Luận văn thạc sĩ kỹ thuật dầu khí tối ưu hóa quá trình bơm ép khí nước đồng thời co2 swag trong tầng cát kết oligogene mỏ vina bồn trũng cửu long

Luận văn kỹ thuật dầu khí: Tối ưu bơm ép khí CO2-SWAG tăng thu hồi dầu tầng cát kết Oligocene mỏ Vina, bồn trũng Cửu Long. Nghiên cứu & ứng dụng!

• Tác giả: Huỳnh Tan Lộc
• Người hướng dẫn: Ts. Nguyễn Xuân Huy
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Dầu Khí
• Đề tài: Tối Ưu Hóa Quá Trình Bơm Ép Khí - Nước Đồng Thời CO2-SWAG Trong Tầng Cát Kết Oligocene Mỏ Vina, Bồn Trũng Cửu Long
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ
• 1. CHƯƠNG 1: TÔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Tình hình nghiên cứu
• 1.3. Mục tiêu & Nhiệm vụ của luận văn
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5. Ý nghĩa khoa học & thực tiễn của luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT BƠM ÉP KHÍ — NƯỚC ĐỒNG THỜI SỬ DỤNG CO2 (CO2-SWAG)
• 2.1. Các giai đoạn thu hồi dầu
• 2.1.1. Thu hồi sơ cấp
• 2.1.2. Thu hồi thứ cấp
• 2.1.3. Thu hồi thứ cấp nâng cao
• 2.2. Các phương pháp thu hồi dầu tăng cường
• 2.2.1. Nhóm các phương pháp nhiệt
• 2.2.2. Nhóm các phương pháp hóa học
• 2.2.3. Nhóm các phương pháp trộn lẫn
• 2.3. Phương pháp bơm ép khí — nước đồng thời (SWAG)
• 2.3.1. Tổng quan về phương pháp SWAG
• 2.3.2. Phân loại các kỹ thuật SWAG
• 2.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả bơm ép SWAG
• 2.3.4. Những thuận lợi và khó khăn của phương pháp SWAG
• 2.3.5. Lựa chọn phương pháp EOR
• 2.3.6. Tiêu chuẩn lựa chọn
• 2.3.7. Lựa chọn khí CO2 sử dụng trong phương pháp bơm ép SWAG
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH MÔ PHỎNG TẦNG CHỨA CÁT KẾT OLIGOCENE, MỎ VINA
• 3.1. Tổng quan đối tượng nghiên cứu
• 3.2. Lịch sử thăm dò, thăm lượng và phát hiện dầu — khí
• 3.3. Đặc điểm cấu trúc và địa chất mỏ Vina
• 3.4. Địa tầng trầm tích mỏ Vina
• 3.5. Đặc trưng chất lưu và vỉa chứa
• 3.5.1. Đặc trưng chất lưu
• 3.5.2. Đặc trưng cơ — lý vỉa chứa
• 3.6. Xác định áp suất trộn lẫn tối thiểu
• 3.7. Mô tả thiết bị thí nghiệm
• 3.8. Quy trình thí nghiệm
• 3.9. Kết quả thí nghiệm
• 3.10. Mô hình vỉa Oligocene, mỏ Vina
• 3.11. Mô hình độ bão hòa
• 4. CHƯƠNG 4: TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH BƠM ÉP KHÍ — NƯỚC ĐỒNG THỜI CO2 — SWAG TRONG TẦNG CÁT KẾT OLIGOCENE, MỎ VINA
• 4.1. Trường hợp nghiên cứu
• 4.1.1. Trường hợp bơm ép nước liên tục (CWI)
• 4.1.2. Trường hợp bơm ép CO2 — SWAG
• 4.2. Vị trí khoảng bơm ép
• 4.3. So sánh hiệu quả hai phương pháp SWAG và CWI
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH SÁCH BẢNG BIỂU
• DANH SÁCH HÌNH ẢNH
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Tóm tắt

I. Tổng Quan Cách Tối Ưu Bơm Ép CO2 SWAG Mỏ Vina

Thế giới đang đối mặt với nhu cầu năng lượng hóa thạch ngày càng tăng. Việc khai thác tối đa các mỏ dầu hiện tại trở nên cấp thiết. Phương pháp bơm ép khí-nước đồng thời sử dụng khí CO2 (CO2-SWAG) đã được nghiên cứu rộng rãi, mang lại kết quả khả quan. Tuy nhiên, ở Việt Nam, phương pháp này còn mới mẻ. Ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam đóng góp lớn vào GDP, nhưng các mỏ dầu đang suy giảm sản lượng. Việc tăng cường thu hồi dầu là vô cùng quan trọng. Nghiên cứu và lựa chọn các phương pháp hợp lý để tận thu dầu là cần thiết. Luận văn này tập trung vào việc tối ưu hóa quá trình bơm ép khí CO2-SWAG tại tầng cát kết Oligocene mỏ Vina.

1.1. Vai trò Bơm Ép Khí CO2 SWAG trong EOR

Bơm ép khí CO2-SWAG là một phương pháp tiềm năng để nâng cao thu hồi dầu (EOR). Phương pháp này tăng cường hiệu suất đẩy của khí bơm ép và hiệu suất quét bởi nước bơm ép. Ưu điểm vượt trội đã được kiểm chứng khiến SWAG trở thành lựa chọn đáng cân nhắc cho các điều kiện vỉa tại Việt Nam. Việc tối ưu hóa quy trình này có thể mang lại lợi ích đáng kể cho ngành công nghiệp dầu khí.

1.2. Tính Cấp Thiết Nghiên Cứu Bơm Ép Khí CO2 tại Việt Nam

Mặc dù có nhiều nghiên cứu về thu hồi dầu tăng cường tại Việt Nam, số lượng dự án ứng dụng thực tế còn hạn chế. Hiện chỉ có một dự án bơm ép thử nghiệm khí hydrocarbon luân phiên nước tại mỏ Rạng Đông. Do đó, phương pháp SWAG cần được nghiên cứu và áp dụng trong điều kiện vỉa ở Việt Nam để duy trì và tăng sản lượng khai thác. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cơ sở lý thuyết và thực tiễn cho việc triển khai bơm ép CO2-SWAG tại các mỏ dầu Việt Nam.

II. Thách Thức Tối Ưu Bơm Ép CO2 SWAG Mỏ Vina Oligocene

Việc triển khai bơm ép khí CO2-SWAG tại mỏ Vina, tầng Oligocene đối mặt với nhiều thách thức. Cần hiểu rõ cơ chế hòa trộn của khí đối với dầu vỉa. Xác định điểm áp suất trộn lẫn tối thiểu (MMP) là rất quan trọng. Lựa chọn và thiết kế quy trình bơm ép phù hợp với đặc điểm địa chất của mỏ. Mô phỏng quá trình bơm ép và đánh giá hiệu quả kỹ thuật, kinh tế là bước không thể thiếu. Ngoài ra, cần xem xét các yếu tố như độ thấm thấu đá chứa dầu, độ bão hòa dầu, áp suất và nhiệt độ vỉa.

2.1. Xác Định Áp Suất Trộn Lẫn Tối Thiểu MMP cho CO2 SWAG

Áp suất trộn lẫn tối thiểu (MMP) là một thông số quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả bơm ép khí CO2. MMP cần được xác định thông qua phân tích thí nghiệm hoặc mô phỏng. Giá trị MMP sẽ giúp tối ưu hóa áp suất bơm ép, đảm bảo sự hòa trộn hiệu quả giữa khí CO2 và dầu vỉa, từ đó nâng cao hiệu suất thu hồi dầu. Luận văn cần đi sâu vào các phương pháp xác định MMP và ứng dụng chúng cho mỏ Vina.

2.2. Ảnh Hưởng Đặc Điểm Địa Chất Mỏ Vina Đến Bơm Ép CO2

Mỏ Vina có đặc điểm địa chất riêng biệt, bao gồm cấu trúc, địa tầng và đặc tính vỉa chứa dầu. Các yếu tố như độ thấm, độ rỗng, độ bão hòa dầu và độ nhớt dầu ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả bơm ép CO2. Việc mô hình hóa vỉa và mô phỏng quá trình bơm ép cần tính đến các đặc điểm địa chất này để đưa ra kết quả chính xác và đáng tin cậy. Nghiên cứu cần tập trung vào xây dựng mô hình địa chất chi tiết cho mỏ Vina.

III. Phương Pháp Tối Ưu CO2 SWAG Qua Mô Phỏng CMG Mỏ Vina

Luận văn sử dụng phần mềm CMG (Builder, GEM, WinProp) để mô phỏng quá trình bơm ép CO2-SWAG. Các trường hợp mô phỏng khác nhau về cấp lưu lượng và vị trí khoảng bơm ép được khảo sát. Mục tiêu là phân tích ảnh hưởng của các thông số vận hành đến khả năng thu hồi dầu. Hiệu quả kinh tế của các trường hợp mô phỏng được đánh giá và so sánh với phương án bơm ép nước liên tục. Kết quả mô phỏng sẽ giúp xác định phương án tối ưu cho khu vực nghiên cứu.

3.1. Thiết Kế Các Kịch Bản Bơm Ép CO2 SWAG Đa Dạng

Để tối ưu hóa bơm ép CO2-SWAG, cần thiết kế nhiều kịch bản mô phỏng khác nhau. Các kịch bản này thay đổi các thông số vận hành quan trọng như lưu lượng bơm ép khí và nước, tỷ lệ khí/nước (WAG ratio), vị trí đặt giếng bơm ép và thời gian chu kỳ bơm ép. Việc so sánh kết quả của các kịch bản sẽ giúp xác định tổ hợp thông số vận hành tối ưu, mang lại hiệu quả thu hồi dầu cao nhất.

3.2. Đánh Giá Hiệu Quả Kinh Tế Của Bơm Ép CO2 SWAG

Ngoài hiệu quả kỹ thuật, hiệu quả kinh tế là một yếu tố quan trọng cần xem xét khi đánh giá bơm ép CO2-SWAG. Các chỉ số kinh tế như chi phí đầu tư ban đầu, chi phí vận hành, sản lượng dầu thu hồi, giá dầu và chi phí mua khí CO2 cần được tính toán và phân tích. Việc so sánh hiệu quả kinh tế của CO2-SWAG với các phương pháp EOR khác, chẳng hạn như bơm ép nước liên tục, sẽ giúp đưa ra quyết định đầu tư sáng suốt.

IV. Kết Quả Bơm Ép Khí CO2 SWAG Hiệu Quả Hơn Mỏ Vina

Kết quả mô phỏng cho thấy các trường hợp bơm ép CO2-SWAG đều cho sản lượng dầu khai thác lớn hơn so với bơm ép nước liên tục. Phương án bơm ép tối ưu là bơm ép nước ở vị trí cách nóc vỉa 60ft với lưu lượng 5000 (STB/D) và khí CO2 được bơm ép ở vị trí cách nóc vỉa 537ft với lưu lượng 8 (MMSCE/D). Hệ số thu hồi dầu đạt 28.68% so với phương pháp bơm ép nước liên tục. Về hiệu quả kinh tế, phương pháp CO2-SWAG có lợi nhuận cao hơn 6% so với phương pháp bơm ép nước liên tục.

4.1. Tăng Hệ Số Thu Hồi Dầu Nhờ Bơm Ép CO2 SWAG

Một trong những lợi ích chính của bơm ép CO2-SWAG là khả năng tăng hệ số thu hồi dầu so với các phương pháp khai thác truyền thống. Khí CO2 giúp giảm độ nhớt của dầu, tăng khả năng hòa tan và cải thiện hiệu suất đẩy. Việc luân phiên bơm ép nước giúp duy trì áp suất vỉa và cải thiện hiệu suất quét. Kết quả là, lượng dầu thu hồi được tăng lên đáng kể.

4.2. Lợi Nhuận Kinh Tế Từ Bơm Ép CO2 SWAG

Ngoài việc tăng sản lượng dầu, bơm ép CO2-SWAG còn mang lại lợi nhuận kinh tế cao hơn so với bơm ép nước liên tục. Mặc dù có chi phí đầu tư ban đầu cao hơn, nhưng sản lượng dầu tăng thêm và giá trị gia tăng của khí CO2 (nếu được sử dụng từ các nguồn thu hồi) giúp bù đắp chi phí và tạo ra lợi nhuận đáng kể. Điều này làm cho CO2-SWAG trở thành một lựa chọn hấp dẫn cho các dự án EOR.

V. Đề Xuất Ứng Dụng Bơm Ép CO2 SWAG Rộng Rãi Ở Việt Nam

Luận văn kết luận rằng phương pháp bơm ép CO2-SWAG có tiềm năng lớn trong việc nâng cao thu hồi dầu tại mỏ Vina, tầng Oligocene. Việc áp dụng phương pháp này cần được xem xét và triển khai rộng rãi hơn ở Việt Nam. Cần có thêm các nghiên cứu và dự án thử nghiệm để đánh giá hiệu quả của CO2-SWAG trong các điều kiện vỉa khác nhau. Đồng thời, cần xây dựng cơ sở hạ tầng và chính sách hỗ trợ để khuyến khích việc sử dụng khí CO2 trong EOR.

5.1. Nghiên Cứu Thêm Về CO2 SWAG Tại Các Mỏ Dầu Việt Nam

Kết quả nghiên cứu trên mỏ Vina cho thấy tiềm năng của bơm ép CO2-SWAG. Tuy nhiên, cần có thêm các nghiên cứu trên các mỏ dầu khác ở Việt Nam với các đặc điểm địa chất và dầu khác nhau để đánh giá tính ứng dụng rộng rãi của phương pháp này. Các nghiên cứu này cần tập trung vào việc tối ưu hóa các thông số vận hành, đánh giá rủi ro và lợi ích kinh tế, và phát triển các giải pháp công nghệ phù hợp.

5.2. Xây Dựng Cơ Sở Hạ Tầng Cho Bơm Ép CO2 SWAG

Để triển khai bơm ép CO2-SWAG một cách hiệu quả, cần có cơ sở hạ tầng phù hợp, bao gồm hệ thống thu gom, vận chuyển và bơm ép khí CO2. Việc xây dựng các nhà máy thu hồi CO2 từ các nguồn công nghiệp (ví dụ: nhà máy điện, nhà máy xi măng) cũng là một giải pháp quan trọng để đảm bảo nguồn cung CO2 ổn định và giảm thiểu tác động môi trường. Ngoài ra, cần có các quy định và chính sách khuyến khích đầu tư vào cơ sở hạ tầng này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh nhu cầu tiêu thụ năng lượng hóa thạch trên thế giới ngày càng gia tăng, đặc biệt là dầu mỏ, việc khai thác tối đa lượng dầu còn sót lại trong các mỏ hiện tại trở nên cấp thiết. Tại Việt Nam, ngành công nghiệp dầu khí đóng góp khoảng 30% GDP, tuy nhiên các mỏ dầu đang trong giai đoạn suy giảm sản lượng. Do đó, việc nghiên cứu và áp dụng các phương pháp thu hồi dầu tăng cường là rất cần thiết để duy trì sản lượng khai thác. Phương pháp bơm ép khí — nước đồng thời sử dụng khí CO₂ (CO₂-SWAG) đã được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi trên thế giới với kết quả khả quan, nhưng tại Việt Nam vẫn còn khá mới mẻ và chưa được triển khai thực tế.

Luận văn tập trung nghiên cứu tối ưu hóa quá trình bơm ép khí — nước đồng thời CO₂-SWAG trong tầng cát kết Oligocene mỏ Vina, bồn trũng Cửu Long. Mục tiêu chính là khảo sát ảnh hưởng của các thông số vận hành như lưu lượng bơm ép và vị trí giếng bơm ép đến hiệu quả thu hồi dầu, đồng thời đánh giá hiệu quả kinh tế để lựa chọn phương án tối ưu. Nghiên cứu được thực hiện dựa trên mô hình mô phỏng số hóa bằng phần mềm CMG, với thời gian mô phỏng 10 năm.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hệ số thu hồi dầu, góp phần phát triển công nghệ thu hồi dầu tăng cường phù hợp với điều kiện vỉa tại Việt Nam, đồng thời hỗ trợ các nhà đầu tư và nhà quản lý trong việc lựa chọn giải pháp khai thác hiệu quả, bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

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

• Lý thuyết thu hồi dầu tăng cường (EOR): Bao gồm các giai đoạn thu hồi dầu sơ cấp, thứ cấp và tam cấp, trong đó bơm ép khí — nước đồng thời (SWAG) thuộc nhóm phương pháp trộn lẫn khí — nước nhằm tăng hiệu suất quét và hiệu suất đẩy dầu.
• Mô hình trộn lẫn khí — dầu: Phân loại cơ chế trộn lẫn thành trộn lẫn tiếp xúc một lần (First Contact Miscibility - FCM) và trộn lẫn tiếp xúc nhiều lần (Multiple Contact Miscibility - MCM), với các cơ chế hóa hơi và ngưng tụ khí.
• Khái niệm áp suất trộn lẫn tối thiểu (MMP): Là áp suất thấp nhất để quá trình trộn lẫn khí và dầu xảy ra hiệu quả, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả thu hồi dầu.
• Tính chất vật lý vỉa chứa: Bao gồm tính dính ướt, độ rỗng, độ thấm, áp suất mao dẫn và hiệu ứng trễ độ thấm tương đối, ảnh hưởng đến sự phân bố và di chuyển của các pha dầu, khí, nước trong vỉa.
• Mô hình kênh rỗng đôi: Giúp giải thích cơ chế bơm ép khí không trộn lẫn và hiệu quả của phương pháp SWAG trong việc tăng hệ số thu hồi dầu.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Tổng hợp và phân tích các tài liệu địa chất, địa vật lý, dữ liệu khai thác từ mỏ Vina, bồn trũng Cửu Long; số liệu thí nghiệm xác định áp suất trộn lẫn tối thiểu (MMP) và các đặc tính PVT của dầu và khí.
• Phương pháp mô phỏng số hóa: Xây dựng mô hình vỉa chứa tầng cát kết Oligocene bằng phần mềm CMG (Builder, GEM, WinProp). Mô phỏng các phương án bơm ép CO₂-SWAG với 5 cấp lưu lượng khác nhau và 3 vị trí giếng bơm ép để đánh giá ảnh hưởng đến hiệu quả thu hồi dầu.
• Phân tích kinh tế sơ bộ: So sánh chi phí và lợi nhuận giữa phương pháp bơm ép CO₂-SWAG và bơm ép nước liên tục (CWI) để lựa chọn phương án tối ưu.
• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian mô phỏng 10 năm khai thác, với các bước khảo sát lý thuyết, xây dựng mô hình, mô phỏng và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả thu hồi dầu tăng rõ rệt với phương pháp CO₂-SWAG: Tất cả các trường hợp bơm ép CO₂-SWAG đều cho sản lượng dầu khai thác lớn hơn so với phương pháp bơm ép nước liên tục. Hệ số thu hồi dầu tối ưu đạt 28.68%, cao hơn khoảng 8% so với phương pháp bơm ép nước liên tục.
2. Ảnh hưởng của lưu lượng bơm ép và vị trí giếng bơm ép: Phương án tối ưu là bơm ép nước tại vị trí cách nóc vỉa 60ft với lưu lượng 5000 STB/D và khí CO₂ bơm ép tại vị trí cách nóc vỉa 537ft với lưu lượng 8 MMSCF/D. Các phương án khác cho thấy hiệu quả thấp hơn do ảnh hưởng của vị trí và lưu lượng không phù hợp.
3. Hiệu quả kinh tế vượt trội: Phương pháp CO₂-SWAG mang lại lợi nhuận cao hơn 6% so với phương pháp bơm ép nước liên tục, nhờ tăng sản lượng dầu khai thác và giảm chi phí vận hành trong dài hạn.
4. Đặc tính vỉa và cơ chế trộn lẫn khí — nước: Tính bất đồng nhất của vỉa, tính dính ướt nước mạnh, áp suất trộn lẫn tối thiểu MMP được xác định qua thí nghiệm Slimtube, giúp tối ưu hóa quá trình bơm ép và nâng cao hiệu quả thu hồi dầu.

Thảo luận kết quả

Kết quả mô phỏng cho thấy phương pháp bơm ép khí — nước đồng thời CO₂-SWAG có khả năng cải thiện đáng kể hệ số thu hồi dầu so với phương pháp bơm ép nước liên tục. Nguyên nhân chính là do khí CO₂ giúp làm giảm độ nhớt dầu, tăng thể tích dầu trương nở và giảm sức căng bề mặt, đồng thời nước kiểm soát độ linh động của khí, tăng hiệu suất quét thể tích.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả này tương đồng với các dự án tại mỏ Ekofisk (Na Uy) và mỏ Norne E-segment (Na Uy), nơi phương pháp SWAG cũng cho hiệu quả thu hồi dầu tăng từ 5-8%. Tuy nhiên, tại Việt Nam, việc áp dụng phương pháp này còn hạn chế do thiếu các nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng phù hợp với điều kiện vỉa đặc thù.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hệ số thu hồi dầu theo từng phương án bơm ép và bảng tổng hợp hiệu quả kinh tế, giúp minh họa rõ ràng sự vượt trội của phương pháp CO₂-SWAG.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai thử nghiệm thực tế phương pháp CO₂-SWAG tại mỏ Vina: Thực hiện pilot test trong vòng 2-3 năm để đánh giá hiệu quả thực tế, điều chỉnh thông số vận hành phù hợp với điều kiện vỉa.
2. Tăng cường nghiên cứu đặc tính vỉa và thí nghiệm xác định MMP: Đầu tư thiết bị thí nghiệm Slimtube và MDT để đo chính xác áp suất trộn lẫn tối thiểu, giúp tối ưu hóa quy trình bơm ép.
3. Phát triển mô hình mô phỏng đa kịch bản: Mở rộng mô phỏng với các biến thể lưu lượng, vị trí giếng bơm ép và tỷ lệ pha khí — nước nhằm tìm ra phương án tối ưu nhất về kỹ thuật và kinh tế trong vòng 5 năm tới.
4. Xây dựng kế hoạch thu gom và xử lý khí CO₂: Huy động nguồn khí CO₂ từ các nhà máy xử lý khí và khu công nghiệp lân cận, đảm bảo nguồn cung ổn định và chi phí hợp lý cho dự án bơm ép.
5. Đào tạo và nâng cao năng lực nhân sự: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về công nghệ bơm ép khí — nước đồng thời cho kỹ sư và cán bộ vận hành, nhằm đảm bảo vận hành hiệu quả và an toàn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Kỹ thuật Dầu khí: Luận văn cung cấp cơ sở lý thuyết và mô hình mô phỏng chi tiết về phương pháp CO₂-SWAG, giúp mở rộng kiến thức và ứng dụng trong nghiên cứu.
2. Các kỹ sư khai thác và vận hành mỏ dầu khí: Tham khảo để áp dụng các giải pháp tối ưu hóa thu hồi dầu, nâng cao hiệu quả khai thác và giảm chi phí vận hành.
3. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách năng lượng: Cung cấp dữ liệu và phân tích kinh tế giúp đưa ra quyết định đầu tư và phát triển công nghệ thu hồi dầu tăng cường phù hợp với chiến lược quốc gia.
4. Các công ty dầu khí và nhà đầu tư: Đánh giá tiềm năng và hiệu quả kinh tế của phương pháp CO₂-SWAG để lựa chọn giải pháp khai thác bền vững, tăng lợi nhuận và giảm tác động môi trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp CO₂-SWAG là gì và có ưu điểm gì?
   CO₂-SWAG là kỹ thuật bơm ép khí CO₂ và nước đồng thời vào vỉa để tăng thu hồi dầu. Ưu điểm là tăng hiệu suất quét và đẩy dầu, giảm độ nhớt dầu, nâng cao hệ số thu hồi dầu so với bơm ép nước liên tục.

2. Tại sao cần xác định áp suất trộn lẫn tối thiểu (MMP)?
   MMP giúp xác định áp suất tối thiểu để khí và dầu trộn lẫn hiệu quả, từ đó tối ưu áp suất bơm ép, tránh lãng phí khí và đảm bảo hiệu quả thu hồi dầu cao nhất.

3. Phương pháp mô phỏng số hóa có vai trò gì trong nghiên cứu?
   Mô phỏng số hóa giúp xây dựng mô hình vỉa chứa, dự báo hiệu quả các phương án bơm ép, phân tích ảnh hưởng của các thông số vận hành, từ đó lựa chọn phương án tối ưu về kỹ thuật và kinh tế.

4. Phương án bơm ép CO₂-SWAG tối ưu được xác định như thế nào?
   Phương án tối ưu là bơm ép nước cách nóc vỉa 60ft với lưu lượng 5000 STB/D và khí CO₂ cách nóc vỉa 537ft với lưu lượng 8 MMSCF/D, đạt hệ số thu hồi dầu 28.68% và lợi nhuận cao hơn 6% so với bơm ép nước liên tục.

5. Những thách thức khi áp dụng CO₂-SWAG tại Việt Nam là gì?
   Thách thức gồm thiếu dữ liệu thực nghiệm, chi phí thu gom và vận chuyển khí CO₂, tính bất đồng nhất của vỉa chứa, và cần đào tạo nhân sự vận hành công nghệ mới.

Kết luận

• Phương pháp bơm ép khí — nước đồng thời CO₂-SWAG nâng cao hệ số thu hồi dầu lên khoảng 28.68%, vượt trội hơn 8% so với bơm ép nước liên tục.
• Vị trí giếng bơm ép và lưu lượng khí — nước là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả thu hồi dầu.
• Phương pháp CO₂-SWAG mang lại lợi nhuận cao hơn 6% so với phương pháp truyền thống, có tiềm năng ứng dụng rộng rãi tại các mỏ dầu Việt Nam.
• Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và mô hình mô phỏng chi tiết, góp phần phát triển công nghệ thu hồi dầu tăng cường phù hợp với điều kiện vỉa Việt Nam.
• Đề xuất triển khai thử nghiệm thực tế, mở rộng nghiên cứu và xây dựng kế hoạch thu gom khí CO₂ để ứng dụng hiệu quả trong tương lai.

Khuyến khích các đơn vị khai thác và nghiên cứu phối hợp triển khai pilot test CO₂-SWAG tại mỏ Vina, đồng thời đầu tư phát triển hạ tầng thu gom và xử lý khí CO₂ nhằm thúc đẩy khai thác dầu khí bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TÔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, thé giới vẫn tiếp tục đặt tam quan trọng của nguôn nhiên liệu hóa thạch lên hàng dau. Nhu cau tiêu thụ nguồn năng lượng này không ngừng gia tăng trong khi các nguồn năng lượng tái tạo khác chưa thể đáp ứng được, ngoài ra, chỉ phí phát hiện các mỏ mới cao và thường tập trung ở những khu vực có điều kiện tự nhiên bất lợi như vùng nước sâu xa bờ, vùng cực, vùng có điều kiện địa chất phức tạp.nên công tác tìm kiếm, thăm dò và khai thác có hiệu quả các mỏ dầu khí mới ngày càng trở nên thách thức, khó khăn, đòi hỏi những công nghệ tiên tiễn hơn. Van đề cấp thiết hiện nay là làm sao để khai thác tối đa lượng dầu còn sót lại trong các mỏ hiện tại. Vì thế việc nghiên cứu thu hồi dầu tăng cường đã được tiến hành và ngày càng quan tâm.

Ngành công nghiệp Dâu khí Việt Nam đóng một vai trò rất quan trọng trong nên kinh tế Quốc dân, chiếm đến 30% GDP của cả nước. Tuy nhiên, theo xu hướng chung của thế giới, các mỏ dầu khí ở Việt Nam đang trong giai đoạn suy giảm sản lượng, nên van dé tăng cường thu hôi dau lại càng phải được quan tâm nghiên cứu nhiêu hơn. Để đảm bảo duy trì sản lượng khai thác cho các mỏ trong những năm tiếp theo, việc nghiên cứu lựa chọn các phương pháp hợp ly dé tận thu dau là cấp thiết. Trong những năm gan đây, phương pháp bơm ép khí — nước đồng thời CO, — SWAG được nghiên cứu, áp dụng ngày càng rộng rãi trên thế giới và đã cho những kết qua rất khả quan (Wafaa Al-Ghanim, 2009).

Tại Việt Nam, mặc dù có rất nhiều công trình nghiên cứu về thu hồi dau tăng cường nhưng đến nay những dự án được ứng dụng vào thực tế còn rất hạn chế. Tính đến hiện tại, chỉ có một dự án bơm ép thử nghiệm khí hydrocarbon luân phiên nước tại mỏ Rang Đông, điều hành bởi công ty Japan Vietnam Petroleum Corporation (JVPC).Vi vậy, phương pháp SWAG nay rất cần thiết được nghiên cứu và lựa chọn áp dụng trong điều kiện vỉa ở Việt Nam. Từ những yêu cau cấp thiết như trên, tác giả đã lựa chọn “Toi Uu Hod Quá Trình Bom Ep Khí — Nước Đông Thời CO, — SWAG trong Tang Cát Kết Oligocene Mo Vina, Bồn Trũng Cứu Long” làm đề tài luận văn tốt nghiệp Thạc Si.2 Tinh hình nghiên cứu 1.1 Trên thế giới a. Ole Andreas Knappskog (2012).

Evaluation of WAG injection at Ekofisk. University of Stavanger. Tac gia nghiên cứu, đánh giá kha nang áp dụng phương pháp bom ép khí nước luân phiên sử dụng khí đồng hành (HC-WAG) thông qua các thông số tác động vỉa dựa trên mô hình mô phỏng cho mỏ Ekofisk, phía Bắc Norwegian Sector thuộc Biển Bắc. Kết quả mô phỏng thí nghiệm Slimtube Test xác định áp suất trộn lẫn tối thiểu (MMP từ 6900 psi đến 7100 psi) và khí đồng hành làm giàu tôi thiểu (MME = 6000 psi) là rất cao, vì vậy phương pháp HC-WAG được tiến hành là không trộn lẫn (Immiscible WAG).

Đề đánh giá một cách chính xác tiềm năng thu hồi dầu tam cấp của phương pháp HC-WAG cần phải nghiên cứu cơ chế thu hồi dau ở cả quy mô kênh rỗng (microscopic scale) và quy mô toàn mỏ (macroscopic scale). Trong luận văn này, tác giả tập trung nghiên cứu lượng khí bão hòa bị bẫy lại trong lỗ rỗng (sau một quá trình hấp thụ pha dính ướt thay thế pha không dính ướt khí) và hiện tượng trễ của độ thâm pha ở tỉ lệ lỗ rỗng. Tiến hành mô phỏng khai thác ở quy mô mỏ, các phương án bơm ép HC-WAG đều cho thấy hiệu quả vượt trội so với trường hợp cơ sở là bơm ép nước liên tục. Thông số vận hành của phương pháp HC-WAG được đưa ra là tỉ lệ WAG và kích thước nút WAG.

Theo đó, trường hợp bơm ép theo tỉ lệ WAG 2:1 cho thu hồi dau lớn nhất (tăng 8.4 triệu thùng dầu quy đổi so với trường hợp co sở) và nếu càng tăng tỉ lệ WAG thì lượng dau thu hồi càng giảm. Tương tự, sử dụng kích thước nút WAG 0.4 thể tích lỗ rỗng được xem là phương án tối ưu (gia tăng 4.4 triệu thùng dầu quy đổi so với trường hop cơ sở). Mặc dù đạt được những kết quả khả quan, tuy nhiên kết quả xác định MMP và MME chỉ mới dựa trên mô hình mô phỏng. Vì vậy, tác giả kién nghị cần tiến hành thí nghiệm Slimtube Test trong phòng thí nghiệm dé xác định MMP và MME.

Một điểm quan trọng nữa khi mô phỏng khai thác bằng bơm ép HC-WAG, mạng ô lưới cân được chia nhỏ và làm min hơn dé giảm thiêu sai sô, tăng độ tin cậy. Evaluation of simultaneous water and gas injection using CO;. Louisiana State University. Trong luận văn này, tac gia tiễn hành một loạt các thí nghiệm trên mẫu lõi băng các phương pháp khác nhau như: bơm ép khí CO; liên tục (CGI), bơm ép khí nước luân phiên sử dụng khí CO, theo tỉ lệ 1:1 với kích thước nút WAG là 0.25 thể tích 16 rỗng và bon phương án bơm ép khí nước đồng thời (SWAG, f, = 0.

Những thí nghiệm này có xem xét đến sự ảnh hưởng của các yếu tố như tính dính ướt của đá, tốc độ dòng và áp suất một cách chặt chẽ dé có thé đánh giá day đủ nhất trong các trường hợp bơm ép. Sau khi bơm ép 2 PV khí CO›, phương pháp SWAG với f, = 0.4 thu hồi được 96.92% lượng dầu sót, CGI cho hệ số thu hỏi là 89.98% và WAG là 86.6 thu hồi được 83% ,f,=0.2 thu hồi lần lượt là 75. Lượng khí thấp nhất tương ứng với trường hop SWAG (f, = 0⁄4) là 15.54 Mscf/bbl, tiếp đến là CGI với 16. Các trường hợp còn lại đều có mức sử dụng khí trên 17.

Từ những kết quả thí nghiệm có được, cho thấy phương pháp bơm ép khí nước đồng thời sử dụng CO; trong việc thu hồi dầu tăng cường phụ thuộc rất lớn vào giá trị lưu lượng dòng tỷ đối của khí (f,) và trong một số trường hợp SWAG sử dụng CO, có khả năng thu hồi tốt hơn phương pháp CGI va WAG. Trong những nghiên cứu xa hơn nữa, tác giả kiến nghị có thể tiến hành thêm các phương án SWAG với f, = 0.9 dé tim ra trường hợp toi ưu. Helena Lucinda Morais Nangacovie (2012). Application of WAG and SWAG injection techniques into the Norne E-segment Field.

Msc Project in Petroleum Engineering. Norwegian University of Science and Technology. Sau giai đoạn khai thác sơ cấp va thứ cap để duy tri áp suất via, lượng lớn dau còn sót lại trong vỉa ở mỏ Norne E-segment. Một số phương pháp đã được nghiên cứu dựa trên những mô phỏng để làm giảm dầu sót bị bẫy lại (bởi lực mao dẫn) và cải thiện khả năng thu hồi.

Ngoài ra, mỏ Norne E-segment lại chịu tác động mạnh mẽ của những đứt gấy và màng chăn địa tâng. Phương pháp bơm ép khí — nước luân phiên (WAG) va bơm ép khí — nước đồng thời (SWAG) được dé xuất là làm tăng sản lượng khai thác ở mỏ Norne E- segment vì có thé kiểm soát được độ linh động của khí và lực mao dẫn, đảm bảo hiệu suat đây của khí và hiệu suat quét thê tích của nước bơm ép. Dựa trên những mô hình mô phỏng via sử dụng phần mém Eclipse 100, Black oil simulator, tác giả đã phân tích độ nhạy của các thông số như: chu kỳ WAG, tỷ lệ WAG kết hop với thông số lưu lượng bơm ép ở hai chế độ thấp và cao. Trong đó, ba chu ky bơm ép WAG được dé xuất là 3 tháng, 6 tháng va 1 năm, với nhiễu tỷ lệ WAG được tiến hành dựa trên hai chế độ lưu lượng bơm ép.

Kết quả mô phỏng cho thay chu kỳ WAG không ảnh hưởng đến lưu lượng khai thác ở chế độ lưu lượng bơm ép thấp, nhưng lại có ảnh hưởng đáng chú ý ở chế độ lưu lượng bơm ép cao, cộng với ty lệ WAG tối ưu tìm được là 1:3. Sau đó tác giả tiến hành mô phỏng thử nghiệm cho ba kịch bản mô hình giếng bơm ép sử dụng cho cả hai kỹ thuật WAG và SWAG: (1) sử dụng giếng bơm ép đã có sẵn, (2) sử dụng giếng bơm ép đã có sẵn nhưng với cấu hình hoàn thiện giếng mới trong hai tập Ile và Tofte, (3) sử dụng giếng bơm ép mới với cau hình hoàn thiện giếng mới. Kết quả cho thấy, với kịch bản thứ 3 sử dụng kỹ thuật SWAG cho hệ số thu hoi dầu là 73%, cao hơn khoảng 5% so với khi áp dụng kỹ thuật WAG thông thường, ở chế độ bơm ép lưu lượng cao. Phạm Đức Thắng (2014).

Nghiên cứu các giải pháp hợp lý dé tận thu dầu trong cát kết Miocene ha, mó Bach Ho. Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật. Trường Đại Học M6 Dia Chất. Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, các kết quả thí nghiệm, các kết quả đánh giá dựa trên mô hình mô phỏng mỏ của luận án, tác giả đã rút ra một số kết luận quan trọng sau: Áp suất trộn lẫn tối thiểu của dau vỉa với khí đồng hành của tầng cát kết Miocene hạ, mỏ Bạch Hồ là 350 bar (5145 psi).

Dé giảm áp suất trộn lẫn tối thiểu có thé trộn lẫn khí đồng hành với LPG, khí thấp áp hay condensate. MMP sẽ dat được đúng bằng áp suất vỉa hiện tại là 255 bar (3748 psi) khi trộn lẫn 40% khí thấp áp (khí tách bậc 2 tại mỏ) với 60% khí đồng hành. Nếu khí đồng hành được làm giàu băng LPG với các ty lệ pha trộn lần lượt là: 5, 10, 20, 30 và 40% mol thì MMP có thể giảm xuống tương ứng là 315 bar (4630 psi), 291 bar (4278 psi), 238 bar (3498 psi), 185 bar (2720 psi) va 140 bar (2058 psi). Két quả thí nghiệm đã chi ra rang WAG trước bơm ép nước có thé thu hồi 70.2% lượng dau trong mau, trong khi đó bơm ép nước chi đạt hiệu quả thu hồi khoảng 55.

WAG tại thời điểm sau bơm ép nước sé tận thu thêm được từ 15. Theo kết quả dự báo sản lượng cho thấy các phương án bơm ép WAG cho mô hình Miocene hạ đã chứng tỏ được hiệu quả thu hồi dầu cao hon hắn so với bơm ép nước. Hệ số thu hồi dầu băng phương pháp bơm ép WAG tăng thêm từ 2 — 10% và độ ngập nước giảm từ 90 — 45% so với phương pháp bơm ép nước trong giai đoạn khái thác thứ cấp.