Lựa chọn và vận hành bơm ly tâm điện chìm trong khai thác dầu tại giàn khoan MPS-03 mỏ Bạch Hổ

Bơm điện chìm dùng trong khai thác dầu khí ở xí nghiệp liên doanh Dầu khí VietsovPetro

Các loại bơm ly tâm điện chìm đang được sử dụng tại liên doanh dầu khí Vietsovpetro

Hiện nay, tại liên doanh mà chủ yếu thuộc mỏ khu vực phía Nam tổ hợp bơm ly tâm điện chìm dùng trong công tác khai thác dầu khí chủ yếu là do những nhà cung cấp đến từ Nga và Mỹ. Tùy thuộc và kích thước của các thiết bị trong tổ hợp (động cơ, bơm,…) mà người ta chia thiết bị bơm ly tâm điện chìm do Nga sản xuất ra ba nhóm chính: 5, 5A, 6.

Các thiết bị chính trong tổ hợp bơm ly tâm điện chìm

Thiết bị trên bề mặt

Hệ thống máy biến thế nhằm biến đổi hiệu điện thế (tăng hiệu điện thế) từ điện thế công nghiệp 380V đến giá trị thiết kế tương ứng với công suất tiêu thụ của máy bơm. Có nhiệm vụ treo toàn bộ thiết bị bơm, bịt kín các khoảng không vành xuyến giữa các cột ống chống, điều khiển dòng chất lỏng trên mặt đồng thời cho phép các cáp điện xuyên qua mà vẫn đảm bảo độ kín, chịu áp cao không cho khí thoát ra ngoài, cho phép sử dụng các thiết bị khảo sát như đo áp suất trên đường ống xả, ở khoảng không vành xuyến.

Thiết bị lòng giếng

Một guồng động và một guồng tĩnh như vậy gọi là một tầng cánh (tầng bơm). Trong khai thác dầu máy bơm chìm có số lượng tầng cánh khá nhiều và thường là 100-200 tầng bơm cho một đoạn. Vỏ của các tầng máy bơm được nối với nhau bằng mặt bích có đệm cao su làm kín. Mỗi đoạn tầng bơm bao gồm nhiều cánh làm việc và thiết bị định hướng. Cánh làm việc được gắn với trục bơm bằng then và có thể trượt dọc theo trục. Khi làm việc bánh công tác tỳ vào vấu lồi của thiết bị dẫn hướng nằm ở phía dưới nó, nhờ vào cách bố trí này mà tải trọng dọc trục từ bánh công tác được truyền trực tiếp lên thiết bị dẫn hướng và qua đó truyền lên máy bơm. Ở bánh công tác và thiết bị dẫn hướng có lắp vòng đệm, vòng này được lồng vấu của thiết bị dẫn hướng từ trên xuống. Lực dọc trục phát sinh do áp suất chảy tác dụng lên đầu trên của trục và được truyền qua thân bơm qua ổ đỡ trung gian. Ống lót có tác dụng giữ cho trục chuyển động ổn định. Các ống lót, vòng chặn được bôi trơn bằng dầu đặc. Thiết bị dẫn hướng được gắn vào thân bơm bằng các êcu và được bố trí trên vỏ bơm. Ở phần dưới và trên có lắp vòng đệm làm kín. b) Nguyên lý làm việc. Khi bơm làm việc chất lỏng sẽ được hút qua cửa tiếp nhận của máy bơm đến phần khe hở giữa bánh công tác và được cuộn vào khoảng không của máy bơm. Bánh công tác chuyển động dọc theo trục bơm và đẩy chất lỏng bằng lực ly tâm và văng ra theo lối ra của bánh tĩnh. Cánh bơm được thiết kế đẩy chất lỏng theo hướng ly tâm và chuyển hướng dòng chảy theo hướng đi lên và chảy ngược vào hướng trục máy bơm để đi vào bánh công tác tiếp theo ở trên. Cứ như vậy chất lỏng đi tiếp qua các tầng bơm cho đến khi ra khỏi cửa ra của máy bơm. Lúc này dòng chất lỏng có áp suất phụ thuộc vào số lượng tầng cánh của máy bơm. Lưu lượng và cột áp của máy bơm phụ thuộc vào kích thước và số tầng của bơm. c) Vật liệu chế tạo bơm. Nếu trong giếng có độ ăn mòn cao thì cần có một băng dây thép gắn ở đầu bơm (ăn mòn điện hoá) hay một lớp phủ Monel chống ăn mòn. Làm bằng Monel có độ bền cơ học cao và chống ăn mòn. Nếu cần tăng công suất của trục bơm có thể dùng trục làm bằng Inconel. Có hai loại làm vật liệu chính trong chế tạo tầng cánh:. + Ni-Resist: Là hợp kim của Niken có khả năng chống mài mòn cao, chống rỉ sắt, chịu nhiệt cao. + Ryton: Là Polypenelne Sulfide có khả năng chịu nhiệt cao chống ăn mòn. + Cần thiết kế với độ chính xác cao, chịu nhiệt tốt, chịu mài mòn. Có hai loại vật liệu chính dùng để chế tạo bánh công tác của bơm ly tâm điện chìm dùng trong công tác khai thác dầu khí là: Ni – resist và Rylon. Ni – resist: Là hợp kim Ni ken nó có độ bền và điện trở cao, chịu được sự ăn mòn, mài mòn và đặc biệt chịu được nhiệt tốt. Rylon: Là nhãn hiệu thương mại của Polypenelne Sulfide nó có khả năng chịu mòn tốt và có khả năng chịu được nhiệt độ cao. Nhưng không kinh tế bằng dùng Resist. d) Đường đặc tính của bơm ly tâm điện chìm.

Lắp ráp và vận hành tổ hợp bơm ly tâm điện chìm 1. Lắp ráp tổ hợp bơm ly tâm điện chìm

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc của máy bơm 1. Ảnh hưởng độ nhớt của dầu

Khi làm việc với chất lỏng có hàm lượng khí là 0,5% theo thể tích thì hiệu suất làm việc của bơm nhiều tầng cao hơn loại ít tầng. Ở đây, ta cũng cần chú ý rằng tuy các tầng có cấu trúc như nhau nhưng khi làm việc ở môi trường có các thông số vật lý biến thiên theo sự di chuyển của chất lỏng thì mỗi tầng có đặc tính làm việc khác nhau.

Các hư hỏng thường gặp

- Khi vỏ Protector gặp sự cố rò rỉ sẽ gây hở, lưu chất giếng xâm nhập vào Protector gây mất ổn định áp suất của Protector sẽ gây hiện tượng hư hỏng như khi hư hỏng phớt làm kín. Xử lý vấn đề hỏng cáp đang là vấn đề nan giải đối với phương pháp khai thác dầu bằng bơm ly tâm điện chìm và nó cũng là hạn chế khiến bơm ly tâm điện chìm ít được sử dụng tại mỏ Bạch Hổ.

Một số biện pháp khắc phục sự cố thường xảy ra

Trong quá trình khắc phục các chi tiết do mòn hỏng ta nên chú ý: phải thực hiện theo đúng những quy tắc sửa chữa chi tiết quan trọng như: vệ sinh, khôi phục hình dạng chi tiết trước khi tiến hành hàn đắp hoặc mạ, gia công kích thước chính xác và thực hiện phương pháp sau gia công như: tôi, ủ,…đảm bảo chi tiết được sửa chữa với chất lượng tốt nhất vì nếu có sự cố trong quá trình làm việc sẽ gây thiệt hại kinh tế lớn. - Độ ngậm nước của dầu N: tùy thuộc vào mỏ hay giếng cụ thể, nói chung độ ngậm nước của dầu không quá cao vì nếu cao quá thì quá trình tách nước sẽ tốn rất nhiều chi phí mà lợi nhuận kinh tế thu lại không được cao, ta có độ ngậm nước của dầu là N = 0.3.

74,12 Ta làm tròn kết quả là 74 cấp

Hiệu quả sử dụng máy bơm ly tâm điện chìm trong khai thác Dầu khí Do áp suất vỉa ngày càng giảm dần và độ ngậm nước ngày càng tăng, đòi hỏi

12 Lợi nhuận dòng Triệu USD 3677,5 3460,6 3483,9 3578,4 Qua kết quả so sánh tính toán các thông số kinh tế - kỹ thuật ta thấy: đối với các điều kiện khai thác cơ học tại mỏ Bạch Hổ thì phương pháp khai thác cơ học bằng Gaslift có nhiều ưu điểm hơn so với việc sử dụng tổ hợp máy bơm ly tâm điện chìm và hiện nay phương pháp khai thác bằng Gaslift là phương pháp khai thác cơ học chính đang được áp dụng tại mỏ Bạch Hổ. Việc thay đổi, điều chỉnh chế độ khai thác băng côn tiết lưu không giải quyết dứt điểm được các sự cố này vì mực chất lưu trong giếng giảm rất nhanh trong một khoảng thời gian ngắn, sau đó lại phục hồi về như cũ, nên việc thay đổi côn tiết lưu gặp nhiều khó khăn, phức tạp và mất thời gian (thậm chí còn phải đóng giếng để thay thế côn có đường kính nhỏ hơn).