Tải bản đầy đủ
5 Phương pháp tính áp suất khởi động và các biện pháp làm giảm áp suất khởi động

5 Phương pháp tính áp suất khởi động và các biện pháp làm giảm áp suất khởi động

Tải bản đầy đủ

59
Thay vào công thức trên ta có :
Pkđ

= (h - ∆ h). ρ L.g =

⇒ Pkđ

[

h=

d 22 − d 12
h ]ρL g
d 12 + D 2 − d 12

D2
h ] ρ L gh
= 2
D − d 22 − d 12

(

)

(

)

(4.20)

Khi ép khí vào khoảng không vành xuyến mực chất lỏng trong khoảng không
vành xuyến hạ xuống một khoảng là (h) và mực chất lỏng trong ống nâng dần lên một
khoảng là ( ∆ h), (h+ ∆ h) có thể lớn hơn, nhỏ hơn hoặc bằng chiều dài của cột ống
nâng L

Hình 4.6 Sơ đồ tính toán áp suất khởi động hệ thống vành xuyến 2 cột ống
+ Nếu (h + ∆ h) > L thì chất lỏng trào ra khỏi giếng. Nghĩa là áp suất khởi động
sẽ tương ứng với áp suất chất lỏng trong ống nâng.

60
Pkđ = ρ L.gL (Pkđ = Pmax)
+ Nếu (h - ∆ h) > L thì :
D2
ρ L gh
Pkđ = 2
D − d 22 − d 12

(

)

b Tính toán áp suất khởi động đối với hệ vành xuyến một cột ống
Tương tự ta có :
V1 =

π 2
(
D − d 2 ).h
4

V2 =

π 2
d ∆h
4

(4.21)

Nếu chất lỏng chưa xâm nhập vào vỉa ta có V1 = V2

π
π
(
D2 − d 2 ).h = d 2 ∆h
4
4

(4.22)

Vậy áp suất khởi động được tính theo công thức sau :
Pkđ

= (h + ∆ h). ρ L.g =

[

h+

D2 − d 2
d2

D2
h ] ρ L g 2 ρ L gh
d

(4.23)

+ Nếu h + ∆ h > L thì Pkđ = ρ L.g
+ Nếu h + ∆ h ≥ L thì Pkđ =

D2 ρ
L.gh
d2

c Tính toán áp suất khởi động với hệ trung tâm một cột ống
Tương tự trên ta có :
V1 =

π 2
dh
4

V2 =

π
(
D2 − d 2 ) ∆h
4

⇒ ∆h =

d2
h
D2 − d 2

Vậy áp suất khởi động được tính theo công thức sau :

(4.24)
(4.25)

61

Pkđ

= (h + ∆ h). ρ L.g =

[

d2

D2
h+ 2
h ]ρL g = 2
ρ L gh
D −d2
D −d2

(4.26)

4.5.2 Các phương pháp làm giảm áp suất khởi động
Việc khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ thường sử dụng cấu trúc một cột ống chế
độ vành xuyến, áp suất khởi động của cấu trúc một cột ống này được tính theo công
thức : Pkđ =

D2
ρ L gh
d2

Do áp suất khởi động thường lớn hơn nên trong thực tế khai thác bằng Gaslift
gặp nhiều khó khăn hoặc không thể khởi động được giếng, đôi khi khởi động giếng
được nhưng không đạt hiệu quả kinh tế. Vì vậy cần phải tiến hành giảm áp suất khởi
động.
Vì D và d là cấu trúc đã có sẵn nên muốn giảm áp suất khởi động thì ta phải tìm
mọi cách giảm ρ và h.
a Các phương pháp làm giảm h
* Phương pháp ép chất lỏng vào vỉa
Khí nén với một áp suất cực đại vào giếng sau đó đóng giếng lại cho chất lỏng
thấm vào vỉa (nhằm giảm h). Dưới tác dụng của áp suất khí nén thì P kđ > Pv nên chất
lỏng thấm vào vỉa dẫn đến mực chất lỏng trong giếng giảm xuống. Sau một thời gian
ta mở van cho giếng làm việc bình thường thì P kđ giảm. Phương pháp này sử dụng cho
những giếng có độ thấm lớn.
* Phương pháp dung bơm piston để múc bớt chất lỏng:
Dùng piston chuyên dụng múc bớt chất lỏng trong giếng nhằm mục đích giảm
chiều cao mực chất lỏng trong giếng. Sau đó mở van cho giếng làm việc bình thường.
Phương pháp này được sử dụng cho những giếng có áp suất vỉa và hệ số sản phẩm
nhỏ.
* Phương pháp thả ống nâng từng đợt :
Dùng pitton chuyên dụng để múc bớt chất lỏng trong giếng nhằm mục đích
giảm chiều cao của cột chất lỏng trong giếng. Như vậy khi ta khởi động giếng thì P kđ
sẽ nhỏ. Phương pháp này chỉ áp dụng cho những giếng có áp suất vỉa nhỏ và hệ số sản
phẩm nhỏ.

62
* Phương pháp dùng đầu nối có lỗ thủng (Mupta thải):
Thả ống nâng đến chiều cao thiết kế. Trên các đầu nối chuyên dụng có các lỗ
thủng (gần giống như van Gaslift). Phương pháp này có nhược điểm là trong suốt quá
trình làm việc khí ép luôn luôn đi qua lỗ thủng do vậy làm tăng chi phí ép khí lên
(vượt khoảng 10%). Để khắc phục trường hợp này người ta sử dụng van Gaslift để
thay thế các đầu nối chuyên dụng này.
* Phương pháp dùng van Gaslift :
Dùng van Gaslift để khởi động sẽ làm giảm được áp suất khởi động, đồng thời
giảm được chi phí áp trong quá trình làm việc. Bản chất của phương pháp này à chia h
ra thành nhiều đoạn h1, h2, … < h. Ở đây chúng ta chọn phương pháp khởi động giếng
thiết kế bằng cách đặt van Gaslift.
b Các phương pháp làm giảm ρ
D2
Ta có : Pkđ = 2 ρ L gh .
d
Để giảm áp suất khởi động ta tìm cách giảm ρ L bằng phương pháp hoà khí vào
chất lỏng. Hiện nay phương pháp này đang được sử dụng rộng rãi, sử dụng phương
pháp này có ưu điểm là giếng làm việc êm. Phương pháp này sử dụng trong hai trường
hợp sau :
* Phương pháp hoà trộn khí vào chất lỏng trên bề mặt :

1.Van xả
2.Van chận
3.Bể chứa dầu
4.Đường hồi của máy bơm
5.Đường ra manhenfon
6.Van thuỷ lực trung tâm

Hình 4.7 Sơ đồ phương pháp hòa trộn khí vào chất lỏng

63

Quá trình hoà trộn khí như sau : Hình 4.7
- Mở các van hút của máy bơm và van xả 1 để máy bơm hút dầu từ bể chứa và
bơm vào ngoài cần khai thác.
- Mở van 2 để khí hoà chung vào dòng dầu đang bơm vào KGVX.
- Mở lớn dần van 2 cho khí vào giếng nhiều hơn. Mở khoá trên đường 4 để dầu
hồi về bể chứa, giảm lưu lượng dầu bơm vào giếng.
- Điều chỉnh dầu để lượng khí vào giếng cực đại và dầu bơm vị ngắt bằng cách
mở hết khoá van trên đường 4, đóng van và tắt máy bơm.
* Phương pháp tạo nút khí xen kẽ nút dầu bơm vào khoảng không vành
xuyến :
Người ta bơm vào khoảng không vành xuyến một lượng khí áp suất cực đại,
dùng đường nén khí và bơm dầu vào vành xuyến để tạo ra nút dầu nén nút khí xuống
và cứ như vậy tạo ra nút khí, nút dầu, nút khí, nút dầu, … Khi những nút khí, nút dầu
này vào trong ống sẽ nâng tỷ trọng của một chất lỏng trong ống nâng giảm áp đáy
giảm và tạo dòng chảy từ vỉa vào giếng và đẩy dầu lên tới miệng giếng khi giếng làm
việc.
c. Phương pháp chuyển từ chế độ vành xuyến sang chế độ trung tâm:
Để giảm áp suất khởi động người ta có thể chuyển tạm thời chế độ vành xuyến
sang chế độ trung tâm, bởi vì chế độ trung tâm được xác định theo công thức sau :P kđ
=

D2
ρ L gh .
D2 − d 2
Trong đó : D2 – d2 > d2

4.6 Quá trình khởi động giếng
Áp suất cực đại của trạm nén khí mà nén tới đáy của ống nâng gọi là áp suất
khởi động (Pkđ). Có nhiều yếu tố làm ảnh hưởng đến áp suất khởi động:
- Cấu trúc hệ thống cột ống nâng.
- Đường kính của ống nâng và ống chống khai thác.
- Độ nhúng chìm của ống nâng.
- Mực thuỷ tĩnh trong giếng.

64
- Tỷ trọng của chất lỏng trong giếng.
Đường biến thiên Pkđ theo thời gian (đến khi giếng làm việc bình thường) thể
hiện qua đồ thị :

Hình 4.8 Sơ đồ biến thiên áp suất theo thời gian khi khởi động
Độ sâu lắp van được tính toán sao cho khi cột khí nén ở KGVX nén chất lỏng
xuống dưới mức đặt van thì sau đó van đóng lại.
* Trình tự khởi động giếng: