Tải bản đầy đủ
2 Cơ sở lý luận chọn phương pháp khai thác gaslift liên tục cho giếng thiết kế

2 Cơ sở lý luận chọn phương pháp khai thác gaslift liên tục cho giếng thiết kế

Tải bản đầy đủ

43
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, ta 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 tư 3000 ÷ 5000m, sản lượng khai thác lại
lớn, nên giải pháp khai thác bẳng máy bơm pitton 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 pitton 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 ngâm 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 điên 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 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 200m 3/ngđ thì có thể
sử dụng máy bơm ly tâm điện ngầm, đối với các giếng có độ sâu 3500m và không thể

44
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 pitton 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 profin xiên, song có 2 trạm nén khí đặt tại mỏ, có công suất 2
triệu m3/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 ta 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 3.2 Tổng kết khả năng và hiệu quả áp dụng các phương pháp khai thác dầu bằng
cơ học
Điều kiện khai thác
Bằng cần

Nguyên lý truyền động
Bằng thuỷ lực
Bằng điện

Bằng
khí

45
Loại
Pitton Loại
Loại bơm
guồng thuỷ lực phun
ly tâm
xoắn
ngầm
tia
Ngoài khơi
Trung Trung bình Tốt
Tốt
Khá
bình
Sa mạc
Khá
Khá
Khá Trung
Trung
bình
bình
Thành phố đông dân
Xấu
Khá
Tốt
Tốt
Khá
Một giếng riêng lẻ
Tốt Trung bình Tốt
Tốt
Trung
bình
Một nhóm giếng
Trung
Khá
Tốt
Tốt
Khá
bình
Độ sâu giếng lớn
T. bình Trung
Tốt
Tốt
Khá
bình
Áp suất vỉa thấp
Tốt
Khá
Tốt T. bình Khá
Nhiệt độ vỉa cao
Khá
Xấu
Khá
Tốt
Xấu
Sản phẩm có độ nhớt cao Trung
Tốt
Khá
Khá
Xấu
bình
Sản phẩm có độ ăn mòn Trung
Trung
Tốt
Tốt
Xấu
cao
bình
bình
Sản phẩm có chứa cát Trung
Trung
Tốt
Tốt
Xấu
bình
bình
Xuất hiện lắng đọng
Trung
Trung
Khá
Khá
Trung
muối
bình
bình
bình
Xuất hiện nhũ tương
Tốt
Khá
Tốt
Xấu
T. bình
MB cần
kéo

Yếu tố khí dầu cao
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

Trung
bình
Trung
bình

Trung
bình
Khá

Khá

Xấu

Tốt

Xấu

Xấu
Trung
bình
Xấu
Trung
bình

Xấu
Trung
bình
Xấu
Trung
bình

Xấu
Tốt

Xấu
Trung
bình
Xấu
Trung
bình

Tốt
Tốt

Loại
xoắn

Gaslift

Khá

Khá

Khá

Khá

Khá
Trung
bình
Khá

Khá
Xấu

Khá

Tốt

Khá
Xấu
Tốt

T. bình
Tốt
Trung
bình
Trung
bình
Khá

Tốt
Trung
bình
Trung
bình
Khá

Tốt

Xấu
T. bình

Trung
bình
Trung
bình

Khá

Xấu
Trung
bình
Xấu
Trung
bình

Tốt
Tốt

Tốt

Tốt
Tốt

46

CHƯƠNG 4 LÝ THUYẾT KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP
GASLIFT
4.1 Giới thiệu chung
4.1.1 Nguyên lý hoạt động của phương pháp gaslift
Phần lớn các giếng sau thời kỳ khai thác bằng phương pháp tự phun, năng
lượng vỉa sẽ giảm không còn đủ để vận chuyển sản phẩm từ vỉa theo thân giếng đi lên
mặt đất. Để tiếp tục khai thác người ta nén khí xuống vào trong cần hoặc vào ngoài
cần khai thác với mục đích làm nhẹ dầu để tiếp tục khai thác tượng tự như phương
pháp khai thác tự phun nhân tạo.

47

Hình 4.1 Nguyên lý hoạt động của phương pháp khai thác Gaslift
- Khi chưa bơm khí nén vào khoảng không vành xuyến giữa HKT và ống chống
khai thác thì mực chất lỏng bên trong và bên ngoài ống bằng nhau.
- Bơm khí nén vào ống bơm ép là 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 cực
đại, áp suất tại thời điểm này gọi là áp suất khởi động (P kđ). Khí nén tiếp tục đi vào ống
nâng, hoà trộn với chất lỏng, làm cho tỷ trọng cột chất lỏng trong ống nâng giảm, dẫn
đến Pđ giảm nên chênh áp ∆ P tăng do chất lỏng đi từ vỉa vào đáy giếng và đi lên
miệng giếng.
4.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của phương pháp Gaslift
+ Lưu lượng khí nén : Để khai thác có hiệu quả ta phải đảm bảo đủ khí nén theo
yêu cầu. Lưu lượng này được tính bằng tổng lưu lượng khí nén được bơm vào tất cả
các giếng trong vùng khai thác. Khai thác sẽ đạt hiệu quả khi khí bơm ép đạt được lưu
lượng tối ưu.
+ Cấu trúc ống khai thác: Để khai thác ổn định, kích thước ống khai thác là một
yếu tố quan trọng khi thiết kế. Kích thước của ống khai thác quá nhỏ sẽ gây ra tổn thất
ma sát. Tuy nhiên nếu quá lớn sẽ làm cho dòng chảy mất ổn định. Để thiết kế được

48
ống khai thác tối ưu cho dòng chảy hai pha trong giếng thẳng đứng cần phải có dữ liệu
chính xác.
+ Tính chất của dòng chảy khai thác: Độ nhớt, độ ngậm nước, độ ngậm dầu, sức
căng trượt.
+ Áp suất khí nén, chiều sâu nhúng chìm: Áp suất khí nén quá thấp sẽ không
khai thác được lưu lượng mong muốn. Nếu chiều sâu nhúng chìm quá lớn thì áp suất
khởi động cũng rất lớn và ngược lại khí nén sẽ không nâng được dầu lên mặt đất.
+ Chất lượng khí nén: thông thường trước khi bơm khí vào giếng người ta phải
xử lý chúng, bởi các tạp chất lẫn trong khí. Hiệu quả của hệ thống khai thác bằng
Gaslift phụ thuộc vào áp suất cao của khí có sẵn.
+ Máy nén khí : máy nén khí được lựa chọn phù hợp với giá trị áp suất, khả
năng áp dụng, công suất, môi trường hoạt động và nguồn kinh phí.
+ Ngoài ra hiệu quả của phương pháp khai thác bằng Gaslift còn phụ thuộc vào
hệ số sản phẩm, lượng khí tách ra khỏi dầu và áp suất trên nhánh xả.
4.2 Sơ đồ nguyên lý cấu trúc hệ thống ống khai thác bằng gaslift
.4.2.1 Các loại sơ đồ cấu trúc cơ bản
Nhằm mục đích khai thác dầu bằng khí nén, phụ thuộc vào từng điều kiện khai
thác cụ thể của từng giếng mà người ta thiết kế các cấu trúc ống khác nhau về số lượng
cột thả vào giếng cũng như các hướng của dòng sản phẩm và dòng khí nén. Các cấu
trúc cột ống được phân loại như sau:
+ Theo hướng của dòng khí nén và dòng sản phẩm được phân ra hai chế độ khai
thác: chế độ vành xuyến và chế độ trung tâm.
+ Theo số lượng cột ống thả vào giếng người ta chia ra: cấu trúc một cột ống và
cấu trúc hai cột ống.
+ Theo số lượng cột ống thả vào giếng và hướng đi của khí nén và dòng sản
phẩm ta có 4 cấu trúc hệ thống khai thác sau:
Cấu trúc: Chế độ vành xuyến 1 cột ống (hình-4.2a).
Cấu trúc: Chế độ vành xuyến 2 cột ống (hình-4.2b).
Cấu trúc: Chế độ trung tâm 1 cột ống (hình-4.2c).
Cấu trúc: Chế độ trung tâm 2 cột ống (hình-4.2d).

49

Hình 4.2 Sơ đồ cấu trúc hệ thống khai thác bằng Gaslift
4.2.2 Giếng khai thác Gaslift theo chế độ vành xuyến
* Cấu trúc một cột ống: cột ống thả vào giếng chính là cột ống khai thác, còn
cột ống chống khai thác sẽ là cột ống bơm ép. Khí nén được bơm ép vào vùng vành
xuyến giữa cột ống khai thác và cột ống chống khai thác. Như vậy mực chất lỏng khi
giếng làm việc sẽ nằm ngay tại đáy ống.
+ Ưu điểm cấu trúc một cột ống theo chế độ vành xuyến:
- Đơn giản, gọn nhẹ, sử dụng triệt để cấu trúc của giếng.
- Tăng độ bền của ống khai thác.
- Dễ nâng cát và vật cứng ở đáy giếng lên mặt đất.
- Dễ xử lý khi có parafin lắng đọng.
- Thuận lợi khi trang bị van Galift khởi động.
+ Nhược điểm :
- Áp suất khởi động lớn (so với chế độ trung tâm).
- Áp suất đáy giếng giảm đột ngột khi khởi động và ngừng nén khí làm hư hỏng
vùng cận đáy giếng và tạo nút cát lấp ống lọc. Để khắc phục nhược điểm này người ta
lắp van Gaslift khởi động và lắp đặt Paker.
* Cấu trúc hai cột ống: 2 cột ống khai thác thả lồng vào nhau, khí được ép vào
vùng không gian vành xuyến giữa hai cột ống, còn hỗn hợp sản phẩm khai thác đi lên