THIẾT KẾ KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT LIÊN TỤC CHO GIẾNG 1009MSP10Ở MỎ BẠCH HỔ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN NGỌC TÂN
LỚP: KHOAN – KHAI THÁC K57VT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
THIÊT KÊ KHAI THÁC DÂU BĂNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT LIÊN
TỤC CHO GIÊNG 1009-MSP10 Ơ MỎ BẠCH HÔ

HÀ NỘI, 5-2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN NGỌC TÂN
LỚP: KHOAN- KHAI THÁC K57VT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
THIÊT KÊ KHAI THÁC DÂU BĂNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT LIÊN T ỤC
CHO GIÊNG 1009-MSP10 Ơ MỎ BẠCH HÔ

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

GIÁO VIÊN CHẤM

Th.S-TRÂN HỮU KIÊN

GVC. TS NGUYỄN THÊ VINH


HÀ NỘI , 5-2017


MỤC LỤC


DANH SÁCH HÌNH CÁC HÌNH VẼ
St

Tran

Số hình vẽ

Tên hình vẽ

1

Hình 2.1

Đường cong áp suất xung quanh giếng

2

Hình 2.2

3

Hình 2.3

Đồ thị xác định C1

20

4

Hình 2.4

Đồ thị xác định C2

21

5

Hình 4.1

6

Hình 4.2

Sơ đồ cấu trúc hệ thống khai thác bằng Gaslift

45

7

Hình 4.3

Sơ đồ cấu trúc vành xuyến một cột ống

47

8

Hình 4.4

Đồ thị xác định Pde theo L và Rtu

50

9

Hình 4.5

Sơ đồ nguyên tắc tính toán chiều sâu đặt van

52

t

1
0
1
1
1
2
1
3

1
4
1
5
1
6
1
7
1
8

Hình 4.6

Các dạng không hoàn thiện thủy động lực của
giếng

Nguyên lý hoạt động của phương pháp khai thác
Gaslift

Sơ đồ biến thiên áp suất theo thời gian khi khởi
động

g
17
18

42

54

Hình 4.7

Sơ đồ phương pháp hóa khí vào chất lỏng

56

Hình 5.1

Đồ thị camco cho giếng thiết kế

69

Hình 5.2

Đồ thị xác định đường áp suất lỏng khí trong ống
nâng

70

Hình 5.3

Đồ thì xác định vị trí đặt van

71

Hinh 5.4

Đồ thị xác định hệ số khí nén

72

Hình 6.1

Sơ đồ nguyên lý quá trình khai thác dâu bằng
gaslift

77

Hình 6.2

Sơ đồ cây thông kiểu chạc 3

80

Hình 6.3

Sơ đồ cây thông kiểu chạc 4

81


1
9
2
0
2
1
2
2
2

3
2
4
2
5
2
6
2
7

Hình 6.4

Sơ đồ thiết bị miệng giếng

82

Hình 6.5

Sơ đồ cấu trúc thiết bị lòng giếng

87

Hình 6.6

Sơ đồ van cắt

89

Hình 6.7

Sơ đồ paker loại một

90

Hình 6.8

Sơ đồ thiết bị bù trừ nhiệt

91

Hình 6.9

Sơ đồ van tuân hoàn

93

Hình 6.10

Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của van gaslift

97

Hình 6.11
Hình 6.12

Sơ đồ nguyên lý quá trình đóng mở van gaslift
kiểu buồng khí bằng áp suất khí nén
Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của trạm nạp khí thử
van gaslift

99
100


BẢNG QUY ĐÔI ĐƠN VỊ TÍNH TOÁN
1 Acres.ft

= 7758

bbl

1 Acres.ft

= 0,4047

Ha

1 kg

= 2,20462 lbs

1 Acres.ft

= 43560

ft2

1 kg/m3

= 0,0624

lbs/ft3

1 at

= 1,00323

KG/cm2

1 kg/cm3

= 14,223

lbs/in3

= 14,696

psi

= 5,614

ft3

= 0,15898

m3

1m

= 3,2808

ft

= 42

gals

= 39,37

in

= 14,503

psi

1 bbl

1 bar

0

1mm

= 0,03937 in

F − 32
1,8

1 0C

=

1 cm

= 0,032808 ft

1 ft2

= 0,0929

m2

= 0,3937

in

1 in2

= 6,4516

cm2

1 cm3

= 0,06102

in3

= 645,16

mm2

1 ft3

= 0,02832

m3

1 ft3/min

= 0,028317 m3/min

1 in3

= 16,387

cm3

1 m3

= 6,289

bbl

= 35,3146

ft3

= 264,172

gals

1 m3/h

=
4,4028
gals/min

1 0F

= 1,8.0C + 32

1 ft

= 30,48

cm

1 gals

= 0,02381

bbl

1 m2
1 mm2

= 10,7639 ft2
= 0,00155 in2

1N

=1

kg.m/s2

=1

J/m

1 Pa.s

=1
=1

N.s/m2
kg/m.s

1 N.m

=
kg.m2/s2

1 at

= 10-5

= 0,003785 m3
= 231

in3

= 8,337

lbs

1
pa



DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
Stt

Số hiệu bảng

1

Bảng 1.1

2

Bảng 1.2

3

Bảng 1.3

4

Bảng 1.4

5

Bảng 2.1

6

Bảng 5.1

7

Bảng 5.2

8

Bảng 5.3

9

Bảng 5.4

10

Bảng 5.5

11

Bảng 6.1

12

Bảng 6.2

13

Bảng 6.3


LỜI MƠ ĐÂU
Trong chiến lược phát triển nền kinh tế của đất nước ta, ngành công
nghiệp dâu khí đóng vai trò rất quan trọng. Nhiệm vụ của chúng ta không
những đẩy nhanh việc tăng tốc độ khoan và đưa vào khai thác các m ỏ d âu m ới
mà còn tìm cách nâng cao hệ số thu hồi. Đối với các giếng khai thác khi năng
lượng vỉa giảm dân đến lúc không còn khả năng tự phun hay hoạt động tự
phun theo chu kỳ với lưu lượng nhỏ, để phục hồi và gia tăng s ản l ượng, nâng
cao hệ số thu hồi dâu một trong các phương pháp có hi ệu qu ả nhất là đưa
ngay các giếng sang khai thác cơ học. Thực nghi ệm cho th ấy rằng, trong các
phương pháp khai thác cơ học việc dùng máy bơm thủy lực ngâm hay máy
bơm ly tâm điện chìm đạt hiệu quả kinh tế không cao khi khai thác ở mỏ Bạch
Hổ và có nhiều hạn chế nhất là các giếng có chi ều sâu l ớn và hàm l ượng khí
lớn. Để giải quyết vấn đề trên một trong các phương pháp khai thác cơ h ọc
hiện nay đang được dùng ở Xí nghiệp liên doanh dâu khí Vietsovpetro (XNLD)
là khai thác bằng phương pháp gaslift.
Với sự cố gắng của bản thân trong thời gian tìm hiểu thực tế, cùng v ới s ự
hướng dẫn nhiệt tình trực tiếp của thây TRẦN HỮU KIÊN, cùng với toàn thể
các thây cô giáo trong bộ môn Khoan – Khai thác Trường ĐH Mỏ - Địa ch ất, các
cô chú trong XNLD Vietsovpetro đã giúp đỡ em hoàn thành nghiên cứu đề tài
“Thiết kế khai thác dâu bằng gaslift”
Tuy nhiên, do thời gian thực tế có hạn cộng với trình độ hi ểu bi ết còn h ạn

chế nên đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong đ ược s ự góp
ý phê bình của thây cô và các bạn đồng nghiệp đ ể bản đồ án này đ ược hoàn
thiện hơn.
Qua đây em xin chân thành cảm ơn thây Trân Hữu Kiên cùng toàn th ể các
thây cô trong bộ môn Khoan – Khai thác Trường ĐH Mỏ - Địa ch ất đã giúp đ ỡ
em hoàn thành đồ án này.
Em xin chân thành cám ơn !
Hà Nội, tháng 05 năm 2017
Sinh viên:

Nguyễn Ngọc Tân

10


CHƯƠNG 1:TÔNG QUAN VỀ ĐỊA CHẤT VÀ QUÁ TRÌNH KHAI THÁC DÂU Ơ
MỎ BẠCH HÔ
1.1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ – ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN MỎ BẠCH HÔ
1.1.1. Vị trí địa lý mỏ Bạch Hổ
Bồn trũng Cửu Long nằm phía Đông Bắc thềm lục địa Vi ệt Nam v ới tọa đ ộ
địa lý 90 ÷ 110 vĩ độ Bắc, 1060 ÷ 1090 kinh độ Đông, kéo dài dọc bờ bi ển Phan
Thiết đến cửa sông Hậu. Bồn trũng Cửu Long có di ện tích 25.000 km 2, phía
Đông Nam được ngăn cách với trũng Nam Côn Sơn bởi đới Nam Côn S ơn, phía
Tây Nam được ngăn cách với bồn trũng vịnh Thái Lan b ởi kh ối nâng Korat,
phía Tây Bắc nằm trên gân rìa của khối địa Kontum.
Mỏ Bạch Hổ thuộc lô 09 nằm trong bồn trũng Cửu Long, cách b ờ bi ển
khoảng 100 km và cảng Vũng Tàu 120 km về hướng Nam – Đông Nam n ơi có
căn cứ điều hành sản xuất xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro (SNLD VSP).
1.1.2. Đặc điểm tự nhiên
Thềm lục địa Nam Việt Nam kéo dài từ Phan Thiết đến Hà Tiên, bao g ồm

một phân của Biển Đông và một phân của vịnh Thái Lan. Ở ph ân Đông B ắc
thềm lục địa có độ dốc lớn, chiều rộng hẹp. Đặc bi ệt có kh ối nâng Côn S ơn
với chiều dài hơn 100 km, ngoài ra ở đây còn phát tri ển một số đảo nhỏ.
Thềm lục địa Nam Việt Nam được thành tạo chủ yếu do trâm tích bi ển và
những nhánh sông. Đổ ra thềm lục địa này có nhiều con sông mà l ớn nh ất là
sông Cửu Long. Hàng năm sông Cửu Long đổ ra bi ển hàng trăm tri ệu t ấn phù
sa.
Bờ biển kéo dài theo hướng Đông Bắc – Tây Nam, địa hình đấy bi ển phức
tạp. Ở khu vục bể Cửu Long, vùng cửa sông địa hình đáy bồn trũng r ất đa d ạng
bao gồm sông ngâm, bãi cát ngâm. Khu vực mỏ Bạch Hổ có chi ều sâu n ước
biển khoảng 50 m, ở đây còn có các đảo san hô ngâm ở phía Đông Nam c ủa
mỏ. Mức độ chấn động khu vực mỏ, khu cực mỏ va khu đất li ền lân cận không
quá 6 độ ricter (theo kết quả quan sát nhiều năm của trạm khí tượng).
Về dòng chảy: do tác động của gió mùa tạo lên các dòng ch ảy đ ối l ưu ở
vùng biển Đông. Ngoài ra, do sự tác động khác nhau về kh ối lượng n ước, ch ế
độ gió, thủy triều, địa hình đáy biển và cấu tạo đường bờ bi ển tạo ra các dòng

11


chảy khác nhau là dòng thủy triều và dòng trôi dạt. Tốc độ cực đ ại c ủa dòng
chảy trong khu vực khoảng 0,3 ÷ 0,7 m/s. Bi ển có ch ế độ bán nh ật chi ều.
Dòng trôi dạt hình thành do sự kết hợp gi ữa dòng tu ân hoàn khu v ực và dòng
gió bề mặt tạo ra. Tốc độ đạt khoảng 0,77 ÷ 1,5 m/s.
Về sóng biển, chia làm hai chế độ:
Chế độ gió mùa đông, kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, hướng gió
chủ yếu là Đông Bắc – Tây Nam với chiều cao từ 2 ÷ 4 m và c ực đ ại lên đ ến 6
m.
Chế độ sóng gió mùa, kéo dài từ tháng 1 đến tháng 10 và hướng gió ch ủ
yếu là Đông Bắc và Tây Nam. Sóng thấp và tương đối ổn định, chi ều cao

khoảng 0,5 ÷ 2 m và cực đại tới 5 m.
Khí hậu của khu vực đặc trưng cho vùng khí hậu cận xích đ ạo là nhi ệt đ ới
gió mùa và chia làm hai mùa rõ rệt: mùa khô (mùa đông) kéo dài t ừ tháng 1
đến tháng 4 năm sau, có nhiệt độ trung bình từ kho ảng 24 ÷ 30 0C, chủ yếu là
gió mùa Đông Bắc. Mùa mưa (mùa hè) kéo dài từ tháng 5 đ ến tháng 10, có gió
mùa Tây Nam, hay có mưa to, ngắn. Đây là vùng khí hậu nóng nực, nhi ều ánh
sáng mặt trời. Độ ẩm trung bình của vùng khoảng 60%, lượng mưa phân b ố
không đều, riêng lượng mưa về mùa mưa chiếm khoảng 85-90% lượng mưa
cả năm, trung bình khoảng 2700mm/ năm.
Vùng này có hai chế độ gió mùa: chế độ gió mùa đông th ổi từ tháng 11 đ ến
cuối tháng 5 năm sau với hướng gió Đông Bắc hoặc Đông- Đông Bắc. Đây là
thời kỳ biển động nhất trong năm gây nguy hiểm cho các hoạt đ ộng trên bi ển.
Chế độ gió mùa hè có gió Tây Nam từ tháng 6 đ ến tháng 9, đây là th ời kỳ
thuận lợi cho hoạt động trên bi ển. Còn vào những giai đoạn chuy ển ti ếp
(tháng 4 ÷ 5 và tháng 11) gió đổi hướng.
1.2. TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA VỈA SẢN PHẨM VÀ CỦA CHẤT LƯU TRONG
VỈA
1.2.1. Khái quát địa chất khu vực
Thềm lục địa Việt Nam chạy dọc theo phía Đông và Nam bán đ ảo Đông
Dương, có diện tích 300.000 km2. Đây là một phân của thềm lục điạ sunda, là
một trong các thềm lục địa lớn nhất thế giới của phân cấu trúc Đông Nam Á.
Trũng Cửu Long nằm trên thềm lục địa Đông Nam Vi ệt Nam và là vũng khai
thác dâu chính của Việt Nam. Bồn trũng có kích thước khoảng 300x100 km và

12


có diện tích khoảng 25.000 km2. Phía Tây Bắc giáp đơn nghiêng Trà Tân, phía
Đông Nam là khối nâng Côn Sơn. Phạm vi bồn trũng chia ra làm ba đ ơn v ị ki ến
tạo chính. Mỏ Bạch Hổ nằm ở lô 09 của bồn trũng Cửu Long

