(Nguồn: Baker Hughes)
Độ rỗng của đất đá là lỗ hổng không chứa khung đá. Độ rỗng của đất đá được chia làm ba loại:
- Độ rỗng tổng (Φt) - Độ rỗng hiệu dụng (Φe) - Độ rỗng động (Φđ)
Độ rỗng tuyệt đối (Φt) là tỷ số tổng thể tích không gian lỗ rỗng (Vt) trên thể tích thực của đất đá (Vđ).
Độ rỗng hiệu dụng (Φe) là tỷ số thể tích của không gian lỗ rỗng liên thông với nhau (Vl) và thể tích của khối đất đá Vđ.
Φ t
đ
(3.2)
Độ rỗng động (Φđ) là tỷ số thể tích của không gian lỗ rỗng cho chất lưu di chuyển qua (Vd) và thể tích của khối đất đá Vđ.
Φ d
đ
(3.3) Độ rỗng động phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau: tính chất lý hóa của chất lưu, loại đá, xi măng gắn kết, mức độ sắp xếp của đất đá, hình dạng kênh dẫn, độ chênh áp…
3.1.2. Độ bão hòa
Độ bão hòa chất lưu trong vỉa (S) là tỷ số giữa thể tích chất lưu chứa trong lỗ rỗng và thể tích lỗ rỗng. Độ bão hòa được chia làm ba loại chính: độ bão hòa dầu So, độ bão hòa nước Sw và độ bão hòa khí Sg.
So=Vo/V, Sw=Vw/V, Sg=Vg/V So + Sw +Sg = 1 Trong đó: Vo là thể tích chứa dầu Vw là thể tích chứa nước Vg là thể tích chứa khí V là thể tích lỗ rỗng tổng
Độ bão hòa hiệu dụng (Se) là tỷ số giữa thể tích chất lưu trong lỗ rỗng có khả năng di chuyển và thể tích lỗ rỗng. Độ bão hòa hiệu dụng được chia làm ba loại chính: độ bão hòa dầu Soe, độ bão hòa nước Swe và độ bão hòa khí Sge.
Soe=Voe/V, Swe=Vwe/V, Sge=Vge/V
Độ bão hòa nước dư (Swr) và độ bão hòa dầu dư (Sor) là lượng nước và dầu trong lỗ rỗng không thể khai thác được kể cả áp dụng các phương pháp khai thác thứ cấp.
Áp suất vỉa: chất lỏng và chất khí nằm trong vỉa dưới tác động của áp suất nhất định gọi là áp suất vỉa.
Áp suất vỉa ban đầu (Pv) là áp suất thủy tĩnh trước khi đưa vỉa vào hoạt động theo một chế độ nhất định và được xác định theo công thức.
Pv = ρ.g.H Trong đó ρ là mật độ của chất lỏng (1000kg/cm3) g là gia tốc trọng trường (m/s2) H là chiều cao cột chất lỏng (m) Pv là áp suất vỉa, (N/m2)
Áp suất vỉa ban đầu là thông số đặc trưng cho năng lượng vỉa. Trước khi đưa vào khai thác thì áp suất vỉa ban đầu thường tỷ lệ thuận với độ sâu của vỉa tương ứng. Áp suất vỉa quyết định phương pháp khai thác tự phun, Gaslift hỗ trợ hay là bơm điện ngầm. Nếu áp suất vỉa lớn thì vỉa có tiềm năng lớn. Số liệu áp suất vỉa và kết hợp với các tham số khác như độ thấm của đất đá, độ chênh áp của áp suất đáy giếng và vỉa, độ bão hòa dầu, độ rỗng của đất đá… là cơ sở để thiết kế, phân tích khai thác và đưa ra những phương án phù hợp về công nghệ để sử dụng năng lượng vỉa một cách tiết kiệm nhất. Áp suất vỉa ban đầu là một trong những yếu tố quan trọng trong việc xác định ranh giới nước tự do (FWL), hệ số sản phẩm.
Để đánh giá sự suy giảm năng lượng vỉa trong quá trình khai thác thì hệ số suy giảm áp suất (KN) là thông số phản ánh động thái biến thiên của áp suất vỉa trên đơn vị sản phẩm thu hồi.
Hệ số suy giảm áp suất được xác định như sau:
K
N
(3.8)
Trong đó:
- ΔPk = P1-P2: áp suất vỉa ở hai thời điểm khảo sát khác nhau.
- ∑Ql = ∑(Qd +Qn+Qk): tổng lượng dầu, nước, khí được khai thác ở giữa hai thời điểm khảo sát P1 và P2.
- Nếu KN > 0 thì áp suất vỉa đang suy giảm.
- Nếu KN = 0 thì áp suất vỉa không bị suy giảm (Hệ số bù năng lượng là 100%) - Nếu KN < 0 thì áp suất vỉa tăng lên do có tác động bơm ép.
Động thái của áp suất vỉa luôn phụ thuộc vào sản lượng khai thác. Áp suất vỉa được duy trì bằng bơm ép và sự giãn nở của các chất lưu, đất đá trong vỉa.
Để đánh giá sự suy giảm năng lượng tại các giếng khai thác thì hệ số tổn thất năng lượng (K) là tỷ số áp suất miệng trên tổng lưu lượng khai thác.
K = (3.9)
Trong đó:
- ΔPm = Pđ - Ptt - Pms - Plđ: áp suất miệng là hiệu của áp suất đáy (Pđ) thắng áp suất thủy tĩnh (Ptt) của cột chất lưu, lực ma sát (Pms) và lực đẩy (Plđ).
- ∑Ql = ∑(Qd +Qn+Qk): tổng lượng dầu, nước, khí tại điều kiện bề mặt. Hệ số sản phẩm (Kd) là tỷ số của sản lượng dầu thu được trên một đơn vị áp suất mất đi ở miệng.
K (3.10)
Áp suất miệng luôn được khảo sát cùng để đánh giá tổn thất năng lượng.Thông thường thì áp suất miệng giảm sau một thời gian khai thác do hai nguyên nhân:
- Do chế độ côn khai thác không hợp lý. Để tăng lại áp suất miệng thì phải giảm côn khai thác hoặc là bơm khí gaslift vào giếng.
- Do nước vỉa xâm nhập vào trong giếng khoan.
Để tiện tính toán, áp suất vỉa thường được quy đổi lên mặt phẳng tham chiếu là ranh giới dầu nước hay mực nước biển để tính toán và theo dõi sự thay đổi.
Áp suất vỉa động (Pđ): là áp suất trong vỉa đang hoạt động theo một chế độ (thử giếng, khai thác, bơm ép) nhất định.
Áp suất bão hòa: là áp suất tại đó bắt đầu xuất hiện bọt khí đầu tiên tách ra khỏi dầu. Trong quá trình khai thác luôn phải giữ cho áp suất vỉa lớn hơn áp suất bão hòa.
3.1.4. Độ thấm
Độ thấm là khả năng của đá chứa cho chất lưu chảy qua hệ thống kênh dẫn liên thông với nhau. Độ thấm là một trong những thông số quan trọng nhất của đá chứa dầu khí, được chia ra làm ba loại:
Độ thấm tuyệt đối (K): là độ thấm của của đá ở điều kiện bão hòa 100% chất lưu đồng nhất. Hình 3.2 là mô hình độ thấm theo định luật Darcy.