Tải bản đầy đủ
CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT CHO GIẾNG 918HAH Ở MỎ BẠCH HỔ

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT CHO GIẾNG 918HAH Ở MỎ BẠCH HỔ

Tải bản đầy đủ

67
- Hệ số hoà tan của khí:

α = 0,6 (1/Pa).

- Mực nước thủy tĩnh :

Htt = 550 m

5.2.1 Xác định chiều dài cột ống nâng L
Để tính toán chiều dài cột ống nâng (L) ta áp dụng công thức sau:
L=H−

10( Pd − Pde )
γ hh

(5.1)

Ta có:
+ Pde = Plv - 4 = 50 – 4 = 46 (at).
+ Theo công thức tính lưu lượng khai thác: Q = K(Pv – Pd)
→ Pd = Pv −

Q
58
= 200 −
= 55(at ) .
K
0.4

+ Trọng lượng riêng trung bình hỗn hợp dầu:
γ hh =

γ d + γ de
2

(5.2)

Trong đó:
+ γ d: Trọng lượng riêng của hỗn hợp dầu khí ở dưới đáy giếng.
(Qcl + 43,2.D 2 .γ cl ).γ cl
γ d = Qd . (G0 − α .Pd ).γ cl
+ Qcl + 43,2 D 2 .γ cl
( Pd + 1).γ d

(γ cl = γ d = 0,86g/cm3 -.Trọng lượng riêng của chất lỏng và dầu trong giếng).

γd =

(58 + 43,2.6,625 2.0,86).0,86
= 0,8092( g / cm 3 )
58.(120 − 0,6.46).0,86
+ 58 + 43,2.6,625 2.0,86
( 46 + 1).0,86

+ γ de : Trọng lượng riêng của hỗn hợp dầu khí ở đế ống nâng.
γ de

(Qcl + 43,2.D 2 .γ cl ).γ cl
= Qd . (G0 − α .Pde ).γ cl
+ Qcl + 43,2 D 2 .γ cl
( Pde + 1).γ d

68

γ de =

(58 + 43,2.6,625 2.0,86).0,86
= 0,8097( g / cm 3 )
58.(120 − 0,6.55).0,86
+ 58 + 43,2.6,625 2.0,86
( 55 + 1).0,86

Thay kết quả tính được thay vào công thức (5.2) ta được:
γ hh =

0,8092 + 0,8097
= 0,80945( g / cm 3 )
2

Vậy chiều dài ống nâng: L = 3000 −

10.(55 − 46)
= 2888m = 9475 ft.
0,80945

5.2.2 Xác định đường kính cột ống nâng
Đường kính của cột ống nâng khi giếng làm việc ở chế độ tối ưu được xác định
theo công thức:
dtư = 0,235.

Q0
1
3
ε (1 − ε ).γ cl

(5.5)

ε: độ nhấn chìm tương đối của ống cột nâng.
ε = 10.

Pde − Pm
46 − 2
= 10.
= 0,177
L.γ cl
2888.0,86

→ dtư = 0,235 m
Để phù hợp với điều kiện khai thác các giếng dầu khí ở mỏ Bạch Hổ (giếng có
độ sâu lớn, sản phẩm chứa nhiều cát...) và phù hợp với sự đồng hoá thiết bị ta chọn
đường kính cột ống nâng để cho giếng làm việc ở chế độ tối ưu là: dtư ≈ 63(mm).
5.3 Xây dựng biểu đồ xác định độ sâu đặt van gaslift
Có 3 phương pháp xác định chiều sâu đặt van Gaslift: Phương pháp giải tích,
phương pháp toán đồ Liên Xô và phương pháp đồ thị Camco. Hiện nay xí nghiệp liên
doanh dầu khí Vietsovpetro đều có sẵn chương trình và phần mềm máy tính, người
thiết kế giếng chỉ cần đưa số liệu đầu vào là có ngay kết quả một cách nhanh chóng và
chính xác.
Trong đồ án này, độ sâu đặt van gaslift được các định theo phương pháp đồ thị
Camco. Trong biểu đồ biểu thị một số đường thay đổi của các thông số giếng phụ
thuộc áp suất, chiều sâu giếng.

69
5.3.1 Xây dựng đường cong phân bố áp suất lỏng khí trong cột ống nâng (đường số 1)
Tỷ lệ GLR của chất lỏng khai thác sau khi đã ép khí vào giếng: Với lưu lượng
khí ép tối đa là 800000 cu.ft/d và lưu lượng khai thác là 430bbl/d, ta tính được GLR
của chất lỏng khi ép khí là:
GLR =

800000
= 2000(Cu. ft / bbl ).
400

Các đường cong chuẩn trong hình 5.2 là các đường đặc tính ở áp suất miệng
bằng 0. Vì vậy, với giếng có áp suất miệng Pm = 30 (psig) ta cần thực hiện các bước
sau: Đặt tờ giấy thiết kế (hình 5.1) lên hình 5.2, di chuyển sang trái sao cho điểm 0 của
hình 5.2 trùng lên điểm 30 psig trên giấy thiết kế (hình 5.1). Sau đó vẽ đường cong
GRL = 2000 lên giấy thiết kế (hình 5.1).
5.3.2 Xây dựng đường phân bố áp suất thuỷ tĩnh (đường số 2)
Đường này qua điểm áp suất miệng giếng P m = 30 psig và điểm áp suất thuỷ
tĩnh ở độ sâu 1000m (3281 ft):
P1000 = Pm +

γ .H
10

(5.6)

(γ = 0,65: Tỷ trọng của nước).
P1000 = 2 +

1,04.1000
= 67 (at) = 984,9 (psig).
10

Ta nối hai điểm ( 0 ; 30 Psig ) và ( 3281 ft ; 984,9 Psig ) Ta được đường phân bố áp
suất thủy tĩnh ( đường số 2 )
5.3.3 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)
Trong đó:
Pkđ: áp suất khởi động trên bề mặt; Pkđ = 1030(psig).
P: áp suất khí ép tại paker.
F: hệ số áp suất cột khí ngoài ống nâng.
Tra Bảng 5.2 tìm hệ số F: ứng với Hp = 9287 ft, tỉ trọng γkn = 0,65.
Ta có: F = 0,232.

70
Vậy: P = 1030.(1 + 0,232) = 1268,96 psig.
Nối hai điểm (0; 1030 psig) và (9287 ft; 1268,96 psig) ta có đường số 3 - đường
biểu diễn khí ép ngoài cần. (Hình 5.1).
5.3.4 Xây dựng đường gradient nhiệt độ của khí nén ngoài cần (đường số 4)
Nhiệt độ khí ép tại miệng giếng: 80 0F.
Nhiệt độ vỉa:

250 0F (ứng với nóc vỉa sản phẩm).

Nối hai điểm ( 0; 800 F ) và (9475 ft; 250 0F ) ta được đường biểu diễn gradient
nhiệt độ của khí nén theo chiều sâu.
5.3.5 Xây dựng đường gradient nhiệt độ chất lỏng trong cần (đường số 5)
Nhiệt độ chất lỏng tại miệng giếng: 150 0F.
Nhiệt độ vỉa:

250 0F.

Nối hai điểm ( 0; 150 0F ) và ( 9475 ; 2500F ) ta vẽ được đường biểu diễn
gradient nhiệt độ của chất lỏng trong cần.
5.4 Xác định độ sâu đặt van gaslift và các đặc tính của van
5.4.1 Van số 1
a Xác định độ sâu đặt van 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 để khí nén đi vào cột ống nâng thuận lợi . 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:
1. Độ sâu đặt van 1:

H1 = 3620 (ft).

2. Nhiệt độ khí nén tại độ sâu đặt van: Tknl = 145 0F (63 0C).
3. Nhiệt độ chất lỏng trong ống khai thác ở độ sâu đặt van 1:
T 11 = 188,20F(86,70C).
4. Áp suất khí nén tại vị trí van:

Pkn1 = 1120psig.

71
5. Áp suất nhỏ nhất mà dòng chất lỏng trong ống khai thác đạt được khi khí nén qua
van 1:
Pmin = 230psig.
6. Hệ số hiệu chỉnh tỷ trọng và nhiệt độ khí nén ở vị trí van 1:

C tg1 = 0,075. γ kn .(Tkn1 + 273) = 0,075. 0,65.(63 + 273) = 1,2
b Xác định đường kính van
Áp suất khí nén cân bằng lực đóng mở van 1:
Pkcbl = Pknl - ∑∆Pkl = 1120 – 0 =1120psig.
(∑∆Pkl =0 là tổng tổn hao áp suất của khí sau khi nén qua các van phía trên,vì là
van thứ nhất nên tổn hao áp suất này bằng 0).
Áp suất cực đại trong ống nâng tại vị trí van số 1:
Để xác định áp suất cực đại trong ống nâng tại điểm đặt van, ta chỉ cần nối điểm
áp suất khí nén tại độ sâu đặt van dưới nó với điểm áp suất miệng. Theo (hình 5.1) ta
có giá trị Pmax= 668 psig.
Áp suất chất lỏng trong ống nâng dùng để cân bằng lực đóng mở van 1:
Plcbl = Pmin+ f.(Pkcbl - Pminl)
Trong đó:
f - là phần trăm độ chênh áp, nếu chọn f=0% thì hạn chế van một cách tuyệt
đối; nếu chọn f=100% thì hệ thống van sẽ làm việc ổn định nhưng nó lại làm tăng số
van. Vậy chọn f=0%.
Plcbl = Pmin1 = 230 psig.
Khi áp suất khí nén nhỏ hơn Plcb1 van sẽ đóng. Nếu áp suất khí nén lớn hơn P lcb1
thì van sẽ mở.
Tỷ số khí lỏng khi nén khí qua van số 1:
Từ độ sâu H1=3620 ft và áp suất Plcbl = 230 psig theo hình (5.2) ta có:
GLR1=400SCF/bbl.
Vậy lưu lượng khí có trong 430bbl/d là:
Qkt =400 . 400= 160000 ft3/d.
Do có sự ảnh hưởng của nhiệt độ nên ta hiệu chỉnh lưu lượng khí cần thiết qua
van 1 là:

72
Qkn1 = Qk1. Ctg1 = 160000.1,2 = 192000 ft3/d.
Đường kính lỗ van:
Từ các thông số van: Áp suất khí nén cân bằng: Pkcbl=1120psig.
Áp suất chất lỏng cân bằng: Plcbl = 230 psig.
Lưu lượng khí nén :

Qknl = 160000 Mcf /d.

Dựa vào các thông số trên xác định được đường kính lỗ van 1 theo độ thị hình
(5.3) là 1/8”.
c Xác định áp suất mở van ở điều kiện chuẩn 15,50C (600F)
Điều này nhằm xác định áp suất mở van ở điều kiện chuẩn tương đương với áp
suất mở van ở điều kiện trong giếng đối với van đó trong quá trình cần sửa chữa và lắp
đặt van ở trên mặt đất.
Với đường kính lỗ van là 1/8 ”(in) tra Bảng5.3, ta có hệ số Fp1 = 0,043; để xác
định giá trị hiệu dụng Ct1 ta cần phải tính:
Pbt1 =

Pkcb1 + Plcb1 . f p1
1 + f p1

=

1120 + 230.0,043
= 1083,3 psig = 62,67 at.
1 + 0,043

Với Pbt1 = 62,67 at và T11= 86,70C , tra Bảng5.5 ta có: Ct1 = 0,785
Áp suất mở van ở điều kiện chuẩn là:
Pmvl = Ct1.(Pkcbl + Plcbl.fpl)
= 0,785(1120 + 230.0,043) = 886,96 psig.
5.4.2 Van số 2
Để xác định các thông số của van 2, từ điểm P min1 =230 psig trên Hình5.1, 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 nâng 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:
+ Độ sâu đặt van 2:

H2 = 6590 ft.

+ Nhiệt độ khí nén tại độ sâu đặt van 2: Tkn2 = 198 0F (92,2 0C).
+ Nhiệt độ chất lỏng trong ống khai thác ở độ sâu đặt van 2:

73
T12 = 218 0F (103,3 0C).
+ Áp suất khí nén tại vị trí van 2:

Pkn2 = 1195 psig.

+ Áp suất nhỏ nhất mà dòng chất lỏng trong ống khai thác đạt được khi khí nén qua
van 2:
Pmin2 = 393 psig.
+ Áp suất cực đại trong ống nâng tại vị trí van 2:

Pmax2 = 940 psig.

+ Hệ số hiệu chỉnh tỷ trọng và nhiệt độ khí nén ở vị trí van 2: Ctg2 = 1,25.
+ Tổn hao áp suất khí nén qua van 1: ∆Pkn1 = (Pmax1 – Plcb1).fp1 = 29,35 psig.
+ Tổng tổn hao áp suất khí nén qua các van 1:

∆∑Pk = 29,35 psig.

+ Áp suất khí nén cân bằng lực đóng mở van 2:

Pkcb2 = 1165,6 psig.

+ Áp suất chất lỏng trong ống nâng dùng để cân bằng lực đóng mở van 2:
Plcb2 = 393 psig.
+ Đường kính lỗ van 2:

dv2 =1/8”.

+ Pbt2 = 1155,2 psig
+ Giá trị hiệu chỉnh:

Ct2= 0,742

+ Áp suất mở van ở điều kiện chuẩn:

Pmv2 = 77,4 psig.

5.4.3 Van số 3
Trên Hình5.1, từ điểm Pmin2 = 393 psig, vẽ đường thẳng song song với đường áp
suất thuỷ tĩnh cắt đường phân bố 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 cho khí nén đi vào ống
nâng 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 3.
Thực hiện tương tự các bước như trên ta được thông số của van 3 như sau:
+ Độ sâu đặt van 3:

H3 =8900 ft.

+ Nhiệt độ khí nén tại độ sâu đặt van 3: Tkn3=240 0F (115,5 0C).
+ Nhiệt độ chất lỏng trong ống khai thác ở độ sâu đặt van 3:
T13=242 0F ( 116,6 0C).
+ Áp suất khí nén tại vị trí van 3:

Pkn3=1250 psig.

74
+ Áp suất nhỏ nhất mà dòng chất lỏng trong ống khai thác đạt được khi khí nén qua
van 3:
Pmin3= 542 psig.
+ Áp suất cực đại trong ống nâng tại vị trí van 3: Pmax3 = 1087 psig.
+ Hệ số hiệu chỉnh tỷ trọng và nhiệt độ khí nén ở vị trí van 3: Ctg3 = 1,28.
+ Tổn hao áp suất khí nén qua van 2: ∆Pkn2 = (Pmax2 – Plcb2).fp2 = 30 psig.
+ Tổng tổn hao áp suất khí nén qua các van 1 và van 2: ∆∑Pk = 60 psig.
+ Áp suất khí nén cân bằng lực đóng mở van 3:

Pkcb3= 1190 psig.

+ Áp suất chất lỏng trong ống nâng dùng để cân bằng lực đóng mở van 3:
Plcb3= 542 psig
+ Đường kính lỗ van 3:

dv3= 3/15”

+ Hệ số hiệu chỉnh áp suất mở van 3:

fp3 = 0,2278.

+ Pbt3 = 1163,3 psig.
+ Giá trị hiệu chỉnh:

Ct3=0,720.

+ Áp suất mở van 3 ở điều kiện chuẩn: Pmv3 = 864 psig.
5.4.4 Van số 4
Trên Hình 5.1, từ điểm Pmin3 = 542 psig, vẽ đường thẳng song song với đường
áp suất thuỷ tĩnh cắt đường phân bố 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 cho khí nén đi vào ống
nâng 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 4.
Thực hiện tương tự các bước như trên ta được thông số của van 4 như sau:
+ Độ sâu đặt van 4:

H4 = 10890 ft.

Chiều sâu đặt van thứ 4 vượt quá chiều sâu đặt Parker ( 9278 ft ) nên van này không
được sử dụng . Ta chỉ dùng ba van 1 , 2 , 3 . Trong đó van số 3 là van Gaslift làm việc ,
còn van 1 van 2 là van gaslift khởi động .

75

Hình 5.1 Biểu đồ xác định chiều sâu đặt van
Gaslift

76

Hình 5.2 Đường cong phân bố áp suất của hỗn hợp lỏng-khí

77

Hình 5.3 Đồ thị xác định đường kính lỗ van