Nghiên cứu ứng dụng bơm ép khí đồng hành trở lại vỉa nhằm nâng cao hệ số thu hồi dầu và hiệu quả kinh tế khai thác mỏ nhỏ cận biên tại mỏ xx bể cửu long

ðẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
ð
TRƯ
TRƯỜNG
ðẠI HỌC BÁCH KHOA
-------------------------

PHÙNG THÁI HÀ

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG
D
BƠM ÉP KHÍ ðỒNG
ỒNG HÀNH
H
TRỞ
LẠI VỈA NHẰM
M NÂNG CAO HỆ
H SỐ THU HỒI
ỒI DẦU
DẦ VÀ HIỆU
QUẢ KINH TẾ
Ế KHAI THÁC MỎ
M NHỎ/CẬN BIÊN
ÊN TẠI
T MỎ XX
– BỂ CỬU LONG

Chuyên ngành:
Mã số:

ðịaa chất

ch dầu khí ứng dụng
60.53.51

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ
H CHÍ MINH,14 tháng 1 năm 2012


ðẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
ð
TRƯ
TRƯỜNG
ðẠI HỌC BÁCH KHOA
-------------------------

PHÙNG THÁI HÀ

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG
D
BƠM ÉP KHÍ ðỒNG
ỒNG HÀNH
H
TRỞ
LẠI VỈA NHẰM
M NÂNG CAO HỆ
H SỐ THU HỒI
ỒI DẦU
DẦ VÀ HIỆU
QUẢ KINH TẾ

Ế KHAI THÁC MỎ
M NHỎ/CẬN BIÊN
ÊN TẠI
T MỎ XX
– BỂ CỬU LONG
Chuyên ngành: ðịaa chất
ch dầu khí ứng dụng
Mã số:
60.53.51

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ
H CHÍ MINH,14 tháng 1 năm 2012


Cơng trình được hồn thành tại: Trường đại học Bách Khoa- ðHQG HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học :
TS. Mai Cao Lân (ký tên):

Cán bộ chấm nhận xét 1:
TS. Nguyễn Chu Chuyên ( ký tên):

Cán bộ chấm nhận xét 2:
TS. Dương Danh Lam (ký tên):

Luận văn thạc sĩ ñược bảo vệ tại HỘI ðỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 14 tháng 1 năm 2012
Thành phần Hội ñồng ñánh giá luận văn thạc sĩ bao gồm:

1. TS. Trần Văn Xuân
2. TSKH. Trần Lê ðông
3. TS. Mai Cao Lân
4. TS. Bùi Thị Luận

CHỦ TỊCH HỘI ðỒNG:

TS. Trần Văn Xuân

TRƯỞNG KHOA:

PGS. TS. Nguyễn Việt Kỳ


TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT ðỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ
----------------

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
ðộc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày 14 tháng 1 năm 2012

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: PHÙNG THÁI HÀ

Phái: NAM

Ngày, tháng, năm sinh: 01/01/1980

Nơi sinh: THÁI BÌNH

Chun ngành: ðỊA CHẤT DẦU KHÍ ỨNG DỤNG
MSHV: 03608456
1- TÊN ðỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BƠM ÉP KHÍ ðỒNG HÀNH TRỞ
LẠI VỈA NHẰM NÂNG CAO HỆ SỐ THU HỒI DẦU VÀ HIỆU QUẢ KINH TẾ
KHAI THÁC MỎ NHỎ/CẬN BIÊN TẠI MỎ XX – BỂ CỬU LONG
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN
•

Thu thập và xử lí thơng tin, dữ liệu về phương pháp tận dụng
khí đồng hành đang áp dụng; về các mỏ lân cận; về mỏ và vỉa
chứa; về kỹ thuật và cơng nghệ bơm ép khí và bơm ép khí đồng
hành.

•

Khái qt về phương án phát triển mỏ, ñánh giá kinh tế phương
án kết nối xuất bán khí đồng hành cịn dư sau khi đã sử dụng
khí cho nhu cầu nội mỏ.

•

Phân tích cơ sở lý thuyết việc gia tăng hệ số thu hồi dầu bằng
phương pháp bơm khí đồng hành vào vỉa chứa.

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 4/7/2011
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: . 14/1/2012
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
TS. Mai Cao Lân, ðại học Bách Khoa Tp.HCM
Nội dung và ñề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội ðồng Chun Ngành thơng qua.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

TS. Mai Cao Lân

CHỦ NHIỆM BỘ MƠN
ðỊA CHẤT DẦU KHÍ
(Họ tên và chữ ký)

KHOA KỸ THUẬT ðỊA
CHẤT VÀ DẦU KHÍ
(Họ tên và chữ ký)

TS. Trần Văn Xuân

PGS.TS. Nguyễn Việt Kỳ


LỜI CẢM ƠN
Sau hơn một năm làm việc nghiêm túc, luận văn cao học với ñề tài “Nghiên cứu
ứng dụng bơm ép khí đồng hành trở lại vỉa nhằm nâng cao hệ số thu hồi dầu và hiệu
quả kinh tế khai thác mỏ nhỏ/cận biên tại mỏ XX – Bể Cửu Long”, đã hồn thành với
sự hướng dẫn khoa học của:
• TS. Mai Cao Lân – Khoa Kĩ thuật ðịa chất và Dầu khí, trường ðại
học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh.
Kết quả này đạt được khơng chỉ dựa trên nỗ lực của bản thân tác giả mà còn có
sự giúp đỡ, động viên, cảm thơng rất lớn của các bạn đồng nghiệp, thầy cơ trong khoa
và gia đình.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy. TS. Mai Cao Lân, đã tận tình theo dõi,
hướng dẫn và góp ý trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Cảm ơn Thầy, TS. Trần

