Luận văn thạc sĩ địa chất dầu khí ứng dụng xây dựng mô hình mô phỏng cho vỉa đá vôi mỏ x bề nam côn sơn nhằm tối ưu thiết kế khai thác

Luận văn thạc sĩ trình bày ứng dụng mô hình mô phỏng địa chất dầu khí cho vỉa đá vôi mỏ X bể Nam Côn Sơn, mang lại cái nhìn sâu sắc về tiềm năng khai thác.

• Tác giả: Lê Quang Vũ
• Người hướng dẫn: PGS.TSKH Hoàng Đình Tiến
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật địa chất dầu khí ứng dụng
• Đề tài: Xây dựng mô hình mô phỏng cho vỉa đá vôi mỏ X, bể Nam Côn Sơn, nhằm tối ưu thiết kế khai thác
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC MỎ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Địa chất mỏ: địa tầng, cấu-kiến tạo, và hệ thống đứt gãy
• 1.1.1. Cấu kiến tạo
• 1.1.2. Hệ thống đứt gãy
• 1.1.3. Các điều kiện địa chất cơ bản tác động đến kết quả xây dựng mô hình
• 1.2. Hiện trạng của mỏ: đối tượng khai thác, lịch sử khai thác
• 1.2.1. Đối tượng khai thác
• 1.2.2. Lịch sử khai thác
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ TÀI LIỆU ĐẦU VÀO VÀ QUI TRÌNH XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG KHAI THÁC
• 2.1. Cơ sở tài liệu đầu vào
• 2.1.1. Mô hình địa chất
• 2.1.2. Tính chất chất lưu
• 2.1.3. Tính chất đặc biệt của đất đá
• 2.1.4. Điều kiện ban đầu và trữ lượng
• 2.2. Qui trình xây dựng mô hình mô phỏng khai thác và tối ưu khai thác
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG LỊCH SỬ KHAI THÁC
• 3.1. Hệ thống ô lưới chất lưu
• 3.2. Kết quả mô phỏng lịch sử khai thác bằng tài liệu thử vỉa (DST)
• 3.2.1. Mô hình trước khi hiệu chỉnh
• 3.2.2. Lặp lại kết quả thử vỉa với mô hình có hiệu chỉnh
• 4. CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN TỐI ƯU THIẾT KẾ KHAI THÁC
• 4.1. Xây dựng các phương án thiết kế khai thác
• 4.1.1. Phương án 1 – Khai thác bằng các giếng hiện có
• 4.1.2. Phương án 2 – Khoan thêm giếng khai thác
• 4.1.3. Phương án 3 – Thu hồi tăng cường
• 4.2. Lựa chọn phương án khai thác tối ưu
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• LÝ LỊCH KHOA HỌC TRÍCH NGANG

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Luận Văn Thạc Sĩ

Luận Văn Thạc Sĩ với chủ đề 'Ứng Dụng Mô Hình Mô Phỏng Địa Chất Dầu Khí Cho Vỉa Đá Vôi Mỏ X Bể Nam Côn Sơn' được thực hiện bởi Lê Quang Vũ tại Trường Đại Học Bách Khoa, Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh. Nghiên cứu này tập trung vào việc xây dựng mô hình mô phỏng địa chất để tối ưu hóa thiết kế khai thác dầu khí từ vỉa đá vôi tại Mỏ X thuộc Bể Nam Côn Sơn. Mục tiêu chính là cải thiện hiệu quả khai thác và quản lý mỏ thông qua việc sử dụng các kỹ thuật mô phỏng tiên tiến.

1.1. Mục tiêu và nhiệm vụ

Mục tiêu của Luận Văn Thạc Sĩ là xây dựng mô hình mô phỏng cho vỉa đá vôi nhằm tối ưu hóa thiết kế khai thác. Nhiệm vụ bao gồm tổng hợp và phân tích các thông số vỉa, mô phỏng và chính xác hóa mô hình khai thác, đồng thời lựa chọn phương án thiết kế tối ưu. Nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ quy trình xây dựng mô hình mà còn cung cấp cơ sở lý thuyết và thực tiễn cho các dự án khai thác dầu khí trong tương lai.

1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Mô hình mô phỏng trong nghiên cứu này có ý nghĩa khoa học lớn, tích hợp các dữ liệu địa chất và phương pháp xử lý số liệu tiên tiến. Về mặt thực tiễn, mô hình này là cơ sở quan trọng để quyết định hiệu quả khai thác dầu khí, đặc biệt là trong các vỉa đá vôi phức tạp. Nghiên cứu cũng có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các dự án tương tự.

II. Phương pháp nghiên cứu và tài liệu

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp phân tích địa chất và kỹ thuật mô phỏng để xây dựng mô hình khai thác. Các phương pháp bao gồm minh giải địa vật lý, phân tích tính chất đá chứa và chất lưu, cùng với việc áp dụng các định luật cơ bản trong kỹ thuật dầu khí như định luật Darcy và phương trình dòng chảy. Tài liệu nghiên cứu được thu thập từ Tổng Công Ty Thăm Dò Khai Thác Dầu Khí Việt Nam (PVEP), bao gồm dữ liệu địa chấn, giếng khoan và kết quả phân tích từ phòng thí nghiệm.

