Tải bản đầy đủ
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT LIÊN TỤC CHO GIẾNG RB-3P Ở MỎ RUBY

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT LIÊN TỤC CHO GIẾNG RB-3P Ở MỎ RUBY

Tải bản đầy đủ

9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

Áp suất khí nén ( khi làm việc )
Áp suất vỉa
Tỷ trọngcủa nước vỉa
Tỷ trọng của khí nén
Tỷ trọngcủa dầu trong vỉa
Lưu lượng khai thác dự tính
Thể tích ép khí tối đa
Hệ số sản phẩm
Nhiệt độ khí nén tại miệng giếng
Nhiệt độ vỉa
Gradient áp suất trung bình
Chênh lệch áp suất đóng van
Hệ số hòa tan của khí trong dầu
Nhiệt dộ chất lỏng tại miệng giếng

Plv
Pv
γn
γkn
γd

Qk
K
Tkm
Tv

ΔP
Α
Tlm

69
192
1,07
0,65
0,8
20
237000
0,4
58
83
0,455
32
0,6
30

Atm
Atm
G/cm3
G/cm3
G/cm3
T/ng.đ
Cu.ft/d
T/at.ngđ
°C
°C
Psig/ft
Psi
1/pa
°C

Bảng 4.1 Thông số giếng RB-3P
 Tính toán cột ống cho giếng
Chiều sâu :
H = 2235 m = 7332 ft
Độ sâu đặt paker :
Hp = 2050 m = 6725 ft
Hệ số sản phẩm
K = 0,4 bbl/ng.đ.Psi
Lưu lượng khai thác dự tính :
Qo = 20 tấn/ng.đ = 158 bbl/ng.đ = 24m3/ng.đ
Áp suất miệng giếng :
Pmg = 16 atm x 14,696 = 235 Psi
Áp suất làm việc :
Plv = 69 atm = 1014 Psi
Áp suất vỉa :
Pv = 137 atm = 2013 Psi
Tỉ trọng của dầu tách khí :
γo = 0,8 G/cm3
Hệ số hòa tan của khí :
α = 0,6 l/pa
a. Xác định chiều dài ống nâng :
Chiều dài ống nâng được xác định theo công thức :

L=H -

(4.1)

Trong đó :
H: chiều sâu của giếng ( m ).
Pđ : áp suất đáy giếng ( atm )
Pđế : áp suất ở đế cột ống nâng ( atm )
58

: trọng lượng riêng của hổn hợp dầu khí giữa đáy giếng và đế ống khai thác ( m 3/t)
 Áp suất đáy :
Theo công thức tính lưu lượng : Q = K ( PV – Pđ )

(4.2)

Trong đó :
Áp suất vỉa : Pv = 137 atm
Thay vào công thức trên ta được :
 Áp suất đế ống khai thác :

Pđ = Pv -

= 137 -

= 77 atm

Pđế = Plv – 4 = 69 – 4 = 65 atm

 Trọng lượng riêng của hổn hợp dầu :
( 4.3 )
Trong đó :


: trọng lượng riêng của hỗn hợp dầu khí ở đáy ống khai thác



: trọng lượng riêng của hỗn hợp dầu khí ở đế ống khai thác.

Theo công thức Krưlov, ta có :

=

=

(4.4)

(4.4)

Trong đó :

59

Qo : lưu lượng chất lỏng theo thiết kế ( m3/ng.đ )
D : đường kính ống chống khai thác ( inch )
: trọng lượng riêng của chất lỏng và dầu trong giếng . Ta lấy
đưa vào khai thác chất lỏng trong giếng là dầu.
: yếu tố dầu ( m3/t )
Pđ : áp suất đáy ( atm )
α : hệ số hòa tan của khí trong dầu
Thay các giá trị vào công thức, ta được :

=

= 0,78

=



=

= 0,77

= 0,775

Vậy chiều dài ống khai thác là :

60

= 0,8 khi

L=H -

= 2235 -

= 2080m = 6824 ft

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 khai thác là: L n = 2080 – 20 = 2060 (m)

b. Xác định đường kính ống nâng :

d = 0,235.

.

(4.5)

trong đó :
Qo : lưu lượng thiết kế ( T/ng.đ )

ξ=
-

: độ ngập sâu của ống nâng

Pmg : áp suất miệng giếng ( atm )
: tỷ trọng của chất lỏng trong khoảng từ đáy giếng đến chân ống nâng.
=

= 0,775

Thay vào công thức (4.5) ta được :
ξ=

= 0,307

Thay ξ vào công thức (4.5) ta được :

d = 0,235.

(4.6)

.

= 1,4 inch = 35,6 mm

61

Tiêu chuẩn hóa ta chọn đường kính ống nâng d n ≈ 1,6 (inch) = 40,3 (mm)

4.1.1 Quy trình tính toán thiết kế
• Xây dựng đường gradient áp suất dọc cột ống tubing
Tỷ lệ GLR của chất lỏng khai thác sau khi đã ép khí vào giếng với lưu lượng khí ép
tối đa là 237000 cu.ft/d và lưu lượng khai thác là 158 bbl/ngđ
GLR

cu.ft/bbl

Nên ta có biểu đồ phân bố áp suất chất lỏng dọc theo cột ống khai thác
Đặt giấy vẽ hình 4.1 sao cho điểm áp suất miệng giếng 235 psi trùng với gốc
tọa độ của đồ thị hình 4.2 chọn đường GLR = 1500 cu.ft/bbl ta sẽ được đường phân bố
áp suất dọc theo cột ống khai thác (1)
• Đường phân bố áp suất thủy tĩnh ( đường số 2 ).
Đường số 2 đi qua điểm có áp suất miệng giếng 235 psi và điểm áp suất thủy tĩnh ở
độ sâu 1000m ( 3280 ft ) :
P1000 = Pmg +

.H = 16 +

= 123 atm = 1807 psi

(4.7)

• Xây dựng đường phân bố áp suất khí nén ngoài cần ( đường số 3 ).
Xác định áp suất khí ép tại chiều sâu đặt paker theo công thức:
P = Pkđ (1+F)

[4.1]

Trong đó:
- Pkđ: Áp suất khởi động trên bề mặt Pkđ = 1000(psig).
- P: Áp suất khí ép tại paker.
- F: Hệ số áp suất cột khí ngoài ống nâng.
Tra bảng tìm hệ số F: ứng với chiều sâu 2050 m = 6725 ft, tỉ trọng khí nén =
0,65  ta tìm được F = 0.163
P = 1000(1 + 0.163) = 1163 psi

62

Ta nối điểm ( P = 1000 psi, L = 0) với điểm ( P = 1163 psi, L = 6725 ft) ta được
đường áp suất khí nén bơm ép (3)
• Xây dựng đường gradient nhiệt độ của chất lỏng trong cần ( đường số4).
Nhiệt độ chất lỏng tại miệng giếng: 30oC.
Nhiệt độ vỉa: 83oC
Nối hai điểm (0 ft; 30oC) và (6725 ft; 83oC) ta vẽ được đường biểu diễn gradient
nhiệt độ của chất lỏng trong cần (5).
• Xây dựng đường gradient nhiệt độ khí nén ngoài cần( đường số 5 ).
Nhiệt độ khí ép tại miệng giếng:58oC.
Nhiệt độ vỉa: 83oC (ứng với khoảng giữa mở vỉa).
Nối hai điểm (0 ft; 58oC) và (6725 ft; 83oC) ta được đường biểu diễn gradient
nhiệt độ của khí nén theo chiều sâu (4).
4.1.2 Xác định độ sâu đặt van gaslift và các đặc tính của van
 Van số 1
Trên đường phân bố áp suất thuỷ tĩnh (2), lấy 1 điểm sao cho áp suất tại đó nhỏ
hơn áp suất ở giao điểm của đường áp suất thuỷ tĩnh và đường áp suất khí nén ngoài
cần (3) là 50psig, với mục đích tạo chênh áp cho khí nén đi qua van. Từ điểm này, kẻ
đường thẳng song song với trục áp suất và cắt trục độ sâu ở một điểm, điểm này là
điểm đặt van số 1. 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 1.
Vậy tại van số 1 ta xác định được các số liệu sau:
-

