3.1.3.
3.1.3.3.1.3. CCCCáááácccc phphphươphươươươngngngng trtrììììnhtrtrnhnhnh ccccơơơơ bbbbảảảảnnnn
Mô hình khai thác bao gồm 3 thành phần chất lưu là dầu, nước, khí tại điều kiện tiêu chuẩn và được phân bố thành 3 pha phân biệt: pha dầu, pha nước, pha khí. Trong khi pha dầu và pha nước là không thể trộn lẫn thì pha khí có thể tồn tại như là khí tự do hoặc khí đồng hành. Nhiệt độ trong tầng sản phẩm được giả thiết là không thay đổi và chất lưu chảy qua nó là cân bằng về nhiệt. Thông thường nước được coi là pha ướt, khí được coi là pha khô và dầu coi là pha trung gian.
Việc chạy mô hình khai thác chính là việc giải phương trình dòng chảy cho các pha dầu, nước, khí trong mô hình. Các nghiệm số của phương trình tìm được chính là áp suất và lưu lượng dòng chảy cho từng khối cũng như cho từng pha của từng giếng.
Các phương trình dòng chảy dựa trên phương trình Darcy (định luật bảo toàn động lượng) và phương trình cân bằng vật chất (định luật bảo toàn khối lượng).
Ph Ph Ph
Phươươươươngngngng trtrtrtrììììnhnhnhnh DarcyDarcyDarcyDarcy
Phương trình Darcy là một phương trình tương quan thực nghiệm thể hiện mối quan hệ tỷ lệ thuận giữa lưu lượng dòng chảy trong môi trường lỗ rỗng với gradient áp suất (Hình 3.3 và phương trình 3.1).
H H
HHììììnhnhnhnh 3.3.3.3.3.3.3.3.Hình minh họa cho dòng chảy theo định luật Darcy. Phương trình Darcy:[2] ( ) L P P kA Q µ 2 1− = (3.1) Trong đó:
Q: Lưu lượng dòng chảy (cm3/g). k: Độ thấm của đá (D).
A: Tiết diện dòng chảy (cm2). P1: Áp suất đầu vào (at). P2: Áp suất đầu ra (at). L: Chiều dài (cm).
µ: Độ nhớt của chất lỏng (cP).
L P P1− 2
: Giadient áp suất (at/m).
Ph Ph Ph
Phươươươươngngngng trtrtrtrììììnhnhnhnh ccccâââânnnn bbbbằằằằngngngng vvậvvậậậtttt chchchchấấấấtttt
Phương trình cân bằng vật chất(PTCBVC) đơn giản chỉ là phương trình diễn tả sự cân bằng về thể tích của đá và chất lưu trong vỉa với các trạng thái mà thể tích vỉa (được giới hạn bởi các biên ban đầu của nó) là không đổi, tổng đại số các thay đổi thể tích của dầu, khí tự do, nước và đá trong vỉa phải bằng 0. PTCBVC được sử dụng nhằm mục đích:
+ Đánh giá trữ lượng dầu khí tại chỗ ban đầu + Tính toán lượng nước xâm nhập
Với các giả thiết:
+ Thể tích vỉa là không đổi
+ Phần thể tích lỗ rỗng được chiếm đầy bởi các thành phần chất lưu: dầu, khí và nước. Ta hoàn toàn có được sự cân bằng tại mọi thời điểm trong vỉa, điều này cho phép ta thiết lập phương trình cân bằng vật chất tổng quát (PTCBVCTQ) thể hiện mối quan hệ giữa những lưu lượng dầu, khí và nước khai thác theo áp suất vỉa trung bình, lượng nước có thể xâm nhập từ tầng ngậm nước, lượng dầu và khí ban đầu trong vỉa (Phương trình 3.2). [2] ( ) ( ) ( ) e w p[ o ( p soi) g] p w wi f wi w oi gi g gi oi oi o P WB N B R R B W B S C S C NB m B B B NmB B B N ⎥∆ + = + − + ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ − − − + − + − 1 1 (3.2) Các giải thích về các thông số trong PTCBVCTQ được thể hiện ở Bảng 3.2. Phương trình (3.2) là PTCBVCTQ, trong đó mỗi số hạng ở vế trái của phương trình (3.2) kể đến một cơ chế năng lượng, còn số hạng ở vế phải biểu thị lượng dầu – khí và nước khai thác, cụ thể: ( ) ( g gi) gi oi oi t B B B NmB B B
N − + − : Sự giãn nở của vùng dầu và khí trong vỉa.
( ) P S C S C NB m wi f wi w oi ⎥∆ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ − − − 1
1 : Sự giãn nở của nước và đá.
e
W : Thể tích nước xâm nhập vào vỉa.
( )
[ o p soi g]
p B R R B
N + − : Thể tích dầu và khí khai thác được. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
p wW
B B B
Bảảảảngngngng 3.2.3.2.3.2.3.2.Các thông số và ký hiệu sử dụng trong PTCBVC [2].
3.2. 3.2.
3.2.3.2. XXXXââââyy dyydddựựựựngngngng mmmômôôô hhhhììììnhnhnhnh khaikhai thkhaikhaithththáááácccc ccccóóóó ssssựựự trựtrtrtrợợợợ gigigigiúúúúpppp ccccủủủủaaaa bbbbộộộộ phphphphầầầầnn mnnmmmềềềềmmmm ECLIPSEECLIPSEECLIPSEECLIPSE 3.2.1.
3.2.1.
3.2.1.3.2.1. GiGiGiGiớớớớiiii thithithithiệệệệuuuu chungchungchungchung
Eclipse là phần mềm ứng dụng của Công ty Schlumberger phát triển đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam trong lĩnh vực xây dựng mô hình khai thác dầu khí. Eclipse được phát triển từ cuối những năm 1970. Đến nay, Eclipse đã trở thành công cụ phổ biến phục vụ cho công tác mô phỏng vỉa chứa trong hầu hết các công ty dầu khí.
Hiện nay có 2 loại mô phỏng phổ biến là Eclipse 100 (Eclipse Black-oil) và Eclipse 300 (Eclipse Compositional). Tùy thuộc vào từng đối tượng nghiên cứu khác nhau mà người ta sử dụng các công cụ mô phỏng khác nhau là Eclipse 100 hay Eclipse 300.
• EclipseEclipseEclipseEclipse 100100100100 (Blac(Blac(Blac(Blac----koil):koil):koil):koil): Khảo sát sự biến đổi của 2 pha (lỏng và khí) nhưng không thay đổi thành phần theo áp suất và thời gian, thường dùng để mô phỏng cho các vỉa dầu.
• EclipseEclipseEclipseEclipse 300300300300 (Compositional):(Compositional):(Compositional):(Compositional): Khảo sát sự biến đổi của từng thành phần trong từng pha (từng thành phần Ci có bao nhiêu % pha lỏng và bao nhiêu % pha khí), thường dùng mô phỏng cho các vỉa khí-condensat.
Đối với móng mỏ Xương Rồng khi thử vỉa và các kết quả phân tích các mẫu chất lưu cho thấy đó là vỉa dầu, do đó tác giả sử dụng phần mềm Eclipse 100 để xây dựng mô hình khai thác nhằm tối ưu hệ thống giếng khai thác cho móng của mỏ. Dưới đây là khái quát về phần mềm Eclipse 100.
ECLIPSE 100 là phần mềm mô phỏng, sản phẩm của công ty Schlumberger, có thể được sử dụng để mô phỏng hệ thống dòng chảy 1, 2 hay 3 pha chất lưu (dầu, khí, nước). Hiện nay phần mềm ECLIPSE 100 được sử dụng rộng rãi ở hầu hết các công ty dầu khí với mục đích mô phỏng vỉa, dự báo khai thác, tối ưu hệ thống mô hình giếng và phục vụ cho công tác lên kế hoạch phát triển mỏ, với quy trình như sau (Hình 3.3):
H
HHHììììnhnhnhnh 3.4.3.4.3.4.3.4.Quy trình xây dựng mô hình mô phỏng bằng phần mềm Eclipse [6].
3.2 3.2
3.23.2.2..2..2..2. DDDDữữ liữữlililiệệệệuuuu đầđầuđầđầuuu vvvvààààoooo vvvvààà chàchchchạạạạyy myymmmôôôô phphphphỏỏỏngỏngngng vvvvớớiiii Eclipseớớ EclipseEclipseEclipse 100100100100
D D D
Dữữữữ lilililiệệệệuuuu đầđầuđầđầuuu vvvvààààoooo
Để chạy mô phỏng, cần phải có một dữ liệu đầu vào, dữ liệu này bao gồm các thông số liên quan đến vỉa và quá trình khai thác của nó. Dữ liệu đầu vào cho mô
hình ECLIPSE được chuẩn bị trong một định dạng có sử dụng một hệ thống các từ khóa. Tên của một dữ liệu đầu vào cho mô hình ECLIPSE phải được định dạng như sau:FILENAME.DATA
Dữ liệu đầu vào của mô hình Eclipse được chia ra thành nhiều phần, mỗi phần này được bắt đầu bằng một từ khóa. Cần chú ý rằng tất cả các từ khóa trong dữ liệu đầu vào phải được sắp xếp theo một thứ tự nhất định.