Văn Xuân luôn theo dõi và hướng dẫn trong cả khóa học. Cảm ơn Thầy, PSG.TS.
Nguyễn Việt Kỳ ñã nâng ñỡ và giúp ñỡ. Cảm ơn các Thầy phản biện TS. Dương
Danh Lam, Ts. Nguyễn Chu Chuyên. Cảm ơn các thầy cô, cán bộ trong bộ môn ðịa
chất Dầu khí, bộ mơn Khoan Khai Thác đã góp ý giúp luận văn hoàn thiện hơn.
ðồng thời, tác giả cũng xin cảm ơn các anh em, bạn bè, ñồng nghiệp tại các cơng
ty dầu khí Lam Sơn JOC, VSP và Cơng ty Schlumberger Việt Nam đã nhiệt tình giúp
đỡ trong thời gian thu thập tài liệu và viết luận văn.
Xin chân thành cảm ơn!
Tp.HCM, ngày 16 tháng 12 năm 2011
Học viên thực hiện

Phùng Thái Hà


TĨM TẮT LUẬN VĂN
Luận văn được thực hiện với mục tiêu nghiên cứu phương pháp nâng cao hiệu
quả kinh tế của dự án bằng cách gia tăng hệ số thu hồi và giảm thiểu lỗ do xây
dựng ñường ống xuất bán khí đồng hành thơng qua việc bơm khí trở lại mỏ ñồng
thời ñáp ứng các qui ñịnh về bảo vệ môi trường của nhà nước và ngành trong việc
xử lí khí đồng hành.
Luận văn bao gồm mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, danh mục
các hình vẽ – bảng biểu và phần nội dung chính gồm 3 chương:
Chương 1: Các phương pháp khai thác thu hồi tăng cường bằng bơm ép
khí – chương này cung cấp cái nhìn tổng quát về quá các
phương pháp phổ biến đang được áp dụng đối với bơm ép khí,
đồng thời thảo luận về bản chất các phương pháp.

Chương 2: ðặc điểm địa chất và cơng nghệ mỏ X. Tính tốn yếu tố kinh tế
của phương án tận dụng khí ñồng hành (ñấu nối vào hệ thống
ñường ống của các mỏ lân cận hay bơm ép trở lại vỉa) cũng như

phân tích các số liệu thí nghiệm đối với mẫu lõi, xác ñịnh áp
suât trộn lẫn tối thiểu ñể chọn ra phương pháp bơm ép khí tối
ưu…
Chương 3: Xây dựng và chạy mô mô phỏng cho mỏ X phần mềm mơ
phỏng Eclipse để đánh giá hiệu suất dịch chuyển, khí xâm nhập
sớm và hệ số thu hồi tăng cường.


ABSTRACT
The thesis was conducted to study methods of handling associated gas by reinjecting back to reservoir to comply with environmental requirement of the
Petroleum laws and evaluate its economical impact.
The thesis was constituted of introduction, conclusion, recommendation,
references, pictures, tables and the main content, which consisted of 3 chapters.
Chapter 1: EOR by gas injection methods – This chapter provides an
overall view on popularly applied methods of gas injection and
the natures of each method.

Chapter 2: Geological and Engineering features of the oil field XX.
Economical calculation of different gas utilization options.

Chapter 3: Reservoir Simulation Model of field XX to evaluate
displacement efficiency, gas breakthrough and EOR.


LỜI CAM ðOAN
Tôi, Phùng Thái Hà (MSHV 03608456), học viên cao học chun ngành ðịa
chất Dầu khí ứng dụng khóa 2007, xin cam đoan rằng luận văn này là cơng trình
nghiên cứu của tơi với sự hướng dẫn và phản biện của các các bộ hướng dẫn và
phản biện như ñược nêu trong phần phiếu chấm luận văn. Luận văn có sử dụng số
liệu các số liệu thực tế và ñược tuân thủ ñúng yêu cầu quản lý thông tin.

Các tài liệu trích dẫn trong luận văn được ghi rõ ràng đầy đủ nguồn gốc và
thơng tin trích dẫn.

