Ứng dụng thu hồi dầu tăng cường theo phương pháp Gas Assisted Gravity Drainage GAGD cho thân dầu trong đá móng trước Đệ Tam mỏ X12

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... 3
PHẦN A: ĐỀ CƢƠNG ĐỒ ÁN ........................................................................... 4
1/ Tổng quan tình hình về tình hình nghiên cứu thu hồi dầu tăng cƣờng EOR
và tính cấp thiết của đề tài................................................................................. 4
1.1/ Tình hình nghiên cứu thu hồi dầu tăng cƣờng EOR .............................. 4
1.2/ Một số nghiên cứu tiêu biểu liên quan đến hƣớng nghiên cứu EOR trên
thế giới và Việt Nam ..................................................................................... 6
1.3/ Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................... 8
2/ Các giai đoạn khai thác mỏ dầu khí ............................................................ 10
3/ Mục tiêu và nhiệm vụ ................................................................................. 13
4/ Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .................................................................... 13
5/ Cơ sở tài liệu ............................................................................................... 14
6/ Cách tiếp cận ............................................................................................... 14
7/ Phƣơng pháp giải quyết .............................................................................. 14
8/ Kết quả dự kiến ........................................................................................... 15
9/ Tài liệu tham khảo ...................................................................................... 15
10/ Cấu trúc của đồ án .................................................................................... 15
PHẦN B: NỘI DUNG ĐỒ ÁN........................................................................... 16
1/ TỔNG QUAN VỀ CÁC GIAI ĐOẠN KHAI THÁC VÀ CÁC PHƢƠNG
PHÁP EOR ..................................................................................................... 16
1.1/ Giai đoạn khai thác sơ cấp ................................................................... 16
1.2/ Giai đoạn khai thác thứ cấp ................................................................. 16
1.3/ Giai đoạn khai thác tam cấp (EOR) ..................................................... 17
2/ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CẤU TẠO X12 ................................................... 19
1

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

2.1/ Các thành tạo địa chất ........................................................................... 19
2.2/ Đặc điểm kiến trúc ............................................................................... 25
2.3/ Kết luận ................................................................................................ 36
3/ CÁC YẾU TỐ ĐỊA CHẤT ẢNH HƢỞNG TỚI KHẢ NĂNG THU HỒI
DẦU MỎ X12 ................................................................................................. 37
3.1/ Cơ sở xác định các yếu tố địa chất, ảnh hƣởng của các yếu tố địa chất
..................................................................................................................... 37
3.2/ Ảnh hƣởng của các yếu tố địa chất đến khả năng thu hồi dầu ............ 39
4/ ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP GAGD CHO THÂN DẦU TRONG ĐÁ
MÓNG NỨT NẺ MỎ X12 ............................................................................. 43
4.1/ Giới thiệu phƣơng pháp GAGD .......................................................... 43
4.2/ Ứng dụng phƣơng pháp GAGD cho mỏ X12 ...................................... 44
5/ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 50
5.1/ Kết luận ................................................................................................ 50
5.2/ Kiến nghị.............................................................................................. 50

2


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

LỜI CẢM ƠN
Đồ án môn học là một dịp tốt để chúng em định hƣớng đề tài nghiên cứu,

định hƣớng luận văn sau này. Trong quá trình thực hiện đồ án này, chúng em
xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Trần Văn Xuân đã hƣớng dẫn tận tình để
chúng em hoàn thành tốt đồ án này.
Bằng sự chăm chỉ của bản thân và sự tận tình giúp đỡ của thầy hƣớng dẫn,
cuối cùng đồ án của chúng em đã đƣợc hoàn thành.
Mặc dù có nhiều cố gắng nhƣng do thời gian ngắn, kiến thức chuyên môn
còn hạn hẹp nên đồ án này vẫn còn nhiều thiếu sót. Kính mong thầy cô xem và
đóng góp ý kiến để đồ án của chúng em đƣợc hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn.

TP. Hồ Chí Minh, 01/2016

3


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

PHẦN A: ĐỀ CƢƠNG ĐỒ ÁN
1/ Tổng quan tình hình về tình hình nghiên cứu thu hồi dầu tăng cƣờng
EOR và tính cấp thiết của đề tài
1.1/ Tình hình nghiên cứu thu hồi dầu tăng cƣờng EOR
 Việc áp dụng EOR sẽ làm gia tăng tổng sản lƣợng dầu khai thác đƣợc từ
một vỉa, góp phần tăng doanh thu và lợi nhuận cho nhà thầu dầu khí và
nƣớc chủ nhà.
 Mỹ là nƣớc có sản lƣợng dầu khai thác tăng thêm nhờ các phƣơng pháp
EOR đứng đầu trên thế giới. Trong giai đoạn 1986 - 2012, Mỹ đã khai thác
đƣợc khoảng 62,68 tỷ thùng dầu, trong đó sản lƣợng dầu khai thác đƣợc từ
việc áp dụng các biện pháp EOR chiếm gần 6% tổng sản lƣợng đã khai

thác (3,51 tỷ thùng dầu). Các dự án EOR ở Mỹ sử dụng nhiệt, hóa chất, khí
(CO2, hydrocarbon, nitơ, khí thải…) và vi khuẩn để nâng cao hệ số thu hồi
dầu. Trong đó, Mỹ chủ yếu sử dụng nhiệt và khí để gia tăng sản lƣợng khai
thác, đặc biệt là phƣơng pháp bơm ép hơi nƣớc và bơm ép CO2.

