4.1 Tiềm năng gia tăng thu hồi dầu móng Bạch Hổ
Mỏ Bạch Hổ nằm trong bể Cửu Long do XNLD Vietsovpetro điều hành và được đưa vào khai thác từ năm 1986. Đây là mỏ dầu lớn nhất tại Việt Nam với tỷ phần khai thác chiếm hơn 3/4 tổng số dầu khai thác từ tất cả các mỏ
đang khai thác. Lượng dầu khai thác từ móng Bạch Hổ chiếm đến hơn 90%
sản lượng toàn mỏ. Tính đến hết năm 2007, múng Bạch Hổ đã thu hồi gần 150 triệu tấn dầu (khoảng 30.7% trữ lượng tại chỗ), dự bỏo chỉ còn khai thác tiếp
được khoảng 33.17 triệu tấn dầu còn lại với tình trạng khai thác hiện tại (chảy tự giãn và bơm ép nước), với hệ số thu hồi dầu cuối cùng trung bình khoảng 37.5% OIIP cho đến hết năm 2020.
Tuy nhiên dự báo khai thác tiếp 33.17 triệu tấn trong những năm tới có rất nhiều rủi ro và phụ thuộc rất nhiều vào các biện pháp điều chỉnh sơ đồ công nghệ và ỏp dụng cỏc cụng nghệ mới trong khai thỏc.
Vấn đề duy trì sản lượng móng Bạch Hổ đòi hỏi trước hết phải đánh giá
đúng tiềm năng thu hồi dầu của móng. Điểm xuất phát tiềm năng gia tăng hệ số thu hồi dầu là lượng dầu tại chỗ đã được xác minh (OIIP). Trên quan điểm khai thác, lượng dầu xác minh tại chỗ của móng Bạch Hổ l… 485.5 triệu tấn (2003) cã thÓ ph©n chia nh sau:
Trữ lượng đã được khai thác.
Trữ lượng xác minh hiện tại: Trữ lượng xác minh ban đầu trừ đi tổng số dầu đã khai thác.
Trữ lượng dầu dư: Phần dầu bất động trong vỉa trên cơ sở bơm ép nước thông dụng.
Trữ lượng linh động thu hồi bằng các phương pháp cải thiện bơm ép
57
Trữ lượng đã khai thác được cộng dồn từ sản lượng khai thác. Trữ lượng xác minh là trữ lượng còn lại có thể thu hồi bằng các phương pháp thông dụng (tự nhiên, bơm ép nước thông dụng), trữ lượng dầu dư được xác định từ hệ số bão hoà dầu dư hay còn gọi là dầu bất động không thể thu hồi nếu vẫn sử dụng nước bơm ép, trữ lượng phần dầu linh động là phần dầu động còn lại trong vỉa có thể thu hồi thêm bằng các phương pháp cải thiện bơm ép nước. Trữ lượng xác minh phụ thuộc vào hệ số thu hồi dầu bằng các phương pháp khai thác.
Giá trị độ bão hoà phụ thuộc vào bản chất đất đá của mỏ và thay đổi. Tạm tớnh một giỏ trị trung bỡnh Sor = 0.4 cho đá móng nứt nẻ Bạch Hổ.
Như vậy tiềm năng năng thu hồi dầu là rất lớn. Trữ lượng thu hồi nhờ áp dụng các biện pháp cải thiện, nâng cao hệ số thu hồi dầu nằm trong phần trữ
lượng dầu dư khi bơm ép nước và phần dầu linh động còn sót trong mỏ. Như
vậy cải thiện khai thác và gia tăng thu hồi dầu trong mỏ có thể theo hai hướng:
Cải thiện tình trạng bơm ép nước: Bao gồm các biện pháp điều chỉnh khai thác và bơm ép nhằm gia tăng khai thác thêm phần dầu linh động
trong số 108.64 triệu tấn trên cơ cở gia tăng hệ số bao quét nước Ev trong mãng.
Giảm độ bão hoà dầu dư, bất động: Bao gồm các biện pháp cải thiện.
Hình 4.1: PHÂN BỐ TRỮ LƯỢNG MÓNG BẠCH HỔ
33.17(6.9%) 194(40%)
149.85(30.7%) 108.64(22.4%)
Trữ lượng đã khai thác Trữ lượng xác minh hiện tại Dầu dư, bất động
Trữ lượng dầu linh động
58
chất lượng tác nhân đẩy dầu như: Bơm ép khí HC, CO2, N2
(miscible/immiscible), dung dịch polymer, HĐBM, kiềm, các phương pháp khác như vi sinh, tạo rung, từ trường... nhằm nâng cao hệ số đẩy dầu trong móng. Theo giới hạn kỹ thuật tối đa có thể giảm bão hoà dầu dư từ 0.4 hiện tại xuống còn 0.3 tức tiềm năng giải phóng thêm khoảng 48.5 triệu tấn nữa.
