Tải bản đầy đủ
- Hàm lượng tạp chất ảnh hưởng lớn đến hoạt động của máy bơm.

- Hàm lượng tạp chất ảnh hưởng lớn đến hoạt động của máy bơm.

Tải bản đầy đủ

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

- Đầu tư cơ bản ban đầu rất cao so với các phương pháp khác.
- Năng lượng sử dụng để khai thác một tấn sản phẩm cao hơn so với
các phương pháp khác.
- Không tạo được chênh áp lớn nhất để hút dầu ở trong vỉa ở giai đoạn
cuối của quá trình khai thác.
- Nguồn cung cấp năng lượng khí phải lớn đủ cho toàn bộ đời mỏ.
- Chi phí vận hành và bảo dưỡng trạm khí nén cao, đòi hỏi đội ngũ
công nhân vận hành và công nhân cơ khí lành nghề.
Phạm vi ứng dụng :
Hiện nay giải pháp khai thác dầu bằng phương pháp Gaslift đang
được áp dụng rộng rãi trên cả đất liền và cả ngoài biển, đặc biệt đối với
vùng xa dân cư và khó đi lại. Giải pháp này thích hợp với những giếng có tỷ
số khí dầu cao, có thể khai thác ở những giếng có độ nghiêng lớn và độ sâu
trung bình của vỉa sản phẩm trên 3000m. Phương pháp này hiện đang được
áp dụng rộng rãi trên mỏ Bạch Hổ.
b. Đặc điểm cụ thể của phương pháp gaslift.
- Phương pháp Gaslift là phương pháp khai thác cơ học.
- Phương pháp áp dụng khi giếng không thực hiện được quá trình tự
phun .
- Bản chất của phương pháp như sau: (xem hình vẽ) Bơm khí nén vào ống
bơm ép làm cho chất lỏng trong ống bơm ép di chuyển xuống đế ống nâng.
Khi mực chất lỏng đến đế ống nâng, áp suất nén khí đạt giá trị cựa đại, áp suất
tại thời điểm này gọi là áp suất khởi động (P kd). Khí nén tiếp tục đi vào ống
nâng hoà trộn với chất lỏng, làm cho tỷ trọng cột chất lỏng giảm trong ống
nâng giảm, dẫn đến Pđ giảm  chênh áp p tăng,  chất lỏng đi từ vỉa vào đáy


giếng và đi lên miệng giếng.

27

SP

KN

Ô KT (HKT )
Ô Bơm Ép

PV

Hình 2.1. Sơ đồ khai thác dầu bằng gaslift
- Hiệu quả của phương pháp Gaslift phụ thuộc vào:
+ Độ sâu dẫn khí ( Chiều sâu nhúng chìm ống nâng).
+ Lưu lượng khí (Qhd).
+ Áp suất trên nhánh xả.
+ Hệ số sản phẩm ( Độ cho dầu của vỉa).
+ Lượng khí tách ra khỏi dầu (Ghd ).
+ Tính chất dầu ( , …)
µ ρ

+ Cấu trúc ống khai thác.
* Ưu điểm của phương pháp Gaslift:
+ Cấu trúc ống nâng đơn giản, không có chi tiết dễ hư hỏng.
+ Sử dụng ở giếng có độ sâu và nghiêng lớn.
+ Khai thác được lưu lượng lớn, dễ điều chỉnh Qkt.
+ Khai thác giếng có yếu tố khí Giếng lớn và Pbh cao.
+ Khai thác giếng có t0 cao, hàm lượng parafin lớn, có cát, tính
ăn mòn mạnh.
+ Khảo sát và xử lý giếng thuận lợi (Không cần nâng cột ống
khai thác).
+ Sử dụng triệt để khí đồng hành.
+ Ít gây ô nhiễm môi trường.
+ Có thể khai thác đồng thời từng vỉa trong cùng một giếng
28

