PHƯƠNG PHÁP GASLIFT VÀ CƠ SỞ LƯA CHỌN CHO GIẾNG THIẾT KẾ.

Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ Án Môn Học CHƯƠNG I – TỔNG QUAN VỀ KHAI THÁC DẰU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT VÀ CƠ SỞ LƯA CHỌN CHO GIẾNG THIẾT KẾ 1.1 - Giới Thiệu khai thác dầu phương pháp gaslift Trong thực tế sản xuất, nhiều giếng, lượng tự nhiên vỉa không tạo đủ chênh áp vỉa giếng để tạo dòng chất lưu từ đáy giếng lên hệ thống thu gom bề mặt Một số giếng khác, áp suất vỉa không nâng lên bề mặt lượng dầu yêu cầu Các phương pháp khai thác sử dụng lượng từ bề mặt bổ sung thêm cho lượng tự nhiên vỉa gọi phương pháp khai thác học Phương pháp khai thác học có bốn dạng Gaslift, bơm cần lắc, bơm điện chìm, bơm thủy lực ngầm Trong đó, khai thác dầu phương pháp gasliít phương pháp khai thác dựa nguyên tắc bơm nén khí cao áp vào vùng không gian vành xuyến (hay ngược lại) nhằm đưa khí cao áp vào ống khai thác qua van gaslift với mục đích làm giảm mật độ cột chất lỏng van (tăng yếu tố khí) cho lượng tự nhiên vỉa đủ thắng tổng tổn hao lượng để đưa dòng sản phẩm lên bề mặt Lựa chọn hệ thống khai thác học thích hợp cho giếng thiết kế phụ thuộc vào số yếu tố, chúng thường có mối quan hệ với Có thể kể đến số yếu tố như: Đặc tính dòng dầu, lượng khí nước hòa tan dầu, đặc tính vỉa, kích thước ống nâng hệ thống thiết bị lòng giếng Yếu tố định đến việc lựa chọn khai thác dầu phương pháp gasliít nguồn cung cấp khí Nguồn khí khí đồng hành với dầu khai thác, từ nguồn bên ngồi gasliít lựa chọn thích hợp Khơng hệ thống khai thác học khác sử dụng lượng tự nhiên tích tụ vỉa tối ưu gasliữ Nếu hệ thống tính tốn xác, giếng khai thác phương pháp gaslift thay đổi chế độ SV:Nguyễn Trung Hòa Khoan-Khai Thác-K53-Vũng Tàu Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ Án Môn Học khai thác khoảng rộng cách điều chỉnh thể tích khí nén bề mặt Trong dạng khai thác học, dòng chảy chất lưu giếng gaslift giống với dòng chảy giếng tự phun Nó coi dòng tự phun mở rộng Trong gỉếng tự phun, chất lưu di chuyển ống nâng, áp suất cột chất lưu gỉảm xuống, khí tách khỏỉ chất lưu khai thác tạo thành khí tự Khí tự nhẹ dầu mà chỗ tỷ trọng dòng chất lưu giảm làm giảm mạnh khối lượng cột chất lưu phía tầng sản phẩm Sự giảm khối lượng cột chất lưu tạo chênh lệch áp suất vỉa đáy giếng dẫn đến xuất dòng chảy từ vỉa vào giếng Với giếng khai thác phương pháp gaslỉít, chênh áp trì lượng khí đồng hành lượng khí nén xuống 1.2 - Các dạng chế độ làm việc gaslift Có hai dạng hệ thống gasliữ sử dụng ngành cơng nghiệp dầu khí: Chế độ khai thác gasliữ liên tục chế độ khai thác gasliít khơng liên tục (gaslift định kỳ) 1.2.1 - Khai thác gaslift liên tục Gaslift liên tục áp dụng cho giếng có khả khai thác lớn, giếng có tỷ suất khí cao dù lưu lượng giếng nhỏ, giếng có nhiệt độ vỉa cao Khi sử dụng phương pháp gaslift liên tục, lượng khí nén khí đồng hành tận dụng miệng giếng để vận chuyển sản phẩm tiếp đến phận thu gom xử lý Khí nén bơm vào giếng với lưu lượng tương đối ổn định hạn chế nhiều vấn đề phức tạp toàn hệ thống gaslift Trong chế độ khai thác gaslift liên tục, khí nén xuống cột chất lưu với áp suất tương đối cao Khí nén với khí đồng hành nâng chất lưu khai thác lên bề mặt hay nhiều chế sau đây: - Giảm khối lượng riêng dầu giảm khối lượng cột chất lưu SV:Nguyễn Trung Hòa Khoan-Khai Thác-K53-Vũng Tàu Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ Án Môn Học khai thác dẫn đến chênh lệch áp suất vỉa đáy giếng tăng (Hình 2.2A) - Khí nén trương nở đẩy chất lỏng lên giảm khối lượng cột chất lỏng tăng chênh áp vỉa đáy giếng (Hình 2B) Thay nút chất lỏng bọt khí lớn đóng vai trò piston (Hình 2.2C) Chất lỏng (C) (A) Giảm khối lượng riêng chuất lưu (B) Sự trương nở khí Thay nút chất lỏng bọt khí Hình 1.1 – Ba tác động khí giếng gaslift 1.2.2 - Khai thác gaslift định kỳ Nếu giếng có áp suất vỉa thấp hệ số khai thác thấp, khai thác theo cách gọi khai thác gaslift định kỳ Tên gọi phương pháp bao hàm ý, hệ thống khai thác vói dòng chất lưu lên bề mặt không liên tục Trong hệ thống gaslift định kỳ, chất lưu tích tụ đáy giếng cột ống nâng Đến định kỳ lượng lớn khí áp suất cao nhanh nén xuống cột chất lỏng tạo thành nút khí lớn đẩy dầu khai SV:Nguyễn Trung Hòa Khoan-Khai Thác-K53-Vũng Tàu Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ Án Môn Học thác lên bề mặt Tần suất việc nén khí khai thác định kỳ xác định khoảng thời gian cần thiết để chất lưu tích tụ ống nâng đạt đến lượng yêu cầu Độ dài trình nén khí phụ thuộc vào thời gian cần thiết để đẩy nút chất lỏng lên bề mặt 1.3 -Ưu điểm hạn chế khai thác dầu phương pháp gaslift Bởi chu kì khaỉ thác phụ thuộc vào điều kiện vỉa nên khai thác gaslift định kỳ thích hợp cho giếng khai thác với hệ số tương đối thấp, áp suất đáy nhỏ, mức chất lỏng thấp Gaslift liên tục thường cho hiệu cao chi phí giếng khai thác với hệ số cao Tại giếng này, dòng chất lưu khai thác trì liên tục mà khơng cần lượng khí nén dư Gaslift thích hợp với giếng yêu cầu khai thác học Nó để khai thác giếng dầu với hệ số khai thác tối đa, ngồi sử dụng để gọi dòng, để kéo dòng giếng bơm ép nước, để xả nước từ giếng khí 1.3.1 - Ưu điểm phương pháp khai thác dầu gaslift - Chi phí ban đầu cho thiết bị lòng giếng thường thấp - Ứng dụng linh hoạt so với dạng khai thác học khác Hệ thống thiết kế để nâng dầu độ sâu nhỏ lúc giếng đưa vào khai thác nâng dầu từ đáy giếng cuối trình khai thác Hệ thống gaslift cho phép khai thác với lưu lượng lớn từ đến nhiều nghìn thùng ngày - Hệ số khai thác điều khiển bề mặt - Cát chất lưu khai thác không ảnh hưởng đến thiết bị gaslift - Gaslift không bị ảnh hưởng cong lệch giếng khoan - Các phận khơng chuyển động giúp hệ thống gaslift có thời gian sử dụng lâu so sánh với dạng khác khai thác học - Chi phí vận hành hệ thống gaslift tương đối thấp - Xử lý triệt để khí đồng hành - Thiết bị hệ thống gaslift máy nén khí lắp đặt bề mặt nên dễ dàng kiểm tra, sửa chữa, bảo dưỡng Có thể chạy SV:Nguyễn Trung Hòa Khoan-Khai Thác-K53-Vũng Tàu Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ Án Mơn Học khí điện - Có sử dụng kĩ thuật tời sửa chữa thay thiết bị lòng giếng Điều khơng tiết kiệm thời gian mà làm giảm phí sửa chữa 1.3.2 - Han chế phương pháp khai thác dầu gaslift - Để hệ thống gaslift làm việc phải có nguồn khí Trong vài trường hợp khí nén sử dụng khơng khí, khí thải khí nitơ chúng thường tốn khó làm việc so với khí đồng hành khai thác - Nếu khí nén sử dụng có tính chất ăn mòn làm tăng chi phí cho q trình để xử lý làm khơ trước sử dụng - Việc chuyển đổi số giếng sang khai thác gaslift yêu cầu ống chống phải nguyên vẹn hệ thống bơm yếu tố khơng quan trọng - Đối với giếng có mực nước động thấp, phương pháp gasliít liên tục ko thể so sánh hiệu với việc sử dụng hệ thống bơm Tuy nhiên, sử dụng gaslift định kỳ lại cho hiệu cao số trường hợp - Việc lắp đặt hệ thống gaslift bao gồm máy nén khí thường yêu cầu thời gian dài so với lắp đặt máy bơm Thêm vào đó, đơi chi phí lắp đặt hệ thống gaslift lại tốn so với hệ thống bơm 1.4 - Cơ sở để áp dụng phương pháp gaslift mỏ Bạch Hổ Điều kiện khai thác dầu biển phức tạp khó khăn nhiều so với đất liền Do thời gian khai thác phát triển mỏ thường kéo dài khoảng 20-30 năm bên cạnh việc đưa nhanh tóc độ khoan đưa giếng vào khai thác, cần áp dụng phương pháp khai thác khác nhau, nhằm gia tăng sản lượng khai thác tận dụng chế lượng vỉa sản phẩm Với điều kiện mỏ Bạch Hổ ngồi đối tượng móng khai thác theo chế độ tự phun cho sản lượng cao áp suất giảm khơng đáng kể, hầu hết giếng khai thác tầng Mioxen Oligoxen thời kỳ cuối trình tự phun ngừng phun bị ngập nước Do việc đưa giếng SV:Nguyễn Trung Hòa Khoan-Khai Thác-K53-Vũng Tàu Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ Án Môn Học vào khai thác thứ cấp cần thiết Để có sở lựa chọn phương pháp khả thi hiệu điều kiện mỏ Bạch Hổ cần phải xét đến yếu tố sau: - Tính chất lưu thể vỉa (dầu, khí, nước) - Tính chất collector đá chứa - Điều kiện địa chất mỏ tiến hánh khai thác - Tình trạng kỹ thuật áp dụng mỏ, công nghệ thiết bị có - Điều kiện thời tiết, khí hậu kinh tế xã hội - Đánh giá hiệu kinh tế kỹ thuật thơng qua thí nghiệm mỏ Năm 1989, Viện nghiên cứu khoa học thiết kế dầu khí biển xí nghiệp liên doanh Vietsopetro tiến hành thử nghiệm với máy bơm piston thủy lực máy bơm ly tâm điện chìm số giàn cố định Kết thực nghiệm cho thấy khả sử dụng piston thủy lực khai thác giếng có lưu lượng 30-50 m3/ngđ sản phẩm khai thác có độ ngậm ngước cao khơng hiệu Các lần thử nghiệm máy bơm thủy lực hàng loạt nhược điểm đặc tính kỹ thuật máy bơm, máy bơm không bền chóng hỏng Từ năm 1991 mỏ Bạch Hổ tiến hành thử nghiệm khai thác máy bơm ly tâm điện chìm với mục đích xác định phạm vi sử dụng máy bơm mỏ dầu có yếu tố khí cao nhiệt độ vỉa cao Kết thí nghiệm sau: - 50% hỏng hóc máy bơm ly tâm điện chìm xảy phần điện có 30% hỏng đường dây điện bị xây xước thả máy bơm xuống giếng nghiêng sâu - 83% máy bơm ly tâm điện chìm làm việc điều kiện có hệ số hiêu dụng tối ưu - Chu kỳ hai lần sửa chữa giếng khai thác máy bơm ly tâm điện chìm mỏ bạch Hổ thay đổi phạm vi tương đối lớn, trung bình từ 6-8 tháng - Kết thí nghiệm cho thấy nhiệt độ làm việc động cơ, SV:Nguyễn Trung Hòa Khoan-Khai Thác-K53-Vũng Tàu Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ Án Mơn Học khai thác tầng móng có nhiệt độ cao Trong điều kiện vậy, tuổi thọ khả làm việc máy bơm giảm Mặt khác mỏ Bạch Hổ có nhiều giếng khoan nghiêng, khoan ngang có độ nghiêng lớn, điều dẫn tới khó khăn việc thả máy bơm Hệ thống bảo vệ dây cáp bị xây xát trình thả máy bơm kẹt khơng quay độ nghiêng giếng Bên cạnh đó, phần lớn giếng mỏ Bạch Hổ có đường kính ống chống khai thác 168 mm Với đường kính lưu lượng khai thác nhỏ 200m 3/ngếđ sử dụng máy bơm ly tâm điện ngầm, giếng có độ sâu 3500 m khơng thể sử dụng máy bơm ly tâm điện ngầm để khai thác với sản lượng lớn 300 T/ng.đ Vì đường kính ống chống khai thác nhỏ Nếu dùng máy bơm ly tâm điện chìm cho tồn mỏ, đặc biệt với giếng khai thác giàn nhẹ vấn đề kéo thả máy bơm trình sửa chữa trở thành nan giải cần đến tàu khoan điều kiện thời tiết cho phép Giải pháp sử dụng máy bơm ly tâm điện chìm để khai thac có tính khả thi khai thác cục giếng Từ vấn đề thực tế nêu trên, việc sử dụng bơm ly tâm điện chìm gặp khơng khó khăn cấu trúc giàn BK Ngày với lưu lượng khí đồng hành cao áp suất lớn cho phép mỏ Bạch Hổ áp dụng phương pháp khai thác gasliít tồn mỏ Nó chứng tỏ nhiều ưu điểm so với phương pháp khai thác học khác, mặt kỹ thuật, cơng nghệ mà mặt kinh tế Do việc áp dụng phương pháp khai thác dầu gasliít hiệu thích hợp giếng thiết kế 1.5 - Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu phương pháp Gaslift - Lưu lượng khí nén : Để khai thác có hiệu ta phải đảm bảo đủ khí nén theo yêu cầu Lưu lượng tính tổng lưu lượng khí nén bơm vào tất giếng vùng khai thác Khai thác đạt hiệu khí bơm ép đạt lưu lượng tối ưu SV:Nguyễn Trung Hòa Khoan-Khai Thác-K53-Vũng Tàu Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ Án Môn Học Cấu trúc ống khai thác: Để khai thác ổn định, kích thước ống khai thác yếu tố quan trọng thiết kế Kích thước ống khai thác nhỏ gây tổn thất ma sát Tuy nhiên lớn làm cho dòng chảy ổn định Để thiết kế ống khai thác tối ưu cho dòng chảy hai pha giếng thẳng đứng - cần phải có liệu xác - Tính chất dòng chảy khai thác: Độ nhớt, độ ngậm nước, độ ngậm dầu, sức căng trượt - Áp suất khí nén, chiều sâu nhúng chìm : Áp suất khí nén q thấp khơng khai thác lưu lượng mong muốn Nếu chiều sâu nhúng chìm lớn áp suất khởi động lớn ngược lại khí nén khơng nâng dầu lên mặt đất - Chất lượng khí nén : thơng thường trước bơm khí vào giếng người ta phải xử lý chúng, tạp chất lẫn khí Hiệu hệ thống khai thác Gaslift phụ thuộc vào áp suất cao khí có sẵn - Máy nén khí : máy nén khí lựa chọn phù họp với giá trị áp suất, khả áp dụng, công suất, môi trường hoạt động nguồn kinh phí - Ngồi hiệu phương pháp khai thác Gaslìt phụ thuộc vào hệ số sản phẩm, lượng khí tách khỏi dầu áp suất nhánh xả 1.6 - Các cấu trúc hệ thống ống nâng khai thác phương pháp Gaslift Nhằm mục đích khai thác dầu khí nén, phụ thuộc vào điều kiện khai thác cụ thể giếng mà người ta thiết kế cấu trúc ống khác số lượng cột thả vào giếng hướng dòng sản phẩm dòng khí nén Các cấu trúc cột ống phân loại sau: - Theo hướng dòng khí nén dòng sản phẩm phân hai chế độ khai thác : chế độ vành xuyến chế độ trung tâm - Theo số lượng cột ống thả vào giếng người ta chia ra: cấu trúc cột ống cấu trúc hai cột ống - Theo số lượng cột ống thả vào giếng hướng khí nén dòng sản phẩm ta có cấu trúc hệ thống khai thác sau: SV:Nguyễn Trung Hòa Khoan-Khai Thác-K53-Vũng Tàu Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ Án Môn Học Cấu trúc: Chế độ vành khuyên cột ống (hình 2.2a) Cấu trúc: Chế độ vành khuyên cột ống (hình 2.2b) Cấu trúc: Chế độ trung tâm cột ống (hình 2.2c) Cấu trúc : Chế độ trung tâm cột ống (hình 2.2d) Sản phẩm Khí nén Sản phẩm Khí nén Khí nén Khí nén Sản phẩm Sản phẩm Hình 1.2 – Sơ đồ cấu trúc hệ thống khai thác Gaslift 1.6.1 - Giếng khai thác phương pháp Gaslift theo chế độ vành xuyến  Cấu trúc cột ống : theo cấu trúc cột ống khai thác thả lồng vào nhau, khí ép vào vùng không gian vành xuyến hai cột ống, hỗn họp sản phẩm khai thác lên theo ống nằm bên Như cột ống gọi cột ống bơm ép (cột ống thứ phất), cột ống bên gọi cột ống khai thác (cột ống thứ hai) Ưu điểm cấu trúc hai cột ống: - Chế độ khai thác với dao động áp suất làm việc (vì vùng khoảng không vành xuyến hai cột ống nhỏ so với cấu trúc cột ống) - Cột ống chất lỏng vùng khoảng không vành xuyến cột ống thứ cột ống khai thác có tác dụng điều hoà chế độ làm việc giếng SV:Nguyễn Trung Hòa Khoan-Khai Thác-K53-Vũng Tàu Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ Án Môn Học  Cấu trúc cột ống : cấu trúc kiểu cột ống thả vào giếng cột ống khai thác, cột ống chống khai thác cột ống bơm ép Khí nén bơm ép vào vùng vành xuyến cột ống khai thác cột ống chống khai thác Như mực chất lỏng giếng làm việc nằm đáy ống + Ưu điểm cấu trúc cột theo chế độ vành xuyến: - Đơn giản, gọn nhẹ, sử dụng triệt để cấu trúc giếng - Tăng độ bền ống khai thác - Dễ nâng cát vật cứng đáy giếng lên mặt đất - Dễ xử lý có parafin lắng đọng - Thuận lợi trang bị van Galift khởi động + Nhược điểm : - Áp suất khởi động lớn (so với chế độ trung tâm) - Áp suất đáy giếng giảm đột ngột khởi động ngừng nén khí làm hư hỏng vùng cận đáy giếng tạo nút cát lấp ống lọc Để khắc phục nhược điểm người ta lắp van Gaslift khởi động lắp đặt Paker 1.6.2 - Giếng khai thác phương pháp Gaslift theo chế độ trung tâm Khí nén bơm ép vào cột ống khai thác, dòng hỗn hợp sản phẩm khai thác theo vùng vành xuyến lên bề mặt đến hệ thống thu gom xử lý Giếng Gaslift làm việc theo chế độ trung tâm có số ưu điểm so với chế độ vành xuyến Giảm áp suất khởi động, đơn giản gọn nhẹ sử dụng triệt để cấu trúc giếng Tuy nhiên giếng khai thác Gaslift theo sơ đồ có số nhược điểm sau : - Giảm độ bền ống chống khai thác Giảm độ bền ống khai thác (do vật cứng mài mòn đầu nối cột ống khai thác hay ăn mòn kim loại) - Giảm đường kính cột ống chống khai thác parafin hay muối lắng đọng thành ống - Khó xử lý parafin lắng đọng SV:Nguyễn Trung Hòa Khoan-Khai Thác-K53-Vũng Tàu Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ Án Môn Học yếu từ thành phần sau: thân van, buồng chứa khí Nitơ, ti van lỗ dẫn khí 4.2.11.2 Phân Loại van gaslift *Theo chức : van gaslift khởi động van làm việc - Van gaslift khởi động: van gaslift khởi động dùng để tăng độ sâu dẫn khí vào cột ống nâng cách khí hóa cột chất lỏng van Các van gaslift khởi động đóng khí vào van gaslift làm việc Sau đưa giếng vào hoạt động ổn định van khởi động phải đóng kín Các van dùng cho giếng khai thác liên tục giếng khai thác định kỳ - Van gaslift làm việc: van gaslift làm việc dùng dẫn khí vào cột ống nâng trì q trình khí hóa cột chất lỏng liên tục Phụ thuộc vào độ chênh lệch áp suất khí nén cột chất lỏng nơi đặt van mà van gaslift làm việc tự điều chỉnh lượng khí nén theo yêu cầu * Theo nguyên lý hoạt động: Van gaslift điều khiển áp suất, độ chênh áp, hay học: - Van galift điều khiển áp suất: có q trình đóng mở van điều khiển áp suất khí nén hay áp suất cột chất lỏng khai thác - Van galift điều khiển chênh áp: có q trình đóng mở van điều khiển độ chênh áp suất cột chất lỏng khai thác khí nén - Van gaslift học : sử dụng cơng nghệ khai thác dầu gaslift tính chưa hồn thiện