Phân bố độ bão hòa dầu

Hình 4.6. Lưu lượng dầu, khí khai thác và độ ngập nước tồn mỏ

106

Hình 4.8. Kết quả phục hồi lịch sử giếng SD-08PST

107

Hình 4.11. Kết quả phục hồi lịch sử giếng SD-14P

Hình 4.12. Kết quả phục hồi lịch sử giếng SD-15P

108

Hình 4.14. Kết quả phục hồi lịch sử giếng SD-23P

Hình 4.15. Kết quả phục hồi lịch sử giếng SD-26P

Kết quả phục hồi lịch sử mô hình thành phần cho thấy mô hình đã đảm bảo đủ tin cậy để tiến hành nghiên cứu chuyển đổi sang mô hình thành phần để có thể đánh giá hiệu quả các phương án bơm ép nước-khí luân phiên theo các phương án khai thác.

Chuyển từ mơ hình “black oil” sang mơ hình thành phần

Mơ hình hiện tại đã được khớp lịch sử với các động thái khai thác thực tế phần mềm mô phỏng quá trình dạng black oil, nghĩa là chất lưu tồn tại trong vỉa dưới 3 dạng dầu-khí-nước. Mô hình black oil được sử dụng nhiều và cho kết quả dự báo khai thác chính xác với các phương án gia tăng thu hồi như bơm ép nước để duy trình

109

áp suất vỉa, hay phương pháp nâng cao hệ số thu hồi bằng hóa phẩm như bơm ép polyme, bơm ép hoạt chất bề mặt. Các phương pháp bơm ép hóa phẩm có tác dụng làm thay đổi tính chất dính ướt của đá vỉa, thay đổi áp suất mao dẫn, độ nhớt của nước bơm ép từ đó làm giảm lượng dầu tàn dư còn lại trong vỉa v.v. các thay đổi này được thể hiện trên hệ đường cong thấm pha, hệ đường áp suất mao dẫn của pha lỏng (dầu/nước) và pha khí (hydrocarbon). Mô hình black oil có thể dự báo chính xác được quá trình thay đổi trên. Với quá trình bơm ép khí để nâng cao hệ số thu hồi thì như đã trình bày trong các phần trước, mô hình black oil không thể mô tả sự thay đổi thành phần các cấu từ trong quá trình dịch chuyển từ ô lưới này sang ô lưới khác trong quãng đường từ giếng bơm ép đến giếng khai thác. Sự thay đổi thành phần trong vỉa hệ chất lưu vỉa và khí bơm ép sẽ quyết định cơ chế trộn lẫn, gần trộn lẫn và không trộn lẫn. Mô hình thành phần cũng mô phỏng được sự thay đổi trạng thái pha của các cấu tử Hydrocarbon gồm dầu-khí vỉa và khí bơm ép, từ đó quyết định các tính chất của hệ chất lưu hỗn hợp và cơ chế của dịng chảy. Chuyển đổi mơ hình từ dạng black oil sang mô hình thành phần được thực hiện theo quy trình sau:

➢ Xây dựng mô hình mô phỏng chất lưu vỉa theo các cấu tử hydrocarbon;

➢ Chuyển đổi thuật toán và xây dựng sự thay đổi thành phần các cấu tử theo nhiệt độ-áp suất vỉa và theo độ sâu vỉa chứa;

➢ Đảm bảo trữ lượng dầu tại chỗ (OIIP) của mô hình black oil và mô hình thành phần không quá sai khác để tránh ảnh hưởng đến trữ lượng dầu thu hồi;

➢ Tái lập lại lịch sử động thái khai thác để có thể tin cậy cho quá trình đánh giá hiệu quả và dự báo khai thác khi bơm ép khí, bơm ép nước-khí luân phiên.

Mô hình mô phỏng chất lưu vỉa đã được xây dựng trong Chương 3 được sử dụng làm đầu vào cho mô hình thành phần. Tiến hành xây dựng mô hình thành phần theo các bước ở trên. Để đảm bảo yêu cầu chất lượng của mô hình cho dự báo, mô hình thành phần xây dựng được tái lập lại lịch sử khai thác. Kết quả tái lập lịch sử của mô hình được thể hiện trong hình 4.15 đến hình 4.18. Trữ lượng dầu tại chỗ của mô hình black oil và mô hình thành phần sai khác dưới 3%.

110

4.2.1. Xây dựng mơ hình PVT hệ chất lưu vỉa đại diện cho Mioxen Sư Tử Đen

Căn cứ trên thông số đầu vào của mô hình Black oil mà nhà thầu đang sử dụng trên thành phần phân tích của giếng SD-2X đã xây dựng mô hình mô phỏng các tính chất của lưu thể vỉa trên phần mềm PVT chuyên ngành. Thành phần hydrocarbon của giếng SD-2X được đưa vào mô hình và tái lập lại với kết quả thực nghiệm. Thành phần và kết quả tái lập đã trình bày trong Chương 3.

4.2.2. Lựa chọn mơ hình thành phần 6 cấu tử để chạy dự báo đánh giá

Để tăng tốc độ xử lý khi chạy mô hình mô phỏng toàn mỏ 11 cấu tử trong mô hình mô phỏng PVTcủa Mioxen Sư Tử Đen được sử dụng thuật toán ghép nhóm tương đồng thành 6 cấu tử (CO2; N2; C1; PC2: ghép của C2-C3, PC3: ghép của C4- C6; C7+). Quá trình ghép nhóm đảm bảo không thay đổi tính chất của hệ chất lưu vỉa trong mô hình mô phỏng, kết quả được so sánh trong hình 3.18 giản đồ pha của 2 mô hình 11 cấu tử và mô hình 6 cấu tử.

N2, CO2, C1 và C7+ không tiến hành ghép nhóm để giữ nguyên tính chất của cấu tử hydrocarbon vỉa, quá trình này sẽ đảm bảo tính chính xác khi tiến hành đánh giá bơm ép các nguồn khí vào trong vỉa.

Để chứng minh quá trình ghép nhóm từ 11 cấu tử xuống 6 cấu tử làm đầu vào cho mô hình mô phỏng không ảnh hưởng đến kết quả nghiên cứu. Thành phần của 11 cấu tử và 6 cấu tử từ mô hình PVT được thể hiện trong hình 4.16. Hai mô hình thành phần 11 cấu tử và 6 cấu tử được chạy lại lịch sử khai thác và so sánh. Kết quả mô phỏng được đưa ra trong hình 4.16 đến hình 4.19 đã chứng minh sự sai lệch là không lớn và có thể sử dụng mô hình thành phần 6 cấu tử để tái lập lịch sử khai thác và chạy các trường hợp dự báo đánh giá bơm ép khí, bơm ép luân phiên nước-khí hoặc tiếp tục chỉ bơm ép nước.

111

Hình 4.16: Thành phần của 11 cấu tử và thành phần của 6 cấu tử

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 đối 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 luân phiên

Kết quả chạy mô 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

Đặc tính dầu tại điều kiện vỉa

Trạng thái khai thác các giếng