TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT... Đức Vinh 2009, Nghiên cứu dòng chảy của chất lưu trong ống khai thác của các giếng gaslift.. Đức Vinh 2010, Nghiên cứu các dạng tổn thất của chất lưu tr
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
Trang 2Có thể tìm hiểu lu n n tại thư vi n: Thư vi n Quốc Gi Hà ội hoặc Thư vi n trư ng Đại h c - Đ ch t Hà ội
Trang 31 Đức Vinh, Nguyễn V n Gi p gu ễn Thế Vinh (2007),
“Lựa chọn máy bơm ly tâm điện chìm trong khai thác dầu”,
Tạp ch H T - Đ a ch t số 20, 10/2007, trang 36-38
2 Đức Vinh (2009), Nghiên cứu dòng chảy của chất lưu trong
ống khai thác của các giếng gaslift Đề tài C H mã số
N2009-5
3 Đức Vinh (2010), Dòng chảy của chất lưu trong ống khai
thác dầu, Tạp ch H T - Đ a ch t số 30, 4/2010, trang
1-3
4 Đức Vinh (2010), Nghiên cứu các dạng tổn thất của chất lưu
trong ống khai thác của các giếng gaslift Đề tài C H mã
số N2010-03
5 Đức Vinh (2011), Các dạng tổn thất của chất lưu trong ống
khai thác dầu, Tạp ch H T - Đ a ch t số 34, 4/2011,
trang 57-59
6 Đức Vinh, Nguyễn Thanh Tu n, Hồ Quốc Hoa (2012),
Research solutions of the possibility of tranportation pipeline in South Dragon field, International conference
petroleum technology, 9/2012, page 65 - 66
7 Đức Vinh (2012), Ảnh hưởng của điều kiện làm việc thay đổi
trong giếng đến cột ống khai thác, Tạp ch H T - Đ a
ch t số 40, 10/2010, trang 88-92
8 Đức Vinh (2012), Ảnh hưởng của điều kiện làm việc thay đổi
của giếng đến cột ống khai thác (The effects of changing well conditions to tubing string), Hội ngh khoa h c l n thứ
20 trư ng Đại h c M - Đ a ch t, 11/2012, trang 42
Trang 5MỞ ĐẦU
1 Tính ấp thi t củ đề tài
M Bạch H có giếng kh i th c ằng gaslift chiếm hơn 80% số giếng kh i th c hi n nay Tỷ l giếng gaslift sẽ c n tiếp tục
gi t ng theo th i gian ặt kh c, n ng lượng vỉa ngà càng su
gi m để đ m b o được s n lượng kh i th c u đ i h i ph i thay
đ i lưu lượng kh nén theo hướng t ng l n Trong khi đó t ng khối lượng kh ùng cho g slift h u như th đ i không đ ng kể
Theo t nh tình trạng m t cân ằng chi ph kh nén và
s n lượng kh đồng hành sẽ x y ra từ n m 2020 Vì v y, vi c đ m
b o hi u qu sử dụng kh g slift cho toàn m trở n n ngà càng
c p thiết đ i h i ph i có những nghi n cứu nhằm tối ưu c u trúc thiết b l ng giếng cũng như c c chế độ công ngh phù hợp cho từng loại giếng mà vẫn đ m b o được s n lượng kh i th c u
2 Mụ đí h nghiên ứu
Đ nh gi th c trạng hoạt động đề xu t phương ph p mới trong vi c nghi n cứu trạng th i động h c củ c c giếng kh i th c bằng phương ph p g slift nhằm làm cơ sở t nh to n và l a ch n
c u trúc ộ thiết b l ng giếng chuẩn cho từng khu v c và đối tượng kh i th c của m Đề xu t những gi i ph p và chế độ công ngh cụ thể cho từng loại giếng gaslift nhằm tối ưu chi ph kh nén
