Tính toán tháo dỡ, mở paker cho giếng 902 giàn MSP 9 mỏ bạch hổ

1 MỤC LỤC MỤC LỤC MỤC LỤC 2.1.2 Cấu tạo 12 2.7.3 Phân loại 21 2.8.1 Khái niệm chung 24 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN ST T SỐ HÌNH VẼ 1.1 Sơ đồ công nghệ giàn MSP9 1.2 Sơ đồ cấu trúc thiết bị lòng giếng 1.3 Sơ đồ cấu trúc thiết bị lòng giếng 902 giàn MSP9 10 2.1 Phễu định hướng 16 2.2 Van cắt 17 2.3 Ống dãn nỡ nhiệt thủy lực 22 2.4 Van an toàn 26 2.5 Mandrel 28 2.6 Van an toàn rời 32 10 2.7 Van an toàn ống 34 11 2.8 Vị trí van gaslift giếng khai thác 35 12 2.9 Mô tả khởi động giếng gaslift qua khởi động van gaslift 36 13 2.10 Cấu tạo van gaslift 39 14 2.11 Nguyên lý hoạt động van gaslift 40 15 5.1 Paker thủy lực 58 TÊN HÌNH TRANG DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN ST SỐ HIỆU T BẢNG TÊN BẢNG TRANG 1.1 Các kích thước chọn ống khai thác 12 3.1 Bảng số liệu thiết kế cho giếng 902 giàn MSP9 43 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, công tác thăm dò khai thác dầu khí phát triển nhanh chóng trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn kinh tế quốc dân Hàng năm nộp ngân sách nhà nước hàng ngàn tỷ đồng, đóng góp nhiều vào tăng trưởng phát triển kinh tế đất nước Trong năm gần đây, nhu cầu lượng toàn giới tăng lên nhiều Dầu khí nguồn lượng quan trọng gây nên biến động mạnh mẽ giá cả, chí gây nên bất ổn trị Ở Việt Nam, với phát triển mạnh mẽ kinh tế, đặc biệt từ Việt Nam nhập WTO nhu cầu lượng cần thiết giải pháp quan trọng đẩy mạnh công tác thăm dò khai thác dầu khí đáp ứng nhu cầu lượng cho đất nước xuất Đề cập đến phát triển ngành công nghiệp Dầu khí không nhắc đến vai trò quan trọng thiết bị phục vụ cho công tác khoan khai thác Một vấn đề quan tâm tìm hiểu chuyên ngành thiết bị khai thác, cấu tạo, nguyên tắc vận hành nâng cao tuổi thọ hiệu suất thiết bị Với mong muốn góp phần vào phát triển ngành công nghiệp Dầu khí nước nhà, qua trình học tập nghiên cứu, cộng với hướng dẫn tận tình thầy giáo TS.Nguyễn Văn Giáp đồng ý môn Thiết bị Dầu khí, Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Hà Nội viết : Đề Tài:“Tìm hiểu thiết bị lòng giếng khai thác gaslift giếng 902 giàn MSP mỏ Bạch Hổ” Chuyên đề: “ Tính toán tháo dỡ, mở Paker cho giếng 902 giàn MSP mỏ Bạch Hổ” Đồ án chia làm chương : • Chương I : Tổng quan thiết bị lòng giếng; • Chương II : Cấu tạo nguyên lý làm việc thiết bị lòng giếng; • Chương III : Quy trình vận hành xây lắp, kiểm tra bảo dưỡng; • Chương IV : Một số cố, hư hỏng thường gặp; • Chương V : Tính toán tháo dỡ, mở Paker cho giếng 902 giàn MSP9 Dưới hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo TS.Nguyễn Văn Giáp giúp đỡ thầy cô giáo môn, anh kỹ sư LD VIETSOVPETRO bạn bè hoàn thành đồ án tốt nghiệp Tuy nhiên không tránh khỏi thiếu sót hạn chế mặt kiến thức thời gian tìm hiểu đề tài mong đồ án giúp cho có nhìn chi tiết xác thiết bị tiên tiến, đại ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo môn "Thiết bị dầu khí Công trình", đặc biệt thầy giáo TS.Nguyễn Văn Giáp tận tình bảo giúp đỡ hoàn thành đồ án tốt nghiệp Hà Nội, tháng 06 năm 2014 Sinh viên Nguyễn Đình Hoàng CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ LÒNG GIẾNG 1.1 Sơ đồ công nghệ giàn MSP9 - Thành lập năm 1991, 02/9/1991 thức thi công giếng khoan khai thác số 901 sau ngày 02/2/1992 giếng 901 cho dòng dầu công nghiệp với lưu lượng 500 /ngày đêm Tiếp sau giếng khoan khai thác thi công đưa vào vận hành khai thác đóng góp tích cực vào thành tích XNKTDK, LDDK Vietsovpetro nghiệp công nghiệp hoá đất nước - Giàn MSP9 thuộc vòm Bắc mỏ Bạch Hổ, sở vật chất gồm hệ thống công nghệ khai thác, thu gom dầu khí với 18 giếng trạm ép vỉa PPD-5000 với giá trị tài sản lớn, hệ thống công nghệ hoàn chỉnh nâng cấp tự động hóa vận hành khai thác Hiện có 12 giếng khai thác Gaslift ( Hiện chủ yếu khai thác gaslift lượng vỉa giảm) với sản lượng 2500m / 550 / ngày-đêm Giàn đảm bảo trung chuyển dầu khí giàn 4, giàn 10 giàn công nghệ trung tâm số Sơ đồ công nghệ giàn MSP9(hình vẽ 1.1) Nguyên lý vận hành giàn : Dầu khí từ giếng khai thác qua hệ thống đường ống thu gom tới bình tách C-1 sau tới bình chứa C-2, bơm tàu chứa hệ thống máy bơm Sulzer NPS Khí đồng hành từ giếng sau tách thu gom tới hệ thống giàn nén khí để nén lên áp suất khoảng 100 atm để phục vụ cho khai thác gaslift vận chuyển bờ chạy Turbine phát điện 1.2 Giới thiệu thiết bị lòng giếng giếng 902 giàn MSP9 1.2.1 Cấu trúc thiết bị lòng giếng Cấu trúc thiết bị lòng giếng đa dạng phát triển mạnh mẽ kỹ nghệ khai thác Dầu khí Trong phạm vi đề tài đề cập đến hai dạng cấu trúc phổ biến • Cấu trúc nhiều tầng – Một dãy ống khai thác: Với cấu trúc sản lượng khai thác lớn tiết kiệm chi phí khoan khai thác Tuy nhiên việc lắp đặt thiết bị lòng giếng xử lý sau phức tạp hoạch định dự đoán trước xác Trong cấu trúc này, dòng sản phẩm từ nhiều tầng hoà trộn vào để lên cần ống khai thác; Hoặc dòng sản phẩm tầng lên bên cần dòng sản phẩm tầng lên cần Trong trường hợp hoà trộn dòng sản phẩm phải có lắp đặt côn chiết lưu sâu đầu vào vỉa • Cấu trúc tầng – Một dãy ống khai thác: Cấu trúc đơn giản, phổ biến áp dụng rộng rãi xí nghiệp Vietsovpetro Với cấu trúc này, có lắp đặt thêm Mandrel để chuẩn bị cho phương pháp Gaslift mà kéo cần lên Với cấu trúc tiết kiệm nhiều Lúc ta sử dụng kỹ thuật cáp tời thay vào Mandrel van Gaslift tiến hành khai thác phương pháp Gaslift 10 11 12 1: Van an toàn 7: Paker 2: Ống chống khai thác 8: Nhippen cho van ngược 3: Mandrel 9: Đoạn ống đục lỗ 4: Cột ống khai thác 10: Nhippen cho thiết bị đo sâu 5: Van tuần hoàn 11: Phễu định hướng 6: Thiết bị bù trừ nhiệt 12: Vỉa dầu Hình 1.2 Sơ đồ thiết bị lòng giếng 1.2.2 Sơ đồ cấu trúc thiết bị lòng giếng 902 giàn MSP9 Sơ đồ cấu trúc thiết bị lòng giếng 902 giàn MSP9 (hình 1.3) 1.2.3 Nhiệm vụ, chức việc lắp thiết bị lòng giếng Việc lắp đặt thiết bị lòng giếng phần công nghệ hoàn thiện giếng Gaslift Công việc tiến hành sau giếng chống ống trước giếng khai thác Một cách khác giếng hết thời kỳ khai thác tự phun Việc thiết kế lắp đặt cho giếng khai thác Gaslift, tiến hành sau kéo giếng lên để sửa chữa Nhiệm vụ, chức việc lắp đặt thiết bị lòng giếng cho giếng Gaslift bao gồm : • Bảo đảm trình khai thác an toàn: Sự bảo đảm an toàn có ý nghĩa giếng phải đóng cách ly hoàn toàn với môi trường mặt đất có nguy cháy nổ gây ảnh hưởng đến môi trường Việc bảo đảm đóng cách ly giếng nhờ vào van an toàn sâu Paker đặt sâu lòng giếng Paker cách ly phần không gian ống khai thác sau kết thúc lắp đặt thiết bị lòng giếng Còn van an toàn đóng có nguy cố Khi có nguy cố trạm điều khiển phát tín hiệu điều khiển để xả hết áp lực hệ thống thuỷ lực van an toàn, van an toàn đóng đường ống khai thác lại • Bảo vệ ống chống: Nếu Paker cách ly ống chống sâu đáy giếng ống chống luôn tiếp xúc với sản phẩm khai thác từ vỉa Sản phẩm khai thác luôn có chất ăn mòn ống chống mau bị hư hỏng, mà việc sửa chữa phức tạp tốn Ngoài ống chống ăn thông với vỉa áp lực tác động lên cao, làm giảm tuổi thọ ống chống • Bảo đảm công việc gọi dòng, bơm rửa, bơm hoá phẩm, dập giếng, xử lý: Nhờ có van tuần hoàn nên tiến hành gọi dòng bơm rửa giếng cách dễ dàng Tuỳ theo mức độ cần thiết đặt hay nhiều van tuần hoàn Tuy nhiên thông thường 01 van tuần hoàn đủ cho giếng Cũng nhờ có van tuần hoàn nên dập giếng để sửa chữa Nhưng có đặc điểm quan trọng nhờ có Paker thiết bị tách cần ống giãn nở nhiệt nên giếng dập mà không gây ảnh hưởng vỉa sản phẩm Trong trường hợp này, van bịt van ngược đặt Nhippen Paker để ngăn cách vỉa khỏi phần dung dịch Nhippen Ngoài chức trên, thiết bị lòng giếng có chức để xử lý vùng cận đáy giếng nứt vỉa thuỷ lực • Thay đổi phương pháp khai thác: Thông thường lắp đặt Mandrel ống khai thác để chuyển giếng sang chế độ khai thác Gaslift tốn khỏi phải dập giếng kéo ống khai thác Tuy nhiên áp dụng trường hợp thời gian khai thác tự phun không kéo dài ăn mòn làm giảm chất lượng Mandrel 1.3 Những vấn đề đạt tồn cần giải Hiện tất công ty khai thác Dầu khí phải tuân thủ quy định an toàn bảo vệ môi trường nên phải lắp đặt thiết bị an toàn lòng giếng vào khai thác Ngoài ra, nhờ vào phát triển kỹ nghệ khai thác dầu khí nên việc lắp đặt thiết bị lòng giếng để nâng cao hiệu khai thác Việc thiết kế thiết bị lòng giếng đặt mũi khoan để khoan vào tầng sản phẩm chống ống Tuy nhiên việc thực bắt đầu sau chống ống xong hoàn toàn Trình tự thiết kế thiết bị lòng giếng cho giếng Gaslift tóm tắt bước sau:  Xác định đối tượng khai thác đặc tính chúng : Áp suất, độ thấm, lưu lượng cực đại từ vỉa vào giếng, tính chất dòng sản phẩm vv Tuỳ theo khả đánh giá việc khai thác đồng thời vỉa hay nhiều vỉa mà chọn khai thác vỉa nhiều vỉa Nếu chọn khai thác vỉa thường tiến hành khai thác vỉa trước tiện cho việc cách ly vỉa cạn kiệt chuyển lên khai thác tầng  Xác định chế độ lưu lượng cần khai thác dựa công suất giếng kế hoạch khai thác Việc xác định chế độ khai thác cho giếng phải tuân thủ sơ đồ thiết kế khai thác toàn mỏ, có tính đến suy giảm áp lực vỉa, ngập nước, tính chất đất đá thành hệ vv Ngoài ra, việc xác lập chế độ lưu lượng phụ thuộc vào kế hoạch kinh tế xã hội  Xác định cấu trúc ống khai thác để bảo đảm lưu lượng chọn Kích thước ống khai thác chọn (Bảng 1.1) sau: Bảng 1.1 Chọn kích thước ống khai thác Kích thước ống chống ( mm ) Kích thước ống Lưu lượng khai thác ( mm ) ( m3/ ngày ) 102 60 300 114 73 800 140 89 1200 168 114 2400 194 140 3200 245 178 9550 Trong việc chọn cấu trúc ống khai thác phải tính đến yếu tố sau: - Cấu trúc ống đơn giản tốt; - Sự áp toàn chiều dài ống khai thác; - Tương thích với kích thước ống chống; - Tương thích với thiết bị lòng giếng; - Chịu đựng tải trọng cực đại dự kiến Tải trọng tác dụng lên ống khai thác có Paker tính theo công thức: Q = ∑ qili + Qp + Qn qi – trọng lượng phân đoạn thứ i; li – Chiều dài phân đoạn thứ i; Qp – Lực kéo Paker; Qn – Lực tác dụng lên Paker sau nở; Tải trọng cho phép kéo cần ống khai thác: Q* = Q/N N – hệ số dự trữ, thường chấp nhận 1,3;  Chọn cấu trúc thiết bị lòng giếng Trong việc chọn cấu trúc thiết bị lòng giếng phải tính đến yếu tố: - Cấu trúc đơn giản tốt; - Bảo đảm tiến hành công việc liên quan đến kỹ thuật cáp tời; - Bảo đảm công việc gọi dòng, bơm rửa, dập giếng, xử lý vv - Tính đến yếu tố có khả xảy thay ống khai thác, sửa chữa ngầm, chuyển sang chế độ khai thác học Gaslift; - Tính đến đặc tính nhiệt độ, áp suất, thành phần sản phẩm, thành phần chất hỗn hợp dùng để bơm xuống giếng; - Tính toán lực tác động lên ống khai thác; - Tính đến ý nghĩa kinh tế  Lập biểu đồ cấu trúc giếng ghi chép số liệu Một đòi hỏi mang tính bắt buộc giếng khai thác Dầu khí phải có biểu đồ ghi chép số liệu đầy đủ để giám sát thi công lưu trữ Trên đồ cấu trúc phải ghi chép thông số sau: - Kích thước chiều sâu loại ống chống; 10 - Kích thước chiều sâu loại ống khai thác; - Chiều sâu giếng chiều sâu hữu; - Các thông số bắn mở vỉa; - Tình trạng lòng giếng sau khoan chống ống thiết bị để lại, kích thước bị thu hẹp; - Chiều sâu thông số khác thiết bị lòng giếng  Lập chương trình lắp đặt thiết bị lòng giếng Chương trình lắp đặt thiết bị lòng giếng bước trình tự để thi công lắp đặt Do chương trình phải rõ chi tiết công đoạn thông số tra cứu Những công đoạn thông số quan trọng phải bật lên để người thi công ý Chương trình bao gồm bước tổng thể sau: - Bắn mở vỉa - Công đoạn chuẩn bị ống chống: Trước thả thiết bị lòng giếng phải nạo thành ống chống trơn sạch, đặc biệt vùng Paker Ở nơi chuyển tiếp nơi đặt cầu xi măng