THIẾT kế KHAI THÁC các THÂN dầu TRONG đá MÓNG nứt nẻ

Vietsovpetro & Idemitsu Seminar

THIẾT KẾ KHAI THÁC
CÁC THÂN DẦU TRONG ĐÁ MÓNG NỨT NẺ

1


THIẾT KẾ KHAI THÁC
CÁC THÂN&DẦU
TRONG ĐÁ
MÓNG NỨT NẺ
Vietsovpetro
Idemitsu
Seminar

CHƯƠNG I

ĐÁ MÓNG NỨT NẺ CHỨA DẦU

2


ĐÁ MÓNG NỨT&
NẺIdemitsu
CHỨA DẦUSeminar
Vietsovpetro

Chương I

ĐÁ MÓNG NỨT NẺ CHỨA DẦU

1.1 Định nghĩa về đá nứt nẻ
-

Dầu mỏ được phát hiện 1857;
1859 được xem là khởi đầu của công nghiệp dầu khí;
+ Sự phá huỷ tính liên tục của bề mặt các đá;
+ làm mất tính kết dính của vật liệu (các đá).
1.2 Khái quát về đá móng nứt nẻ chứa dầu
+ Mỏ dầu Kirkuk ở I-Rắc được phát hiện 1927 là mỏ dầu đầu tiên được phát hiện
trong đá nứt nẻ. Trên thế giới đã phát hiện 200 mỏ.
+ Môi trường đá nứt nẻ chứa dầu có cấu trúc phức tạp và đa dạng.

3


MÔI TRƯỜNG
ĐÁ MÓNG
ĐÁ MÓNG
NỨT&
NẺIdemitsu
NỨT
CHỨA
NẺ DẦU
CHỨA
DẦU
Vietsovpetro
Seminar

Vi nứt nẻ:
a. Vi nứt nẻ rất hẹp 0.005÷0.01 mm;

b. Vi nứt nẻ hẹp 0.01÷0.05 mm;
c. Vi nứt rộng 0.05÷0.15 mm;
Nứt nẻ lớn:
+ Nằm trọn trong thân dầu, nghiêng một góc α;
+ Kéo dài cắt một phần của thân dầu;
+ Kéo dài hết chiều dày thân dầu;
+ Các nứt nẻ lớn thưa thớt.

4


MÔI TRƯỜNG
ĐÁ MÓNG
ĐÁ MÓNG
NỨT&
NẺIdemitsu
NỨT
CHỨA
NẺ DẦU
CHỨA
DẦU
Vietsovpetro
Seminar

Các nứt nẻ lớn lập với phương ngang góc α:
+ 00 ÷ 60 - nứt nẻ ngang;
+ 60 ÷ 450 - nứt nẻ á ngang;
+ 450 ÷ 720 - nứt nẻ dốc đứng;
+ 720 ÷ 900 - nứt nẻ thẳng đứng;

5


ĐÁ MÓNG NỨT&
NẺIdemitsu
CHỨA DẦUSeminar
Vietsovpetro

6


MÔI
ĐÁ MÓNG
ĐÁ
NỨT
NỨT
CHỨA
DẦU
CHỨA
DẦU
Vietsovpetro
&NẺIdemitsu
Seminar
MÔITRƯỜNG
TRƯỜNG
ĐÁMÓNG
MÓNG
NỨTNẺ
NẺ
CHỨA

DẦU

7


ĐÁ MÓNG NỨT&
NẺIdemitsu
CHỨA DẦUSeminar
Vietsovpetro

8


ĐÁ MÓNG NỨT&
NẺIdemitsu
CHỨA DẦUSeminar
Vietsovpetro

9


ĐÁ MÓNG NỨT&
NẺIdemitsu
CHỨA DẦUSeminar
Vietsovpetro

10


ĐÁ MÓNG NỨT&

NẺIdemitsu
CHỨA DẦUSeminar
Vietsovpetro

1.3 Các thông số của đá nứt nẻ
+ Hệ số nứt nẻ m - theo tỉ phần đơn vị. độ mở của nứt nẻ δ. γ mật độ dày đặc của các nứt nẻ:

γ = n/h ;
n - số nứt nẻ; h - khoảng cách chứa các nứt nẻ.
Hệ số nứt nẻ m:
m = acnδ/(ach) = γ δ.
(1.1)
a, c - chiều dài và chiều rộng của mẫu đá.
Nếu trong thân dầu có hai hệ thống nứt nẻ vuông góc với nhau,
thì m = 2 γ δ; tương tự có 3 hệ thống thì m = 3 γ δ; tổng quát:
m = θ γ δ,
θ - là hệ số không thứ nguyên.

(1.2)

11


ĐÁ MÓNG NỨT&
NẺIdemitsu
CHỨA DẦUSeminar
Vietsovpetro

+ Chuyển động của chất lưu (dầu, nước và khí) trong nứt nẻ được
xem như chuyển động trong khe hẹp giữa hai thành đá tựa song

song, có khoảng mở là δ; công thức Businhesk:

δ 2 dp
ν =−
,
12µ dx

(1.3)

µ - độ nhớt động lực học; dp/dx - gradient áp suất.

