THIẾT kế KHAI THÁC các THÂN dầu TRONG đá MÓNG nứt nẻ

Vietsovpetro & Idemitsu SeminarTHIẾT KẾ KHAI THÁC CÁC THÂN DẦU TRONG ĐÁ MÓNG NỨT NẺ... Vietsovpetro & Idemitsu SeminarTHIẾT KẾ KHAI THÁC CÁC THÂN DẦU TRONG ĐÁ MÓNG NỨT NẺ CHƯƠNG I... Vi

Trang 1

Vietsovpetro & Idemitsu Seminar

THIẾT KẾ KHAI THÁC CÁC THÂN DẦU TRONG ĐÁ MÓNG NỨT NẺ

Trang 2

THIẾT KẾ KHAI THÁC CÁC THÂN DẦU TRONG ĐÁ MÓNG NỨT NẺ

CHƯƠNG I

Trang 3

Chương I

1.1 Định nghĩa về đá nứt nẻ

- Dầu mỏ được phát hiện 1857;

- 1859 được xem là khởi đầu của công nghiệp dầu khí;

+ Sự phá huỷ tính liên tục của bề mặt các đá;

+ làm mất tính kết dính của vật liệu (các đá)

1.2 Khái quát về đá m óng nứt nẻ chứa dầu

+ Mỏ dầu Kirkuk ở I-Rắc được phát hiện 1927 là mỏ dầu đầu tiên được phát hiện trong đá nứt nẻ Trên thế giới đã phát hiện 200 mỏ.

+ Môi trường đá nứt nẻ chứa dầu có cấu trúc phức tạp và đa dạng.

Trang 4

+ Nằm trọn trong thân dầu, nghiêng một góc α;

+ Kéo dài cắt một phần của thân dầu;

+ Kéo dài hết chiều dày thân dầu;

+ Các nứt nẻ lớn thưa thớt

MÔI TRƯỜNG ĐÁ MÓNG NỨT NẺ CHỨA DẦU ĐÁ MÓNG NỨT NẺ CHỨA DẦU

Trang 5

Các nứt nẻ lớn lập với phương ngang góc α:

Trang 6

Vietsovpetro & Idemitsu SeminarĐÁ MÓNG NỨT NẺ CHỨA DẦU

Trang 7

MÔI TRƯỜNG ĐÁ MÓNG NỨT NẺ CHỨA DẦU MÔI TRƯỜNG ĐÁ MÓNG NỨT NẺ CHỨA DẦU ĐÁ MÓNG NỨT NẺ CHỨA DẦU

Trang 8

Trang 9

Trang 10

Trang 11

a, c - chiều dài và chiều rộng của mẫu đá.

Nếu trong thân dầu có hai hệ thống nứt nẻ vuông góc với nhau,

thì m = 2 γ δ; tương tự có 3 hệ thống thì m = 3 γ δ; tổng quát:

θ - là hệ số không thứ nguyên.

Trang 12

+ Chuyển động của chất lưu (dầu, nước và khí) trong nứt nẻ được

xem như chuyển động trong khe hẹp giữa hai thành đá tựa song song, có khoảng mở là δ; công thức Businhesk:

Trang 13

Vận tốc của dòng thấm trong đá nứt nẻ sẽ là w = Φv, khi đó:v, khi đó:

Trang 14

1.4 Đặc trưng của đá nứt nẻ

+ Tính chất bất đẳng hướng Các đá nứt nẻ có tính định hướng rất

rõ rệt Kết quả khảo sát trên mẫu lõi và thực tế khai thác ở nhiều mỏ cho thấy các nứt nẻ thường có hướng xác định theo một góc nào đó

so với phương ngang Độ thấm của đá chứa theo các hướng x, y, z

được ký hiệu Kx, Ky, Kz và có giá trị khác biệt nhau Giá trị độ

thấm theo một hướng xác định có thể lớn hơn nhiều lần so với giá

trị độ thấm theo hướng khác.

+ Tính hệ thống Các nứt nẻ lớn liên kết với nhau tạo thành hệ

thống nứt nẻ Trong mỗi hệ thống nứt nẻ có hai nhóm các nứt nẻ có

hướng cắt nhau với góc gần 900 Hệ thống nứt nẻ cũng có tính chất

định hướng rõ rệt và lập với phương ngang một góc xác định

+ Tính chất phụ thuộc của độ thấm vào áp suất Trong môi

trường đá nứt nẻ, độ thấm phụ rất mạnh vào áp suất Khi áp suất

biến đổi, độ thấm cũng thay đổi theo hàm mũ phi tuyến k = k0e-αΔPP.

