Tiến Sĩ Nghiên cứu các giải pháp hợp lý để tận thu dầu trong cát kết Mioxen hạ, mỏ Bạch Hổ

LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT
NĂM 2014

1. Tính cấp thiết của đề tài
Tầng chứa cát kết Mioxen hạ là một trong những thân dầu khai thác chính của mỏ Bạch Hổ được khai thác từ 6/1986. Hiện tầng chứa đang trong giai đoạn khai thác cuối cùng suy giảm sản lượng, độ ngập nước tăng cao và xảy ra hầu hết khắp đối tượng. Việc khai thác chủ yếu bằng phương pháp thứ cấp bơm ép nước để duy trì áp suất vỉa kết hợp với một số phương pháp cơ học đến nay không còn đạt hiệu quả như giai đoạn đầu khai thác. Đối tượng đã khai thác được 6,36 triệu tấn dầu với hệ số thu hồi dầu hiện tại là 15,5%. Tiềm năng gia tăng thu hồi dầu cho tầng Mioxen hạ sau khai thác bơm ép nước là rất lớn. Lượng dầu dư còn lại trong vỉa là 28,3 triệu tấn (chiếm 69% trữ lượng dầu tại chỗ).
Để đảm bảo kế hoạch sản lượng khai thác cho toàn mỏ trong những năm tiếp theo, việc nghiên cứu lựa chọn các phương pháp hợp lý để tận thu dầu cho tầng chứa cát kết Mioxen hạ, mỏ Bạch Hổ là rất cấp thiết trong giai đoạn hiện nay. Phương pháp khai thác bằng bơm ép khí nước luân phiên (WAG) được nghiên cứu, lựa chọn là phương pháp tam cấp hợp lý và có tiềm năng nhất nhằm tận thu dầu trong tầng cát kết Mioxen hạ, mỏ Bạch Hổ. Biện pháp này không chỉ làm tăng hệ số thu hồi dầu (tăng hiệu suất quét, đẩy dầu dư) mà còn tận dụng được lượng khí thấp áp (khí tách bậc 2 sau bình tách 100 m3) hiện đang phải đốt bỏ một phần tại mỏ Bạch Hổ, góp phần bảo vệ môi trường.
Theo dự báo sản lượng dầu tại mỏ Bạch Hổ sẽ giảm mạnh sau năm 2012. Việc đảm bảo duy trì sản lượng khai thác theo kế hoạch đề ra trong những năm tới đây là một nhiệm vụ cực kỳ khó khăn nhưng lại rất cấp thiết và đáp ứng yêu cầu của thực tiễn khai thác dầu khí ở Việt Nam.

2. Mục đích nghiên cứu của luận án
Nâng cao hệ số thu hồi dầu khi áp dụng bơm ép khí nước luân phiên (WAG) cho tầng chứa cát kết Mioxen hạ, mỏ Bạch Hổ.
3. Nhiệm vụ của luận án
Để đạt được mục đích đề ra, luận án cần giải quyết các nhiệm vụ là:
- Tổng quan về gia tăng thu hồi dầu và phương pháp bơm ép khí nước luân phiên.
- Thực trạng khai thác và lựa chọn bơm ép khí nước luân phiên cho tầng chứa cát kết Mioxen hạ, mỏ Bạch Hổ.
- Nghiên cứu bằng thí nghiệm và đánh giá hiệu quả bơm ép khí nước luân phiên cho tầng chứa cát kết Mioxen hạ, mỏ Bạch Hổ.
- Mô hình thân dầu và mô phỏng khai thác bơm ép WAG cho tầng chứa cát kết Mioxen hạ, mỏ Bạch Hổ.

4. Phương pháp nghiên cứu
- 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 phương pháp tam cấp bơm ép khí nước luân phiên (WAG) cho tầng Mioxen hạ, mỏ Bạch Hổ.
- Phương pháp thí nghiệm: xây dựng mô hình thí nghiệm đẩy dầu bằng bơm ép khí nước luân phiên trên tổ hợp mẫu lõi của tầng cát kết Mioxen hạ, mỏ Bạch Hổ để xác định các chỉ số công nghệ và đánh giá hiệu quả thu hồi dầu của phương pháp bơm ép 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 WAG tăng cường thu hồi dầu cho đối tượng Mioxen hạ, mỏ Bạch Hổ.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
5.1. 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 cát kết Mioxen hạ, mỏ Bạch Hổ từ nghiên cứu lý thuyết đến thực nghiệm trong phòng thí nghiệm cho tới mô phỏng khai thác.
- Luận án đưa ra phương pháp gia tăng thu hồi dầu tối ưu 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 phương pháp nâng cao hệ số thu hồi dầu nói chung và tại tầng chứa cát kết Mioxen hạ, mỏ Bạch Hổ nói riêng.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Kết quả nghiên cứu của luận án rất cấp thiết và đáp ứng được yêu cầu thực tiễn khai thác dầu khí hiện nay là nâng cao hệ số thu hồi dầu nhằm tận thu tầng Mioxen hạ mỏ Bạch Hổ cũng như các mỏ dầu khác tại Việt Nam trong giai đoạn suy giảm sản lượng.
- Phương pháp bơm ép khí nước luân phiên đã được áp dụng rất phổ biến trên thế giới, nhưng 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 tư 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.

TÓM TẮT KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN
1. Luận án đã tìm được áp suất trộn lẫn tối thiểu (MMP) giữa khí đồng hành và dầu vỉa tầng chứa cát kết Mioxen hạ mỏ Bạch Hổ và giải pháp hạ áp suất trộn tối thiểu bằng cách làm giàu khí đồng hành với khí thấp áp sẵn có tại mỏ để đảm bảo tính khả thi khi áp dụng kết quả vào thực tế.
2. MMP của dầu vỉa với khí đồng hành của tầng cát kết Mioxen hạ, mỏ Bạch Hổ là 350 bar. MMP sẽ đạt được đúng bằng áp suất vỉa hiện tại là 255 bar khi trộn lẫn 40% khí thấp áp (khí tách bậc 2 tại mỏ) với 60% khí đồng hành. Còn khi khí đồng hành được làm giàu bằng LPG với các tỷ lệ pha trộn khác nhau lần lượt là: 5, 10, 20, 30 và 40% mol thì MMP có thể giảm xuống tương ứng là 315 bar, 291 bar, 238 bar, 185 bar và 140 bar.
3. Luận án đã đánh giá được hiệu quả của phương pháp bơm ép khí nước luân phiên (WAG) trên mô hình vật lý vỉa và mô phỏng khai thác cho tầng cát kết Mioxen hạ mỏ Bạch Hổ.
4. Bơm ép WAG trước bơm ép nước có thể thu hồi khoảng 70,5-80,2% lượng dầu trong mẫu, trong khi bơm ép nước chỉ đạt hiệu quả thu hồi khoảng 55,5-60,5%. Bơm ép WAG tại thời điểm sau bơm ép nước sẽ tận thu thêm được từ 15,9-17,8%. Kết quả chạy mô phỏng cho thấy các phương án bơm ép WAG trên mô hình Mioxen Bắc có hệ số thu hồi dầu tăng thêm từ 2-10% và độ ngập nước giảm từ 90-45% so với phương pháp bơm ép nước.