Phần trữ lượng dầu tiềm năng còn có thể thu hồi theo lý thuyết bằng các phương pháp cải thiện và nâng cao hệ số thu hồi dầu khoảng 150 triệu tấn, chiếm 32% lượng dầu tại chỗ ban đầu OIIP. Giả sử chỉ thu hồi thêm được khoảng 20% phần trữ lượng EOR do cải thiện bơm ép nước (khoảng 5% trữ
lượng tại chỗ) thì đã có thêm 30 triệu tấn dầu, bằng cả một phát hiện lớn ở thềm lục địa Việt Nam.
Như vậy ý nghĩa của việc áp dụng các phương phỏp nõng cao hệ số thu hồi dầu khí đối với Móng Bạch Hổ là rất lớn. Trong phạm vi đề tài phương pháp bơm ép dung dịch polymer sẽ đựơc xem xét kỹ lưỡng v… thẩm định khả
năng áp dụng phương pháp bơm ép polymer, cần xem xét kỹ các yếu tố cụ thể sau ®©y.
a) Rà xét các đối tượng vỉa cho bơm ép polymer: Trước khi có đánh giá
hiệu quả kinh tế đề án bơm ép polymer cần phải có nghiên cứu khả thi về mặt kỹ thuật đối với mỏ. Các yếu tố mỏ quan trọng nhất để xem xét là: nhiệt độ,
độ mặn, độ thấm vỉa, thành phần thạch học, chất lưu v.v...
Điều kiện ỏp dụng nhiệt độ vỉa tối đa không quá 150OC - 1750C. Độ thấm vỉa lên lớn hơn 20 mD để chống nghẽn tắc do bơm ép polymer. Tỷ trọng dầu khoảng 0.82 g/cm3 - 0.93 g/cm3. Độ bão hoà dầu ở thời điểm bắt đầu bơm ép phải trên 25% .
b) Lịch sử quá trình khai thác mỏ: Phải xem xét mỏ đang khai thác ở giai
đoạn nào (sơ cấp, thứ cấp, tam cấp), đã xuất hiện khí hoặc nước ở giếng khai thác chưa.
59
c) Loại polymer dự định sử dụng: polyacrylamide thuỷ phân từng phần (HPAM) hay polyacrylamide (biopolymer) hoặc XCD do ADF Việt Nam sản xuất.
4.2 Đặc tính vỉa móng Bạch Hổ
Móng kết tinh Bạch Hổ bắt đầu xuất hiện ở độ sâu 3088m (giếng BT - 1) và tiếp tục đến độ sâu trên 5000m (giếng 404). Ngay từ những năm 1988, đá
móng kết tinh Bạch Hổ đã trở thành đối tượng tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí tại Việt Nam. Về kiến tạo, khối móng kết tinh Bạch Hổ được chia thành hai đơn vị cấu tạo lớn gọi là vòm.
Vòm trung tâm là một khối địa lũy rất lớn. Phía Bắc có phay thuận IX độ về hướng Tây - Bắc. Còn phía Nam có phay thuận IV đổ về hướng Nam. Có nhiều đứt gẫy cắt chéo vòm và khu vực cận vòm (cánh phía Đông) ra làm nhiều khối với các biên độ khác nhau, có biên độ lên tới 900m.
Vòm Bắc là phần có cấu trúc phức tạp của cả khối nâng. Các nếp uốn khu vực trong phạm vi cấu tạo thể hiện rất rõ nét ngay trong toàn phức hệ trầm tích.
Phay thuận I và các nhánh của nó chạy qua phần thân vòm chia vòm ra làm hai cánh: cánh phía Tây và cánh phía Đông. Mỗi cánh có cấu trúc riêng biệt.
Bẫy chứa vòm Bắc được khép kín tương đối rõ ở độ sâu 4300m.
Các kiến tạo của Bạch Hổ đã được nghiên cứu kỹ trong các công trình nghiên cứu của viện NCKH-TK dầu khí biển thuộc XNVL Vietsovpetro (các báo cáo về mô hình địa chất mỏ, các kiến tạo và báo cáo trữ lượng mỏ từ 1985). Những kết quả sử lý sơ bộ địa chất 3 - D mới đây nhất đã làm rõ ràng hơn các bức tranh đứt gẫy chính ở cạnh phía Tây cũng như các phát triển đứt gẫy chính trong lòng móng. Trong phạm vi đề tài chỉ tập trung chủ yếu vào các tính chất thấm, chứa, thành phần của đá móng, tính chất lưu thể của móng Bạch Hổ nhằm mục đích kiểm chứng khả năng sử dụng polymer để tăng hệ số thu hồi dầu khí.
4.2.1 Sự hình thành tính chất chứa của móng Bạch Hổ
Móng Bạch Hổ là khối Granit khổng lồ có chiều dày chỗ lớn nhất đạt
60
1700 m, sự tạo thành không gian chứa trong đá móng bắt nguồn từ nhiều nguyên nhân:
Thứ nhất là phải kể đến quá trình phong hoá dưới tác động lý hoá trong nhiều thập kỷ đã tạo thành một lớp vỏ phong hoá trên cùng của đá móng nằm kề dưới lớp đá trầm tích. Kết quả làm cho một số khoáng vật biến đổi sang dạng khoáng vật thứ sinh.Ví dụ feldspar biến đổi thành sernite, caolinite, mica thành chlorite... Những khoáng vật mới tạo thành chiếm không gian ít hơn để lại những chỗ trống dưới dạng hang hốc. Các dạng hang hốc này nhờ có những hoạt động kiến tạo, dần dần được nối với nhau bằng những khe nứt nhỏ.
Theo nghiên cứu thì độ rỗng của lớp phong hoá này thường gặp 11% - 15%.
Phạm vi hoạt động của dạng phong hoá phân bố không đều chỗ lớn nhất không quá 100 m kể từ mặt móng.
Nguyên nhân thứ hai là các hoạt động kiến tạo ngay trong lòng khối Granit. Kết quả hoạt động này dễ tạo ra những đứt gãy có biên độ khác nhau và những mạng khối khe nứt trong chính khối đá móng kết tinh rắn chắc. Các khe nứt có thể quan sát trực tiếp trên mẫu lõi, chúng thường có độ mở 1 - 2 mm, cá biệt có nơi đến 10 mm. Vai trò của khe nứt là chứa và dẫn sản phẩm dầu khí. Nhưng đa phần các mẫu lõi được lấy từ giếng khoan vòm Bắc thì các khe nứt bị lấp đầy bởi các khoáng vật thứ sinh như zeolite, cancite, thạch anh...
Hiện tượng này làm suy giảm đáng kể tính thấm chứa của đá dẫn đến mức độ chứa sản phẩm thấp.
Một nguyên nhân thứ 3 không kém phần quan trọng trong việc tạo thành không gian chứa trong đá móng kết tinh là quá trình hoạt động thuỷ nhiệt.
Quá trình này đã sinh ra hiện tượng thuỷ hoá, rửa bào mòn các khoáng vật silicat mà kết quả là tạo ra các hang hốc có kích thước 0.05 - 1 mm và liên thông với nhau bằng mạng lưới dày đặc các khe nứt nhỏ.
4.2.2 Thành phần thạch học đá móng Bạch Hổ
Đá móng kết tinh Bạch Hổ có thành phần thạch học, tuổi địa chất khác nhau.
61
Có thể chia làm ba loại chính: Hai loại thường gặp nhất trong nghiên cứu mẫu lõi, cutting từ các giếng khoan là granite và granodiorite. …t hơn hai loại trên là : monxonite, thạch anh, monxodiorite, porfirit - diabaz…Đá móng kết tinh Bạch Hổ theo tính chất thấm chứa có thể chia làm hai nhóm.
Nhóm thứ nhất là đá granite, granodiorite. Hai loại này có thành phần khoáng vật phong phú. Đá granite chiếm ưu thế ở vòm Trung tâm, còn đá
granodiorit chiếm ưu thế ở cánh tây Bắc của vòm Bắc. Tại hai vùng đá granite và granodiorit chiếm ưu thế nói trên chịu tác động của các hoạt động kiến tạo là chủ yếu, còn các hoạt động thuỷ nhiệt rất ít xảy ra, vì thế đá có nhiều hang hốc, nứt nẻ chứa sản phẩm. Tính thấm chứa của đá tại khu vực này tốt. Các giếng khoan vào đối tượng này đều có sản phẩm cao.
Đối tượng thứ hai gồm loại đá trung tính Monxonit thạch anh monxodiorite và diorit… Các loại này chiếm ưu thế ở vùng Bắc và Đông - Bắc của vòm Bắc. Các khu vực này sau này hoạt động kiến tạo còn phải chịu tác
động của các hoạt động thuỷ nhiệt mà kết quả là tạo ra các hang hốc thứ sinh như zeolite, cancite, thạch anh… lấp đầy các khe nứt và hang hốc đã có trước trong đá. Vì vậy tính thấm chứa kộm hơn so với đối tượng thứ nhất. Một số giếng khoan và đối tượng này không do dòng sản phẩm (giếng 903, 813, 504).
Như vậy nếu không kể đến nhóm đá trung tính monxonite, thạch anh và monxodioritr thì đặc trưng thạch học của đá móng Bạch Hổ chủ yếu là granite và granodiorite.
Các kết quả phân tích XRD toàn bộ đá thực hiện trên một số lượng mẫu tiêu biểu của móng Bạch Hổ tại VPI được trình bày trong bảng 4.1 Kết quả này cho thấy thành phần thạch anh biến đổi từ 20.3% (BH - 413 tại độ sâu 4768.3 m) tới 29% (BH - 1008 tại độ sâu 4244.5 m). Hàm lượng K-feldspare chiếm 31.1% (BH - 413 tại độ sâu 4768.3 m) đến 37% (BH - 425 tại độ sâu 4510 m). Hàm lượng Plagioclase thay đổi tử 25.4% (BH-425 độ sâu 4510 m)
62
tới 34.5% (BH-113 độ sâu 4768.3 m). Mica và sét từ 2% (BH-1008 độ sâu 4244.5 m) tới 12.7%(BH-413 độ sâu 4768.3 m)
Bảng 4.1: Kết quả phân tích XRD toàn bộ đá các giếng khoan Bạch Hổ
Giếng khoan
Chiều sâu (m)
Quartz (%)
Mica/
Clays (%)
K-feldspar (%)
Plagiocla e ( %)
Calcite
&Dolomite ( %)
Zeolite (%)
Bh-1008 4244.5 29.0 2.0 36.7 31.1 1.1 0.1
BH-445 4584.4 27.5 2.9 37.9 29.1 2.5 0.1
BH-425 4510.0 24.6 9.8 38.0 25.4 1.5 0.7
BH-66 4005.5 23.5 11.2 32.0 31.2 2.0
BH-413 4768.3 20.3 12.7 31.1 34.5 0.8 0.7
Do đặc thù cấu trúc móng Bạch Hổ, phần khoáng vật quan tâm nhất cho dự án bơm ép polymer là các khoáng vật lấp đầy trong khe nứt hay hang hốc.
Giá trị tỷ lệ bề mặt lớn, các khoáng vật này sẽ tiếp xúc với bất cứ dung dịch dùng cho bơm ép nên các tính chất của dung dịch phụ thuộc chủ yếu vào kết quả tương tác lý hoá giữa chúng với các khoáng vật lấp đầy trong khe nứt vỡ chứ không phải phần lớn Matrix đá móng chặt xít. Đây là một điểm đặc thù rất đáng lưu ý đối với dự án bơm ép duy trì áp suất vỉa trong móng Bạch Hổ.
Các kết quả phân tích cho thấy có sự hiện diện của rất nhiều khoáng vật chính như felspare mica và khoáng vật thứ sinh trong khe nứt đặc biệt là zeolite, calcite, dolomite và các khoáng vật sét như chlorite, illite, caolinite.. Các khoáng vật này đặc biệt là Zeolite có tính hấp thụ polymer cao. Vì vậy polymer bơm qua vỉa dễ bị hấp thụ trên bề mặt khoáng vật, dẫn đến dung dịch mau chóng bị mất tác dụng và giữ độ linh động ở mức thấp.
63
Tuy nhiên mức độ lấp đầy khe nứt móng Bạch Hổ do các khoáng vật này gây ra (chủ yếu là khoáng vật thứ sinh) diễn ra không đồng đều ở mọi nơi.
Dưới tác dụng phong hoá, thuỷ nhiệt các quá trình lấp đầy khe nứt móng Bạch Hổ diễn ra mạnh hơn ở vòm Bắc và kém hơn ở vòm trung tâm.
Dựa vào các số liệu phân tích có thể rút một số kết luận về một số dạng lấp đầy khe nứt điển hình của các khoáng vật thứ sinh trong đá móng như sau:
Dạng khe nứt được lấp đầy bởi những tinh thể thạch anh và calcite: Vi tinh thể thạch anh phát triển trên bề mặt khe nứt, những vi lỗ rỗng giữa cỏc tinh thể cú độ lưu thụng tốt kớch thước 1-5 àm.
Dạng khe nứt được lấp đầy bởi zeolite và calcite. Zeolite xuất hiện ở dạng laumontite tạo thành các khối đặc xít của các tinh thể đan xen vào nhau. Phần lớn các cạnh dài của tinh thể được định hướng song song với các mặt của khe nứt, các tinh thể cắt nhau dạng hình thoi. Vi lỗ rỗng giữa các tinh thể hầu như không có. Còn calcite xuất hiện dưới dạng đám là tập hợp của các vi tinh thể đa hình lấp đầy các hốc khe nứt. Vi lỗ rỗng giữa các tinh thể calcite nhìn chung là tốt song quá nhỏ nên khả năng lưu thông kém.
Dạng khe nứt được lấp đầy bởi zeolite và chlorite. Zeolite xuất hiện ở dạng laumontite tạo thành các khối đặc xít giống như sparry calcite cắt khai dạng thoi. Ở đây tồn tại các lỗ rỗng trong tinh thể, lỗ rỗng giữa các tinh thể và độ mở của khe cắt khai. Tuy nhiên các dạng vi lỗ rỗng này đều dài và hẹp hoặc kín nên khả năng lưu thông kém. Ở các vi tinh thể chlorite vi lỗ rỗng tuy nhỏ nhưng phát triển tốt nên khả năng lưu thông được cải thiện.
Ngoài các khoáng vật thứ sinh trên còn có sự xuất hiện của một số khoáng vật sét như kaolinite, illite làm ảnh hưởng đến khả năng lưu thông của của đá móng.
Ngoài độ rỗng nứt nẻ trong đá móng, còn có loại độ rỗng giữa hạt có độ
64
liên thông với nhau rất tốt. Chúng được tạo ra trong quá trình phong hoá đá.
Quá trình này hoà tan, gặm mòn khoáng vật không bền vững như feldspar, mica dọc theo khe nứt hoặc rìa của hạt sau đó dưới tác dụng của nước, chúng bị hoà tan và mang đi để tạo ra lỗ hổng. Nếu có hoạt động thuỷ nhiệt thì các lỗ hổng, khe nứt được đưa vào lắng đọng hoặc kết tinh thành một số khoáng vật mới làm giảm khả năng chứa, lưu thông của đá móng.
4.2.3 Cấu trúc không gian rỗng móng Bạch Hổ
Móng Bạch Hổ rất khác nhau về mức độ nứt nẻ, phong hoá theo diện tích và chiều sâu. Dưới kính hiển vi phân cực cho thấy rằng chúng đạt giá trị lớn nhất 10.1% và thấp nhất 0.1 - 0.2%. Độ rỗng chung là 3.25%.
Hình 4.2: CẤU TRÚC KHÔNG GIAN RỖNG CỦA ĐÁ MÓNG BẠCH HỔ
Về kiểu độ rỗng bao gồm: rỗng khe nứt, rỗng giữa hạt, trong hạt và rỗng hang hốc. Độ rỗng khe nứt có thể coi như độ rỗng nguyên sinh, giữa hạt và hang hốc là độ rỗng thứ sinh. Giá trị trung bình: độ rỗng khe nứt 1.27%, rỗng thứ sinh 1.68% và nguyên sinh là 0.44%.
Hầu hết các lỗ rỗng liên thông với nhau tốt, kích thước chiều dài các khe nứt cũng rất biến đổi. Chiều dài khoảng 2 - 8 mm, rộng 0.025 - 0.075 mm, đôi
Vug
Unchanged Rock
perm 0 porosity < 0,5%
Micro fracture
aperture: 1-10 m perm: 5-7 mD porosity:2-10 %
Macro fracture
aperture: 100-500 m perm: đến 20 D porosity: 1-2 %
Khe nứt macro Độ mở: 100-500 Độ thấm: đến 20mD Độ rỗng: 3-10%
Khe nứt macro+ Lỗ rỗng micro
Độ mở: 100-500 Độ thấm: đến 20mD Độ rỗng: 3-10%
Hang hốc
Matrix đặc xít Độ thấm= 0mD Độ rỗng < 0.5%