1.2.2. Tính chất vật lý của vỉa sản phẩm
1.2.2.1. Đặc trưng về chiều dày.
Việc phân chia chiều dày hiệu dụng trong đá móng rất khó khăn do s ự có
mặt của vi nứt nẻ có thể tích rất nhỏ nhưng lại cho phép dâu ch ảy qua v ới giá
trị gân đúng đâu tiên, giá trị tới hạn của độ rỗng được lấy bằng 0,6 %.
Tâng 23 Mioxen phát triển trên toàn bộ diện tích m ỏ, chỉ ở khu v ực gi ếng
khoan 44, 41, 35 và 403 trên vùng trung tâm phát hiện ra dải cát kết bị sét hóa.
Tại vòm Bắc thấy đá không chứa, chỉ ghi nhận thấy ở gi ếng khoan GK – 91.
Trên vòm Bắc chiều dày tâng 23 thay đổi từ 11,6 ÷ 57,6m, trung bình là 13,6
m, chiều dày hiệu dụng chứa dâu là 11,3 m; đá chứa của tâng b ị phân ra t ừ 2
đến 5 vỉa bởi các lớp sét kết mỏng, hệ số phân l ớp trung bình là 3,6 v ới h ệ s ố
biến đổi là 0,28, hệ số cát (phân chứa trong chiều dày chung của tâng) là 0,45
với hệ số biến đổi 0,3. Trên vòm Trung Tâm tâng 23 có chiều dày là 40,8 m (6,4 ÷
58,8 m) với hệ số biến đổi là 0,41, chiều dày hiệu ứng chứa dâu khoảng 8,4m, hệ
số phân lớp là 0,5 còn hệ số cát là 0,34 với hệ số biến đổi 0,58.
Trâm tích sản phẩm Oligoxen Dưới nói chung chỉ phát triển ở vòm Bắc, bị vát
nhọn ở cánh Tây của vòm và ở trên vòm Trung Tâm. Tại đó, đá chứa tốt nhất trên
vòm Bắc, chiều dày chung thay đổi từ 35 ÷ 268,2m, trung bình là 149m, với hệ số
biến đổi là 0,41 chiều dày hiệu dụng (ứng với chiều dày chứa dâu của vỉa chưa xác
định được ranh giới dâu – nước) thay đổi từ 0m (ở ranh giới vát nhọn) đến 146,4m.
Chiều dày hiệu dụng trung bình trong số +7,5m, với hệ số giếng khoan riêng biệt
xác định được 18 ÷ 20 vỉa vát. Hệ số cát trung bình là 0,39 với hệ số biến đổi tương
đương nhỏ 0,29. Hệ số biến đổi của chiều dày chứa dâu là 0,71. Liên kết tỷ mỉ lát
cắt giếng khoan gặp nhiều khó khăn. Các đứt gãy làm tăng mức độ không liên tục
của vỉa.
Chiều dày đá móng được tính ở độ sâu tuyệt đối 4046m (chiều sâu này ứng với
giếng khoan GK – 4221 cho dòng dâu không lẫn nước). Tại vòm Bắc, chiều dày
chung của móng thay đổi từ 0 ÷ 375 m, trung bình là 322 m, với hệ số biến đổi là
0,40. Trên vòm Trung Tâm chiều dày chung của đá móng nằm trong khoảng từ 0 ÷
987 m, trung bình là 690 m với hệ số biến đổi là 0,30. Chiều dày hiệu dụng của đá

13


móng nứt nẻ theo tài liệu địa vật lý giếng khoan là 9,4 ÷ 91,3 % (ở vòm Bắc) và 41,8
÷ 89,2 % (ở vòm Trung Tâm) chiều dày của đá móng do các gi ếng khoan mở ra.
1.2.2.2. Đặc trưng về độ chứa dầu.
Trữ lượng dâu cơ bản tập trung ở tâng 23 thuộc Mioxen dưới, tâng VI đ ến
tâng X thuộc Oligoxen dưới và đá móng.
- Tâng 23 bao gồm cát và bột kết phát tri ển hâu nh ư trên toàn b ộ di ện tích
mở. Ở một vài khu vực, đá chứa bị sét hóa đáng kể, mất tính dị dưỡng. Các thân
dâu dạng vỉa, vòm ranh giới dâu – nước, nhưng vai trò quan trọng trong vi ệc
phân bố độ chứa dâu là đứt gãy kiến tạo và màng chắn th ạch h ọc. Đã phát
hiện thấy 6 thân dâu riêng biệt, trong đó 3 ở vòm Bắc, 2 ở vòm trung tâm và 1
ở vòm Nam ( bảng 1.1).
Bảng 1.1. Đặc trưng các thân dầu trong đá trầm tích

Thân
dâu

Mioxen
dưới

Điệ
pphụ

Độ sâu
Vòm

điệp

20

57

20

57

20

57

29

57

19

57

19

57

34,4

16

66

21,4

14

65

2,5x9,0

13,8

16

51

Tốt

3,0x9,0

27,2

14

19

Xấu

2,0x7,0

18,3

12

67

1,5x9,0

8,4

16

55

thước

Chiều
dày

đới

dâu
nước

(km)

(m)

1B

-2913

7x12

134

2B

-3816

1,1x0,4

37

3B

-2835

3,6x1,4

66

Bạc
h
Hổ

Trung
Tâm

1TT

-2879

4,6x1,0

173

2TT

-2829

8,2x2,0

93

Nam

1N

-3348

4,9x22,7

69

Bắc

Tốt

4,5x9,0

Xấu

2,5x8,0

Phía Đông vòm
Trung Tâm +
Oligoxen
dưới

vòm Nam
Bắc

Độ
rỗn
g
(%)

ranh
giới

Bắc

23

Chiều

Độ bão
hòa
dâu
(%)

Thân
dâu,

Kích

Phía Đông vòm
Trung Tâm +
vòm Nam

14

1074

dày
hiệu
dụng
(m)

11,3
8,4


Móng chứa thân dâu lớn nhất và thân dâu cho sản lượng l ớn nh ất c ủa m ỏ.
Đá móng granit và granitoit. Tính dị dưỡng của chúng được tạo b ởi những quá
trình địa chất như phong hóa, khử kiềm những khoáng vật không b ền b ằng
các dung dịch thủy nhiệt, nứt nẻ kiến tạo, đứt gãy chuyển dịch cùng v ới vi ệc
tạo thành các đới Mionit (đới phá huỷ kiến tạo) hạ theo các m ặt tr ượt, n ứt và
co lại trong quá trình đông đặc hỗn hợp Macma. Kết quả thành tạo đá ch ứa
dạng hang hốc, còn kênh dẫn chủ yếu là cá khe n ứt. Cân chú ý r ằng r ất nhi ều

