Cấu tạo, nguyên lý làm việc của thiết bị lòng giếng trong khai thác gaslift của giếng 125 giàn BK 15 mỏ bạch hổ

1 LỜI NÓI ĐẦU Dầu Khí ngành công nghiệp lớn giới Ở Việt Nam, năm qua, ngành công nghiệp Dầu khí đạt thành tựu định, chiếm vị trí vô quan trọng kinh tế quốc dân, không chiếm tỷ trọng lớn GDP nước mà ngành kinh tế mũi nhọn, nhiều tiềm năng, đưa đất nước tiến lên đường công nghiệp hóa, đại hóa Tập đoàn Dầu khí Việt Nam không ngừng vững mạnh ngày phát triển không nước mà vươn xa tới thị trường quốc tế 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 Nguyễn Văn Giáp đồng ý môn Thiết bị Dầu khí, Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Hà Nội Em chọn đề tài tốt nghiệp: “Cấu tạo, nguyên lý làm việc thiết bị lòng giếng khai thác gaslift giếng 125 giàn BK-15 mỏ Bạch Hổ”.Đồ án em gồm có chương: Chương I: Tổng quan thiết bị lòng giếng Chương II: Cấu tạo nguyên lý làm việc thiết bị lòng giếng Chương III :Công tác xây lắp số hư hỏng thường gặp Chương IV: Tính toán xác định độ sâu đặt van an toàn cho giếng 125 giàn BK15 mỏ Bạch hổ Mặc dù có nhiều cố gắng kiến thức hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót định Vì vậy, em mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô bạn Qua đồ án này, em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Văn Giáp,và thầy cô môn Thiết bị Dầu khí Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 06 năm 2014 Sinh viên Tiên văn Ba CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ LÒNG GIẾNG 1.1.Cấu trúc giếng N0125 Cấu trúc giếng khoan tạo thành số cột ống chống có đường kính chiều dài khác thả lồng vào lỗ khoan, kết hợp với choòng khoan tương ứng dùng để khoan Cấu trúc giếng khoan bao gồm : - Cấu trúc cột ống chống ( số lượng loại, chiều sâu thả, đường kính), - Choòng khoan sử dụng ( loại choòng, đường kính ), - Khoảng trám xi măng ( chiều cao trám kể từ đế ống chống ) Nếu giếng khoan ống định hướng ống dẫn hướng ống chống khai thác gọi giếng khoan có cột ống chống Nếu có thêm ống trung gian gọi cấu trúc cột ống.Nếu nhiều ống trung gian gọi cấu trúc nhiều cột ống (3 cột ống, cột ống, ….) 1.1.1 Cơ sở lựa chọn cấu trúc cho giếng khoan Giếng khoan công trình thi công vào bên vỏ trái đất có chiều sâu lớn.Do để thi công giếng khoan ta phải lựa chọn cấu trúc giếng cho đảm bảo yêu cầu thả ống chống khai thác để tiến hành khai thác bình thường Đồng thời phải xuất phát từ tài liệu địa chất khu vực thi công giếng khoan ( đặc biệt có tầng địa chất phức tạp dị thường áp suất cao) Cụ thể tính chất lý vỉa đất đá : độ rỗng , độ cứng, áp suất vỉa , nhiệt độ vỉa… Cấu trúc giếng khoan phải đảm bảo yếu tố sau: - Ngăn cách hoàn toàn nước biển, giữ ổn định thành thân giếng khoan để việc kéo thả khoan cụ, thiết bị khai thác, sửa chữa ngầm tiến hành bình thường - Chống tượng dung dịch khoan - Giếng khoan phải làm việc bình thường khoan qua tầng áp suất cao tầng có áp suất vỉa nhỏ so với tầng có áp suất cao phía - Bảo vệ thành giếng có cố phun - Đường kính cột ống chống khai thác cột ống chống khác phải cấp đường kính nhỏ nhất, đơn giản điều kiện cho phép