Bơm ép vỉa

Tài liệu tham khảo Bơm ép vỉa

PHẦN I – GIớI THIỆU CHUNG về bơm ép vỉa

I – TìNH HìNH KHAI THáC DầU KHí ở Mỏ BạCH Hổ

Liên doanh dầu khí Vietsovpetro đợc thành lập vào ngày 16-6-1981 và chính thức đi vào hoạt động năm 1982 Trụ sở chính đóng tại Vũng Tàu với nhiệm vụ thăm dò tìm kiếm và khai thác dầu khí trên thềm lục địa phía Nam – Việt Nam

Liên doanh Vietsovpetro đợc thành lập và phát triển trong giai đoạn đất

n-ớc gặp nhiều khó khăn , ngành dầu khí Việt Nam đang còn non trẻ , các ngành dịch vụ dầu khí cha phát triển Trong điều kiện nh vậy liên doanh Vietsovpetro

đã xây dựng nh một tổ hợp công nghiệp dầu khí hoàn chỉnh và khép kín để có thể tự lập giải quyết các khâu của quá trình sản xuất từ thăm dò dầu khí trên biển, xây lắp các công trình, khai thác đến xử lý sơ bộ dầu thô

Sau 27 năm xây dựng và phát triển liên doanh Vietsovpetro đã xây dựng

đ-ợc một cơ sở vật chất với quy mô nh ngày nay và đào tạo đđ-ợc một đội ngũ ngời lao động chuyên ngành tốt

Đội ngũ công nhân lao động Việt Nam trong liên doanh đã trởng thành và phát triển nhanh chóng cả về số lợng và chất lợng, hiện đang đảm nhiệm những

vị trí chủ chốt trong ngành sản xuất và điều hành của liên doanh Nếu tính từ ngày đầu thành lập số cán bộ công nhân viên Việt Nam chiếm 20% va đến nay con số đã là hơn 80% Tính từ đó đến nay sản lợng khai thác dầu khí ngày càng tăng và đáng chú ý nhất là năm 1986 khi phát hiện và đa vào khai thác thì lợng dầu khí đã tăng vọt, cho đến đến nayliên doanh đã khai thác đợc gần 175 triệu tấn dầu thô, 20 tỷ m3 khí Nộp vào ngân sách nhà nớc một phần không nhỏ đóng góp vào công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nớc Hiện nay xí nghiệp khai thác cua liên doanh đang chịu trách nhiệm chính về công nghệ cũng nh trang thiết bị phục vụ cho công tác khai thác và vận chuyển dầu khí trên vùng

mỏ Bạch Hổ Xí nghiệp khai thác đợc thành lập năm 1986 Từ một giàn khai thác vào năm 1986 đến nay xí nghiệp đang quản lí 12 giàn cố định và 7 giàn nhẹ BK cùng 3 tàu chứa Với sức chứa 0,5 triệu tấn va 200 km đờng ống ngầm dới biển Trong các năm đầu các trang thiết bị đều đợc nhập từ Liên Xô (cũ), nhng sau đó để phù hợp với điều kiện khai thác ở mỏ Bạch Hổ nói riêng và các

mỏ khác nói chung Liên doanh đã nhập một số trang thiết bị của các nớc t bản

nh : Bơm ép vỉa, bơm vận chuyển, thiết bị đầu lòng giếng…Và hiện nay cả một

giàn nén khí làm việc với công suất lớn và lu lợng thiết kế là : 8 triệu m3/ ngày

đêm, đã cung cấp khí cho nhà máy nhiệt điện Bà Rịa và đạm Phú Mỹ khoảng 4 triệu m3 và cấp khí vào giếng để phục vụ cho công tác khai thác dầu khí bằng phơng pháp gaslift đang áp dụng rộng ở mỏ Bạch Hổ

