Trong quỏ trỡnh khai thỏc dầu
KHAI THÁC DẦU TRONG ĐÁ MểNG NỨT NẺ
MểNG NỨT NẺ
Ranh giới dầu - nước trong quỏ trỡnh khai thỏc dầu cú thể được xỏc định dựa trờn hai nguyờn lý chớnh sau:
Nguyờn lý thng kờ du hiu bt đu xut hin nc trong cỏc ging khai thỏc
Khi giếng khai thỏc bắt đầu xuất hiện nước, chiều sõu của mực nước được giả thiết nằm ở đỏy giếng khoan. Dấu hiệu này cho phộp xỏc định mực nước ở vựng lõn cận giếng khoan, và cho phộp dự bỏo thời gian ngập nước ở cỏc giếng khoan lõn cận.
Phương phỏp xỏc định ranh giới dầu - nước trờn cơ sở này cú những ưu điểm như: Cú thể xỏc định và dự bỏo được vị trớ tương đối của ranh giới dầu-nước một cỏch đơn giản với chi phớ thấp. Tuy nhiờn, phương phỏp này cũn cú những hạn chế nhất định như: Khụng thể xỏc định chớnh xỏc ranh giới dầu - nước vỡ nước xuất hiện trong giếng khai thỏc là mực nước động do giếng đang trong tỡnh trạng khai thỏc. Ngoài ra, đối với những giếng khai thỏc từ nhiều hệ thống đứt góy khụng lưu thụng thủy động lực tốt với nhau, thỡ ranh giới dầu - nước của cỏc đới nứt nẻ này cú thể khỏc nhau, trong trường hợp này phương phỏp này khụng thể xỏc định được ranh giới dầu - nước cho từng đới nứt nẻ này.
Nguyờn lý đo thy đng l#c
Trong điều kiện vỉa ở trạng
thỏi ổn định và đồng nhất về chất lưu, ỏp suất của vỉa sẽ thay đổi theo chiều sõu và theo một hệ số ổn định, hệ số này gọi là gradient ỏp suất. Gradient ỏp suất phụ thuộc vào tớnh chất của chất lưu trong vỉa. Khi chất lưu thay đổi dẫn đến gradient thay đổi. Dựa vào nguyờn lý này, ranh giới dầu - nước được xỏc định là giao điểm của gradient ỏp suất của dầu và gradient ỏp suất của nước. Cỏc phương phỏp xỏc định ranh giới dầu - nước dưới đõy cú nguyờn lý chung là xỏc định giao điểm của gradient ỏp suất của thõn dầu và gradient ỏp suất của thõn nước.
Phương phỏp MDT (Multi Dynamic Test)
Thiết bị MDT được thả trong thõn trần giếng khoan tới điểm cần đo ỏp suất, sau đú thiết bị đo được ỏp sỏt vào thành giếng khoan và tạo ra sự lưu thụng thủy động lực trực tiếp giữa thiết bị và vỉa. Việc tiến hành đo ỏp suất nhiều điểm dọc theo thõn giếng sẽ giỳp xỏc định được gradient ỏp suất dọc theo thõn giếng.
Phương phỏp này được ỏp dụng phổ biến để xỏc định ranh giới dầu, khớ, nước trong tầng chứa trầm tớch lục nguyờn. Tuy nhiờn, do đặc tớnh của đỏ múng nứt nẻ, giếng thõn trần cú cỏc đới nứt nẻ rất lớn, dẫn đến rất khú kộo thả thiết bị đo MDT tới vị trớ cần đo vỡ thiết bị đo rất dễ bị kẹt trong đới nứt nẻ này, ngoài ra do đỏ múng rất cứng hoặc do đới nứt nẻ dập vỡ nhiều làm cho thiết bị MDT khụng thể tiến hành đo chớnh xỏc 40
ỏp suất của vỉa dọc theo thõn giếng. Vỡ vậy phương phỏp này khụng được ỏp dụng để xỏc định ranh giới dầu – nước trong đỏ múng nứt nẻ.
Phương phỏp MPLT (Memory Production Logging Tool)
Đo MPLT thường được thực hiện cho cỏc giếng khai thỏc bị nước xõm nhập với mục đớch xỏc định chớnh xỏc ranh giới dầu-nước và sự phõn bố dũng từ cỏc đới khai thỏc dọc theo thõn giếng. Phương phỏp này cho phộp xỏc định mực nước trong thõn giếng trong quỏ trỡnh khai thỏc và dừng khai thỏc dựa vào đường chỉ thị pha (Capacitance) và đường mật độ (Density).
Ưu điểm của phương phỏp này là xỏc định chớnh xỏc ranh giới dầu - nước tại giếng. Tuy nhiờn hạn chế của phương phỏp này là tốn kộm và rất khú thực hiện đối với cỏc giếng khoan ngang hoặc với gúc nghiờng lớn vỡ thiết bị đo thường được kộo thả bằng cỏp hoặc do múng cỏc đới nứt nẻ dẫn đến thiết bị MPLT khụng thả được xuống sõu do cú rủi ro kẹt thiết bị bởi đới nứt nẻ này.
