Thiết kế khai thác dầu bằng phương pháp gaslift liên tục cho giếng 1007 MSP10 Mỏ Bạch Hổ

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 6 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHAI THÁC GIẾNG DẦU BẰNG 7 PHƯƠNG PHÁP GASLIFT VÀ CƠ SỞ LỰA CHỌN CHO GIẾNG THIẾT KẾ 7 1.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp khai thác dầu bằng gaslift 7 1.1.1. Bản chất của phương pháp 7 1.1.2. Nguyên lý hoạt động của phương pháp gaslift 7 1.1.3. Phạm vi ứng dụng 9 1.1.4. Ưu điểm của phương pháp khai thác gaslift 9 1.1.5. Nhược điểm của phương pháp khai thác gaslift 9 1.1.6. Các phương pháp khai thác dầu bằng gaslift 10 1.1.7. Cấu trúc của hệ thống ống khai thác bằng phương pháp gaslift 11 1.1.8. Phương pháp khởi động giếng gaslift 14 1.1.9. Nghiên cứu giếng trong khai thác dầu bằng gaslift 22 1.2. Cơ sở áp dụng phương pháp khai thác gaslift tại mỏ Bạch Hổ 24 1.2.1. Cơ sở áp dụng 24 1.2.2. Lựa chọn phương pháp khởi động cho giếng 1007 MSP10 Mỏ Bạch Hổ 26 CHƯƠNG II: HỆ THỐNG THIẾT BỊ TRONG KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIF 27 2.1.Hệ thống công nghệ gaslift 27 2.2.Chức năng và nhiệm vụ 27 2.2.1.Các thành phần chính của miệng giếng 28 2.2.2.Đầu treo ống khai thác: 28 2.2.3.Cây thông khai thác: 29 2.3.Thiết bị lòng giếng 31 2.3.1.Phễu định hướng 31 2.3.2.Nhippen 32 2.3.3.Ống đục lỗ 32 2.3.5.Paker 33 2.3.6.Thiết bị bù trừ nhiệt 34 2.3.7.Van tuần hoàn 37 2.3.8.Mandrel 38 2.3.9.Van an toàn sâu 38 2.3.10.Các loại ống khai thác 39 2.3.11.Van gaslift 40 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT CHO GIẾNG 1007MSP10 MỎ BẠCH HỔ 49 3.1.Đặc điểm kĩ thuật của giếng 1007msp10 ở mỏ Bạch Hổ và các thông số đầu vào 49 3.2. Cơ sở lựa chọn phương pháp khai thác bằng gaslift cho giếng 1007msp10 50 3.3. Tính toán cột ống nâng cho giếng thiết kế 50 3.3.1. Xác định chiều dài cột ống nâng L. 50 3.3.2. Xác định đường kính cột ống nâng. 51 3.3.3.Xác định chiều sâu của van gaslift và đặc tính của van 52 3.3.3.1. Van số 1: 52 3.3.3.2 Van số 2. 55 3.3.3.3. Van số 3. 57 Để xác định các thông số của van 4, từ điểm Pmin3 = 879,79 psi = 59,89 at trên 59 3.3.3.4. Van số 4. 59 3.3.3.5 Van số 5. 61 3.3.3.6. Van số 6. 64 3.3.3.7. Van số 7. 66 3.4.Áp suất mở đóng van khởi động và đường kính lỗ van 68 CHƯƠNG 4: SỰ CỐ VÀ PHỨC TẠP TRONG KHAI THÁC DẦU 71 4.1. Sự hình thành nút cát ở đáy giếng khai thác 71 4.1.1. Nguyên nhân phát sinh 71 4.1.2. Biện pháp phòng ngừa 71 + Đưa giếng vào khai thác mọt cách điều hòa để tránh sự làm việc 71 4.2. Sự lắng đọng parafin trong ống khai thác 72 4.2.1. Nguyên nhân phát sinh 72 4.2.2. Biện pháp phòng ngừa 72 4.2.3. Biện pháp khắc phục 73 4.3. Sự tạo thành những nút rỉ sắt trong đường ống khai thác 73 4.3.1. Nguyên nhân phát sinh 73 4.3.2. Biện pháp khắc phục 74 4.5. Sự tạo thành nhủ tương trong giếng 75 4.5.1. Nguyên nhân phát sinh 75 4.5.2. Biện pháp khắc phục 75 4.6. Hiện tượng trượt khí 75 4.7. Giếng không khởi động được 76 4.8. Các sự cố thiết bị 76 4.8.1. Sự rò rỉ của các thiết bị chịu áp lực 76 4.8.2. Các thiết bị hư hỏng 76 4.9. Sự cố về công nghệ 77 4.9.1. Áp suất cung cấp không ổn định 77 4.9.2. Sự cố cháy 77 CHƯƠNG 5: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG 78 5.1. Vai trò của công tác an toàn trong khai thác dầu khí 78 5.2. Các yêu cầu đối với công tác an toàn lao động trên giàn khoan 78 5.2.1. Yêu cầu đối với người lao động 78 5.2.2. Yêu cầu đối với các thiết bị máy móc 79 5.2.3. An toàn cháy nổ 79 5.2.4. An toàn trong sửa chữa, thay thế đường ống công nghệ, cơ cấu cơ khí 80 5.3. An toàn lao động trong khai thác dầu bằng phương pháp Gaslift 80 5.3.1. Yêu cầu chung 80 5.4. Bảo vệ môi trường 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 PHỤ LỤC HỆ THỐNG ĐƠN VỊ ĐO LƯỜNG 83 KẾT LUẬN 84

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHAI THÁC GIẾNG DẦU BẰNG 7

PHƯƠNG PHÁP GASLIFT VÀ CƠ SỞ LỰA CHỌN CHO GIẾNG THIẾT KẾ 7

1.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp khai thác dầu bằng gaslift 7

1.1.1 Bản chất của phương pháp 7

1.1.2 Nguyên lý hoạt động của phương pháp gaslift 7

1.1.3 Phạm vi ứng dụng 9

1.1.4 Ưu điểm của phương pháp khai thác gaslift 9

1.1.5 Nhược điểm của phương pháp khai thác gaslift 9

1.1.6 Các phương pháp khai thác dầu bằng gaslift 10

1.1.7 Cấu trúc của hệ thống ống khai thác bằng phương pháp gaslift 11

1.1.8 Phương pháp khởi động giếng gaslift 14

1.1.9 Nghiên cứu giếng trong khai thác dầu bằng gaslift 22

1.2 Cơ sở áp dụng phương pháp khai thác gaslift tại mỏ Bạch Hổ 24

1.2.1 Cơ sở áp dụng 24

1.2.2 Lựa chọn phương pháp khởi động cho giếng 1007 - MSP10 Mỏ Bạch Hổ 26

CHƯƠNG II: HỆ THỐNG THIẾT BỊ TRONG KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIF 27

2.1.Hệ thống công nghệ gaslift 27

2.2.Chức năng và nhiệm vụ 27

2.2.1.Các thành phần chính của miệng giếng 28

2.2.2.Đầu treo ống khai thác: 28

2.2.3.Cây thông khai thác: 29

2.3.Thiết bị lòng giếng 31

2.3.1.Phễu định hướng 31

2.3.2.Nhippen 32

2.3.3.Ống đục lỗ 32

2.3.5.Paker 33

2.3.6.Thiết bị bù trừ nhiệt 34

2.3.7.Van tuần hoàn 37

2.3.8.Mandrel 38

2.3.9.Van an toàn sâu 38

2.3.10.Các loại ống khai thác 39

2.3.11.Van gaslift 40

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT CHO GIẾNG 1007-MSP10 MỎ BẠCH HỔ 49

3.1.Đặc điểm kĩ thuật của giếng 1007-msp10 ở mỏ Bạch Hổ và các thông số đầu vào 49

3.2 Cơ sở lựa chọn phương pháp khai thác bằng gaslift cho giếng 1007-msp10 50

3.3 Tính toán cột ống nâng cho giếng thiết kế 50

3.3.1 Xác định chiều dài cột ống nâng L 50

3.3.2 Xác định đường kính cột ống nâng 51

3.3.3.Xác định chiều sâu của van gaslift và đặc tính của van 52

3.3.3.1 Van số 1: 52

3.3.3.2 Van số 2 55

3.3.3.3 Van số 3 57

Để xác định các thông số của van 4, từ điểm P min3 = 879,79 psi = 59,89 at trên 59

