CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT NÂNG CAO HỆ SỐ THU HỒI DẦU THEO GIẢI PHÁP BƠM ÉP CO 2
2.1. Toàn cảnh các dự án ứng dụng bơm ép CO 2 trên thế giới và Việt Nam nhằm nâng
2.1.1. Khu vực bể Permian
Bể Permian là một trong những khu vực có nhiều dầu khí nhất của Bắc Mỹ.
Gần một nửa dự án CO2trên thế giới nằm tại vùng này. Việc bơm ép CO2tại đây đã sử dụng hơn 28,3 triệu m3 khí CO2 mỗi ngày và khai thác hơn 20% tổng lượng dầu khai thác được trong vùng (22.000m3/ngày). Dầu khí đã được tìm thấy trong các loại đá khác nhau, từ tuổi Cambri đến tuổi Creta, nhưng hầu hết các tích tụ dầu khí
được tìm thấy trong các đá tuổi Paleozoi. Đây là một trong những cấu trúc lớn nhất ở Bắc Mỹ với diện tích bề mặt lên tới 220.000km2, bao gồm tất cả hoặc một bộ phận của 52 quận nằm ở Tây Texas và Đông Nam bang New Mexico.
Về mặt cấu trúc, bể Permian có ranh giới về phía nam là Ouachita Fold Belt, về phía tây là Diablo và Pedernal, về phía bắc là Arch Matador, về phía đông là Đông Miland và sườn Bend Arch. Bể được tách làm hai nửa phía đông và phía tây.
Theo mặt cắt ngang, bể có tính bất đối xứng. Các phần phía tây dày hơn và có nhiều cấu trúc biến dạng hơn của đá trầm tích (hình 2.1 dưới đây).
Hình 2. 1. Cấu trúc bể Permian (theo DOE – 2006)
Cho đến đầu những năm 1970, nhiều mỏ dầu đã ở giai đoạn phát triển đỉnh và nhiều công ty đã bắt đầu xem xét đến cơ chế khai thác tam cấp để gia tăng thu hồi dầu. Do có lượng lớn khí tự nhiên bão hòa CO2ở gần các mỏ dầu, cùng với việc giá khí CO2 tương đối thấp và chấp nhận được ở thời điểm đó. Một lượng lớn CO2 đã được tách ra từ khí tự nhiên, và công ty Chevron đã phát triển dự án bơm ép CO2
đầu tiên trong khu vực với việc xây dựng hệ thống đường ống vận chuyển CO2 dài 354 km từ bốn nhà máy tách CO2 để cung cấp CO2 cho khu mỏ Sacroc. Đây chính là sự khởi đầu cho sự thành công trong lịch sử bơm ép CO2trong bể Permian.
Khu vực mỏ Sacroc trong bể Permian là khu vực đầu tiên áp dụng bơm ép CO2 trên thế giới (1972). Khu vực có diện tích 205 km2, nằm ở phần phía đông của bể, và thuộc miền Tây Texas.
Dầu chủ yếu được khai thác từ các vỉa đá vôi của hệ tầng Canyon có tuổi Pennsylvanian muộn. Mỏ có cấu tạo phức tạp, được chia thành nhiều tầng bị xen kẹp nhau bởi các lớp sét chặt sít. Các vùng này không có sự liên thông về áp suất và dòng chảy của chất lưu chủ yếu theo phương ngang. Đây là mỏ lớn với trữ lượng dầu tại chỗ ban đầu là 336.000.000 m3.
Giai đoạn khai thác sơ cấp bắt đầu tiến hành vào năm 1948. Sau một thời gian, để duy trì sản lượng khai thác, mỏ đã chuyển sang cơ chế khai thác thứ cấp bằng việc bơm ép nước để duy trì áp suất vỉa từ năm 1954. Đến năm 1972, tiến hành bơm ép không trộn lẫn CO2, tiếp đó sau 24 năm chuyển sang giai đoạn khai thác tam cấp với việc bơm ép trộn lẫn CO2, và vẫn được duy trì cho đến ngày nay.
Trong suốt giai đoạn từ 1972 đến 1975, CO2 được lấy từ các nhà máy xử lý khí tự nhiên trong phạm vi cách mỏ 270km. Khí CO2 có mặt ở trong khí khai thác và được tách ra trước khi vận chuyển tiếp đi nơi khác. Năm 1996, nguồn cung CO2
đã phải đổi do vấn đề tuổi thọ của các đường ống dẫn. Khu vực Sacroc phải chuyển sang lấy khí CO2 từ công ty Shell. Từ năm 1998, mỏ Sacroc lấy nguồn CO2 từ nhà máy xử lý khí Val Verde.
Trong giai đoạn đầu của quá trình bơm ép CO2, lưu lượng bơm ép trung bình khoảng 5,1 triệu m3/ngày, tuy nhiên sau đó giảm xuống còn 1,7 triệu m3 vào năm 1995. Tổng lượng CO2 bơm ép vào vỉa khoảng 30 tỷ m3 và đã đóng góp tới 11 triệu m3dầu thu hồi tăng cường.
Hiệu quả của EOR thể hiện rõ rệt ở trong phần trung tâm của khu vực Sacroc.
Trong một vùng diện tích 2,4 km2 với 24 giếng, sau 5 năm bơm ép đã gia tăng thu hồi thêm được 10% trữ lượng dầu tại chỗ ban đầu. Còn kết quả sau 7 năm cho vùng có diện tích lớn hơn với 10,9km2 và 100 giếng đã gia tăng được 7,5% lượng dầu tại chỗ ban đầu. Để tiếp tục gia tăng lượng dầu thu hồi bằng EOR, việc xây dựng cơ sở hạ tầng vận chuyển và phân phối CO2 được đặt ra hàng đầu. Khi bổ sung thêm cơ sở hạ tầng, lượng CO2 cung cấp hàng ngày đã tăng từ 3,5triệu m3 lên 5,7 triệu m3. Khu vực mỏ đã khai thác hơn 191 triệu m3 dầu tính từ khi bắt đầu khai thác vào năm 1948 và nó có dấu hiệu vẫn tiếp tục thu hồi thêm nữa bằng việc bơm ép CO2.