Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số vận hành nứt vỉa tới dẫn suất khe nứt và khối lượng hạt chèn khi thực hiện bơm nứt vỉa tầng Oligocene chặt sít

Nhóm tác giả sử dụng thiết kế thí nghiệm trực tâm xoay (CCD) và tối ưu bề mặt đáp ứng (RSM) để đánh giá ảnh hưởng của 4 thông số vận hành nứt vỉa thủy lực lên dẫn suất của khe nứt khi bơm nứt vỉa thủy lực tầng Oligocene. Phương pháp tối ưu bề mặt đáp ứng để tối đa dẫn suất của khe nứt để xác định các thông số vận hành gồm: nồng độ hạt chèn, thời gian bơm, hệ số thất thoát, lưu lượng bơm. Mô hình mối liên hệ giữa hàm mục tiêu là dẫn suất của khe nứt với các thông số vận hành nứt vỉa sẽ được xây dựng với R2 = 0,995 và R2 Adj = 0,990. Kết quả giá trị dẫn suất khe nứt lớn nhất đạt 1.303md.ft ứng với các giá trị vận hành nứt vỉa là hệ số thất thoát: 0,0031ft/min0,5, lưu lượng bơm: 40bpm, nồng độ hạt chèn: 10ppg, thời gian bơm: 96 phút.

PETROVIETNAM TẠP CHÍ DẦU KHÍ Số 12 - 2018, trang 31 - 44 ISSN-0866-854X NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ VẬN HÀNH NỨT VỈA TỚI DẪN SUẤT KHE NỨT VÀ KHỐI LƯỢNG HẠT CHÈN KHI THỰC HIỆN BƠM NỨT VỈA TẦNG OLIGOCENE CHẶT SÍT Nguyễn Hữu Trường1, Nguyễn Quốc Dũng2, Phạm Đình Phi3, Nguyễn Viết Khơi Ngun1 Trường Đại học Dầu khí Việt Nam Liên doanh Việt - Nga “Vietsovpetro” Baker-Hughes Email: truongnh@pvu.edu.vn Tóm tắt Nhóm tác giả sử dụng thiết kế thí nghiệm trực tâm xoay (CCD) tối ưu bề mặt đáp ứng (RSM) để đánh giá ảnh hưởng thông số vận hành nứt vỉa thủy lực lên dẫn suất khe nứt bơm nứt vỉa thủy lực tầng Oligocene Phương pháp tối ưu bề mặt đáp ứng để tối đa dẫn suất khe nứt để xác định thông số vận hành gồm: nồng độ hạt chèn, thời gian bơm, hệ số thất thốt, lưu lượng bơm Mơ hình mối liên hệ hàm mục tiêu dẫn suất khe nứt với thông số vận hành nứt vỉa xây dựng với R2 = 0,995 R2Adj = 0,990 Kết giá trị dẫn suất khe nứt lớn đạt 1.303md.ft ứng với giá trị vận hành nứt vỉa hệ số thất thoát: 0,0031ft/min0,5, lưu lượng bơm: 40bpm, nồng độ hạt chèn: 10ppg, thời gian bơm: 96 phút Từ khóa: Tối ưu bề mặt đáp ứng, thông số vận hành nứt vỉa thủy lực, thí nghiệm trực tâm xoay, Oligocene Giới thiệu Sản lượng khai thác dầu Việt Nam chủ yếu đối tượng tầng móng nứt nẻ Lượng dầu khai thác đối tượng Miocene Oligocene hạn chế Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả nghiên cứu nứt vỉa thủy lực cho giếng khoan thăm dò với đối tượng nghiên cứu tập E Oligocene Đối với trầm tích tập E bể Cửu Long phân bố rộng khu vực khác phía Đơng Bắc, rìa Đơng Bắc, Đơng Nam, phía Đơng, phía Tây Bắc rìa Tây Bắc với thành phần thạch học khác gồm: sét kết, bột kết, cát kết, cuội kết trầm tích phun trào đá phun trào Nhóm tác giả nghiên cứu nứt vỉa thủy lực giếng phía Đơng Nam bể Cửu Long Thành phần thạch học trầm tích tập E giếng khu vực phía Đơng Nam phần lớn cát kết xen kẹp với lớp phun trào andesite dolerite Cát kết tập E cát kết arkose với kích thước hạt trung bình thơ, độ chọn lọc - trung bình, đá chứa lượng đáng kể mảnh đá granite (23,4%), khoáng vật thứ sinh calcite (5 - 10%) lên tới 40%, zeolite Ngày nhận bài: 2/4/2018 Ngày phản biện đánh giá sửa chữa: - 13/4/2018 Ngày báo duyệt đăng: 3/12/2018 (5 - 10%) có chỗ tới 42%, sét kaolinite (10 - 15%) [1] Do tính chất vỉa dầu cát kết chặt sít; độ thấm thấp khoảng từ 0,1 - 5mD độ rỗng mức trung bình khoảng từ 10 - 13%; cấu trúc phức tạp, bất đồng nhất; độ sâu lớn; nhiệt độ cao lên tới 260oF [2, 3]; áp suất đóng khe nứt vỉa lớn làm cho liên thông khe nứt vỉa bị hạn chế Vì vậy, vỉa có dẫn suất khe nứt kém, lưu lượng khai thác không tốt mong muốn Để tăng lưu lượng khai thác phương pháp nứt vỉa thủy lực ưu tiên lựa chọn phương pháp ưu việt so với phương pháp xử lý khác acid, CO2, ASP, bơm ép khí nước luân phiên, bơm ép nước, đốt chỗ… tạo khe nứt mới, dẫn tới tăng liên thông khe nứt vỉa dầu chặt sít với nhau, làm tăng lưu lượng khai thác Trong thực tế, thiết kế nứt vỉa thủy lực chia làm phần thông số điều chỉnh bề mặt như: nồng độ hạt chèn, lưu lượng bơm, thời gian bơm, hệ số thất thoát hệ dung dịch, loại hạt chèn, khối lượng hạt chèn thông số điều chỉnh như: module đàn hồi đá, hệ số Poisson, chiều sâu giếng, áp suất lỗ rỗng, áp suất vỡ vỉa, áp suất địa tĩnh, áp suất đóng khe nứt, nhiệt độ vỉa, áp suất vỉa Qua đánh giá module đàn hồi phịng thí nghiệm đất đá tầng Oligocene E có module đàn hồi tới 5.000.000psi, hệ số Poisson 0,25 DẦU KHÍ - SỐ 12/2018 31 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Trong cơng tác nứt vỉa thủy lực, giá trị ứng suất ngang nhỏ ứng với chiều sâu tiến hành nứt vỉa thủy lực quan trọng cho phép lựa chọn loại hạt chèn có cường độ nén phù hợp đánh giá xác giá trị dẫn suất khe nứt với giá trị ứng suất đóng cụ thể, giá trị tương đương với áp suất đóng khe nứt lên tới 9.137psi [3] độ sâu 11.482ft Việc xác định áp suất đóng khe nứt tương ứng giá trị ứng suất ngang nhỏ thực theo nhiều cách như: thực nghiệm kiểm tra rị rỉ ngồi trường (LOT), thực nghiệm kiểm tra rị rỉ ngồi trường mở rộng (ELOT) với cách xác định áp dụng phương pháp áp suất đáy giếng suy giảm phụ thuộc vào lượng dung dịch nứt vỉa thất qua diện tích khe nứt thực LOT hay ELOT Trước có nhiều tác giả đưa cách xác định ứng suất ngang nhỏ Hubbert Willis [4], phương pháp tương quan Mathew Kelly [5], phương pháp tương quan Pennebaker [6], phương pháp tương quan Eaton [7], công thức Christman [8] phương pháp MacPherson Berry [9] Tuy nhiên, ELOT cho giá trị áp suất đóng khe nứt xác so với phương pháp LOT phương pháp trước cho kết giếng cần nứt vỉa Đối với trường ứng suất thông thường, trình bơm nứt vỉa thủy lực khe nứt phát triển theo mặt phẳng có chứa ứng suất thẳng đứng ứng suất ngang Sv Shmin Pp, E, v, UCS Shmax Hình Phân bố trường ứng suất chỗ giếng Bảng Đặc tính tập vỉa Oligocene [2] Thông số vỉa Độ sâu vỉa Độ rỗng vỉa Độ thấm vỉa Nhiệt độ vỉa Tỷ trọng dầu/khí Độ bão hịa nước OIIP 32 DẦU KHÍ - SỐ 12/2018 Giá trị 11.480 - 11.560ft 10 - 13% 0,1 - 2mD 260oF 36/0,77 52% 176 triệu thùng lớn mặt phẳng vng góc với ứng suất ngang nhỏ Việc xây dựng đường áp suất địa tĩnh thông qua đo tỷ trọng đất đá khoan qua ứng với chiều sâu cụ thể, từ xây dựng mơ hình mối liên hệ áp suất địa tĩnh theo chiều sâu có độ tin cậy cao Đối với áp suất lỗ rỗng xác định thơng qua phương pháp khoan ngồi trường phương pháp Dc, phương pháp Eaton [7], phương pháp DST, hay phương pháp tỷ trọng mùn khoan Trong nghiên cứu nhóm tác giả nghiên cứu ảnh hưởng thông số vận hành nứt vỉa thủy lực điều chỉnh bề mặt gồm: hệ số thất thoát (Cl), ft/min2; nồng độ hạt chèn (EOJ), ppg; lưu lượng bơm (q), bpm; thời gian bơm (t), phút tới dẫn suất khe nứt (md.ft) Sử dụng thiết kế thí nghiệm trực tâm xoay (CCD) phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) Phương pháp bề mặt đáp ứng (Response Surface Methodology) phát triển Cornell [10]; Montgomery [11]; Myers Montgomery [12]; Myers nnk [13] để tối ưu thông số vận hành nứt vỉa thủy lực điều chỉnh bề mặt cho giá trị dẫn suất khe nứt tối đa Mơ hình hàm mục tiêu xây dựng dựa mối liên hệ hàm mục tiêu với thơng số vận hành nứt vỉa, từ phân tích thơng số mơ hình ảnh hưởng tăng, ảnh hưởng giảm đến dẫn suất khe nứt tầng Oligocene có tính chất dầu chặt sít Mơ hình cịn biểu diễn tương tác thơng số vận hành tới dẫn suất khe nứt Mô hình khe nứt PKN-C [14] cho thiết kế tầng đất đá dầu chặt sít giới hạn thơng số hệ số thất thoát, lưu lượng bơm, thời gian bơm, nồng độ hạt chèn Sử dụng thí nghiệm trực tâm xoay ban đầu phát triển Box Wilson [15] sau mơ hình cải tiến Box Hunter [16] để thiết kế Việc sử dụng thiết kế trực tâm xoay có nhiều lợi ích thiết kế thí nghiệm đầy đủ mơ hình hàm mục tiêu xây dựng hàm bậc 2, có tính tới ảnh hưởng tương tác chúng, ảnh hưởng thơng số tới hàm mục tiêu, mơ hình có tin cậy cao tổng số thí nghiệm hơn, dẫn tới tiết kiệm thời gian, chi phí tăng tính kinh tế Tổng số thí nghiệm theo phương pháp trực giao tâm xoay theo công thức: N = 2k + 2k + no - Phần sở gồm n = 2k thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm yếu tố toàn phần - Phần tâm gồm no (no ≥ 1), thí nghiệm tâm phương án dùng để xác định phương sai tái công thức kiểm tra ý nghĩa hệ số hồi quy PETROVIETNAM Mơ hình quy hoạch trực giao cấp quy hoạch thực nghiệm xử lý số liệu thực nghiệm theo phương pháp xây dựng mơ hình hồi quy cấp với điều kiện tương tự quy hoạch thực nghiệm yếu tố tồn phần (quy hoạch trực giao cấp 1) Phương trình hồi quy bậc đầy đủ cho hàm mục tiêu có dạng: = + ∑ + =1 ∑ < + ∑ +ε (1) =1 Trong đó: y: Hàm mục tiêu, mơ hình+nghiên cứu mơ tả quy luật = tìm được; xi: Nhân tố kiện hay yếu tố ảnh hưởng lên − 2( − ) hàm mục tiêu; = = ∆ − βj: Hệ số hồi quy bậc 1, mô tả ảnh hưởng nhân tố xi lên hàm mục tiêu; βij: Hệ số hồi quy bậc 1, mô tả ảnh hưởng đồng thời nhân tố xi, xj; βjj: Hệ số hồi quy bậc 2, mô tả ảnh hưởng bậc nhân tố xj lên kết thực nghiệm; βo: Hệ số tự mơ hình Hệ số hồi quy phương trình hồi quy cho biết: - Giá trị tuyệt đối βi mô tả mức độ ảnh hưởng nó: giá trị lớn có ảnh hưởng mạnh, giá trị nhỏ ảnh hưởng yếu không ảnh hưởng - Về dấu hệ số β: βi > 0: Ảnh hưởng tích cực lên hàm mục tiêu làm hàm mục tiêu tăng; βi < 0: Ảnh hưởng tiêu cực lên hàm mục tiêu làm hàm mục tiêu giảm Ý nghĩa hàm mục tiêu: Phương trình hàm mục tiêu phương trình hồi quy nhằm mô tả ảnh hưởng thông số lên trình phương trình Khi tìm hàm mục tiêu mơ tả thực nghiệm, tính trước giá trị hàm mục tiêu, tức tính kết nghiên cứu mà không cần làm nghiên cứu Ngun tắc tìm hệ số hồi quy: có ẩn (hệ số hồi quy β) phải có nhiêu phương trình (nếu khơng phương trình vơ định vơ nghiệm) - Quy trình thực tối ưu hóa Phương pháp tối ưu hóa bề mặt đáp ứng dựa quy hoạch ma trận nhiều yếu tố phương pháp hiệu nhằm tìm điều kiện tối ưu cho thơng số vận hành nứt vỉa ứng với dẫn suất khe nứt tối đa thông số vận hành nứt vỉa thủy lực biến độc lập bao gồm thời gian bơm, lưu lượng bơm, nồng độ hạt chèn, hệ số thất thoát, biến biến thực nghiệm hàm mục tiêu dẫn suất khe nứt Để tiện tính hệ số thực nghiệm mơ hình hồi quy tốn học, kế hoạch thực nghiệm người ta sử dụng mức yếu tố theo giá trị mã hóa Đây đại lượng khơng thứ nguyên quy đổi = 0+ + + +ε chuẩn hóa từ các= 1giá trị thực yếu tố nhờ quan hệ: < =1 ∑ ∑ ∑ Xác định tâm phương án theo công thức sau: + = Trong đó: = 0+ + + +ε − thông 2(vận−hành ) nứt vỉa; số Zmax: Mức = =1 =< =1 ∆ − Zmin: Mức thông số vận hành nứt vỉa; ∑ Zo: Mức sở ∑ + = Giá trị mã hóa: = − ∆ ∑ = 2( − − 0) - Giải toán tối ưu theo bước sau: ++ Tiến hành khảo sát điều kiện biên cho thông số vận hành nứt vỉa thủy lực, thông số phải phù hợp với yêu cầu kỹ thuật, kinh tế áp dụng tiến hành bơm nứt vỉa thủy lực tầng Oligocene dầu chặt sít; ++ Xác định phương trình hồi quy theo quy hoạch ma trận yếu tố toàn phần phần mềm thống kê Modde 5.0; ++ Xác định mức độ phù hợp mơ hình hồi quy thể qua giá trị R2; ++ Xác định điều kiện tối ưu cho thông số vận hành nứt vỉa thủy lực; ++ Sử dụng phần mềm Modde 5.0 để xác định giá trị dẫn suất tối đa tìm thông số vận hành nứt vỉa tối ưu Điều kiện tiến hành sử dụng thiết kế thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng thông số vận hành nứt vỉa thủy lực độc lập: Hệ số thất thoát (X1), lưu lượng bơm (X2), nồng độ hạt chèn (X3), thời gian bơm (X4) tới hàm mục tiêu dẫn suất khe nứt (Y): DẦU KHÍ - SỐ 12/2018 33 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ - Sử dụng thiết kế thí nghiệm có trực tâm xoay theo phương pháp đáp ứng bề mặt phương trình hồi quy bậc Mơ hình tốn học mơ tả ảnh hưởng biến độc lập thông số vận hành nứt vỉa thủy lực Đối với biến phụ thuộc dẫn suất khe nứt có dạng hàm đa thức bậc sau: = + + 33 1 + + + 2 44 23 + + 3 + 12 + 24 4 + 11 + 13 + 34 + + 14 22 2 (2) - Phương trình xác định dựa kết kiểm tra chuẩn Fisher Mức độ phù hợp mơ hình hồi quy thể qua giá trị R2 việc xác định điều kiện tối ưu cho dẫn suất khe nứt đạt xác định phần mềm Modde 5.0 Điều khiển logic mờ (Fuzzy Logic) Nghiên cứu Zadeh (1965), mạng logic mờ cung cấp quan điểm logic sử dụng lý không chắn để bắt chước nhận thức người Theo cách tiếp cận mang lại nhiều kết thực tiễn tiếp tục phát triển cách tiếp cận lý thuyết mờ (Fuzzy Set Theory) [17] giáo sư Lotfi Zadeh Trường Đại học Calofonia - Mỹ đề xuất năm 1965 Trong logic rõ mệnh đề câu phát biểu sai Trong logic mờ mệnh đề mờ câu phát biểu không thiết sai Hệ mờ Mamdani Điều khiển Mamdani hay gọi điều khiển ước lượng, điều khiển mờ đưa Nó dùng trường hợp mệnh đề điều kiện mệnh đề kết luận giá trị mờ, dạng tổng quát mô hình Mamdani [17, 18] sau: Rj: Nếu (x1 A1J) …và (xm AmJ) (y1 B1J),…, (yn BnJ) (3) Trong đó: m số tín hiệu vào n số tín hiệu J = 1….k với k số luật điều khiển Do phương pháp Mamdani mệnh đề mờ Hệ mờ Sugeno Mơ hình mờ Sugeno cơng bố Takagi, Sugeno Kang, với mong muốn phát triển cách tiếp cận có hệ thống nhằm thiết lập luật mờ từ liệu vào Luật mờ mơ hình Sugeno [17, 18] sau: J Rj: Nếu (x1 A ) …và (xn A nJ = = +∑ =1 34 DẦU KHÍ - SỐ 12/2018 (4) Với tập mờ điều kiện y = fj hàm số kết luận Thường fj đa thức biến đầu vào xi hàm số miễn mô tả phù hợp đầu hệ thống miền mờ xác định tiền đề luật Hàm fj bậc khơng, bậc tuyến tính đa thức Phân cụm mờ trừ Substractive Phân cụm trừ thuật toán nhanh [19], để đánh giá khả mẫu liệu trở thành tâm cụm liệu hay khơng thơng qua hàm tính mật độ mẫu liệu bao quanh mẫu đó, thực tế khoảng cách mẫu với mẫu cịn lại Nếu mẫu liệu có nhiều mẫu khác bao quanh phạm vi giới hạn có bán kính khả trở thành tâm cụm cao Một phép đo mật độ điểm liệu xi định nghĩa là: =∑ {− | ( − ) 2| } =1 (5) Do đó, điểm liệu có giá trị mật độ cao có nhiều điểm liệu lân cận =∑ {− | ( −|) 2|− } |2 ∑ chọn = tiên − =1 Tâm cụm đầu xc1 {− điểm } có giá trị mật ( ) =1 độ lớn Dc1 Do mật độ điểm liệu xi sửa đổi sau: = − ∑ =1 {− − | ( ) 1| 2 } (6) Trong rb số dương xác định vùng lân cận có mật độ giảm Hệ số thất thoát dung dịch Hệ số thất thoát dung dịch nứt vỉa quan trọng ảnh hưởng tới hiệu bơm nứt vỉa thủy lực, hệ số thất cao thể tích khe nứt tạo nhỏ có nghĩa chiều khe nứt giảm dẫn đến dẫn suất khe nứt giảm, hệ dung dịch nứt vỉa có hệ số thất cao hệ dung dịch nứt vỉa có độ nhớt thấp Ngồi hệ số thất ảnh hưởng độ thấm thành hệ, độ thấm cao hệ số thất tăng, ngược lại độ thấm vỉa thấp hệ số thất thoát giảm Các yếu tố khác tổng độ nén thành phần gồm khí, nước, dầu vỉa ảnh hưởng tới hệ số thất thoát dung dịch Theo Dương Danh Lam Nguyễn Quốc Dũng [20], để thiết kế hệ dung dịch nứt vỉa tối ưu phải đảm bảo hệ số thất thoát thiết kế nứt vỉa thủy lực cho tầng Oligocene chặt sít nằm khoảng 0,003 - 0,007ft/min0,5 Độ nhớt hệ dung dịch ảnh PETROVIETNAM hưởng tới hệ số thất thoát mức độ giữ hạt chèn trạng thái lơ lửng, đảm bảo nồng độ hạt chèn dung dịch nứt vỉa đều, tăng hiệu trình bơm Độ nhớt hệ dung dịch nứt vỉa phụ thuộc nhiều yếu tố loại polymer, nồng độ polymer cho vào hệ dung dịch nứt vỉa, nhiệt độ vỉa, mức độ hệ dung dịch bị hư hại ảnh hưởng điều kiện giếng, loại hóa chất phá vỡ polymer thêm vào (Breaker addative) Bảng Yêu cầu đường kính lỗ bắn mở vỉa tương ứng kích thước hạt chèn Kích thước hạt chèn 6/12 8/16 12/20 16/30 20/40 30/50 40/70 Yêu cầu đường kính lỗ bắn mở vỉa 0,8 0,56 0,40 0,28 0,2 0,14 0,1 Mơ hình hệ số thất tổng theo Williams [21] Williams nnk [22] sau: lỗ bắn mở vỉa, làm giảm hiệu nứt vỉa thủy lực, giảm dẫn suất khe nứt Khi tượng tạo cầu xảy bên khe nứt với nồng độ hạt chèn cao 1 1 −− ++ 12 ++ 44 (( 12 ++ 12 )) bơm hiệu nứt vỉa giảm thể dẫn suất 2 (7) == khe nứt khơng tốt mật độ hạt chèn bên đơn 1 22 (( 12 ++ 12 )) vị diện tích khe nứt giảm không đồng Theo Dương 2 Danh Lam, Nguyễn Quốc Dũng [20], thiết kế nồng độ hạt Mơ hình hệ số thất biến đổi dạng chèn nên khoảng từ - 10ppg Bảng thể tiêu 1 1 22 chuẩn loại hạt chèn tương ứng với kích thước lỗ bắn mở == ++ 12 ++ 44 (( 12 ++ 12 )) (8) vỉa, đường kính lỗ bắn với nồng độ hạt chèn thiết kế 2 để hạt chèn không bị tạo đống đường ống, tránh Trong đó: tượng tạo cầu lỗ bắn mở vỉa 1.975 1.975 ==-1 2tính sau: Ct: Độ nén tổng (psi ) 2 Lưu lượng bơm Ct = S o c o + S w c w + S g c g + c r Để tăng hiệu nứt vỉa thủy lực tăng áp So: Độ bão hịa dầu (%); suất khe nứt, áp suất qua lỗ bắn mở vỉa nằm khoảng từ 100 - 200psi Theo kinh nghiệm co: Độ nén dầu (psi-1); thiết kế hướng bắn mở vỉa 60o với lỗ bắn 1ft, tốc Sw: Độ bão hòa nước (%); độ bơm khoảng từ 30 - 40pm thực