Luận án tiến sĩ về tối ưu hóa điều kiện vận hành trong hiệu suất SAGD

• Tác giả: Nguyen Xuan Huy
• Người hướng dẫn: Prof. Wisup Bae
• Trường học: Sejong University
• Chuyên ngành: Department of Energy and Mineral Resources Engineering
• Đề tài: Tối ưu hóa điều kiện vận hành trong hiệu suất SAGD bằng phương pháp bề mặt phản hồi
• Loại tài liệu: thesis
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Sejong

• DEDICATION
• ACKNOWLEDGMENT
• ABSTRACT
• 1. CHAPTER I: INTRODUCTION
• 1.1. Overview
• 1.2. Description of the problems
• 2. List of Nomenclature and Abbreviations
• 3. CHAPTER 3: EFFECTS OF RESERVOIR PROPERTIES AND OPERATING CONDITIONS ON SAGD PERFORMANCE
• 3.1. The application D-Optimal design and RMS for sensitivity analysis
• 3.2. Effects of reservoir variables
• 3.3. Effect of operational parameters
• 4. CHAPTER 4: RESPONSE SURFACE OPTIMIZATION FOR OPERATING CONDITIONS IN THREE MAJOR RESERVOIRS OF ALBERTA’S OIL SAND
• 4.1. Application of central composite face-centred design for optimizing the operating
• 4.2. Effect of operating parameters on the NPV
• 4.3. Optimization of operating conditions by response surface methodology
• 4.4. Verification of predictive model
• 4.5. Comparison and the best choice for operating conditions in conventional SAGD process
• 4.6. Optimization for Fast-SAGD performance
• 4.7. Optimization for discontinuous SAGD performance
• 5. CHAPTER 5: SUMMARY, CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS
• 5.1. Summary
• 5.2. Conclusions
• 5.3. Recommendations for future work
• REFERENCES
• LIST OF FIGURES
• LIST OF TABLES

I. Giới thiệu

Quá trình SAGD (Steam Assisted Gravity Drainage) đã chứng minh là một phương pháp thu hồi nhiệt hiệu quả cho sản xuất dầu nặng và bitumen. Tuy nhiên, có nhiều tranh cãi về các rủi ro kỹ thuật và kinh tế liên quan. Hiệu suất của SAGD phụ thuộc vào hai yếu tố quan trọng: đặc tính của mỏ và điều kiện vận hành. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa điều kiện vận hành để tối đa hóa hiệu suất SAGD, đồng thời giảm thiểu chi phí và tác động môi trường. Việc tích hợp các khía cạnh kinh tế và kỹ thuật trong hiệu suất SAGD đóng vai trò quan trọng trong hoạt động thực địa.

1.1. Đặc điểm địa chất của cát dầu Alberta

Cát dầu Alberta chứa một lượng lớn bitumen, với ước tính khoảng 1.7 triệu triệu thùng. Tuy nhiên, chỉ khoảng 10% có thể thu hồi bằng các kỹ thuật hiện tại. Phương pháp SAGD là phương pháp thu hồi nhiệt phổ biến nhất, sử dụng hai giếng ngang song song để tối ưu hóa quá trình sản xuất. Việc hiểu rõ các đặc tính địa chất là rất quan trọng để thiết kế các điều kiện vận hành tối ưu.

1.2. Các phương pháp thu hồi nhiệt

Các phương pháp thu hồi nhiệt như SAGD, Fast-SAGD và Hybrid SAGD đã được áp dụng để cải thiện hiệu suất thu hồi dầu. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của mỏ. Nghiên cứu này sẽ phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của từng phương pháp.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp thiết kế thí nghiệm (DOE) và phương pháp bề mặt phản hồi (RSM) để xác định các điều kiện vận hành tối ưu cho quá trình SAGD. Phương pháp này cho phép đánh giá tác động của nhiều yếu tố cùng một lúc, từ đó đưa ra các quyết định chính xác hơn về điều kiện vận hành. Việc áp dụng RSM giúp giảm thiểu sự không chắc chắn trong các mô hình kinh tế và kỹ thuật, đồng thời tối ưu hóa hiệu suất sản xuất.

2.1. Thiết kế thí nghiệm

Thiết kế thí nghiệm D-Optimal và các phương pháp thiết kế khác như Box-Behnken và Central Composite Design đã được áp dụng để tối ưu hóa các điều kiện vận hành. Các yếu tố như áp suất bơm, tỷ lệ tiêm hơi và khoảng cách giữa các giếng được xem xét để xác định ảnh hưởng của chúng đến hiệu suất SAGD. Kết quả cho thấy rằng việc tối ưu hóa các yếu tố này có thể dẫn đến sự cải thiện đáng kể trong hiệu suất sản xuất.

2.2. Phân tích độ nhạy

Phân tích độ nhạy được thực hiện để xác định các yếu tố có ảnh hưởng lớn nhất đến hiệu suất SAGD. Kết quả cho thấy rằng độ thấm, độ rỗng và tỷ lệ tiêm hơi là những yếu tố quan trọng nhất. Việc hiểu rõ các yếu tố này giúp các nhà quản lý có thể đưa ra các quyết định chính xác hơn trong việc thiết kế và vận hành các dự án khai thác dầu.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng phương pháp bề mặt phản hồi đã giúp xác định các điều kiện vận hành tối ưu cho quá trình SAGD. Các điều kiện này không chỉ cải thiện hiệu suất thu hồi dầu mà còn giảm thiểu chi phí vận hành. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc áp dụng công nghệ mới như dSAGD có thể mang lại lợi ích kinh tế lớn hơn so với các phương pháp truyền thống.

3.1. Tối ưu hóa điều kiện vận hành

Các điều kiện tối ưu cho quá trình SAGD đã được xác định thông qua phân tích RSM. Kết quả cho thấy rằng việc điều chỉnh áp suất tiêm và tỷ lệ tiêm hơi có thể dẫn đến sự cải thiện đáng kể trong hiệu suất thu hồi dầu. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc tối ưu hóa các điều kiện vận hành trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu này có giá trị thực tiễn cao trong việc cải thiện hiệu suất thu hồi dầu từ cát dầu Alberta. Việc áp dụng các phương pháp tối ưu hóa có thể giúp giảm thiểu chi phí và tác động môi trường, đồng thời nâng cao lợi nhuận cho các dự án khai thác dầu. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh nhu cầu năng lượng ngày càng tăng và áp lực về môi trường.