3.3.3.4 Van số 4 59

3.3.3.5 Van số 5 61

3.3.3.6 Van số 6 64

3.3.3.7 Van số 7 66

3.4.Áp suất mở đóng van khởi động và đường kính lỗ van 68

CHƯƠNG 4: SỰ CỐ VÀ PHỨC TẠP TRONG KHAI THÁC DẦU 71

4.1 Sự hình thành nút cát ở đáy giếng khai thác 71

4.1.1 Nguyên nhân phát sinh 71

4.1.2 Biện pháp phòng ngừa 71

+ Đưa giếng vào khai thác mọt cách điều hòa để tránh sự làm việc 71

4.2 Sự lắng đọng parafin trong ống khai thác 72

4.2.1 Nguyên nhân phát sinh 72

4.2.2 Biện pháp phòng ngừa 72

4.2.3 Biện pháp khắc phục 73

4.3 Sự tạo thành những nút rỉ sắt trong đường ống khai thác 73

4.3.1 Nguyên nhân phát sinh 73

4.3.2 Biện pháp khắc phục 74

4.5 Sự tạo thành nhủ tương trong giếng 75

4.5.1 Nguyên nhân phát sinh 75

4.5.2 Biện pháp khắc phục 75

4.6 Hiện tượng trượt khí 75

4.7 Giếng không khởi động được 76

4.8 Các sự cố thiết bị 76

4.8.1 Sự rò rỉ của các thiết bị chịu áp lực 76

4.8.2 Các thiết bị hư hỏng 76

4.9 Sự cố về công nghệ 77

4.9.1 Áp suất cung cấp không ổn định 77

4.9.2 Sự cố cháy 77

CHƯƠNG 5: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG 78

5.1 Vai trò của công tác an toàn trong khai thác dầu khí 78

5.2 Các yêu cầu đối với công tác an toàn lao động trên giàn khoan 78

5.2.1 Yêu cầu đối với người lao động 78

5.2.2 Yêu cầu đối với các thiết bị máy móc 79

5.2.3 An toàn cháy nổ 79

5.2.4 An toàn trong sửa chữa, thay thế đường ống công nghệ, cơ cấu cơ khí 80

5.3 An toàn lao động trong khai thác dầu bằng phương pháp Gaslift 80

5.3.1 Yêu cầu chung 80

5.4 Bảo vệ môi trường 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

PHỤ LỤC HỆ THỐNG ĐƠN VỊ ĐO LƯỜNG 83

KẾT LUẬN 84

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý làm việc của phương pháp khai thác bằng gaslift theo cấu trúc

hai dãy ống nâng - Hệ vành xuyến 7

Hình 1.2: Các loại cấu trúc giếng Gaslift 12

Hình 1.3: Sơ đồ cấu trúc vành xuyến một cột ống 13

Hình 1.4: Sơ đồ xác định áp suất khởi động đối với giếng có cấu trúc một cột ống hệ vành khuyên 16

Hình 1.5a Quá trình khởi động giếng gaslift: trước khi đưa khí nén vào giếng 17

Hình 1.5b Quá trình khởi động giếng gaslift: bắt đầu nén khí vào giếng 18

Hình 1.5c Quá trình khởi động giếng gaslift: khí nén đi vào van gaslift khởi động van 1 18 Hình 1.5d Quá trình khởi động giếng gaslift: khí nén tiếp tục đẩy chất lỏng trong khoảng không vành xuyến xuống phía dưới 19

Hình 1.5e Quá trình khởi động giếng gaslift: van gaslift khởi động số 2 lộ ra 19

Hình 1.5f Quá trình khởi động giếng gaslift: van số 3 lộ ra và van số 2 sắp đóng lại 20

Hình 1.5g Quá trình khởi động giếng gaslift: van số 3 lộ ra và van số 2 sắp đóng lại 20

Hình 1.5k Động thái áp suất trong và ngoài cần khai thác trong quá trình khởi động iếng gaslift 21

Hình 1.6 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ q= f(v) 22

Hình 2.1 Sơ đồ thiết bị miệng giếng 27

Hình 2.2 Sơ đồ cây thông kiểu chạc 3 30

Hình 2.3.- Sơ đồ cây thông kiểu chạc 4 30

Hình 2.4 Sơ đồ van cắt 32

Hình 2.5 Sơ đồ paker loại 1 34

Hình 2.6 Sơ đồ paker loại 1xoắn ống 36

Hình 2.7 Sơ đồ thiết bị bù trừ nhiệt 37

Hình 2.8- Sơ đồ van tuần hoàn 38

Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của van gaslift 43

Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý quá trình đóng mở van gaslift kiểu buồng khí bằng áp suất khí nén 45

Hình 2.11.- Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của trạm nạp khí và thử van gaslift 46

Hình 2.12 Sơ đồ mô tả thiết bị lòng giếng 48

Hình 3.1 Biểu đồ xác định chiều sâu đặt van Gaslift cho giếng 1007 - MSP10 Mỏ Bạch Hổ 70

Bảng 2.2 Ống khai thác sản xuất theo tiêu chuẩn GOST 633 – 80 40

Bảng 2.3 Ống khai thác sản xuất theo tiêu chuẩn GOST 633 – 80 40

Bảng 3.1 Các thông số của vỉa và giếng 49

Bảng 3.2: Ống HKT sản xuất theo tiêu chuẩn API 52

Bảng 3.3.Kết quả tính toán cho các van Gaslift 69

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay ở mỏ Bạch Hổ có nhiều giếng khai thác đã giảm áp suất (một sốgiếng đã ngưng chế độ tự phun hoặc phun kém không theo lưu lượng yêu cầu) Sảnlượng khai thác giảm đáng kể, để hoàn thành kế hoạch khai thác hàng năm thì việckhai thác theo phương pháp tự phun sẽ không thực hiện được Vậy với những giếng

đã ngừng chế độ tự phun hay các giếng hoạt động tự phun theo chu kì với sản lượngnhỏ, thì ngoài việc xử lý vùng cận đáy giếng bằng các phương pháp khác nhau thìviệc chuyển ngay các giếng này sang khai thác bằng phương pháp cơ học là cầnthiết Hiện nay mỏ Bạch Hổ đã đưa hai giàn máy nén khí đồng hành với áp suất P =

125 at, lưu lượng , Q = 51 triệu m3/ ngày đêm vào hoạt động với hệ thống đườngống dẫn đến tất cả các giàn MSP thì việc khai thác bằng phương pháp Gaslift sẽ rấtthuận tiện và hiệu quả, nó trở thành phương pháp khai thác cơ học chính của mỏ

Đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế khai thác dầu bằng phương pháp gaslift liên tục cho giếng 1007 - MSP10 Mỏ Bạch Hổ ” của em sẽ đề cập cơ bản

đến các công đoạn thiết kế một giếng khai thác bằng phương pháp gaslift cho giếngkhoan thuộc vùng mỏ Bạch Hổ

Để lập kế hoạch khai thác và phát triển mỏ tối ưu trong phương pháp khaithác bằng gaslift mang lại hiệu quả cao nhất thì việc thiết kế lựa chọn công nghệgaslift là hết sức quan trọng và cần thiết

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của GVC.TS Nguyễn Thế Vinh và các anh,các chú làm việc trong XNKT Vietsovpetro đã giúp em hoàn thành

đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện:

Phạm Ngọc Quang

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHAI THÁC GIẾNG DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT VÀ CƠ SỞ LỰA CHỌN CHO GIẾNG

THIẾT KẾ

1.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp khai thác dầu bằng gaslift

1.1.1 Bản chất của phương pháp

Khai thác dầu bằng phương pháp gaslift dựa trên nguyên tắc đưa khí nén cao

áp vào vùng không gian vành xuyến giữa ống khai thác và ống chống khai thác,nhằm đưa khí cao áp đi vào trong ống khai thác qua van gaslift với mục đích làmgiảm tỷ trọng của sản phẩm khai thác, dẫn đến làm giảm áp suất đáy và tạo nên độchênh áp cần thiết đẩy dầu lên mặt đất Đồng thời do sự thay đổi nhiệt độ và áp suấttrong ống khai thác làm khí giãn nỡ góp phần đẩy dầu lên Nhờ đó mà dòng sản

phẩm khai thác được nâng lên và vận chuyển đến hệ thống gom, xử lý

1.1.2 Nguyên lý hoạt động của phương pháp gaslift

Trong phương pháp khai thác bằng gaslift, người ta có thể thả xuống giếng haicột ống: Cột ống ngoài dùng để nén khí, cột ống bên trong là cột ống khai thác

Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý làm việc của phương pháp khai thác bằng gaslift theo

cấu trúc hai dãy ống nâng - Hệ vành xuyến

Sau khi kết thúc thời kỳ khai thác tự phun mực chất lỏng cách miệng giếng

h0, khi tiến hành nén khí vào khoảng không vành xuyến giữa 2 dãy OKT, sản phẩmcủa giếng đi lên theo trong dãy OKT thứ nhất (hình 2.1) Mực chất lỏng trong giếngcách miệng giếng một khoảng h0 gọi là mực tĩnh Chiều sâu mà OKT nhúng chìmtrong chất lỏng gọi là chiều sâu nhúng chìm h1 (hình 1.1.a) Nén khí vào khoảngkhông vành xuyến giữa OKT thứ nhất và OKT thứ hai, áp suất khí tăng dần, mựcchất lỏng giữa 2 dãy OKT giảm dần Một phần chất lỏng dâng lên trong OKT thứnhất, phần nữa dâng lên theo khoảng không vành xuyến giữa OKT thứ hai và ốngchống khai thác, phần nữa đi ngược vào vỉa (hình 1.1.b) Cho đến khi khí bắt đầuxâm nhập vào trong OKT thứ nhất, tại thời điểm đó áp suất khí nén đạt giá trị lớnnhất Pk.max (giá trị đó gọi là áp suất khởi động) Chiều cao mực chất lỏng giữa ốngthứ hai và ống chống khai thác đạt giá trị cao nhất h'o.min Áp suất đáy tại thời điểmnày đạt giá trị lớn nhất Pđ.max Tiếp tục duy trì nén khí, khí sẽ xâm nhập vào trongOKT thứ nhất làm nhẹ cột chất lỏng dẫn đến áp suất khí (Pk) giảm dần, khi đó mựcchất lỏng ngoài ống thứ hai bắt đầu hạ xuống, đồng thời áp suất đáy giếng cũnggiảm dần theo và chất lỏng trong vỉa bắt đầu xâm nhập vào đáy giếng (hình 1.1.c).Quá trình nén khí vẫn được tiếp tục, chất lỏng từ vỉa tiếp tục xâm nhập vào giếng vàquá trình khai thác đã được thực hiện, chiều sâu từ miệng giếng đến mực chất lỏngngoài OKT thứ hai gọi là mực thủy động (h2)

Hiệu quả của phương pháp gaslift phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Độ sâu nhấn chìm tương đối của ống khai thác, nếu giá trị này nhỏ quá thìhiệu quả của phương pháp gaslift sẽ giảm Còn nếu giá trị ấy quá lớn đòi hỏi phảinén khí với áp suất cao;

- Phụ thuộc vào đường kính ống khai thác, đường kính ống khai thác càngnhỏ thì chiều dài nâng càng lớn, tuy nhiên nếu quá nhỏ thì hao phí năng lượng sẽlớn;

- Phụ thuộc vào lượng khí nén xuống giếng, lượng khí nén xuống giếngnhiều thì tỷ trọng sẽ càng giảm Như vậy độ nâng cao của hỗn hợp càng lớn;

- Phụ thuộc vào độ nhớt của chất lỏng khai thác, trong cùng điều kiện nhưnhau thì độ nâng cao của dầu lớn hơn nước vì dầu có độ nhớt lớn hơn Do khí khóvượt qua dầu hơn là nước nên nó có tác dụng vào dầu lớn hơn dẫn đến nâng đượccao hơn;

- Phụ thuộc vào áp suất trên nhánh xả;

- Phụ thuộc vào hệ số sản phẩm;

- Phụ thuộc vào lượng khí tách ra khỏi dầu;

1.1.3 Phạm vi ứng dụng

Hiện nay giải pháp khai thác dầu bằng phương pháp gaslift đang được áp dụngrộng rãi trên cả đất liền và ngoài biển, đặc biệt đối với vùng xa dân cư và khó đi lại.Giải pháp này thích ứng với những giếng có tỷ số khí dầu cao có thể khai thác ởnhững giếng có độ nghiêng lớn và độ sâu trung bình của vỉa sản phẩm trên 3000 m.Phương pháp này hiện đang được áp dụng phổ biến ở mỏ Bạch Hổ

1.1.4 Ưu điểm của phương pháp khai thác gaslift

- Có thể đưa giếng vào khai thác ngay sau khi giai đoạn tự phun chấm dứt;

- Cấu trúc của cột ống nâng đơn giản không có chi tiết chóng hỏng;

- Phương pháp này có thể áp dụng với giếng có độ sâu và độ nghiêng lớn;

- Khai thác với giếng có yếu tố khí lớn và áp suất bão hòa cao;

- Khai thác lưu lượng lớn và điều chỉnh được lưu lượng khai thác;

- Có thể khai thác ở những giếng có nhiệt độ cao và hàm lượng Paraffin lớn,giếng có cát và có tính ăn mòn cao;

- Khảo sát và xử lý giếng thuận lợi, không cần đưa cột ống khai thác lên mà

có thể đưa dụng cụ qua nó để khảo sát;

- Sử dụng triệt để khí đồng hành;

- Ít gây ô nhiễm môi trường;

- Có thể khai thác đồng thời từng vỉa trong cùng một giếng;

- Thiết bị đầu giếng khai thác bằng phương pháp gaslift giống với giếng khaithác bằng chế độ tự phun ngoại trừ hệ thống đo và phân phối khí nén;

- Thiết bị lòng giếng tương đối rẻ tiền và chi phí bão dưỡng thấp hơn so vớicác phương pháp khai thác dầu khác;

- Hệ thống gaslift trung tâm có thể khai thác và điều hành nhiều giếng mộtlúc cách dễ dàng;

- Giới hạn đường kính ống chống khai thác không ảnh hưởng đến sản lượngkhai thác khi dùng phương pháp gaslift;

- Có thể sử dụng kỹ thuật tời trong dịch vụ sửa chữa các thiết bị lòng giếng.Điều này không những tiết kiệm thời gian mà còn giảm chi phí sửa chữa

1.1.5 Nhược điểm của phương pháp khai thác gaslift

- Đầu tư ban đầu rất cao so với các phương pháp khác;

- Năng lượng sử dụng để khai thác một tấn sản phẩm cao hơn so với cácphương pháp khác;

1.1.6 Các phương pháp khai thác dầu bằng gaslift

Tùy thuộc vào phương pháp ép khí nén mà người ta chia ta hai phương phápgaslift khác nhau:

- Phương pháp gaslift liên tục;

- Phương pháp gaslift định kỳ

1.1.6.1 Phương pháp khai thác bằng Gaslift liên tục

Đây là phương pháp mà khí nén được đưa liên tục vào khoảng không vànhkhuyên còn sản phẩm đưa lên mặt đất diễn ra liên tục

a Phạm vi áp dụng phương pháp:

- Đối với giếng có lưu lượng khai thác lớn Trong trường hợp ống khai tháckhông đủ thì áp dụng sơ đồ khí nén dạng trung tâm;

- Đối với những giếng mà sản phẩm khai thác có chứa cát hay bị ngập nước;

- Áp dụng cho những giếng mà sản phẩm khai thác có độ nhớt cao;

- Áp dụng với giếng khai thác có tỷ suất khí cao cho dù sản lượng giếng có thểnhỏ

b Ưu điểm của phương pháp gaslift liên tục:

- Năng lượng của khí nén và khí đồng hành ở miệng giếng được tận dụng đểđưa sản phẩm đến hệ thống thu gom xử lý;

- Khí nén được bơm vào giếng và khai thác với lưu lượng tương đối ổn định,hạn chế được nhiều phức tạp trong hệ thống gaslift (Paraffin bám vào thành ống,thay đổi đột ngột áp suất ở đáy giếng);

- Điều chỉnh lưu lượng khí nén một cách thuận lợi bằng các côn điều khiển

c Nhược điểm của phương pháp gaslift liên tục: Hiệu quả khai thác không

thể so sánh với khai thác bằng máy bơm điện chìm với những giếng có lưu lượngcao nhưng mực nước động thấp

1.1.6.2 Phương pháp khai thác bằng Gaslift định kỳ

Đây là phương pháp khí nén được đưa vào vùng vành khuyên còn sản phẩmtheo ống khai thác lên mặt đất diễn ra không liên tục mà có định kỳ.

a Phạm vi ứng dụng:

- Giếng có áp suất đáy thấp nhưng hệ số sản phẩm cao;

- Giếng có hệ số sản phẩm thấp;

- Giếng có áp suất đáy thấp;

- Đối với những giếng có chất chất lỏng thấp và chiều sâu lớn;

- Giếng có lưu lượng khai thác nhỏ

b Ưu điểm phương pháp gaslift định kỳ:

- Giá thành khai thác thấp so với các phương pháp khai thác cơ học khác Khigiếng sâu và mức chất lỏng thấp

- Có thể khai thác trong mọi điều kiện

c Nhược điểm của phương pháp gaslift định kỳ:

- Lưu lượng khai thác bị giới hạn;

- Không thích hợp với giếng sâu;

- Áp suất dao động mạnh ở vùng đáy giếng khi đóng mở, dẫn đến sự phá huỷvùng đáy giếng;

- Khó điều khiển trong hệ thống gaslift khép kín và nhỏ

1.1.7 Cấu trúc của hệ thống ống khai thác bằng phương pháp gaslift

Nhằm mục đích khai thác dầu bằng khí nén, phụ thuộc vào từng điều kiệnkhai thác cụ thể của từng giếng mà người ta thiết kế các cấu trúc ống khác nhau về

cố lượng cột thả vào giếng cũng như các hướng của dòng sản phẩm và dòng khínén Các cấu trúc cột ống được phân loại như sau:

- Theo hướng của dòng khí nén và dòng sản phẩm được phân ra hai chế đọkhai thác: chế độ vành xuyến và chế độ trung tâm;

- Theo số lượng cột ống thả vào giếng người ta chia ra: cấu trúc một cột ống

và cấu trúc 2 cột ống;

- Theo số lượng cột ống thả vào giếng và hướng đi của khí nén và dòng sảnphẩm ta có 4 cấu trúc hệ thống khai thác gaslift được thể hiện trong hình 1.2.:

1.1.7.1 Cấu trúc hệ vành xuyến

a Cấu trúc một cột ống: Cột ống thả vào giếng chính là cột ống khai thác,

còn cột ống chống khai thác sẽ là cột ống bơm ép Khí nén được bơm ép vào vùngvành xuyến giữa cột ống khai thác và cột ống chống khai thác Như vậy, mực chấtlỏng khi giếng làm việc sẽ nằm ngay tại đáy ống

- Ưu điểm cấu trúc một cột ống theo chế độ vành xuyến:

+ Đơn giản, gọn nhẹ, sử dụng triệt để cấu trúc của giếng;

+ Tăng độ bền của ống khai thác;

+ Dễ nâng cát và vật cứng ở đáy giếng lên mặt đất;

+ Dễ xử lý khi cĩ parafin lắng đọng;

+ Thuận lợi khi trang bị van Galift khởi động

- Nhược điểm :

+Áp suất khởi động lớn (so với chế độ trung tâm)

+ Áp suấ t đáy giếng giảm đột ngột khi khởi động và ngừng nén khí làm hưhỏng vùng cận đáy giếng và tạo nút cát lấp ống lọc Để khắc phục nhược điểm nàyngười ta lắp van Gaslift khởi động và lắp đặt Paker

b Cấu trúc hai cột ống: 2 cột ống khai thác thả lồng vào nhau, khí được ép

vào vùng khơng gian vành xuyến giữa hai cột ống, cịn hỗn hợp sản phẩm khai thác

đi lên theo ống nằm bên trong Như thế cột ống ngồi được gọi là cột ống bơm ép(cột ống thứ nhất), cột ống bên trong được gọi là cột ống khai thác (cột ống thứ hai)

- Ưu điểm của cấu trúc hai cột ống:

+ Chế độ khai thác với dao động áp suất làm việc ít (vì thế vùng khoảngkhơng vành xuyến giữa hai cột ống nhỏ hơn so với cấu trúc một cột ống);

+ Cột ống chất lỏng ở vùng khoảng khơng vành xuyến giữa cột ống thứ nhất

và cột ống khai thác cĩ tác dụng điều hồ chế độ làm việc của giếng

- Nhược điểm: kết cấu phức tạp, chi phí tốn kém, mất nhiều thời gian khi kéothả cột ống

sản phẩm sản

phẩm

sản phẩm sản phẩm

Cấu trúc: Chế độ trung tâm 2 cột ống (Hình 1.2d )

1.1.7.2 Cấu trúc hệ trung tâm

Khí nén được bơm ép vào cột ống khai thác, cịn dịng hỗn hợp sản phẩmkhai thác theo vùng vành xuyến đi lên bề mặt đến hệ thống thu gom và xử lý

- Ưu điểm:

+ Giảm được áp suất khởi động;

+ Đơn giản gọn nhẹ sử dụng triệt để cấu trúc của giếng

- Nhược điểm:

+ Giảm độ bền của ống chống khai thác;

+ Giảm độ bền của ống khai thác (do vật cứng mài mịn đầu nối giữa các cộtống khai thác hay ăn mịn kim loại);

+ Giảm đường kính cột ống chống khai thác do parafin hay muối lắng đọngtrên thành ống;

+ Khĩ xử lý khi parafin lắng đọng;

+ Áp suất đáy giếng giảm đột ngột khi khởi động và ngừng nén khí

Trên cơ sở các ưu nhược điểm kể trên trong thực tế thường sử dụng chế độcột ống vành xuyến một cột ống Tuỳ theo việc trang bị paker và van ngược trong

hệ thống mà chia ra 3 trạng thái cấu trúc cơ bản sau :

- Hệ thống khai thác dạng mở (hình 1.3a): Khơng trang bị paker và van mộtchiều, áp suất khởi động lớn hơn áp suất khí nén, áp dụng khi khai thác bằngphương pháp Gasilft liên tục

- Hệ thống ống khai thác dạng thác đĩng (hình 1.3c): Trang bị paker khơngtrang bị van một chiều, áp dụng khi khai thác bằng Gaslift định kỳ

khí nén khí nén

khí nén

Sản phẩm Sản phẩm Sản phẩm

a) Dạng mở b)Dạng đĩng c)Dạng bán đĩng

Hình 1.3: Sơ đồ cấu trúc vành xuyến một cột ống

1.1.8 Phương pháp khởi động giếng gaslift

Khi đưa khí nén vào ống bơm ép thì cột chất lỏng trong ống bơm ép hạxuống Phần lớn chất lỏng dâng lên ở trong cột ống nâng và khoảng không ngoàiống bơm ép, phần rất nhỏ đi ngược vào vỉa (lượng chất lỏng đi vào vỉa phụ thuộcvào hệ số hấp thụ của vỉa và thời gian ép) Áp suất bơm ép sẽ tăng dần và khi khínén xuống tới đáy ống nâng thì áp suất đạt giá trị cực đại Giá trị áp suất cực đại nàygọi là áp suất khởi động

Áp suất khởi động là áp suất lớn nhất trong quá trình khởi động tại thời điểm

mà chất lỏng được ép tới đế ống nâng Áp suất khởi động này phụ thuộc vào cácyếu tố sau:

- Cấu trúc cột ống nâng;

- Đường kính ống chống khai thác và ống khai thác;

- Tỷ trọng cột chất lỏng;

- Chiều sau nhúng chìm của ống nâng

Khi khí đi vào cột ống nâng và hòa tan vào chất lỏng trong ống nâng, tỷtrọng chất lỏng trong ống nâng sẽ giảm xướng Do vật, chất lỏng trộn khí sẽ đượcnâng lên mặt đất và đưa đến hệ thống thu gom xử lý Tại thời điểm khí bắt đầu vàoống nâng, áp suất nén khí sẽ giảm và khi đến gần miệng ống nâng, hỗn hợp lỏng khí

có năng lượng lớn sẽ đẩy cột chất lỏng trên nó ra khỏi ống nâng làm cho áp suất ở

đế ống nâng giảm đột ngột xuống giá trị thấp nhất Sau đó, áp suất tăng dẫn đến giátrị nhất định và không đổi trong suốt quá trình khai thác Áp suât tại thời điểm nàygọi là áp suất làm việc

1.1.8.1 Quá trình khởi động giếng

Khi đưa khí nén vào ống bơm ép thì cột chất lỏng trong ống bơm ép hạxuống Phần lớn chất lỏng dâng lên ở trong cột ống nâng và khoảng không ngoàiống bơm ép, phần rất nhỏ đi ngược vào vỉa (lượng chất lỏng đi vào vỉa phụ thuộcvào hệ số hấp thụ của vỉa và thời gian ép) Áp suất bơm ép sẽ tăng dần và khi khínén xuống tới đáy ống nâng thì áp suất đạt giá trị cực đại Giá trị áp suất cực đại nàygọi là áp suất khởi động

Áp suất khởi động là áp suất lớn nhất trong quá trình khởi động tại thời điểm

mà chất lỏng được ép tới đế ống nâng Áp suất khởi động này phụ thuộc vào cácyếu tố sau:

- Cấu trúc cột ống nâng;

- Đường kính ống chống khai thác và ống khai thác;

- Tỷ trọng cột chất lỏng

Chiều sau nhúng chìm của ống nâng

Khi khí đi vào cột ống nâng và hòa tan vào chất lỏng trong ống nâng, tỷtrọng chất lỏng trong ống nâng sẽ giảm xướng Do vậy, chất lỏng trộn khí sẽ đượcnâng lên mặt đất và đưa đến hệ thống thu gom xử lý Tại thời điểm khí bắt đầu vàoống nâng, áp suất nén khí sẽ giảm và khi đến gần miệng ống nâng, hỗn hợp lỏng khí

có năng lượng lớn sẽ đẩy cột chất lỏng trên nó ra khỏi ống nâng làm cho áp suất ở

đế ống nâng giảm đột ngột xuống giá trị thấp nhất Sau đó, áp suất tăng dần đến giátrị nhất định và không đổi trong suốt quá trình khai thác Áp suất tại thời điểm nàygọi là áp suất làm việc

1.1.8.2 Các phương pháp giảm áp suất khởi động

Do áp suất khởi động lớn nên trong thực tế khai thác bằng gaslift gặp nhiềukhó khăn hoặc không thể khởi động được giếng, đôi khi khởi động được nhưng lạikhông đạt hiệu quả kinh tế Vì vậy, cần phải tiến hành giảm áp suất khởi động Vì D

và d là cấu trúc có sẵn được thiết kế theo tiêu chuẩn nên muốn giảm áp suất khởiđộng phải giảm chiều cao cột chất lỏng (h) và giảm tỷ trọng cột chất lỏng

a Các phương pháp giảm chiều cao cột chất lỏng (h):

- Phương pháp thả ống nâng tưng đợt;

- Phương pháp múc chất lỏng bằng bơm piston;

- Phương pháp dùng đầu nối có lỗ thủng;

- Phương pháp dùng van Gaslift

b Các phương pháp giảm tỷ trọng của chất lỏng:

- Phương pháp thay dung dịch bằng nước lã;

- Phương pháp giảm tỷ trọng bằng Nitơ lỏng và công nghệ ống mềm;

- Phương pháp giảm tỷ trọng bằng cách bơm nén hỗn hợp lỏng - khí

1.1.8.3 Tính toán áp suất khởi động đối với hệ vành xuyến một cột ống

Được mô tả như sơ đồ (hình 1.4)

Các đại lượng cần thiết khi xác định áp suất khởi động bao gồm:

Hình 1.4: Sơ đồ xác định áp suất khởi động đối với giếng có cấu trúc một cột ống

hệ vành khuyên

- Khi ép khí vào khoảng không vành xuyến, cột chất lỏng trong khoảngkhông vành xuyến bị ép đến đế cột ống khai thác Lúc đó mực chất lỏng trong ốngnâng sẽ dâng cao hơn mực thủy tĩnh một khoảng h (độ cao nâng mực chất lỏng).Khi đó ta có áp suất khởi động là:

V2  2 4

2 2

d D h g h h

2 2

2 2

Pkđ = L.g.L(1.5)

1.1.8.4 Quá trình khởi động giếng có lắp đặt van khởi động

Giếng mới hoàn thiện, van gaslift và mandrel được lắp đặt trong giếng.Mựcchất lỏng trong giếng cao ngang miệng giếng.Tùy theo độ sâu thiết kế và áp suất mởvan 1 mà van này có thể mở (khi áp suất thủy tĩnh tại van lớn hơn áp suất đặt van)hoặc đóng (khi áp suất thủy tĩnh tại van nhỏ hơn áp suất đặt van) Các van cũn lạihầu như mở dưới áp lực của áp lực thủy tĩnh

Đường thay đổi áp suất trong và ngoài vành xuyến giống nhau khi khí chưađược nén vào giếng Giếng đã sẵn sàng cho quá trình gọi dòng (hình 1.5a)

Hình 1.5a Quá trình khởi động giếng gaslift: trước khi đưa khí nén vào giếng

Khi khí bắt đầu được nén vào giếng, tất cả các van đều mở Chất lỏng bênngoài vành xuyến được nén vào trong cần qua tất cả các van Do vậy, tốc độ nén khíphải nhỏ (3-4 bar/ph) để bảo vệ van Gradient áp suất ngoài cần bắt đầu thay đổitrong khi áp suất trong cần không thay đổi (hình 1.5b) Tất cả các van đều mở

Hình 1.5b Quá trình khởi động giếng gaslift: bắt đầu nén khí vào giếng

Khi mực chất lỏng ngoài vùng vành xuyến giảm xuống van 1,van 1 lộ ra chophép khí đi vào trong cần và nâng cột chất lỏng từ van 1 lên miệng giếng và vàobình đo.Áp suất miệng giếng tăng lên và áp suất ngoài vùng vành xuyến giảm nhẹ(hình 1.5c) Tất cả các van đều mở

Hình 1.5c Quá trình khởi động giếng gaslift: khí nén đi vào van gaslift khởi động

van 1

Có thể tăng khí nén vào giếng từ 7-10 bar/phút để duy trì áp suất ngoài vùngvành xuyến Mực chất lỏng ngoài vùng vành xuyến tiếp tục giảm xuống Tỷ trọng cộtchất lỏng trong cần từ van 1 trở lên giảm đi đáng kể (hình 1.5d)

Hình 1.5d Quá trình khởi động giếng gaslift: khí nén tiếp tục đẩy chất lỏng trong

khoảng không vành xuyến xuống phía dưới

Khi van thứ 2 lộ ra, khí nén ngoài vùng vành xuyến đi vào trong cần qua van

1 và 2 (hình 1.5e)

Hình 1.5e Quá trình khởi động giếng gaslift: van gaslift khởi động số 2 lộ ra

Áp suất ngoài vùng vành xuyến giảm đáng kể - nhỏ hơn áp suất mở của van, dovậy van 1 đóng lại (hình 1.5f) Các van còn lại tiếp tục mở.

Hình 1.5f Quá trình khởi động giếng gaslift: van số 3 lộ ra và van số 2 sắp đóng lại

Khi mực chất lỏng thấp hơn van 3 (hình 1.5g), tương tự như trên áp suất ngoàivành xuyến giảm đi và nhỏ hơn áp suất mở của van 2 khi đó van 2 đóng lại

Hình 1.5g Quá trình khởi động giếng gaslift: van số 3 lộ ra và van số 2 sắp đóng lại

Các van 3 và 4 mở (hình 1.5h) Mực chất lỏng ngoài vùng vành xuyến tiếp tục hạxuống đến độ sâu van thứ 4 (van gaslift làm việc), khi đó van thứ 3 đóng lại.Từ thờiđiểm này trở đi khí gaslift được nén vào trong cần chỉ qua van làm việc Các vantrên (van gaslift khởi động) đều đóng Áp suất khí nén được điều chỉnh theo thiết kếgiếng làm việc hiệu quả.

Hình 1.5h Quá trình khởi động giếng gaslift: van làm việc sắp lộ ra và các van khởi

động cuối cùng sắp đóng lại

Sự thay đổi áp suất trong và ngoài cần khai thác trong quá trình khởi độnggiếng gaslift được thể hiện ở hình 1.5k

Hình 1.5k Động thái áp suất trong và ngoài cần khai thác trong quá trình khởi động

iếng gaslift

1.1.9 Nghiên cứu giếng trong khai thác dầu bằng gaslift

Việc tiến hành khảo sát và nghiên cứu giếng khai thác bằng gaslift rất cầnthiết, nhằm mục đích:

- Xác định và thiết lập chế độ làm biệc tối ưu của giếng

- Xác định và chính xác hóa các thông số làm việc của vỉa,hệ số sản phẩm,

áp suất đáy, áp suất vỉa,

- Xác định độ sâu lỗ dẫn khí thực tế sau một thời gian giếng làm việc;

- Người ta tiến hành khảo sát và nghiên cứu giếng bằng khai thác gaslifttrong quá trình giếng làm việc ở chế độ ổn định

1.1.9.1 Phương pháp thay đổi chế độ khai thác ổn định

Trình tự các bước như sau:

- Trước hết giảm lưu lượng khí đến mức thấp nhất mà giếng vẫn còn hoạtđộng Khi giếng làm việc ổn định ta ghi được các giá trị:

- Bằng nhiều lần đo ta vẽ được đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa V và Q, từ đây

ta xác định được chế độ làm việc tối ưu của giếng khai thác bằng gaslift

1.1.9.2 Phương pháp thay đổi áp suất ở miệng giếng theo từng chế độ

- Mục đích của công tác khảo sát và nghiên cứu giếng là xác định các thông

số cơ bản của vỉa và giếng như:

+ Hệ số sản phẩm k;

+ Áp suất vỉa Pv;+ Áp suất đáy Pd

- Các cơ sở chính của phương pháp: dựa vào các số liệu khảo sát đo đượctrên miệng giếng Pg1, Pg2, … tương ứng với Q1, Q2,… người ta tính được các thông

số của vỉa và giếng thông qua công thức 1.7:

Q = k(Pv – Pd ) (1.7)

Pg: áp suất làm việc (xác định ở đầu ống nén khí)

Pk: áp suất do trọng lượng của cột khí từ van làm việc đến miệnggiếng

Pms: áp suất do ma sát của dòng khí nén từ van làm việc đến miệnggiếng

P1: áp suất của cột chất lỏng từ van làm việc đến đáy giếng

Vì lượng khí nén thay đổi không đáng kể khi thay đổi chế độ khai thác nên

Pms và Pk được xem như không thay đổi khi lưu lượng khai thác thay đổi từ Q1 đến

Qn Đồng thời, vì mật độ cột chất lỏng dưới van làm việc (đáy ống) có thể xemkhông thay đổi P1 được xem không thay đổi Do vậy, Pd biến thiêng tương ứng với

Pg và công thức (1.8) có thể viết như sau:

Q = k (Pv – Pg ) (1.9)

Dựa vào công thức (1.9) để tiến hành khảo sát giếng Phương pháp khảo sát

và nghiên cứu như sau:

- Mở van trên miệng giếng hết cỡ: khi giếng làm việc ổn định ta ghi được giátrị Pgl và Q1.

