Xây Dựng Mô Hình Ứng Xử Pha Cho Khí Condensat Tại Mỏ Hừng Đông, Bồn Trũng Cửu Long

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu địa chất dầu khí ứng dụng xây dựng mô hình ứng xử pha cho vỉa khí condensat ứng dụng dự báo khai, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Nguyễn Thế Duy
• Người hướng dẫn: TS. Mai Cao Lân
• Trường học: Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Địa Chất Dầu Khí Ứng Dụng
• Đề tài: Mô Hình Ứng Xử Pha Khí Condensat: Dự Báo Khai Thác Mỏ Hừng Đông
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 1.1. Lý thuyết về ứng xử pha
• 1.1.1. Khái niệm cơ bản
• 1.1.2. Ứng xử pha của các hệ hydrocacbon
• 1.1.2.1. Hệ đơn cấu tử
• 1.1.2.2. Hệ hai cấu tử
• 1.1.2.3. Hệ đa cấu tử
• 1.2. Đặc trưng cơ bản của khí condensat
• 1.2.1. Tính chất cơ bản của khí condensat
• 1.2.2. Đặc trưng dòng chảy của khí condensat
• 1.2.2.1. Ứng xử và trạng thái cân bằng pha
• 1.2.2.2. Sự thay đổi ứng xử pha trong quá trình khai thác
• 1.2.3. Ứng xử dòng chảy khí condensat lân cận giếng khoan
• 1.2.4. Hiện tượng tích tụ condensat vùng cận đáy giếng
• 1.3. Các phương pháp lấy mẫu và các thí nghiệm phân tích PVT
• 1.3.1. Các phương pháp lấy mẫu chất lưu
• 1.3.1.1. Phương pháp lấy mẫu đáy giếng
• 1.3.1.2. Phương pháp lấy mẫu bề mặt
• 1.3.2. Các thí nghiệm phân tích PVT của khí condensat
• 1.3.2.1. Thí nghiệm CCE
• 1.3.2.2. Thí nghiệm CVD
• 1.4. Tính toán cân bằng pha và phương trình trạng thái
• 1.4.1. Tính toán cân bằng pha
• 1.4.1.1. Tỷ số cân bằng pha Ki
• 1.4.1.2. Tính toán cân bằng hai pha
• 1.4.1.3. Tính toán tỷ số cân bằng pha cho các thành phần nặng
• 1.4.2. Phương trình trạng thái
• 1.4.2.1. Phương trình trạng thái Van der Waals
• 1.4.2.2. Phương trình trạng thái Redlich-Kwong (RK)
• 1.4.2.3. Phương trình trạng thái Soave-Redlich-Kwong (SRK)
• 1.4.2.4. Phương trình trạng thái Peng-Robinson (PR)
• 1.5. Ứng dụng của phương trình trạng thái
• 1.5.1. Tính hệ số cân bằng pha Ki
• 1.5.2. Tính áp suất điểm sương Ps
• 1.5.3. Tính áp suất pha khí
• 1.6. Mô tả thành phần Hydrocacbon nặng
• 1.6.1. Phân loại thành phần Hydrocacbon
• 1.6.2. Tính toán các giá trị tới hạn và hệ số lệch tâm
• 1.6.2.1. Phương pháp của Pederson
• 1.6.2.2. Phương pháp của Kesler và Lee
• 1.6.2.3. Hệ số tương tác nhị phân
• 1.6.3. Nguyên tắc nhóm các thành phần nặng (lumping)
• 2. CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH XÂY DỰNG MÔ HÌNH ỨNG XỬ PHA
• 2.1. Kiểm tra dữ liệu đầu vào
• 2.2. Phương pháp kiểm tra bằng đồ thị
• 2.2.1. Phương pháp loại trừ
• 2.3. Mô phỏng các thí nghiệm PVT bằng phương trình trạng thái
• 2.3.1. Mô phỏng thí nghiệm CCE
• 2.3.2. Mô phỏng thí nghiệm CVD
• 2.3.3. Hiệu chỉnh phương trình trạng thái để phù hợp với số liệu thực nghiệm
• 2.3.3.1. Lựa chọn các thông số hiệu chỉnh trong phương trình trạng thái
• 2.3.3.2. Các bước hiệu chỉnh thông số trong phương trình trạng thái
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ỨNG XỬ PHA CHO MỎ KHÍ CONDENSAT
• 3.1. Kiểm tra và xây dựng dữ liệu đầu vào
• 3.1.1. Kiểm tra dữ liệu đầu vào
• 3.1.2. Xây dựng dữ liệu đầu vào
• 3.1.2.1. Dữ liệu thành phần chất lưu
• 3.1.2.2. Dữ liệu thực nghiệm từ các thí nghiệm PVT
• 3.2. Lựa chọn phương trình trạng thái
• 3.3. Mô phỏng thí nghiệm bằng phương trình trạng thái
• 3.3.1. Kết quả mô phỏng trước khi hiệu chỉnh
• 3.3.2. Kết quả mô phỏng sau khi hiệu chỉnh
• 3.3.2.1. Lựa chọn các thông số hiệu chỉnh trong phương trình trạng thái
• 3.3.2.2. Các bước hiệu chỉnh thông số trong phương trình trạng thái
• 3.3.2.3. Kết quả quá trình mô phỏng thí nghiệm PVT bằng phương trình trạng thái sau khi đã hiệu chỉnh
• 3.4. Đánh giá kết quả mô phỏng cho cả hai quy trình
• 4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ỨNG XỬ PHA ĐỂ DỰ BÁO KHAI THÁC CHO MỎ KHÍ CONDENSAT HÙNG ĐÔNG
• 4.1. Tổng quan về đối tượng nghiên cứu
• 4.1.1. Vị trí mỏ khí condensat Hừng Đông
• 4.1.2. Lịch sử thăm dò và thăm lượng
• 4.1.3. Sơ lược đặc điểm địa tầng khu vực mỏ khí condensat Hừng Đông
• 4.1.4. Trữ lượng khí tại chỗ tập F mỏ khí Hừng Đông
• 4.2. Mô hình thủy động lực mỏ khí Hừng Đông
• 4.2.1. Tính chất đá chứa và chất lưu vỉa
• 4.2.1.1. Tính chất đá chứa
• 4.2.1.2. Tính chất chất lưu vỉa
• 4.2.2. Mô hình thủy động lực
• 4.2.2.1. Mô hình địa chất
• 4.2.2.2. Mô hình thủy động lực
• 4.2.2.3. Kết quả bài toán mô phỏng
• 4.3. Hiệu chỉnh giá trị trữ lượng khí tại chỗ ban đầu
• 4.4. Hiệu chỉnh mô hình phù hợp với dữ liệu thử vỉa tại giếng HD-1X (DST#2) và giếng HD-3X
• 4.5. Dự báo khai thác
• DANH SÁCH HÌNH VẼ
• DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Tóm tắt

