CÔNG NGHỆ KHAI THÁC dầu KHÍ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ -oOo - BÀI GIẢNG TP HCM, Tháng 11/2006 MỤC LỤC BÀI GIẢNG STT NỘI DUNG Giới thiệu, yêu cầu nội dung môn học Các tính chất đá chất lưu Dòng chảy giếng Quy trình hồn thiỆn giẾng Hồn thiện giếng đa nhánh Cơng nghệ bắn mở vỉa Khảo sát độ nhạy Các thông số bắn mở vỉa nhờ phương pháp phân tích điểm nút Gọi dòng sản phẩm Ứng dụng cơng nghệ coiled tubing đo log, bắn mở vỉa, xử lý axit cứu cố 10 Khảo sát giếng 11 Tối ưu hố thử vỉa 12 Cơng nghệ trì áp suất vỉa 13 Mơ hình dịch chuyển chất lưu vi lỗ rỗng 14 Các biện pháp xử lý nước bơm ép mỏ Bạch Hổ 15 Nguyên nhân gây nhiễm ban thành hệ hiệu ứng skin 16 Phương pháp xử lý axit 17 Phương pháp nứt vỉa thủyy lực 18 Phương pháp trái nổ 19 Lựa chọn công nghệ xử lý vùng cận đáy giếng mỏ Bạch Hổ 20 Xử lý vùng cận đáy giếng mỏ Bạch Hổ nhũ tương dầu -axít 21 Phương pháp khai thác tự phun 22 Thiết bị lòng giếng 23 Các hệ thống thiết bị khai thác dầu 24 Tổng quan phương pháp khai thác học lựa chọn tối ưu 25 Phương pháp gaslift 26 Bơm ly tâm điện chìm 27 Các phương pháp thu hồi dầu tăng cường NỘI DUNG MÔN HỌC BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ KHAI THÁC DẦU KHÍ GIỚI THIỆU, U CẦU • Tên mơn học: CƠNG NGHỆ KHAI THÁC DẦU KHÍ • Mã số mơn học: 300009 • Phân phối tiết học: (3.1.6) + Lý thuyết: 42 VÀ NỘI DUNG MÔN HỌC Giảng viên : + Bài tập & Seminar: 14 PGS.TS Lê Phước Hảo Email : lphao@hcmut.edu.vn Tel : 84-8-8654086 TÀI LIỆU THAM KHẢO • Nội dung: Mơn học giới thiệu nguyên tắc công nghệ khai thác dầu khí bao gồm kỹ thuật hồn thiện giếng khai thác, công nghệ kỹ thuật tác động lên vỉa, phương pháp khai thác dầu khí, cơng nghệ kỹ thuật thu hồi dầu thứ cấp, phương pháp thiết kế tối ưu hóa khai thác dầu khí từ mỏ dầu từ giếng khai thác dầu riêng biệt Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-2 PGS TS Lê Phước Hảo TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Lê Phước Hảo Bài giảng Công nghệ khai thác dầu khí 2- Phùng Đình Thực, Dương Danh Lam, Lê Bá Tuấn, Nguyễn Vân Cảnh Công nghệ kỹ thuật khai thác dầu khí, NXB Giáo dục 1999 3- Lê Phước Hảo Cơ sở khoan khai thác dầu khí NXB ĐHQG TP HCM 2002 7- Các nguồn học liệu mở (các giảng điện tử trường đại học, báo, LVTN, LVThS, LVTS) 8- Thư viện điện tử SPE 9- Các trang web công ty dầu khí (BP, Exxon-Mobil, Shell, 4- Lê Phước Hảo, Nguyễn Kiên Cường Phương pháp phân tích hệ thống ứng dụng kỹ thuật dầu khí NXB ĐHQG TP HCM 2003 TotalElfFina, Vietsovpetro) dịch vụ kỹ thuật dầu khí (Schlumberger, Halliburton, BJ, Transocean, Geoservices, PVDrilling ) 5- Lê Phước Hảo, Nguyễn Mạnh Thủy (dịch): Các vấn đề cơng nghệ khai thác dầu khí, XNLD Vietsovpetro, 1996 6- Petroleum Engineering Handbook, SPE, 1992 Công nghệ khai thác dầu khí 1-3 PGS TS Lê Phước Hảo Chương 1: Tổng quan khai thác dầu khí 1.1 Các khái niệm 1.2 Các nguồn lượng vỉa 1.3 Các chế độ khai thác mỏ dầu 1.4 Lý thuyết chuyển động dòng chất lưu ống đứng 1.5 Tính tốn tổn thất áp suất ma sát 1.6 Tình hình khai thác dầu khí nước giới Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-5 PGS TS Lê Phước Hảo Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-4 PGS TS Lê Phước Hảo Chương 2: Hoàn thiện giếng khai thác 2.1 Đại cương cơng tác hồn thiện giếng 2.1.1- Phân loại 2.1.2- Phương pháp hoàn thiện giếng 2.1.3- Tính tốn thiết kế 2.1.4- Dung dịch hồn thiện giếng 2.2 Qui trình hồn thiện giếng 2.3 Thiết bị hoàn thiện giếng 2.3.1- Thiết bị bắn mở vỉa 2.3.2- Thiết bị lòng giếng 2.3.3- Thiết bị đầu giếng 2.3.4- Thiết bị kiểm sốt dòng chảy Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-6 PGS TS Lê Phước Hảo Chương 2: Hồn thiện giếng khai thác 2.4 Cơng nghệ bắn mở vỉa Chương 3: Khảo sát giếng 3.1 Mục đích phương pháp khảo sát giếng 2.5 Những đặc thù cơng nghệ hồn thiện giếng ngang 3.2 Khảo sát giếng làm việc chế độ ổn định 3.3 Khảo sát giếng làm việc chế độ không ổn định 2.6 Gọi dòng sản phẩm 3.4 Các phương pháp khảo sát khác 2.6.1- Nguyên lý gọi dòng 2.6.2- Các yêu cầu 3.5 Lựa chọn chế độ làm việc giếng 2.6.3- Các phương pháp gọi dòng sản phẩm 3.6 Kỹ thuật thiết bị khảo sát 2.6.4- Các yếu tố ảnh hưởng đến cơng tác gọi dòng 2.7- Bài tập Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-7 PGS TS Lê Phước Hảo Chương 4: Cơng nghệ trì áp suất vỉa 4.1 Mục đích phương pháp Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-8 PGS TS Lê Phước Hảo Chương 5: Xử lý vùng cận đáy giếng 5.1 Vấn đề nhiễm bẩn tầng chứa 4.2 Duy trì áp suất vỉa bơm ép nước 5.1.1- Nguyên nhân 4.2.1- Sơ đồ bố trí giếng bơm ép 5.1.2- Các yếu tố ảnh hưởng 4.2.2- Các nguồn nước bơm ép 5.1.3- Hiệu ứng skin 4.2.3- Xử lý nước bơm ép 5.2- Tổng quan phương pháp xử lý (cơ sở lý thuyết, 4.2.4- Qui trình cơng nghệ bơm ép nước đối tượng áp dụng, ưu nhược điểm) 4.2.5- Hệ thống thiết bị bơm ép nước 5.2.1- Xử lý hóa học (axit) 4.3 Duy trì áp suất vỉa bơm ép khí 5.2.2- Xử lý học a- Trái nổ Kiểm tra học kỳ b- Nứt vỉa thủy lực (có khơng có hạt chèn) c- Xử lý kết hợp Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-9 PGS TS Lê Phước Hảo Chương 6: Phương pháp tự phun Công nghệ khai thác dầu khí 1-10 PGS TS Lê Phước Hảo Chương 7: Phương pháp gaslift 6.1 Khái niệm tự phun 7.1 Nguyên lý phương pháp gaslift 6.2 Phương pháp xác định điều kiện tự phun 7.2 Các loại thiết bị gaslift 6.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả tự phun 7.3 Chủng loại đặc tính van gaslift 6.4 Tính tốn cột ống khai thác 7.4 Thiết kế chế độ làm việc cho giếng gaslift 6.5 Thiết bị lòng giếng khai thác tự phun 7.5 Tối ưu hóa phương pháp gaslift 6.6 Chọn chế độ khai thác tối ưu Giao tập lớn 6.7 Sự cố trình tự phun biện pháp phòng ngừa Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-11 PGS TS Lê Phước Hảo Công nghệ khai thác dầu khí 1-12 PGS TS Lê Phước Hảo Chương 8: Bơm ly tâm điện chìm Chương 9: Thu hồi tăng cường 8.1 Ưu nhược điểm phương pháp 9.1 Tầm quan trọng 8.2 Thiết bị 9.2 Sự phân bố dầu dư vỉa 8.2.1- Thiệt bị lòng giếng 9.3 Các phương pháp thu hồi dầu tăng cường 8.2.2- Thiết bị bề mặt 9.4 Lựa chọn phương pháp thích hợp 8.3 Thiết kế chọn bơm 8.4 Những cố thường gặp ™ Khảo sát phần mềm chuyên ngành 8.5 Các biện pháp nâng cao tuổi thọ bơm ly tâm điện chìm ™ Nộp tập lớn (tính tốn thiết kế) Giao tập lớn ™ Thi học kỳ Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-13 PGS TS Lê Phước Hảo Chương 10: Những thành tựu Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-14 PGS TS Lê Phước Hảo HÌNH THỨC ĐÁNH GIÁ MƠN HỌC Kiểm tra thường kỳ (10%), kỳ (20%), cuối kỳ • Production Facilities (50%) hình thức trắc nghiệm khách quan • Sand Control