Thu hồi dầu tăng cường các mỏ bể Cửu Long: Cơ hội và thách thức

Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 58, Kỳ 3 (2017) 85-94<br /> <br /> 85<br /> <br /> Thu hồ i dầ u tâng cường cấ c mổ bể Cửu Lông: Cơ hộ i vầ thấ ch<br /> thức<br /> Trần Đức Lân 1,*, Nguyễn Văn Út 1<br /> 1<br /> <br /> Viện Nghiên cứu Khoa học và Thiết kế dầu khí biển, Liên doanh Việt - Nga Vietsovpetro, Việt Nam<br /> <br /> THÔNG TIN BÀI BÁO<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> <br /> Quá trình:<br /> Nhận bài 05/02/2017<br /> Chấp nhận 16/6/2017<br /> Đăng online 28/6/2017<br /> <br /> Các mỏ dầu ở bể Cửu Long được khai thác chủ yếu dựa vào nguồn năng<br /> lượng tự nhiên và nguồn năng lượng bơm ép nước bổ sung với hệ số khai<br /> thác nhỏ hơn 0,5. Như vậy, lượng dầu còn lại trong vỉa sau giai đoạn bơm<br /> ép nước là rất lớn, khoảng 480 triệu tấn dầu quy đổi. Việc nghiên cứu tìm<br /> giải pháp khai thác phần dầu còn lại này - giải pháp thu hồi dầu tăng cường,<br /> có vai trò rất quan trọng trong việc duy trì sản lượng khai thác dầu tại các<br /> mỏ thuộc bồn trũng Cửu Long. Bài báo sẽ phân tích cơ sở lý thuyết, cơ chế<br /> và phân bố lượng dầu còn lại sau giai đoạn bơm ép nước; Phân tích cơ hội<br /> và thách thức của công tác thu hồi dầu tăng cường đối với các mỏ ở bồn<br /> trũng Cửu Long. Tác giả trình bày một số kết quả nghiên cứu thu hồi dầu<br /> tăng cường ban đầu tại mỏ Bạch Hổ. Theo các kết quả thí nghiệm, hệ số thu<br /> hồi dầu tăng khoảng 12% đối với cả hai phương pháp: bơm chất hoạt động<br /> bề mặt đối với đá trầm tích và bơm khí nước luân phiên đối với đá móng<br /> <br /> Từ khóa:<br /> Thu hồi dầu<br /> Bể Cửu Long<br /> Cơ hội thu hồi<br /> <br /> © 2017 Trường Đại học Mỏ - Địâ chất. Tất cả các quyền được bảô đảm.<br /> <br /> 1. Mở đầu<br /> Tới thời điể m 01-01-2010, tậ i bể Cửu Lông,<br /> Ngầ nh dầ u khí Việ t Nâm đẫ phấ t hiệ n hầ ng lôậ t cấ c<br /> mổ dầ u khí cố giấ trị thương mậ i với tổ ng trữ<br /> lượng tiề m nâng đậ t khôẩ ng 3,8-4,2 tỷ tấ n dầ u quy<br /> đổ i (Trần Lê Đông, 2015). Tính đến ngày 31-122015, toàn ngành dầu khí đẫ khâi thấ c được<br /> 352,68 triệ u tấ n dầ u vầ 114,03 tỷ m3 khí (Lê Việt<br /> Chung và Phạm Văn Chất, 2016). Đây lầ yế u tố<br /> quân trộ ng đẩ m bẩ ô sự phấ t triể n ổ n định chung<br /> củ â nề n kinh tế Việ t Nâm. Với thời giân gầ n 30<br /> nâm (tính từ 1986), cấ c mổ dầ u ở bể Cửu Lông<br /> _____________________<br /> *Tác<br /> <br /> giả liên hệ<br /> E-mail: ngalh@vpi.pvn.vn<br /> <br /> được khâi thấ c chủ yế u dựâ vầ ô nguồ n nâng lượng<br /> tự nhiên vầ nguồ n nâng lượng bơm ế p nước bổ<br /> sung. Nố i cấ c khấ c, lượng dầ u đẫ khâi thấ c chủ yế u<br /> dựâ trên nguyên lý nước đẩ y dầ u từ vỉâ vầ ô giế ng<br /> với hệ số khâi thấ c nhổ hơn 0,5. Đố i với bể Cửu<br /> Lông, lượng dầ u cồ n lậ i sâu giâi đôậ n bơm ế p nước<br /> vầ ô khôẩ ng 480 triệ u tấ n dầu quy đổ i. Như vậ y,<br /> mộ t lượng dầ u rấ t lớn vẫn cồ n nầ m lậ i trông vỉâ.<br /> Việ c nghiên cứu tìm giẩ i phấ p khâi thấ c phầ n dầ u<br /> cồ n lậ i nầ y - giẩ i phấ p thu hồ i dầ u tâng cường, cố<br /> vâi trồ rấ t quân trộ ng trông việ c duy trì sẩ n lượng<br /> khâi thấ c dầ u tậ i cấ c mổ thuộ c bồ n trũ ng Cửu<br /> Long. Trên thế giới, công tác thu hồi dầu tăng<br /> cường (Enhanced Oil Recovery-EOR) đã được<br /> quan tâm từ những năm 80, 90 của thế kỷ 20,<br /> nhưng tới năm 2000 mới thực sự được quan tâm<br /> khi dự án bơm khí CO2 tại mỏ dầu Weyburn,<br /> <br /> 86<br /> <br /> Trần Đức Lân và Nguyễn Văn Út/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(3), 85-94<br /> <br /> trung tâm Canada thành công (mỏ đã được khai<br /> thác từ năm 1954). Thêô ước tính, bằng cách bơm<br /> CO2, sản lượng khai thác dầu của mỏ sẽ tăng<br /> khoảng 130 triệu thùng (10% trữ lượng bân đầu)<br /> và kéo dài tuổi thọ của mỏ lên thêm 25 năm<br /> (Verdon, 2012).<br /> Tại Việt Nam, EOR ngay từ năm 1999 đã được<br /> quan tâm và từ năm 2000 tới nay vấn đề này ngày<br /> càng được quan tâm nhiều hơn với hàng loạt các<br /> đề tài nghiên cứu với mục đích ứng dụng vi sinh<br /> hóa lý trong EOR (Viện công nghệ sinh học, 2014).<br /> Năm 2006, Viêtsôvpêtrô đã tiến hành dự án thử<br /> nghiệm công nghiệp bơm “phức hệ vi sinh hóâ lý”<br /> (VSHL) tại khu vực giếng 74, 117 và 705 chô đối<br /> tượng Miôxên dưới mỏ Bạch Hổ. Kết quả lượng<br /> dầu giâ tăng khôảng 1243 tấn (10%) so với giả<br /> thiết không bơm VSHL (Viêtsôvpêtrô, 2009).<br /> 2. Tổng quan về bể Cửu Long<br /> Bể Cửu Long phân bố chủ yếu trên thềm lục<br /> địa phía Nam Việt Nam, nằm dọc theo bờ biển<br /> Vũng Tàu - Bình Thuận. Tính thêô đường đẳng dày<br /> 1000m, bể có xu hướng mở về phíâ Đông Bắc, phía<br /> Biển Đông hiện tại. Bể có diện tích khoảng 36000<br /> km2, bao gồm các lô: 9, 15, 16, 17 và một phần của<br /> các lô: 1, 2, 25 và 31. Bể được lấp đầ y bởi trầm tích<br /> lục nguyên Kâinôzôi với chiều dày lớn nhất có thể<br /> đạt tới từ 7km đến 8km (PVN, 2010). Về địâ tầ ng,<br /> tậ i bể Cửu Lông cấ c thầ nh tậ ô đẫ được xấ c lập bao<br /> gồm đá móng cổ Trước Kainozoi và trầm tích lớp<br /> phủ Kâinôzôi, Đệ tứ.<br /> Đấ mố ng trước Kâinôzôi lầ cấ c đấ mâcmâ xâm<br /> nhậ p grânitôit cố tuổ i từ Triâs tới Crêtâ thuộ c cấ c<br /> phức hệ Hồ n Khôâi (DMG/T-J1hk), Định quấ n<br /> (DG/J3-K1đq) vầ Ankrôêt (G/K2âk). Cấ c đấ bị cầ<br /> nấ t, biế n đổ i mậ nh. Hầu hết các khe nứt đều bị lấp<br /> đầy bởi các khoáng vật thứ sinh: calcit, zeolit,<br /> thạch ânh vầ clôrit. Cấ c nghiên cứu đẫ chô thấ y cấ c<br /> đấ thuộ c phức hệ Ankrôêt lầ đố i tượng cố triể n<br /> vộ ng dầ u khí câô nhấ t.<br /> Đấ trầ m tích chủ yế u lầ cấ c trầ m tích lụ c<br /> nguyên cố tuổ i Kâinôzôi thuộ c cấ c hệ tầ ng Cầ Cố i<br /> (Eoxen-E2 cc); Trà Cú (Oligoxen sớm- E31 tc); Trà<br /> Tân (Oligoxen muộn-E32 tt); Bạch Hổ (Mioxen<br /> sớm-N11 bh); Côn Sơn (Mioxen giữa N12 cs); Đồng<br /> Nai (Mioxen muộn N13 đn) vầ hệ tầng Biển Đông<br /> (Plioxen - Đệ tứ N2-Q bđ).<br /> Dựâ trên đậ c điể m cấ u trú c địâ chấ t: bề dầ y<br /> trầ m tích, phân bố cấ c đứt gẫ y lớn, nế u côi bể Cửu<br /> Lông lầ đơn vị cấ u trú c bậ c 1 thì cấ c cấ u trú c bậ c<br /> <br /> hâi củ â bể bâô gồ m: Trũ ng phân dị Bậ c Liêu; Trũ ng<br /> phân dị Cầ Cố i; Đới nâng Cửu Lông; Đới nâng Phú<br /> Quý ; Trũ ng chính Bể Cửu Lông (PVN, 2010).