Áp suất khí nén qua van thứ nhất :

-

Độ sâu đặt van 1: L1 = 1563 (ft) = 476 m
Áp suất nhỏ nhất mà dòng chất lỏng trong ống khai thác đạt được khi khí nén
qua van 1:
Pmin = 320 psig = 22 atm
Xác định nhiệt độ khí nén tại độ sâu đặt van thứ nhất

-

= 70 atm

[4.3]

63

-

Xác định nhiệt độ của chất lỏng trong ống khai thác tại độ sâu đặt van thứ nhất
[4.4]

-

Xác định hệ số hiệu chỉnh
[4.5]

-

Xác định áp suất khí nén cân bằng lực đóng mở van thứ nhất
[4.6]
= 0 Vì đây là van trên cùng nên ảnh hưởng của các van trên nó bằng 0

-

Xác định áp suất chất lỏng khai thác cân bằng lực đóng mở van thứ nhất
[4.7]
atm = 400 psi
Với f là độ chênh áp giữa

-

được chọn bằng 10% để hệ thống làm

việc ổn định nhưng sẽ làm cho số van tăng.
Tính áp suất đáy giếng khi khí đi qua van thứ nhất
[4.8]

-

Vì áp suất đáy lớn hơn áp suất vỉa nên chưa có dòng chảy từ vỉa vào đáy giếng
 chọn lưu lượng dỡ tải: QL1 = 20%QL = 4,8 m3/ng.đ
Xác định đường GLR1 dỡ tải.

Từ độ sâu H1 = 476 m =1563 ft và áp suất Plcbl = 26,8 at = 400 psi tra hình 4.2 ta
được.
GLR1= 300 cu.ft/bbl
= 54 m3/m3
Xác định thể tích khí nén lớn nhất qua van số 1


-

64

Mcu.ft/d

[4.9]

m3/ngđ) = 10,2 Mcu.ft/d
-

Xác định đường kính van
Ta có Pdown = Plcb1 = 21.7 atm;
Pup = Pkncb1 = 70 at = 1030 psi
Pdown/Pup = 21.7/70 = 0.31 tra đồ thị hình 4.3 ta được k1= 0.468
Suy ra:
C’

=

= 0,021

[4.10]

Từ hệ số C’ ta có đường kính lỗ van:
inch
-

[4.11]

Dựa vào bảng 4.3 theo đường kính nhà sản xuất ta chọn đường kính van là 1/8”
Tính áp suất mở van trong điều kiện tại độ sâu đặt van thứ nhất:
Từ d1 ta tra bảng 4.3  ta có hệ số hiệu chỉnh áp suất mở van fp(1) =0.0716
Pmv1

[4.12]

Pmv1
-

Xác định áp suất mở van trong điều kiện chuẩn (t=15,5oC, P = 1 atm)
Từ Pmv1 = 66,77 atm =67,7 bar và tL1 = 42,3oC
Ta tra bảng 4.4 hệ số điều chỉnh C t hệ số điều chỉnh áp suất mở van ở điều
kiện tiêu chuẩn Ct1 = 0.9

Pmvo1 = Ct1.(Pkncb1 + fp(1).PLcb1)
Pmvo1= 0,9.(70 + 0.0716.26,8) = 64,73 atm
 Van số 2

[4.13]

Để xác định các thông số của van 2, từ điểm PLcb1 = 400 psig trên hình 4.1, ta vẽ
đường thẳng song song với đường áp suất thuỷ tĩnh cắt đường áp suất khí nén tại một
điểm và chọn trên đường này một điểm có áp suất nhỏ hơn tại điểm cắt khoảng 50psig
để khí nén đi vào cột ống khai thác thuận lợi. Từ điểm vừa chọn này ta vẽ đường thẳng
song song với trục áp suất cắt trục độ sâu tại một điểm, điểm này chính là độ sâu đặt
van 2
Tính toán tương tự như đối với van 1 ta có các thông số của van 2 như sau:
65

-

Áp suất khí nén qua van thứ hai :

= 71,8 atm

-

Độ sâu đặt van 2: L2= 2978 (ft) = 907,6 m
Áp suất nhỏ nhất mà dòng chất lỏng trong ống khai thác đạt được khi khí nén
qua van 2: Pmin2 = 385 psig = 26,2 atm
Xác định nhiệt độ khí nén tại độ sâu đặt van thứ hai:

-

Xác định nhiệt độ của chất lỏng trong ống khai thác tại độ sâu đặt van thứ hai:

-

Xác định hệ số hiệu chỉnh

-

Xác định áp suất khí nén cân bằng lực đóng mở van thứ hai:
Từ điểm áp suất miệng giếng ta kẻ đường thẳng đi qua điểm P kn2 ,đường này cắt
đường chiều sâu van 1 tại một điểm, đó là Pmax1 = 44,2 atm
Áp suất bơm ép giảm qua van thứ nhất

atm

atm

atm
-

Xác định áp suất chất lỏng khai thác cân bằng lực đóng mở van thứ hai:
atm = 450 psi

66

Với f là độ chênh áp giữa

được chọn bằng 10% để hệ thống làm

-

việc ổn định nhưng sẽ làm cho số van tăng.
Tính áp suất đáy giếng khi khí đi qua van thứ nhất

-

Vì áp suất đáy lớn hơn áp suất vỉa nên chưa có dòng chảy từ vỉa vào đáy giếng
 chọn lưu lượng dỡ tải: QL2 = 40%QL = 9,6 m3/ng.đ
Xác định đường GLR2 dỡ tải.

-

Từ độ sâu H2 = 907,6 m =2978 ft và áp suất P lcbl = 30,63 atm = 450 psi trabảng
4.3 ta được.
GLR2 = 151,79m3/m3 = 850 cu.ft/bbl
Xác định thể tích khí nén lớn nhất qua van số 2


-

m3/ngđ) = 57,526 Mcu.ft/d
-

Xác định đường kính van
Ta có Pdown= Plcb2 = 30,63 atm;
Pup = Pkncb2 = 70,48 at = 1036 psi
Pdown/Pup = 30,63/70,48 = 0.43 tra đồ thị hình 4.3 ta được k2= 0.468
Suy ra:
C’

=

= 0.12

Từ hệ số C’ ta có đường kính lỗ van:
inch
-

Dựa vào bảng 4.3 theo đường kính nhà sản xuất ta chọn đường kính van là 1/8”
Tính áp suất mở van trong điều kiện tại độ sâu đặt van thứ hai:
Từ d2 ta tra bảng 3.1  ta có hệ số hiệu chỉnh áp suất mở van fp(2) =0.0716
Pmv2
Pmv2

-

Xác định áp suất mở van trong điều kiện chuẩn (t=15,5oC, P = 1 atm)
Từ Pmv2 = 67,8 atm =68,7 bar và tL2 = 53,5oC

67

Ta tra bảng hệ số điều chỉnh C t hệ số điều chỉnh áp suất mở van ở điều kiện
tiêu chuẩn Ct1 = 0.869
Pmvo2 = Ct1.(Pkncb2 + fp(2).PLcb2) = 0,869.(70,48 + 0.0716.30,63) = 63,15 atm
 Van 3, 4, 5
Dựa vào cách tính tương tự như van 1 và van 2 ở trên ta có bảng kết quả tính
như sau:

Bảng 4.2: Kết quả tính toán thiết kế gaslift cho giếng RB-3P

Đại lượng tính
toán
Độ sâu
Nhiệt độ khí nén
Nhiệt độ chất
lỏng trong ống
khai thác
Hệ số hiệu chỉnh
Áp suất bơm ép
giảm qua van thứ
i
Áp suất chất lỏng


hiệu
L
Tkni
TLi

Đơn
vị
M
o
C

Van 2

Van 3

Van 4

Van 5

476
63,8

907,6
69,1

1290
73,7

1625
77,81

1917
81,38

42,3

53,5

63,4

72,01

79,56

1,11

1,118

1,126

1,133

1,138

Atm

0

1,25

1,602

1,622

1,523

Atm

0

1,25

1,602

1,622

1,523

Atm

22

26,2

30,4

34

o

C

Cgti

Pmini

Van 1

68