Paker cầu phải roa nạo Ghi độ sâu đáng ý tốc độ thả vị trí - Công đoạn xử lý: Trước thả thiết bị phải tiến hành công việc xử lý bắn mở vỉa lại, xử lý vùng cận đáy giếng, bơm rửa giếng, thay dung dịch khoan dung dịch chuyên dụng cho việc thả thiết bị lòng giếng Nếu dự kiến có tượng dung dịch phải rõ phương pháp thành phần pha chế dung dịch hoàn thiện - Công đoạn lắp ráp thả thiết bị: Trình tự lắp ráp thả thiết bị lòng giếng dựa theo sơ đồ cấu trúc Trong công đoạn phải nêu lên việc cần ý với thiết bị cụ thể Mỗi thiết bị phải kiểm tra lại trước thả phải ghi chép đầy đủ Trong số công việc quan trọng phải trách nhiệm có yêu cầu lập hồ sơ chứng nhận Việc thả thiết bị phải rõ tốc độ định cụ thể nghiêm ngặt phải thông ống chuẩn xác, bôi ren quy định, không gây nên kéo – thả dừng đột ngột, không xoay cần ống vv Người phụ trách thiết bị lòng giếng phải thường xuyên tư vấn cho đội khoan trước 47 - Tăng nhiệt độ dòng khí ép xuồng giếng làm cho nhiệt độ dòng dầu lên ổn định hơn; - Dùng hóa phẩm chống đông đặc parafin, với hóa phẩm khác nhau, cần dùng nồng độ khác nhau, thường từ 0,2÷0,3% Các chât hóa phẩm thường dùng loại xăng nhẹ làm dung môi hòa tan parafin chất chống đông đặc chất hoạt tính bề mặt (hàm lượng từ 1÷5%); Để ngăn chặn tượng lặng đọng parafin, cần phải giữ nhiệt độ dầu trình nâng lên ống nâng vận chuyển, cách gia công nhiệt cung cung cấp nhiệt cho đường ống nhiệt độ dầu lớn nhiệt kết tinh parafin Người ta thực biện pháp sau để giảm lắng đọng parafin: - Bơm dầu nước làm giảm tổn thất thủy lực, bơm dầu nhờ nút đẩy phân cách (bơm xen kẽ đoạn dầu có độ nhớt nhỏ) 4.2.3 Biện pháp khắc phục Để phá vỡ nút parafin người ta sử dụng phương pháp sau: - Phương pháp nhiệt học: Người ta bơm dầu nóng nước nóng vào ống để kéo parafin - Phương pháp học: Dùng thiết bị cắt, nạo parafin thành ống khai thác Hệ thống thiết bị lắp đặt vào dụng cụ cáp tời, thả vào giếng để cắt gọt parafin Dụng cụ cắt gọt phải có đường kính tương ứng với đường kính ống khai thác, sau kéo thiết bị từ từ khỏi giếng để tránh trường hợp rơi lưỡi cắt - Phương pháp hóa học: Người ta ép chất lưu H-C nhẹ chất hoạt tính bề mặt vào giếng khai thác qua khoảng không vành xuyến H-C nhẹ hòa tan parafin làm giảm kết tinh parafin Chất hoạt tính bề mặt đưa vào dòng chảy dầu giếng để hấp thụ thành phần nhỏ parafin làm giảm ngừng kết tinh parafin Các chất hóa học thường dùng tác nhân phân tán, tác nhân thấm ướt phổ biến công nghiệp khai thác dầu khí nước Tác nhân thấm ướt có khả phủ lên bề mặt ống lớp màng mỏng, điều ngăn ngừa tích tụ parafin giữ phân tử parafin phân tán không dính lại với di chuyển từ đáy giếng tới hệ thống xử lý dầu thô Ngoài ta đưa vào ống chất polyme (sản phẩm Mỹ), chất sử dụng Nicromat natri – Na2Cr2O7.2H2O (10%) đưa vào buồng trộn với nhiệt độ 80÷90%, có có tác dụng phá dần nút parafin 48 4.3 Sự tạo thành nút rỉ sắt đường ống khai thác 4.3.1 Nguyên nhân phát sinh Sự tạo thành nút rỉ sắt khoảng không vành xuyến kim loại thành ống bị ăn mòn hóa học, bị ôxi hóa Phản ứng: 4Fe + 6H2O + 3O2 = 4Fe(OH)3 Sự ăn mòn mạnh dòng khí ép có độ ẩm từ 70 ÷ 80% Các kết nghiên cứu khẳng định rằng: áp suất ống dẫn khí ảnh hưởng tới ăn mòn, áp suất tăng lên hình thành nút rỉ sắt tăng lên Nút rỉ sắt chủ yếu oxít sắt (chiếm 50%) lại bụi đá vôi cát Hiên tượng biểu áp suất đường khí vào tăng mà lưu lượng khai thác giảm 4.3.2 Biện pháp phòng ngừa - Xử lý mặt ống nâng chất lỏng đặc biệt nhằm tăng khả chống ăn mòn ống chống; - Đảm bảo khoảng không gian hai ống ép khí ống nâng đủ lớn 20mm; - Lắp đặt bình ngưng đường dẫn khí, dầu không khí, thường lắp vị trí cao ống dốc cao lên; - Lắp đặt phận làm khí khỏi bụi ẩm: bình tách, bình sấy khô; - Thay đổi thường xuyên chế độ khai thác từ vành khuyên sang trung tâm ngược lại Mục đích để súc rửa rỉ sét bám đường ống; - Rửa định kỳ thành ống nhũ tương không chứa nước; - Làm khí trước đưa vào sử dụng phương pháp hóa lý; - Để phá hủy nút kim loại đóng chặt, người ta thường bơm dầu nóng vào khoảng không vành xuyến, biện pháp không đạt kết phải kéo ống lên để tiến hành cạo rỉ 4.4 Sự tạo thành muối ống nâng 4.4.1 Nguyên nhân phát sinh Sự lắng tụ muối trình khai thác nước vỉa có hàm lượng muối cao hàm lượng nước sản phẩm thấp Muối bị tách khỏi chất lỏng lắng đọng 49 bám vào thành ống thiết bị lòng giếng Sự lắng tụ muối gây tắc ống nâng 4.4.2 Biện pháp phòng ngừa Để hạn chế tượng muối lắng đọng người ta dùng hóa chất có pha thêm số phụ gia Nó có tác dụng tạo tinh thể muối màng keo bảo vệ ngăn trở muối kết tinh lại với không cho muối bám vào thép Ngoài ra, người ta dùng nước theo hai phương pháp, tức bơm liên tục định kỳ nước xuống đáy giếng đồng thời với trình khai thác Mục đích giữ cho muối trình lên thiết bị xử lý trạng thái chưa bão hòa trình lắng đọng không xảy 4.4.3 Biện pháp khắc phục Tích tụ muối ống nâng chủ yếu độ sau 150m đến 300m tính từ miệng giếng Nếu muối bám vào ống nâng chiếm phần nhỏ đường kính ta dùng nước để loại bỏ tích tụ muối cacbonat Đối với muối CaCO 3, MgCO3, CaSO4 MgSO4 dùng dung dịch NaPO4 Na5P3O10 ép vào khoảng không vành xuyến Tinh thể cacbonat sufat nhanh chóng hấp thụ NaPO3 Na5P3O10 để hình thành lớp vỏ keo tinh thể giữ chúng không dính lại với với ống nâng Sự lắng đọng muối ống nâng vùng cận đáy giếng nhanh chóng loại bỏ cách dùng từ 1,2 ÷ 1,5% dung dịch axit HCl: CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑ Để loại bỏ tích đọng muối sunfat thực tế người ta bơm ép dung dịch NaOH: CaSO4 + 2NaOH = Ca(OH)2 + Na2SO4 + H2O 4.5 Sự tạo thành nhũ tương giếng 4.5.1 Nguyên nhân phát sinh Trong trình khai thác, nước vỉa chuyển động với dầu khí tạo thành nhũ tương bền vững, làm tăng giá thành sản phẩm phí tách nước khỏi dầu 4.5.2 Biện pháp khắc phục Một biện pháp có hiệu để ngăn ngừa tạo thành nhũ tương việc sử dụng dầu làm nhân tố làm việc, sử dụng chất phụ gia bơm vào với khí nén Để thu 50 nhận dầu có hiệu cao hơn, người ta khử nhũ tương giếng Chất dùng để khử ngăn chặn hình thành nhũ tương ΠAB HrK Nếu trộn chúng với khí ép tỷ lệ ÷ 2% hỗn hợp khử nhũ tương tốt 4.6 Các cố thiết bị 4.6.1 Sự rò rỉ thiết bị chịu áp lực Các thiết bị chịu áp lực như: đường ống, van chặn, mặt bích…Sau thời gian làm việc bị ăn mòn ảnh hưởng độ rung mặt bích nới lỏng, gioăng đệm làm kín bị mòn, tất tượng gây tượng rò rỉ dầu khí Khi phát có dầu khí rò rỉ người ta phải khắc phục kịp thời, nhiều trường hợp phải dừng khai thác để sửa chữa 4.6.2 Các thiết bị hư hỏng - Van điều chỉnh mực chất lỏng không làm việc: Khi phát hiện tượng ta kịp thời xử lý cách điều chỉnh van tay Đóng đường điều chỉnh tự động, khắc phục sửa chữa thiết bị Sau đưa hệ thống làm việc trở lại; - Hệ thống báo mức chất lỏng không xác: Trong trường hợp bình quan trọng người ta thường làm hai thiết bị để theo dõi mực chất lỏng, nhờ người ta sửa chữa hai thiết bị đó; - Máy bơm vận chuyển dầu khí bị cố: Trong trường hợp người ta lắp đặt mày bơm dự phòng Khi máy bơm bị cố không bơm tắt máy bật máy dự phòng Sau sửa chữa hư hỏng máy bơm; - Các thiết bị báo tín hiệu, hiệu chỉnh thay thiết bị không đảm bảo độ tin cậy cao: Khi phát sai lệch thông tin phải tiến hành kiểm tra; - Thiết bị bảo vệ điều khiển không tốt: Cần phải có kế hoạch kiểm tra định kỳ Trường hợp cố cần sửa chữa kịp thời Nói chung hoàn hảo thiết bị yêu cầu gắt gao trình khai thác dầu khí Những người làm việc trực tiếp luôn theo dõi làm việc thiết bị, phát kịp thời có biện pháp sửa chữa, khắc phục…Sao cho đảm bảo dòng dầu liên tục khai thác lên vận chuyển đến tàu chứa 4.7 Sự cố công nghệ 4.7.1 Áp suất cung cấp không ổn định 51 Khi giếng làm việc không ổn định liên tục Hệ thống tự động tự ngắt giếng người theo dõi công nghệ phai biết thao tác - Nguyên nhân: Do máy nén khí bị hỏng đột ngột, lượng khí tiêu thụ lớn, lượng khí cung cấp cho máy nén không đủ phải giảm bớt tổ máy nén - Biện pháp khắc phục: Cân đối lại lượng khí vào khí Có kế hoạch tiêu thụ cụ thể tránh tượng khởi động nhiều giếng thời điểm Các máy nén dự phòng luôn sẵn sàng hoạt động cần Việc ổn định nguồn khí cấp ảnh hưởng đến trình khai thác giếng người ta hạn chế tối đa việc dừng giếng áp suất nguồn khí 4.7.2 Sự cố cháy Sự cố cháy nguy hiểm ảnh hưởng lớn đến an toàn toàn khu mỏ, người ta cần lắp đặt thiết bị tự động tay Khi có cố cháy thiết bị cảm nhận báo về, hệ thống xử lý lệnh cho van điều khiển ngắt nguồn khí toàn hệ thống (SDV) lượng khí lại bình chứa, đường ống xả vòi đốt Các giếng khai thác dừng làm việc đồng thời đóng van tự động miệng giếng Trong trường hợp van tự động làm việc không tốt ta đóng van tay Trong thực tế việc xảy cháy giàn cố định trình khai thác bất cẩn người Khi phát cháy người ta dập đám cháy thiết bị cứu hỏa trang bị giàn tàu cứu hộ… 52 CHƯƠNG V TÍNH TOÁN LỰC THÁO DỠ, MỠ PAKER CHO GIẾNG 902 GIÀN MSP9  Mục đích : Giúp ta tìm hiểu kĩ paker - thiết bị quan trọng thiết bị lòng giếng 5.1 Khái niệm paker Paker thiết bị lòng giếng dùng để làm kín vùng không gian ống khai thác ống chống trính khai thác sửa chữa giếng Paker có nhiều loại cấu tạo từ thành phần sau: • Phần cao su làm kín: Là cao su trương nở bám sát vào ống chống để làm kín Paker nở hoàn toàn • Phần lõi: Là đoạn ống cho phép dòng sản phẩm xuyên qua trình khai thác • Cơ cấu côn: Là phận đẩy chấu bung bắn vào thành ống chống để cố định Paker sau nở • Bộ chấu: Là phận bám chặt vào ống giúp Paker định vị cố định không di chuyển trình khai thác 5.2 Đăc tính kỹ thuật Đa số loại Paker thiết kế chế tạo để làm việc điều kiện nhiệt độ cao từ 100 – 1400C Áp suất làm việc cho phép Paker từ 5000 psi đến 7500 psi Áp suất nở Paker thường phụ thuộc vào lực cắt chốt (từ 100psi – 4000 psi) 53 Sự chịu đựng chênh áp Paker (trên Paker) thường từ 5000 psi÷7500 psi Lực chịu đựng tải trọng Paker từ 30 – 40 với đặc tính kỹ thuật nêu Cho phép Paker làm việc điều kiện giếng mỏ Bạch Hổ 5.3 Phân loại paker Dựa chức công việc chia Paker thành loại sau: • Paker khai thác: Loại sử dụng cho giếng khai thác nằm lại giếng trình khai thác • Paker phục vụ (Paker tạm thời): Loại sử dụng tạm thời cho công việc thử vỉa, kiểm tra kín ống chống, bơm trám xi măng, xử lý axit kéo lên hoàn thành công việc Dựa chế giải phóng phân chia Paker thành 02 loại sau: • Paker vĩnh cửu: Đây loại Paker kéo lên sau nở Loại giải phóng khoan phá • Paker kéo lên được: Đây loại Paker kéo lên sau nở mà không cần khoan phá Dựa chế nở phân chia Paker thành loại sau : • Paker nở học: Loại nở lực chuyển động học cần ống Có thể kết hợp thao tác kéo thả xoay cần để nở Paker tuỳ loại Loại sử dụng nơi điều kiện tạo áp lực máy bơm Tuy nhiên sử dụng loại phức tạp thao tác với cần ống (nhất giếng cong) phải tiến hành điều kiện an toàn chưa lắp đầu giếng • Paker nở thuỷ lực: Loại nở áp lực nén chất lỏng cần ống, loại tiện lợi phương pháp nở đơn giản áp dụng cho hình thể giếng 54 • Paker thủy tĩnh: Loại nở theo hai giai đoạn nối tiếp tạo áp lực nhỏ ban đầu để giải phóng cấu hãm piston, Paker tự động nở nhờ chênh áp áp lực thuỷ tĩnh cột chất lỏng Paker buồng chân không chứa piston Loại có ưu điểm áp lực nở không cần lớn Tuy nhiên giếng nông cần phải bơm ép thêm áp lực để bảo đảm Paker nở hoàn toàn 5.4 Công dụng paker Paker có công dụng phổ biến sau: - Sau Paker thả xuống nở cố định tạo khoảng không cần cách ly với tầng sản phẩm Nhờ giếng khai thác an toàn - Paker ngăn cách không cho phần ống chống tiếp xúc với thành phần có tác hại ăn mòn từ vỉa H2S, CO2 , SO4 , SO3 - Nhờ có Paker nên tiến hành nhiều công việc xử lý bơm rửa, xử lý axit, nứt vỉa thuỷ lực, đóng giếng đáy không gây ảnh hưởng đến vỉa 5.5 Cấu tạo nguyên lý làm việc paker thủy lực 5.5.1 Cấu tạo Paker thủy lực có phần : (Hình 5.1) • Phần cao su: Phần gồm có miếng cao su Miếng thường có cấu trúc hình thang hoàn toàn cao su cho phép trương nở Do cấu tạo nên bị ép hai đầu miếng cao su nở ép kín thành ống chống Hai miếng cao su hai đầu thường đúc với hai vòng lò xo thép bên Cơ cấu giúp chúng không bị nứt vỡ tác dụng lực ép lớn • Phần lõi: Lõi đoạn ống có hai đầu tiện ren để nối trực tiếp vào ống khai thác Trên thân lõi có khoan lỗ để dẫn chất lỏng vào buồng thuỷ lực cần nở Paker Phần lõi thường có đường kính lớn để bố trí cấu giải phóng • Cơ cấu côn: 55 Cơ cấu bao gồm hai phần côn phái Chốt cắt (3), vòng can sô (4), thân đẩy, vòng côn, vòng đệm Cơ cấu côn dùng để đẩy chấu bung bám vào thành ống chống • Bộ chấu: Paker có hai dạng chấu bám Chấu bám nhằm mục đích không cho Paker chuyển động lên Chấu bám để cố định Paker không cho paker dịch chuyển xuống Gồm chấu, ổ giữ chấu định vị chốt Bộ chấu có nhiệm vụ cố định Paker 5.5.2 Nguyên lý làm việc Nguyên lý nở: Áp lực chất lỏng bơm nén qua lỗ thân lỏi vào buồng đẩy nhờ có gioăng cao su làm kín (2), áp lực đẩy xi lanh (8) lên piston (3) Xi lanh (8) lên làm ép cao su (1) phình bám sát vào thành ống Piston (3) xuống cắt đứt chốt giữ (5) nhờ mặt côn mà chấu (6)được đẩy bám vào thành ống Sau chấu cao su bám vào thành ống, người ta ngưng bơm ép Nhờ chấu ngược (4) mà paker giữ nguyên vị trí mở suốt trình khai thác Nguyên lý giải phóng: Paker giải phóng cách kéo cần ống lên với tải trọng đủ lớn(10 ÷ 30 tấn) Vòng cắt (7) bị cắt đứt làm vỏ (9) xuống ống HKT (10) lên, làm cho cao su (1) chấu (6) thu Như Paker giải phóng hoàn toàn 10 Tấm cao su Cao su giăng Piston Chấu ngược Chốt đóng Chấu Vòng cắt Xi lanh Vỏ 10 Thân ống HKT 56 Hình 5.1 Paker thủy lực 5.6 Cấu tạo nguyên lý làm việc paker thủy tĩnh 5.6.1 Cấu tạo Paker thủy tĩnh có phần bản: • Phần cao su: Phần gồm có miếng cao su Miếng thường có cấu trúc hình thang hoàn toàn cao su cho phép trương nở Do cấu tạo nên bị ép đầu miếng cao su nở ép kín thành ống chống Hai miếng cao su hai đầu thường đúc với vòng lò xo thép bên Cơ cấu giúp chúng không bị nứt vỡ tác dụng lực ép lớn • Phần lõi: Lõi đoạn ống có đầu tiện ren để nối trực tiếp vào ống khai thác Trên thân lõi có khoan lỗ để dẫn chất lỏng vào buồng thủy lực cần nở Paker Phần lõi thường có đường kính lớn để bố trí cấu giải phóng Trên thân lõi có phần ren cài chiều để hãm khóa Paker Paker nở • Cơ cấu côn: Cơ cấu bao gồm côn, chốt cắt ống dịch chuyển, chấu hãm, ống nối vòng gioăng cao su Cơ cấu côn dùng để đẩy bung chấu bám vào thành ống chống • Bộ chấu: Bao gồm chấu dưới, cấu ren cài hãm, lò xo, chấu Các chấu ngăn cản không cho chuyển động xuống, chấu ngăn cản không cho chuyển động lên Sự khác biệt Paker thủy lực Paker thủy tĩnh Paker thủy tĩnh có buồng chân không tạo ống nối, vòng gioăng đoạn ống Áp suất buồng áp lực khí 5.6.2 Nguyên lý làm việc Nguyên lý nở: 57 Áp suất bơm qua lỗ thân lõi, làm đẩy ống dịch chuyển lên Khi áp suất đủ lớn chốt bị cắt, chốt khống chế áp suất nở Paker) Ống chuyển động lên Chốt giải phóng Lúc tác dụng chênh lệch áp lực thủy tĩnh Paker áp lực buồng chân không, toàn cấu chuyển động xuống Côn đẩy chấu bung bám chặt vào thành ống chống Bộ cao su bị ép trương nở bám kín thành ống chống Khóa giữ cho Paker trạng thái nở Các chấu làm việc có chênh lệch áp áp lực Paker Paker cần khai thác Khi chênh áp suất theo lỗ công đẩy chấu bung bám chặt vào thành ống chống Nguyên lý giải phóng: Paker giải phóng cách kéo thẳng cần ống lên Dưới tác dụng lực kéo lõi chuyển động lên Khi cấu khóa giải phóng tỳ vào vỏ đồng thời vòng giải phóng bị đứt (vòng xác định lực kéo giải phóng Paker, phần đường kính nhỏ lõi vượt qua vòng roăng