2.1. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng các phương pháp phân tích địa chất và kỹ thuật mô phỏng để đánh giá khả năng phân bố và thuộc tính thấm chứa của vỉa đá vôi. Các phương pháp này bao gồm minh giải địa vật lý, phân tích tính chất đá chứa và chất lưu, cùng với việc áp dụng các định luật cơ bản trong kỹ thuật dầu khí như định luật Darcy và phương trình dòng chảy.

2.2. Tài liệu nghiên cứu

Tài liệu nghiên cứu được thu thập từ Tổng Công Ty Thăm Dò Khai Thác Dầu Khí Việt Nam (PVEP), bao gồm dữ liệu địa chấn, giếng khoan và kết quả phân tích từ phòng thí nghiệm. Các tài liệu này cung cấp cơ sở dữ liệu quan trọng để xây dựng mô hình mô phỏng và đánh giá hiệu quả khai thác.

III. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng

Nghiên cứu đã xây dựng thành công mô hình mô phỏng cho vỉa đá vôi tại Mỏ X, giúp tối ưu hóa thiết kế khai thác. Kết quả mô phỏng lịch sử khai thác được đối chiếu với dữ liệu thực tế từ các giếng khoan, cho thấy độ chính xác cao của mô hình. Nghiên cứu cũng đề xuất các phương án thiết kế khai thác tối ưu, giúp tăng hiệu quả khai thác và giảm thiểu rủi ro.

3.1. Kết quả mô phỏng

Mô hình mô phỏng được xây dựng dựa trên các thông số địa chất và dữ liệu khai thác thực tế. Kết quả mô phỏng lịch sử khai thác được đối chiếu với dữ liệu từ các giếng khoan, cho thấy độ chính xác cao của mô hình. Điều này khẳng định tính hiệu quả của kỹ thuật mô phỏng trong việc dự đoán và tối ưu hóa khai thác dầu khí.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đề xuất các phương án thiết kế khai thác tối ưu, giúp tăng hiệu quả khai thác và giảm thiểu rủi ro. Mô hình mô phỏng này có thể được áp dụng rộng rãi trong các dự án khai thác dầu khí tại Bể Nam Côn Sơn, đặc biệt là trong các vỉa đá vôi phức tạp. Kết quả nghiên cứu cũng có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các dự án tương tự trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khai thác dầu khí trong các thân vỉa đá vôi luôn là bài toán phức tạp bậc nhất của ngành địa chất dầu khí do tính chất bất đồng nhất cao, mạng lưới nứt nẻ và hang hốc phân bố không theo quy luật. Tại bể trầm tích Nam Côn Sơn thuộc thềm lục địa phía Nam Việt Nam, các thân dầu đá vôi ám tiêu san hô tuổi Miocene Trung thuộc hệ tầng Thông - Mãng Cầu sở hữu tổng trữ lượng dầu tại chỗ ước tính đạt 67.21 triệu thùng dầu thương phẩm. Tuy nhiên, sự phức tạp về cấu trúc địa chất và cơ chế thủy động lực học vỉa chứa thường tiềm ẩn rủi ro rất lớn, đặc biệt là hiện tượng nón nước khiến các giếng khai thác bị ngập nước sớm, làm suy giảm từ 30% đến 50% tuổi thọ kinh tế của mỏ so với thiết kế ban đầu.

Thực tế này đặt ra yêu cầu cấp thiết phải thiết lập một mô hình số trị mô phỏng vỉa có độ chính xác cao nhằm dự báo sát thực diễn biến khai thác. Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Địa chất Dầu khí Ứng dụng thực hiện đề tài nghiên cứu chuyên sâu nhằm xây dựng mô hình mô phỏng thủy động lực học cho các vỉa đá vôi mỏ Mãng Cầu, bể Nam Côn Sơn. Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là tích hợp toàn diện cơ sở dữ liệu địa chất - địa vật lý, chuẩn hóa các thông số vỉa và chất lưu, chính xác hóa mô hình thông qua tài liệu thử vỉa thực tế, từ đó biện luận và lựa chọn phương án thiết kế khai thác tối ưu nhất.

Phạm vi nghiên cứu bao quát toàn bộ khối Đá vôi Nam và khối Đá vôi Trung tâm mỏ Mãng Cầu trong khung địa tầng Miocene Trung từ mặt phản xạ H30 đến H76 với chiều dày biến thiên từ 150 mét đến 1020 mét. Được hoàn thành vào tháng 06/2013 với sự phối hợp dữ liệu từ Tổng công ty Thăm dò Khai thác Dầu khí, công trình mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc. Kết quả nghiên cứu không chỉ thiết lập quy trình chuẩn mực trong mô phỏng vỉa carbonate nứt nẻ mà còn trực tiếp giúp tối ưu hóa hệ thống 5 giếng thẩm lượng hiện hữu, nâng cao hệ số thu hồi dầu thêm từ 4% đến 6% và giảm thiểu tối đa các rủi ro kỹ thuật trong giai đoạn phát triển mỏ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng cơ học chất lưu trong môi trường rỗng và nhiệt động học chất lưu vỉa chứa dầu khí. Trọng tâm lý thuyết là định luật Darcy mở rộng cho dòng chảy đa pha và hệ phương trình vi phân đạo hàm riêng phi tuyến tính thể hiện định luật bảo toàn khối lượng cho dòng chảy 2 pha dầu - nước liên tục. Phương trình toán học liên kết trực tiếp giữa áp suất pha, độ thấm tuyệt đối của môi trường rỗng, độ thấm tương đối của từng pha chất lưu, độ nhớt và hệ số giãn nở thể tích chất lưu theo thời gian khai thác.

Để mô tả chính xác tính bất đồng nhất của vỉa đá vôi xen kẹp cát kết, nghiên cứu ứng dụng mô hình phân loại tướng dòng chảy thủy lực chia thành 4 đơn vị từ HU1 đến HU4. Khung lý thuyết này lượng hóa mối quan hệ giữa độ rỗng và độ thấm thông qua độ bão hòa nước liên kết, dao động từ 13% ở đới có độ rỗng trên 24% đến 59% ở đới có độ rỗng dưới 4%. Các khái niệm nhiệt động học then chốt được lượng hóa chi tiết gồm hệ số thể tích dầu ở mức xấp xỉ 1.5 thùng vỉa trên thùng tiêu chuẩn, tỷ số khí hòa tan dao động từ 0.5 đến 1.0 nghìn bộ khối trên thùng, và áp suất bão hòa nằm trong dải từ 2393 psia đến 3300 psia. Đồng thời, 9 họ đường cong độ thấm pha dầu - nước và 9 họ đường cong áp suất mao dẫn được thiết lập nhằm mô tả chính xác sự phân bố bão hòa chất lưu trong vùng chuyển tiếp trên ranh giới dầu - nước.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu và cỡ mẫu: Luận văn sử dụng tập dữ liệu thực tế toàn diện từ bể Nam Côn Sơn, bao gồm khối địa chấn 3D xử lý theo phương pháp di chuyển thời gian trước cộng, tài liệu địa vật lý giếng khoan chi tiết của 7 giếng thẩm lượng và khai thác gồm MC-1X, MC-5X, MC-7X, MC-8X, MC-12P, MC-14X, MC-16P, cùng dữ liệu kiểm tra thành hệ và 2 bộ tài liệu thử vỉa động học hoàn chỉnh tại giếng MC-5X và MC-16P.

Phương pháp chọn mẫu: Tác giả áp dụng phương pháp chọn mẫu phân tầng theo cấu trúc địa chất, phân chia các mẫu chất lưu tầng sâu và mẫu phân tích thạch học đại diện cho 3 tầng sản phẩm chính gồm ĐV1, ĐV2 và ĐV3 trên cả hai cấu trúc khối Đá vôi Nam và khối Đá vôi Trung tâm.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích: Phương pháp mô phỏng số trị thủy động lực học vỉa được lựa chọn vì đây là công cụ tối ưu duy nhất có khả năng mô phỏng các tương tác phi tuyến tính trong cấu trúc mạng lưới 461,250 ô lưới với ma trận kích thước 25 x 90 x 205 ô, kích thước ô trung bình 100 x 75 x 1.1 mét. Phương pháp này cho phép xử lý triệt để tính dị hướng không gian khi độ thấm thẳng đứng chỉ bằng 1/10 độ thấm nằm ngang.

Tiến trình nghiên cứu: Toàn bộ quá trình chuẩn hóa tài liệu địa chất, xây dựng bảng số liệu nhiệt động chất lưu, lặp lịch sử thử vỉa và dự báo các phương án khai thác được thực hiện nghiêm ngặt trong thời gian 6 tháng, từ ngày 21/01/2013 đến ngày 21/06/2013.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Mô hình mô phỏng số trị đã tính toán và chuẩn hóa tổng trữ lượng dầu tại chỗ của toàn bộ khối Đá vôi Nam - Trung tâm đạt con số 67.21 triệu thùng dầu thương phẩm. Kết quả này đạt độ tương đồng rất cao với sai số dưới 1% so với kết quả tính toán từ mô hình địa chất 3D và báo cáo trữ lượng cập nhật trên toàn bộ 18 tập vỉa chứa.

Nghiên cứu đã chứng minh hệ thống đứt gãy kiến tạo theo phương Tây Bắc - Đông Nam đóng vai trò là đứt gãy chắn tuyệt đối, chia cắt mỏ thành hai khối độc lập về mặt thủy động lực học là khối Đá vôi Nam và khối Đá vôi Trung tâm. Các khối này có chế độ áp suất và ranh giới chất lưu hoàn toàn khác biệt; điển hình tại tầng ĐV1-1, ranh giới khí - dầu của khối Nam nằm ở độ sâu 2073 mét trong khi ở khối Trung tâm ranh giới này nằm ở độ sâu 2112.6 mét.

Kết quả chạy thử nghiệm ban đầu trên dữ liệu thử vỉa của giếng MC-16P bộc lộ hiện tượng chênh lệch áp suất đáy giếng rất lớn, cao hơn số liệu đo thực tế khoảng 800 psia do mô hình địa chất tĩnh ban đầu đánh giá độ thấm quá cao so với thực tế dòng chảy.

Quá trình hiệu chỉnh lịch sử khai thác thử đã xác lập chính xác các thông số động học: độ thấm vùng lân cận đáy giếng MC-5X tại tầng ĐV2-1 cần giảm 10%, và độ thấm tại giếng MC-16P tại tầng ĐV1-1 cần giảm 40% tương ứng nhân hệ số 0.6. Từ kết quả này, tác giả đã chuẩn hóa việc giảm 20% độ thấm tức nhân hệ số 0.8 cho toàn bộ các tầng đá vôi chưa qua thử vỉa, giúp đường cong áp suất đáy mô hình trùng khớp hoàn hảo với diễn biến thực tế.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự sai khác giữa mô hình địa chất tĩnh và số liệu động học là do vỉa đá vôi ám tiêu hệ tầng Thông - Mãng Cầu trải qua quá trình tái kết tinh và nứt nẻ thứ sinh phức tạp. Khi giếng hoạt động, sự sụt giảm áp suất vỉa từ mức ban đầu khoảng 3084 psia làm các vi nứt nẻ có xu hướng khép lại, khiến độ thấm hiệu dụng thực tế trong quá trình khai thác giảm từ 20% đến 40% so với kết quả đo tĩnh trên mẫu lõi. So sánh với các vỉa cát kết truyền thống trong cùng bồn trũng, vỉa đá vôi có khoảng biến thiên độ rỗng rất rộng từ 10% đến trên 20%, làm tăng nguy cơ nón nước sớm nhanh hơn khoảng 30% nếu khai thác ở lưu lượng vượt ngưỡng tới hạn.

Các kết quả nghiên cứu được trực quan hóa rõ nét thông qua: bảng đối sánh trữ lượng 1P, 2P, 3P cho từng tầng vỉa; biểu đồ quan hệ áp suất vỉa và áp suất bão hòa; biểu đồ 9 họ đường cong độ thấm pha dầu - nước; đồ thị lặp lại lịch sử thử vỉa thể hiện sự trùng khớp giữa áp suất đáy giếng, tỷ số khí - dầu và hàm lượng nước cắt; cùng mặt cắt 3D thể hiện sự thô hóa mạng lưới 461,250 ô lưới với sự phân định rõ ràng 3 pha gồm pha khí màu đỏ, pha dầu màu xanh lá cây và pha nước màu xanh đậm.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả mô phỏng thủy động lực học, luận văn đề xuất 4 giải pháp trọng tâm nhằm tối ưu hóa hiệu quả khai thác mỏ:

Thứ nhất, tối ưu hóa hệ thống giếng khoan phát triển mỏ: Tổng công ty PVEP và Ban điều hành dự án cần tiến hành khoan bổ sung 3 giếng khai thác mới gồm MC-15P, MC-18P và MC-20P trong giai đoạn 2014 - 2016. Giải pháp này giúp mở rộng bán kính thoát vỉa tại các đới vỉa ĐV2-1 và ĐV3-1, nâng tổng sản lượng khai thác tích lũy của toàn mỏ thêm khoảng 18% đến 22% so với phương án cơ sở chỉ dùng 5 giếng hiện hữu.

Thứ hai, kiểm soát nghiêm ngặt áp suất đáy và lưu lượng khai thác: Đội ngũ kỹ sư công nghệ mỏ cần thiết lập chế độ khai thác cho từng giếng ở mức lưu lượng an toàn từ 1200 đến 1600 thùng tiêu chuẩn mỗi ngày, đồng thời duy trì áp suất đáy giếng luôn cao hơn áp suất bão hòa từ 2393 psia đến 3069 psia. Mục tiêu là hạn chế hiện tượng tách khí tự do trong thân vỉa và kiểm soát mức tăng hàm lượng nước cắt dưới 5% mỗi năm trong 24 tháng đầu vận hành.

Thứ ba, triển khai giải pháp thu hồi tăng cường bằng bơm ép nước và khí nâng: Ban quản lý khai thác cần lắp đặt hệ thống bơm ép nước duy trì áp suất vỉa kết hợp van khí nâng nhân tạo từ năm thứ 3 của chu kỳ khai thác. Giải pháp này giúp duy trì năng lượng vỉa trên mức 2800 psia, nâng cao hệ số thu hồi dầu thương phẩm tổng thể thêm từ 5.5% đến 7.2% so với chế độ tự phun.

Thứ tư, thiết lập quy trình tái hiệu chỉnh mô hình động định kỳ: Phòng Địa chất và Công nghệ mỏ cần tổ chức đo áp suất đáy tĩnh và áp suất phục hồi định kỳ 6 tháng một lần trên tất cả các giếng. Dữ liệu thực tế mới phải được cập nhật liên tục vào mô hình số trị 461,250 ô lưới theo chu kỳ hàng năm để chính xác hóa ranh giới dầu - nước và điều chỉnh kịp thời kế hoạch khai thác theo từng quý.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị thực tiễn và học thuật sâu sắc, đặc biệt hữu ích cho 4 nhóm đối tượng sau:

Kỹ sư mô phỏng vỉa và công nghệ khai thác dầu khí: Nắm vững quy trình thô hóa ô lưới 461,250 cells từ mô hình tĩnh sang mô hình động, phương pháp xử lý 9 họ đường cong độ thấm pha và kỹ thuật hiệu chỉnh độ thấm vỉa dựa trên số liệu thử vỉa DST ngắn hạn.

Lãnh đạo và chuyên gia phát triển mỏ tại các công ty dầu khí: Tham khảo căn cứ khoa học vững chắc về đánh giá trữ lượng 67.21 triệu thùng dầu tại chỗ và kết quả so sánh 3 phương án công nghệ để phê duyệt Kế hoạch Phát triển Mỏ, tối ưu hóa nguồn vốn đầu tư và chi phí vận hành giếng khoan ngoài khơi.

Học viên cao học, nghiên cứu sinh và giảng viên ngành Kỹ thuật Dầu khí: Khảo cứu mô hình phân loại tướng dòng chảy thủy lực HU1 đến HU4, phương pháp tích hợp dữ liệu địa chấn 3D PSDM với số liệu đo áp suất thành hệ để nghiên cứu các cấu tạo carbonate phức tạp tại thềm lục địa Việt Nam.

Chuyên gia kinh tế năng lượng và tư vấn đầu tư mỏ: Sử dụng các kịch bản dự báo sản lượng và hệ số thu hồi để xây dựng mô hình dòng tiền, đánh giá rủi ro ngập nước sớm và xác định hiệu quả tài chính cho các dự án khai thác dầu khí ngoài khơi bể Nam Côn Sơn.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao vỉa đá vôi mỏ Mãng Cầu tại bể Nam Côn Sơn lại có nguy cơ ngập nước sớm rất cao?

Vỉa đá vôi ám tiêu tại đây có cấu trúc rỗng - thấm phức tạp với độ rỗng biến thiên từ 10% đến trên 20% cùng nhiều hệ thống vi nứt nẻ xen kẽ. Khi đưa vào khai thác với chênh áp đáy lớn, nước đáy sẽ nhanh chóng xâm nhập qua các kênh dẫn có độ thấm cao tạo thành hiện tượng nón nước, khiến hàm lượng nước trong giếng tăng vọt và làm suy giảm nhanh tuổi thọ mỏ.

Phương pháp phân loại tướng dòng chảy thủy lực mang lại lợi ích gì cho mô hình?

Phương pháp phân chia vỉa thành 4 tướng thủy lực từ HU1 đến HU4 giúp phân nhóm chính xác các đới có cùng đặc tính rỗng - thấm. Nhờ đó, mô hình xác lập được sự khác biệt về độ bão hòa nước liên kết từ mức 18% ở đới rỗng tốt xuống mức 59% ở đới thấm kém, làm cơ sở xây dựng 9 họ đường cong độ thấm pha chuẩn xác.

Tại sao phải giảm từ 10% đến 40% độ thấm khi hiệu chỉnh mô hình lịch sử thử vỉa?

Mô hình địa chất tĩnh ban đầu thường đánh giá độ thấm cao hơn thực tế động lực vỉa, khiến áp suất đáy giếng MC-16P trong mô hình cao hơn thực tế khoảng 800 psia. Việc giảm 10% độ thấm tại giếng MC-5X và giảm 40% tại giếng MC-16P giúp tái lập chính xác khả năng phục hồi áp suất thực tế đo được trong các đợt thử vỉa DST.

Hệ thống đứt gãy Tây Bắc - Đông Nam có ý nghĩa gì đối với việc bố trí giếng khoan?

Đứt gãy Tây Bắc - Đông Nam là đứt gãy chắn hoàn toàn, phân tách mỏ thành khối Nam và khối Trung tâm với các chế độ áp suất và ranh giới chất lưu độc lập. Nhờ đó, kỹ sư có thể bố trí các giếng như MC-13P, 14P ở khối Nam và MC-12P, 16P, 17P ở khối Trung tâm mà không lo ngại hiện tượng can nhiễu thủy lực giữa hai khối.

Quy mô mạng lưới 461,250 ô lưới đóng vai trò gì trong độ tin cậy của dự báo khai thác?

Mạng lưới gồm 461,250 ô lưới với kích thước ma trận 25 x 90 x 205 ô giúp cân bằng tối ưu giữa độ chi tiết hình học của 18 tập vỉa và tốc độ xử lý số trị. Quy mô này giúp kiểm soát sai số trữ lượng dầu tại chỗ 67.21 triệu thùng ở mức dưới 1%, bảo đảm độ tin cậy cao cho 6 kịch bản dự báo khai thác.

Kết luận

• Xây dựng hoàn chỉnh mô hình mô phỏng số trị 3 chiều với 461,250 ô lưới cho 18 tập vỉa đá vôi mỏ Mãng Cầu, bể Nam Côn Sơn.
• Chuẩn hóa tổng trữ lượng dầu tại chỗ đạt mức 67.21 triệu thùng dầu thương phẩm, đạt độ sai lệch dưới 1% so với mô hình địa chất thể tích 3D.
• Minh định vai trò chắn tuyệt đối của hệ thống đứt gãy Tây Bắc - Đông Nam, xác lập tính độc lập về cơ chế thủy động lực giữa khối Đá vôi Nam và khối Đá vôi Trung tâm.
• Hiệu chỉnh thành công độ thấm vỉa thông qua giảm từ 10% đến 40% trên cơ sở đối sánh số liệu thử vỉa DST tại các giếng MC-5X và MC-16P.
• Đề xuất phương án khai thác tối ưu kết hợp khoan thêm 3 giếng mới và bơm ép nước duy trì áp suất vỉa, nâng cao hệ số thu hồi dầu từ 18.5% lên trên 24.2%.

Về kế hoạch triển khai tiếp theo, đơn vị vận hành mỏ cần định kỳ cập nhật số liệu khai thác động 6 tháng một lần để tinh chỉnh mô hình mô phỏng trong giai đoạn 2014 - 2016. Các nhà quản lý và kỹ sư công nghệ mỏ hãy áp dụng ngay quy trình mô phỏng số trị tiên tiến này nhằm tối đa hóa sản lượng khai thác và kéo dài vòng đời kinh tế cho các mỏ dầu khí đá vôi tại thềm lục địa Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC MỎ NGHIÊN CỨU 1. Địa chất mỏ: địa tầng, cấu-kiến tạo, và hệ thống đứt gãy 1. Địa tầng (hình 1.1 Cột địa tầng tổng hợp mỏ X, đối tượng nghiên cứu thuộc Miocene Trung, từ tầng H30 đến H76 Móng trước Đệ Tam Đá móng được phát hiện ở các giếng khoan là đá macma có thành phần chủ yếu là granit, granodiorit với hạt từ rất nhỏ đến trung, sắc cạnh, bị nứt nẻ và cà nát. 3 Granit có thành phần tạo đá gồm: 30-35% plagioclas, 35-38% thạch anh và felspat 20-23%.

Đối với granodiorite có thành phần khoáng vật gồm: 40-50% plagioclas, 20-38% thạch anh, felspat 5-18%, Biotite 5-8%, ngoài ra còn có một số khoáng vật phụ. Một vài mẫu phân tích tuổi tuyệt đối Kali-Argon cho tuổi 109±5 triệu năm tương đương với J3-K1 (PVEP, 2005). Trầm tích Đệ Tam Tại khu vực mỏ X (gọi tắt: Mỏ) không tồn tại trầm tích Paleogen do thời kỳ này đá móng khu vực này nhô cao hơn so với các khu vực lân cận. Do đó lát cắt trầm tích Đệ Tam có tuổi từ Mioxen đến Đệ Tứ.

Nhìn chung, các tập cát chứa trong trầm tích Mioxen hạ (Hệ tầng Dừa) được thành tạo trong môi trường đồng bằng bồi tích sông, đồng bằng thủy triều, xen kẽ vũng vịnh nước nông, ven biển. Đá vôi ám tiêu san hô trong trầm tích Mioxen trung (Hệ tầng Thông Mãng Cầu) thành tạo trên các khối nâng cao. Phụ thống Mioxen hạ Hệ tầng Dừa (N11d) Bao gồm các trầm tích chứa than phân bố rộng rãi trên toàn Mỏ, có xu hướng mỏng dần về phía Bắc và Tây Bắc. Nằm giữa tầng phản xạ H80 và H200, bao gồm chủ yếu là cát kết màu xám sáng, phớt trắng, sét kết, bột kết xen kẽ nhau; thỉnh thoảng gặp than mỏng và đá vôi.

Có thể chia thành 3 tập chính (từ dưới lên): (i) trầm tích lục nguyên lót đáy, (ii) trầm tích lục nguyên chứa than và (iii) trầm tích lục nguyên hạt mịn. Trầm tích lục nguyên lót đáy Phủ trực tiếp lên móng granit là các Trầm tích lục nguyên hạt thô và hạt mịn xen kẽ sét, bột kết, độ hạt giảm dần về phía trên. Nóc của tập trầm tích này được đánh dấu bởi tập than (H150), phân bố rộng ở phần Trung tâm và phần phía Nam của mỏ, mỏng dần về phía Tây Bắc. Môi trường lắng đọng trầm tích của tập này từ môi trường lục địa ở phần dưới, chuyển dần lên phía trên là môi trường chuyển tiếp – ven biển, ảnh hưởng thủy triều.

Tập trầm tích lục nguyên chứa than 4 Nóc của tập là ranh giới H100, được đánh dấu bởi sự có mặt của trầm tích chứa than muộn nhất trong giai đoạn hình thành trầm tích châu thổ lần thứ nhất. Thành phần bao gồm cát kết đa khoáng, bột kết, sét và than phân lớp nằm ngang, lượn sóng và xiên chéo. Chiều dày trầm tích H150-H100 thay đổi trong khoảng 250m đến hơn 500m. Trầm tích tập này được thành tạo trong môi trường đồng bằng ngập lụt đến vũng vịnh ven biển.

Tập Trầm tích lục nguyên hạt mịn Phần trên cùng của trầm tích Mioxen sớm với nóc của tập là tầng H80 bao gồm các tập cát kết, bột kết, sét than xen kẽ các lớp sét vôi và đá vôi mỏng. Các thân cát chứa dầu và khí ở trong phần trên của Mioxen sớm có chiều dày thay đổi từ 150m đến 600m chiều dày trầm tích có xu hướng dày về hướng Tây Nam. Môi trường lắng đọng trầm tích của tập này là vũng vịnh, ven biển. Phụ thống Mioxen trung 2 Hệ tầng Thông – Mãng Cầu (N1 t-mc) Hệ tầng Thông-Mãng Cầu được giới hạn trên và dưới bởi các mặt phản xạ địa chấn H30 và H80, chúng phân bố rộng rãi khắp toàn mỏ và đã bắt gặp ở tất cả các giếng khoan tại Mỏ.

Trầm tích hệ tầng này có thể chia thành 2 phần chính. Phần dưới chủ yếu là cát kết hạt trung, các lớp đá vôi ám tiêu và đá vôi silic dạng thềm xen kẽ với sét kết. Phần trên chủ yếu là các lớp đá vôi dày, màu kem sáng, trắng sữa xen lẫn các lớp mỏng cát, bột kết và ít lớp mỏng dolomit. Đá vôi tái kết tinh rất mạnh với sự phát triển của các hang hốc, vi nứt nẻ và nứt nẻ.

Độ rỗng tầng chứa đá vôi phụ thuộc nhiều vào nguồn gốc, môi trường thành tạo cũng như quá trình phong hóa và biến đổi của chúng. Chính vì thế, giá trị độ rỗng thay đổi trong khoảng rất rộng, từ 10% đến trên 20%. Môi trường trầm tích của hệ tầng Thông – Mãng Cầu là biển nông ven bờ. Hệ tầng Thông – Mãng Cầu bề dày thay đổi từ 150-1020m, chiều dày có xu hướng mỏng dần về khối nâng Trung tâm, là kết quả của trình nâng lên và bị bào mòn cuối Mioxen giữa.

5 Khả năng chứa của các tập đá vôi và cát vôi Mioxen trung là khá tốt, chủ yếu phân bố ở phần phía Nam và phần phía Đông. Phần Đá vôi phía Nam được chia thành Đá vôi phía Nam và Đá vôi Trung tâm. Phụ thống Mioxen thượng 3 Hệ tầng Nam Côn Sơn (N1 ncs) Nằm giữa tầng phản xạ H20 và H30, hệ tầng Nam Côn Sơn phân bố rộng rãi trong toàn mỏ, có mặt ở tất cả các giếng khoan ở Mỏ. Trầm tích của hệ tầng này có 2 thành phần cơ bản là trầm tích lục nguyên và đá vôi.

Phần dưới hệ tầng chủ yếu là Trầm tích lục nguyên với các đá vụn, gồm cát kết, bột kết màu xám, xen kẽ các tầng sét mỏng. Phần trên của hệ tầng có thành phần chủ yếu là đá vôi màu xám trắng, mềm chứa cát. Hệ tầng Nam Côn Sơn được lắng đọng trong môi trường biển nông đến biển sâu. Các trầm tích của hệ tầng Nam Côn Sơn có bề dày thay đổi từ 325m-420m, phủ bất chỉnh hợp trên hệ tầng Thông- Mãng Cầu.

Hệ Neogen - Đệ Tứ Hệ tầng Biển Đông (N2-Qbd) Hệ tầng Biển Đông phát triển rộng rãi trên toàn khu vực, căn cứ vào sự có mặt của một số hóa thạch sinh vật biển và các tập trầm tích, hệ tầng Biển Đông được chia làm hai. Phần dưới là trầm tích Plioxen của hệ tầng biển Đông bao gồm cát kết màu xám, vàng nhạt và bột kết, sét kết chứa nhiều glauconit và hóa thạch sinh vật biển. Phần trên là trầm tích Đệ Tứ thuộc phần trên hệ tầng biển Đông gồm đá cát xen kẽ với bùn, sét và một vài tập đá vôi mỏng. Hệ tầng Biển Đông được lắng đọng trong môi trường biển nông giữa thềm đến biển sâu.

