Hình 4.17: So sánh kết quả tái lập lịch sử độ ngập nước giữa mơ hình thành phần 11 cấu tử và mơ hình thành phần 6 cấu tử (Độ ngập nước và sản lượng dầu)
Hình 4.18: So sánh kết quả tái lập lịch sử độ ngập nước giữa mơ hình thành phần 11 cấu tử và mơ hình thành phần 6 cấu tử với giếng SD-10P (sản lượng dầu)
112
Hình 4.19: So sánh kết quả tái lập lịch sử độ ngập nước giữa mơ hình thành phần 11 cấu tử và mơ hình thành phần 6 cấu tử với giếng SD-20P (độ ngập nước)
4.2.3. Tái lập lịch sử khai thác với mơ hình thành phần của Mioxen Sư Tử Đen
Để có thể đánh giá được quá trình trộn lẫn, không trộn lẫn, gần trộn lẫn cũng như đánh giá hiệu quả của các phương án bơm ép nước-khí luân phiên, bơm ép khí, bơm ép nước thì mô hình thành phần phải được tái lập lại lịch sử để đảm bảo sự tin cậy của mô hình. Mô hình thành phần được tái lập lịch sử trên phần mềm thương mại được thiết kế và sử dụng các cơng thức tính tốn chun biệt cho từng cấu tử tồn tại trong vỉa.
Các thông số lịch sử khai thác được đưa vào mô hình thành phần giống như mô hình black oil, các kết quả khớp lịch sử của mô hình thành phần được đưa ra trong các hình 4.20 và hình 4.21. Kết quả khớp lịch sử so với mô hình black oil rất tốt và độ tin cậy cao nên có thể sử dụng để chạy các phương án đánh giá nâng cao thu hồi dầu.
113
Hình 4.20: So sánh kết quả tái lập lịch sử sản lượng dầu khai thác giữa mơ hình black oil và mơ hình thành phần
Hình 4.21: So sánh kết quả tái lập lịch sử độ ngập nước giữa mơ hình black oil và mơ hình thành phần
Các phương án bơm ép khí và đánh giá độ nhạy
Sau khi xem xét và đánh giá hiện trạng giếng đang bơm ép và khai thác cũng như độ bão hòa dầu hiện tại của đối tượng Mioxen, Sư Tử Đen nhận thấy để có thể chuyển đổi trạng thái giếng và tiến hành bơm ép ngay trong giai đoạn sắp tới thì chỉ có giếng SD-16I, SD-27I, còn giếng SD-5I hiện giờ đang dừng bơm ép nước do các yếu tố kỹ thuật nên không có khả năng chuyển đổi sang bơm ép nước-khí luân phiên.
114
Tuy nhiên, khi tiến hành bơm ép khí thì theo lý thuyết hệ số bù năng lượng của khí sẽ thấp hơn nước nên khi tiến hành đồng thời bơm ép khí cả hai giếng SD-16I và SD- 27I thì áp suất vỉa sẽ giảm nhanh làm giảm hiệu quả gần trộn lẫn của khí dẫn đến phương pháp bơm ép khí cũng bị giảm hiệu quả. Giếng SD-27I có vị trí ở rìa của cấu tạo và bán kính ảnh hưởng trực tiếp là các giếng SD-6P và SD-28P nên khi tiến hành bơm ép khí sẽ không thật sự hiệu quả (Hình 4.22). Dựa trên thực trạng hiện nay, giếng SD-16I có vị trí phù hợp nhất trong các giếng bơm ép để tiến hành thử nghiệm bơm ép luân phiên nước-khí và dự báo sản lượng gia tăng của khu vực trung tâm của đới tượng.
Hình 4.22: Bão hịa dầu hiện tại và vị trí các giếng bơm ép-khai thác của Mioxen Sư Tử Đen
Để có thể đánh giá được cơ chế trộn lẫn, gần trộn lẫn, không trộn lẫn và hiệu quả của phương pháp bơm ép khí cũng như chỉ ra được các ảnh hưởng của tính chất địa chất, chất lưu vỉa, vị trí giếng bơm ép lên hiệu quả thu hồi dầu thì các phương án bơm ép, tối ưu khai thác cần được đưa ra và chạy dự báo. Các phương án được xây dựng và trình bày trong bảng 4.3.
115
Bảng 4.4: Các phương án bơm ép khí và đánh giá độ nhạy
Giếng bơm ép nước Giếng bơm ép khí Thời gian bơm ép Áp suất Lưu lương bơm ép Bơm ép dưới OWC Bơm ép nước Bơm ép khí CO2 Bơm ép khí N2 Bơm ép khí khô Bơm ép khí đã làm giàu Phương án Cơ sở bơm ép nước :
bơm ép nước tại hai giếng 27I và 16I
27I 16I 2023 Vỉa 14000 bbl/day X X Trường hợp 1
Phương án bơm ép khí : bơm ép nước tại giếng 27I; bơm ép khí tại giếng 16I
27I 16I 2023 Vỉa 5MMscf/day X X X
Trường hợp 2
Phương án bơm ép luân phiên nước-khí(WAG): bơm ép nước tại giếng 27I và bơm ép luân phiên khí-nước tại giếng 16I
27I 16I 2023 Vỉa 5MMscf/day X X X
Trường hợp 3
Phương án bơm ép WAG 5 triệu Mscf/day tại giếng 16I, giếng 27I bơm ép nước
27I 16I 3 năm Vỉa 5MMscf/day X X X
Phương án bơm ép WAG 10 triệu Mscf/day tại giếng 16I, giếng 27I bơm ép nước
27I 16I 3 năm Vỉa 10MMscf/day X X X Phương án bơm ép WAG 15
triệu Mscf/day tại giếng 16I, giếng 27I bơm ép nước
116
Trường hợp 4
Phương án bơm ép WAG trong 2 năm (5MMscf/day) tại giếng 16I, giếng 27I bơm ép nước
27I 16I 2 năm Vỉa 5MMscf/day X X X
Phương án bơm ép WAG trong 3 năm (5MMscf/day) tại giếng 16I, giếng 27I bơm ép nước
27I 16I 3 năm Vỉa 5MMscf/day X X X
Trường hợp 5
Phương án bơm ép WAG 5MMscf/day CO2 tại giếng 16I, giếng 27I bơm ép nước
27I 16I 3 năm Vỉa 5MMscf/day X X X
Phương án bơm ép WAG 5MMscf/day khí N2 tại giếng 16I, giếng 27I bơm ép nước
27I 16I 3 năm Vỉa 5MMscf/day X X X
Trường hợp 6
Phương án bơm ép WAG 5MMscf/day khí khô tại giếng 16I, giếng 27I bơm ép nước
27I 16I 3 năm Vỉa 5MMscf/day X X X
Phương án bơm ép WAG 5MMscf/day khí đã được làm giàu tại giếng 16I, giếng 27I bơm ép nước
117
4.3.1. Đánh giá hiệu quả của 03 phương án bơm ép nước, bơm ép khí và bơm ép nước-khí ln phiên
Kết quả chạy mơ phỏng dự báo sản lượng khai thác cho các trường hợp:
- Phương án cơ sở bơm ép nước (PACS): bơm ép nước duy trì áp suất mỏ của 02 giếng SD-16I và SD-27I với lưu lượng bơm ép 14.000 bbl/ngày.
- Trường hợp 1 (TH1) bơm ép khí: bơm ép nước duy trì áp suất mỏ của giếng
SD-27I với lưu lượng bơm ép 10.000 bbl/ngày, bơm ép khí cả đời mỏ của giếng SD- 16I với lưu lượng bơm ép 5 MMscf/ngày (triệu bộ khối khí/ngày).
- Trường hợp 2 (TH2) bơm ép nước-khí luân phiên: bơm ép nước duy trì áp
suất mỏ của giếng SD-27I với lưu lượng bơm ép 10.000 bbl/ngày và tiến hành bơm ép luân phiên nước-khí với giếng SD-16I với chu kỳ 3 tháng bơm khí (lưu lượng 5 MMscf/ngày) và 3 tháng bơm nước (4.000 bbl/ngày).