tr n một đơn v s n phẩm kh i th c phù hợp với th c trạng n ng lượng vỉa hi n n và trong gi i đoạn tiếp theo
3 Phương pháp nghiên ứu
- Thu th p, thống k và phân t ch c c tài li u li n qu n tới lĩnh v c nghi n cứu củ đề tài;
- Ứng dụng lý thu ết to n h c Catastrof với c c số li u từ
th c tế để đ nh gi trạng th i của h thống “giếng - vỉ ”;
- Ứng dụng ph n mềm chu n ụng WellFlo để xâ ng
c c ộ k ch thước ống nâng chuẩn
4 Đối tượng nghiên ứu
Trang 6- C c giếng kh i th c u bằng gaslift ở m Bạch H
5 Phạm vi nghiên ứu
- C c đối tượng kh i th c của m Bạch H
- C u trúc thiết b l ng giếng,
6 Điểm mới của luận án
- X c đ nh được k ch thước tối ưu của cột ống nâng cho
c c nhóm giếng ở khu v c và đối tượng kh i th c kh c nh u làm
cơ sở cho vi c l a ch n k ch thước cột ống nâng và chế độ công ngh phù hợp cho c c giếng kh i th c ằng phương ph p g slift
- Kh o s t và đ nh gi một c ch đ nh lượng trạng th i động h c của h thống “giếng - vỉ ” trong qu trình kh i th c làm tiền đề cho c c nghi n cứu hoàn thi n công ngh và thiết b trong
kh i th c u kh
7 Luận điểm bảo vệ
- Trạng th i động h c của h thống “Giếng - Vỉ ” củ c c giếng g slift thư ng xu n rơi vào trạng th i kém ền vững và m t
n đ nh động h c, do v c c giếng gaslift hoạt động trong trạng
th i cưỡng bức
- Xâ ng được c c n đồ đồng mức của chỉ số kh i th c ( I) và m c thủ tĩnh của giếng
- X c đ nh được k ch thước c c ộ ống nâng chuẩn tr n cơ
sở chi ph kh ri ng nh nh t cho c c giếng gaslift theo từng khu
to n k ch thước c c cột ống nâng hợp lý tr n chỉ ti u chi ph
kh nh nh t cho c c giếng kh i th c ằng gaslift ở m Bạch H
9 Ý nghĩ thực ti n
Trang 7Kết qu nghi n cứu của lu n n là cơ sở cho vi c l a ch n
và đề xu t c c gi i ph p công ngh và kỹ thu t cho c c giếng
g slift đ ng kh i th c tại m Bạch H
10 Khối lượng và ấu trú ủa luận án
Ph n mở đ u 4 chương kết lu n, kiến ngh
hương 1 TỔNG QUAN VỀ KH I THÁ ẦU BẰNG G SLIFT VÀ
Á ÔNG TRÌNH NGHI N ỨU
1 1 Kh i thá dầu bằng g slift
1.2 Ch độ ông nghệ trong kh i thá dầu bằng gaslift
1 3 á ông trình nghiên ứu về kh i thá dầu bằng gaslift
C c công trình nghi n cứu trước đâ đều t p trung vào
vi c gi i quyết những v n đề cụ thể, chi tiết của bộ thiết b l ng giếng với chế độ công ngh phù hợp với trạng th i, hi n trạng của khu v c nghi n cứu T t c đều t p trung chủ yếu vào c c giếng có lưu lượng th p và x c đ nh chế độ gaslift chu kỳ phù hợp
Trong lu n n nà t c gi bằng phương ph p nghi n cứu
và c ch tiếp c n đối tượng một c ch t ng thể để đ nh gi trạng th i làm vi c của h thống “Giếng-Vỉ ” làm cơ sở đề xu t c c gi i
ph p cụ thể đối với “Vỉ ” và đối với “Giếng” tr n ti u ch chi
ph kh nén nh nh t nhằm gi i quyết ài to n trong tương l i
1.4 Tổng quan về thực trạng á gi ng kh i thá bằng phương pháp g slift tại mỏ Bạch Hổ
Trang 8Hình 1.6 T ng s n lượng kh i th c củ c c giếng g slift hàng n m
