Tải bản đầy đủ
3 Tính toán cột ống nâng

3 Tính toán cột ống nâng

Tải bản đầy đủ

52
Nhiệm vụ của tính toán khai thác Gaslift là đảm bảo chi phí năng lượng nhỏ nhất, khai
thác được lượng sản phẩm lớn nhất từ vỉa.
Để thu được khối lượng chất lỏng cần thiết cần phải tính toán và xác định được:
+ Độ dài cột ống nâng: L (m).
+ Đường kính của ống nâng: d (mm).
+ Khối lượng tối ưu của nhân tố làm việc để ép khí xuống.
Những số liệu ban đầu cần thiết để phục vụ cho công tác tính toán đối với
giếng:
+ Áp suất vỉa: Pv (at).
+ Hệ số sản phẩm: K (T/ng.đ.at).
+ Chênh áp cho phép: ∆ P (at).
+ Lưu lượng lớn nhất có thể: Q (T/ng.đ).
+ Trọng lượng riêng của chất lỏng trong giếng: λ l (g/cm3).
+ Yếu tố khí: G0 (m3/T).
+ Hệ số hoà tan của khí: α .
+ Áp suất làm việc của trạm phân phối khí: Plv (at).
+ Trọng lượng riêng của dầu: γ d (g/cm3).
Thực tế định luật chuyển động của chất lỏng theo cột ống nâng ở giếng Gaslift
cũng như giếng khai thác tự phun. Vì vậy các phương pháp tính toán để xác định các
thông số cơ bản của cột ống nâng trong khai thác bằng phương pháp Gaslift cũng
tương tự như tính toán của cột ống nâng trong quá trình tự phun.
Ở điều kiện thực tế khi khai thác không khống chế lưu lượng hoặc do một số
nguyên nhân về địa chất và kỹ thuật mà phải khống chế lưu lượng nên các phương
pháp tính toán cho mỗi trường hợp cũng khác nhau.
Đối với những giếng khai thác không khống chế được lưu lượng thì lượng khai
thác sẽ phụ thuộc vào lưu lượng khí ép cho phép.
4.3.1 Tính toán cột ống nâng khi khống chế lưu lượng khai thác
a Xác định chiều dài cột ống nâng L(m)
Chiều dài cột ống nâng được xác định theo công thức Krulov :

53

L=H−

10( Pd − Pde )
γ hh

(4.1)

Trong đó :
H: Chiều sâu của giếng (m).
Pd: Áp suất đáy giếng (at).
Pđế : Áp suất ở đế cột ống nâng, nhận sự tiêu hao áp suất trong quá trình chuyển
đông của khí từ máy nén khí đến cột ống nâng là 4 at nên:
Pđê = Plv – 4
γ hh : Trọng lượng riêng trung bình của hỗn hợp dầu khí giữa đáy giếng và đế cột

ống nâng:

γ hh =

γ d + γ de
2

γ de

Với :

(4.2.)

(Q

)

+ 43,2 D 2 γ cl γ cl
=
Q d ( G 0 − α Pde ) γ cl
+ Qcl + 43,2 D 2 γ cl
( Pde + 1) γ cl
cl

(Q

)

+ 43,2 D 2 γ cl γ cl
γd =
Qd ( G0 − αPde ) γ cl
+ Qcl + 43,2 D 2 γ cl
( Pd + 1)γ d
cl

(4.3)

Qcl = Qd = Q = K. ∆ P = K ; γ cl = γ d .
Q : Lưu lượng khai thác.
b Xác định đường kính cột ống nâng khi làm việc ở chế độ tối ưu

d tu = 0,235

Qcl
1
3
ε (1 − ε )γ cl

Với:

ε = 10.

Pde − Pm
Lγ 1

(4.4)

(4.5)

Sau khi tính toán chọn giá trị d gần với giá trị đường kính chuẩn nhất.
Lưu lượng riêng toàn phần tối ưu của khí (kể cả khí có lẫn trong giếng) được
xác định theo công thức:

54
0,077 L(1 − ε )
Rtp = d 0,5 ε lg Pde
Pm

(4.6)

Lưu lượng riêng của khí ép:


 Pde − Pm
2


Roep = Rotp - G 0α 






(4.7)

Lưu lượng khí ép:
V = Roep.Q(m3/ng.đ)

(4.8)

G0: tỷ số khí của giếng
α: Hệ số hoà tan của khí
4.3.2 Tính toán cột ống nâng khi không khống chế lưu lượng khai thác
Ngoài các số liệu đã biết ở trên trong trường hợp này còn có các số liệu sau:
- Độ dầy của vỉa: a(m).
- Lưu lượng riêng của khí ép: Rcep (m3/T).
a Xác định chiều dài cột ống nâng (L)
Để thu được lưu lượng lớn thì áp suất trên đáy phải nhỏ. Ta thả cột ống nâng đến
phần lọc của giếng, tại đó Pđ = Pđế.
Do vậy chiều dài cột ống nâng là : Lon = H – a

(4.9)

b Xác định đường kính cột ống nâng (d)
Ta có: Rotp = Roep + Go

(4.10)

Nếu chúng ta biết Rotp và L thì ta có thể xác định được Pđể theo đồ thị sau:

55

Hình 4.4 Đồ thị xác định Pđế theo L và Rtối ưu
Khi đó lưu lượng khai thác sẽ là:
Q = K . ∆P = K(Pv – Pđ) (m3/ng.đ)
dtưa = 0,235
ε = 10

Qcl
1
3
3 (1 − ε )γ cl

Pde − Pm
Lγ cl

Lưu lượng khí ép:

(4.11)
(4.12)
(4.13)

V = Roep. Q (m3/ng.đ)

4.4 Nguyên lý tính toán chiều sâu đặt van gaslift
Hiện nay có rất nhiều phương pháp xác định độ sâu đặt van Gaslift, tuỳ thuộc
vào những ưu nhược điểm của từng phương pháp và đặc điểm vùng mỏ mà ta có thể
sử dụng phương pháp nào đơn giản và nhanh chóng nhất.
Trong đồ án chỉ đề cập đến 2 phương pháp được sử dụng rộng rãi và phổ biến
nhất đó là phương pháp giải tích và phương pháp dùng đồ thị Camco.
Trước hết ta hãy tìm hiểu phương pháp tính toán độ sâu đặt van Gaslift theo
phương pháp giải tích.
Khi bơm khí vào ống bơm ép, chất lỏng ở ống bơm ép đi ra ngoài qua ống
nâng. Mực chất lỏng trong ống bơm ép dừng lại ở chiều sâu h 1(ứng với công suất lớn
nhất của máy nén khí). Để khí nén đi vào ống nâng một cách dễ dàng người ta lắp van
Gaslift số 1 ở độ sâu H1.

56
Khi lắp van Gaslift số 1 (đang mở) khí nén đi vào ống nâng qua van số 1 trộn
với chất lỏng trong ống nâng làm cho tỷ trọng cột chất lỏng từ van 1 đến miệng giếng
giảm, tại thời điểm này áp suất ở đế ống nâng giảm dẫn đến mực chất lỏng trong ống
bơm ép tiếp tục giảm và dừng lại ở độ sâu h2 (ứng với công suất lớn nhất của máy nén
khí).
Cũng như trường hợp trên để khí nén đi vào ống nâng một cách dễ dàng người
ta lắp van Gaslift số 2 ở độ sâu H2.
H2 = h2 - 20m

Hình 4.5 Sơ đồ nguyên tắc tính toán chiều sâu đặt van
Khi lắp van Gaslift số 2 khí nén đi vào ống nâng qua cả van 1 và 2 làm cho áp
suất bên ngoài Png giảm nhanh. Sự chênh áp suất tại van 1(∆ P1 = Png1- Ptr1) giảm. Khi ∆
P1 đạt đến một giá trị nhất định (gọi là áp suất đóng van) thì van 1 đóng lại.
Quá trình trên lặp lại với van 3, 4 cho tới khi mực chất lỏng đạt đến van làm
việc. Cuối cùng chỉ có van làm việc mở còn các van khởi động đều đóng lại.
* Công thức xác định chiều sâu đặt van Gaslift như sau: