Chương 1: Tổng quan về tình hình nghiên cứu Mô hình CRM kết hợp được xây dựng từ việc xem xét tương tác dòng chảy hai pha (dầu và nước) trong vỉa, dựa trên đặc tính không trộn lẫn của hai chất lưu. Giải pháp mới này áp dụng kết hợp hai phương trình là phương trình cân bằng vật chất cho tổng các chất lưu, được gọi là phương trình áp suất, có xem xét đến hệ số nén cho các chất lưu trong vỉa và phương trình cân bằng khối lượng dầu được gọi là phương trình bão hoà, để đánh giá phân bố độ bão hoà dầu trong vỉa. Lý thuyết về tỷ số dòng (fractional flow) cũng được phát triển trong luận văn này, nhằm mô tả đẩy dầu hai pha trong vỉa và phát triển rộng ra để sử dụng cho đánh giá và dự báo khai thác trong dự án bơm ép nước. Mô hình CRM kết hợp áp dụng hai phương pháp tỷ số dòng là: phương pháp phân tích và phương pháp thực nghiệm được thảo luận để đưa ra so sánh với phương pháp tỷ số dòng của CRM hiện tại.
Để thấy được sự cải tiến của CRM kết hợp, luận văn đã áp dụng giải pháp mới này cho vỉa đồng nhất và không đồng nhất có các đặc điểm thạch học khác nhau. Các nghiên cứu được thực hiện là: vỉa đồng nhất với 1 giếng khai thác, vỉa không đồng nhất với 1 giếng khai thác, vỉa đồng nhất với mô hình 5 điểm và một vỉa lớn không đồng nhất với 16 giếng khai thác và 9 giếng bơm ép. Với các nghiên cứu này cho thấy CRM kết hợp có thể áp dụng cho cả các vỉa có cấu trúc địa chất phức tạp. Thực hiện phân tích độ nhạy và hiểu được mối liên hệ giữa các thông số đầu vào (độ nhớt, độ thấm tương đối,…) và các thông số đầu ra của mô hình như mối liên hệ giữa các giếng, hằng số thời gian, để thấy rõ được hiệu quả những thông số mới trong mô hình này mà CRM hiện tại không xem xét đến.
Tóm lại CRM kết hợp là một phát triển, cải thiện cho CRM hiện tại, nhằm mục đích hoàn thiện hơn mô hình, để có thể áp dụng linh hoạt trong các trường hợp khác nhau kể cả các vỉa có cấu trúc địa chất phức tạp. Ngoài ra CRM mới này còn xem xét đến nhiều yếu tố mới mà CRM hiện tại bỏ qua nhằm nâng cao độ chính xác cũng như hiệu quả cho công tác đánh giá và dự báo khai thác. Đóng góp của luận văn 6 Huỳnh Văn Thuận 1870374 – HCMUT Chương 1: Tổng quan về tình hình nghiên cứu Mô hình CRM kết hợp áp dụng được cho cả bơm ép nước lẫn khí, không giới hạn chỉ trong bơm ép nước (chất lưu không chịu nén) như phương pháp CRM hiện tại và vì thế có thể áp dụng giải pháp CRM kết hợp này cho nhiều mỏ phức tạp có đặc tính thạch học khác nhau. Hằng số thời thời gian trong mô hình CRM kết hợp phản ánh cả đặc tính chịu nén lẫn tính vận động của chất lưu.
Và vì thế có thể suy ra được trạng thái vận động của chất lưu trong vỉa thay vì chỉ xem xét ở trạng thái ổn định như mô hình CRM hiện tại. Đánh giá được độ bão hoà của dầu và nước trong vùng bơm ép dựa trên phương trình cân bằng khối lượng dầu, đó có thể cung cấp những thông tin về phân bố dầu sau các giai đoạn bơm ép. Dựa vào đó các kỹ sư sẽ xây dựng bản đồ phân bố dầu theo thời gian và đưa ra dự đoán thời điểm breakthrough chính xác nhất cho các giếng khai thác. Dựa trên mối liên hệ giữa tỷ lệ phần dầu khai thác được trong hỗn hợp chất lưu khai thác tại giếng và độ bão hoà trung bình vùng bơm ép nước, để thiết lập đường cong tỷ số dòng từ mô hình CRM kết hợp.
Điều này có thể giúp các kỹ sư dự báo khai thác đưa ra kết quả chính xác hơn và vì thế độ tin cậy các thông số tối ưu dự án cũng được cải thiện. Ali Jamali,”Improving Recovery from Mature Oil Fields in the West Texas Permian Basin”, Dissertaion,2018, Texas Tech University [2]. Nội dung luận văn Luận văn đánh giá, nhận định và phân tích số liệu khai thác để tìm ra sự biến đổi của của các đặc tính vỉa, từ đó đề xuất phương pháp cải thiện lưu lượng khai thác trong giai đoạn lưu lương dầu có sự sụt giảm lớn. Dựa trên cơ sở lý thuyết đề xuất, nghiên cứu áp dụng vào mỏ ở bồn trũng West Texas Permian.
Đồng thời đưa ra các hướng dẫn cụ thể cho việc tối ưu bơm ép nước và nâng cao hệ số thu hồi dầu bằng bơm ép CO2. Tối đa hóa lợi nhuận của giếng được mô phỏng và đưa ra các chiến lược bơm ép tốt nhất cho khu vực dầu dư lớn. 7 Huỳnh Văn Thuận 1870374 – HCMUT Chương 1: Tổng quan về tình hình nghiên cứu Luận văn đề xuất cải thiện các thông số mô hình điện dung – điện trở để có thể tương thích áp dụng cho các vỉa lớn đang có lưu lượng sụt giảm nhanh. Đưa ra các phân tích cụ thể để tìm ra các giếng có khả năng tốt để áp dụng, từ đó xem xét và đánh giá về tìm năng của lượng dầu dư này ở bồn trũng Permian cũng như đề xuất thiết kế bơm ép hiệu quả.
Các mỏ trong giai đoạn lưu lượng sụt giảm nhanh và có thể phải bắt buộc đóng giếng vì không có lợi nhuận chiếm một lượng lớn, trên 70% lưu lượng dầu khai thác được trên thế giới. Tuy nhiên để có thể thu hồi thêm lượng dầu này thì yếu tố đảm bảo được nguồn năng lượng cung cấp cho vỉa là một điều rất quan trọng. Vì thế nếu áp dụng giải pháp mới của luận văn này, có thể làm giảm sự sụt giảm nhanh lưu lượng khai thác, góp phần kéo dài thời gian sống của mỏ. Đóng góp của luận văn Nghiên cứu đưa ra một giải pháp để điều chỉnh mô hình CRM (Capacitance - Resistance model), để áp dụng cho các mỏ giai đoạn lưu lượng khai thác đang sụt giảm lớn.
Đây cũng là nghiên cứu đầu tiên giải quyết các thách thức về việc thực hiện mô hình CRM cho các vỉa có tỷ lệ lớn. Luận văn thực hiện nghiên cứu bơm ép CO2 cho vùng có độ bão hòa dầu dư cao ở các vỉa bồn trũng Permian, từ đó đánh giá sự biến đổi các thông số biến mô hình theo tính chất đá, tầng chứa và sự cản trở dòng trong phạm vi vỉa. Soros Chitsiripanich, Field Application of Capacitance-Resistance Models to Identify Potential Location for Infill Drilling, Master thesis, 2015, Texas University At Austin [3]. Nội dung luận văn Một lượng dầu khá lớn bị bỏ lại trong vỉa sau giai đoạn thu hồi dầu hiệu quả (có lợi về mặt kinh tế), bởi còn một lượng dầu dư khá lớn do không đủ áp suất để đẩy lên bề mặt.