* Nhược điểm :
+ Đầu tư ban đầu lớn.
+ Năng lượng chi phí cho 1 tấn sản phẩm lớn.
+ Hệ số hiệu dụng của cột ống nâng và cả hệ thống thấp.
Tùy thuộc vào phương pháp bơm ép khí nén và lưu lượng khai thác
mà chia ra làm 2 phương pháp khai thác Gaslift.
Phương pháp khai thác gaslift liên tục:
Phương pháp Gaslift liên tục là phương pháp khí nén đưa vào khoảng
không vành xuyến giữa ống chống khai thác và cột ống nâng, còn sản phẩm
theo ống nâng lên mặt đất liên tục.
* Phạm vi ứng dụng: khai thác Gaslift liên tục được áp dụng tốt nhất đối với
các giếng:
+ Có lưu lượng khai thác lớn.
+ Sản phẩm cát hay bị ngập nước.
+ Sản phẩm có độ nhớt cao, dòng chảy có nhiệt độ lớn.
+ Có tỷ suất khí cao mặc dù sản lượng giếng có thể nhỏ.
* Ưu điểm:
+ Năng lượng của khí nén và khí đồng hành được tận dụng tại miệng
giếng để vận chuyển sản phẩm đi tiếp đến hệ thống thu gom và xử lý.
+ Lưu lượng khai thác tương đối ổn định, hạn chế được nhiều phức
tạp trong hệ thống Gaslift.
+ Điều chỉnh lưu lượng khí nén thuận lợi bằng côn điều khiển.
+ Có thể điều chỉnh lưu lượng khai thác bằng việc điều chỉnh lưu
lượng khí nén.
* Nhược điểm: Không hiệu quả đối với giếng có mực nước động thấp (mặc
dù lưu lượng khai thác lớn).
Phương pháp khai thác Gaslift định kỳ:
Khai thác Gaslift định kỳ được tiến hành bằng cách ép khí vào
khoảng không vành xuyến và hỗn hợp sản phẩm khai thác theo ống khai
thác lên mặt đất diễn ra không liên tục mà có định kỳ được tính toán dựa
theo các thông số địa chất kỹ thuật của đối tượng khai thác.
* Phạm vi áp dụng:
+ Có áp suất đáy thấp nhưng hệ số sản phẩm cao.
+ Có hệ số sản phẩm thấp.
+ Giếng sâu và mực chất lỏng thấp.
+ Có lưu lượng khai thác nhỏ.
29

* Ưu điểm:
+ Kinh tế và linh hoạt (giá thành khai thác và thiết bị cho các giếng
sâu với mực chất lỏng thấp, thấp hơn so với các phương pháp cơ học khác).
* Nhược điểm:
+ Lưu lượng cực đại bị giới hạn.
+ Không thích hợp với các giếng sâu, ống nâng nhỏ đặc biệt là ống
dạng mì ống do khả năng tải của ống bị giới hạn.
+ Áp suất dao động mạnh vùng cận đáy giếng có thể dẫn đến sự phá
huỷ đáy giếng.
+ Khó điều khiển trong hệ thống Gaslift khép kín và nhỏ .
Ngoài ra còn có phương pháp khai thác Gaslift không cần máy nén
khí.
c. Cơ sở lý luận chọn phương pháp khai thác gaslift liên tục cho giếng
thiết kế.
Từ đặc tính của những phương pháp đã nêu trên, cùng với bảng tổng
kết khả năng hiệu quả áp dụng các phương pháp khai thác cơ học theo bảng
2.1, ta có thể thấy rõ luận chứng khoa học lựa chọn phương pháp Gaslift ở
mỏ Bạch Hổ.
Điều kiện khai thác ngoài biển phức tạp và khó khăn hớn 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 việc 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.
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 Mioxen và Oligoxen đã ờ thời kỳ cuối
của quá trình tự phun hoặc ngừng phun và bị ngập nước. Do đó việc đưa các
giếng này vào giai đoạn khai thác cơ học là rất cần thiết.
Qua phân tích các ưu nhược điểm của từng phương pháp khai thác cơ
học ở trên ta nhận thấy rằng một số hạn chế của phương pháp này có thể
khắc phục bằng phương pháp khác. Nhưng điều này không toàn diện vì bản
thân ưu và nhược điểm của các phương pháp trên không thể bù trừ nhau. 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:
30

- Tính chất lưu thể của vỉa (dầu, khí, nước)
- Tính chất colectơ của đá chứa.
- Điều kiện địa chất của mỏ tiến hành khai thác.
- Tình trạng kỹ thuật, công nghệ áp dụng trên mỏ 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.
Trên cơ sở phân tích ưu nhược điểm của các phương pháp khai thác dầu
bằng cơ học trên thế giới, liên hệ với điều kiện thực tế của mỏ Bạch Hổ, em
thấy rằng : với các giếng khai thác tập trung trên giàn cố định hay giàn tự
nâng với diện tích sử dụng hạn chế, độ sâu vỉa sản phẩm tương đối lớn từ
3000 ÷ 5000m, sản lượng khai thác lại lớn, nên giải pháp khai thác bằng
máy bơm piston thuỷ lực là kém hiệu quả đối với mỏ Bạch Hổ.
Năm 1998 Viện nghiên cứu khoa học và thiết kế dầu khí biển của xí
nghiệp liên doanh Vietsovpetro đã tiến hành thử nghiệm với bộ máy bơm
piston thuỷ lực và máy bơm ly tâm điện chìm trên một số giàn cố định. Kết
quả thử nghiệm cho thấy khả năng sử dụng máy bơm thuỷ lực khi khai thác
giếng có lưu lượng 30 ÷ 50m3/ngđ và sản phẩm khai thác có độ ngậm nước
cao là không hiệu quả. Các lần thử nghiệm máy bơm thuỷ lực đã chỉ ra hàng
loạt nhược điểm về đặc tính kỹ thuật của máy 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 dầu có yếu tố khí cao. Kết quả thử nghiệm như sau :
- 50% hỏng hóc của máy bơm ly tâm điện ngầm xảy ra ở phần điện
trong đó có 30% hỏng là do đường dây điện bị chầy xước trong khi thả máy
bơm xuống giếng nghiêng và sâu.
- 83% máy bơm ly tâm điện ngầm làm việc trong điều kiện có hệ số
làm việc tối ưu.
- Chu kỳ giữa hai lần sửa chữa giếng khai thác bằng máy bơm ly tâm
điện ngầm tại mỏ Bạch hổ thay đổi trong phạm vi tương đối lớn, trung bình
từ 6 - 8 tháng.
Kết quả cho thấy nhiệt độ làm việc của động cơ trong thời gian làm
việc luôn gần giá trị tới hạn của động cơ, nhất là khi khai thác ở tầng móng
có nhiệt độ cao. Trong điều kiện làm việc như vậy tuổi thọ và khả năng làm
việc của máy bơm giảm. Mặt khác ở mỏ Bạch Hổ có nhiều giếng khoan
31

nghiêng, điều đó dẫn tới khó khăn trong việc thả máy bơm. Hệ thống bảo vệ
dây cáp bị xây xát trong quá trình thả hoặc máy bơm có thể kẹt 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 nếu lưu lượng khai thác nhỏ hơn
200m3/ng.đ thì có thể sử dụng máy bơm ly tâm điện ngầm, đối với các giếng
có độ sâu 3500m và không thể sử dụng máy bơm ly tâm điện ngầm để khai
thác với sản lượng lớn hơn 300T/ng.đ. Vì đường kính ống khai thác nhỏ.
Nếu dùng máy bơm ly tâm điện ngầm cho toàn bộ mỏ thì vấn đề kéo
thả máy bơm trong quá trình sản xuất trở thành nan giải và cần đến tầu
khoan kết hợp điều kiện thời tiết cho phép. Giải pháp sử dụng máy bơm ly
tâm điện ngầm chỉ có tính khả thi, khi khai thác cục bộ ở từng giếng.
Từ những vấn đề thực tế trên : với bơm piston không sử dụng do hàm
lượng khí trong dầu cao. Bơm ly tâm điện chìm làm việc kém hiệu quả
không phù hợp với điều kiện tại mỏ Bạch Hổ. Kết hợp với điều kiện cụ thể
của các giếng dầu trên mỏ Bạch Hổ: hiện nay có khoảng 60% các giếng đã
ngưng tự phun do ngập nước do áp suất vỉa thấp. Các giếng đều có profile
xiên, song có 2 trạm nén khí đặt tại mỏ, có công suất 2 triệu m 3/ngđ và 8,1
triệu m3/ngđ dùng cho việc khai thác và vận chuyển khí vào đất liền.
Như vậy, phương pháp khai thác bằng Gaslift là phù hợp hơn cả.
Phương pháp Gaslift có thể khai thác kế tiếp phương pháp tự phun. Nó có
nhiều ưu điểm hơn so với các phương pháp khai thác cơ học khác không
những về mặt kỹ thuật công nghệ mà còn về mặt kinh tế. Với các trang thiết
bị hiện đại rất phù hợp phương pháp khai thác này đã hứa hẹn mang lại hiệu
quả cao hơn các phương pháp khai thác cơ học khác. Vậy việc lựa chọn
phương pháp Gaslift áp dụng cho toàn mỏ Bạch Hổ nói chung và cho giếng
đang thiết kế nói riêng là hoàn toàn đúng đắn.
Đối với giếng thiết kế em chọn phương pháp khai thác gaslift liên tục
vì giếng có lưu lượng khai thác cao, hệ số sản phẩm tương đối cao và giếng
có mực nước thủy động cao. Vậy các điều kiện đó đảm bảo cho giếng có thể
khai thác bằng phương pháp gaslift liên tục với hiệu quả cao.
Bảng 2.1. Tổng kết khả năng và hiệu quả áp dụng các
phương pháp khai thác dầu bằng cơ học.
Điều kiện khai thác

Nguyên lý truyền động
Bằng thuỷ lực
Bằng điện

Bằng cần
32

Bằng khí

MB cần
kéo
Ngoài khơi
Sa mạc

Trung
bình
Khá

Loại
Piston
Loại
Loại
guồng
thuỷ lực
bơm ly
phun tia
xoắn
ngầm
tâm
Trung bình Tốt
Tốt
Khá
Khá

Khá

Khá
Trung bình

Tốt
Tốt

Trung
bình
Tốt
Tốt

Trung
Khá
bình
Độ sâu giếng lớn
T. bình Trung bình
Áp suất vỉa thấp
Tốt
Khá
Nhiệt độ vỉa cao
Khá
Xấu
Sản phẩm có độ nhớt cao Trung
Tốt
bình
Sản phẩm có độ ăn mòn Trung
Trung
cao
bình
bình
Sản phẩm có chứa cát
Trung
Trung
bình
bình
Xuất hiện lắng đọng Trung
Trung
muối
bình
bình
Xuất hiện nhũ tương
Tốt
Khá

Tốt

Thành phố đông dân
Một giếng riêng lẻ

Xấu
Tốt

Thay đổi sản lượng và
chuyển sang khai thác
định kỳ
Tiến hành khảo sát giếng
Giếng khoan nghiêng và
ngang
Sửa chữa bằng tời
Bơm hoá phẩm

Trung
bình

Xấu
Xấu
Xấu
Trung
bình

Gaslift

Khá

Khá

Khá

Khá

Khá
Trung
bình
Khá

Khá
Xấu

Tốt

Trung
bình
Khá
Trung
bình
Khá

Tốt
Tốt
Khá
Khá

Tốt
T. bình
Tốt
Khá

Khá
Khá
Xấu
Xấu

Khá
Khá
Xấu
Tốt

Tốt

Tốt

Xấu

Tốt

Tốt

Tốt

Xấu

Khá

Khá

Tốt

Xấu

Trung
bình
Trung
bình

Trung
bình
Khá

Khá

Trung
bình
T.
bình
Xấu

Trung
bình
Trung
bình
Khá

Tốt
T. bình
Tốt
Trung
bình
Trung
bình
Khá

Tốt

Xấu

Xấu
Trung
bình
Xấu
Trung
bình

Xấu
Trung
bình
Xấu
Trung
bình

Xấu
Tốt

Xấu
Trung
bình
Xấu
Trung
bình

Một nhóm giếng

Yếu tố khí dầu cao

Loại
xoắn

Tốt
Tốt

33

T. bình
Khá

Xấu
Trung
bình
Xấu
Trung
bình

Tốt
Tốt

3.1. Sơ đồ nguyên lý cấu trúc Hệ thống cột ống khai thác bằng gaslift.
Hệ thống ống khai thác bằng Gaslift có thể phân loại như sau :
- Theo số lượng cột ống thả vào giếng người ta chia ra :

Xấu

Trung
bình
Trung
bình

CHƯƠNG 3
CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHAI THÁC DẦU BẰNG GASLIFT



Tốt

Tốt

Tốt
Tốt