Giản đồ 3 pha của dầu vỉa Mioxen Sư Tử Đen- 123docz.net

Để tăng tốc độ xử lý khi chạy mô hình mô phỏng slimtube và mô hình mô phỏng toàn mỏ cũng như để có thể dễ dàng so sánh kết quả nghiên cứu mô phỏng dự báo MMP với các giản đồ lý thuyết, 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: C2-C3, PC3: 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 sẽ hỗ trợ trong các tính toán chính xác bơm ép khi hydrocarbon và khí trơ N2, CO2 ở các phần sau của luận án.

Hình 3.17 : So sánh giản đồ pha của 02 mơ hình 11 thành phần và 6 thành phần

➢ Trường hợp 1: Khí bơm ép là khí khô (khí thương phẩm) như trong hình 3.18. Kết quả mô phỏng tính điểm FCM là 7.340 psia và MCM là 7.305 psia.

Hình 3.18 : Thành phần khí khơ sử dụng để bơm ép

➢ Trường hợp 2: Khí bơm ép là khí bình tách cấp 2 như trong hình 3.20. Kết quả mô phỏng tính điểm FCM là 5.838 psia và MCM là 5.542 psia.

Hình 3.19 : Thành phần khí bình tách cấp 2 sử dụng bơm ép

➢ Trường hợp 3: Khí bơm ép là khí bình tách cấp 1 như trong hình 3.20. Kết quả mô phỏng tính điểm FCM là 4.758 và MCM là 4.510 psia.

Hình 3.20 : Thành phần khí bình tách cấp 1 sử dụng bơm ép

Hình 3.21: Thành phần khí trước khi vào bình tách cấp 1 sử dụng bơm ép

➢ Trường hợp 5: Khí bơm ép là khí trơ N2 và CO2. Kết quả mô phỏng cũng chỉ ra không có quá trình trộn lẫn khí trơ N2 với dầu vỉa trong bất kỳ áp suất nào.

3.2.3. Xây dựng mơ hình mơ phỏng lại q trình thực nghiệm Slimtube cho Mioxen Sư Tử Đen

3.2.3.1 Phương pháp

Mô hình “slimtube” được xây dựng các ô lưới để mô phỏng lại quá trình bơm ép khí vào vỉa dầu. Mô hình được thiết kế với các thông số tương tự với thông số của slimtube thực nghiệm. Điều kiện ban đầu của các ô lưới mô phỏng được đặt trong điều kiện nhiệt độ vỉa và áp suất vỉa. Trong cùng bước chạy thời gian thì khí được bơm ép vào mô hình thông qua giếng bơm ép giả định. Hỗn hợp dầu và khí trong ô lưới đầu tiên sẽ di chuyển, thay đổi sang trạng thái và thành phần khác. Các tính toán cân bằng vật chất và tới hạn dịch chuyển được sử dụng để mô phỏng cách thức dịch chuyển của một pha sang ô lưới thứ 2 như thế nào. Quá trình được lặp lại với pha đã dịch chuyển, pha đã dịch chuyển tiếp tục trộn lẫn với dầu tại ô lưới thứ hai để hình thành hỗn hợp mới. Quá trình này lặp lại trên suốt quãng đường đi từ giếng bơm ép đến giếng khai thác thông qua mô phỏng của các ô lưới. Điểm giếng bơm ép và giếng

khai thác chính là đầu vào và đầu ra của thiết bị slimtube với mô hình mô phỏng slimtube. Với quá trình mô phỏng biến đổi liên tục theo suốt chiều dài của cột slimtube và với các thông số vỉa được đưa vào thì sẽ khắc phục được các hạn chế của thực nghiệm cũng như có thể dự báo được chính xác điểm MMP cho Mioxen Sử Tử Đen với các nguồn khí bơm ép khác nhau và các cấp bơm đẩy khác nhau. Cũng có thể làm rõ được cơ chế trộn lẫn, gần trộn lần, không trộn lẫn khi bơm ép các nguồn khí vào trong chất lưu vỉa thực tế.

3.2.3.2 Kết quả mơ hình mơ phỏng Slimtube

Thành phần khí bơm ép được sử dụng từ các nguồn khí khô, khí tại bình tách cấp 2, khí tại điểm trước khi vào bình tách cấp 1, khí CO2, N2. Các cấp áp suất bơm ép được thực hiện mô phỏng từ 1.000 psia đến 7.000 psia tại nhiệt độ vỉa 184 0F. Kết quả mô phỏng slimtube và dự báo điểm MMP được đưa trong các hình từ 3.22 đến 3.26.

➢ Trường hợp 1: Khí bơm ép là khí khô hay khí thương phẩm như trong hình 3.22. Kết quả mô phỏng cho sản lượng thu hồi và dự báo điểm tính điểm MMP khoảng 6.000 psia.