- Đóng dần van (côn điều tiết) để giảm lưu lượng khai thác 70% Khi giếnglàm việc ổn định ta ghi được giá trị Pg2 và Q2

- Từ các số liệu thu được ta viết hệ phương trình sau:

Từ 1.10 ta xác định được hệ số sản phẩm k như sau:

1 2

2 1

g

g P P

Q Q k

Với điều kiện hiện tại ở mỏ Bạch Hổ, ngoài đối tượng móng đang khai tháctheo chế độ tự phun cho sản lượng cao và áp suất giảm không đáng kể thì hầu hếtcác giếng khai thác ở tầng Miocen và Oligocen đã ở thời kỳ cuối của quá trình tựphun hoặc ngừng phun và bị ngập nước Do đó, việc đưa các giếng này vào khaithác thứ cấp là rất cần thiết

Để có cơ sở lựa chọn phương pháp khả thi và hiệu quả nhất đối với điều kiện

mỏ Bạch Hổ cần phải xét đến các yếu tố sau:

- Tính chất lưu thể của vỉa;

- Tính chất Collector của đá chưa;

- Điều kiện địa chất của mỏ tiến hành khai thác;

- Tình trạng kỹ thuật áp dụng trên mỏ, công nghệ và thiết bị hiện có

- Điều kiện thời tiết, khí hậu và kinh tế xã hội;

- Đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật thông qua các thí nghiệm trên mỏ

Năm 1989, viện nghiên cứu khoa học và thiết kế dầu khí biển của xí nghiệp

liên doanh Việt – Nga đã tiến hành thử nghiệm với bộ máy bơm Piston thủy lực và máy bơm ly tâm điện chìm trên một số giàn cố định Kết quả thực nghiệm cho thấy khả năng sử dụng Piston thủy lực khi khai thác các giếng có lưu lượng từ 30-50 métkhối trên ngày đêm và sản phẩm khai thác có độ ngậm nước cao là không hiệu quả Các lần thử nghiệm máy bơm thủy lực đã chỉ ra hàng loạt các nhược điểm vể đặc tính kỹ thuật của bơm, do vậy máy bơm không bền và chóng hỏng.

Từ năm 1991 tại mỏ Bạch Hổ đã tiến hành thử nghiệm khai thác bằng máy bơm ly tâm điện chìm với mục đích xác định phạm vi sử dụng của máy bơm đối với

mỏ dầu có yếu tố khí cao và nhiệt độ vỉa cao Kết quả thí nghiệm như sau:

- 50% hỏng hóc của máy bơm ly tâm điện chìm xảy ra ở phần điện trong đó

có 30% hỏng là do đường dây điện bị xước trong khi thả máy bơm xuống giếng nghiêng và sâu

- 83% máy bơm ly tâm điện chìm làm việc trong điều kiện có hệ số hiệu dụng tối ưu

- Chu kỳ giữa hai lần sửa chữa giếng khai thác bằng máy bơm ly tâm điện chìm tại mỏ Bạch Hổ thay đổi trong phạm vi tương đối lớn, trung bình từ 6-8 tháng

Kết quả thí nghiệm cho thấy nhiệt độ làm việc của động cơ, nhất là khi khai thác ở tầng móng có nhiệt độ cao Trong điều kiện như vậy, tuổi thọ và khả năng làm việc của máy bơm giảm Mặt khác ở mỏ Bạch Hổ có nhiều giếng khoan

nghiêng, khoan ngang điều đó dẫn tới khó khăn trong việc thả máy bơm có thể két không quay được do độ nghiêng của giếng lớn

Bên cạnh đó, phần lớn giếng ở mỏ Bạch Hổ có đường kính ống chống khai thác là 168mm Với đường kính đó nên lưu lượng khai thác nhỏ hơn 200 mét khối trên ngày đêm thì có thể sử dụng bơm ly tâm điện chìm, đối với giếng có độ sâu lớnhơn 3500m và không thể sử dụng máy bơm điện chìm để khai thác ở sản lượng lớn hơn 300 tấn sản phầm trên ngày đêm vì đường kính ống chống khai thác nhỏ

Nếu dùng máy bơm ly tâm điện chìm cho toàn bộ mỏ, đặc biệt với các giếngkhai thác trên giàn nhẹ thì vấn đề kéo thả máy bơm trong quá trình sửa chữa trởthành nan giải vì cần đến tàu khoan và điều kiện thời tiết cho phép Giải pháp sửdụng máy bơm ly tâm điện chìm để khai thác chỉ có tính khả thi khi khai thác cục

bộ ở từng giếng

Từ những vần đề thực tế nêu trên, việc sử dụng máy bơm ly tâm điện chìmgặp không ít khó khăn Ngày nay với lưu lượng khí đồng hành cao và áp suất lớncho phép mỏ Bạch Hổ áp dụng phương pháp khai thác bằng Gaslift trên toàn bộ mỏ

Nó đã chứng tỏ nhiều ưu điếm so với các phương pháp khai thác cơ học khác,không những về mặt kỹ thuật, công nghệ mà còn về mặt kinh tế Do vậy việc ápdụng phương pháp khai thác dầu bằng Gaslift là hiệu quả và thích hợp đối với giếngthiết kế.

1.2.2 Lựa chọn phương pháp khởi động cho giếng 1007 - MSP10 Mỏ Bạch Hổ

Ta chọn phương pháp khởi động nhờ các van gaslift khởi động để giảm ápsuất khởi động giếng và như vậy sẽ giảm chi phí khí ép trong quá trình làm việc

CHƯƠNG II: HỆ THỐNG THIẾT BỊ TRONG KHAI THÁC

DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIF

2.1.Hệ thống cơng nghệ gaslift

2.2.Chức năng và nhiệm vụ

Thiết bị miệng giếng là một trong những bộ phận quan trọng của giếng khaithác, là bộ phận nối liền ngay trên đầu các cột ống chống của giếng, chúng được sửdụng để:

- Liên kết các đầu ống chống, bịt kín và kiểm tra áp suất ở khơng gian vànhxuyến giữa các cột ống chống;

- Treo và giữ cột ống nâng, đo áp suất ở đường nén, đường dập giếng, đườngtuần hồn giếng để:

Bộ đầu ống treo HKT

Tổ hợp đầuống chống

Hình 2.1 Sơ đồ thiết bị miệng giếng

1 Van tiết lưu

2 Van chặn

3 Van an toàn thủy lực

4 Đồng hồ đo áp suất trong cần HKT

5.Nhánh làm việc chính

6 Đầu bao cần HKT

7 Cần HKT

8.Đồng hồ đo áp suất ngoài cần HKT

9 Đồng hồ đo áp suất giữa các cột ống chống.

10 Đường tuần hoàn nghịch

2.2.1.Các thành phần chính của miệng giếng

Thiết bị miệng giếng khai thác bằng Gaslift ở mỏ Bạch Hổ được chuyển nhận từđầu miệng giếng khai thác tự phun, được tạo thành từ 3 thành phần chính:

- Van cửa, van cho áp kế và áp kế

Đầu ống chống chỉ có một dạng, chúng được phân loại theo kích thước và mặtbích nối

Tổ hợp đầu ống chống có những nhiệm vụ sau:

- Liên kết các cột ống chống

- Bịt kín khoảng không gian vàng xuyến giữa 2 cột ống chống liên tiếp

- Đo áp suất trong khoảng không gian giữa 2 ống chống

2.2.2.Đầu treo ống khai thác:

Đầu treo ống khai thác nằm ngay bên dưới cây thông khai thác và được nối vớiđường dập giếng và đường tuần hoàn nghịch

Bộ đầu treo ống khai thác bao gồm:

- Đầu treo cột ống nâng;

- Đầu bao cột ống nâng;

- Các van cửa, van cho áp kế và áp kế

Bộ đầu treo cần có nhiệm vụ sau:

- Treo và giữ cột ống nâng;

- Bịt kín khoảng không gian vành xuyến giữa ống khai thác và ống chống khaithác;

- Thông qua đường dập giếng nối với hệ thống máy bơm cao áp có công suấtlớn để thực hiện công nghệ dập giếng, bơm ép khi cần thiết;

- Thông qua đường tuần hoàn nghịch để xả áp suất ngoài cần, bơm rửa tuầnhoàn giếng;

- Thông qua các đồng hồ và van để kiểm tra áp suất ngoài cột ống nâng khithực hiện các giải pháp công nghệ khai thác

Đầu ống treo có nhiều loại khác nhau, chúng có chức năng như nhau nhưngkhác nhau về hình dáng và cấu tạo