cho phép cân áp suất cao su Khi chấu thu lại tác dụng lò xo, tiếp tục kéo, lực kéo truyền qua then đẩy côn chạy lên chấu sập vào, Paker giải phóng Đối với loại Paker thủy, lực tĩnh cụm roăng giữ cho buồng thủy lực, thủy tĩnh kín hoàn toàn nên quan trọng Nếu áp suất xâm nhâp vào buồng chân không Paker khó nở 5.7 Tính toán lực tháo dỡ, mở paker cho giếng 902 Giàn MSP Lực tháo dỡ Paker lắp đặt Đối với giếng có câu trúc cột ống khai thác với đường kính tương ứng d1, d2 D1, D2 (m) trường hợp thiết bị bù giãn nỡ nhiệt lực cần thiết để cắt chốt giải phóng đưa Paker vào hoạt động xác định theo công thức: Ptd = 0,785k[Pv.D2 – 0,2 gLd2) + gl1(D21 – D22)] – gl2(d21 – d22) (N) Trong đó: K hệ số điều chỉnh, theo kinh nghiệm k = 1,1 Pv áp lực vỉa (Pv) D, d đường kính đoạn ống Paker (m) D1, d1 đường kính đoạn ống cấp lớn Paker (m) 58 D2, d2 đường kính đoạn ống cấp nhỏ Paker (m) trọng lượng riêng chất lỏng không gian vành xuyến Paker (KG/m3) trọng lượng riêng chất lỏng ống khai thác (KG/m3) l1, l2 độ dài theo chiều thẳng đứng cấp ống khai thác (m) L độ dài theo chiều thẳng đứng cột ống khai thác từ miệng giếng đến Paker (m) Trong trường hợp giếng có cấu trúc cột ống khai thác, lực tháo Paker xác định theo công thức: Ptd = 0,785k{(PvD2 – 0,2 (d21 – d22) + gLd2) + g[l1(D21 – D22) + (l1 + l2)(D22 – D23)]} – g[ (d22 – d23)] D3 , d3 đường kính đoạn ống cấp thứ , khoảng cách từ mực chất lỏng giếng đến vị trí chuyển tiếp cấp đường ống thứ thứ tương ứng Trong trường hợp TBLG có lắp đặt bù giãn nở nhiệt lực tháo dỡ Paker phụ thuộc vào áp suất vỉa cột chất lỏng ống khai thác xác định theo công thức: Ptd = 0,785k.Pđ (D21 + D22 – d2) (N) Với Pđ áp suất đáy giếng Lực mở packer (lực câng thiết đưa Paker vào hoạt động): - Trong trường hợp bù giãn nở nhiệt: Pm = 0,785k.Pđ.D21 - (N) Trong trường hợp có bù giãn nở nhiệt: Pm = 0,785k (PvD2 – 0,2 gLd2) (N) * Với giếng 902 giàn MSP9 ta áp dụng công thức Ptd = 0,785k.Pđ (D21 + D22 – d2) Với k = 1,1 59 D1 = 114 (mm) = 0,114m D2 = 89 (mm) = 0,089m d = 48 (mm) = 0,048m Pđ = 230 (atm) = 23304750 (N/m2) Thay vào ta có Ptd = 35786,13 (N) Pm = 0,785k (PvD2 – 0,2 gLd2) Với k = 1,1 Pv = 250 (atm) = 25331250 (N/m2) D = 60 (mm) = 0,060 (m) = 0,86 g/cm3 = 860 (Kg/m3) g = 10 m/ s2 L = 3010 m d = 48 mm = 0,048 (m) Thay vào ta có Pm = 68444,66 (N) 60 KẾT LUẬN Đồ án viết với mục đích khảo sát sâu thiết bị lòng giếng phương pháp Gaslift, đặc biệt Paker phận quan trọng Qua ta biết cấu tạo, nguyên tắc hoạt động chúng có biện pháp phòng ngừa cố hự hỏng nhằm nâng cao tuổi thọ hiệu suất thiết bị lắp đặt lòng giếng Sau thời gian thực tập Vietsovpetro thực đề tài này, củng cố thêm kiến thức học bước đầu làm quen với kiến thức thực tế sản xuất Đây bước đầu quan trọng cho việc định hướng phát triển khả nghiên cứu khoa học tương lai 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phùng Đình Thực, Dương Danh Lam, Lê Bá Tuấn, Nguyễn Văn Cảnh (1999), Công nghệ kỹ thuật khai thác dầu khí, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội [2] PGS-TS Cao Ngọc Lâm (2007), Công nghệ khai thác dầu khí, Hà Nội [3] PGS-TS Lê Phước Hảo (2006), Bài giảng công nghệ khai thác dầu khí, TPHCM ... học Mỏ - Địa Chất Hà Nội viết : Đề Tài:“Tìm hiểu thiết bị lòng giếng khai thác gaslift giếng 90 2 giàn MSP mỏ Bạch Hổ Chuyên đề: “ Tính toán tháo dỡ, mở Paker cho giếng 90 2 giàn MSP mỏ Bạch Hổ ... TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ LÒNG GIẾNG 1.1 Sơ đồ công nghệ giàn MSP9 - Thành lập năm 199 1, 02 /9/ 199 1 thức thi công giếng khoan khai thác số 90 1 sau ngày 02/2/ 199 2 giếng 90 1 cho dòng dầu công nghiệp với... thiết bị lòng giếng 1.2.2 Sơ đồ cấu trúc thiết bị lòng giếng 90 2 giàn MSP9 Sơ đồ cấu trúc thiết bị lòng giếng 90 2 giàn MSP9 (hình 1.3) 1.2.3 Nhiệm vụ, chức việc lắp thiết bị lòng giếng Việc lắp