Xây dựng mô hình khai thác đối tượng miocene hạ mỏ bạch long bắc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT *** LƯU VĂN VỊNH XÂY DỰNG MƠ HÌNH KHAI THÁC ĐỐI TƯỢNG MIOCENE HẠ MỎ BẠCH LONG BẮC LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội - 10/2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ -ĐỊA CHẤT *** LƯU VĂN VỊNH XÂY DỰNG MƠ HÌNH KHAI THÁC ĐỐI TƯỢNG MIOCENE HẠ MỎ BẠCH LONG BẮC Ngành: Mã số: Kỹ thuật địa vật lý 60520502 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Nguyễn Hải An PGS TS Lê Hải An Hà Nội - 10/2014 LỜI CAM ĐOAN Luận văn thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật địa vật lý với đề tài “Xây dựng mơ hình khai thác đối tƣợng Miocene hạ mỏ Bạch Long Bắc” đƣợc tác giả nghiên cứu viết luận văn dƣới hƣớng dẫn PGS TS Lê Hải An (Hiệu trƣởng trƣờng ĐH Mỏ Địa Chất) TS Nguyễn Hải An (cán Tổng cơng ty thăm dị khai thác dầu khí) Luận văn đƣợc thực sở vận dụng sở lý thuyết toán học, phƣơng pháp địa chất, địa chấn, địa vật lý giếng khoan, phƣơng pháp xây dựng mơ hình vỉa chứa, mơ hình dịng chảy giếng khoan… Các phƣơng pháp đƣợc phân tích phần mềm chuyên dụng dầu khí trạm Workstation để nghiên cứu đánh giá Trong trình viết luận văn, tác giả tham khảo, kế thừa số lý thuyết chung toán học, lịch sử địa chất, kiến tạo định luật Darcy… Tác giả cam đoan cơng trình nghiên cứu độc lập đƣợc hình thành đúc kết kiến thức kinh nghiệm làm việc tác giả suốt trình học tập trƣờng Mỏ Địa Chất Hà Nội nhƣ nơi làm việc Kết nghiên cứu khoa học kỹ thuật luận văn chƣa đƣợc công bố công trình nghiên cứu khoa học khác Tác giả luận văn Lƣu Văn Vịnh MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƢƠNG ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MỎ BẠCH LONG BẮC 1.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA TẦNG 1.2.1 Đá móng trƣớc Đệ Tam 1.2.2 Các thành tạo trầm tích Đệ Tam .9 1.3 ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ KIẾN TẠO .14 1.3.1 Đặc điểm cấu trúc mỏ Bạch Long Bắc .14 1.3.2 Đặc điểm kiến tạo bồn trũng Cửu Long mỏ Bạch Long Bắc 14 1.4 TRỮ LƢỢNG DẦU KHÍ MỎ BẠCH LONG BẮC 21 1.4.1 Đặc điểm tầng sinh 21 1.4.2 Đặc điểm tầng chứa 22 1.4.3 Đặc điểm tầng chắn: 24 CHƢƠNG CƠ SỞ TOÁN HỌC VÀ CƠ SỞ TÀI LIỆU XÂY DỰNG MƠ HÌNH KHAI THÁC MỎ BẠCH LONG BẮC, TẠI BỒN TRŨNG CỬU LONG 27 2.1 Cơ sở toán học 27 2.1.1 Các phƣơng trình 27 2.1.2 Chia nhỏ vỉa : 30 2.1.3 Chia nhỏ thời gian : 32 2.1.4 Lƣu lƣợng khai thác, bơm ép giếng khoan : 34 2.2 CƠ SỞ TÀI LIỆU 35 2.2.1 Mơ hình địa chất .35 2.2.2 Cơ sở tài liệu xây dựng mơ hình dịng chảy vỉa .38 2.2.3 Cơ sở tài liệu xây dựng mơ hình dịng chảy giếng: 56 CHƢƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH KHAI THÁC CHO TẦNG TRẦM TÍCH MIOCENE MỎ BẠCH LONG BẮC 57 3.1 Phƣơng pháp xây dựng mơ hình khai thác .57 3.1.1 Mơ hình cấu trúc .57 3.1.2 Mơ hình dịng chảy vỉa : 58 3.1.3 Mơ hình dịng chảy giếng khoan: 59 3.1.4 Quản lý mỏ: 60 3.2 Hiện trạng khai thác mỏ 61 3.3 ĐÁNH GIÁ MƠ HÌNH ĐỊA CHẤT: .72 3.4 XÂY DỰNG MƠ HÌNH ĐỊA CHẤT KHAI THÁC MỎ: .74 3.4.1 Mơ hình đặc điểm đá chứa: 74 3.4.2 Mơ hình đặc điểm chất lƣu: 80 3.4.3 Mô hình dịng chảy giếng khoan : 80 3.4.4 Mơ hình điều kiện ban đầu mỏ 80 3.4.5 Chạy phù hợp lịch sử khai thác (history matching): 83 3.5 DỰ BÁO KHAI THÁC MỎ 89 3.5.1 Điều kiện khai thác mỏ giếng .89 3.5.2 Chạy mơ hình dự báo trƣờng hợp khai thác .89 3.6 CÁC PHƢƠNG PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ THU HỒI DẦU 97 3.6.1 Phƣơng pháp Gaslift 97 3.6.2 Phƣơng pháp bơm ép nƣớc: 102 3.6.3 Phƣơng pháp bơm ép nƣớc kết hợp với gaslift 104 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .108 TÀI LIỆU THAM KHẢO .111 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các phức hệ đá Macma xâm nhập đá móng kết tinh Bảng 2.1: Kết phân tích mẫu lõi thơng thƣờng 39 Bảng 2.2: Kết phân tích độ thấm pha hệ thống dầu nƣớc 42 Bảng 2.3: Kết phân tích độ thấm pha hệ thống khí dầu .43 Bảng 2.4: Kết phân tích áp suất mao dẫn 46 Bảng 2.5a: Đặc điểm PVT dầu 51 Bảng 2.5b: Đặc điểm PVT khí 52 Bảng 3.1: Sản lƣợng khai thác dầu tính đến cuối năm 2013 62 Bảng 3.2: Bảng độ thấm pha .77 Bảng 3.3: Hệ thống thủy lực khu vực phía Đơng .82 Bảng 3.4: Bảng trữ lƣợng dầu khí chỗ 83 Bảng 3.5: Đặc điểm tầng nƣớc đáy 85 Bảng 3.6: Kết dự báo khai thác- giảm áp tự nhiên .91 Bảng 3.7: Kết khai thác 16 giếng khoan 94 Bảng 3.8: Kết dự báo khai thác, giảm áp tự nhiên, 16 giếng khai thác 96 Bảng 3.9: Kết dự báo khai thác, giáp áp tự nhiên, gaslift, 13 giếng khai thác 98 Bảng 3.10: Kết dự báo khai thác, giáp áp tự nhiên, gaslift,16 giếng khai thác 100 Bảng 3.11: Hiệu bơm ép nƣớc 103 Bảng 3.12: Hiệu bơm ép nƣớc gaslift 104 Bảng 3.13: Kết dự báo khai thác, bơm ép nƣớc, gaslift, 13 giếng 105 Bảng 3.14: Kết dự báo khai thác, bơm ép nƣớc, gaslift, 16 giếng 106 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.2: Cột địa tầng tổng hợp mỏ Bạch Long Bắc Hình 1.3: Cấu trúc mặt móng mỏ Bạch Long Bắc 14 Hình 1.4: Cấu trúc mặt Miocene mỏ Bạch Long Bắc .15 Hình 1.5: Mặt cắt trầm tích Miocene 15 Hình 1.6: Hệ thống dầu khí bồn trũng Cửu Long 26 Hình 2.1 Quan hệ độ rỗng-độ thấm ngang 40 Hình 2.2 Quan hệ độ rỗng-độ thấm đứng 41 Hình 2.3 Độ thấm pha dầu nƣớc .44 Hình 2.4 Độ thấm pha khí dầu 46 Hình 2.5 Quan hệ hàm J function độ bão hịa nƣớc .48 Hình 2.6 Đƣờng cong áp suất mao dẫn theo độ bão hòa nƣớc 48 Hình 2.7 Quan hệ chiều cao độ bão hòa nƣớc 49 Hình 2.8 Quan hệ áp suất chiều sâu .53 Hình 2.9 Gradient nhiệt độ vỉa 54 Hình 2.10 Biểu đồ minh giải MDT 55 Hình 3.1: Sơ đồ xây dựng mơ hình khai thác mỏ .57 Hình 3.2: Sơ đồ xây dựng mơ hình địa chất mỏ .58 Hình 3.3: Mơ hình dịng chảy vỉa 58 Hình 3.4a: Mơ hình đặc tính vỉa chứa&chất lƣu .59 Hình 3.4b: Mơ hình đặc tính vỉa chứa&chất lƣu 59 Hình 3.8: Biểu đồ sản lƣợng khai thác giếng BLB-2P .64 Hình 3.9: Biểu đồ sản lƣợng khai thác giếng BLB-3P .64 Hình 3.10: Biểu đồ sản lƣợng khai thác giếng BLB-4P 66 Hình 3.11: Biểu đồ sản lƣợng khai thác giếng BLB-5P 66 Hình 3.12: Biểu đồ sản lƣợng khai thác giếng BLB-5PST .67 Hình 3.13: Biểu đồ sản lƣợng khai thác giếng BLB-6P 67 Hinh 3.14: Biểu đồ sản lƣợng khai thác giếng BLB-7P 69 Hinh 3.15: Biểu đồ sản lƣợng khai thác giếng BLB-8P 69 Hinh 3.17: Biểu đồ sản lƣợng khai thác giếng BLB-10P 70 Hinh 3.18: Biểu đồ sản lƣợng khai thác giếng BLB-11P 71 Hinh 3.19: Biểu đồ sản lƣợng khai thác giếng BLB-12P 71 Hinh 3.20: Biểu đồ sản lƣợng khai thác giếng BLB-13P 72 Hình 3.21: Phân bố độ rỗng theo mặt cắt TN-ĐB 75 Hình 3.22: Phân bố độ rỗng theo mặt cắt TB-ĐN 75 Hình 3.23: Phân bố độ thấm tầng chứa .76 Hình 3.24: Biểu đồ độ thấm pha hệ thống dầu nƣớc 78 Hình 3.25: Biểu đồ độ thấm pha hệ thống dầu khí 78 Hình 3.26: Biểu đồ đƣờng cong áp suất mao dẫn .79 Hình 3.27: Biểu đồ minh họa dòng chảy giếng khoan 81 Hình 3.28: Biểu đồ minh họa hệ thống thủy lực .81 Hình 3.29: Biểu đồ phân bố độ bão hòa nƣớc ban đầu .82 Hình 3.30: Biểu đồ kết matching toàn mỏ 86 Hình 3.31: Biểu đồ kết matching giếng BLB-1P .87 Hình 3.32: Biểu đồ kết matching giếng BLB-2P .87 Hình 3.33: Biểu đồ kết matching giếng BLB-6P .88 Hình 3.34: Biểu đồ kết matching giếng BLB-7P .88 Hình 3.35: Kết dự báo khai thác trƣờng hợp giảm áp tự nhiên 90 Hình 3.36: Vị trí giếng khoan trƣờng hợp 15 giếng khai thác 93 Hình 3.37: Vị trí giếng khoan trƣờng hợp 18 giếng khai thác 93 Hình 3.38: Đồ thị dự báo khai thác mỏ, số giếng thay đổi, giảm áp tự nhiên 94 Hình 3.39: Đồ thị dự báo khai thác mỏ, 16 giếng khai thác, giảm áp tự nhiên 95 Hình 3.40: Đồ thị biểu diễn kết trƣờng hợp 13 giếng khai thác, gaslift 99 Hình 3.41: Đồ thị biểu diễn kết trƣờng hợp 16 giếng khai thác, gaslift 101 Hình 3.42: Đồ thị so sánh 13&16 giếng khai thác, gaslift khai thác tự nhiên 101 Hình 3.43: Sản lƣợng 13 giếng khai thác, giếng BEN, gaslift .107 Hình 3.44: Sản lƣợng 16 giếng khai thác, giếng BEN, gaslift .107 DANH MỤC VIẾT TẮT - BLB: Bạch Long Bắc - BEN & KT: Bơm ép nƣớc khai thác - MHKT MHĐC: Mơ hình khai thác Mơ hình địa chất - TVDSS: Chiều sâu thẳng đứng từ mặt đáy biển (True Vertical Depth Subsea) - OWC: Ranh giới dầu nƣớc (Oil Water Contact) - API: Viện dâu khí Mỹ (American Petroleum Institute) - MDT: Phƣơng pháp đo áp suất dọc thành giếng khoan khoan (Formation Modular Dynamics Tester) - DST: Phƣơng pháp thử vỉa, gọi dòng khoan (Drilling Stems Test) - PLT: Phƣơng pháp đo dòng, áp suất, nhiệt độ khai thác (Production Logging Test) - VCHC: Vật chất hữu - PVT: Áp suất, Thể tích, nhiệt độ (Pressure Volume – Temperature) - MI: Tầng Miocene - THP, BHP: Áp suất miệng giếng; Áp suất đáy giếng - WCT: Hàm lƣợng nƣớc khai thác (Water Cut Total) - EQUIL: Vùng cân - PVTNUM: Số bảng PVT mơ hình - EQUILNUM: Số bảng hệ thống thủy lực - SATNUM: Số bảng độ bão hòa - FOPR/WOPR: Lƣu lƣợng dầu khai thác mỏ, giếng - FOPT/WOPT: Tổng sản lƣợng khai thác mỏ, giếng DANH MỤC KÝ HIỆU - BRV : Thể tích lỗ rỗng (Bulkrock Volume) - S: Diện tích - H: Chiều dầy hiệu dụng - NTG: Tỷ số chiều dầy hiệu dụng chiều dầy tổng - NPV: Thể tích lỗ rỗng hiệu dụng - PHIT: Độ rỗng - HCPV: Thể tích lỗ rỗng chứa dầu - STOIIP: Trữ lƣợng dầu chỗ bề mặt - Bo,g,w: Hệ số thể tích dầu, khí, nƣớc - K: Độ thấm - Cr: Hệ số nén đá - Kro.w.g: Độ thấm pha tƣơng đối dầu, nƣớc, khí - So,g,w: Độ bão hịa dầu, khí, nƣớc - Pcre: Áp suất mao dẫn điều kiện vỉa - Pclab: Áp suất mao dẫn điều kiện phịng thí nghiệm - (σ x cosθ)re: Sức căng bề mặt góc tiếp xúc hai pha dính ƣớt khơng dính ƣớt điều kiện vỉa - (σ x cosθ)lab: Sức căng bề mặt góc tiếp xúc hai pha dính ƣớt khơng dính ƣớt điều kiện phịng thí nghiệm - J(Sw): Hàm quan hệ áp suất mao dân độ bão hòa nƣớc 97 3.6 CÁC PHƢƠNG PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ THU HỒI DẦU Quá trình chạy mô phỏng, trƣờng hợp chạy dự báo khai thác mỏ điều kiện giảm áp tự nhiên cho thấy hầu hết giếng dừng khai thác áp suất vỉa giảm nhanh, lƣợng bù khơng đủ Ngồi hàm lƣợng nƣớc khai thác tăng cao làm giảm khả hoạt động giếng Để giảm thiểu ảnh hƣởng yếu tố trên, hai biện pháp làm tăng hệ số thu hồi dầu mỏ đƣợc đƣa với mục đích trì áp suất vỉa nâng cao hiệu hoạt động giếng bơm ép nƣớc (duy trì lƣợng vỉa) ứng dụng gaslift giếng khai thác (nâng cao hiệu hoạt động giếng) 3.6.1 Phƣơng pháp Gaslift Với mục đích làm giảm độ nhới chất lƣu giếng khai thác, phƣơng pháp gaslift đƣợc giả sử đƣa vào giếng khai thác để tăng khả hoạt động giếng, tăng khả đẩy dầu giếng trƣờng hợp hàm lƣợng nƣớc khai thác tăng cao tỷ số khí dầu suy giảm Hai trƣờng hợp với số giếng có trƣờng hợp khoan thêm ba giếng nhƣ chạy dự báo khai thác phần đƣợc đƣa vào nghiên cứu khả sử dụng gaslift cho giếng khai thác Lƣu lƣợng khí q trình áp dụng gaslift đƣợc nghiên cứu (chạy mô nhiều lần) để chọn lƣu lƣợng khí tối ƣu q trình bơm gaslift làm tăng hiệu hoạt động giếng khai thác, nâng cao hệ số thu hồi dầu mỏ Lƣu lƣợng khí bơm gaslift đƣợc chạy thử từ 500Mscf/d đến 3000 Mscf/d Kết cho thấy lƣu lƣợng khí bơm ép trình gaslift đạt hiệu 1000 Mscf/d Tƣơng ứng với hai phƣơng án giảm áp tự nhiên, ta có hai phƣơng án khai thác giảm áp tự nhiên có áp dụng gaslift vào giếng khai thác nhƣ sau: Phƣơng án 3: 13 giếng khai thác + áp dụng gaslift Phƣơng án 4: 16 giếng khai thác + áp dụng gaslift  Phƣơng án 3: Trong phƣơng án trình gaslift đƣợc sử dụng cho giếng khai thác từ tháng 10/2016 Các giếng khu vực cao mỏ BLB-12P, BLB-13P 98 giếng khu vực BLB-8P không áp dụng gaslift hàm lƣợng nƣớc khai thác không đáng kể hàm lƣợng khí khai thác cao khơng cần thiết đƣa gaslift vào Kết chạy mơ cho thấy, mỏ có khả khai thác với tổng sản lƣợng dầu 61,95 triệu thùng dầu, hệ số thu hồi dầu 22,69% tăng 7,34 triệu thùng dầu so với phƣơng án (+2,7% RF) (hình 3.40) Kết mơ giếng khai thác đƣợc tổng hợp bảng 3.9 Bảng 3.9: Kết dự báo khai thác, giáp áp tự nhiên, gaslift, 13 giếng khai thác Thu hồi Thời gian Nguyên nhân dừng (triệu thùng) dừng khai thác giếng BLB-1P 4,49 12/2025 - BLB-2P 5,41 12/2025 - BLB-3P 7,95 3/2023 THP