Bài giảng Mỏ dầu khí phi truyền thống

11.Nguyễn Văn Trọng
2.Nguyễn Cao Kỳ
3.Lý Đặng Thái Thịnh
4.Nguyễn Xuân Trực
5.Nguyễn Văn Thành
21
2
3
3
4PHẦN 1: MỎ PHI TRUYỀN THỐNG
1. Định Nghĩa
2. Đặc Điểm và Tính Chất
3. Phân Bố Và Phương Pháp Khai Thác
4. Các Công Đoạn Chính Khi Khai Thác
51. ĐỊNH NGHĨA
Mỏ dầu khí phi truyền thống được định nghĩa là “mỏ dầu khí
thông thường/ truyền thống tồn tại trong các đá chứa có độ
thấm và độ rỗng thấp”.
Dầu khí nằm trong đá chứa chặt sít, đặc biệt là trong các loại
đá rắn chắc, đá phiến sét, đá sét, than đá.
62. ĐẶC ĐIỂM, TÍNH CHẤT ĐÁ CHỨA
Phân bố địa chất của dầu khí đá phiến và các mỏ dầu truyền thống. (Ảnh: EIA)
72. ĐỘ THẤM ĐÁ CHỨA
 Độ thấm đá chứa rất thấp chỉ từ 0,0001 - 0,1mD.
 Sự khác biệt của vỉa phi truyền thống là độ thấm của đá chứa rất thấp
(thường được gọi là siêu thấp) so với vỉa truyền thống nên hydrocarbon bị
mắc kẹt và không thể chảy trong điều kiện bình thường ở đá phiến sét.
8MỘT SỐ LOẠI ĐÁ CHỨA
(Bitum ngâm đá cát) (Đá phiến dầu)
9SỰ KHÁC NHAU CỦA 
VỈA TRUYỀN THỐNG VÀ PHI TRUYỀN THỐNG
Vỉa truyền thống Vỉa phi truyền thống
Có độ thấm cao nên chất lưu trong vỉa 
có thể di chuyển dễ dàng vào giếng
Có độ thấm thấp nên chất lưu trong vỉa 
khó di chuyển vào giếng
Đá chứa khác đá sinh Đá chứa cũng đồng tời là đá sinh
Dễ dàng khai thác trực tiếp
Phải dùng các biện pháp thu hồi dầu như 
nứt vỉa để khai thác
10
SỰ KHÁC NHAU CỦA 
VỈA TRUYỀN THỐNG VÀ PHI TRUYỀN THỐNG
11
3. PHÂN BỐ VÀ PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC
a) Phân bố
 Theo thống kê của Cơ quan Thông tin Năng lượng Mỹ (EIA) công bố
tháng 8/2013, có 143 nước trên thế giới đang triển khai các hoạt động
trong lĩnh vực này.
 Mỹ và Canada là những quốc gia đang khai thác dầu khí phi truyền
thống thành công nhất.
 Mở ra triển vọng phát triển lĩnh vực khai thác dầu ở nhiều quốc gia.
12
Trữ lượng dầu khí phi truyền thống lớn như thế nào?
DẦU KHÍ
= 345 Tỉ thùng 
= 1/10 Trữ lượng dầu 
thô trên toàn thế giới
= 206.000 Tỉ mét khối
= 1/3 Trữ lượng khí 
đốt trên toàn thế giới
(Theo số liệu thống kê của Cơ quan Thông tin năng lượng Hoa Kỳ (EIA) vào 2011)
13
 Phương pháp chủ yếu trong
khai thác mỏ dầu khí phi
truyền thống là kết hợp hai
phương pháp: “Khoan
ngang” và “Nứt vỉa thủy
lực”.
3. PHÂN BỐ VÀ PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC
b) Phương pháp khai thác
14
KỸ THUẬT KHOAN NGANG
1. Khoan ngang là gì ?
Khoan ngang là quá trình
trong đó giếng đầu tiên được
khoan thẳng đứng xuống, khi
đạt đến độ sâu vỉa, nó được
khoan ngang (theo dạng chữ
"J" hoặc "L") theo thế nằm của
vỉa.
15
KỸ THUẬT KHOAN NGANG
2. Một số ưu, nhược của khoan ngang
• Tăng diện tích tiếp xúc với
thành hệ.
• Tỷ lệ khai thác tăng hơn so với
giếng khoan thẳng đứng.
• Có thể hạn chế những thành
phần không muốn khai thác.
• Vận hành các thiết bị như chuổi
cần khoan, ống chống, thiết bị
đo... ra vào khi khoan ngang rất
khó khăn.
• Mùn khoan rất dễ bị lắng đọng
trong thành giếng .
ƯU KHUYẾT
16
PHƯƠNG PHÁP NỨT VỈA THỦY LỰC
1. Nứt vỉa thủy lực là gì ?
Bản chất của phương pháp
là bơm dung dịch vỡ vỉa (gốc
dầu hoặc gốc nước) vào
giếng với áp suất cao, lưu
lượng lớn để gây ra sự vỡ vỉa
tạo khe nứt trong vỉa.
17
 Hệ thống máy bơm động lực
dùng trong kỹ thuật nứt vỉa.
NỨT VỈA THỦY LỰC
18
PHƯƠNG PHÁP NỨT VỈA THỦY LỰC
2. Vai trò phương pháp vỡ vỉa thủy lực
- Tăng liên thông của tầng đá chứa và cũng là tăng hệ số sản phẩm
của giếng.
- Tăng sản lượng khai thác dầu, cải thiện hệ số thu hồi dầu của mỏ.
- Giảm tổn thất áp suất nhằm tăng hiệu quả sử dụng nguồn năng
lượng vỉa.
- Thu hồi vốn nhanh hơn, mang hiệu quả kinh tế lớn.
1 9
1
•Đầu tiên người ta khoan thẳng xuống từ 1-3 km tùy theo độ 
sâu của các vỉa đá phiến có chứa dầu khí.
Các công đoạn chính trong quá trình nứt vỉa thủy lực 
khi khai thác dầu khí đá phiến
2 0
2
•Tiếp tục khoan ngang vào các mạch đá phiến từ 1-2 
km tùy theo độ rộng vỉa.
Các công đoạn chính trong quá trình khai thác 
dầu khí và nứt vỉa thủy lực 
2 1
3
•Sau khi đã có giếng khoan rồi, người ta dùng một thiết bị
đặc biệt để cách ly từng vùng một trong giếng khoan
ngang và tạo ra các nứt nẻ trên thành giếng lẫn đá phiến
bằng việc kích nổ các chất nổ chứa trong thiết bị đó.
Các công đoạn chính trong quá trình khai thác 
dầu khí đá phiến và nứt vỉa thủy lực 
Đầu kích
nổ
2 2
4
•Bơm hỗn hợp dung dịch gồm nước, cát và hóa chất thẳng
xuống giếng ngang. Dưới áp lực cao, hỗn hợp dung dịch
bị đẩy mạnh vào các vết nứt và khiến cấu trúc đá phiến bị
phá vỡ tạo thành nhiều khe nứt li ti về mọi hướng.
Các công đoạn chính trong quá trình khai thác 
dầu khí đá phiến và nứt vỉa thủy lực 
2 3
5
•Khi dừng bơm, hỗn hợp dung dịch sẽ được rút lên, tuy
nhiên cát có mặt trong hỗn hợp dung dịch đã được đẩy lọt
vào trong những khe nứt li ti của đá phiến và sẽ nằm kẹt lại
trong đó khi nước rút.
Các công đoạn chính trong quá trình khai thác 
dầu khí đá phiến và nứt vỉa thủy lực 
2 4
6
•Dầu và khí sẽ theo những khe nứt này vào giếng và di
chuyển ngược lên và được tách lọc trên mặt đất.
Các công đoạn chính trong quá trình khai thác 
dầu khí đá phiến và nứt vỉa thủy lực 
PHẦN 2:
PHẦN MỀM OLGA 7.0
25
2 6
Phần mềm OLGA 7.0
1.Giới thiệu phần mềm
2.Các chức năng của phần mềm
3.Các phần mềm mô phỏng khác
4.Chạy phần mềm
(Giao diên phần mềm OLGA)
Giới thiệu phần mềm OLGA
2 7
1979
•Ý tưởng cho phần mềm này được hai nhà nghiêng cứu tại 
IFE (Viện công nghệ năng lượng) ở Na Uy là Dag Malnes 
và Kjell Bendiksen nghiêng cứu và phát triển 
1980
•Phiên bản đầu tiên của Olga được Statoil (Công ty dầu khí 
đa quốc gia của Na Uy) tài trợ và phát hành 
Giới thiệu phần mềm OLGA
2 8
1984
•Ngành công nghiệp dầu mỏ bắt đầu sử dụng OLGA. 
• IFE có trách nhiệm chính trong việc phát triển mô hình, trong khi các thí nghiệm
kỹ thuật đã được thực hiện trong phòng thí nghiệm của SINTEF tại Tiller.
1990
•OLGA đã được thương mại hóa kể từ khi Tập đoàn SPT bắt đầu tiếp thị nó.
2012
•Tập đoàn SPT có quyền sở hữu đối với OLGA. Vào tháng 3 năm 2012, 
Schlumberger đã thông báo thỏa thuận với Altor Fund II về việc mua lại SPT 
Group. 
Một số chức năng phần mềm OLGA
29
Mô phỏng đường ống vận chuyển dầu, khí, nước
Mô phỏng sự lắng đọng wax theo thời gian và vị trí
dọc theo đường ống
Đánh giá khả năng tạo hydrate và xử lý, mô phỏng
phóng thoi
Một số chức năng phần mềm OLGA
30
Phân tích an toàn để đánh giá hậu quả của sự hỏng
hóc của thiết bị và sự cố. 
Mô phỏng trạng thái ổn định và trạng thái chuyển
tiếp như khởi động đường ống, đóng đường ống, 
khởi động lại, tăng giảm lưu lượng.
OLGA đang được sử dụng cho thiết kế và kỹ thuật, 
lập bản đồ các giới hạn hoạt động và thiết lập các
cách thức vận hành
Các phần mềm mô phỏng đường ống
3 1
PIPESIM
•Chương trình mô phỏng dòng chảy đa pha cho việc thiết kế và phân tích –
chẩn đoán của các hệ thống sản xuất dầu và khí đốt.
• PIPESIM còn công cụ phần mềm mô phỏng dòng chảy đa pha từ các hồ chứa
để các đầu giếng. Cũng phân tích dòng chảy và bề mặt để tạo ra các phân tích
hệ thống sản xuất toàn diện.
OFFPIPE
•Phân tích ứng suất trong quá trình thi công lắp đặt ống bằng tàu thi công, cung
cấp đầy đủ số liệu cần thiết đảm bảo ứng suất đường ống không vượt quá giới
hạn cho phép.
Các phần mềm mô phỏng đường ống
3 2
SAGE PROFILE
•Công cụ phân tích ổn định của đường ống trong quá trình lắp đặt, chạy thử và
vận hành dưới tác động của điều kiện môi trường như sóng và dòng chảy.
• Phần mềm là cơ sở thiết kế kết cấu ống.
CEASAR II
•Phân tích ứng suất ống đứng đảm bảo ống đứng an toàn dưới tác động của
điều kiện môi trường và điều kiện vận hành
Giới thiệu khái quát về cách sử dụng OLGA
3 3
1. Case toolbar
Giới thiệu khái quát về cách sửa dụng OLGA
3 4
2. Giao diện người dùng
35
Tạp chí dầu khí Việt Nam
số 7-2013, PGS.TS. Trần
Ngọc Toản
1 2
Unconventional oil and gas
resources handbook, 2016,
Y.Zee Ma & Stephen A.
Holditch
TÀI LIỆU THAM KHẢO
OLGA, slumberger
3
36