Học viên thực hiện

Phùng Thái Hà


MỤC LỤC
Nhiệm vụ Luận văn Thạc sỹ

i

Lời cảm ơn

ii

Tóm tắt Luận văn Thạc sỹ

iii

Mục lục

vi

Danh mục hình vẽ – bảng biểu – các từ viết tắt

ix

Mở ñầu

xi

CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC THU HỒI TĂNG
CƯỜNG BẰNG BƠM ÉP KHÍ
1.1. Tổng quan về các giai đoạn khai thác dầu khí………………………… ............. 1
1.1.1 Giai ñoạn khai thác sơ cấp………………………………………… ........ 2
1.1.2 Giai ñoạn khai thác thứ cấp ..................................................................... 2
1.1.3 Giai ñoạn thu hồi tăng cường .................................................................. 2
1.2. Thu hồi tăng cường bằng bơm ép khí hịa tan .................................................... 4
1.2.1 Giới thiệu chung về đẩy dầu bằng q trình hịa tan ................................ 5
1.2.2 Các ngun tắc của đặc tính pha liên quan đến hịa tan ........................... 8
1.2.3 Q trình hịa tan ngay (FCM) ................................................................ 12
1.2.4 Q trình hịa tan đa tiếp xúc (MMC) .................................................... 16
1.2.4.1 Cơ chế đẩy dầu bằng bơm khí nghèo (lean gas) ........................ 17
1.2.4.2 Cơ chế ñẩy dầu bằng khí được làm giàu ................................... 22
1.2.4.3 Cơ chế đẩy dầu bằng khí CO2 .................................................... 24
1.3 Phương pháp đo và dự đốn áp suất hịa tan tối thiểu ............................... 27
CHƯƠNG 2. ðẶC ðIỂM ðỊA CHẤT BỒN TRŨNG CỬU LONG VÀ KHU
VỰC MỎ XX. ðẶC ðIỂM CÔNG NGHỆ PHÁT TRIỂN MỎ XX. PHƯƠNG
ÁN XỬ LÝ KHÍ ðỒNG HÀNH.
2.1 ðặc điểm địa chất bồn trũng Cửu Long ............................................................. 29
2.1.1. Vị trí địa lý ............................................................................................. 29
2.1.2. Cấu trúc ñịa chất .................................................................................... 29
2.1.3. Các thành tạo ñịa chất ............................................................................ 33
2.1.4. Lịch sử phát triển ñịa chất ...................................................................... 37
2.1.5. Các nhóm đối tượng chứa dầu khí ......................................................... 39


2.2. Sơ lược về ñặc ñiểm ñịa chất khu vực mỏ XX .................................................. 41

2.3. Giới thiệu về mỏ XX ......................................................................................... 44
2.3. Vấn đề khí đồng hành ........................................................................................ 46
2.4.1 Giếng chứa khí ........................................................................................ 47
2.4.2 Hóa lỏng khí dư ...................................................................................... 47
2.4.3 Bán khí dư vào trong bờ ......................................................................... 47
2.4.4 CDM project ........................................................................................... 47
2.4.5 Bơm ép khí vào vỉa để tăng cường thu hồi ............................................. 49
2.4.5.1 Tính kinh tế ................................................................................ 49
2.4.5.2 Thí nghiêm PVT và Core flooding ............................................ 50
2.4.5.3 Kết luận ...................................................................................... 55
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU BƠM ÉP KHÍ ðỒNG HÀNH THƠNG QUA
MƠ HÌNH ðỘNG
3.1. Mục tiêu và phương pháp tiến hành .................................................................. 56
3.2. Chuẩn bị số liệu cho mơ hình ............................................................................ 58
3.2.1 Hiệu chỉnh mơ hình................................................................................. 59
3.2.2 Tính chất của đá và chất lưu ................................................................... 61
3.3 Phương án cơ sở .................................................................................................. 64
3.4 Chạy mơ hình dự báo với bơm ép khí đồng hành ............................................... 70
3.4.1 Phân tích ảnh hưởng vủa vị trí giếng bơm ép ñến kết quả bơm ép ........ 70
3.4.2 Phương án bơm ép khí có bổ sung từ nguồn khác .................................. 81
3.4.2.1 Bổ sung script cho Eclipse ñể sử dụng khí bổ sung ................... 81
3.4.2.2 Bơm ép tồn bộ khí bổ sung ...................................................... 83
3.4.2.3 Bơm ép muộn ............................................................................. 85
3.4.3 Khảo sát và phân tích ảnh hưởng của THP tối ña .................................. 87
3.4.3.1 Giới hạn THP ở 4000 psi ........................................................... 88
3.4.3.2 Giới hạn THP ở 3000 psi .......................................................... 91
3.4.3.3 Giới hạn THP ở 2500 psi ........................................................... 93
3.4.3.4 Giới hạn THP ở 2000 psi ........................................................... 95
3.5 Nhận xét kết quả .................................................................................................. 97
Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1.

Các giai đoạn khai thác của vỉa

Hình 1.2.

Các phương pháp thu hồi dầu tăng cường

Hình 1.3.

Minh họa q trình FCM với LPG và khí khơ

Hình 1.4.

ðẩy dầu bằng khí hịa tan

Hình 1.5.

Hình minh họa sơ đồ pha P/T cho hệ đa thành phần cố định

Hình 1.6.

Biểu ñồ minh họa áp suất/thành phần ñối với hỗn hợp của C1 và pha
lỏng của C1,n-C4,C10

Hình 1.7.

Minh họa tác động của thành phần khí đối với áp suất tới hạn ñỉnh

Hình 1.8.

Trạng thái pha của hệ ethane/heptanes và ñường tới hạn

Hình 1.9.

ðường đặc tính pha của hệ methane/butane/decane.

Hình 1.10.

Sơ đồ của hệ ba thành phần C1,n-C4, n-C10 tại 280oF và 2500 psia

Hình 1.11.

Minh họa sự hịa tan – khơng hịa tan của a)Methane b) LPG + Oil
c)Methan + Propan

Hình 1.12.

Biểu đồ pha đối với q trình hịa tan ngay (FCM)

Hình 1.13.

ðường giới hạn áp suất ñỉnh ñối với methane và các chất có tiềm
năng làm nút đẩy khác C2, C3, n-C4, n-C5

Hình 1.14.

Sơ lược về sự tập trung của quá trình chuyển dich hịa tan khi nút đẩy
tiến trong vỉa

Hình 1.15.

Sơ ñồ ba thành phần giả ñối với dich chuyển bằng khí nghèo – có xảy
ra hịa tan

Hình 1.16.

Q trình cao áp trong sơ ñổ ba thành phần giả - khơng xảy ra hịa tan

Hình 1.17.

Ảnh hưởng của áp suất đến đường đặc tính pha của hệ C1, C4,C10

Hình 1.18.

Khí ñược làm giàu trong biểu ñồ hệ ba thành phần

Hình 1.19.

Minh họa q trình bơm ép khí CO2

Hình 1.20.

Sơ đồ thiết bị slim-tube

Hình 1.21.

Kết quả thử ống slim

Hình 2.1.

Hình vẽ phân vùng cấu trúc bồn trũng Cửu Long

Hình 2.2.

Cột địa tầng tổng hợp của bồn trũng Cửu Long

Hình 2.3.

Vị trí mỏ XX và vùng lân cận

Hình 2.4.

Mặt cắt địa chấn thể hiện cấu trúc ñịa chất mỏ XX


Hình 2.5.

ðặc điểm địa tầng khu vực mỏ XX

Hình 2.6.

Mặt cắt mỏ XX qua ba giếng khoan

Hình 2.7.

Mặt cắt mỏ XX qua hai giếng khoan - Vỉa Oligocene hạ

Hình 2.8.

Mặt cắt của mỏ XX qua ba giếng trong móng.

Hình 2.9.

Sơ ñồ một phương án ñấu nối ñể xuất bán khí dư

Hình 2.10.

Minh họa các thiết bị dùng trong thí nghiệm

Hình 2.11.

Kết quả xác định MMP

Hình 3.1

Sơ đồ khối trình tự các bước tiến hành chạy mơ phỏng

Hình 3.2

Phân bố bão hịa ban đầu

Hình 3.3

Thân nước ở rìa mỏ

Hình 3.4

Phân bố của các đứt gãy chính

Hình 3.5

Phân bố độ rỗng

Hình 3.6

Phân bố độ thấm

Hình 3.7

Mối liên hệ độ rỗng – độ thấm9

Hình 3.8

số liệu SCAL dùng trong mơ hình9

Hình 3.9

Sơ đồ pha của chất lưu trong mơ hình

Hình 3.10

số liệu PVT từ mẫu lõi

Hình 3.11

Vị trí giếng khoan khai thác mỏ XX

Hình 3.12

Kết quả của chay mơ hình phương án cơ sở

Hình 3.13

Kết quả của giếng XX-BHL6

Hình 3.14

Kết quả của giếng XX-BHL4

Hình 3.15

Kết quả của giếng XX-BHL2

Hình 3.16

Khảo sát ảnh hưởng của vị trí giếng bơm ép thẳng


Hình 3.17

Khảo sát ảnh hưởng của vị trí giếng bơm ép nghiêng

Hình 3.18

Kết quả chạy mơ phỏng của một số vị trí giếng bơm ép thẳng so sánh

với phương án cơ sở ( Dầu, khí khai thác cộng dồn và sản lượng
ngày)

Hình 3.19

Kết quả chạy mơ phỏng của một số vị trí giếng bơm ép thẳng so sánh
với phương án cơ sở (P, BHP, THP)

Hình 3.20

Kết quả mơ phỏng một số vị trí giếng bơm ép nghiêng so sánh với
phương án cơ sở ( Dầu, Khí khai thác cộng dồn và sản lượng ngày)

Hình 3.21

Kết quả mơ phỏng một số vị trí giếng bơm ép nghiêng so sánh với
phương án cơ sở (P, BHP, THP)

Hình 3.22

Vị trí 11 có áp suất đáy giếng vượt q điều kiện THP

Hình 3.23

Các vị trí 11, 16, 17 khơng thỏa mãn điều kiện đối với lượng khí
được bơm ép

Hình 3.24

Kết quả mơ phỏng phương án bơm ép ở vị trí 21

Hình 3.25

Kết quả mơ phỏng phương án bơm ép ở vị trí 21

Hình 3.26

Bơm ép tồn bộ khí bổ xung vào XX-Oligocen

Hình 3.27

Bơm ép mn với các thời điểm bắt đầu khác nhau

Hình 3.28

Áp suất vỉa trong phương án cơ sở

Hình 3.29

Bơm ép với áp suất tối đa 4000 psi

Hình 3.30

Bơm ép với áp suất giới hạn THP 3000 psi

Hình 3.31

Bơm ép với áp suất giới hạn THP 2500 psi

Hình 3.32

Bơm ép với áp suất giới hạn THP 2000 psi


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1. Dữ liệu mỏ XX
Bảng 2.2. So sánh chi phí giữa các phương án xử lý khí đồng hành9
Bảng 2.3.Thành phần của khí đồng hành, dầu thô và chất lưu sau tái hợp9
Bảng 2.4. Thành phần của khí bơm ép (khí nghèo)
Bảng 2.5. Thí nghiệm trương nở của dầu9
Bảng 2.6. ðo ñộ nhớt của dầu hoạt ñộng và dầu trương nở9
Bảng 2.7. Tóm tắt kết quả thực nghiệm đẩy dầu bằng khí hịa tan của mỏ XX9
Bảng 3.1. Thể tích ban đầu
Bảng 3.2. Thể tích sau khi hiệu chỉnh9
Bảng 3.3. Khí bổ xung từ các nguồn khác


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
MMC: Multi-Contact Miscibilty
FMC: First Contact Miscibiltiy
MMP: Minimum Misible Pressure
THP: Tubing Head Pressure
LPG: Liquefied Petroleum Gas
MMscf: Million standard cubic feet
GOR: Gas-Oil Ratio
FPD: Field Development Plan
Stbd: Standard Barrel Oil per day
BHP: Bottom Hole Pressure
DST: Drill sterm Test

Opex: Operation Expenditure
Capex: Capital Expenditure


MỞ ðẦU
1.

Tính cấp thiết của luận văn

Theo một thống kê, sẽ vẫn cịn đến gần 2.2 nghìn tỉ thùng dầu thơng thường –
conventional oil ( từ trữ lượng dầu khí ñã ñược chứng minh) và khoảng gấp ñôi con số
ñấy ñối với dầu nặng sẽ còn nằm lại trong vỉa sau khi áp dụng các phương pháp khai

thác sơ cấp và thứ cấp. Bằng các phương pháp thu hồi tăng cường - Enhanced Oil
Recovery (EOR)- chúng ta có thể thu hồi một phần ñáng kể lượng dầu trên. Việc lựa
chọn phương pháp tăng cường thu hồi dầu nào và mức ñộ thu hồi phụ thuộc vào rất
nhiều yếu tố kỹ thuật, công nghệ cũng như kinh tế. Áp dụng phương pháp tăng cường
thu hồi, hệ số thu hồi ñược tăng lên đáng kể phụ thuộc vào đặc tính của chất lưu:

Hình M1: Ước tính hệ số thu hồi trong các giai ñoạn khai thác với các lọai
Hydrocarbon khác nhau.
Hiện nay có 13 mỏ/cụm mỏ dầu đang khai thác ở thềm lục địa Việt Nam bao
gồm: Bạch Hổ, Rồng, Rạng ðơng, Phương ðông, Hồng Ngọc, Sư Tử ðen, Sư Tử
Vàng, Cá Ngừ Vàng, ðại Hùng, cụ mỏ PM3 CAA-46 Cái Nước, Sơng ðốc và Chim
Sáo. Ngồi ra cịn có một lượng condensate thu hồi từ khai thác các mỏ khí Lan Tây,
Rồng ðôi – Rồng ðôi Tây và lượng nhỏ dầu khai thác từ nước ngồi ( lơ PM304 –
Malaysia). Tỷ lệ sản lượng khai thác cộng dồn so với trữ lượng thu hồi cuối cùng theo
tính tốn của các mỏ ñến hết năm 2010 cho thấy sản lượng dầu ở Viet Nam ñang trong
giai ñoạn suy giảm. Thời gian tới dù có thêm các mỏ mới được đưa vào khai thác
nhưng do quy mô sản lượng nhỏ nên sẽ không góp phần nâng cao sản lượng khai thác

tồn ngành. Vì vậy một trong những nhiệm vụ trọng tâm hiện nay của ngành Dầu Khí


là triển khai các biện pháp gia tăng thu hồi dầu từ các mỏ ñang khai thác trong giai
ñoạn suy giảm với mục tiêu đến năm 2012 sẽ có sản lượng khai thác từ việc áp dụng

các phương pháp thu hồi tăng cường. (Lê Ngọc Sơn, 2010)
ðặc trưng của giai ñoạn khai thác tăng cường là bơm ép vào vỉa các chất lưu

nhằm tăng hiệu suất quét, hiệu suất ñẩy hoặc cả hai nhờ vào sự thay ñổi các ñặc trưng
cơ bản của chất lưu như sức căng bề mặt, ñộ nhớt, tính dính ướt, tỷ số linh ñộng. Các
phương pháp thu hồi tăng cường ngồi mục đích bổ sung năng lượng vỉa cịn tạo điều
kiện thuận lợi cho q trình thu hồi dầu nhờ sự tương tác các chất lưu ñược bơm ép
với dầu và ña tầng chứa. Các tương tác này làm giảm ñáng kể sức căng bề mặt của các
pha, làm giãn nở dầu, giảm ñộ nhớt, giảm khả năng dính ướt, tăng hiệu suất quét, giảm
hiện tượng phân tỏa dạng ngón bằng cách duy trì độ linh đọng và sự khác biệt về tỷ
trọng hợp lí giữa các chất lưu tương tác.
Bể Cửu long là một Bể trầm tích ðệ tam chứa dầu lớn nhất Việt Nam đã và
đang được khai thác dầu khí từ nhiều ñối tượng chứa khác nhau như cát kết Mioxen,

cát kết Oligoxen và đá móng nứt nẻ. Bên cạnh những mỏ dầu lớn như: Bạch Hổ, Sư
Tử ðen, Sư Tử Vàng, ðơng Nam Rồng v.v. thì có rất nhiều mỏ có quy mơ trữ lượng
nhỏ, cận kinh tế, trong đó có mỏ XX. (Phan Văn ðoàn, Phan Ngọc Trung, Nguyễn
Hữu Trung..., 2010)
Khí đồng hành là phần khí hịa trong dầu khai thác được tách ra trên bề mặt
trong điều kiện bình thường. Về cơ bản khí này có nhiều lợi ích và q vì chúng được
sử dụng như một dạng nhiên liệu và khí nén cho khai thác. Tuy nhiên, với trường hợp
lượng khí dư ít, giá xuất bán khí khơng ñủ thu hồi chi phí bỏ ra xây dựng ñường ống
xuất khí thì nó lại trở thành trở ngại cho việc phát triển những mỏ nhỏ - cận biên
(marginal) vốn ñã có ñộ nhạy cảm kinh tế rất cao.

Việc nghiên cứu áp dụng cơng nghệ bơm ép khí đồng hành lại vỉa có khả năng
giải quyết được 2 vấn đề: nâng cao hệ số thu hồi dầu và không phải ñầu tư xây dựng
ñường ống xuất/bán khí.

Phương pháp thu hồi tăng cường bằng bơm ép khí như đã nói ở trên đã khơng
cịn mới trên thế giới nhưng việc áp dụng lại khá hạn chế do nhiều lí do. Trong ñiều


kiện ở Việt Nam, hiện chưa có mỏ nào áp dụng phương pháp này trong duy trì áp suất
vỉa cũng như tăng cường thu hồi (Lê Ngọc Sơn, 2010). Với các qui định nghiêm ngặt
của Luật Dầu Khí và qui ñịnh của ngành trong bảo vệ môi trường, việc sử lí khí đồng
hành đối với các mỏ nhỏ và cận biên trở nên một vấn ñề cấp thiết.
-

Tổ chức, cá nhân tiến hành hoạt động dầu khí phải sử dụng kỹ thuật,
cơng nghệ tiên tiến, tn thủ các quy định của pháp luật Việt Nam về
bảo vệ tài nguyên, bảo vệ mơi trường, an tồn cho người và tài sản.
( ðiều 4 – Luật Dầu Khí 2009)

-

Tổ chức, cá nhân tiến hành hoạt động dầu khí phải có đề án bảo vệ
môi trường, thực hiện tất cả các biện pháp ñể ngăn ngừa ô nhiễm,
loại trừ ngay các nguyên nhân gây ra ơ nhiễm và có trách nhiệm
khắc phục hậu quả do sự cố ô nhiễm môi trường gây ra.
( ðiều 5 – Luật Dầu Khí 2009)

Mỏ XX và nhiều mỏ nhỏ khác ở bể Cửu long nằm phân tán xa đường ống dẫn
khí hiện có trong khu vực tới vài chục km. Với giá thành như hiện nay, mỗi km ñường
ống phải ñầu tư trên dưới 1 triệu USD thì việc xuất bán khí của các dự án này có thể lỗ

nặng. ðiều này có thể làm giảm tính kinh tế hoặc làm dự án hồn tịan khơng có hiệu
quả kinh tế và khơng phát triển được.
Việc tiến hành nghiên cứu chi tiết phương án bơm ép khí đồng hành với số liệu
thực tế là rất cần thiết ở Việt Nam. Kết quả và phương pháp nghiên cứu sẽ giúp các
cơng ty đang tiến hành thăm dị, phát triển và khai thác có thêm phương án lựa chọn
trong việc tăng cường thu hồi cũng như ñáp ứng các qui định về bảo vệ mơi trường.
ðó là lý do tác giả chọn ñề tài luận văn: “NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BƠM ÉP
KHÍ ðỒNG HÀNH TRỞ LẠI VỈA NHẰM NÂNG CAO HỆ SỐ THU HỒI DẦU
VÀ HIỆU QUẢ KINH TẾ KHAI THÁC MỎ NHỎ/CẬN BIÊN TẠI MỎ XX –
BỂ CỬU LONG”
2.

Mục tiêu của luận văn

Nghiên cứu phương pháp nâng cao hiệu quả kinh tế của dự án bằng cách gia
tăng hệ số thu hồi và giảm thiểu lỗ do xây dựng đường ống xuất bán khí đồng hành
thơng qua việc bơm khí trở lại mỏ đồng thời đáp ứng các qui ñịnh về bảo vệ môi
trường của nhà nước và ngành trong việc xử lí khí đồng hành.


3.

Nhiệm vụ của luận văn

Thu thập và xử lí thơng tin, dữ liệu về phương pháp tận dụng khí đồng
hành ñang áp dụng; về các mỏ lân cận; về mỏ và vỉa chứa; về kỹ thuật và
công nghệ bơm ép khí và bơm ép khí đồng hành.
Khái qt về phương án phát triển mỏ, ñánh giá kinh tế phương án kết
nối xuất bán khí đồng hành cịn dư sau khi ñã sử dụng khí cho nhu cầu

nội mỏ.
Phân tích cơ sở lý thuyết việc gia tăng hệ số thu hồi dầu bằng phương
pháp bơm khí đồng hành vào vỉa chứa.
Mơ tả và phân tích kết quả thí nghiệm xác định áp suất trộn lẫn tối thiểu.
ðưa ra các kết luận về tính khả thi của phưong án bơm ép trộn lẫn dựa

trên sơ đồ thiết kế cơng nghệ sẵn có.
Phân tích, Lựa chọn đối tượng vỉa chứa, khu vực vỉa để có thể thực hiện
cơng tác bơm ép khí.
Xây dựng mơ hình đơng nghiên cứu các phương án bơm ép khí như số
lượng, vị trí, lưu lượng giếng bơm ép. ðánh giá kết quả thu được qua
hiệu suất khí bơm ñược (trên phần trăm lương khí khai thác ñược) và hệ
số thu hồi dầu tăng cường. Tối ưu hóa các tham số bơm ép.
Tính tóan kinh tế cho các phương án phát hiển mỏ khác nhau khi xuất
bán khí, khơng bơm ép và bơm ép khí lại vỉa
4.

Khu vực nghiên cứu

Vùng nghiên cứu ñược giới hạn trong phạm vi tầng chứa Oligocene, mỏ XX,
thuộc bồn trũng Cửu Long.
5.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn
Ý nghĩa khoa học: Thu hồi tăng cường là trọng tâm trong các phương pháp khai

thác hiện tại giúp nâng cao hệ số thu hồi. Trong các phương pháp thu hồi tăng cường,
bơm ép khí đồng hành là một phương án đáng được nghiên cứu trên nhiều phương
diện. Phương pháp này giúp làm giảm ñộ nhớt của dầu, giúp dầu trương nở (swelling)

tốt, giảm sức căng bề mặt, giúp hiểu rõ hơn về các pha và biêu hiện tương tác giữa khí
bơm ép và các chât lưu trong vỉa… Luận văn giúp làm rõ ưu ñiểm trên của phương
pháp tăng cường thu hồi bằng bơm ép khí, đồng thời chỉ ra những nhược ñiểm và
phạm vi ứng dụng của phương pháp. Luận văn có thể được dung làm tài liệu tham
khảo cho các nghiên cứu có liên quan cũng như có thể ñược dung làm tài liệu học tập
cho sinh viên chuyên ngành.

Ý nghĩa thực tế: luận văn giúp ñánh giá khả năng ứng dụng phương pháp bơm

ép khí đồng hành trở lại vỉa làm giảm ô nhiễm môi trường, tránh lãng phí năng lượng
nếu đốt khí đồng hành. Nếu thành cơng, nghiên cứu sẽ mở ra một hướng ñi mới, một
giải pháp để phát triển các mỏ nhỏ với chi phí tối ưu nhưng vẫn tuân thủ các quy ñịnh,
pháp luật Việt Nam.

6.

Cơ sở tài liệu của luận văn
Tài liệu ñể thực hiện luận văn này bao gồm:
Các nghiên cứu về phương pháp tăng cường thu hồi bằng bơm ép khí
trước ñó:
-

Các luận văn thạc sĩ, luận án tiến sĩ của trường ðH Bách Khoa

TpHCM và ðH Stanford (California, USA) về thu hồi tăng cường và thu hồi tăng
cường bằng bơm ép khí.
-

Các bài báo SPE và AAPG về các ứng dụng thực tế của phương pháp

tăng cường thu hồi trên thế giới.
-

Các báo cáo trong Tuyển tập báo cáo Hội Nghị KHCN quốc tế “Dầu

khí Việt Nam 2010: Tăng tốc phát triển”.
-

Các sách giáo khoa về khai thác và thu hồi tăng cường.

Các tài liệu thực tế về mỏ X: Các báo cáo ODP, FDP…

6.1.

ðiểm qua các tài liệu

Dưới ñây tác giả sẽ ñiểm qua những tài liệu/báo cáo co nội dung liên quan
ñến luận văn.


6.1.1.

Nghiên cứu ứng dụng bơm ép CO2/HCG nhằm nâng cao

hệ số thu hồi dầu ở Việt Nam (H. Mitsuishi, H. Okabe, S. Takagi, T. Uchiyama
– JOGMEC; Nguyễn Văn Toàn – PVN; Phan Ngọc Trung – VPI; Y. Ueda, Y.
Kawahara – JX NOEX) (Tuyển tập báo cáo hội nghị KHCN quốc tế " Dầu Khí
Việt Nam 2010: tăng tốc phát triển", 2010)
Nghiên cứu đánh giá tính khả thi của việc bơm ép khí CO2 như một giải

pháp thu hồi tăng cường. Nghiên cứu ñược thực hiện trên số liệu của mỏ Rạng
ðơng vào năm 2008. Nghiên cứu được tiến hành qua các bước nghiên cứu trong
phịng thí nghiệm để xác định áp suất trộn lẫn tối thiểu (MMP) và sức căng bề
mặt; chạy mơ phỏng cho tồn mỏ để xác định số lượng giếng khoan bơm ép, chu
kỳ bơm ép khí nước luân phiên (WAG), thời gian bơm ép. Cuối cùng xác ñịnh
ñược tổng lượng CO2 bơm ép và lượng dầu gia tăng so với phương án bơm ép
nước. Bơm ép CO2 gặp trở ngại lớn trong việc cung cấp khí CO2 dẫn tới chi phí
cao, khơng khả thi về mặt kinh tế. Nghiên cứu cũng ñánh giá việc bơm ép khí
đồng hành được làm giàu bằng LPG hoặc condensate. Cho thấy có hiệu quả gia
tăng hệ số thu hồi và chi phí đầu tư thấp hơn.
6.1.2.

Hiện trạng và tiềm năng gia tăng thu hồi dầu tại Việt

Nam (Lê Ngọc Sơn, Vũ Thành – PVN) (Tuyển tập báo cáo hội nghị KHCN
quốc tế " Dầu Khí Việt Nam 2010: tăng tốc phát triển", 2010)
Báo cáo chỉ ra tính cấp thiết của việc áp dụng các phương pháp khai gia
tăng thu hồi trước việc sản lượng khai thác của Việt Nam ñang trên ñà tụt giảm.
Các phương pháp tăng cường thu hồi ở Việt Nam mới chỉ ñược triển khai
nghiên cứu hoặc thử nghiệm tại mỏ với quy mô nhỏ. Báo cáo tổng kết các biện
pháp, bao gồm từ khoan giếng thân ngang, công tác thứ cấp và tiềm năng áp
dụng phương pháp khai thác tam cấp ở Việt Nam.
6.1.3.

ðể phát triển cơng nghệ tăng thu hồi dầu (Phan Văn ðồn,

Phan Ngọc Trung, Nguyễn Hữu Trung..., 2010) (Tuyển tập báo cáo hội nghị
KHCN quốc tế " Dầu Khí Việt Nam 2010: tăng tốc phát triển", 2010)

Bài viết tóm lược các phương pháp tăng thu hồi dầu ñược thử nghiệm ở
các mỏ trên thế giới và trong phịng thí nghiệm. Các tác giả cũng phân tích các
phương pháp tăng thu hồi và nêu ra một số kết quả thu được trong nghiên cứu áp
dụng cơng nghệ.
6.1.4.

