ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ ********* ĐỒ ÁN MƠN HỌC PHÂN TÍCH VÀ DỰ BÁO KHAI THÁC DẦU KHÍ Đề tài: ỨNG DỤNG IPM TRONG QUY TRÌNH THIẾT KẾ BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM SVTH: Nhóm 06 GVHD: TS Phạm Sơn Tùng TPHCM, 4/2023 Danh sách thành viên nhóm STT Họ tên MSSV Nhiệm vụ Lê Nguyễn Diệu Anh 1912572 Phần mềm IPM Trần Minh Chiến © 1912785 Tổng hợp Phạm Thanh Nhân 1911761 Lý thuyết Cũng Hồng Minh 1914135 Excel Trần Đạt 1911029 Lý thuyết Xác nhận MỤC LỤC Danh sách thành viên nhóm .1 Mở đầu Chương 1: Tổng quan bơm ly tâm điện chìm 1.1 Artificial Lift[1] 1.2 Lịch sử nghiên cứu ESP[1] 1.3 Lý thuyết phân tích khai thác[1] 10 1.4 Các phận bơm ly tâm điện chìm[1] 12 1.4.1 Máy bơm chìm .12 1.4.2 Protector (seal selection) .13 1.4.3 Động chìm 13 1.4.4 Thiết bị tách khí 14 1.4.5 Cáp nối 14 1.4.6 Bộ chuyển mạch 15 1.4.7 Máy biến áp 15 1.4.8 Junction box 15 1.5 Lắp đặt ESP[1] .16 1.5.1 Hệ thống triển khai ống .16 1.5.2 Hệ thống triển khai thay 17 1.6 Nguyên lý hoạt động bơm ly tâm điện chìm[2] 18 1.7 Vì sử dụng ESP so sánh ESP với artificial lift khác[1] 19 1.8 Các nhà sản xuất phân phối ESP 24 1.8.1 Centrilift Baker Hughes[4] 24 1.8.2 Woodgroup ESP[5] .24 1.8.3 REDA ESP Schlumberger[6] 27 1.8.4 Weatherford ESP[7] 28 1.9 Các trường hợp giếng đặc biệt sử dụng ESP[9] 30 1.9.1 Giếng có dầu nặng[9] 30 1.9.2 Giếng nhiễm khí[9] 31 Chương 2: Cơ sở tính toán .33 1.1 Inflow performance relationship (IPR) 33 1.1.1 Định nghĩa .33 1.1.2 Phân loại 33 2.2 Định luật Darcy 35 2.3 Kết hợp IPR định luật Darcy 36 2.4 Thiết kế ESP 37 2.4.1 Các thông số thiết kế .37 2.4.2 Quy trình thiết kế 38 2.4.3 Chọn thiết bị bảo vệ 42 2.4.4 Lựa chọn động 42 Chương 3: Phần mềm kết .44 3.1 Dữ liệu giếng khoan X 44 3.1.1 Kết excel 45 3.2 Tổng quát phần mềm IPM - PROSPER 47 3.3 Ứng dụng phần mềm 49 3.3.1 Quy trình thực .49 3.3.2 Kết 59 3.4 So sánh kết Excel IPM .60 Kết luận 62 Tài liệu tham khảo 63 Danh mục hình ảnh CHƯƠNG Hình 1.1 Node point hệ thống khai thác 11 Hình 1.2 Ví dụ đường cong IPR TIC giếng khai thác 11 Hình 1.3 Một thiết lập ESP hồn chỉnh 12 Hình 1.4 Máy bơm ESP .12 Hình 1.5 ESP seal protector .13 Hình 1.6 Động ESP .13 Hình 1.7 Những kích thước mã lực thường dùng động ESP 14 Hình 1.8 Thiết bị tách khí 14 Hình 1.9 Các loại cáp ESP 15 Hình 1.10 Một số thiết kế cáp ESP 15 Hình 1.11 Một chuyển mạch điển hình 15 Hình 1.12 Máy biến áp điển hình .15 Hình 1.13 Nối cáp Junction box 16 Hình 1.16 Nối song song ESP 16 Hình 1.15 Thiết bị ESP nối tiếp 17 Hình 1.16 ESP cáp treo 17 Hình 1.17 Coiled Tubing ESP 18 Hình 1.18 Minh họa cách hoạt động ESP 18 Hình 1.19 Phạm vị hoạt động ESP Weatherford .29 Hình 1.20 Phạm vi hoạt động RIMERA-ALNAS ESP 30 CHƯƠNG 2Y Hình 2.1 IPR dạng đường thẳng 34 Hình 2.2 IPR dạng Vogel 35 Hình 2.3 IPR dạng kết hợp 37 CHƯƠNG Hình 3.1 Các bước tính tốn cần thiết để phân tích hệ thống đơn giản PROSPER 48 Hình 3.2 Thơng số đầu vào giếng 49 Hình 3.3 Thơng số PVT .50 Hình 3.4 Thông số độ sâu 51 Hình 3.5 Thông số thiết bị giếng 52 Hình 3.6 Gradient địa nhiệt theo độ sâu .53 Hình 3.7 Thơng số cơng suất nhiệt trung bình chất lưu vỉa 53 Hình 3.8 Mơ hình thiết bị giếng khoan .54 Hình 3.9 Mơ hình IPR 54 Hình 3.10 Thơng số khai thác 55 Hình 3.11 Mơ hình IPR 55 Hình 3.12 Thông số đầu vào cho VLP .56 Hình 3.13 Kết tính tốn VLP .56 Hình 3.14 Đồ thị IPR VLP 57 Hình 3.15 Thơng số đầu vào thiết kế ESP 58 Hình 3.16 Thơng số tính tốn để thiết kế ESP 58 Hình 3.17 Đồ thị độ nhạy ESP 59 Hình 3.18: Lựa chọn thơng số bơm kết 59 Hình 3.19: Đồ thị hiệu suất bơm 60 Danh mục bảng biểu CHƯƠNG Bảng 1.1 Điều kiện khai thác để chọn phương pháp nâng[3] .19 Bảng 1.2 Điều kiện độ sâu để chọn phương pháp nâng[3] 19 Bảng 1.3 Các vấn đề thường gặp việc lựa chọn phương pháp nâng[3] .19 Bảng 1.4 So sánh phương pháp nâng khác 20 CHƯƠNG 3Y Bảng 3.1 Các thông số giếng khoan X 44 Bảng 3.2 Kết thiết kế ESP Excel 45 Bảng 3.3 Tính tổng số head động Excel 45 Bảng 3.4 Kiểm tra độ bền học bơm Excel .46 Bảng 3.5 Tính tốn lựa chọn động Excel .46 Bảng 3.6 Các thông số giếng .49 Bảng 3.7 Thông số chất lưu 50 Bảng 3.8 Khảo sát độ sâu 50 Bảng 3.9 Thông số thiết bị giếng .51 Bảng 3.10 Thông số gradient địa nhiệt .52 Bảng 3.11 Cơng suất nhiệt trung bình 53 Bảng 3.12 Thông số đầu vào IPR giếng .54 Bảng 3.13 Các thông số cần để thiết kế bơm 57 Bảng 3.14 Bảng so sánh kết IPM Excel 61 Mở đầu Tính cấp thiết đề tài Sự nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước địi hỏi nhu cầu tiêu thụ lượng ngày lớn Cùng với phát triển kinh tế đất nước, ngành công nghiệp Dầu Khí ln ngành mũi nhọn mang tính chiến lược q trình phát triển kinh tế khơng Việt Nam mà hầu hết Quốc gia giới Để khai thác tối ưu lượng dầu khí thiên nhiên lịng đất giai đoạn thu hồi dầu tăng cường giữ vai trò quan trọng Một phương pháp phổ biến bơm ly tâm điện chìm Vì nhóm mang đến tiểu luận có đề tài: “ỨNG DỤNG IPM TRONG QUY TRÌNH THIẾT KẾ BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM” Mục tiêu nội dung nghiên cứu đề tài Mục tiêu đề tài thiết kế bơm ly tâm điện chìm phù hợp với giếng X để phục vụ cho cơng tác quản lí lập kế hoạch khai thác mỏ hiệu Để đạt mục tiêu tiểu luận tập trung vào nội dung sau: - Khảo sát tổng quan sở lý thuyết bơm ly tâm điện chìm - Tìm hiểu thơng số tính tốn, thiết kế bơm ly tâm điện chìm phù hợp - Tính tốn, so sánh kết IPM - PROSPER Excel Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu sử dụng đề tài gồm: - Hệ thống hóa sở lý thuyết bơm ly