4


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

 Canada đứng thứ 2 sau Mỹ về sản lƣợng dầu khai thác tăng thêm nhờ việc
áp dụng các phƣơng pháp EOR. Theo khảo sát của Oil & Gas Journal công
bố năm 2012, Canada có 40 dự án EOR (70% dự án áp dụng phƣơng pháp
bơm ép khí và 25% dự án áp dụng phƣơng pháp nhiệt). Trong số 28 dự án
bơm ép khí, có 71,43% dự án áp dụng phƣơng pháp bơm ép khí
hydrocarbon trộn lẫn, các dự án CO2 - EOR chỉ chiếm 21,43%.
 Indonesia có một dự án EOR song sản lƣợng dầu khai thác tăng thêm từ dự
án EOR này rất cao. Mỏ Duri do PT Caltex điều hành áp dụng phƣơng
pháp nhiệt với sản lƣợng dầu khai thác tăng thêm năm 2012 là 190.000
thùng dầu/ngày.
 Venezuela có khoảng 48 dự án EOR, trong đó chủ yếu áp dụng phƣơng
pháp nhiệt để nâng cao thu hồi dầu. Sản lƣợng khai thác tăng thêm từ việc
áp dụng phƣơng pháp nhiệt ở Venezuela là 209.483 thùng dầu/ngày.

5


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

1.2/ Một số nghiên cứu tiêu biểu liên quan đến hƣớng nghiên cứu EOR trên
thế giới và Việt Nam
 Trên thế giới
 A.Gene Collins (1997) Enhanced-Oil-Recovery Injection Waters,
International Oilfield and Geothermal Chemistry Symposium, 27-29 June,
San Diego, California.
 R.Reksidler (Petrobras) | R.A.M.Vieira (Petrobras) | A.E.Orlando (Petrobra
s)| B. R. S. Costa (Petrobras) | L. S. Pereira (Petrobras). Topic is Offshore
Chemical Enhanced Oil Recovery, Brasil, 27-29 October, Rio de Janeiro,
Brazil, Publication Date 2015.
 M.R. Ghadimi (Natl. Iranian Oil Co.) | M. Ardjmand (Islamic Azad U.)
Topic is Simulation of Microbial Enhanced Oil Recovery, International Oil
Conference and Exhibition in Mexico, 31 August-2 September, Cancun,
Mexico. Publication Date 2006.
 F.D. Martin (New Mexico Petroleum Recovery Research Center). Topic is
Enhanced Oil Recovery for Independent Producers, SPE/DOE Enhanced
Oil Recovery Symposium, 22-24 April, Tulsa, Oklahoma. Publication Date
1992.
 Norollah Kasiri (Iran U of Science & Technology) | Abolghasem
Bashiri (Iran U of Science & Technology). Topic is Gas-Assisted Gravity
Drainage (GAGD) Process For Improved Oil Recovery, nternational
Petroleum Technology Conference, 7-9 December, Doha, Qatar.
Publication Date 2009.
 J.A.Boon (Oil Sands Research Department Alberta Research Council).
Topic is Chemistry In Enhanced Oil Recovery- An Overview, Journal of
Canadian Petroleum Technology. Publication Date January 1989.
 Kawahara. Y,Nguyen Hai An, et. al (2009), “Comprehensive CO2 EOR

study–Study on Applicability of CO2 EOR to block 15-2, Offshore
Vietnam, Rang Dong Field–part I Laboratory Study”, Petrovietnam
Journal, Vol 6, pp 44-51.

6


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

 Trong nƣớc
 Đặng Ngọc Quý, Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố địa chất và giải
pháp nâng cao hệ số thu hồi đối với thân dầu trong đá mòng nứt nẻ mỏ Sư
Tử Đen và Sư Tử Vàng, Bộ môn Khoan-Khai thác, Khoa Dầu khí, Trƣờng
Đại học Mỏ-Địa chất Hà Nội 2014.
 Pham Duc Thang and Pham Huy Giao (2005), A study on Polymer
injection as a possible EOR method for the fractured basement of the White
Tiger field, southern offshore of Vietnam, Proceedings of the International
Workshop Hanoi Geoengineering 2005, Vietnam National University
Publishing House, Hanoi, Vietnam, pp. 340-350.
 Phạm Đức Thắng, Nguyễn Hữu Trung (2008), Các giải pháp khai thác tận
thu đối tượng cát kết Mioxen hạ, Oligoxen mỏ Bạch Hổ, Tuyển tập báo cáo
Hội nghị Khoa học-Công nghệ, Viện Dầu Khí Việt Nam 30 năm Phát triển
và Hội nhập, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, tr. 634-642.
 Nguyễn Hải An, Nghiên cứu ứng dụng giải pháp thu hồi dầu tam cấp bằng
bơm ép CO2 cho tầng móng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen. Bộ môn Khoan-Khai
thác, Khoa Dầu khí, Trƣờng Đại học Mỏ-Địa chất Hà Nội 2012.
 Nguyễn Hữu Trung, Nguyễn Hải An và nnk (2010), “ Bơm ép CO2 gia
tăng thu hồi dầu khí cho bể Cửu Long”, Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa

học và công nghệ quốc tế, Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam.
 Phạm Đức Thắng, Nguyễn Văn Minh, Trần Đình Kiên, Cao Ngọc Lâm,
Nguyễn Thế Vinh, Nguyễn Mạnh Hùng, Hoàng Linh Lan (2013), Nghiên
cứu giải pháp gia tăng thu hồi dầu bằng bơm ép khí nước luân phiên
(WAG) cho Mioxen hạ, Bạch Hổ, Tạp chí khoa học Đại học Mỏ-Địa Chất,
Hà Nội, số 42, tháng 4/2013, tr 14-21
 Le Xuan Lan, Nguyen Hai An (2007), “Enhance oil recovery by cacbone
dioxide flooding”. Proceeding of the International symposium Hanoi
Geoengineering.
 Nguyễn Hải An, Lê Xuân Lân (2010), Mô phỏng khai thác dầu bằng
phương pháp bơm ép CO2 trộn lẫn, áp dụng cho khối SD-D đối tượng
móng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen, Đề tài NCKH cấp trƣờng.
7


