Đánh giá khả năng gia tăng thu hồi dầu từ bơm ép nước: Trường hợp nghiên cứu ở khu vực I của mỏ X, bể Nam Côn Sơn, thềm lục địa Việt Nam

Chia sẻ: Thi Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

93
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu bơm ép nước trên mô hình mô phỏng tầng chứa cát kết lục nguyên Mioxen dưới cho các khối 1, 2-3 và 4 với các chế độ bơm ép khác nhau. Kết quả cho thấy hệ số thu hồi dầu gia tăng thêm từ 2 đến 9% so với phương án không bơm ép. Bên cạnh đó nhóm tác giả cũng đưa ra các ý tưởng nhằm điều chỉnh và tối ưu hóa thiết kế khai thác để tận thu hồi dầu cho khu vực I cũng như toàn mỏ X.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đánh giá khả năng gia tăng thu hồi dầu từ bơm ép nước: Trường hợp nghiên cứu ở khu vực I của mỏ X, bể Nam Côn Sơn, thềm lục địa Việt Nam

108 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 58, Kỳ 3 (2017) 108-120 Đánh giá khả năng gia tăng thu hồi dầu từ bơm ép nước: Trường hợp nghiên cứu ở khu vực I của mỏ X, bể Nam Côn Sơn, thềm lục địa Việt Nam Trần Văn Lâm 1,*, Nguyễn Mạnh Tuấn 1, Nguyễn Hải Long 1, Phạm Đức Thành 1, Lê Vũ Quân 2, Nguyễn Văn Đô 2 1 2 Công ty Điều hành Thăm dò Khai thác Dầu khí Trong Nước (PVEP POC), Việt Nam Viện Dầu khí Việt Nam (VPI), Việt Nam THÔNG TIN BÀI BÁO TÓM TẮT Quá trình: Nhận bài 26/02/2017 Chấp nhận 19/5/2017 Đăng online 28/6/2017 Mỏ X có hai đối tượng chứa chính là đá vôi Mioxen giữa và trầm tích lục nguyên Mioxen dưới. Theo cấu trúc, mỏ được chia làm 4 khu vực chính: khu vực I, II, III và IV lần lượt về phía Bắc, phía Nam, phía Tây và phía Đông của mỏ. Khu vực I bao gồm các khối 1, 2, 3, 4, 5 và 6 đã được đưa vào khai thác sớm từ cuối năm 1994. Hiện tại, sản lượng dầu khai thác tích lũy của khu vực I là hơn 37 triệu thùng, chiếm trên 70% sản lượng dầu toàn mỏ, đạt hệ số thu hồi trung bình 14,6%. Do đặc điểm địa chất phức tạp với các khối có diện tích nhỏ và khép kín nên sau thời gian ngắn khai thác áp suất vỉa khu vực I đã suy giảm rõ rệt cùng với tỷ số khí dầu tăng cao. Giải pháp bơm ép nước đã được áp dụng đối với tầng chứa cát kết lục nguyên Mioxen dưới ở khối 4 không những duy trì được áp suất vỉa mà còn làm tăng hệ số thu hồi dầu của cả khối. Để tận thu hồi dầu ở các khối còn lại, việc nghiên cứu áp dụng giải pháp bơm ép là cần thiết, đặc biệt đối với các khối khi sản lượng khai thác đã giảm tới ngưỡng có ít hiệu quả kinh tế. Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu bơm ép nước trên mô hình mô phỏng tầng chứa cát kết lục nguyên Mioxen dưới cho các khối 1, 2-3 và 4 với các chế độ bơm ép khác nhau. Kết quả cho thấy hệ số thu hồi dầu gia tăng thêm từ 2 đến 9% so với phương án không bơm ép. Bên cạnh đó nhóm tác giả cũng đưa ra các ý tưởng nhằm điều chỉnh và tối ưu hóa thiết kế khai thác để tận thu hồi dầu cho khu vực I cũng như toàn mỏ X. Từ khóa: Tận thu hồi dầu Mô hình mô phỏng Bơm ép nước © 2017 Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Tất cả các quyền được bảo đảm. 1. Giới thiệu Mỏ X nằm ở lô Y, tại khu vực nước sâu (khoảng 110m nước), xa bờ, thuộc bể Nam Côn _____________________ *Tác giả liên hệ. E-mail: lamtv@pvep.com.vn Sơn, thềm lục địa Việt Nam. Kết quả nghiên cứu địa chất - địa vật lý (PVEP POC, 2010) cho thấy trên bình đồ cấu trúc nóc tầng sản phẩm chính của mỏ (T125), mỏ X bị phân chia thành nhiều khối nhỏ bởi hệ thống đứt gãy với 3 hướng chính: đông bắc - tây nam, tây bắc - đông nam và á vĩ tuyến. Trong đó, hệ thống đứt gãy phương đông bắc - tây nam có chiều dài và biên độ dịch chuyển lớn, Trần Văn Lâm và nnk/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(3), 108-120 quyết định khung cấu trúc của mỏ. Theo cấu trúc, mỏ được chia làm 4 khu vực chính đã được triển khai khoan thăm dò và thẩm lượng: khu vực I (phía Bắc mỏ), khu vực II (phía Nam mỏ), khu vực III (phía Tây mỏ) và khu vực IV (phía Đông mỏ). Trong đó, khu vực I (bao gồm các khối 1, 2, 3, 4, 5 và 6) được đưa vào khai thác từ rất sớm (Hình 1). 109 Kết quả khoan thăm dò, thẩm lượng và khai thác đã xác nhận hầu hết các đứt gãy phân khối của mỏ đóng vai trò là đứt gãy chắn, các khối phân cách bởi các đứt gãy có thể độc lập với nhau về mặt thủy lực. Đối tượng chứa sản phẩm chính của mỏ X là cát kết lục nguyên Mioxen dưới và đá vôi Mioxen Hình 1. Vị trí khu vực I. Hình 2. Hiện trạng khai thác khối 4. 110 Trần Văn Lâm và nnk/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(3), 108-120 giữa. Trong đó, tầng chứa cát kết lục nguyên (đóng vai trò chủ yếu ở khu vực I) được thành tạo trong môi trường sông, đồng bằng tam giác châu. Chất lượng tầng chứa khá tốt, độ rỗng dao động từ 13% đến 20% có nơi lên tới hơn 25%, độ thấm từ vài chục mD đến gần 1D. Tầng chứa đá vôi (gồm hai loại là đá vôi ám tiêu và đá vôi dạng thềm) phân bố chính ở 2 khu vực trung tâm mỏ và khu vực phía Nam, trong đó chỉ có đá vôi ám tiêu được phát hiện chứa dầu với độ rỗng phổ biến trong khoảng từ 12% đến 28%, có nơi lên tới hơn 30%. Các thân dầu trong đá vôi thềm được phát tại khu vực phía Tây và phần cánh sụt phía Đông của mỏ, tuy nhiên tiềm năng không cao. Đặc điểm chính của các khu vực khai thác là các thân dầu phân bố ở những khối cạnh nhau nên thuận lợi cho việc bố trí mạng lưới giếng khai thác, đường ống dẫn dầu và hệ thống xử lý sản phẩm khai thác trong một khu vực. Tháng 10 năm 1994, mỏ X được đưa vào khai thác tại khu vực I với lưu lượng dầu ban đầu đạt trên 35000 thùng từ các giếng X-1A (khối 2), X-2A, X3A (khối 4) và X-12A (khối 1). Tuy nhiên, do tính chất phức tạp về cấu trúc địa chất của mỏ X với hệ thông đứt gãy phân cắt mỏ thành nhiều khối, độc lập nhau về thủy động lực, các khối có diện tích nhỏ và khép kín, sự biến đổi nhanh của môi trường trầm tích, hệ thống vỉa chứa đa tầng, áp suất vỉa ban đầu gần với áp suất bão hòa… nên sau một thời gian ngắn khai thác áp suất vỉa suy giảm mạnh, tỷ số khí dầu tăng cao đã gây ảnh hưởng không nhỏ đến hiệu quả thu hồi dầu. Để duy trì áp suất vỉa, nhà điều hành đã triển khai công tác bơm ép nước trên khối 4 sau gần một năm đưa mỏ vào khai thác. Cho đến hiện tại, giải pháp bơm ép nước đã cho thấy được hiệu quả khi hệ số thu hồi dầu khối 4 cao hơn nhiều so với các khối khác chưa áp dụng bơm ép. Do vậy, nhằm gia tăng thu hồi dầu, việc nghiên cứu, đánh giá hiệu quả bơm ép nước là rất cần thiết để có cơ sở xem xét áp dụng giải pháp bơm ép nước cho các khối còn lại trong khu vực I cũng như toàn mỏ X. 2. Phương pháp nghiên cứu Hiện nay trên thế giới và ở Việt Nam, việc áp dụng giải pháp bơm ép nước để duy trì áp suất vỉa, tăng cường thu hồi dầu được thực hiện khá phổ biến, trong đó có mỏ X. Tuy nhiên, do đặc thù của mỏ X gồm nhiều khối nhỏ, số lượng giếng trong mỗi khối ít, tính liên thông thủy lực hạn chế và rủi ro về địa chất,… nên biện pháp bơm ép nước mới chỉ được áp dụng cho khối 4 thuộc khu vực I. Đánh giá kết quả bơm ép nước trên khối 4 cho thấy hiệu quả khá tốt khi áp suất vỉa được duy trì và hệ số thu hồi dầu hiện đã lên tới 22%, cao hơn nhiều so với nghiên cứu dự báo nếu không tiến hành bơm ép nước (từ 7 đến 17%). Mặc dù vậy, bên cạnh kết quả khả quan trên, vẫn có một số yếu tố ảnh hưởng không nhỏ đến hiệu quả của công tác bơm ép nước tại khối 4 như: giếng khai thác hoàn thiện đa tầng và tính chất vỉa giữa các tầng không đồng đều; khoảng cách giữa các giếng khá gần nhau (khoảng 500m); chế độ bơm ép chưa hợp lý,… đã dẫn đến việc khó kiểm soát được nước bơm ép xâm nhập nhanh từ các vỉa có độ thấm tốt vào các giếng khai thác. Rút kinh nghiệm từ thực tế triển khai bơm ép nước trên khối 4, nhóm tác giả đã thực hiện nghiên cứu nhằm tiếp tục tối ưu bơm ép nước cho khối 4 cũng như đánh giá hiệu quả của bơm ép nước tại các khối 1 và 2-3 bằng mô hình mô phỏng khai thá c. Kết quả nghiên cứu sẽ làm cơ sở cho việc xem xét khả năng áp dụng giải pháp bơm ép nước cho toàn mỏ nhằm nâng cao hệ số thu hồi dầu của mỏ X. Dưới đây là những nội dung và kết quả nghiên cứu đã đạt được. 3. Hiện trạng khai thác các khối 1, 2-3 và 4 Kết quả nghiên cứu địa chất - địa vật lý và công nghệ mỏ đến thời điểm 12/2013 (PVEP POC, 2013), tổng trữ lượng dầu tại chỗ mức 2P toàn mỏ X khoảng 450 triệu thùng. Trong đó, khu vực I chiếm trên 55% trữ lượng toàn mỏ và riêng các khối 4, 2-3, 1 có trữ lượng lớn nhất trong khu vực này lần lượt là 68, 78, 83 triệu thùng. Tính đến năm 2016, tổng quỹ giếng của cả bốn khối 1, 2-3 và 4 là 10 giếng. Trong đó quỹ giếng khai thác là 4 giếng, 2 giếng đóng, 3 giếng dừng khai thác do sự cố, 1 giếng bơm ép. 3.1. Khối 4 Khối 4 gồm có 3 giếng X-2A, X-3A và X-4A. Trong đó, giếng X-2A và X-3A được đưa vào khai thác từ tháng 10/1994 với lưu lượng dầu mỗi giếng là 10000 thùng/ngày, tỷ số khí dầu (GOR) khoảng 500 bộ khối/thùng. Giếng X-4A được đưa vào khai thác sau đó 6 tháng với lưu lượng dầu là 4000 thùng/ngày, GOR khoảng 520 bộ khối/thùng, hàm lượng nước là 2,3%. Trần Văn Lâm và nnk/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(3), 108-120 111 Hình 3. Hiện trạng khai thác các khối 2-3. Hình 4. Hiện trạng khai thác khối 1. Đến tháng 7/1995 giếng khai thác X-2A được chuyển thành giếng bơm ép nước do năng lượng vỉa ở khối 4 bị suy giảm mạnh. Việc tiến hành bơm ép nước ở giếng X-2A đã giúp duy trì được áp suất vỉa và làm giảm sự gia tăng của tỷ số khí dầu. Tuy nhiên, sau một thời gian khai thác do lượng nước ở 2 giếng X-3A và X-4A tăng nhanh nên tháng 12/2002 đã ngừng bơm nước ở giếng X-2A do một số vỉa có độ thấm tốt nên nước bơm ở giếng X-2A đã ảnh hưởng trực tiếp tới các giếng khai thác trên. Nhưng từ tháng 4/2003 phải chuyển giếng X-4A sang bơm ép nước vì suy giảm áp suất ở trên khối 4 quá nhanh. Đầu năm 2011, giếng X2A phải đóng do sự cố van sâu thủy lực. Từ cuối năm 2011, giếng X-4A bơm é p luan phien khong ỏ n định và dừng bơm é p từ thá ng 2/2016 đé n nay do sự cố máy bơm. Giữa năm 2016, giếng X-3A tạm dừng khai thác do sự cố hỏng van an toàn khi lưu lượng dầu đang hơn 1000 thùng/ngày, độ ngập nước khoảng 60% (Hình 2). Tổng thu hồi của khối 4 tính đến năm 2016 đạt hơn 15 triệu thùng (tương ứng với hệ số thu hồi lên tới 22%). 3.2. Khối 2 và 3 Các khối 2-3 gồm 4 giếng: X-1A, X-8A, X-9A và X-10A. Giếng X-1A (khối 2) được đưa vào khai thác tháng 10/1994 với lưu lượng dầu ban đầu 11000 thùng/ngày, GOR khoảng 1400 bộ 112 Trần Văn Lâm và nnk/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(3), 108-120 khối/thùng. Do không có các biện pháp duy trì năng lượng vỉa nên áp suất vỉa giảm rất nhanh, lưu lượng giếng chỉ còn khoảng 1200 thùng/ngày, GOR tăng đến hơn 6000 bộ khối/thùng vào năm 2007. Sau khi nhận quyền điều hành mỏ từ cuối 2003, tháng 8 và 11/2007 lần lượt các giếng X-8A (khối 2), X-10A (khối 3) và X-9A (khoan qua cả 2 khối 2-3) được PVEP đưa vào khai thác đã nâng sản lượng dầu các khối 2-3 lên hơn 8000 thùng/ngày, độ ngập nước chưa đến 5%. Hiện tại, lưu lượng dầu khai thác các khối 2-3 đang được duy trì ở mức 350 thùng/ngày từ X-8A, độ ngập nước khoảng 5% (Hình 3). Các giếng X10A và X-9A đã lần lượt được đóng từ tháng 8/2011 và tháng 10/2014 do năng lượng vỉa quá yếu và X-1A dừng khai thác tháng 6/2016 do sự cố van an toàn. Tổng thu hồi dầu của 2 khối 2-3 tính đến năm 2016 đạt hơn 13 triệu thùng (tương ứng với hệ số thu hồi 17%). 3.3. Khối 1 Hiện nay khối 1 đang có 3 giếng khai thác là X-12A, X-11A và X-6A. Giếng X-12A được đưa vào khai thác từ tháng 10/1994 với lưu lượng dầu khai thác ban đầu là 5500 thùng/ngày, GOR trung bình 700 bộ khối/thùng. Do hầu hết các vỉa đều có tầng nước đáy nhưng không có các biện pháp duy trì năng lượng vỉa nên sau một thời gian khai thác, áp suất vỉa giảm nhanh cùng với sự gia tăng của GOR và nước khai thác, lưu lượng dầu chỉ còn khoảng vài trăm thùng/ngày. Tháng 7 và 8/2014, lần lượt X-11A và X-6A được đưa vào khai thác, nâng tổng sản lượng của khối lên khoảng 3000 thùng/ngày. Hiện tại, lưu lượng dầu khai thác khối 1 đang được duy trì ở mức gần 2000 thùng/ngày, độ ngập nước khoảng 40% (Hình 4). Tổng thu hồi dầu của khối 1 tính đến năm 2016 đạt hơn 6 triệu thùng (tương ứng với hệ số thu hồi 7. 4. Mô hình mô phỏng khai thác 4.1. Số liệu đầu vào Đặc tính lưu thể vỉa Nhiè u mẫu lưu thể đáy vỉa thuộc các tầng sản phẩm mỏ được lấy trong quá trình thử vỉa DST. Các số liệu cho thấy dầu của mỏ X thuộc nhóm phân loại từ trung bình cho đến nặng với khối lượng riêng dao động từ 0,827 g/cm3 đến 0,93 g/cm3, ít lưu huỳnh, chứa nhiều parafin. Hình 5. Kết quả đo RFT/RCI/MDT mỏ X.