Báo cáo Công nghệ mỏ dầu khí - Đề tài: Material balance calculations using the excel spreadsheet for oil - Trần Đình Sang
1
GVHD: Thầy Mai Cao Lân
BÁO CÁO CÔNG NGHỆ MỎ DẦU KHÍ
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT:
I.1. GIỚI THIỆU:
- Phương trình cân bằng vật chất là một công cụ cơ bản trong kĩ thuật vỉa dầu khí, nó được
phát triển đầu tiên bởi Schilthuis vào năm 1936. Càng về sau, nhờ sự phát triển mạnh mẽ
của tin học và các mô hình toán học đa chiều đã đưa đến nhiều ứng dụng mạnh mẽ hơn
của phương trình này. Trong phạm vi bài báo cáo này chúng ta sẽ tìm hiểu những lý
thuyết nền tảng nhất và các ứng dụng cơ bản cho phương trình này.
I.2. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT:
a. Điều Kiện Cơ Bản:
- Dầu khí và nước khai thác phải được cộng dồn, tổng hợp tạo thành toàn bộ lịch sử khai
thác của vỉa.
- Lịch sử áp suất vỉa trung bình phải có.
- Các thông số từ thí nghiệm PVT phải đủ chính xác và là hàm chỉ theo áp suất.
b. Hiện Tượng:
- Khi khai thác, dầu, khí, nước được đưa lên, tạo không gian trống và làm giảm áp suất
vỉa; khi đó, những lưu chất như dầu, khí còn trong vỉa sẽ giãn nở, khí hòa tan thoát ra,
nước từ tầng nước đáy xâm nhập; đá vỉa giãn nở. Đồng thời phải kể thêm việc bơm ép
chất lưu (khí, nước) vào vỉa để duy trì áp suất. Phương trình cân bằng vật chất là phương
trình bảo toàn thể tích (bản chất là bảo toàn khối lượng): thể tích lưu chất lấy đi sẽ bằng
thể tích lưu chất và đá vỉa giãn nở cộng thêm với thể tích lưu chất bơm ép và xâm nhập.
Expanded gas cap
Expanded of oil +
dissolved gas
Oil
+
dissolved
Reduction in PV due to
increased grain packing
and connate water expansion
P
Hình 1.0.
1
2
GVHD: Thầy Mai Cao Lân
BÁO CÁO CÔNG NGHỆ MỎ DẦU KHÍ
c. Phương Trình:
Trong đó:
2
3
GVHD: Thầy Mai Cao Lân
BÁO CÁO CÔNG NGHỆ MỎ DẦU KHÍ
I.3. NƯỚC XÂM NHẬP:
- Phần này sẽ tính toán lượng nước từ tầng nước đáy xâm nhập qua mặt phân cách dầu-
nước khi áp suất vỉa giảm trong quá trình khai thác. Phần này sử dụng mô hình của
Fetkovich bởi những lý do sau:
+ Tính toán đơn giản và dễ hiểu.
+ Có thể được đưa thẳng vào nhiều công cụ mô hình hiện đại, bao gồm cả EclipseTM.
- Các công thức tính toán theo mô hình Fetkovich:
a. Tổng Lượng Nước Đáy Lớn Nhất Có Thể Xâm Nhập:
Wei = Vaq x Pi x caq
Trong đó:
Vaq – aquifer pore volume
Pi - Initial pressure
caq – Aquifer comperssibility
b. Áp Suất Trung Bình Của Tầng Nước Đáy Tại Một Thời Điểm Khai Thác, Dựa
Trên Tổng Lượng Nước Đã Xâm Nhập Vào Vỉa:
Paq= Pi x (1- We /Wei)
Trong đó: We – Cummulative water influx
c. Tốc Độ Xâm Nhập Của Tầng Nước Đáy:
qaq= Jaq x (Paq – Pres) = dWe/dt
Trong đó: Jaq – Aquifer productivity index
Pres – Reservoir pressure
3
4
GVHD: Thầy Mai Cao Lân
BÁO CÁO CÔNG NGHỆ MỎ DẦU KHÍ
II. QUY TRÌNH TÍNH TOÁN:
II.1. Z FACTOR:
a. Công Thức Tính Bg (rb/mcf):
Bg = ퟏퟎퟎퟎ푷풔풄풁푻
ퟓ.ퟔퟏퟓ푻풔풄푷
Trong đó:
Psc, Tsc - Pressure, Temperature at Standard (Psia, oK)
P, T - Pressure, Temperature at Reservoir (Psia, oK)
Z - Z factor at Reservoir
BẢNG 1:
Pressure (psia)
400
Z
Bg (rb/mcf)
0.9790
0.9600
0.9320
0.9200
0.9380
0.9710
1.0180
1.0860
1.1700
1.2940
1.4500
1.4964
8.5517
4.1929
2.0353
1.3394
1.0242
0.8482
0.7410
0.6776
0.6388
0.6280
0.6333
0.6356
800
1600
2400
3200
4000
4800
5600
6400
7200
8000
8227
b. Đồ Thị:
1.60
1.50
1.40
1.30
1.20
1.10
1.00
0.90
0.80
0
5,000
10,000
Pressure (psia)
4
5
GVHD: Thầy Mai Cao Lân
BÁO CÁO CÔNG NGHỆ MỎ DẦU KHÍ
II.2. OIL PVT:
a. Công Thức Tính Bt (rb/stb) Khi P < Pbp:
Bt = Bo + 푩품(푹풔풊 ― 푹풔)
ퟏퟎퟎퟎ
Trong đó:
Bo - Oil formation volume factor (rb/stb)
Bg - Gas formation volume factor (rb/mcf)
Rsi - Solution gas-oil ratio at Bubble point (scf/stb)
Rs - Solution gas-oil ratio at Reservoir (scf/stb)
BẢNG 2:
Bt (rb/ stbo)
Pressure
1600
2400
3200
4000
4800
5600
6400
7200
8000
8227
8500
9000
9500
9640
10000
10178
Bo (rb/stbo)
1.117
1.152
1.188
1.223
1.282
1.346
1.426
1.530
1.693
1.780
1.772
1.759
1.748
1.745
1.738
1.735
Rs (scf/stbo)
233
Bg (rb/mcf)
2.0353
1.3394
1.0242
0.8482
0.7410
0.6776
0.6388
0.6280
0.6333
0.6356
0.6381
0.6424
0.6462
0.6472
0.6496
0.6508
4.143
2.996
2.482
2.194
2.028
1.927
1.860
1.819
1.782
1.780
1.772
1.759
1.748
1.745
1.738
1.735
343
456
576
714
862
1041
1260
1580
1720
1720
1720
1720
1720
1720
1720
5
6
GVHD: Thầy Mai Cao Lân
BÁO CÁO CÔNG NGHỆ MỎ DẦU KHÍ
b. Đồ Thị:
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
2,000
1,800
1,600
1,400
1,200
1,000
800
Bo
Bt
Rs
600
400
200
0
0
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000 12,000
Pressure (psia)
II.3. TÍNH TOÁN:
a. Công Thức Tính Rp (scf/stb):
Rp = 1000퐺푝
푁푝
Trong đó:
Gp - Cumulative gas production (Mcf)
Np - Cumulative oil production (stb)
b. Công Thức Tính Paq (Psia):
1 ― 푊푒
Paq = Pi × 푊푒푖
× 106
Trong đó:
Pi - Initial reservoir pressure (Psia)
We - Cumulative water influx (rb)
Wei - Maximum encroachable water volume ( Mbbl)
6
7
GVHD: Thầy Mai Cao Lân
BÁO CÁO CÔNG NGHỆ MỎ DẦU KHÍ
c. Độ Lệch Giữa Giá Trị Đo Và Giá Trị Tính Toán:
Delta = (P – Pm)2
Trong đó:
P - Calculated Pressure (Psia)
Pm - Measured Pressure (Psia)
Tính toán:
Ta có các thông số sau:
•
•
•
•
•
•
•
•
N = 13.8 MMSTBO
m = 0.0
J = 0.93 BPD/psi
Wei = 142.8 MMBbls
Pi = 10.180 psia
Swi = 0.200 fraction
Cw = 2.5E-06 psia-1
Cf = 3.0E-05 psia-1
Ta tính được:
Ban đầu:
HCPV = (1+m)*N*Bti = 23.87 MMBbls
HCPV
PV =
= 29.84 MMBbls
1 ― Swi
Oil PV = N*Bti = 23.87 MMBbls
Gas PV = N*m*Bti = 0.00 MMBbls
Bti = Bt(Pi,Pbp) = 1.735 rb/STBO
Bgi = Bg(Pi) = 0.6508 rb/MCF
Swi ∗ Cw + Cf
Cfactor
=
= 3.813E-05 psi -1
1 ― Swi
Tổng bình phương các delta = 6.94E+04
7
8
GVHD: Thầy Mai Cao Lân
BÁO CÁO CÔNG NGHỆ MỎ DẦU KHÍ
Calculated
Original:
HCPV =
PV =
23.87
29.84
23.87
0.00
MMBbls
MMBbls
MMBbls
MMBbls
rb/STBO
rb/MCF
Oil PV =
Gas PV =
Bti =
1.735
0.6508
Bgi =
Cfactor
=
3.813E-05
6.94E+04
psi -1
Sum Sq's =
- Sau đó, ta dung hàm Add-in tên là Solver để làm giảm tổng bình phương của các Delta
bằng cách thay đổi dầu trong vỉa ban đầu (N), chỉ số sản lượng của tầng nước chứa (J),
và lượng nước xâm nhập thành hệ lớn nhất (Wei).
8
9
GVHD: Thầy Mai Cao Lân
BÁO CÁO CÔNG NGHỆ MỎ DẦU KHÍ
III. ĐÁNH GIÁ TRỮ LƯỢNG:
- Ứng dụng sử dụng Material Balance calculations để dự báo trữ lượng dầu khai thác
trong tương lai. Phương pháp dựa trên việc giải quyết phương trình cân bằng khi áp suất
trong vỉa giảm từ p1 đến p2.
- Trong quá trình khai thác dầu khí, áp suất vỉa giảm đó là nguyên nhân gây ra hiện tượng
nước ngầm giãn nở và chảy vào trong vỉa.
Phương trình cân bằng vật chất (Havlena và Oded ):
F N(E
o
m.E
g
Ew, f )WeBw
Trong đó:
W
e
(C
w
C
f
).W .P
i
hay:
W
e
(C
w
C
f
). .(re 2 o 2 ). f .h. . P
r
-
E (f,w) trong phương trình trên có thể được bỏ qua trong trường hợp nước được bơm ép vào
vỉa, bởi vì khi đó không những hệ số nén của nước và lỗ rỗng đều bé mà còn vì 1 phần lượng
nước được bơm vào vỉa làm cho lượng giảm áp suất giảm đi không đáng kể.
•
Trường hợp vỉa không có mũ khí, khi đó phương trình có thể được viết lại:
F N E
o
W
e
hay:
F
W
e
N
E
o
E
o
9
10
GVHD: Thầy Mai Cao Lân
BÁO CÁO CÔNG NGHỆ MỎ DẦU KHÍ
Hình 1.1. Phương pháp trial and error .
- Mô hình trên có mối liên hệ với vỉa thông qua áp suất sụt giảm- cũng chính bằng với áp suất
trung bình sụt giảm trong vỉa khi khai thác dầu khí. Nếu mô hình không đúng, biểu đồ sẽ lệch
khỏi đường thẳng lý thuyết.
- Một khi đã có mô hình tầng chứa nước đạt yêu cầu, mô hình đó có thể được sử dụng để dự
đoán mô phỏng vỉa. Tuy nhiên có nhiều dữ liệu đầu vào không chắc chắn dẫn đến sai lệch kết
quả .
• Trường hợp vỉa có mủ khí, ta có phương trình:
F N (E
o
m.E
g
) W
e
hay:
F
W
e
N
E
o
m.E
g
(E
o
m.E
g
)
10
11
GVHD: Thầy Mai Cao Lân
BÁO CÁO CÔNG NGHỆ MỎ DẦU KHÍ
Hình 1.2. Phương pháp trial and error
- Phương trình trên thể hiện phương pháp Havlena và Oded có thể áp dụng cho cả cơ chế vỉa
hỗn hợp( three active mechanisms, solution gas drive, gascap drive and water drive).
- Áp suất và lịch sử khai thác cảu vỉa chưa bão hòa dưới tác động của cơ chế bơm ép nước được
chỉ ra trong hình . Áp suất sụt giảm tương đối nhỏ và áp suất luôn được duy trì trên áp suất bảo
hòa.
Hình 1.3. Lược đồ lịch sử khai thác của vỉa dầu chưa bão hòa dưới tác động của cơ chế
nước tự nhiên.
11
12
GVHD: Thầy Mai Cao Lân
BÁO CÁO CÔNG NGHỆ MỎ DẦU KHÍ
TÀI LIỆU THAM KHẢO:
1. L.DAKE, Fundamntal of Reservoir Engineering
2. LSU, Material Balance Documentation, Excel
12
13
GVHD: Thầy Mai Cao Lân
BÁO CÁO CÔNG NGHỆ MỎ DẦU KHÍ
13
14
GVHD: Thầy Mai Cao Lân
BÁO CÁO CÔNG NGHỆ MỎ DẦU KHÍ
14
14 trang
28380
Free
Bạn đang xem tài liệu "Báo cáo Công nghệ mỏ dầu khí - Đề tài: Material balance calculations using the excel spreadsheet for oil - Trần Đình Sang", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bao_cao_cong_nghe_mo_dau_khi_de_tai_material_balance_calcula.docx
- Bìa _Tên Thành Viên.docx
bìa-địa-vật-lý-đại-cương.pdf- công nghệ mỏ.pdf
- Mục Lục.docx
- Mục Lục 1 - Copy.pdf
- Mục Lục 1.pdf