80 90 100 110 120 130 140 150 160 170
Với th c trạng hi n nay của m Bạch H n ng lượng vỉa
gi m d n với độ ng p nước trong s n phẩm kh i th c ngà t ng số lượng giếng có lưu lượng th p chiếm tỷ tr ng c o chi ph kh nén
để kh i th c 1 t n d u t ng theo th i gian, số lượng giếng chuyển
s ng kh i th c g slift ngà càng nhiều dẫn đến kh n ng cung ứng
kh nén cho toàn m sẽ thiếu hụt trong 5 - 6 n m nữa Đ i h i ph i
có những nghi n cứu và đề xu t c c gi i ph p công ngh - kỹ thu t nhằm tối ưu hó chi ph kh nén tr n 1 t n s n phẩm
80 100 120 140 160 180
Trang 9hương 2 NGHI N ỨU VÀ ĐÁNH GIÁ TRẠNG THÁI HOẠT ĐỘNG
CỦA HỆ THỐNG “GIẾNG - VỈ ” Á GIẾNG GASLIFT
TR N QU N ĐIỂM BỀN ĐỘNG HỌC
Hoạt động kh i th c u kh li n qu n tr c tiếp đến hai h
thống tưởng chừng như hoàn toàn kh c i t nhưng chúng có s
li n qu n m t thiết với nh u là vỉa chứa s n phẩm và c c giếng
kh i th c Chúng có qu n h qua lại tr c tiếp và phụ thuộc lẫn
nhau, tạo n n h thống “giếng - vỉ ” ắm bắt được trạng th i hoạt
động của h thống “giếng - vỉ ” sẽ giúp chúng t tối ưu hó được
qu trình kh i th c với c c chi ph hợp lý nh t
2 1 Đánh giá trạng thái hoạt động của gi ng g slift trên
qu n điểm bền động học bằng lý thu t tai bi n (Catastrophe
theory)
2.1.1 Lý thuyết Catastrophe (Catastrophe theory)
ý thu ết C t strophe đư ra một phương ph p nghi n cứu
cho t t c c c hi n tượng có ước chuyển tiếp không đồng nh t
Một h động l c h c được mô ph ng ưới ạng phương
trình vi phân:
(2.1)
Điểm tới hạn c c tiểu củ hàm f tại điểm u (trạng th i n
đ nh) được x c đ nh khi th mãn điều ki n:
(2.2)
2.1.2 Áp dụng lý thuyết Catastrophe vào việc đánh giá trạng
thái hoạt động của các giếng gaslift
Hàm s n lượng u kh i th c (S ) củ giếng theo th i gi n
được iểu iễn ằng hàm phi tu ến s u:
f(SL)=a(SL)3+b(SL)2+c(SL)+d Đạo hàm theo th i gi n củ hàm phi tu ến tr n t có:
1 2 n
dx
= df(x,c ,c c )dt
Trang 10c c giếng kh i th c ằng phương ph p g slift đ i u li n tục từ gi
tr ương s ng gi tr âm khi có s th đ i đ ng kể gi tr lưu lượng
kh i th c u Điều nà cho th rằng trạng th i hoạt động củ h thống "giếng-vỉ " củ c c giếng kh i th c ằng phương ph p g slift luôn làm vi c trong trạng th i t n đ nh kém ền vững ối tương
qu n giữ gi tr Delt và Q g n như theo một qu lu t là khi Q >
0 thì gi tr Delt < 0 và ngược lại Q< 0 thì gi tr Delt > 0
2 3 K t luận
- ô t được ức tr nh t ng thể về t nh ch t ri ng i t củ t hợp c c thành ph n trong h thống "Giếng - Vỉ " cũng như c u trúc
củ ộ thiết l ng giếng c c chế độ công ngh và t nh ch t thủ động h c củ vỉ và ch t l ng kh i th c là những thành ph n không thể t ch r i nh u mà chúng có s t c động tr c tiếp lẫn nh u tạo n n một h thống động h c hết sức phức tạp Trạng th i động h c củ c c giếng g slift hi n n có t nh ền động kém mức độ n đ nh th p