cấu trúc giếng - Cấu trúc giếng phải phù hợp với yêu cầu kỹ thuật, khả cung cấp thiết bị đảm bảo độ bền an toàn suốt trình khai thác sửa giếng sau Nói tóm lại phải phù hợp với điều kiện địa chất, yếu tố kỹ thuật, công nghệ thích hợp với khả thi công yếu tố kinh tế 1.1.2 Lựa chọn cấu trúc cho giếng khoan N0125 a Cột ống định hướng * Chức Có tác dụng định hướng ban đầu cho lỗ khoan, ngăn cản sập lở đất đá ô nhiễm dung dich khoan tầng mặt Tạo kênh dẫn cho dung dịch chảy vào máng Bảo vệ không cho dụng dịch xới sập khoan móng thiết bị Đường kính thông thường từ 500 đến 600 mm, nhô cao 1,5 đến 2m * Phương pháp thi công: Ống đưa vào giếng khoan qua hố hình chữ nhật sau đổ bê tông khoảng không ống thành hố đào Quá trình đươc thực ống có chiều sâu nhỏ ( 4÷6 m) Đối với ống có chiều thả lớn đến 30m dùng búa máy để đóng khoan thả xuống Chiều sâu phụ thuộc vào chiều dày tầng phủ Nếu khoan biển ống bảo vệ ống chống đóng vai trò ống cách nước b Cột ống chống dẫn hướng Có tác dụng ngăn cho thành lỗ khoan phần không bị sập lở, bảo vệ tầng nước mặt khỏi bị ô nhiễm dung dịch khoan Đóng vai trò trụ rỗng có lắp thiết bị miệng giếng như: đầu ống chống, thiết bị chống phun, treo toàn cột ống chống phần thiết bị khai thác Cột dẫn hướng chịu toàn trọng lượng nén cột ống chống phải trám xi măng toàn chiều dài phần nhô lên mặt phải đủ bền Đây cột ống chống thiết phải có Chiều sâu thả thông thường từ 70÷400 m Cũng tới 800÷ 1000 m tuỳ theo điều kiện địa chất chiều sâu giếng khoan c Cột ống chống khai thác Cột ống khai thác cột ống chống cuối thả xuống lỗ khoan Cột ống chống tạo thành kênh dẫn để lấy dầu khí lên để bảo vệ thiết bị khai thác bơm sâu, ống ép khí… Ngoài ống chống cho phép kiểm áp suất, thực công tác tăng cường dòng sản phẩm nổ thuỷ lực, xử lý vỉa axit, bơm ép vỉa… Chỉ không thả biết giếng sản phẩm d Cột ống chống trung gian Cột ống gọi cột ống chống kỹ thuật thả yêu cầu địa chất Công tác khoan tiếp tục tiến hành Cột ống chống thả xuống để đóng tầng nham thạch gây khó khăn phức tạp trình khoan sập lở thành giếng, bó hẹp thành lỗ khoan, dung dịch…và cho phép khoan đến tầng sản phẩm Do đó, cột ống chống không cần với số lượng ÷ ống có nhiều 1.1.3 Sơ đồ cấu trúc giếng N0125 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: a 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 b 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 Madrel van Gaslift tiến hành khai thác phương pháp Gaslift A A H (m) 18 122 17 Khoảng bắn mìn; 16 Phễu định hướng; 848 Nippen; 15 1498 Ống đục lỗ; 14 van cắt; 2005 13 Parker; 2381 2647 2849 3050 12 Ống bù trừ nhiệt; 11 Van tuần hoàn; Manderl 10 10 Ø 9/32” túi chứa 3252 van gaslift khởi động 3650 11 Ø 7/32 túi chứa 3660 3670 van gaslift khởi động 12 Ø 5/16” túi chứa van gaslift khởi động 13 Ø 3/16” túi chứa van gaslift khởi động 3740 3965 4125 14 Ø 3/16” túi chứa van gaslift khởi động 15 Ø 1/8” túi chứa Hình 1.1 Cấu trúc giếng N0125 1.1.4 Thiết kế thiết bị lòng giếng cho giếng gaslift 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 nhiều vỉa hay 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 