Tải bản đầy đủ
Hình 1.4: Sơ đồ xác định áp suất khởi động đối với giếng có cấu trúc một cột ống hệ vành khuyên

Hình 1.4: Sơ đồ xác định áp suất khởi động đối với giếng có cấu trúc một cột ống hệ vành khuyên

Tải bản đầy đủ

23

+ Nếu (h + ∆h) > L thì:
Pkđ = ρL.g.L

(1.5)

+ Nếu (h + ∆h) ≤ L thì:
Pkđ =

D2
ρ L .g .h
d2

(1.6)

1.1.8.4. Quá trình khởi động giếng có lắp đặt van khởi động
Giếng mới hoàn thiện, van gaslift và mandrel được lắp đặt trong giếng.Mực
chất lỏng trong giếng cao ngang miệng giếng.Tùy theo độ sâu thiết kế và áp suất mở
van 1 mà van này có thể mở (khi áp suất thủy tĩnh tại van lớn hơn áp suất đặt van)
hoặc đóng (khi áp suất thủy tĩnh tại van nhỏ hơn áp suất đặt van). Các van cũn lại
hầu như mở dưới áp lực của áp lực thủy tĩnh.
Đường thay đổi áp suất trong và ngoài vành xuyến giống nhau khi khí chưa
được nén vào giếng. Giếng đã sẵn sàng cho quá trình gọi dòng (hình 1.5a).

Hình 1.5a. Quá trình khởi động giếng gaslift: trước khi đưa khí nén vào giếng
Khi khí bắt đầu được nén vào giếng, tất cả các van đều mở. Chất lỏng bên
ngoài vành xuyến được nén vào trong cần qua tất cả các van. Do vậy, tốc độ nén khí

24

phải nhỏ (3-4 bar/ph) để bảo vệ van. Gradient áp suất ngoài cần bắt đầu thay đổi
trong khi áp suất trong cần không thay đổi (hình 1.5b). Tất cả các van đều mở.

Hình 1.5b. Quá trình khởi động giếng gaslift: bắt đầu nén khí vào giếng
Khi mực chất lỏng ngoài vùng vành xuyến giảm xuống van 1,van 1 lộ ra cho
phép khí đi vào trong cần và nâng cột chất lỏng từ van 1 lên miệng giếng và vào
bình đo.Áp suất miệng giếng tăng lên và áp suất ngoài vùng vành xuyến giảm nhẹ
(hình 1.5c). Tất cả các van đều mở.

Hình 1.5c. Quá trình khởi động giếng gaslift: khí nén đi vào van gaslift khởi động
van 1

25

Có thể tăng khí nén vào giếng từ 7-10 bar/phút để duy trì áp suất ngoài vùng
vành xuyến. Mực chất lỏng ngoài vùng vành xuyến tiếp tục giảm xuống. Tỷ trọng cột
chất lỏng trong cần từ van 1 trở lên giảm đi đáng kể (hình 1.5d)

Hình 1.5d. Quá trình khởi động giếng gaslift: khí nén tiếp tục đẩy chất lỏng trong
khoảng không vành xuyến xuống phía dưới
Khi van thứ 2 lộ ra, khí nén ngoài vùng vành xuyến đi vào trong cần qua van
1 và 2 (hình 1.5e).

Hình 1.5e. Quá trình khởi động giếng gaslift: van gaslift khởi động số 2 lộ ra

26

Áp suất ngoài vùng vành xuyến giảm đáng kể - nhỏ hơn áp suất mở của van, do
vậy van 1 đóng lại (hình 1.5f). Các van còn lại tiếp tục mở.

Hình 1.5f. Quá trình khởi động giếng gaslift: van số 3 lộ ra và van số 2 sắp đóng lại
Khi mực chất lỏng thấp hơn van 3 (hình 1.5g), tương tự như trên áp suất ngoài
vành xuyến giảm đi và nhỏ hơn áp suất mở của van 2 khi đó van 2 đóng lại.

Hình 1.5g. Quá trình khởi động giếng gaslift: van số 3 lộ ra và van số 2 sắp đóng lại

27

Các van 3 và 4 mở (hình 1.5h). Mực chất lỏng ngoài vùng vành xuyến tiếp tục hạ
xuống đến độ sâu van thứ 4 (van gaslift làm việc), khi đó van thứ 3 đóng lại.Từ thời
điểm này trở đi khí gaslift được nén vào trong cần chỉ qua van làm việc. Các van
trên (van gaslift khởi động) đều đóng. Áp suất khí nén được điều chỉnh theo thiết kế
giếng làm việc hiệu quả.

Hình 1.5h. Quá trình khởi động giếng gaslift: van làm việc sắp lộ ra và các van khởi
động cuối cùng sắp đóng lại
Sự thay đổi áp suất trong và ngoài cần khai thác trong quá trình khởi động
giếng gaslift được thể hiện ở hình 1.5k.

Hình 1.5k. Động thái áp suất trong và ngoài cần khai thác trong quá trình khởi động
iếng gaslift

28

1.1.9. Nghiên cứu giếng trong khai thác dầu bằng gaslift
Việc tiến hành khảo sát và nghiên cứu giếng khai thác bằng gaslift rất cần
thiết, nhằm mục đích:
- Xác định và thiết lập chế độ làm biệc tối ưu của giếng
- Xác định và chính xác hóa các thông số làm việc của vỉa,hệ số sản phẩm,
áp suất đáy, áp suất vỉa,...
- Xác định độ sâu lỗ dẫn khí thực tế sau một thời gian giếng làm việc;
- Người ta tiến hành khảo sát và nghiên cứu giếng bằng khai thác gaslift
trong quá trình giếng làm việc ở chế độ ổn định.
1.1.9.1. Phương pháp thay đổi chế độ khai thác ổn định
Trình tự các bước như sau:
- Trước hết giảm lưu lượng khí đến mức thấp nhất mà giếng vẫn còn hoạt
động. Khi giếng làm việc ổn định ta ghi được các giá trị:
+ Lượng khí nén V1;
+ Lượng sản phẩm khai thác được Q1;
+ Áp suất khí nén Pgl.
- Sau đó tăng lượng khí nén 25 %, sau khi giếng làm việc ổn định ta ghi được: V 2,
Q2, Pg2.
- Bằng nhiều lần đo ta vẽ được đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa V và Q, từ đây
ta xác định được chế độ làm việc tối ưu của giếng khai thác bằng gaslift.

Q
(m /ngđ)
3

qmax
qtư

V(m3)
Hình 1.6. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ q= f(v)

29

1.1.9.2. Phương pháp thay đổi áp suất ở miệng giếng theo từng chế độ
- Mục đích của công tác khảo sát và nghiên cứu giếng là xác định các thông
số cơ bản của vỉa và giếng như:
+ Hệ số sản phẩm k;
+ Áp suất vỉa Pv;
+ Áp suất đáy Pd.
- Các cơ sở chính của phương pháp: dựa vào các số liệu khảo sát đo được
trên miệng giếng Pg1, Pg2, … tương ứng với Q 1, Q2,… người ta tính được các thông
số của vỉa và giếng thông qua công thức 1.7:
Q = k(Pv – Pd )
(1.7)
Trong đó:
k: hệ số sản phẩm.
Pv: áp suất vỉa.
Pd: áp suất đáy.
Khi khai thác bằng gaslift áp suất đáy có thể xác định theo công thức (1.8).
Pđ = Pg + Pk + Pms + Pl
(1.8)
Pg: áp suất làm việc (xác định ở đầu ống nén khí).
Pk: áp suất do trọng lượng của cột khí từ van làm việc đến miệng
giếng.
Pms: áp suất do ma sát của dòng khí nén từ van làm việc đến miệng
giếng.
P1: áp suất của cột chất lỏng từ van làm việc đến đáy giếng.
Vì lượng khí nén thay đổi không đáng kể khi thay đổi chế độ khai thác nên
Pms và Pk được xem như không thay đổi khi lưu lượng khai thác thay đổi từ Q 1 đến
Qn. Đồng thời, vì mật độ cột chất lỏng dưới van làm việc (đáy ống) có thể xem
không thay đổi P1 được xem không thay đổi. Do vậy, P d biến thiêng tương ứng với
Pg và công thức (1.8) có thể viết như sau:
Q = k. (Pv – Pg )
(1.9)
Dựa vào công thức (1.9) để tiến hành khảo sát giếng. Phương pháp khảo sát
và nghiên cứu như sau:

30

- Mở van trên miệng giếng hết cỡ: khi giếng làm việc ổn định ta ghi được giá
trị Pgl và Q1.
- Đóng dần van (côn điều tiết) để giảm lưu lượng khai thác 70%. Khi giếng
làm việc ổn định ta ghi được giá trị Pg2 và Q2.
- Từ các số liệu thu được ta viết hệ phương trình sau:
Q1 = k .( Pv − Pgl )

Q2 = k .( Pv − Pg 2 )

(1.10)
Từ 1.10 ta xác định được hệ số sản phẩm k như sau:
k=

Q1 − Q2
Pg 2 − Pg1

(1.11)
1.2. Cơ sở áp dụng phương pháp khai thác gaslift tại mỏ Bạch Hổ
1.2.1. Cơ sở áp dụng
Điều kiện khai thác dầu ngoài biển phức tạp và khó khăn hơn rất nhiều so
với đất liền. Do vậy thời gian khai thác và phát triển mỏ thường kéo dài trong
khoảng 20-30 năm vì vậy bên cạnh đưa nhanh tốc độ khoan và đưa giếng mới vào
khai thác chúng ta cần áp dụng các phương pháp khai thác khác nhau nhằm gia tăng
sản lượng khai thác và tận dụng cơ chế năng lượng của vỉa sản phẩm để nâng cao
hiệu quả khai thác.
Với điều kiện hiện tại ở mỏ Bạch Hổ, ngoài đối tượng móng đang khai thác
theo chế độ tự phun cho sản lượng cao và áp suất giảm không đáng kể thì hầu hết
các giếng khai thác ở tầng Miocen và Oligocen đã ở thời kỳ cuối của quá trình tự
phun hoặc ngừng phun và bị ngập nước. Do đó, việc đưa các giếng này vào khai
thác thứ cấp là rất cần thiết.
Để có cơ sở lựa chọn phương pháp khả thi và hiệu quả nhất đối với điều kiện
mỏ Bạch Hổ cần phải xét đến các yếu tố sau:
- Tính chất lưu thể của vỉa;
- Tính chất Collector của đá chưa;
- Điều kiện địa chất của mỏ tiến hành khai thác;
- Tình trạng kỹ thuật áp dụng trên mỏ, công nghệ và thiết bị hiện có.
- Điều kiện thời tiết, khí hậu và kinh tế xã hội;
- Đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật thông qua các thí nghiệm trên mỏ.
Năm 1989, viện nghiên cứu khoa học và thiết kế dầu khí biển của xí nghiệp

31

liên doanh Việt – Nga đã tiến hành thử nghiệm với bộ máy bơm Piston thủy lực và
máy bơm ly tâm điện chìm trên một số giàn cố định. Kết quả thực nghiệm cho thấy
khả năng sử dụng Piston thủy lực khi khai thác các giếng có lưu lượng từ 30-50 mét
khối trên ngày đêm và sản phẩm khai thác có độ ngậm nước cao là không hiệu quả.
Các lần thử nghiệm máy bơm thủy lực đã chỉ ra hàng loạt các nhược điểm vể đặc
tính kỹ thuật của bơm, do vậy máy bơm không bền và chóng hỏng.
Từ năm 1991 tại mỏ Bạch Hổ đã tiến hành thử nghiệm khai thác bằng máy
bơm ly tâm điện chìm với mục đích xác định phạm vi sử dụng của máy bơm đối với
mỏ dầu có yếu tố khí cao và nhiệt độ vỉa cao. Kết quả thí nghiệm như sau:
- 50% hỏng hóc của máy bơm ly tâm điện chìm xảy ra ở phần điện trong đó
có 30% hỏng là do đường dây điện bị xước trong khi thả máy bơm xuống giếng
nghiêng và sâu.
- 83% máy bơm ly tâm điện chìm làm việc trong điều kiện có hệ số hiệu
dụng tối ưu.
- Chu kỳ giữa hai lần sửa chữa giếng khai thác bằng máy bơm ly tâm điện chìm
tại mỏ Bạch Hổ thay đổi trong phạm vi tương đối lớn, trung bình từ 6-8 tháng.
Kết quả thí nghiệm cho thấy nhiệt độ làm việc của động cơ, nhất là khi khai
thác ở tầng móng có nhiệt độ cao. Trong điều kiện như vậy, tuổi thọ và khả năng
làm việc của máy bơm giảm. Mặt khác ở mỏ Bạch Hổ có nhiều giếng khoan
nghiêng, khoan ngang điều đó dẫn tới khó khăn trong việc thả máy bơm có thể két
không quay được do độ nghiêng của giếng lớn.
Bên cạnh đó, phần lớn giếng ở mỏ Bạch Hổ có đường kính ống chống khai
thác là 168mm. Với đường kính đó nên lưu lượng khai thác nhỏ hơn 200 mét khối
trên ngày đêm thì có thể sử dụng bơm ly tâm điện chìm, đối với giếng có độ sâu lớn
hơn 3500m và không thể sử dụng máy bơm điện chìm để khai thác ở sản lượng lớn
hơn 300 tấn sản phầm trên ngày đêm vì đường kính ống chống khai thác nhỏ.
Nếu dùng máy bơm ly tâm điện chìm cho toàn bộ mỏ, đặc biệt với các giếng
khai thác trên giàn nhẹ thì vấn đề kéo thả máy bơm trong quá trình sửa chữa trở
thành nan giải vì cần đến tàu khoan và điều kiện thời tiết cho phép. Giải pháp sử
dụng máy bơm ly tâm điện chìm để khai thác chỉ có tính khả thi khi khai thác cục
bộ ở từng giếng.
Từ những vần đề thực tế nêu trên, việc sử dụng máy bơm ly tâm điện chìm
gặp không ít khó khăn. Ngày nay với lưu lượng khí đồng hành cao và áp suất lớn
cho phép mỏ Bạch Hổ áp dụng phương pháp khai thác bằng Gaslift trên toàn bộ mỏ.

32

Nó đã chứng tỏ nhiều ưu điếm so với các phương pháp khai thác cơ học khác,
không những về mặt kỹ thuật, công nghệ mà còn về mặt kinh tế. Do vậy việc áp
dụng phương pháp khai thác dầu bằng Gaslift là hiệu quả và thích hợp đối với giếng
thiết kế.
1.2.2. Lựa chọn phương pháp khởi động cho giếng 1007 - MSP10 Mỏ Bạch Hổ
Ta chọn phương pháp khởi động nhờ các van gaslift khởi động để giảm áp
suất khởi động giếng và như vậy sẽ giảm chi phí khí ép trong quá trình làm việc.

33

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG THIẾT BỊ TRONG KHAI THÁC
DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT
2.1.Hệ thống công nghệ gaslift
2.2.Chức năng và nhiệm vụ
Thiết bị miệng giếng là một trong những bộ phận quan trọng của giếng khai
thác, là bộ phận nối liền ngay trên đầu các cột ống chống của giếng, chúng được sử
dụng để:
- Liên kết các đầu ống chống, bịt kín và kiểm tra áp suất ở không gian vành
xuyến giữa các cột ống chống;
- Treo và giữ cột ống nâng, đo áp suất ở đường nén, đường dập giếng, đường
tuần hoàn giếng để:
+ Dập giếng;
+ Rửa giếng;
+ Gọi dòng sản phẩm.
- Xử lý vùng cận đáy giếng.

Hình 2.1. Sơ đồ thiết bị miệng giếng