2.2.3.Cây thông khai thác:

Là phần trên của thiết bị miệng giếng, được nối trên đầu ống khai thác Thôngthường cây thông khai thác gồm 2 nhánh làm việc: nhánh làm việc chính và nhánh

dự phòng

Trên đầu cây thông khai thác có thiết bị gọi là lubricater cho phép dùng cácphương pháp cơ học để nạo vét parafin lắng đọng hoặc để dùng thả các thiết bị đođạc kiểm tra trong giếng đang hoạt động mà không cần phải đóng giếng Đối vớigiếng Gaslift cây thông khai thác còn lắp đặt các bộ phận sau:

- Đồng hồ chỉ áp suất trong cột ống nâng;

- Van chặn trên nhánh làm việc;

- Van an toàn thuỷ lực;

- Van tiết lưu;

Cây thông khai thác có những nhiệm vụ sau:

- Hướng cho dòng sản phẩm đi vào hệ thống thu gom và xử lý;

- Cho phép điều chỉnh lưu lượng khai thác một cách thuận lợi, dễ dàng nhờcôn điều tiết;

- Tạo đối áp trên miệng giếng để sử dụng năng lượng vỉa một cách hợp lý

- Cho phép đo được áp suất đường nén, đường xả;

- Đảm bảo an toàn khi có sự cố (đóng van an toàn trung tâm);

- Cho phép thực hiện các thao tác kỹ thuật sau: bơm dập giếng, xử lý vùng cậnđáy giếng, gọi dòng sản phẩm, bơm ép vỉa.

Cây thông có 2 loại: chạc 3 và chạc 4

1 Áp kế

2 Van chặn

3 Chạc 3 4-Van tiết lưu 5.Nhánh làm việc chính

11 Đường dẫn khí ép

12 Đường tuần hoàn nghịch

Hình 2.2 Sơ đồ cây thông kiểu chạc 3

1

5

6 7 9

8

1 Áp kế

2 Van chặn

3 Van tiết lưu

4 Nhánh làm việc chính;

5 Van an toàn trung tâm

6 Đường tuần hoàn nghịch

7 Đường dẫn khí ép

8 Mặt bích

9 Đường dập giếng

Hình 2.3.- Sơ đồ cây thông kiểu chạc 4

- Cây thông kiểu chạc 3

+ Ưu điểm: khi chạc 3 bị hỏng thì có thể thay thế mà không phải đóng giếng.Lúc đó ta chỉ cần đóng van và cho giếng làm việc theo nhánh dự phòng Loại nàythường dùng cho giếng có cát hoặc tạp chất

+ Nhược điểm: Kích thước cao, cồng kềnh vừa chiếm không gian vừa yếu sàncông tác, khó vận hành

- Cây thông kiểu chạc 4:

+ Ưu điểm: Đỡ cồng kềnh dễ vận hành, kết cấu vững chắc, độ chịu mài mòncao

+ Nhược điểm: Không có nhánh dự phòng nên khi có sự cố hư hỏng ở nhánhlàm việc chính và chạc tư thì phải ngừng làm việc để thay thế Chỉ sử dụng loại nàycho giếng có sản phẩm ít cát

2.3.Thiết bị lòng giếng

Thiết bị lòng giếng được trang bị cho hầu hết tất cả các giếng dầu bằng phươngpháp tự phun cũng như khai thác Gaslift nhằm mục đích tiến hành các quy trìnhcông nghệ kỹ thuật cần thiết, điều khiển dòng trong suốt quá trình khai thác, sửachữa, nghiên cứu giếng nhờ kỹ thuật tời mà không cần phải đóng giếng, dập giếnghay nâng thả cột ống khai thác Thiết bị lòng giếng có nhiệm vụ và chức năng sau:

- Cách ly và điều khiển dòng chảy từ đáy giếng đến miệng giếng trong quá trìnhkhai thác;

- Có khả năng điều khiển các thông số làm việc của giếng theo chế độ tự động vàbán tự động;

- Tiến hành nghiên cứu giếng và đo các thông số làm việc của giếng trong khigiếng vẫn khai thác và cho sản phẩm (có thể lắp đặt các thiết bị chuyên dụng đểnghiên cứu như thiết bị đo áp suất và nhiệt độ);

- Bảo đảm sửa chữa giếng bằng tời;

- Có thể kéo toàn bộ thiết bị miệng giếng cùng với ống khai thác mà không cần phảidập giếng;

- Bảo vệ cột ống chống, thiết bị miệng giếng và bảo toàn năng lượng vỉa;

- Bảo đảm an toàn, chống hiện tượng phun trào trong quá trình khai thác;

- Thực hiện tuần hoàn nghịch để rửa giếng và dập giếng nhờ van tuần hoàn;

- Có khả năng khởi động giếng khai thác bằng Gaslift một cách tự động

2.3.1.Phễu định hướng

Phễu định hướng được lắp ngay đáy cột ống nâng, có nhiệm vụ hướng các thiết

bị tời chuyên dụng đi qua đáy cột ống nâng khi thao tác các công việc khảo sát hay sưachữa giếng Phễu định hướng được thiết kế với đầu vào có dạng phễu hình côn vàđường kính trong không làm giảm đường kính cột ống nâng

Bộ phận này được lắp ở dưới ống đục lỗ Nhippen có tác dụng để đặt các thiết

bị đo sâu trong quá trình khảo sát giếng, ngoài ra nó có tác dụng để đặt các loại vantùy theo mục đích của quá trình khai thác Như vậy tác dụng chính của nó là đểkhóa giữ và liên kết các thiết bị trong ống nâng

có chiều dài  3m, đục nhiều lỗ  8 lỗ cho phép chất lỏng đi qua dễ dàng

Sơ đồ van cắt

1 2

2-chốt giữ.

3-thép đàn hồi.

Hiện nay tại mỏ Bạch Hổ paker được sử dụng ở hầu hết các giếng Có thể nóipaker là một trong những bộ phận cơ bản quan trọng của thiết bị lòng giếng

Paker có thể phân chia thành các loại sau:

2.3.5.1.Phân loại Paker

Theo cách lắp đặt chia làm 2 loại:

- Paker cơ học;

- Paker thuỷ lực: gồm 2 loại

+ Loại 1: là loại paker được mở bằng lực bơm ép trong cần

+ Loại 2: là loại paker được mở bằng áp lực thuỷ tĩnh ngoài cần

 Theo tính chất đặc trưng chia làm 4 loại

- Paper thu hồi ;

+ Góp phần cải thiện điều kiện dòng chảy;

- Cùng với van tuần hoàn paker góp phần thực hiện phương pháp tuần hoànngược để rửa giếng, dập giếng và gọi dòng sản phẩm;

- Có tác dụng treo giữ đầu dưới của cột ống nâng với cột ống chống khai thác

2.3.5.3.Cấu tạo và hoạt động của paker:

 Cấu tạo: Gồm 3 bộ phận cơ bản

+ Bộ phận trượt (slip) được chế tạo bằng kim loại;

+ Bộ phận nở để bịt kín được chế tạo bằng vật liệu chịu nhiệt độ và áp suấtcao, bộ phận này thường làm bằng cao su có tính đàn hồi cao;

+ Ngoài ra paker còn có các bộ phận khác như các chốt, vít sắt, piston, cácvòng lót;

Hiện nay ở mỏ Bạch Hổ hầu hết sử dụng loại paker điều khiển bằng thuỷ lực.

Số paker dùng trong giếng lớn nhất là 2, do điều kiện địa chất, số tầng sản phẩm vàyêu cầu công nghệ của một số giếng trong mỏ

2.3.5.4 Nguyên lý hoạt động:

+ Paker được thả tới vị trí cần lắp Người ta sử dụng van cắt hoặc van ngược

để mở paker Trước khi bơm ép tạo áp suất, người ta thả viên bi xuống van cắt.+ Khi tăng áp lực qua đường thuỷ lực, bộ phận slip trượt xuống và ép bộ phận

mở paker Paker được mở ra và ép chặt vào thành ống chống Bộ phận trượt đượcgiữ lại bằng một cạnh gờ và giữ cho bộ phận nở luôn luôn bị ép và mở khi áp suấtgiảm

+ Khi cần tháo bỏ Paker, người ta tác dụng một lực lớn (được tính toán trước khi lắpđặt paker) để cắt chốt bám vào gờ nói trên Khi đó bộ phận nở thu lại, ta có thể kéo pakerlên

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1.tấm cao su 2.xilanh (vỏ ngoài) 3.gioăng cao su 4.piston

5.chấu đứng 6.chốt đóng 7.chấu (bám ống) 8.vòng cắt

9.vỏ ngoài 10.thân ống HKT

Hình 2.5 Sơ đồ paker loại 1

2.3.6.Thiết bị bù trừ nhiệt

Hiện nay tại mỏ Bạch Hổ paker được sử dụng ở hầu hết các giếng Có thể nóipaker là một trong những bộ phận cơ bản quan trọng của thiết bị lòng giếng

Paker có thể phân chia thành các loại sau:

 Theo cách lắp đặt chia làm 2 loại:

- Paker cơ học;

- Paker thuỷ lực: gồm 2 loại

+ Loại 1: là loại paker được mở bằng lực bơm ép trong cần;

+ Loại 2: là loại paker được mở bằng áp lực thuỷ tĩnh ngoài cần

 Theo tính chất đặc trưng chia làm 4 loại

- Paper thu hồi;

+ Góp phần cải thiện điều kiện dòng chảy;

- Cùng với van tuần hoàn paker góp phần thực hiện phương pháp tuần hoànngược để rửa giếng, dập giếng và gọi dòng sản phẩm;

- Có tác dụng treo giữ đầu dưới của cột ống nâng với cột ống chống khai thác

Cấu tạo và hoạt động của paker:

 Cấu tạo: Gồm 3 bộ phận cơ bản

+ Bộ phận trượt (slip) được chế tạo bằng kim loại ;

+ Bộ phận nở để bịt kín được chế tạo bằng vật liệu chịu nhiệt độ và áp suấtcao, bộ phận này thường làm bằng cao su có tính đàn hồi cao;

+ Ngoài ra paker còn có các bộ phận khác như các chốt, vít sắt, piston, cácvòng lót

Hiện nay ở mỏ Bạch Hổ hầu hết sử dụng loại paker điều khiển bằng thuỷ lực

Số paker dùng trong giếng lớn nhất là 2, do điều kiện địa chất, số tầng sản phẩm vàyêu cầu công nghệ của một số giếng trong mỏ

 Nguyên lý hoạt động:

+ Paker được thả tới vị trí cần lắp Người ta sử dụng van cắt hoặc van ngược

để mở paker Trước khi bơm ép tạo áp suất, người ta thả viên bi xuống van cắt

+ Khi tăng áp lực qua đường thuỷ lực, bộ phận slip trượt xuống và ép bộ phận

mở paker Paker được mở ra và ép chặt vào thành ống chống Bộ phận trượt đượcgiữ lại bằng một cạnh gờ và giữ cho bộ phận nở luôn luôn bị ép và mở khi áp suấtgiảm;

+ Khi cần tháo bỏ Paker, người ta tác dụng một lực lớn (được tính toán trước khi lắpđặt paker) để cắt chốt bám vào gờ nói trên Khi đó bộ phận nở thu lại, ta có thể kéo pakerlên

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1.tấm cao su 2.xilanh (vỏ ngoài) 3.gioăng cao su 4.piston

5.chấu đứng 6.chốt đóng 7.chấu (bám ống) 8.vòng cắt

9.vỏ ngoài 10.thân ống HKT

Hình 2.6 Sơ đồ paker loại 1xoắn ống

Để khắc phục hiện tượng này người ta lắp đặt thêm thiết bị bù trừ nhiệt dùng

để cân bằng, bù trừ sự thay đổi chiều dài ống nâng khai thác do tác dụng của nhiệt

độ và áp suất cao thay đổi trong quá trình khai thác

Nguyên lý làm việc:

Khi thả cột ống khai thác vào giếng khai thác thì lõi và vỏ của nó được liênkết với nhau nhờ một chốt nối Sau khi đã thả đến vị trí tính toán và sau khi đưapaker vào làm việc thì lúc đó bằng phương pháp cơ học hay thuỷ lực người ta cắtchốt để giải phóng mối liên kết này Khi có nhiệt độ và áp suất thay đổi, chiều dài từcột ống từ paker đến miệng giếng bị co lại hoặc giãn ra Sự co giãn này được bù trừnhờ sự di chuyển của lõi và vỏ

2 3 4

1.vỏ nối với ống trên 2.bộ cao su

3.chốt - vòng hãm 4.lõi nối với ống dưới

Hình 2.7 Sơ đồ thiết bị bù trừ nhiệt

2.3.7.Van tuần hoàn

Chức năng:

Van tuần hoàn có nhiệm vụ đóng hoặc mở cửa sổ liên thông giữa bên trong vàbên ngoài ống nâng trong các trường hợp rửa giếng, dập giếng và gọi dòng sảnphẩm Ngoài ra van tuần hoàn còn được sử dụng như một nơi chứa các thiết bị phụhồi kế tiếp như bơm ly tâm, các lỗ van dùng để cho dòng sản phẩm đi qua và nângchất lỏng từ một tầng sản phẩm (đối với giếng khai thác ở nhiều tầng sản phẩm).Thường trên thiết bị lòng giếng người ta bố trí 2 van tuần hoàn, tuỳ mục đích

sử dụng mà dùng từng van Việc đóng mở van là nhờ dụng cụ cáp tời Van tuầnhoàn đặc biệt có ích trong các hoạt động sau:

+ Gọi dòng sản phẩm bằng cách thay đổi tỷ trọng dung dịch;

+ Dập giếng để tiến hành sửa chữa, kéo cần khai thác;

+ Tuần hoàn dung dịch bằng nước biển;

+ Kiểm tra van an toan sâu

Van tuần hoàn thường có 2 loại sau :

- Van tuần hoàn có lõi không kéo lên được:

+ Ưu điểm: kích thước bên trong của van lớn dẫn đến giảm tổn thất thủy lực;

+ Nhược điểm: khi hỏng phải kéo toàn bộ ống khai thác lên mặt đất để sửa chữa

- Van tuần hoàn có lõi kéo lên được:

+ Ưu điểm: khi hỏng có thể kéo lõi lên mặt đất để sửa chữa mà không cần kéocột ống khai thác

+ Nhược điểm: Đường kính của lõi bị thu hẹp, làm tăng tổn thất thủy lực và hạn chếdòng chảy

1 2 3 4

1.Lõi 2.Cao su 3.Lỗ tuần hoàn 4.Khoá hãm

a.Van có lõi cố định

1

3 2

b.Van có lõi kéo lên được

Hình 2.8- Sơ đồ van tuần hoàn

2.3.8.Mandrel

Mandrel có dạng khửu hình ôvan lệch hẳn so với đường tâm của ống khai thác

Vì vậy nó sử dụng để đặt van Gaslift, van điều khiển, van bơm ép hóa chất hay vantiết lưu mà không ảnh hưởng đến tiết diện bên trong ống nâng và cho phép các thiết

bị tời đi qua dễ dàng

Trong trường hợp giếng không phải lắp đặt các van thì người ta có thể sử dụngcác van giả đặt trong nó nhằm bịt kín lỗ thông của Mandrel giữa ống khai thác vàống chống khai thác Trong một cột ống khai thác người ta có thể lắp một hoặcnhiều mandrel

2.3.9.Van an toàn sâu

Là bộ phận không thể thiếu trong các giếng khai thác dầu khí ( đặc biệt là cácgiếng tự phun có áp suất lớn) Nó được lắp đặt ở vị trí trên cùng của thiết bị lòng giếng

Ở mỏ Bạch Hổ, van thường cách đáy giếng hơn 30m để đảm bảo an toàn trong quátrình khai thác Van an toàn sâu có nhiệm vụ đóng giếng trong các trường hợp sau:+ Khi áp suất và tốc độ dòng sản phẩm vượt quá giới hạn thiết kế ban đầu;

+Khi có báo động khẩn cấp (hỏa hoạn, xuất hiện khí độc…)

Khi lắp các van an toàn sâu người ta phải thử áp suất đóng, mở van và lắp van an toànsâu vào nhippen khi giếng đã làm việc ổn định Van an toàn sâu có thể đóng mở bằngtrạm điều khiển thủy lực TKS ở trên mặt đất

Van an toàn sâu điều khiển bằng dòng chảy:

- Đặc điểm: Van được lắp sâu trong lòng giếng, dưới paker; Van này tự độngđóng mở khi tốc độ dòng chảy thay đổi so với thiết kế ban đầu

- Nhược điểm: Thiết kế và bảo dưỡng phức tạp, tốn kém; hạn chế lưu lượngdòng chảy, thiếu an toàn

Van an toàn sâu điều khiển trên mặt đất:

- Đặc điểm: Van được đóng mở nhờ dòng chất lưu có áp suất cao được bơm từtrên mặt đất xuống theo đường ống riêng Chiều sâu đặt van từ 120-180m cách thiết

bị miệng giếng

2.3.10.Các loại ống khai thác

Ống khai thác có hai loại: Đầu chồn và đầu thường Chúng được tiện ren ở hai đầu

và được thử ở điều kiện áp suất vỉa dự kiến Ống khai thác được sản xuất theo tiêuchuẩn API hoặc tiêu chuẩn GOST 633 – 80

Bảng 2.1 Ống khai thác sản xuất theo tiêu chuẩn API