Tải bản đầy đủ
Hình 2.1 - Các hệ thống của khai thác cơ học

Hình 2.1 - Các hệ thống của khai thác cơ học

Tải bản đầy đủ

Trường Đại Học Mỏ Địa Chất

SV: Phạm Văn Độ

dựa theo nguyên lý truyền năng lượng mà các phương pháp khai thác cơ học được phân loại
theo các nhóm sau: truyền lực bằng cần, truyền lực bằng thuỷ lực, truyền lực bằng điện
năng và truyền lực bằng khí nén cao áp.
2.1. Phương pháp khai thác dầu bằng máy bơm piston cần và máy bơm guồng xoắn
2.1.1. Bản chất của phương pháp
Loại máy bơm này hoạt động nhờ năng lượng của động cơ điện được chuyển thành cơ
năng và được truyền xuống giếng qua hệ thống cần truyền lực. Đối với máy bơm piston
cần thì chuyển động quay của động cơ điện thông qua cần truyền lực chuyển thành chuyển
động tịnh tiến để kéo thả piston trong giếng. Trên piston có lắp van ngược, khi piston hạ
xuống thì dầu tràn qua van ngược đi lên phía trên, khi piston di chuyển lên phía trên thì van
ngược sẽ đóng lại và nâng dầu lên mặt đất. Cứ như vậy dầu được chuyển từ đáy giếng lên
mặt đất.
Đối với máy bơm guồng xoắn thì chuyển động quay của động cơ được chuyển thành
chuyển động xoay theo phương thẳng đứng để quay guồng xoắn trong giếng. Nhờ vậy
mà dầu sẽ di chuyển lên mặt đất theo các rãnh xoắn của guồng.
2.1.2. Ưu điểm
- Đáng tin cậy, ít gặp sự cố trong quá trình hoạt động.
- Hệ thống cấu tạo cơ học tương đối đơn giản.
- Dễ dàng thay đổi tốc độ khai thác cho phù hợp.
- Dễ dàng tháo lắp và di chuyển đến các giếng khai thác với chi phí thấp.
- Quá trình vận hành đơn giản hiệu quả.
- Ứng dụng với giếng có lưu lượng nhỏ và khai thác ở nhiều tầng sản phẩm, ở áp
suất thấp, nhiệt độ và độ nhớt cao.
- Dễ dàng xác định hư hỏng của máy bơm và xử lý khi bị ăn mòn.
2.1.3. Nhược điểm
- Hệ thống bơm piston cần nặng cồng kềnh đối với việc khai thác dầu khí trên
biển.
- Rất nhạy cảm với trường hợp có parafin.
17

Trường Đại Học Mỏ Địa Chất

SV: Phạm Văn Độ

- Không thể sơn phủ bên trong ống khai thác một lớp chống ăn mòn.
2.1.4. Phạm vi ứng dụng
Giải pháp này được áp dụng chủ yếu ở các mỏ thuộc các nước Liên Xô cũ, các mỏ ở
Trung Cân Đông và các mỏ ở Mỹ. Các mỏ này có chung đặc điểm là vỉa sản phẩm có độ
sâu không lớn, đang trong giai đoạn khai thác giữa và cuối đời của mỏ, có áp suất đáy giếng
thấp. Bơm piston cần chỉ sử dụng có hiệu quả trong những giếng có lưu lượng khai thác <
70 tấn/ngđ. Do điều kiện khai thác trên biển bằng giàn cố định hay giàn tự nâng có diện tích
sử dụng nhỏ nếu áp dụng phương pháp này sẽ có nhiều điểm hạn chế so với các phương
pháp khai tác cơ học khác. Phương pháp này không được áp dụng ở mỏ Bạch Hổ
2.2.
2.2.1

Khai thác dầu bằng máy bơm thuỷ lực ngầm
Bản chất của phương pháp

Hiện nay trong công nghiệp khai thác dầu người ta sử dụng hai loại máy bơm thuỷ
lực ngầm chính : Bơm đẩy thuỷ lực ngầm và bơm tia.
+ Bơm đẩy thuỷ lực ngầm làm việc bằng động cơ piston thuỷ lực được nối với
piston của bản thân máy bơm. Dòng chất lỏng mang năng lượng (dầu hoặc nước) được
bơm xuống từ mặt đất theo không gian giữa cột ống khai thác và ống chống khai thác
cung cấp năng lượng cho máy bơm, sau đó dòng chất lỏng mang năng lượng cùng với
dòng sản phẩm từ giếng được đẩy lên bề mặt.
+ Bơm tia hoạt động nhờ vào sự biến đổi các dạng năng lượng từ áp suất sang vận
tốc và ngược lại. Dòng chất lỏng mang năng lượng cao (áp suất cao) được bơm xuống giếng
từ miệng giếng theo ống khai thác đến thiết bị chuyển hoá năng lượng. Ở đó năng lượng áp
suất được biến thành năng lượng vận tốc. Dòng chất lỏng có vận tốc lớn nhưng áp suất nhỏ
này tiếp tục đẩy dòng sản phẩm khai thác cùng đi vào bộ phận phân ly và sau đó cùng đi lên
bề mặt theo khoảng không giữa ống chống khai thác và ống khai thác.
2.2.2.

Ưu điểm
- Không cần lắp đặt tại vị trí trung tâm giếng.
- Không bị ảnh hưởng do giếng khoan bị lệch.
- Dễ dàng thay đổi vận tốc cho phù hợp với lưu lượng giếng.
- Có thể khai thác với áp suất tương đối thấp và độ nhớt của dầu tương đối cao. Vì
chất lỏng mang năng lượng có thể nung nóng sản phẩm khai thác.
18

Trường Đại Học Mỏ Địa Chất

SV: Phạm Văn Độ

- Có thể khai thác nhiều tầng sản phẩm cùng một lúc và áp dụng khai thác trên biển.
- Hệ thống khép kín đã hạn chế được sự ăn mòn.
- Dễ dàng chọn chế độ bơm theo chu kỳ với thời gian định sẵn.
- Các hoá phẩm chống lắng đọng hay chống ăn mòn có thể bơm xuống cùng với chất
lỏng mang năng lượng.
2.2.3 . Nhược điểm :
- Lưu lượng khai thác của giếng phải tương đối lớn.
- Khả năng hư hỏng thiết bị khai thác trong quá trình hoạt động tương đối cao, khi
sửa chữa phải dùng hệ thống cơ học chuyên dụng.
- Giá thành vận hành thường cao hơn dự tính.
- Việc xử lý phần rỉ sắt bên dưới Paker rất khó.
- Mất an toàn do áp suất vận hành trên bề mặt cao.
- Đòi hỏi đội ngũ công nhân vận hành lành nghề hơn so với máy bơm ly tâm ngầm
hay Gaslift vì vận tốc máy bơm cần hiệu chỉnh thường xuyên và không cho phép
vượt quá giới hạn.
2.2.4. Phạm vi ứng dụng:
Phương pháp cơ học này chủ yếu được áp dụng ở những vùng mỏ trên đất liền và
ngoài biển , các vùng mỏ trên đất liền và thêm lục địa của Mỹ, ở vùng Biển Bắc. Giếng khai
thác bằng máy bơm thuỷ lực ngầm có sản phẩm vừa và trung bình, thường đạt 100 m 3/ngđ.
Các vùng mỏ kế cận có độ sâu tầng sản phẩm từ 1500 ÷ 2500m. Thân giếng có độ nghiêng
trung bình từ 20º ÷ 30º. Phương pháp này không được áp dụng ở mở Bạch Hổ.
2.3 . Phương pháp khai thác dầu bằng bơm ly tâm điện chìm
2.3.1. Bản chất của phương pháp :
Đây là loại máy bơm ly tâm nhiều cấp, hệ thống hoạt động nhờ năng lượng điện
được cung cấp từ máy biến thế trên mặt đất theo cáp truyền xuống mô tơ điện đặt trong
giếng ở phần dưới của máy bơm. Chuyển động quay của động cơ điện được truyền qua trục
dẫn làm quay các bánh công tác (Rôto). Chất lỏng trong bánh công tác sẽ bị đẩy theo các
hướng của cánh Rôto đập vào cánh tĩnh (Stato) có chiều ngược lại, tạo ra sự tăng áp đẩy
dầu chuyển động lên tầng trên. Cứ như vậy dầu khi qua mỗi tầng bơm sẽ được tăng áp và
được đẩy lên mặt đất theo cột ống khai thác.
19

Trường Đại Học Mỏ Địa Chất

SV: Phạm Văn Độ

2.3.2. Ưu điểm :
- Có thể khai thác với lưu lượng lớn.
- Có thể áp dụng cho các giếng khai thác đơn lẻ trong điều kiện chi phí

hạn chế.

- Chi phí đầu tư ban đầu thấp hơn phương pháp Gaslift.
- Thuận lợi trong khai thác các giếng có độ ngậm nước cao (lớn hơn 80%) và yếu tố khí
thấp, nhất là trong giai đoạn khai thác thứ cấp.
- Không gian dành cho thiết bị ít hơn so với các phương pháp khác, phù hợp khai thác ngoài
khơi.
- Nguồn năng lượng điện cung cấp cho các máy bơm là nguồn điện cao thế hoặc được tạo ra
nhờ động cơ điện.
- Áp dụng trong giai đoạn cuối của quá trình khai thác áp suất vỉa rất thấp để hút cạn dòng
dầu (do tạo được chênh áp lớn).
- Là phương pháp khai thác an toàn, việc theo dõi và điều khiển dễ dàng.
- Cho phép đưa giếng vào khai thác sau khi khoan xong.
2.3.3.Nhược điểm :
- Hàm lượng tạp chất ảnh hưởng lớn đến hoạt động của máy bơm.
- Kém hiệu quả trong những giếng có yếu tố khí cao hệ số sản phẩm thấp, nhiệt độ vỉa cao,
hàm lượng vật cứng và hàm lượng Parafin cao.
- Khó khăn trong việc lắp đặt các thiết bị an toàn sâu.
- Đòi hỏi phải có thiết bị kiểm tra và điều khiển cho từng giếng...
- Lưu lượng giảm nhanh theo chiều sâu lắp đặt, thường khai thác ở độ sau nhỏ hơn 4000m.
- Khó tiến hành khảo sát nghiên cứu giếng, đo địa vật lý ở các vùng nằm dưới máy bơm và
khó xử lý vùng cận đáy giếng.
- Khó điều chỉnh được lưu lượng khai thác.

20