Tải bản đầy đủ
3 Cấu tạo, phân loại và nguyên lý hoạt động của van gaslift

3 Cấu tạo, phân loại và nguyên lý hoạt động của van gaslift

Tải bản đầy đủ

Hình 3.4: Van gaslift
-

Buồng khí nitơ: buồng nạp nitơ để cung cấp lực đóng van.
Trục ti van: là trục đóng – mở van được gắn với một viên bi có tác dụng

-

chặn dòng khí qua van. Viên bi thường có đường kính lớn hơn đường kính
trong của cửa van 1/16 (inch).
Lò xo: cung cấp lực bổ sung đóng van.
Đế van: hạn chế sự chuyển dịch của trục ti van và tạo độ kín khi van đóng.
Côn tiết lưu: được gắn vào đầu ra hoặc đầu vào của van để điều chỉnh thể
tích khí đi qua van.

30

-

Van một chiều: ngăn dòng chảy ngược của chất lỏng từ ống khai thác đi
qua van và vào vùng khí nén hay ngăn cản sự mở lại của van khởi động khi
áp suất trong ống khai thác tăng.

3.3.2 Phân loại van gaslift
Theo kích thước van có thể chia làm 2 loại:
- Van có đường kính ngoài 1 inch. Loại van này thường được sử dụng trong
những giếng khai thác có sản lượng thấp do bị hạn chế về kích thước lỗ tiết
lưu của van, do đó hạn chế khả năng lưu lượng khí nén qua van. Do tiết
diện của buồng chứa khí nitơ nén nhỏ do vậy áp suất mở van thường lớn
hơn so với loại có đường kính ngoài 1.5 inch.
- Van có đường kính ngoài 1.5 inch. Loại van được dùng trong những giếng có
lưu lượng khai thác lớn vì van có lỗ tiết lưu lớn (đạt tới 1/2 inch).
Theo cơ cấu lò xo có thể chia van làm 2 loại:
-

Van gas lift dạng lò xo. Đây là loại van sử dụng lực đàn hồi của lò xo để
đóng mở van. Vì sử dụng lò xo nên áp suất đóng mở van ít chịu ảnh hưởng
bởi sự thay đổi nhiệt độ của giếng, tuy nhiên loại van này bị hạn chế trong
việc cân chỉnh áp suất đóng mở do sai số lớn.

-

Van gas lift dạng buồng chứa khí nitơ nén. Đối với loại van này buồng
chứa khí nitơ nén đóng vai trò lò xo để đóng/mở van.Khí nitơ được nén
vào buồng chứa khí nitơ nén làm bình này có khả năng co giãn như lò xo.
Áp suất khí nitơ trong bình chịu sự thay đổi của nhiệt độ giếng do vậy khi
cân chỉnh van thường phải tiến hành trong điều kiện tiêu chuẩn 60 oF và 1
atm. Áp suất mở/đóng van cũng được đưa về điều kiện này. Loại van này
cho phép cân chỉnh với sai số đóng/mở van rất nhỏ 2-5 psi.

Theo nguyên lý điều khiển van cũng có thể chia làm 2 loại (hình 3.5)
- Van hoạt động theo áp suất ngoài vùng vành xuyến – áp suất ngoài vùng
vành xuyến đóng vai trò chính trong việc đóng/mở van.
- Van hoạt động theo áp suất trong cần – áp suất trong cần đóng vai trò chính
trong việc đóng/mở van.

31

3.3.3 Nguyên lý hoạt động của van gaslift
Trong quá trình làm việc, áp suất cao của khí nén từ khoảng không vành xuyến
sẽ đi vào các lỗ nhỏ trên van và tác động lên buồng chứa khí nitơ nén tạo ra lực nén
làm cho buồng chứa khí nitơ nén lại.Khi đó bi làm kín được nâng lên khỏi đế van, van
sẽ bắt đầu mở.Khí nén sẽ đi qua đế van, qua van ngược gắn ở mũi van và đi vào trong
cần khai thác. Khi áp suất khí nén ở khoảng không vành xuyến tại độ sâu đặt van giảm
đi và nhỏ hơn áp suất mở van, lúc này áp suất bản thân buồng chứa khí nitơ tác động
đẩy bi vào lại đế van, van sẽ đóng.
Trong quá trình làm việc, bi, đế và buồng chứa khí nitơ nén của van được bảo vệ
bởi dung dịch silicon trong van.Trong quá trình chế tạo van, dung dịch silicon này
được bơm vào trong van.Khi van đóng dung dịch silicon nằm ở phần dưới của buồng
chứa khí nitơ nén.Khi buồng chứa khí nitơ nén nén lại để mở van, dung dịch này bị nén
ra ngoài qua một lỗ nhỏ được khoan trên trục dẫn hướng.Với kích thước nhỏ lượng
silincon chỉ có thể thoát ra từ từ, do vậy bi van cũng được nâng lên từ từ khỏi đế
van.Khi van đóng dung dịch silicon lại từ phần dưới chảy về buồng chứa khí nitơ nén.

32

Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo van gas lift điều khiển bằng áp suất khí
nén ngoài vùng vành xuyến và áp suất trong cần

33

Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo van gas lift
3.4 Các hệ thống ống khai thác dầu bằng gaslift
Một giếng khai thác chịu ảnh hưởng của các điều kiện khai thác như điều kiện
vỉa, chiều sâu và đặc tính của tầng chứa, tính chất của chất lưu… Chính vì vậy để thích
ứng với từng điều kiện khai thác cụ thể có thể chia cấu trúc giếng gaslift thành các loại
sau đây:
- Theo số lượng cột ống thả vào giếng: cấu trúc một dãy ống và cấu trúc hai dãy
ống.
- Theo hướng của dòng khí nén và dòng sản phẩm: hệ thống khai thác trung tâm
và hệ thống khai thác vành xuyến. Cấu trúc một dãy ống có ưu điểm là tiết kiệm ống,

34

nhưng xung áp tại vùng đáy giếng sẽ gây ảnh hưởng xấu đến vùng cận đáy giếng và độ
bền của cấu trúc ống nói chung.
Với cấu trúc hai dãy ống, dãy ống lớn bên ngoài thường có đường kính 73 hoặc
102 mm được thả xuống đến độ sâu khoảng bắn vỉa.Dãy ống nhỏ bên trong (thường có
đường kính 48 hoặc 73 mm) được thả xuống dưới mức chất lỏng tương ứng với áp suất
làm việc của khí nén.Trong cấu trúc hai dãy ống, người ta phân biệt cấu trúc thẳng và
cấu trúc phân bậc (bậc thang).
- Cấu trúc thẳng được sử dụng trong giếng có cát với ưu điểm là dễ dàng thay
đổi độ ngập của ống bên trong tùy thuộc vào mực chất lỏng, sản lượng khai thác hoặc
các nguyên nhân khác. Cấu trúc này có nhược điểm là cần lượng ống lớn và chỉ sử
dụng khi khoảng không ngoài cần không kín.
- Cấu trúc phân bậc là cấu trúc với kích thước cột ống ngoài bên dưới nhỏ hơn
cột ống phía trên nhằm tiết kiệm chi phí về ống và tăng vận tốc dòng chảy. Nhược điểm
chính của cấu trúc này là không cho phép thay đổi độ ngập của ống bên trong và gây
khó khăn trong khảo sát giếng.
3.4.1 Hệ thống khai thác vành xuyến.
* Cấu trúc một cột ống theo chế độ vành xuyến
Trong chế độ khai thác này, khí nén được ép vào vùng vành xuyến giữa cột ống
nâng và cột ống chống khai thác, dầu đi lên theo ống nâng.
Khi hệ thống ống nâng này làm việc thì mực chất lỏng trong ống bơm ép sẽ nằm
sát đáy ống nâng. Hiện nay kiểu cấu trúc này được áp dụng phổ biến trên thế giới
Ưu điểm:
-

Đơn giản, gọn nhẹ, sử dụng triệt để cấu trúc của giếng.
Tăng độ bền của ống khai thác.
Dễ dàng nâng cát và vật cứng ở đáy giếng lên mặt đất, dễ xử lý khi có
parafin lắng đọng.

35