Bên trong mỗi từ khóa trên được viết bởi những dòng lệnh hoặc các dòng lệnh đó được viết thành những file riêng biệt sau đó được đính kèm vào các từ khóa trong cấu trúc của một dữ liệu đầu vào bởi việc sử dụng từ khóa INCLUDE để cho file dữ liệu đầu vào được ngắn gọn và dễ dàng kiểm tra hơn. Bản ghi dữ liệu trong mỗi từ khóa phải được kết thúc bởi dấu gạch chéo [/].
Một cấu trúc của file dữ liệu đầu vào phải có những từ khóa và được viết theo thứ tự như sau: RUNSPEC, GRID, EDIT, PROPS, REGIONS, SOLUTION, SUMMARY, SCHEDULE (Hình 3.5).
H H
HHììììnhnhnhnh 3.5.3.5.3.5.3.5.Cấu trúc file dữ liệu đầu vào của Eclipse.
Cấu trúc bên trong của những từ khóa chính ở trên cũng phải được ghi theo một thứ tự để ECLIPSE có thể hiểu được và mô tả chi tiết ở phần phụ lục trang 88.
Ch Ch Ch
Chạạạạyyyy mmmmôôôô phphphphỏỏỏỏngngngng mmômmôôô hhhhììììnhnhnh vvvvớnh ớớớiiii ECLIPSEECLIPSEECLIPSEECLIPSE 100100100100
mềm ECLIPSE để chạy với file dữ liệu này. Quá trình mô phỏng sẽ bắt đầu, trong quá trình mô hình chạy, dữ liệu báo cáo sẽ được thể hiện trên màn hình. Những báo cáo này cũng được in ra trong một dữ liệu có tên FILENAME.PRT, được tạo ngay trong thư mục chứa dữ liệu vào. Nếu dữ liệu vào có sai sót trong quá trình thiết lập thì quá trình mô phỏng sẽ dừng lại ngay tại bất kỳ chỗ có lỗi đầu tiên. Do đó, phải kiểm tra lỗi và chỉnh sửa để có thể chạy mô hình lại nhờ vào việc tìm kiếm lỗi từ dữ liệu báo cáo FILENAME.PRT và sau đó chạy mô hình lại như ban đầu cho đến khi mô hình chạy không còn báo lỗi. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sau khi quá trình chạy mô phỏng thành công, ta có thể xem kết quả 3D của mô hình bằng phần mềm hiển thị hình ảnh FLOVIZ (Hình 3.6a), và kết quả về đồ thị bằng phần mềm OFFICE (Hình 3.6b).
H
HHHììììnhnhnhnh 3.6.3.6.3.6.3.6.Kết quả của mô hình: (a) 3D_Floviz; (b) Đồ thị_Office.
Khi quá trình chạy mô hình kết thúc thì trong thư mục chứa tập tin dữ liệu vào được tạo ra những tập tin với các đuôi sau:
FILENAME.DBG; .EGRID; .PRT; .SMSPEC; .UNRST; .UNSMRY; .RSSPEC; .INIT và FILENAME.INSPEC
Chú ý rằng tên của những tập tin được tạo ra này “FILENAME” có cùng tên với tên của tập tin dữ liệu đầu vào. Để hiển thị kết quả bằng EXCEL ta phải đính kèm trong dữ liệu đầu vào trong từ khóa SUMMARY:
--- SUMMARY --- EXCEL SEPARATE
Sau khi chạy xong, một tập tin với tên FILENAME.RSM được tạo ra. File này có thể được đọc bởi EXCEL và dữ liệu được nằm trong cột riêng biệt sau đó với cột số liệu này ta có thể vẽ đồ thị thông thường.
(a)
CH CH
CHCHƯƠƯƠƯƠƯƠNGNGNGNG 4:4:4:4: TTTTỐỐỐỐIIII ƯƯƯƯUUU HUHHHỆỆỆỆ THTHỐTHTHỐỐỐNGNGNGNG GIGIẾGIGIẾẾẾNGNGNGNG KHAIKHAIKHAIKHAI THTHTHÁTHÁÁÁCCCC CHOCHO MCHOCHOMMMÓÓÓÓNGNG CNGNGCCCỦỦỦỦAAAA M
MMMỎỎỎỎ XXXXƯƠƯƠƯƠƯƠNGNGNGNG RRRRỒỒỒỒNGNGNGNG
Về cơ bản, mô hình khai thác được xây dựng dựa trên mô hình địa chất ba chiều nhằm phản ánh sự thay đổi các tính chất của chất lưu, tính chất đại diện cho sự tương tác giữa đất đá và chất lưu, áp suất và độ bão hòa thay đổi theo thời gian. Đồng thời tối ưu hóa sự phát triển mỏ qua việc đưa ra các vị trí và số giếng khoan khai thác và bơm ép tối ưu cùng chiến lược khai thác và bơm ép hiệu quả.
