Tóm tắt

Mỏ Lan Tây (thuộc Lô 06-1, bể Nam Côn Sơn) có diện tích khoảng 950km2, được đưa vào khai thác từ cuối năm 2002. Tính đến hết tháng 12/2016, mỏ Lan Tây đã khai thác được 47,53 tỷ m3 khí (chiếm 95,06% tổng trữ lượng khí có thể thu hồi), 18,71 triệu thùng condensate (chiếm 94% tổng trữ lượng condensate có thể thu hồi). Đến nay, mỏ Lan Tây chưa xảy ra hiện tượng ngập nước tại các giếng khai thác, tuy nhiên việc dự báo thời điểm ngập nước cóý nghĩa quan trọng trong chiến lược quản lý và khai thác mỏ. Bài báo phân tích và dự báo hiện tượng ngập nước của các giếng khai thác mỏ Lan Tây, từ đó để xuất phương án khai thác mỏ hiệu quả.

Từ khóa: Mỏ Lan Tây, tình trạng ngập nước. 

1. Giới thiệu

Mỏ Lan Tây được đưa vào khai thác từ cuối năm 2002. Sau khi đưa lần lượt 5 giếng (1P,      2P, 3P, 5P và 6P) vào khai thác, sản lượng khai thác của mỏ Lan Tây trong năm 2004 đạt 2,58  tỷ m3 (0,091 nghìn tỷ ft3) khí và 0,7 triệu thùng condensate. Trong giai đoạn 2005 - 2013, sản lượng khai thác khí đạt trên 3,5 tỷ m3/năm (0,12 nghìn tỷ ft3), sản lượng condensate trên 0,6 triệu thùng/năm. Từ năm 2014, kế hoạch sản lượng khai thác khí của mỏ Lan Tây được điều chỉnh giảm so với các năm trước và lần lượt ở mức là 2,7 tỷ m3 (2014) và 2,5 tỷ m3 (2015), 1,8 tỷ m3 (2016). Tính đến hết tháng 12/2016, tổng sản lượng khai thác của mỏ Lan Tây là 47,53 tỷ m3 khí và 18,71 triệu thùng condensate  [1].

Lượng nước khai thác của mỏ Lan Tây là lượng nước trong khí ngưng tụ lại, do vậy hàm lượng muối trong nước khai thác khá thấp, trung bình 80 - 110ppm. Từ tháng 5/2015 đến nay, hàm lượng muối trong nước khai thác của mỏ có thời điểm ở mức khá cao (> 3.000ppm) vượt ngưỡng cho phép (150ppm) khi có sự tham gia khai thác với lưu lượng cao của các giếng 5P và 6P (2 giếng có khoảng mở vỉa sâu nhất) (Hình 1). Sự tăng hàm lượng muối trong nước khai thác có thể dự báo ranh giới khí - nước đang dần tiệm cận tới khoảng mở vỉa của các giếng này. Hiện tại tỷ số nước  - khí của   mỏ Lan Tây là 1,78 thùng/triệu ft3 tiêu  chuẩn.

Trong bài báo này, nhóm tác giả phân tích và dự báo khả năng xảy ra hiện tượng ngập nước của các giếng khai thác trên cơ sở áp dụng nguyên lý cân bằng vật chất, từ đó đề xuất giải pháp nhằm kéo dài thời gian khai thác mỏ.

2. Dự báo cơ chế năng lượng vỉa và đánh giá khả năng ngập nước mỏ Lan Tây

2.1. Dự báo cơ chế năng lượng vỉa 

Động thái áp suất vỉa của mỏ Lan Tây khá tốt. Từ năm 2002 - 2011, áp suất chỉ giảm 530psia (từ 2.779psia giảm còn 2.250psia) tốt hơn nhiều so với đường suy giảm áp suất theo FDP. Theo xu hướng suy giảm áp suất hiện nay (Hình 1) thì khi tổng sản lượng khai thác đạt đến trữ lượng thu hồi 1,78 nghìn tỷ ft3, áp suất vỉa suy giảm còn 1.900psia tại 1.555mTVDss.

