Thiết kế khai thác dầu bằng phương pháp gaslift liên tục cho giếng dh 18 ở mỏ đại hùng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤT ĐỒ ÁN MƠN CƠNG NGHỆ KHAI THÁC DẦU KHÍ THIẾT KẾ KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT LIÊN TỤC CHO GIẾNG DH-18 Ở MỎ ĐẠI HÙNG Hà Nội, năm 2021 Các thông số giếng thiết kế: ST T Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị m3/d Hệ số sản phẩm K 2 Tỷ trọng dầu γD 0.88 Tỷ trọng nước γN 1.074 Tỷ trọng khí γk 0,65 Tỷ trọng khí nén γkn 0.75 γL 1.1 ξN 50 % FGOR 180 ft3/ft3 Tỷ trọng chất lỏng chất tải Độ ngậm nước sản phẩm Tỷ số khí dầu thành hệ Nhiệt độ vỉa tv 102 ºC 11 Áp suất vỉa Pv 200 atm 14 Áp suất khí nén khởi động Pkd 139 atm 15 Áp suất khí nén làm việc Plv 95 atm 16 Áp suất miệng giếng Pm 25 atm 18 Đường kính HKT 19 Đường kính ống chống 20 21 Nhiệt độ chất lỏng miệng giếng Nhiệt độ khí nén miệng giếng DHKT 2.9 in 73 mm Doc 168/140 mm Tlm 38 ºC tknm 22 ºC 22 Nhiệt độ chuẩn to 15.5 23 Áp suất chuẩn Po 24 25 27 Lưu lượng dòng chảy theo thiết kế Lưu lượng khí bơm nén vào Độ sâu đến điểm khoảng bắn QL 250=1572stb l Qk 980.103 Lt 3207 ºC atm m3/ng.đ SCF/ng.đ m Lựa chọn tính tốn cột ống nâng Giếng DH-18, ban đầu bắt đầu đưa vào khai thác Do lượng vỉa đủ lớn, lưu lượng dòng chảy đáp ứng yêu cầu đặt ra, nên doanh nghiệp lựa chọn phương án khai thác tự phun Vì giếng chuyển qua khai thác gaslift, để tiết kiệm chi phí sản xuất, áp dụng ln ống nâng có sẵn từ khai thác tự phun giếng, bỏ qua cơng đoạn tính tốn cột ơng nâng giếng bắt đầu sử dụng gaslift Những bước tính tốn sau sử dụng thơng số ống nâng có sẵn từ trước Thiết lập biểu đồ tính tốn độ sâu đặt van gaslift Ưu điểm lớn phương pháp khai thác Gaslift viê [c tự [ng hố cao vâ [n hành giếng trình thiết kế giếng Có phương pháp xác đ]nh chi^u sâu đă [t van Gaslift: Phương pháp giải tích, phương pháp tốn đ` Liên Xơ phương pháp đ` th] CAMCO Hiê [n PVEP đ^u có sẵn chương trình phần m^m máy tính phần m^m Pipe Sim, ngưfi thiết kế giếng cần đưa số liê [ u đầu vào có kết mơ [t cách nhanh chóng xác Tuy nhiên chgng ta vhn tính tốn tay Trong đ` án này, phần trình bày minh hoạ phương pháp đ` th] CAMCO bước tiến hành thiết kế Để tính tốn [ sâu đă [t Gaslift giếng khai thác phải xây dựng đ` th] phụ thuô [c áp suất chi^u sâu giếng Trong biểu đ` biểu th] mô t[ số đưfng thay đii thông số giếng phụ thuô [ c áp suất, chi^u sâu giếng Dựa vào thông số ban đầu giếng (bảng 5.1) để tính tốn chi^u sâu đă [t van Gaslift thông số làm viê [c [ thống khai thác Gaslift cho giếng thiết kế 3.1 Xác định đường cong phân bố áp suất lỏng khí |t ống nâng (đường số 1) Tl lê [ GLR (tl lệ áp suất khí lỏng [ t ống nâng) chất lỏng khai thác sau np khí vào giếng: Với lưu lượng khí np tối đa là: 980 103 cu.ft/d lưu lượng khai thác 1572stb/d, ta tính GLR chất lỏng np khí là: GLR= 980.103 250 0.159 =623,28 cu ft / bbl ¿ ) Các đưfng cong churn (Hình 1.2) đưfng đă [ c tính áp suất miêng [ Vì vậy, với giếng có áp suất miê [ng P m = 25(at) = 367 (psi) ta cần thực hiê [n bước sau: Đă [t tf giấy thiết kế (1.1) lên hình (1.2), di chuyển sang trái cho điểm hình (1.2) trsng lên điểm 367 psig giấy thiết kế (1.1) Sau vẽ đưfng cong GRL = 600 lên giấy thiết kế (1.1) Theo thiết kế phương pháp Camco, khơng có đưfng 623.28 nên ta chọn họ đưfng cong gần GLR=600 3.2 Xây dựng đường phân bố áp suất thuỷ t•nh (đường số 2) Áp suất dịng chảy đáy giếng : Pđ = Pv - QL K = 75 atm = 1102,5 psi Đưfng qua điểm áp suất miê [ng giếng 367 psi điểm áp suất thul tunh đô [ sâu 1000m (3281 ft): Ptt (1000) = Pm+ γl L1000m (5.6) Trong đó: Pm = 25 (atm)- Áp suất miê [ng giếng  = 1,09: Tl trọng chất lỏng Ta có: Ptt1000 = 25 + 1,1.1000 10 = 135 (atm) = 1985 (psi) 3.3.Xây dựng đường phân bố áp suất khí nén ngồi cần Áp suất khí nnn độ sâu Lt = 3207 m tính theo phương pháp lặp sau đây: Pkn1L = Pkd + 8,2025.10-5.Pkd.Lt = 139 + 8,2025.10-5.139.3207 = 176 atm P1 = P kđ + P kn L = 139 + 175,6 = 157 atm t= t knm + t v = 62oC = 143,6oF Từ t , P1 tra hình 5.3 ta tìm Z1 = 0,665 Pkn L +273 29,263.0,665 (¿¿) = 139 = 201,02 atm 0,75.3207 ¿ ¿ e Vì Pkn1L ≠ Pkn2L tương đối lớn nên ta phải tiến hành phnp lặp lần 2: P2 = P kđ + Pk nL = 139 + 201,02 =170 atm Từ t , P2 tra hình 3.3 ta tìm Z2 = 0,676 Pkn L +273 29,263.0,676 (¿¿) = 139 0,75.3207 ¿ e¿ = 199,82 atm Vì Pkn3L ≈ Pkn2L nên ta nhận PknLt = Pkn3L = 200 atm Từ điểm áp suất khí nnn miệng giếng Pkđ = 139 atm, ta nối với điểm áp suất khí nnn độ sâu Lt = 3207 m, PknLt = 200 atm= 2940 psi → ta đưfng biến thiên áp suất khí nnn khởi động khoảng khơng vành xuyến (2) 5.3.4.Đường biến thiên nhiệt độ khí nén bơm ép ngồi cần Từ điểm nhiệt độ khí nnn miệng giếng Tknm = 22ºC ta nối với điểm nhiệt độ vỉa Tv= 102ºC → ta đưfng biến thiên nhiệt độ khí nnn bơm np 5.3.5 Đường biến thiên nhiệt độ khí nén bơm ép cần Từ điểm nhiệt độ chất lỏng miệng giếng Tm = 38ºC ta nối với điểm nhiệt độ vỉa độ sâu vỉa Tv= 102ºC → ta đưfng biến thiên nhiệt độ chất lỏng cột ống khai thác 5.3.6 Tính tỉ số khí lỏng Tính tl số khí lỏng FGLR: FGLR = FGOR(1 – ξN) = 180.(1-0.5) = 90 ft3/ft3 Trong đó: FGOR: tl số khí dầu đi^u kiện vỉa (ft3/ft3) ξN: độ ngậm nước sản phrm (%)  Xác định chiều sâu đặt van thông số van 5.4 Van thứ Vẽ đưfng gradient áp suất thủy tunh (G s) cách nối điểm áp suất miệng giếng Pm = 25 atm với điểm áp suất thủy tunh độ sâu L = 1000 m P tt = 135 atm Đưfng cắt đưfng gradient áp suất khí nnn khởi động cột khí vsng vành xuyến (2’) điểm Từ điểm ta kẻ đưfng thẳng nằm ngang song song với trục áp suất, cắt đưfng biến thiên áp suất khí nnn làm việc (đưfng số 2) điểm Pkn1 = 164 atm, cắt đưfng biến thiên áp suất chất lỏng cột ống khai thác (đưfng số 1) điểm áp suất chất lỏng nhỏ van thứ Pmin1 = 34,7atm Và cắt trục độ sâu điểm – độ sâu đặt van thứ  Độ sâu đặt van thứ : L1 = 945=3100 ft  Nhiêt[ [ khí nnn đô sâu [ đă [t van: tkni=tknm+(tv-tknm).Li/Lt , suy tknl= 44,80C (112,60F)  Nhiêt[ đô [ chất lỏng ống khai thác đô [ sâu đă [t van 1: TL1=56,20C (1330F)  Áp suất khí nnn v] trí van: Pknl=164 atm=2410,8 psi  Áp suất nhỏ mà dòng chất lỏng ống khai thác đạt khí nnn qua van 1: Pmin = 34,7 atm =510 psi  Hê [ số hiê [u chỉnh tl trọng nhiê [ t [ khí nnn v] trí van 1: Cgt1=0,075 √ 0,75 √ ( 44,8+273) =1,158  Xác đ]nh đưfng kính cửa van  p sut kh nn cân bng lc đng m van Pkncbl = Pknl - Pkl = 164 – =164 atm Trong đó: Pknl áp suất khí nnn van 1, Pknl = 164atm=2410,8 psi Pkl =0 ting tin hao áp suất khí sau nnn qua van phía (vì van thứ nên tin hao áp suất 0)  p sut cc đi ng nâng ti v! tr van s 1: Để xác đ]nh áp suất cực đại ống nâng điểm đă [t van, ta cần nối điểm áp suất khí nnn [ sâu đăt[ van với điểm áp suất miê n[ g Theo (Hình 1.1) ta có giá tr] Pmax=1680 psi=114,3 atm  p sut cht l#ng ng nâng d%ng đ& cân bng lc đng m van 1: Plcbl= Pmin+ f(Pkcbl - Pminl) Trong đó: f phần trăm đô [ chênh áp, chọn f=0% để hạn chế van mô [t cách tuyê [t đối, chọn f=100% [ thống van làm viê [c in đ]nh lại làm tăng số van, vâ [y chọn f=10% Plcbl = 47,63 atm Khi áp suất khí nnn nhỏ Plcb1 van đóng Nếu áp suất khí nnn lớn Plcb1 van mở  Tính áp suất đáy giếng khí qua van thứ Pd1 = Pmin1 + ρ L g ( L t −L1) 1,1 ( 3207 −945 ) = 34,7 + 10 10 = 283,52 atm Vì áp suất đáy giếng lớn áp suất vỉa nên lgc chưa có dịng chảy từ vỉa vào giếng Ta chọn lưu lượng dỡ tải QL1 đủ nhỏ, khoảng 20% lưu lượng theo thiết kế QL để không ảnh hưởng đến đưfng kính lỗ van → chọn QL1 = 20% QL = 50 (m3/ng.