cấu tạo bất tiện điều khiển Q trình đóng mở van loại học phụ thuộc vào tác động học từ bề mặt * Theo cấu trúc: Van gaslift dạng buồng khí, dạng lò xo hay dạng kết hợp - Van gaslift dạng buồng chứa khí Nitơ : tác nhân để đóng loại van lực áp suất khí nitơ nén buồng chứa khí - Van galift dạng lò xo: tác nhân để đóng loại van lực đàn hồi lò xo thay khí Nitơ nén buồng chứa khí SV:Nguyễn Trung Hòa Khoan-Khai Thác-K53-Vũng Tàu Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ Án Môn Học - Van gaslift dạng kết hợp: tác nhân đóng van loại van tổng hợp lực đàn hồi lò xo lực áp suất nén khí Nitơ buồng chứa khí * Theo phương pháp lắp đặt: Loại cố định, loại tháo dỡ - Van gaslift cố định: lắp đặt cột ống nâng thả với cột ống nâng vào giếng Van loại không sử dụng tính bất tiện phải tiến hành q trình kéo thả tồn cột ống nâng để tháo dỡ van - Van gaslift tháo dỡ: lắp đặt vào túi chứa (mandrel) nhờ kỹ thuật tời Túi chứa nối thả với cột ống nâng vào giếng theo độ sâu thiết kế Sau van gaslift lắp đặt hay tháo dỡ để thay sửa chữa nhờ kỹ thuật tời mà khơng cần phải kéo thả tồn cột ống nâng Điều làm giảm đáng kể chi phí sửa chữa thời gian dừng giếng bảng 4.3 - Các loại van gaslift dùng theo tiêu chuẩn API Tên van Đường kính tiết lưu (inch) Đường kính van(inch) Khóa Mandrel Dụng cụ kéo thả Công dụng BKT - 1/8 ÷ 3/8” 1” Dưới K GA - 2/JDC Van khởi động DKO - 1/8 ÷3/8” 1” Dưới K GA - 2/JDC Van làm việc E 1” Dưới K GA - 2/JDC Van khởi động CHƯƠNG V – SỰ CỐ VÀ PHỨC TẠP TRONG KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT 5.1 Sự hình thành nút cát đáy giếng khai thác 5.1.1- Nguyên nhân phát sinh : SV:Nguyễn Trung Hòa Khoan-Khai Thác-K53-Vũng Tàu Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ Án Môn Học Hiện tượng khai thác dầu số giếng mà sản phẩm có chứa nhiều vật liệu vụn học, chúng tích tụ đáy giếng khai thác hình thành nên nút cát Cơ chế hình thành nút cát xuất phát từ việc dòng chảy có vận tốc nhỏ khơng có khả thắng lực hút trọng lực dẫn đến cát bị lắng đọng xuống đáy giếng Một nguyên nhân khác không phần quan trọng trình khởi động giếng khai thác Gaslift, thường xuất xung áp lực áp xuất đáy thay đổi đột ngột Điều dẫn đến sập lở phá vỡ tầng sản phẩm có cấu trúc yếu Đó nguồn cung cấp vật liệu tích tụ đáy giếng tao thành nút, nút cát theo thời gian khai thác ngày dày bịt kín khoảng mở vỉa sản phẩm gây tắc giếng Nó gây hậu lớn ảnh hưởng đến lưu lượng khai thác 5.1.2 – Biện pháp phòng ngừa: Để phòng ngừa tượng phải hạn chế nguyên nhân gây nút cát, cần thực biện pháp sau: + Thả ống nâng có cấu trúc thích hợp cho phù hợp với lưu lượng giếng + Đưa giếng vào khai thác cách điều hoà để tránh làm việc phập phù giếng + Điều chỉnh lưu lượng khai thác cho phù hợp để giếng làm việc ổn định + Hạ thấp ống nâng sử dụng hệ thống ống nâng phân bậc để tăng khả vét cát ống nâng + Thường xuyên chuyển chế độ khai thác từ chế độ vành khuyên sang chế độ trung tâm ngược lại 5.1.3 – Biện pháp khắc phục : Khi nút cát thành tạo lấp đầy khoảng mở vỉa, gây tắc ống nâng làm giảm đột ngột hệ số khai thác giếng, ta cần phải phá bỏ nút cát Việc phá bỏ thực nhờ sử dụng biện pháp làm tăng tốc độ dòng chảy đáy ống nâng để dòng sản phẩm vét hết cát đáy giếng khai thác Nếu dòng chảy giếng SV:Nguyễn Trung Hòa Khoan-Khai Thác-K53-Vũng Tàu Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ Án Môn Học bị dừng lại mà áp xuất bơm ép khí tăng đột ngột nguyên nhân nút cát đóng ống nâng Trong trường hợp người ta sử dụng biện pháp ép hỗn hợp khí chất lỏng vào ống nâng để bỏ nút cát Khi biện pháp thực không mang lại hiệu cần phải ngừng khai thác tiến hành sửa chữa giếng Mặt khác cát dính với keo, parafin thành khối, ta cần sử dụng biện pháp sau: + Dùng máy bơm hút cát + Dùng máy thổi khí để phá nút cát + Phá nút cát dụng cụ thuỷ lực chun dụng khơng có cần khoan + Rửa nút cát tia bơm + Phá nút cát ống múc có lắp cánh phá cát 5.2 – Sự lằng đọng Parafin ống khai thác đường ống 5.2.1 – Nguyên nhân Chúng ta thường biết hàm lượng parafin dầu mỏ Bạch Hổ tương đối cao, trung bình là12%, thường xuyên xảy tượng lắng đọng parafin ống khai thác đường ống vận chuyển Nguyên nhân chủ yếu tượng nhiệt độ dầu ống giảm xuống nhiệt độ kết tinh parafin Ngồi tượng tách khí khỏi dầu dẫn đến áp xuất giảm làm cho dung môi hồ tan parafin tăng hàm lượng dầu, làm cho parafin lắng đọng Cát gây lên tượng lắng đọng parafin, hạt cát thường tâm kết tinh parafin Tại cấp đường kính thay đổi, lắng đọng parafin ngày trầm trọng, làm giảm lưu lượng khai thác 5.2.2 – Biện pháp phòng ngừa Để ngăn chặn tượng lắng đọng parafin, cần phải giữ nhiệt độ cho dầu trình vận chuyển nâng lên ống nâng, cách gia nhiệt cho đường ống nhiệt độ dầu lớn nhiệt kết tinh SV:Nguyễn Trung Hòa Khoan-Khai Thác-K53-Vũng Tàu Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ Án Môn Học parafin Người ta thực biện pháp sau để giảm lắng đọng parafin: + Tăng áp lực đường ống (từ 10 – 15at), làm cho khí khó tách khỏi dầu để tạo điều kiện cho parafin hoà tan + Giảm độ nhám đường ống hạn chế thay đổi đột ngột đường kính ống nâng đường ống vận chuyển + Tăng nhiệt độ dòng khí ép xuống giếng Nó làm cho nhiệt độ dòng dầu lên ổn định + Dùng hóa phẩm chống đơng đặc parafin, với hoá phẩm khác cần dùng nồng độ khác nhau, nhiều parafin dùng từ 0,2–0,3% Các chất hố học gồm loại xăng dầu nhẹ làm dung mơi hồ tan parafin chất chống đơng đặc chất hoạt tính bề mặt (hàm lượng từ 1–5%) + Bơm dầu nước làm giảm tổn thất thuỷ lực, bơm dầu nhờ nút đẩy phân cách ( bơm xen kẽ đoạn dầu có độ nhớt nhỏ) 5.2.3 – Biện pháp khăc phục Để phá vỡ nút parafin người ta sử dụng phương phác sau: + Phương pháp nhiệt học: bơm dầu nóng nóng vào ống để kéo parafin + Phương pháp học: dùng thiết bị cát nạo parafin thành ống khai thác Hệ thống thiết bị lắp đặt vào dụng cụ cáp tời, thả vào giếng để đóng giếng cắt gọt parafin Dụng cụ cắt gọt phải có đường kính tương xứng với đường kính ống khai thác, sau kéo thiết bị từ từ khỏi giếng để tránh trường hợp rơi ngạnh cặn + Phương pháp hóa học: phương pháp ta ép chất lưu H-C nhẹ chất hoạt tính bề mặt vào giếng khai thác qua khoảng không vành xuyến H-C nhẹ hồ tan parafin làm giảm kết tinh parafin Chất hoạt tính bề mặt đưa vào dòng chảy dầu giếng để hấp thụ thành phần nhỏ parafin để làm giảm ngừng kết tinh parafin Các chất hoá học SV:Nguyễn Trung Hòa Khoan-Khai Thác-K53-Vũng Tàu Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ Án Môn Học thường dùng tác nhân phân tán, tác nhân thấm ướt phổ biến cơng nghiệp khai thác dầu khí nước Tác nhân thấm ướt có khả phủ lên bề mặt ống lớp màng mỏng, điều ngăn ngừa tích tụ parafin giữ phần tử parafin phân tán dính lại với từ đáy giếng đến hệ thống xử lý dầu thơ Ngồi đưa vào ống chất Polyme ( sản phẩm Mỹ) Chất sử dụng Nỉcomat natri – Na2Cr2O7.2H2O (10%) đưa vào buồng trộn với nhiệt độ 80 – 900C Nó có tác dụng phá dần nút parafin 5.3 – Sự tạo thành nút rỉ sắt ống khai thác 5.3.1 – Nguyên nhân phát sinh Sự tạo thành nút rỉ sắt khoảng không gian vành xuyến kim loại thành ống bị ăn mòn hóa học, bị ơxi hóa 4Fe + 6H2O + 3O2 = 4Fe(OH)3 Sự ăn mòn mạnh dòng khí ép có độ ẩm từ 70-80% Các kết nghiên cứu khẳng định rằng: áp suất ống khí ảnh hưởng tới ăn mòn, áp suất tăng hình thành rỉ sắt tăng lên Nút rỉ sắt chủ yếu ôxit sắt (chiếm 50%) lại bụi đá vơi cát Hiện tượng biểu áp suất đường khí vào tăng mà lưu lượng khai thác giảm 5.3.2 – Biện pháp khắc phục - Xử lý mặt ống chất lỏng đặt biệt nhằm tăng độ bền ống chống ăn mòn - Đảm bảo khoảng khơng gian hai ống ép khí ống nâng đủ lớn khoảng 20mm - Lắp đặt bình ngưng đường dẫn khí, dầu khơng khí, thơng thường lắp vị trí cao ống dốc cao lên - Lắp đặt phận làm khí khỏi bụi ẩm: bình tách, bình sấy khơ - Thay đổi thường xuyên chế độ khai thác từ vành khuyên sang trung tâm ngược lại Mục đích để xúc rửa rỉ sắt bám đường ống - Rửa định kỳ vành ống nhũ tương không chứa nước SV:Nguyễn Trung Hòa Khoan-Khai Thác-K53-Vũng Tàu Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ Án Mơn Học - Làm khí trước đưa vào sử dụng phương pháp lý hóa - Để phá huỷ nút kim loại đóng chặt, người ta thường bơm dầu nóng vào khoảng khơng vành xuyến, biện pháp khơng đạt kết phải kéo ống lên để tiến hành cạo rỉ 5.4 – Sự lằng tụ muối ống khai thác 5.4.1 – Nguyên nhân phát sinh Sự lắng tụ muối trình khai thác nước vỉa có hàm lượng muối cao Muối bị tách khỏi chất lỏng lắng đọng, bám vào thành ống thiết bị lòng giếng Sự lắng tụ muối gây tắc ống nâng 5.4.2 – Biện pháp ngăn ngừa Để hạn chế tượng muối lắng đọng, người ta dùng hóa chất có pha thêm số phụ gia Nó có tác dụng tạo tinh thể muối màng keo bảo vệ, ngăn trở muối kết tinh lại với không cho muối bám vào thép Ngồi người ta dùng nước theo phương pháp, tức bơm liên tục định kỳ nước xuống đáy giếng Mục đích giữ cho muối suốt q trình lên thiết bị xử lý trạng thái chưa bão hòa để khơng xảy q trình lắng đọng 5.4.3 – Biện pháp khắc phục Tích tụ muối giếng Gaslift ống nâng chủ yếu độ sâu 150m đến 300m từ miệng giếng Nếu muối bám vào ống nâng chiếm phần đường kính ta dùng nước để loại bỏ tịch tụ muối cacbonat Đối với muối CaCo3, MgCO3, CaSO4, MgSO4 dùng dung dịch NaPO3 Na5P3O10 ép vào khoảng không gian vành xuyến Tinh thể cacbonat sunfat nhanh chóng hấp thụ NaPO3 Na5P3O10 để hình thành lớp vỏ keo tinh thể giữ chúng khơwwng dính lại với dính vào ống nâng Sự lắng đọng muối ống nâng vùng cận đáy giếng nhanh chóng loại bỏ cách dùng từ 1,2-1,5% dung dich axit HCl CaCo3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 SV:Nguyễn Trung Hòa Khoan-Khai Thác-K53-Vũng Tàu Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ Án Môn Học Để loại bỏ tích tụ muối sunfat thực tế người ta bơm ép dung dịch NaOH CaSO4 + 2NaOH = Ca(OH)2 + Na2SO4 + H2O 5.5 – Sự tạo thành nhũ tương giếng 5.5.1 – Nguyên nhân phát sinh Trong trình khai thác, nước vỉa chuyển động với dầu khí tạo thành nhũ tương bền vững, làm tăng giá thành sản phẩm phí tách nước khỏi dầu 5.5.2 – Biện pháp khắc phục Một biện pháp có hiệu để ngăn ngừa tạo thành nhũ tương việc sử dụng dầu làm nhân tố làm việc, sử dụng chất phụ gia bơm vào với khí nén Để thu nhận dầu có hiệu cao hơn, người ta khử nhũ tương giếng Chất dùng để khử ngăn chặn hình thành nhũ tương AB HK Nếu trộn chúng với khí ép theo tỉ lệ 1-2% hỗn hợp khử nhũ tương tương đối tốt 5.6 – Các cố thiết bị 5.6.1 – Sự rò rỉ thiết bị chịu áp lực Các thiết bị chịu áp lực như: đương ống, van chặn, mặt bích… Sau thời gian làm việc bị mòn ảnh hưởng độ rung mặt bích nới lỏng, gioăng làm kín bị lão hóa, tất tượng gây tượng rò rỉ dầu khí Khi phát có dầu khí ò rỉ, người ta phải khắc phục kịp thời, trường hợp yêu cầu sửa chữa phải dừng khai thác giếng 5.6.2 – Các thiết bị hư hỏng - Van điều khiển mực chất lỏng không làm việc: Khi phát hiện tượng ta phải 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 SV:Nguyễn Trung Hòa Khoan-Khai Thác-K53-Vũng Tàu Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ Án Môn Học - Hệ thống báo mức chất lỏng khơng xác: Trong trương hợp binh quan trọng người ta thường làm thiết bị để theo dõi mức chất lỏng, nhờ người ta sửa chữa hai thiết bị - Máy bơm vận chuyển dầu bị cố: Trong trường hợp người ta lắp đặt máy bơm dự phòng Khi máy bơm bị cố khơng bơm tắt máy bật máy dự phòng Sau đo sửa chữa hư hỏng máy bơm - Các thiết bị báo tín hiệu khơng tốt: Khi phát sai lệch thông tin phải tiến hành kiểm tra hiệu chỉnh thay thiết bị đảm bảo độ tin cậy cao - Thiết bị bảo vệ điều khiển không tốt: Cần phải có kế hoạch kiểm tra định kì Trường hợp có cố phải sửa chữa kịp thời Nói chung hoàn hảo thiết bị yêu cầu gắt gao q trình khai thác dầu khí Những người làm việc trực tiếp luôn theo dõi làm việc thiết bị, phát kịp thời có biện pháp khắc phục… Sao cho đảm bảo dòng dầu liên tục khai thác lên vận chuyển đến tàu chứa 5.7 – Sự cố công nghệ 5.7.1 – Áp suất nguồn cung cấp không ổn định Khi giếng làm việc khơng ổn định liên tục Hệ thống tự động tự ngắt giếng người theo dõi công nghệ phải biết để thao tác - Nguyên nhân: Do máy nén khí bị hỏng đột suất, lượng khí tiêu thụ lớn, lượng khí cung cấp cho máy nén khơng 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 mộtt thời điểm Các máy nén dự phòng ln sẵn sàng hoạt động cần Việc ổn định nguồn khí cấp ảnh hưởng đến trình khai thác giếng người ta hạn chế việc dừng giếng áp suất nguồn khí 5.7.2 – Sự cố cháy SV:Nguyễn Trung Hòa Khoan-Khai Thác-K53-Vũng Tàu Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ Án Môn Học Sự cố cháy nguy hiểm ảnh hưởng lớn đến an tồn tồn khu mỏ Vì người ta lắp đặt thiết bị tự động cầm tay, có cố cháy thiết bị cảm nhận báo hệ thống xử lý làm lệch cho van điều khiển ngắt nguồn khí tồn hệ thống (SVD), 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 trương hợp van tự động làm việc khơng 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 hoả trang bị giàn, tàu cứu hộ… CHƯƠNG VI – AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG TRONG KHAI THÁC DẦU KHÍ SV:Nguyễn Trung Hòa Khoan-Khai Thác-K53-Vũng Tàu Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ Án Mơn Học 6.1 An tồn khai thác dầu khí biển Các hoạt động cán công nhân viên giàn khoan cố định ngồi biển tiến hành mơi trường độc hại, không gian hạn chế, tập trung nhiều loại thiết bị công nghệ phức tạp (máy động lực, đường ống áp suất cao chứa chất lỏng khí dễ cháy nổ…) điều kiện sản xuất liên tục môi trường khu vực biển không thuận lợi Các hoạt động nguy hiểm đe dọa đến tính mạng người Do vấn đề an tồn phải đặt lên hàng đầu Việc đảm bảo công tác giàn phải an tồn, khơng bảo vệ người mà vấn đề kinh tế Bởi chi phí để khắc phục hậu lớn Những yêu cầu người làm công tác dầu khí ngồi biển: - Trình độ tay nghề cao, chấp hành kỷ luật công nghệ - Hiểu biết chấp hành yêu cầu, quy chế an toàn lao động, an tồn cháy nổ - Có kỷ luật lao động cao, phải tự giác hiểu rõ trách nhiệm với người cơng việc - Tổ chức kiểm tra thường xuyên thiết bị an toàn xuồng cứu sinh, phao cứu sinh, đường cứu hỏa, thiết bị cháy nổ, lập kế hoạch phòng chống cố phương pháp giải có cháy nổ Tổ chức buổi thực tập cứu hộ, thực tập báo động 6.2 An tồn cơng tác khai thác dầu phương pháp gaslift Đối với phương pháp khai thác dầu gaslift cần ý đến điểm sau: - Các cột ống chống, ống nâng, thiết bị miệng giếng phải kiểm tra bờ giàn trước lắp đặt, đặc biệt công tác thử áp lực để đảm bảo an toàn - Miệng giếng khai thác phương pháp gaslift phải lắp đặt thiết bị tiêu chuẩn có áp suất làm việc tương ứng với áp suất dự tính lớn miệng giếng SV:Nguyễn Trung Hòa Khoan-Khai Thác-K53-Vũng Tàu Trường Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ Án Mơn Học - Các đường ống dẫn khí có áp lực cao phải lắp ống thép liên tục nối với mặt bích Mối nối Mupta phép sử dụng chỗ lắp van, van chiều thiết bị khác - Việc khơi thông xả áp suất giếng, đường ống dầu đường phân ly phải thực theo quy định công nghệ - Khi khai thác phương pháp gaslift mà sản phẩm có chứa chất ăn mòn kim loại phải sử dụng vật liệu chống ăn mòn 6.3 Bảo vệ mơi trường Trong hoạt động dầu khí biển bắt buộc cơng trình khai thác phải đảm bảo quy tắc bảo vệ môi trường sau: - Thu gom dầu bình thải, sau bơm theo đường ống đến tàu chứa - Chỉ xả nước đạt tiêu chuẩn cho phép xuống biển - Các chất thải phân loại vào container sau vận chuyển đất liền - Dầu nguyên liệu bị trào phải thu gom để xử lý - Dầu diesel nước rò rỉ thu gom chuyển vào bờ - Hệ thống tách làm khí phải đảm bảo hệ số tách 99% sau đưa khí phakel đốt - Phải có bình chứa Barit hay Bentonit để tránh ô nhiễm môi trường - Đặt van an toàn sâu van an toàn trung tâm để tự động trường hợp áp suất q cao hay q thấp có khí độc Tóm lại, cán cơng nhân viên phải thực yêu cầu quy phạm, quy trình an toàn lao động, bảo đảm an toàn cá nhân, tập thể nơi làm việc Mọi người phải chịu trách nhiệm an tồn cơng trình SV:Nguyễn Trung Hòa Khoan-Khai Thác-K53-Vũng Tàu ... đổi tuỳ thuộc vào tùng điều kiện khai thác cụ thể Trong thực tế khai thác dầu phương pháp Gaslift, song song với phương pháp pháp thiết kế dựa vào cơng thức giải tích có phương pháp thiết kế đồ... Đồ Án Môn Học vào chất lỏng Hiện phương pháp sử dụng rộng rãi, sử dụng phương pháp có ưu điểm giếng làm việc êm Phương pháp sử dụng hai trường hợp sau :  Phương pháp hồ trộn khí vào chất lỏng... < h Ở chọn phương pháp khởi động giếng thiết kế cách đặt van Gaslift 1.7.2.2 - Các phương pháp làm giảm p Ta có: pkd  D2 pl gh d2 Để giảm áp suất khởi động ta tìm cách giảm P l phương pháp hồ