Hình 3.22 : Sản lượng thu hồi từ mơ hình slimtube để xác định MMP với khí bơm ép là khí khơ (khí thương phẩm)

hình 3.23. Kết quả mô phỏng cho sản lượng thu hồi và dự báo điểm tính điểm MMP khoảng 4.500 psia.

Hình 3.23 : Sản lượng thu hồi từ mơ hình slimtube để xác định MMP với khí bơm ép là khí ở bình tách cấp 2

➢ Trường hợp 3: Khí bơm ép là khí trước khi vào bình tách cấp 1 như trong hình 3.24. Kết quả mô phỏng cho sản lượng thu hồi và dự báo điểm tính điểm MMP khoảng 2.500 psia. Điểm MMP tiệm cận với điểm áp suất vỉa đang khai thác.

Hình 3.24 : Sản lượng thu hồi từ mơ hình slimtube để xác định MMP với khí bơm ép là khí trước khi vào bình tách cấp 1 (hay khí được làm giàu bởi NLG và LPG)

Quá trình mô phỏng slimtube đã chỉ rõ được cơ chế trộn lẫn và gần trộn lẫn, từ đó có thể tính tốn chính xác được điểm MMP khi có dịng chảy và biến đổi thành

phần theo chiều dài của slimtube. Quá trình đẩy trộn lẫn và gần trộn lẫn được thể hiện trong hình 3.25 và 3.26. Tại giá trị cuối cùng của quá trình đẩy thì có thể nhận thấy với quá trình đẩy trộn lần thì dầu tàn dư trong slimtube gần bằng 0, còn với quá trình đẩy trộn lẫn thì lượng dầu tàn dư trong slimtube còn khoảng 20%. Các so sánh này thực hiện trên cùng thành phần khí bơm ép nhưng với áp suất trên điểm trộn lẫn MMP (quá trình trộn lẫn hoàn toàn) và với áp suất dưới điểm trộn lẫn MMP (quá trình gần trộn lẫn).

Hình 3.25: Dầu bão hịa của q trình đẩy trộn lẫn

Hình 3.26: Dầu tàn dư của quá trình đẩy gần trộn lẫn

➢ Trường hợp 4: Sử dụng khí bơm ép là khí trơ N2 và CO2. Kết quả mô phỏng cũng chỉ ra không có quá trình trộn lẫn N2 với dầu vỉa trong bất kỳ áp suất nào, quá trình bơm ép N2 vào vỉa sẽ là quá trình không trộn lẫn. Hiệu quả nâng cao hệ số thu hồi dầu của quá trình bơm ép không trộn lẫn N2 với dầu vỉa Sư Tử Đen được chỉ rõ trong hình 3.25, đạt hệ số thu hồi dầu khoảng 38% sau khi bơm ép được 0,4 thể tích lỗ rỗng (PV) và không có khả năng thu hồi thêm đến hết quá trình bơm ép 1,4 PV do đã thoát khí tại điểm bơm ép đến 0,4 PV. Với trường hợp khí CO2 đạt hệ số thu hồi khoảng 65% sau khi bơm ép 0,8 PV và cũng đến điểm thốt khi nên khơng có khả năng thu hồi thêm dầu mặc dù tiếp tục bơm ép khí CO2 đến 1,4 PV. Quá trình bơm

ép 1,4 PV. Cả 3 mô hình slimtube trong hình 3.25 đều được thực hiện tại cấp áp suất 2.355 psia, áp suất trung bình của vỉa thực tế.

Hình 3.27: Sản lượng thu hồi từ mơ hình slimtube với các q trình khơng trộn lẫn

So sánh MMP từ các phương pháp nghiên cứu

Bảng 3.3 đã so sánh các giá trị của MMP từ 03 phương pháp : (1) Phương pháp thực nghiệm phòng thí nghiệm với thiết bị slimtube chuẩn; (2) Phương pháp xác định MMP bằng phương trình trạng thái và hành trạng pha bởi phần mềm PVT; (3) Phương pháp mô hình mô phỏng thủy động lực học “slimtube” bởi phần mềm mô phỏng chuyên ngành.

