Tải bản đầy đủ
SƠ LƯỢC VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC

SƠ LƯỢC VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC

Tải bản đầy đủ

Loại máy bơm này hoạt động nhờ động cơ điện được chuyển trực tiếp
xuống máy bơm ngầm thông 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.
b. 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.
c. Nhược điểm:
- Phải lắp đặt ở vị trí trung tâm của giếng.
- 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.
- Không thể sơn phủ bên trong ống khai thác một lớp chống ăn mòn.
- Độ sâu để bơm bị hạn chế bởi nồng độ H2S.
d. 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 dao động trong
khoảng 10 ÷ 15at. 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
22

phương pháp này sẽ có nhiều điểm hạn chế so với các phương pháp khai
thác cơ học khác. Phương pháp này không được áp dụng ở mỏ Bạch Hổ.
2.3. Khai thác dầu bằng máy bơm thuỷ lực ngầm :
a. 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.
b. 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.
- 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.
c. 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.
23

- Không áp dụng được trong trường hợp dòng sản phẩm có chất lượng
cao.
- 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.
d. Phạm vi ứng dụng:
Phương pháp cơ học này chủ yếu được áp dụng ở những vùng mỏ
trên đất liền và ngoài biển của Liên Xô cũ, 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 20 ÷ 300. Phương pháp này không được áp dụng ở mở
Bạch Hổ.
2.4. Phương pháp khai thác dầu bằng máy bơm điện ly tâm điện ngầm:
a. 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 (Stator) 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.
b. 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.
24

- 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.
c. Nhược điểm :
- Không tận dụng được nguồn năng lượng tự nhiên (khí đồng hành).
- 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.
- Thực tế không khai thác được giếng có lưu lượng thấp hơn
21m3/ngđ đối với giếng sâu 2500m.
- Do bị giới hạn bởi đường kính ống chống khai thác nên không thể
khai thác các giếng có sản lượng lớn hơn 700m 3/ngđ ở độ sâu
2400m đối với máy bơm có trục nhỏ và không lớn hơn 100m 3/ngđ
đối với máy bơm có đường kính lớn từ các giếng có đường kính ống
chống khai thác 168mm.
- Lưu lượng giảm nhanh theo chiều sâu lắp đặt, thường khai thác ở độ
sâu 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.
d. Phạm vi ứng dụng :
Phương pháp này tương đối phổ biến vì cấu trúc thiết bị và hệ thống
khai thác đơn giản, máy làm việc dễ dàng có khả năng thu được lượng dầu
tương đối lớn đến hàng trăm tấn/ngđ. Loại máy bơm này rất thuận lợi khi
khai thác dầu ở những vỉa có tỷ số dầu thấp, nhiệt độ vỉa dưới 250 0F. Đặc
biệt hiệu quả trong những giếng khai thác dầu có độ ngậm nước cao và
giếng dầu chưa bão hoà nước.
Ngày nay với sự phát triển của kỹ thuật hệ thống bơm điện chìm được
sử dụng trong những giếng có nhiệt độ lên tới 350 0F, khắc phục những giếng
có tỷ lệ khí dầu cao, bằng cách lắp đặt thiết bị tách khí đặc biệt. Các chất ăn
mòn gây hư hỏng như H2O, CO2 có thể khắc phục nhờ các vật liệu đặc biệt

25

phủ bên ngoài. Phương pháp này hiện đang được áp dụng tại một số giếng ở
mỏ Bạch Hổ và Mỏ Rồng.
2.5. Khai thác dầu bằng phương pháp Gaslift :
a. Giới thiệu chung về phương pháp:
Bản chất của phương pháp :
Khai thác dầu bằng phương pháp Gaslift dựa trên nguyên tắc bơm khí
nén cao áp vào vùng không gian vành xuyến giữa ống khai thác và ống
chống khai thác, nhằm đưa khí cao áp đi vào trong ống khai thác qua van
Gaslift với mục đích làm giảm tỷ trọng của sản phẩm khai thác trong cột
ống nâng, dẫn đến giảm áp suất đáy và tạo nên độ chênh áp cần thiết để sản
phẩm chuyển động từ vỉa vào giếng. Đồng thời do sự thay đổi nhiệt độ và áp
suất trong ống khai thác làm cho khí giãn nở góp phần đẩy dầu đi lên, nhờ
đó mà dòng sản phẩm được nâng lên mặt đất và vận chuyển đến hệ thống
thu gom và xử lý.
Ưu điểm :
- Có thể đưa ngay giếng vào khai thác khi giai đoạn tự phun kém hiệu
quả.
- Cấu trúc cột của ống nâng đơn giản không có chi tiết chóng hỏng.
- Phương pháp này có thể áp dụng với giếng có độ sâu, độ nghiêng
lớn.
- Khai thác với giếng có yếu tố khí lớn và áp suất bão hòa cao.
- Khai thác lưu lượng lớn và điều chỉnh lưu lượng khai thác dễ dàng.
- Có thể khai thác ở những giếng có nhiệt độ cao và hàm lượng
Parafin lớn, giếng có cát và có tính ăn mòn cao.
- Khảo sát và xử lý giếng thuận lợi, không cần kéo cột ống nâng lên
và có thể đưa dụng cụ qua nó để khảo sát.
- Sử dụng triệt để khí đồng hành.
- Ít gây ô nhiễm môi trường.
- Có thể khai thác đồng thời các vỉa trong cùng một giếng.
- Thiết bị lòng giếng tương đối rẻ tiền và chi phí bảo dưỡng thấp hơn
so với phương pháp khai thác cơ học khác.
- Giới hạn đường kính ống chống khai thác không ảnh hưởng đến sản
lượng khai thác khi dùng khai thác Gaslift.
- Có thể sử dụng kỹ thuật tời trong dịch vụ sửa chữa thiết bị lòng giếng.
Điều này không những tiết kiệm thời gian mà còn làm giảm chi phí sửa
chữa.
Nhược điểm :
26