I. Tổng Quan Ứng Xử Pha Khí Condensate Mỏ Hừng Đông

Bài viết này tập trung vào việc xây dựng mô hình ứng xử pha khí condensate và ứng dụng vào dự báo khai thác mỏ Hừng Đông, bồn trũng Cửu Long. Việc nghiên cứu chi tiết đặc tính chất lưu, đặc biệt là tính chất pha khí condensate, là yếu tố then chốt để đánh giá rủi ro tách pha lỏng và động thái của mỏ trong quá trình khai thác. Mô phỏng chính xác ứng xử pha khí hydrocarbon theo sự biến đổi áp suất và nhiệt độ giúp đánh giá tiềm năng khai thác tối ưu. Luận văn này sẽ trình bày cơ sở lý thuyết, quy trình xây dựng mô hình, và ứng dụng cụ thể cho mỏ Hừng Đông. Theo nghiên cứu của Nguyen The Duy (2012), việc thiếu nghiên cứu kỹ lưỡng về ứng xử pha có thể dẫn đến đánh giá sai lệch về động thái mỏ và hiệu quả khai thác.

1.1. Giới Thiệu Về Khí Condensate và Tầm Quan Trọng

Khí condensate là hỗn hợp hydrocarbon đặc biệt, tồn tại ở pha khí trong điều kiện vỉa nhưng có thể ngưng tụ thành pha lỏng khi áp suất và nhiệt độ thay đổi. Việc dự báo chính xác lượng condensate ngưng tụ là rất quan trọng trong việc lập kế hoạch khai thác và tối ưu hóa sản lượng. Nghiên cứu tính chất pha khí condensat không chỉ giúp dự báo sản lượng mà còn giúp đưa ra các giải pháp giảm thiểu condensate banking, một vấn đề thường gặp trong khai thác khí condensate.

1.2. Mỏ Hừng Đông Bối Cảnh Địa Chất và Thách Thức Khai Thác

Mỏ Hừng Đông thuộc bồn trũng Cửu Long, là một trong những mỏ khí condensate quan trọng của Việt Nam. Do đặc điểm địa chất phức tạp và thành phần khí condensate thay đổi theo độ sâu, việc xây dựng mô hình ứng xử pha chính xác là một thách thức lớn. Các nghiên cứu cần xem xét đến ảnh hưởng của mô hình nhiệt động lực học và thành phần hydrocarbon khác nhau đến ứng xử pha khí condensat tại Hừng Đông gas condensate field.

II. Thách Thức Dự Báo Khai Thác Ứng Xử Pha Khí Condensate

Một trong những thách thức lớn nhất trong dự báo khai thác mỏ khí condensate là mô phỏng chính xác ứng xử pha. Sự thay đổi áp suất và nhiệt độ trong quá trình khai thác có thể dẫn đến ngưng tụ ngược, làm giảm độ thấm tương đối của pha khí và ảnh hưởng đến sản lượng. Việc sử dụng các phương trình trạng thái (EOS) không phù hợp hoặc thiếu hiệu chỉnh có thể dẫn đến sai số lớn trong dự báo. Ngoài ra, sự không đồng nhất của vỉa và thiếu dữ liệu thực nghiệm cũng là những yếu tố gây khó khăn cho việc xây dựng mô hình ứng xử pha chính xác. Theo luận văn, việc không mô phỏng đúng ứng xử pha khí hydrocarbon có thể dẫn đến đánh giá sai về rủi ro tách pha lỏng và động thái mỏ.

2.1. Ảnh Hưởng của Condensate Banking và Giải Pháp Giảm Thiểu

Condensate banking là hiện tượng tích tụ condensate lỏng gần giếng khoan do áp suất giảm, làm giảm độ thấm của pha khí và cản trở dòng chảy. Việc dự báo và giải pháp giảm thiểu condensate banking là rất quan trọng để duy trì sản lượng khai thác. Các giải pháp có thể bao gồm tối ưu hóa áp suất khai thác, sử dụng enhanced gas recovery (EGR) hoặc áp dụng các phương pháp hóa học để cải thiện độ thấm.

2.2. Sai Số Trong Mô Phỏng Lựa Chọn và Hiệu Chỉnh Phương Trình Trạng Thái

Việc lựa chọn và hiệu chỉnh phương trình trạng thái (EOS) là một bước quan trọng trong xây dựng mô hình pha khí condensat. Các phương trình trạng thái khác nhau có độ chính xác khác nhau đối với các hệ hydrocarbon khác nhau. Cần phải hiệu chỉnh các thông số của phương trình trạng thái dựa trên dữ liệu thực nghiệm (PVT khí condensat) để đảm bảo mô hình mô phỏng chính xác tính chất pha khí condensat. Các thí nghiệm như CCE và CVD cung cấp dữ liệu quan trọng cho quá trình hiệu chỉnh này.

III. Phương Pháp Xây Dựng Mô Hình Pha Dự Báo Mỏ Hừng Đông

Để xây dựng mô hình pha khí condensat hiệu quả cho dự báo khai thác mỏ Hừng Đông, cần tuân thủ một quy trình chặt chẽ. Quy trình này bao gồm thu thập và kiểm tra dữ liệu đầu vào, lựa chọn phương trình trạng thái (EOS) phù hợp, hiệu chỉnh các thông số của phương trình trạng thái dựa trên dữ liệu thực nghiệm (PVT khí condensat), và đánh giá độ tin cậy của mô hình. Sử dụng phần mềm chuyên dụng như PVTi của Schlumberger có thể hỗ trợ quá trình này. Mô phỏng thành phần khí condensat đóng vai trò quan trọng, cần sử dụng dữ liệu từ các thí nghiệm PVT để đảm bảo mô hình phản ánh đúng ứng xử pha khí hydrocarbon.

3.1. Kiểm Tra Dữ Liệu Đầu Vào Đảm Bảo Tính Chính Xác

Dữ liệu đầu vào bao gồm thành phần khí condensate, kết quả thí nghiệm PVT, và các thông số vỉa. Cần kiểm tra kỹ lưỡng tính nhất quán và chính xác của dữ liệu này. Sử dụng các phương pháp thống kê và trực quan hóa để phát hiện các sai sót. Dữ liệu không chính xác có thể dẫn đến sai số lớn trong mô hình. Từ luận văn, ta thấy việc kiểm tra băng đồ thị Dé-cat-Logarit giữa tỷ lệ thành phần với khối lượng phân tử, đảm bảo dữ liệu đầu vào chính xác.

3.2. Lựa Chọn Phương Trình Trạng Thái SRK và Hiệu Chỉnh Thông Số

Phương trình trạng thái Soave-Redlich-Kwong (SRK) thường được sử dụng để mô phỏng ứng xử pha khí condensat. Tuy nhiên, cần hiệu chỉnh các thông số của phương trình này để phù hợp với dữ liệu thực nghiệm. Các thông số như nhiệt độ tới hạn, áp suất tới hạn và hệ số lệch tâm có thể được hiệu chỉnh. Quá trình hiệu chỉnh cần được thực hiện một cách cẩn thận và có hệ thống để tránh làm mất tính chất vật lý của hệ hydrocarbon.

3.3. Sử Dụng Phần Mềm Mô Phỏng và Đánh Giá Kết Quả Mô Phỏng

Sử dụng các phần mềm mô phỏng chuyên dụng để thực hiện các phép tính mô phỏng thành phần khí condensat và so sánh kết quả với dữ liệu thực nghiệm. Đánh giá kết quả mô phỏng dựa trên các tiêu chí thống kê và trực quan. Nếu kết quả mô phỏng không phù hợp với dữ liệu thực nghiệm, cần điều chỉnh các thông số của mô hình và lặp lại quá trình mô phỏng.

IV. Ứng Dụng Mô Hình Pha Dự Báo Khai Thác Mỏ Khí Hừng Đông

Sau khi xây dựng và hiệu chỉnh mô hình pha khí condensate, có thể sử dụng nó để dự báo khai thác mỏ khí Hừng Đông. Mô hình này có thể được tích hợp vào các mô hình thủy động lực để mô phỏng dòng chảy trong vỉa và dự báo sản lượng. Việc dự báo cần xem xét đến các yếu tố như số lượng giếng khai thác, vị trí giếng, và chế độ khai thác. Kết quả dự báo có thể được sử dụng để tối ưu hóa khai thác khí condensat và lập kế hoạch phát triển mỏ hiệu quả.

4.1. Mô Hình Thủy Động Lực Tích Hợp Ứng Xử Pha và Dự Báo Sản Lượng

Mô hình thủy động lực mô phỏng dòng chảy của khí condensate và nước trong vỉa. Việc tích hợp mô hình pha vào mô hình thủy động lực cho phép dự báo chính xác hơn sản lượng khí và condensate. Mô hình thủy động lực cần được hiệu chỉnh dựa trên dữ liệu lịch sử sản xuất và áp suất để đảm bảo độ tin cậy.

4.2. Tối Ưu Hóa Khai Thác Số Lượng Giếng và Chế Độ Khai Thác

Việc tối ưu hóa khai thác khí condensat bao gồm lựa chọn số lượng giếng và chế độ khai thác phù hợp. Số lượng giếng khai thác cần được cân nhắc dựa trên trữ lượng, độ thấm của vỉa, và áp suất vỉa. Chế độ khai thác cần được điều chỉnh để giảm thiểu condensate banking và duy trì sản lượng ổn định.

4.3. Phân Tích Độ Nhạy Ảnh Hưởng của Các Yếu Tố Đến Hệ Số Thu Hồi

Phân tích độ nhạy giúp xác định các yếu tố có ảnh hưởng lớn nhất đến hệ số thu hồi. Các yếu tố này có thể bao gồm độ thấm, độ bão hòa nước, và tính chất pha khí condensat. Việc xác định các yếu tố quan trọng giúp tập trung nguồn lực vào việc thu thập dữ liệu và xây dựng mô hình chính xác hơn.

V. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Tương Lai Mô Hình Pha Khí

Việc xây dựng mô hình pha khí condensate chính xác là rất quan trọng để dự báo khai thác và tối ưu hóa khai thác mỏ khí Hừng Đông. Nghiên cứu này đã trình bày một quy trình xây dựng mô hình pha và ứng dụng nó vào mỏ Hừng Đông. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều hướng nghiên cứu có thể được thực hiện để cải thiện độ chính xác và tin cậy của mô hình. Các nghiên cứu cần tập trung vào việc thu thập thêm dữ liệu thực nghiệm, phát triển các phương trình trạng thái (EOS) tiên tiến hơn, và tích hợp các hiệu ứng vi mô vào mô hình.

5.1. Thu Thập Dữ Liệu Thực Nghiệm PVT và Thành Phần Hydrocarbon

Việc thu thập dữ liệu thực nghiệm (PVT khí condensat) là rất quan trọng để xây dựng và hiệu chỉnh mô hình pha. Cần thực hiện các thí nghiệm PVT ở nhiều điều kiện áp suất và nhiệt độ khác nhau để mô phỏng chính xác ứng xử pha khí hydrocarbon. Cần phân tích thành phần hydrocarbon của khí condensate một cách chi tiết để xác định các thành phần quan trọng.

5.2. Phát Triển Phương Trình Trạng Thái Tiên Tiến và Mô Hình Hóa

Nghiên cứu phát triển các phương trình trạng thái (EOS) tiên tiến hơn có khả năng mô phỏng chính xác ứng xử pha của các hệ hydrocarbon phức tạp. Tích hợp các hiệu ứng vi mô vào mô hình nhiệt động lực học để mô phỏng các hiện tượng như condensate banking một cách chính xác hơn.

VI. Phương Pháp Dự Báo Sản Lượng Khí Condensat Hướng Phát Triển

Để nâng cao hiệu quả dự báo khai thác mỏ Hừng Đông, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp dự báo sản lượng khí mới. Điều này bao gồm việc kết hợp mô hình pha khí condensate với các kỹ thuật trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (ML) để tạo ra các mô hình dự báo thông minh hơn. Việc áp dụng các kỹ thuật AI/ML có thể giúp tăng cường độ chính xác và hiệu quả của quá trình dự báo.

6.1. Tích Hợp Trí Tuệ Nhân Tạo AI và Học Máy ML vào Mô Hình

Sử dụng các thuật toán AI/ML để phân tích dữ liệu lịch sử sản xuất, dữ liệu địa chất và dữ liệu PVT, từ đó xây dựng các mô hình dự báo có khả năng tự học và thích nghi với các điều kiện thay đổi của mỏ. Các mô hình AI/ML có thể giúp phát hiện các xu hướng và mối quan hệ phức tạp mà các phương pháp truyền thống khó nắm bắt được.

6.2. Nghiên Cứu và Áp Dụng Các Phương Pháp Enhanced Gas Recovery EGR

Nghiên cứu và áp dụng các phương pháp enhanced gas recovery (EGR) để tăng cường hệ số thu hồi khí và condensate. Các phương pháp EGR có thể bao gồm bơm khí CO2, bơm khí N2, hoặc sử dụng các chất hóa học để cải thiện độ thấm của vỉa và giảm thiểu condensate banking. Việc lựa chọn phương pháp EGR phù hợp cần được đánh giá dựa trên các điều kiện cụ thể của mỏ.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Mỏ khí condensat Hừng Đông, phát hiện quan trọng trong bồn trũng Cửu Long năm 2003, là đối tượng nghiên cứu chính của luận văn này. Việc khai thác khí condensat đòi hỏi hiểu biết sâu sắc về đặc tính chất lưu và ứng xử pha trong vỉa, bởi khí condensat có tính chất pha biến đổi phức tạp theo áp suất và nhiệt độ. Theo ước tính, áp suất vỉa của mỏ dao động từ 3.000 đến 8.000 psi, nhiệt độ khoảng 200-400°F, với tỷ số condensat-khí (CGR) từ 30 đến 300 thùng pha lỏng trên một triệu bộ khối khí chuẩn. Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng mô hình ứng xử pha tổng quát cho khí condensat, áp dụng cho mỏ khí Hừng Đông, từ đó dự báo khai thác hiệu quả đến năm 2028.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào phân tích dữ liệu thí nghiệm PVT, xây dựng mô hình ứng xử pha bằng phương trình trạng thái Soave-Redlich-Kwong (SRK3) và ứng dụng mô hình này trong mô hình thủy động lực đặc tính dầu cải tiến (MBO). Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp công cụ dự báo khai thác chính xác, giúp tối ưu hóa số lượng giếng khoan (khoảng 23 giếng) và phương án khai thác từng giai đoạn, đồng thời đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố không chắc chắn như độ thấm và tính liên thông vỉa đến hệ số thu hồi sản phẩm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết ứng xử pha trong hệ hydrocacbon: Nghiên cứu ứng xử pha của hệ đơn cấu tử, hai cấu tử và đa cấu tử, tập trung vào khí condensat với đặc trưng pha khí-lỏng biến đổi theo áp suất và nhiệt độ. Biểu đồ pha áp suất-nhiệt độ (p/T) được sử dụng để mô tả vùng tồn tại các pha và điểm tới hạn.

• Phương trình trạng thái (EOS): Phương trình Soave-Redlich-Kwong (SRK3) được chọn để mô phỏng các thí nghiệm PVT, với các thông số tới hạn và hệ số lệch tâm được hiệu chỉnh để phù hợp với số liệu thực nghiệm. Các khái niệm chính bao gồm tỷ số cân bằng pha (Ki), áp suất điểm sương, áp suất điểm bọt khí, và hệ số nén khí.

• Mô hình thủy động lực đặc tính dầu cải tiến (MBO): Ứng dụng mô hình ứng xử pha làm đầu vào cho mô hình thủy động lực để dự báo khai thác, đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố như số lượng giếng khoan, độ thấm và tính liên thông vỉa.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm:

• Dữ liệu thí nghiệm PVT thu thập từ các mẫu chất lưu đáy giếng HD-1X, HD-3X tại mỏ Hừng Đông.
• Dữ liệu địa chất và thử vỉa từ các giếng khoan HD-1X, HD-2X, HD-3X, HD-4X.
• Số liệu khai thác thực tế và mô phỏng thủy động lực.

Phương pháp phân tích:

• Kiểm tra và hiệu chỉnh dữ liệu đầu vào bằng phần mềm PVTi của Schlumberger.
• Mô phỏng thí nghiệm CCE (Constant Composition Expansion) và CVD (Constant Volume Depletion) bằng phương trình trạng thái SRK3.
• Hiệu chỉnh các thông số tới hạn (nhiệt độ tới hạn Tc, áp suất tới hạn Pc) ưu tiên trước, sau đó hiệu chỉnh các hệ số lệch tâm và các hằng số Q1, Q2.
• Không hiệu chỉnh hệ số tương tác nhị phân k để tránh lỗi không hội tụ.
• Xây dựng mô hình thủy động lực đặc tính dầu cải tiến (MBO) sử dụng dữ liệu mô hình ứng xử pha đã hiệu chỉnh.
• Dự báo khai thác đến năm 2028, phân tích ảnh hưởng của số lượng giếng khoan và các yếu tố không chắc chắn.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2003 (bắt đầu thăm dò) đến năm 2012 (hoàn thành luận văn), với dự báo khai thác đến năm 2028.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Mô hình ứng xử pha SRK3 hiệu chỉnh đạt độ tin cậy cao: Sau quá trình hiệu chỉnh, mô hình mô phỏng thí nghiệm PVT phù hợp với số liệu thực nghiệm, sai số áp suất điểm sương và tỷ lệ pha lỏng dưới 5%. Điều này cho phép ứng dụng mô hình trong dự báo khai thác.

2. Ảnh hưởng của số lượng giếng khoan đến khai thác: Dự báo cho thấy số lượng giếng khoan tối ưu là 23 giếng, với khoảng cách trung bình giữa các giếng khoảng 1 km. Khi tăng lên 30 giếng, sự can thiệp giữa các giếng không đáng kể, nhưng chi phí khai thác tăng.

3. Phương án khai thác từng giai đoạn phù hợp nhất: Do số liệu thử vỉa chưa đại diện đầy đủ cho đặc trưng đá chứa (độ thấm, tính liên thông), khai thác theo từng giai đoạn giúp điều chỉnh phương án dựa trên dữ liệu khai thác thực tế, giảm thiểu rủi ro.

4. Tính liên thông vỉa và ảnh hưởng biên quan trọng hơn độ thấm: Các yếu tố không chắc chắn về tính liên thông và ảnh hưởng biên (mức độ liên thông) ảnh hưởng đến hệ số thu hồi nhiều hơn so với phân bố độ thấm, làm thay đổi hiệu quả khai thác.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các phát hiện trên là do đặc tính pha biến đổi phức tạp của khí condensat, đặc biệt hiện tượng ngưng tụ ngược và tích tụ condensat vùng cận đáy giếng làm giảm độ linh động pha khí. Việc sử dụng phương trình trạng thái SRK3 với hiệu chỉnh thông số tới hạn và hệ số lệch tâm giúp mô phỏng chính xác hơn các trạng thái pha trong điều kiện vỉa.

So sánh với các nghiên cứu trong và ngoài nước, kết quả phù hợp với nhận định của các tác giả về tầm quan trọng của mô hình ứng xử pha trong dự báo khai thác khí condensat. Việc lựa chọn phương án khai thác từng giai đoạn cũng tương đồng với các chiến lược khai thác khí condensat được áp dụng tại các mỏ tương tự.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ áp suất-thể tích, áp suất-nhiệt độ, biểu đồ tỷ lệ pha lỏng theo áp suất, và bản đồ phân bố giếng khoan để minh họa ảnh hưởng của số lượng giếng và các yếu tố không chắc chắn đến sản lượng khai thác.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai khai thác theo từng giai đoạn: Áp dụng phương án khai thác từng giai đoạn để tận dụng dữ liệu khai thác sớm làm cơ sở điều chỉnh kế hoạch, giảm thiểu rủi ro do đặc tính vỉa chưa được xác định đầy đủ. Thời gian áp dụng: ngay từ giai đoạn đầu khai thác. Chủ thể thực hiện: Công ty khai thác mỏ.

2. Tối ưu hóa số lượng giếng khoan: Duy trì số lượng giếng khoan khoảng 23 giếng với khoảng cách trung bình 1 km để đảm bảo hiệu quả khai thác và giảm chi phí đầu tư. Thời gian: trong kế hoạch phát triển mỏ. Chủ thể: Ban kỹ thuật và quản lý dự án.

3. Nâng cao chất lượng dữ liệu thử vỉa: Tăng cường thu thập và phân tích dữ liệu thử vỉa để cải thiện mô hình thủy động lực, đặc biệt về độ thấm và tính liên thông vỉa. Thời gian: liên tục trong quá trình khai thác. Chủ thể: Phòng kỹ thuật và phòng thí nghiệm.

4. Cập nhật và hiệu chỉnh mô hình ứng xử pha định kỳ: Sử dụng phần mềm PVTi để cập nhật mô hình ứng xử pha dựa trên dữ liệu thực tế mới, đảm bảo mô hình luôn phản ánh chính xác đặc tính chất lưu. Thời gian: hàng năm hoặc khi có dữ liệu mới. Chủ thể: Nhóm nghiên cứu và kỹ sư mô phỏng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư khai thác và quản lý mỏ khí condensat: Nhận được công cụ dự báo khai thác chính xác, giúp tối ưu hóa kế hoạch khai thác và quản lý rủi ro do hiện tượng ngưng tụ ngược và tích tụ condensat.

2. Nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành Địa chất Dầu khí: Tài liệu tham khảo chi tiết về lý thuyết ứng xử pha, phương trình trạng thái và phương pháp xây dựng mô hình ứng xử pha cho khí condensat.

3. Chuyên gia mô phỏng thủy động lực mỏ: Hướng dẫn quy trình xây dựng và hiệu chỉnh mô hình ứng xử pha làm đầu vào cho mô hình thủy động lực đặc tính dầu cải tiến, nâng cao độ chính xác dự báo khai thác.

4. Các công ty dầu khí và phòng thí nghiệm PVT: Tham khảo quy trình lấy mẫu, phân tích PVT và ứng dụng phần mềm PVTi trong xây dựng mô hình ứng xử pha, phục vụ cho các dự án tương tự.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình ứng xử pha có vai trò gì trong khai thác khí condensat?
   Mô hình ứng xử pha mô phỏng sự thay đổi pha khí-lỏng theo áp suất và nhiệt độ, giúp dự báo hiện tượng ngưng tụ ngược và tích tụ condensat, từ đó tối ưu hóa kế hoạch khai thác và giảm thiểu rủi ro.

2. Tại sao chọn phương trình trạng thái Soave-Redlich-Kwong (SRK3)?
   SRK3 cân bằng giữa độ chính xác và tính đơn giản, phù hợp mô phỏng khí condensat với hiệu chỉnh thông số tới hạn và hệ số lệch tâm, cho kết quả mô phỏng thí nghiệm PVT gần với thực tế.

3. Phương pháp lấy mẫu nào phù hợp cho khí condensat?
   Phương pháp lấy mẫu bề mặt thường được ưu tiên do khả năng thu thập dung tích mẫu lớn và ghi nhận giá trị GOR chính xác, trong khi lấy mẫu đáy giếng phù hợp khi cần mẫu đại diện cho vỉa.

4. Ảnh hưởng của tính liên thông vỉa đến khai thác như thế nào?
   Tính liên thông vỉa ảnh hưởng mạnh đến hệ số thu hồi sản phẩm, hơn cả phân bố độ thấm, do nó quyết định khả năng lưu thông và phân bố pha khí-lỏng trong vỉa.

5. Làm thế nào để điều chỉnh mô hình khi có dữ liệu mới?
   Sử dụng phần mềm PVTi để hiệu chỉnh các thông số mô hình dựa trên dữ liệu thí nghiệm và khai thác mới, đảm bảo mô hình luôn phản ánh chính xác đặc tính chất lưu và điều kiện vỉa.

Kết luận

• Đã xây dựng thành công mô hình ứng xử pha tổng quát cho khí condensat dựa trên phương trình trạng thái SRK3, hiệu chỉnh phù hợp với số liệu thí nghiệm PVT.
• Ứng dụng mô hình này làm đầu vào cho mô hình thủy động lực đặc tính dầu cải tiến, dự báo khai thác mỏ khí condensat Hừng Đông đến năm 2028 với số lượng giếng tối ưu là 23.
• Phương án khai thác từng giai đoạn được đề xuất nhằm thích ứng với các yếu tố không chắc chắn về đặc tính đá chứa và chất lưu.
• Tính liên thông vỉa và ảnh hưởng biên được xác định là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả khai thác hơn độ thấm.
• Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho các nghiên cứu và ứng dụng tương tự trong lĩnh vực địa chất dầu khí, đặc biệt với mỏ khí condensat mới.

Next steps: Tiếp tục thu thập dữ liệu thử vỉa và khai thác thực tế để cập nhật mô hình, đồng thời triển khai các giải pháp khai thác theo đề xuất nhằm tối ưu hóa sản lượng và hệ số thu hồi.

