Giáo trình Công nghệ khoan dầu khí Phần 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ MƠN HỌC CƠNG NGHỆ KHAI THÁC DẦU KHÍ BÁO CÁO THIẾT BỊ LỊNG GIẾNG VÀ PHẦN MỀM IPM PROSPER GVHD: PHẠM SƠN TÙNG NHÓM THỰC HIỆN : BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC Thành viên nhóm:  Trần Văn Thành  Nguyễn Vũ Hồng  Phùng Hữu Thiên  Bùi Vũ Quốc Chính  Ngơ Quốc Tuấn Nội dung báo cáo  BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC I/ Hệ thống thiết bị lòng giếng: Phiễu định hướng ( Wireline entry guide ) Thiết bị định vị ( Landing nipple ) Ống đục lỗ ( Perforated Joint ) Van cắt Thiết bị chèn cách ly ( Packer ) Thiết bị bù trừ giản nở nhiệt Van tuần hoàn ( Annulus Vent Valve ) Van dập giếng Túi hơng ( Mandrel ) 10 Van an tồn sâu ( Subsurface Safety valve ) 11 Van gaslift  II/ Gaslift  III/ Phần mềm IPM prosper  Ⅳ/ Tài liệu tham khảo BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC I/Thiết bị lịng giếng: Mục đích,u cầu kĩ thuật: Mục đích: - Cách ly dịng chảy định hướng dòng chất lưu khai thác từ đáy giếng lên đến bề mặt - Có thể thực số quy trình cơng nghệ cần thiết nhờ kĩ thuật cáp tời mà khơng cần phải thực việc đóng giếng, dập giếng trình khai thác Yêu cầu công nghệ kĩ thuật: - Thân giếng cách ly tốt - Có thể điều khiển thơng số giếng tự động bán tự động - Có thể khảo sát giếng thiết bị có sẵn - Có thể tiến hành quy trình sửa chửa khảo sát mà không cần dập giếng BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC Phiễu định hướng ( Wireline entry guide ): - Vị trí: lắp đặt vào cuối đường ống khai thác - Cấu tạo: Phiễu có dạng hình cơn, có vành ren phần đầu phiễu, phần thân vát nhỏ so với hai đầu, miệng phiễu quay xuống đáy giếng - Nhiệm vụ: Phiễu có nhiệm vụ hướng thiết bị chuyên dụng cáp qua cột ống khai thác cách dễ dàng mà khơng bị vướng Ngồi phiễu cịn có tác dụng tạo dịng xốy đưa nước lên bề mặt cách kịp thời - Phân loại: theo hình dạng phiễu định hướng ta có loại sau: + Bell wireline entry guide + Muleshoe wireline entry guide + Half Muleshoe wireline entry guide BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC 2.Thiết bị định vị (Landing Nipple) - Vị trí: Được lắp đặt nhiều vị trí giếng tùy theo vị trí loại van, thiết bị cần lắp đặt - Nhiệm vụ: Được sử dụng để định vị vị trí lắp đặt thiết bị kiểm sốt dịng chảy khóa giữ thiết bị lắp đặt khác - phân loại: Dựa vào mặt cắt dọc, thiết bị định vị chia làm nhóm sau: + Thiết bị định vị không thông + Thiết bị định bị thông BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC Ống Đục Lỗ: (Perforated Joint): - Vị trí: Được lắp đặt phía thiết bị định vị - Cấu tạo: Là đoạn ống dài khoảng 300-500mm, không nhỏ đường kính ống khai thác đực đục lỗ xung quanh ống Ống thiết kế cho tổn hao lượng dòng chảy vào lỗ ống giảm thiểu tối đa - Nhiệm vụ: Cho phép dòng chất lưu chảy liên tục vào ống khai thác lúc tiến hành quy trình công nghệ kỹ thuật rời BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC Van Cắt: - Vị trí: Nối trực tiếp bên Packer thủy lực - - Nhiệm vụ: Có chức tạo vùng kín tạm thời để tăng áp suất ống khai thác nhằm mục đích mở packer thiết bị bù trừ, đưa chúng vào trạng thái làm việc - -Nguyên lý hoạt động: Viên bi bơm xuống với áp suất vừa đủ khớp vào đế van, lúc làm kín ống khai thác để lắp đặt packer thử ống Sau lắp đặt xong packer ta tăng áp suât để cắt vít làm tách viên bi khỏi đế van Cấu tạo: 1-Đế, 2-Vít cắt, 3-Viên bi BÁO CÁO KỸ THUẬT VỈA BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC Thiết bị chèn cách ly ( Packer ) - Vị trí: Được thiết lặp nhiều vị trí cột ống chống khai thác ống khai thác hay ống chống khai thác với nhau, thường nằm phía gần khu vực đáy giếng - Nhiệm vụ: + Cố định cột ống khai thác giếng + Cách ly tầng sản phẩm giếng khai thác nhiều tầng + Ngăn chất lưu theo dòng chảy lên phía khoảng khơng vành xuyến + Điều khiển dòng dung dịch dập giếng hay xử lý tuần hồn ngược + Bít đoạn giếng bắn mở vỉa, hỗ trợ lắp đặt thiết bị lòng giếng + Cô lập phần ống chống bị hư hỏng, lập phần khí nước - Phân loại: Có cách phân loại theo độ linh động ( Khả di chuyển ) phân loại theo cấu tạo, nguyên lý hoạt động Chủ yếu người ta phân loại packer theo cấu tạo, nguyên lý hoạt động 10 BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC  Phân loại nguyên lý hoạt động - Theo cách lắp đặt Van thu hồi, van lắp Nipple kỹ thuật cáp tời Van cố định, van lắp cột ống khai thác lấy lên cột ống Loại van cố định lắp cột ống khai thác có đường kính lớn loại van lắp kỹ thuật cáp tời, khơng làm ảnh hưởng đến dòng chảy hỗn hợp sản phẩm khai thác dọc cột ống khai thác Công việc thay sữa chữa van lắp cột ống khai thác đòi hỏi nhiều thời gian chi phí so với loại lắp kỹ thuật tời Khi lắp đặt van an toàn cần ý: phần van an toàn nipple van an toàn ta phải lắp hai ống chống xoay (ống thành dày) để chống xói mịn dịng chảy, van an tồn làm thu hẹp đường kính ống, nên hai đầu có dịng chảy qua tạo dịng xốy gây xói mịn hai đầu van 26 BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC 27 BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC II/ Gaslift - Giai đoạn thu hồi dầu sơ cấp sử dụng lượng tự nhiên vỉa (Wtn ) để đưa sản phẩm lên gọi chế độ khai thác tự phun - Khi lượng vỉa giảm, sản lượng khai thác giếng giảm Chứng tỏ áp suất vỉa giảm khơng cịn tiếp tục trì cế độ tự phun - Giai đoạn thu hồi thứ cấp: Để tiếp tục khai thác cần có can thiệp tác động nhân tạo, mục đích tạo nguồn lượng bổ sung (Wbs ) Các biện pháp bơm điện chìm dùng phươn pháp Gaslift, 28 BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC Van Gaslift Mandrel ( Túi hông) phận đặc trưng thiết bị lòng giếng phương pháp khai thác gaslift 29 BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC Mandrel ( túi hông): ĐỊNH NGHĨA  Là dạng đặc biệt thiết bị định vị, gắn phía ngồi cột ống khai thác VAI TRỊ  Là nơi dùng để đặt van điều khiển, van tuần hoàn, van bơm ép hóa chất, van tiết lưu hay van gaslift khởi động ( cho phương pháp khai thác gaslift sau mà không ảnh hưởng đến tiết diện ống khai thác cho phép thiết bị thả cáp tời qua lại cách dễ dàng PHÂN LOẠI:  Loại có mặt cắt hình oval, Loại có mặt cắt trịn, Loại có mặt cắt hình elip 30 BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC 11.Van Gaslift: ĐỊNH NGHĨA:  Là loại Van đặt Mandrel độ sâu thiết kế nhằm khí hóa cột chất lỏng phía van  Có cấu tạo đặc biệt cho phép điều khiển q trình đóng mở van cách dễ dàng nhờ áp suất khí nén hay áp suất cột chất lỏng khai thác VAI TRÒ:  Tự động đóng mở, cách ly khai thơng vùng khơng gian bên bên ống nâng  Giảm áp suất khởi động nhằm tăng hiệu sử dụng lượng thiết bị nén khí (Van làm việc) PHÂN LOẠI:  Van gaslift phân loại phụ thuộc vào chế độ khai thác, chức sử dụng, nguyên lí hoạt động, cấu trúc hay nguyên lý lắp đặt 31  Cấu tạo van Gaslift cụ thể: BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC Van gaslift cấu tạo gồm phận chủ yếu: - Buồng đệm (dome) dùng chứa khí nén - Ống xếp (bellows) - Cần supap (stem) - Lò xo (spring) - Đế chặn cần supap (seat) - Cần tiết lưu (choke) - Van chiều (check van) 32 BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC Nguyên lý hoạt động: - Nguyên lý mở van: Các van thiết kế cho cột áp định van chịu tác dụng cột chất lỏng ống khai thác tác dụng lên ti van làm mở - Ngun lý đóng van: Các van khởi động chìm cột chất lỏng khai thác mở Khí nén bơm qua khoảng không vành xuyến xuống qua van khởi động Van mở khí vào hòa với cột chất lỏng giếng làm nhẹ cột chất lỏng làm lên Khí tiếp tục bơm xuống qua van khởi động phía làm giảm tỷ trọng cột chất lỏng Cột chất lỏng nhẹ, áp suất chất lỏng giảm làm van khởi động phía đóng lại áp suất chất lỏng không đủ lực để đẩy ti van Theo nguyên lý vậy, khí liên tục bơm xuống van làm việc Lúc tất van khởi động đóng lại cịn van làm việc tiếp tục hoạt động 33 BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC 34 BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC III/ Phần mềm IPM Prosper:  Prosper thiết kế, chương trình tối ưu số phần mềm IPM (Integrated Production Modelling).IPM Prosper phần mềm mô nhà điều hành công ty sử dụng cách rộng rãi  Prosper thiết kế cho phép xây dựng mô hình mơ giếng cách xác nhờ khả liên kết khía cạnh thơng số giếng.Prosper cung cấp đặc tính liên quan để hiệu chỉnh đặc tính dịng, hiệu chỉnh thơng số dòng chảy đa pha IPR (Reservoir inflow) cho phép lựa chọn hay thiết kế: Flow Regimes, Pipeline stability, Slug Size Frequency 35 BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC  Ứng dụng: - Thiết kế hoàn thiện giếng bao gồm multi-lateral, multiplayer horizontal wells - Thiết kế lựa chọn tối ưu kích cỡ tubing pipeline - Thiết kế, chuẩn đoán tối ưu hóa Gas Lifted, Hydraulic pumps ESP wells - Tạo Lift curve để sử dụng mô - Dự đốn nhiệt độ dịng chảy well pipelines - Kiểm soát hiệu suất giếng để nhận định nhanh chóng xảy cố sữa chữa giếng - Tính tốn Total skin xác định hư hại (bị phá vỡ, lệch hướng giếng xâm nhập giếng) - Chỉ có black oil model để tính tốn suy giảm dịng condensate lượng dịng chảy thất giếng - Chỉ định khai thác giếng 36 BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC  Các trường hợp để mô phỏng: a.Loại dòng chảy: - Oil and Water (Black oil or Equation of State PVT) - Dry and Wet Gas (Black oil or Equation of State PVT) - Retrograde Condensate (Black oil or Equation of State PVT) - Mô dịng chất lỏng phi Newton giếng dầu - Mơ thơng số nước ngưng tụ giếng khí b.Dạng dòng chảy: - Tubing or Annular Flow or Tubing + Annular Flow - Producer or Injector 37 BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC c.Phương pháp khai thác: - Natural Flowing well - Gas Lifted well - Electric Submersible pump (ESP) - Hydraulic Drive downhole pump (HSP) - Progressive Cavity pumps - Jet pumps - Gas lift with Coiled Tubing - Injection of Diluents - Multiphase Pumps - Sucker Rod Pumps d.Dự đoán - Pressure Only - Pressure and Temperature Offshore - Pressure and Temperature on Land 38 BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC e.Biểu đồ nhiệt độ - Enthalpy Balance - Rough Approximation - Improved Approximation f.Hoàn thiện giếng - Cased hole - Open hole - Gravel Pack g.Reservoir - Single well - Multi-lateral Well in a Multi-layered Reservoir - Gas Coning (Rate dependent GOR calculator)  Lưu ý: Với loại mơ hình khác ta có liệu đầu vào khác 39 BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC Ⅳ/ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bài giảng môn Công nghệ khai thác thầy Phạm Sơn Tùng [2] Bài giảng khai thác thầy Phạm Sơn Tùng [3] Bài giảng Công nghệ Khai thác – Nguyễn Hữu Nhân [4] Đồ án tốt nghiệp thiết bị dầu khí K51 – Đỗ Văn Huy [5] Luận văn tốt nghiệp anh Phạm Việt Đức (Trường Đại học mỏ Địa chất) - đề tài : TBLG gaslift hệ thống cung cấp khí nén [7] Prosper User Manual – Petroleum Experts [8].http://petrowiki.org/index.php?title=Special%3ASearch&search=Gas+lift&fulltext=S earch [9].http://www.glossary.oilfield.slb.com/en/Terms.aspx?LookIn=term%20name&filter=G as+lift 40 ... KHẢO [1] Bài giảng môn Công nghệ khai thác thầy Phạm Sơn Tùng [2] Bài giảng khai thác thầy Phạm Sơn Tùng [3] Bài giảng Công nghệ Khai thác – Nguyễn Hữu Nhân [4] Đồ án tốt nghiệp thiết bị dầu khí. .. đến bề mặt - Có thể thực số quy trình công nghệ cần thiết nhờ kĩ thuật cáp tời mà khơng cần phải thực việc đóng giếng, dập giếng q trình khai thác u cầu cơng nghệ kĩ thuật: - Thân giếng cách... vòng cao su bung packer vào hoạt động 11 BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC 12 BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC  Packer nở thủy lực (Hydraulic packer) - Cấu tạo: Gồm phần + Vịng cao su, Đầu đẩy dạng cơn,