Luận án nghiên cứu ứng dụng bơm ép nâng cao thu hồi dầu tại bể Cửu Long - Trịnh Việt Thắng

Thu hồi dầu tăng cường (EOR) là tổng hợp các phương pháp kỹ thuật nâng cao hệ số thu hồi dầu. Mục tiêu chính là lấy thêm dầu từ vỉa chứa sau giai đoạn khai thác sơ cấp và thứ cấp. Các phương pháp này thay đổi tính chất vật lý của dầu, đá hoặc cả hai. Cơ chế chính bao gồm giảm sức căng bề mặt, tăng độ nhớt của tác nhân đẩy, hoặc giảm độ nhớt của dầu. EOR đóng vai trò quan trọng trong việc kéo dài tuổi thọ mỏ. Các dự án EOR lớn đã được triển khai trên toàn thế giới. Thu hồi dầu tăng cường là giải pháp kinh tế hiệu quả khi giá dầu phù hợp.

Cơ chế dịch chuyển dầu bao gồm đẩy vi mô và đẩy vĩ mô. Đẩy vi mô liên quan đến sự tương tác giữa chất lưu và cấu trúc lỗ rỗng. Dòng chảy trong lỗ rỗng ảnh hưởng lớn đến hiệu quả đẩy dầu. Tính thấm vỉa là yếu tố quyết định. Đẩy vĩ mô xem xét toàn bộ quá trình dịch chuyển trong vỉa. Hiệu suất đẩy vi mô và vĩ mô cần được đánh giá kỹ lưỡng. Nâng cao hiệu suất này là trọng tâm của mọi công nghệ bơm ép dầu. Cấu trúc lỗ rỗng phức tạp ảnh hưởng đến dòng chảy chất lưu. Hiểu rõ các cơ chế này giúp tối ưu hóa sản lượng dầu.

Bơm ép khí là một kỹ thuật bơm ép dầu phổ biến. Khí hydrocacbon hoặc khí CO2 thường được sử dụng. Điều kiện trộn lẫn/gần trộn lẫn/không trộn lẫn rất quan trọng. Trộn lẫn hoàn toàn giúp khí hòa tan vào dầu, giảm độ nhớt và tăng hiệu quả đẩy. Áp suất trộn lẫn tối thiểu (MMP) cần được xác định chính xác. MMP là yếu tố quyết định tính kinh tế và hiệu quả của bơm ép khí. Nhiều phương pháp được dùng để xác định MMP. Các yếu tố ảnh hưởng đến MMP cần được phân tích chi tiết. Mô hình mô phỏng cơ chế bơm ép khí giúp dự báo hiệu quả.

Mỏ Sư Tử Đen Tây Nam, tầng chứa Miocen, được giới thiệu chi tiết. Các thông số địa chất bao gồm độ sâu, cấu trúc và đặc điểm thạch học. Tính chất đá chứa tầng Miocen hạ được phân tích. Dữ liệu về độ rỗng, độ thấm và bão hòa nước được thu thập. Tính chất hệ chất lưu vỉa của đối tượng Miocen hạ cũng được đánh giá. Các yếu tố này quyết định hành vi của chất lưu trong vỉa. Việc hiểu rõ địa chất giúp đưa ra giải pháp EOR hiệu quả. Trữ lượng dầu khí tại chỗ và trữ lượng dầu khí thu hồi được xác định. Điều này cung cấp cơ sở cho việc đánh giá tiềm năng EOR.

Hiện trạng khai thác của mỏ Sư Tử Đen được phân tích. Các phương pháp gia tăng hệ số thu hồi dầu đã áp dụng trước đây được ghi nhận. Những kết quả đạt được và các hạn chế được đánh giá. Tiềm năng thu hồi dầu còn lại tại tầng Miocen là một yếu tố quan trọng. Các phân tích chỉ ra rằng một lượng dầu đáng kể vẫn nằm trong vỉa. Điều này mở ra cơ hội cho các công nghệ EOR tiên tiến. Tối ưu hóa sản lượng dầu là mục tiêu chính trong giai đoạn này. Các kỹ thuật bơm ép dầu mới có thể cải thiện đáng kể hiệu suất khai thác.

Việc đánh giá và lựa chọn phương pháp nâng cao hệ số thu hồi dầu phù hợp cho Miocen Sư Tử Đen được tiến hành. Các thông số mỏ được xem xét và biện luận. Tiêu chí đánh giá khách quan được thiết lập. Phần mềm chuyên ngành được sử dụng để hỗ trợ quyết định. Công nghệ bơm ép luân phiên nước - khí hydrocacbon được lựa chọn là phương án tối ưu. Lựa chọn này dựa trên đặc điểm vỉa chứa và tính chất chất lưu. Công nghệ bơm nước ép vỉa truyền thống không còn hiệu quả. Phục hồi dầu hóa học cũng được cân nhắc nhưng không phải ưu tiên hàng đầu. Quyết định cuối cùng hướng tới giải pháp có hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao nhất.

Các kết quả thực nghiệm đo MMP cho dầu khí vỉa Miocen Sư Tử Đen được phân tích. Thành phần khí bơm ép có vai trò quan trọng trong việc xác định MMP. Thiết bị Slimtube thực nghiệm được sử dụng để mô phỏng quá trình dịch chuyển. Tuy nhiên, thực nghiệm có hạn chế về chi phí và khả năng khái quát hóa. Áp dụng điểm MMP từ thực nghiệm cho toàn đối tượng Miocen Sư Tử Đen là một thách thức. Điều này nhấn mạnh sự cần thiết của các phương pháp mô phỏng. Dữ liệu thực nghiệm là cơ sở để kiểm chứng các mô hình lý thuyết. Phân tích này giúp định hướng cho việc xây dựng mô hình dự báo chính xác.

