượng cấu trúc luận án Luận án gồm phần mở đầu, chương nội dung nghiên cứu phần kết luận, kiến nghị, danh mục cơng trình cơng bố NCS danh mục tài liệu tham khảo Tồn bợ nợi dung luận án được trình bày 133 trang, đó có 16 biểu bảng, 103 đồ thị, hình vẽ 112 tài liệu tham khảo CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Nâng cao hệ số thu hồi dầu Các phương pháp nâng cao hệ số thu hồi đều tuân theo nguyên lý nhằm gia tăng hệ số đẩy hệ số quét tác nhân bơm ép, nguyên lý xây dựng tương quan độ nhớt hệ chất lưu vỉa - chất lưu bơm ép, trọng trường áp suất mao dẫn thể hiện qua cơng thức sau: Hình 1.1: Cơng thức tính mối tương quan lực EOR Tăng hệ số đẩy dầu giúp khai thác thêm một phần dầu bị giữ bẫy mao dẫn hoặc dầu dư lại bề mặt đá chứa ưa dầu, nghĩa là giảm hệ số dầu dư vỉa Hiệu đẩy dầu phụ thuộc lực nhớt, lực mao dẫn lực trọng trường (Hình 1.1) Tăng hệ số quét chất lưu bơm ép giúp gia tăng khai thác dầu vùng ít/khơng chịu ảnh hưởng quá trình bơm ép nước thông thường Cơ chế nâng cao hệ số thu hồi dầu được thể hiện qua quá trình đẩy dầu khỏi lỗ rỗng đẩy dầu các vùng mà nước bơm ép chưa bao quát được hệ chất lưu đẩy hoặc cách thay đổi tính chất dầu chỗ Cơ chế các phương pháp nâng cao hệ số thu hồi dầu được định nghĩa 02 q trình chế đẩy dầu vi mơ và chế đẩy dầu vĩ mô Cơ chế đẩy dầu vi mô và vĩ mô đều chịu ảnh hưởng cấu trúc lỗ rỗng đá, tính chất lưu thể vỉa, tính chất lưu thể bơm đẩy để nâng cao hệ sớ thu hồi dầu, chế dòng chảy vỉa Dòng chảy lỗ rỗng Theo Stalkup (1983) cơng thức để tính toán tỷ số linh động cho bơm ép nước khí luân phiên có sự hiện diện nước dầu vỉa công thức dưới đây: M= Chat −day Chat −bi −day  Kg Kw    + ( g + w )   g  w  Swavg = = (o + w )  K o K w    +   o  w  Sowavg Trong đó: M: Tỷ số linh động bơm ép nước khí luân phiên λchat-day: Độ linh động nước và khí λ chat-bi-day: Độ linh động nước và dầu ( Kw, Kg, Ko: độ thấm pha hiệu dụng nước, 1.2) khí và dầu (mD) µw, µg, µo: Đợ nhớt nước, khí, dầu (cP) Hiệu suất đẩy vi mô và hiệu suất đẩy vĩ mô Phương pháp thu hồi dầu (EOR) bao gồm rất nhiều hiện tượng vấn đề được thảo luận Các hiện tượng chủ yếu dựa vào dòng chảy chậm qua vật trung gian có lỗ rỗng gần với vật rắn hoặc vật lỏng gần đấy, qút định tớc đợ dòng chảy Do tất vỉa dầu đều chứa nước dầu, nghiên cứu về việc chảy hai pha rất quan trọng tập trung nghiên cứu Hai dòng lỏng này và các tác đợng lẫn với đá ảnh hưởng lớn đến lượng dòng lỏng tồn dư lại sự thay đổi thành phần trình thu hồi dầu Các cách thu hồi dầu khác theo cấp vi mô bao gồm chất không trộn lẫn, bán trộn lẫn trộn lẫn Đối với chất đầu tiên, lực mao dẫn nhỏ có ảnh hưởng lớn nhất bề mặt lỏng-lỏng chịu trách nhiệm về pha vi mơ và vĩ mơ dòng chảy thu hồi Phần dầu được lấy từ lỗ rỗng bơm ép được gọi hiệu suất đẩy dầu vi mô (Ed) Ngược lại, hiệu suất đẩy vĩ mơ hay hiệu bao qt theo thể tích thể tích phần chất lưu bị đẩy khỏi đá chứa được tiếp xúc với chất lưu bơm ép Hệ số bao quét theo thể tích Ev được cấu thành hai yếu tố: (i) Hiệu bao quét theo diện, EA (ii) hiệu bao quét theo phương thẳng đứng Soi – Sor Ed = EA = Ev x EI Soi Hệ số bao quét theo diện EA tỷ sớ diện tích tiếp xúc với với tác nhân đẩy qt diện tích tồn phần vỉa chứa Các phương pháp nâng cao hệ số thu hồi dầu Dựa kết đánh giá hàng ngàn dự án EOR đã áp dụng thế giới được phân loại theo thông số vỉa, điều kiện khai thác (trong đất liền, biển) hiệu áp dụng giải pháp cho thấy hai phương pháp bơm ép khí và bơm ép hóa phẩm phù hợp với địa chất, tính chất đá chứa, tính chất lưu thể, điều kiện khai thác mỏ dầu khí Việt Nam Giải hóa học được áp dụng chủ ́u cho đới tượng trầm tích mỏ dầu khí khai thác có vị trí đất liền Bơm ép hóa phẩm có hạn chế rất khó để áp dụng mỏ có độ sâu lớn (nhiệt đợ cao, áp śt cao), khai thác ngồi biển chế tạo hóa phẩm chịu được nhiệt đợ 80oC chịu được đợ khống hóa cao nước biển và nước vỉa rất khó Nên phương pháp bơm ép khí, đặc biệt giải pháp bơm ép luân phiên khí-nước để nâng cao nâng cao hệ số thu hồi khả thi nhất Cơ sở lý thuyết bơm ép khí cho mỏ dầu khí Để xác định chế trợn lẫn cần phải hiểu về khái niệm các điều kiện trộn lẫn và chế trộn lẫn phổ biến nhất thường gặp hoạt động mỏ Một đánh giá ngắn gọn về việc xác định MMP được trình bày hình 1.2 Khi nghiên cứu được thực hiện cho mợt hệ thớng dầu - khí các mỏ Việt Nam, NCS nhận thấy cần phải trình bày các đặc điểm cho hệ thớng dầu khí điển hình phù hợp với mỏ dầu khí Việt Nam Thành phần chất lưu biến đổi theo độ sâu và điều kiện áp suất vỉa chứa cao áp suất bão hòa Các thay đổi về điểm MMP với độ sâu hệ sự thay đổi thành phần chất lưu vỉa theo độ sâu theo diện, áp suất vỉa thay đổi Đối với loại khí bơm ép khác nhau, thay đổi MMP ban đầu với các chế độ sâu khả trợn lẫn khác Hình 1.2: Tổng hợp