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

 Đặng Ngọc Quý, Hoàng Văn Quý, Thân dầu trong đá móng trƣớc Đệ Tam
mỏ Sƣ Tử Đen, Sƣ Tử Vàng và các yếu tố địa chất ảnh hƣởng tới khả năng
thu hồi dầu, tạp chí dầu khí số 2-2014.
 ThS. Trƣơng Đức Trọng, TS. Hoàng Thịnh Nhân, Giải pháp công nghệ
nâng cao thu hồi dầu các mỏ ngoài khơi, tạp chí dầu khí số 3-2013, Đại học
Dầu khí Việt Nam.
 ThS. Đặng Ngọc Quý, PGS.TS. Hoàng Văn Quý , Một số giải pháp nâng
cao hệ số thu hồi dầu cho thân dầu trong đá móng trƣớc đệ tam mỏ Sƣ Tử
Đen, Sƣ Tử Vàng, tạp chí dầu khí số 2-2014, Tổng công ty Thăm dò Khai
thác Dầu khí.
1.3/ Tính cấp thiết của đề tài

 Các phƣơng pháp EOR đƣợc các nƣớc nhƣ: Canada, USA, Venezuela,... áp
dụng rộng rãi từ những năm 60, 70 và đầu những năm 80 của thế kỷ XX do
trữ lƣợng dầu năng lớn và giá dầu tăng cao, cần nâng cao sản lƣợng và hiệu
quả khai thác mỏ. Việc áp dụng EOR sẽ làm gia tăng tổng sản lƣợng dầu
khai thác đƣợc từ một vỉa, góp phần tăng doanh thu và lợi nhuận cho nhà
thầu dầu khí và nƣớc chủ nhà.
 Việt Nam đã bắt đầu nghiên cứu, triển khai thử nghiệm EOR trong hơn một
thập kỷ qua. Tuy nhiên các dự án EOR ở Việt Nam còn khá khiêm tốn. Hai
công ty có thể ứng dụng EOR vào thƣc tế hiện nay là: Lam Sơn Joint
Operating Company và Japan Vietnam Petroleum Corporation. Trên thực
tế mới có đối tƣợng Miocene mỏ Rạng Đông vừa kết thúc triển khai ứng
dụng phƣơng pháp bơm ép hydrocarbon thử nghiệm và đã có kế hoạch
triển khai bơm ép hydrocarbon trên toàn mỏ từ giữa tháng 9/2014 với
lƣợng dầu khai thác tăng thêm dự kiến khoảng 10 triệu thùng dầu. Tại mỏ
Bạch Hổ, thử nghiệm bơm ép chất hoạt động bề mặt vi sinh hóa lý đƣợc
thực hiện khá thành công ở một số khu vực thuộc đối tƣợng Miocene và
bắt đầu mở rộng thử nghiệm ở đối tƣợng Oligocene, dự kiến cho phép thu
hồi thêm một lƣợng dầu đáng kể. Đáng lƣu ý, phƣơng pháp bơm ép hòa tan
CO2 đã đƣợc thử nghiệm tại đối tƣợng Miocene mỏ Rạng Đông và cho kết
quả khả quan về mặt kỹ thuật. Phƣơng pháp này sẽ mang lại lợi ích lớn khi
đƣợc áp dụng kết hợp với nhiều mỏ/đối tƣợng khác nhằm giảm chi phí.
8


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

Ƣớc tính nếu áp dụng thành công phƣơng pháp này tại các mỏ thuộc bể
Cửu Long sẽ thu hồi thêm gần 200 triệu thùng dầu. Điều này cho thấy tiềm

năng lớn của việc áp dụng EOR ở Việt Nam, không chỉ ở bể Cửu Long mà
còn tại các bể khác, nơi có các mỏ dầu đang đƣợc khai thác.
 Đã có nhiều giếng khoan thăm dò và thẩm lƣợng, nhiều giếng đã khai thác
vào khối móng nứt nẻ mỏ X12. Tài liệu và các công trình nghiên cứu về
địa chất, địa chấn, địa vật lý giếng khoan, sơ đồ công nghệ, tài liệu khai
thác, mô hình địa chất và mô hình mô phỏng … trong khu vực nghiên cứu
khá phong phú. Tính chất vỉa và động thái khai thác của các khu vực có
biểu hiện khác nhau, hệ số thu hồi dầu phụ thuộc nhiều vào bản chất địa
chất của vỉa sản phẩm. Tuy nhiên cho đến hiện nay chƣa có công trình
nghiên cứu quy mô và tổng hợp nhằm xác định các yếu tố địa chất của đá
móng nứt nẻ mỏ X12 có ảnh hƣởng đến khả năng thu hồi dầu. Nhà điều
hành đã áp dụng nhiều giải pháp nhằm gia tăng hệ số thu hồi, kết quả cho
thấy có những giải pháp cho kết quả khả quan, nhƣng có giải pháp chƣa
cho kết quả nhƣ mong đợi.
 Cho đến nay, dầu đƣợc khai thác ở mỏ X12 chủ yếu từ móng nứt nẻ trƣớc
Kainozoi bằng các giếng khai thác với chiều dài và góc nghiêng lớn, nhƣng
động thái khai thác và trữ lƣợng thu hồi của các giếng rất khác nhau. Đặc
biệt tỷ số khí dầu hay độ ngập nƣớc của giếng khai thác tăng rất mạnh
trong thời gian ngắn làm cho lƣu lƣợng khai thác giảm nhanh và đáng kể,
dẫn đến sản lƣợng khai thác thực tế thấp hơn nhiều so với dự báo trong sơ
đồ công nghệ. Các nguyên nhân là: (i) ảnh hƣởng của việc khai thác với
lƣu lƣợng cao, (ii) mạng lƣới giếng khai thác và bơm ép, (iii) lƣu lƣợng
bơm ép chƣa hợp lý, (iv) đặc điểm các yếu tố địa chất của mỏ đã ảnh
hƣởng tới hệ số thu hồi dầu. Ba lý do đầu là chủ quan, riêng lý do cuối
cùng cần phải đƣợc nghiên cứu một cách kỹ lƣỡng nhằm đƣa ra các giải
pháp khai thác hợp lý và hiệu quả. Vì vậy, việc nghiên cứu xác định những
yếu tố địa chất ảnh hƣởng tới hệ số thu hồi dầu, đồng thời nghiên cứu đề
xuất các giải pháp nâng cao hệ số thu hồi đối với thân dầu trong đá móng
nứt nẻ mỏ X12 là nhiệm vụ cần thiết và rất cấp thiết.

9


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

 Tóm lại mặc dù công nghệ EOR đã đƣợc nhiều nhà nghiên cứu quan tâm,
đầu tƣ và đã đạt đƣợc một số kết quả khả quan nhƣng với đặc thù đã nêu
nhóm các sinh viên chuyên ngành ĐCDK đã tiến hành nghiên cứu chuyên
đề: “Các phương pháp thu hồi dầu tăng cường EOR để nâng cao hệ số thu
hồi dầu cho thân dầu trong đá móng trước Đệ Tam mỏ X12 bằng quá trình
phân dị trọng lực với trợ giúp bởi bơm ép khí GAGD (Gas-Assisted
Gravity Drainage)”. Đây là một công trình nghiên cứu thực tiễn, có tính
cấp thiết cao, sẽ đóng góp nhất định trong sản xuất và nghiên cứu và góp
phần đảm bảo sản lƣợng dầu khí trong những năm tới.
 Để thực hiện đề tài nghiên cứu, học viên tập trung phân tích, đánh giá các
công trình nghiên cứu hiện có, nêu ra các vấn đề còn tồn tại trong công tác
nghiên cứu đặc điểm mỏ X12 nhằm định hƣớng cho các công việc sẽ giải
quyết của đề tài: lựa chọn các phƣơng pháp hiện đại nghiên cứu thu hồi dầu
tăng cƣờng và xây dựng mô hình thu hồi dầu tăng cƣờng cho mỏ X12.
2/ Các giai đoạn khai thác mỏ dầu khí
 Giai đoạn khai thác sơ cấp
 Trong giai đoạn sản xuất ban đầu, áp suất vỉa còn cao, dầu đƣợc khai thác
nhờ sự dịch chuyển trong vỉa chứa bởi năng lƣợng nội tại của vỉa.
 Năng lƣợng tự nhiên của mỏ dầu chủ yếu là: năng lƣợng đàn hồi của chất
lƣu và thành hệ đá chứa, năng lƣợng khí hòa tan, năng lƣợng mũ khí, năng
lƣợng của nguồn nƣớc vỉa và năng lƣợng tiềm năng của lực mao dẫn và lực
hấp dẫn.
 Trong nhiều trƣờng hợp để tăng cƣờng nhịp độ khai thác của mỏ khi năng

lƣợng của vỉa yếu đi, ngƣời ta bổ sung năng lƣợng tại các giếng khai thác
(sử dụng gaslift, bơm ngầm, bơm piston…), cho phép khai thác sớm lƣợng
dầu trên bề mặt.
 Giai đoạn khai thác thứ cấp
 Giai đoạn khai thác thứ cấp thƣờng đƣợc bắt đầu khi áp suất vỉa chứa trong
giai đoạn khai thác sơ cấp giảm.
10


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

 Nhằm duy trì, phục hồi hoặc tăng áp suất vỉa ngƣời ta sử dụng các phƣơng
pháp bơm ép: bơm ép nƣớc (nóng + lạnh), bơm ép khí (chế độ hoà tan –
không hoà tan), bơm ép kết hợp nƣớc + khí. Ngoài ra còn có thể bơm ép
các chất lƣu khác: CO2, N2, khí hydrocacbon, LPG (chế độ hoà tan).
 Giai đoạn khai thác tam cấp (Giai đoạn thu hồi dầu tăng cường)
 Khi nguồn năng lƣợng từ bên ngoài tác động vào vỉa không thể dịch
chuyển dầu từ vỉa tới các giếng khai thác (do dầu dƣ bị kẹt lại trong vỉa
dƣới dạng dầu bất động (immobile) thì cần phải tác động để tăng hiệu suất
quét, hiệu suất đẩy bằng cách thay đổi các đặc trƣng cơ bản của chất lƣu
trong vỉa nhƣ: sức căng bề mặt, độ nhớt, tính dính ƣớt, tỷ số linh động...
 Các phƣơng pháp tăng cƣờng khai thác và nâng cao hệ số thu hồi dầu bao
gồm:
 Nhiệt: Bơm ép hơi nƣớc, đốt vỉa, bơm ép nƣớc nóng,…
 Bơm ép khí: CO2, khí tự nhiên, N2/khí thải.
 Hoá học: kiềm, polymers, chất hoạt động bề mặt.
 Các phƣơng pháp khác: Vi khuẩn, sóng âm, điện từ, …

11


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

Sơ đồ tổng quát về cơ chế thu hồi dầu qua các giai đoạn khai thác mỏ dầu khí

Năng lƣợng vỉa tự nhiên
Giai đoạn khai
thác sơ cấp

Tác động lên giếng (gaslift,
bơm ngầm, bơm piston…).

Bơm ép nƣớc
Các giai đoạn
khai thác mỏ dầu
khí

Giai đoạn khai
thác thứ cấp

Bơm ép khí
Bơm ép các chất lƣu khác:
CO2, N2, khí hydrocacbon,
LPG (chế độ hoà tan).

Nhiệt: Bơm ép hơi nƣớc,

đốt vỉa, bơm ép nƣớc
nóng,…
Bơm ép khí: CO2, khí tự
nhiên, N2/ khí thải.
Giai đoạn khai
thác tam cấp

Hoá học: kiềm, polymers,
chất hoạt động bề mặt.

Các phƣơng pháp khác: Vi
khuẩn, sóng âm, điện từ, …

12


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

3/ Mục tiêu và nhiệm vụ
 Mục tiêu: Tác động làm tăng hiệu suất quét, hiệu suất đẩy vào lƣợng dầu
dƣ bất động bị mắc kẹt trong những tập đá chứa nhằm nâng cao hệ số thu
hồi dầu (gia tăng hiệu quả kinh tế cho dự án khai thác) của mỏ sau giai
đoạn khai thác sơ cấp và thứ cấp mà không thể thu hồi bằng các cơ chế
khai thác thứ cấp thông thƣờng.
 Nhiệm vụ: Làm giảm lực giữ dầu ở trong lỗ rỗng của vỉa, làm giảm độ nhớt
giữa các pha chất lƣu (chủ yếu giữa pha Dầu - Nƣớc) hoặc giảm các đặc
tính của vỉa để tăng cƣơng hiệu suất quét, hiệu suất đẩy bằng các phƣơng
pháp chủ yếu nhƣ dùng nhiệt, khí, hóa học và phƣơng pháp sử dụng vi

khuẩn.
4/ Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
 Ý nghĩa khoa học: Là công trình nghiên cứu ứng dụng cho một đề án đề
xuất giải pháp khai thác hợp lý nhằm tận thu dầu tầng chứa, từ nghiên cứu
lý thuyết đến thực nghiệm trong phòng thí nghiệm cho tới mô phỏng khai
thác. Đồ án đƣa ra phƣơng pháp gia tăng thu hồi dầu tối ƣu dựa trên các
điều kiện khai thác thực tế và điều kiện vỉa của mỏ. Kết quả nghiên cứu
của luận án sẽ góp phần làm sáng tỏ và phong phú thêm các phƣơng pháp
nâng cao hệ số thu hồi dầu.
 Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của đồ án rất cấp thiết và đáp ứng
đƣợc yêu cầu thực tiễn khai thác dầu khí hiện nay là nâng cao hệ số thu hồi
dầu nhằm tận thu các mỏ dầu tại Việt Nam trong giai đoạn suy giảm sản
lƣợng. Phƣơng pháp thu hồi tăng cƣờng đã đƣợc áp dụng rất phổ biến trên
thế giới, nhƣng ở Việt Nam hiện vẫn trong giai đoạn nghiên cứu ứng dụng.
Do vậy, kết quả nghiên cứu thử nghiệm khả thi sẽ góp phần thúc đẩy mạnh
việc đầu tƣ nghiên cứu sâu hơn nữa của các công ty dầu khí và làm tiền đề
cho việc triển khai áp dụng vào thực tế ở quy mô lớn.

13


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

5/ Cơ sở tài liệu
 Đồ án đƣợc xây dựng trên cơ sở các tài liệu, báo cáo nghiên cứu, tổng kết
về địa chất, địa vật lý, thiết kế khai thác cho tầng chứa và một khối lƣợng
lớn các tài liệu báo cáo, nghiên cứu, phân tích thí nghiệm về mẫu lõi, chất
lƣu đƣợc lấy từ các giếng khoan của các giếng khoan.

 Các báo cáo tổng kết hoạt động thăm dò khai thác dầu khí ở thềm lục địa
Việt Nam của Tập đoàn Dầu khí Việt Nam; các bài báo và các công trình
nghiên cứu khoa học của các tác giả trong và ngoài nƣớc đăng trên các tạp
chí chuyên ngành.
6/ Cách tiếp cận
 Tiếp cận từ cơ sở lý luận, tổng quan về hệ các phƣơng pháp thu hồi dầu
tăng cƣờng.
 Tiếp cận từ thực tiễn, khảo sát, đánh giá thực trạng các mỏ dầu khí đã và
đang áp dụng các biện pháp thu hồi dầu tăng cƣờng. Đảm bảo và nâng cao
trữ lƣợng khai thác trong tƣơng lai, khi nguồn tài nguyên dầu khí ngày
càng suy giảm.
 Tiếp cận từ những định hƣớng, mục tiêu, chiến lƣợc phát triển của ngành
dầu khí nói riêng và của đất nƣớc nói chung.
7/ Phƣơng pháp giải quyết
 Phương pháp thư mục: tổng hợp và phân tích các tài liệu địa chất, địa vật
lý, khoan khai thác để xây dựng tổng quan nghiên cứu và ứng dụng phƣơng
pháp khác.
 Phương pháp thí nghiệm: xây dựng mô hình thí nghiệm trên tổ hợp mẫu lõi
của tầng chứa để xác định các chỉ số công nghệ và đánh giá hiệu quả thu
hồi dầu của phƣơng pháp này.
 Phương pháp mô phỏng số: xây dựng mô hình, mô phỏng khai thác bằng
phần mềm chuyên dụng, tái lặp lịch sử và dự báo khai thác, sơ bộ đánh giá
hiệu quả khai thác cho các giải pháp bơm ép tăng cƣờng thu hồi dầu cho
đối tƣợng.
14


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

8/ Kết quả dự kiến
 Tăng sản lƣợng thu hồi dầu bằng cách thay đổi ranh giới dầu nƣớc và giảm
hàm lƣợng nƣớc sản phẩm (water cut).
9/ Tài liệu tham khảo
 Giáo trình thu hồi dầu tăng cƣờng. Ts Trần Đức Lân.
 Gas-Assisted Gravity Drainage Process for Improved Oil Recovery in Bao
Den fractured basement reservoir. Nguyễn Văn Tuấn, Trần Văn Xuân.
 Enhanced oil recovery. Larry W.Lake.
 Enhanced Oil Recovery, II Processes and Operations. James J.Sheng.
 Enhanced Oil Recovery. Don W.Green.
 Đặng Ngọc Quý, Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố địa chất và giải
pháp nâng cao hệ số thu hồi đối với thân dầu trong đá mòng nứt nẻ mỏ Sư
Tử Đen và Sư Tử Vàng, Bộ môn Khoan-Khai thác, Khoa Dầu khí, Trƣờng
Đại học Mỏ-Địa chất Hà Nội 2014.
 Nguyễn Hải An, Nghiên cứu ứng dụng giải pháp thu hồi dầu tam cấp bằng
bơm ép CO2 cho tầng móng nứt nẻ mỏ Sư Tử Đen. Bộ môn Khoan-Khai
thác, Khoa Dầu khí, Trƣờng Đại học Mỏ-Địa chất Hà Nội 2012.
10/ Cấu trúc của đồ án
 Chƣơng 1: Tổng quan về các giai đoạn khai thác và các phƣơng pháp EOR.
 Chƣơng 2: Đặc điểm cấu trúc cấu tạo X12.
 Chƣơng 3: Các yếu tố địa chất ảnh hƣởng tới khả năng thu hồi dầu mỏ
X12.
 Chƣơng 4: Ứng dụng phƣơng pháp gagd cho thân dầu trong đá móng nứt
nẻ mỏ X12.
 Chƣơng 5: Kết luận và kiến nghị.

15

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

PHẦN B: NỘI DUNG ĐỒ ÁN
1/ TỔNG QUAN VỀ CÁC GIAI ĐOẠN KHAI THÁC VÀ CÁC PHƢƠNG
PHÁP EOR
1.1/ Giai đoạn khai thác sơ cấp
 Trong giai đoạn sản xuất ban đầu, áp suất vỉa còn cao, dầu đƣợc khai thác
nhờ sự dịch chuyển trong vỉa chứa bởi năng lƣợng nội tại của vỉa. Năng
lƣợng tự nhiên của mỏ dầu chủ yếu là năng lƣợng đàn hồi của chất lƣu và
thành hệ đá chứa, năng lƣợng khí hòa tan, năng lƣợng mũ khí, năng lƣợng
của nguồn nƣớc vỉa và năng lƣợng tiềm năng của lực mao dẫn và lực hấp
dẫn. Trong giai đoạn này đối với các mỏ không có nguồn nƣớc vỉa và mũ
khí hỗ trợ đủ mạnh, sản lƣợng khai thác giảm nhanh sau khi năng lƣợng vỉa
yếu đi.
 Tuy nhiên, trong nhiều trƣờng hợp để tăng cƣờng nhịp độ khai thác của mỏ
khi năng lƣợng của vỉa yếu đi, ngƣời ta bổ sung năng lƣợng tại các giếng
khai thác (sử dụng gaslift bơm ngầm, bơm piston…), cho phép khai thác
sớm lƣợng dầu trên bề mặt nhƣng lƣợng dầu thu hồi thêm không nhiều.
1.2/ Giai đoạn khai thác thứ cấp
 Giai đoạn khai thác thứ cấp thƣờng đƣợc bắt đầu khi áp suất vỉa chứa trong
giai đoạn khai thác sơ cấp giảm.
 Nhằm duy trì, phục hồi hoặc tăng áp suất vỉa ngƣời ta sử dụng các phƣơng
pháp bơm ép: bơm ép nƣớc (nóng + lạnh), bơm ép khí (chế độ hoà tan –
không hoà tan), bơm ép kết hợp nƣớc + khí. Ngoài ra còn có thể bơm ép
các chất lƣu khác: CO2, N2, khí hydrocacbon, LPG (chế độ hoà tan).
 Trong giai đoạn thu hồi dầu sơ cấp và thu hồi dầu thứ cấp, dầu dịch chuyển
trong vỉa và đƣa lên bề mặt chủ yếu dựa vào năng lƣợng nội vỉa hoặc/và bổ
sung từ bên ngoài vào bằng các kỹ thuật, công nghệ khai thác dầu không

quá phức tạp nên đƣợc gọi là thu hồi dầu thông thƣờng (COR).

16


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

Hình 1.1: Sản lƣợng khai thác dầu
1.3/ Giai đoạn khai thác tam cấp (EOR)
 Khi nguồn năng lƣợng từ bên ngoài tác động vào vỉa không thể dịch
chuyển dầu từ vỉa tới các giếng khai thác thì cần phải tác động để tăng hiệu
suất quét, hiệu suất đẩy bằng cách thay đổi các đặc trƣng cơ bản của chất
lƣu trong vỉa nhƣ: sức căng bề mặt, độ nhớt, tính dính ƣớt, tỷ số linh
động... Các phƣơng pháp nhiệt, khí, hóa học và phƣơng pháp sử dụng vi
khuẩn thƣờng đƣợc sử dụng để thu hồi thêm dầu sau khi giai đoạn khai
thác thứ cấp không hiệu quả. Các phƣơng pháp áp dụng trong giai đoạn này
đƣợc gọi là nâng cao thu hồi dầu (EOR).
 Trong giai đoạn khai thác tam cấp, các giải pháp IOR (tƣơng tự giai đoạn
khai thác thứ cấp) cũng có thể đƣợc triển khai đồng thời nhằm gia tăng
hiệu quả kinh tế cho dự án. Lƣu ý rằng khai thác tam cấp - EOR để khai
thác thêm phần dầu dƣ bất động trong vỉa, mà không thể thu hồi bằng các
cơ chế khai thác thứ cấp thông thƣờng. Do vậy, hiệu quả áp dụng khai thác
tam cấp đƣợc xác định bằng phần dầu khai thác tăng thêm do giảm đƣợc
giá trị dầu bất động Sor này.
 Các phƣơng pháp EOR chủ yếu đƣợc áp dụng cho giai đoạn thu hồi tam
cấp, mặc dù một số phƣơng pháp EOR có thể đƣợc sử dụng sớm hơn trong
các giai đoạn khai thác dầu. EOR là việc sử dụng các công nghệ khai thác
để tăng lƣợng dầu có thể khai thác đƣợc từ một mỏ sau giai đoạn khai thác

sơ cấp và thứ cấp. Các công nghệ này là các phƣơng pháp hoặc tổ hợp
phƣơng pháp khí, nhiệt, hóa học hay vi khuẩn, để thu hồi dầu bị mắc kẹt
trong những tập đá chứa dầu bằng cách làm giảm các lực giữ dầu ở trong lỗ
rỗng của vỉa đá, làm giảm độ nhớt khác nhau giữa dầu và nƣớc hoặc làm
giảm các đặc tính của vỉa để dầu có thể dễ dàng đƣợc khai thác hơn.
17


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

 Với các biện pháp tác động từ bên ngoài vào vỉa dầu khí (bổ sung năng
lƣợng, tạo tƣơng tác chất lƣu/vỉa…) nhằm tăng thêm lƣợng dầu khai thác
ngoài lƣợng dầu khai thác nhờ năng lƣợng nội tại của vỉa đƣợc gọi chung là
“cải thiện thu hồi dầu” (IOR). Nhƣ vậy, IOR bao gồm các phƣơng pháp
EOR cũng nhƣ việc tái phát triển mỏ, khoan thêm giếng mới và việc ứng
dụng các công nghệ giếng khoan, quản lý và kiểm soát vỉa một cách thông
minh, các kỹ thuật giám sát vận hành vỉa tiên tiến và các ứng dụng cải tiến
khác đối với quá trình khai thác dầu.

Hình 1.2: Cơ chế thu hồi dầu

18


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

2/ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CẤU TẠO X12
2.1/ Các thành tạo địa chất
Cột địa tầng tổng hợp của cấu tạo X12 đƣợc mô tả ở hình 2.1

Hình 2.1: Cột địa tầng tổng hợp cấu tạo X12
19


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

2.1.1/ Móng trƣớc Kainozoi (Hình 2.1)
 Tầng móng của khu vực X12 chủ yếu gồm các lọai đá macma axit và một ít
các đai mạch mafic.
 Trong số đá macma axit, granit biotit, granit biotit hocblend là chủ yếu;
riolit và diorit chiếm một phần thể tích nhỏ hơn. Đó là sản phẩm của các hoạt
động macma xảy ra ở cung núi lửa rìa lục địa tích cực trong suốt thời kỳ
Creta tƣơng tự với đá của các phức hệ Đèo Cả và Định Quán trên đất liền.
 Tuổi đồng vị Rb-Sr của các lọai đá này trong các giếng khoan là:
 Granit biotit 103 ± 1.5 tr. năm (SV - 4X: 3395 - 3400 mTVDSS)
 Granit biotit hocblend 106 ± 3 tr. năm (SV - 2X: 3240 - 3245 mTVDSS)
 Diorite 98 ± 3.2 tr. năm (SV - 1X: 3255 - 3260 mTVDSS)
 Các lọai đá đai/mạch chủ yếu gồm bazan và diabaz tƣơng tự với đá của
phức hệ Cù Mông tuổi Paleogen trên đất liền.
 Đá móng bị biến đổi nhiệt dịch mạnh tạo thành các khóang vật thứ sinh lấp
đầy các vi khe nứt hoặc thay thế một phần các khoáng vật nguyên sinh.
Hoạt động biến đổi phổ biến nhất là xecrisit hóa, canxit hóa plagiocla,
kaolinit hóa fenpat kali, clorit hóa biotit và hocblend. Những đai mạch
thƣờng bị zeolit hóa. Có nhiều mạch nhỏ zeolit cắt qua những đai mạch

này.
2.1.2/ Các trầm tích phủ Kainozoi
Paleogen, Oligocene trên, Hệ tầng Trà Tân (phần dƣới)/Tập E (Hình 2.1, 2.3).
Độ dày của tập E thay đổi từ 0 - vài trăm m. Nằm ngay dƣới lớp sét kết màu
nâu vàng giàu chất hữu cơ, tập E phủ trên tầng đá móng phong hóa. Bị bóc
mòn ở hầu hết phần đỉnh của cấu trúc, nhìn chung tập E chỉ phân bố ở phía
cánh và có chiều dày thay đổi từ 0 đến vài trăm m. Là các thành tạo trầm
tích sông, hồ, thành phần chính của tập là các lớp cát kết, cuột kết có xen kẽ
một ít đá vôi, sét kết và bột kết. Đá cát kết có màu xám đến nâu xám, gắn kết
yếu có độ hạt từ trung bình đến rất thô, độ mài tròn kém đôi khi có chứa cuội
kết.
Paleogen, Oligocene trên, Hệ tầng Trà Tân (phần giữa)/Tập D (Hình 2.1,
2.2, 2.4). Độ dày của tập D thay đổi từ 300 - 450m. Các thành tạo trầm tích
tập D phân bố rộng rãi trong cấu tạo X12, chủ yếu là sét đầm hồ giàu vật chất
hữu cơ xen kẹp các thấu kính cát mỏng, đá vôi, bột kết và than lấp đầy các
bán địa hào á vĩ tuyến và phủ không chỉnh hợp lên các thành tạo móng
20


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

granitoid trƣớc Kainozoi và các thành tạo trầm tích tập E. Trầm tích D là
tầng chắn cho móng của cấu tạo này.
Paleogen, Oligocene trên, Hệ tầng Trà Tân (phần trên)/Tập C (Hình 2.1,
2.2, 2.5). Độ dày của tập thay đổi từ 150 - 300m. Các thành tạo thuộc tập C
phân bố rộng rãi trong cấu tạo X12. Trầm tích của tập chủ yếu gồm sét kết,
bột kết xen kẽ với cát kết lắng đọng trong môi trƣờng sông, hồ, đầm lầy và
biển nông. Các đá sét kết giàu chất hữu cơ, có màu nâu vàng cho đến xám,