Mô hình chất lưu PVT cho giếng SD-2X được xây dựng. Mô hình này mô tả hành vi pha của dầu và khí vỉa. Phương trình trạng thái được sử dụng để tính toán MMP cho các nguồn khí khác nhau. Mục tiêu là tạo ra một mô hình mô phỏng lại quá trình thực nghiệm Slimtube. Sự phù hợp giữa mô hình và thực nghiệm là điều kiện tiên quyết. Mô phỏng vỉa chứa đòi hỏi mô hình PVT chính xác. Việc xây dựng mô hình này giúp khắc phục hạn chế của thực nghiệm. Đồng thời, nó cung cấp công cụ mạnh mẽ để dự báo MMP trong nhiều kịch bản. Cơ chế dịch chuyển dầu được tái tạo trong mô hình.

MMP từ các phương pháp nghiên cứu khác nhau được so sánh. Các phương pháp bao gồm thực nghiệm, tính toán bằng phương trình trạng thái và mô phỏng. Sự đồng nhất giữa các phương pháp giúp tăng độ tin cậy. Dựa trên kết quả so sánh, nguồn khí và giải pháp bơm ép khí nước luân phiên được lựa chọn. Lựa chọn này nhằm tối ưu hóa hiệu quả bơm ép. Mục tiêu là đạt được điều kiện trộn lẫn hoặc gần trộn lẫn. Điều này sẽ giúp nâng cao hệ số thu hồi dầu một cách đáng kể. Công nghệ bơm ép luân phiên nước-khí được khẳng định là giải pháp khả thi.

Hiện trạng mô hình mô phỏng được cập nhật với dữ liệu mới nhất. Các điều kiện ban đầu, tính chất chất lưu và đá chứa được kiểm tra lại. Mô hình thành phần 6 cấu tử được lựa chọn để chạy dự báo. Phục hồi số liệu lịch sử khai thác mỏ là bước then chốt. Quá trình khớp lịch sử khai thác với mô hình thành phần của tầng Miocen được thực hiện. Điều này đảm bảo mô hình phản ánh đúng hành vi thực tế của vỉa. Mô phỏng vỉa chứa chính xác là nền tảng cho các dự báo EOR. Một mô hình đáng tin cậy giúp đưa ra quyết định khai thác hiệu quả.

Ba phương án bơm ép được đánh giá hiệu quả: bơm ép nước, bơm ép khí và bơm ép khí nước luân phiên. Các phân tích độ nhạy được thực hiện để đánh giá tác động của các thông số khác nhau. Lưu lượng bơm ép khí nước luân phiên tối ưu được xác định. Hiệu quả bơm ép khí nước luân phiên cũng được đánh giá theo thời gian bơm ép. Các so sánh chi tiết cho thấy ưu điểm vượt trội của phương pháp WAG. Mục tiêu là tối ưu hóa sản lượng dầu bằng cách chọn phương án tốt nhất. Kỹ thuật bơm ép dầu này cho thấy tiềm năng lớn.

Hiệu quả bơm ép khí được đánh giá dựa trên các cơ chế trộn lẫn, gần trộn lẫn và không trộn lẫn. Kết quả mô phỏng cho thấy sự khác biệt đáng kể giữa các cơ chế này. So sánh hiệu quả các phương án bơm ép khí nước luân phiên với các nguồn khí bơm ép khác nhau. Việc lựa chọn nguồn khí có MMP thấp là ưu tiên hàng đầu. Tối ưu hóa hiệu suất bơm ép đòi hỏi xem xét tổng thể. Phân tích này khẳng định công nghệ bơm ép luân phiên nước-khí hydrocacbon là giải pháp tối ưu. Thu hồi dầu tăng cường được cải thiện đáng kể nhờ cơ chế trộn lẫn.

Các kết quả mô phỏng cho thấy hiệu quả rõ rệt của công nghệ WAG. So với bơm ép nước hoặc bơm ép khí đơn lẻ, WAG mang lại hệ số thu hồi dầu cao hơn. Điều này chứng minh tính ưu việt của việc luân phiên nước và khí. Kết quả định lượng được trình bày rõ ràng. Sản lượng dầu tăng thêm và tốc độ khai thác được cải thiện. Các phân tích độ nhạy xác nhận tính ổn định của giải pháp. Tối ưu hóa sản lượng dầu được thể hiện qua các biểu đồ mô phỏng.

Công nghệ bơm ép luân phiên nước-khí mang lại lợi ích kinh tế đáng kể. Chi phí hoạt động và hiệu quả thu hồi dầu được cân bằng tối ưu. Về mặt kỹ thuật, WAG giảm thiểu các vấn đề như ngón tay khí hoặc nước đột nhập sớm. Việc nâng cao sản lượng dầu trực tiếp tăng doanh thu. Mức độ tối ưu hóa sản lượng dầu đạt được là rất cao. Phân tích này là cơ sở để ra quyết định đầu tư. Thu hồi dầu tăng cường bằng WAG là một giải pháp bền vững.

Kết quả nghiên cứu mở ra triển vọng ứng dụng công nghệ WAG cho các mỏ khác. Đặc biệt là các mỏ có đặc điểm địa chất và chất lưu tương tự tầng Miocen, bể Cửu Long. Phương pháp luận và mô hình dự báo MMP có thể được áp dụng rộng rãi. Việc chuyển giao công nghệ này sẽ góp phần nâng cao hiệu quả khai thác dầu khí quốc gia. Tiềm năng thu hồi dầu tăng cường còn rất lớn. Công nghệ bơm ép luân phiên nước-khí là một giải pháp tiên tiến. Tối ưu hóa sản lượng dầu cho nhiều mỏ khác sẽ là mục tiêu tiếp theo.