MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài: Mỏ khí condensat Hừng Đông là một trong những phát hiện quan trọng trong bon tring Cửu Long trong năm 2003. Việc khoan thăm dò và thâm lượng đã được tiễn hành tại câu tạo Hừng Đông với các giếng khoan HD-1X, HD-2X, HD-3X, HD-4X vào các năm 2003, 2005 và 2006. Từ các thông số thu được trong quá trình thăm dò và thâm lượng, việc nghiên cứu các thông số via dé xây dựng các mô hình địa chất và mô hình thủy động được thực hiện nham đưa ra chiến lược khai thác thích hop trong tương lai.
Thông số về PVT là một trong những thông số quan trọng để xây dựng mô hình thủy động, đặc biệt với đối tượng là mỏ khí condensat. Do đó, thông số thí nghiệm PVT được thu thập sẽ được phân tích, kiểm tra và mô hình hóa băng các phương trình trạng thái thích hợp (được hiệu chỉnh để phù hợp với các số liệu thí nghiệm), các phương trình trạng thái càng chính xác càng thể hiện đúng bản chất của chất lưu trong môi trường vỉa. Vì vậy quy trình xây dựng mồ hình ứng xử pha và ứng dụng của nó trong mô hình thủy động lực để dự báo khai thác được chọn làm đối tượng nghiên cứu chính. Mục đích và nhiệm vụ của luận văn: Mục đích nghiên cứu của luận văn: nghiên cứu lý thuyết về các phương trình trạng thái.
Ứng dụng phần mềm PVTi cùng dữ liệu thí nghiệm chất lưu PVT dé xây dựng mô hình ứng xử pha cho mỏ khí condensat Hừng Đông. Ứng dụng kết quả làm dữ liệu đầu vào dé xây dựng mô hình thủy động lực cho mỏ khí condensat Hừng Đông, từ đó tiễn hành dự báo khai thác. Luận văn giải quyết các nhiệm vu sau: + Xây dựng cơ sở lý thuyết về ứng xử pha, lựa chọn phương trình trạng thái EOS thích hợp dé xây dựng mô hình ứng xử pha thích hợp cho đối tượng nghiên cứu. + Ứng dụng xây dựng mô hình ứng xử pha bang phần mềm PVTi.
+ Ứng dụng kết quả xây dựng mô hình ứng xử pha vào mô hình thủy động lực đặc tính dau cải tiễn cho đối tượng nghiên cứu là mỏ khí Condensat Hừng Đông, bén trũng Cửu Long. + Dự báo sản lượng khai thác cho cả đời mỏ. Tình hình nghiên cứu: Trong các mô hình thủy động lực ngoài tính chất của đá chứa thì tính chất của chất lưu mà đại diện là các thông số về PVT đóng một vai trò rất quan trọng đến độ chính xác của mô hình. Các thông số PVT này mô tả các ứng xử pha ở điều kiện via, trong giếng và tại điều kiện bề mặt cùng với quá trình thay đối các điều kiện ban đầu của mỏ (sự thay đôi về áp suất và nhiệt độ via).
Đối với mô hình thủy động lực đặc tính chất lưu đa thành phan (compositional model) thì số liệu PVT càng phải được xây dựng và mô phỏng bang các phương trình trạng thái (đã được phù hợp với các số liệu thực nghiệm) một cách chi tiết hơn dé thé hiện đầy đủ sự thay đổi của các thành phan trong quá trình khai thác. Việc nghiên cứu các công cụ để xây dựng thông số PVT thông qua các phương trình trạng thái và tương quan thực nghiệm đã được thực hiện cả trong va ngoài nước với các bài báo và báo cáo cụ thể sau: 3. Nguyễn Vi Hùng, Hoàng Mạnh Tan, Dự đoán tính chất vật lý Dầu mỏ bằng các tương quan thực nghiệm PVT, Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học công nghệ “ Viện Dầu Khí Việt Nam: 25 năm xây dựng và trưởng thành” Các tác giả đã xây dựng các tương quan phù hợp (phương trình thực nghiệm) cho việc dự đoán tính chất PVT của dầu mỏ thêm lục địa Việt Nam qua việc phần tích hàng trăm mẫu dau từ hai bể Cửu Long và Nam Côn Sơn (được phân tích tại phòng thi nghiệm PVT của Viện Dầu Khí-VPI và Viện NCKH-TK Vietsovpetro). Dong thoi thông qua các thực nghiệm được xây dựng bang cách sử dung phân tích hồi quy tuyến tính để dự báo áp suất bảo hòa, tỷ suất dầu-khí, hệ số thể tích, tỷ trọng, hệ số nén và độ nhớt của dau.
với sai số nhỏ so với số liệu thực nghiệm tác giả cho rằng đã khắc phục được những nhược điểm của các nghiên cứu trước đây khi sử dụng các tương quan thông dụng như Standing, Glaso hay Vasquez va Beggs. Cuối cùng các tác giả còn dua ra nhận định có thê sử dụng các phương trình thực nghiệm mới trong việc tính toán các thông số PVT của chất lưu (như tính toán áp suất bảo hòa của dầu mỏ trong trường hợp không lay được mau.) cho các khu vực khác trên thêm lục địa Việt Nam. Nguyễn Minh Viễn, Hiện tượng tích tụ condensat vùng cận đáy giếng và chiến lược nâng cao kha năng khai thác mo khi-condensat. Trường DH Bach Khoa ĐHQG Tp.
Tác giả đã nêu được nguyên nhân hình thành condensat trong khu vực lân cận giếng khoan do suy giảm áp suất dưới áp suất điểm sương trong quá trình khai thác và XV hậu quả của nó tác động như thế nào đến hệ số thu hồi của mỏ khí-condensat. Đồng thời tác giả dé xuất sử dung mô hình số học của Wheaton va Zang (2000) để mô phỏng sự hình thành condensat trong mỏ chứa, trong mô hình này cho biết sự hình thành condensat hay sự thay đổi của tổng phan mole của thành phan i do áp suất thay đối là hàm số của thời gian t và không gian r. Từ những biện luận của mình tác giả đi tới việc xác lập mô hình thủy động lực cho mỏ khí Bạch Kim với kết luận “Việc duy trì chế độ khai thác với áp suất đáy giếng cao hay với chế độ kéo dài thời gian suy giảm áp suất mỏ sẽ làm nhẹ bớt những ảnh hưởng của tích tụ condensat đến quá trình khai thác cũng như giảm đi một lượng đáng kế thành phân nặng tích tụ nam lại trong thành hệ. Mặc dù, sản lượng khai thác có giảm nhưng chỉ số khai thác của các giếng được duy trì tốt cho đến cuối khoảng thời gian khai thác, góp phan làm duy trì sản lượng ổn định và kéo dài”.
Nguyễn Hoàng Long, Xây dựng mô hình ứng xứ pha cho các ứng dụng mô phỏng mỏ dâu khí đa thành phần. Trường DH Bách Khoa ĐHQG Tp. Tác giả nhắn mạnh ý nghĩa của phương trình trạng thái trong việc mô phỏng sự thay đối của các thành phan pha khi áp suất và nhiệt độ thay đối sẽ dẫn tới các chất lưu như khí ngưng tụ, dầu mat dan các thành phan nhẹ. khi đó tỷ lệ mol của từng thành phan trong mỗi pha biến động rat lớn, dẫn đến làm thay đổi ty lệ cân bằng pha khí-lỏng và ứng xử pha.
Tuy nhiên việc xây dựng phương trình trạng thái tốn rất nhiều thời gian và theo tác giả cần phải hiểu rõ các thông số có độ tin cậy không cao ảnh hưởng nhiều đến quá trình hồi qui để hiệu chỉnh, giúp cải thiện sự phù hợp giữa các dữ liệu thực nghiệm va dữ liệu tính toán từ phương trình trạng thái bằng phần mềm PVTi. Bằng cách đưa ra ví dụ cụ thể tác giả đã đưa ra được nhận định một cách tong quat về mức độ ảnh hưởng của từng thông số có độ tin cậy không cao, từ đó đưa ra các đề xuất về các bước hiệu chỉnh cũng như gợi ý về các lựa chọn tối ưu cho các nhóm bién hồi quy và quy trình hiệu chỉnh cho từng biến. Mặc dù đạt được những kết quả khả quan nhưng tác giả cũng kiến nghị nên phân tích thêm ảnh hưởng của các mô hình nhóm thành phan hydrocacbon đến quá trình hiệu chỉnh mô hình ứng xử pha khi có thêm điều kiện về thời gian.Oˆ Reilly, University of Adelaide, Comparative PVT Simulation: An application to Australasian Fluid Samples, SPE-129517. Bài báo nêu lên kết quả so sánh độ chính xác của các phương trình trang thái (EOS) trong các thí nghiệm PVT, về mô phỏng các ứng xử pha và thể tích pha của các XVI mẫu chất lưu khác nhau được thu thập tại các khu vực của nước Úc.
Các phương trình trạng thái được sử dụng để so sánh bao gồm 9 phương trình trạng thái: Soave-Redlich- Kwong (SRK), Peng-Robinson (PR), Adachi-Lu (AL), Patel-Teja (PT), Schmidt- Wenzel (SW), Esmaeilzadeh-Roshanfekr (ER), ngoài 6 phương trình trang thai thông dung trén 3 phuong trinh SPR, PR va ER cai tién duoc hiéu chinh bang phan mém MATLAB được sử dụng trong mô phỏng. Kết quả so sánh độ chính xác của từng phương trình trạng thái khi mô phỏng các trạng thái và thể tích pha của các mẫu chất lưu khác nhau được kết luận: - Đối với khí condensat các phương trình trạng thái Peng-Robinson (PR), Soave- Redlich-Kwong (SRK), Esmaeilzadeh-Roshanfekr (ER), Patel-Teja (PT). cho kết quả tương đồng với kết quả thực nghiệm. Trong đó phương trình trạng thái Esmaeilzadeh- Roshanfekr (ER) với 4 biến có hiệu chỉnh cho kết quả gần với kết quả thực nghiệm nhat.
- Đối với dau thông thường các phương trình trạng thái 3 bién mang tinh đại diện nhất là các phương trình Patel-Teja (PT), Schmidt-Wenzel (SW) và Esmaeilzadeh- Roshanfekr (ER). - Đối với dầu có áp suất bảo hòa thấp với thành phan chủ yếu là các thành phan trung bình thì kết quả mô phỏng bằng các phương trình trạng thái đều cho kết quả gần giống với kết quả thực nghiệm và sai khác ở các phương trình trạng thái khác nhau là không nhiêu. - Đối với dầu nhẹ có tính chất vừa của pha lỏng vừa của pha khí nên trạng thái pha của nó được mô phỏng qua các phương trình trạng thái khác nhau cho những kết quả khác nhau như: Esmaeilzadeh-Roshanfekr (ER) 4 biến cho kết quả matching tốt nhất với thông số thể tích trong thí nghiệm CVD trong khi đó phương trình Peng- Robinson cải tiễn lại cho kết quả hệ số nén khí Z với sai số nhỏ nhất. Sayyouh: New Modified Black-Oil Correlations for Gas Condensat and Volatile Oil Fluids, SPE 102240.
Bài báo nêu lên việc phát triển các công thức tương quan mới từ mô hình đặc tính dầu cải tiến (MBO-modified black oil) và ứng dụng của nó cho các mô hình mỏ khí condensat và dầu nhẹ (ban đầu phương pháp MBO được sử dụng để mô phỏng mỏ chứa với 3 thành phan chủ yếu là: khí khô, dau và nước).