Mỏ Bạch Hổ nằm ở lô 0,9 trên biển Đông cách đất liền 100 km , cách cảng Vũng Tàu khoảng 130 km , chiều sâu nớc biển ở vùng khai thác khoảng 50 m.Hiện nay ở mỏ Bạch Hổ chủ yếu khai bằng Gaslift và bơm điện chìm Mỏ có trữ lợng khoảng 300 triệu tấn, trung bình mỗi ngày khai thác 38.000 tấn dầu thô chiếm 80% sản lợng dầu thô ở Việt Nam Tháng 3 năm 2001 Vietsovpetro làm

lễ đón mừng tấn dầu thứ 100 triệu, đến ngày 4 tháng 12 năm 2005 Vietsovpetro khai thác đợc 150 triệu tấn và đa vào bờ 15 tỷ m3 khí đồng hành, kế hoạch của năm 2006 – 2010 Vietsovpetro phấn đấu gia tăng trữ lợng 52 tấn dầu thô, với

20 giếng khoan tìm kiếm, khai thác từ 37 đến 40 triệu tấn dầu và chuyển 6,5 m3 khí vào bờ

ở mỏ Bạch Hổ, hiện đang tiến hành khai thác ở 3 đối tợng chủ yếu là mioxen dới, oligoxen dới và tầng móng dạng khối (đá granit) nứt nẻ ở tầng mioxen dới và oligoxen dới có 65 giếng khai thác, trong đó có 51 giếng khai thác bằng gaslift và 18 giếng bơm ép, với tổng lu lợng là 3000 tấn/ngàyđêm Còn ở tầng móng có 83 giếng khai thác, trong đó có 27 giếng khai thác bằng gaslift và 31 giếng bơm ép, với tổng số lợng đạt 30000 tấn/ngàyđêm

Khi khai thác mỏ ở chế độ tự phun và kéo theo sự giảm áp suất vỉa, mặc dù năng lợng dự trữ vỉa là lớn Khi áp suất vỉa giảm xuống dới áp suất bão hòa dòng chất lu khai thác thành hai pha, lợng khí tách ra lớn do đó lợng dầu thu

đ-ợc nhỏ Việc chuyển đến chế độ năng lợng vỉa khi áp suất giảm thấp hơn áp suất bão hòa là rất nguy hiểm, không đảm bảo chế độ khai thác lâu dài cho mỏ

va hệ số thu hồi dầu thấp

Việc duy trì áp suất vỉa là rất cần thiết để đảm bảo chế độ khai thác lâu dài , nâng cao hệ số thu hồi dầu…

Để duy trì áp suất vỉa , nâng cao hệ số thu hồi dầu ngời ta thờng sử dụng các phơng pháp sau :

- Phơng pháp bơm ép nớc vào vỉa

- Phơng pháp bơm ép khí

- Phơng pháp bơm ép hỗn hợp khí nớc

Cơ sở lựa chọn phơng pháp tác động kích thích lên vỉa dựa trên chỉ tiêu kinh tế va kỹ thuật, đồng thời dựa trên cấu trúc địa chất từng vùng, tính chất colector, trữ lợng địa chất, công nghệ khai thác và các điều kiện khác…

Đối với phơng pháp bơm ép khí áp dụng khi vỉa khai thác bằng năng lợng khí hòa tan

Đối với phơng pháp bơm ép nớc áp dụng khi vỉa sản phẩm có nớc rìa hay nớc đóng hoạt động và có ranh giới dầu nớc Đây là phơng pháp mà Vietsovpetro đang áp dụng

Đối với phơng pháp bơm ép hỗn hợp khí nớc cũng áp dụng nh đối với những giếng duy trì vỉa bằng phơng pháp ép nớc.Ngoài việc duy trì áp suất vỉa, bơm ép hỗn hợp khí còn có tác dụng tăng độ linh hoạt của dầu

III - Đặc trng cơ bản của quá trình bơm ép

Theo lý thuyết , muốn duy trì áp suất vỉa thì lợng nớc bơm vào vỉa phải

bằng lợng chất lu bị lấy đi theo công thức :

QH2O xbH2O= (Qd x bd + QO(H2O)) x K

Trong đó :

QH2O : Lợng nớc bơm ép

bH2O: Hệ số thể tích cấu tạo của nớc

Qd : Lợng dầu khai thác

bd : Hệ số thể tích cấu tạo của dầu (bd = 1,0 – 1,3)

QO(H2O) : Lợng nớc có trong dầu

Q : Lợng khí hòa tan

K : Hệ số mất mát phù thuộc tình trạng mỏ (K= 1,0 – 1,3)

Do đó ta phải bơm một lợng nớc xuống vỉa tơng ứng với lợng dầu khí đã lấy đi nhằm duy trì áp suất vỉa , đảm bảo hệ số thu hồi dầu có hiệu quả

Hệ số thu hồi sản phẩm ở chế độ áp lực nớc tự nhiên la 0,5 – 0,8 còn ở chế độ áp lực nớc nhân tạo là 0,4 – 0,6

iV Khái quát công nghệ bơm ép n– ớc tại Vietsovpetro

- Hệ thống duy trì áp suất vỉa cần bảo đảm lợng nớc bơm theo thiết kế, các thông số nh : áp suất trên miệng giếng, hệ số tiếp nhận của các giếng bơm ép

đối với từng đối tợng khai thác riêng biệt

- Công suất của hệ thống bơm ép nớc duy trì áp suất vỉa cần phải tính toán sao cho mức độ bơm ép đạt giá trị mang trong đó hệ thống thiết bị của hệ thống

xử lý và bơm ép cần bố trí gọn nhẹ Lợng nớc biển cần phải xử lý và đổ xuống biển

- Mạng lới đờng ống dẫn áp cao và áp thấp phải đảm bảo đợc lợng nớc bơm ép theo thiết kế của giàn cố định ( MSP ) và giàn nhẹ ( BK ) Bề mặt trong

và ngoài của các đờng ống dẫn cần phải bọc phủ để bảo đảm quá trình làm việc lâu dài trong môi trờng nớc biển

- Trên các giếng bơm ép đều phải lắp đặt thiết bị miệng giếng chịu đợc áp suất gấp 1,5 lần so với áp suất miệng giếng theo thiết kế Cột ống thả trong giếng bơm ép cần có đờng kính đảm bảo khả năng tiếp nhận của vỉa theo thiết

kế có tính độ tổn hao áp suất dọc theo thành ống Tại các giếng và áp suất lớn hơn áp suất ống khai thác thì nhất thiết phải dặt paker ở phía trên tầng sản phẩm

Hiện nay tại mỏ Bạch Hổ tồn tại hai hệ thống bơm ép vỉa, hệ thống bơm ép trên giàn cố định và hệ thống modun ép vỉa chuyên dụng

Hệ thống bơm ép vỉa trên giàn cố định đợc lắp đặt trên các giàn MSP-1, MSP-3, MSP-10 Chúng hoạt động liên tục để duy trì áp suất vỉa

Bên cạnh đó, các modun ép vỉa chuyên dụng cũng đợc đa vào hoạt động với kỹ thuật hiện đại và lu lợng bơm ép lớn Các modun ép vỉa chuyên dụng xử

lý nớc triệt để và đảm bảo kỹ thuật khi bơm ép nớc vào vỉa Modun ép vỉa chuyên dụng hiện nay đợc lắp đặt ở giàn MSP-2, MSP-8, MSP-9

1.Yêu cầu về chất lợng của nớc bơm ép xuống vỉa : Nớc bơm ép xuống vỉa phải

đợc xử lý đạt những tiêu chuẩn sau :

- Tạp chất cơ học < 0,1 mg/l

- Lợng oxy hòa tan < 0,015 mg/l

- Hàm lợng clorua còn lại < 0,6 mg/l

- Độ đục của nớc < 0,15(NTU)

Nớc dùng để bơm ép vào vỉa ở mỏ phải xử lý phù hợp để ngăn chặn sự ăn mòn của hệ thống và thiết bị lòng giếng cũng nh nguy cơ bịt kín lỗ hổng của thành hệ do nớc bơm ép gây ra.Trong trờng hợp khai thác mỏ dầu khí ngoài biển thì nớc biển là sự lựa chọn duy nhất

2.Hệ thống bơm ép vỉa trên các giàn cố định

a, Tổng quát toàn bộ hệ thống

Thiết bị bơm ép trên các giàn cố định đợc lắp đặt ở các giàn 1 ,

MSP-3 , MSP-10 ở mỏ Bạch Hổ , mặc dù có những hạn chế về mặt kỹ thuật trong việc xử lý bơm ép nớc nhng chúng vẫn duy hoạt động bơm ép trên các giàn cố

định.Các bộ phận gồm :

- Máy bơm hút nớc biển

- Bình xử lý hóa phẩm khử oxy

- Bơm tăng áp

- Máy bơm nớc piston hoặc máy bơm chìm ép nớc

b, Đặc tính kỹ thuật của thiết bị

*Máy bơm hút nớc biển là máy bơm ly tâm điện chìm với nhiều tầng đợc thả xuống biển ở độ sâu 10–15 m

- Công suất 30-60kw

- áp suất làm việc P = 6-8 at

- Lu lợng Q = 120-350 m3/h

- Loại máy bơm plunger của Đức

* Bơm tăng áp :

- Công suất 100-160kw

- áp suất làm việc P = 30 at

- Lu lợng Q = 100m3/h

* Bình xử lý hóa phẩm :

- Thể tích làm việc của bình phụ thuộc vào lu lợng của nớc đi qua

- Thời gian xảy ra oxy hóa la 3-4 phút

- áp suất làm việc 4-7 at

* Máy bơm chìm ép nớc :

- áp suất làm việc 140 at

- Lu lợng Q = 2000 m3/ngày

* Máy bơm piston :

- áp suất làm việc 220 at

- Lu lợng Q = 500 m3/ngày

Loại máy bơm AFM-200 , Q 1616 AB (FMC)

c, Nguyên tắc làm việc của hệ thống

Nớc biển đợc hút lên và đa đến bình xử lý hóa phẩm Thời gian nớc đi qua bình hóa phẩm 3-4 phút, ở đây nớc biển đợc xử lý oxy ở nồng độ cho phép Trong một số trờng hợp cần sử dụng bơm tăng áp để nâng áp suất của dòng chảy dới nớc đi lên đến các hệ thống Dòng chảy sau khi qua bơm tăng áp đi qua đầu hút của máy bơm ép nớc, nớc biển đợc bơm ép theo hai đờng: Đờng qua bơm piston và đờng qua bơm chìm ép nớc

Trớc khi nớc biển đi đến bơm piston, ngời ta bơm chất ức chế ăn mòn lẫn với nớc bơm ép để hạn chế sự ăn mòn Sau khi qua máy bơm piston dòng chỉ

đ-ợc bơm thêm hóa phẩm diệt khuẩn Nớc biển sau quá trình xử lý đđ-ợc bơm ép xuống vỉa nhờ máy ép nớc

Tơng tự nh đờng dẫn 1 nhng thay máy bơm piston bằng máy bơm chìm ép nớc có thể sử dụng đợc đồng thời 2 đờng dẫn

3 Hệ thống modun ép vỉa chuyên dụng: (Hình 1.2)

a, Tổng quát toàn bộ hệ thống

Để duy tri áp suất vỉa , các modun ép vỉa đợc lắp đặt ở các giàn MSP-2,

MSP-8, MSP-9 của mỏ Bạch Hổ

* Các bộ phận trong hệ thống gồm :

- Các loại máy bơm ( máy bơm hút nớc biển, máy bơm nâng áp, máy

bơm ép nớc chính )

- Hệ thống xử lý nớc bơm ép

- Hệ thống phân phối

- Hệ thống lọc

* Các bộ phận của hệ thống hoạt động nhờ nguồn năng lợng sau :

- Hệ thống khí nhiên liệu

- Hệ thống cung cấp dầu điêzen

- Hệ thống cung cấp khí nén

- Hệ thống điện

b, Đặc tính kỹ thuật của các thiết bị

* Máy bơm hút nớc biển :

- Lu lợng Q = 333 m3/h

- Cột áp H = 80 m

- áp suất đầu ra : P = 5,941 bar

- Tốc độ quay 1460 vòng/phút

- Công suất hoạt động 98 kw

* Môtơ điện đặt ngầm trong nớc có các thông số kỹ thuật nh sau :