trình trộn lẫn không trộn lẫn Cơ chế tăng thu hồi dầu lúc yếu tố: bay và ngưng tụ mợt phần khí; giảm đợ nhớt dầu vỉa; tăng lượng khí hòa tan áp śt vỉa giảm; giảm sức căng pha Hiệu yếu tố thể hiện qua: đợ hòa tan khí bơm ép dầu vỉa theo áp suất; hệ số trương nở thể tích dầu khí bơm ép hòa tan thêm vào dầu; giảm đợ nhớt dầu vỉa có thêm khí bơm ép hòa tan Mợt sớ phương pháp để xác định MMP thế giới gồm hai loại chính: xác định MMP phương pháp thực nghiệm slimtube phòng thí nghiệm dựa hệ sớ thu hồi thông qua bơm ép, xác định MMP phần mềm mơ phỏng tính tốn Kết luận Hệ thớng thực nghiệm xác định MMP phòng thí nghiệm được xây dựng điều kiện nhiệt độ áp suất vỉa tiến hành thực nghiệm dòng chảy slimtube thực nghiệm chỉ chịu ảnh hưởng thông sớ vỉa cớ định tồn bợ q trình tiến hành thực nghiệm Thiết bị không mô phỏng đầy đủ sự thay đổi về q trình trợn lẫn/gần trợn lẫn/không trộn lẫn theo diện theo chiều dài slimtube Đơn thuần là xác định MMP qua việc xác định hệ số thu hồi dầu từ thực nghiệm và lượng dầu/khí nhận được quá trình đã xảy hiện tượng trợn lẫn khơng trợn lẫn Ngồi ra, thành phần hệ chất lưu vỉa thành phần phần khí bơm ép cố định suốt trình tiến hành thực nghiệm nên sự thay đổi thành phần chất lưu thiết bị slimtube đại diện cho quá trình thay đổi chất lưu vỉa chứa Để khắc phục vấn đề này, NCS đã xây dựng một quy trình để mô phỏng dự báo MMP phần mềm cho kết MMP xác phù hợp với đối tượng nghiên cứu trầm tích Bể Cửu Long Dựa thớng kê dự án nâng cao hệ số thu hồi dầu thế và các đánh giá yếu tố ảnh hưởng và chế các quá trình bơm ép nâng cao thu hồi dầu cho thấy phương pháp bơm ép luân phiên nước-khí phù hợp với tính chất địa chất, tính chất đá chứa, tính chất lưu thể, điều kiện khai thác biển mỏ dầu khí Việt Nam đem lại hiệu nâng cao hệ số thu hồi dầu cao nhất Để khắc phục vấn đề thiếu hoặc chưa hoàn chỉnh nghiên cứu trước thế giới Việt Nam, NCS đưa mục tiêu nghiên cứu: ➢ Nghiên cứu lựa chọn phương pháp bơm ép nâng cao hệ số thu hồi dầu phù hợp cho đới tượng trầm tích Mioxen, mỏ Sử Tử Đen, Bể Cửu Long ➢ Nghiên cứu, xây dựng phương pháp luận mơ hình mơ phỏng phần mềm để dự báo chính xác điểm áp suất trộn lẫn tối thiểu (MMP) cho quá trình bơm ép khí từ kết thực nghiệm phòng thí nghiệm So sánh đợ xác các phương pháp để xác định MMP phòng thí nghiệm; mơ phỏng phần mềm PVT mơ hình mơ phỏng thủy đợng lực học “slimtube” ➢ Nghiên cứu đánh giá và lựa chọn thành phần khí tới ưu cho phương pháp bơm ép khí nước luận phiên với điều kiện thực tế mỏ ➢ Nghiên cứu xây dựng mơ hình thành phần cho tồn mỏ và đánh giá chế trợn lẫn/gần trộn lần/không trộn lẫn mỏ thực tế với yếu tố ảnh hưởng tính bất đồng nhất vỉa, bão hòa dầu/khí/nước vỉa, thay đổi áp suất-nhiệt độ vỉa quá trình khai thác, thay đổi thành phần hệ chất lưu quá trình khai thác và bơm ép để nâng cao hệ số thu hồi dầu ➢ Xây dựng các phương án bơm ép để nâng cao hệ số thu hồi dầu tối ưu khai thác để đánh giá hiệu kinh tế-kỹ thuật phương pháp bơm ép luân phiên nước-khí so với phương pháp bơm ép thông thường áp dụng ➢ Đánh giá và chứng minh áp dụng các phương pháp nâng cao hệ số thu hồi dầu bơm ép khí dưới trộn lẫn (gần trộn lẫn) giải pháp bơm ép luân phiên nước-khí rất phù hợp với cấu trúc vỉa chứa, tính chất lưu thể vỉa tính chất đá vỉa tầng Mioxen, mỏ Sư Tử Đen mơ hình mơ phỏng thành phần ➢ Chứng minh mơ hình thành phần, giải pháp bơm ép ln phiên nước-khí gia tăng thu hồi dầu cao nhất phù hợp nhất với đối tượng Mioxen hạ mỏ Sư Tử Đen yếu tố kinh tế kỹ thuật CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ THU HỒI DẦU PHÙ HỢP CHO ĐỐI TƯỢNG MIOXEN SỬ TỬ ĐEN Địa chất tầng chứa Mioxen Mỏ Sư Tử Đen có loại vỉa chứa bao gồm: đá móng nứt nẻ trước kỷ Đệ Tam, vỉa trầm tích Mioxen hạ B10, B9, B15 Oligoxen C30 Trong đó, tầng cát kết B9 đối tượng Mioxen hạ bao gồm tập cát mỏng, độ hạt từ mịn tới trung bình, môi trường thành tạo sự mở rộng khe nứt đầm phá ven sơng (Hình 2.1) Tầng cát kết B10 được phát hiện giếng SD - 1X, SD - 2X, SD -3X, SD - 4X, SD 5X, SD - 6X Chiều dày tầng sản phẩm từ 10-16m, được xác định từ kết đo địa vật ký giếng khoan kết minh giải từ quá trình đo DST Tập B10 được đánh giá là có tiềm nhất đối tượng Mioxen hạ, mỏ Sử Tử Đen Tây Nam Hình 2.1: Bản đồ cấu trúc B10 Mioxen, mỏ Sư Tử Đen Hình 2.2: Đường cong thấm pha dầu nước đối tượng Mioxen hạ B10 Tính chất đá vỉa hệ chất lưu vỉa 2.2.1 Tính chất đá chứa tầng Mioxen hạ Kết phân tích độ dính ướt, độ thấm tương đối dầu nước và đợ nén đất đá cho thấy tính chất vỉa chứa tương đối tốt (độ rỗng khoảng 30%, độ thấm trung bình 7.000mD) Chỉ sớ dính ướt nước 0,180 0,28 lần lượt giếng SD-2X SD-3X Hệ số nén đá được tổng hợp xây dựng từ 23 mẫu Theo kết phân tích, giá trị tiêu biểu hệ số nén đá từ 4,5 tới 11,9xE6 (psi-1) (tương ứng với áp suất đo lớn nhất từ 4.000 tới 5.000 psi NOB), giá trị độ nén trung bình khoảng 9,89 E-6 (psi-1) Đường cong thấm tương đới nước và đợ bão hòa dầu dư thấp cho thấy tập cát là đối tượng tốt để tiến hành bơm ép nước (Hình 2.2) 2.2.2 Tính chất hệ chất lưu vỉa đối tượng Mioxen hạ Trong trình thử vỉa DST, mẫu chất lưu trạng thái một pha được lấy từ đáy các giếng khoan SD-1X, SD-2X SD-3X với mẫu chất lưu khí, dầu từ bình tách Các thơng sớ dầu vỉa Mioxen hạ được trình bày bảng 2.1: Bảng 2.1: Đặc tính dầu điều kiện vỉa Tính chất Tỷ trọng API Áp suất điểm bọt (psia) GOR (scf/stb) Hệ sớ thể tích dầu thành hệ Boi áp śt vỉa Pr = 2.500 psi Độ nhớt dầu điều kiện vỉa (cP) SD-1X 34,7 1.155 364 SD-2X 35,5 1.275 364 SD-3X 35,4 1.060 314 1,24 1,27 1,23 0,907 0,825 0,88 Trữ lượng dầu khí chỗ trữ lượng dầu khí thu hồi Đánh giá trữ lượng dầu khí chỗ phân cấp trữ lượng vỉa chứa trầm tích được xác định phương pháp thể tích, dựa vào phương trình tính trữ lượng thơng thường kết hợp với phương pháp mô phỏng Monte-Carlo 11 Độ sâu (m) Đợ nhớt (cP) Đợ bão hòa dầu (%) Đợ thấm (mD) Cấu trúc vỉa chứa Hệ thống khai thác 1.700-1.745 0,75-0,77 30 7.000 Khép kín Hệ thớng tách xử lý khí > 650 > 0,1 > 25 >5 Khép kín Hệ thớng tách xử lý khí Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Ngoải ra, tính chất vỉa chứa và đặc thù mỏ Sử Tử Đen được đưa vào phần mềm chuyên ngành để xếp hạng trọng số yếu tố ảnh hưởng lựa chọn phương pháp tối ưu Kết lựa chọn từ phần mềm được đưa hình 2.5 bảng 2.6 Kết chỉ giải pháp hóa học giải pháp khí phù hợp Phương pháp bơm ép khí khơng trợn lẫn tính khả thi áp dụng lên đến 83%, phương pháp hóa phẩm (Surfactant, ASP, Micellar) lên đến gần 100% Tuy nhiên, đã biện luận phần trên, giải pháp hóa rất khó khăn triển khai vỉa chứa Mioxen Sử Tử Đen có nhiệt độ-áp suất vỉa cao và đợ khống hóa nước vỉa/nước bơm ép cao nên giá thành để thực hiện áp dụng cao rủi ro hóa phẩm khơng khơng chịu được nhiệt đợ cao/đợ khoáng hóa cao rất lớn Hình 2.6 chỉ rõ với nhiệt độ vỉa 200oF (93oC) thì phương pháp bơm ép hóa phẩm rất rủi ro Đối tượng Mioxen Sử Tử Đen có nhiệt độ vỉa trung bình 184oF (84oC) có tập cát có nhiệt đợ lên đến gần 200oF đợ dày vỉa lớn (gần 40m vỉa) nên rủi ro về phương pháp bơm ép hóa phẩm cao Ngoài ra, mỏ Sư Tử Đen là mỏ khai thác biển nên để vận chuyển hóa phẩm hàng ngày cung cấp cho bơm ép vấn đề rất khó Đặc biệt bơm ép polymer/surfactant cần thời gian bơm ép liên tục thời gian rất dài Hình 2.5: Kết lựa chọn EOR từ phần mềm chuyên ngành cho Mioxen Sư Tử Đen Hình 2.6: Các tiêu chí để lựa EOR từ phần mềm chuyên ngành cho Mioxen Sử Tử Đen Từ kết nghiên cứu cho thấy giải pháp bơm ép nước khí hydrocacbon luân phiên phù hợp nhất với tầng Mioxen, mỏ Sử Tử Đen giai đoạn hiện Nguồn khí được sử dụng từ nguồn khí đồng hành mỏ Sư Tử Đen hoặc khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử Một thuận lợi cho việc bơm ép luân phiên nước-khí nguồn khí tự nhiên và đồng hành mỏ Sư Tử Đen và Sư Tử Trắng rất lớn Hệ thống khai thác kết nối mỏ đều mợt nhà thầu CLJOC quản lý nên điều phối nguồn khí để thực hiện dự án bơm ép ln phiên nước-khí cho đới tượng Mioxen, mỏ Sư Tử Đen 12 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN VÀ MƠ HÌNH DỰ BÁO CHO Q TRÌNH BƠM ÉP LN PHIÊN NƯỚC KHÍ VÀO TẦNG MIOXEN, MỎ SƯ TỬ ĐEN Phân tích và đánh giá kết thực nghiệm đo MMP cho dầu khí vỉa Mioxen STĐ Thành phần khí bơm ép lấy từ giếng SDSW thiết bị slimtube thực nghiệm được thiết kế sau: - Độ dài cột cát sand-packed (m): 12,19; - Đường kính (mm): 3.68; - Vật liệu cát nhồi: Quartz; Độ rỗng cột slimtube: 37,10; - Tổng thể thích lỗ rỗng (PV, cm3): 80,41; - Đợ thấm (mD): 6.000 mD - Áp suất bơm ép: 8.000 psia; 7.000 psia; 6.000 psia; 5.000 psia; 4.000 psia; 3.000 psia - Tổng thể tích bơm ép khí qua cợt Hình 3.1: Kết đo MMP với cấp áp suất đẩy khí slimtube 1,4 PV Kết phân tích và đánh giá đã chỉ với áp suất 5.300 psia thì quá trình bơm ép khí trình trợn lẫn, dưới 5.300 psia q trình gần trộn lẫn không trộn lẫn Thiết bị mô phỏng được sự thay đổi về trình trợn lẫn/gần trợn lẫn/khơng trợn lẫn theo diện theo chiều dài slimtube Sự thay đổi thành phần chất lưu thiết bị slimtube đại diện cho quá trình thay đổi chất lưu vỉa chứa dòng chảy chất lưu slimtube khơng thể đại diện cho dòng chảy vỉa Đợ rỗng độ thấm thiết bị slimtube thực nghiệm là lý tưởng và được xây dựng chủ yếu thành phần hạt cát Quazt khơng đại diện cho tính chất đá vỉa nên điểm MMP từ thực nghiệm áp dụng vào mỏ thông thường không chính xác Để khắc phục vấn đề này, nghiên cứu sinh đã xây dựng một quy trình để mô phỏng dự báo MMP phần mềm cho kết MMP xác phù hợp với đới tượng nghiên cứu trầm tích Bể Cửu Long Xây dựng mơ hình PVT cho hệ chất lưu vỉa và khí bơm ép giếng SD-2X; Kết hợp thuật toán phương trình trạng thái (EOS) hành trạng pha chất lưu vỉa và khí bơm ép thành phần phân tích giếng SD-2X để dự báo điểm MMP phần mềm chun dụng; Xây dựng mơ hình mơ phỏng lại trình thực nghiệm Slimtube cho Mioxen Sư Tử Đen; Tái lập lại kết thực nghiệm xác định điểm MMP để hiệu chỉnh mơ hình chuẩn; Chạy mô hình slimtube để kiểm chứng kết tính tốn với các điểm MMP 13 mơ hình slimtube; Chạy mơ hình slimtube sử dụng mơ hình mơ phỏng hệ chất lưu PVT để đánh giá các điểm MMP nguồn khí theo cấp áp suất bơm đẩy khí; Lựa chọn thành phần nguồn khí áp suất bơm đẩy để đánh giá hiệu mơ hình toàn đới tượng Mioxen Sử Tử Đen Mơ hình chất lưu PVT và mơ hình mơ dự báo MMP 3.2.1 Mơ hình chất lưu PVT cho giếng SD-2X Mô hình PVT được tiến hành trình tái lập lại kết thực nghiệm đo với các điều kiện nhiệt độ, áp śt thể tích Q trình sử dụng phương trình trạng thái để tính tốn hiệu chỉnh tính chất lý hóa để khớp với kết thực nghiệm đo đạc được 3.2.2 Sử dụng phương trình trạng thái pha để tính tốn MMP cho nguồn khí Cơ chế trộn lẫn hai lưu thể được chia thành nhiều giai đoạn đẩy dầu trộn lẫn Điều kiện trộn lẫn hoàn toàn được xác định thông qua giản đồ cấu tử với giả định tính chất thành phần ảo dầu khí hoàn toàn khơng thay đổi q trình trợn lẫn Giả định điểm yếu lớn nhất nghiên cứu tiến hành dựa giản đồ cấu tử (Hình 3.3) Hình 3.3: Giản đồ cấu tử Hình 3.4 : Giản đồ pha dầu vỉa Mioxen Sư Tử Đen Sử dụng mơ hình mơ phỏng chất lưu vỉa PVT cho Mioxen STĐ phương trình trạng thái, hành trạng pha chất lưu vỉa và khí bơm ép để tính toán và xác định điểm MMP (Minimum Miscible Pressure) hoặc điểm FCM (First Contact Miscible) MCM (Multiple Contact Miscible) Giản đồ pha dầu vỉa Mioxen STĐ được thể hiện hình 3.4, điểm chấm điều kiện áp suất nhiệt độ vỉa hiện ➢ Trường hợp 1: Sử dụng khí bơm ép là khí khô hay khí thương phẩm kết mô phỏng tính điểm FCM 7.340 MCM 7.305 psia ➢ Trường hợp 2: Sử dụng khí bơm ép là khí bình tách cấp kết mô phỏng tính điểm FCM 5.838 MCM 5.542 psia ➢ Trường hợp 3: Sử dụng khí bơm ép là khí bình tách cấp kết mô phỏng tính điểm 14 FCM 4.758 MCM 4.510 psia ➢ Trường hợp 4: Sử dụng khí bơm ép là khí trước vào bình tách cấp kết mô phỏng tính điểm FCM 3.991 MCM 2.004 psia ➢ Trường hợp 5: Sử dụng khí bơm ép là khí trơ N2, CO2 kết mô phỏng chỉ q trình trợn lẫn khí trơ N2 với dầu vỉa bất kỳ áp suất 3.2.3 Xây dựng mơ hình mơ q trình thực nghiệm Slimtube cho Mioxen STĐ Mơ hình Slimtube được xây dựng các lưới để mô phỏng lại quá trình bơm ép khí vào vỉa dầu Mô hình được thiết kế với thông số tương tự với thông số Slimtube thực nghiệm Điều kiện ban đầu các ô lưới mô phỏng được đặt điều kiện nhiệt độ vỉa áp suất vỉa Hỗn hợp dầu và khí ô lưới đầu tiên di chuyển, thay đổi sang trạng thái thành phần khác Quá trình được lặp lại với pha đã dịch chuyển, pha đã dịch chuyển tiếp tục trộn lẫn với dầu ô lưới thứ hai để hình thành hỗn hợp mới lặp lại suốt quãng đường từ giếng bơm ép đến giếng khai thác Với q trình mơ phỏng biến đổi liên tục khắc phục được hạn chế thực nghiệm có thể dự báo được chính xác điểm MMP cho Mioxen STĐ với nguồn khí bơm ép khác và các cấp bơm đẩy khác Kết mơ hình mơ Slimtube Các cấp áp suất bơm ép được thực hiện mô phỏng từ 1.000 psia đến 7.000 psia nhiệt độ vỉa 184oF ➢ Trường hợp (TH1): Sử dụng khí bơm ép là khí khô hay khí thương phẩm kết mô phỏng cho sản lượng thu hồi dự báo điểm tính điểm MMP khoảng 6000 psia ➢ Trường hợp (TH2): Sử dụng khí bơm ép là khí bơm ép là khí bình tách cấp kết mô phỏng cho sản lượng thu hồi dự báo điểm tính điểm MMP khoảng 4500 psia ➢ Trường hợp (TH3): Sử dụng khí bơm ép là khí trước vào bình tách cấp kết mô phỏng cho sản lượng thu hồi dự báo điểm tính điểm MMP khoảng 2500 psia Điểm MMP gần sát với điểm áp suất vỉa khai thác Hình 3.5: Sản lượng thu hồi từ mơ hình slimtube để xác định MMP TH1 Hình 3.6: Sản lượng thu hồi từ mơ hình slimtube để xác định MMP TH2 Hình 3.7: Sản lượng thu hồi từ mơ hình slimtube để xác định MMP TH3 15 Quá trình mơ phỏng slimtube đã chỉ rõ được chế trộn lẫn gần trộn lẫn, từ đó có thể tính toán chính xác được điểm MMP có dòng chảy biến đổi thành phần theo chiều dài slimtube Tại giá trị cuối quá trình đẩy nhận thấy với quá trình đẩy trợn lẫn dầu tàn dư slimtube gần 0, với quá trình đẩy không trộn lẫn thì lượng dầu tàn dư slimtube khoảng 0,2 ➢ Trường hợp 4: Sử dụng khí bơm ép là khí trơ N2 CO2 Kết mơ phỏng chỉ khơng có q trình trợn lẫn N2 với dầu vỉa bất kỳ áp suất nào, quá trình bơm ép N2 vào vỉa q trình khơng trợn lẫn So sánh MMP từ phương pháp nghiên cứu Bảng 3.1 Sai khác tính tốn MMP tính tốn MMP thực nghiệm MMP từ mơ hình PVT Mơ hình 1-D slimtube 5.300 psia 7.350 psia 6.000 psia Sai lệch 38,6 % 13,2 % Tính tốn dựa thiết bị thực nghiệm với độ rỗng 37,8% thành phần dầu vỉa và khí bơm ép giếng SDSW-23P Sai lệch phương trình trạng thái điều kiện tiếp xúc tĩnh bề mặt hai pha Sử dụng thành phần dầukhí đại diện cho vỉa (SD-2X) Sai lệch đã hiệu chỉnh lại đợ rỗng mơ hình slimtube về với điều kiện thực tế mỏ, trung bình 30% Sử dụng thành phần dầu-khí đại diện cho vỉa (SD-2X) Kết đánh giá sai số phương pháp xác định MMP đã chứng minh việc sử dụng mơ hình mơ phỏng thủy đợng lực học slimtube tính toán dự báo chính xác được điểm MMP với các điều kiện thực tế mỏ Kết chứng minh hiệu nâng cao hệ số thu hồi dầu chế bơm ép trộn lẫn với các chế bơm ép gần trộn lần không trộn lẫn Kết chỉ hạn chế việc tính tốn MMP chỉ sử dụng mơ hình PVT Quan trọng hơn, nghiên cứu đã xây dựng được quy trình mơ phỏng khẳng định tính đắn về phương pháp luận, thuật tốn tính tốn mơ phỏng mô hình slimtube để dự báo điểm MMP cho mỏ dầu khí với nguồn khí bơm ép khác nhau, đặc biệt áp dụng được cho Mioxen Sư Tử Đen Lựa chọn nguồn khí giải pháp bơm ép khí cho Mioxen Sư Tử Đen Từ kết chạy mô phỏng slimtube để xác định điểm MMP hiệu bơm ép nguồn khí các chế trộn lẫn, gần trộn lẫn không trợn lẫn chọn lựa được phương án sử dụng nguồn khí phù hợp để tiến hành bơm ép Đánh giá gradient áp suất Mioxen hiện theo độ sâu 2.000-2.500 psia, phân bố rỗng thấm thực tế mỏ kết mô phỏng slimtube để dự báo MMP nhận thấy với trường hợp bơm ép khí hydrocarbon thơng thường (khí khơ, khí làm giàu) khơng đạt đến trạng thái trợn lẫn hồn tồn mà chỉ đạt trạng thái gần trợn lẫn Để tăng hiệu trình bơm ép khí cho Mioxen, giải pháp bơm ép khí nước luân phiên (WAG) cần được áp dụng Bơm ép khí nước luân phiên nâng áp suất đáy giếng giếng bơm ép lên cao làm các nút khí bơm ép xuống vỉa tiệm cần với q trình gần trợn lẫn Ngồi 16 ra, bơm ép nước trước sau khí hạn chế bớt q trình chảy q nhanh dòng khí bơm ép đợ linh đợng khí, q trình gia tăng hệ sớ quét cho quá trình bơm ép khí Kết luận Nghiên cứu đã chỉ sự khác kết MMP thực nghiệm với kết tính tốn dựa phương trình trạng thái tình trạng pha mơ hình chất lưu PVT và với kết MMP phần mềm mô phỏng Các ưu điểm và nhược điểm phương pháp xác định MMP thực nghiệm được đánh giá chi tiết thành phần hệ chất lưu vỉa thành phần phần khí bơm ép cớ định śt q trình tiến hành thực nghiệm nên sự thay đổi thành phần chất lưu thiết bị slimtube đại diện cho quá trình thay đổi chất lưu vỉa chứa Các kết đã chứng minh việc sử dụng mơ hình mơ phỏng thủy đợng lực học slimtube tính tốn dự báo chính xác được MMP với tính chất vỉa chứa và điều kiện khai thác thực tế mỏ Ngoài ra, luận án đã xây dựng được quy trình mơ phỏng khẳng định tính đắn về phương pháp luận, thuật tốn tính tốn về dòng chảy mơ phỏng mô hình slimtube để dự báo điểm MMP cho mỏ dầu khí với nguồn khí bơm ép khác nhau, đặc biệt áp dụng cho các đới tượng trầm tích bể Cửu Long Việt Nam CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP BƠM ÉP NƯỚC KHÍ LN PHIÊN CHO MIOXEN SƯ TỬ ĐEN TRÊN MƠ HÌNH MƠ PHỎNG Cập nhật mơ hình mơ khớp lịch sử khai thác Mơ hình thuỷ đợng tầng chứa cát kết Mioxen, mỏ Sư Tử Đen có tổng số ô lưới được đưa vào tính toán là 114.626 ô, cập nhật đến ngày 1/1/2015 Kết phục hồi lịch sử mơ hình khai thác cho thấy giếng đã được phục hồi tốt, đáp ứng được các tiêu chí đề yêu cầu kỹ thuật đối với việc xây dựng mơ hình khai thác Kết phục hồi lịch sử khai thác đối tượng Mioxen, mỏ Sư Tử Đen đã được thể hiện hình 4.1 Hình 4.1: Phân bố bão hòa dầu kết khớp lịch sử Kết phục hồi lịch sử mơ hình thành phần cho thấy mô hình đã đảm bảo đủ tin cậy để tiến hành nghiên cứu chuyển đổi sang mơ hình thành phần để đánh giá hiệu các phương 17 án bơm ép khí nước luân phiên theo các phương án khai thác Chuyển từ mô hình “black oil” sang mơ hình thành phần Quá trình bơm ép khí để nâng cao hệ số thu hồi việc sử dụng mơ hình black oil khơng thể mô tả sự thay đổi thành phần cấu từ q trình dịch chuyển từ lưới này sang ô lưới khác quãng đường từ giếng bơm ép đến giếng khai thác Sự thay đổi thành phần vỉa hệ chất lưu vỉa và khí bơm ép quyết định chế trộn lẫn, gần trộn lẫn khơng trợn lẫn Mơ hình thành phần mơ phỏng được sự thay đổi trạng thái pha cấu tử Hydrocacbon gồm dầu vỉa và khí bơm ép, từ đó quyết định tính chất hệ chất lưu hỗn hợp và chế dòng chảy Kết tái lập lịch sử mô hình được thể hiện hình, trữ lượng dầu chỗ mơ hình “black oil” mơ hình thành phần sai khác < 3% Các phương án bơm ép khí và đánh giá độ nhạy Dựa thực trạng hiện nay, giếng SD-16I có vị trí phù hợp nhất giếng bơm ép để tiến hành thử nghiệm bơm ép khí và dự báo sản lượng gia tăng khu vực trung tâm đới tượng Để đánh giá được chế trộn lẫn, gần trộn lẫn, không trộn lẫn hiệu phương pháp bơm ép khí chỉ được ảnh hưởng tính chất địa chất, chất lưu vỉa, vị trí giếng bơm ép lên hiệu thu hồi dầu thì các phương án bơm ép, tối ưu khai thác cần được đưa chạy dự báo Các phương án được xây dựng trình bày bảng 4.1 18 Bảng 4.1: Các phương án bơm ép khí đánh giá độ nhạy Giếng bơm ép nước Phương án Cơ sở bơm ép nước : bơm ép nước hai giếng 27I và 16I Trường hợp Phương án bơm ép khí : bơm ép nước giếng 27I; bơm ép khí giếng 16I Trường hợp Phương án bơm ép luân phiên nước-khí(WAG): bơm ép nước giếng 27I và bơm ép luân phiên khí-nước giếng 16I Trường hợp Phương án bơm ép WAG triệu Mscf/day giếng 16I, giếng 27I bơm ép nước Phương án bơm ép WAG 10 triệu Mscf/day giếng 16I, giếng 27I bơm ép nước Phương án bơm ép WAG 15 triệu Mscf/day giếng 16I, giếng 27I bơm ép nước Trường hợp Giếng bơm ép khí 27I 16I Thời gian bơm ép Lưu lương bơm ép Bơm ép dưới OWC Bơm ép nước Áp suất 2023 Vỉa 14000 bbl/day X X Bơm ép khí CO2 Bơm ép khí N2 Bơm ép khí khơ 27I 16I 2023 Vỉa 5MMscf/day X X X 27I 16I 2023 Vỉa 5MMscf/day X X X 27I 16I năm Vỉa 5MMscf/day X X X 27I 16I năm Vỉa 10MMscf/day X X X 27I 16I năm Vỉa 15MMscf/day X X X Bơm ép khí đã làm giàu 19 Phương án bơm ép WAG năm (5MMscf/day) giếng 16I, giếng 27I bơm ép nước 27I 16I năm Vỉa 5MMscf/day X X X Phương án bơm ép WAG năm (5MMscf/day) giếng 16I, giếng 27I bơm ép nước 27I 16I năm Vỉa 5MMscf/day X X X Phương án bơm ép WAG 5MMscf/day CO2 giếng 16I, giếng 27I bơm ép nước 27I 16I năm Vỉa 5MMscf/day X X Phương án bơm ép WAG 5MMscf/day khí N2 giếng 16I, giếng 27I bơm ép nước 27I 16I năm Vỉa 5MMscf/day X X Phương án bơm ép WAG 5MMscf/day khí khô giếng 16I, giếng 27I bơm ép nước 27I 16I năm Vỉa 5MMscf/day X X Phương án bơm ép WAG 5MMscf/day khí đã được làm giàu giếng 16I, giếng 27I bơm ép nước 27I 16I năm Vỉa 5MMscf/day X X Trường hợp X X Trường hợp X X 20 4.3.1 Đánh giá hiệu phương án bơm ép nước, bơm ép khí và khí nước luân phiên - Phương án sở bơm ép nước (PACS): bơm ép nước trì áp suất mỏ 02 giếng SD16I SD-27I với lưu lượng bơm ép 14.000 thùng/ngày - Trường hợp (TH1): Bơm ép khí đời mỏ giếng SD-16I với lưu lượng bơm ép triệu bợ khới khí/ngày - Trường hợp (TH2): Bơm ép khí nước luân phiên với giếng SD-16I với chu kỳ tháng bơm khí (lưu lượng triệu bợ khới khí /ngày) và tháng bơm nước (4000 thùng/ngày) Các kết mô phỏng cho thấy hiệu nâng cao hệ số thu hồi dầu phương pháp bơm ép khí nước luận phiên (TH2) tốt nhất, sau đó là bơm ép khí và cuối là bơm ép nước Hình 4.2: Sản lượng dầu thu hồi tồn mỏ PACS, TH1, TH2 Hình 4.3: Lưu lượng tổng sản lượng khí thu hồi tồn mỏ TH3a, TH3b, TH3c 4.3.2 Đánh giá và lựa chọn lưu lượng bơm ép khí nước luân phiên tối ưu - TH3a: Phương án bơm ép WAG với lưu lượng khí triệu bợ khới/ngày; - TH3b: Phương án bơm ép WAG với lưu lượng khí 10 triệu bợ khới/ngày; - TH3c: Phương án bơm ép WAG với lưu lượng khí 15 triệu bợ khới/ngày Kết mơ phỏng cho thấy với lưu lượng bơm ép khí khô triệu bộ khối/ngày cho kết thu hồi dầu cao nhất mặc dù lưu lượng bơm ép là thấp nhất Điều giải thích chế bơm ép WAG hiện là chế bơm ép khí gần trộn lẫn nên tăng tốc độ bơm ép khí lên cao 10 triệu bộ khối/ngày 15 triệu bợ khới/ngày thì dòng khí bơm ép với vận tốc rất lớn được đẩy vào vỉa gần không đủ thời gian để tiếp xúc với pha dầu Hiện tượng đánh thủng dòng khí bơm đẩy rất rõ ràng, lưu lượng khí thu được giếng khai thác tăng đột biết theo chu kỳ bơm ép khí tác động lên vỉa rất nhanh Lưu lương bơm ép triệu bộ khối/ngày, thời gian năm lượng khí mới đến giếng khai thác mợt phần đã trộn lẫn với dầu vỉa làm hiệu trộn lẫn để giai tăng được sản lượng dầu cao các trường hợp lưu lượng khí bơm ép lớn 4.3.3 Đánh giá hiệu bơm ép khí nước luân phiên theo thời gian bơm ép - TH4a: Phương án bơm ép WAG với lưu lượng triệu Mscf/ngày với thời gian bơm ép WAG năm 21 - TH4b: Phương án bơm ép WAG với lưu lượng triệu Mscf/ngày với thời gian bơm ép WAG năm Kết mô phỏng cho thấy thời gian bơm ép càng dài thì hiệu thu hồi cao phương án TH4b có hiệu nên được áp dụng cho giếng SD-16I Hình 4.4: Lưu lượng tổng sản lượng dầu thu hồi toàn mỏ TH4a, TH4b Hình 4.5: Lưu lượng tổng sản lượng dầu thu hồi toàn mỏ TH5a, TH5b, TH5c 4.3.4 Đánh giá phương pháp bơm ép khí với chế trộn lẫn, gần trộn lẫn, không trộn lẫn - TH5a: Phương án bơm ép WAG với nguồn khí khí hydrocarbon khơ; - TH5b: Phương án bơm ép WAG với nguồn khí khí CO2; - TH5c: Phương án bơm ép WAG với nguồn khí là khí trơ N2; Kết mơ phỏng được thể hiện hình 4.7 cho thấy bơm ép khí khơ (Drygas) hiệu nhất, bơm ép khí N2 và khí CO2 có hiệu gần Nhưng chế không trộn lẫn N2 thể hiện rất rõ hiệu bơm ép 4.3.5 So sánh hiệu phương án bơm ép khí với nguồn khí bơm ép - TH6a: Phương án bơm ép WAG với lưu lượng khí triệu bợ khới/ngày với nguồn khí khí hydrocarbon khô; - TH6b: Phương án bơm ép WAG với lưu lượng khí triệu bợ khới/ngày với nguồn khí khí đã được làm giàu; Kết mơ phỏng cho thấy bơm ép khí được làm giàu có hiệu thu hồi dầu cao so với bơm ép khí khô Kết thu hồi giếng bơm ép cho thấy hiệu đẩy nút khí đã làm giàu tớt so với nút khí khơ hệ chất lưu vỉa Như vậy, hiệu trình trợn lẫn, mặc dù hai phương án đều bơm ép áp suất dưới áp suất trộn lẫn 22 Hình 4.6: Lưu lượng tổng sản lượng khí thu hồi tồn mỏ TH6a, TH6b Kết luận 12 phương án bơm ép khí, bơm ép khí nước luân phiên, bơm ép khí với các lưu lượng bơm ép hoặc với nguồn khí khác đã được so sánh với phương pháp bơm ép nước thông thường Phương án bơm ép nước cho kết thu hồi dầu tốt với 34,4 % thu hồi dầu (tại thời điểm tháng 02/2014 thì bơm ép nước đã thu hồi được 26,5%) hệ số quét tớt Kết mơ hình mơ phỏng toàn đới tượng khai thác Mioxen Sư Tử Đen đã chứng minh áp dụng các phương pháp nâng cao hệ số thu hồi dầu bơm ép khí dưới trộn lẫn (gần trộn lẫn) giải pháp bơm ép luân phiên nước-khí rất phù hợp với cấu trúc vỉa chứa, tính chất lưu thể vỉa tính chất đá vỉa Mioxen Sư Tử Đen Giải pháp bơm ép luân phiên nước-khí đem lại hiệu nâng cao thu hồi cao nhất 36 % thu hồi dầu, gia tăng thu hồi lên 2-5% so với bơm ép nước, sản lượng gia tăng khoảng 2-5 triệu thùng (tùy tḥc vào trữ lượng ban đầu mỏ) Ngồi ra, giảm đợ ngập nước giếng khai thác quá trình bơm ép nước gián đoạn, giảm thiểu được rủi ro chết giếng khai thác độ ngập nước cao Một nguyên nhân làm giảm khả nâng cao hệ số thu hồi dầu phương pháp bơm ép khí và bơm ép luân phiên nước-khí áp dụng cho đới tượng Mioxen, mỏ Sư Tử Đen là quỹ giếng bơm ép hiện Để gia tăng tới đa lượng dầu thu hồi cho đới tượng Mioxen STĐ nên chuyển đổi mợt giếng khai thác sang bơm ép ln phiên nước-khí hoặc khoan thêm giếng bơm ép thông minh vào khu vực Kết mơ hình mơ phỏng tồn bộ đối tượng Mioxen Sư Tử Đen đã chứng minh hiệu trộn lẫn một phần quá trình bơm ép khí vào vỉa chứa có áp suất dưới áp suất trộn lẫn tối thiểu Kết tối ưu lưu lượng bơm ép luân phiên nước-khí chứng minh với lưu lượng bơm ép khí là triệu bợ khới/ngày gia tăng thu hồi dầu tớt nhất Kết nghiên cứu và đánh giá mô hình đã chứng minh phương pháp nâng cao hệ số thu hồi dầu giải pháp bơm ép luân phiên nước-khí phù hợp nhất với đới tượng Mioxen, mỏ Sư Tử Đen về kinh tế kỹ thuật 23 KẾT LUẬN Luận án đã làm rõ và sáng tỏ đánh giá được khả áp dụng bơm ép luân phiên nước-khí vào vỉa chứa mỏ Sư Tử Đen theo chế gần trộn lẫn Làm rõ các chế nâng cao hệ số thu hồi chứng minh được phương pháp bơm ép luân phiên nước-khí phù hợp nhất với trầm tích mỏ Sư Tử Đen và có thể gia tăng thu hồi từ 2-5% thu hồi dầu so với các phương pháp thông thường khác bơm ép nước Từ kết nghiên cứu, NCS đưa kết luận sau: Các kết nghiên cứu thực nghiệm hệ thống thiết bị xác định áp suất trộn lẫn tối thiểu MMP phòng thí nghiệm với điều kiện nhiệt độ áp suất vỉa đã được xem xét và đánh giá Khắc phục các nhược điểm phương pháp xác định áp suất trộn lẫn tối thiểu thực nghiệm tính tốn giản đồ pha cấu tử chất lưu vỉa, xây dựng quy trình để mơ phỏng tính tốn dự báo áp śt trợn lẫn tối thiểu phần mềm phù hợp với đối tượng nghiên cứu trầm tích bể Cửu Long Nghiên cứu đã chỉ sự sai khác kết MMP thực nghiệm phòng thí nghiệm với kết tính toán dựa phương trình trạng thái hành trạng pha mơ hình chất lưu PVT và với kết MMP nhận được từ mơ hình mơ phỏng slimtube phần mềm mô phỏng chuyên ngành Các kết đã đã khẳng định tính đắn về phương pháp, các thuật toán tính toán để dự báo chính xác điểm MMP cho mỏ dầu khí với nguồn khí bơm ép khác nhau, tính chất vỉa chứa và điều kiện khai thác thực tế mỏ Phương pháp này hạn chế được sai số kết tính tốn MMP sử dụng phương trình trạng thái hành trạng pha thơng qua mơ hình PVT Nghiên cứu đã đánh giá toàn bộ ảnh hưởng từ cấu trúc địa chất, độ sâu vỉa, áp śt- nhiệt đợ vỉa, tính chất chất lưu vỉa, tính chất khí bơm ép, chế dòng chảy thực tế vỉa, tối ưu quy trình bơm ép và thành phần khí bơm ép v.v lên hiệu bơm ép khí nâng cao thu hồi dầu Kết hợp đánh giá chi tiết điều kiện vỉa thực trạng khai thác đối tượng Mioxen, mỏ Sử Tử Đen Tây Nam Kết nghiên cứu cho thấy phương pháp bơm ép khí, đặc biệt là bơm ép luân phiên nước-khí phù hợp nhất áp dụng để nâng cao hệ số thu hồi dầu cho đối tượng Mioxen, mỏ Sư Tử Đen Dựa kết phân tích, đánh giá các dự án thế giới và đặc thù đối tượng nghiên cứu, NCS đã xây dựng được bảng gồm tiêu chí cho tầng Mioxen Sử Tử Đen để đánh giá lựa chọn phương pháp bơm ép luân phiên nước-khí nhằm nâng cao thu hồi dầu Tính chất vỉa chứa hiện trạng khai thác Mioxen Sư Tử Đen đều phù hợp với các tiêu chí và phương pháp bơm ép luân phiên nước-khí áp dụng thành cơng Nghiên cứu đã thực hiện xây dựng mơ hình thành phần để làm rõ chế bơm ép trộn lẫn, khơng trợn lẫn gần trợn lẫn q trình bơm ép khí hydrocarbon khô, khí hydrocarbon đã được làm giàu, khí CO2, khí trơ N2 đã chứng minh giải pháp bơm ép ln phiên nước-khí giải pháp tới ưu và gia tăng hệ số thu hồi dầu cao nhất 24 12 phương án bơm ép khí, bơm ép khí nước luân phiên, bơm ép khí với các lưu lượng bơm ép hoặc với các nguồn khí khác đã được so sánh với phương pháp bơm ép nước thông thường Kết mô hình mô phỏng toàn đối tượng khai thác Mioxen, mỏ Sư Tử Đen đã chứng minh: ➢ Việc áp dụng phương pháp nâng cao hệ số thu hồi dầu bơm ép luân phiên nước-khí với chế gần trợn lẫn hoặc trợn lẫn phù hợp nhất với cấu trúc vỉa chứa, tính chất hệ chất lưu và đá vỉa Mioxen, mỏ Sư Tử Đen giai đoạn hiện Phương pháp bơm ép ln phiên nước-khí có hiệu nâng cao hệ số thu hồi cao nhất, 2% so với bơm ép nước, sản lượng gia tăng khoảng triệu thùng dầu (đối với Mioxen, mỏ Sư Tử Đen) và làm giảm độ ngập nước giếng khai thác giai đoạn khai thác cuối đời mỏ ➢ Nâng cao hệ số thu hồi dầu tối đa cho đối tượng Mioxen STĐ phương pháp bơm ép luân phiên nước-khí cần tiến hành chuyển đổi giếng khai thác sang giếng bơm ép hoặc tiến hành khoan thêm giếng bơm ép thông minh vào khu vực trung tâm mỏ Với phương án này thì hệ số thu hồi gia tăng từ 3-7% so với bơm ép nước thứ cấp thông thường hoặc chỉ bơm ép luân phiên nước khí giếng SD-16I ➢ Đã chứng minh được hiệu trộn lẫn một phần quá trình bơm ép khí vào vỉa chứa có áp suất dưới áp suất trộn lẫn tối thiểu Kết tới ưu lưu lượng bơm ép ln phiên nướckhí từ mơ hình mơ phỏng đã chứng minh với lưu lượng bơm ép khí khoảng triệu bộ khối/ngày tối ưu nhất, phù hợp với mức độ tiếp nhận vỉa ➢ Đã chứng minh bơm ép các nguồn khí từ khí khơ, khí trơ N2, khí CO2, khí được làm giàu đều cho kết gia tăng hiệu thu hồi dầu tốt so với bơm ép nước ➢ Kết nghiên cứu và đánh giá mơ hình mơ phỏng tồn mỏ đã chứng minh phương pháp bơm ép luân phiên nước-khí để nâng cao hệ số thu hồi dầu cho tầng Mioxen, mỏ Sư Tử Đen có hiệu về kinh tế kỹ thuật Đồng thời, sử dụng kết Luận án áp dụng cho đới tượng trầm tích Mioxen khu vực khác nếu có các điều kiện vỉa tương tự 25 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ Trịnh Việt Thắng (1999) “Nghiên cứu áp dụng hệ dung dịch khoan gốc dầu cho mở vỉa sản phẩm mỏ Bạch Hổ” Giải khuyến khích – Vifotec, Tuyển tập Báo cáo - Quỹ tài trẻ Trịnh Việt Thắng, Nguyễn Mạnh Tuấn, (2008), “Ultradril - Hệ dung dịch khoan ức chế sét hiệu cao, nâng cao tốc độ khoan đạt hiệu kinh tế môi trường”, Tuyển tập báo cáo hội nghị KHCN Viện Dầu Khí Việt Nam: 30 năm Phát triển Hội nhập, tr 663-668 Trịnh Việt Thắng, Lê Xuân Lân (2011), “Đánh giá sơ khả áp dụng bơm ép khí nhằm gia tăng hệ số thu hồi dầu thềm lục địa Việt Nam”, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ Địa chất, Sớ 34/4/2011, tr 28-33 Trịnh Việt Thắng, Đoàn Văn Thuần nnk (2015), "Xây dựng sở liệu phần mềm quản lý hợp đồng dầu khí nước", Tạp chí dầu khí, sớ 5/2015, tr 66-72 Cơng trình đề nghị Giải thưởng khoa học cơng nghệ Dầu khí 2015: “Ứng dụng giải pháp khoa học công nghệ tiên tiến để nâng cao hiệu phát triển khai thác kết hợp với thăm dò mở rợng dự án Đại Hùng, Lô 05-1a, bể Nam Côn Sơn, thềm lục địa Việt Nam” Nhóm tác giả Triệu Hùng Trường, Trịnh Việt Thắng tác giả, “Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ khoan thân nhánh giếng khai thác đường kính nhỏ bể Cửu Long nhằm tăng cường thu hồi dầu” Đề tài cấp Nhà nước mã số 14/HĐ-T.14.13/ĐMCNKK, Bộ Công Thương năm 2016 Trịnh Việt Thắng, Đỗ Thành Sỹ “Water Flooding Optimmization Using the Augmented Largrangian Method With Stocchastic Gardients” International Conference on Earth Sciences and Sustainable Geo-resources Development, ESASGD 2016 Đoàn Văn Thuần, Trịnh Việt Thắng nnk (2017), "Hệ thống tiêu chí đánh giá hoạt động nhà thầu/người điều hành Petronas số khuyến nghị quản lý hoạt động thăm dò khai thác dầu khí Việt Nam”, Tạp chí dầu khí, sớ 07/2018, tr 50-58 Trịnh Việt Thắng, Lê Thế Hùng, Đinh Đức Huy "Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bơm ép luân phiên nước-khí nhằm nâng cao hệ số thu hồi dầu cho tầng chứa cát kết Mioxen hạ mỏ Sư Tử Đen Tây Nam, bể Cửu Long, thềm lục địa Việt Nam” Hợi nghị tồn q́c Khoa học trái đất tài nguyên bền vững 2018 ... nâng cao hệ số thu hồi dầu cho tầng Mioxen Chính vậy, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bơm ép luân phiên nước - khí Hydrocacbon nhằm nâng cao hệ số thu hồi dầu tầng Mioxen, Bể Cửu Long ... án Đề tài nghiên cứu chế giải pháp bơm ép luân phiên nước - khí sử dụng khí Hydrocacbon nhằm nâng cao hệ số thu hồi dầu là lĩnh vực nghiên cứu mới Việt Nam Bằng nghiên cứu này, NCS... nghiên cứu với các phương án bơm ép khí, các phương án bơm ép nước khí ln phiên để tới ưu giải pháp nâng cao thu hồi dầu cho tầng Mioxen, bể Cửu Long Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu