Giáo trình Địa chất dầu khí - Chương 1: Bitum trong tự nhiên

ột áp suất là 400MPa/cm2 hoặc nhiệt ñộ trên 200oC. Nước liên kết xốp hầu như không có các khoáng chất hoà tan. 3. Lớp nước mao dẫn. Là lớp nước có khả năng truyền áp suất mao dẫn, nằm bao ngoài lớp nước liên kết xốp. 4. Nước tiếp xúc. Có hình dạng vành khăn bao quanh ñiểm tiếp xúc, nằm bên ngoài lớp nước mao dẫn. Nước tiếp xúc có thể là nước tự do hoặc là nước kín (nằm trong khe hổng kín), trong lớp nước tự do có sự truyền áp suất thuỷ tĩnh. Trạng thái tồn tại bao gồm: Nước không có áp là nước không ñủ thể tích ñể lấp ñầy trong các khe hổng. Nước có áp là nước chịu tác ñộng của áp suất, khi thể tích nước lấp ñầy trong các khe hổng lớn hơn thể tích của các khe hổng ñó. Nước trong ñiều kiện vỉa thường là nước có áp. Nước ñồng sinh là nước ñồng thời với thời gian tạo ñá. Nước biểu sinh là nước di chuyển vào trong ñá từ nơi khác ñến. IV. Nước trong mỏ dầu khí Vỏ Trái Đất bao gồm các lớp ñất ñá có thành phần khác nhau, các lớp có ñộ hạt thô phía trên và ñộ hạt nhỏ hơn nằm dưới. Nước trên bề mặt ngấm xuống, nếu không ñủ ñể lấp ñầy các khe hổng → nước ngầm với mặt thoáng tự do. Nước lấp ñầy trong các khe nứt các khe nứt hay các ñứt gãy kiến tạo → nước kiến tạo bao gồm: Nước trên tầng nằm trên tầng chứa, nước dưới tầng nằm phía dưới các tầng chứa và nước giữa tầng nằm trong tầng chứa. Ngoài ra nước vỉa còn bao gồm: Nước rìa trên lấp ñầy các cấu tạo trong khoáng thể dầu khí, nước rìa dưới lấp ñầy các cấu tạo phía dưới của các khoáng thể dầu khí, nước ñệm (nước ñáy hay nước lót) là nước nằm dưới các khoáng thể dầu khí khi chiều cao của khoáng thể không lớn hơn chiều dầy tầng chứa. ╚╚ *** Điạ Chất Dầu K50 # @ # @ # 2005 - 2010 *** ╝╝ 65 V. Đặc ñiểm thành phần HH của nước vỉa trong mỏ DK. Nước trong vỉa thường chứa các chất hoà tan như các chất khoáng, các chất hữu cơ hoặc các chất khí Nó có thể tồn tại dưới dạng nhũ tương, huyền phù lơ lửng trong nước hoặc nằm dưới ñáy của các tầng chứa. Trong nước vỉa tìm thấy trên 1/2 số lượng các nguyên tố có mặt trong bảng HTTH Mendeleev, chúng thường tồn tại dưới dạng ion, phổ biến nhất là các ion sau: • Cation: Ca2+ , Na+ , K+ , Mg2+ , NH4+ , Fe2+ , Fe3+ • Anion : SO42- , Cl- , NO3- , NO2- , CO32- , HCO3- Nhưng chủ yếu là các ion: Ca2+ , Na+ , Mg2+ , SO42- , Cl- , HCO3- . Trong thành phần nước vỉa của mỏ dầu khí thường tồn tại một cặp ion (Cation và Anion) nổi trội hơn so với các ion khác và chúng thường tồn tại theo 4 cặp: Na2SO4 , NaHCO3 , MgCl2 , CaCl2 . Căn cứ vào tính nổi trội của các cặp ion trên mà V.A.Sulin phân chia nước vỉa thành 4 loại. Từng loại nước trong cách phân loại của Sulin phản ánh ñược triển vọng dầu khí. Tổng hàm lượng các chất khoáng có trong một ñơn vị thể tích của nước ñược gọi là ñộ khoáng hoá của nước, ñộ khoáng hoá có ñơn vị là: g/l , mg/cm3 Độ khoáng hoá cũng có thể ñược thể hiện bằng % hoặc ñộ Bôme (Be0). 1Be0 tương ứng với ñộ khoáng hoá của nước với nồng ñộ của NaCl là 1% . Trong vỉa chứa của các mỏ dầu khí thường chứa các chất hữu cơ, có thể tồn tại dưới dạng hoà tan hay dưới dạng nhũ tương. Các chất hữu cơ có trong nước vỉa của mỏ dầu khí thường là các Axit béo, axit Naftalen, Phenol , Benzen Ngoài ra, còn có các chất khác: Br2 , I2 , Bo , Hg Trong nước vỉa của mỏ dầu khí thường chứa một lượng khí hoà tan, các chất khí này có thể là: khí Hidrocacbua , H2S , CO2 , N2 , H2 , He Hàm lượng của khí hoà tan trong nước vỉa thường dao ñộng trong khoảng: 0,2 ÷ 2 m3khí/m3nước. Hàm lượng của các chất hữu cơ trong nước vỉa của các mỏ dầu khí thường ñược thể hiện bằng tổng hàm lượng Cacbon hữu cơ. Tổng hàm lượng Cacbon hữu cơ – TOC trong các loại nước như sau: • Nước ngầm nói chung ñạt giá trị 28mg/lít • Trong nước vỉa của mỏ dầu khí ñạt 48 ÷ 49mg/lít • Nước trên ranh giới dầu - nước ñạt 370mg/lít • Ranh giới khí - nước ñạt 35mg/lít • Ranh giới khí Condensat - nước 800 ÷ 1000mg/lít (thậm chí có thể cao hơn). Hàm lượng của các chất hữu cơ và các chất khí hoà tan trong nước là ít, nhưng hàm lượng của nó rất ñáng kể và tăng rất nhanh khi ñến các ranh giới tiếp xúc dầu – khí – nước. Do ñó, căn cứ vào hàm lượng của các chất hữu cơ có trong thành phần của nước vỉa giúp ta có thể xác ñịnh ñược các ranh giới tiếp xúc dầu - nước, khí - dầu, khí - nước. Khi trong nước vỉa ñã hoà tan một chất nào ñó (tức là nó có ñộ khoáng hoá cao) sẽ làm giảm khả năng hoà tan của dầu trong nước. Trong phần ñỉnh của các nếp lồi (cấu tạo dương) có nhiệt ñộ cao ╚╚ *** Điạ Chất Dầu K50 # @ # @ # 2005 - 2010 *** ╝╝ 66 hơn, là do có Gradient ñịa nhiệt cao hơn. Vì trong phần ñỉnh của nếp lồi là các ñá già hơn ñá ở các phần cánh có cùng ñộ cao → Khả năng truyền nhiệt của nó sẽ tốt hơn → Do ñó ñộ khoáng hoá sẽ tăng làm giảm ñộ hoà tan của dầu mỏ → dầu sẽ tách ra khỏi nước do tác dụng của lực ñẩy Acsimet dầu nhẹ sẽ nổi lên trên cao của cấu tạo (phần ñỉnh của nếp lồi). VI. Vai trò của nước vỉa trong sự hình thành và bảo tồn các TTDK Trong môi trường nước, các VCHC (nguồn sinh ra dầu khí) ñược bảo tồn là tốt hơn cả. Nước ñóng vai trò tích cực trong việc di chuyển và phân hoá dầu khí và nước cũng ñóng vai trò là một yếu tố khép kín trong các tích tụ dầu khí. Hidrocacbua hoà tan trong nước ñược nước mang ñi và ñẩy ñi trong các khe hổng của ñá, dưới tác dụng của lực ñẩy Acsimet và lực trọng trường nó bị phân hoá và tích tụ ở ñỉnh của các cấu tạo lồi. Tuy nhiên, sự tích tụ của Hidrocacbua ở ñỉnh của các cấu tạo lồi còn phụ vào tốc ñộ dòng chảy của nước vỉa, nếu tốc ñộ dòng chảy của nước vỉa lớn sẽ cuốn theo những hạt dầu và bọt khí ñó ñi ra khỏi cấu tạo do ñó tích tụ dầu khí không thể hình thành ñược và nó sẽ bị phá huỷ. Vận tốc nhỏ nhất của nước vỉa, ñể cuốn các Hidrocacbua ñi ra khỏi các tích tụ ñược tính theo công thức: 1 2 1 . . . .sinMinV k k ρ αµ = ∆ VII. Vai trò của nước trong phá huỷ tích tụ dầu khí. 1. Phá huỷ vật lí. Dầu khí có khả năng hoà tan trong nước, khi nước vỉa chuyển ñộng nó sẽ hoà tan các Hidrocacbua dầu và mang nó ñi ñến nơi khác, ñây chính là dạng phá huỷ vật lý của nước vỉa ñối với các tích tụ dầu khí. 2. Phá huỷ cơ học Khi dầu - khí - nước di chuyển sẽ tạo ra một áp suất làm cho mặt ranh giới tiếp xúc của dầu - nước hay khí - nước nghiêng ñi một góc so với phương nằm ngang. Độ lớn của góc nghiêng này phụ thuộc vào tốc ñộ của dòng chảy và mật ñộ của dầu – khí. ╚╚ *** Điạ Chất Dầu K50 # @ # @ # 2005 - 2010 *** ╝╝ 67 Ta có: water water oil(gas) ρ ∆H = .∆x ρ - ρ water water oil(gas) ρ∆H ∆x tgθ = = . ∆l ρ - ρ ∆l water water oil(gas) i. ρ ∆x tgθ = tgβ = i = ρ - ρ ∆l   ⇔     tgβ - thể hiện ñộ nghiêng của mặt áp lực Thay các giá trị vào công thức: water oil(gas) gasρ = 1 ; ρ = 0,8 ; ρ = 0,01 → water oil water oil i. ρ 1.i tgθ = = = 5i ρ - ρ 1- 0,2 → water gas water gas i. ρ 1.i tgθ = = = i ρ - ρ 1 Qua nghiên cứu ta thấy, phá huỷ cơ học chỉ xảy ra khi trong vỉa có sự chuyển ñộng của dòng nước. Với mức ñộ chênh áp như nhau (i = tgβ = const) → thì khả năng phá huỷ của các tích tụ dầu lớn gấp 5 lần so với khả năng phá huỷ các tích tụ khí. 3. Phá huỷ sinh hoá Trong nước vỉa hoà tan các chất khoáng và các chất có khả năng Oxi hoá mạnh như: CO32- , SO42- , NO3- Khi nước di chuyển nó hoà tan các Hidrocacbua và sẽ Oxi hoá Hidrocacbua → Tạo nên sự phá huỷ hoá học ñối với các tích tụ dầu khí. Bản chất ñây là sự phá huỷ hoá học của nước vỉa ñối với dầu và khí. Một số loại vi khuẩn có tác ñộng Oxi hoá hoặc thải ra các chất có tác dụng làm phá huỷ Hidrocacbua gây nên sự phá huỷ sinh học. Phá huỷ hoá học và phá huỷ sinh học thường ñi ñôi với nhau tạo nên sự phá huỷ sinh hoá. Vi khuẩn có thể tiếp xúc với nước là do một phần vi khuẩn còn xót lại trong quá trình thành tạo trầm tích, nhưng phần lớn vi khuẩn có trong nước vỉa là ñược ngấm từ bề mặt xuống. Tốc ñộ phá huỷ sinh hoá phụ thuộc: • Tốc ñộ ngấm từ bề mặt • Hàm lượng của vi khuẩn và hàm lượng của các ion có tính chất oxi hoá cao trong nước • Khả năng phá huỷ (khả năng oxi hoá) của vi khuẩn và các ion ñối với dầu và khí • Tốc ñộ dòng chảy của nước vỉa cũng như khoảng cách di chuyển của các tích tụ dầu khí, vì trong khi dầu di chuyển thì các chất oxi hoá cũng như vi khuẩn sẽ tham gia phân huỷ các vật chất hữu cơ gặp trên ñường ñi → do ñó mật ñộ của vi khuẩn cũng như hàm lượng của các chất Oxi hoá sẽ giảm xuống. • Phụ thuộc vào diện tiếp xúc giữa nước và dầu khí: Trường hợp vỉa chứa có ñộ dày không ñổi nếu góc nghiêng của thế ñá lớn thì diện tiếp xúc sẽ càng nhỏ, còn nếu góc nghiêng của thế ñá là nhỏ thì diện tiếp xúc lại tăng lên. Trường hợp, góc nghiêng của thế ñá là không ñổi, nếu ñộ dày của vỉa chứa càng lớn thì diện tiếp xúc lớn còn nếu ñộ dầy của vỉa chứa nhỏ thì diện tiếp xúc nhỏ. • Bản chất của các HC có trong thành phần của các khoáng thể dầu khí. Các HC nhẹ sẽ bị phá huỷ trước, nếu các tích tụ dầu khí có thành phần HC nhẹ nhiều và thành phần nặng ít thì tốc ñộ phá huỷ sinh hoá sẽ nhanh hơn so với các tích tụ có thành phần ngược lại. Thường thì tốc ñộ phá huỷ sinh hoá giảm ñi theo thời gian, vì mặt ranh giới tiếp xúc dầu - nước trong thực tế rất gồ ghề và nó phụ thuộc vào ñặc tính Colector của ñá chứa và ╚╚ *** Điạ Chất Dầu K50 # @ # @ # 2005 - 2010 *** ╝╝ 68 loại Hidrocacbua có trong thành phần của dầu mỏ (chiều dày của ñới tiếp xúc này khoảng vài chục cm ñến vài mét, thậm chí có thể lên tới 80m). Theo thời gian thì sự tiếp xúc của dầu mỏ với nước sẽ xảy ra quá trình phá huỷ sinh hoá làm cho dầu mỏ trở nên nặng hơn và quánh lại làm cản trở sự tiếp xúc tiếp theo của dầu và nước ở phía trên làm cho tốc ñộ phá huỷ sinh hoá giảm ñi. Điều này chỉ xảy ra ñối với các khoáng thể dầu chứ không xảy ra ñối với các khoáng thể khí. VIII. Yếu tố thuỷ ñịa chất với triển vọng dầu khí. 1. Phân loại nước vỉa theo V.A.Sulin Tỷ số hoá học ñặc trưng Loại nước rNa rCl 4 rNa rCl rSO − rNa rCl rMg − Na2SO4 > 1 < 1 < 0 NaHCO3 > 1 > 1 < 0 MgCl2 < 1 < 1 < 1 CaCl2 1 Loại nước Nguồn gốc Triển vọng dầu khí Na2SO4 Được ngấm từ trên bề mặt xuống vỉa chứa, có sự trao ñổi tự do Do Na2SO4 có tính Oxi hoá cao nên loại nước này không có triển vọng dầu khí NaHCO3 Ngấm từ bề mặt, nhưng lại hạn chế sự trao ñổi Loại nước này ít có triển vọng dầu khí, chỉ có triển vọng khi có các yếu tố tích cực như: Bo, Cr, I2 và các chất hữu cơ: axit béo, Naften và các chất khí MgCl2 Có nguồn gốc từ biển, có sự ñối lưu và trao ñổi Có triển vọng tốt về dầu khí CaCl2 Có nguồn gốc biển, hoặc từ sâu trong lòng ñất do Magma ñi từ dưới lên rồi ngưng tụ lại, không có sự ñối lưu và trao ñổi Có triển vọng rất tốt về dầu khí 2.Yếu tố thuỷ ñịa chất phản ánh triển vọng dầu khí a. Điều kiện cổ thuỷ ñịa chất Là ñiều kiện thuỷ ñịa chất trong một niên ñại ñịa chất nào ñó mà ta quan tâm nghiên cứu. Nếu trầm tích ñược hình thành trong môi trường ngập nước, trên phông kiến tạo lún chìm tương ñối ổn ñịnh VCHC sẽ ñược bảo tồn và chuyển hoá thành HC khi gặp những ñiều kiện thuận lợi (ñến một ñộ sâu nhất ñịnh có ñiều kiện nhiệt ñộ và áp suất thích hợp cùng với sự ñi kèm của các yếu tố khác). Xen kẽ sự lún chìm tương ñối ổn ñịnh là sự nâng lên trong những khoảng thời gian ngắn tạo ñiều kiện thuận lợi ñể ép Hidrocacbua từ ñá mẹ di chuyển sang ñá chứa. Trong trường hợp ngược lại, nếu trầm tích ñược hình thành trong môi trường cạn có tính oxi hoá cao hoặc là trong ñiều kiện xảy ra quá trình thấm và trao ñổi giữa nước bề mặt và nước ngầm → trong ñiều kiện ñó thì Hidrocacbua sẽ bị phá huỷ. b. Điều kiện thuỷ ñịa chất Nếu như lớp phủ trầm tích phía trên có ñộ dày lớn ñóng vai trò cách ly tốt và ngăn cản sự trao ñổi giữa nước bề mặt và nước vỉa → tạo ñiều kiện thuận lợi ñể bảo tồn các tích tụ ╚╚ *** Điạ Chất Dầu K50 # @ # @ # 2005 - 2010 *** ╝╝ 69 dầu khí (tránh ñược các quá trình phá huỷ sinh hoá). Trong trường hợp ngược lại, nếu các lớp phủ mỏng tạo ra sự trao ñổi tự do giữa nước bề mặt và nước ngầm khi ñó sẽ xảy ra các quá trình phá huỷ sinh hoá ñối với các vỉa, nếu tồn tại các tích tụ dầu khí chúng sẽ bị Oxi hoá làm cho chất lượng của nó giảm ñi. c. Yếu tố thuỷ ñịa hoá Nếu nước trong vỉa thuộc loại CaCl2 và MgCl2 hay là NaHCO3 và kèm theo các yếu tố tích cực → Sự tồn tại của các tích tụ dầu khí là rất cao. Nếu trong vỉa tồn tại loại nước Na2SO4 và không kèm theo các yếu tố tích cực thì sẽ không thể có triển vọng dầu khí. IX. Trạng thái pha của Hidrocacbua trong ñiều kiện vỉa Hidrocacbua tồn tại trong vỉa chứa có thể tồn tại trong trạng thái một pha hay 2 pha: • Một pha : Khí / Dầu / Condensate • Hai pha : Dầu - Khí / Khí - Dầu / Khí - Condensate. Trong ñiều kiện vỉa nhiệt ñộ và áp suất cao, Hidrocacbua dầu bay hơi hoà tan vào trong khí nén tạo ra khí Condensate. Nếu nhiệt ñộ và áp suất giảm xuống Condensate bị ngưng tụ lại và lắng xuống ñáy. Trên cơ sở nghiên cứu sự thay ñổi trạng thái pha của hệ HC trong ñiều kiện vỉa → xây dựng ñược ñồ thị trạng thái pha. Yếu tố quyết ñịnh trạng thái pha của Hidrocacbua trong ñiều kiện vỉa là nhiệt ñộ và áp suất, trong ñó áp suất ñóng vai trò quan trọng hơn cả. Khi nhiệt ñộ và áp suất thay ñối thì trạng thái pha của Hidrocacbua cũng thay ñổi. Chương X: CHẾ ĐỘ NLTN CỦA VỈA CHỨA §1 : Khái quát chung ╚╚ *** Điạ Chất Dầu K50 # @ # @ # 2005 - 2010 *** ╝╝ 70 II. Khái niệm chung về chế ñộ năng lượng tự nhiên của vỉa chứa Chế ñộ NLTN của vỉa chứa là tổng hợp các dạng năng lượng của vỉa chứa tạo lực ñẩy chất lưu từ vỉa ñến ñáy giếng khoan rồi theo giếng khoan lên phía trên miệng giếng khi ta tiến hành khai thác dầu khí (hay là khai thác chất lưu nói chung). Vỉa có năng lượng tự nhiên ñể ta có thể tận dụng khai thác dầu khí, nếu không có năng lượng của vỉa thì trong quá trình khai thác sẽ tốn nhiều kinh phí hơn, vì khi ñó ta phải dùng các dạng năng lượng nhân tạo khác ñế bơm ép và hút dầu lên. Do ñó, nghiên cứu CĐNLTN của vỉa chứa sẽ làm tăng hiệu quả trong quá trình khai thác dầu khí. ♦ Khí Condensate ñược hình thành trong ñiều kiện nhiệt ñộ và áp suất cao (mà chủ yếu là áp suất cao). Trong quá trình khai thác cần phải giữ làm sao ñể cho áp suất không giảm ñi, thì sẽ dễ khai thác hơn vì chất khí dễ khai thác hơn chất lỏng. ♦ Đối với các khoáng thể có dạng năng lượng ñàn hồi dầu - nước, nếu ta tiến hành khai thác bừa bãi mà không có kế hoạch bù lại giá trị mà áp suất ñã bị giảm ñi, thì khi áp suất mới bắt ñầu giảm khí hoà tan sẽ thoát ra và sẽ làm tăng lưu lượng khai thác, nhưng nếu ñể áp suất vỉa tụt xuống quá nhiều sẽ tạo ñiều kiện cho khí hoà tan ñàn hồi tách ra thành pha riêng biệt và nó chạy lên phía trên, ngăn cản sự di chuyển của dầu trong quá trình khai thác. III. Các dạng năng lượng vỉa ♦ NL của nước vận ñộng: Dầu và nước trong ñiều kiện vỉa ñều có áp suất cao, khi mở vỉa sẽ tạo ra sự chênh lệch về áp suất giữa ñiểm mở vỉa và các ñiểm khác trong vỉa → Dầu sẽ bị ñẩy lên, khi dầu bị ñẩy lên thì nước sẽ thay thế khoảng trống của dầu trong ñá vì nước có khả năng tẩy rửa - thay thế dầu. ♦ Tính ñàn hồi của ñá: Trong ñiều kiện bị trôn vùi ñá chịu tác dụng của áp suất ñịa tĩnh nên ñá có ñặc tính ñàn hồi. Nếu có sự trao ñổi áp suất phía trên và dưới, khi áp suất giảm tạo ñiều kiện cho ñá giãn nở tạo lực ñẩy làm nước di chuyển → dầu sẽ bị nước ñẩy và di chuyển lên phía trên. ♦ Tính ñàn hồi của các chất lưu: Khi áp suất giảm thì các chất lưu (dầu, khí và khí hoà tan) giãn nở ra ñẩy dầu ñến ñáy GK. ♦ Lực trọng trường: Dưới tác dụng của lực trọng trường chất lưu có xu hướng di chuyển xuống phía dưới. Tuy nhiên, nếu phía dưới có áp suất cao nó sẽ triệt tiêu tác dụng của lực trọng trường và ñẩy chất lưu lên phía trên. Do ñó, lực trọng trường chỉ phát huy tác dụng khi các dạng năng lượng khác ñã mất ñi tác dụng. Trong ñiều kiện tự nhiên của các vỉa chứa các dạng năng lượng trên ít khi thể hiện một cách ñộc lập, không có khoáng thể nào chỉ có một dạng năng lượng nhất ñịnh mà có 2 hoặc 3 dạng năng lượng cùng thể hiện một lúc, nhưng bao giờ cũng có một dạng năng lượng thể hiện tính trội hơn. Căn cứ vào tính vượt trội của một dạng năng lượng nào ñó người ta chia ra có 5 dạng năng lượng vỉa, gồm: 1. Chế ñộ năng lượng áp lực nước vận ñộng. 2. Chế ñộ năng lượng áp lực ñàn hồi của dầu và nước. 3. Chế ñộ năng lượng áp lực khí hoà tan. 4. Chế ñộ năng lượng áp lực ñàn hồi khí nén (mũ khí). 5. Chế ñộ năng lượng lực trọng trường, chỉ thể hiện khi các chế ñộ năng lượng khác không còn phát huy tác dụng. Nghiên cứu CĐNLTN của vỉa chứa ñể ta có thể nhận biết ñược quy luật hình thành và nhận biết ñược chế ñộ năng lượng vỉa ñể sử dụng cho khai thác dầu khí có hiệu quả. IV. Nghiên cứu chế ñộ năng lượng tự nhiên của vỉa chứa ╚╚ *** Điạ Chất Dầu K50 # @ # @ # 2005 - 2010 *** ╝╝ 71 A. Yếu tố ảnh hưởng ñến chế ñộ năng lượng tự nhiên của vỉa chứa. ♦ Cấu trúc của vỉa chứa: Đối với các khoáng thể kín không có sự liên thông thuỷ lực với các yếu tố bên ngoài → Không thể có dạng năng lượng là áp lực nước vận ñộng. ♦ Thành phần thạch học (tính chất Colector): Nếu ñá có thành phần cuội sỏi có ñộ rỗng, ñộ thấm cao và có sự liên thông thuỷ lực → tạo ra năng lượng áp lực nước vận ñộng. Nếu ñá có thành phần là sét, bột → các khe hổng bị bịt kín bởi ximăng → ñộ rỗng và ñộ thấm kém, do ñó không tạo ra sự liên thông thuỷ lực → không tạo ra áp lực nước vận ñộng. Nếu khoáng thể là KT dầu có thể xuất hiện ñồng thời cả 5 dạng năng lượng, còn nếu là khoáng thể khí chỉ xuất hiện một số dạng năng lượng: khí nén, khí hoà tan, năng lượng ñàn hồi của dầu nước. ♦ Phụ thuộc vào loại chất lưu bão hoà: ♦ Chế ñộ nhiệt ñộng: T và P là yếu tố quyết ñịnh trạng thái pha của HC trong vỉa chứa. ♦ Sự liên thông với các yếu tố thuỷ lực bên ngoài: Nếu bên ngoài khoáng thể có hệ thống chứa nước lớn trong khi ñó thể tích của khoáng thể nhỏ hơn nhiều so với thể tích của toàn bộ hệ thống chứa nước ñó. Khi ñó, mọi sự biến ñộng về áp lực bên trong và bên ngoài sẽ ngay lập tức có sự ảnh hưởng lẫn nhau. B. Mục ñích của việc nghiên cứu chế ñộ năng lượng tự nhiên của vỉa chứa. Nêu ra các yếu tố ảnh hưởng và giải thích nguyên nhân hình thành nên các dạng năng lượng tự nhiên của vỉa chứa. Nếu các tích tụ dầu khí nằm trong vùng mà ta xác ñịnh rằng ở ñây có các dạng năng lượng tự nhiên phổ biến với các ñặc ñiểm cấu kiến tạo và các ñặc ñiểm ñịa chất giống với cái mà ta ñang nghiên cứu, thì ta có thể dự ñoán khả năng chứa của các vỉa hay các mỏ lân cận. §2: Chế ñộ NLTN của khoáng thể dầu I. Chế ñộ năng lượng áp lực nước vận ñộng. 1. Đặc tính. Đối với khoáng thể dầu hay các khoáng thể dầu – khí có thể xuất hiện từ 1÷5 dạng năng lượng hoặc có thể chuyển từ một dạng năng lương này sang một dạng khác: từ ñàn hồi dầu nước → năng lượng khí hoà tan → áp lực ñàn hồi khí nén → chế ñộ năng lượng khí hoà tan → năng lượng trọng trường. Đặc ñiểm của chế ñộ năng lượng nước vận ñộng: Trong quá trình KT áp suất vỉa gần như không thay ñổi, yếu tố khí cũng gần như không thay ñổi và thể tích của khoáng thể thu ╚╚ *** Điạ Chất Dầu K50 # @ # @ # 2005 - 2010 *** ╝╝ 72 hẹp dần, ranh giới tiếp xúc dầu - nước cũng dần tăng lên. Mọi sự thay ñổi về áp suất trong lòng khoáng thể ngay lập tức sẽ ảnh hưởng ñến hệ thống thuỷ lực bên ngoài, nước ở bên ngoài sẽ nhanh chóng bù ñắp lại vào những khoảng trống mà dầu ñã ñược khai thác. Trong thời gian không lâu sẽ gây nên sự chuyển ñộng của chất lưu trong toàn bộ khoáng thể. 2. Điều kiện tồn tại. ♦ Áp suất vỉa lớn hơn nhiều so với áp suất bão hoà. Khoáng thể dầu là một bộ phận của toàn bộ hệ thống thuỷ ñộng lực học và có sự liên thông rất tốt về thuỷ lực. Do ñó, mọi sự thay ñổi của áp suất trong lòng khoáng thể sẽ nhanh chóng lan truyền ra hệ thống thuỷ lực bên ngoài. ♦ Thể tích của khoáng thể nhỏ hơn nhiều so với hệ thống thuỷ lực ngầm. ♦ Đá chứa có tính Colector tốt, vì chỉ khi có ñộ rỗng và ñộ thấm tốt thì mới tạo ñiều kiện ñể có sự liên thông tốt với hệ thống thuỷ lực bên ngoài. Chế ñộ năng lượng này sẽ phát huy tốt khi dầu thuộc loại dầu nhẹ và có ñộ nhớt nhỏ. ♦ Nếu như khoáng thể có nguồn cấp là hệ thống thuỷ lực bên ngoài thì khoáng thể phải nằm trong phạm vi 50km so với nguồn cấp. 3. Ứng dụng. Với chế ñộ năng lượng này người ta thường bố trí các GK khai thác tránh xa khoảng phân bố của nước, ñể tránh hiện tượng ngập nước nhanh chóng. Nếu trong trường hợp bắt buộc (khoáng thể có chu vi lớn) ta vẫn có thể ñặt các GK khai thác nằm trên phần trên của các ranh giới tiếp xúc dầu nước này, nhưng khi bắn vỉa cần phải tính toán sao cho ñiểm mở vỉa cách xa ranh giới tiếp xúc dầu - nước. Về mặt lí thuyết thì chế ñộ năng lượng tự nhiên của vỉa kiểu này, có hệ số thu hồi ñạt 60÷70% , nhưng thực tế hệ số khai thác thấp hơn nhiều. II. Chế ñộ năng lượng áp lực ñàn hồi Dầu – nước. 1. Đặc tính ñàn hồi của ñá và các chất lưu. Yếu tố quyết ñịnh NLTN của vỉa là ñặc tính ñàn hồi của ñá và các chất lưu. Mặc dù, các tính chất này ñều ñược thể hiện ở các chế ñộ năng lượng khác nhưng không nổi trội (các yếu khác có nhưng không phát huy tác dụng như lực trọng trường có nhưng không phát huy tác dụng trong cơ chế ñàn hồi khí nén, mà tính ñàn hồi của ñá, dầu, nước phát huy ñược).Trong quá trình khai thác chu vi phân bố cũng như thể tích của khoáng thể rất ít thay ñổi và sự dâng lên của ranh giới tiếp xúc dầu nước cũng rất chậm. 2. Điều kiện tồn tại. ♦ Áp suất vỉa lớn hơn áp suất bão hoà: Pvỉa > Pbão hoà → ñây là ñiều kiện ñể không tồn tại mũ khí. ♦ Đặc tính Colector của ñá không ñồng nhất ♦ Sự liên thông thuỷ lực giữa các phần trong khoáng thể cũng như trong lòng khoáng thể với hệ thống thuỷ lực bên ngoài là không có. ♦ Kích thước khoáng thể lớn. ♦ Độ nhớt của dầu cao. ♦ Khoáng thể nằm rất xa nguồn cấp hoặc có thể bị ngăn chặn với các yếu tố thuỷ lực bên ngoài bằng các ñứt gãy kín ╚╚ *** Điạ Chất Dầu K50 # @ # @ # 2005 - 2010 *** ╝╝ 73 MR: Khi mở vỉa cột chất lưu trong giếng khoan dâng lên, nếu giảm áp suất ở ñáy giếng khoan (ñiểm mở vỉa) thì áp suất từ bên ngoài sẽ di chuyển vào trong giếng. Khi áp suất ñáy giếng giảm → áp suất tại các ñiểm xung quanh ñáy giếng giảm, khi ñó ñá và các chất lưu sẽ có tính ñàn hồi (vì giá trị áp suất giảm). Lực ñàn hồi sẽ không phát huy tác dụng khi kích thước của khoáng thể nhỏ, vì vậy khi giảm áp suất xuống thì phần ñá - dầu - nước có cơ hội ñàn hồi và ñẩy chất lưu xuống ñáy giếng và từ ñáy giếng ñi lên. Áp lực ñàn hồi của dầu ở cận ñáy giếng sẽ phát huy tác dụng → ñây là nguyên nhân của áp lực ñàn hồi của dầu trong chế ñộ năng lượng này. Do ñó, khi bắt ñầu khai thác thì lượng chất lưu thu ñược khi áp suất vỉa giảm ñi một ñơn vị là nhỏ. Quá trình khai thác tiếp tục xảy ra → bán kính của miền khai thác tăng lên do ñó thể tích của ñá và chất lưu tham gia vào quá trình ñàn hồi lớn hơn, lúc này áp suất vỉa giảm xuống chậm hơn (không nhanh như lúc ñầu) → lượng chất lưu thu ñược khi áp suất giảm ñi một ñơn vị tăng lên và tốc ñộ suy giảm áp suất cũng nhỏ hơn. Bán kính vùng ảnh hưởng sẽ tăng lên cùng với thời gian khai thác, khi nào bán kính ñạt ñến nơi có sự tồn tại của nước thì khi ñó mới có sự tham gia của nước vào quá trình ñàn hồi. Áp suất vỉa dần giảm xuống bằng giá trị của áp suất bão hoà. Nếu quá trình khai thác tiếp tục thì chế ñộ năng lượng vỉa chuyển sang một dạng năng lượng khác là chế ñộ năng lượng khí hoà tan. Thường thì ñối với chế ñộ năng lượng này khi tiến hành khai thác người ta sẽ tiến hành bơm ép nước vào vỉa ñể duy trì áp suất vỉa. Hệ số thu hồi dầu theo lý thuyết ñối với chế ñộ năng lượng áp lực ñàn hồi Dầu - nước là 40÷50% III. Chế ñộ năng lượng áp lực khí hoà tan. Năng lượng quyết ñịnh là ñặc tính ñàn hồi của khí hoà tan, trong chế ñộ năng lượmg này thì thể tích và chu vi của khoáng thể hầu như không thay ñổi. 2. Điều kiện tồn tại ♦ Áp suất vỉa nhỏ hơn áp suất bão hoà: Pvỉa < Pbão hoà → vì với ñiều kiện ñó khí mới có thể ñàn hồi và tách thành pha riêng biệt. ♦ Khoáng thể có diện tích phân bố rộng. ♦ Đặc tính Colector của ñá có tính bất ñồng nhất cao, thường thì có tính chất Colector kém ñặc biệt là vùng tiếp xúc dầu nước. Khoáng thể có thể bị chặn bởi các ñứt gãy nên cản trở sự liên thông giữa khoáng thể và hệ thống thuỷ lực bên ngoài. ♦ Dầu thường có ñộ nhớt cao. ♦ Góc dốc của ñá nhỏ. ╚╚ *** Điạ Chất Dầu K50 # @ # @ # 2005 - 2010 *** ╝╝ 74 Chế ñộ năng lượng áp lực khí hòa tan có thể ñược chuyển từ chế ñộ năng lượng ñàn hồi Dầu - nước. Khi khai thác áp suất vỉa giảm xuống tạo ñiều kiện cho khí hoà tan ñàn hồi, quay trở lại tồn tại dưới trạng thái khí nó chiếm một thể tích lớn tạo nên một áp suất ñẩy dầu xuống ñáy GK. Nếu áp suất vỉa giảm ñi không nhiều thì khí hoà tan tách ra dưới dạng bọt nhỏ li ti làm giảm ñộ nhớt của dầu vì thế lưu lượng của giếng tăng lên. Nếu áp suất vỉa tiếp tục giảm xuống sẽ có nhiều khí hoà tan tách ra tạo thành các bọt khí lớn di chuyển về phía trước bịt kín khe hổng cản trở sự chuyển ñộng của dầu → Lưu lượng của giếng giảm ñi. Vì vậy, trong quá trình khai thác ñể nâng cao hệ số thu hồi ta phải bơm ép ñể duy trì áp suất vỉa. Do ñó, phải ñiều chỉnh giá trị áp suất vỉa phù hợp với quá trình khai thác. Đế ñiều chỉnh áp suất vỉa người ta bơm ép nước bên ngoài rìa của khoáng thể. Nếu tính Colector của khoáng thể bất ñồng nhất thì chia khoáng thể thành các khối có chế ñộ khai thác riêng biệt. Phải ñiều chỉnh quá trình khai thác sao cho lượng khí hoà tan tách ra chậm và bố trí các GK rộng khắp trên toàn bộ khoáng thể. Khi bắn vỉa gần sát với ranh giới tiếp xúc dầu - nước do ranh giới này không tăng lên trong quá trình khai thác. Hệ số thu hồi dầu của chế ñộ năng lượng này là 25÷30% ñây là chế ñộ năng lượng có hệ số thu hồi dầu nhỏ nhất. IV. Chế ñộ năng lượng lực trọng trường. Chế ñộ năng lượng lực trọng trường chỉ phát huy tác dụng khi các chế ñộ năng lượng khác không phát huy tác dụng. 1. Điều kiện tồn tại. ♦ Chế ñộ năng lượng lực trọng trường là chế ñộ năng lượng tiếp sau của CĐNL khí hoà tan (nó phát huy tác dụng khi chế ñộ NL khí hoà tan không còn tác dụng). ♦ Áp suất vỉa nhỏ hơn áp suất bão hoà: Pvỉa < Pbão hoà ♦ Chế ñộ NL lực trọng trường chỉ phát huy tác ñộng khi chiều cao thân dầu lớn, góc dốc ñá lớn, ñộ nhớt của dầu nhỏ, ñặc tính Colector của ñá tốt. 2. Đặc ñiểm. Chế ñộ năng lượng lực trọng trường ñược phân ra: CĐNL lực trọng trường có áp khi có sự chênh lệch về ñộ cao lớn và CĐNL lực trọng trường không áp khi góc dốc của ñá nhỏ và dầu không chạm tới nóc của vỉa. Bố trí giếng khoan khai thác ở phần thấp của thân dầu và bắn vỉa cũng ở phần thấp của thân dầu. Với chế ñộ năng lượng này không thể khai thác dầu bằng chế ñộ năng lượng tự phun, vì năng lượng lực trọng trường chỉ có tác dụng ñẩy dầu xuống ñáy giếng khoan. Hệ số thu hồi dầu có thể ñạt tới 50% → Do ñó, phải khai thác lâu dài và dung bơm ñiện chìm ñể hút dầu lên. ╚╚ *** Điạ Chất Dầu K50 # @ # @ # 2005 - 2010 *** ╝╝ 75 V. Chế ñộ năng lượng áp lực khí nén (mũ khí). Trong chế ñộ năng lượng này năng lượng ñẩy dầu từ vỉa ñến ñáy giếng khoan là năng lượng ñược tạo ra bởi khí nén. Trong quá trình khai thác thể tích của thân dầu dần giảm ñi, thể tích của thân khí dần tăng lên, ranh giới tiếp xúc khí - dầu tụt xuống. 1. Điều kiện tồn tại ♦ Áp suất vỉa nhỏ hơn áp suất bão hoà: Pvỉa < Pbão hoà → ñiều kiện ñể có mũ khí (khí nén) ♦ Mũ khí có thể tích lớn hơn nhiều so với thể tích của thân dầu: Vmũ khí >> Vthân dầu 2. Đặc ñiểm. Bố trí giếng khai thác vào phần của thân dầu, khi bắn vỉa cần phải tránh xa ranh giới tiếp xúc khí - dầu. Trong quá trình KT: Ranh giới tiếp xúc khí - dầu giảm xuống và ranh giới tiếp xúc dầu - nước tăng lên và thể tích của than dầu dần bị thu hẹp. Trong chế ñộ năng lượng này ta không ñược KT khí trước mà phải KT phần dầu trước. Vì: nếu khai thác khí trước thì than khí sẽ bị giảm thể tích, do ñó sẽ mất năng lượng tự nhiên của khí một cách vô ích. Mặt khác, khi ñó thể tích của thân dầu cũng dần tăng lên (do dầu giãn nở về thể tích) dầu sẽ ñi lên và chiếm một phần thể tích của cát khô (dầu ngấm vào cát khô do ñó dầu sẽ bị giữ lại làm giảm ñi hiệu suất khai thác). Nếu thật cần thiết thì phải KT ñồng thời cả khí và dầu nhưng phải duy trì làm sao ranh giới tiếp xúc khí - dầu không ñược tăng lên. Hệ số thu hồi dầu theo lí thuyết của chế ñộ năng lượng này là 40%. ╚╚ *** Điạ Chất Dầu K50 # @ # @ # 2005 - 2010 *** ╝╝ 76 §3: Chế ñộ NLTN của khoáng thể khí 1. Đặc ñiểm chung. Trong các khoáng thể khí thì sự ñàn hồi của ñá và nước ñược xem như không ñáng kể. Với các tích tụ khí, có hai dạng năng lượng chủ yếu là chế ñộ năng lượng nước vận ñộng và chế ñộ ñàn hồi của khí. Do ñặc tính của dầu và nước khác nhau → sự biểu hiện của các dạng năng lượng vỉa cũng khác nhau: • Chế ñộ năng lượng khí hoà tan hầu như không phát huy ñược vì lượng khí hoà tan trong dầu lớn hơn nhiều so với lượng khí hoà tan trong nước. • Do khí luôn có xu hướng di chuyển lên trên → chế ñộ năng lượng lực trọng trường hầu như không phát huy tác dụng. • Năng lượng ñàn hồi của nước và ñá lại quá nhỏ so với sự ñàn hồi của khí → sự vận ñộng của khí và dầu trong vỉa là khác nhau. 2. Chế ñộ năng lượng nước vận ñộng. Đặc ñiểm và ñiều kiện tồn tại chế ñộ năng lượng nước vận ñộng của tích tụ khí (không khác so với các tích tụ dầu): Áp suất vỉa nhỏ hơn áp suất bão hoà: Pvỉa < Pbão hoà → ñây là ñiều kiện tồn tại của mũ khí vì nếu không có mũ khí thì cũng không có chế ñộ năng lượng của khí. Do khí có tính chất linh ñộng cao cho nên năng lượng nước vận ñộng phát huy ñược hiệu quả rất cao. Với chế ñộ năng lượng này có thể khai thác ñược 97% lượng khí nằm trong các tích tụ thậm chí có thể cao hơn, hệ số thu hồi này còn phụ thuộc vào ñặc tính Colector của ñá chứa. Nếu có sự phân lớp của ñá chứa thì mức ñộ bất ñồng nhất cao → hệ số khai thác sẽ giảm ñi. 3. Chế ñộ năng lượng ñàn hồi của mũ khí. Với chế ñộ năng lượng áp lực ñàn hồi của mũ khí, hệ số khai thác sẽ nhỏ hơn nhiều so với chế ñộ nước vận ñộng. Xét về lý thuyết khi khai thác khí sẽ không có hiện tượng nhiễm nước và ngập nước giống như khai thác dầu, vì khí linh ñộng hơn nhiều so với dầu. Tuy nhiên, trong thực tế nếu khai thác với tốc ñộ lớn thì vẫn có thể xảy ra hiện tượng nhiễm nước, ñặc biệt là trong chế ñộ năng lượng ñàn hồi của khí. Khái niệm nhiễm nước và ngập nước chỉ mang tính chất tương ñối: • Nhiễm nước: Lượng nước khai thác chiếm <1% tổng số sản phẩm khai thác. • Ngập nước: Lượng nước khai thác chiếm 1÷5% tổng số sản phẩm khai thác. Chương XI: TRỮ LƯỢNG DẦU KHÍ ╚╚ *** Điạ Chất Dầu K50 # @ # @ # 2005 - 2010 *** ╝╝ 77 §1: Khái quát chung I. Khái niệm về trữ lượng dầu khí. Trữ lượng dầu khí là lượng Dầu – Khí – Condensate có trong ñá chứa của các mỏ dầu khí. Nó ñược tính toán thông qua các tham số thu ñược khi nghiên cứu mỏ, lượng dầu khí này có thể ñã ñược khai thác lên hoặc còn nằm trong ñiều kiện vỉa. II. Các loại trữ lượng dầu khí. ♦ Trữ lượng ñịa chất là lượng Dầu – Khí – Condensate còn nằm trong ñiều kiện vỉa, ñược tính toán thông qua các tham số thu ñược khi nghiên cứu mỏ dầu khí. Đây là trữ lượng Dầu - khí nằm trong lòng ñất. ♦ Trữ lượng khai thác là trữ lượng có thể khai thác ñược từ các vỉa chứa hay các mỏ. Trữ lượng này ñược tính toán dựa vào các tham số thu ñược khi nghiên cứu mỏ và căn cứ vào ñiều kiện kỹ thuật và công nghệ hiện tại. Đây là loại trữ lượng dầu khí có thể ñã ñược khai thác lên hay vẫn có thể nằm trong lòng ñất. ♦ Trữ lượng ban ñầu là trữ lượng Dầu – Khí – Condensate lượng ñược tính toán khi mỏ dầu - khí chưa ñược tiến hành khai thác. ♦ Trữ lượng tức thì là trữ lượng tính cho một thời ñiểm bất kỳ sau một thời gian khai thác nhất ñịnh, ñây là trữ lượng dầu còn lại trong mỏ. ♦ Trữ lượng thương mại (công nghiệp) là trữ lượng khi ñầu tư vào khai thác thì ñem lại hiệu quả kinh tế với ñiều kiện kỹ thuật và công nghệ hiện tại. Trữ lượng không có giá trị thương mại là trữ lượng không ñem lại hiệu quả kinh tế khi tiến hành ñầu tư và khai thác. Có thể mỏ dầu khí này không có giá trị thương mại vào thời ñiểm hiện tại, nhưng vào các giai ñoạn khác sẽ có giá trị thương mại. ♦ Trữ lượng trong cân ñối là trữ lương ñược xác minh một cách chắc chắn, trữ lượng này ñược ñưa vào ñể xác lập kế hoạch kinh tế của một Quốc Gia. Trữ lượng ngoài cân ñối là trữ lượng chưa ñủ tiêu chuẩn ñể ñược ñưa vào xác lập kế hoạch kinh tế của một ñất nước. III. Phân cấp trữ lượng. A. Sự cần thiết phải phân cấp trữ lượng Phải ñánh giá trữ lượng ñể biết ñược trong mỏ có bao nhiên sản phẩm nhằm phục vụ cho công tác khai thác, do ñó việc nghiên cứu trữ lượng dầu khí trong mỏ là cần thiết. Nghiên cứu trữ lượng ñược tiến hành và tính toán trong tất cả các giai ñoạn của quá trình tìm kiếm thăm dò, thậm chí ngay cả trong quá trình khai thác. Trong quá trình khai thác, trữ lượng ñược tính toán chưa hẳn là ñã chính xác, và trữ lượng này có thể ñược áp dụng ở các vùng lân cận. Trong giai ñoạn tìm kiếm chỉ bao gồm một hoặc hai Giếng khoan ñể tìm kiếm, nhưng quá trình này kéo dài ñến khi Giếng khoan nào phát hiện ñược sản phẩm thì mới kết thúc giai ñoạn tìm kiếm. Giếng khoan trong giai ñoạn thăm dò ñược dùng ñể khảo sát các ñặc tính Colector của ñá chứa, nhằm tính toán trữ lượng Dầu khí. Bước sang giai ñoạn khai thác thì có nhiều Giếng khoan hơn, mô hình của vỉa chứa ñược xác ñịnh một cách tương ñối chính xác, các giá trị như bề dày, diện tích và trữ lượng Dầu khí dần dần tiệm cận ñến giá trị chính xác của nó. B. Phân cấp trữ lượng dầu khí theo Liên Xô cũ. ╚╚ *** Điạ Chất Dầu K50 # @ # @ # 2005 - 2010 *** ╝╝ 78 Cơ sở của việc phân cấp trữ lượng là mức ñộ hiểu biết về các tích tụ và các mỏ, nếu biết càng nhiều thì càng chính xác do ñó cấp trữ lượng càng cao. Theo phân loại của Liên Xô cũ có 4 cấp trữ lượng: A , B , C1 , C2 1. Trữ lượng cấp A Là loại trữ lượng có tính chính xác và ñộ tin tưởng cao, ñược xác minh ñối với các tích tụ dầu khí ñã ít nhất ñã ñược mỏ vỉa bằng 3 Giếng khoan trên các ñường ñồng mức khác nhau. Khi thử vỉa cho dòng dầu khí có giá trị thương mại ổn ñịnh, thông qua các Giếng khoan này ta tiến hành nghiên cứu: ♦ Tính chất cơ lý của ñá: Độ rỗng, ñộ thấm và ñộ ñàn hồi ♦ Tính chất của các chất lưu ♦ Đo Karota giếng khoan ♦ Xác ñịnh chế ñộ nhiệt ñộng của vỉa ♦ Xác ñịnh chính xác ranh giới tiếp xúc dầu - khí - nước ♦ Các phương pháp thử vỉa. Qua ñó người ta biết ñược tương ñối chính xác mô hình của vỉa chứa: Chiều cao, ñộ dầy biết ñược những loại chế ñộ năng lượng tự nhiên tồn tại trong vỉa, biết ñược ñiều kiện ñể khai thác Với cấp trữ lượng này ta có thể tiến hành khai thác. 2. Trữ lượng cấp B Trữ lượng cấp B là trữ lượng ñược tính toán cho các tích tụ hay các mỏ Dầu khí ñã ñược mở vỉa bằng 2 Giếng khoan trên các ñường ñồng mức khác nhau. Khi mở vỉa cho dòng sản phẩm có giá trị ổn ñịnh và có giá trị công nghiệp, thông qua 2 Giếng khoan này ta có thể nghiên cứu: ♦ Lấy mẫu ♦ Đo Karota ♦ Thử vỉa ♦ Nghiên cứu ñặc tính Colector của vỉa ♦ Đặc tính của ñá. Tuy nhiên trữ lượng này vẫn bị giới hạn bởi vì thể tích của khoáng thể chỉ ñược tính toán ñến ñiểm thử vỉa thấp nhất ñã cho dòng sản phẩm (thể tích của khoáng thể bị giới hạn ñến ñiểm mở vỉa cuối cùng → ñiểm cho dòng sản phẩm có giá trị công nghiệp). Đối với các tích tụ khí phải xác ñịnh ñược dưới thân khí có tồn tại hay không tồn tại than dầu có giá trị công nghiệp (trong trường hợp này ranh giới tiếp xúc dầu nước vẫn chưa xác ñịnh ñược). Mô hình của vỉa chứa, chế ñộ năng lượng của vỉa, và ñiều kiện khai thác vẫn chưa ñược xác ñịnh một cách rõ ràng vẫn cần phải nghiên cứu tiếp. Cả 2 Giếng khoan trong trường hợp này ñều bắn vỉa thử vỉa nhưng chưa ñược WOC & GOC. Muốn xác ñịnh ñược thể tích của vỉa phải xác ñịnh ñược giới hạn phía dưới (ñiểm mở vỉa cuối cùng cho dòng sản phẩm). Để xác ñịnh một cách chính xác thể tích này cần phải tiếp tục thăm dò. Sphân bố . Hbề dày vỉa = Vvỉa Đối với các tích tụ khí, phải xác ñịnh phía dưới có ñai dầu có giá trị công nghiệp hay không? Trong trường hợp phía dưới thân khí tồn tại ñai dầu có trị công nghiệp, thì phải tận dụng chế ñộ NL áp lực mũ khí và áp lực khí nén ñể khai thác phần dầu trước. 3. Trữ lượng cấp C1 Trữ lượng cấp C1 là trữ lượng ñược tính toán cho các tích tụ hay các mỏ Dầu khí ñã ñược mở vỉa bằng 1 Giếng khoan. Khi mở vỉa cho dòng sản phẩm có giá trị ổn ñịnh và có giá trị công nghiệp, thông qua 1 Giếng khoan này ta có thể nghiên cứu: ╚╚ *** Điạ Chất Dầu K50 # @ # @ # 2005 - 2010 *** ╝╝ 79 ♦ Lấy mẫu ♦ Đo Karota ♦ Thử vỉa ♦ Nghiên cứu ñặc tính Colector của vỉa ♦ Đặc tính của ñá. Tuy nhiên, mức ñộ hiểu biết của ta và mức ñộ tin tưởng càng thấp hơn. Số liệu về vỉa cần phải ñược suy ra từ các tích tụ lân cận. Các ñặc ñiểm về chế ñộ năng lượng vỉa, ñiều kiện nhiệt áp, thuỷ ñộng ñều chưa ñược xác ñịnh chính xác. 4. Trữ lượng cấp C2 Trữ lượng cấp C2 là trữ lượng ñược tính toán cho các tích tụ hay một bộ phận của mỏ Dầu khí còn chưa ñược mở vỉa, nhưng cấu tạo mà ta nghiên cứu nằm trong khu vực dã ñược chứng minh có triển vọng Dầu khí rất tốt. Tất cả các tham số phục vụ cho tính toán trữ lượng phải ñược ngoại suy từ các tích tụ gần kề hay các tích tụ ñan xen. Trong 4 cấp trữ lượng trên, thì trữ lượng cấp A,B ñược ñưa vào khai thác mặc dù trữ lượng cấp B vẫn cần phải ñược nghiên cứu tiếp. Trữ lượng cấp C1 cũng có thể ñược ñưa vào khai thác nếu gặp các ñiều kiện thuận lợi. C. Phân cấp trữ lượng dầu khí theo Tây Âu. 1. Trữ lượng chứng minh P1 (P90) Có mức ñộ tin tưởng 90% - là cấp trữ lượng ñược xác ñịnh một cách chính xác. Ranh giới phía dưới của khoáng thể ñược xác ñịnh ñể tính trữ lượng dầu khí, ñược giới hạn bởi H/2 H/2 ╚╚ *** Điạ Chất Dầu K50 # @ # @ # 2005 - 2010 *** ╝╝ 80 ñường ñồng mức - tương ứng với ñiểm thử vỉa (có ñộ sâu thấp nhất) ñã cho dòng sản phẩm có giá trị công nghiệp. 2. Trữ lượng cấp khả quan P2 (P50) Ranh giới ñể xác ñịnh diện tích phân bố của thân dầu ñược giới hạn bởi ñường ñồng mức, có giá trị tương ứng với ñiểm giữa của khoảng cách theo phương thẳng ñứng từ ñiểm thử vỉa thấp nhất ñã cho dòng sản phẩm ñến ñiểm tràn của cấu tạo. Diện tích ñể tính cấp trữ lượng P2 là S2 → diện tích S3 bao gồm cả diện tích S2. 3. Trữ lượng cấp có thể P3 (P10) Cấp trữ lượng có thể là cấp trữ lượng có mức ñộ tin cậy thấp nhất 10% → ñây là cấp trữ lượng giả ñịnh, nó chỉ có ñược khi các ñiều kiện giả ñịnh có thể xảy ra. Diện tích ñể tính cho thể tích của thân dầu ñược giới hạn bởi ñường ñồng mức khép kín cuối cùng của cấu tạo (ñường ñồng mức có giá trị tương ứng với ñiểm tràn của cấu tạo). §2: TÍNH TRỮ LƯỢNG DẦU MỎ I. Tính trữ lượng dầu mỏ bằng phương pháp thể tích Bản chất của việc tính trữ lượng dầu mỏ bằng phương pháp thể tích, là việc ñi xác ñịnh thể tích của ñá chứa dầu mỏ. 1. Công thức tính. 3 DiaChat hd hd oV = F.h .Φ .S .θ (m ) DiaChat DiaChat KhaiThac DiaChat Q = V .ρ (tons) V = V .η (tons) KhaiThac DiaChatQ = Q .η (tons) Trong ñó: F - diện tích của thân dầu Hhd - ñộ dày hiệu dụng của vỉa chứa Φhd - ñộ rỗng hiệu dụng của vỉa chứa (trong thực tế: Φhd = Φmở ) So - ñộ bão hoà dầu Ө = Bo-1 - hệ số chuyển ñổi của dầu từ ñiều kiện vỉa ñến ñiều kiện bề mặt η - hệ số khai thác (hệ số nhả dầu) ρ - khối lượng riêng 2. Biện luận các tham số. a. F - diện tích của thân dầu Diện tích ñược vẽ lên trên mặt cắt của bản ñồ cấu tạo, qua ñó xác ñịnh ñược mặt ranh giới phía trên và phía dưới. Các loại trữ lượng P1, P2, P3 trong thực tế người ta ñưa ra sai số với hệ số 15% (tính ñến mức ñộ chính xác khi ño vẽ và minh giải bản ñồ), giá trị mà ta tính ñược là giá trị trung bình. Ở viện Dầu khí, trữ lượng Địa chất ñược tính bằng cách nhân thêm một tham số nữa ñó là hệ số hình học của vỉa chứa. b. Hhd - ñộ dày hiệu dụng của vỉa chứa Giá trị của ñộ dày hiệu dụng có thể lấy ngay ñược nếu như khu vực nghiên cứu có một loạt các tích tụ dầu khí. Qua nghiên cứu, ñộ dày hiệu dụng ñược tính theo công thức: ╚╚ *** Điạ Chất Dầu K50 # @ # @ # 2005 - 2010 *** ╝╝ 81 hd hd ViaChua hd hd H = H.k H k = H ∑ ∑ Trong ñó, khd - hệ số hiệu dụng thể hiện ñộ dày của tập chứa trên tổng ñộ dày của toàn tập. Nó ñược xác ñịnh dựa vào các tài liệu thử vỉa, khi k càng lớn (k → 1) nó thể hiện ñược tính ñồng nhất của tập chứa. c. Φhd - ñộ rỗng hiệu dụng của vỉa chứa (trong thực tế: Φhd = Φmở ) Giá trị ñộ rỗng Φ ta có thể lấy tại một vỉa nào ñó trong khu vực nghiên cứu bằng phương pháp ngoại suy, khi ta chưa xác ñịnh ñược Φhd tại vỉa nghiên cứu. Hoặc phải xác ñịnh ñộ rỗng Φ từ chính các giếng khoan của vỉa ñó. d. So - ñộ bão hoà dầu Được xác ñịnh bằng cách nghiên cứu mẫu, hoặc ñược ngoại suy từ các vỉa chứa lân cận trong khu vực nghiên cứu (dùng một hệ số chung cho cả khu vực). Thông thường dùng các phương pháp Karota ta chỉ xác ñịnh ñược Sw sau ñó mới tính ñược: So = 1 - Sw e. Ө = Bo-1 - hệ số chuyển ñổi của dầu từ ñiều kiện vỉa ñến ñiều kiện bề mặt Thể tích của dầu trong ñiều kiện vỉa luôn lớn hơn thể tích của nó trong ñiều kiện tiêu chuẩn. Nếu như trong vỉa có khí và khí này lại hoà tan vào trong dầu làm tăng thể tích của dầu làm cho thể tích của dầu trong vỉa lớn hơn nhiều thể tích của dầu trong ñiều kiện tiêu chuẩn. Do ñó, cần có một hệ số chuyển ñổi Ө : TieuChuan oil Via V θ = V ( Ө < 1 ) Hệ số chuyển ñổi này cho biết một thể tích dầu trong ñiều kiện vỉa khi ñưa lên ñiều kiện tiêu chuẩn thì chiếm một thể tích là bao nhiêu. f. Hệ số thể tích Via o TieuChuan V1 β = = θ V g. Hệ số xẹp Via TieuChuan Via TieuChuan Via V - V ε = V V ε = 1 - = 1 - θ V ε + θ = 1 ⇔ ⇒ Việc xác ñịnh các hệ số chuyển ñổi, hệ số thể tích và hệ số xẹp ñược nghiên cứu trong phòng thí nghiệm bằng cách tạo ra ñiều kiện của dầu giống như trong vỉa, rồi sau ñó cho ñiều kiện vỉa thay ñổi ñến ñiều kiện tiêu chuẩn ñể xác ñịnh các hệ số này. Điều kiện tiêu chuẩn quy ước của các Quốc Gia là khác nhau. Có thể xác ñịnh hệ số xẹp bằng lượng khí hoà tan trong dầu thông qua một ñồ thị xác ñịnh. h. η - hệ số khai thác (hệ số nhả dầu) Phản ánh ñược thể tích dầu khai thác lên. Nó ñược ngoại suy từ các vỉa gần kề, ñan xen trong khu vực, các vỉa này có ñiều kiện ñịa chất, ñộ rỗng, ñộ thấm giống với vỉa mà ta quan tâm nghiên cứu. Ta lấy mẫu ñá ñưa vào phòng thí nghiệm ñể xác ñịnh hệ số khai ╚╚ *** Điạ Chất Dầu K50 # @ # @ # 2005 - 2010 *** ╝╝ 82 thác, nhưng nó lại khác xa so với thực tế. Vì do các tính chất hấp phụ và hiện tượng mao dẫn người ta có thể lấy ra từ mẫu ñá 80% lượng dầu nằm trong ñó. Nhưng trong thực tế không thể có hệ số khai thác dầu là 80% mà thường nhỏ hơn 70%. i. ρ - khối lượng riêng Là hệ số chuyển ñổi từ thể tích sang khối lượng, hệ số chuyển ñổi này là khác nhau ñối với mỗi Quốc Gia khác nhau và ñối với các loại dầu khác nhau. Kết Luận: Phương pháp thể tích ñược áp dụng trong mọi trường hợp và trong mọi giai ñoạn của quá trình tìm kiếm thăm dò và khai thác. Đây là phương pháp tính trữ lượng cơ bản và với chế ñộ năng lượng kiểu gì ta cũng có thể áp dụng ñược. II. Tính trữ lượng dầu mỏ bằng phương pháp thống kê Chỉ áp dụng trong giai ñoạn cuối của quá trình khai thác. Để áp dụng phương pháp này người ta phải theo dõi lưu lượng cũng như sản lượng khai thác dầu trong những khoảng thời gian nhất ñịnh: ngày, tuần, tháng, quý ,nămthường thì khoảng thời gian ngày không ñược sử dụng mà hay sử dụng những khoảng thời gian tuần, tháng hay năm. Đồng thời ta cũng phải theo dõi tổng lượng dầu khai thác tích luỹ (lượng dầu ñược khai thác lên tính từ lúc bắt ñầu khai thác cho ñến thời ñiểm hiện tại). Mặt khác, ta cũng phải theo dõi lượng nước khai thác ñược cùng với dầu (ñộ ngập nước của giếng). Các thông số kể trên ñược theo dõi bằng cách ñưa lên ñồ thị sau ñó lấy ñiểm tương quan. Mỗi thời ñiểm nghiên cứu sẽ ño ñược lưu lượng, sau những khoảng thời gian nhất ñịnh ta kết hợp giá trị của lưu lượng, lượng dầu khai thác tích luỹ, ñộ ngập nước và thời gian → trên ñồ thị ta sẽ xác ñịnh ñược 1 ñiểm Các thông số này cũng có thể ñược xác ñịnh bằng cách: Không theo dõi ñộ ngập dầu mà theo dõi ñộ ngập nước của Giếng khoan. Sản lượng nước cùng dầu ñi lên ñến thời ñiểm cuối khai thác III. Tính trữ lượng bằng phương trình cân bằng vật chất. ♦ Cần các thông số PVT từ mẫu trong phòng thí nghiệm ♦ Chỉ áp dụng ñối với các tích tụ dầu khí kín - không có sự thay ñổi về thể tích ♦ Không thể áp dụng ñối với những vỉa có chế ñộ năng lượng nước vận ñộng ♦ Phương trình cân bằng vật chất dựa trên cơ sở bảo toàn vật chất ♦ Áp dụng trong giai ñoạn ñầu của quá trình khai thác. §3: TÍNH TRỮ LƯỢNG KHÍ I. Phương pháp thể tích. 1. Khái quát Trữ lượng khí ñược tính toán bằng phương pháp thể tích là phổ biến nhất. ╚╚ *** Điạ Chất Dầu K50 # @ # @ # 2005 - 2010 *** ╝╝ 83 3 DiaChat hd hd gV = F.h .Φ .S .θ (m ) KhaiThac DiaChatV = V .η (tons) Hệ số chuyển ñổi của khí khác hẳn so với dầu: Өoil >1 → Bo rất nhỏ. Hệ số khai thác η có thể ñạt tới 80 ÷ 90% hoặc là có thể cao hơn. Trong quá trình khai thác khí, số lượng các giếng khai thác ít hơn so với khai thác dầu. Do ñó, phải thiết kế lượng giếng thăm dò không ñược vượt quá số lượng giếng khai thác. 2. Biện luận các tham số a. F - diện tích của thân khí Diện tích ñược vẽ lên trên mặt cắt của bản ñồ cấu tạo, qua ñó xác ñịnh ñược mặt ranh giới phía trên và phía dưới. Các loại trữ lượng P1, P2, P3 trong thực tế người ta ñưa ra sai số với hệ số 15% (tính ñến mức ñộ chính xác khi ño vẽ và minh giải bản ñồ), giá trị mà ta tính ñược là giá trị trung bình. Ở viện Dầu khí, trữ lượng Địa chất ñược tính bằng cách nhân thêm một tham số nữa ñó là hệ số hình học của vỉa chứa. b. Hhd - ñộ dày hiệu dụng của vỉa chứa Giá trị của ñộ dày hiệu dụng có thể lấy ngay ñược nếu như khu vực nghiên cứu có một loạt các tích tụ dầu khí. Qua nghiên cứu, ñộ dày hiệu dụng ñược tính theo công thức: hd hd ViaChua hd hd H = H.k H k = H ∑ ∑ Trong ñó, khd - hệ số hiệu dụng thể hiện ñộ dày của tập chứa trên tổng ñộ dày của toàn tập. Nó ñược xác ñịnh dựa vào các tài liệu thử vỉa, khi k càng lớn (k → 1) nó thể hiện ñược tính ñồng nhất của tập chứa. c. Φhd - ñộ rỗng hiệu dụng của vỉa chứa (trong thực tế: Φhd = Φmở ) Giá trị ñộ rỗng Φ ta có thể lấy tại một vỉa nào ñó trong khu vực nghiên cứu bằng phương pháp ngoại suy, khi ta chưa xác ñịnh ñược Φhd tại vỉa nghiên cứu. Hoặc phải xác ñịnh ñộ rỗng Φ từ chính các giếng khoan của vỉa ñó. d. Sg - ñộ bão hoà khí Được xác ñịnh bằng cách nghiên cứu mẫu, hoặc ñược ngoại suy từ các vỉa chứa lân cận trong khu vực nghiên cứu (dùng một hệ số chung cho cả khu vực). Thông thường dùng các phương pháp Karota ta chỉ xác ñịnh ñược Sw sau ñó mới tính ñược: So = 1 - Sw e. Ө = Bo-1 - hệ số chuyển ñổi của khí từ ñiều kiện vỉa ñến ñiều kiện bề mặt Thể tích của khí trong ñiều kiện vỉa luôn nhỏ hơn thể tích trong ñiều kiện tiêu chuẩn. Do ñó, cần có một hệ số chuyển ñổi Ө : TieuChuan Gas Via V θ = V ( Өgas >> 1 ) Hệ số chuyển ñổi này cho biết một thể tích khí trong ñiều kiện vỉa khi ñưa lên ñiều kiện tiêu chuẩn thì chiếm một thể tích là bao nhiêu. f. Hệ số thể tích Via Gas TieuChuan V1 β = = θ V ╚╚ *** Điạ Chất Dầu K50 # @ # @ # 2005 - 2010 *** ╝╝ 84 g. Hệ số xẹp Via TieuChuan Via TieuChuan Via V - V ε = V V ε = 1 - = 1 - θ V ε + θ = 1 ⇔ ⇒ Việc xác ñịnh các hệ số chuyển ñổi, hệ số thể tích và hệ số xẹp ñược nghiên cứu trong phòng thí nghiệm bằng cách tạo ra ñiều kiện của dầu giống như trong vỉa, rồi sau ñó cho ñiều kiện vỉa thay ñổi ñến ñiều kiện tiêu chuẩn ñể xác ñịnh các hệ số này. Điều kiện tiêu chuẩn quy ước của các Quốc Gia là khác nhau. Có thể xác ñịnh hệ số xẹp bằng lượng khí hoà tan trong dầu thông qua một ñồ thị xác ñịnh. h. η - hệ số khai thác Phản ánh thể tích khí ñược khai thác lên. Nó ñược ngoại suy từ các vỉa gần kề, ñan xen trong khu vực, các vỉa này có ñiều kiện ñịa chất, ñộ rỗng, ñộ thấm giống với vỉa mà ta quan tâm nghiên cứu. Ngoài ra, ta còn quan tâm ñến ñộ ngậm khí hay yếu tố khí. Độ ngậm khí (D) thể hiện lượng khí mà ta thu ñược khi khai thác ñược một ñơn vị khối lượng Dầu mỏ - Đây chính là lượng khí ñồng hành ñược khai thác lên cùng với Dầu mỏ. Trữ lượng Condensat thu ñược cũng phụ thuộc vào hệ số K – nó thể hiện hàm lượng khí Condensat chứa trong một ñơn vị thể tích khí. (Hoa Tan) (KhaiThac)Gas Oil V = V .D (KhaiThac)Condensat Gas Q = V .K Kết Luận: Phương pháp thể tích ñược áp dụng trong mọi trường hợp và trong mọi giai ñoạn của quá trình tìm kiếm thăm dò và khai thác. Đây là phương pháp tính trữ lượng cơ bản và với chế ñộ năng lượng kiểu gì ta cũng có thể áp dụng ñược. II. Phương pháp suy giảm áp suất. Phương pháp này ñược áp dụng ở giai ñoạn ñầu của quá trình khai thác khí. Để có thể áp dụng thì người ta phải giả ñịnh rằng lượng khí khai thác ñược khi áp suất giảm ñi một ñơn vị là không ñổi trong suốt quá trình khai thác. Độ chính xác của phương pháp không cao, nhưng vẫn có thể sử dụng ñược. 2 1 1 1 2 2 Q - Q∆QQ = = ∆P Pα - P α Thời ñiểm t1 , t2 0 0 0Q = q . P α Thời ñiểm t0 Tại thời ñiểm ban ñầu: 1 0 2 1 Q = Q Q = Q    ╚╚ *** Điạ Chất Dầu K50 # @ # @ # 2005 - 2010 *** ╝╝ 85 ( ) KhaiThac 0 0 0 0 0 t t KhaiThac 0 0 du du 0 0 0 t t QQ = . P α P α - Pα Q . P α - P αQ = P α - Pα Pdư.αdư – Áp suất tối thiểu mà ta có thể khai thác ñược khí. P0 . α0 – Áp suất vỉa ban ñầu. Áp suất vỉa phải lớn hơn áp suất bề mặt từ 2÷30atm thì ta mới có thể khai thác ñược. Khi có sự thay ñổi về áp suất ta phải thêm hệ số α - Hệ số hiệu chỉnh theo ñịnh luật Boimariot. [ ]m 1 n α = ; α = 1 + Z 100 2,26 . P . M + 4E + 8P + 5,5S n = 10.000 M, E, P, S – Hàm lượng của Metan, Etan, Propan, HidroSunfua Pm – áp suất ño ñược bằng áp kế. Hết học kỳ II