mạng • Coiled Tubing Bài tập lớn (10%): tập tính tốn thiết kế (nộp • Multiphase Pumps trước kết thúc học kỳ) Seminar (10%): SV (hoặc nhóm SV) chọn chủ đề • Downhole Separators (nâng cao, mở rộng phần lý thuyết có chương • Marginal Field Development trình, hay ứng dụng thực tế ), đăng ký vào đầu học kỳ, nhận tài liệu chuẩn bị báo cáo trước lớp (10 phút) trả lời câu hỏi liên quan Công nghệ khai thác dầu khí 1-15 PGS TS Lê Phước Hảo Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-16 PGS TS Lê Phước Hảo NỘI DUNG BÀI GIẢNG CƠNG NGHỆ KHAI THÁC DẦU KHÍ Các tính chất lưu chất vỉa CÁC TÍNH CHẤT CỦA ĐÁ VÀ CHẤT LƯU Giảng viên : Các tính chất Dvỉa tác động đến dòng chảy 3.Hệ phương trình mô tả dòng chảy vỉa PGS.TS Lê Phước Hảo Email : lphao@hcmut.edu.vn Tel : 84-8-8654086 Công nghệ khai thác dầu khí 1-2 PGS TS Lê Phước Hảo Độ rỗng Các tính chất vỉa chất lưu Độ rỗng - Trong đất đá tồn lỗ hổng, khe Độ thấm nứt không chứa vật rắn Độ bão hòa Tính mao dẫn - Thực tế, đất đá cứng liền khối Tính dính ướt xem lỗ rỗng, đất đá mềm, rời, Sự thay đổi thể tích theo áp suất đá nhiều khe nứt có độ rỗng lớn p suất vỉa Nhiệt độ vỉa 1-3 Cơng nghệ khai thác dầu khí PGS TS Lê Phước Hảo Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-4 PGS TS Lê Phước Hảo Độ rỗng toàn phần Độ rỗng hiệu dụng Độ rỗng toàn phần biểu thò tỷ số tổng thể Độ rỗng hiệu dụng biểu thò tỷ số tổng thể tích tích không gian rỗng khối đá tổâng thể tích không gian rỗng khối đá cho phép chất lưu thực khối đá (khí, dầu, nước) chảy qua tổâng thể tích thực khối đá Φ= Cơng nghệ khai thác dầu khí thể tích rỗng Vr thể tích khối đá VΣ 1-5 Φ hd = PGS TS Lê Phước Hảo thể tích hiệu dụng Vhd thể tích khối đá VΣ Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-6 PGS TS Lê Phước Hảo Xác đònh độ rỗng Độ rỗng hiệu dụng - Giá trò độ rỗng hiệu dụng dùng để tính toán trữ lượng lưu lượng khai thác giếng Phân loại độ rỗng hiệu dụng: + 0%-5%: không đáng kể Qui trình xác đònh độ rỗng đất đá phòng thí nghiệm: + 5%-10%:ø nghèo thấp - Sấy khô mẫu 1050C 8h để khối lượng không + 10%-15%: trung bình thay đổi + 15-20%: tốt cao - So sánh khối lượng mẫu khô mẫu ướt, tìm + 20%: tốt - Nếu độ rỗng vỉa thấp, sử dụng phương pháp nứt vỉa để tăng độ thấm 1-7 Cơng nghệ khai thác dầu khí PGS TS Lê Phước Hảo khối lượng lưu chất chứa mẫu, từ suy độ rỗng mẫu PGS TS Lê Phước Hảo 1-8 Cơng nghệ khai thác dầu khí Độ bão hòa chất lưu vỉa Độ bão hòa chất lưu vỉa Độ bão hòa chất lưu vỉa tỷ số thể tích Tương ứng với pha dầu, khí, nước ta có chất lưu chứa lỗ rỗng thể tích lỗ rỗng độ bão hoà dầu, khí nước tương ứng” S= Cơng nghệ khai thác dầu khí So = Vcl Vr 1-9 1-11 Sg = Vg Vr Vaø: So + Sg + Sw = PGS TS Lê Phước Hảo Quan hệ độ thấm tương đối độ bão hòa Cơng nghệ khai thác dầu khí Vo Vr PGS TS Lê Phước Hảo Cơng nghệ khai thác dầu khí Sw = Vw Vr Vo Vg Vw + + =1 Vr Vr Vr 1-10 PGS TS Lê Phước Hảo Quan hệ độ bão hòa áp suất Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-12 PGS TS Lê Phước Hảo Áp suất mao dẫn Tính mao dẫn - Những lỗ rỗng đá xem tương tự ống mao dẫn có kích thước nho.û Đá có tính dính ướt dầu nước chiếm ưu thế, theo quy ước, áp suất mao dẫn dầu - nước áp suất pha dầu trừ áp suất pha nước Pc(o − w) = Po − Pw - Khi lỗ rỗng đá có kích thước nhỏ, lực căng Tương tự, ta có áp suất mao dẫn pha khí – pha nước bề mặt gây chất lưu có tính dính ướt đá là: Pc(g − o ) = Pg − Po chiếm ưu gây chênh áp chất lưu Và áp suất mao dẫn pha khí pha dầu là: dầu – nước qua bề mặt 1-13 Cơng nghệ khai thác dầu khí Pc(g − w) = Pg − Pw PGS TS Lê Phước Hảo PGS TS Lê Phước Hảo 1-14 Công nghệ khai thác dầu khí Quan hệ AS mao dẫn độ bão hòa chất lưu Độ thấm - Độ thấm tính chất quan trọng đất đá chứa dầu khí, đặc trưng cho khả cho chất lưu chảy qua hệ thống lỗ rỗng liên thông - Độ thấm biểu thò qua hệ số thấm k – phụ thuộc vào môi trưỡng lỗ rỗng mà không phụ thuộc vào chất lưu thấm qua 1-15 Cơng nghệ khai thác dầu khí PGS TS Lê Phước Hảo PGS TS Lê Phước Hảo 1-16 Công nghệ khai thác dầu khí Các loại độ thấm Các loại độ thấm - Độ thấm tuyệt đối độ thấm đá điều Độ thấm tương đối tỷ số độ thấm hiệu dụng kiện bão hòa 100% loại chất lưu độ thấm tuyệt đối - Độ thấm hiệu dụng độ thấm đá với chất lưu có độ bão hòa nhỏ 100% - Tổng độ thấm hiệu dụng nhỏ độ k rw = thấm tuyệt đối kw k k ro = ko k kw + ko < k Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-17 PGS TS Lê Phước Hảo Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-18 PGS TS Lê Phước Hảo Độ thấm tương đối Hằng số C - Mối quan hệ tính thấm tương đặc tính đá - Tính chất môi trường rỗng đặc trưng tầng chứa cấu trúc lỗ rỗng, loại đá, dạng hình học … kích thước hạt trung bình d, yếu tố độ phức tạp rỗng, dạng hạt, phân bố xếp hạt…và - Đáù có độ rỗng lớn có độ bão hòa nước hạt thấp thể số không thứ nguyên C tất lỗ rỗng cho hai pha dầu nước qua độ thấm tương đối dầu trạng thái - Hệ số thấm k xác đònh dạng: bão hòa nước dư ban dầu lớn 1-19 Cơng nghệ khai thác dầu khí k = Cd PGS TS Lê Phước Hảo Đònh luật thấm Darcy PGS TS Lê Phước Hảo 1-20 Công nghệ khai thác dầu khí Hệ số thấm tương đương Thông thường, hệ số thấm k tính dựa vào Trong thực tế, độ thấm thường thay đổi theo đònh luật thấm Darcy: phương (ngang thẳng đứng) Vì hệ số thấm tương đương tính: ur k ur V = − ∇( p + γ z ) μ Suy ra: + Theo phương ngang k tđ = ∑ L ∑ Li ki i=1 i=1 Q μ.l k= A Δp + Theo phương thẳng đứng k tđ = ∑ k h ∑h i =1 i =1 Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-21 PGS TS Lê Phước Hảo 1-22 Công nghệ khai thác dầu khí - Sự tương tác bề mặt đá chất lưu chứa lỗ rỗng có ảnh hưởng lớn đến phân bố chất lưu tính chất dòng chảy vỉa - Khi hai pha chất lưu không hòa tan với nhau, môi trường rỗng tiếp xúc với đá thường hai pha hấp phụ lên bề mặt đá mạnh pha - Pha hấp phụ mạnh gọi pha dính ướt pha gọi pha không dính ướt - Tính dính ướt đònh đến phân bố chất lưu môi trường lỗ rỗng có ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất thủy động lực học quan trọng đá chứa dầu khí độ thấm tương đối, hiệu trình đẩy dầu hệ số thu hồi dầu 1-23 i i i PGS TS Lê Phước Hảo Tính nén Tính dính ướt Cơng nghệ khai thác dầu khí i PGS TS Lê Phước Hảo - Trong điều kiện vỉa, nhiệt độ xem thay đổi Vì để đơn giản tính toán ta xem xét thay đổi thể tích đá chứa áp suất thay đổi - Điều dẫn đến thay đổi thể tích lỗ rỗng tức thay đổi độ rỗng độ thấm tuyệt đối - Sự thay đổi đặc trưng hệ số nén đẳng nhiệt: Cp = − dV V dP - Sự thay đổi độ rỗng loại đá phò thuộc vào khác biệt áp suất bên (áp suất gây chất lưu) áp suất bên (của khung đá) mà không phụ thuộc vào giá trò tuyệt đối áp suất Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-24 