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.
Kết quả mô phỏng được thể hiện trong hình 4.30 cho thấy thời gian bơm ép càng dài thì hiệu quả thu hồi càng cao và với tổng sản lượng thu hồi sau 3 năm bơm ép WAG so với 2 năm bơm ép WAG thì phương án TH4b là có hiệu quả và nên được áp dụng cho giếng SD-16I.
124
4.3.4. Đánh giá phương pháp bơm ép khí với các cơ chế trộn lẫn, gần trộn lẫn, không trộn lẫn
Các trường hợp TH3a, TH3b, TH3c cũng đã chứng minh được hiệu quả của cơ chế gần trộn lẫn và ít trộn lẫn với các lưu lượng bơm ép khí mà kết quả tỷ số khí dầu (GOR) và lưu lượng khai thác khí tại mỏ đã thể hiện trong hình 4.30 ở trên. Tuy nhiên, để làm rõ hiệu quả của các cơ chế trộn lẫn, gần trộn lẫn hoặc không trộn lẫn thì phải tiến hành các đánh giá với phương án bơm ép khí là khí trơ N2 (cơ chế không trộn lẫn), khí hydrocarbon khô (cơ chế gần gần trộn lẫn), khí CO2 (cơ chế ít trộn lẫn).
Trường hợp 5 (TH5):
- TH5a (Phương án bơm ép WAG với lưu lượng 5 MMscf/ngày với nguồn khí là khí hydrocarbon khô): 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.
- TH5b (Phương án bơm ép WAG với lưu lượng 5 MMscf/ngày với nguồn khí là khí CO2): 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). Thời gian bơm ép WAG trong 3 năm.
- TH5c (Phương án bơm ép WAG với lưu lượng 5 triệu Mscf/ngày với nguồn khí là khí trơ N2): 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). Thời gian bơm ép WAG trong 3 năm.
Kết quả mô phỏng được thể hiện trong hình 4.31 cho thấy bơm ép khí khô (Drygas) là hiệu quả nhất. Phương pháp bơm ép khí N2 và khí CO2 có hiệu quả gần như nhau. Nhưng cơ chế không trộn lẫn của N2 thể hiện rất rõ trong hiệu quả nâng
125
trộn lẫn với dầu vỉa trong bất cứ áp suất nào, hiệu quả nâng cao hệ số thu hồi dầu ở đây chỉ là cơ chế đẩy vi mô đơn thuần nên có hiệu quả ngay lập tức sau khi bơm ép. Điều này cũng thể hiện ở hình 4.32 ở lưu lượng khí N2 thu hồi tại các giếng khai thác tăng đột ngột ngay sau khi bơm ép. Hiệu quả bơm ép của N2 và CO2 với mô hình toàn mỏ Mioxen Sư Tử Đen cho kết quả không phù hợp với kết quả từ mô hình slimtube đưa ra. Kết quả này chính là bằng chứng để biện luận cho việc tương tác hóa học giữa các cấu tử của hệ chất lưu vỉa cũng như ảnh hưởng của môi trường bất đồng nhất đến hiệu quả thu hồi của các khí bơm ép như thế nào. Khí CO2 được giữ lại vỉa khá lớn trong quá trình dịch chuyển thể hiện ở lượng dầu gia tăng chậm hơn so với các nguồn khí khác và lượng khí thu hồi khai thác cũng thấp hơn so với các trường hợp khác.
Hình 4.31 : Lưu lượng và tổng sản lượng dầu thu hồi toàn mỏ của TH5a, TH5b, TH5c