đ)  Tl số khí nnn qua van số Ta đặt hình 1.1 lên hình 1.2 , chọn đưfng GLR cho đưfng cong qua điểm áp suất miệng giếng Pm PLcb1 độ sâu đặt van thứ → GLR1 = 100 SCF/STB=17.8 m3/m3  Vậy lưu lượng khí nnn lớn cần thiết qua van là: MaxV1 = Cgt1 (GLR1 - FGLR)QL1 = 1,158.(17.8 - 0).50 =1030 ( m3/d) = 36.37 Mcuft/d Trong đó: Pd > Pv nên lgc chưa có dịng chảy vào giếng nên ta lấy FGLR =0  Đường knh lỗ van Pdown = PLcb1 = 47,63 atm Pup = Pkn1 = 164 atm → Pdown/Pup = 0,29 → tra đ` th] hình 5.4 → k1 = 0.468 Suy ra: C1 = l d1 = MAX V ( M Cu ft ngđ Pup ( psia) k √ C1 46,08 = √ ) 36.37 = (164.14,7 + 14,7 ) 0,468 0.032 46,08 = 0,032 = 0.026 in → Chọn đưfng kính van à: Tra bảng 5.3 ta có : Dv1 = 1/8 inch  Tính áp suất mở van đi^u kiện độ sâu đặt van thứ 1: Từ d1 tra bảng 1.3 → ta có hệ số hiệu chỉnh áp suất mở van fp(1) = 0.0502 Pmv 1 = 1+f ( Pkncb1 + f p(1) Plcb ) p (1) = 1+0.0280 (164 + 0.0280.47,63) =160,8 atm =162,93 bar  Xác đ]nh áp suất mở van đi^u kiện churn 15,5 ℃ Từ Pmv1 = 160,8atm =162,93 bar tL1 = 56,2 ºC Ta tra bảng 1.4 → hệ số hiệu chỉnh áp suất mở van đi^u kiện churn Ct1 = 0.828 Pmvo1 = Ct1(Pkncb1 + fp(1).PLcb1)  Áp suất nhỏ mà dòng chất lỏng ống khai thác đạt khí nnn qua van 3: Pmin3 = 56 atm = 823 psi  Hê số [ hiê [u chỉnh tl trọng nhiê [ t [ khí nnn v] trí van 3: Cgti =0.075γ kn t kni+273  → Cgt3=1,227  Xác đ]nh đưfng kính cửa van  p sut kh nn cân bng lc đng m van Pkncb3= Pkn3 - Pk3= 173,72 atm Pkn3 =1,7838 atm ting tin hao áp suất khí sau nnn qua van phía  p sut cc đi ng nâng ti v! tr van s 3: Để xác đ]nh áp suất cực đại ống nâng điểm đă [t van, ta cần nối điểm áp suất khí nnn [ sâu đăt[ van với điểm áp suất miê n[ g Theo (hình 1.1) ta có giá tr] Pmax2= 1700 psi=115,6 atm  p sut cht l#ng ng nâng d%ng đ& cân bng lc đng m van Plcb3= Pmin3+ f(Pkncb3 - Pmin3)= 67,772 atm  Tính áp suất đáy giếng khí qua van thứ Pd3 = 134,807 atm Vì áp suất đáy giếng nhỏ áp suất vỉa nên lgc có dịng chảy từ vỉa vào giếng Ta chọn lưu lượng dỡ tải QL3 khoảng 60% lưu lượng QL để khơng ảnh hưởng đến đưfng kính lỗ van → chọn QL3 = 150 (m3/ng.đ)  Tl số khí nnn qua van số Ta đặt (hình 1.1) lên (hình 1.2), chọn đưfng GLR cho đưfng cong qua điểm áp suất miệng giếng Pm PLcb3 độ sâu đặt van thứ → GLR3 = 400 (SCF/STB)= 71,24 m3/ m3  Vậy lưu lượng khí nnn lớn cần thiết qua van là: MaxV3 = 462,84Mcuft/d  Đường knh lỗ van Pdown = PLcb3 = 67,772 atm Pup = Pkn3 = 175,5 atm → Pdown/Pup = 0,386 → tra đ` th] hình 1.4 → k3 = 0.468 Suy ra: C3 MAX V (M = d3 = Cu ft ngđ ) Pu p ( psia) k √ C3 46,08 = √ 0.38 46,08 462,84 = (175,5.14,7 + 14,7 ).0,468 = 0,38 =0,09 in Chọn đưfng kính van là: Dv3 =1/4 inch  Tính áp suất mở van đi^u kiện độ sâu đặt van thứ 3: fp(3) = 0,0807 Pmv  = 1+ f ( Pkncb3 + f p(3) Plcb p (3 ) = 165,8 atm = 168 bar Xác đ]nh áp suất mở van đi^u kiện churn 15,5 ℃ Từ Pmv3 = 165,8atm =168 bar tL3 =73,30C Ta tra bảng 1.2 → hệ số hiệu chỉnh áp suất mở van đi^u kiện churn Ct3 = 0.738  Pmvo3 = Ct3(Pkncb3 + fp(3).PLcb3) Pmvo1 = 132,24atm 5.7 Van số Từ điểm có tọa độ (L3 = 2484 m , PLcb3 = 67,7 atm) ta kẻ đưfng thẳng (4’’’) song song với đưfng Đưfng thẳng cắt đưfng phân bố áp suất khí nnn khởi động khoảng khơng vành xuyến (2’’’’) điểm áp suất khí nnn qua van số hai Pkn4 = 178 atm Tại điểm ta vẽ đưfng thẳng nằm ngang song song với trục áp suất, cắt đưfng số (1) điểm áp suất Pmin4 = 66,7 atm Và cắt trục độ sâu điểm, độ sâu đặt van thứ hai: L4 = 3048 m  Chi^u sâu đặt van thứ : L = 3048m = 10000 ft  Nhiêt[ [ khí nnn đô [ sâu đăt[ van: Tkn4= 98 0C (208,40F) Nhiê [t đô [ chất lỏng ống khai thác đô [ sâu đă [t van 4: TL4=98,830C (209,8940F)  Áp suất khí nnn v] trí van: Pkn4=178 atm=2620 psi  Áp suất nhỏ mà dòng chất lỏng ống khai thác đạt khí nnn qua van 4: Pmin4 = 66,7 atm = 980,21 psi  Hê số [ hiê [u chỉnh tl trọng nhiê [ t [ khí nnn v] trí van 4: Cgt4=1,251  Xác đ]nh đưfng kính cửa van  p sut kh nn cân bng lc đng m van Pkncb4= 174,904 atm Pkn3 =3,096 atm ting tin hao áp suất khí sau nnn qua van phía  p sut cc đi ng nâng ti v! tr van s 4: Để xác đ]nh áp suất cực đại ống nâng điểm đă [t van, ta cần nối điểm áp suất khí nnn [ sâu đăt[ van với điểm áp suất miê n[ g Theo (hình 1.1) ta có giá tr] Pmax4= 2040psi=138,78 atm  p sut cht l#ng ng nâng d%ng đ& cân bng lc đng m van Plcb4= 78,13 atm  Tính áp suất đáy giếng khí qua van thứ Pd4 =Pmin4 + ρ L g ( L t −L 4) =¿ 10 85,03 atm Vì áp suất đáy giếng nhỏ áp suất vỉa nên lgc có dịng chảy từ vỉa vào giếng Ta chọn lưu lượng dỡ tải QL4 khoảng 60% lưu lượng QL để khơng ảnh hưởng đến đưfng kính lỗ van → chọn QL4 = 150 (m3/ng.đ)  Tl số khí nnn qua van số Ta đặt (hình 1.1) lên (hình 1.2), chọn đưfng GLR cho đưfng cong qua điểm áp suất miệng giếng Pm PLcb4 độ sâu đặt van thứ → GLR4 = 800 scf/stb = 142,5 m3/m3  Vậy lưu lượng khí nnn lớn cần thiết qua van là: MaxV4 = Cgt4 (GLR4 - FGLR)QL4= 943,93 Mcuft/d  Đường knh lỗ van Chọn đưfng kính van là: Dv4 =3/16 inch  Tính áp suất mở van đi^u kiện độ sâu đặt van thứ 4: fp(4) = 0.2021 Pmv 4=  (P +f P ) 1+f p ( ) kncb4 p ( 4) lcb =159,41 atm =162,7 bar Xác đ]nh áp suất mở van đi^u kiện churn 15,5 ℃ Từ Pmv4 = 159,41 atm =162,7 bar tL4 = 98,83 ºC Ta tra bảng 1.2 → hệ số hiệu chỉnh áp suất mở van đi^u kiện churn Ct4 =0.7 Pmvo4= Ct4(Pkncb4 + fp(4).PLcb4) =135,1 atm  Do chi^u sâu đặt van thứ vượt so với chi^u sâu giếng, nên giếng DH-18 ta cần sử dụng van Gaslift Ap suat(100psi) 12 Nhiet F 16 20 24 26 60 80 100 2000 3000 510 2410,8 4000 Ðo sau 5550 (ft) 6000 8000 2480 625 2580 823 8150 10000 1102,5 2610 Hình 1.1: Đồ thị camco cho giếng thiêt kế Bảng 1.2: Kết tính toán van thể bảng liệu sau: STT Đơn v] Van Van Van Van Độ sâu m 914 1691 2484 3048 Tkn ºC 44,8 61 80 98 TL ºC 56 69,31 84,22 99,3 Pmax atm 75,46 85,87 95 104,6 ∆Pkni atm 0,938 1,009 0,92 ∑∆Pkni atm 0,938 1,947 2,87 Pkni atm 108 117 119 122 Pkncbi atm 108 116 117 119,4 Pđ atm 276,34 209,6 146,9 80,77 PLcbi atm 42,38 49,8 62,12 72 MaxVi m /ng.đ 1030 2641 8380 26261 in 3/16 1/8 1/4 3/16 Pmvi atm 105 111,6 112,9 116,75 Pmvoi atm 91,96 97,44 94,8 90,6 di Van an toàn sâu 838 m 1569 m 2316 m 3069 m 3150 m 3270 m Sơ đồ thiết bị lòng giếng DH-18P Hình 1.2: Đồ thị xác định đường áp suất lỏng khí ống nâng Hình 1.3: Đồ thị xác định hệ số nén khí Z Hình 1.4: Biểu đồ lưu lượng khí Bảng 1.3: Hệ số hiệu chỉnh áp suất đường kính tối đa van (fp(i)) Hệ số hiệu chỉnh áp suất ½ inch OD inch OD Kiểu van (inch) Square seat Beveled seat Square seat Beveled seat 1/8 0.0447 0.0176 0.0170 0.0280 3/16 0.1036 0.1348 0.0393 0.0502 7/32 0.1453 0.1769 1/4 0.1972 0.2278 0.0710 0.0807 9/32 0.2620 0.3646 5/16 0.3034 0.4569 0.1146 0.1445 11/32 0.4454 0.5716 3/8 0.5769 0.7168 0.1727 0.2021 7/16 0.2496 0.3193 1/2 0.3516 0.4262 Bảng1.4: Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ van gaslift buồng khí nitơ 15,50C ... có sẵn từ trước Thiết lập biểu đồ tính tốn độ sâu đặt van gaslift Ưu điểm lớn phương pháp khai thác Gaslift viê [c tự [ng hố cao vâ [n hành giếng trình thiết kế giếng Có phương pháp xác đ]nh... đă [t van Gaslift: Phương pháp giải tích, phương pháp tốn đ` Liên Xơ phương pháp đ` th] CAMCO Hiê [n PVEP đ^u có sẵn chương trình phần m^m máy tính phần m^m Pipe Sim, ngưfi thiết kế giếng cần... nâng Giếng DH- 18, ban đầu bắt đầu đưa vào khai thác Do lượng vỉa đủ lớn, lưu lượng dòng chảy đáp ứng yêu cầu đặt ra, nên doanh nghiệp lựa chọn phương án khai thác tự phun Vì giếng chuyển qua khai