Mau loi chat luu 2018 tdlan

Đại học Quốc gia thành phố HCM
Trường Đại học Bách Khoa

Khoa Kỹ thuật và Địa Chất Dầu Khí

KỸ THUẬT VỈA DẦU KHÍ

TS. TRẦN ĐỨC LÂN - 2018

KỸ THUẬT
VỈA DẦU KHÍ

TS. TRẦN ĐỨC LÂN
Mobie phone: +84 984 209 058
Email:

1


Đại học Quốc gia thành phố HCM
Trường Đại học Bách Khoa

Khoa Kỹ thuật và Địa Chất Dầu Khí

KỸ THUẬT VỈA DẦU KHÍ

TS. TRẦN ĐỨC LÂN - 2018

ĐỚI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA KỸ THUẬT VỈA DẦU KHÍ
 CHẤT LƯU: DẦU, KHÍ, NƯỚC
- Thành phần hóa học

- Tích chất vật lý (PVT)
 CHẤT RẮN: MÔI TRƯỜNG XỐP
- Cấu trúc, phân bố đá chứa dầu khí
- Thành phần thạch học
- Tích chất vật lý đá
- Đặc tính phân bố trong khơng gian
 TƯƠNG TÁC GIỮA CHẤT LƯU VÀ MÔI TRƯỜNG XỐP
- Xây dựng mơ hình vỉa dầu khí
- Dịng chảy của chất lưu từ vỉa tới giếng
- Các phương pháp xác định thông số vỉa
- Dự đốn sự biến đổi của các thơng số vỉa

2


Đại học Quốc gia thành phố HCM
Trường Đại học Bách Khoa

Khoa Kỹ thuật và Địa Chất Dầu Khí

KỸ THUẬT VỈA DẦU KHÍ

TS. TRẦN ĐỨC LÂN - 2018

Chất lưu và trạng thái vật chất
Trạng thái vật chất là những
hình thức pha khác nhau của vật chất.
Trạng thái rắn có đặc điểm bởi tính
chất phản kháng lại sự thay đổi hình
dạng; Chất lỏng là một chất lưu mà

các phân tử cấu tạo nên nó có liên kết
khơng chặt so với liên kết rắn và có
hình dạng phụ thuộc vào vật chứa nó;
chất khí là tập hợp các ngun tử hay 
phân tử hay các hạt nói chung trong
đó các hạt có thể tự do chuyển động
trong không gian.
[ />%A1ng_th%C3%A1i_v%E1%BA%ADt_ch%E1%BA
%A5t]

3


Đại học Quốc gia thành phố HCM
Trường Đại học Bách Khoa

Khoa Kỹ thuật và Địa Chất Dầu Khí

KỸ THUẬT VỈA DẦU KHÍ

TS. TRẦN ĐỨC LÂN - 2018

Trạng thái vật chất
 Trong khoa học vật lý, pha là một vùng không gian (một hệ thống nhiệt động lực học),
trong đó tất cả các tính chất vật lý của một vật liệu về cơ bản là đồng nhất.
 Tính chất vật lý bao gồm mật độ, chỉ số khúc xạ, từ hóa và thành phần hóa học. Mơ tả đơn
giản, pha là một vùng vật liệu đồng nhất về mặt hóa học, khác biệt về thể chất và (thường)
có thể phân tách bằng máy móc.
 Từ “pha” đơi khi được sử dụng như một từ đồng nghĩa cho trạng thái của vật chất, nhưng
có thể có một số pha khơng thể tách rời của cùng một trạng thái vật chất. Ngoài ra, giai

đoạn hạn đôi khi được sử dụng để chỉ một tập hợp các trạng thái cân bằng được phân định
theo các biến trạng thái như áp suất và nhiệt độ bởi một ranh giới pha trên một sơ đồ pha.
Do ranh giới pha liên quan đến những thay đổi trong tổ chức vật chất, chẳng hạn như thay
đổi từ chất lỏng thành chất rắn hoặc thay đổi tinh tế hơn từ cấu trúc tinh thể này sang cấu
trúc tinh thể khác, cách sử dụng sau này tương tự như sử dụng "giai đoạn" vấn đề. Tuy
nhiên, trạng thái sử dụng biểu đồ vật chất và pha không tương xứng với định nghĩa chính
thức được đưa ra ở trên và ý nghĩa dự định phải được xác định một phần từ ngữ cảnh trong
đó thuật ngữ được sử dụng.

4


Đại học Quốc gia thành phố HCM
Trường Đại học Bách Khoa

Khoa Kỹ thuật và Địa Chất Dầu Khí

KỸ THUẬT VỈA DẦU KHÍ

TS. TRẦN ĐỨC LÂN - 2018

State of matter
 In the physical sciences, a phase is a region of space (a thermodynamic system), throughout
which all physical properties of a material are essentially uniform.
 Physical properties include density, index of refraction, magnetization and chemical
composition. A simple description is that a phase is a region of material that is chemically
uniform, physically distinct, and (often) mechanically separable.
 The term phase is sometimes used as a synonym for state of matter, but there can be several
immiscible phases of the same state of matter. Also, the term phase is sometimes used to
refer to a set of equilibrium states demarcated in terms of state variables such as pressure

and temperature by a phase boundary on a phase diagram. Because phase boundaries relate
to changes in the organization of matter, such as a change from liquid to solid or a more
subtle change from one crystal structure to another, this latter usage is similar to the use of
"phase" as a synonym for state of matter. However, the state of matter and phase diagram
usages are not commensurate with the formal definition given above and the intended
meaning must be determined in part from the context in which the term is used.

5


Đại học Quốc gia thành phố HCM
Trường Đại học Bách Khoa

Khoa Kỹ thuật và Địa Chất Dầu Khí

KỸ THUẬT VỈA DẦU KHÍ

TS. TRẦN ĐỨC LÂN - 2018

Biểu đồ trạng thái pha
Trong hóa học vật lý, kỹ thuật, khống vật học và khoa học vật liệu, biể đồ pha là một
loại biểu đồ được sử dụng để hiển thị các điều kiện (áp suất, nhiệt độ, thể tích, v.v.) tại đó
giai đoạn nhiệt động lực học xảy ra và cùng tồn tại ở trạng thái cân bằng.
Các thành phần chung của biểu đồ pha là các đường thể hiện ranh giới các pha, đánh
dấu các điều kiện theo đó nhiều pha có thể cùng tồn tại ở trạng thái cân bằng. Giai đoạn
chuyển tiếp xảy ra dọc theo các đường cân bằng.
Một biểu đồ pha điển hình.
Đường liền màu xanh lá cây áp dụng cho hầu
hết các chất;
Đường chấm màu xanh lá cây thể hiện hành vi

bất thường của nước.
Các vạch màu xanh lá cây đánh dấu điểm đóng
băng và đường màu xanh điểm sôi, cho thấy
chúng khác nhau như thế nào với áp suất.

6


Đại học Quốc gia thành phố HCM
Trường Đại học Bách Khoa

Khoa Kỹ thuật và Địa Chất Dầu Khí

KỸ THUẬT VỈA DẦU KHÍ

TS. TRẦN ĐỨC LÂN - 2018

Phase diagram
A phase diagram in physical chemistry, engineering, mineralogy, and materials
science is a type of chart used to show conditions (pressure, temperature, volume,
etc.) at which thermodynamically distinct phases occur and coexist at equilibrium.
Common components of a phase diagram are lines of equilibrium or phase
boundaries, which refer to lines that mark conditions under which multiple phases
can coexist at equilibrium. Phase transitions occur along lines of equilibrium.
A typical phase diagram. The solid
green line applies to most substances;
the dotted green line gives the
anomalous behavior of water. The
green lines mark the freezing point
and the blue line the boiling point,

