Ứng dụng phương pháp bơm ép nước có nồng độ muối thếp gia tăng hệ số thu hồi dầu trong mỏ x

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM NGÔ LÂM THANH TÂM ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP BƠM ÉP NƯỚC CÓ NỒNG ĐỘ MUỐI THẤP GIA TĂNG HỆ SỐ THU HỒI DẦU TRONG MỎ X” Chuyên ngành: KỸ THUẬT DẦU KHÍ Mã số: 60 52 06 04 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, năm 2016 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI: TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG – HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS Mai Cao Lân Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sỹ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 22 tháng 07 năm 2016 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Chủ tịch: Thư ký: Phản biện 1: Phản biện 2: Ủy Viên: Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA I ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc - - NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Ngô Lâm Thanh Tâm MSHV: 7140313 Ngày, tháng, năm sinh: 14/12/1990 Nơi sinh: Tây Ninh Chuyên ngành: Kỹ thuật Dầu Khí Mã số: 60520604 I TÊN ĐỀ TÀI: “Ứng dụng phương pháp bơm ép nước có nồng độ muối thấp gia tăng hệ số thu hồi dầu mỏ X” II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ: Nghiên cứu chế tác động chính, nhân tố ảnh hưởng, mơ hình tính tốn phương pháp bơm ép nước có nồng độ muối thấp Mơ hình hóa mơ q trình thu hồi dầu phương pháp LSW Nội dung: Luận văn trình bày vấn đề: Tổng quan phương pháp thu hồi dầu tăng cường (EOR) phương pháp bơm ép nước có nồng độ muối thấp (LSW), chế tác động chính, mơ hình tính tốn Mơ hình hóa chế tác động LSW Mơ q trình bơm ép nước có nồng độ muối thấp mỏ X theo phương án khai thác cần khảo sát, từ lựa chọn phương án tối ưu áp dụng thực tế II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 11/01/2016 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 01/07/2016 IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Mai Cao Lân Tp.HCM, ngày … tháng … năm 2016 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TRƯỞNG KHOA II LỜI CẢM ƠN Sau quãng thời gian học tập nghiên cứu trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh Luận văn thạc sỹ với đề tài “ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP BƠM ÉP NƯỚC CÓ NỒNG ĐỘ MUỐI THẤP GIA TĂNG HỆ SỐ THU HỒI DẦU TRONG MỎ X” hoàn thành hướng dẫn thầy Mai Cao Lân thuộc khoa Kỹ thuật Địa chất Dầu khí trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Thầy tận tình dẫn dạy bảo, truyền đạt kiến thức quý báu để hồn thành luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt sâu sắc chân thành đến thầy Cảm ơn đến thầy cô nhà trường tạo điều kiện thuận lợi dạy kiến thức chuyên môn cho hồn thành khóa học Bên cạnh khơng qn gửi lời cám ơn đến người bạn, đồng nghiệp bên cạnh động viên hỗ trợ tài liệu bổ ích để tơi hồn thành luận văn Sau xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình ln bên cạnh, động viên chỗ dựa vững để an tâm thực luận văn Học viên Ngô Lâm Thanh Tâm III ABSTRACT The global average recovery factor for a typical oilfield is approximately 40% This results in a large amount of identified oil left behind despite an existing production infrastructure The need to improve the recovery factor and the accelerating of the associated production is the main driver behind the many EOR schemes in practice around the world Waterflooding is applied intensively worldwide to improve oil recovery It was observed that injection of low salinity water can enhance oil recovery as compared to high salinity water injection This technology attracts the industry's interest due to its simplicity and low cost The best known proposed mechanisms for low salinity effect are fines migration, pH increase, double layer expansion and multicomponent ionic exchange (MIE) Even though many mechanisms have been proposed, none of them have been accepted as the main mechanism behind the low salinity effect The complex oil/brine/rock interactions are still being debated in the literature The type of clays present in the sandstone and polar components in the crude oil, are important factors for observing low salinity effect The temperature and the amount of divalent cations in the formation water, especially Ca2+ and Mg2+, are also important factors for observing low salinity effect It is assumed that the low salinity effect is a result of altering the wettability of the rock to a more water-wet condition The rock becomes more water-wet when organic material is desorbed from the clay surface Low initial pH is important in order for adsorption of polar components to the permanent negatively charged clay surface to occur Desorption of Ca2+ ions from the clay surface and desorption of organic material from the clay surface will occur as a result of acid/base reactions This will promote a pH increase The objectives of this paper are to investigate the efficiency of low salinity water in secondary and tertiary recovery modes, and to understand the mechanisms by which the water salinity improves the oil recovery Furthermore, the experimental work was conducted to study the applicability of low salinity water as an EOR technique in the field Therefore, crude oil and synthetic brines were used; these brines were prepared at salt concentrations similar to a real case In addition, all the experiments were run at high temperature to simulate reservoir conditions Coreflood experiments using sandstone IV outcrop cores in X field are presented to show the improvement of oil recovery by low salinity water flooding Analysis of aqueous solution flowing out from cores during coreflood experiments was studied to determine the details of ion exchange between rock and water The relationship between ion exchange and wettability alteration is investigated V TĨM TẮT LUẬN VĂN Trong tình cảnh nhu cầu lượng ngày gia tăng, nguồn cung ngày cạn kiệt, phương pháp bơm ép nước có nồng độ muối thấp (LSW) mở hướng mới, giúp tận thu lượng dầu dư cịn sót lại lòng đất Tuy nhiên, để áp dụng phương pháp cách hiệu cần hiểu rõ chất, tác động mơi trường đến phương pháp Với tính cấp thiết trên, đề tài “Ứng dụng phương pháp bơm ép nước có nồng độ muối thấp gia tăng hệ số thu hồi dầu mỏ X” chọn để nghiên cứu luận văn Phần mở đầu luận văn tổng hợp kết quả, tình hình nghiên cứu LSW phịng thí nghiệm phạm vi mỏ, nước giới Nhìn chung, phương pháp LSW nghiên cứu áp dụng rộng rãi từ năm 1990 giới Tuy nhiên, tình hình nghiên cứu Việt Nam cịn hạn chế với báo xuất Do đó, luận văn giúp người đọc có thêm nhiều kiến thức cần thiết phương pháp Ngoài ra, luận văn Thạc Sĩ trình bày đề tài trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Chương luận văn hệ thống hóa tảng lí thuyết phương pháp LSW (các khái niệm độ thấm tương đối, chế tác động, ảnh hưởng môi trường…) Nhiều nghiên cứu phịng thí nghiệm ba (3) chế tác động LSW: trao đổi ion đa thành phần (MIE), hiệu ứng hai lớp, gia tăng pH Về lý thuyết, chế phá vỡ liên kết dầu thô bề mặt sét đá vỉa, kết làm tăng tính linh động dầu tận thu lượng dầu dư cịn sót lại lịng đất Các nghiên cứu mơi trường thích hợp để áp dụng phương pháp LSW cát kết chứa sét, đá vỉa dính ướt dầu có tính dính ướt hỗn hợp Đóng góp luận văn trình bày chương 2, chế q trình LSW mơ hình hóa Việc mơ hình hóa thực ngun tắc mơ tả ảnh hưởng tổng hợp ảnh hưởng chế đến độ bão hòa nước tới hạn, độ bão hòa dầu dư, độ thấm tương đối dầu nước, áp suất mao dẫn Hay nói cách khác, việc mơ hình hóa q trình thể qua việc hiệu chỉnh đường cong độ thấm tương đối đường cong áp suất mao dẫn theo nồng độ muối Quá trình hiệu chỉnh có sử dụng hệ số F1, F2 trọng số dùng để mô tả thay đổi đường cong độ thấm tương đối VI đường cong áp suất mao dẫn Các hệ số F1, F2 lớn hay nhỏ phụ thuộc vào nhiều yếu tố tính chất vỉa chứa dầu thơ, nồng độ muối có nước thành hệ nước bơm ép … Kết thu cho thấy đá vỉa trở nên dính ướt nước nồng độ muối nước bơm ép giảm Phương pháp Jerauld et al (2008)[9] áp dụng để mơ q trình thu hồi dầu phương pháp LSW mỏ X phần mềm Eclipse 100 (2011.1) Kết mô cho thấy, hệ số thu hồi dầu cao, thời gian nước xâm nhập chậm, hàm lượng nước thấp nồng độ muối nước bơm ép giảm Tuy nhiên, khả phục hồi áp suất vỉa bơm nước có nồng độ muối thấp so với bơm nước biển Ngoài ra, thời gian bơm ép LSW nồng độ muối ảnh hưởng đáng kể đến kết thu Xem xét số phương án khai thác cần thiết, kết cho thấy bơm ép luân phiên nước biển nước có nồng độ muối thấp cho kết tốt phương án bơm ép nước biển nước có nồng độ muối thấp, nồng độ muối thích hợp để bơm ép khoảng 1000 – 7000 ppm Từ đó, tìm phương án khai thác tối ưu thực tế VII LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ “ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP BƠM ÉP NƯỚC CÓ NỒNG ĐỘ MUỐI THẤP GIA TĂNG HỆ SỐ THU HỒI DẦU TRONG MỎ X” cơng trình nghiên cứu cá nhân Các số liệu luận văn số liệu trung thực Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2016 Ngô Lâm Thanh Tâm VIII LUẬN VĂN THẠC SĨ MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Nội dung, nhiệm vụ, đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Tình hình nghiên cứu Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn 11 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12 1.1 Giới thiệu 12 1.1.1 Tổng quan phương pháp thu hồi dầu tăng cường (EOR) 12 1.1.2 Phương pháp bơm ép nước có nồng độ muối thấp (LSW) 14 1.2.3 Các khái niệm 17 1.2 Cơ chế tác động phương pháp LSW 19 1.2.1 Trao đổi ion đa thành phần (MIE) 20 1.2.2 Hiệu ứng hai lớp (Double-layer effect) 22 1.2.3 Sự gia tăng độ pH 23 1.3 Ảnh hưởng môi trường 26 CHƯƠNG MƠ HÌNH HĨA Q TRÌNH LSW CHO MỎ X 28 2.1 Thu thập số liệu đầu vào 29 2.2 Mơ hình hóa chế MIE hiệu ứng hai lớp 33 2.3 Mơ hình hóa chế gia tăng pH 37 2.4 Kết luận 40 ... (2005)[9] chứng minh việc giảm nồng độ muối nước bơm ép làm gia tăng hệ số thu hồi dầu  Webb et al (2005)[9] khẳng định hệ số thu hồi dầu cải thiện áp dụng phương pháp bơm ép nước có nồng độ muối khoảng... Hình 3.11 Hệ số thu hồi dầu nồng độ muối nước bơm ép thay đổi 56 Hình 3.12 Lưu lượng dầu khai thác nồng độ muối nước bơm ép thay đổi 56 Hình 3.13 Hàm lượng nước nồng độ muối nước bơm ép thay... Kỹ thu? ??t Dầu Khí Mã số: 60520604 I TÊN ĐỀ TÀI: ? ?Ứng dụng phương pháp bơm ép nước có nồng độ muối thấp gia tăng hệ số thu hồi dầu mỏ X? ?? II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ: Nghiên cứu chế tác động