- Loại P150 HP-453-380 bốn cực

- Tốc độ quay : n = 1400 vòng/phút

- Năng lợng cung cấp 3 pha , 380 V , 50 HZ

- Công suất 112 kw

Đầu hút bơm đợc lắp bộ phận lọc để ngăn ngừa các hạt rắn hay các sinh vật

đi vào

Mỗi đờng dẫn sau phải đa ra khỏi máy bơm đợc gắn van một chiều và van xả Van xả đợc đóng chặt trong thời gian 20 giây sau khi bơm khởi động cho phép gia tăng áp, áp suất của máy bơm và để ngăn ngừa sự cố xảy ra khi quá tải

* Máy bơm nâng áp :

Máy bơm nâng áp đợc lắp đặt để hút dòng chảy sau khi qua tháp chân

không và cung cấp cho thiết bị lọc siêu, bơm hút theo phơng ngang, đẩy theo phơng thẳng đứng

Đặc tính kỹ thuật của máy bơm nâng áp :

- Lu lợng Q = 215 m3/h

- Cột áp H = 54 m

- áp suất đầu ra P = 4,657 bar

- Tốc độ quay 1425 vòng/phút

- Công suất hoạt động 54 kw

Môtơ gắn liền với máy bơm bằng khớp nối trục mềm, máy bơm và môtơ cùng lắp đặt trên một khung Đặc tính kỹ thuật của môtơ nh sau :

- Loại môtơ 7D-AD 250 M 4 cực

- Tốc độ quay 1475 vòng/phút

- Điện cung cấp 300 V , 3 pha , 50 HZ

* Máy bơm ép nớc :

Dòng chảy sau khi qua thiết bị lọc siêu tĩnh đợc đa vào máy bơm ép nớc

Đặc tính kỹ thuật của bơm nh sau :

- Lu lợng Q = 210 m3/h

- áp suất ra Pra = 250 bar

- Tốc độ vòng quay nq = 5020 vòng/phút

- Công suất 2150 kw

* Thiết bị lọc thô :

Thiết bị lọc thô đợc thiết kế nhằm lọc bỏ các phần tử rắn có kích thớc ≥

80àm Có lắp đặt hệ thống điều khiển tự động chu kỳ của dòng chảy Các thông số kỹ thuật của thiết bị lọc thô :

- áp suất thiết kế : 10 bar

- áp suất làm việc : 5 bar

- Nhiệt độ thiết kế : 60 độ C

- Nhiệt độ làm việc : 24 độ C – 30 độ C

- Lu lợng Q = 310 m3/h

- Hoạt động : Loại bỏ các chất rắn lơ lửng

* Thiết bị lọc tinh :

Thiết bị lọc tinh đợc thiết kế quá trình lọc loại bỏ 98% các phần tử rắn có kích thớc > 2 àm Các thông số kỹ thuật nh sau :

- áp suất thiết kế : 10 bar

- áp suất làm việc : 3,1 bar

- Nhiệt độ thiết kế : 60 độ C

- Nhiệt độ làm việc : 24 độ C – 30 độ C

- Lu lợng Q = 107 m3/h

* Thiết bị lọc siêu tĩnh :

Chúng loại bỏ đợc 96% các phần tử rắn kích thớc > 1 àm Chất lỏng từ bộ

lọc này đợc đa tới tháp hút chân không Các thông số kỹ thuật nh sau :

- áp suất thiết kế : 10 bar

- áp suất làm việc : 5,8 bar

- Nhiệt độ thiết kế : 60 độ C

- Nhiệt độ làm việc : 24 độ C – 30 độ C

- Lu lợng Q = 210 m3/h

* Tháp chân không :

Có tác dụng tách các chất khí hòa tan ra khỏi nớc bơm ép Chất khử không khí đợc bơm vào để khử triệt để oxy nhằm ngăn chặn sự ăn mòn của nớc bơm ép Tháp chân không làm việc gồm 2 giai đoạn :

+ Giai đoạn 1 : Hoạt động ở áp suất -0,95 bar, việc tạo chân không nhờ máy hút chân không

+ Giai đoạn 2 : Tạo chân không nhờ máy hút chân không, khí đợc tách ra ở mỗi giai đoạn đợc xả ra ngoài không khí

Đặc tính kỹ thuật của máy hút chân không :

- áp suất thiết kế : 10 bar

- áp suất làm việc : - 0,95 bar

- Nhiệt độ thiết kế : 60 độ C

- Nhiệt độ làm việc : 24 độ C – 30 độ C

- Lu lợng Q = 210 m3/h

*Hệ thống bơm hóa phẩm ( Hình 1.1 )

Các bình chứa hóa phẩm :

- Bình (1) : Hóa chất kết tủa ( ferriesulfate )

- Bình (2) : Hóa chất kết tủa ( polydectrolyte )

- Bình (3) : Hóa chất chống tạo bọt và tạo không khí + Auliform : 0,11/h

+ Oxygen : 1,22/h

- Bình (4) : Hóa chất diệt khuẩn trong vỉa dầu ( Biolide – SurfoloB6798 )

Các máy bơm :

- Máy bơm (5) : Bơm hóa chất kết tủa từ bình (1) vào nớc khi vào bình lọc tinh với Q = 0,41/h

- Máy bơm (6) : Bơm hóa chất kết tủa từ bình (2) vào nớc trớc khi vào bình lọc tinh với Q = 0,41/h

- Máy bơm (7) : Bơm hóa chất chống lại bọt và khử oxy từ bình (3) vào nớc trớc khi vào tháp loại khí

- Máy bơm (8) : Bơm hóa chất diệt khuẩn trong vỉa dầu từ bình (4) vào trớc khi nớc đợc bơm ép với chu kỳ 3 lần/tháng, 6h/lần Q = 76,41/h

c, Nguyên lý hoạt động của modun ép vỉa chuyên dụng

Nớc biển đợc bơm lên nhờ máy bơm hút nớc biển rồi dẫn đến bình lọc thô

để lọc các phần tử rắn có đờng kính > 80 àm Sau đó các hóa phẩm đợc bơm

vào trộn lẫn với nớc bơm ép có tác dụng làm kết tủa các phần tử rắn rồi dẫn đến thiết bị lọc tinh, lọc bỏ các chất rắn có kích thớc > 2àm Tiếp theo các chất tạo bọt đợc bơm vào với mục đích tạo bọt trong tháp chân không Máy hút chân không hút lợng không khí hoà tan trong nớc biển để làm giảm khả năng ăn mòn

và không tạo nguồn thức ăn cho các vi khuẩn trong nớc biển Bơm chất khử oxy vào tháp chân không nhằm khử triệt để lợng oxy hoà tan trong nớc biển đến nồng độ 15 pph Sau đó đợc nâng áp suất bằng máy bơm cao áp Bơm cao áp đa nớc tới thiết bị lọc siêu tinh, loại các phân tử chất rắn có kích thớc > 1àm Sau

khi qua thiết bị lọc siêu tinh, nớc bơm ép trộn với hoá phẩm- Chất diệt khuẩn, chống ăn mòn đợc ép xuống vỉa nhờ máy bơm ép

V Tình hình sử dụng máy bơm trong công tác bơm ép vỉa

Trớc đây, xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro sử dụng hầu hết các thiết bị, máy móc của Liên Xô Hiện nay, xí nghiệp đã nhập các thiết bị tiên tiến và hiện đại hơn Các máy bơm dùng để ép vỉa ngoài yêu cầu có cấu tạo đơn giản, dễ vận hành, bảo quản, sửa chữa, thay thế, có độ bền cao…còn phải đáp ứng đựơc nhu cầu của vỉa, tức là khả năng duy trì áp suất vỉa và tăng hệ số thu hồi dầu

Tuỳ vào hệ thông thiết bị bơm ép trên bề mặt hay dới ngầm mà ta sử dụng các loại bơm khác nhau Hầu hết các thiết bị bơm trong hệ thống thiết bị bơm

ép trên bề mặt đều sử dụng bơm piston, vì nó có những u điểm sau:

- Tạo áp suất lớn phù hợp cho việc bơm ép