Đối với vỉa khí condensate, cơ chế năng lượng vỉa có thể được xác định qua mối tương quan giữa áp suất vỉa (hay tỷ số P/z) và sản lượng khai thác khí - condensate cộng dồn (Gp)  [4].

Đối với vỉa khai thác bằng cơ chế năng lượng tự nhiên không có vùng nước hỗ trợ (aquifer) thì mối quan hệ giữa áp suất vỉa với sản lượng khai thác khí - condensate cộng dồn là tuyến tính và được thể hiện như phương trình sau:
 

Đối với vỉa có nước hỗ trợ thì mối quan hệ giữa áp suất vỉa với sản khí - condensate cộng dồn là không tuyến tính vì sự suy giảm áp suất vỉa trong quá trình khai thác nhỏ hơn so với trường hợp khai thác bằng cơ chế năng lượng tự nhiên không có vùng nước hỗ trợ (Hình 3).

Từ kết quả đo áp suất, việc xây dựng đường cong P/z (Hình 4) cho thấy các giếng của mỏ Lan Tây có nước  đáy  hỗ  trợ  như đã đề cập trong báo cáo FDP với thể tích aquifer là 220 tỷ thùng.

Hình 1. Hàm lượng chloride trong nước khai thác và tỷ số nước - khí mỏ Lan Tây [2]

Hình 2. Hiện trạng áp suất vỉa và sản lượng khí cộng dồn [3]
 

Hình 3. Quan hệ giữa P/z và Gp đối với mỏ khí trong trường hợp vỉa khai thác với tầng nước đáy và vỉa thể tích

Hình 4. Quan hệ giữa P/z với sản lượng khai thác khí và condensate cộng dồn mỏ Lan Tây

3.2. Đánh giá khả năng ngập nước

Mỏ Lan Tây đang được khai  thác  với lưu lượng ổn định, chưa xảy ra hiện tượng nước xâm nhập tại các giếng  khai  thác.  Tuy nhiên, do đặc thù mỏ có  vùng  nước đáy lớn nên có thể gây ra hiện tượng ngập nước. Vì vậy, việc phân tích và dự báo khả năng ngập nước để có biện pháp xử lý kịp thời nhằm nâng cao hiệu quả khai thác là  rất cần thiết.

Để xác định vị trí ranh giới khí - nước trong quá trình khai thác và tại thời điểm kết thúc khai thác mỏ được thực hiện thông qua việc tính toán lượng nước xâm nhập vào vỉa, dựa trên phương trình cân bằng vật chất [4]:
 
Trong đó:

G: Trữ lượng khí và condensate tại chỗ; Bg: Hệ số thể tích của khí;

Bgi: Hệ số thể tích của khí ban đầu;

Bw: Hệ số thể tích của nước; Cw: Hệ số nén của nước;

Cf: Hệ số nén của đất đá;

Swi: Độ bão hòa nước ban đầu;

We: Lượng nước xâm nhập;

Wp: Lượng nước khai thác.

3.2.1. Tính toán ranh giới khí - nước

Tính đến ngày 31/5/2016, sản lượng khai thác cộng dồn của mỏ Lan Tây đạt  1.650 tỷ ft3 khí (đã khai thác được 91%    trữ lượng thu hồi) và 18,5 triệu thùng condensate (đã  khai thác       -  được 92% trữ lượng thu hồi) [1]. Lượng nước khai thác cộng dồn: 1,63 triệu thùng. Mức độ suy giảm áp suất vỉa theo sản   lượng khai thác cộng dồn được thể hiện ở Hình 2. Dựa theo mối quan hệ này có thể ước tính áp suất vỉa trong tháng 5/2016 là khoảng 1.950psia tại 1.555mTVDss và 1.964psia tại 1.630mTVDss.

Các thông số, tính chất chất lưu và vỉa chứa được trình bày ở Bảng 1 [5].

Sản lượng condensate và nước khai thác quy đổi được tính theo các công thức sau [4]:

-  Lượng condensate quy đổi được tính theo công thức:
(2)
 Trong đó
 (3)
 
 Lượng nước quy đổi được tính theo công thức:

 (4)

= 7390 ft tiêu chuẩn/thùng

 -           Lượng condensate quy đổi theo công thức (2) và (3) là 13,1 tỷ ft3

-           Lượng nước khai thác quy đổi theo công thức (4) là 12,1 tỷ ft3

Do vậy, tổng sản lượng khí khai thác gồm nước và condensate quy đổi, Gp = 1.670 tỷ ft .

Lượng nước xâm nhập vào vỉa (We) được xác định theo phương trình cân bằng vật chất (công thức (1)) là 1.500 triệu thùng (238,5 triệu m3).

Như vậy thể tích khung đá (BRV) còn lại là:

 BRV = BRV ban đầu - [We/Φ ⨯ (1-Swi-Sgr)] = 334 triệu m3.

Do đó ranh giới khí - nước tính đến tháng 5/2016 được xác định theo Hình 5 là 1.622mTVDss.
 

Bảng 1. Đặc điểm chất lưu và vỉa chứa

Hình 5. Xác định ranh giới khí - nước theo BRV [5, 6]

3.2.2. Tính toán ranh giới khí - nước tại thời điểm dự kiến kết thúc khai thác mỏ khi sản lượng khai thác khí cộng dồn Gp = 1,78 nghìn tỷ ft

Mỏ Lan Tây được dự báo khai thác với trữ lượng khí thu hồi là 1,78 nghìn tỷ ft3 và trữ lượng condensate thu hồi là 19,9 triệu thùng. Áp suất vỉa trung bình     tại thời điểm khai thác hết trữ lượng khí có thể thu hồi được xác định là 1.870psia tại 1.550mTVDss và 1.884psia tại 1.630mTVDss.

-           Trữ lượng khí thu hồi: 1,78 nghìn tỷ ft3

-           Lượng nước khai thác cộng dồn: 1,74 triệu thùng

-           Trữ lượng condensate thu hồi: 19,9 triệu thùng

-           Trữ lượng condensate quy đổi là: 14,06 tỷ ft3

-           Lượng nước khai thác quy đổi theo là: 12,9 tỷ ft3 Do vậy,  tổng lượng khí khai thác bao gồm    nước và condensate quy đổi, G = 1,81 nghìn tỷ ft3.

Lượng nước xâm nhập được tính toán theo phương trình cân bằng vật chất là 1.655 triệu thùng (263 triệu m3).

 Thể tích khung đá còn lại được tính theo công thức:

 = 212 triệu m3

 Do đó ranh giới khí  -  nước  tại  thời điểm kết thúc khai thác mỏ là 1.603mTVDss (Hình 5).

Tính toán lượng nước xâm nhập vào vỉa trong quá trình khai thác dựa theo phương trình cân bằng vật chất và có mối quan hệ chặt chẽ với tổng sản lượng khai thác khí và condensate cộng dồn. Kết quả dự báo lượng nước xâm nhập vào vỉa theo sản lượng khai thác khí và condensate cộng dồn (Bảng 2 và Hình 6).

Với độ sâu đáy của các giếng khai thác 1P, 2P, 3P, 5P và 6P lần lượt là 1.581mTVDss,    1.576mTVDss,  1.591m TVDss, 1.612mTVDss và 1.607mTVDss  và ranh giới khí - nước tại tháng 5/2016 là 1.622mTVDss có thể thấy rằng giếng 5P sẽ sớm bị ngập nước (Bảng 3).

Dự báo thời điểm ngập nước tại các giếng khai thác được tính toán với giả định sản lượng khai thác của mỏ Lan Tây trung bình mỗi năm là 70 tỷ ft3 khí và 0,6 triệu thùng condensate đến cuối đời mỏ. Tại thời điểm kết thúc khai thác dự kiến khi sản lượng khai thác khí cộng dồn G = 1,78 nghìn tỷ ft3, 2 giếng khai thác sẽ bị ngập nước là 5P và 6P, nếu tiếp tục khai thác các giếng còn lại sẽ bị ngập nước. Kết quả dự báo thời gian và sản lượng khai thác cộng dồn tại thời điểm các giếng bắt đầu ngập nước được trình bày tại Bảng 4.

Bảng 2. Kết quả tính toán lượng nước xâm nhập vào vỉa theo sản lượng khai thác khí và condensate cộng dồn

Hình 6. Dự báo lượng nước xâm nhập trong quá trình khai thác

Bảng 3. Dự báo ranh giới khí - nước

Bảng 4. Dự báo thời gian bắt đầu ngập nước các giếng mỏ Lan Tây

4.  Kết luận

Dự báo thời gian ngập nước  của mỏ Lan Tây được đưa ra dựa trên các thông số đầu vào của vỉa và chất lưu trước đó, các dự báo về áp suất vỉa và các tính toán dựa trên phương  trình cân bằng vật chất, với giả định sản lượng khai thác trung bình  của  mỏ  mỗi năm là 70 tỷ ft3 khí và 0,6 triệu thùng condensate. Kết  quả  nghiên  cứu cho thấy ranh giới khí - nước sẽ dịch  chuyển  dần  lên  trên  và  giếng  5P  ngập  nước  sớm  nhất  (vào khoảng tháng 5/2017), các giếng còn lại sẽ lần lượt bị ngập  nước vào các năm 2017, 2019 và 2020. Do đó, cần xem xét điều chỉnh khai thác với lưu lượng hợp lý, trung bình mỗi năm không vượt quá 70 tỷ ft3 khí và 0,5 triệu thùng condensate để làm chậm lại thời gian ngập nước và kéo dài thời gian khai thác mỏ.

Tài liệu tham khảo

1.         Viện Dầu khí Việt Nam. Nghiên cứu phục vụ quản lý khai thác các mỏ dầu khí do nhà thầu nước ngoài điều hành tại Việt Nam. 2016.

2.         TNK Viet Nam B.V. (a Rosneft subsidiary). Block 06,1 PSC monthly production report.

3.         TNK Viet Nam B.V. (a Rosneft subsidiary). Block 06,1 production and reservoir management. 2015.

4.         B.C.Craft, M.F.Hawkins. Applied petroleum reservoir engineering (2nd edition). Revised by Ronald E.Terry. 1991.

5.         Công ty Dầu khí BP. Báo cáo phát triển mỏ Lan Tây - Lan Đỏ. 2001, 2008.

6.         Công ty Dầu khí BP. Báo cáo đánh giá trữ lượng mỏ Lan Tây - Lan Đỏ. 2001.

Predicting water influx for gas production wells of Lan Tay field using material balance method

Vu Manh Hao, Le Vu Quan Vu Duc Ung, Pham Hong Son Vietnam Petroleum Institute

Email:   haovm@vpi.pvn.vn

Summary

Lan Tay gas field, which is located in Block 06-1 of Nam Con Son basin in a total area of 950km2, was put into production in late 2002. As of end December 2016, Lan Tay field has produced 47.53bcm of gas and 18.71mmstb of condensate, which account for 95.06% and 94% of its recoverable reserve, respectively. So far there has been no water influx phenomenon in the production wells of Lan Tay field, however, it is important to forecast the water influx period for reservoir production and management strategies. This paper analyses and forecasts this phenomenon for the production wells of Lan Tay field and proposes an optimal production strategy.

Key words: Lan Tay field, water Influx.