Bảng 1.1 Kích thước ống khai thác Kích thước chống ( mm ) 102 114 140 168 194 245 ống Kích thước ống khai thác ( mm ) 60 73 89 114 140 178 Lưu lượng ( M3/ ngày ) 300 800 1200 2400 3200 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 - 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 qui 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 buổi vào ca thường họ không nhận thức đầy đủ công việc đầy tinh tế Bất trở ngại phát sinh qui định chuẩn phải hỏi ý kiến người phụ trách thiết bị lòng giếng Công đoạn kết thúc Trong công đoạn người phụ trách thiết bị lòng giếng tiến hành đưa thiết bị thả vào chức định, bơm ép đầu giếng, bơm ép ống khai thác, nở Paker, giải phóng ống giãn nở nhiệt, mở van tuần hoàn, thả van an toàn, thử chức van an toàn vv sau giếng cho dòng sản phẩm ổn định an toàn lập biên bàn giao, lập hồ sơ giếng thực tế 1.2 Giới thiệu thiết bị lòng giếng giếng N0125 Thiết bị lòng giếng (TBLG) trang bị cho hầu hết tất giếng khai thác phương pháp tự phun gaslif(đặc biệt với giếng khai thác điều kiện biển mở)nhằm mục đích tiến hành quy trình công nghệ, kỹ thuật cần thiết sửa chữa, nghiên cứu giếng,điều khiển dòng suốt trình khai thác nhờ kỹ thuật cáp tời mà không cần phải đóng giếng, dập giếng hay nâng thả cột ống khai thác Thiết bị lòng giếng phải thỏa mãn yêu cầu công nghệ - kỹ thuật sau: - Cách ly thân giếng tốt trường hợp bị hở phần thiết bị miệng giếng - Có khả điều khiển thông số làm việc giếng theo chế độ tự động bán tự động - Tiến hành nghiên cứu giếng đo đạc thông số làm việc giếng giếng khai thác cho sản phẩm - Bảo đảm sửa chữa giếng kỹ thuật tời - Có thể kéo toàn thiết bị lòng giếng ống khai thác ( trừ paker phần paker) mà không cần phải dập giếng - Chuyển giếng từ chế độ tự phun sang khai thác gaslif mà không cần phải thay đổi cấu trúccơ thiết bị lòng giếng - Có khả khởi động giếng khai thácbằng gaslif cách tự động Tất yêu cầu quan trọng điều kiện khai thác biển, miệng giếng khai thác tập trung giàn cố định hay giàn vệ tinh, nơi mà tiến hành đồng thời hoạt động khoan khai thác Trong chương hai khảo sát chi tiết chức năng, cấu tạo thiết bị nói 10 3 3 3 Van an toàn sâu Ống chống Mandrel Đầu nối 10 11 Ống khai thác Van tuần hoàn Ống giãn nở nhiệt Parker Nippen Hình 1.2 Sơ đồ thiết bị lòng giếng 47 - Thả nhẹ xuống thấy van vào lỗ đập nhẹ nhàng từ từ xuống để van vào vị trí - Giật lên tách dụng cụ khỏi van - Giật lên làm đứt chốt khoan kích để then cụp vào ta kéo dụng cụ lên 3.2 Một số hư hỏng thường gặp, nguyên nhân biện pháp khắc phục 3.2.1 Các cố thiết bị a 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 b 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 3.2.2.Các cố công nghệ a Áp suất cung cấp không ổn định 48 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 b 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… 3.3 Kỹ thuật an toàn cho việc sử dụng thiết bị lòng giếng khai thác gaslift Việc chuyển bị, sửa chữa lắp đặt hiết bị lòng giếng phải tuân thủ theo quy định kỹ thuật an toàn Xí nghiệp LDDK Việt – Xô phê chuẩn Ngoài tính đặc thù công việc liên quan đến