12


ĐÁ MÓNG NỨT&
NẺIdemitsu
CHỨA DẦUSeminar
Vietsovpetro

Vận tốc của dòng thấm trong đá nứt nẻ sẽ là w = Φv, khi đó:

γ

K= Φδ2/12 = θ δ2/12
Đối với đá nứt nẻ, độ thấm được xác định theo công thức:

K = K0e-α(P0-P).
K = K0[1-α(P0-P)].

13

ĐÁ MÓNG NỨT&
NẺIdemitsu
CHỨA DẦUSeminar
Vietsovpetro

1.4. Đặc trưng của đá nứt nẻ
+ Tính chất bất đẳng hướng Các đá nứt nẻ có tính định hướng rất
rõ rệt. Kết quả khảo sát trên mẫu lõi và thực tế khai thác ở nhiều mỏ
cho thấy các nứt nẻ thường có hướng xác định theo một góc nào đó
so với phương ngang. Độ thấm của đá chứa theo các hướng x, y, z
được ký hiệu Kx, Ky, Kz và có giá trị khác biệt nhau. Giá trị độ
thấm theo một hướng xác định có thể lớn hơn nhiều lần so với giá trị
độ thấm theo hướng khác.
+ Tính hệ thống Các nứt nẻ lớn liên kết với nhau tạo thành hệ
thống nứt nẻ. Trong mỗi hệ thống nứt nẻ có hai nhóm các nứt nẻ có
hướng cắt nhau với góc gần 900. Hệ thống nứt nẻ cũng có tính chất
định hướng rõ rệt và lập với phương ngang một góc xác định.
+ Tính chất phụ thuộc của độ thấm vào áp suất Trong môi
trường đá nứt nẻ, độ thấm phụ rất mạnh vào áp suất. Khi áp suất
biến đổi, độ thấm cũng thay đổi theo hàm mũ phi tuyến k = k0e-αΔP.
14


ĐÁ MÓNG NỨT&
NẺIdemitsu
CHỨA DẦUSeminar
Vietsovpetro

15


ĐÁ MÓNG NỨT&
NẺIdemitsu
CHỨA DẦUSeminar
Vietsovpetro
■ Có 5 chế độ làm việc của giếng.
■ Chế độ I, Q=383m3/ng. đ. có 3 khoảng lớn của giếng làm việc.
■ Chế độ II, Q=68m3/ng. đ. có 2 khoảng nhỏ của giếng làm việc.
■ Chế độ III, Q=138m3/ng. đ. có 2 khoảng hơi nhỏ của giếng làm việc.
■ Chế độ IV, Q=259m3/ng. đ. có 3 khoảng khá lớn của giếng làm việc.
■ Chế độ V, Q=300m3/ng. đ. có 3 khoảng lớn của giếng làm việc.
Ở 5 chế độ, các khoảng làm việc hoàn toàn khác nhau.

16


ĐÁ MÓNG NỨT&
NẺIdemitsu
CHỨA DẦUSeminar
Vietsovpetro

17


ĐÁ MÓNG NỨT&
NẺIdemitsu
CHỨA DẦUSeminar
Vietsovpetro

18


ĐÁ MÓNG NỨT&
NẺIdemitsu
CHỨA DẦUSeminar
Vietsovpetro

1.5. Định luật Darcy
Năm 1856 kỹ sư người Pháp Darcy, từ kết quả nghiên cứu
chuyển động của nước chảy qua phin cát, đã đề xuất công thức
thực nghiệm:
Q = kT

H1 − H2
∆H
S = kT S,
L
L

KT - Hệ số thấm
Để xác định lưu lượng của giếng khai thác trong đá trầm tích,
thường áp dụng công thức Diu Piu:

19


ĐÁ MÓNG NỨT&
NẺIdemitsu

CHỨA DẦUSeminar
Vietsovpetro
Trong đá nứt nẻ, dòng phẳng, hướng kính, công thức Diu Piu có dưới dạng:

khi ΔP < 100 atm, có thể đưa về dạng:

Đối với giếng bơm ép:

20


ĐÁ MÓNG NỨT&
NẺIdemitsu
CHỨA DẦUSeminar
Vietsovpetro
1.6. Dòng thấm trong đá nứt nẻ
Chuyển động của chất lưu (một pha) trong đá nứt nẻ được mô tả bằng hệ
phương trình:

q = q(Q)

21


ĐÁ MÓNG NỨT&
NẺIdemitsu
CHỨA DẦUSeminar
Vietsovpetro

q =εQ

ε = ε1 – ε2 ;
0≤‌ε‌≤1;

22


ĐÁ MÓNG NỨT&
NẺIdemitsu
CHỨA DẦUSeminar
Vietsovpetro

Sau một số biến đổi, bỏ qua những đại lượng quá bé, có thể đưa phương trình
về dạng:

23


ĐÁ MÓNG NỨT&
NẺIdemitsu
CHỨA DẦUSeminar
Vietsovpetro
Trong hệ toạ độ trụ phương trình có dạng:

1.7. Phương pháp trung bình hoá Iu.D.Socolov - G.P.Guxaynov
Xét chuyển động của chất lưu, phẳng, đối xứng trong hệ toạ độ trụ:

24


ĐÁ MÓNG NỨT&

NẺIdemitsu
CHỨA DẦUSeminar
Vietsovpetro

Phương trình (1.22) dễ dàng tích phân với điều kiện:

25