Bề dày của hệ tầng thay đổi từ 700m-1700m, phủ bất chỉnh hợp trên hệ tầng Nam Côn Sơn. Cấu kiến tạo Hoạt động kiến tạo Mỏ X nằm ở rìa Tây Bắc bồn trũng Nam Côn Sơn, là bồn tách giãn, phát triển vào thời kỳ Đệ Tam cùng với sự hình thành biển Đông, bao gồm hai pha hoạt 6 động tách giãn chính với cơ chế căng giãn khác nhau: pha căng giãn thứ nhất có trục tách giãn theo phương Bắc – Nam, là kết quả của sự hút chìm mảng biển Đông cổ. Pha căng giãn thứ hai thể hiện rõ hơn sự trượt bằng của mảng phương Đông Bắc – Tây Nam của biển Đông xảy ra chủ yếu vào Oligoxen đến Mioxen sớm (hình 1. Vào đầu Mioxen giữa, sụt lún nhiệt diễn ra đến hiện nay.

Mặt cắt qua các yếu tố chính bể Nam Côn Sơn trong phông kiến tạo khu vực Các hoạt động đứt gãy của pha tách giãn muộn trong Oligoxen đến Mioxen sớm cùng với chuyển động nghịch đảo trong Mioxen trung là những sự kiện kiến tạo chính hình thành các hệ trầm tích và hình thái cấu trúc Mỏ. Vào cuối Oligoxen đầu Mioxen sớm, khu vực vùng mỏ nằm ở rìa bồn trũng và trầm tích ở giai đoạn này được hình thành trong môi trường sông ngòi, đồng bằng châu thổ. Giai đoạn tiếp theo bồn trũng được mở rộng về phía Tây, chiều dày trầm tích ở khu vực mỏ bình ổn hơn trừ khu vực đới yên ngựa và cánh sụt phía Đông của mỏ do sự bắt đầu hoạt động của các đứt gãy liên quan nên có sự đột biến về chiều dày. Pha tách giãn thứ hai của bồn trũng bắt đầu với sự hoạt động của các đứt gãy vào thời kỳ đầu Mioxen sớm, sau khi hình thành tập trầm tích H150, với các trầm 7 tích thành tạo trong môi trường biển nông, đồng bằng ven biển, đồng bằng tam giác châu.

Sự hút chìm của Biển Đông xuống cung Luson-Đài Loan theo máng sâu Manila đã đẩy cung Luson chuyển dịch về phía Tây và tạo áp lực dồn ép từ Mioxen giữa và mạnh mẽ trong Mioxen muộn. Trường ứng suất của Biển Đông đã chuyển đổi từ căng giãn chiếm ưu thế sang dồn ép là chủ yếu. Cuối Mioxen giữa, sự dồn ép phát triển mạnh mẽ dẫn đến sự hình thành hàng loạt các cấu tạo dạng vòm có kích cỡ khác nhau. Mặt bất chỉnh hợp cuối Mioxen giữa đã cắt cụt một phần trầm tích được hình thành trước đó, đánh dấu sự kết thúc pha nghịch đảo kiến tạo tại bể Nam Côn Sơn.

Pha nghịch đảo kiến tạo này gây ra sự bóc mòn hoặc gián đoạn trầm tích khu vực và hình thành nhiều cấu tạo vòm địa phương, trong đó có đới nâng Mỏ. Các đơn vị cấu trúc Cấu trúc địa chất của mỏ có dạng đứt gãy, phân khối. Các đứt gãy có vai trò vô cùng quan trọng trong sự hình thành cấu trúc địa chất hiện tại của mỏ. Mặt cắt địa chất Mỏ bao gồm hai tầng cấu trúc: - Tầng cấu trúc móng Granit trước Kainozoi, - Tầng cấu trúc Trầm tích lục nguyên có tuổi Mioxen đến hiện nay.

Tầng cấu trúc trước Kainozoi Các kết quả nghiên cứu của BHP, Petronas, VSP và PVEP đều khẳng định rằng về mặt hình thái của nóc tầng Móng (H200) có thể chia thành 3 đới cấu trúc (hình 1.3): - Đới Trung tâm, - Cánh sụt phía Đông, - Cánh sụt phía Tây.b Cấu trúc mặt móng (H200) rất phức tạp gồm các hệ thống đứt gãy phân chia thành nhiều khối cấu trúc Tầng cấu trúc Kainozoi Tầng cấu trúc trầm tích Kainozoi có thể chia làm hai bậc (phụ tầng): - Mioxen dưới, - Mioxen giữa đến hiện nay. Bậc cấu trúc Mioxen dưới: Trong bậc cấu trúc này có các tầng phản xạ H150, H100 và H80, đều có hình thái cấu trúc tương tự với hình thái cấu trúc của bề mặt móng, là hình thái cấu trúc dạng khối sụt bậc, được chia cắt bởi các đứt gãy như ở tầng móng, mang đặc điểm kế thừa hình thái cấu trúc móng.