Tải bản đầy đủ - 92 (trang)
Hình 2.8- Sơ đồ van tuần hoàn.

Hình 2.8- Sơ đồ van tuần hoàn.

Tải bản đầy đủ - 92trang

45



Ở mỏ Bạch Hổ, van thường cách đáy giếng hơn 30m để đảm bảo an toàn trong quá

trình khai thác. Van an toàn sâu có nhiệm vụ đóng giếng trong các trường hợp sau:

+ Khi áp suất và tốc độ dòng sản phẩm vượt quá giới hạn thiết kế ban đầu;

+Khi có báo động khẩn cấp (hỏa hoạn, xuất hiện khí độc…)

Khi lắp các van an toàn sâu người ta phải thử áp suất đóng, mở van và lắp van an toàn

sâu vào nhippen khi giếng đã làm việc ổn định. Van an toàn sâu có thể đóng mở bằng

trạm điều khiển thủy lực TKS ở trên mặt đất

∗ Van an toàn sâu điều khiển bằng dòng chảy:

- Đặc điểm: Van được lắp sâu trong lòng giếng, dưới paker; Van này tự động

đóng mở khi tốc độ dòng chảy thay đổi so với thiết kế ban đầu.

- Nhược điểm: Thiết kế và bảo dưỡng phức tạp, tốn kém; hạn chế lưu lượng

dòng chảy, thiếu an toàn.

∗ Van an toàn sâu điều khiển trên mặt đất:

- Đặc điểm: Van được đóng mở nhờ dòng chất lưu có áp suất cao được bơm từ

trên mặt đất xuống theo đường ống riêng. Chiều sâu đặt van từ 120-180m cách thiết

bị miệng giếng.

2.3.10.Các loại ống khai thác

Ống khai thác có hai loại: Đầu chồn và đầu thường. Chúng được tiện ren ở hai đầu

và được thử ở điều kiện áp suất vỉa dự kiến. Ống khai thác được sản xuất theo tiêu

chuẩn API hoặc tiêu chuẩn GOST 633 – 80.

Bảng 2.1. Ống khai thác sản xuất theo tiêu chuẩn API

Đường kính quy Đường kính ngoài

Bề dày (mm)

ước (mm)

(mm)

48

48,3

3,68

60

60,3

5,54

73

73,0

5,51

89

88,9

6,45

114

114,3

6,88



Đường kính trong

(mm)

40,9

59,9

62

76,0

100,3



46



Bảng 2.2. Ống khai thác sản xuất theo tiêu chuẩn GOST 633 – 80

Đường kính quy Đường kính ngoài

Bề dày (mm)

ước (mm)

(mm)

48

48,3

4,0

60

60,3

5,0

73

73,0

5,5

89

88,9

6,5

114

114,3

7,0



Đường kính trong

(mm)

40,3

50,3

62,0

76,0

100,3



Bảng 2.3. Ống khai thác sản xuất theo tiêu chuẩn GOST 633 – 80

Đường kính quy Đường kính ngoài

Bề dày (mm)

ước (mm)

(mm)

48

48,3

4,0

60

60,3

5,0

73

73,0

5,5

89

88,9

6,5

114

114,3

7,0



Đường kính trong

(mm)

40,3

50,3

62,0

76,0

100,3



2.3.11.Van gaslift

Van Gaslift là thiết bị chính trong khai thác bằng phương pháp Gaslift. Van Gaslift

ngày càng được cải tiến và hiện đại hóa. Có thể tóm tắt qua 3 thế hệ sau:

- Thế hệ 1: Là thế hệ cổ điển, van Gaslift được nối với ống khai thác bằng ren.

Do đó nếu hỏng hóc thì phải kéo cả ống khai thác lên, dẫn đến chi phí cao, khó sửa

chữa và không thao tác được thiết bị lòng giếng bằng kỹ thuật cáp tời;

- Thế hệ 2: Van được đặt ngoài ống khai thác, tuy nhiên khi thay vẫn phải kéo

cả ống khai thác lên;

- Thế hệ 3: Van được cải tiến hơn, đặt trong mandrel, do đó quá trình thay van

và sửa chữa được thực hiện bằng dụng cụ cáp tời.

Tại xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro mỗi giếng khai thác Gaslift có khoảng

6-7 Mandrel, mỗi Mandrel chứa 1 van BKT-1. Các van Gaslift mở dưới tác dụng

của khí nén, được đóng nhờ áp suất khí N 2 nạp trong buồng khí gọi là Siphôn.

Mandrel cuối cùng chứa van làm việc DKO-2 loại 1, vì không có buồng khí nên van

luôn mở.

Van khởi động hay van làm việc đều có van ngược và đường kính côn tiết lưu

từ 1/8- 3/8”. Các van đều có khóa trên hoặc khóa dưới có tác dụng định vị van đúng



47



vị trí. Do đó van được thu hồi khi có tác dụng thích hợp để làm đứt các chốt định vị

của khóa.

a. Chức năng và phân loại van Gaslift:

Chức năng:

- Tự động đóng mở để cách ly hoặc khai thông vùng không gian bên ngoài và

bên trong ống nâng;

- Giảm áp suất khởi động, do vậy tăng hiệu quả sử dụng năng lượng của thiết

bị nén khí (cùng công suất máy nén khí, chiều sâu khí nén vào ống nâng tăng lên).

Phân loại van Gaslift:

Phụ thuộc vào chế độ khai thác, chức năng sử dụng, nguyên lý hoạt động, cấu

trúc hay nguyên lý lắp đặt, van Gaslift có thể phân loại như sau:

* Theo chức năng: Van gaslift khởi động hoặc làm việc.

+ Van Gaslift khởi động: van Gaslift khởi động dùng để tăng độ sâu dẫn khí

vào cột ống nâng bằng cách lần lượt khí hoá cột chất lỏng bắt đầu từ van trên cùng.

Các van Gaslift khởi động sẽ lần lượt đóng cho đến khi khí đi vào các van Gaslift

làm việc. Sau khi đưa giếng vào hoạt động ổn định các van khởi động này đều phải

đóng kín. Các van này có thể dùng cho cả giếng khai thác liên tục và giếng khai

thác theo chế độ định kỳ;

+ Van Gaslift làm việc: Dùng dẫn khí vào cột ống nâng và duy trì khí hoá cột

chất lỏng liên tục. Phụ thuộc vào độ chênh lệch áp suất của khí nén và của cột chất

lỏng tại nơi đặt van mà van Gaslift làm việc có thể tự điều chỉnh lượng khí nén theo

yêu cầu.

* Theo nguyên lý hoạt động của van:

Van điều khiển bằng áp suất, độ chênh áp hay cơ học.

+ Van Gaslift điều khiển bằng áp suất : Van Gaslift điều khiển bằng áp suất có

quá trình đóng mở van được điều khiển bằng áp suất của khí nén hay của cột chất

lỏng khai thác;

+ Van Gaslift điều khiển bằng chênh áp: Van Gaslift điều khiển bằng chênh áp

có quá trình đóng mở van điều khiển bằng độ chênh áp của cột chất lỏng khai thác

và khí nén;

+ Van Gaslift cơ học: Van Gaslift cơ học ít được sử dụng trong công nghiệp

khai thác dầu khí bằng Gaslift do tính chưa hoàn thiện về cấu tạo và bất tiện về

điều khiển. Quá trình đóng mở van loại cơ học phụ thuộc vào tác động cơ học trên

mặt đất.



48



* Theo Cấu trúc:

Van Gaslift dạng buồng khí, dạng lò xo hay dạng kết hợp.

+ Van Gaslift dạng buồng khí: tác nhân để đóng van của loại van này là do áp

suất của khí nén trong buồng chứa khí.

+ Van Gaslift dạng lò xo: tác nhân để đóng van của loại van này là do lực đàn

hồi của lò xo thay vì áp suất của khí nén trong buồng chứa khí.

+ Van Gaslift dạng kết hợp: tác nhân để đóng van của loại van này là do tổng hợp

lực đàn hồi của lò xo và lực áp suất nén của khí trong buồng chứa khí.

* Theo phương pháp lắp đặt:

Loại cố định có thể tháo gỡ:

+ Van Gaslift cố định: Được lắp đặt ngay trên cột ống nâng và thả cùng với vột

ống nâng vào giếng. Van loại này hầu như không được sử dụng vì tính bất tiện do

phải tiến hành kéo thả toàn bộ cột ống khai thác khi cần tháo dỡ van.

+ Van Gaslift có thể tháo gỡ: Được lắp đặt vào túi chứa nhờ kỹ thuật tời. Túi

chứa được nối và thả cùng với cột ống nâng vào giếng theo độ sâu thiết kế. Sau đó

van Gaslift được lắp đặt hay tháo dỡ để thay thế hoặc sửa chữa bằng kỹ thuật tời mà

không cần phải kéo thả toàn bộ cột ống khai thác. Điều này giảm đáng kể chi phí

cho sửa chữa và thời gian dừng giếng.

* Theo chế độ khai thác:

Gồm van Gaslift liên tục và van Gaslift định kỳ.

* Theo thiết bị lắp đặt:

Gồm van Gaslift lắp đặt nhờ tời hoặc lắp đặt nhờ thuỷ lực.

b. Nguyên lý cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của van gaslift.

Nguyên lý cấu tạo:

Van gaslift được đặt vào trong túi đựng (mandrel) ở độ sâu thiết kế nhằm đưa

khí vào dòng sản phẩm khai thác để khí hoá phần cột chất lỏng phía trên van. Van

có cấu tạo đặt biệt cho phép điều khiển quá trình đóng mở van một cách dễ dàng

bằng áp suất khí nén hay bằng áp suất cột chất lỏng khai thác. Van gaslift cấu tạo

chủ yếu từ các thành phần chính sau: thân van 1, buồng chứa khí nitơ 2, ti van 3 và

lỗ dẫn khí 4



49



Hình 2.9. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của van gaslift.

Nguyên tắc hoạt động của van gaslift:

Để dễ hình dung nguyên tắc hoạt động của van gaslift, ta xem xét van dạng

buồng chứa khí Nitơ. Bộ phận quan trọng nhất của van gaslift loại này là buồng

chứa khí Nitơ nén. Van gaslift dạng buồng chứa khí Nitơ có ba tiết diện quan trọng

mà áp suất có thể tác động lên: tiết diện của buồng khí nén A b, tiết diện của lỗ dẫn

khí Ap và tiết diện hiệu dụng của buồng khí nén (A b – Ap) (xem Hình 2.9). Trên cơ

sở các tiết diện, đưa ra các khái niệm sau:

Yếu tố buồng chứa khí Nitơ Fb = Ab /(Ab – Ap)

Yếu tố lỗ dẫn khí Fp = Ap /(Ab – Ap).

* Nguyên tắc hoạt động của van gaslift kiểu buồng chứa khí Nitơ điều khiển

bằng áp suất khí nén (loại không cân bằng-áp suất đóng mở van không bằng

nhau):

+Phương trình cân bằng áp suất khi mở van (khi van đang đóng):

Tại thời điểm van đang đóng, diện tích Ap phía dưới ti van chịu áp suất chất

lỏng trong ống khai thác Pl và diện tích dưới buồng khí nitơ (A b – Ap) bị áp suất khí

nén Pk tác động đẩy lên. Diện tích buồng khí nitơ A b chịu áp suất khí nitơ nén Ap tác

động đẩy xuống. Khi van chuẩn bị mở thì ta có thể viết phương trình cân bằng lực

sau:

Pkm (Ab – Ap) + Plm Ap = PbAb

(2.1.1)

Trong đó: kí hiệu m: chỉ trạng thái van đang chuẩn bị mở.

Nếu van gaslift kiểu kết hợp nghĩa là có lò xo để hỗ trợ lực đóng van thì

phương trình có thể viết lại như sau:

Pkm (Ab – Ap) + Plm Ap = PbAb + Plx (Ab – Ap)

(2.1.2)



50



Trong đó: Plx là áp suất đàn hồi của lò xo.

Chia đẳng thức (2.1.1) và (2.1.2) cho (A b – Ap ) ta có phương trình tương

đương sau:



Pkm + Plm



Pkm + Plm



Ap

( Ab − A p )



Ap

( Ab − Ap )



= Pp



= Pp



Ap

( Ab − A p )



Ap

( Ab − Ap )



+ Plx



(2.1.3)



(2.1.4)



Thay các yếu tố buồng chứa khí nitơ F b = Ab / (Ab – Ap) và yếu tố lỗ dẫn khí

Fb = Ap / (Ab – Ap ) vào (2.1.3) và (2.1.4) ta được:

Pkm + PlmFp = PbFb

(2.1.3’)

Pkm + PlmFp = PbFb + Plx

(2.1.4’)

Khi biết được áp suất Pkm và Plm, áp suất cần phải nạp vào buồng khí nén có

dạng tổng quát:

1



Pb = F ( Pkm + PlmFp – Plx )

p



(2.1.5)



Từ (5.1.1), sau khi biến đổi toán học, áp suất cần phải nạp vào buồng khí nén

có thể viết dưới dạng như sau:

Pb=Pkm-



Ap

Ab



(Pkm-Plm)



(2.1.6)



+ Phương trình cân bằng áp suất khi đóng van (khi van đang mở):

Tại thời điển van đang mở diện tích phía dưới van Ap và diện tích dưới buồng khí

Nitơ (Ab-Ap) chịu áp suất khí nén Pk tác động đẩy lên và diện tích buồng khí nén Nitơ

Ab chịu áp suất khí Nitơ nén Pb tác dụng đẩy xuống (xem Hình 2.9). Khi van chuẩn bị

đóng ta có thể viết phương trình cân bằng lực sau:

Pkd(Ab - Ap) + PkdAp = PbAb (2.1.7)

Trong đó: kí hiệu d chỉ trạng thái van khi chuẩn bị đóng.

Nếu van gaslift kiểu kết hợp thì phương trình (2.1.2)viết lại như sau:

Pkd(Ab - Ap) + PkdAp = PbAb + Plx(Ab - Ap)

(2.1.8)

Sau khi biến đổi toán học các đẳng thức (2.1.7) và (2.1.8), ta có các phương

trình tương đương sau: Pkd = Pb .

(2.1.9)



51



Hình 2.10. Sơ đồ nguyên lý quá trình đóng mở van gaslift kiểu buồng khí bằng áp

suất khí nén.

Pkd = Pb +



1

P .

Fb lx



(2.1.10)



So sánh hai công thức tính áp suất đóng (2.1.7) và áp suất mở van (2.1.1) có thể

đưa ra công thức xác định áp suất đóng theo công thức mở hay ngược lại:



Pkd = Pkm -



Ap

Ab



(Pkm – Plm)



(2.1.11)



Như vậy,theo công thức (2.1.11) để van gaslift kiểu buồng khí đóng thì chỉ có

một cách duy nhất theo lý thuyết là giảm áp suất khí nén đến giá trị bằng áp suất

buồng chứa khí Nitơ.

*Nguyên tắc nạp khí cho van gaslift kiểu buồng chứa khí Nitơ:

Quá trình nạp khí buồng chứa khí Nitơ và hiệu chỉnh cho đúng với giá trị thiết

kế được tiến hành ở trạm nạp khí và thử van gaslift. Trong Hình 2.11 trình bày sơ đồ

nguyên lý cấu tạo của trạm nạp khí và thử van. Van gaslift 1 được đặt vào buồng thử

áp suất 2. Khí nén đi vào buồng thử 2 qua van điều khiển A và được theo dõi bởi áp

kế 3, khí nén sau khi mở van 1 sẽ đi qua van điều khiển B và thoát ra ngoài. Áp kế 4

dùng để theo dõi áp suất sau van.

Áp suất cho buồng chứa khí Nitơ thường được hiệu chỉnh nhờ giá trị áp suất

biểu kiến. Áp suất biểu kiến là giá trị áp suất khí cần thiết để mở van P ko ở điều kiện

nhiệt độ 15,5 oC (60 oF) và áp suất chất lỏng tác động lên ti van Plo bằng áp suất khí

quyển. Như vậy, trên cơ sơ công thức xác định áp suất mở van (2.1.2), có thể viết lại

cho trường hợp này là:



52



Pko (Ab - Ap) + 0 = PboAb + Plx(Ab -Ap)

(2.1.12)

Pko = FbPbo + Plx

(2.1.13)

Trong đó:

Pbo- Áp suất cần nạp vào buồng khí Nitơ ở điều kiện nhiệt độ 15,5 oC



1. Van gaslift; 2. Buồng thử áp suất; 3 và 4. Áp kế

Hình 2.11.- Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của trạm nạp khí và thử van gaslift.

Đối với hầu hết van gaslit loại buồng chứa khí Nitơ điều khiển bằng áp suất cột

chất lỏng, áp suất trong buồng khí Nitơ bằng không. Do đó phương trình (2.13) có

dạng đơn giản sau:

Pko = Plx

(2.1.14)

Do lực đàn hồi của lò xo hầu như không bị ảnh hưởng bởi yếu tố nhiệt độ

của các giếng khai thác nên phương trình (2.1.14) có thể xác định được áp suất của

lò xo đúng theo giá trị tính toán trong điều kiện làm việc trong thân giếng, nghĩa là:

Pko = Plm + PkmFp

(2.1.15)

Trong khi đó, đối với van gaslift có nạp khí Nitơ vào buồng khí, nghĩa là áp

suất Pbo khác không, cần thiết phải tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ lên giá trị áp

suất mở van. Để thực hiện được việc này, trước hết phải xác định áp suất mở van

trong điều kiện giếng làm việc.

Dựa trên hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ C t =



Pb

, với Ct được xác định theo công

Pbo



thức sau:

Ct =



[ 460 + (1,8t + 32)]z t

520 z15



Trong đó:

t – nhiệt độ tại độ sâu đặt van;



(2.1.16)



53



zt và z15 – hệ số nén của Nitơ ở điều kiện nhiệt độ t và ở 15,5 oC tương ứng.

Như vậy, có thể xác định được áp suất nạp khí vào buồng khí theo công thức

sau:

Pbo =



Pb

Ct



(2.17)



Trong đó, Pb được xác định theo công thức (5.5) với điều kiện không có lò xo,

1



nghĩa là Pb = F (Pkm + PlmFp). Lúc này giá trị áp suất nạp biểu kiến được xác định

b

theo công thức:

Pko =



1

(P + PlmFp) .

C t km



(2.18)



54



Pko

Hình 2.12. Sơ đồ mô tả thiết bị lòng giếng



55



CHƯƠNG III: THIẾT KẾ KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP

GASLIFT CHO GIẾNG 1007-MSP10 MỎ BẠCH HỔ

3.1.Đặc điểm kĩ thuật của giếng 1007-msp10 ở mỏ Bạch Hổ và các thông số đầu

vào

Bảng 3.1. Các thông số của vỉa và giếng

TT



Các thông số



Ký hiệu



Giá trị



Đơn vị đo



Tên giếng



N01007,MSP10



1



Chiều sâu giếng khai thác



H



4350



m



2



Khoáng mởvỉa sản phẩm



Hmv



3480-3540



m



3



Đường kính ống chống khai thác



Dk



170



mm



4



Đường kính ống khai thác



d



92



mm



5



Độ sâu đặt paker



Lpk



3350



m



6



Áp suất miệng giếng



Pm



12



at



7



Áp suất khí nén (khi khởi động)



Pkđ



90



at



8



Áp suất khí nén (khi làm việc)



Plv



84



at



9



Áp suất vỉa



Pv



220



at



10



Trọng lượng riêng của nước



γnc



1,04



g/cm3



11



Trọng lượng riêng của dầu tách d

γ

khí



0,84



g/cm3



12



Trọng lượng riêng của khí nén



γkn



0,76



g/cm3



13



Lưu lượng chất lỏng thiết kế



Qcl



65



m3/ngđ



14



Thểtích ép khí tối đa



Qk



17016



m3/ngđ



15



Yếu tố khí



G0



100



m3/t



16



Hệ số hoà tan của khí



Α



0,68



1/at



17



Hệ số sản phẩm của giếng



K



0,90



t/ngđ.at



18



Nhiệt độ khí nén tai miệng giếng



Tkm



27



0



C



19



Nhiệt độ vỉa



Tv



120



0



C



20



Nhiệt độmiệng giếng



T



40



0



C



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Hình 2.8- Sơ đồ van tuần hoàn.

Tải bản đầy đủ ngay(92 tr)

×