4.2. Thử nghiệm khả năng bơm ép CO 2 trên mẫu lõi
4.2.2. Kết quả thí nghiệm và đánh giá
Quá trình thu hồi dầu bằng bơm đẩy dầu bởi nước qua mẫu tổ hợp (mô phỏng quá trình thu hồi dầu thứ cấp) được thực hiện với bão hòa dầu ban đầu 82,43%
tương đương với thể tích dầu trong hệ thống lỗ rỗng 34,33%. Như đã thiết kết, 2 cấp lưu lượng bơm ép nước được áp dụng cho đến khi không còn dầu trong dòng chất lưu ra khỏi mẫu. Chênh lệch thu hồi dầu ở cấp lưu lượng 3,5cm3/giờ cao hơn đáng kể, tới 10% so với cấp lưu lượng 6,0cm3/giờ (hình 4.7).
Đối với thí nghiệm với lưu lượng bơm ép 6cm3/giờ, nước bắt đầu xuất hiện khi mới bơm ép được 10,6%PV, nhanh hơn nhiều so với 14,7% PV khi bơm nước với lưu lượng 3,5cm3/giờ. Trong cả 2 lần thử, lượng nước ở đầu ra tăng lên rất nhanh cùng với sự giảm mạnh lưu lượng dầu ngay sau khi nước xuất hiện.
Kết quả thí nghiệm bơm đẩy với cấp lưu lượng đã chứng tỏ một lượng dầu tương đối lớn bị bẫy lại do nước dâng lên quá nhanh. Động thái khai thác dầu còn cho thấy tác động của lực mao dẫn tới thu hồi thêm từ các đới vi nứt nẻ ở giai đoạn nước ngập hết khoảng không gian rỗng của đới dập vỡ macro. Áp suất mao dẫn được tính toán theo hàm do Leverett đưa ra bằng thực nghiệm
k g
P h P
Pc d n
cos
2 (4.1)
Trong đó: h là chiều cao của nước dâng lên trong hệ thống nứt nẻ macro so với đới vi nứt có độ rỗng và độ thấm, Pd và Pn lần lượt là áp suất của dầu và nước.
Hình 4.15. Kết quả thí nghiệm bơm ép CO2 qua mẫu lõi
0 10 20 30 40 50 60
0 1 2 3 4 5 6 7
Hệ số thu hồi dầu, % OIP
Lượng chất lưu bơm ép, thể tích rỗng
Bơm ép nước, Q = 3,5cc/h Bơm ép nước, Q=6cc/h
Hình 4.16. Lượng dầu khai thác theo thể tích nước bơm ép
Hình 4.17. Độ ngập nước theo thể tích nước bơm ép
Khi so sánh với kết quả khảo sát bơm ép nước cho từng mẫu riêng biệt (cùng lưu lượng bơm 3,5cm3/giờ), bơm ép nước qua mẫu tổ hợp có động thái dầu bị đẩy ra khỏi mẫu có sự khác biệt đáng kể. Bơm ép qua mẫu tổ hợp có lưu lượng dầu bị đẩy ra giảm chậm hơn nhiều và chia thành các cấp rõ rệt với thời gian ổn định của các cấp được kéo dài dần theo các cấp giảm (hình 4.17). Cùng với lượng nước bơm
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00
Lưu lượng dầu, cc/giờ
Thời gian, giờ
Lưu lượng 3,5cc/h Lưu lượng 6cc/h
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0.1 1 10
Độ ngập nước trong dòng sản phẩm,
Thể tích nước bơm ép,PV
Lưu lượng bơm - 3cc/h
Lưu lượng bơm - 6cc/h
ép qua mẫu tương đương nhau, mẫu tổ hợp có hệ số thu hồi dầu đạt giá trị 41,7%
cao hơn hẳn so với thu hồi dầu trung bình 28,65% của tổng cả 4 mẫu riêng biệt. Kết quả thu hồi dầu thấp khi bơm ép nước qua mẫu đơn lẻ cũng dễ dàng giải thích là do lưu lượng bơm quá lớn dẫn tới tốc độ di chuyển của lưỡi nước cao và bẫy lại phần lớn lượng dầu trong hệ thống vi nứt cảu mẫu lõi. Khác biệt rất lớn về độ thấm giữa các đới vi nứt và nứt nẻ lớn đã gây ra hiện tượng quét dầu kém hiệu quả của nước bơm ép.
Công tác thử nghiệm bơm ép CO2 từ trên xuống, tức là ngược chiều so với bơm ép nước, đã được thiết kế nhằm mô phỏng quá trình bơm ép CO2 trộn lẫn trong điều kiện vỉa chứa và hạn chế quá trình CO2 vọt trước so với dầu khi di chuyển trong hệ thống nứt nẻ có độ thấm rất lớn. Do CO2 ở điều kiện vỉa chứa sẽ có tỷ trọng cũng như độ nhớt nhỏ hơn so với dầu và nước, nên CO2 luôn có xu hướng tự tách ra do phân dị trọng lực.
Hình 4.18. Lưu lượng dầu bị đẩy qua mẫu giảm dần theo thời gian bơm ép nước Sơ đồ bơm ép CO2 liên tục và hướng từ trên xuống với điều kiện nhiệt độ vỉa (128oC và 4100psia) sẽ thực hiện các công việc:
- Quét hết lượng nước đã dâng lên trong hệ thống khe nứt macro tạo điều
0.000 0.001 0.010 0.100 1.000
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00
Lưu lượng dầu, cc/giờ
Thời gian, giờ
Lưu lượng 3,5cc/h Lưu lượng 6cc/h
kiện CO2 tiếp xúc trực tiếp với dầu dư trong khe nứt cũng như lượng dầu trong vi nứt đã bị bẫy lại trong quá trình bơm ép nước
- Tiếp xúc nhiều lần và tương tác trộn lẫn với dầu dẫn tới làm trương nở dầu trong hệ thống vi nứt nẻ.
- Dồn dầu thành đới có độ bão hòa dầu cao, tự cân bằng các ranh giới chất lưu dựa trên nguyên lý phân ly trọng lực
Hình 4. 19. Kết quả khảo sát thu hồi dầu từ bơm ép CO2trộn lẫn qua mẫu lõi Quá trình được thực hiện sau khi hoàn thành bơm ép nước với các điều kiện thí nghiệm không thay đổi, ngoại trừ việc đổi hướng bơm ép chất lưu. Lượng CO2
bơm ép vào mẫu lõi đạt 4 lần thể tích rỗng, cao hơn nhiều so với tiêu chuẩn 1,2 lần thể tích rỗng khi thí nghiệm đo đạc áp suất trộn lẫn nhỏ nhất. Mặc dù vậy, hệ số thu hồi dầu cuối cùng chỉ đạt con số 61,3% và 64,1% tương ứng cho các lưu lượng bơm ép 3,5cm3/h và 6cm3/h. Hệ số thu hồi dầu tăng thêm do bơm ép CO2 rất hiệu quả với các con số 9,5% tới 14,7% đối với đá móng granit nứt nẻ. Kết quả cũng cho thấy, về mặt kỹ thuật, bơm ép nước (hoặc khai thác sơ cấp với sự hỗ trợ năng lượng từ vùng nước đáy) không hiệu quả sẽ là tiềm năng cho NCHSTHD.
Trong quá trình bơm ép CO2, ban đầu chỉ có nước được khai thác cho đến khi CO2 xuất hiện ở đầu ra của mẫu, ngay sau đó dầu mới chảy ra khỏi mẫu. Số liệu áp suất giữa 2 đầu mẫu tương đối cao khi CO2chưa ra đến đầu mẫu, sau đó giảm mạnh.
0 10 20 30 40 50 60 70
0 2 4 6 8 10 12
Hệ số thu hồi dầu, % OIP
Lượng chất lưu bơm ép, thể tích rỗng Bơm ép nước, Q = 3,5cc/h Bơm ép Co2 liên tục, 3.5cc/h
Như vậy, nước đang ở trong hệ thống nứt nẻ đã đóng vai trò hạn chế tính linh động của CO2 và làm giảm thời gian di chuyển của CO2 trong mẫu. Đồng thời, để có thể tiếp xúc và trộn lẫn với lượng dầu còn bị bẫy lại trong vi nứt, CO2 đã hòa tan vào trong nước (bơm ép) và đẩy lượng nước này ra khỏi mẫu. Lượng CO2 ở phía sau còn có tác dụng dồn dầu thành đới chuyển động dần xuống phía dưới. Hiện tượng này gần giống với kết quả của bơm ép khí-nước luân phiên nhằm hạn chế tốc độ di chuyển cao của CO2 so với nước. Sơ đồ bơm ép từ trên xuống có lợi thế tận dụng sự chênh lệch tỷ trọng để tự cân bằng các ranh giới dầu-nước và CO2-dầu trong cả hệ thống phân bố chất lưu trong vỉa, đặc biệt là đối với thân dầu móng có chiều cao lớn.