Các đơn vị khai thác và nghiên cứu nên áp dụng quy trình xây dựng mô hình ứng xử pha và mô hình thủy động lực đặc tính dầu cải tiến để nâng cao hiệu quả quản lý mỏ khí condensat.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYEN THE DUY XÂY DUNG MO HINH UNG XU PHA CHO VIA KHÍ CONDENSAT-UNG DUNG DU BAO KHAI THAC CHO MO KHI CONDENSAT HUNG DONG, BON TRUNG CUU LONG Chuyên ngành: Dia chat dau khí ứng dung Mã số: 605351 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2012 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa-DHQG-HCM Cán bộ hướng dẫn khoa hOC: .-- -G- <kk SE E23 kề 3v 3E ng ve re Cán bộ chấm nhận Xét Ì : .--¿-© 2 6 se EeESESESESESESESEeEeEekeeeeeees Cán bộ chấm nhận Xét 2 :_.- ¿26% SE E$ESESESESESESESESEeErEekekreei Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Truong Đại học Bach Khoa, DHQG Tp. Thành phân Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học ham, học vi của Hội đông cham bảo vệ luận văn thạc sĩ) Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA. ĐẠI HỌC QUOC GIA TP.HCM CONG HOA XA HOI CHU NGHIA VIET NAM TRUONG DAI HOC BACH KHOA Độc lập — Tự do — Hanh phúc NHIEM VU LUAN VAN THAC SY Ho tén hoc vién: Nguyén Thé Duy MSHV: 09360599 Ngày, thang, năm, sinh: 30/09/1984 Noi sinh: Tp. HCM Chuyên ngành: Địa chat Dau khí ứng dụng Mã số: 605351 I. TÊN DE TÀI: XÂY DỰNG MO HÌNH UNG XU PHA CHO VIA KHÍ CONDENSAT-UNG DỤNG DU BAO KHAI THAC CHO MO KHI CONDENSAT HUNG DONG, BON TRUNG CUU LONG. NHIEM VU VA NOI DUNG: Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về ứng xử pha của các hệ Hydrocacbon từ don giản đến phức tạp. Khảo sát các đặc trưng cơ bản của khí ngưng tụ ngược, các thí nghiệm phân tích PVT, các phương trình trang thái thông dụng và ứng dung của nó. Dựa trên cơ sở lý thuyêt đề xác định quy trình ứng xử pha cho khí condensat tông quát. Ứng dụng quy trình xây dựng mô hình ứng xử pha áp dụng cho trường hợp cụ thé là vỉa khí condensat (tập F) thuộc mỏ khí Hừng Đông, bồn trũng Cửu Long. Ứng dụng kết quả xây dựng mô hình ứng xử pha đã hiệu chỉnh với số liệu thực nghiệm làm đầu vào cho mô hình thủy động lực, để dự báo khai thác cho mỏ khí condensat Hừng Đông. NGÀY GIAO NHIEM VỤ: .NGÀY HOÀN THÀNH NHIEM VỤ: .2 5° 5 S2 sSsss se ssessese IV. CÁN BO HƯỚNG DAN: TS MAI CAO LAN TP, HCM, ngày . năm 2012 CÁN BỘ HƯỚNG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) TRUONG KHOA. (Họ tên và chữ ký) LỜI CÁM ƠN (œ8 Sau một thời gian học tập, nghiên cứu và làm việc một cách nghiêm túc, luận văn cao học chuyên ngành Dia Chất Dầu Khí Ứng Dụng với dé tài nghiên cứu “XAY DUNG MÔ HÌNH UNG XU PHA CHO VIA KHÍ CONDENSAT-UNG DUNG DỰ BAO KHAI THAC CHO MO KHÍ CONDENSAT HÙNG ĐÔNG, BON TRUNG CUU LONG” của học viên Nguyễn Thế Duy đã hoàn tat. Dé có được thành quả nay, tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ trong việc truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm và tận tình chỉ bảo của các thầy cô giáo trong khoa Kỹ thuật Địa chất và Dầu khí - Đại học Bách Khoa TPHCM, các thầy hướng dẫn, cán bộ phản biện, lãnh đạo phòng và bạn bè đồng nghiệp trong công ty. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối với sự giảng dạy đầy nhiệt huyết của các thay cô giảng viên khoa Kỹ thuật Dia Chất & Dầu Khí trường Đại học Bách Khoa thành phố Hỗ Chí Minh trong suốt quá trình hoàn thành khóa cao học tại trường. Đặc biệt xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và hướng dẫn nhiệt tình, tận tâm của cán bộ hướng dẫn: TS Mai Cao Lân đã hướng dẫn tác giả từ lúc lập đề cương và hoàn thành bản luận văn này. Thanh phố Hồ Chí Minh, tháng 07/2012. Nguyễn Thế Duy TÓM TẮT LUẬN VĂN Trước khi sử dụng mô hình thủy động lực để dự báo khai thác và đánh giá các yếu tổ có thé tác động đến quá trình khai thác của một mỏ mới, các nghiên cứu chi tiết về các mặt đặc tính đá chứa và đặc tính của chất lưu trong đá chứa, phải được tiễn hành một cách can thận. Trong đó việc nghiên cứu đặc tính chất lưu sẽ cho cái nhìn tong quan về sự biến đối giữa các pha hay còn gọi là ứng xử pha trong cùng một chất lưu, đây là yếu tô đầu vào rat quan trọng đặc biệt là trong các via khí condensat. Nếu không nghiên cứu day đủ và cân thận cũng như không mô phỏng lại được các ứng xử pha theo sự biến đổi áp suất và nhiệt độ thì sẽ không đánh giá được hết các rủi ro do sự tách pha lỏng cũng như động thái của mỏ khí condensat do sự suy giảm áp suất trong quá trình khai khác. Vì thế luận văn này được thực hiện với mục đích tìm hiểu cơ sở lý thuyết về ứng xử pha trong các hệ dầu khí, đặc biệt là khí condensat. Từ đó xác định một quy trình xây dựng mô hình ứng xử pha tổng quát, ứng dụng quy trình này vào thực tiễn cho đối tượng khí condensat cụ thể. Quy trình xây dựng mô hình ứng xử pha tổng quát được trình bày tại Chương 2 của luận văn. Trong khi, quy trình cụ thé (có sự hỗ trợ của phần mềm thương mại PVTi của Schlumberger) được áp dụng có chọn lọc và nêu lên các quan điểm cá nhân được đề cập trong Chương 3 bao gồm các bước: kiểm tra thông số đầu vào, lựa chọn các thông số hiệu chỉnh, cách đánh giá trọng số các thông số hiệu chỉnh, thứ tự ưu tiên lựa chọn các thông số hồi quy. Cu thé khi áp dụng vào thực tiễn cho via khí condensat tập F, mỏ khí Hừng Đông, phương trình trạng thái Soave-Redlich-Kwong (SRK3) được chọn để tién hành mô phỏng các thí nghiệm PVT, quy trình hiệu chỉnh các thông số để phù hợp các số liệu mô phỏng với số liệu thực nghiệm được dé xuất theo nguyên tắc các giá trị tới hạn 7, ø„ — có ảnh hưởng lớn đến kết quả hồi quy, được ưu tiên hiệu chỉnh trước; hệ số lệch tâm ø và các hăng số Q,, Q,- là các hệ số có ảnh hưởng tương đối đến kết quả hỗồi quy sẽ được hiệu chỉnh sau. Ngoài ra trong quá trình hồi quy sẽ không hiệu chỉnh thông số tương tác nhị phân k, để tránh lỗi không hội tụ trong bài toán mô phỏng vỉa. Kết quả mô phỏng các ứng xử pha bằng phương trình trạng thái SRK3 sau khi đã được hiểu chỉnh đạt độ tin cậy để ứng dụng vào mô hình thủy động lực dự báo II khai thác và đánh giá các yếu t6 có thé ảnh hưởng đến quá trình khai thác được nêu lên trong Chương 4 của luận văn. Trong chương 4 kết quả dự báo khai thác đến hết năm 2028 đã chứng minh sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các giếng khai thác là không lớn trong mỏ khí condensat Hừng Đông khi khoảng cách trung bình giữa các giếng là 1km, số lượng giếng khoan khai thác tối ưu là 23 giếng. Trong khi các số liệu thử vỉa chưa mang tính đại diện cho các đặc trưng của đá chứa (độ thắm, mức độ liên thông.) cả mỏ thì phương án khai thác thích hợp nhất là phương án khai thác từng giai đoạn, số liệu khai thác sớm sẽ là cơ sở để quyết định điều chỉnh phương án khai thác thích hợp. Với các thông số không chắc chăn thì tính liên thông trong vỉa và các ảnh hưởng của biên (mức độ liên thông) ảnh hưởng đến hệ số thu hồi nhiều hơn so với yếu tố phân bố độ thấm. Cuối cùng, luận văn đã đạt được một SỐ ý nghĩa thực tiễn nhất định có thể được tham khảo ứng dụng cho các nghiên cứu tương tự hoặc làm tài liệu tham khảo cho những nghiên cứu có liên quan. lil ABSTRACT Prior to forecasting and evaluating the effects of reservoir characteristics on production profile of a new reservoir by dynamic model, the rock and fluid properties should be carefully studied. Especially, for gas condensate reservoir, a study of fluid properties could yield an overview of phase change, which is also known as phase behavior. If this is not sufficiently understood or the phase behavior corresponding to different pressure and temperature could not be simulated, the risk of phase separation as well as the change of gas condensate due to pressure drop could not be properly evaluated. (The condensed liquid phase may prevent the gas phase from penetrating into the production well, resulting in a pressure drop) The study presented in this thesis aims to examine the phase behavior in hydrocarbon system, especially in gas condensate system. A general model of gas behavior is then formulated and applied for specific gas condensate objects. The development of the model will be described in the chapter 2. The specific procedure which is based on certain assumptions and assisted with the commercial PVTi software of Schlumberger will be mentioned in chapter 3. It comprises the following steps: quality controlling of input data, qualifying tuning parameters as regression variables, weighting regression variables, etc. When being applied for gas condensate Hung Dong, the Soave-Redlich-Kwong (SRK3) equation of state is selected to simulate the PVT experiments. The parameter tuning process to fit the simulated date with the experimental result is proposed based on the principle: the critical value Te, pe which have significant effects on regression analysis results will be tuned first; the offset parameter @ and the Q,, (2 coefficlent which merely have moderate effects on regression analysis results will be tuned later. In addition, during regression analysis, the binary interaction parameter kj is not adjusted to prevent the divergence of simulation results. After being tuned to reach a certain reliability, the Soave-Redlich- Kwong equation of state will be applied in dynamic model to predict and evaluate the factors influencing the exploitation, which will be depicted in the chapter 4. The forecasted results till the end of 2028 demonstrates that there is insignificant interference between the wells in gas condensate Hung Dong of which average distance of the wells is [km and the optimized well number is 23. As the reservoir testing parameters could not fully represent the rock characteristics (such as permeability, the transmissibility, etc.) of the entire reservoir, the most appropriate exploitation strategy is period-by-period production scheme. The early-stage production parameters will be used to adjust the suitable production plan accordingly. For uncertain parameters, the transmissibility and the border effects (degree of transmissibility) have stronger effect on the recovery coefficient than the permeability factor does. The obtained results presented in this thesis have certain practical value that are useful for the related studies. Furthermore, this thesis is also a good reference for future research works.