Bảng 3.3: So sánh MMP thực nghiệm với các phương pháp tính tốn và dự báo

MMP thực nghiệm MMP từ mô hình PVT Mô hình 1-D slimtube

5.300 psia 7.350 psia 6.000 psia

Sai lệch 38,6 % 13,2 %

Tính toán dựa trên thiết bị thực nghiệm với độ rỗng 37,8% và thành phần dầu vỉa và khí bơm ép của giếng SDSW- 23P

1. Sai lệch do phương trình trạng thái tại điều kiện tiếp xúc tĩnh giữa bề mặt hai pha.

2. Sử dụng thành phần dầu-khí đại diện cho vỉa (SD-2X)

1. Sai lệch do đã hiệu chỉnh lại độ rỗng của mô hình slimtube về với điều kiện thực tế mỏ, trung bình 30% 2. Sử dụng thành phần dầu- khí đại diện cho vỉa (SD- 2X)

Các kết quả đánh giá sai số của các phương pháp xác định MMP đã chứng minh việc sử dụng mô hình mô phỏng thủy động lực học slimtube có thể tính toán và dự báo chính xác được điểm MMP với các điều kiện thực tế của mỏ. Kết quả cũng chứng minh hiệu quả nâng cao hệ số thu hồi dầu của cơ chế bơm ép trộn lẫn với các cơ chế bơm ép gần trộn lần và không trộn lẫn.

Kết quả cũng chỉ ra các hạn chế của việc tính tốn MMP chỉ sử dụng mơ hình PVT. Quan trọng hơn, nghiên cứu đã xây dựng được quy trình mô phỏng và khẳng định tính đúng đắn về phương pháp luận, các thuật toán tính tốn mơ phỏng mơ hình slimtube để dự báo điểm MMP cho các mỏ dầu khí với các nguồn khí bơm ép khác nhau, đặc biệt có thể áp dụng được cho Mioxen Sư Tử Đen.

Lựa chọn nguồn khí và giải pháp bơm ép khí cho Mioxen Sư Tử Đen

Mô hình slimtube mô phỏng lại thực nghiệm đã được xây dựng và khớp với kết quả đo MMP từ thực nghiệm và hệ chất lưu của giếng SDSW-23P. Do độ rỗng của thực nghiệm slimtube là 37,8 %, độ thấm 6.000 mD không đúng với thực tế mỏ và sử dụng hệ chất lưu SDSW-23P cũng không đại diện cho chất lưu vỉa. Nên để có thể mô phỏng và dự báo chính xác điểm MMP với thực tế Mioxen Sử Tử Đen, mô hình slimtube đã được hiệu chỉnh lại hệ chất lưu vỉa và độ rỗng-độ thấm theo thông số trung bình của phân bố rỗng-thấm thực tế của vỉa. Mô hình slimtube này được sử dụng để đánh giá và lựa chọn các nguồn khí có thể sử dụng cho quá trình bơm ép luân phiên nước-khí toàn mỏ.

Từ các kết quả chạy mô phỏng slimtube để xác định điểm MMP và hiệu quả bơm ép các nguồn khí trong các cơ chế trộn lẫn, gần trộn lẫn và không trộn lẫn có thể chọn lựa được các phương án sử dụng nguồn khí cho bơm ép khí nước luận phiên, như sử dụng khí khô để bơm ép vào vỉa với cơ chế gần trộn lẫn, hoặc nguồn khí đồng hành đã được làm giàu bởi NGL/LPG (chủ yếu là thành phần C3-C5) để bơm ép vào vỉa với chế trộn lẫn nếu như áp suất vỉa trung bình được duy trì khoảng 2.500-3.000 psia hoặc sử dụng bơm ép nước-khí luân phiên để duy trì áp suất đáy của giếng bơm ép và khu vực vỉa chứa trong bán kính ảnh hưởng của giếng bơm ép có áp suất trên

điểm MMP.

Dựa trên gradient áp suất của Mioxen Sư Tử Đen hiện tại theo độ sâu thì áp suất vỉa chứa nằm trong khoảng 2.000-2.500 psia và phân bố rỗng thấm thực tế mỏ cũng như kết quả mô phỏng slimtube để dự báo MMP thì có thể kết luận: Trường hợp bơm ép khí hydrocarbon-nước luân phiên (khí khô, khí làm giàu) không thể đạt đến trạng thái trộn lẫn hoàn toàn mà chỉ đạt trạng thái gần trộn lẫn, thậm chí tiệm cận với trạng thái không trộn lẫn do quá trình bơm ép khí không thể duy trì áp suất vỉa tốt bằng bơm ép nước thông thường. Để tăng hiệu quả của quá trình bơm ép khí cho Mioxen Sử Tử Đen, giải pháp bơm ép luân phiên nước-khí (WAG) cần được áp dụng. Bơm ép luân phiên nước-khí sẽ nâng áp suất đáy giếng của giếng bơm ép lên cao làm các nút khí bơm ép xuống vỉa tiệm cận hơn với quá trình gần trộn lẫn và gần trộn lẫn từ đó có thể gia tăng được hiệu quả nâng cao hệ số thu hồi dầu của phương pháp. Ngoài ra, bơm ép dạng nút nước và nút khí còn hạn chế được quá trình chảy quá nhanh do tính linh động của dòng khí bơm ép vào vỉa, quá trình này sẽ gia tăng hệ số quét cho các nút khí bơm ép.

Kết luận

Nghiên cứu đã chỉ ra sự khác nhau giữa kết quả MMP thực nghiệm với kết quả tính toán dựa trên phương trình trạng thái và tình trạng pha bởi mô hình chất lưu PVT và với kết quả MMP bởi phần mềm mô phỏng. Các ưu điểm và nhược điểm của phương pháp xác định MMP bằng thực nghiệm được đánh giá chi tiết như thành phần của hệ chất lưu vỉa và thành phần phần khí bơm ép cũng cố định trong suốt quá trình tiến hành thực nghiệm nên sự thay đổi thành phần chất lưu trong thiết bị slimtube cũng không thể đại diện cho quá trình thay đổi chất lưu của vỉa chứa. Đặc biệt là độ rỗng, độ thấm của thiết bị slimtube thực nghiệm là điều kiện lý tưởng và được xây dựng chủ yếu trên thành phần hạt cát Quazt không đại diện cho tính chất đá vỉa, nên MMP được xác định từ thực nghiệm khi áp dụng vào mỏ thông thường không chính xác và cũng không đại diện cho toàn mỏ. Các kết quả đã chứng minh việc sử dụng mô hình mô phỏng thủy động lực học slimtube có thể tính toán và dự báo chính xác được MMP với tính chất của vỉa chứa và điều kiện khai thác thực tế

của mỏ. Ngoài ra, NCS đã xây dựng được quy trình mô phỏng và khẳng định tính đúng đắn về phương pháp luận, các thuật tốn tính tốn về dịng chảy trong mơ phỏng mô hình slimtube để dự báo điểm MMP cho các mỏ dầu khí với nguồn khí bơm ép khác nhau, đặc biệt có thể áp dụng cho các đối tượng trầm tích của bể Cửu Long ở Việt Nam.

CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP BƠM ÉP

LUÂN PHIÊN NƯỚC KHÍ CHO MIOXEN MỎ SƯ TỬ ĐEN TRÊN MƠ HÌNH MƠ PHỎNG

Cập nhật mơ hình mơ phỏng và khớp lịch sử khai thác 4.1.1. Hiện trạng mơ hình

Mơ hình thuỷ động của tầng chứa cát kết Mioxen của mỏ Sư Tử Đen có số lượng các ô lưới là 114x134x25 ô lưới, kích thước trung bình ô lưới theo chiều X, Y, Z tương ứng là 100×100×0,5 m. Tổng sớ ơ lưới của mô hình là 381.900 ô lưới. Mô hình thủy động bao gồm ba vùng: Vùng Trung tâm (vùng G-1X), vùng 4X/5X và vùng 3X/6X. Trong giai đoạn thăm dò, áp suất thu được từ quá trình đo MDT tại tập cát kết B10 khu vực 4X&5X không cho thấy sự hiện diện của dầu (chỉ có pha khí), giếng khoan mới nhất trong khu vực G-1X không bắt gặp các tập cát kết. Vì thế, trong mô hình thủy động, các ô lưới trong hai khu vực trên không được đưa vào tính toán. Tổng sớ ơ lưới được đưa vào tính tốn là 114.626 ơ (Hình 4.1).

Hình 4.1. Hiện trạng mơ hình

4.1.2. Điều kiện ban đầu

Để xác định trường nhiệt tự nhiên của mỏ sử dụng kết quả thu được từ máy đo nhiệt độ có độ chính xác cao tại thân giếng khoan, tại điểm đo thấp hơn các khoảng

100

làm việc của giếng. Nhiệt độ này được tính toán tại độ sâu quy chuẩn 1.729,5 m TVDss. Giá trị nhiệt độ vỉa tương đồng giữa các giếng. Nhiệt độ đo được tại tầng Mioxen khoảng 185 – 1900F (85-90 0C), nhiệt độ này cũng là nhiệt độ được tiến hành phân tích PVT mô phỏng theo điều kiện vỉa.

Số liệu áp suất vỉa ban đầu hiện nay có được từ kết quả DST giếng khoan SD- 1X, SD-2X và SD-3X, số liệu khác chỉ có kết quả khảo sát áp suất trong quá trình khai thác. Động thái khai thác và khảo sát áp suất giếng cho thấy đối tượng Mioxen hạ bao gồm nhiều vùng cân bằng với chế độ thủy động khác nhau. Trên cơ sở phân tích số liệu hiện có, đề xuất sử dụng giá trị áp suất ban đầu giếng SD-2X cho khu

Giản đồ 3 pha của dầu vỉa Mioxen Sư Tử Đen

Đặc tính dầu tại điều kiện vỉa

Trạng thái khai thác các giếng