đá móng không tạo thành màng chắn, ngược lại chúng làm tăng kh ả năng thủy
dẫn của đá. Đặc trưng chứa tốt đảm bảo cho sản lượng cao, phát tri ển ở
phạm vi vòm Trung Tâm và dọc theo sườn tây của vòm Bắc. Ngược l ại, vòm
Bắc có tính dị hướng kém khả năng cho sản phẩm thấp ở các gi ếng khoan.
Ngoài ra, trong phạm vi vòm Bắc ở phân trên đá móng phát hi ện thấy đới đá
rắn chắc, đới “tôi cứng” của móng, đới này hâu như không ch ứa dâu và không
tham gia vào thể tích hiệu dụng của thân dâu.
Thân dâu dạng khối, tất cả đá dị dưỡng từ mặt móng đến ranh giới của
thân dâu đều bão hòa dâu, chưa phát hiện được chiều sâu ranh gi ới d ưới c ủa
thân dâu dù chiều cao thân dâu đã được chứng minh tới 1000 m. Bản chất của
ranh giới cũng chưa được xác định rõ ràng, liệu có tương ứng ranh gi ới d âu –
nước thực tế hay không? Hay do đá chứa chuyển thành đá không ch ứa? D âu
trong móng lún chìm ở vòm Nam chưa được phát hiện.
Ranh giới thân dâu (ranh giới cấp 2 – C2) chạy qua độ sâu tuyệt đối – 4121
m (giếng 12), với giả thiết về thân dâu đồng nhất của Oligoxen dưới và móng.
Đối với những thân dâu này sự thống nhất còn thấy tính lý hóa c ủa dâu và áp
suất vỉa. Móng đã cho dòng dâu không lẫn nước tới độ sâu – 4046 m.
Bảng 1.2. Đặc trưng của dầu trong đá móng
Chiều
Vòm

Cấp

Độ sâu

trữ

ranh giới thước

lượng

(m)

Kích

dà
y

(km)

Bắc
Trung

C2
C1

4121

19

(m

4,5

x

72
0

4121

97

15

dày trung
bình

)
C1

Chiều

(m)
46,5
742

Độ
rỗng
(%)
2,1
1,0
3,1

Độ bão
hòa
dâu
(%)
85
85

Tâm

C2

0

1,4

1.2.2.3. Tính dị dưỡng.
Các tâng sản phẩm mỏ Bạch Hổ được đánh giá theo nghiên cứu mẫu lõi
trong phòng thí nghiệm, theo kết quả Krota và nghiên cứu thủy động lực.
Nghiên cứu mẫu lõi trong phòng thí nghiệm để xác định độ r ỗng, đ ộ th ấm, đ ộ
bão hòa nước. Xử lý số liệu của nghiên cứu cùng với việc sử dụng các giá tr ị
chiều dày hiệu dụng trong khoảng bộ lọc (khoảng bắn mở vỉa) của gi ếng
khoan.
Cát kết chứa sản phẩm ở tâng 23 vòm Bắc có độ rỗng nằm trong khoảng
14 ÷ 28 % theo số liệu Krota. Giá trị trung bình đ ể tính trữ l ượng bằng 20 %
rất phù hợp với kết quả phân tích mẫu lõi cũng như số li ệu địa v ật lý gi ếng
khoan. Độ bão hòa dâu trong đá chứa 57% được kết luận theo k ết qu ả Krota.
Độ rỗng và độ bão hòa dâu tâng 23 vòm Trung Tâm thực t ế có giá tr ị trùng v ới
vòm Bắc (độ rỗng 19% và độ bão hòa dâu 57%).
So với trâm tích Mioxen, trâm tích chứa sản phẩm Oligoxen dưới đ ặc tr ưng
bằng độ rỗng thấp hơn đáng kể (trung bình 12% theo mẫu lõi và 15% theo
địa vật lý giếng khoan) nhưng độ bão hòa dâu cao hơn trung bình kho ảng
68%.
Đa số mẫu lõi chỉ đại diện cho phân rắn chắc khung đá, thường cho giá tr ị
độ rỗng trong khoảng một vài phân trăm. Địa vật lý gi ếng khoan nghiên c ứu
những khoảng lớn hơn rất nhiều trong đó các đới hang hốc và nứt nẻ không

được nghiên cứu bằng mẫu lõi. Theo tài liệu địa vật lý giếng khoan đã xác định
được những khoảng độ rỗng rất cao tới 8,5% , còn độ rỗng trung bình có
chiều dày hiệu dụng khoảng 4,3%. Khi tính trữ lượng, độ rỗng được biện luận
cho chiều dày chung của đá móng với giá trị sau: vòm B ắc 2,5 ÷ 11,5%, vòm
Trung Tâm 2,4 ÷ 3,8%, đá móng (được đánh giá bằng phương pháp gián ti ếp)
vào khoảng 85%.
1.2.2.4. Tính không đồng nhất:
Mỏ Bạch Hổ là mỏ có dạng đa vỉa, đặc trưng bằng mức độ khác nhau v ề
tính không đồng nhất của các đối tượng khai thác.
Các thân dâu Mioxen dưới:

16


Đồng chất hơn cả là tâng 23 của vòm bắc, tính không đồng nhất của các
Mioxen cao nhất trong số các vỉa của mỏ.
Tâng Mioxen được phân làm nhiều lớp mỏng, hệ số phân l ớp trung bình ở
vòm Bắc là 3,6, ở vòm Trung tâm là 5,5, tương ứng với hệ s ố cát của vòm là
0,45 cho vòm Bắc và 0,34 cho vòm Trung tâm.
Tài liệu nghiên cứu địa vật lý giếng khoan và tài liệu phân tích mẫu lõi trong
phòng thí nghiệm lấy được ở tâng 3 tâng Mioxen dưới cho thấy lát cắt các t ập
không đồng nhất.
Các thân dâu Oligoxen Hạ:
Theo tài liệu địa vật lý và tài liệu mẫu lõi trong gi ếng khoan thu ộc tâng
Oligoxen Hạ cho thấy mặt cắt các tâng sản phẩm rất không đồng nh ất được
xen kẽ bởi các lớp cát kết, bột kết chứa s ản phẩm và sét m ỏng không ch ứa
sản phẩm. So sánh các đặc tính không đồng nhất của các đ ối tượng khai thác
cho thấy rằng trong các đối tượng đá có chứa độ rỗng như Oligoxen Hạ
thường không đồng nhất. Hệ số phân lớp và hệ số cát của tâng Oligoxen Hạ
lân lượt là 10,8 và 0,39.

Nói chung khi đánh giá mức độ không đồng nhất của các t âng s ản ph ẩm có
thể nói rằng trâm tích sản phẩm Oligoxen là kém đồng nhất h ơn cả. M ức đ ộ
phân lớp lớn nhất tới 20 vỉa. Hệ số phân lớp trung bình là 19,8%.
1.2.3. Tính chất của chất lưu trong điều kiện vỉa.
1.2.3.1. Các tính chất của dầu trong điều kiện vỉa. (Bảng 1.3)
Dâu ở tất cả các vỉa trong mỏ Bạch Hổ đều chưa bão hòa, hệ s ố
ép (tỷ số giữa áp suất vỉa và áp suất bão hòa) là:
* 1,43 cho Mioxen hạ dưới vòm Bắc.
* 1,9 cho Mioxen dưới vòm Trung Tâm.
* 3,54 cho Oligoxen thượng.
* 1,94 cho Oligoxen hạ.
* 1,76 cho đá móng.
Theo các giá trị thông số cơ bản, các loại dâu mỏ Bạch Hổ có th ể
chia thành 3 nhóm. Theo chiều từ nhóm I đến nhóm III các thông s ố gia tăng:
* Tỷ suất khí dâu – dâu GOR.

17


* Hệ số thể tích B.
* Áp suất bão hòa Ps.
* Tỷ trọng dâu γd.
* Độ nhớt của dâu μd.
Trong nhóm I sự khác biệt giữa dâu Mioxen dưới vòm Trung Tâm
Oligoxen trên được nhận biết bởi thành phân khí hòa tan. Khi tách dâu từ
Mioxen Trên và hàm lượng nước dị thường (4,28 14,81 mol) còn khí tách dâu
từ Mioxen Dưới vòm Trung tâm chứa trong thành phân propan, butan, pentan
và lớn hơn. Trong nhóm III dâu Oligoxen so với đá móng có độ khí thấp hơn, có
giá trị hệ số thể tích thấp hơn, tỷ trọng thì lớn hơn, độ nhớt lớn hơn.
Theo các giá trị áp suất bão hòa và t ỷ tr ọng khí hòa tan, d âu trong nhóm III

tương tự như dâu Oligoxen dưới. Trên cơ sở các mô hình thực nghiệm có th ể
khẳng định rằng: đối với dâu đá móng, sự thay đổi nhi ệt độ ít gây ảnh hưởng
đến áp suất bão hòa được xác định bằng tỷ suất khí dâu.
Bảng 1.3. Các nhóm dầu của mỏ Bạch Hổ
Các thông số
Số
nhó

Đối tượng

m

Áp suất

Tỷ suất

bão hòa

khí dâu

(Mpa.s)

3

(m /T)

13,4 ÷ 16

88 ÷ 108

18,4÷21,1

134÷147

19,5÷24,7

160 ÷209

Hệ số
thể tích

Độ nhớt
dâu vỉa
(MPa.s)

Tỷ trọng
dâu vỉa

Mioxen
Dưới vòm
Trung
I

Tâm và
Oligoxen

1,26÷1,3
5

1,34 ÷ 1,7

0,733÷0,76
0

Trên
Mioxen
II

Dưới vòm
Bắc
Oligoxen

III

Dưới và
móng

18

1,39÷1,4
1
1,46÷1,5
9

0,88÷1,16

0,38÷0,48

0,696÷0,71
0

0,634÷0,66
8


Qua phân tích số liệu theo tách vi phân ta th ấy được d âu được chia thành 2
nhóm:
+ Dâu đá móng và dâu Oligoxen Dưới;
+ Dâu Oligoxen Thượng và Mioxen.
Về thành phân cấu tử dâu vỉa, vì lý do hạn chế các số liệu về chưng cất
chân không nên sử dụng dâu tách có tỷ tr ọng 0.83 và phân tử l ượng
251,15g/mol để tính toán cho tâng đá móng và Mioxen Hạ, còn sử dụng dâu có
trọng lượng riêng là 865 kg/m3 và phân tử lượng là 300 g/mol cho Oligoxen
Trên và Mioxen Dưới. Sự cho phép kể trên dựa trên c ơ sở v ề s ự gi ống nhau
của các giá trị trọng lượng riêng dâu tách khí của các nhóm và đáp ứng v ới các
đặc tính trung bình.
1.2.3.2. Thành phần và tính chất của khí hòa tan trong dầu.

19


Bảng 1.4. Bảng thành phần và tính chất của khí hòa tan trong d ầu
Độ sâu (m)

% CO2

Tỷ trọng

Yếu tố khí (m3/m3)

2885 – 2935

0,03 – 0,04

0,741

140

3165 – 3215

0,03 – 0,04

0,668

180

3405 – 3415

0,03 – 0,04

0,641

130

3455 – 3515

0,03 – 0,04

0,640

130

3535 – 3565

0,03 – 0,04

0,654

130

3565 – 3585

0,03 – 0,04

0,656

130

3525 – 3695

0,03 – 0,04

0,655

160

3695 – 3715

0,03 – 0,04

0,650

120

3755 – 3785

0,03 – 0,04

0,645

130

Khí hòa tan trong dâu thuộc loại khí béo và rất béo. Trong thành ph ân c ủa
chúng lượng C2+ là 22,7 ÷ 39 %. Theo chiều từ Mioxen đến đá móng độ béo của
khí giảm dân, đồng thời các giá trị của C 2+ lớn hơn ở các tâng Oligoxen Trên,
Dưới và Mioxen vòm Bắc rất nhiều (gân 39 %). Khí thuộc loại không chứa Lưu
huỳnh và hàm lượng Cacbondioxit thấp (0,09 ÷ 0,61 %), hàm lượng khí Nit ơ từ
1,0 ÷ 2,8 % với các giá trị dị thường là 9,85 % ở Oligoxen Trên.
1.2.3.3. Đặc tính hóa lý của dầu tách khí.
Theo các số liệu về khoảng biến thiên và các giá trị trung bình của các
thông số dâu tách khí sau quá trình vi phân cho thân d âu thu ộc lo ại đá n ặng,
nhiều parafin, ít lưu huỳnh, ít nhựa cho đến nhi ều nhựa, t ỷ l ệ thu h ồi s ản
phẩm sáng màu thuộc loại trung bình. Nhi ệt độ đông đặc của các lo ại d âu 29
÷ 34 0C.
1.2.3.4. Các tính chất của nước vỉa.
Trong các trâm tích của tâng Mioxen Dưới thường gặp 2 loại nước chính là:
nước Canxiclorua (CaCl2) và nước Natrihydrocarbonat (NaHCO3). Đặc điểm
của loại nước NaHCO3 là có độ khoáng hóa thấp (6,64 g/l) chỉ nhận bi ết trong
vòm Bắc, nước vòm Nam thuộc loại CaCl2 có độ khoáng hóa cao hơn (16 g/l),
đồng thời độ khoáng hóa gia tăng theo hướng Tây Nam. Nước thu ộc tr âm tích
Oligoxen Hạ được lấy từ vỉa lăng kính nằm trên các tâng sản phẩm thuộc loại

NaHCO3 có độ khoáng hóa thấp hơn (5,4 g/l).
Thành phân khí hòa tan trong nước khác với thành phân khí hòa tan ở trong

20


dâu ở chỗ có hàm lượng Metan (CH 4) cao hơn. Lượng cấu tử Carbon của khí
hòa tan trong nước là 1,54 ÷ 3,0% và lượng Nitơ là 1,29 ÷ 2,8%.
1.2.3.5. Các đặc trưng vật lý thủy động học.
Các đặc trưng này bao gồm độ dính ướt, hệ số nén đặc trưng quá trình đ ẩy
dâu bằng tác nhân (nước). Đặc trưng quá trình đẩy dâu bao gồm: h ệ s ố đẩy
dâu, hàm lượng nước dư, dâu dư, các giá trị của độ thấm pha tương đối của
nước, dâu tương ứng với các độ bão hòa trên và quan hệ của các hệ s ố trên
với tính thấm của đá.
Để tính toán các thông số thủy động học trong quá trình khai thác v ỉa
dâu ta sử dụng các hệ số nén của đất đá:
- Đối với đá móng: 10,8 x 10-4.Mpa-1;
- Đối với đá Oligoxen: 1,20 x 10-4.Mpa-1;
- Đối với đá Mioxen Dưới: 2,11 x 10-4.Mpa-1.
1.2.4. Nhiệt độ và gradient địa nhiệt.
1.2.4.1. Gradient địa nhiệt (GDN) các đá phủ trên móng.
Móng được phủ bởi các thành phân tạo trâm tích sét tuổi Mioxen và
Oligoxen, các lớp phủ này có hệ số dẫn nhiệt bé hơn so với hệ số dẫn nhiệt
của đá móng. Dòng nhiệt này sau khi ra khỏi móng sẽ bị “ứ” ở các l ớp phủ phía
trên, GDN của các lớp đá này lớn hơn đá ở móng.
Những đo đạc trong các giếng mở vào thân dâu tuổi Mioxen Hạ, Oligoxen có
quy luật như sau:
-

Cùng chiều sâu như nhau, giếng nào nằm ở vùng đá móng nâng cao thì nhi ệt

độ cao hơn, ngược lại giếng nào nằm ở vùng đá móng hạ thấp thì có nhi ệt đ ộ
thấp hơn ;

-

Tại vòm Nam các lớp phủ nằm ở độ sâu từ 2800 m xuống gặp đá móng ở đ ộ
sâu 3100 m, GDN có giá trị trong khoảng 4 ÷ 50C.Các lớp phủ này gặp đá móng
ở sâu hơn (3300 m) thì GDN từ 3,8 ÷ 4 0C. Tại vòm Bắc các lớp nằm ở độ sâu
2800 m trở xuống gặp đá móng ở 3500 ÷ 3700 m, GDN thay đổi từ 3,5 ÷ 5 0C.
Các lớp phủ gặp móng sâu hơn (4000 m) thì GDN từ 3 ÷ 40C.
1.2.4.2. Gradient địa nhiệt đá móng.
Do ảnh hưởng của lớp phủ Mioxen và Oligoxen và do vị trí m ỗi vòm khác
nhau cho nên nhiệt độ các vùng trên mặt đá móng khác nhau. Nhưng sau khi đi

21


vào móng ở độ sâu nào đó (có thể chon là 4300 m) thì nhi ệt độ vòm nam và
vòm bắc tương đương nhau.
Kết quả nghiên cứu cho phép xác định được giá tri GDN của đá móng là
2,50C. Ở độ sâu 4300 m có nhiệt độ là 157,50C.

22


CHƯƠNG 2: LÝ THUYÊT DÒNG CHẢY TRONG VỈA DÂU VÀTRONG GIÊNG
KHAI THÁC.

2.1. DÒNG CHẢY CỦA CHẤT LƯU TỪ VỈA VÀO GIÊNG.
2.1.1. Mục đích và cơ sở nghiên cứu.

2.1.1.1. Mục đích.
Để nghiên cứu dòng chảy của chất lỏng và khí từ vỉa vào giếng khoan,
v=

người ta xác định mối phụ thuộc của vận tốc thấm

Q
F

hoặc lưu lượng Q

đối với các đặc điểm cơ bản của giếng và của vỉa sản phẩm như:
+

Hệ số thấm k.

+

Bề dày của vỉa h.

+

Diện tích thấm F.

+

Độ chênh lệch áp suất ΔP = Pv – Pd

+

Độ nhớt của chất lỏng hoặc khí μ.
Người ta nhận thấy rằng:
Khi:
h = const
Q = const
Vỉa có cấu tạo đồng nhất.
Thì:
Vận tốc thấm tăng liên tục và đạt V max ở thành giếng. Vận tốc thấm tăng
dẫn đến sức cản thủy lực tăng. Do vậy để chuyển dịch cho m ột đơn v ị th ể tích
chất lỏng từ vỉa vào giếng cân phải tăng thêm năng lượng cho m ột đ ơn v ị
chiều dài chuyển dịch nghĩa là phải tăng thêm ΔP.
2.1.1.2. Cơ sở nghiên cứu.
Theo định luật thấm tuyến tính Darxi, vận tốc thấm tỉ lệ v ới đ ộ chênh l ệch
áp suất và tỷ lệ nghịch với độ nhớt của chất lỏng thấm, theo công thức:

23


Q=

(2.1)

Trong đó:
Q: Lưu lượng chất lỏng (m3/s);
k: Độ thấm (D);
F: Diện tích xung quanh giếng (m2);
∆P: Độ chênh áp giữa áp suất vỉa và áp suất đáy (at);
μ: Độ nhớt động học của chất lỏng;
L: Đoạn đường chuyển động của chất lỏng từ vỉa vào giếng (m).
Gọi: ri là bán kính từ tâm giếng đến đi ểm bất kỳ ngoài vỉa, r g là bán kính

giếng và R là bán kính ảnh hưởng của dòng sản phẩm trong vỉa.
Giả sử chiều dày h của vỉa không đổi thì: F = 2.π.ri.h
Trên đoạn đường vô cùng nhỏ dri với độ chênh áp dP, khi đó công thức (2.1)
được viết lại như sau:
Q=

(2.2)

Từ (2.2) ta lấy tích phân từ áp suất đáy (P đ) đến áp suất vỉa (Pv) và từ bán
kính của giếng (rg) đến bán kính ảnh hưởng (R) ta có:
R

Pv

Pd

dri
r
rg i

∫

∫ dP
=.

Từ đây ta thu được:
Pv – Pd = .ln

(2.3)

Giả sử trong quá trình khai thác áp suất đáy giếng không đổi
Pv = = const
Thì: Pv = f ( ln )
Như vậy, đặc tính thay đổi áp suất ở mọi hướng bất kỳ xung quanh gi ếng,
khi dòng chảy ổn định sẽ có dạng đường cong logarit. Đường cong này cho
biết rằng trong quá trình khai thác thì xung quanh đáy gi ếng t ạo nên ph ễu áp
suất. Đường cong này có dạng như hình 2.1.
Lưu lượng của giếng ở điều kiện chuẩn được tính theo công thức Điupi:

24


ln

ϕ=

Q=
Trong đó:

Rah
rg

Qk
1 − ϕ Rah
=
⇒C =
ln
R
Qh ln ah + C
ϕ

rg
rg

(2.4)

B0: là hệ số thể tích của dâu. Ở mỏ Bạch Hổ B 0 = 1,3.

Nếu dòng chảy là chất khí thì công thức có dạng:

Q=

2.π .k.h.( Pv 2 − Pd 2 )
R
2.Bg .P0 .µkh .ln
rg

=

π .k .h.( Pv 2 − Pd 2 )
R
Bg .P0 .µ kh .ln
rg

(2.5)

Trong đó:
B0: là hệ số thể tích của khí.
P0: là áp suất trung bình P0 =

Hình 2.1: Đường cong áp suất xung quanh giếng

Các loại dòng chảy trong vỉa.
Các loại dòng chảy trong vỉa được phân loại bời các tiêu chuẩn sau:
Theo tính nén của các chất lưu:

+ Chất lưu chịu nén .
+ Chấy lưu không chịu nén .
+ Chất lưu ít nén.

Theo pha của chất lưu: Một pha, hai pha (dâu, khí), ba pha (dâu, khí, nước).

25