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

PHẠM ĐỨC THẮNG

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP HỢP LÝ ĐỂ TẬN THU DẦU
TRONG CÁT KẾT MIOXEN HẠ, MỎ BẠCH HỔ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2014


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

PHẠM ĐỨC THẮNG

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP HỢP LÝ ĐỂ TẬN THU DẦU TRONG
CÁT KẾT MIOXEN HẠ, MỎ BẠCH HỔ

Ngành: Kỹ thuật dầu khí
Mã số : 62520604

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. PGS.TS. CAO NGỌC LÂM
2. TS. NGUYỄN VĂN MINH


Mục lục

ii

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

v

Danh mục các bảng biểu

vii

Danh mục các hình vẽ

ix

MỞ ĐẦU

1

Chương 1- TỔNG QUAN

GI

T NG T U

I

ẦU



1.2.2.1.

chế trộn l n h n hợp tiếp x c một lần

12

1.2.2.2.

chế trộn l n h n hợp tiếp x c nhi u lần

14

1.2.3. C chế đ y dầu bằng nư c v kh (mô hình c u tr c v a)

18

1.2.4 T

20

ố linh động
ác hiện tượng xả ra khi áp dụng phư ng pháp b m p

22

1.2.5.1. iện tượng phân tỏa dạng ng n (Viscous fingering)

22


nh hư ng của độ d nh ư t l n hiệu uả thu h i dầu

28

nh hư ng của c u tạo v a l n hiệu uả thu h i dầu

30

1.3. ác dự án b m p kh nư c luân phiên trên thế gi i

27

34


iii

1.3.1. Mỏ Magnu v i dự án b m p

34

1.3.2. Mỏ Ula v i dự án b m p

36

Dự án b m p thử nghiệm kh h drocarbon tại mỏ

ạng Đông,

37


2.3. Trữ lượng dầu kh tại ch v trữ lượng thu h i

43

2.4 Thực trạng khai thác tầng chứa cát kết Miox n hạ, mỏ Bạch ổ

44

ác phư ng pháp tăng cường thu h i dầu phổ biến

Việt Nam

46

2.6. iện trạng nghi n cứu, triển khai các phư ng pháp khai thác tam c p

49

cho tầng chứa cát kết Mioxen hạ, mỏ Bạch ổ
7 Nghi n cứu lựa ch n phư ng pháp tăng cường thu h i dầu cho tầng

51

chứa cát kết Miox n hạ, mỏ Bạch ổ
2.8. Ti m năng gia tăng thu h i dầu tại tầng Miox n hạ, mỏ Bạch ổ

53

2.9. Tình hình khai thác, trữ lượng v ti m năng thu gom kh

3

M u lưu thể v a

60

3

Th nghiệm tìm áp u t trộn l n tối thiểu

63

3

Mô tả thiết b th nghiệm

63

3

Qu trình th nghiệm

65

3

Kết uả th nghiệm

66



3.4 4 Đánh giá kết uả th nghiệm
iệu uả của b m p

81
cho tầng chứa cát kết Miox n hạ, mỏ

83

3.6 Ngu n kh v khả năng áp dụng cho tầng chứa cát kết Miox n hạ, mỏ

85

3.5

Bạch ổ
Bạch ổ
ác ti u ch để áp dụng b m p

3.7

Chương 4- MÔ HÌNH THÂN DẦU

th nh công
MÔ P ỎNG K

89
I T ÁC

91

100

4.5. Kết quả mô phỏng, dự báo khai thác

104

KẾT LUẬN

108

N

KIẾN NG Ị

MỤC CÔNG TRÌN

T I LIỆU T
P Ụ LỤC

M K ẢO

CỦ TÁC GIẢ


v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Bo

- Hệ số thể tích của dầu


- Độ th m tư ng đối của khí, p.đ.v

Kro

- Độ th m tư ng đối của dầu, p.đ.v

Krw

- Độ th m tư ng đối của nư c, p.đ.v

Kv

- Độ th m thẳng đứng, mD

Kw

- Độ th m nư c, mD

M

- Độ linh động

P

- Áp su t, bar, atm

Pc

- Áp su t mao d n, bar, atm


- Nhiệt độ v a, oC, oF- Độ Fahr nh it oF = 1,8oC + 32)

V

- Thể tích, cm3

v

- Vận tốc dòng th m, cm/s, cc/giờ, ft/ng

vinj

- Thể tích b m ép, cm3

Vp

- Thể tích l r ng, cm3

β

- Độ nén, bar-1, atm-1

θ

- Góc dính ư t, độ

μ

- Độ nh t, cP

- Đ n v đo áp u t

atm = 4,6959 psi)

Bar

- Đ n v đo áp u t

bar = 4,5038 psi)

EOR

- Khai thác dầu tăng cường (Enhanced Oil Recovery)

FCM

-

ft

- Bộ - Đ n v đo chi u d i

HCG

- Khí Hydrocarbon (Hydrocarbon Gas)

HCPV

- Thể tích chứa dầu v a của đá


API

- Đ n v đo t tr ng th o ti u chu n Viện Dầu Kh Mỹ

OOIP

- Trữ lượng dầu tại ch ban đầu (Original Oil In Place)

p.đ.v

- Phần đ n v

PV

- Thể t ch l r ng v a

PVEP

- Tổng ông t Thăm dò v Khai thác Dầu kh

PVN

- Tập đo n Dầu kh Việt Nam

PVT

- Các tính ch t dầu v a

SH


Bảng 2.1

T nh ch t v a v ch t lưu

42

Bảng

Phân bố trữ lượng tại ch của tầng Mioxen hạ, mỏ Bạch

43

2

Hổ
Bảng

3

Tình trạng khai thác của Miox n hạ đến ng

-12-2012

46

Bảng

4

T nh ch t ch t lưu v đá chứa của một ố v a dầu tại Việt

59

h t lưu bình đo

60

Bảng 3.2b

Kh bình đo

60

Bảng 3.3

Th nh phần kh bình đo v th nh phần dầu v a

62

Bảng 3.4

ác thông ố vật lý dầu tái tạo

62

Bảng 3.5

Kết uả th nghiệm v i

c p áp u t b m p


Bảng 3.10

Kết uả gia tăng thu h i dầu bằng b m p

Bảng 3.11

T nh toán lượng kh dùng cho b m p

81
cho tầng

85

chứa cát kết Miox n hạ, mỏ Bạch ổ
Bảng 4.1

Các t nh ch t dầu của tầng chứa cát kết Miox n hạ

92

Bảng 4.2

Kết uả khai thác thực tế v t nh toán vòm Trung tâm v

93

Nam


viii

Hình 1.8
Hình 1.9
Hình 1.10
Hình 1.11
Hình 1.12
Hình 1.13
Hình 1.14
Hình 1.15
Hình 1.16
Hình 1.17
Hình 1.18
Hình 1.19
Hình 1.20
Hình 1.21

MỤC CÁC

ÌN

Ẽ

Đ

T Ị

Trang
Tổng uan v thu h i dầu ua các giai đoạn khai thác
8
iệu uả thu h i dầu ua các giai đoạn khai thác
8

nh hư ng t ố
l n hiệu ủa thu h i dầu tr n mô
28
hình điểm d nh ư t nư c ndr ,
Kết uả thu h i dầu tr n các mô hình c t nh ch t d nh ư t
29
khác nhau ohrabi, v nnk,
Dầu dư tr n đá d nh ư t nư c
29
Dầu dư tr n đá d nh ư t dầu
30
nh hư ng của t ố Kv/Kh l n hiệu u t thu h i dầu tr n mô
31
hình v a đ ng nh t
arn r, 77
nh hư ng của t ố Kv/Kh l n hiệu ủa thu h i dầu tr n các
32
mô hình b t đ ng nh t
nrich,
nh hư ng của phân l p l n hiệu ủa thu h i dầu ton ,
33
1982)


x

Hình 1.22
Hình 1.23
Hình 1.24
Hình 1.25

V tr mỏ Ula Biển Bắc
Kết uả b m p
cho mỏ Ula
Dự báo b m p
tại mỏ ạng Đông, Việt Nam
V tr mỏ Bạch ổ tr n th m lục đ a Việt Nam
hân bố trữ lượng dầu tại ch các mỏ dầu ch nh đang khai
thác tại Việt Nam
,
ột đ a tầng tổng hợp tầng ản ph m mỏ Bạch ổ
hân bổ trữ lượng tại ch v thu h i tầng chứa cát kết
Miox n hạ
Động thái khai thác tại tầng chứa cát kết Miox n hạ, mỏ
Bạch ổ
đ phân bố các giếng khoan tầng chứa cát kết Miox n hạ
Lựa ch n phư ng pháp
th o t tr ng dầu v a
Lựa ch n phư ng pháp
th o độ nh t dầu v a
Lựa ch n phư ng pháp
th o độ th m
Lựa ch n phư ng pháp
th o độ âu v a
Dự kiến tổng ản lượng kh th p áp tại mỏ Bạch ổ
hân bố trữ lượng kh tại th m lục đ a ph a nam Việt Nam
Tình hình phân bố ử dụng kh tại Việt Nam
hu n b m u l i
Biểu đ ắc ký kh m u kh bình đo
Biểu đ ắc ký kh m u kh tách từ dầu bình đo
Biểu đ ắc ký th nh phần dầu bình đo

62
63
64
67
68
72


xi

p u t trộn l n tối thiểu MM khi ử dụng kh đ ng h nh
l m gi u bằng các t lệ % L
khác nhau
Hình 3.10 Quan hệ giữa áp u t trộn l n tối thiểu v t lệ pha trộn L
v i kh đ ng h nh
Hình 3.11a
đ thiết b th nghiệm b m p
Hình 3.11b Thiết b th nghiệm b m p
Hình 3.12 Mối uan hệ giữa hệ ố thu h i dầu v tổng thể t ch b m p
trong b m p
trư c b m p nư c
Hình 3.13 Mối uan hệ giữa hệ ố thu h i dầu v tổng thể t ch b m p
trong b m p
au b m p nư c
Hình 3.14 Tổng hợp uá trình b m p
ua các giai đoạn khai
thác
Hình 3.15
iệu uả gia tăng thu h i dầu bằng
cho tầng cát kết

75
76
79
81
82
84
86
87
92
94
95
95
95
96
96
96
97
97
97
98
98
98
99


xii

Hình 4.16
Hình 4.17
Hình 4.18

104
105
106


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
mỏ
h m h

th thiế

h t tri

ượ

v i mọi

hc

h hv

m

tế t

c


th

i h

m t i m
ch h

ý

t

m

i hằm i

th hồi

c

thế

h t tri

ỹ th ật hi

i tă

i

ượ

m i ược h t hi

i t

ê h

trọ

c c ư cc
v

h hư

c

học ã ư vi c

th hồi

c i t

ược q

ư itmr

mỏ

mỏ

chiế


1997, theo th
c c hư

êc
h

c c
rv

EOR v
ượ

t

ồm: B ch H
PM3- AA & 46
… r
mỏ

hữ
ã

i

m c

hi

c c hư


vi c h i th c

ượ
ượ

hc

ư ửV

ư cv

ăm q

5

h i th c hư
mỏ

ư ửĐ

tr v
-

trê thế i i. Riêng t i

ăm ( h

m Rồ


z

ê

h i th c h

ượ

v

h i th c h
m hi

ọc P r

i

m t tă

ượ

t

h i th c ược ằ

ượ
Ở Vi t

th t



mỏ

i i

hi h i th c thứ c

c c


2

Đ
c

h

i tă

c c mỏ

t mc

ãq

c ý

i i h
cư



ượ

tă

vi c nghiên cứ , áp dụ

t . Lượ

hữ

i m h h

cu i cùng th

“

và do

28,35 tri

các phư ng pháp t i ưu hoá khai thác
òi hỏi trê

hằm

m

t .



và là m t trong nhữ

ăm

còn l i trong vỉ là r t l

d

ĩ h v c h i th c

ang trong giai o

h i th c h

ngh khai thác và xây d

Như vậ , lượ

vỉ

c . H s thu hồi d

tư ng ư ng 6,144 tri

h i

ế

trúc khá phức t

h

hiê cứ

hiê t i t

i i

th hồi

ê c h vi c

h hợ v i chư

tr

h

c c i

th vi c

ư c

ậ

th hồi

c


giải pháp hợp lý để tận thu dầu trong cát kết Mioxen hạ, mỏ Bạch Hổ” là r t
c

thiết v

ứ

ê c

c

th c tiễ

h i th c

h

Vi t

m.

2. Mục đích và nhiệm vụ của luận án
Mục

ch c

luậ án là “Nghiên cứu các giải pháp hợp lý để tận thu dầu

trong cát kết Mioxen hạ, mỏ Bạch Hổ”. Trong ph m vi luậ án này, t c i tậ
tr


ă

ụ

chọ r

hư

hư

h i th c
h

h

iế

tă

t mc

cư
hợ

ược

i

i

m é WAG cho t

chứ cát kết Mioxen h m t cách cụ

c chế
i tượ

m é WAG cho

thi nh t m c
Đ

khi áp dụ

tiế t i

v

i tă

i x

h

yế t chính
vào th c tr

công

h giá s b v kh năng áp dụ

- T

d , c chế quét d , nhữ

su t quét d

ngh khai thác và
h

ý th

hư
mé

h
h

gi i quyết là:
mé

h

ư c luân phiên.

ư c luân phiên cho t

chứa cát

h mỏ B ch H .


thác hi

t i cho

i tượ

nghi m, trên c s
quan h tư ng quan
dụ

ị ch t, ị vật lý,

hợ và phân tích các tài li

xây d

công cụ phân tích th

ứ

ược tiế hành theo

t

quan c s lý thuyết và các phư ng pháp khai

nghiên cứ . Phân tích tình tr

kê toán học


b m ép khí nư c luân phiên trên t hợ mẫ lõi c

d

bằ
t

phư ng

Mioxen h ,


4

mỏ B ch H

x c ị h c c chỉ

c

h v

h giá hi

qu thu hồi d

c

phư ng pháp b m ép này.
- Phương pháp mô phỏng số: Thừ kế, xem xét mô hình ị ch t và mô hình th

h umberger, tái l

lịch sử và d báo khai thác, s b

qu khai thác cho các gi i pháp

i tượ

mẫ lõi, PVT phục vụ cho mô

m é WAG tăng cư

thu hồi d

Mioxen h , mỏ B ch H .

4. Các luận điểm bảo vệ
Trên c s các kết qu nghiên cứ , tác gi b

i m

v các kết qu và luậ

khoa học sau:
- Áp su t tr n lẫ t i thi

(MMP) c

vỉ v i khí ồ


( h t ch ậc 2 t i mỏ) v i 6
m i

v 4

hành c

m

ằ

LPG v i c c tỷ

thì MMP c th

h

ồ

h tr

i mx

tư

h c
ứ

315 bar, 291 bar, 238 bar, 185 bar và 140 bar.
- B m é WAG trư c


th hồi

v i hư

h

ư c

q

th hồi h

55 5-60,5%.

tậ th thêm ược từ 5 -17,8%.

c c hư
tă

mé

t hi

ượ

70,5-

m é WAG trên mô hình


5

B ch H từ nghiên cứ
phỏ

ý th

ết ế th c

hi m trong phòng thí nghi m t i mô

khai thác.
ư r

- Luận á

hư

h

i tă

th hồi d u t i ư

a trê c c i u ki n

khai thác th c tế v

i u ki n vỉa c a mỏ. Kết qu nghiên cứu c a luận án s góp



v

h

ữ c

th c tế

q

h

m hi

hiê cứ thử

cứ

ược ê c

th c tiễ

nhằm tậ thu t

Mioxen

khác t i Vi t Nam trong giai o

suy gi m

r t h

hiê cứ ứ
h

t

h v

t tr

ẫ t i thi

thúc

ụ

vậ

m h vi c

m ti

iế trê thế

ch vi c tri

tư
h i



iữ

h

ồ

h

ẵ c t i mỏ

h hv

vỉ t

t tr

t i thi

ằ

c ch

m

t h h thi hi

th c tế
h i



báo cáo, nghiên cứ , phân tích thí
khoan t

Mioxen h , mỏ B ch


6

H c

kết ho t

các tác gi ; Các báo cáo t

th m lục ị Vi t Nam c

Tậ

thăm dò khai thác d

khí Vi t Nam; Các bài báo và các công

oàn D

các tác gi trong và ngoài nư c ăng trên các t

trình nghiên cứ khoa học c

chuyên ngành. Ngoài ra, nghiên cứ sinh ã có i

h

khí Vi t Nam phê duy t và

Tâp oàn D
kết qu này cũ
tuy

tài trên ã ược

các

h giá v i kết qu cao. Ngoài ra, các
chí chuyên ngành, các

khí và các h i th

Ngành D

x t i i

mỏ B ch H ” Vi

ã ược trình bày và công b trong các t

tậ báo cáo khoa học c

i v i các mỏ

hiê cứ


d .
Trong th i gian th c hi

luậ án, tác gi cũ

tiế vào công tác Nâng cao h s thu hồi d

có i

cho các mỏ d

ki

khí Vi t Nam,

là hai H i nghị v Nâng cao thu hồi d

năm 2010 và 2012 do Tậ

Vi t Nam t chức thành cô

t c i

tác qu

Hi
ã có i

, tác gi

Vi t Nam. Nh

tham gia tr c

nghiên cứ và các gi i pháp công

c t ết Mioxen h , mỏ B ch H .

8. Khối lượng và cấu trúc của luận án
L ậ

gồm ph

m

, 4 chư ng n i dung nghiên cứ và ph

kiế nghị, danh mục các công trình công b c
kh

hụ ục. Toàn b n i dung c
có 23 bi

b

ậ

kết luậ ,

tác gi và danh mục tài li

Ban lãnh

, các th

cô giáo c

và các ồng nghi

Ban lãnh

Nga (Vietsovpetro), T
và các ồ

lãnh
và t
c

i

Khoa D

Vi

D

khí, Trư

khí Vi t Nam (VPI), Liên doanh Vi t-

Công ty Thăm dò và Khai thác D


trong
d

khí

Vi t Nam (VPI), phòng thí nghi m Mô hình hoá thuỷ

học vỉ , vật lý vỉ c

Vi

i v i các ý kiế , góp ý

nghiên cứ khoa học và thiết kế d

khí bi

(NIPI)

r t b ích và giúp ỡ tậ tình trong vi c thu thậ tài li , l
kh i lượ

r tl

công tác nghiên cứ thí nghi m

qua nhằm hoàn thi
sắc
i

ậ

.

ắc ế

hữ

h

h ch

ư i th
t

tr

c v vật


8

Chương 1
TỔNG QUAN

G A T NG T U

U

K Í N ỚC LUÂN

ắ

về thu hồ dầu qu

ệu quả thu hồ dầu qu

H

11

q
q ả

Hình 1.2. [60]

kh

kh

thác

th

ề
ồ


9

1.1.1. G

ừ ừ
ư

ư
ả

ượ

ả

ề

ư

ả

q

q ả
ả
ư

1.1.2. G

kh

th

ượ


ư

é

é

ư
và d

T

ư

ề

ư
ư

ư

é

ượ
ồ

ượ

ả

ư

kh

th

t

ư
ề

ồ
ợ

ườ

-Tă
ư
q

thu hồ dầu
ổ

ồ

ư

ượ
ư


10


ồ

ượ

trên Hình 1.3.
Duøng polymer
T

T

ư

ư

B
B

é
é ư

ư

q é
Gả

B
Sử
ư



ư
ư

D

ề

ổ
D

ơ ả

tă

ề

thu hồ dầu

ượ

=

A

* EV * ED (1.1)

EA: Hi u su t quét ngang (Area Sweep Efficiency)
EV: Hi u su q é
ng (Vertical Sweep Efficiency)

ề

ư
ượ

q

é
ồ

ồ

é

và
é

H

1.4


11

T

é

ượ



q

ư

é
trình khai

ư

ượ
ư
ả

M

B

n

80

Hổ
ả

trung bình
ả

55 bar



ư

ượ
H

ư
ợ

ả
ư

ư

ượ