Phương phỏp khảo sỏt ỏp suất tại giếng khai thỏc dầu và giếng bơm ộp nước
Áp suất của thõn dầu được xỏc định bằng cỏch đặt đồng hồ ỏp suất tại đỏy giếng khai thỏc dầu.
Trong khớ đú, ỏp suất của thõn nước được xỏc định bằng cỏch thả đồng hồ ỏp suất xuống dưới ranh giới dầu - nước của giếng bơm ộp nước. Ranh giới dầu - nước là giao điểm của đường biến thiờn ỏp suất trong thõn dầu và nước được ngoại suy từ kết quả ỏp suất thu được từ giếng khai thỏc dầu và giếng bơm ộp nước, và gradient của dầu và nước đó được biết.
Ưu điểm của phương phỏp này cho phộp xỏc định vị trớ tương đối của ranh giới dầu - nước trong khu vực cú giếng khảo sỏt ỏp suất. Tuy nhiờn, hai điều kiện cần và đủ để cú thể xỏc định được ranh giới
dầu - nước bằng phương phỏp này là:
Giếng khai thỏc và giếng bơm ộp nước phải cú sự liờn thụng thủy động lực với nhau.
Giỏ trị ỏp suất dựng để xỏc định ranh giới dầu-nước được đo tại điều kiện tĩnh và cựng thời điểm, nghĩa là mỏ hoặc vỉa chứa phải ngừng khai thỏc và ngừng bơm ộp trong cựng một thời điểm với thời gian đủ dài để ỏp suất phục hồi hoàn toàn.
Vỡ vậy, nhược điểm của phương phỏp này là làm giảm sản lượng khai thỏc do phải dừng khai thỏc.
BIẾN THIấN MỰC NƯỚC VỈA TRONG QUÁ TRèNH KHAI THÁC DẦU TRONG ĐÁ MểNG NỨT NẺ MỎ X BỒN TRŨNG CỬU LONG
Mỏ X thuộc bồn trũng Cửu Long được khai thỏc từ đầu thế kỷ 21 với 7 giếng khai thỏc bao gồm A-1P /2P/3P/4P/5P và B-1P/2P. Sau đú cỏc giếng khoan khai thỏc bổ sung bao gồm A- 6P/7P/8P/9P/5PST/4PST và B- 3P/4P.
Để duy trỡ ỏp suất vỉa và gia tăng hệ số khai thỏc, cỏc giếng bơm ộp đó được đưa vào hoạt
Hỡnh 1. Bản đồ phõn chia khu vực tầng múng nứt nẻ mỏ X
Hỡnh 2.Hàm lượng nước của cỏc giếng khai thỏc trong tầng múng nứt nẻ mỏ X
thăm dò - khai thác
động sau khi đưa mỏ vào khai thỏc được 7 thỏng bằng cỏc giếng bơm ộp A-1I/2I/3I/4I và B-1I/2I. Trờn cơ sở biến thiờn của ỏp suất vỉa và tỡnh trạng ngập nước của cỏc giếng khai thỏc, hoạt động bơm ộp nước đó tạm ngừng sau khi đưa vào hoạt động khoảng 2,5 năm.
Số liệu khai thỏc và kết quả nhiều nghiờn cứu thủy động lực cho thấy tầng múng nứt nẻ mỏ X được chia thành hai khu vực riờng biệt khụng liờn thụng thủy động lực tốt với nhau: Khu vực A ở trung tõm và khu vực B ở Tõy Nam mỏ (Hỡnh 1). Tỡnh trạng nước bắt đầu xuất hiện trong sản phẩm sau khoảng 2 năm đưa mỏ vào khai thỏc. Giếng khai thỏc xuất hiện nước đầu tiờn là A-5P, tiếp đến là A-1P và sau đú là một loạt cỏc giếng khai thỏc khỏc. Cho đến nay, hầu hết cỏc giếng khai thỏc đều cú nước với hàm lượng và mức độ biến đổi của hàm lượng nước khai thỏc rất khỏc nhau (Hỡnh 2). Một số giếng phải ngừng hoạt động và đó được tiến hành khoan thõn giếng mới (sidetrack).
Ngay sau khi nước xõm nhập vào giếng khai thỏc, sản lượng khai thỏc dầu của cỏc giếng này giảm rất nhanh. Vỡ vậy, hàng loạt cỏc nghiờn cứu đó được tiến hành để xỏc định nguyờn nhõn và nguồn gốc của nước khai thỏc nhằm tỡm ra giải phỏp khai thỏc tối ưu. Cỏc kết quả nghiờn cứu cho thấy nước khai thỏc chủ yếu là nước vỉa. Ngoài ra, ranh giới dầu - nước và sự biến thiờn của mực nước trong vỉa tại cỏc giếng khai thỏc và cỏc khu vực được giỏm sỏt chặt chẽ bằng ba phương phỏp trờn. Chi tiết kết quả của từng phương phỏp như sau:
Phương phỏp thống kờ dấu hiệu bắt đầu xuất hiện nước vỉa trong cỏc giếng khai thỏc
Số liệu thống kờ dấu hiệu bắt
Hỡnh 3.Sự biến thiờn mực nước trong vỉa theo kết quả thống kờ dấu hiệu xuất hiện nước ở cỏc giếng khai thỏc
Hỡnh 4. Ranh giới dầu-nước dõng lờn theo phương phỏp MPLT tại giếng B-1P
đầu xuất hiện nước vỉa của cỏc giếng khai thỏc của mỏ X được chỉ ra trong Hỡnh 3. Kết quả xỏc định ranh giới dầu–nước cho thấy mặc dự địa chất tầng múng rất phức tạp, tớnh bất đồng nhất cao nhưng mực nước xuất hiện trong cỏc giếng khai thỏc tuõn theo nguyờn tắc: Thời điểm xuất hiện nước tựy thuộc vào chiều sõu của giếng khai thỏc hay núi cỏch khỏc giếng sõu bị ngập nước sớm hơn cỏc giếng nụng. Ngoài ra phương phỏp này cũn cho phộp dự bỏo tương đối chớnh xỏc thời điểm xuất hiện nước tại cỏc giếng khai thỏc lõn cận.
Phương phỏp MPLT
Để xỏc định chớnh xỏc hơn ranh giới dầu - nước nhằm mục đớch điều chỉnh lưu lượng khai thỏc và tỡm vị trớ để đặt cầu xi măng ngăn cỏch đới khai thỏc nước cho cỏc giếng khai thỏc cú hàm lượng nước cao, rất nhiều giếng khai thỏc đó được tiến hành đo MPLT. Kết quả đo MPLT đó chỉ ra ranh giới dầu-nước tương đối rừ như giếng B-1P và A-7P (Hỡnh 4 và Hỡnh 5). Kết quả cũng cho thấy ranh giới dầu - nước dõng lờn theo thời gian tại giếng B-1P.
Tuy nhiờn, một số giếng cú tiến hành đo MPLT nhưng kết quả
khụng xỏc định được ranh giới dầu-nước vỡ chất lượng số liệu đo thu được kộm, và một số giếng khỏc khụng thể thả được thiết bị đo xuống tới cỏc đới nước do giếng khoan cú gúc nghiờng lớn.
Khảo sỏt ỏp suất trong cỏc giếng khai thỏc dầu và giếng bơm ộp nước
Do một số những hạn chế của cỏc phương phỏp trờn, việc theo dừi ranh giới dầu-nước trong vỉa cho từng khu vực bằng phương phỏp khảo sỏt ỏp suất trong cỏc giếng khai thỏc dầu và giếng bơm ộp nước được tiến hành định kỳ sau khi nước xõm nhập vào giếng khai thỏc.
Để thực hiện phương phỏp này, đồng hồ đo ỏp suất được thả xuống đỏy cỏc giếng bơm ộp nước A-4I và B-2I để đo ỏp suất thõn nước và cỏc giếng khai thỏc để đo ỏp suất thõn dầu trong thời gian toàn bộ mỏ dừng khai thỏc. Cỏc số liệu ỏp suất từ cỏc giếng khai thỏc và bơm ộp cho thấy cú sự liờn thụng thủy động lực tốt giữa giếng bơm ộp A-4I với cỏc giếng khai thỏc trong khu vực A, và giếng bơm ộp B-2I cũng cú sự liờn thụng thủy động lực tốt với cỏc giếng khai thỏc trong khu vực B (Hỡnh 6). Để giảm thiểu sản lượng khai thỏc bị thõm hụt do phải ngừng khai thỏc, thời điểm khảo sỏt ỏp suất thường kết hợp với cỏc hoạt động bảo dưỡng thiết bị khai thỏc định
Hỡnh 6.Tương tỏc ỏp suất giữa giếng khai thỏc và giếng bơm ộp nước trong cỏc khu vực khai thỏc
Hỡnh 7.Kết quả xỏc định ranh giới dầu - nước theo số liệu khảo sỏt ỏp suất
kỳ hàng năm.
Trong đú tỷ trọng dầu là 0,7650 g/cm3 tương đương với gradient ỏp suất 0,3317 psi/ft được dựng để ngoại suy sự biến thiờn của ỏp suất trong thõn dầu, và tỷ trọng của nước vỉa là 0.9988 g/cm3
tương đương với gradient ỏp suất 0,433psi/ft được dựng để ngoại suy sự biến thiờn của ỏp suất trong thõn nước từ số liệu đồng hồ đo ỏp suất đỏy. Kết quả xỏc định ranh giới dầu- nước cho hai khu vực A và B trong Hỡnh 7 cho thấy ranh giới dầu-nước dõng lờn theo thời gian khai thỏc và ranh giới dầu- nước của cỏc khu vực A và khu vực B là khỏc nhau.