xám xanh. Các lớp cát kết có màu thay đổi từ xám nhạt đến nâu vàng, có độ
hạt từ mịn đến trung bình, đôi khi thô, độ mài tròn kém.
Neogen, Miocene dƣới, Hệ tầng Bạch Hổ/Tập BI (Hình 2.1, 2.2, 2.6). Độ dày
của tập thay đổi từ 300 - 700m. Tập BI bao gồm các lớp cát kết xen kẹp với
bột kết và sét kết. Tập BI đƣợc chia làm hai phần: Bạch Hổ trên kết thúc ở
bất chỉnh hợp Intra Lower Miocene và Bạch Hổ dƣới kéo dài xuống nóc của
tập C.
 Bạch Hổ trên: bao gồm lớp Rotalia (sét Bạch Hổ) nằm trên cùng của tập
với thành phần chủ yếu là sét kết và phần dƣới là các lớp sét kết, cát kết
và bột kết nằm xen kẹp nhau. Ở cấu tạo X12 lớp sét Rotalia có chiều dày
thay đổi từ 30 đến 35m. Bên dƣới lớp Rotalia có một số lớp cát kết có độ
rỗng, thấm và tính liên tục tốt, đƣợc đánh giá là đối tƣợng tìm kiếm thứ
hai (sau móng) có khả năng chứa (B8, B9, B10 và B15).
 Bạch Hổ dưới: với phần nóc là bất chỉnh hợp Intra Lower Miocene và
phần đáy là nóc tập C. Thành phần chủ yếu của phức hệ này bao gồm các
lớp cát kết, sét kết và bột kết nằm xen kẹp nhau.
Neogen, Miocene giữa, Hệ tầng Côn sơn/ Tập BII (Hình 2.1, 2.2). Chiều dày
của tập thay đổi từ 500 - 600m. Các đất đá thuộc Hệ tầng Côn Sơn chủ yếu
là các lớp cát kết có độ hạt từ mịn đến thô xen kẹp sét kết và dolomite, đôi
khi là các lớp than có tuổi Mioxen trung. Môi trƣờng trầm tích của thành hệ
này là đồng bằng ven biển và biển nông. Tài liệu thu đƣợc từ các giếng
khoan cho thấy Hệ tầng Côn Sơn không có tiềm năng dầu khí.
Neogen, Miocene trên, Hệ tầng đồng Nai/ Tập BIII (Hình 2.1, 2.2).Chiều dày
tập thay đổi từ 500 - 750m. Thành phần của tập BIII bao gồm các lớp cát kết
có xen kẽ các lớp sét kết, dolomite và các lớp than mỏng. Cũng nhƣ phức hệ
Côn Sơn, phức hệ này có môi trƣờng trầm tích ven biển và biển nông. Tập
BIII không đƣợc xem là đối tƣợng tìm kiếm dầu khí.

21

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

Neogen, Pliocene - đệ tứ, Hệ tầng Biển đông/Tập A (Hình 2.1, 2.2). Chiều
dày tập thay đổi từ 400 - 700m. Thành phần của tập bao gồm các tập cát kết
có tính gắn kết yếu, có màu xám nhạt đến xám xanh, độ hạt thay đổi từ mịn
đến thô, độ mài tròn và chọn lọc kém. Xen kẽ với đá cát kết là các tập sét
kết, đá vôi và đôi khi có các lớp than non mỏng ở phần đáy tập. Ở phức hệ
này bắt gặp khá nhiều hóa thạch là các lớp vỏ sò phát triển không đại trà
trên khắp khu vực.

Hình 2.2: Mặt cắt địa chất dọc cấu tạo X12

22


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

Hình 2.3: Bản đồ bề bề dày tập E, cấu tạo X12

Hình 2.4: Bản đồ bề dày tập D, cấu tạo X12
23


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

Hình 2.5: Bản đồ bề dày tập C, cấu tạo X12

Hình 2.6: Bản đồ bề dày tập BI, cấu tạo X12
24


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

GVHD: PGS.TS Trần Văn Xuân

2.2/ Đặc điểm kiến trúc
2.2.1/ Hình thái các bề mặt
 Theo bản đồ cấu tạo bề mặt móng (Hình 2.7) và bản đồ đứt gãy chính
(Hình 2.12), cấu tạo X12 đƣợc bao quanh bởi các đứt gãy F1 ở phía Tây
Bắc, F2 ở phía Đông Nam. Phần cao nhất của bề mặt nóc móng nằm ở
trung tâm của cấu tạo với chiều cao thay đổi từ 2730 - 2750m. Ở độ sâu
khép kín 3500m (Hình 2.12), bề mặt móng có chiều dài khoảng 14.5km và
chiều rộng 2.5km. Bề mặt móng ở trung tâm cấu tạo X12 hầu nhƣ bị phủ
trực tiếp hoặc kề áp bởi tập D, trong lúc đó ở rìa cấu tạo trầm tích tập E và
D gá vào nóc móng qua các đứt gãy chính F1, F2, F3, F4 và F5 (Hình 2.12).
 Nóc tập E chỉ tồn tạo ở rìa của cấu tạo X12. Phần trên đỉnh của cấu tạo, tập E
bị bóc mòn hoàn toàn (Hình 2.8). Bề mặt nóc tập E nằm áp vào tầng nóc
móng qua các đứt gãy F1, F2, F3, F4 và F5 (Hình 2.12). Ở sát rìa cấu tạo,
chiều dày của tập E chỉ vào khoảng 0 - 100m, càng ra xa chiều dày của nó
tăng lên đến hơn 500m (Hình 2.5). Theo bản đồ cấu tạo nóc tập E (Hình 2.8)
cấu tạo X12 có diện tích nhỏ và khép kín ở độ sâu 3100m.
 Nóc tập D phủ trên toàn bộ cấu tạo X12 (Hình 2.9). Ở phần trung tâm cấu
tạo, nóc tập D phủ trực tiếp lên bề mặt móng (Hình 2.2). Theo bản đồ cấu

tạo nóc tập D (Hình 2.9) thì cấu tạo X12 khép kín ở độ sâu 2400m với một
diện tích nhỏ (chiều dài khoảng 3km, chiều rộng 1km) ở trung tâm cấu tạo.
Chiều dày của tập D thay đổi từ 150 - 200m ở trung tâm, càng ra xa chiều
dày của nó tăng lên đến 450m.
 Nóc tập C và B1 phủ lên toàn bộ cấu tạo X12. Trên bản đồ cấu tạo của
chúng (Hình 2.10 và 2.11), cấu tạo X12 vẫn có dấu hiệu khép kín ở độ sâu
2100m và 2000m song diện tích bị thu hẹp dần với chiều dài không quá 1km.

25