4.1 Các điều kiện mô hình vật lý cho thí nghiệm
4.1.2. Khảo sát cơ chế trộn lẫn CO 2 và dầu vỉa Sư Tử Đen
Tại nhiệt độ trung bình của vỉa dầu móng Sư Tử Đen (128oC), khi CO2 được bơm vào mẫu dầu lấy lên từ giếng SD-2X-DEV, đặc tính pha của hỗn hợp sẽ thay đổi theo điều kiện áp suất và hàm lượng CO2bơm vào mẫu (hình 4.2).
Hình 4. 2. Biểu đồ thay đổi trạng thái pha của dầu theo hàm lượng CO2bơm ép (Xây dựng từ mẫu dầu SD-A2 bằng phần mềm PVT sim)
Như vậy, dầu ban đầu (khi chưa bơm ép CO2) sẽ có trạng thái lỏng khi áp suất trên giá trị áp suất bão hòa (1150psia) và ở trạng thái 2 pha (lỏng và khí) nếu áp suất của hỗn hợp nhỏ hơn 1150psia. Khi hỗn hợp được bơm vào thêm 30%mol CO2, giá trị áp suất bão hòa tăng lên tới 1650psia. Sau đó, nếu tiếp tục bơm CO2, động thái pha của hỗn hợp diễn biến phức tạp hơn nhiều do CO2 bắt đầu tiến vào vùng trạng thái siêu tới hạn trước khi tiếp xúc với dầu vỉa. Trong khi đó, khí hydrocacbon vẫn có thể tách ra khỏi hệ nếu áp suất nằm dưới đường ranh giới pha.
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Áp suất, psia
Hàm lượng CO2trong hỗn hợp, %mol
Đường hóa hơi Đường ngưng tụ Điểm tới hạn Pha lỏng
Pha khí
Trên biểu đồ (hình 4.3) cho thấy CO2hòa tan tương đối tốt vào trong dầu vỉa ở điều kiện áp suất nhỏ hơn 2500psia, nhưng hoàn toàn không trộn lẫn với dầu do áp suất bão hòa của hỗn hợp tăng tuyến tính với lượng CO2 hòa tan, cho đến khi đạt điểm tới hạn. Sau đó, nếu tiếp tục tăng áp suất của hỗn hợp, CO2 sẽ chuyển sang trạng thái lỏng và tồn tại song song với dầu đã quá bão hòa. Hai thành phần của hỗn hợp dầu-CO2 cùng ở thể lỏng và có những tác động với nhau ngay cả khi chưa đạt tới áp suất trộn lẫn nhỏ nhất (MMP). Cơ chế làm bay hơi các thành phần nhẹ của dầu liên tục diễn ra do tiếp xúc của CO2 với dầu và tạo ra một vùng hỗn hợp (Hình 4.3 biểu diễn biểu đồ tam giác của hỗn hợp dầu-CO2tại điều kiện 3000psia)
Hình 4. 3. Biểu đồ pha của hỗn hợp dầu - CO2tại điều kiện 3000psia (Xây dựng bằng phần mềm PVTi)
Biểu đồ pha cho thấy trên gần như toàn bộ thể tích của CO2 đang nằm trong vùng hỗn hợp với một số ít thể tích các thành phần hydrocacbon nhẹ (C1-C6) của dầu vỉa STĐ.
Tại các cấp thử nghiệm 3900psia và lớn hơn cho thấy rằng diện tích của vùng 2 pha giảm dần theo mức độ tăng của áp suất. Đồng thời, đường tới hạn xuất hiện và tiến dần về phía điểm đại diện của thành phần dầu (hình 4.4). Biểu đồ pha của cấp thử 3900psia cho thấy đường tới hạn tiến gần sát với điểm đại diện của dầu vỉa, chứng tỏ áp suất của hỗn hợp đã gần với áp suất trộn lẫn. Khi tăng áp suất lên tới 4100psia, đường cân bằng pha tới hạn vượt quá điểm thành phần dầu. Khảo sát hiệu
Khu vực 2 pha: lỏng + khí
Khu vực 1 pha: lỏng
quả đẩy dầu trong ống cát (hình 4.1) cũng cho thấy từ cấp áp suất bơm ép 3900psia, lượng dầu thu hồi đã đạt trên 90% và chứng tỏ hỗn hợp dầu và CO2 đã nằm trong điều kiện trộn lẫn.
Hình 4. 4. Biểu đồ pha của hỗn hợp dầu-CO2tại điều kiện trộn lẫn; (trái) 3900psia và (phải) 4100psia (Phần mềm PVTi)
Kết quả khảo sát đặc tính dầu vỉa khi bơm ép CO2 ở điều kiện trộn lẫn được biểu diễn trên các hình 4.5-4.8. Số liệu cho thấy CO2 đã cải thiện đáng kể các tính chất lưu biến của dầu mỏ Sư Tử Đen như giảm độ nhớt, làm nhẹ dầu (tăng áp suất bão hòa và lượng khí hòa tan) và đặc biệt là mức độ trương nở dầu.
Hình 4.5. Mối quan hệ giữa mật độ và áp suất của dầu móng Sư Tử Đen Khu vực 2 pha: lỏng + khí
Hình 4.6. Sự thay đổi áp suất bão hòa theo hàm lượng CO2 của dầu móng STĐ
Hình 4.7. Sự thay đổi độ nhớt theo hàm lượng CO2của dầu móng STĐ
Hình 4.8. Sự trương nở của dầu móng STĐ theo hàm lượng CO2
1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
0 20 40 60 80 100
% mol C O2
hệ số trương nở (p.đ.v)