Đối với móng của mỏ Xương Rồng, sau khi thu thập, minh giải và phân tích các tài liệu địa chất, địa chấn và địa vật lý về các đặc điểm địa chất cũng như các điều kiện thiết kế giếng đối với móng của mỏ, các nhà địa chấn, địa chất và địa vật lý đã đưa ra tổng cộng 18 vị trí giếng khoan tối đa, gồm: 12 giếng khai thác và 6 giếng bơm ép cùng với quỹ đạo các giếng có thể thiết kế cho cả mỏ. Trong đó, ở phía Tây Nam của mỏ gồm 7 giếng khai thác, 2 giếng bơm ép và ở phía Đông Bắc gồm 5 giếng khai thác, 4 giếng bơm ép (Hình 4.2). Từ 18 vị trí giếng đã có sẵn đó, tiến hành xây dựng mô hình khai thác nhằm tối ưu hệ thống giếng khai thác cho móng của mỏ với quy trình sau (Hình 4.1):
H
HHHììììnhnhnhnh 4.1.4.1.4.1.4.1.Quy trình tối ưu hệ thống giếng khai thác cho móng mỏ Xương Rồng.
D D
DDữữữữ lilililiệệệệuuuu đầđầuđầđầuuu vvvvààààoooo
+ Mô hình địa chất + Tính chất chất lưu - PVT + Tính chất đất đá + Áp suất và nhiệt độ vỉa + Ranh giới dầu - nước + Kết quả thử vỉa
Hi
HiHiHiệệệệuuuu chchchchỉỉỉỉnhnhnhnh mmmmôôôô hhhhììììnhnhnhnh ---- HistoryHistoryHistoryHistory MatchingMatchingMatchingMatching
+ Áp suất đáy giếng + Hàm lượng nước
M M M
Môôôô hhhhììììnhnhnhnh khaikhaikhaikhai ththththáááácccc ---- TTTTốốốốiiii ưưưưuu huuhhhệệệệ ththththốốốốngngngng gigigigiếếếếngngngng khaikhaikhaikhai ththththáááácccc
+ Số lượng giếng + Vị trí giếng
H
4.1. 4.1.
4.1.4.1. MMMMôôôô hhhhììììnhnhnh địnhđịđịđịaaaa chchchchấấấấtttt
Mô hình địa chất của tầng móng nứt nẻ mỏ Xương Rồng được xây dựng dựa trên mô hình “Fracture Halo” với ranh giới dầu - nước (OWC) ở độ sâu 4000mTVDss (lấy tương tự như mô hình địa chất của mỏ Sư Tử Đen và Sư Tử Vàng).
Mô hình Halo dựa vào hệ thống các khe nứt chính và xét các vùng xung quanh các hệ thống khe nứt chính được xác định trên tài liệu địa chấn. Theo mô hình Halo, càng xa và càng xuống sâu đứt gãy thì độ rỗng giảm và độ thấm là một hàm của độ rỗng (Hình 4.3). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
H H
HHììììnhnhnhnh 4.3.4.3.4.3.4.3.Khái quát mô hình Halo [7]
Độ rỗng được xây dựng theo hàm phân bố độ rỗng theo phương thẳng đứng và phương ngang (Hình 4.4).
H
Độ thấm được thiết lập như một hàm của độ rỗng (Hình 4.5). Các giá trị độ thấm được điều chỉnh bởi các chỉ số khai thác từ tài liệu thử vỉa DST của các giếng khoan khai thác trong lô 15-1 và các mỏ lân cận trong bể Cửu Long.
H H H
Hììììnhnhnhnh 4.5.4.5.4.5.4.5.Hàm phân bố độ thấm [7].
Các mô hình móng được xây dựng dựa trên các đặc điểm đứt gãy ranh giới chính để xác định các ranh giới ngoài và các ranh giới chính bên trong. Ranh giới chính hình thành các miền nhằm chia nhỏ vỉa trong các vùng diện tích khai thác khác nhau. Lưới được xây dựng dựa trên các đặc điểm chính này.
Tất cả các đặc điểm đứt gãy khác nhau xác định trên địa chấn được dùng để xây dựng độ rỗng và độ thấm trong mô hình địa chất cụ thể. Kích thước các ô lưới trong mô hình địa chất của tầng móng mỏ Xương Rồng theo 3 chiều dài-rộng-cao khoảng 75m75m75m75m xxxx 75m75m75m75m xxxx 50m50m50m50m. Các mô hình khai thác sử dụng cùng kích thước ô lưới