I. Giới thiệu và tính cấp thiết của đề tài
Dầu khí là nguồn năng lượng chiến lược, đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc gia và toàn cầu. Tại Việt Nam, ngành dầu khí là một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn, đóng góp gần 28% tổng thu nhập quốc gia. Tuy nhiên, trữ lượng dầu khí có hạn, đòi hỏi các biện pháp nâng cao hiệu quả khai thác để tăng hệ số thu hồi và kéo dài tuổi thọ mỏ. Gaslift là phương pháp khai thác phổ biến, mang lại hiệu quả kinh tế cao, đặc biệt trong điều kiện các mỏ có độ ngập nước tăng và công suất thiết bị hạn chế. Nghiên cứu này tập trung vào việc nâng cao hiệu quả giếng khai thác dầu khí bằng gaslift, đặc biệt tại mỏ Sapphire thuộc bồn trũng Cửu Long.
1.1. Tổng quan về phương pháp Gaslift
Gaslift là phương pháp khai thác thứ cấp, sử dụng khí nén để nâng dầu từ đáy giếng lên bề mặt. Phương pháp này được áp dụng rộng rãi tại các mỏ dầu khí ở Việt Nam như Bạch Hổ, Rạng Đông, và Sapphire. Hiệu quả giếng khai thác phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ ngập nước, áp suất vỉa, và lượng khí nén. Tuy nhiên, hiệu suất của gaslift thường giảm theo thời gian, đặc biệt khi độ ngập nước tăng trên 20%. Do đó, việc tối ưu hóa các thông số khai thác như lưu lượng khí nén và độ sâu bơm ép là cần thiết để duy trì hiệu quả khai thác.
II. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu này dựa trên cơ sở lý thuyết về dòng chảy nhiều pha trong ống khai thác, đặc biệt là mô hình cơ học cho dòng khí-lỏng. Các mô hình này được hiệu chỉnh dựa trên dữ liệu PVT từ phòng thí nghiệm và thực tế khai thác. Phần mềm Petroleum Experts IPM được sử dụng để mô phỏng và tối ưu hóa các giếng gaslift tại mỏ Sapphire. Các module chính bao gồm PROSPER để mô phỏng giếng và GAP để xây dựng mô hình mạng lưới giếng.
2.1. Mô hình dòng chảy nhiều pha
Dòng chảy nhiều pha trong ống khai thác là một quá trình phức tạp, bao gồm các pha khí, lỏng, và nhũ tương. Cấu trúc dòng chảy được phân loại thành các chế độ như dòng bọt, dòng nút, và dòng lõi khí. Việc hiểu rõ các chế độ này giúp tối ưu hóa hiệu quả giếng khai thác. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất gaslift bao gồm độ ngập nước, vận tốc tương đối của pha khí, và độ sâu bơm ép khí.
2.2. Phương pháp tối ưu hóa
Phương pháp tối ưu hóa bao gồm việc điều chỉnh lưu lượng khí nén, độ sâu lắp đặt van gaslift, và sử dụng thiết bị phân tán khí. Network Modeling được áp dụng để tối ưu hóa nhóm giếng, đảm bảo lượng dầu thu hồi tối đa trong điều kiện giới hạn về khí nén và công suất máy nén.
III. Ứng dụng thực tiễn tại mỏ Sapphire
Mỏ Sapphire, nằm trên bồn trũng Cửu Long, là một trong những mỏ dầu khí quan trọng của Việt Nam. Nghiên cứu này tập trung vào việc nâng cao hiệu quả giếng khai thác bằng gaslift tại mỏ Sapphire. Các giếng tại đây thường được hoàn thiện đơn hoặc kép, tùy thuộc vào số lượng đối tượng khai thác. Việc tối ưu hóa gaslift đã được thực hiện thông qua việc điều chỉnh lưu lượng khí nén và độ sâu bơm ép, mang lại kết quả khả quan.
3.1. Kết quả tối ưu hóa
Kết quả nghiên cứu cho thấy việc tối ưu hóa gaslift đã tăng lưu lượng khai thác từ 4-7 tấn/ngày và giảm yếu tố khí riêng từ 2 đến 7 m3/tấn. Các giải pháp như thay thế van gaslift và chuyển đổi chế độ khai thác từ liên tục sang chu kỳ cũng được áp dụng, mang lại hiệu quả cao.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Nghiên cứu này không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mang lại giá trị thực tiễn cao. Việc áp dụng các giải pháp tối ưu hóa gaslift đã giúp tăng sản lượng dầu và giảm chi phí khai thác tại mỏ Sapphire, góp phần duy trì hiệu quả kinh tế của ngành dầu khí Việt Nam.
