Tải bản đầy đủ
Để tính toán chiều dài cột ống nâng (L) ta áp dụng công thức sau:

Để tính toán chiều dài cột ống nâng (L) ta áp dụng công thức sau:

Tải bản đầy đủ

Trường Đại Học Mỏ Địa Chất

SV: Phạm Văn Độ

Ta có: + H : Chiều sâu giếng thiết kế (m)
+ Pđe : Áp suất đế ống nâng (at) .
Pđe = Plv - 4 = 90 – 4 = 86 (at).
+ Pđ : Áp suất đáy giếng (at) .
Theo công thức tính lưu lượng khai thác:
Q = K(Pv – Pđ)
Q = Qcl . γd = 60 .0,85 = 51 (T/ng đ)


= = 156,25(at)

+ Trọng lượng riêng trung bình hỗn hợp dầu:
γhh =

(4.2)

Trong đó:

= 0,845
γđe
= 0,829
D: Đường kính ống chống khai thác 168(mm)=6,62 (inch)
(γcl = γd = 0,85 :.Tỷ trọng của chất lỏng và dầu trong giếng)
+ γđe : Tỷ trọng của hỗn hợp dầu khí ở đế ống nâng.
+ γđ : Tỷ trọng của hỗn hợp dầu khí ở dưới đáy giếng.


Thay kết quả tính được thay vào công thức (4.2) ta được:

Vậy chiều dài ống nâng: L = 3850 − = 3010 (m)
Trong quá trình khai thác mực nước động hạ xuống,lưu lượng khai thác giảm dần do
áp suất vỉa giảm dần. Để nâng cao hiệu quả khai thác và giảm chi phí cho việc nâng ống sau
này,theo kinh nghiệm thiết kế người ta đặt ống nâng cách nóc vỉa một khoảng 20-50 (m)
Vậy chiều dài của ống nâng là: L= 3600 – 20 = 3580(m) = 11746 ( ft )
4.2.2. Xác định đường kính cột ống nâng.
Đường kính của cột ống nâng khi giếng làm việc ở chế độ tối ưu được xác định theo
công thức:
47

Trường Đại Học Mỏ Địa Chất
d = 0, 235.

SV: Phạm Văn Độ

1
Q
.3
ε (1 − ε ).γ cl

(4.3)

ε: độ nhấn chìm tương đối của cột ống nâng.
= = 0,226
Thay vào công thức ( 4.3) ta được :
d = 0,235. = 2,11(inch) = 54 ( mm)
Theo bảng 4.2 tiêu chuẩn hóa ta chọn đường kính ống nâng d = 2,874 (inch) = 73
(mm).Để giảm tổn thất thủy lực ta chọn đoạn ống cuối có chiều dài 420 (m) ,có đường kính
d = 60 (mm).
Bảng 4.2: Ống HKT sản xuất theo tiêu chuẩn API
Đường kính qui
ước HKT(mm)

Đường kính
ngoài(mm)

Bề dày (mm)

Đường kính
trong(mm)

48

48,3

3,68

40,9

60

60,3

5,54

59,9

73

73,0

5,51

62,0

7,01

59,0

89

88,9

6,45

76,0

114

114,3

6,88

100,3

4.3. Xây dựng biểu đồ xác định độ sâu đặt van gaslift.
Ưu điểm của phương pháp khai thác gaslift là việc tự động hóa cao trong vận hành
giếng và ngày trong quá trình thiết kế giếng. Có ba phương pháp xác định chiều sâu đặt
van Gaslift : Phương pháp giải tích, phương pháp toán đồ Liên Xô , phương pháp đồ thị
Camco.
Hiện nay xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro đều có sẵn chương trình và phần
mềm máy tính, người thiết kế giếng chỉ cần đưa số liệu đầu vào là có ngay kết quả một
cách nhanh chóng và chính xác. Tuy nhiên chúng ta có thể tính toán bằng tay.
Trong đồ án này , phần trình bày chỉ là các phương pháp đồ thị Camco và các bước
tiến hành thiết kế.

48

Trường Đại Học Mỏ Địa Chất

SV: Phạm Văn Độ

Để tính toán độ sâu đặt van gaslift trong giếng khai thác thì phải xây dựng đồ thị phụ
thuộc áp suất và chiều sâu của giếng ( P – H ). Trong biểu đồ biểu thị các đường thay đổi
của các thông số giếng phụ thuộc vào áp suất, chiều sâu giếng.
4.3.1. Xây dựng đường cong phân bố áp suất lỏng khí (GLR) trong cột ống nâng
(đường số 1).
+ Tỷ số khí lỏng tự nhiên :
G0 = 125 (m3/t) = 110.0,85 = 106(m3/m3) = 595 (cu.ft/bbl)
+Tỷ số khí lỏng ép vào giếng :
Tỷ suất lưu lượng khí ép toàn phần được xác định theo công thức:
= 651 (m3/t)
= 651 - [ 125 – 0,6.( ) ] = 528 (m3/t)
Roep = 528 (m3/t) = 443 (m3/m3) = 2468 (cu.ft/bbl)
GLR = Roep + Go = 2468 + 595 = 3063 (cu.ft/bbl)
Trên biểu đồ đường cong GLR, hình 4.5 ,đường có giá trị = 3063 (cu.ft/bbl) được nội suy từ
đường có sẵn gần nó nhất,bằng cách ta tịnh tiến đồ thị sang phải sao cho gốc tọa độ đồ thị
cũ trùng với điểm tương ứng với áp suất miệng 12at (176psi).
4.3.2. Xây dựng đường phân bố áp suất thuỷ tĩnh (đường số 2)
Đường phân bố áp suất tĩnh được xác định như sau:Đường này đi qua điểm áp suất
miệng p=12at (176psi) và điểm áp suất thủy tĩnh ở độ sâu 1000m (3281 ft).Ta tính áp suất
thủy tĩnh ở độ sâu 1000m như sau:
Ta có phương trình: P1000 = Pm +
Với: Áp suất miệng Pm = 12 at
Tỷ trọng chất lỏng = fnc. + fnc. = 0,5.0,85 + 0,5.1,04 = 0,945
fnc : hàm lượng nước
Độ sâu cần tính toán H=1000(m)
Ta được kết quả sau: P 1000 =12 + = 107 (at) = 1573 (psi).
Nối 2 điểm có tọa độ (H=0 (ft) ; Pm=176 (psi) ) và điểm có tọa độ ( H=3281 (ft) ; P 1000
=1573 (psi) ) ta được đường phân bố áp suất thủy tĩnh .

49

Trường Đại Học Mỏ Địa Chất

SV: Phạm Văn Độ

4.3.3. Xây dựng đường phân bố áp suất khí nén ngoài cần (đường số 3).
Đường cong này đi qua điểm áp suất khởi động trên mặt t là 95 at (1396 psi) và điểm áp
suất khí nén ở độ sâu đế ống nâng. Điểm này được xác định theo công thức sau:
PL= Pkđ.
Trong đó:
PL : Áp suất khí nén tại độ sâu L,(at)
Pkđ : Áp suất khí nén khởi động ở miệng giếng, (at)
0

: Nhiệt độ trung bình của khí ,( C)
L : Độ sâu thực tế theo phương thẳng đứng, (m)
Z : Hệ số nén trung bình tại và P

Phương trình trên được giải bằng phương pháp lặp,giá trị P L đầu tiên được
xác định như sau :
P = P + 8,2085.10 .P .L



∗ Áp suất khí nén tại chân ống nâng 3580 (m) =11746 (ft)
-Nhiệt độ trung bình:
0

= = = 77,5 ( C)
-Hằng số phương trình mũ :
= =

∗ Tính áp suất khí nén PknL:
Lặp lần 1 :
Pkn1L = P + 8,2025.10 .P .L


=95 +8,2025. 10-5.95 . 3580 =123 (at) = 1536( pisg)
= = (at)
Từ : = 77,5oC ( 1720F) ; = 109 (at) = 1363 (psig)) ta tra hình (4.4) tìm được Z1 = 0,86
Vậy Pkn2L =95. = 124 (at) = 1550 (Psig)
Nhận thấy giá trị tính chính xác và giá trị áp suất giả định lệch nhau 9(psig) (<40(psig),thỏa
mãn) nên ta chọn giá trị tính chính xác lần thứ nhất để xác định đường áp suất khởi động.
Hai điểm xác định đường áp suất khởi động là:
Điểm thứ nhất (1396 psi ; 0 ft)
50

Trường Đại Học Mỏ Địa Chất

SV: Phạm Văn Độ

Điểm thứ hai (1853 psi ;11746 ft)
4.3.4. Xây dựng đường gradient nhiệt độ của khí nén ngoài cần (đường số 4).
Đường này đi qua hai điểm :
Nhiệt độ khí nén tại miệng giếng : Tkm = 30 0C ( 86 0F ) tại độ sâu H= 0 (m) =0 (ft)
Vậy điểm này có tọa độ là ( 0 ft ; 860F).
Nhiệt độ vỉa : Tv = 1250C = 257 0F tại độ sâu H = 3580 m = (11746ft)
Vậy điểm này có tọa độ là (11746 ft ; 2570F)
Nhiệt độ Tv = 257oF là ứng với nóc vỉa sản phẩm
Nối hai điểm này ta được đường biểu diễn garadien nhiệt độ của khí nén theo chiều sâu
4.3.5. Xây dựng đường gradient nhiệt độ chất lỏng trong cần (đường số 5).
Đường này đi qua hai điểm
Nhiệt độ chất lỏng tại miệng giếng : Tm = 50 0C = 1220F tại độ sâu H = 0 (m) = 0 (ft)
Vậy điểm này có tọa độ là ( 0 ft ; 1220F).
Nhiệt độ vỉa : Tv =125 0C = 2570F tại độ sâu H = 3580 m = (11746 ft)
Vậy điểm này có tọa độ là (11746ft ; 2570F)
Nhiệt độ Tv = 257oF là ứng với nóc vỉa sản phẩm
Nối hai điểm này ta được đường biểu diễn garadien nhiệt độ của chất lỏng trong cần .
Biểu diễn tất cả các đường này lên trên biểu đồ hình (4.6) ta xác định được các thông số
của các van.
4.4. Xác định độ sâu đặt van gaslift và các đặc tính của van.
4.4.1. Van số 1:
Bằng phương pháp đồ thị ta xác định độ sâu đặt van số 1 như sau ( hình 4.6) :
+ Xác định giao điểm của đường phân bố áp suất thủy tĩnh và đường áp suất khí nén khởi
động.

51

Trường Đại Học Mỏ Địa Chất

SV: Phạm Văn Độ

+ Trên đường phân bố áp suất thủy tĩnh ta chọn một điểm có áp suất nhỏ hơn áp suất tại
giao điểm khoảng 50 psi.Mục đích nhằm tạo ra chênh áp để khí nén đi qua vào van trong
ống khai thác.
+ Vẽ đường nằm ngang song song với trục áp suất đi qua điểm vừa chọn và cắt trục độ sâu
tại một điểm.Đó chính là vị trí đặt van thứ nhất.
+ Từ đường thẳng này kéo dài cắt đường số 4 và đường số 5 tại hai điểm, hai điểm này là
nhiệt độ khí nén ngoài cần và nhiệt độ của chất lỏng trong cần tại van
Với cách xác định như vậy ta xác định được các thông số sau:
a. Độ sâu đặt van số 1:
1. Độ sâu đặt van 1: H1 = 3120 ft = 950 m
2. Nhiệt độ khí nén tại độ sâu đặt van 1: Tkn1 = 52 0C = 125,6 0F
3. Nhiệt độ chất lỏng trong ống khai thác ở độ sâu đặt van 1:
TL1 = 64 0C = 147,2 0F
4. Áp suất khí nén tại vị trí van1:
Pkn1 = 1460 psi = 99,4 at.
5. Áp suất nhỏ nhất mà dòng chất lỏng trong ống khai thác đạt được khi khí nén qua van
1:
Pmin1 = 512 psi = 34,8at.
6. Áp suất cực đại trong ống nâng tại vị trí van 1:
Để xác định áp suất cực đại trong ống nâng tại điểm đặt van số 1, ta chỉ cần nối điểm áp
suất miệng với điểm áp suất khí nén Pkn2. Theo (Hình 4.6) ta có giá trị:
Pmax1= 920psi (62,6 at).
7. Hệ số hiệu chỉnh lưu lượng khí nén ở vị trí van 1:
Ctg1 = 0,075. =0,075. = 1,17
b. Xác định đường kính van:
1.Áp suất khí nén cân bằng lực đóng mở van 1:
Pkcbl = Pknl − ∑∆Pkl = 99,4 – 0 = 99,4 at = 1460 psi.
(∑∆Pkl =0 là tổng tổn hao áp suất của khí sau khi nén qua các van phía trên,vì là van thứ
nhất nên tổn hao áp suất này bằng 0).
52