Vì thế khoan thêm giếng là một trong những lựa chọn hiệu quả để tăng thêm lượng dầu thu hồi từ vỉa, đồng thời đây cũng là một giải pháp đơn giản và ít rủi ro. Tuy nhiên, một điều khó khăn trong giải pháp này là xác định vị trí để khoan thêm 8 Huỳnh Văn Thuận 1870374 – HCMUT Chương 1: Tổng quan về tình hình nghiên cứu giếng sao cho lượng dầu thu được là nhiều nhất có thể, đồng thời số lượng giếng khoan thêm là ít nhất. Để có thể tìm được vị trí các giếng khoan đòi hỏi phải thực hiện mô tả toàn bộ vỉa thông qua các mô hình mô phỏng đáng tin cậy. Sau các phân tích về các mặt, tác giả đã lựa chọn mô hình điện dung – điện trở để biến đổi và áp dụng phân tích, xác định các vị trí giếng khoan, bởi đây là một giải pháp nhanh, rẻ và có độ tin cậy tương đối tốt.
Nghiên cứu đã áp dụng mô hình vào một mỏ ở Đông Nam Á, đưa đến rất nhiều thách thức trong việc nhận dạng và sửa đổi các thông số biến, cũng như nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm định các thông số đầu vào. Những thách thức lớn là tồn tại khí tự do trong vỉa và không đủ thông tin áp suất đáy giếng. Sau khi áp dụng mô hình CRM cho mỏ này, tác giả đã cho thấy rằng CRM có thể điều chỉnh thích hợp cho cả mỏ lẫn cấp độ chỉ duy nhất một giếng. Để có thể nhận diện ra vị trí khoan tốt, cần kết hợp các kết quả bản đồ hệ số kết nối, bản đồ phân bố độ bão hòa dầu theo thời gian, bề dày vị trí khoan , độ rỗng và độ thấm.
Nhìn chung kết hợp kiểm tra các thông tin trên là giải pháp mong đợi phát hiện ra các vùng bị bỏ xót không được khai thác với lượng dầu còn tồn đọng lại lớn, đồng thời cung cấp mô tả tổng quan về vỉa. Tuy nhiên các phân tích kiểm tra các thông số trên có thể không đáng tin cậy bởi dữ liệu đầu vào chỉ là một vài đặc tính vì thế để tăng độ tin cậy cần kết hợp thêm các thông số khác. Đóng góp của luận văn Nhận diện được các thách thức từ đó điều chỉnh các thông số mô hình CRM, bằng cách kết hợp mô hình CRM gốc và mô hình CRM kết hợp để tạo ra CRMs, và áp dụng cho mỏ thực tế. Đánh giá được hiệu quả của CRMs cho việc mô tả các đặc tính vỉa, và điều chỉnh các kết quả này tương thích với các dữ liệu thực tế thu được từ mỏ.
9 Huỳnh Văn Thuận 1870374 – HCMUT Chương 1: Tổng quan về tình hình nghiên cứu Sử dụng mô hình mới này và kết hợp các kết quả dữ liệu thực tế thu được, để xây dựng bản đồ các đặc tính vỉa và xác định các vị trí tiềm năng để khoan thêm các giếng khai thác. Phân tích được mối liên hệ thông số hệ số kết nối với độ thấm giữa các giếng. Kailei liu “use capacitance-resistance model to characterize water flooding in a tight oil reservoir”, master thesis, 2017, university of oklahoma [4]. Nội dung luận văn Nghiên cứu tập trung giải quyết vấn đề làm sao để áp dụng mô hình điện dung điện trở cho các vỉa, mỏ đặc xít, có độ thấm rất nhỏ và thành phần thạch học không đồng nhất, nơi mà không phản ánh rõ ràng mối liên hệ giữa tính hiệu của giếng khai thác và giếng bơm ép.
Luận văn áp dụng mô hình CRM cho mỏ cụ thể với độ thấm 0.1mD và đã được bơm ép nước hơn 1.