thiết bị lòng giếng nên người trực tiếp thao tác, thi công công việc phải tuân thủ quy tắc an toàn sau : - Tất chuẩn bị thiết bị lòng giếng phải tuân thủ theo quy trình xét duyệt có đạo lãnh đạo có trách nhiệm; - Sự chuẩn bị thiết bị phải dựa tài liệu vẽ chuẩn có kèm theo đầy đủ thông số kỹ thuật; - Tất thiết bị trước sử dụng phải kiểm tra mắt, kiểm tra kích thước theo tiêu chuẩn kỹ thuật, bơm ép áp lực ghi chép lập 49 hồ sơ hoàn thành kiểm tra Việc bơm ép phải có thiết bị quy cách, có thiết bị ngắt áp lực tự động thực nơi quy định; - Tất thiết bị lòng giếng trước thả vào giếng phải kiểm tra mắt, kiểm tra kích thước bảo đảm an toàn theo tiêu chuẩn định Nếu có nghi vấn phải dừng việc thả thiết bị để tìm biện pháp giải quyết; - Trong kéo thả thiết bị lòng giếng phải đảm bảo đầy đủ thiết bị chống phun; - Hệ thống thủy lực van an toàn sâu phải bơm ép cẩn thận trước thả vào giếng; - Trước tháo hệ thống đối áp phải đảm bảo an toàn chống phun lắp đặt van ngược, đóng van an toàn van an toàn ống Nếu giếng có tượng dung dịch phải rót bổ sung nước dung dịch để bù trừ; - Sau thả thiết bị lòng giếng lắp đặt đầu giếng phải tiến hành bơm ép thủy lực mặt bích nối, Paker đầu giếng, cành thông, hệ thống đường ống nối đến cành thông hệ thống lubricator trước tiến hành công việc kỹ thuật cáp tời công việc liên quan đến thiết bị lòng giếng thả van ngược, nở Paker… - Trước mở nút đầu giếng để làm việc đóng mở van cành thông phải theo dõi áp lực đồng hồ áp lực trước mở nút bịt đầu giếng phải đóng van đầu giếng xả hết áp lực Khi mở van với áp lực cao phải mở từ từ bảo đảm chịu đựng áp lực thiết bị; - Những công việc kỹ thuật cáp tời liên quan đến thiết bị lòng giếng thực tiến hành có đối áp đầy đủ chức Trước tháo lubricator, phải đóng van đầu giếng, van đối áp phải sẵn sàng làm việc, áp lực hệ thống lubricator phải xả hết kiểm tra môi trường xung quanh trước xả khí để tránh cháy nổ Nếu khí xả có khí độc không xả vào môi trường làm việc Nếu áp lực lớn có nhiều dầu đóng van trung tâm xả bớt theo hệ thống khai thác kín; - Các thiết bị lòng giếng phải kiểm tra chức làm việc sau kết thúc lắp đặt Paker phải bảo đảm làm kín không gian cần khai thác, van an toàn phải đóng mở bình thường bảo đảm đóng giếng kín tuyệt đối; -Trước kéo thiết bị lòng giếng phải bảo đảm thiết bị an toàn Theo dõi trạng thái giếng chết tuyệt đối, làm cân bằng, theo dõi áp lực tượng có khí 50 cần khai thác Đặc biệc ý bắt đầu kéo Paker đầu giếng xảy tượng bùng khí đột ngột kéo theo cháy nổ; - Trong trình kéo thiết bị lòng giếng, phải theo dõi thường xuyên trạng thái giếng, trạng thái mực chất lỏng, tượng sinh khí A A Khoảng bắn mìn; H (m) Phễu định hướng; 18 Nippen; 122 Ống đục lỗ; 17 van cắt; 16 Parker; 848 Ống bù trừ nhiệt; 15 1498 Van tuần hoàn; 14 Ø 11/32” túi chứa 2005 13 (Manderl) van gaslift 2381 2647 2849 3050 12 làm việc 11 10 Ø 9/32” túi chứa van gaslift khởi động 10 11 Ø 7/32 túi chứa 3252 van gaslift khởi động 12 Ø 5/16” túi chứa van gaslift khởi động 13 Ø 3/16” túi chứa 3650 3660 3670 van gaslift khởi động 14 Ø 3/16” túi chứa van gaslift khởi động 3740 3965 4125 15 Ø 1/8” túi chứa 51 Hình 3.1 Thiết bị lòng giếng No 125 CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN ĐỘ SÂU ĐẶT VAN AN TOÀN 4.1 Giới thiệu van an toàn Van an toàn sâu phận quan trọng thiết bị lòng giếng Van có tác dụng đóng giếng tự động bán tự động để đảm bảo an toàn cho người thiết bị khai thác xảy tượng phun trào gây hỏa hoạn Trong trường hợp phải đóng giếng chưa dập kịp , sau xả áp suất nguồn nuôi( từ trạm điều khiển) van an toàn đóng lại giếng dập sau Van an toàn thường đặt sâu lòng giếng từ 120÷200m Độ sâu dặt van tối đa phụ thuộc vào áp suất mở vỉa, trọng lượng riêng chất lỏng ống điều khiển 4.1.1 Phân loại van an toàn Theo cấu tạo phân chia thành 02 loại: Van an toàn rời: Là loại van không nối trực tiếp với ống khai thác mà kéo thả kỹ thuật cáp tời Van loại đặt vào Nippen thủy lực Sự đóng mở van thông qua kênh thông thủy Nippen đường dây điều khiển: Khi áp lực không van đóng, ngược lại có áp lực lớn áp lực mở (thông thường 100 kg/cm2 ) van mở Loại van kéo thả kỹ thuật cáp tời, sửa chữa, thay mà không cần phải kéo ống khai thác Van an toàn ống: Loại van có cấu tạo cấu không tách rời nối trực tiếp với ống khai thác Khi cần phải sửa chữa thay loại cần phải kéo ống khai thác lên tốn kéo Tuy nhiên gần loại có cấu tạo thêm cấu trúc mặt để lắp van an toàn rời phụ van hỏng 52 4.1.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc van an toàn rời a Cấu tạo A A A 10 A Hình 4.1 Van an toàn rời Cơ cấu thả Lỗ thông thủy lực Bộ gioăng làm kín Piston Lò xo Khớp nối 53 Cơ cấu cán bẩn Vòng cao su Lá van 10 Thân van Cấu tạo van an toàn rời gồm: Bộ khóa: Bộ khóa đóng vai trò cố định van an toàn rời Nippen thủy lực Bộ khóa có cấu tạo bao gồm: Đầu thả: Đầu nối với khóa ren Bên đầu thả có tiện bậc phù hợp với cấu tạo dụng cụ kéo thả Ống trong: Là đoạn ống, phía đầu tiện gờ để khớp với dụng cụ kéo thả Ở vị trí thả ống cố định với vỏ khóa chốt đồng Phần đầu tiện rãnh để ăn khớp vào chốt, nhằm giữ khóa cố định Nippen đầu ống tiện vát để đỡ chấu Bộ chấu: Là miếng thép tiện vát hai đầu gắn vào khóa b Nguyên lý làm việc khóa: Khi thả: Đầu thả (1) gắn với dụng cụ thả chốt đồng Ở vị trí chấu sập vào gờ định vị Nippen tiếp xúc với gờ chặn Bằng kỹ thuật cáp tời đóng xuống, hàng chốt đầu thả đứt, cho phép dụng cụ thả tỳ vào đầu ống Tiếp tục đóng đứt chốt, ống chuyển động xuống, đẩy chấu bung ngàm vào rãnh Nippen, đồng thời chốt tác dụng lò xo (5) ngàm vào rãnh ống giữ cho ống cố định Nippen Kế tiếp, giật lên, hàng chốt lại đầu thả đứt cho phép giải phóng dụng cụ thả khỏi khóa Khi kéo: Dụng cụ kéo thả vào khóa kỹ thuật cáp tời Lúc đầu, dụng cụ thả bám vào ngàm ống Khi giật lên chốt đứt , ống dịch chuyển lên, chấu thu vào, đồng thời đầu ống tỳ vào gờ đầu nối khóa, cho phép khóa giữ chặt kéo van lên Thân van: Thân van bao gồm hai gioăng làm kín, lò xo, Piston, phận cân bằng, phần van Các gioăng bao gồm gioăng cao su gioăng nhựa tổng hợp 54 hình chữ “V” lắp đối xứng nhằm làm kín thuỷ lực Piston thân van làm kín nhờ gioăng cao su (3) Lò xo (5) có đầu tỳ vào gờ Piston đầu tỳ vào khớp nối Phần phần van, bao gồm van (9), lò xo (5), Đế van gioăng phớt làm kín (8) c Nguyên lý làm việc Mở van: Dầu thuỷ lực truyền qua dây điều khiển vào Nippen Nhờ hai gioăng làm kín thân van an toàn nên dầu thuỷ lực qua lỗ hai gioăng, để vào buồng thuỷ lực van Dưới tác dụng áp suất Piston( 4) chuyển động xuống lực đẩy thắng lực đàn hồi lò xo (5) Đồng thời trình cân áp lực van xảy sau: áp suất truyền qua lỗ đầu nối, vào khe hở Piston đầu nối, qua lỗ nhỏ đoạn ống (đoạn nối với Piston, cuối vào van van Sau trình cân kết thúc, Piston tiếp tục di chuyển xuống Ống nối đẩy van gấp vào khoảng trống đuôi van Van mở hoàn toàn Đóng van: Áp suất đường điều khiển xả lực đàn hồi lò xo thắng lực áp suất lại sản sinh Lúc này, lò xo (5) đẩy Piston (4) chuyển động lên kéo theo ống nối Khi tác dụng lò xo (5) van (9) sập xuống tỳ vào gioăng làm kín (8) thân đế van 4.1.3 Cấu tạo nguyên lý làm việc van an toàn ống Van an toàn ống van an toàn thiết kế để nối trực tiếp vào ống khai thác Van an toàn ống đóng vai trò đóng giếng tự động bán tự động có cố nguy hiểm hệ thống khai thác a Cấu tạo 55 A A 18 17 10 11 12 13 14 15 16 19 A Nippen Nút bịt Piston 10 Gioăng làm kín 13 Cơ cấu dòng phun 16 Lá van 19 Ống dịch chuyển A Hình 4.2 Van an toàn ống Vòng khóa Đầu nối Đầu chặn lò xo 11 Lò xo 14 Đế van 17 Nút cân Ống cắt Vỏ buồng thủy lực Lò xo 12 Chốt hãm lò xo 15 Lò xo 18 Gioăng gạt bùn 56 Van an toàn ống chia làm phần sau: Phần Nippen: Là đoạn ống có tiện Nippen bên Hai đầu có tiện ren để nối với ống khai thác thân van Cơ cấu thông dầu thủy lực: Bao gồm Nippen (1), vòng khóa ( 2), ống cắt (3), nút bịt (4), gioăng làm kín (10) Cơ cấu thiết kế vỏ buồng thủy lực (6) Cơ cấu piston, lò xo, ống dịch chuyển: Cơ cấu bao gồm piston (7), đầu chặn lò xo (8), lò xo (9), ống dịch chuyển ống (19) gioăng gạt bùn (18) Piston gắn vào xi lanh buồng thủy lực làm kín gioăng Đầu piston gắn với đầu chặn lò xo (8) ống dịch chuyển (19) Phần ống dịch chuyển tiện gờ đục lỗ để tạo cân van bắt đầu mở Cơ cấu cân bằng: Cơ cấu bao gồm nút bịt (17), gioăng làm kín (10), lò xo (15), chốt hãm lò xo (12), cấu giới hạn dòng phun (13) Cơ cấu thông với phần van lỗ nhỏ vỏ đế van (14) Cơ cấu van: Cơ cấu bao gồm van (16), lò xo (15), gioăng làm kín, đế van (14) gioăng làm kín b Nguyên lý làm việc Mở van: Van an toàn làm việc theo nguyên lý thủy lực Khi dầu thủy lực qua đầu nối, vào buồng thủy lực Dưới tác dụng áp suất piston (7) dịch chuyển xuống kéo theo ống (19) chuyển động xuống, đồng thời nén lò xo (9) lại Quá trình cân xảy trước van mở sau: Gờ ống (19) tỳ vào nút bịt (17), đẩy nút bịt lên, chất lỏng van qua lỗ vỏ của, qua giới hạn dòng phun (13), qua nút bịt (17) (van cân bằng) vào phần van qua lỗ thân ống dịch chuyển (19) Sau trình cân kết thúc, ống (19) tiếp tục dịch chuyển xuống, đẩy van (16) bung ra, van mở Sau trình cân xảy Dưới tác dụng lò xo (15), nút bịt làm kín, van cân đóng lại Đóng van: 57 Van đóng lại áp suất thủy lực đường điều khiển xả Khi tác dụng lò xo (9), ống dịch chuyển (19) piston đầu chặn xo (8) chuyển động lên Dưới tác dụng lò xo (9), van (16) sập xuống van đóng Van an toàn ống thiết kế cho phép lắp đặt van thứ hai (thay van thế) vào Van thứ hai lắp đặt kỹ thuật cáp tời sử dụng van bị hỏng Điều cho phép kéo dài thời gian làm việc giếng không cần kéo ống lên sửa chữa Việc lắp đặt van thứ hai tiến hành hai bước Bước làm cho van an toàn ống mở vĩnh viễn cách biến dạng ống sau mở van Bước hai làm thông lên dầu thủy lực để cung cấp dầu cho van thứ hai làm việc Lúc van an toàn ống đóng vai trò Nippen thủy lực 4.2 Xác định độ sâu đặt van an toàn cho giếng: Độ sâu đặt van an toàn sâu tính toán dựa nguyên tắc đảm bảo lực đóng van xảy cố thắng áp suất thủy tĩnh cột chất lỏng ống điều khiển mà không cần hỗ trợ áp suất giếng xác định theo công thức: Lmax = (m) (1) Trong đó: áp lực đóng van nhỏ tương thích, lấy theo đặc tính kĩ thuật van (do nhà chế tạo cung cấp) gradien áp suất chất lỏng thủy lực bơm ép ống điều khiển (các loại dầu thủy lực dùng cho hệ thống điều khiển thường 0,085 atm/m) k hệ số an toàn (k = 1,55 2,0) Với = 250 (psi) = 17 (atm) = 0,082 (atm/m) K = 1,7 = 0,081 58 Thay vào (1) ta có: Lmax = Lmax = 122 (m) KẾT LUẬN Quá trình nghiên cứu, học tập trường Đại học Mỏ - Địa Chất đặc biệt năm học tập chuyên môn Khoa Dầu Khí, sau kết thức đợt thực tập tốt nghiệp, thu thập nghiên cứu tài liệu Xí nghiệp Liên doanh Dầu Khí Vietsovpetro, cố gắng để hoàn thành đồ án Mặc dù gặp nhiều khó khăn tài liệu hiểu biết kiến thức thực tế cố gắng nỗ lực để hoàn thành đồ án này, đảm bảo chất lượng cao nhằm trang bị cho thân kiến thức chuyên môn thái độ làm việc nghiêm túc trước kết thúc khóa học công tác sở Để hoàn thành đồ án sử dụng tài liệu, số liệu thực tế thu thập học tập, giáo trình chuyên môn thầy giáo môn cung cấp trình học tập nghiên cứu, với tài liệu mà quan thực tập cung cấp Cùng với cố gắng, nỗ lực thân giúp đỡ tận tình cán bộ, công nhân công tác Xí nghiệp Liên doanh Dầu Khí Vietsopetro, thầy cô giáo môn Thiết Bị Dầu Khí Công Trình, đặc biệt bảo tận tình thầy giáo hướng dẫn TS.Nguyễn Văn Giáp Cuối cùng, xin cảm ơn nhà trường, khoa Dầu khí, Bộ môn Thiết Bị Dầu Khí Công Trình, cô giáo hướng dẫn, cán công nhân viên quan thực tập bạn bè tạo điều kiện giúp đỡ trình học tập, thực tập làm đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 05 năm 2014 Sinh viên Tiên Văn Ba 59 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Bài giảng công nghệ khai thác dầu khí, PGS-TS Cao NgọcLâm, đại học Mỏ-Địa Chất 2.Bài giảng công nghệ khai thác dầu khí , PGS-TS Lê Phước Hảo, đại học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh 3.Tài liệu sửa chữa bảo dưỡng van sử dụng ngành dầu khí, tài liệu xí nghiệp liên doanhVietso Petro 61 MỤC LỤC ... 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. .. cháy người ta dập đám cháy thiết bị cứu hỏa trang bị giàn tàu cứu hộ… 19 CHƯƠNG II CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CÁC THIẾT BỊ LÒNG GIẾNG Các phận thiết bị lòng giếng bao gồm : - Phễu + van... sau giếng cho dòng sản phẩm ổn định an toàn lập biên bàn giao, lập hồ sơ giếng thực tế 1.2 Giới thiệu thiết bị lòng giếng giếng N 0125 Thiết bị lòng giếng (TBLG) trang bị cho hầu hết tất giếng khai