Tính đến thời điểm nghiên cứu của luận văn, các cụm mỏ đều sử dụng van làm việc công nghệ cũ với lỗ côn dạng vuông. Với công nghệ này lưu lượng khí bơm ép qua phụ thuộc rất lớn vào chênh áp giữa áp suất trong cần và áp suất ngoài cần.
Nhìn vào đồ thị minh họa khả năng bơm ép của van làm việc RDO-5 (32/64”) (là loại van công nghệ cũ có lỗ côn dạng vuông) ta có thể thấy rằng với áp suất bơm ngoài cần 1850 psi, áp suất trong cần ở 1200 psi cho lưu lượng khí 7.5 MMscf/ngày. Nếu áp suất trong cần tăng lên 1700 psi thì lưu lượng bơm giảm xuống chỉ còn 5.0 MMsfc/ngày.
Hình 3. 18: Đồ thị biểu diễn khả năng bơm ép khí qua van công nghệ cũ RDO-5 (32/62 inch).
Bằng việc đưa vào sử dụng van làm việc công nghệ mới (NOVA gaslift valve) đối với những giếng bị hạn chế lưu lượng bơm ép khí cho áp suất trong cần cao gần bằng áp suất ngoài cần sẽ nâng cao hiệu quả bơm ép, tạo chênh áp lớn hơn và thu hồi nhiều dầu hơn.
Van NOVA có cấu tạo bên trong dạng hình thoi, có ưu điểm hơn van công nghệ cũ về khả năng cho lưu lượng khí đi qua.
Hình 3. 19: Cấu tạo của van gaslift NOVA (công nghệ mởi).
Nhìn vào đồ thị minh họa ta có thể thấy rằng với áp suất trong cần bằng 90% áp suất ngoài cần, van vẫn cho khả năng bơm đạt lưu lượng tối đa theo thiết kế.
Hình 3. 20: Đồ thị so sánh khả năng cho lưu lượng khí đi qua giữa van loại truyền thống và van NOVA.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. Kết luận:
Các nguyên nhân chính gây ra sự cố không bơm ép khí gaslift đến độ sâu của van làm việc theo thiết kế ban đầu ở cụm mỏ Y:
Áp suất khởi động quá trình dỡ tải (Kickoff pressure) trong thiết kế lớn hơn thực tế, làm cho độ sâu đặt van lớn hơn khả năng bơm ép của máy nén khí gây trở ngại trong quá trình dỡ tải.
Áp suất đầu giếng trong quá trình dỡ tải (Unloading wellhead pressure) trong thiết kế bé hơn áp suất đầu giếng khi vận hành gaslift làm cho đường gradient áp suất dòng chảy trong giếng bị lệch về bên trái dẫn đến việc độ sâu đặt van theo thiết kế ban đầu sâu hơn điều kiện làm vận hành thực tế, cũng gây trở ngại cho quá trình dỡ tải.
Nhiệt độ dự đoán của van gaslift trong quá trình dỡ tải (Valves temperature) bé hơn thực tế gây ra hiện tượng áp suất buồng Nitơ của van gaslift tăng cao hơn tính toán. Khi áp suất trong buồng Nitơ tăng cao, làm cho van có xu hướng bị đóng lại làm cho lưu lượng khí qua van không đạt yêu cầu theo thiết kế, cột chất lưu bên trong ống khai thác không được khí hóa hoàn toàn. Gây khó khăn trong quá trình dỡ tải các van bên dưới.
Thuật toán của phần mềm PIPESIM không chính xác khi tính toán áp suất nạp cho van gaslift. Điều này làm cho áp suất buồng van gaslift lớn hơn cần thiết, cộng với nhiệt độ cao hơn tính toán gây ra hiện tượng đóng van hoặc mở van không hết hành trình trong quá trình dỡ tải.
Công việc thiết kế gaslift không thực sự khó, nhưng để nó hoạt động hiệu quả thì còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: kinh nghiệm của người thiết kế, độ chính xác của thông số đầu vào, kinh nghiệm của người vận hành gaslift và độ tin cậy của phần mềm được sử dụng.
Kiến Nghị.
Khi thiết kế gaslift cho những khu vực mỏ có chỉ số PI cao với máy nén khí có công suất bơm lên tới 1850 psi là:
Áp suất khởi động (Kickoff Pressure) nên lấy thấp hơn lý thuyết khoảng 100 psi do tổn thất áp suất đường ống. Tác giả đề nghị giá trị 1750 psig trong thiết kế.
Áp suất đầu giếng trong quá trình dỡ tải trong thiết kế nên tính theo công thức sau để đảm bảo dòng chảy đạt trạng thái chảy tới hạn, góp phần giúp dòng chảy ổn định trong quá trình dỡ tải.
Áp suất trước côn * 0.6 = Áp suất sau côn.
Ví dụ: Áp suất vận hành bình tách là 200 psig thì giá trị thiết kế = 333 psig.
Về nhiệt độ tại độ sâu đặt van. Đối với những giếng đang khai thác có chỉ số khai thác PI cao như ở tầng móng. Khi quá trình dở tải vừa bắt đầu sẽ tạo ra dòng chảy vào giếng. Nên dự đoán nhiệt độ tại van cần được tính theo tương quan nhiệt độ ở trạng thái động. Trong phần mềm PIPESIM cho phép người dùng chọn tương quan dự báo nhiệt độ ở cả hai trạng thái tĩnh và động. Nhưng tốt nhất ta nên sử dụng thiết bị đo nhiệt độ để chạy khảo sát nhiệt độ thực tế dọc thân giếng để có thông số đầu vào chính xác cho thiết kế.
Đối với các giếng đang bị sự cố, điều duy nhất có thể can thiệp là thử nghiệm thay van với những tính toán hợp lý hơn. Tác giả đưa ra một số kiến nghị sau:
Sử dụng van gaslift dỡ tải đường kính lỗ lớn hơn nhằm tăng lưu lượng khí bơm ép, giúp cột chất lỏng được khí hóa nhiều hơn, hỗ trợ quá trình dỡ tải tốt hơn.
Tính toán lại áp suất nạp Nitơ cho van gaslift theo công thức Winkler-Eads được trình bày trong bài báo SPE 18871. Khi van được nạp áp suất chính xác, sẽ khắc phục được trường hợp van mở không hết hành trình, làm lưu lượng khí đi qua không đạt yêu cầu thiết kế.
Sử dụng van làm việc công nghệ mới (NOVA) nhằm nâng cao hiệu quả khí bơm ép qua van.
Có thể sử dụng một trong hai phần mềm WellFlo hoặc IPM PROSPER thay cho PIPESIM để thiết kế gaslift cho các giếng sau này. Vì hai phần mềm trên có hỗ trợ người dùng tính toán áp suất nạp Nitơ theo phương trình Winkler-Eads.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] "petrowiki.org," 13 9 2013. [Online]. Available:
http://petrowiki.org/PEH%3AGas_Lift#Temperature_Effect_on_the_Confined_Nitrogen- Charged_Bellows_Pressure.
[2] H.W.Winkler & P.T Eads, "Algorithm For More Accurately Predicting Nitrogen-Charged Gaslift Valve Operation At High Pressures And Temperature," SPE 18871, 1989. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[3] Production Technology, Heriot Watt University, 2012.
[4] Schlumberger, Gaslift Design And Technology, Schlumberger, 1999. [5] Schlumberger, PIPESIM User Guide, Schumberger, 2006.
[6] R. P. Sutton, "Accuracy Of Nitrogen Temperature Correction Factors," SPE-171364-MS,
2014.