- ết qu nghi n cứu về t nh ch t thủ động h c củ vỉ
ch t l ng kh i th c và môi trư ng đ chứ là cơ sở qu n tr ng trong
vi c t nh to n l ch n c u trúc thiết l ng giếng và chế độ công ngh tối ưu trong môi trư ng th c củ giếng
Trang 11hương 3 NGHI N ỨU, TÍNH TOÁN, XÂY ỰNG Á BẢN ĐỒ
ĐỒNG MỨ HỈ SỐ KH I THÁ (PI)
3 1 á u tố ảnh hưởng đ n khả năng kh i thá ủ gi ng
3.1.1 Dòng chảy của chất lưu vào giếng
D ng ch củ ch t l ng trong giếng ph n nh trạng th i động n ng củ vỉ
3.1.2 Chỉ số khai thác (PI):
(3.9)
Đâ là đặc t nh thể hi n kh n ng làm vi c củ giếng
3 2 K t quả nghiên ứu và tính toán hỉ số kh i thá PI
Hình 3.2 ối qu n h giữ m c thủ tĩnh với chỉ số I
t ng óng v m Trung tâm
Hình 3.3 ối qu n h giữ m c thủ tĩnh với chỉ số I
t ng Mioxen v m Trung tâm
P v P đ
Trang 12Hình 3.4 ối qu n h giữ m c thủ tĩnh với chỉ số I
độ công ngh và vỉ tạo l p n n một h thống động h c “Giếng -
Vỉ ” và giữ chúng ph i có mối tương qu n động h c nào đó T c
gi xâ ng hàm tương qu n giữ m c thủ tĩnh trong giếng với chi
ph kh nén để đư ch t l ng l n ề mặt (Th c ch t là mối tương
qu n gi n tiếp giữ và chi ph kh nén) Hình 3.7 cho th ý nghĩ
Trang 13v t lý trong mối tương qu n nà khi m c thủ tĩnh củ ch t l ng càng sâu (Pv càng nh ) thì chi ph kh nén càng lớn ối tương qu n
nà sẽ là cơ sở để nghi n cứu và t nh to n c c thông số chế độ công ngh phù hợp với th c trạng củ h thống “Giếng - Vỉ ”
Tương t xâ ng được c c hàm tương qu n cho c c đối tượng kh i th c kh c nh u (hình 3.8,3.9, 3.10, 3.11)
Hình 3.7 Hàm tương qu n giữ m c thủ tĩnh s u cột ống nâng với chi ph kh để nâng một m3
ch t l ng l n ề mặt củ đối tượng ioxen ưới khu v c Trung tâm m ạch H
Hình 3.8 Hàm tương qu n giữ m c thủ tĩnh s u cột ống nâng với chi ph kh để nâng một m3
ch t l ng l n ề mặt củ đối tượng ioxen ưới khu v c ắc m ạch H
Trang 14Hình 3.9 Hàm tương qu n giữ m c thủ tĩnh s u cột ống nâng với chi ph kh để nâng một m3
ch t l ng l n ề mặt củ đối tượng ioxen ưới khu v c m m ạch H
Hình 3.10 Hàm tương qu n giữ m c thủ tĩnh s u cột ống nâng với chi ph kh để nâng một t n ch t l ng l n ề mặt củ đối tượng móng khu v c Trung tâm m ạch H
Hình 3.11 Hàm tương qu n giữ m c thủ tĩnh s u cột ống nâng với chi ph kh để nâng một t n ch t l ng l n ề mặt củ đối tượng Oligoxen ưới m ạch H
Trang 15Hình 3.12 Hàm tương qu n giữ chi ph kh và I củ c c giếng kh i th c đối tượng ioxen khu v c trung tâm m ạch H
Hình 3.13 Hàm tương qu n giữ chi ph kh và I củ c c giếng kh i th c đối tượng ioxen khu v c ắc m ạch H
Hình 3.14 Hàm tương qu n giữ chi ph kh và I củ c c giếng kh i th c đối tượng Oligoxen ưới m ạch H
Trang 16Hình 3.15 Hàm tương qu n giữ chi ph kh và I củ
c c giếng kh i th c đối tượng Oligoxen tr n m ạch H
Hình 3.16 Hàm tương qu n giữ chi ph kh và I củ c c giếng kh i th c đối tượng óng khu v c trung tâm m ạch H
ết qu tr n cho th y, đối với c c đối tượng kh i th c u
từ tr m t ch ioxen và Oligoxen đều có cùng ạng hàm tương
qu n là hàm mũ C n đối với t ng óng hàm tương qu n là log rite Điều nà ph n nh có s kh c i t về ý nghĩ v t lý cũng như cơ chế ch chu ển ch t l ng trong vỉ vào giếng
Thông qu kết qu đo n chi ph kh theo từng gi tr chỉ
số kh i th c I củ c c giếng kh i th c tr n c c đối tượng kh i
th c kh c nh u để đo n c c gi tr chi ph kh ri ng, làm cơ sở cho vi c hoạch đ nh chi ph kh hợp lý cho từng đối tượng kh i
th c tương ứng với điều ki n thế n ng và động n ng củ vỉ
Trang 173 5 X dựng bản đồ đồng mứ mự thủ tĩnh s u ột ống n ng và hỉ số kh i thá PI ủ á đối tượng khá nh u
Tr n cơ sở kết qu t nh to n và số li u đo th c tế ph n mềm SUFER cho phép xâ ng n đồ đồng mức củ từng đối tượng nghi n cứu ết qu thể hi n trong c c hình 3.17 3.18 3.19 3.20 và 3.21
C c n đồ đồng mức cho th những vùng khu v c có
m c thủ tĩnh sâu thì ở đó gi tr I củ giếng là kh th p và ngược lại Điều nà hoàn toàn phù hợp với qu lu t chung ết qu nghi n cứu t nh to n và xâ ng c c n đồ đồng mức cho phép phân chi khu v c và kho nh vùng c c đối tượng kh i th c mà ở đó n ng lượng
vỉ có cùng một trạng th i thế n ng và động n ng Đâ là cơ sở cho phép phân chi c c nhóm giếng kh i th c ở c c đối tượng kh c nh u
có cùng một điều ki n (cùng động th i n ng lượng) được thể hi n
tr n i n rộng củ m nhằm đ nh hướng cho vi c t nh to n và đề
xu t một t hợp gi i ph p công ngh theo từng nhóm giếng chuẩn tối ưu kh n ng phân phối và nâng c o hi u qu chi ph kh
Hình 3.17 n đồ đồng mức m c thủ tĩnh s u cột ống nâng và chỉ số kh i th c I củ đối tượng ioxen ắc
Trang 18Hình 3.18 n đồ đồng mức m c thủ tĩnh s u cột ống
nâng và chỉ số kh i th c I củ đối tượng ioxen trung tâm
Hình 3.19 n đồ đồng mức m c thủ tĩnh s u cột ống nâng và chỉ số kh i th c I củ đối tượng óng Trung tâm
Trang 203 6 Tính toán ph n hi nhóm gi ng theo tiêu hí hi
phí khí g slift
ết qu nghi n cứu cho th chi ph kh ri ng cho c c giếng ở Oligoxen tr n có gi tr c o g n g p 2 l n so với những đối tượng kh c Đối với t ng óng và t ng Oligoxen ưới chi ph
kh ri ng g n tương đồng nh u Gi tr chi ph kh cho c c giếng ở đối tượng ioxen trung tâm th p hơn so với c c giếng ở óng và Oligoxen ưới nhưng lại c o hơn ioxen ở khu v c ắc
ết qu t nh to n chi ph kh kết hợp với n đồ đồng mức
m c thủ tĩnh và chỉ số kh i th c I cho phép kho nh vùng, phân chi r từng nhóm giếng, mà ở đó có những gi tr tương đồng về
I và mức độ chi ph kh cho một đơn v s n phẩm kh i th c
+ Đối với c c giếng kh i th c ở ioxen khu v c trung tâm: hóm 1: I ≤ 1 0 và Qkh ≥ 300m3/m3;
hóm 1: I ≤ 1 0 và Qkh ≥ 380m3/m3;
hóm 2: 1 0 < I ≤ 2 0 và 260 ≤ Qkh < 380m3/m3;
hóm 3: 2 0 < I ≤ 3 0 và 210 ≤ Qkh < 260m3/m3;
hóm 4: 3 0 < I ≤ 4 0 và 180 ≤ Qkh < 210m3/m3;