Nâng cao hệ số thu hồi dầu khí bằng giải pháp bơm ép nước khí luân phiên tầng mioxen thềm lục địa việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRỊNH VIỆT THẮNG NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HỆ SỐ THU HỒI DẦU BẰNG GIẢI PHÁP BƠM ÉP NƯỚC KHÍ LUÂN PHIÊN TẦNG MIOXEN TẠI THỀM LỤC ĐỊA VIỆT NAM Mã số: 06.53.50 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, - 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRỊNH VIỆT THẮNG NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HỆ SỐ THU HỒI DẦU KHÍ BẰNG GIẢI PHÁP BƠM ÉP NƯỚC KHÍ LUÂN PHIÊN TẦNG MIOXEN THỀM LỤC ĐỊA VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật Khoan, Khai thác Cơng nghệ Dầu khí Mã số: 06.53.50 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Lê Xuân Lân - ĐH Mỏ Địa chất TSKH Phùng Đình Thực - Petrovietnam HÀ NỘI, - 2010 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi, chưa công bố Tôi xin chịu trách nhiệm với kết số liệu cơng trình nghiên cứu Tác giả Trịnh Việt Thắng (i) MỤC LỤC Trang phụ bìa Trang Lời cam đoan Mục lục i Danh sách ký hiệu, đơn vị từ viết tắt iv Danh sách bảng biểu, hình vẽ đồ v MỞ ĐẦU 1 Mục đích nghiên cứu 2 Ý nghĩa khoa học thực tế 3 Mục đích nghiệm vụ nghiên cứu 4 Cơ sở lý thuyết phương pháp nghiên cứu Luận điểm khoa học luận văn Quá trình thực lời cảm ơn CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA TĂNG THU HỒI DẦU VÀ NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG TẠI VIỆT NAM 1.1 Các giai đoạn thu hồi dầu 1.1.1 Giai đoạn khai thác sơ cấp 1.1.2 Giai đoạn khai thác thứ cấp 1.1.3 Giai đoạn khai thác tam cấp (EOR-Gia tăng thu hồi dầu) 1.2 Các phương pháp gia tăng thu hồi dầu phổ biến 10 1.2.1 Các phương pháp bơm ép khí 10 1.2.2 Phương pháp bơm ép chất hoạt động bề mặt Polimer 16 1.2.3 Các phương pháp đốt vỉa bơm ép tác nhân mang nhiệt 19 1.3 Nghiên cứu lựa chọn phương pháp gia tăng thu hồi dầu trầm tích lục nguyên mỏ dầu khí, thềm lục địa Việt Nam 21 1.3.1 Đánh giá chung 21 1.3.2 Nghiên cứu lựa chọn phương pháp gia tăng thu hồi dầu áp dụng mỏ dầu Việt Nam 26 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP BƠM ÉP NƯỚC KHÍ LUÂN PHIÊN 29 2.1 Cơ sở lý thuyết 29 (ii) 2.1.1 Áp suất trộn lẫn tối thiểu (MMP) 29 2.1.2 Cơ chế trộn lẫn khí dầu 30 2.1.3 Cơ chế đẩy dầu nước khí theo mơ hình cấu trúc vỉa 37 2.2 Tỷ số độ linh động 43 2.3 Hiện tượng phân tỏa dạng ngón phân đới tỷ trọng 45 2.3.1 Hiện tượng phân tỏa dạng ngón 45 2.3.2 Hiện tượng phân đới tỷ trọng 45 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu bơm ép nước khí luân phiên 46 2.4.1 Ảnh hưởng tốc độ bơm ép 46 2.4.2 Ảnh hưởng độ lớn nút bơm ép 47 2.4.3 Ảnh hưởng tỷ lệ nước khí bơm ép 48 2.4.4 Ảnh hưởng độ dính ướt lên hiệu thu hồi dầu 49 2.5 Ảnh hưởng cấu tạo vỉa lên hiệu qủa thu hồi dầu 49 2.5.1 Ảnh hưởng thấm đứng (Kv/Kh ) lên hiệu qủa thu hồi dầu 50 2.5.2 Ảnh hưởng phân lớp lên hiệu qủa thu hồi dầu 51 CHƯƠNG TIỀM NĂNG GIA TĂNG THU HỒI DẦU VÀ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG BƠM ÉP NƯỚC KHÍ LUÂN PHIÊN TẠI VIỆT NAM 53 3.1 Sơ lược tiềm dầu khí Việt Nam 53 3.1.1 Tiềm dầu khí khả gia tăng thu hồi dầu 53 3.1.2 Trữ lượng, tình hình khai thác tiềm thu gom khí 56 3.2 Đặc tính mỏ dầu khai thác Việt Nam phương pháp gia tăng thu hồi dầu thích hợp 58 3.3 Tình hình khai thác cơng nghệ khai thác 60 3.3.1 Tình hình khai thác dầu mỏ Bạch Hổ 60 3.3.2 Thực trạng bơm ép nước tầng Miocene mỏ Bạch Hổ tính cấp thiết áp dụng phương pháp gia tăng thu hồi khác 62 3.4 Giới thiệu số dự án bơm ép khí nước khí luân phiên giới 70 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ BƠM ÉP NƯỚC KHÍ LN PHIÊN TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM 75 4.1 Chuẩn bị thí nghiệm 75 4.1.1 Mẫu lõi 75 4.1.2 Mẫu lưu thể vỉa 77 4.2 Thí nghiệm tìm áp suất trộn lẫn tối thiểu 80 (iii) 4.3 Thí nghiệm bơm ép nước khí luân phiên theo giai đoạn 85 CHƯƠNG TRIỂN VỌNG KINH TẾ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG BƠM ÉP NKLP TRÊN MIOCENE BẠCH HỔ VÀ CÁC MỎ DẦU TẠI VIỆT NAM 92 5.1 Triển vọng kinh tế, khả áp dụng bơm ép NKLP tầng chứa Miocene, mỏ Bạch Hổ 92 5.1.1 Hiệu bơm ép NKLP Miocene, mỏ Bạch Hổ 92 5.1.2 Nguồn cung cấp khí khả áp dụng Miocene mỏ Bạch Hổ 93 5.2 Khả ứng dụng bơm ép khí nước luân phiên Việt Nam 95 5.2.1 Các tiêu chí áp dụng bơm ép NKLP khí đồng hành mỏ 95 5.2.2 Tiềm gia tăng thu hồi dầu khả áp dụng Việt Nam 95 KẾT KUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 100 6.1 Kết luận 100 6.2 Kiến nghị 104 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ TÀI LIỆU THAM KHẢO viii (iv) DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, ĐƠN VỊ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT NKLP : Bơm ép nước khí luân phiên (Water Alternate Gas - WAG) EOR : Gia tăng thu hồi dầu (Enhaced Oil Recovery - EOR) TR : Phương pháp thu hồi tam cấp (Tertiary Recovering –TR) TTBĐ : Thể tích ban đầu APIo : Đơn vị đo tỷ trọng theo tiêu chuẩn Viện Dầu Khí Mỹ HC : Khí hydrocarbon (khí đồng hành, khí gas tự nhiên) cP : Đơn vị đo độ nhớt ft : - Đơn vị đo chiều dài (1ft=0.3048 m) o : Đơn vị đo nhiệt độ ( oF = oC*9/5 +32) PV : Tồn thể tích chứa đá (Pore Volume) HCPV : Tồn thể tích chứa dầu đá (Hydrocarbon Pore Volume) OOIP : Thể tích dầu ban đầu (Original Oil in Place) BTU : Đơn vị đo nhiệt lượng cháy khí hydrocarbon MCF : 1000 khối (đơn vị đo thể tích khí) MMP : Áp suất trộn lẫn tối thiểu (Minimum Miscibility Pressure) LPG : Khí gas hố lỏng (Liquid Petroleum Gas) MCM : Cơn chế trộn lẫn nhiều lần, Multiple Contact Miscibility FCM : Cơ chế trộn lẫn lần, First Contact Miscibility Bar : Đơn vị đo áp suất (1 bar = 14.5038 psi) Atm : Đơn vị đo áp suất (1 atm = 14.6959 psi) F (v) DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1: Chỉ dẫn kỹ thuật áp dụng bơm ép khí N2 khí thải 11 Bảng 1.2: Chỉ dẫn kỹ thuật áp dụng bơm ép khí Hydrocarbon 13 Bảng 1.3: Chỉ dẫn kỹ thuật áp dụng bơm ép khí CO2 15 Bảng 1.4: Chỉ dẫn kỹ thuật áp dụng bơm ép chất hoạt động bề mặt chất kiềm 16 Bảng 1.5: Chỉ dẫn kỹ thuật áp dụng bơm ép polymer 18 Bảng 1.6: Chỉ dẫn kỹ thuật áp dụng đốt nhiệt chỗ 20 Bảng 1.7: Chỉ dẫn kỹ thuật áp dụng bơm ép tác nhân mang nhiệt 21 Bảng 1.8: Đánh giá hiệu phương pháp bơm ép 22 Bảng 3.1: Tổng hợp trữ lượng chỗ (2P) mỏ dầu khai thác Việt Nam 55 Bảng 3.2: Trữ lượng khí chỗ mỏ dầu khí thềm lục địa Việt Nam 57 Bảng 3.3: Tính chất tầng chứa mỏ dầu thềm lục địa phía nam Việt Nam 58 Bảng 3.4: Thơng số vật lý mỏ dầu khai thác Việt Nam 60 Bảng 3.5: Các dự án đẩy dầu chế trộn lẫn bay 72 Bảng 3.6: Các dự án đẩy dầu chế trộn lẫn ngưng tụ 73 Bảng 3.7: Các dự án bơm ép theo chế trộn lẫn tiếp xúc lần 74 Bảng 3.8: Các dự án bơm ép theo chế trộn lẫn tiếp xúc lần giai đoạn thu hồi tăng cường 75 Bảng 4.1: Báo cáo kết đo mẫu lõi máy CMS 300 77 Bảng 4.2a: Chất lưu bình đo 78 Bảng 4.2b: Khí bình đo 78 Bảng 4.3: Thành phần khí bình đo thành phần dầu vỉa 79 Bảng 4.4: Các thông số vật lý dầu tái tạo 80 Bảng 4.5: Thành phần khí thấp áp khí gas hóa lỏng mỏ Bạch Hổ 85 Bảng 4.6: Kết qủa gia tăng thu hồi dầu bơm ép NKLP 90 Bảng 5.1: Tính tốn lượng khí dùng cho bơm ép NKLP cho tầng chứa Miocene Bạch Hổ 94 (vi) DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢN ĐỒ VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1: Tổng quan thu hồi dầu qua giai đoạn khai thác Hình 1.2: Các biện pháp gia tăng thu hồi dầu (EOR) 10 Hình 1.3a: Lựa chọn phương pháp EOR theo tỷ trọng dầu vỉa 24 Hình 1.3b: Lựa chọn phương pháp EOR theo độ nhớt dầu vỉa 25 Hình 1.3c: Lựa chọn phương pháp EOR độ thấm 25 Hình 1.3d: Lựa chọn phương pháp EOR theo độ sâu vỉa 26 Hình 2.1: Quan hệ hệ số thu hồi dầu áp suất bơm ép 29 Hình 2.2: Cơ chế trộn lẫn khí dầu 30 Hình 2.3: Trộn lẫn tiếp xúc lần pha lỗng nút LPG 31 Hình 2.4: Cơ chế trộn lẫn nhiều lần với dạng ngưng tụ 34 Hình 2.5: Cơ chế bay đạt bơm ép 36 Hình 2.6: Hình minh hoạ chế đẩy dầu nước khí ln phiên mơ hình kênh dẫn đơi 38 Hình 2.7: Mơ hình hai độ rỗng mơ đá chứa nứt nẻ tự nhiên 40 Hình 2.8: Cấu tạo đá móng nứt nẻ mỏ Bạch Hổ 40 Hình 2.9: Hình minh hoạ q trình đẩy dầu nước khí ln phiên mơ hình cấu trúc độ rỗng 42 Hình 2.10: Hiện tượng phân tỏa dạng ngón với tỷ số linh động khác mơ hình điểm 44 Hình 2.11: Hiện tượng phân tỏa dạng ngón bơm ép nước khí ln phiên 45 Hình 2.12: Hiện tượng phân đới tỷ trọng bơm ép nước khí ln phiên 46 Hình 2.13: Ảnh hưởng tốc độ bơm ép lên hiệu qủa thu hồi dầu mơ hình dính ướt nước điểm 47 Hình 2.14: Ảnh hưởng bơm ép NKLP lên hiệu qủa thu hồi dầu mơ hình điểm dính ướt nước 48 Hình 2.15: Dầu dư đá dính ướt nước 49 Hình 2.16: Ảnh hưởng tỷ số Kv/Kh lên hiệu suất thu hồi dầu mơ hình vỉa đồng 51 Hình 2.17: Ảnh hưởng phân lớp lên hiệu qủa thu hồi dầu 52 Hình 3.1: Sơ đồ phân bố mỏ dầu khí thềm lục địa Việt Nam 54 Hình 3.2: Tình trạng ngập nước tầng khai thác mỏ Bạch Hổ 62 (vii) Hình 3.3: Các số khai thác vòm Trung tâm, Mioxen 63 Hình 3.4: Mối quan hệ độ ngập nước sản lượng nước bơm ép hàng năm Vòm Trung tâm - Mioxen 64 Hình 3.5: Các số khai thác vịm Bắc, Mioxen 66 Hình 3.6: Mối quan hệ độ ngập nước sản lượng nước bơm ép hàng năm Vòm Bắc - Mioxen 66 Hình 3.7: Các số khai thác Mioxen 68 Hình 3.8: Mối quan hệ độ ngập nước sản lượng nước bơm ép hàng năm tầng Mioxen 68 Hình 4.1: Biểu đồ sắc ký khí mẫu khí bình đo 78 Hình 4.2: Biểu đồ sắc ký khí mẫu khí tách từ dầu bình đo 78 Hình 4.3: Biểu đồ sắc ký thành phần dầu bình đo 79 Hình 4.4: Sơ đồ cấu tạo thiết bị đo áp suất trộn lẫn tối thiểu 82 Hình 4.5: Kết qủa đo áp suất trộn lẫn tối thiểu (MMP) 82 Hình 4.6: Sơ đồ thiết kế thí nghiệm bơm ép nước khí ln phiên 87 Hình 4.7: Kết qủa thu hồi bơm ép NKLP trước bơm ép nước mẫu 88 Hình 4.8: Kết qủa bơm ép NKLP sau bơm ép nước 90 Hình 4.9: Tổng hợp trình bơm ép NKLP qua giai đoạn khai thác 90 Hình 5.1: Hiệu qủa gia tăng thu hồi dầu NKLP Miocene Bạch Hổ dựa vào kết qủa thí nghiệm Hình 5.2: Dự báo tình hình khai thác khí bồn trũng Cửu Long 93 97 91 đạt hiệu cao áp dụng sớm mỏ Tuy nhiên, đứng khía cạnh hiệu kinh tế, việc áp dụng sớm chưa hẳn mang lại hiệu kinh tế tốt bơm ép nước rẻ nhiều so với bơm ép NKLP Việc chọn thời điểm áp dụng bơm ép thích hợp cần phải nghiên cứu khía cạnh kinh tế kỹ thuật Nói tóm lại, bơm ép NKLP đạt hiệu qủa thu hồi dầu cao tận thu thêm 17,8 % sau bơm ép nước cạn kiệt Đánh giá khả bao quét đẩy dầu phương pháp bơm ép NKLP có hiệu Hiệu thu hồi dầu chủ yếu đạt với nút khí Thêm vào đó, lần bơm ép khí lưu lượng khai thác giảm, bơm ép nước lưu lượng khai thác tăng lên Điều cho thấy, việc bơm ép nước khí luân phiên ln tạo q trình đẩy dạng dao động có chu kỳ, nâng cao hệ số thu hồi dầu chế Quá trình hiệu tốt đẩy dầu dầu bị kẹt lại bẫy cấu trúc Để giảm tối đa giá thành bơm ép khí, tính chất hiệu thu hồi dầu phần lớn khai thác sau đến nút khí nên thực tế áp dụng bơm vào tối đa 0,2 TTBĐ khí sau nút khí sau bơm ép đuổi khí gas tự nhiên mà khơng cần làm giàu đuổi khí nitơ Do lượng khí dùng cho bơm ép lớn việc xác định xác áp suất trộn lẫn tối thiểu quan trọng Trong số tài liệu công bố, áp dụng bơm ép khí áp dụng áp suất bơm ép gần áp suất trộn lẫn mang lại hiệu qủa kinh tế cao đạt điều kiện trộn lẫn Nhìn chung, từ kết thí nghiệm mơ phương pháp bơm ép nước khí luân phiên cho thấy, hiệu phương pháp đáng quan tâm Về yếu tố kỹ thuật, trường hợp áp dụng bơm ép NKLP sau mẫu bơm ép nước đạt hiệu suất thu hồi dầu khoảng 17 % Tuy nhiên, khía cạnh kinh tế cần phải có phân tích đánh giá xác tùy thuộc vào điều kiện thực tế mỏ dầu khí Hiệu cuối phương pháp hiệu kinh tế dự án 92 CHƯƠNG KHẢ NĂNG ÁP DỤNG BƠM ÉP NƯỚC KHÍ LUÂN PHIÊN TRÊN MIOCENE BẠCH HỔ VÀ CÁC MỎ DẦU TẠI VIỆT NAM 5.1 Triển vọng kinh tế, khả áp dụng bơm ép NKLP tầng chứa Miocene, mỏ Bạch Hổ 5.1.1 Hiệu bơm ép NKLP Miocene, mỏ Bạch Hổ Kết thí nghiệm áp dụng mẫu lõi hợp phần cho thấy kết khả quan cho áp dụng bơm ép NKLP Miocene, mỏ Bạch Hổ Với hiệu tận thu thêm 17,8 % lượng dầu sau bơm ép nước cạn kiệt số đáng quan tâm Trên thực tế tình trạng khai thác dầu Việt Nam, thân dầu móng có triển vọng thu lượng dầu tối đa sau bơm ép nước 40,3%, tầng chứa khác Miocene 28,2 % Oligocene vào khoảng 28,6%, việc gia tăng đáng kể lượng dầu thu hồi làm giảm đáng kể lượng dầu dư vỉa Với trữ lượng chỗ Miocene vào khoảng 22 triệu m3 (138 triệu thùng) khả tận thu thêm triệu m3 dầu (24,6 triệu thùng) bơm ép NKLP áp dụng (hình 5.1) Hay nói cách khác, giá dầu vào khoảng 65 USD/ thùng có thu thêm khoảng 1,6 tỷ USD từ khối lượng dầu tận thu Bên cạnh đó, việc tận thu lượng khí đốt bỏ dùng cho bơm ép giảm thiểu ảnh hưởng xấu đến môi trường giá trị đáng quan tâm chưa tính đến Với việc áp dụng thành cơng thí nghiệm triển vọng kinh tế mang lại, việc nghiên cứu tính khả thi bơm ép tầng chứa chương trình mơ nhằm đánh giá cụ thể hiệu kinh tế, giải pháp phương án cụ thể áp dụng thực tế bơm ép NKLP mỏ cần thiết 93 1triệu m , 6.0% 12 triệu m3, 53.5% triệu m , 22.7% WAG Lượng dầu lại Lượng dầu thu hồi bơm ép WAG triệu m , 17.8% Lượng dầu khai thác Lượng dầu khơng thể khai thác Hình 5.1 Hiệu gia tăng thu hồi dầu NKLP Miocene Bạch Hổ dựa vào kết thí nghiệm Trong trường hợp nghiên cứu chương trình mơ đánh giá bơm ép NKLP mang lại hiệu kinh tế, bước phát triển dự án bơm ép NKLP thử nghiệm mỏ với qui mô nhỏ Qua thử nghiệm trên, áp dụng bơm ép NKLP cho toàn mỏ triển khai kết thử nghiệm cho kết khả quan đánh giá mang lại hiệu qủa kinh tế Các tiến trình thử nghiệm nhằm đưa phương pháp bơm ép gia tăng thu hồi dầu từ lý thuyết thí nghiệm đưa áp dụng thực tế mỏ cần thiết Quá trình thử nghiệm phải tiến hành quãng thời gian dài, việc định hướng cụ thể phương án gia tăng thu hồi dầu áp dụng triển khai sớm 5.1.2 Nguồn cung cấp khí khả áp dụng Miocene Bạch Hổ Tuy nguồn khí đồng hành mỏ dầu sẵn có, áp suất bơm ép cao nên địi hỏi lượng khí lớn, để đạt điều kiện trộn lẫn với dầu phù hợp với áp suất vỉa tại, ngồi khí đồng hành cần phải làm giàu khí thấp áp condensat trắng hay nguồn khí condensat mỏ hay khí gas hóa lỏng Để đánh giá mức khả cung cấp khí bơm ép khí cho mỏ, lượng khí cần thiết để bơm ép cho tầng chứa Miocene khả cung cấp khí, cần phải tính tốn xác (bảng 5.1) 94 STT Thơng số tính tóan lượng khí cung cấp Kết qủa tính tốn Trữ lượng chỗ tầng chứa Miocene, m3 22.000.000 Tổng lượng khí cần cho bơm ép điều kiện vỉa, m3 (0,4 PV) 9.000.000 Lượng khí cần cho năm bơm ép hết chu kỳ (bơm ép khí + bơm ép nước) ( nút khí) m3 1.100.000 Lượng khí bình tách cần bơm điều kiện tiêu chuẩn, m3/ngày 1.200.000 Lượng khí thấp áp cần cung cấp ngày làm giàu cho khí đồng hành (40%), m3/ngày 480.000 Bảng 5.1 Tính tốn lượng khí dùng cho bơm ép NKLP cho tầng chứa Miocene Bạch Hổ Lượng khí khai thác tầng chứa Miocene mỏ Bạch Hổ vào khoảng 100 triệu m3/năm (tương đương 274 ngàn m3/ngày) đáp ứng khỏang ¼ nhu cầu Trong đó, lượng khí thấp áp thu gom toàn mỏ 62 ngàn m3/ngày đáp ứng 1/7 nhu cầu thực tế Trong tính tốn kết qủa tạm tính cho q trình bơm ép khí nửa năm nửa năm cịn lại bơm ép nước khai thác bình thường Trong trường hợp năm bơm ép nút khí nhu cầu khí giảm nửa nhiên chưa đạt nhu cầu cần thiết Do vậy, để áp dụng bơm ép NKLP thành công tầng chứa Miocene Bạch Hổ cần bổ sung thêm lượng khí thu gom toàn mỏ (khoảng 6,5 triệu m3/ngày) lượng khí cung cấp dư lần Nguồn khí làm giàu cho khí bơm ép dùng ngồi lượng khí thấp áp Condensate sẵn có mỏ, bổ sung Condensate từ mỏ khác Cá Ngừ Vàng, Sư Tử Đen, Sư Tử Trắng, Rồng, Kim Cương… Nói tóm lại, để áp dụng thành cơng bơm ép khí Miocene mỏ Bạch Hổ cần bổ sung thêm nguồn khí từ tồn mỏ lượng khí đồng hành thu từ tầng chứa Miocene chưa đủ Thêm vào đó, nguồn khí làm giàu cho khí bơm ép cần bổ sung 95 5.2 Khả ứng dụng bơm ép khí nước luân phiên Việt Nam 5.2.1 Các tiêu chí áp dụng bơm ép NKLP với khí đồng hành mỏ Từ kết thử nghiệm, sở lý thuyết báo cáo từ mỏ áp dụng bơm ép NKLP, thấy việc áp dụng thử nghiệm có sử dụng khí đồng hành mỏ nếu: - Làm giàu khí đồng hành dùng cho bơm ép cách pha trộn thêm khí gas hố lỏng LPG, khí Condensate hay khí thấp áp có sẵn mỏ nhằm hạ áp suất trộn lẫn tối thiểu xuống áp suất vỉa Tỷ lệ pha trộn cần khảo sát qua mô chạy thí nghiệm nhằm chọn tỷ lệ thích hợp - Qua khảo sát thí nghiệm tỷ số NKLP kích cỡ nút khác (tỷ lệ thể tích khí bơm ép nước bơm ép để chọn tỷ số NKLP kích cỡ nút tối ưu cho bơm ép NKLP đạt chế tối ưu) Lượng khí nước bơm theo chu kỳ theo kích cỡ nút lựa chọn - Nhằm mục đích giảm ảnh hưởng tượng phân đới tỷ trọng tăng cường hiệu suất quét khí, khí nước bơm ép từ xuống vỉa dốc Đối với vỉa nằm ngang dày, tốc độ bơm ép lớn làm giảm ảnh hưởng đáng kể tượng phân đới tỷ trọng, làm tăng hiệu thu hồi dầu - Dựa vào kết thí nghiệm nghiên cứu trước, việc áp dụng bơm ép từ đến nút khí đầu khí làm giàu sau bơm ép khí gas tự nhiên khí đồng hành chưa làm giàu góp phần làm giảm giá thành 5.2.2 Tiềm gia tăng thu hồi khả áp dụng Việt Nam 5.2.2.1 Tiềm gia tăng thu hồi dầu Hiện tại, biện pháp gia tăng thu hồi dầu sau bơm ép nước cạn kiệt giai đoạn nghiên cứu áp dụng cho mỏ Bạch Hổ, phương pháp 96 bơm ép NKLP chọn phương pháp có điều kiện áp dụng thích hợp Trong báo cáo phát triển mỏ, hệ số thu hồi dầu dự kiến 20 đến 30% sau bơm ép nước Do vậy, giải pháp gia tăng thu hồi dầu bơm ép NKLP cho tầng chứa Miocene thành công, giải pháp trở thành đối tượng nghiên cứu cho tầng móng mỏ Bạch Hổ tiến tới tạo tiền đề nghiên cứu áp dụng cho mỏ dầu khác Việt Nam Để đánh giá tiềm gia tăng thu hồi dầu bơm ép NKLP cho mỏ dầu Việt Nam thật không dễ dàng nghiên cứu áp dụng phương pháp bơm ép NKLP cho đối tượng khác chưa thử nghiệm Dùng kết qủa thu từ nghiên cứu áp dụng cho tầng chứa Miocene Bạch Hổ để đánh giá tiềm tăng gia tăng thu hồi dầu cho toàn mỏ Bạch Hổ mang tính tương đối Tuy nhiên, chưa có đầy đủ thơng tin cần thiết tin cậy việc sử dụng thơng tin sẵn có áp dụng nhằm tạm đánh giá tiềm chấp nhận Chính điều này, với trữ lượng dầu chỗ 8,9 tỷ thùng, áp dụng bơm ép NKLP tiềm gia tăng thu hồi thêm khoảng 1,58 tỷ thùng dầu, tương đương với tỷ lệ gia tăng khoảng 15-17% Những dẫn chứng chứng tỏ tiềm gia tăng thu hồi dầu đáng quan tâm Trữ lượng gần trữ lượng chỗ mỏ Sư Tử Đen Trong thời điểm công bố phát thêm mỏ dầu ngày dần, việc tận thu dầu vỉa với trữ lượng lớn lại sau bơm ép nước vấn đề thật cần thiết đáng quan tâm 5.2.2.2 Khả áp dụng bơm ép NKLP Việt Nam Một ưu điểm bơm ép khí so với phương pháp bơm ép hóa chất hay nhiệt khả thu hồi lại lượng nguyên liệu dùng cho bơm ép cao Đối với bơm ép nhiệt, lượng nhiệt lượng bị hấp thụ vào vỉa dầu hệ thống đường ống dẫn Đối với bơm ép hố chất, hóa chất bị hấp thụ dịch chuyển đá chứa tác dụng với dầu hay bị phân hủy nhiệt độ vỉa Riêng lượng khí bơm ép xuống vỉa, đến cuối giai đọan bơm ép, lượng khí thu hồi lại mà khơng cần tác động nhiều lên vỉa Trong 97 trường hợp lý tưởng thu hồi lại tới 70% lượng khí bơm ép (30% lượng khí bão hịa đá chứa) Tuy nhiên, theo tính tốn lượng khí cần thiết cho bơm ép NKLP cho Miocene Bạch Hổ cho thấy lượng khí cần bơm ép thiếu dùng riêng khí tầng chứa áp dụng cho tầng chứa Do nhận định dùng khí mỏ bơm ép cho mỏ khơng đủ cần phải bổ sung thêm nguồn khí khác Trong trường hợp thiếu khí dùng cho bơm ép, lượng khí bổ sung thêm nguồn khí khác từ mỏ lân cận bổ sung thêm từ nguồn khí tự nhiên bể dầu khí khác Tuy nhiên, giai đoạn nay, việc áp dụng giải pháp cho đồng loạt mỏ khai thác khó, nên áp dụng bơm ép NKLP cho mỏ Bạch Hổ lượng khí đồng hành từ mỏ lân cận đảm bảo (Hình 5.2) 10000 ngàn m /ngày Sản lượng khai thác khí, 12000 8000 6000 4000 2000 2005 Rồng Sư Tử Đen 2010 2015 Năm Rạng Đơng Tổng lượng khí khai thác 2020 2025 Hồng Ngọc Bạch Hổ Hình 5.2 Dự báo sản lượng khí mỏ dầu bồn trũng Cửu Long Như vậy, theo dự báo tình hình khai thác khí mỏ dầu thuộc bồn trũng Cửu Long, tổng lượng khí ngày thu gom lên tới 10 triệu m khí/ngày Tận thu lượng khí mỏ phần quan trọng dự án bơm ép khí Hydrocarbon (khí đồng hành) Việc xây dụng đường ống dẫn khí cho mỏ dầu riêng biệt khơng mang lại hiệu qủa kinh tế, nhiên 98 kết hợp với việc sử dụng tồn hệ thống đường ống khí liên thông mỏ dùng để thu gom lại dùng để bơm ép mang lại lợi nhuận cao Việc triển khai áp dụng bơm ép theo đề suất từ kết qủa thu thí nghiệm hiệu bơm ép NKLP nút khí Do vậy, nguồn cung cấp khí áp lực nguồn khí năm đầu dự án quan trọng Nguồn cung cấp khí cải thiện đáng kể điểm vọt khí xảy Sau thời điểm này, bơm ép lại lượng khí thu hồi cần thiết Một điểm đáng quan tâm tới cho dự án bơm ép NKLP (sử dụng khí Hydrocarbon) khu vực bồn trũng Cửu Long việc phát vỉa khí Condenste mỏ dầu khai thác cấu tạo Sư Tử Trắng, mỏ Ruby … Những phát quan trọng nguồn cung cấp khí làm giàu cho dự án bơm ép khí Hydrocarbon cho mỏ dầu khu vực bồn trũng Cửu Long Như vậy, ngồi nguồn khí thấp áp thu gom mỏ dầu (khí tách bậc 2), lượng Condensate trắng thu gom từ giàn nén, nguồn khí Condensate tự nhiên nguồn cung cấp khí làm giàu cho khí bơm ép Nguồn cung cấp khí sẵn có mỏ nguồn khí làm giàu có sẵn yếu tố quan trọng dẫn đến hiệu qủa kinh tế dự án Một thuận lợi cho bơm ép NKLP cho mỏ dầu bồn trũng Cửu Long đường ống dẫn khí từ mỏ khí từ bồn trũng Nam Cơn Sơn lắp đặt qua khu vục mỏ Rồng Như vậy, trường hợp nguồn cung cấp khí bơm ép cho khu vực mỏ bồn trũng Cửu Long thiếu, đường ống dẫn khí kết nối hai khu vực mỏ khu vực mỏ Rồng nguồn cung cấp khí cần thiết Việc pha trộn thêm khí nặng vào khí bơm ép làm giá thành phương pháp bơm ép khí tăng lên giá đắt đỏ Bên cạnh đó, thiết bị giàn nén hệ thống đường ống thu gom khí không đủ lực đáp ứng kỹ thuật áp dụng nên cần phải nâng cấp giàn nén cao áp lên 350 bar lắp đặt hệ thống đường ống chịu áp cao liên thông giàn mỏ làm giá thành để thu hồi thùng dầu tăng lên Thêm vào đó, việc áp dụng bơm 99 ép khí cho mỏ dầu biển tốn đắt đỏ so với dự án đất liền Chính điều đó, hiệu kinh tế phương án quan tâm hàng đầu Từ suy luận cho thấy việc thiết kế hệ thống đường ống dẫn khí liên thơng mỏ khu vực mỏ làm cho việc sử dụng khí cách linh hoạt hiệu qủa Hệ thống đường ống liên kết tiền đề cho việc phát triển dự án bơm ép khí cho mỏ sau Hiệu qủa kinh tế dự án tuỳ thuộc vào nguồn khí cung cấp, tình hình khai thác sử dụng khí giá thành khai thác thùng dầu Khi vấn đề liên quan giải quyết, việc phát triển dự án bơm ép khí cịn vấn đề thời gian áp dụng Tóm lại, với thực trạng khai thác mỏ dầu khí Việt Nam sản lượng dầu khí ngày giảm số mỏ bước vào giai đoạn cuối thời kỳ khai thác Đặc biệt mỏ Bạch Hổ, sau 24 năm khai thác, tỷ lệ thu hồi dầu với tầng chứa Oligocene Miocene đạt khoảng 2830% Với điều kiện lý hóa dầu vỉa, tính chất vật lý cấu tạo mỏ dầu giới áp dụng thành công giải pháp nâng cao hệ số thu hồi dầu này, nghiên cứu để áp dụng mỏ dầu Việt Nam nói chung cho tầng Miocene nói riêng Hiệu việc áp dụng giải pháp thỏa mãn yêu cầu kinh tế, kỹ thuật tác giả mạnh dạn kiến nghị nghiên cứu sâu hơn, thử nghiệm khu vực nhỏ (một số giếng khai thác tầng Miocene) trước áp dụng rộng rãi cho toàn mỏ 100 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Sau gần 40 năm hình thành phát triển ngành dầu khí Việt Nam, phát nhiều mỏ dầu khí từ năm 1986 kỷ trước Việt Nam thức có tên đồ nước xuất dầu thơ, ln có đóng góp quan trọng cho ổn định phát triển kinh tế quốc dân Đến nay, xác định 20 mỏ dầu khí thương mại Bạch Hổ, Rồng, Đại Hùng, Hồng Ngọc (Ruby), Rạng Đông, Phương Đông, Sư Tử Đen, Sư Tử Vàng, Sư Tử Nâu, Sư Tử Trắng, Cá Ngừ Vàng, Lan Tây - Lan Đỏ, Hải Thạch - Mộc Tinh, Rồng Đôi - Rồng Đôi Tây, Hoa Mai, Bunga - Kekwa, Kim Long - Ác Quỷ, Đồi Mồi,… phát triển đưa vào khai thác an tồn hiệu 12 mỏ dầu khí Tuy nhiên, sau nhiều năm đưa vào khai thác mỏ dầu khí lớn (như Bạch Hổ, Sư Tử Đen, Rạng Đông, Hồng Ngọc, Đại Hùng…) vào giai đoạn suy giảm sản lượng nhanh rõ rệt, điều ảnh hưởng trực tiếp đến sản lượng khai