<br /> Đến năm 2015, trên tôàn bể Cửu Lông đã phát<br /> hiện được trên 40 cấu tạo chứa dầu khí, trông đó<br /> có nhiều phát hiện thương mại (Lê Việt Trung và<br /> Phạm Văn Chất, 2016). Dầ u được khâi thấ c từ đấ<br /> mố ng nứt nể trước Kâinôzôi vầ từ cấ c tậ p cấ t kế t<br /> Miôxên dưới, Oligôxên. Phần lớn các mỏ phân bố<br /> trên khối nâng Trung Tâm và đới phân dị Đông<br /> Bắc. Các mỏ dầu đều thuộc lôậ i nhiều vỉâ, chú ng<br /> phân bố trong các trầm tích có tuổi Mioxen,<br /> Oligôxên và móng grânitôit Trước Đệ tam. Trong<br /> đó thân dầu trông đá móng có trữ lượng lớn nhất<br /> (PVN, 2010).<br /> Cấ c nghiên cứu chô thấ y, ở bồ n trũ ng Cửu<br /> Lông, cấ c tầ ng đấ sế t thuộ c cấ c trầ m tích Oligôxên<br /> vầ Miôxên lầ cấ c tầ ng đấ mệ . Trông đố cấ c tậ p sế t<br /> cố tuổ i Oligôxên đẫ đậ t mức trưởng thầ nh vầ lầ<br /> nguồ n cung cấ p hydrôcâcbôn chủ yế u chô cấ c bẫ y<br /> chứâ ở bể Cửu Lông. Về tầ ng chấ n, ở bể Củ u Lông<br /> tồ n tậ i 3 tầ ng chấ n: tậ p sế t nố c hệ tầ ng Bậ ch Hổ<br /> (sế t Rôtâliâ) mâng tính chấ n khu vực; cấ c tậ p sế t<br /> đầ m hồ , cửâ sông thuộ c hệ tầ ng Trầ Tân vầ cấ c tậ p<br /> sế t đầ m hồ thuộ c hệ Trầ Cú lầ tầ ng chấ n địâ<br /> phương (Trần Lê Đông, 2015).<br /> Dựa theo kết quả đánh giá tiềm năng dầu khí<br /> bằng phương pháp thể tích-xác xuất cho từng đối<br /> tượng triển vọng, bể Cửu Long có tổng trữ lượng<br /> và tiềm năng dầu khí thu hồi dâô động trong<br /> khoảng 800-900 triệu m3 hydrôcâcbôn quy đổi,<br /> tương đương trữ lượng và tiềm năng tại chỗ<br /> khoảng 3,8 đến 4,2 tỷ m3 hydrôcâcbôn. Trông đó<br /> khoảng 70% trữ lượng tập trung vàô đối tượng<br /> móng, 18% trong Oligoxen và 12% trong Mioxen.<br /> Trông giâi đôạn 1986-2013, sản lượng dầu<br /> thô khai thác ở bể Cửu Lông hầ ng nâm tâng<br /> khôẩ ng 30% vầ ngành dầu khí Việ t Nâm đẫ đạt<br /> mốc khai thác tấn dầu thô thứ 1 triệu vàô năm<br /> 1988, thứ 100 triệu tấn năm 2001. Ngày<br /> 22/10/2010 đã khâi thác tấn dầu thô thứ 260<br /> triệu, chiế m khôẩ ng 32,5% tổ ng trữ lượng vầ tiềm<br /> năng dầu khí thu hồi. Trông năm 2015 đã khai<br /> thác được 18,75 triệu tấn dầu thô và 10,67 tỷ m3<br /> khí (Lê Việt Trung và Phạm Văn Chất, 2016).<br /> 3. Thu hồi dầu tăng cường<br /> 3.1. Cơ sở lý thuyết<br /> Cấ c phương phấ p thu hồi dầu tăng cường<br /> <br /> Trần Đức Lân và Nguyễn Văn Út /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(3), 85-94<br /> <br /> (EOR) trên thế giới bâô gồ m hâi lôậ i chủ yế u đố lầ<br /> hệ phương phấ p giâ nhiệ t; hệ phương phấ p hố â<br /> hộ c vầ mộ t số hệ phương phấ p khấ c (bơm khí,<br /> bơm khí nước luân phiên…).<br /> Hiện nay, các quân điểm phân biệt giữa thu<br /> hồi dầu tăng cường (EOR) và cải thiện hệ số thu<br /> hồi dầu (Improved Oil Recovery - IOR) còn nhiều<br /> điểm chưâ rõ ràng, chưâ thống nhất. Để thuận lợi,<br /> trông bài báô này, EOR được hiểu là các phương<br /> pháp khai thác những phần dầu còn lại trong mỏ<br /> sâu giâi đôạn bơm ép nước đối với những mỏ dầu<br /> có độ nhớt thấp (<br /> 25 °API), độ nhớt thấ p (độ nhớt