tâm điện chìm, cụ thể quy trình thiết kế, lựa chọn loại máy, loại bơm - Tính tốn minh giải số liệu thiết kế ESP với hỗ trợ Excel - Mô với hỗ trợ phần mềm chuyên dụng IPM - PROSPER Tình hình nghiên cứu có liên quan tới đề tài Trên giới: - Bài báo - Bài báo Tại Việt Nam: - Bài báo - Bài báo Cấu trúc tiểu luận Bài tiểu luận bao gồm chương sau: Chương 1: Tổng quan bơm ly tâm điện chìm Đưa khái niệm tổng quan phân tích khai thác artificial lift phần quan trọng khái niệm, phận ESP, trường hợp sử dụng ESP Chương 2: Cơ sở tính tốn Đưa sở, bước tính tốn, sở lựa chọn thông số cho ESP phục vụ cho chương Chương 3: Phần mềm kết Tính tốn mơ hình IPM – PROSPER Excel So sánh hai kết dựa thơng số tính toán Chương 1: Tổng quan bơm ly tâm điện chìm 1.1 Artificial Lift[1] Dầu coi nguồn lượng giới mật độ lượng cao, khả vận chuyển dễ dàng phong phú sản xuất sản phẩm Đó yếu tố quan trọng kinh tế quốc gia giới Hầu tất mặt hàng mua, sử dụng tiêu thụ sản phẩm dầu khí EIA (Cơ quan quản lý thông tin lượng) tuyên bố tiêu thụ dầu thô hàng ngày 85,64 triệu thùng, khoảng lít dầu ngày đầu người Về mặt lý thuyết, dầu chiết xuất từ vỉa lượng tích tụ dầu nén ép vỉa Năng lượng thu chênh lệch áp suất vỉa áp suất đáy giếng Nếu chênh lệch đủ cao, giếng có khả sản xuất dầu khí tự nhiên Hầu hết giếng dầu toàn giới sản xuất dầu cách tự nhiên giai đoạn ban đầu vòng đời vỉa Sau sản xuất khoảng thời gian, áp suất vỉa giảm kết chênh lệch áp suất vỉa áp suất đáy giếng nhỏ Vì vậy, giếng khơng thể nâng dầu lên bề mặt, nâng dầu lên bề mặt khối lượng kinh tế Ở giai đoạn này, artificial lift sử dụng để khắc phục vấn đề cách giảm áp suất đáy giếng Việc giảm mang lại khác biệt thiết yếu vỉa áp suất đáy để dầu chiết xuất nâng lên bề mặt Một vai trò quan trọng Artificial lift tối đa hóa tốc độ sản xuất từ giếng hoạt động Artificial lift chia thành hai loại, dựa chế nâng: nâng khí bơm Phương pháp nâng khí sử dụng khí nén tiêm từ bề mặt đến số điểm định ống Khí làm giảm mật độ chất lưu ống gây giảm áp suất đáy giếng tăng khả sản xuất Mặt khác, phương pháp bơm liên quan đến việc đặt thiết bị bơm độ sâu định bên ống khiến bị chìm mực chất lỏng Máy bơm làm giảm áp suất đáy giếng làm tăng sụt áp, tăng khả sản xuất Các phương pháp nâng nhân tạo phổ biến sử dụng toàn giới bơm li tâm chìm điện (ESP), sucker rod pump (SRP), nâng khí (GL), plunger lift pumps (PLNG), progessive cavity pumps (PCP) bơm thủy lực hydraulic pumps (HP) 1.2 Lịch sử nghiên cứu ESP[1] Vào cuối năm 1910, nhà phát minh người Nga tên Armais Arutunoff thiết kế phát triển máy bơm li tâm chìm điện Sau đó, anh bắt đầu cơng ty Russian Electrical Dynamo of Arutunoff (REDA) Kể từ đó, ơng phát minh động điện hoạt động mức chất lỏng giếng dầu Ông nhận sáng chế