bơm nứt -1 vỉa tầng Oligocene chặt sít Tốc độ bơm hợp lý phải cw: Độ nén nước (psi ); đảm bảo vỉa khơng bị phá hủy Mơ hình áp suất qua Sg: Độ bão hịa khí (%); lỗ bắn mở vỉa sau: cg: Độ nén khí (psi-1); 1.975 = (9) P 2 cr: Độ nén đất đá vỉa (psi-1); Cv: Hệ số thất tính chất dung dịch độ nhớt Trong đó: dung dịch qua diện tích khe nứt (ft/min0,5); q: Lưu lượng bơm (gpm); Cw: Hệ số thất thoát dung dịch nứt vỉa qua chiều dày ρf: Nồng độ hạt chèn (ppg); vỏ bùn (ft/min0,5); Cc: Hệ số thất thoát ảnh hưởng độ nén vỉa (ft/min0,5); Cl: Hệ số thất thoát (ft/min ) 0,5 CD: Hệ số đục lỗ, 0,95; Np: Tổng số lỗ bắn mở vỉa; dp: Đường kính lỗ bắn mở vỉa (inch) Nồng độ hạt chèn 10 Dẫn suất khe nứt Việc thiết kế nồng độ hạt chèn phải đảm bảo cho khả hạt chèn phải qua lỗ bắn mở vỉa cách tốt Trường hợp thiết kế nồng độ hạt chèn lớn trình bơm nứt vỉa thủy lực thường gây tượng lỗ bắn mở vỉa bị tạo cầu, tạo đống hạt chèn Dẫn suất khe nứt thông số quan trọng thiết kế nứt vỉa thủy lực cho phép chất lưu vỉa dễ dàng di chuyển vào khe nứt tạo để vào giếng, dựa tiềm có sẵn vỉa phân phối chất lưu vào giếng Giá trị dẫn suất khe nứt thường DẦU KHÍ - SỐ 12/2018 35 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ kiểm tra phịng thí nghiệm theo tiêu chuẩn API sở loại hạt chèn kích thước hạt lựa chọn áp suất đóng khe nứt kiểm tra ngồi trường Thủ tục đo dẫn suất khe nứt dựa dịng chảy tuyến tính qua gói hạt chèn thiết kế với mật độ 2lb/ft2 nén ép thép áp suất đóng khe nứt Các số liệu dẫn suất loại hạt chèn khác chủ yếu công bố đo theo tiêu chuẩn API [23] Do ảnh hưởng áp suất đóng, độ thấm khe nứt bị giảm so với lúc khe nứt chưa bị nén ép, giá trị độ thấm chiều rộng khe nứt sau kết thúc nứt vỉa xác định (10) kf: Độ thấm khe nứt áp suất đóng (mD); wp: Chiều rộng khe nứt hạt chèn tạo sau khe nứt đóng (inch) Richardson [24] dẫn suất khe nứt chỗ xem xét giảm ảnh hưởng tượng hạt chèn nén ép, dập vỡ vụn, chất lượng hạt chèn, hạt chèn bị quay trở lên trên, độ bền gel polymer, nhiệt độ vỉa, mức độ hạt chèn bị bám dính bên khe nứt, dịng chảy nhiều pha phi Newton, dòng chảy rối, giá trị dẫn suất thực tế giảm từ 50 - 60% 11 Phương trình cân trình bơm nứt vỉa thủy lực Trong trình bơm nứt vỉa thủy lực với áp suất cao vào giếng để tạo khe nứt, làm cho khe nứt phát triển lan truyền theo chiều dài, chiều rộng chiều cao Thể tích bơm vào vỉa thể tích khe nứt tạo cộng với thể tích dung dịch bị thất qua diện tích khe nứt Mối liên hệ biểu diễn sau: Vi = V f + V l Khi thực bơm nứt vỉa thủy lực ứng với khối lượng hạt chèn định (Mp), xuống giếng để tạo chiều dài chiều rộng khe nứt, biết hạt chèn có tỷ trọng (ρp) độ rỗng (ф), khối lượng hạt chèn yêu cầu tính theo cơng thức sau: Mp = 2xf hf wp (1 - ф) ρp = = ℎ 2(1ℎ− ) (1 − ) = ℎ Nolte [25], Meng Brown [26] đưa mối liên hệ − = =với 1thể tổng thể tích bơm tích dung dịch bơm = 1ℎ + chưa có hạt chèn hiệu2quảℎ nứt vỉa (η) 1− == − = 11 −+ = 1+ Như khối lượng hạt chèn là: − = = = − = (12) Trong đó: Mp: Khối lượng hạt chèn (lb); Vi: Thể tích bơm vào vỉa (ft3); xf: Nửa chiều dài khe nứt (ft); Vf: Thể tích khe nứt tạo (ft3); hf: Chiều cao khe nứt (ft); Hiệu nứt vỉa thủy lực (η, %) tỷ số thể tích khe nứt tạo (Vf ) với tổng thể tích dung dịch bơm vào vỉa (Vi) Khi thể tích dung dịch bị thất qua diện tích khe nứt tăng sau kết thúc nứt vỉa hiệu nứt vỉa giảm, ngược lại thể tích dung dịch bị thất qua diện tích khe nứt giảm hiệu nứt vỉa thủy lực tăng, ảnh DẦU KHÍ - SỐ 12/2018 (11) 2xfhfwp(1-ф)ρp thể thể tích toàn hạt chèn bơm vào giếng Độ lớn nồng độ hạt chèn bên khe nứt ảnh hưởng tới dẫn suất khe nứt tác dụng áp suất đóng khe nứt định, áp suất đóng tầng Oligocene nghiên cứu 9.137psi [3], với điều kiện ngoại trừ tượng hạt chèn bám dính vào diện tích khe nứt, tượng hạt chèn chất đống bên đường ống tubing, tượng tipscreen out, tượng hạt chèn trở ngược lại bề mặt thực khai thác, mật độ hạt chèn hiểu tổng khối lượng hạt chèn sử dụng (1 −ra ) ℎ chia cho diện tích khe= nứt tạo Trong đó: Vl: Thể tích dung dịch thất qua diện tích khe nứt (ft3) 36 12 Yêu cầu khối lượng hạt chèn Trong đó: Dẫn suất khe nứt chỗ = kfwp (md.ft) Trong đó: hưởng loại dung dịch nứt vỉa, nồng độ polymer, loại polymer, hệ số thất thoát dung dịch nứt vỉa tổng, độ thấm thành hệ độ nén ép tổng vỉa wp: Chiều rộng khe nứt hạt chèn tạo sau khe nứt đóng (ft); ф: Độ rỗng hạt chèn (%); ρp: Tỷ trọng hạt chèn (lb/ft3); η: Hiệu nứt vỉa (%); Cf: Nồng độ hạt chèn (ppg); Vi: Tổng thể tích bơm vào vỉa (gallons); PETROVIETNAM Vpad: Thể tích dung dịch bơm vào vỉa chưa có hạt chèn (gallons); Cp: Mật độ hạt chèn khe nứt (lb/ft2) 13 Mơ hình khe nứt Các nghiên cứu lý thuyết trước đề xuất nhiều mơ hình khe nứt khác mơ hình khe nứt chiều chưa tính tới hệ số thất thoát khe nứt bao gồm PKN, GDK Radial Tuy nhiên, mơ hình thiếu xác chiều dài, chiều rộng chiều cao khe nứt trình bơm nứt vỉa thực tế bơm nứt vỉa thủy lực có thất dung dịch qua diện tích khe nứt chế độ chảy dung dịch nứt vỉa bên khe nứt Ngồi ra, có giả thiết chiều cao khe nứt khơng thay đổi, đề xuất thêm mơ hình có tính tới hệ số thất dung dịch nứt vỉa, lưu lượng bơm, thời gian bơm, module đàn hồi đất đá chế độ chảy dung dịch nứt vỉa bên khe nứt Sử dụng hệ số hình dáng π/5 khe nứt theo mơ hình PKN chiều rộng trung bình khe nứt π theo công thức f sử dụng công thức xác định độ lớn nửa chiều dài khe nứt theo mơ hình PKN có tính tới tốc độ thất dung dịch qua diện tích khe nứt Khi