thác trung bình hàng năm Việt Nam, đóng góp to lớn cho ngân sách nhà nước Trong đó, số lượng mỏ phát đảm bảo thương mại để đưa vào khai thác chủ yếu mỏ nhỏ, mỏ cận biên Đã đến lúc cần phải đầu tư nghiên cứu đề xuất áp dụng giải pháp công nghệ kỹ thuật tiên tiến, nhằm nâng cao hệ số thu hồi tận thu mỏ dầu khí Với sở lý thuyết nhận định trình bày phần trên, qua kết khảo sát tổng quan mỏ dầu khí khai thác kết thí nghiệm mơ hình vỉa dầu cụ thể, nghiên cứu ứng dụng khoa học kỹ thuật mỏ dầu khí giới v.v tác giả xin đưa số kết luận sau: Khẳng định giá trị nguồn lượng dầu khí phát triển kinh tế, trị xã hội to lớn Ở Việt Nam nguồn thu từ xuất dầu thơ hàng năm ln có đóng góp từ 28-30% tổng thu nhập quốc dân Nhu cầu dầu, khí cho kinh tế quốc dân đảm 101 bảo an ninh lượng vấn đề cấp thiết, số lượng mỏ phát lại hạn chế, sản lượng khai thác trung bình hàng năm sụt giảm rõ rệt Hiện tại, hầu hết mỏ dầu khí áp dụng bơm ép nước, kết hợp với hóa chất để trì áp suất vỉa cách đơn giản hiệu Tuy nhiên, sau kết thúc giai đoạn khai thác sơ cấp thứ cấp, hầu hết mỏ dầu thu hồi đến 30% trữ lượng dầu khí chỗ xác minh Như 2/3 trữ lượng dầu chỗ nằm lại vỉa Ở Việt Nam, áp dụng thành công phương pháp gia tăng hệ số thu hồi dầu, hy vọng lượng dầu khai thác lên tương đương với mỏ (Sư Tử Đen, Rạng Đông) Do đó, cần đẩy nhanh tốc độ nghiên cứu mạnh dạn áp dụng giải pháp nâng cao hệ số thu hồi dầu hiệu Các mỏ dầu thềm lục địa Việt Nam thường khai thác tầng chính: Miocene, Oligocene tầng móng Đặc điểm bật tầng chứa tính bất đồng lớn, tầng chứa độ sâu lớn nhiệt độ cao Đặc tính hóa lý dầu, khí tính chất vỉa phức tạp Dầu vỉa Việt Nam chủ yếu có tỷ trọng vào khoảng 300 đến 450API độ nhớt lại vào khoảng 0,2 đến cP Thông thường bơm ép nhiệt áp dụng vỉa dầu nặng mà phương pháp bơm ép nước khơng có hiệu qủa Như vậy, việc áp dụng phương pháp gia nhiệt (đốt chỗ, bơm ép nước) áp dụng mỏ dầu Việt Nam Ngoài ra, việc bơm ép hóa chất khơng mang lại hiệu cao hóa chất hoạt động có hiệu vỉa có nhiệt độ nhỏ 1100C độ thấm vỉa chứa phải đủ lớn Trong tất phương pháp nêu ra, sở mỏ dầu bắt đầu có tượng ngập nước (do thời gian dài bơm ép trì áp suất vỉa) phương pháp bơm ép khí hay bơm ép luân phiên nước khí đánh giá phù hợp cho mỏ dầu Việt Nam 102 Kết phương pháp bơm ép nước khí luân phiên hiệu thử nghiệm mẫu lõi phịng thí nghiệm chạy phần mềm mô so với kết hợp CO2 Nitơ bơm ép nước Theo kết thực nghiệm: bơm ép NKLP trước bơm ép nước đạt tới hiệu qủa thu hồi dầu đến 80,2 % cao so với bơm ép nước thông thường gần 20 % Tuy nhiên, bơm ép NKLP sau bơm ép nước, tận thu thêm 17,8 % thể tích dầu thu hồi khoảng 44,9 % lượng dầu dư lại sau bơm ép nước Từ kết thí nghiệm cho thấy, áp dụng bơm ép NKLP sớm mang lại hiệu thu hồi dầu cao Việc áp dụng bơm ép thời điểm phụ thuộc vào thuộc vào hiệu kinh tế dự án Một điểm đáng quan tâm từ kết thí nghiệm nút khí bơm ép mang lại hiệu thu hồi dầu cao Áp suất trộn lẫn tối thiểu khí đồng hành bơm ép cho dầu tầng chứa Miocene 350 bar Để giảm áp suất trộn lẫn tối thiểu trộn lẫn khí bơm ép với LPG, khí thấp áp hay condensate Theo chương trình mơ CMG, với 40% lượng khí thấp áp với 17% hàm lượng Condensate trắng vào khí bơm ép đảm bảo áp suất bơm ép áp suất vỉa Trong tầng khai thác nay, tầng Miocene có tỷ lệ thu hồi dầu thấp, khoảng 25-28,2% Các tính chất lý hóa dầu vỉa, tính chất vật lý tầng chứa thích hợp với điều kiện phương pháp bơm ép nước Sự liên thông vỉa giếng tốt, sản lượng dầu có xu hướng thay đổi theo chế độ bơm ép Bề dày vỉa đủ lớn để áp dụng cho phương pháp bơm ép Cơ sở hạ tầng sơ đồ công nghệ mỏ Bạch Hổ, cụm giếng khai thác từ tầng Miocene phù hợp với công tác thiết kế để bơm ép nước khí luân phiên 103 Nếu áp dụng phương pháp bơm ép nước luân phiên với bơm ép khí Hydrocarbon đầu tư thiết bị, cơng nghệ so với phương pháp khác Từ kết thí nghiệm mơ kết qủa áp dụng hiệu phương pháp gia tăng thu hồi dầu phương pháp bơm ép nước khí luân phiên giới, xác xuất thành công phương pháp cao, hệ số thu hồi dầu khí tăng thêm khoảng từ 10 % đến 17% so với phương pháp bơm ép nước truyền thống Trong trường hợp thành cơng, có quyền hy vọng gia tăng sản lượng tương đương với mỏ (khoảng 0,53 – 0,89 tỷ thùng dầu) Đảm bảo nguồn khí cho bơm ép: lượng khí thu từ tầng chứa Miocene đủ cung cấp 1/4 nhu cầu bơm ép thực tế áp dụng chu kỳ bơm ép khí nước năm Tuy nhiên, thu gom khí tồn mỏ lượng khí đảm bảo gấp lần nhu cầu khí cho bơm ép cho Miocene Như vậy, có nguồn khí đủ đảm bảo cho việc bơm ép nước khí luân phiên cho tầng chứa Miocene, mỏ Bạch Hổ Hiệu kinh tế thu từ thu hồi dầu lớn so với chi phí đầu tư sở hạ tầng, thiết bị công nghệ chi phí cho nguồn khí Giá thành để thu thêm thùng dầu phương pháp khoảng 12 Đô la Mỹ ($)/thùng, so với giá dầu thơ tính tốn 65$/thùng (giá dầu thơ cho tốn kinh tế) giá dầu thô dao động khoảng 7580$/thùng 6.2 Kiến nghị Với kết nghiên cứu khả quan trình bày trên, để áp dụng phương pháp nâng cao hệ số thu hồi dầu giải pháp bơm ép nước khí luân phiên vào thực tế tầng chứa Miocene, mỏ Bạch Hổ hay mỏ dầu khác Việt Nam, tác giả xin kiến nghị sau: Khuyến khích: “tiên phong” nhà thầu, cơng ty dầu khí nước ngồi có hoạt động dầu khí Việt Nam, “tiếp tục nghiên 104 cứu mạnh dạn kiến nghị” sở nghiên cứu khoa học “ủng hộ” Petrovietnam, quan quản lý nhà nước việc áp dụng khoa học công nghệ, đầu tư thích đáng vào giải pháp gia tăng thu hồi dầu để thử nghiệm thực tế áp dụng rộng rãi Áp dụng phương pháp nâng cao hệ số thu hồi dầu giải pháp bơm ép nước luân phiên vào thực tế tầng Miocene mỏ Bạch Hổ Yêu cầu các nhà thầu dầu khí, cơng ty dầu có kế hoạch nghiên phương pháp, giải pháp gia tăng thu hồi cần phối hợp để tránh đầu tư dàn trải, chi phí nghiên cứu lớn mà khơng thể áp dụng vào thực tế Cần có quy định cụ thể Hợp đồng Dầu khí để nhà thầu, cơng ty dầu khí có trách nhiệm tăng cường tận thu nguồn tài nguyên quý giá Cần có quy hoạch tổng thể khai thác thu gom khí thềm lục địa Việt Nam để cung cấp cho dự án áp dụng phương pháp bơm ép nước khí luân phiên nhằm nâng cao hệ số thu hồi dầu Tiếp tục đầu tư nghiên cứu bơm ép NKLP cho tầng móng tầng chứa Oligocene, áp kết thử nghiệm tầng Miocene thành công Xem xét để nghiên cứu tính khả thi dự án bơm ép khí khác Nitơ khí CO2, để dự phịng trường hợp nguồn khí Hydrocarbon khơng đủ Đầu tư nghiên cứu giải pháp công nghệ cao sau áp dụng phương pháp bơm ép luân phiên để tận thu mỏ dầu khí Theo kết luận kiến nghị trên, thấy phương pháp bơm ép nước khí luân phiên sử dụng khí Hyrocarbon ưu việt có khả áp dụng rộng rãi Việt Nam, nhiều lý khác kết luận, nhiên nhận xét chung là: (i) kết hợp bơm ép nút khí với bơm ép nước truyền thống (luân phiên) phù hợp với điều kiện mỏ dầu Việt Nam (ii) 105 tận dụng nguồn khí đồng hành từ mỏ dầu khai thác mỏ khí khu vực lân cận; (iii) giảm tác động đến môi trường có khả thu hồi khí cuối đời mỏ; (iv) chi phí đầu tư sở hạ tầng, thu gom, vận chuyển công nghệ bơm ép đơn giản so với phương pháp khác; (v) hiệu kinh tế đảm bảo để đầu tư tăng cường thu hồi mỏ dầu khí thềm lục địa Việt Nam Với thực trạng mỏ dầu khai thác Việt Nam, “phương pháp bơm ép nước khí luân phiên nhằm nâng cao hệ số thu hồi dầu” để áp dụng thực tế Việt Nam phù hợp khả quan nhất./ ... - ĐỊA CHẤT TRỊNH VIỆT THẮNG NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HỆ SỐ THU HỒI DẦU KHÍ BẰNG GIẢI PHÁP BƠM ÉP NƯỚC KHÍ LUÂN PHIÊN TẦNG MIOXEN THỀM LỤC ĐỊA VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THU? ??T Chuyên ngành: Kỹ thu? ??t... (“NKLP”) cho tầng Mioxen (“Miocene”) thềm lục địa Việt Nam? ?? nhằm tăng hiệu phương pháp bơm ép nâng cao hệ số thu hồi dầu khí, đặc biệt tầng Miocene thềm lục địa Việt Nam Giải pháp cần nghiên cứu... tăng hệ số thu hồi dầu phổ biến 1.2.1 Các phương pháp bơm ép khí 1.2.1.1 Phương pháp bơm ép khí Nitơ khí thải Bơm ép khí Nitơ khí thải (Nitơ chiếm 80%) phương pháp bơm ép khí nhằm gia tăng thu hồi