PGS TS Lê Phước Hảo Hệ số nén đẳng nhiệt Áp suất vỉa Theo Newman, hệ số nén đẳng nhiệt số - Chất lỏng khí nằm vỉa chòu áp suất loại đá chòu áp suất tính theo công đònh gọi áp suất vỉa thức thực nghiệm sau: Cát kết: Đá vôi: 97,32.10−5 Cp = (1 + 55,87φ)1,43 Cp = 0,854 (1+ 2,48.106 φ)0,93 (0,02 < Φ< 0,23) vào khai thác p suất vỉa ban đầøu tỷ lệ với độ sâu vỉa tương ứng với áp suất thủy tónh cột nước (0,02 Pbh: lưu lượng yêu cầu Qd thỏa mãn p suất đáy giếng ứng với Qd: ™ Pwf < Pbh: tính Qnew Pwf = Pv − ( Qd PI ) Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-33 PGS TS Lê Phước Hảo XÁC ĐỊNH CHIỀU SÂU ĐẶT BƠM Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-34 PGS TS Lê Phước Hảo XÁC ĐỊNH LƯNG LƯU CHẤT ĐI VÀO BƠM Tính toán hệ số dầu khí hòa tan lối vào bơm: Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-35 PGS TS Lê Phước Hảo Công nghệ khai thác dầu khí 1-36 PGS TS Lê Phước Hảo XÁC ĐỊNH LƯNG LƯU CHẤT ĐI VÀO BƠM Tính toán hệ số thể tích thành hệ dầu lối vào bơm : XÁC ĐỊNH LƯNG LƯU CHẤT ĐI VÀO BƠM Tổng thể tích khí: Thể tích khí hòa tan dầu: Hệ số thể tích thành hệ khí lối vào bơm : Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-37 Thể tích khí tự do: PGS TS Lê Phước Hảo TỔNG LƯU LƯNG CHẤT LƯU ĐI VÀO BƠM Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-39 PGS TS Lê Phước Hảo XÁC ĐỊNH LƯU CHẤT ĐI VÀO BƠM Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-38 PGS TS Lê Phước Hảo TỔNG LƯU LƯNG CHẤT LƯU ĐI VÀO BƠM Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-40 PGS TS Lê Phước Hảo XÁC ĐỊNH LƯU CHẤT ĐI VÀO BƠM Nếu %FG lớn giá trò cho phép, ta phải tăng chiều sâu đặt bơm lên: Lp1=10500 (ft) Tính lại Pmv Cột áp bơm: Hd1 = L - Lp1 = 10814 - 10500 = 314 (ft) Cột áp bơm: Ht1 = TUP - Hd1 = 3273 - 314 = 2959 (ft) Áp suất miệng vào: Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-41 PGS TS Lê Phước Hảo Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-42 PGS TS Lê Phước Hảo XÁC ĐỊNH LƯU CHẤT ĐI VÀO BƠM XÁC ĐỊNH LƯU CHẤT ĐI VÀO BƠM Nếu sau tăng chiều sâu đặt bơm lên mà %FG lớn giá trò cho phép, ta lắp vào thiết bò tách khí Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-43 PGS TS Lê Phước Hảo TÍNH CỘT ÁP NÂNG Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-44 PGS TS Lê Phước Hảo 1-46 PGS TS Lê Phước Hảo 1-48 PGS TS Lê Phước Hảo TÍNH CỘT ÁP NÂNG 1-45 PGS TS Lê Phước Hảo TÍNH CỘT ÁP NÂNG Cơng nghệ khai thác dầu khí Cơng nghệ khai thác dầu khí Cơng nghệ khai thác dầu khí TÍNH CỘT ÁP NÂNG 1-47 PGS TS Lê Phước Hảo Cơng nghệ khai thác dầu khí CÁC CẤU TRÚC BƠM CƠ BẢN CÁC SỰ CỐ HỎNG HÓC Ở BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM Tăng tuổi thọ (đặc biệt khả chòu mài mòn sét) Bảng: Tỷ lệ hỏng hóc thiết bị Thiết bị hỏng hóc Tỷ lệ hư hỏng % Động protector 60 – 70 Thiết bị tách khí 15 – 20 Nhận xét: Có nhiều nguyên nhân gây cố hỏng hóc bơm ly tâm điỆn chìm Cát xâm nhập vào phá hủy bơm nguyên nhân chủ yếu bơm Sự cố khác BƠM CẤU TRÚC NỔI Công nghệ khai thác dầu khí – 10 BƠM CẤU TRÚC NÉN 1-49 PGS TS Lê Phước Hảo Công nghệ khai thác dầu khí Q TRÌNH CÁT XÂM NHẬP VÀO BƠM KHI KHAI THÁC 1-50 PGS TS Lê Phước Hảo CÁC HỎNG HĨC DO CÁT XÂM NHẬP Sự mài mòn xun tâm ƒ ƒ Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-51 PGS TS Lê Phước Hảo Làm mòn quanh trục, trục quay lệch tâm, phá huỷ phận khác Làm mòn niêm làm kín, niêm làm kín thiết bị bảo vệ động cõ, làm chất lýu giếng xâm nhập vào động Công nghệ khai thác dầu khí 1-52 PGS TS Lê Phước Hảo CÁC GIẢI PHÁP TĂNG TUỔI THỌ BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM CÁC HỎNG HĨC DO CÁT XÂM NHẬP Sự xói mòn ™ Chọn cấu trúc bơm theo số ™ Lắp đặt phin lọc, giảm lượng cát ™ Khống chế lưu lượng khai thác ™ Các hạt sắc cạnh dễ phá huỷ bể mặt phần hướng dòng ™ Các hạt kẹt lại hốc, kết hợp lại, gây kẹt bánh công tác, cháy đ/c Công nghệ khai thác dầu khí 1-53 PGS TS Lê Phước Hảo ™ Phương pháp kết hợp Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-54 PGS TS Lê Phước Hảo CHỌN CẤU TRÚC BƠM THEO CHỈ SỐ AI ™ Chỉ số AI: biểu thị khả phá hủy cát CHỌN CẤU TRÚC BƠM THEO CHỈ SỐ AI BIỂU ĐỒ ĐỂ CHỌN CẤU TRÚC BƠM AI=0,3*% hạt( tăng tính linh động dầu ƒ Giảm mức chênh áp cần thiết ƒ Tăng hệ số thu hồi 15 – 16 % Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-13 Phương sử dụng chất hoạt tính bề mặt PGS TS Lê Phước Hảo Bơm ép polimer ƒ Phức tạp ƒ Không ổn đònh ƒ Bò hấp thụ mạnh ƒ Chất hoạt tính bề mặt đắt tiền Cơ chế Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-14 PGS TS Lê Phước Hảo Bơm polimer Ưu điểm Hòa tan với nước đẩy nút sơ cấp hiệu ƒ Quá trình đẩy dòch chuyển không trộn lẫn ƒ Nhược điểm: ƒ Nút sơ cấp (dung dich mecella) phải có tỷ số linh động thích hợp tăng hiệu suất đẩy Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-15 PGS TS Lê Phước Hảo Bơm ép chất kiềm (caustic) Tạo điều kiện đá chứa thay đổi từ dính ướt dầu sang tính dính ướt nước ¾ Hòa tan với nước bơm ép tạo hỗn hợp với dầu dư ƒ Khối lượng ρ ƒ Độ nhớt μ Tác dụng phương pháp trộn lẫn CO2 ƒ Phản ứng với axít hữu tạo chất hoạt tính ƒ bề mặt bề mặt phân cách dầu nước Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-17 PGS TS Lê Phước Hảo Các tính chất CO2 ƒ vỉa làm giảm sức căng bề mặt ¾ 1-16 Phương pháp trộn lẫn CO2 Các loại chất kiềm: NaOH, Na2SiO3, Na2CO3 ¾ Cơng nghệ khai thác dầu khí PGS TS Lê Phước Hảo Độ nhớt dầu nước thay đổi Hòa vào dầu -> μ dầu giảm -> ứng suất bề mặt ranh giới dầu nước giảm Hòa vào nước -> μ nước tăng -> tăng khả đẩy dầu Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-18 PGS TS Lê Phước Hảo Các phương pháp bơm ép CO2 ƒ ƒ ƒ ƒ Bơm ép CO2 liên tục Bơm ép liên tục CO2 ngậm H2O Nút CO2 khí hay lỏng theo sau nước Đồng thời CO2 & H2O Đây phương pháp quan trọng hiệu kinh tế thấp do: ƒ ƒ Đòi hỏi lượng CO2 nhiều Đạt hiệu có kỹ thuật tái sinh CO2 Thu hồi: 20 % PGS TS Lê Phước Hảo 1-19 Cơng nghệ khai thác dầu khí Bơm ép nước ngậm CO2 PGS TS Lê Phước Hảo 1-20 Cơng nghệ khai thác dầu khí Bơm ép nút CO2 lỏng hay khí theo sau nước Dầu dư CO2 Dầu dư Nước dầu Nước ngậm CO2 CO2 dầu Nước nguyên sinh ¾ Nước ¾ Để Hạn chế: Sự khuếch tán CO2 chậm -> hiệu thu hồi dầu không cao PGS TS Lê Phước Hảo 1-21 Cơng nghệ khai thác dầu khí bơm ép liên tục để đẩy nút CO2 tăng hiệu ta dùng phương pháp WAG Cơng nghệ khai thác dầu khí Phương pháp WAG (Water – Alternating – Gas process) 1-22 PGS TS Lê Phước Hảo Phương pháp WAG (Water – Alternating – Gas process) Mục đích Dầu dư CO2 nước CO2 nước CO2 dầu ƒ Giảm độ linh động CO2 ƒ Kinh tế phương pháp khác Ưu việt so với phương pháp khác Nước nguyên sinh Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-23 PGS TS Lê Phước Hảo ƒ Thu hồi dầu cao 38% ƒ Kéo dài khả sử dụng CO2 Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-24 PGS TS Lê Phước Hảo Tính ưu việc phương pháp CO2so với phương pháp khác Bơm ép đồng thời CO2 nước ™ Khả trộn lẫn áp suất thấp dầu dư nước Nước ™ Hiệu suất đẩy cao trường hợp trộn lẫn xảy ™ CO2 xuyên qua màng nước bao quanh dầu để tương tác với dầu dầu ™ Tăng hiệu suất quét CO2 ™ Chi phí thấp đặc biệt có CO2 gần mỏ ™ Giảm độ linh động nước vỉa, tăng độ thấm H2CO3 làm giản nở dầu, giảm độ nhớt dầu Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-25 PGS TS Lê Phước Hảo Hoạt động thu hồi dầu tăng cường CO2 giới 1-26 Cơng nghệ khai thác dầu khí PGS TS Lê Phước Hảo Hoạt động thu hồi dầu cường CO2 giới CO2 sử dụng tốt API: 22 – 36 ƒ μ: 10cp trở xuống ƒ Thành hệ: cát kết, cacbonat ƒ Độ sâu: > 2500ft ƒ Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-27 PGS TS Lê Phước Hảo Các phương pháp nhiệt ƒ 1-28 Cơng nghệ khai thác dầu khí PGS TS Lê Phước Hảo Bơm ép chất lưu nóng Dùng để thu hồi dầu nặng nhỏ 200 API ứng với độ nhớt từ 200 đến 2000 cp, bao gồm: ƒ Bơm ép chất lưu nóng ƒ Đốt chỗ Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-29 PGS TS Lê Phước Hảo Giai đoạn bơm ép Cơng nghệ khai thác dầu khí Giai đoạn ngâm 1-30 Giai đoạn khai thác PGS TS Lê Phước Hảo Bơm ép chất lưu nóng Phương pháp đốt chỗ ™ Bơm ép nước nóng nước nóng (ít hiệu quả) ™ Bơm ép nước theo chu kì nhằm: giảm μo, thoát nước vỉa, giản nỏ dầu, bay nước bay quanh dầu ™ Thuận lợi: hiệu thời gian (tương tác kích ngắn) vỉa ™ Nguồn cháy kích thích điện, khí nổ hay tự động ™ Cơ chế: dựa vào tác động làm giảm μ, bay chất lưu, cracking ™ Khó khăn: ƒ Vỉa gần giếng kích thích ƒ Hạn chế mặt kỹ thuật Cơng nghệ khai thác dầu khí ™ Năng lượng nhiệt tạo đốt cháy phần dầu 1-31 ™ Sử dụng 30% dầu vỉa làm nhiên lựu cháy PGS TS Lê Phước Hảo 1-32 Cơng nghệ khai thác dầu khí Phương pháp đốt chỗ PGS TS Lê Phước Hảo Phương pháp đốt chỗ Hiệu suất phụ thuộc: ƒ Thành phần độ bão hòa dầu ƒ Điều kiện cháy ƒ Đặc tính đặc tính tầng chứa Phương pháp hiệu nóng có hạn chế sau: Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-33 PGS TS Lê Phước Hảo ƒ Không đơn giản, chi phí cao ƒ Khó kiểm soát nhiệt, gây hư hỏng ximăng, thành hệ giếng Cơng nghệ khai thác dầu khí BƠM ÉP KHÍ TRỘN LẪN ƒ Nếu trình bơm ép trộn lẫn áp suất tối thiểu có khả trộn lẫn nhỏ ƒ CO2 hoà tan nước, tăng độ nhớt nước, di chuyển qua màng nước bao bọc xung quanh giọt dầu để tương tác với dầu 1-35 PGS TS Lê Phước Hảo BƠM ÉP KHÍ TRỘN LẪN Bơm ép chất trộn lẫn (CO2, N2, LPG, ) áp dụng nhiều tính ưu việt, đặc biệt bơm ép CO2 ƒ Do vai trò tương tác CO2 dầu, CO2 nước vỉa Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-34 PGS TS Lê Phước Hảo ƒ CO2 hoaø tan dầu làm giãn nở dầu, giảm độ nhớt dầu ƒ Sự hoà tan CO2 nước dầu làm giảm sức căng bề mặt dầu/nước, dầu/đá, nước/đá ƒ CO2 tác nhân làm tác động dầu dư lỗ rỗng giúp giọt dầu liên kết chảy đến giếng khai thác Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-36 PGS TS Lê Phước Hảo CÁC PHƯƠNG PHÁP PHƯƠNG PHÁP TRỘN LẪN HỖN HP TIẾP XÚC MỘT LẦN ¾ Phương pháp trộn lẫn hỗn hợp tiếp xúc lần ¾ Phương pháp trộn lẫn hỗn hợp tíếp xúc nhiều lần - Phương pháp trộn lẫn CO2 - Phương pháp bơm xen kẽ nút CO2 nút nước - Phương pháp bơm khí khác Phương pháp FCM (First - Contact - Miscible Process) ƒ Chất lưu bơm vào trộn lẫn trực tiếp với dầu vỉa điều kiện nhiệt độ áp suất vỉa ƒ Một nút nhỏ hydrocarbon (khí hoá lỏng LPG) gọi nút sơ cấp chiếm khoảng 10 - 15% thể tích rỗng bơm vào để đẩy dầu ƒ Nút LPG đẩy thể tích lớn khí rẻ tiền có nồng độ mêtan cao khí khô Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-37 PGS TS Lê Phước Hảo PHƯƠNG PHÁP TRỘN LẪN HỖN HP TIẾP XÚC NHIỀU LẦN Phương pháp MCM (Multiple - Contact - Miscible Process) ƒ Chất lưu bơm ép không trộn lẫn với dầu vỉa lần tiếp xúc đầu tiên, mà phụ thuộc vào hợp phần pha bơm vào hay pha dầu qua nhiều mặt tiếp xúc pha bên vỉa, thay đổi khối lượng chúng ƒ Dưới điều kiện thuận lợi nhiệt độ, áp suất thành phần tạo khả trộn lẫn pha đẩy pha đẩy chỗ Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-39 PGS TS Lê Phước Hảo BƠM XEN KẼ NÚT CO2 VÀ NÚT NƯỚC Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-38 PGS TS Lê Phước Hảo PHƯƠNG PHÁP TRỘN LẪN CO2 ƒ CO2 nguyên chất bơm vào để huy động đẩy dầu vỉa ƒ Qua nhiều bề mặt tiếp xúc CO2 pha dầu, hydrocarbon có khối lượng phân tử trung bình cao bò tách vào pha khí giàu CO2 ƒ Pha khí đạt tới thành phần mà trộn lẫn với dầu nguyên thuỷ vỉa ƒ Tại thời điểm khởi đầu này, khả trộn lẫn đạt nhanh bề mặt đẩy ƒ Độ nhớt CO2 lúc nhỏ, 0.06 - 0.1 cp ƒ Phụ thuộc vào nhiệt độ áp suất vỉa dầu đẩy CO2 Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-40 PGS TS Lê Phước Hảo BƠM XEN KẼ NÚT CO2 VÀ NÚT NƯỚC Bơm khí xen kẽ nước WAG (Water - Alternating Gas Process) ƒ Bơm nước vào để giảm độ nhớt tương đối CO2 kết giảm độ linh động ƒ Phương pháp WAG phương pháp kéo dài nhu cầu CO2 theo thời gian Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-41 PGS TS Lê Phước Hảo Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-42 PGS TS Lê Phước Hảo VAI TRÒ CỦA CO2 PHƯƠNG PHÁP TRỘN LẪN HỖN HP TIẾP XÚC NHIỀU LẦN Phương pháp MCM (Multiple - Contact - Miscible Process) sử dụng khí N2, khí khô, khí gầy (flue gas) (tương tự CO2) ¾ Làm giãn nở dầu Khi dầu giãn nở đẩy nước khỏi không gian rỗng, làm thành dòng chảy mạnh, kết làm hút nước hệ có tính dính ướt nước ƒ Phải có áp suất trộn lẫn lớn dùng CO2 ¾ Làm giảm độ nhớt dầu Giảm 1/10 đến 1/100 độ nhớt ban đầu Dầu có độ nhớt lớn tỉ lệ giảm độ nhớt tăng ƒ Thích hợp vỉa sâu nơi cần áp suất cao cần thiết đạt tới để trộn lẫn mà không làm vỡ vỉa ¾ Bổ sung vào nguồn lượng khí hoà tan ¾ Tăng hệ số thu hồi dầu Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-43 PGS TS Lê Phước Hảo Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-44 PGS TS Lê Phước Hảo ... hóa khai thác dầu khí từ mỏ dầu từ giếng khai thác dầu riêng biệt Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-2 PGS TS Lê Phước Hảo TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Lê Phước Hảo Bài giảng Cơng nghệ khai thác dầu khí. .. áp khai thác đạt hiệu cao suất nhiệt độ Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-55 PGS TS Lê Phước Hảo Cơng nghệ khai thác dầu khí 1-56 PGS TS Lê Phước Hảo 10 NỘI DUNG BÀI GIẢNG CƠNG NGHỆ KHAI THÁC DẦU KHÍ... ống khai thác giếng treo từ thông khai thác cho sản phẩm khai thác chảy theo cột ống khai thác vào thông khai thác ƒ Sản phẩm khai thác kiểm sốt nhờ van tiết lưu lắp thông khai thác Công nghệ khai