showing how they vary with pressure.
7


Đại học Quốc gia thành phố HCM
Trường Đại học Bách Khoa

Khoa Kỹ thuật và Địa Chất Dầu Khí

KỸ THUẬT VỈA DẦU KHÍ

TS. TRẦN ĐỨC LÂN - 2018

Triple points are points on phase diagrams where lines of equilibrium
intersect. Triple points mark conditions at which three different phases can
coexist. For example, the water phase diagram has a triple point
corresponding to the single temperature and pressure at which solid, liquid,
and gaseous water can coexist in a stable equilibrium (273.16 K and a partial
vapor pressure of 611.657 Pa).
The solidus is the temperature below which the substance is stable in the
solid state. The liquidus is the temperature above which the substance is
stable in a liquid state. There may be a gap between the solidus and liquidus;
within the gap, the substance consists of a mixture of crystals and liquid (like
a "slurry").
Working fluids are often categorized by on the basis of the shape of their
phase diagram.

8

Đại học Quốc gia thành phố HCM
Trường Đại học Bách Khoa

Khoa Kỹ thuật và Địa Chất Dầu Khí

KỸ THUẬT VỈA DẦU KHÍ

TS. TRẦN ĐỨC LÂN - 2018

KHÍ LÝ TƯỞNG VÀ KHÍ THỰC

Khí lý tưởng:
– Là loại khí khơng có sự tương tác giữa các phân tử, chỉ có va trạm đàn hồii, thể
tích các phân tử rất nhỏ (gần bằng 0) so với thể tích khối khí và phương trình trạng thái
được thể hiện:
pV = nRT
(1.1)
trong đó:
p là áp suất khối khí; V là thể tích khối khí; n là số mol của khối khí; R là hằng số khí;
T là nhiệt độ khối khí.
Trong hệ đo lường quốc tế SI (System International):
p (Pa), V (m3), T (OK = 273.15 +OC), n (mole);
R = 8,314472 [m3·Pa·mol-1·K-1]
Trong hệ đo lường Anh Quốc BES (Bristish Engineering System):
p (psia), V (cu.ft.), T (OR=460+OF = 1, 8OC+491,67), n (mole);
R = 10,732 [psia.cu.ft/lb. mole.°R]
9


Đại học Quốc gia thành phố HCM

Trường Đại học Bách Khoa

KỸ THUẬT VỈA DẦU KHÍ

Khoa Kỹ thuật và Địa Chất Dầu Khí

TS. TRẦN ĐỨC LÂN - 2018

Các định nghĩa khác nhau về điều kiện tiêu chuẩn
Nhiệt độ

Áp suất

Độ ẩm tương đối

°C

kPa

%

0

100

0

101,325

IUPAC (sau-1997)

IUPAC (trước-1997) , NIST, ISO
10780
0

(Nhiệt) độ:

Cơ quan công bố

ISA, ISO 13443, EEA, EGIA

- Kenvin, oK
- Celsius, oC
- Fahrenheit , oF

15

101,325

20

101,325

EPA, NIST

25

101,325

EPA

25

100

20

100

15

100

°F

psi

60

14,696

SPE, OSHA, SCAQMD

O

60

14,73

EGIA, OPEC, EIA

°K = °C +273.15

59

14,696

SATP
0

CAGI
SPE

%

60

ISO 2314, ISO 3977-2

- Rankine , oR
°C = °K - 273.15
°C = (°F – 32) /1.8 
°F = °C × 1.8 + 32 
R = 460+OF
10


Đại học Quốc gia thành phố HCM
Trường Đại học Bách Khoa

KỸ THUẬT VỈA DẦU KHÍ

TS. TRẦN ĐỨC LÂN - 2018

Khoa Kỹ thuật và Địa Chất Dầu Khí

Đặc điểm các thang đo nhiệt độ
Các đặc trưng

Kelvin

Celsius

Fahrenheit

Rankine

Nhiệt độ không tuyệt đối
(định nghĩa)

0K

−273,15 °C

−459,67 °F

0 °R

Nhiệt độ đóng băng của 
nước muối
(theo định nghĩa (chỉ ở thang

Fahrenheit)

255,37 K

−17,78 °C

0 °F

459,67 °R

Nhiệt độ đóng băng của nước

273,15 K

0 °C

32 °F

491,67 °R

Điểm ba trạng thái của nước
(theo định nghĩa)

273,16 K

0,01 °C

32,018 °F

491,688 °R

Nhiệt độ bay hơi của nước

373,1339 K

99,9839 °C

211,97102 °F 671,64102 °R

11


Đại học Quốc gia thành phố HCM
Trường Đại học Bách Khoa

Khoa Kỹ thuật và Địa Chất Dầu Khí

KỸ THUẬT VỈA DẦU KHÍ

TS. TRẦN ĐỨC LÂN - 2018

Khí thực
Với khí thực, ta phải chú ý đến va chạm phân tử, vì vậy, phải hiệu chính phường trình
trạng thái của khí lý tưởng để dùng cho khí thực.
Có nhiều tác giả đã xây dựng các phương trình để mơ tả mối quan hệ giữa khí lý
tưởng và khí thực. Tuy nhiên phương trình phổ biến được dùng trong kỹ thuật dầu khí có
dạng:
pV = ZnRT
(1.2)
Trong đó các thơng số tương tự như trong công thức 1.1 và Z là hệ số không thứ

ngun. Cơng thứ 1.2 có thể triển khai thành:
(1.3)
Cơng thức 1.3 thể hiện Z là hệ số được dùng để hiệu chỉnh áp suất của hệ khí thực sao
cho phù hợp với hệ khí lý tưởng. Hệ số Z là một hàm của cả áp suất và nhiệt độ tuyệt đối
nhưng đối với mục đích dùng trong kỹ thuật hvỉa dầu khí là xác định Z như một hàm của
áp suất, ở nhiệt độ vỉa không đổi. Mối quan hệ Z(p) nhận được phù hợp cho việc mơ tả
q trình khai thác đẳng nhiệt vỉa dầu khí.
12


Đại học Quốc gia thành phố HCM
Trường Đại học Bách Khoa

Khoa Kỹ thuật và Địa Chất Dầu Khí

KỸ THUẬT VỈA DẦU KHÍ

TS. TRẦN ĐỨC LÂN - 2018

Ba phương pháp xác định hệ số Z
1-Xác định hệ số Z bằng thực nghiệm
Nạp một lượng n mol khí vào một bình chứa hình trụ, thể tích bình có thể thay đổi bằng
chuyển động của piston. Bình chứa được duy trì ở nhiệt độ vỉa T, trong suốt quá trình thử
nghiệm. Khi thể tích khí VO ở áp suất khí quyển, thì áp dụng cơng thức cho khí thực (1.3)
như sau:
14,7 VO = nRT
(1.4)
Khi áp suất của hệ bằng áp suất khí quyển thì Z=1. Khi áp suất hệ ở các áp suất cao hơn
thì thể tích khí sẽ thay đổi theo cơng thức 1.1. Bằng cách chia Như vậy hệ số Z tính thao
cơng thức:

(1.5)
2-Xác định hệ số Z theo biểu đồ Standing và Katz
Phương pháp này yêu cầu phải biết thành phần hoặc tỷ trọng của khí. Khí hydrocacbon
tự nhiên được tạo thành bởi tập hợp các loạt parafin (CnH2n+2) với một số tạp chất khí phi
hydrocacbon như dioxit cacbon, nitơ, hydro sunfat. Khí tự nhiên khác dầu là thành phần chủ
yếu của nó là ethane (trên 90% thể tích). Bảng 1.1 là thành phần của khí tự nhiên điển hình
13


Đại học Quốc gia thành phố HCM
Trường Đại học Bách Khoa

KỸ THUẬT VỈA DẦU KHÍ

TS. TRẦN ĐỨC LÂN - 2018

Khoa Kỹ thuật và Địa Chất Dầu Khí

 Xác định áp suất và nhiệt độ tới
hạn theo công thức
(Pseudo critical pressure and temperature)

