Khảo sát các phương pháp bơm ép khí và nước để gia tăng hệ số thu hồi dầu áp dụng cho mỏ gấu trắng bể nam côn sơn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ THỊ XUÂN MAI KHẢO SÁT CÁC PHƯƠNG PHÁP BƠM ÉP KHÍ VÀ NƯỚC ĐỂ GIA TĂNG HỆ SỐ THU HỒI DẦU ÁP DỤNG CHO MỎ GẤU TRẮNG – BỂ NAM CƠN SƠN Chun ngành: Địa chất Dầu khí Ứng dụng Mã số: 60 53 52 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2013 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG –HCM Cán hướng dẫn khoa học 1: TS Dương Danh Lam Cán hướng dẫn khoa học 2: TS Mai Cao Lân Cán chấm nhận xét 1: TS Phạm Quang Ngọc Cán chấm nhận xét 2: TS Nguyễn Chu Chuyên Luận văn thạc sĩ ñược bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 18 tháng 07 năm 2013 Thành phần Hội ñồng ñánh giá luận văn thạc sĩ gồm: TSKH Trần Lê Đông TS Trần Văn Xuân TS Phạm Quang Ngọc TS Nguyễn Chu Chuyên TS Mai Cao Lân Xác nhận Chủ tịch Hội ñồng ñánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TSKH Trần Lê Đông TRƯỞNG KHOA KT DC-DK PGS.TS Nguyễn Việt Kỳ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC 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: Võ Thị Xuân Mai MSHV: 09360601 Ngày, tháng, năm sinh: 09/09/1985 Nơi sinh: Long An Chuyên ngành: Địa chất Dầu khí Ứng Dụng Mã số : 60 53 52 I TÊN ĐỀ TÀI: Khảo sát phương pháp bơm ép khí nước để gia tăng hệ số thu hồi dầu, áp dụng cho mỏ Gấu Trắng bể Nam Côn Sơn II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Phân tích tình hình khai thác mỏ Gấu Trắng; Khảo sát ảnh hưởng áp dụng phương pháp bơm ép nước, bơm ép khí khơng hồ tan, bơm ép khí-nước ln phiên đến hiệu khai thác mơ hình mơ phỏng; Đề xuất phương án bơm ép khí/nước phù hợp cho mỏ Gấu Trắng III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 06/02/2012 (theo QĐ số 410/QĐ-ĐHBK-ĐTSĐH ký ngày 23/2/2012) IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/062012 (theo QĐ số 410/QĐ-ĐHBKĐTSĐH ký ngày 23/2/2012) V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS Dương Danh Lam, TS Mai Cao Lân Tp HCM, ngày tháng năm 2013 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) TS Dương Danh Lam TS Mai Cao Lân TS Trần Văn Xuân TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ (Họ tên chữ ký) PGS.TS Nguyễn Việt Kỳ LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập thực Luận văn Cao học này, tác giả ñã nhận ñược hướng dẫn giúp ñỡ tận tình tất thầy cô Khoa Kỹ thuật Địa chất Dầu khí thuộc trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh anh chị đồng nghiệp Tổng Cơng ty Thăm dị Khai thác Dầu khí Nhân tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến Bộ mơn Địa chất Dầu khí Khoan – Khai thác, Khoa Kỹ thuật Địa chất Dầu khí, trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt thầy TS Dương Danh Lam, TS Mai Cao Lân thầy cô khoa tận tình truyển đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu, ñộng viên tạo ñiều kiện tốt cho tác giả trình học tập thực Luận văn Cao học vừa qua Tác giả xin chân thành cảm ơn lãnh ñạo anh chị đồng nghiệp Ban Cơng nghệ Mỏ, Tổng Cơng ty Thăm dị Khai thác Dầu khí tạo điều kiện thuận lợi giúp ñỡ tác giả thời gian học tâp thực Luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình ln ủng hộ để tác giả hồn thành tốt Luận văn Do thời gian thực Luân văn có hạn tài liệu nghiên cứu hạn chế, nên chắn nhiều thiếu sót, tác mong đóng góp ý kiến q thầy anh chị đồng nghiệp để Luận văn hồn thiện Trân trọng cảm ơn, Võ Thị Xuân Mai Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Trong công nghiệp khai thác dầu khí, q trình thu hồi dầu thường trải qua giai ñoạn khai thác sơ cấp, thứ cấp tam cấp, với mục đích cuối thu hồi lượng dầu/khí nhiều khoảng thời gian ñịnh Đối với ñối tượng khai thác cụ thể, có phương pháp khai thác phù hợp để có hiệu thu hồi dầu tốt Nội dung luận văn ñi sâu nghiên cứu phương pháp bơm ép nước, khí hydrocacbon khơng hồ trộn vào dầu vỉa (về sau gọi tắt khí khí bơm ép), khí/nước ln phiên để gia tăng thu hồi dầu so với phương pháp khai thác lượng tự nhiên Đây phương pháp ñược áp dụng giai ñoạn khai thác sơ cấp Phương pháp nghiên cứu lựa chọn, phân tích đánh giá ảnh hưởng thông số khai thác mô hình mơ trường hợp bơm ép khí/nước, với mục đích lựa chọn phương án có sản lượng thu hồi dầu hiệu cao Trên sở lý thuyết ñã ñược nghiên cứu, ñịnh hướng cấu tạo/vỉa với đặc tính áp dụng ñược phương pháp bơm ép khí/nước Với ñối tượng nghiên cứu phù hợp với phương pháp ñược ñề ra, tiến hành liệt kê, phân loại thông số khai thác ảnh hưởng ñến sản lượng thu hồi, áp dụng vào mơ hình mơ Từ kết mơ hình mơ phỏng, định lượng cụ thể hiệu thu hồi dầu Áp dụng cụ thể cho tầng Miocene dưới, mỏ Gấu Trắng, bồn trũng Nam Cơn Sơn Kết đánh giá cho thấy áp dụng phương pháp bơm ép khí/nước vào vỉa, sản lượng dầu thu hồi cao so với khai thác lượng tự nhiên Phân tích đánh giá ñộng thái khai thác tổng sản lượng thu hồi, cho thấy phương pháp bơm ép khí-nước luân phiên áp dụng cho tầng Miocene mỏ Gấu Trắng cho hiệu tốt, ñiều kiện sử dụng/chuyển ñổi (từ khai thác sang bơm ép) giếng khai thác có, sản lượng thu hồi tăng 1,24 triệu thùng, hệ số thu hồi tăng 4% LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa ñược cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Võ Thị Xuân Mai MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1: Khái qt địa chất bồn trũng Nam Cơn Sơn - đặc điểm địa chất mơ hình mỏ Gấu Trắng 1.1 Địa chất khu vực bồn trũng Nam Côn Sơn 1.1.1 Vị trí địa lý – đặc điểm tự nhiên 1.1.2 Đặc ñiểm cấu trúc – kiến tạo 1.1.3 Đặc điểm hệ thống dầu khí 14 1.2 Tổng quan ñặc ñiểm ñịa chất mỏ Gấu Trắng 16 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 Vị trí địa lý 16 Địa tầng trầm tích 17 Đặc ñiểm kiến tạo 22 Hệ thống dầu khí 23 Chương 2: Lý thuyết bơm ép nước khí 2.1 Phương pháp bơm ép nước 29 2.1.1 Kỹ thuật bơm ép nước 29 2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng ñến hiệu bơm ép nước 34 2.2 Phương pháp bơm ép khí khơng hịa tan thu hồi dầu 36 2.2.1 Dịng chảy riêng khí 36 2.2.2 Kỹ thuật bơm ép khí khơng hồ trộn 39 2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu bơm ép khí 40 2.3 Phương pháp bơm ép khí-nước luân phiên (WAG) 43 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 Hạn chế phương pháp bơm ép khí cách khắc phục 43 Cơ chế đẩy dầu nước khí 44 Tỷ số linh ñộng 46 Các vấn ñề gặp phải áp dụng phương pháp 48 Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu bơm ép WAG 50 Chương 3: Phương pháp khảo sát hiệu bơm ép khí nước cho mỏ dầu 3.1 Lựa chọn phương pháp gia tăng hệ số thu hồi dầu 56 3.2 Tối ưu lưu lượng dầu khai thác 57 3.2.1 Xác ñịnh thông số ảnh hưởng 57 3.2.2 Trình tự khảo sát thơng số để tối ưu sản lượng khai thác 58 3.3 Tối ưu khai thác có bơm ép nước 58 3.3.1 Xác định thơng số ảnh hưởng 58 3.3.2 Trình tự khảo sát thơng số ñể tối ưu sản lượng khai thác 59 3.4 Tối ưu khai thác có bơm ép khí khơng hịa trộn 59 3.4.1 Xác định thơng số ảnh hưởng 59 3.4.2 Trình tự khảo sát thơng số để tối ưu sản lượng khai thác 60 3.5 Tối ưu bơm ép khí-nước luân phiên 60 3.5.1 Xác ñịnh thông số ảnh hưởng 60 3.5.2 Trình tự khảo sát thơng số để tối ưu sản lượng khai thác 61 Chương 4: Áp dụng bơm ép khí-nước cho mỏ Gấu Trắng 4.1 Giới thiệu mơ hình mỏ Gấu Trắng 62 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 4.1.6 4.1.7 Tổng quan 62 Mô hình mơ 63 Hệ thống ô mạng 63 Tính chất chất lưu 64 Tính chất ñặc biệt ñất ñá 68 Điều kiện cân ban ñầu trữ lượng 70 Đánh giá mơ hình 72 4.2 Phân tích trạng khai thác 73 4.2.1 Hiện trạng khai thác giếng GT-1P 74 4.2.2 Hiện trạng khai thác giếng GT-2P 75 4.3 Lặp lại lịch sử khai thác 77 4.3.1 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng lặp lại lịch sử khai thác 77 4.3.2 Kết lặp lại lịch sử 77 4.4 Áp dụng phương pháp gia tăng hệ số thu hồi dầu cho mỏ Gấu Trắng 81 4.4.1 Lựa chọn phương pháp gia tăng hệ số thu hồi dầu 81 4.4.2 Tối ưu khai thác với lượng tự nhiên 83 4.4.3 Tối ưu khai thác trường hợp bơm ép nước 86 4.4.4 Tối ưu khai thác trường hợp bơm ép khí 93 4.4.5 Tối ưu khai thác trường hợp bơm ép khí-nước luân phiên 98 Kết luận – Kiến nghị 101 Tài liệu tham khảo 103 _ MỞ ĐẦU Trong công nghệ khai thác dầu khí, tổng sản lượng dầu khai thác mỏ có ý nghĩa định việc xác định tính kinh tế dự án Do giá trị trữ lượng chỗ ban đầu mỏ dầu/khí giá trị tĩnh, để tăng sản lượng khai thác, ñồng nghĩa với việc tăng hệ số trữ lượng thu hồi/trữ lượng chỗ (gọi tắt hệ số thu hồi) Ngày nay, có nhiều phương pháp ñược áp dụng ñể gia tăng hệ số thu hồi mỏ dầu/khí như: tối ưu vị trí giếng; điều chỉnh chế độ khai thác hợp lý; bơm ép khí nâng (gaslift); bơm ép khí, nước, hố chất, nhiệt vào vỉa, Ý nghĩa tính cấp thiết ñề tài Mỏ Gấu Trắng mỏ mỏ thuộc cụm mỏ Gấu, cụm ñã ñược ñưa vào khai thác 10 năm, hệ số thu hồi ñến thời ñiểm tương ñối thấp (chỉ khoảng 10%), áp suất vỉa giảm áp suất bão hồ, lưu lượng khí khai thác cao, lưu lượng dầu thấp Vì vậy, để tiếp tục khai thác có hiệu kinh tế cụm mỏ, việc nghiên cứu phương pháp ñể gia tăng hệ số thu hồi dầu yêu cầu ñược ñặt cấp thiết Với tình hình thực tế mỏ Gấu Trắng mỏ lân cận (cùng giàn khai thác Gấu) có lưu lượng khí đồng hành khai thác cao Hiện khí ñồng hành khai thác ñang phải ñốt với lượng lớn; nước khai thác cần phải xử lý, gây tốn tác động khơng tốt đến mơi trường Do nghiên cứu tập trung vào phương pháp bơm ép khí, bơm ép nước, bơm ép khí-nước luân phiên vào vỉa ñể tận dụng sản phẩm khai thác Đó ngun nhân mà đề tài: “Khảo sát phương pháp bơm ép khí nước để gia tăng hệ số thu hồi dầu, áp dụng cho mỏ Gấu Trắng, bể Nam Cơn Sơn” chọn để nghiên cứu _ Mục tiêu nghiên cứu - Khảo sát phương pháp bơm ép nước, bơm ép khí bơm ép khí-nước luân phiên cho mỏ Gấu Trắng - Đánh giá tác ñộng lựa chọn phương pháp bơm ép nước, bơm ép khí bơm ép khí-nước luân phiên lên việc gia tăng sản lượng thu hồi dầu mỏ Gấu Trắng mơ hình mơ Nội dung nghiên cứu - Phân tích tình hình khai thác mỏ Gấu Trắng - Khảo sát ảnh hưởng áp dụng phương pháp bơm ép nước, bơm ép khí bơm ép khí-nước ln phiên đến hiệu khai thác qua mơ hình mơ - Đề xuất phương án bơm ép hợp lý cho mỏ Gấu Trắng Phương pháp nghiên cứu Đề tài nghiên cứu chủ yếu áp dụng phương pháp: - Thống kê phân tích số liệu khai thác mỏ Gấu Trắng - Phân tích ảnh hưởng phương pháp bơm ép nước, bơm ép khí bơm ép khí-nước ln phiên đến hiệu khai thác - Phân tích độ nhạy để lựa chọn giá trị cho mơ hình dự báo, lựa chọn phương án khai thác tối ưu cho mỏ Gấu Trắng Tình hình nghiên cứu Dandina Rao, 2001 Gas Injection EOR- A New Meaning in the New Millennium, Journal of Canadian Petroleum Technology Volume 40, 01-02DAS Hiện nay, giá dầu thô ñang tăng cao lượng khí thải CO2 cần giảm để bảo vệ mơi trường, phương pháp bơm ép khí CO2 để gia tăng hệ số thu ... ngành: Địa chất Dầu khí Ứng Dụng Mã số : 60 53 52 I TÊN ĐỀ TÀI: Khảo sát phương pháp bơm ép khí nước để gia tăng hệ số thu hồi dầu, áp dụng cho mỏ Gấu Trắng bể Nam Côn Sơn II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:... trung vào phương pháp bơm ép khí, bơm ép nước, bơm ép khí- nước luân phiên vào vỉa ñể tận dụng sản phẩm khai thác Đó ngun nhân mà đề tài: ? ?Khảo sát phương pháp bơm ép khí nước để gia tăng hệ số thu. .. thác mỏ Gấu Trắng - Khảo sát ảnh hưởng áp dụng phương pháp bơm ép nước, bơm ép khí bơm ép khí- nước ln phiên đến hiệu khai thác qua mơ hình mô - Đề xuất phương án bơm ép hợp lý cho mỏ Gấu Trắng Phương