Tải bản đầy đủ
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT CHO GIẾNG 912 Ở MỎ BẠCH HỔ

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT CHO GIẾNG 912 Ở MỎ BẠCH HỔ

Tải bản đầy đủ

43

TT

Các thông số

Ký hiệu

Giá trị

Đơn vị đo

Tên giếng
1

Chiều sâu giếng khai thác

H

3700

M

2

Độ dài ống chống khai thác

Lc

3600

M

3

Đường kính ống chống khai thác

Dg

6,625

Inch

4

Độ nghiêng của giếng

0

Độ

5

Độ mở vỉa sản phẩm

B

3450-3580

M

6

Độ sâu đặt paker

Lp

3250

M

7

Lưu lượng chất lỏng thiết kế

Ql

56

M3/ng.đ

8

Yếu tố khí dầu

G0

120

M3/t

9

Tỉ trọng của dầu

0,85

-

10

Tỉ trọng của nước

γnc

1,04

-

11

Tỉ trọng của khí nén

γd

0,65

-

12

Độ nhớt dầu trong điều kiện vỉa

dv

4,45

Mpa.s

13

Độ nhớt của dầu đã tách khí

0

4,5

Mpa.s

14

Độ ngậm nước

fnc

50

%

15

Nhiệt độ đáy giếng (nóc vỉa)

Td

115

0

16

Nhiệt độ chất lỏng tại miệng giếng

Tlm

50

0

17

Nhiệt độ khí nén tại miệng giếng

Tgm

30

18

Áp suất tại miệng giếng

Pm

14

At

19

Áp suất vỉa

Pv

210

At

20

Áp suất bão hòa

Pbh

160

At

21

Áp suất khởi động của khí nén

Pkd

110

At

C
C

0

C

44

22

Áp suất làm việc của khí nén

23

Hệ số hòa tan của khí trong dầu

24

Hệ số sản phẩm của giếng

Plv

K

92

At

0,6

1/at

0,6

t/ngay.at

4.2. Tính toán cột ống nâng cho giếng thiết kế.
4.2.1. Xác định chiều dài cột ống nâng L.
Để tính toán chiều dài cột ống nâng (L) ta áp dụng công thức sau:
(4.1)
Ta có: + H : Độ sâu của giếng 3700 (m)
+ Pde : Áp suất đế ống nâng (at) .
Pde = Plv - 4 = 92 – 4 = 88 (at).
+ Pd : Áp suất đáy giếng (at) .
Theo công thức tính lưu lượng khai thác: Q = K(Pv – Pd)
Q = Qcl . γd = 56 .0,85 = 47,6 (T/ng đ)

= = 130,6 (at)
+ Trọng lượng riêng trung bình hỗn hợp dầu:

γhh =

(4.2)

Trong đó:
+ γd : Trọng lượng riêng của hỗn hợp dầu khí ở dưới đáy giếng.

(γcl = γd = 0,85 g/cm3 -.Trọng lượng riêng của chất lỏng và dầu trong giếng)
Dg: Đường kính ống chống khai thác 6,625 (inch)

= 0,842
+ γde : Trọng lượng riêng của hỗn hợp dầu khí ở đế ống nâng.

γde
= 0,832

45

Thay kết quả tính được thay vào công thức (4.2) ta được:
7
Vậy chiều dài ống nâng: L = 3700 − = 3191,1 (m)
Trên đây chỉ là thiết kế theo lý thuyết của khai thác gaslift cổ điển nó chỉ áp dụng có

hiệu quả cho những giếng có độ sâu nhỏ,nhưng đối với những giếng có độ sâu lớn như
giếng 1007 thì áp suất khởi động sẽ rất lớn do đó để giảm áp suất khởi động và tăng
hiệu quả khai thác thì ta phải sử dụng van gaslift để giảm suất khởi động
Trong quá trình khai thác mực nước động hạ xuống,lưu lượng khai thác giảm
dần do áp suất vỉa giảm dần. Để nâng cao hiệu quả khai thác và giảm chi phí cho việc
nâng ống sau này,theo kinh nghiệm thiết kế người ta đặt ống nâng cách nóc vỉa một
khoảng 20-50 (m)
Vậy chiều dài của ống nâng là: L= 3450 – 20 = 3430 (m)
4.2.2. 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:
d = 0, 235.

1
Q
.3
ε (1 − ε ).γ cl

(4.3)

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

= = 0,25
The tiêu chuẩn hóa ta chọn đường kính ống nâng d = 1,995 (inch) = 73 (mm).

Bảng 4.2: Ống HKT sản xuất theo tiêu chuẩn API
Đường kính qui
ước HKT(mm)

Đường kính
ngoài(mm)

Bề dày (mm)

Đường kính
trong(mm)

48

48,3

3,68

40,9

60

60,3

5,54

59,9

73

73,0

5,51

62,0

7,01

59,0

89

88,9

6,45

76,0

114

114,3

6,88

100,3

46

4.3. Xây dựng biểu đồ xác định độ sâu đặt van gaslift.
Thường sử dụng 2 phương pháp xác định chiều sâu đặt van Gaslift: Phương
pháp giải tích và phương pháp đồ thị Camco ( ngoài ra còn có phương pháp toán đồ
Liên Xô). 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.
4.3.1. Xây dựng đường cong phân bố áp suất lỏng khí (GLR) trong cột ống nâng
(đường số 1).
+ Tỷ số khí lỏng tự nhiên :
G0 = 120 (m3/t) = 120.0,85 = 102(m3/m3) = 573 (scf/bll)
+Tỷ số khí lỏng ép vào giếng :
Tỷ suất lưu lượng khí ép toàn phần được xác định theo công thức:
= 702,6 (m3/t)
= 627,6 - [ 120 – 0,6.( ) ] =529,8 (m3/t)
Roep = 529,8 (m3/t) = 444,4 (m3/m3) = 2496,7 (scf/bll)
GLR = Roep= 2496,7 (scf/bll)
Trên biểu đồ đường cong GLR,đường có giá trị = 2496,7 (scf/bll) được nội suy từ
đường có sẵn gần nó nhất,bằng cách ta tịnh tiến đồ thị sang phải sao cho gốc tọa độ đồ
thị cũ trùng với điểm tương ứng với áp suất miệng 14at (176psi).
4.3.2. Xây dựng đường phân bố áp suất thuỷ tĩnh (đường số 2)
Đường phân bố áp suất tĩnh được xác định như sau:Đường này đi qua điểm áp
suất miệng p=14at (176psi) và điểm áp suất thủy tĩnh ở độ sâu 1000m (3281 ft).Ta tính
áp suất thủy tĩnh ở độ sâu 1000m như sau:
Ta có phương trình: P1000 = Pm +
Với: Áp suất miệng Pm = 14 at

47

Do giếng khi khai thác dầu có trường hợp dùng dung dịch rửa giếng , dập giếng
chủ yếu là nước .Nên tỷ trọng chất lỏng dọc thành ống khai thác gồm cả tỷ trọng nước
và tỷ trọng dầu .
Tỷ trọng chất lỏng = fnc. + fnc. = 0,5.0,84 + 0,5.1,04 = 0,945
Độ sâu cần tính toán H=1000(m)
Ta được kết quả sau: P 1000 =14 + = 108,5 (at) = 1593,7 (psi).
4.3.3. Xây dựng đường phân bố áp suất khí nén ngoài cần (đường số 3).
Đường cong này đi qua điểm áp suất khởi động trên mặt đất là 100 at (1470 psi)
và điểm áp suất khí nén ở độ sâu đế ống nâng. Điểm này được xác định theo công thức
sau:
PL= Pkđ.
Trong đó:
PL : Áp suất khí nén tại độ sâu L(at)
Pkđ : Áp suất khí nén khởi động ở miệng giếng (at)
0

: Nhiệt độ trung bình của khí ( C)
L : Độ sâu thực tế theo phương thẳng đứng (m)
Z

: Hệ số nén trung bình tại và P

Phương trình trên được giải bằng phương pháp lặp,giá trị P L đầu tiên được xác
định như sau :
5

PL = Pkđ+ 8,2085.10 .Pkđ.L
∗ Áp suất khí nén tại chân ống nâng 3430 (m) =11253 (ft)

Nhiệt độ trung bình:

-

0

= = = 72,5 ( C) = 164 ( 0F)
-

Hằng số phương trình mũ là :

= =
∗ Áp suất khí nén PL:

Lặp lần 1:
PL1 = Pkđ+ 8,2025.10-5.Pkđ.L = 110+8,2025.10-5.110.3430 = 140,5 (at) = 1759,7 (psig)

48

= = = 125,25 (at) = 1563,9(psig)
Từ : = 72,5oC ; = 125,25 at tra bảng (4.4) tìm được Z1 = 0,872
PL1 = 110.= 140,58(at) = 2050 (psig)
Ta nhận thấy giá trị tính chính xác và giá trị áp suất giả định lệch nhau
8psig(<40pisg,thỏa mản) nên ta chọn giá trị tính chính xác lần thứ nhất để xác định
hướng đường áp suất khởi động.
Hai điểm xác định đường áp suất khởi động là:
Điểm thứ nhất (1470 psi, 0 ft)
Điểm thứ hai (2050 psi, 10925 ft)
4.3.4. Xây dựng đường gradient nhiệt độ của khí nén ngoài cần (đường số 4).
Đường này được xác định như sau: Nối điểm nhiệt độ khí nén ở miệng giếng
(tmg=300C =860F) và điểm nhiệt độ vĩa (tv=1150C =2390F) – Lấy tại nóc vỉa.
4.3.5. Xây dựng đường gradient nhiệt độ chất lỏng trong cần (đường số 5).
Đường này đi qua hai điểm
Nhiệt độ chất lỏng tại miệng giếng : Tm = 109,40F tại độ sâu H = 0 (m) = 0 (ft)
Vậy điểm này có tọa độ là ( 0 ft ; 109,40F).
Nhiệt độ vỉa : Tv = 2480F tại độ sâu H = 3480 m = (11418 ft)
Vậy điểm này có tọa độ là (11418ft ; 2480F)
Nhiệt độ Tv = 248oF là ứng với nóc vỉa sản phẩm
Nối hai điểm này ta được đường biểu diễn garadien nhiệt độ của chất lỏng
trong cần .
4.3.6. Các thông số cần thiết cho việc thiết kế lắp đặt van
+ P v =210(at) =3084,9 (psi)
+ Áp suất bão hòa Pbh=160(at) =2352 (psi)
Ta có nhận xét sau:
- Dựa vào áp suất bão hòa ta có thể xác định được thời điễm tách khí của dầu trong đáy
giếng.
- So sánh áp suất vỉa và đường Gradien áp suất ta có thể xác định được thời điểm có dòng
chảy vào giếng trong quá trình khởi động.

49

4.4. Xác định độ sâu đặt van gaslift và các đặc tính c ủa van.
4.4.1. Van số 1:
Bằng phương pháp đồ thị ta xác định độ sâu đặt van số 1 như sau:
+ Xác định giao điểm của đường phân bố áp suất thủy tĩnh và đường áp suất khí
nén khởi động.
+ Trên đường phân bố áp suất thủy tĩnh ta chọn một điểm có áp suất nhỏ hơn áp
suất tại giao điểm khoảng 50 psi.Mục đích nhằm tạo ra chênh áp để khí nén đi qua vào
van trong ống khai thác.
+ Vẽ đường nằm ngang song song với trục áp suất đi qua điểm vừa chọn và cắt
trục độ sâu tại một điểm.Đó chính là vị trí đặt van thứ nhất.
+ 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
Với cách xác định như vậy ta xác định được các thông số sau:
a. Độ sâu đặt van số 1:
1. Độ sâu đặt van 1: H1 = 986,2 m = 3235,7 ft
2. Nhiệt độ khí nén tại độ sâu đặt van 1: Tkn1 = 53,5 0C = 130,1 0F
3. Nhiệt độ chất lỏng trong ống khai thác ở độ sâu đặt van 1:
TL1 = 68,7 0C = 158,9 0F
4. Áp suất khí nén tại vị trí van1:

Pkn1 = 1591,3 psi (108,3 at).

5. Áp suất nhỏ nhất mà dòng chất lỏng trong ống khai thác đạt được khi khí nén
qua van 1:
Pmin1 = 674 psi (45,9 at).
6. Hệ số hiệu chỉnh lưu lượng khí nén ở vị trí van 1:
Ctg1 = 0,075. =0,075. = 1,092
b. Xác định đường kính van:
1.Áp suất khí nén cân bằng lực đóng mở van 1:
Pkcbl = Pknl − ∑∆Pkl = 108,3– 0 = 108,3 at = 1591,3 psi.
(∑∆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).
2. Áp suất chất lỏng trong ống nâng dùng để cân bằng lực đóng mở van 1: