Luận án: Đánh giá yếu tố không chắc chắn giai đoạn đầu phát triển mỏ khí ST-X Lô 15.10 offshore

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  VŨ VIỆT HƯNG ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ KHÔNG CHẮC CHẮN TRONG GIAI ĐOẠN ĐẦU PHÁT TRIỂN MỎ KHÍ NGƯNG TỤ ST - X (LÔ 15.10, NGOÀI KHƠI VIỆT NAM) LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH NĂM 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  VŨ VIỆT HƯNG ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ KHÔNG CHẮC CHẮN TRONG GIAI ĐOẠN ĐẦU PHÁT TRIỂN MỎ KHÍ NGƯNG TỤ ST - X (LÔ 15.10, NGOÀI KHƠI VIỆT NAM) LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH NĂM 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VŨ VIỆT HƯNG ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ KHÔNG CHẮC CHẮN TRONG GIAI ĐOẠN ĐẦU PHÁT TRIỂN MỎ KHÍ NGƯNG TỤ ST - X (LÔ 15.10, NGOÀI KHƠI VIỆT NAM) Chuyên ngành: Kỹ thuật dầu khí Mã số chuyên ngành: 62.04 Phản biện độc lập 1: PGS.

TS Nguyễn Trọng Tín Phản biện độc lập 2: TS. Hoàng Ngọc Đang Phản biện 1: GS. TSKH Mai Thanh Tân Phản biện 2: PGS. Hoàng Văn Quý Phản biện 3: PGS.

Nguyễn Việt Kỳ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. Mai Cao Lân 2. Nguyễn Chu Chuyên LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan luận án: “Đánh giá các yếu tố không chắc chắn trong giai đoạn đầu phát triển mỏ khí ngưng tụ ST - X (Lô 15.10 ngoài khơi Việt Nam)” là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả được thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Mai Cao Lân và TS.

Nguyễn Chu Chuyên. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án Chữ ký Vũ Việt Hưng i TÓM TẮT LUẬN ÁN Luận án đã nghiên cứu và xây dựng quy trình đánh giá định lượng ảnh hưởng của các yếu tố không chắc chắn trong giai đoạn phát triển mỏ khí ngưng tụ ST-X lô 15.10 ngoài khơi Việt Nam. Kết quả nghiên cứu giúp tối ưu phương án phát triển mỏ với cực đại thu hồi dầu khí và cực tiểu rủi ro.

Phát triển mỏ cận biên một cách hiệu quả và tối ưu nhất là một trong những vấn đề được quan tâm lớn nhất hiện nay. Do các mỏ này có tính địa chất phức tạp, tiềm ẩn nhiều yếu tố không chắc chắn trong thu hồi dầu khí. Việc đưa ra một phương án phát triển tối ưu cần phải nhận biết sớm các yếu tố không chắc chắn tiềm ẩn và đánh giá định lượng ảnh hưởng của chúng lên hiệu quả thu hồi. Để đạt được mục tiêu này, mô hình vỉa chứa phải được xây dựng.

Tuy nhiên, vì tính phức tạp cũng như thông tin thu thập được rất hạn chế nên tính không chắc chắn luôn tồn tại trong việc mô tả đặc tính của vỉa chứa trên mô hình và nó không thể xác định một cách tuyệt đối chính xác về ứng xử của một vỉa chứa so với thực tế. Khảo sát các thông số không chắc chắn là một trong các vấn đề được quan tâm chính trong việc xây dựng mô hình cho các mỏ dầu khí hiện nay, quá trình này được thực hiện trong tất cả các giai đoạn từ thăm dò, thẩm lượng cho đến khi khai thác. Đặc biệt đối với các mỏ dầu khí chưa được phát triển thì có rất nhiều yếu tố không chắc chắn ảnh hưởng đến ứng xử của mỏ cũng như việc dự báo khai thác, quá trình dự báo này đóng một vai trò chính trong việc quản lý và đưa ra kế hoạch phát triển mỏ. Để đánh giá định lượng sự ảnh hưởng này, mô phỏng vỉa phải được thiết lập với rất nhiều trường hợp với những dữ liệu đầu vào khác nhau chứa đựng các yếu tố không chắc chắn.

Việc này tốn rất nhiều thời gian trong quá trình chạy mô phỏng, vì vậy các phương pháp thiết kế thực nghiệm và bề mặt phản hồi đã được nghiên cứu và áp dụng để có thể lựa chọn những thông số không chắc chắn nào là lớn nhất và giá trị của chúng ảnh hưởng nhiều nhất đến ứng xử cũng như việc dự báo khai thác của một mỏ để đạt được mục tiêu cuối cùng với số lần chạy mô phỏng là ít nhất, đồng thời đề xuất được những kết quả dự báo khai thác có độ tin cậy cao, giảm thiểu rủi ro và đưa ra những phương án phát triển mỏ tối ưu nhất. ii Một trong những nội dung chính của luận án là tổng hợp lý thuyết các phương pháp thiết kế thực nghiệm, bề mặt phản hồi, tối ưu hoá và mô phỏng vỉa nhằm đưa ra một quy trình cụ thể để đánh giá mức độ không chắc chắn trong việc mô tả các đặc tính của vỉa chứa từ các dữ liệu địa chất, địa vật lý và những thông số công nghệ mỏ được thu thập trong quá trình thăm dò thẩm lượng. Từ đó, áp dụng quy trình này vào đánh giá sự ảnh hưởng của chúng đến kết quả hiệu chỉnh mô hình với số liệu khai thác thực tế và dự báo khai thác trong tương lai để đưa ra những quyết định chính xác hơn và giảm thiểu rủi ro trong việc lên kế hoạch phát triển mỏ. Việc áp dụng các phương pháp thiết kế thực nghiệm giúp sàng lọc, đánh giá sự ảnh hưởng của các thông số không chắc chắn đến kết quả khảo sát cũng như giảm thiểu thời gian chạy mô phỏng với số thực nghiệm ít nhất nhưng vẫn đảm bảo thông tin nhận được là hiệu quả nhất.

Phương pháp bề mặt phản hồi được sử dụng trong quy trình đã làm giảm đáng kể thời gian mô phỏng và hiệu chỉnh mô hình. Trong đó phương pháp mô phỏng Monte Carlo được áp dụng để mô phỏng rất nhiều trường hợp (10.000 lần) có thể xảy ra của các yếu tố không chắc chắn và xây dựng nên một bề mặt phản hồi. Bề mặt này thể hiện khoảng tin cậy của kết quả dự báo khai thác tại các cấp P10, P50, P90 giúp cho việc đánh giá rủi ro của kế hoạch phát triển mỏ trong tương lai một cách hiệu quả và kinh tế nhất. Qua kết quả nghiên cứu, luận án đưa ra 2 luận điểm bảo vệ: • Luận điểm 1: Hệ phương pháp thiết kế thực nghiệm và phương pháp bề mặt phản hồi ứng dụng trong mô hình mô phỏng vỉa cho phép sàng lọc, đánh giá sự ảnh hưởng của các thông số không chắc chắn đến kết quả dự báo khai thác mỏ khí ngưng tụ ST-X.

• Luận điểm 2: Phương pháp mô phỏng Monte Carlo trên bề mặt phản hồi cho phép rút ngắn thời gian chạy mô phỏng từ đó tính toán khoảng tin cậy trữ lượng thu hồi các cấp P10, P50, P90 cho kết quả dự báo sản lượng khai thác trong tương lai mỏ khí ngưng tụ ST-X. iii ABSTRACT Subsurface uncertainties are possible future events, which, if occur, would affect project objectives either negatively (risk) or positively (opportunity). Quantitative assessment of uncertainty factors is an important step in the development of a marginal oil and gas field. Due to the complexity and limitation of static and dynamic data collected during the exploration and appraisal phase, the final decision on the optimized scenario must take into account these risk factors.

Reservoir modeling is a fundamental step to improve reserve estimates, make decisions related to field development, predict future production profiles, and mandate the Resource Management Plans. For any given model, uncertainty is the range of variation of the component parts and possible outcomes. Keeping the reservoir model up-to-date with the developmental phases is key to improving recovery factor and reducing the impact of the uncertainties. The problem is even more pronounced in the development of a green field where the quantity and quality of data acquired are variable and significantly affect the decision-making process.

The objective of this research is to understand and develop a quantitative assessment process of the impact of uncertainty on the development of the ST-X gas condensate field in Block-15. Through appraisal well data collection and extensive subsurface modelling and study work, some of these uncertainties have been shown to be unlikely, but if they were to occur, they could have a significant impact on the project. The existing data and range of static and dynamic models that were constructed in preparation for the field development plan indicate two main categories of uncertainties that can potentially impact the value of the ST-X field development: (1) static uncertainties mainly impacting STOIIP (from structural, depositional and fluid contact uncertainty); and (2) dynamic uncertainties impacting long term reservoir sweep and recovery factor. A comprehensive workflow integrates experimental design with response surface methods to investigate the effect of uncertainties to the accuracy of the history matching and production forecast.

Monte Carlo simulations are employed to optimize computer resources, by replacing the reservoir simulator to iv run 10,000 sensitivity cases on a response surface, to simulate total gas/condensate production. This surface shows the production forecast range (10%, 50%, and 90% probability) and helps to propose optimal development plan of the ST-X gas condensate field. The results of this study will improve understanding of the risks involved in the development of ST-X field and pave the way for future full field development plan. Based on the research results, author propose two points for the thesis defense: 1.

Thesis statement 1: The experimental design and surface response method used in the reservoir simulation allow the screening and assessment of the impact of uncertain parameters on the forecast results of ST-X gas condensate field. Thesis statement 2: Monte Carlo simulations on the response surface replace the simulation model to reduce the computer running time and to calculate the the confidence intervals reserves P10-P50-P90 for production forecast of ST-X gas condensate field. v LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tác giả xin chân thành cảm ơn Khoa Kỹ Thuật Địa Chất Dầu Khí, Phòng Sau Đại học Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh cùng các thầy cô giáo đã dạy dỗ, tạo mọi điều kiện về mặt chuyên môn, cơ sở vật chất cũng như đã tận tình hướng dẫn và trợ giúp các thủ tục liên quan trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện làm luận án từ năm 2013 tới nay. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới TS.

Mai Cao Lân và TS. Nguyên Chu Chuyên đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án này. Tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn đến Tập đoàn Dầu Khí Quốc gia Việt Nam, Tổng công ty Thăm dò Khai thác Dầu khí PVEP, Liên doanh dầu khí Lam Sơn JOC và Cửu Long JOC đã tạo điều kiện làm việc, tiếp xúc với các tài liệu liên quan cũng như tạo điều kiện để tác giả trao đổi thảo luận thực hiện các ý tưởng khoa học để hoàn thành và công bố đề tài nghiên cứu này.