Trang chủ Bằng phát minh, sáng chế • Liên hệ     • Giới thiệu     • Tài liệu hướng dẫn

Phương pháp xác định giá trị độ tham cho các ô lưới trong mô hình toán học thủy động khai thác thân dầu nứt nẻ hang hốc trong đá móng macma kết tinh

Cập nhật Thứ ba - 27/06/2017 10:54 In bài viết

1. Tên sáng chế, phát minh, giải pháp:
Phương pháp xác định giá trị độ tham cho các ô lưới trong mô hình toán học thủy động khai thác thân dầu nứt nẻ hang hốc trong đá móng macma kết tinh
2. Số bằng,ký hiệu: 1-0005392
3. Thuộc lĩnh vực KH&CN Công nghệ khác (Sáng chế)
4. Ngày công bố 27/06/2017
5. Ngày cấp 19/07/2018
6. Chủ sở hữu chính Xí nghiệp Liên doanh "Vietsovpetro"
7. Tác giả Trần Lê Đông, Nguyễn Văn Gia, Trương Công Tài, Nguyễn Văn út, Nguyễn Chu Chuyên, Phạm Quang Ngọc, Nguyễn Minh Toàn
8. Điểm nổi bật
Phương pháp xác định giá trị độ thấm cho các ô lưới trong mô hình toán học thủy động khai thác thân dầu đá móng macma kết tinh góp phần quan trọng để xây dựng mô hình khai thác phản ánh được đặc tinh thấm của colecto và trên cơ sở đó lựa chọn được phương án khai thác thân dầu móng có hiệu quả nhất. Các phương pháp xác định giá trị độ thấm cho các ô lưới trong mô hình toán thủy động khai thác các thân dầu dạng vỉa trong các colecto truyền thống dựa vào quan hệ phụ thuộc giữa độ rỗng và độ thấm dựa vào kết quả xác định trên mẫu lõi và tài liệu địa vật lý giếng khoan không áp dụng được cho loại hình colecto nứt nẻ - hang hốc trong đá móng macma kết tinh. Phương pháp theo sáng chế là phương pháp xác định giá trị độ thấm cho các ô lưới trong mô hình toán thủy động học khai thác thân dầu trong đá móng macma kết tinh dựa vào quan hệ phụ thuộc giữa độ thấm với các yếu tố địa chất - vật lý - kiến tạo như: thành phần đá macma kết tinh, ảnh huống của các loại đứt gãy kiến tạo và độ sâu ô lưới.
9. Mô tả về sáng chế, phát minh, giải pháp

Lĩnh vực kỹ thuật được đề cập

Sáng chế đề xuất phương pháp được áp dụng trong lĩnh vực thiết kế khai thác các thân dầu nứt nẻ hang hốc trong đá móng macma kết tinh. Tình trạng kỹ thuật của sáng chế

Những phương pháp xác định giá trị độ thấm cho các ô lưới trong mô hình toán học thúy động khai thác các thân dầu của đá chứa truyền thống (độ rỗng giữa hạt, cát kết v.v..), các vỉa dầu dạng phân lóp, các tầng chứa là đá trầm tích lục nguyên hoặc cacbonat được sử dụng rộng rãi và có hiệu quả. Các phương pháp này dựa vào quan hệ phụ thuộc giữa độ rỗng và độ thấm, thông qua kết quả thí nghiệm trên mẫu lõi hoặc qua phân tích tài liệu địa vật lý giếng khoan để xác định giá trị độ thấm. Đối với đá chứa nứt nẻ hang hốc, được cấu thành từ đá macma kết tinh bị phá huy mạnh mẽ bởi lịch sử kiến tạo lâu dài cũng như quá trình thứ sinh phức tạp (thúy nhiệt, phong hoa...), kiểu đá chứa hai độ rồng hai độ thấm, thì việc áp dụng các phương pháp nêu trên khó có thể xác định giá trị độ thấm của từng ó lưới với độ tin cậy cần thiết. Nguyên nhân gây nên những khó khăn trên là:

số lượng mẫu lõi lấy được ít và thường không đại diện cho đặc trưng địa chất của thân dầu theo diện tích và theo lát cắt;

số liệu theo địa vật lý giếng khoan chưa đảm bảo độ tin cậy về giá trị độ thấm của đá nứt nẻ hang hốc. Hơn nữa thể tích được nghiên cứu bao quanh thành giếng khoan nhỏ, không phản ánh được những đặc trưng của miền đá chứa ở xa giếng khoan;

thân dầu nứt nẻ hang hốc trong đá móng macma kết tinh hai độ rỗng, hai độ thấm, có cấu trúc cực kỳ phức tạp, vì vậy việc xác định giá trị độ thấm cho môi trường như vậy rất khó khăn.

Giá trị độ thấm có độ tin cậy chấp nhận được đối với đá nứt nẻ hang hốc trong đá móng macma kết tinh, theo chúng tôi, cho đến nay chỉ có thể thu được theo kết quả nghiên cứu tổng họp nhiệt thúy động lực học giếng khoan. Tuy nhiên số lượng các lần nghiên cứu tổng hợp rất ít so với hàng chục ngàn (thậm chí hàng trăm ngàn) ô lưới của mô hình cần phải đặt giá trị độ thấm. Bản chất kỹ thuật của sáng chế

Với những vấn đề nêu trên, mục đích của sáng chế là đưa ra phương pháp xác định giá trị độ thấm cho các ô lưới trong mô hình toán học thúy động khai thác thân dầu nứt nẻ hang hốc trong đá móng macma kết tinh đa pha, bị biến đổi thứ sinh mạnh mẽ do quá trình địa chất kiến tạo gây ra, kết hợp với các thông số khác của mô hình để tính toán lựa chọn phương án phát triển mỏ hợp lý và có hiệu quả nhất.

Theo sáng chế, phương pháp xác định giá trị độ thấm cùa các ô lưới với độ tin cậy có thể chấp nhận được, dựa vào giá trị độ thấm của các khoảng làm việc trong các giếng khai thác thu được theo nghiên cứu tổng hợp nhiệt thúy động lực giếng khoan và thiết lập mối quan hệ của chúng với các yếu tố địa chất - vật lý - kiến tạo (thành phần thạch học của đá macma, ảnh hưởng của các đứt gãy kiến tạo và chiều sâu của các ô lưới) bao gồm các bước:

xây dựng mô hình địa chất của mỏ, của thân dầu để làm rõ kích thước cũng như cấu trúc bên trong của thân dầu, sự phân bố của các loại đá macma, sự tồn tại các đứt gãy kiến tạo, liên kết tổng hợp các số liệu để xác lập mối quan hệ phụ thuộc giữa độ thấm với thành phần thạch học đá macma, các đứt gãy kiến tạo và chiều sâu thân dầu;

xác định giá trị độ thấm nền (Ko) theo kết quả nghiên cứu mẫu lõi và nghiên cứu thủy động lực học giếng khoan;

xác định giá trị độ thấm cực đại của ô lưới (Kmax) theo số liệu nghiên cứu địa chất và nghiên cứu thúy động lực học của các giếng khoan hội đủ các điều kiện tính toán;

thiết lập phương trình tính độ thấm K(Z) từ Kmax đến Ko Kự) = Ẫ -(4r/ln2

Mô tả vắn tắt hình vẽ

Sáng chế sẽ được hiểu rõ hơn nhờ phần mô tả chi tiết dưới đây cùng với các hình vẽ kèm theo, trong đó:

Hình Ì là sơ đồ xác định giá trị cực đại của độ thấm ô lưới (Kmax).

Hình 2 là đồ thị khảo sát hệ số thấm K biến đổi theo tham số p,y.

Hình 3 là đồ thị khảo sát hệ số thấm K biến đổi theo tham số p,y.

Hình 4 là sơ đồ mô tả thuật toán để xác định độ thấm ô lưới. Mồ tả chi tiết sáng chế

Trước hết là việc xây dựng mô hình địa chất của mỏ, của thân dầu. Mô hình địa chất do các nhà địa chất, địa chất mỏ của một cơ sở nghiên cứu khoa học ngành dầu khí (cụ thể ở đây là phòng Địa chất và Địa chất mỏ của viện Nghiên cứu khoa học và Thiết kế dầu khí biển, Vietsovpetro) thực hiện trên cơ sở các số liệu địa chất, vật lý thu được trong quá trình tìm kiếm thăm dò và khai thác mỏ. Trên mô hình đó, bằng các bản đồ, biểu bảng, đồ thị, lát cắt có thể chỉ ra:

kích thước của thân dầu;

phân bố các loại đá macma khác nhau, thành phần khoáng vật và sự biến đổi của chúng;

cấu trúc bên trong thân dầu (nếp uốn; các loại, các kiểu đứt gãy phá huy cũng như phương phát triển và hướng đổ, góc đổ của chúng; mối quan hệ giữa các đứt gãy với lịch sử hình thành và phát triển), các đới dập vỡ, biến đổi V.V.;

phân bố độ rỗng trong các thân dầu, mức độ bão hoa chất lưu, cấu trúc không gian lỗ hổng, khe nứt, hang hốc V.V.;

vị trí không gian các thân giếng khoan mở vào vỉa cùng các thông số địa chất, vật lý, thúy động lực trong quá trình khoan, thử vỉa, gọi dòng, khai thác dầu, bơm ép nước, các khoảng làm việc, các khoảng mất dung dịch, các khoảng tiếp nhận nước và các giá trị độ thấm thu được của từng khoảng theo nghiên cứu tổng họp nhiệt thúy động các giếng khai thác hoặc giếng bơm ép.

Qua phân tích, tổng hợp và liên kết tất cả các số liệu đã nêu trên chúng tôi thấy rằng có các yếu tố địa chất - vật lý - kiến tạo ảnh hường quyết định đến giá trị độ thấm của từng thể tích đá móng, đó là:

yếu tố miền đá macma: đá móng cấu thành chủ yếu từ các đá granit (thuộc phức hệ Cà Ná) có tính giòn, dễ dập vỡ nên thường có độ thấm cao; đá móng cấu thành chủ yếu từ các đá granodiorit (thuộc phức hệ Định Quán) ít giòn, dập vỡ vừa phải, thường có độ thấm không cao và loại đá móng cấu thành chủ yếu từ các loại đá điorit (thuộc phức hệ Hòn Khoai) có tính bền, ít bị dập vỡ nên thường có độ thấm thấp;

độ thấm có xu hướng chung giảm từ nóc thân dầu đến đáy;

yếu tố phá huy của các hệ thống đứt gãy chính Fl, F2, F3: các đứt gãy thuộc nhóm Fl gây phá huy mạnh, đá móng bị dập vỡ nhiều tạo môi trường thấm tốt; các đứt gãy thuộc nhóm F2 gây phá huy vừa phải, đá móng ít bị dập vỡ không tạo môi trường thấm tốt và các đứt gãy thuộc nhóm F3 gây phá huy yếu ớt, môi trường thấm kém; các đứt gãy thường tạo ra những đới phá huy có kích thước nhất định, có nghĩa là giá trị độ thấm giảm dần khi nằm cách xa đứt gãy.

Chia thân dầu theo mạng lưới ba chiều XYZ (có kích thước 250mx250mxl00m), z là chiều cao thân dầu (có 17 lớp, lóp Ì ở trên cùng và lớp 17 dưới cùng).

Xác định độ thấm nền (Ko): độ thấm nền là độ thấm của đá macma cấu thành tầng móng (mỏ Bạch Hổ) không chịu ảnh hưởng phá huy của các đứt gãy kiến tạo. Theo kết quả phân tích hàng chục mẫu đá macma trong phòng thí nghiệm của Viện Nghiên cứu khoa học và Thiết kế dầu khí biển Vietsovpetro và viện Nghiên cứu dầu toàn Liên bang Nga đã xác định được giá trị độ thấm nền trung bình K0 = 0,81 lmD, ở phần cao nhất của thân dầu K0 = Ì - 2mD và giảm dần theo độ sâu, K0 =0 ở phần thấp nhất của thân dầu.

Xác định giá trị độ thấm cực đại của ô lưới (Kmax): độ thấm cực đại của ô lưới là độ thấm của ô lưới có kích thước XYZ tương ứng là 250x250x100 mà tâm của nó nằm ngay trên đứt gãy. Giá trị độ thấm cực đại của ô lưới có thể tính toán được ở một số giếng được nghiên cứu địa chất, thúy động lực học đầy đủ, từ đó biết được:

đá macma giếng đó thuộc thành hệ nào (Cà Ná, Hòn Khoai hay Định Quán);

đứt gãy cắt qua giếng đó thuộc loại nào (Fl, F2 hay F3);

giá trị độ thấm trung bình của các khoảng cho dòng dầu của giếng đó.

Hình Ì trình bày cách xác định độ thấm cực đại ô lưới ở giếng N415 thuộc thành hệ đá macma Cà Ná bị đứt gãy Fl cắt qua và độ thấm trung bình của khoảng cho dòng dầu (70m) là 555 miliDarcy (mũ).

Tính toán tương tự như vậy cho 41 khoảng của 27 giếng có thể xác định được Kmax. Tổng họp toàn bộ kết quả ta thu được các giá trị độ thấm cực đại của ô lưới thuộc các thành hệ đá macma Cà Ná, Định quán và Hòn Khoai bị các đứt gãy Fl, F2 và F3 cắt qua như được liệt kê trong bảng dưới đây.

Đứt gãy

Giá trị độ thấm cực đại ô lưới, mũ

Phức hệ đá macma

Cà Ná

Định Quán

Hòn Khoai Fl 337,5 106,5 26,2 F2 182,2 45,5 11,2 F3 145,0 25,6 6,3

Thiết lập phương trình xác định độ thấm ô lưới thuộc lớp h, có tâm nằm cách đứt gãy một khoảng / như sau:

vùng trung tâm của đứt gãy đá bị phá huy mạnh, dập vỡ nhiều, tạo nên vùng có độ thấm cực đại; càng xa đứt gãy đá bị phá huy với cường độ yếu dần, mức độ dập vỡ ít hon và đến một phạm vi nào đó đá không bị biến dạng do đứt gãy gây ra, khi đó độ thấm của đá có giá trị bằng độ thấm nền (Ko). Như vậy giá trị độ thấm của ô lưới biến thiên từ Kmax khi tâm của nó nằm ngay trên đứt gãy và có giá trị Ko khi tâm của nó nằm ngoài vùng ảnh hưởng của đứt gãy.

Tuy nhiên quy luật sự biến thiên này rất phức tạp phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố địa chất, cơ lý đá, trường ứng xuất, có nghĩa là từ giá trị Kmax đến giá trị Ko có thể là biến đổi tuyến tính, đường cong bậc 2, bậc 3... Để lựa chọn hợp lý được dáng điệu đường cong biến đổi độ thấm từ Kmax đến Ko cần đưa vào phương trình các hệ sổ biến đổi đứng (P) và hệ số biến đổi ngang của đường cong (y) Kự) = À

Trong đó: À.: Hệ số kinh nghiệm, bắt đầu chọn X = Ì

K0: Độ thấm đá nền (K0: Ì - 2mD ở lớp trên cùng và theo độ sâu giảm dần đến 0 ở lớp dưới cùng)

Kmax,/?: Độ thấm của ô lưới cỏ tâm nằm ngay giữa đứt gãy thuộc lớp h, giá trị của nó phụ thuộc vào nhóm đứt gãy và miền đá macma, được tính theo mD

R: Bề rộng đới dập vỡ do đứt gãy gây ra y: Hệ sổ biến đổi ngang của đường cong p: Hệ số biến đổi đứng của đường cong. Hình 2 và Hình 3 thể hiện dáng điệu các đường cong biến đổi giá trị độ thấm từ Kmax đến Ko với các giá trị của hệ số p và hệ số y khác nhau. Nhờ đó ta có thể xác định được K(0 hợp lý nhất cho mô hình toán học thúy động khai thác thân dầu. Để xác định được K(/) hợp lý nhất phải tiến hành tính lặp nhiều lần giá trị K(/) theo các giá trị khác nhau của hệ số biến đổi ngang của đường cong (ý) và hệ sổ biển đổi đứng của đường cong (Ị3) saò cho giá trị K(0 được lựa chọn đưa vào mô hình, kết hợp với các thông số khác đảm bảo mô phỏng sát đúng nhất lịch sử khai thác của các giếng khoan và cả mỏ.

Để xác định nhanh giá trị độ thấm ô lưới K(0 đã xây dựng được phần mềm "Phát triển thông tin độ thấm" tên tiếng Anh "Expanding Information of Permeability Program", viết tắt là EPP. Trên Hình 4 là sơ đồ mô tả thuật toán để xác định độ thấm ô lưới. -Ì-

Như thể hiện trên Hình 4, các bước xác định độ thấm của các ô lưới theo phần mềm EPP như sau:

Nhập file số liệu phân vùng đá macma và file số liệu đứt gãy là các sổ liệu thu được từ mô hình địa chất của mỏ, thân dầu. Các file này mô tả bản đồ các lớp cắt ngang (h = Ì,..., 17) có phân biên và phân vùng của mỏ theo tham biến c (tham biến c là tham biến chỉ các vùng đá macma) và phân loại đứt gãy theo tham biến F (tham biến F là tham biến chỉ các loại đứt gãy, F= Fl, F2, F3. Trong đó Fl, F2, F3 là các tham biến chỉ các nhóm đứt gãy thứ nhất, thứ hai và thứ ba, đặc trưng tương ứng bởi gây dập vỡ mạnh, vừa và yếu). Tọa độ các điểm đầu và cuối của các đứt gãy được cho lên mặt phang tọa độ quy chiếu (x, y) với mọi giá trị đã cho của k.

Nhập các tham biến: Kmax, Ko, R, Ấ, y, p, trong đó Kmax, Ko có thể nhập dưới dạng các file số liệu.

Tính các giá trị trong phần tử tập K(i, j, k), trong đó i, j là tọa độ tâm của ô lưới, cách đứt gãy một khoảng /, [K(i, j, k) - là tập giá trị độ thấm trung bình của các ô lưới có thể tích V(i, j, k) khi số hoa thân dầu móng] phụ thuộc vào các tổ họp tham biến. Công thức được sử dụng: Kự) = Ả

Điều chỉnh ý, p để thu được K(i, j, k) phù hợp nhất. Nội suy các kết quả tính toán để biểu diễn các quan hệ hàm độ thấm phụ thuộc theo từng tọa độ riêng biệt: X, y, z. Đưa ra kết quả tính toán có thể là:

Các bảng số liệu về độ thấm cho trên các mặt tọa độ khác nhau.

Các đường đẳng trị hoặc bản đồ đẳng trị tô màu của độ thẩm, trên các mặt phang toa độ.

Các quan hệ hàm một chiều của độ thấm theo từng biến X, y, z xét tại mọi tâm của ô lưới. Dạng biểu diễn như sau:

K = fa(x), K = fb (y), K = fc(z). File xuất kết quả dạng ASCII là ma trận khối, có các chiều i = Ì, ...t; j = l,...,m; k = Ì, n; chứa các giá trị độ thấm với chức năng là file số liệu vào cho các chương trình khác.

10. Nội dung có thể chuyển giao

Liên hệ trực tiếp

11. Thị trường ứng dụng
12. Hình ảnh minh họa
In bài viết
Các phát minh, sáng chế khác
 
Banner
Banner home right