đó, độ lớn diện tích khe nứt xác = 0.1756(1000 μ) − 0.1233, = (500μ − 0.0159) × 47880 định công thức sau: + ( )= l [ × ( 2) ( )+ √ − 1] Suy nửa chiều dài khe nứt rút từ cơng thức tính diện tích khe nứt là: xf = + l Với: β = hf × [ ( 2) ( )+ √ − 1] (14) 2Cl πt w + 2S p Hiệu nứt vỉa theo công thức sau: Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả sử dụng mơ hình PKN-C phù hợp tầng đất đá chặt sít Oligocene để nghiên w(w+2Sp ) whf x f η= cứu Năm 1995, Valko Economides có lập luận 4C l2 πt qt giảng dầu khí mối quan hệ thông số vận hành nứt w(w+2Sp ) whf x f 2β vỉa thủy lực thời gian bơm, lưu lựng bơm, hệ số mấtηnước, (15) hay = 4C πt qt π l tính chất đất đá tới độ lớn chiều rộng khe nứt thân giếng đề nghị mơ hình biểu diễn thơng số ảnh hưởng tới Phương trình (14) (15) dùng để đánh giá độ chiều rộng khe nứt thân giếng, wf, dựa kết ban đầu lớn chiều dài khe nứt hiệu nứt vỉa mơ hình cũ Perkins Kern [14]; Nordgren [27] trình nứt vỉa thủy lực kể tới ảnh hưởng Chiều rộng lớn khe nứt (wf ) thân giếng chiều cao khe nứt, hệ số thất thoát dung dịch nứt điều kiện mơ hình Power Law giới hạn thông số n, K vỉa, lưu lượng bơm ép thời gian bơm ép Công thức cho công thức sau: (15) biểu diễn hiệu nứt vỉa thủy lực; tỷ lệ nghịch với hệ số thất thoát dung dịch thời gian bơm Phương trình cân bơm nứt vỉa có tính (13) , , tới hệ số Nolte [28] ảnh hưởng chiều cao khe nứt, chiều cao thấm vỉa [28] Trong đó: n: Chỉ số ứng xử dung dịch nứt vỉa; (16) Với t thời gian 1bơm, qi tốc độ bơm, hf chiều = [ + (1 độ − cứng )] đất đá, cao khe nứt ảnh2hưởng KL hệ số Nolte, rp tỷ số chiều cao khe nứt với chiều dày vỉa (hf/hp).gd 2(ρ - ρ ) K: Chỉ số độ sệt dung dịch nứt vỉa (pa.sn) E - ν2 E: Module đàn hồi đất đá (psi); E’ = Trong đó: E': Module biến dạng phẳng đất đá (psi); = ϔl qi: Lưu lượng bơm (bpm); ν: Hệ số Poisson Năm 2002, Rahman đưa mối liên hệ độ nhớt dung dịch nứt vỉa với thơng số mơ hình Power Lawqnhư sau: ⁱ − L n = 0,1756(1000µ) - 0,1233; K = (500à - 0,0159) ì 47.880 à: Độ nhớt dung dịch nứt vỉa (pa.s) q √ −( ̅ +2 )= ⁱ − L ℎ = KL: Hệ số Nolte liên quan đến hiệu nứt vỉa thủy lực; √ − ( ̅ :+Giá trị) =chiều rộng trung bình khe nứt ứng với giá trị chiều dài khe nứt định (inch); [ + (1 − gd 2(ρ - ρϔl ) )] DẦU KHÍ - SỐ 12/2018 37 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Kéo Va chạm Hơn Sa lắng Hình Mơ hạt chèn sa lắng dung dịch Hình Hạt chèn bao phủ tồn khe nứt trước đóng (nguồn: Stim-lab, 1994) Hình Mơ khe nứt theo mơ hình 2D PKN Cl: Hệ số thất (ft/min0,5); Sp: Hệ số thất thoát dung dịch nứt vỉa qua bề dày vỏ polymer (gallon/ft2); t: Tổng thời gian bơm nứt vỉa thủy lực (phút) Hệ số Nolte KL [28] liên quan đến hiệu nứt vỉa cho công thức sau: 14 Lựa chọn hạt chèn hệ dung dịch nứt vỉa Tầng Oligocene chặt sít có độ sâu lớn, áp suất đóng cao, có chỗ lên tới gần 10.000psi Việc lựa chọn hạt chèn phải thỏa mãn cho hạt chèn có cường độ nén cao đạt áp suất đóng khe nứt để đảm bảo hạt chèn khơng bị dập vỡ có độ thấm ổn định sau ngừng nứt vỉa Vì vậy, hạt chèn có độ nén trung bình phù hợp, cụ thể loại hạt chèn Carbolite Ceramic chịu khe nứt có áp suất đóng từ 12.000 - 13.000psi Việc lựa chọn kích thước hạt chèn đường kính, tỷ trọng, độ rỗng, mức độ đồng nhằm hạn chế hạt chèn bị flowback trở lại bề mặt, yếu tố góp phần ảnh hưởng tới dẫn suất khe nứt Như vậy, hạt chèn Carbolite Ceramic có kích thước 20/40 phù hợp Để tránh hạt chèn sa lắng nhanh bơm, chất đống bên lỗ bắn mở vỉa tượng tipscreen out lựa chọn hệ dung dịch nứt vỉa phải đảm bảo tối ưu hệ số thất thoát tổng để tối ưu hiệu nứt vỉa, phù hợp với tầng dầu cát kết chặt sít, độ 38 DẦU KHÍ - SỐ 12/2018 Hình Chiều dài khe nứt bơm có đáp ứng chiều dài khe nứt theo thiết kế? (nguồn: P.E Clark, 2006) nhớt để giữ hạt chèn trạng thái lơ lửng trình bơm nứt vỉa thủy lực dễ dàng làm khe nứt chất breaker để tăng dẫn suất khe nứt Đối với tầng dầu cát kết Oligocene chặt sít có độ thấm, độ rỗng thấp lựa chọn hệ dung dịch có độ nhớt phù hợp Như thơng tin hạt chèn hệ dung dịch nứt vỉa sau: q √ −( ̅ +2 )= ⁱ − L ℎ hạt chèn 14.1 Vận chuyển Năm 1851, George 1Gabriel Stokes đưa khái niệm = [ + (1 − )] tốc độ sa lắng vật mơi trường dung dịch Theo tốc độ sa lắng hạt chèn đơn theo quy luật Stoke’s: = gd 2(ρ - ρϔl ) Trong đó: g: Gia tốc trọng trường (9,8m/s2); dp: Đường kính trung bình hạt chèn; ρp: Tỷ trọng hạt chèn; ρfl: Tỷ trọng dung dịch nứt vỉa; μ: Độ nhớt dung dịch nứt vỉa (17) PETROVIETNAM Bảng Thông tin hạt chèn có cường độ nén trung bình (ISIP) Các thông số Loại hạt chèn Tỷ trọng (sg) Cường độ nén Đường kính hạt chèn (inch) Độ rỗng gói hạt chèn (%) Độ thấm gói hạt chèn (mD) Dẫn suất hạt chèn áp suất đóng 9.137psi, với mật độ hạt chèn 1,37lb/ft2 (md.ft) Hệ số thiệt hại dẫn suất hạt chèn Giá trị Giá trị 20/40 Carbo-lite Ceramic 2,71 Trung bình 0,0287 29 100.000 16/20 Carbo-lite Ceramic 2,71 Trung bình 0,0394016 26 80.000 1.500 2.400 0,5 0,5 14.2 Các thông số đầu vào (Bảng 4, 5) Bảng Các thông số vận hành nứt vỉa Các thông số Giá trị 14.3 Đánh giá kết Chiều cao khe nứt hf (ft) 77 Hệ số thất thoát dung dịch (ft/min0,5) 0,003 - 0,007 Spurt loss (gal/ft2) 0,1 Lưu lượng bơm (bpm) 30 - 40 Thời gian bơm (phút) 60 - 100 Nồng độ hạt chèn kết thúc nứt vỉa EOJ (ppg) - 10 Chỉ số ứng xử dung dịch (n) 0,55 Chỉ số độ sệt dung dịch K (lbf.sn/ft2) 0,04 Hệ dung dịch nứt vỉa Fracturing lighting 3500 (LF-3500) 20/40 ISP Carbolite-Ceramic với tỷ trọng 170lb/ft3 hạt chèn 16/20 Carbolite Ceramic với tỷ trọng 170lb/ft Loại hạt chèn Bảng Các thông số vỉa Thơng số Chiều sâu nứt vỉa (ft) Diện tích ảnh hưởng (acres) Bán kính ảnh hưởng, re (ft) Đường kính tubing, rw (ft) Chiều dày vỉa (ft) Độ rỗng vỉa (%) Độ thấm vỉa (md) Độ nhớt dầu vỉa, μr, (cp) Hệ số thể tích vỉa dầu, B0, RB/STB Module đàn hồi đất đá E (psi) Hệ số Poisson, ν Áp suất vỉa ban đầu, Pi, (psi) Nhiệt độ vỉa, Tr, (oF) Oil API Tỷ trọng khí (ρg/air) Áp suất điểm bọt, Pb, (psi) Áp suất đáy giếng, BHP (psi) Áp suất đóng khe nứt, Pc (psi) Giá trị 11.482 122 1.300 0,25 77 12,8 0,1 0,5 1,4 × 106 0,25 6.000 260 40 0,707 1.310 3.500 9.137 Dẫn suất khe nứt (md.ft) = 544,011 - 252,601X1 + 113,979X2 + 63,9458X3 + 102,273X4 + 97,4694X12 + 2,55484X22 + 1,50788X32 - 2,67463X42 - 51,2762X1 X2 - 30,5232X1 X3 - 50,3563X1 X4 + 14,2002X2 X3 + 25,5408X2 X4 + 12,9796X3 X4 (18) Bảng Ma trận bố trí thí nghiệm mã hóa biến độc lập [1 - 4] Nhân tố Biến mã hóa X Hệ số thất thoát (ft/min ) Lưu lượng bơm (bpm) Nồng độ hạt chèn (ppg) Thời gian bơm (phút) 0,5 Nhân tố gốc X1 X2 X3 X4 -1 0,003 30 60 0,005 35 80 Hệ số hư hại dẫn suất khe nứt bên khe nứt bị giảm 50% nhiều nguyên nhân như: chất lượng hạt chèn, mức độ tròn dẹt hạt chèn, mức độ dập vỡ hạt chèn, cường độ nén hạt chèn, loại hạt chèn, kích thước hạt chèn mức độ vận chuyển hạt chèn vào bên khe nứt, nồng độ hạt chèn bên khe nứt, mức độ hạt chèn di chuyển lên sau kết thúc bơm đặc biệt áp suất đóng khe nứt [24] Mối liên hệ dẫn suất khe nứt với thông số vận hành nứt vỉa thủy lực khe nứt tính theo cơng thức sau: 0,007 40 10 100 Số thiết kế thử nghiệm tính cơng thức 24 + × + = 27 thiết kế trực tâm xoay dựa thông số vận hành nứt vỉa gồm lưu lượng bơm, thời gian bơm, hệ số thất thoát dung dịch, nồng độ hạt chèn với số tâm no = Trong trường hợp thiết kế thử nghiệm Bảng 7, thơng số đầu vào gồm: thời DẦU KHÍ - SỐ 12/2018 39 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Bảng Kết bố trí thí nghiệm đầy đủ theo phương pháp quy hoạch trực tâm xoay Các biến mã hóa TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 X1 X2 X3 X4 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 0 0 0 0 -1 -1 1 -1 -1 1 -1 -1 1 -1 -1 1 0 -1 0 0 0 -1 -1 -1 -1 1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 0 0 -1 0 0 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 0 0 0 -1 0 Hệ số thất thoát (ft/min0,5) 0,003 0,007 0,003 0,007 0,003 0,007 0,003 0,007 0,003 0,007 0,003 0,007 0,003 0,007 0,003 0,007 0,003 0,007 0,005 0,005 0,005 0,005 0,005 0,005 0,005 0,005 0,005 Các biến thực Lưu lượng Nồng độ bơm hạt chèn (bpm) (ppg) 30 30 40 40 30 10 30 10 40 10 40 10 30 30 40 40 30 10 30 10 40 10 40 10 35 35 30 40 35 35 10 35 35 35 35 35 Thời gian bơm (phút) 60 60 60 60 60 60 60 60 100 100 100 100 100 100 100 100 80 80 80 80 80 80 60 100 80 80 80 Hàm mục tiêu Dẫn suất Khối lượng hạt khe nứt chèn sử dụng (md.ft) (lbs) 558,4 110.374 255,4 41.886,3 771,2 164.426 354,9 63.554,2 668,1 137.968 304 52.357,9 964 205.533 425,8 79.442,7 749,0 159.704 335,8 59.331,1 1120,5 238.911 472,8 90.200,6 936,3 199.630 402,4 74.163,9 1400,6 298.639 568,2 112.751 889,8 189.716 391,7 71.750,5 454,3 85.952,4 637,3 129.913 494,9 95.350,3 594,6 119.188 462,1 87.750,3 619,0 125.271 545,5 107.269 545,5 107.269 545,5 107.269 Bảng Bảng phân thích ANOVA Dẫn suất khe nứt (md.ft) Các tham số tham gia hồi quy Phần dư Tổng Bậc tự (DF) 14 12 26 Tổng bình phương Bình phương (SS) trung bình (MS) 1.81629E+06 129.735 8595,06 716,255 1,82488E+06 70187,8 Q2 = 0,966; R2 = 0,995; R2Adj = 0,990 Giá trị thống kê (F) 181.129 P SD 264,93 360,187 26,7629 Bảng Giải thích hệ số có mơ hình hồi quy (18) dẫn suất khe nứt Dẫn suất khe nứt (md.ft) Hằng số X1 X2 X3 X4 X × X1 X × X2 X × X3 X × X4 X × X2 X × X3 X × X4 X × X3 X × X4 X × X4 40 DẦU KHÍ - SỐ 12/2018 Hệ số 544,011 -252,601 113,979 63,9458 102,273 97,4694 2,55484 1,50788 -2,67463 -51,2762 -30,5232 -50,3563 14,2002 25,5408 12,9796 Độ lệch chuẩn (SE Coefficient) 9,86251 6,30808 6,30808 6,30808 6,30809 16,6896 16,6896 16,6896 16,6896 6,69073 6,69074 6,69073 6,69073 6,69073 6,69073 Khoảng tin cậy (confident level) = 95% P 8,30684E-16 3,80104E-14 4,54882E-10 3,09066E-07 1,59224E-09 7,95935E-05 0,88088 0,9295 0,875344 5,8194E-06 0,000652448 6,98401E-06 0,0553015 0,00245132 0,0762532 Khoảng tin cậy 21,4885 13,7441 13,7441 13,7441 13,7441 36,3634 36,3634 36,3634 36,3634 14,5778 14,5778 14,5778 14,5778 14,5778 14,5778 PETROVIETNAM 1600 Dẫn suất khe nứt (md.ft) 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 20 10 30 Số lần thực nghiệm Dẫn suất khe nứt tính tốn (md.ft) Dẫn suất khe nứt dự đoán (md.ft) Dẫn suất khe nứt (md.ft) Hình Mối liên hệ số thực nghiệm với dẫn suất khe nứt tính tốn dẫn suất khe nứt dự đoán Dẫn suất khe nứt (md.ft) Hình Ảnh hưởng thơng số vận hành nứt vỉa tới dẫn suất khe nứt Dẫn suất khe nứt (md.ft) Hình Ảnh hưởng hệ số thất thoát tới dẫn suất khe nứt Dẫn suất khe nứt (md.ft) Hình Ảnh hưởng lưu lượng bơm tới dẫn suất khe nứt Hình 10 Ảnh hưởng nồng độ hạt chèn kết thúc bơm tới dẫn suất khe nứt gian bơm (ti), tốc độ bơm (q), hệ số thất thoát dung dịch (Cl), nồng độ hạt chèn (EOJ) điều kiện mơ hình PKN- C mơ hình phát triển kết hợp phương trình Carter II [29] với mơ hình khe nứt ban đầu PKN (Perkins and Kern, 1961 [14]; Nordgren [27] Mô hình PKN-C [28] hay dùng thiết kế nứt vỉa thủy lực cho tầng dầu chặt sít Oligocene (Rahman cộng [30], Wang cộng sự, 2004, Holditch, 2006) chiều dài khe nứt lớn chiều cao khe nứt (Valko cộng [31] Cụ thể trường hợp Bảng 7, thời gian bơm 60 phút, nồng độ hạt chèn 8ppg, lưu lượng bơm 30bpm hệ số thất thoát dung dịch 0,003ft/min0,5 với tầng dầu chặt sít Oligocene có module đàn hồi 5.000.000psi hệ số Poisson 0,25, chiều dày vỉa 77ft, mơ hình PKN có kể tới hệ số thất khối lượng hạt chèn sử dụng 110.374lbs với diện tích khe nứt tạo 115.843ft2, nồng độ hạt chèn bên khe nứt 0,95lb/ft2 với áp suất đóng khe nứt 9.137psi Theo tiêu chuẩn API dẫn suất hạt chèn so sánh với kết kiểm tra dẫn suất khe nứt, ta thu dẫn suất khe nứt 1116,8md.ft bề mặt Do điều kiện vỉa suy giảm dẫn suất khe nứt cịn 50% dẫn suất thực tế 558,5md.ft) [24] Tương tự với trường hợp khác thu dẫn suất khe nứt kết dẫn suất khe nứt đưa Bảng Hình biểu diễn ảnh hưởng thơng số vận hành nứt vỉa tới dẫn suất khe nứt Các thơng số ảnh hưởng tích cực tới dẫn suất khe nứt X2, X3, X 4, X × X 1, X × X 2, X × X 3, X × X 3, X × X4, X3 × X4 Do đó, thơng số tăng lên dẫn suất khe nứt tăng hệ số thơng số mang giá trị dương Đối với thông số ảnh hưởng khơng tích cực tới dẫn suất khe nứt X1, X4 × X4, X1 × X2, X1 × X3, X1 × X4 hệ số thơng số mang giá trị âm, tăng DẦU KHÍ - SỐ 12/2018 41 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Dẫn suất khe nứt (md.ft) 15 Kết luận Nghiên cứu ảnh hưởng thông số vận hành nứt vỉa tới dẫn suất khe nứt, điều kiện mơ hình khe nứt PKN-C cho nứt vỉa tầng đất đá chặt sít Oligocene rút số kết luận sau: Khối lượng hạt chèn (lbs) Hình 11 Ảnh hưởng thời gian bơm tới dẫn suất khe nứt Hình 12 Ảnh hưởng thơng số vận hành nứt vỉa tới yêu cầu khối lượng hạt chèn thông số làm giảm dẫn suất khe nứt Hình biểu diễn dự đốn dẫn suất khe nứt theo mơ hình (18) dẫn suất khe nứt theo tính tốn ứng với số lần thực nghiệm Các điểm đường dẫn suất gần trùng mơ hình (18) sát với thực tế tính tốn, chứng tỏ mơ hình 16 có độ tin cậy cao Hơn độ tin cậy mơ hình 16 có hệ số tương quan lên tới 99,5% chứng tỏ thơng số mơ hình giải thích gần tuyệt đối cịn 0,5% thơng số mơ hình chưa giải thích Ngồi Hình - 11 biểu diễn ảnh hưởng thơng số tới dẫn suất khe nứt gồm X2, X3, X4 Khi thơng số tăng lên nứt vỉa thủy lực chứng tỏ dẫn suất khe nứt tăng lên lưu lượng bơm tỷ lệ thuận với chiều dài chiều rộng khe nứt dẫn tới dẫn suất khe nứt tăng theo, tương tự với thông số nồng độ hạt chèn, thời gian bơm Hình thể tăng hệ số thất thoát dung dịch nứt vỉa chứng tỏ dẫn suất khe nứt giảm hệ số thất thoát tăng làm giảm chiều dài chiều rộng khe nứt, dẫn suất khe nứt bị giảm Hình 12 thể thơng số ảnh hưởng tới yêu cầu khối lượng hạt chèn nứt vỉa thủy lực, thơng số ảnh hưởng tích cực tới việc sử dụng khối lượng hạt chèn gồm X2, X3, X4 thông số khác Hơn giá trị module đàn hồi đá ảnh hưởng tới hình dạng áp suất khe nứt thực nứt vỉa thủy lực [32], với module đàn hồi đá thấp nứt vỉa cho chiều rộng khe nứt lớn chiều dài khe nứt ngắn [33] Đối với tập E vùng nghiên cứu tính chất vỉa có xuất từ loại khoáng vật phức tạp xen kẹp, kết hợp cát kết, sét kết túi núi lửa có nén chặt lớn Do hiệu nứt vỉa thủy lực tập cát kết cho hình dáng khe nứt lớn độ rỗng độ thấm tốt Đối với đất đá nén chặt xen kẹp với tập cát kết hiệu nứt vỉa tính thấm, rỗng có module đàn hồi đá lớn hơn, hệ số Poisson cao 42 DẦU KHÍ - SỐ 12/2018 - Hệ số thất thoát dung dịch nứt vỉa tăng ảnh hưởng tiêu cực tới dẫn suất khe nứt giảm hiệu nứt vỉa thủy lực, ảnh hưởng tiêu cực tới hình dáng khe nứt - Khi tăng thời gian bơm, lưu lượng bơm nồng độ hạt chèn có ảnh hưởng tăng dẫn suất khe nứt Tuy nhiên, cần chọn thông số lưu lượng bơm cho tối thiểu áp suất mát qua lỗ bắn mở vỉa thời gian bơm phải tối ưu để lợi ích kinh tế sau thực nứt vỉa thủy lực cao Nồng độ hạt chèn phải đảm bảo hạt chèn qua lỗ bắn mở vỉa khơng bị tượng bít nhét, chất đống lỗ bắn mở vỉa, hạt chèn chất đống bên ống khai thác giảm thiểu tượng hạt chèn chất đống bên khe nứt - Tiếp tục nghiên cứu thông số khác không điều chỉnh tính chất đất đá tầng cát kết Oligocene chặt sít tới dẫn suất khe nứt Lời cảm ơn Nghiên cứu tài trợ Trường Đại học Dầu khí Việt Nam khn khổ đề tài mã số GV1708 Tài liệu tham khảo Viện Dầu khí Việt Nam Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Khoa học - Cơng nghệ “Trí tuệ Dầu khí Việt Nam: Hội nhập phát triển bền vững” Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 2013 BJ Hydraulic fracturing post job report for wells 2010 BJ-PVDrilling JV Company Ltd Fracturing report summary 2011 PETROVIETNAM M.King Hubbert, David G.Willis Mechanics of hydraulic fracturing Society of Petroleum Egineers 1957; 210: p 153 - 168 W.R.Matthews, J.Kelly How to predict formation pressure and fracture gradient from electric and sonic logs Oil and Gas Journal 1967 E.S.Pennebaker An engineering interpretation of seismic data Fall Meeting of the Society of Petroleum Engineers of AIME 29 September - October, 1968 Ben A.Eaton Fracture gradient prediction and its application in oil field operations Journal of Petroleum Technology 1969; 21(10): p 1353 - 1360 Stan A.Christman Offshore fracture gradients Journal of Petroleum Technology 1973; 25(8): p 910 - 914 L.A.MacPherson, L.N.Berry Prediction of fracture gradients Log Analyst 1972 10 J.A.Cornell How to apply response surface methodology (2nd edition) American Society for Quality Control, Milwaukee, WI 1990 11 Douglas C.Montgomery Design and analysis of experiments (5th edition) John Wiley and Sons, New York 2001 12 Raymond H.Myers, Douglas C.Montgomery Response surface methodology: Process and product optimization using designed experiments (2nd edition) John Wiley and Sons, New York 2002 13 Raymond H.Myers, Douglas C.Montgomery, Christine Anderson-Cook Response surface methodology: Process and product optimization using designed experiments (3rd edition) John Wiley and Sons, New York 2009 14 T.K.Perkins, L.R.Kern Width of hydraulic fractures Journal of Petroleum Technology 1961; 13(9): p 937 - 949 15 George E.P.Box, Norman Richard Draper Empirical modelbuilding and response surfaces Wiley, New York 1987 16 G.E.P Box, J.S.Hunter Multi-factor experimental designs for exploring response surfaces The Annals Mathematical Statistics 1957; 28(1): p 195 - 241 17 George J.Klir, Ute St.Clair, Bo Yuan Fuzzy set theory: Foundations and applications Prentice Hall, New Jersey, USA 1997 18 Hans-Jürgen Zimmermann Fuzzy set theory and its applications (2nd edition) Springer 1991 19 Ramandeep S.Sidhu, Sunil Khullar, Parvinder S.Sandhu, R.P.S.Bedi, Kiranbir Kaur A subtractive clustering based approach for early prediction of fault proneness in software modules Engineering and Technology International Journal of Computer and Systems Engineering 2010; 4(7) 20 Petrovietnam Fractured basement reservoir Science and Technics Publishing House 2008 21 B.B.Williams Fluid loss from hydraulically induced fractures Journal Petroleum Technology 1970; 22(7) 22 Bert B.Williams, John L.Gidley, Robert S.Schechter Acidizing fundamentals Society of Petroleum Engineers 1979 23 M.B.Smith Hydraulic fracturing (2nd edition) NSI Technologies, Tulsa, Oklahoma 1997 24 Michael Richardson A new and practical method for fracture design and optimisation SPE/CERI Gas Technology Symposium, Calgary, Alberta, Canada - April 2000 25 K.G.Nolte Determination of proppant and fluid schedules from fracturing pressure decline SPE Production Engineering 1986; 1(4): p 255 - 265 26 H.Z.Meng, K.E.Brown Coupling of production forecasting, fracture geometry requirements and treatment scheduling in the optimum hydraulic fracture design SPE 16435 SPE Low Permeability Reservoirs Symposium, Denver, Colorado 18 - 19 May, 1987 27 R.P.Nordgren Propagation of a vertical hydraulic fracture Society of Petroleum Engineers Journal 1972; 12(4): p 306 - 314 28 Michael Economides, Ronald Oligney, Peter Valkó Unified fracture design Orsa Press 2002 29 George C.Howard, C.R.Fast Optimum fluid characteristics for fracture extension Drilling and Production Practice, New York January 1957 30 M.M.Rahman, M.K.Rahman, S.S.Rahman Optimizing treatment parameters for enhanced hydrocarbon production by hydraulic fracturing Journal of Canadian Petroleum Technology 2003; 42(6): p 38 - 46 31 Peter Valkó, Michael J.Economides Hydraulic fracture mechanics John Wiley & Sons, Chichester, England 1995 32 B.R.Meyer, R.H.Jacot Impact of stress-dependent DẦU KHÍ - SỐ 12/2018 43 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Young’s moduli on hydraulic fracture modeling The 38th U.S Symposium on Rock Mechanics, Washington, DC - 10 July, 2001 treatments in the fruitland coal and pictured cliffs formations in the San Juan basin SPE Eastern Regional Meeting, Lexington, Kentucky 23 - 26 October, 2002 33 Lucas W.Bazan, Sam D.Larkin, R.Henry Jacot, Bruce R.Meyer Modeling of simultaneous proppant fracture THE EFFECT OF OPERATING FRACTURING PARAMETERS ON FRACTURE CONDUCTIVITY AND PROPPANT MASS REQUIREMENT FOR TIGHT OLIGOCENE RESERVOIR Nguyen Huu Truong1, Nguyen Quoc Dung2, Pham Dinh Phi3, Nguyen Viet Khoi Nguyen1 Petrovietnam University Vietsovpetro Baker-Hughes Email: truongnh@pvu.edu.vn Summary The authors used the experimental central composite design (CCD) and optimum response surface methodology (RSM) to investigate the effect of four operating fracturing parameters on fracture conductivity during hydraulic injection in the Oligocene reservoir By using the RSM method, the maximised fracture conductivity has been determined according to four optimum factors including leak-off coefficient, proppant concentration, injection time, and injection rate The correlation between the responses of fracture conductivity and four parameters has been presented in the research with the confident coefficient factor of R square of 0.995 and R square adjust of 0.990 The results showed that the maximum fracture conductivity was 1,300md.ft with optimal leak-off coefficient of 0.0031ft/min0.5, injection rate of 40bpm, injection time of 96 minutes, and proppant concentration of 10ppg Key words: Optimum response surface methodology (RSPM), operating fracturing parameters, experimental central composite design (CCD), Oligocene 44 DẦU KHÍ - SỐ 12/2018 ... hệ số thực nghiệm với dẫn suất khe nứt tính tốn dẫn suất khe nứt dự đoán Dẫn suất khe nứt (md.ft) Hình Ảnh hưởng thơng số vận hành nứt vỉa tới dẫn suất khe nứt Dẫn suất khe nứt (md.ft) Hình Ảnh. .. Ảnh hưởng hệ số thất thoát tới dẫn suất khe nứt Dẫn suất khe nứt (md.ft) Hình Ảnh hưởng lưu lượng bơm tới dẫn suất khe nứt Hình 10 Ảnh hưởng nồng độ hạt chèn kết thúc bơm tới dẫn suất khe nứt. .. hợp khác thu dẫn suất khe nứt kết dẫn suất khe nứt đưa Bảng Hình biểu diễn ảnh hưởng thông số vận hành nứt vỉa tới dẫn suất khe nứt Các thơng số ảnh hưởng tích cực tới dẫn suất khe nứt X2, X3,