Trang 15

Trang 16

■ Có 5 chế độ làm việc của giếng.

Ở 5 chế độ, các khoảng làm việc hoàn toàn khác nhau.

Trang 17

Trang 18

Trang 19

1.5 Định luật Darcy

Năm 1856 kỹ sư người Pháp Darcy, từ kết quả nghiên cứu

chuyển động của nước chảy qua phin cát, đã đề xuất công thức

thực nghiệm:

KT - Hệ số thấm

Để xác định lưu lượng của giếng khai thác trong đá trầm tích,

thường áp dụng công thức Diu Piu:

S L

H H k

Q T   T 

,ln

2

c

K

r R

P kh

Trang 20

Trong đá nứt nẻ, dòng phẳng, hướng kính, công thức Diu Piu có dưới dạng:

khi ΔP < 100 atm, có thể đưa về dạng:P < 100 atm, có thể đưa về dạng:

Đối với giếng bơm ép:

c K

d v

r R

P P h

k Q

ln

) (

exp 1

2

d v d

v c K

P P P

P r

R

h k

d v

r R

P P h

k Q

ln

1 ) (

Trang 21

c

Trang 22

q =εQ

ε = ε1 – ε2 ;

0 ≤ ε ≤ 1 ;

0 )

( )

Trang 23

Sau một số biến đổi, bỏ qua những đại lượng quá bé, có thể đưa phương trình

) (

N

P P

t

P z

P e

z y

P e

y x

P e

Trang 24

Trong hệ toạ độ trụ phương trình có dạng:

1.7 Phương pháp trung bình hoá Iu.D.Socolov - G.P.Guxaynov

Xét chuyển động của chất lưu, phẳng, đối xứng trong hệ toạ độ trụ:

* 0 2

2 2

) ( 1

e

e r

r r

p t

2

2( )

2 )

(

t R

r

c c

rdr t

p r

t R

t

Trang 25

Phương trình (1.22) dễ dàng tích phân với điều kiện:

t

p r

kh Q

Trang 26

Từ điều kiện thứ hai sẽ xác định được:

ln)

(

(2

12

)

()(

ln2

2 2

2

t R

r r

t R r t

F t R

r kh

Q P

c

r t

R kh

Q t

1(

4 ) (

ln

2

t R

r kh

Q t

R

r kh

Q P

Trang 27

Bán kính vùng kích động R(t) theo t có dạng:

Theo E.B.Trecaluc bán kính kích động có thể tính theo công thức:

Áp dụng phương pháp Iu.D.Socolov - G.P.Guxaynov áp dụng cho môi trường

đá nứt nẻ chứa dầu dẫn ở [4]

R ( t )  rc2  8  t

R ( t )  rc   t

Trang 28

1.8 Tổng quan về thân dầu đá Móng mỏ Bạch Hổ

+ Mỏ Bạch Hổ được phát hiện tháng 3 năm 1975, là mỏ dầu lớn nằm trên thềm lục địa phía Nam Việt Nam.

+ Đá Móng kết tinh mỏ Bạch Hổ có thành phần đá rất phong phú, thường gặp

có hai loại đá granit và granodiorit Ngoài ra còn thấy xuất hiện một vài loại

đá khác như monzonit, monzodiorit, porfirit-diabaz v.v

+ Ranh giới dưới của Móng có dấu hiệu chứa dầu -4850m; khả năng cho dòng

dầu thực tế chỉ ở mức -4500m trở lên Không phát hiện thấy nước vỉa tự

nhiên Nước vỉa cục bộ tìm thấy ở giếng 110

+ thân dầu có dạng khối, nứt nẻ hang hốc trong đá granit và granodiorit Trên

thế giới rất hiếm có những mỏ dầu trong đá granit và granodiorit

+ chiều cao hiệu dụng của thân dầu hơn 1700m và có trữ lượng lớn

+ thân dầu không có nước vỉa tự nhiên.

+ Áp suất vỉa ban đầu lớn (417 atm ở 3650m) và nhiệt độ vỉa cao (142C0 ở

-3650m)

Trang 29

Hong ngoc Lam ngoc

Rang Dong

Phuong Dong Hung Dong

Ba vi

Ba Den Tam Dao

Trang 30

Profile seismic theo hướng Bắc-Nam mỏ Bạch Hổ

Trang 31

1.9 Đặc trưng địa chất - vật lý của đá Móng mỏ Bạch Hổ

+ Đá Móng mỏ Bạch Hổ có nhiều nứt nẻ, hang hốc là kết quả của quá trình

phong hoá, thuỷ nhiệt và các hoạt động kiến tạo kéo dài hàng chục triệu

năm

a Loại đá nứt nẻ và hang hốc (macro) có độ mở r > 60 μm theo m theo

các phương chủ đạo là á thẳng (góc >700) và á nằm ngang; độ

thấm (trung bình, cục bộ) của đá loại này có thể lên đến 20

Darcy và đóng vai trò chủ đạo trong quá trình thấm của chất

lưu

b Loại đá (matrix) có các vi khe nứt và vi hang hốc (micro) với

độ mở r ≤ 60 μm theo m, khả năng thấm kém; dầu dịch chuyển trong

các vi nứt nẻ này nhờ lực mao dẫn

Trang 32

+ Độ rỗng của đá Móng, theo tài liệu ĐVLGK dao động từ 2%-

20% Đá có độ rỗng trung bình 6% của khối Trung tâm chiếm

32,8% tổng lượng điểm chọn, đối với các khối phía Bắc chỉ

chiếm 28,5%.

+ Theo các kết quả nghiên cứu lát cắt mỏng bằng phương pháp

nhuộm nhựa màu, giá trị trung bình của diện tích lỗ hổng trong

đá granit của các khối phía Bắc là 1%, của các khe nứt 1,17%,

của hang hốc 0,32%, tính chung của cả ba loại là 2,49% (mẫu

khảo sát).

+ Đối với đá Móng ở khối Trung tâm, độ rỗng chung là 1,51%, độ rỗng của các nứt nẻ là 0,89%, của lỗ rỗng 0,56% và của hang

hốc 0,06%.

+ Giữa độ rỗng và độ thấm của đá Móng nứt nẻ không có mối

quan hệ phụ thuộc trực tiếp

Trang 33

Quan hệ giữa độ thấm và độ rỗng.

Trang 34

+ Thân dầu Móng có thành phần thạch học bất đồng nhất cao.

+ Khối Trung tâm của Móng phát triển chủ yếu là granit biotit và granit hai

mica;

+ Các khối phía Bắc là granodiorit biotit và adamenelit biotit có chứa nhiều

monzonit thạch anh, monzondiorit thạch anh và diorit á kiềm;

+ Khối Nam là granit và monzondiorit thạch anh;

+ Đá Móng bị thay đổi ở nhiều mức độ khác nhau bởi các quá trình thứ sinh;

+ Trong số những khoáng vật thứ sinh, phát triển nhất là canxit và zeolit

Khối granitoid Bạch Hổ có độ hang hốc và nứt nẻ khá cao, trong đó hình

thành thân dầu dạng khối đặc biệt hiếm có trên thế giới

+ Các đới nứt nẻ, hang hốc có xen lẫn các khối chặt sít không thấm, tính chất

bất đồng nhất về độ thấm và độ rỗng cao

+ Phần nóc Móng có độ rỗng cao 3-5%, độ thấm cục bộ ở một số nơi lên đến

6465 mD;

+ Càng xuống sâu độ rỗng và độ thấm giảm mạnh

+ Các nứt nẻ có hướng dốc đứng hoặc thẳng đứng đóng vai trò chính, là các

kênh dẫn dầu đến các giếng khai thác

Trang 35

1.10 Các phức hệ đá macma của thân dầu đá Móng

tương tự, so sánh đá granitoid của Móng với các đá trên lục địa, đã phân loại và liên kết thành các phức hệ tương ứng

+ Đá Móng mỏ Bạch Hổ được phân chia thành ba phức hệ tương ứng với ba phức

hệ trên lục địa: Hòn Khoai, Định Quán và Cà Ná

a Phức hệ Hòn Khoai

+ Thành phần thạch học: diorit, granodiorit, granit biotit – horblend, adamelit,

monzonit.

+ Tính chất thạch hoá: loại macma vôi - kiềm, kiểu bình thường

+ Tính chất nhiệt động: thành tạo ở độ sâu lớn, nhiệt độ cao, áp suất lớn.

+ Kiểu nguồn gốc: I – granit (kết tinh phân dị từ đá macma basalt).

+ Tuổi thành tạo: Trias (240 – 170 triệu năm).

+ Tính chất cơ lý: đá thuộc phức hệ Hòn Khoai được cấu thành chủ yếu từ các

khoáng vật felspat, khoáng vật màu nhóm amphibol Đá thuộc phức hệ này có tính giòn rất kém

Trang 36

b Phức hệ Định Quán

+ Thành phần thạch học: diorit, granodiorit, granit biotit –

horblend, monzonit, granosyenit.

+ Tính chất thạch hoá: loại macma vôi - kiềm, kiểu á kiềm

+ Tính chất nhiệt động: thành tạo ở độ sâu, nhiệt độ, áp suất trung bình.

+ Kiểu nguồn gốc: I – granit (kết tinh phân dị từ đá macma

basalt).

+ Tuổi thành tạo: Jura muộn – Creta sớm (150 – 130 triệu năm).

+ Tính chất cơ lý: đá thuộc phức hệ Định Quán có thành phần

tương đối giống với đá phức hệ Hòn Khoai nhưng nhìn tổng thể

tính acid cao hơn.

Trang 37

c Phức hệ Cà Ná

+ Thành phần thạch học: granit biotit sáng màu, granit hai mica sáng màu,

granit biotit porphyr.

+ Tính chất thạch hoá: loại macma vôi - kiềm, kiểu giàu nhôm Đá có thành

phần đồng nhất về hàm lượng SiO2

+ Tính chất nhiệt động: thành tạo ở độ sâu nhỏ với nhiệt độ, áp suất thấp.

+ Kiểu nguồn gốc: S – granit (kết tinh từ nóng chảy từng phần lớp trầm tích của

vỏ trái đất).

+ Tuổi thành tạo: Creta muộn – paleogene sớm (90 – 50 triệu năm).

+ Tính chất cơ lý: Granit 2 mica, granit biotit và granit biotit porphyr của phức

hệ Cà Ná rất giòn do trong thành phần giàu các khoáng vật thạch anh,

felspat, mica

+ Biến đổi thứ sinh của phức hệ Cà Ná khá mạnh, là các quá trình sericit hoá,

colinit hoá, epidot hoá và đặc biệt là quá trình zeolit hoá muộn về sau đã lấp đầy các khe nứt.

Trang 38

1.11 Cơ chế hình thành các đứt gãy và nứt nẻ

+ Quá trình hình thành các hệ thống đứt gãy của Móng mỏ Bạch

Hổ diễn ra trong thời gian dài, trong quá trình phát triển chung của các quá trình kiến tạo

+ Khu vực mỏ Bạch Hổ bị nhiều chuyển dịch theo từng thời kỳ tác động, tạo ra các hệ thống đứt gãy đặc trưng.

+ Nhiều hoạt động kiến tạo khác nhau đã tạo ra những đới phá

huỷ khác nhau như milonit, hay đới nứt nẻ tách giãn và được

lấp đầy bởi khoáng vật Ký hiệu F1, F2, F3 – là những đứt gãy

của nhóm 1, 2 và 3

Trang 39

a Nhóm đứt gãy chính thứ nhất (F1)

+ Những đứt gãy này có góc dốc khá lớn (550÷650) hoặc đổ về phía đông nam (1200) hoặc đổ theo hướng tây-bắc (3000)

+ Nhiều hơn cả là hệ đổ về phía đông nam (1200)

+ Các đứt gãy thuộc nhóm này có tính chất thuận ngang, gây dập

vỡ mạnh thường kèm theo dăm kết

+ Những đứt gãy lớn của nhóm này phân chia Móng mỏ Bạch Hổ

ra 4 khối chính kéo dài theo phương đông bắc – tây nam

Trang 40

b Nhóm đứt gãy chính thứ hai (F2)

+ Những đứt gãy thuộc nhóm chính thứ hai (F2) kéo dài theo

phương kính tuyến (00÷1800), á kinh tuyến (00 +/- 100)

+ Các đứt gãy của nhóm này phần lớn là đứt gãy nghịch có góc đổ chủ yếu 600÷700, một số nơi có góc đổ gần thẳng đứng