Lessons Learnt From Nine Years of Immiscible Gas

Injection Performance and Sector Modeling Study of Two Pilots in a
Heterogeneous Carbonate Reservoir (Konwar, SPE, Syed Tariq, SPE, Sameer
Khan, SPE, Gary Steven Kompanik, SPE, Mourad Bengherbia, SPE, ZADCO
and Majid Faskhoodi, SPE, Schlumberger, 2011)
Những kết luận và bài học rút ra từ dự án thử nghiệm khai thác thứ cấp và
tăng cường thu hồi từ một mỏ dầu lớn ở ngoài khơi Abu Dhabi qua 9 năm. Các
phương án bơm ép khí và khí/nước đã ñược thử nghiệm và cho kết quả ñáng
khích lệ.
6.1.5.

Miscible Gas Injection Study in a Naturally Fractured

Reservoir: A Case Study. (B. Moradi, SPE, Iranian Central Oil Fields
Company, and H. Tousinia, 2010)
Bơm ép khí là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất trong ñối với tăng
cường thu hồi dầu nhẹ. Nhưng phần lớn dầu được khai thác ở Trung ðơng là từ
vỉa đá carbonate dập vỡ, nứt nẻ. Sử dụng khí bơm ép trong vỉa đá nứt nẻ khơng
phổ biến bằng trong vỉa đá có một độ thấm truyền thống. 3 hiện tượng là gas
channeling (tạo rãnh khí), fingering (khí tỏa ngón) và phân dị trọng lực có thể
ảnh hường đến hệ số thu hồi nhất là ñối với vỉa nứt nẻ do có độ thấm theo
phương đứng cao và đá khơng đồng nhất.
Trong nghiên cứu trên, khí hịa tan/khơng hịa tan ñược nghiên cứu ñối

với vỉa ñá nứt nẻ bằng mơ phỏng (compositional simulation). 3 phương án đã
được nghiên cứu và so sánh – khai thác tự nhiên, bơm ép khí hịa tan, bơm ép


khí khơng hịa tan. Kết quả chỉ ra rằng khí hòa tan cho kết quả tốt hơn các
phương án khác.
7.

Phương pháp nghiên cứu
Phân tích, tổng kết kinh nghiệm bơm ép khí nói chung và khí đồng hành
nói riêng vào vỉa với mục đích gia tăng hệ số thu hồi dầu.
Thu thập và xử lý các tài liệu thí nghiệm: Xử lí và nghiên cứu các tài liệu
thí nghiệm mẫu lõi ñể tìm ra áp suât trộn lẫn tối thiểu (MMP), hiệu suất
chuyển dịch...
Xây dựng mơ hình động đối với vỉa làm nghiên cứu để đánh giá thể tích
chuyển dịch, khí xâm nhập sớm và hệ số thu hồi tăng cường.
Phân tích, đánh giá và đối sánh hiệu quả kinh tế kỹ thuật các phương án
phát triển mỏ trong ñiều kiện xử lý khí đồng hành khác nhau

8.

Cấu trúc luận văn
Luận văn bao gồm mở ñầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, danh
mục các hình vẽ – bảng biểu và phần nội dung chính gồm 3 chương:
Chương 1: Các phương pháp khai thác thu hồi tăng cường bằng bơm ép
khí – chương này cung cấp cái nhìn tổng quát về quá các
phương pháp phổ biến ñang ñược áp dụng đối với bơm ép khí,
đồng thời thảo luận về bản chất các phương pháp.

.

Chương 2: ðặc ñiểm ñịa chất và cơng nghệ mỏ X. Tính tốn yếu tố kinh tế
của phương án tận dụng khí đồng hành (đấu nối vào hệ thống
ñường ống của các mỏ lân cận hay bơm ép trở lại vỉa) cũng như

phân tích các số liệu thí nghiệm đối với mẫu lõi, xác định áp
st trộn lẫn tối thiểu ñể chọn ra phương pháp bơm ép khí tối
ưu…


Chương 3: Xây dựng và chạy mô mô phỏng cho mỏ X phần mềm mơ
phỏng Eclipse để đánh giá hiệu suất dịch chuyển, khí xâm nhập
sớm và hệ số thu hồi tăng cường.

9.

Những ñiểm mới của luận văn
Luận văn giúp ñánh giá khả năng ứng dụng phương pháp bơm ép khí đồng
hành trở lại vỉa làm giảm ơ nhiễm mơi trường, tránh lãng phí năng lượng nếu đốt
khí đồng hành. Nếu thành công, nghiên cứu sẽ mở ra một hướng ñi mới, một giải
pháp ñể phát triển các mỏ nhỏ với chi phí tối ưu nhưng vẫn tuân thủ các quy ñịnh,
pháp luật Việt Nam.


1

Chương 1. Các phương pháp khai thác thu hồi tăng cường bằng bơm ép khí

CHƯƠNG 1.

CÁC PHƯƠNG PHÁP KHAI

THÁC THU HỒI TĂNG CƯỜNG BẰNG BƠM ÉP
KHÍ
1.1.

Tổng quan về các giai đoạn khai thác dầu khí

Q trình khai thác dầu khí ñược chia thành ba giai ñoạn chính: sơ cấp, thứ cấp và thu
hồi tăng cường.

Hình 1.1: các giai đoạn khai thác của vỉa 11

Học viên: Phùng Thái Hà

CBHD: TS. Mai Cao Lân