Cơ sở dự báo ngập nước giếng khoan khai thác dầu

Cơ sở dự báo ngập nước giếng khoan khai thác dầu.

Tap chi KHKT M6 - Dia chất, số 14 (chuyén dé Dia vat ly), 4/2006, tr.9-11

CO SO DU BAO NGAP NƯỚC GIẾNG KHOAN KHAI THÁC DAU

BANG PHUONG PHAP DIA HOA

LÊ VĂN BÌNH, Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Tóm tắt: Dự báo ngập nước giếng khoan có ý nghĩa quan trọng trong điêu chỉnh khai thác hợp lý, nhằm gia tăng hệ số thu hồi dâu Để dự báo ngập nước giếng có thể căn cứ vào các tham số địa hoá phản ánh biến đổi tính chất, thành phần và hàm lượng các cấu tử hydrocacbua trong phạm vì khoáng thể dầu theo qui luật tự nhiên

1 Đặt vấn đề

Mặc dù ngập nước giếng khoan trong quá

trình khai thác là điểu không thể tránh khỏi,

song ngập nước không mong muốn do những

nguyên nhân mà ta có thể chủ động dự đoán để

loại trừ (bơm ép nước không hợp lý; khai thác

với tốc độ quá nhanh làm cho lượng đầu di

chuyển đến không bù lại kịp lượng dầu đã khai

thác) lại là điểu đáng tiếc không nên để xấy ra

Vì vậy, cần phải có phương pháp chủ động dự

báo trước khả năng nhiễm và ngập nước để có

biện pháp thích hợp tránh ngập nước cho giếng

khai thác

2 Cơ sở khoa học của phương pháp

Cơ sở khoa học của phương pháp địa hoá dự

báo ngập nước giếng khoan là sự phân hoá của

hydrocacbua trong phạm vi khoáng thể tuỳ

thuộc vào đặc tính lý hoá học của các cấu tử

Mặt khác, khi ranh giới tiếp xúc dầu - nước tiến

gần đến đáy giếng khoan khai thác thì mức độ

biến thoái của dầu do ảnh hưởng của phá huỷ

sinh hoá tăng lên Mức độ nhiễm nước và phá

huỷ sinh hoá càng tăng khi ranh giới tiếp xúc

dầu-nước càng gần và sẽ có sự đột biến (tăng

hoặc giảm mạnh) giá trị của các tham số địa hoá

khi giếng thực sự “ngập” nước

3 Phân tích và bàn luận

Nguyên nhân ngập nước giếng khoan có thể

1à:

- Do nâng cao của ranh giới tiếp xúc đầu

nước;

- Do bất đồng nhất về tính chất collector

của đá chứa;

- Do bơm ép nước không hợp lý;

- Do tốc độ khai thác dầu khí quá cao gây

hiện tượng tạo “lưỡi” hoặc “nón” nước;

- Do có sự đan xen của các lớp đá chứa dầu,

nước và được ngăn cách bởi lớp sét mỏng v.v

Dự báo sự nhiễm, tiến đến ngập nước giếng khai thác có thể thực hiện được nếu như ta tiến

hành thường xuyên theo dõi tốc độ di chuyển

của ranh giới tiếp xúc dầu - nước Khi ranh giới này đã ở gần vùng đáy giếng, cần giảm tốc độ khai thác hợp lý để tránh tạo lưỡi nước hoặc nón nước làm nhiễm hoặc ngập giếng

Để dự báo ngập nước giếng khai thác, một

số nhà khoa học thường xuyện lấy mẫu phân

tích để theo dõi mối liên quan giữa hàm lượng

nước nhiễm (giai đoạn trước khi ngập nước) với

tổng hàm lượng muối khoáng (độ khoáng hóa)

nói chung và hàm lượng các ion của các nguyên

tố nói riêng, theo chúng tôi là chưa hợp lý vì: Thứ nhất, nếu là “nước sót” thì khó có thể

xuất hiện được cùng với dầu dưới dạng nước

nhiễm

Thứ hai, theo cơ chế hình thành thì nước

sót vốn là phần sót lại của nước vốn trước đó đã

lấp đây bãy chứa Khi hình thành khoáng thể,

đầu ép nước ra khỏi bãy để thay thế chỗ Vì vậy,

độ khoáng hoá cũng như thành phần hoá học

của nước sót trong phạm vi khoáng thể gần như không thay đổi

Thứ ba, nếu như nước nhiễm đã là nước đáy

hoặc nước rìa thì rõ ràng đã là giai đoạn bất đầu

ngập nước và chẳng còn gì để mà dự báo Vì

vậy, để dự báo nhiễm, dẫn đến ngập nước giếng khoan khai thác, cần phải dựa vào phân tích sự

biến đổi tính chất vật lý, thành phần hoá học của chính dầu mỏ được khai thác lên từ khoáng thể

Kha nang ding kết quả nghiên cứu địa hoá

để xác định vị trí và tốc độ dịch chuyển của

ranh giới tiếp xúc dầu - nước cũng là tiền để mở đường cho dự báo nhiễm và ngập nước giếng

khoan trong quá trình khai thác bằng phương

pháp địa hoá Nói một cách đơn giản hơn là bằng tham số địa hoá, xác định thời điểm di chuyển của dầu nằm gần ranh giới tiếp xúc

dầu - nước đến đáy giếng khai thác.

Sự thay đổi thành phần, tính chất vật lý, hoá

học của dầu khí trong quá trình khai thác là điều

đương nhiên do các nguyên nhân:

- Dầu khí trong vỉa có sự phân hoá do trọng

luc, do kha nang tan va hoa tan;

- Sự thay đổi chế độ nhiệt động học trong

quá trình khai thác;

- Sự đi chuyển của dầu khí trong vỉa đến

đáy giếng khoan chịu ảnh hưởng của các quá

trình hoà tan, thấm có chọn lọc, hấp thụ có chọn

lọc;

- Tác động của các chất được sử dụng để

tăng cường hệ số khai thác

Các kết quả nghiên cứu cho thấy: thường

thay đổi hơn cả là khối lượng riêng của dầu mỏ

và kéo theo là độ hấp thụ ánh sáng, hoạt tính

quang học, độ nhớt, tỷ lệ hàm lượng của các cấu

tử hay nhóm cấu tử nằm trong thành phần đầu

mỏ Những biến đổi nêu trên có thể quan sát

thấy ngay cả trong quá trình khai thác các đai

dầu ở khoáng thể khí conđensat, đặc biệt thể

hiện rõ nét hơn hết trong các mỏ với chiều cao

khoáng thể lớn thuộc các miền uốn nếp

Dưới tác động của lực trọng trường, các cấu

tử hydrocacbua trong thành phần đầu mỏ phân

hoá theo khối lượng riêng, các cấu tử nhẹ phân

bố ở phần cao của khoáng thể, các cấu tử nặng

nằm bên dưới Mặt khác, càng gần với ranh giới

tiếp xúc dầu - nước, mức độ phá huỷ dầu bởi

các chất ôxy hoá và vi khuẩn (nếu có) chứa

trong nước càng cao, làm cho đầu trở nên nặng

hơn Khối lượng riêng của dầu tăng dẫn đến gia

tăng của các đặc tính khác như độ hấp thụ ánh

sáng, hoạt tính quang học, độ nhới

Phá huỷ sinh hoá của nước đối với dầu mỏ

trước hết xẩy ra đối với các cấu tử hyđrocacbua

nhẹ (C „) sau đó mới đến các cấu tử nặng; ban

đầu là n-alkan rồi mới tới izo-alkan, mêtan đến naften rồi mới tới aromatic Vì vậy, theo thời

gian khai thác, khi ranh giới đầu - nước tiến dần

đến đáy giếng khoan khai thác tỷ lệ hàm lượng giữa các cấu tử hoặc nhóm các cấu tử sẽ thay

đổi

Trong quá trình khai thác các khoáng thể

dầu, sự thay đổi thành phần khí đồng hành đã

xảy ra Cụ thể hơn là cùng với sự giảm áp suất, hàm lượng mêtan giảm đi, hàm lượng các khí C,, và CO; tăng lên Nguyên nhân của hiện tượng này là sự phân hoá theo khối lượng riêng,

sự hoà tan có chọn lọc của khí Khi áp suất via giảm, tách ra khỏi dầu trước hết là khí mêtan - khí hòa tan vào dầu mỏ kém nhất trong các khí

hydrocacbua, tiếp đến là khí êtan, propan v.v

Vì vậy, vào giai đoạn khai thác cuối, độ ẩm của

khí đồng hành đạt giá trị lớn nhất

Trong phạm vi một bài báo không thể giới

thiệu hay phân tích sự thay đổi tất cả các tham

số địa hoá mà chỉ có thể nêu một vài ví dụ để

dẫn chứng

Chacmacchev V.A phân tích các mẫu dầu

khai thác từ mỏ Tây Tebuc nhận ra qui luật: mẫu đầu nằm xa ranh giới tiếp xúc dầu - nước

có tỷ số n-alkan/i-alkan lớn gấp 1,6 + 2,5 lần trong khi mẫu đầu trên ranh giới dầu - nước tỷ

số này chỉ là I,I + 1/2 Sự khác biệt rõ nhất đặc

trưng cho các cấu tử hydrocacbua có trong phân

tử số nguyên tử Cacbon từ 12 đến 20, là các cấu

tử bị tác động sinh hoá mạnh nhất từ nước vỉa

il

Tại một md ở Việt Nam, biến đổi một số tham số địa hoá theo mức độ nhiễm, tiến đến ngập nước của 4 giếng khoan khai thác cùng

một đối tượng được thể hiện trong bảng sau:

10

Mức độ nhiễm, ngập nước sản phẩm

we: “, 3, | 0,8242+0,8269 | 0,8283+0,8287 | 0,8340+0,8436

Khối lượng riêng p (g/cm `) 0.8256 0,8285 0,8388

Qua bảng trên có thể nhận thấy:

- Giá trị của tất cả các tham số trên đều tăng

lên theo mức độ nhiễm, ngập nước;

- Giá trị các tham số gia tăng nhanh khi sản

phẩm thực sự nhiễm, ngập nước

4 Biện pháp thực hiện

Để có thể thực hiện được ý tưởng dùng các

tham số địa hoá dự báo ngập nước giếng khoan,

ngay từ đầu, thường xuyên có hệ thống theo dõi

sự biến đổi thành phần và tính chất theo thời

gian của dầu mỏ lấy từ các giếng khoan khai

thác; xác định cho được quy luật mối liên quan

giữa hàm lượng nước nhiễm với sự biến đổi hàm

lượng của các cấu tử hay nhóm các cấu tử

hydrocacbua (khí hydrocacbua mạch nhánh)

izoprenoid, smol, asfalt v.v ) trong quá trình

khai thác, ngay từ giếng khoan đầu tiên bị

nhiễm nước Quy luật chỉ có thể đúng và áp

dụng để dự báo nhiễm và ngập nước cho các

giếng khoan khác khai thác cùng một đối tượng

Để có thể dễ đàng nhận biết sự đột biến của

các tham số địa hoá qua quan sát, kết quả phân

tích thường được thể hiện dưới đạng các đồ thị

(hình sao; hình khối ) Theo đõi sự biến thiên

của các mối tương quan nêu trên, ta có thể tìm

ra qui luật nhất định với những giá trị “ngưỡng”

cụ thể báo trước khả năng nhiễm và ngập nước

giếng khoan Độ chính xác của phương pháp sẽ được nâng cao nếu như ta tiến hành phân tích và

theo đõi đồng thời nhiều các tham số, kết hợp

nhiều phương pháp khác nhau

Kết luận

Phương pháp nêu trên là phương pháp khả

thi, có thể thực hiện được thông qua phân tích

mẫu dầu lấy trong quá trình khai thác Quy luật phân hoá, phá huỷ sinh hoá của nước vỉa đối với

khoáng thể khí không mạnh mẽ như đối với

khoáng thể dâu mỏ Vì vậy, để dự báo nhiễm, tiến tới ngập nước các giếng khai thác khí, cần

nghiên cứu để đề xuất phương pháp khác có hiệu

quả hơn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

{1] Chacmacchev V.A, 2001 Nghiên cứu địa hóa và các phương pháp tìm kiếm thăm dò dau

mỏ và khí đốt NXB Dầu mỏ và khí đốt, Trường

Tổng hợp Dầu khí Gubkin

SUMMARY Theoretical basis of water flooding prediction in production wells

using geochemical methods

Le Van Binh, University of Mining and Geology Prediction of water flooding in the well plays an important role in the optimum production management to enhance the oil recovery In order to predict water flooding, it is advised to take into account the geochemical parameters related to the changes of hydrocarbon properties, its composition and content within the petroleum accumulation followed the natural rules

Người phản biện: Lê Khánh Phồn

MỘT SỐ NÉT ĐẶC TRƯNG VỀ KIẾN TẠO (tiếp theo trang 73)

3/ Earthquake epicenters are mainly distributed within the depths of about 7-20 km, but popularly in the range of 10-16 km The correlation function betweca minimal depth of hypocenters (H,,) and maximum magnitudes (M,,,,.) of the earthquake as follow: lg Hj, = 0.25 M, - 0.30

4/ The seismogenic faults of RRFZ consist of: Lo River, Vinh Ninh, Chay River, Red River, and Lao Cai-Ninh Binh Strongest earthquakes occurred within RRFZ may be limited by M,,,= 5.5+ 6.0 and it seems to be that Chay River and Red River have most strong seismic activity

Người phản biện: Mai Thanh Tân