+ Thực chất nhóm này có ba hệ đứt gãy có cơ chế hình thành khác nhau:

Trang 41

c Nhóm đứt gãy chính thứ hai (F3)

+ Nhóm đứt gãy này phát triển và có thể chia thành những đới

chính từ F3.1 - F3.25

+ Những đới này phát triển không liên tục, một vài vùng nối tiếp

nhau thành một chuỗi liên hoàn

+ Mật độ đứt gãy và nứt nẻ của nhóm này thuộc loại trung bình

Trang 42

1.12 Trường độ thấm của đá Móng mỏ Bạch Hổ

+ Đá Móng là tầng chứa kiểu nứt nẻ, hang hốc với cấu trúc không gian lỗ hổng cực kỳ phức tạp và đa dạng trong đá granitoit;

+ Các đới nứt nẻ của đá Móng gắn liền với các phá huỷ kiến tạo

có hướng rõ rệt với góc đổ dốc đứng hoặc thẳng đứng;

+ Trường độ thấm của thân dầu có quy mô rộng lớn, phức tạp,

nhiều vùng với tính chất bất đồng nhất cao và rất khó xác định;

+ Trường độ thấm đá Móng mỏ Bạch Hổ rất phức tạp;

+ Giá trị độ thấm dao động trong biên độ rộng từ vài mD đến vài ngàn mD và rất bất đồng nhất

+ Các phương pháp xác định giá trị độ thấm là gián tiếp, chưa

phản ánh đúng giá trị thực của độ thấm khi giếng làm việc

Trang 43

1.13 Một số kết quả nghiên cứu mới

+ Từ 1998 đến nay (2007) một loạt kết quả đo dòng trực tiếp do Vietsovpetro

và Schlumberger thực hiện tại nhiều giếng ở thân dầu Móng mỏ Bạch Hổ đã cho phép hiểu rõ hơn về các khoảng tiếp nhận dòng thấm với nhiều chế độ

chênh áp khác nhau

+ Việc xác định giá trị độ thấm của các khoảng có dòng theo qui luật Darcy

tổng quát (áp dụng cho đá nứt nẻ) chưa thực hiện được

+ Vì không có thuật toán thích hợp, không xác định được giá trị hệ số suy

giảm áp suất ω tại mỗi giếng

+ Sử dụng qui luật Darcy tổng quát, xây dựng thuật toán thích hợp để xác

định giá trị độ thấm

+ Đã khảo sát 86 giếng hoạt động ở Móng mỏ Bạch Hổ, trong số này có 9

giếng bơm ép và 77 giếng khai thác.

+ Phân tích kết quả nhận được cho thấy giá trị độ thấm ban đầu của các

khoảng có dòng khác biệt rõ rệt so với giá trị độ thấm cũng của các khoảng

đó khi giếng làm việc với nhiều chế độ chênh áp

Trang 44

Trang 45

1.14 Một số mỏ dầu trong đá nứt nẻ trên thế giới

Trên thế giới hơn 200 mỏ dầu đã được phát hiện trong đá nứt nẻ, hang hốc

Mỏ Kirkuk - Iraq

+ Mỏ Kirkuk ở Iraq, nằm cách Baghdad 195 km về phía bắc, mỏ có chiều rộng khoảng 3,2 ÷ 4,8 km2 và trải dài 100km Giếng đầu tiên khoan phát hiện dầu năm 1927, đến 1954 đã có 111 giếng hoạt động ở mỏ Hiện nay mỏ khai thác khoảng 30 ngàn thùng ngày với chênh áp ở đáy rất nhỏ 0,2÷0,27 atm Phần

lớn trữ lượng của mỏ nằm trong đá nứt nẻ Mỏ có nhiều nứt nẻ, hang hốc, độ

mở trung bình 0,1-0,2 mm; chiều dày hiệu dụng ~300m

Mỏ Dukhan - Qatar

+ Mỏ trong đá vôi nứt nẻ, được phát hiện năm 1938-1939 Mỏ có diện tích

49,6x4,8km2 Độ rỗng trung bình của các mẫu lõi thu được là 16%, độ thấm

k = 0,03 mkm2 Các nứt nẻ được phát hiện có chiều dài dao động trong

khoảng 0,3 - 2,7m.

Định dạng
Số trang	51
Dung lượng	5,27 MB