Các kết quả mô phỏng cho thấy hiệu quả nâng cao hệ số thu hồi dầu của phương pháp bơm ép nước-khí luân phiên (TH2) là tốt nhất, sau đó là bơm ép khí và cuối cùng là bơm ép nước. Kết quả chạy mô phỏng dự báo chi tiết được thể hiện trong hình 4.22 đến hình 4.24. Nhà thầu nếu không áp dụng bơm ép khí mà tiếp tục duy trì bơm ép nước thì ngoài việc không gia tăng được thu hồi dầu mà cịn phải đới mặt với các hiện tượng ngập nước cao tại các giếng khai thác. Mức độ ngập nước tại các giếng khai thác khi bơm ép nước rất khó dự báo do mức độ chính xác của phân bố rỗng, phân bố độ thấm cũng như các đứt gãy trong vỉa sẽ làm dòng nước chảy theo các kênh dẫn đến thằng giếng khai thác, quá trình này mô hình mô phỏng không dự báo chính xác được.
Bơm ép luân phiên nước-khí sẽ giải quyết được rất nhiều vấn đề còn tồn tại trong mỏ. Mặc dù áp suất bơm ép là thấp hơn áp suất trộn lẫn rất nhiều nhưng kết quả cho thấy khả năng thu hồi dầu của phương pháp rất tốt. Phương pháp bơm ép khí ban đầu có khả năng thu hồi dầu tốt nhưng do bơm ép với lưu lượng 5MMscf/ngày nên áp suất đáy giếng bơm ép và khu vực ảnh hưởng của giếng bơm ép SD-16I giảm thấp dẫn đến giảm hiệu quả trộn lẫn, tiệm cận gần đến cơ chế không trộn lẫn nên sản
118
lượng thu hồi giảm. Quá trình bơm ép luân phiên nước-khí trong 3 tháng bơm khí và tiếp đến 3 tháng bơm nước sẽ giúp vùng cận đáy giếng bơm ép và vùng ảnh hưởng được duy trì áp suất tốt hơn nên hiệu quả gia tăng sản lượng của WAG cũng do một phần ảnh hưởng của cơ chế gần trộn lẫn. Mặt khác, dòng khí với độ linh động rất cao khi không có quá trình trộn lẫn (Mg/Mo lớn) sẽ gây nên hiện tượng chảy quá nhanh và không có hiệu quả đẩy dầu khỏi lỗ rỗng, thậm chí sẽ xảy ra hiện tượng “vọt khí” trong vỉa. Hiện tượng này thể hiện ở quá trình không trộn lẫn sẽ dẫn đến tỷ số khí- dầu khai thác (GOR) tăng cao. Nút nước bơm ép phía trước và phía sau nút khí sẽ có tác dụng kiểm sốt tớc độ của dịng khí trong vỉa làm gia tăng lượng dầu thu hồi cho phương pháp bơm ép nước-khí luân phiên.
Hình 4.23: Sản lượng dầu thu hồi tồn mỏ của PACS, TH1, TH2
119
Hình 4.25: Sản lượng khai thác gia tăng của giếng 10P với PACS, TH2
4.3.2. Đánh giá và lựa chọn lưu lượng bơm ép luân phiên nước-khí tối ưu
Do áp suất vỉa hiện tại quá thấp so với áp suất trộn lẫn tối thiểu (MMP) của tất cả các nguồn khí nên quá trình bơm ép nước-khí luân phiên cho Mioxen Sư Tử Đen tuân theo cơ chế gần trộn lẫn. Trang thiết bị khai thác-bơm ép và vận chuyện hiện có của nhà thầu có thể cung cấp bơm ép luân phiên nước-khí rất hạn chế, đặc biệt là khi bơm ép khí với lưu lượng lớn, nên việc tối ưu lưu lượng bơm ép khí cũng đóng một vai trò hết sức quan trọng. Để có thể tối ưu lưu lượng bơm ép khí cho giếng SD-16I mà vẫn đạt kết quả thu hồi dầu tốt nhất, tính trên góc độ kinh tế và lượng khí bơm ép thì các phương án chạy dự báo sau được thực hiện. Xây dựng phương án và chạy mô phỏng dự báo sản lượng khai thác như sau:
Trường hợp 3 (TH3):
- TH3a (Phương án bơm ép WAG với lưu lượng 5 triệu Mscf/ngày): bơm ép nước duy trì áp suất mỏ của giếng SD-27I với lưu lượng bơm ép 10.000 bbl/ngày và tiến hành bơm ép luân phiên nước-khí với giếng SD-16I với chu kỳ 3 tháng bơm khí (lưu lượng 5MMscf/ngày) và 3 tháng bơm nước (4.000 bbl/ngày). Thời gian bơm ép WAG trong 3 năm.
- TH3b (Phương án bơm ép WAG với lưu lượng 10 triệu Mscf/ngày): bơm ép nước duy trì áp suất mỏ của giếng SD-27I với lưu lượng bơm ép 10.000 bbl/ngày và tiến hành bơm ép luân phiên nước-khí với giếng SD-16I với chu kỳ 3 tháng bơm khí
120
(lưu lượng 10 MMscf/ngày) và 3 tháng bơm nước (4.000 bbl/ngày). Thời gian bơm ép WAG trong 3 năm.
- TH3c (Phương án bơm ép WAG với lưu lượng 15 triệu Mscf/ngày): bơm ép bơm ép nước duy trì áp suất mỏ của giếng SD-27I với lưu lượng bơm ép 10000 bbl/ngày và tiến hành bơm ép luân phiên nước-khívới giếng SD-16I với chu kỳ 3 tháng bơm khí (lưu lượng 15 MMscf/ngày) và 3 tháng bơm nước (4.000 bbl/ngày). Thời gian bơm ép WAG trong 3 năm.
Kết quả mô phỏng được thể hiện trong hình 4.26 và hình 4.27
Hình 4.26: Lưu lượng và tổng sản lượng dầu thu hồi toàn mỏ của TH3a, TH3b, TH3c
Hình 4.27: Lưu lượng và tổng sản lượng khí thu hồi tồn mỏ của TH3a, TH3b, TH3c
121
Kết quả mô phỏng cho thấy phương án bơm ép luân phiên nước-khí với lưu lượng bơm ép khí là 5 MMscf/day cho kết quả thu hồi dầu cao nhất mặc dù lưu lượng bơm ép khí là thấp nhất. Điều này có thể giải thích do cơ chế bơm ép WAG hiện tại đang là cơ chế bơm ép khí gần trộn lẫn nên khi tăng tốc độ bơm ép khí lên quá cao 10 MMscf/ngày và 15 MMscf/ngày thì dịng khí bơm ép với vận tớc rất lớn được đẩy vào vỉa gần như không đủ thời gian để tiếp xúc với pha dầu. Đặc biệt, độ linh động của pha khí kết hợp vận tớc bơm đẩy q lớn thì dịng khí sẽ vượt qua các nút nước phía trước và đến thẳng giếng khai thác. Hình 4.27 cho thấy quá trình đánh thủng (breakthough) của dòng khí bơm đẩy rất rõ ràng, lưu lượng khí thu được tại giếng khai thác tăng đột biết theo các chu kỳ bơm ép khí cũng như tác động lên vỉa rất nhanh. Trong khi đó với lưu lương bơm ép 5 MMscf/ngày thì sau hơn 1 năm lượng khí mới đến giếng khai thác và một phần đã trộn lẫn với dầu vỉa làm hiệu quả trộn lẫn để gia tăng được sản lượng dầu cao hơn các trường hợp lưu lượng bơm ép lớn hơn. Bơm ép với lưu lượng 10MMscf/ngày và 15 MMscf/ngày thì gần như trong thời gian rất ngắn các giếng khai thác đã nhận được dòng khí. Đây chính là minh chứng cho hiệu quả của quá trình gần trộn lẫn.
Lưu lượng bơm ép luân phiên nước khí có thể được hiểu là các nút nước và khí luân phiên được bơm ép vào vỉa chứa với các tỷ lệ xác định. Đây là một yếu tố hết sức quan trọng để xác định điều kiện tốt nhất để nâng cao thu hồi dầu. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng với tỷ lệ nước khí thấp thì khí có thể tạo ra kênh dẫn và chảy thẳng đến giếng sớm hơn dự kiến và với tỷ lệ nước khí cao sẽ là nguyên nhân tạo thành thành các bẫy giữ dầu bởi các lưỡi nước. Do đó, lựa chọn một tỷ lệ tối ưu nước khí là hết sức quan trọng. Việc xác định tối ưu tỷ lệ nước khí của nghiên cứu đã được kế thừa từ các nghiên cứu trước đây của mỏ Rạng Đông [3] và một số nghiên cứu trên thế giới. Với giếng bơm ép SD-16I thì khả năng tiếp nhận tối đa hiện tại là 4.000 bbl/ngày nên nút khí được giữ nguyên với khả năng bơm ép hiện tại. Ngoài ra, dựa trên khoảng cách giữa giếng bơm ép và các giếng khai thác, các nút khí được lựa chọn với các lưu lượng bơm ép 5 MMscf/ngày; 10 MMscf/ngày; 15 MMscf/ngày để đánh giá các tỷ lệ tối ưu. Khi tính thể tích ở điều kiện vỉa thì lưu lượng bơm ép có tỷ
122
lệ tương đương 1:1; 1:2 và 1:3. Kết quả nghiên cứu các nút khí cho thấy thể tích các nút khí lớn ( trường hợp) 10 MMscf/ngày; 15 MMscf/ngày thì chỉ tồn tại được 1-2 nút khí sau đó là có hiện tượng đánh thủng của nút khí dẫn đến khí đến sớm ở giếng khai thác (hình 4.28). Với trường hợp 3 tháng một nút khí với lưu lượng 5MMscf/ngày thì lượng dầu thu hồi được đẩy đẩy đến giếng sau 18 tháng và 3-4 nút nước khí được duy trì trong mỏ từ khoảng cách giếng SD-16I đến các giếng chịu ảnh hưởng là SD-20P và SD-11P (Hình 4.29). Kết quả nghiên cứu và đánh giá trên mô hình mô phỏng đã chỉ ra với nút nước khí với lưu lượng khí bơm ép là 5MMscf/ngày là đảm bảo gia tăng thu hồi tớt nhất.
Hình 4.28 : Các trường hợp tỷ lệ nút nước khí bơm ép luân phiên
Hình 4.29: Ảnh hưởng của các nút nước khí đến sản lượng gia tăng tại các giếng khai thác
123
4.3.3. Đánh giá hiệu quả bơm ép luân phiên nước-khí theo thời gian bơm ép
Các phương án bơm ép nước-khí luân phiên liên tục trong thời gian 2 năm, 3 năm đã được thiết kế để đánh giá hiệu quả bơm ép WAG theo thời gian.
Trường hợp 4:
- TH4a (Phương án bơm ép WAG với lưu lượng 5 triệu Mscf/ngày): bơm ép nước duy trì áp suất mỏ của giếng SD-27I với lưu lượng bơm ép 10.000 bbl/ngày và tiến hành bơm ép luân phiên nước-khívới giếng SD-16I với chu kỳ 3 tháng bơm khí (lưu lượng 5MMscf/ngày) và 3 tháng bơm nước (4.000 bbl/ngày). Thời gian bơm ép WAG trong 2 năm.
- TH4b (Phương án bơm ép WAG với lưu lượng 5 triệu Mscf/ngày): bơm ép nước duy trì áp suất mỏ của giếng SD-27I với lưu lượng bơm ép 10.000 bbl/ngày và tiến hành bơm ép luân phiên nước-khí với giếng SD-16I với chu kỳ 3 tháng bơm khí (lưu lượng 5MMscf/ngày) và 3 tháng bơm nước (4.000 bbl/ngày). Thời gian bơm ép luân phiên nước-khí liên tục trong 3 năm, sau đó duy trì bơm ép nước thứ cấp.