MỞ ĐẦU Hiện nay, công tác tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí trên thềm lục địa Việt nam đang gặp một số khó khăn như các mỏ phát hiện với trữ lượng lớn không còn nhiều, khu vực phát hiện ở các vùng nước sâu cũng như thành hệ phức tạp và hay sự cố. Công tác đánh giá và thẩm định trữ lượng một giếng khoan đòi hỏi phải được xem xét, thu thập dữ liệu và phân tích được tiến hành ngay từ những giai đoạn đầu trong quá trình khoan và đo đạc giếng khoan. Các thông số của vỉa như hệ số thấm, hệ số nhiễm bẩn và bán kính ảnh hưởng là những đặc trưng của vỉa cần được thu thập và minh giải để xác định và dự báo năng suất khai thác của vỉa cũng như cả vùng mỏ. Trước những khó khăn hiện tại đang đặt ra và những yêu cầu trong công tác đánh giá trữ lượng các giếng khoan có thành hệ phức tạp là các đới xen kẹp và đất đá bở rời (thinly laminated) với hệ số thành công chưa cao cũng như phân tích các yếu tố ảnh hưởng tới kết quả thử vỉa.
Tác giả xin được giới thiệu và tìm hiểu các yếu tố kỹ thuật và công nghệ cũng như các kiến nghị về phương pháp phân tích thử vỉa đối với các vỉa mỏng và xen kẹp bằng phương pháp thử vỉa phân đoạn – Interval Pressure Trasient Testing (IPTT). Phương pháp thử vỉa phân đoạn (IPTT) được áp dụng trong các vỉa có hệ tầng phức tạp và chất lưu là dạng khí dầu gas condensate. Với sự tìm hiểu và phân tích phương pháp thử vỉa phân đoạn qua đề tài “ Dự báo năng suất khai thác của vỉa dầu khí bằng phương pháp thử vỉa phân đoạn Interval Pressure Transient Testing”. xii HV: Lê Huy Việt GVHD: TS.
Mai Cao Lân CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ THỬ VỈA VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA VỈA MỎNG VÀ XEN KẸP 1.1 Tổng quan về các phƣơng pháp thử vỉa Các yếu tố kỹ thuật về công nghệ và yếu tố về kinh tế luôn là những quan tâm hàng đầu trong quá trình nghiên cứu và phát triển các mỏ dầu khí. Công tác đánh giá hiệu quả của việc phát triển mỏ được đặt ra như là một yêu cầu tất yếu, việc đánh giá mô hình mỏ thông qua các công tác dự báo vể thủy động lực và các mô hình địa chất được xem xét ngay từ khi giai đoạn thăm dò và thu thập số liệu cho đến suốt quá trình phát triển mỏ. Việc đánh giá khả năng và tiềm năng dầu khí của mỏ thông qua các công tác nghiên cứu, minh giải các thông số thủy động lực của mỏ như lưu lượng khai thác, hệ số thu hồi trong từng giai đoạn vận hành mỏ là một trong nhưng thông số cơ bản và rất quan trọng. Tùy theo từng giai đoạn phát triển của vùng mỏ mà yêu cầu và nhiệm vụ đặt ra cho công tác thử vỉa có khác nhau và mức độ tin cậy cũng khác nhau.
Việc xác định tính chất của dầu khí, khả năng khai thác (reservoir deliverability) và năng suất khai thác (productivity index) đối với các đối tượng khai thác phức tạp như các vùng nước sâu, các vỉa cận biên, các vỉa mỏng và xen kẹp và không đồng nhất càng khó khăn hơn và đòi hỏi độ chính xác cao hơn, vì đây là những yếu tố quyết định tới tính kinh tế của công tác đầu tư và phát triển mỏ. Thử vỉa là tạo một nhiễu động ở thành giếng khai thác (thay đổi lưu lượng khai thác) và quan sát sự biến đổi áp suất theo thời gian. Thử vỉa sẽ cung cấp thông tin về giếng như hệ số thấm trung bình, hệ số skin, diện tích tháo lưu của giếng…Trong quá trình thử vỉa, phản ứng của vỉa theo sự thay đổi lưu lượng được kiểm soát. Phản ánh của vỉa ít hay nhiều, ở mức độ nào đó sẽ phản ánh 1 HV: Lê Huy Việt GVHD: TS.
Mai Cao Lân thuộc tính của vỉa, cho nên thuộc tính của vỉa có thể suy ra thông qua sự thay đổi này. Minh giải thử vỉa là một quá trình ngược trong đó các thông số của mô hình được suy ra từ việc phân tích phản ứng của mô hình đối với một tập hợp số liệu đầu vào và đầu ra cho trước bằng cách sử dụng các mô hình toán học để liên hệ sự thay đổi áp suất vỉa với sự thay đổi của lưu lượng và thời gian, sự thay đổi của số liệu đầu ra đo được ứng với các số liệu đầu vào cho trước sẽ thể hiện các thông số thuộc tính của vỉa đó.2 Mục tiêu của quá trình thử vỉa Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ và nhanh chóng của ngành dầu khí đặc biệt là công tác tìm kiếm thăm dò và thẩm lượng các mỏ mới, cac mỏ ở vùng nước sâu thì công tác thử vỉa cũng có những bước phát triển rõ rệt và theo kịp với yêu cầu, đòi hỏi về kỹ thuật và công nghệ thử vỉa. Quá trình thu thập số liệu được thực hiện một cách cẩn trọng và đòi hỏi tính chính xác, chất lượng, phản ánh đúng thực trạng của vỉa dầu khí. Các công nghệ thử vỉa ngày nay có thể cho phép chúng ta thu thập số liệu một cách liên tục, cập nhập trong suốt quá trình thử vỉa và hơn hết có thể đánh giá, phân tích nhanh chóng, chính xác các số liệu cần thiết trong giai đoạn thăm dò.
Các phương pháp thử vỉa được thực hiện và áp dụng ngày nay đang được chia làm 2 nhóm chính đó là dự báo năng suất khai thác và mô tả các thông số về vỉa: Nhóm các phương pháp thử vỉa nhằm dự báo khả năng khai thác của vỉa sẽ cung cấp các thông tin sau đây: Xác định tính chất của dầu hoặc khí, đánh giá thể tích tồn tại trong điều kiên mỏ Đo đạc các thông số của vỉa như áp suất và nhiệt độ Thu thập và lấy mẫu dầu khí để phục vụ công tác thực nghiêm PVT trong phòng thí nghiệm Đánh giá khả năng khai thác của vỉa dầu khí Khảo sát sự hiệu quả của công tác hoàn thiện giếng 2 HV: Lê Huy Việt GVHD: TS. Mai Cao Lân Phân tích các yếu tố suy giảm sản lượng hoặc công tác xử lý vùng cận đáy giếng Nhóm các phương pháp thử vỉa nhằm đánh giá và mô tả các yếu tố địa chất của vỉa dầu khí sẽ cung cấp các thông tin: Khảo sát và đánh giá các thông số của vỉa như độ thấm Nghiên cứu đặc điểm của các vỉa không đồng nhất Nghiên cứu và đánh giá các vỉa cận biên và cấu trúc thành hệ Đánh giá các chế độ thủy động lực của các giếng với nhau Nhưng dù có nhiệm vụ và mục đích khác nhau nhưng các công tác thử vỉa luôn hết sức cần thiết cho công tác phân tích và đánh giá cũng như cải thiện các thông số đặc trưng của vỉa và có những dự báo chính xác, đáng tin cậy trong quá trình phát triển mỏ sau này.1 Nhóm các phƣơng pháp thử vỉa nhằm đánh giá khả năng khai thác của vỉa (productivity well testing) Các phương pháp thử vỉa nhằm đánh giá khả năng khai thác của vỉa là những yêu cầu cơ bản nhất của công tác thử vỉa dầu khí, nhăm cung cấp các thông tin để phả ánh rõ tính chất của dầu khí tồn tại trong vỉa, lấy mẫu và xác định khả năng khai thác của vỉa. Thành phần của dầu khí sẽ được phân tích và đánh giá qua công tác phân tích PVT trong phòng thí nghiệm nhằm hiểu rõ các thông số như trạng thái pha của hydrocarbon trong các điều kiện áp suất và nhiệt độ khác nhau. Việc phân tích PVT sẽ giúp cung cấp cho chúng ta đầy đủ các thông số cơ bản của chất lưu trong vỉa áp suất bọt khí, hệ số giãn nở thành hệ, hệ số nén phục vụ cho công tác thử vỉa và mô phỏng các dòng chảy trong giếng.
Khả năng khai thác của mỏ là một trong những thông số quan trọng trong việc đánh giá mức độ thương mại của mỏ dầu khí, một yếu tố quyết định trong quá trình đánh giá tiềm năng dầu khí của mỏ. 3 HV: Lê Huy Việt GVHD: TS. Mai Cao Lân Quá trình này được thực hiện bằng cách thông qua đánh giá lưu lượng khai thác với từng khoảng giảm áp suất trong giếng. Giếng sẽ được khai thác với những lưu lượng khác nhau thông qua việc thay đổi đường kính van hay đánh giá sự ổn định và phục hồi áp suất trong quá trình thay đổi van tiết lưu.2 Nhóm các phƣơng pháp thử vỉa nhằm đánh giá cấu trúc địa chất của vỉa (descriptive well testing) Các phương pháp thử vỉa nhằm đánh giá cấu tạo địa chất, cấu trúc của thành hệ nhằm có thể hiểu rõ hơn về các yếu tố địa chất có thể ảnh hưởng đến khả năng khai thác và tiềm năng dầu khí của vỉa.
Bất kỳ sự thay đổi về lưu lượng cũng dẫn tới những thay đổi của áp suất đáy giếng và vùng kế cận. Bằng việc ghi nhận sự thay đổi trong quá trình phục hồi áp suất đáy giếng theo thới gian cho phép có thể biết được sự không đồng nhất trong các cấu trúc địa chất hay các bất đẳng hướng trong cấu trúc của mỏ. Để đạt được những yêu cầu này thì việc phân tích và đánh giá sự thay đổi áp suất đáy giếng được thực hiện bằng việc phân tích trên 3 dạng đồ thị: đồ thị log – log (mô hình mỏ sẽ được xác định); đồ thị semilog (dự đoán các giá trị của vỉa); và hệ quy chiếu Đê-các-tơ (Cartersian – đánh giá các giá trị của vỉa và mô hình mỏ). Các đặc trưng của sự thay đổi áp suất có thể quan sát thấy cùng với sự khác biệt với từng đặc điểm của vỉa.
Mỗi đồ thị log – log gồm có 2 đường cong biểu diễn trên đó, đường cong phía trên biểu diễn sự thay đổi của áp suất tương ứng với bất kỳ thay đổi của lưu lượng, và đường cong phía dưới là đạo hàm của áp suất biểu diễn mức độ thay đổi của áp suất theo thời gian. Các đường cong này có độ nhạy với bất kỳ sự thay đổi nào trong giếng cũng như trong cấu trúc địa chất của vỉa.3 Các phƣơng pháp thử vỉa thông dụng 1.1 Thử vỉa bằng phƣơng pháp giảm áp (Drawdown Pressure Test) Trong thử vỉa giảm áp, lưu lượng được giữ ổn định trước khi thử vỉa, sau đó giếng được đóng lại để áp suất đáy giếng cân bằng với áp suất vỉa, lưu lượng 4 HV: Lê Huy Việt GVHD: TS. Mai Cao Lân bằng không, sau đó mở giếng và ghi nhận áp suất thay đổi theo thời gian với một lưu lượng không đổi.