1.71

0.865

 Xác định mức độ giảm áp
suất và nhiệt độ tới hạn giả
định theo công thức
(Pseudo reduced critical pressure and

temperature)

3.02

14


Đại học Quốc gia thành phố HCM
Trường Đại học Bách Khoa

KỸ THUẬT VỈA DẦU KHÍ

TS. TRẦN ĐỨC LÂN - 2018

Khoa Kỹ thuật và Địa Chất Dầu Khí

TABLE 1.1. Physical constants of the common constituents of hydrocarbon
gases, and a typical gas composition
Component
Chemical
formula
CH4
C2 H6
C3H8
i−C4H10
n−C4 H10
i−C5H12
n−C5H12
n−C6 H14
n−C7H14

n-C8 H18
n−C9 H20
n−C10H22
CO2
H2S
N2

Name
Methane
Ethane
Propane
Isobutane
Normal butane
Isopentane
Normal pentane
Normal hexane
Normal heptane
Normal octane
Normal nonane
Normal decane
Carbon dioxide
Hydrogen sulphide
Nitrogen

Critical Constants
Typical
Temp.
Composition
Molecular Pressure
Weight

(volume or mole
(psia)
(oR)
fraction, ni)
16.04
30.07
44.1
58.12
58.12
72.15
72.15
86.18
100.2
114.23
128.26
142.29
44.01
34.08
28.01

668
708
616
529
551
490
489
437
397
361

332
304
1071
1306
493

343
550
666
735
765
829
845
913
972
1024
1070
1112
548
672
227

0.847
0.0586
0.022
0.0035
0.0058
0.0027
0.0025
0.0028

0.0028
0.0015
0.0018
0.0015
0.013
0
0.0345

15


Đại học Quốc gia thành phố HCM
Trường Đại học Bách Khoa

Khoa Kỹ thuật và Địa Chất Dầu Khí

KỸ THUẬT VỈA DẦU KHÍ

TS. TRẦN ĐỨC LÂN - 2018

16


Đại học Quốc gia thành phố HCM
Trường Đại học Bách Khoa

Khoa Kỹ thuật và Địa Chất Dầu Khí

KỸ THUẬT VỈA DẦU KHÍ

TS. TRẦN ĐỨC LÂN - 2018

17


Đại học Quốc gia thành phố HCM
Trường Đại học Bách Khoa

Khoa Kỹ thuật và Địa Chất Dầu Khí

KỸ THUẬT VỈA DẦU KHÍ

TS. TRẦN ĐỨC LÂN - 2018

2-Trực tiếp tính hệ số Z - Phương trình Hall-Yarborough (1974)
Phương trình Hall-Yarborough (1974)

(1.6)
18


Đại học Quốc gia thành phố HCM
Trường Đại học Bách Khoa

KỸ THUẬT VỈA DẦU KHÍ

TS. TRẦN ĐỨC LÂN - 2018

Khoa Kỹ thuật và Địa Chất Dầu Khí

Đặt các hệ số A, B, C, D theo các công thức

A 0.06125 te

 1.2 (1 t ) 2

B t 14.76  9.76t  4.58t 2 

C t 90.7  242.2t  42.4t 2 

D 2.18  2.82t r

Đưa các hệ số A, B, C, D vào công thức 1.6, nhân được công thức 1.7

Y Y 2 Y 3  Y 4
2
D
f (Y ) 

Ap

BY

CY
0
pr
3
(1  Y )

(1.7)

Hệ số Z và mật độ khí được tính theo cơng thức 1.8, 1.9

z

Ap pr
Y

(1.8)

g 

2.7g p
zT

(1.9)
19


Đại học Quốc gia thành phố HCM
Trường Đại học Bách Khoa

Khoa Kỹ thuật và Địa Chất Dầu Khí

KỸ THUẬT VỈA DẦU KHÍ

TS. TRẦN ĐỨC LÂN - 2018

2-Trực tiếp tính hệ số Z - Phương trình Hall-Yarborough (1974)
Xây dựng các hệ số X1, X2, X3, X4

20