thiet ke khai thac gieng dau bang phuong phap gaslift lien tuc

Đồ án: Thiết kế khai thác dầu bằng phương pháp gaslift liên tục

LỜI NÓI ĐẦU

Dầu khí là ngành công nghiệp còn rất non trẻ nhưng là ngành kinh

tế mũi nhọn và có nhiều tiềm năng, triển vọng trong tương lai. Sau hơn

25 năm phần đấu xây dựng và trưởng thành, ngành dầu khí đã đạt được

nhiều thành tựu rất to lớn, đóng góp nhiều cho sự nghiệp công nghiệp

hóa, hiện đại hóa đất nước.

Là sinh viên ngành TBDK sau khi ra trường cần đáp ứng được yêu cầu

về công nghệ, sử dụng thiết bị hợp lý.Với sự đồng ý của Bộ mônThiết Bị Dầu

Khí– Khoa dầu khí, em đã tiến hành thực hiện .Đồ án: “Thiết kế khai thác dầu

bằng phương pháp gaslift liên tục”. Nội dung chính là nêu lên tầm quan trọng

của phương pháp khai thác Gaslift, các bước tính toán thiết kế khai thác Gaslift,

các loại van dùng trong khai thác Gaslift,…

Với kiến thức đã học, cùng với sự nỗ lực của bản thân, sự cộng tác của

bạn bè và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy,cô giáo bộ môn, đồ án của em

đã được hoàn thành đúng với thời gian quy định của nhà trường. Mặc dù đã rất

cố gắng, nỗ lực, song bản đồ án chắc chắn không tránh khỏi những sai sót.Vậy

em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến, phê bình của các thầy cô giáo và

các bạn để bản đồ án được hoàn thiện hơn.

Hà Nội, Tháng 5 năm 2012Sinh viên

Nguyễn Đình Thắng

1Sinh viên: Nguyễn Đình Thắng Lớp: TBDK 53


CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT CƠ SỞ KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT.

1.1. Tổng quan khai thác dầu bằng phương pháp Gaslift :

1.1.1. Giới thiệu chung về phương pháp:

a,Ban chât cua phương phap :

Khai thác dầu băng phương pháp Gaslift dựa trên nguyên tắc bơm khí nen cao áp vào vùng không gian vành xuyến giữa ống khai thác và ống chống khai thác, nhăm đưa khí cao áp đi vào trong ống khai thác qua van Gaslift với mục đích làm giảm ty trọng của sản phâm khai thác trong cột ống nâng, dân đến giảm áp suất đáy và tạo nên độ chênh áp cần thiết để sản phâm chuyển



động tư via vào giếng. Đồng thời do sự thay đôi nhiệt độ và áp suất trong ống khai thác làm cho khí giãn nở góp phần đây dầu đi lên, nhờ đó mà dòng sản phâm được nâng lên mặt đất và vận chuyển đến hệ thống thu gom và xử lý.

Ưu điêm :

- Có thể đưa ngay giếng vào khai thác khi giai đoạn tự phun kem hiệu quả

- Cấu trúc cột của ống nâng đơn giản không có chi tiết chóng hỏng.

- Phương pháp này có thể áp dụng với giếng có độ sâu, độ nghiêng lớn.

- Khai thác với giếng có yếu tố khí lớn và áp suất bão hòa cao.

- Khai thác lưu lượng lớn và điều chinh lưu lượng khai thác dê dàng.

- Có thể khai thác ở những giếng có nhiệt độ cao và hàm lượng Parafin lớn, giếng có cát và có tính ăn mòn cao.

- Khảo sát và xử lý giếng thuận lợi, không cần keo cột ống nâng lên và có thể đưa dụng cụ qua nó để khảo sát.

- Sử dụng triệt để khí đồng hành.

- It gây ô nhiêm môi trường.

- Có thể khai thác đồng thời các via trong cùng một giếng.

- Thiết bị lòng giếng tương đối rẻ tiền và chi phí bảo dưỡng thấp hơn so với phương pháp khai thác cơ học khác.

- Giới hạn đường kính ống chống khai thác không ảnh hưởng đến sản lượng khai thác khi dùng khai thác Gaslift.

- Có thể sử dụng ky thuật tời trong dịch vụ sửa chữa thiết bị lòng giếng. Điều này không những tiết kiệm thời gian mà còn làm giảm chi phí sửa chữa.

Nhươc điêm :

- Đầu tư cơ bản ban đầu rất cao so với các phương pháp khác.

- Năng lượng sử dụng để khai thác một tấn sản phâm cao hơn so với các phương pháp khác.

- Không tạo được chênh áp lớn nhất để hút dầu ở trong via ở giai đoạn cuối của quá trình khai thác.

- Nguồn cung cấp năng lượng khí phải lớn đủ cho toàn bộ đời mỏ.

- Chi phí vận hành và bảo dưỡng trạm khí nen cao, đòi hỏi đội ngũ công nhân vận hành và công nhân cơ khí lành nghề.

b, Pham vi ưng dung :



Hiện nay giải pháp khai thác dầu băng phương pháp Gaslift đang được áp dụng rộng rãi trên cả đất liền và cả ngoài biển, đặc biệt đối với vùng xa dân cư và khó đi lại. Giải pháp này thích hợp với những giếng có ty số khí dầu cao, có thể khai thác ở những giếng có độ nghiêng lớn và độ sâu trung bình của via sản phâm trên 3000m. Phương pháp này hiện đang được áp dụng rộng rãi trên mỏ Bạch Hô.

1.1.2. Phương phap khai thac gaslift liên tuc:

Phương pháp Gaslift liên tục là phương pháp khí nen đưa vào khoảng không vành xuyến giữa ống chống khai thác và cột ống nâng, còn sản phâm theo ống nâng lên mặt đất liên tục.

* Pham vi ưng dụng : khai thác Gaslift liên tục được áp dụng tốt nhất đối với các giếng:

+ Có lưu lượng khai thác lớn.

+ Sản phâm cát hay bị ngập nước.

+ Sản phâm có độ nhớt cao, dòng chảy có nhiệt độ lớn.

+ Có ty suất khí cao mặc dù sản lượng giếng có thể nhỏ.

* Ưu điêm:

+ Năng lượng của khí nen và khí đồng hành được tận dụng tại miệng giếng để vận chuyển sản phâm đi tiếp đến hệ thống thu gom và xử lý.

+ Lưu lượng khai thác tương đối ôn định, hạn chế được nhiều phức tạp trong hệ thống Gaslift.

+ Điều chinh lưu lượng khí nen thuận lợi băng côn điều khiển.

+ Có thể điều chinh lưu lượng khai thác băng việc điều chinh lưu lượng khí nen.

* Nhươc điêm : Không hiệu quả đối với giếng có mực nước động thấp (mặc dù lưu lượng khai thác lớn).

1.1.3. Nguyên ly hoat đông cua phương pháp gaslift:

Phần lớn các giếng sau thời ky khai thác băng phương pháp tự phun, năng lượng via sẽ giảm không còn đủ để vận chuyển sản phâm tư via theo thân giếng đi lên mặt đất. Để tiếp tục khai thác người ta nen khí xuống vào trong cần hoặc vào ngoài cần khai thác với mục đích làm nhe dầu để tiếp tục khai thác tượng tự như phương pháp khai thác tự phun nhân tạo.



Pñ

Pñeá = Pmax = Pkñ

Khí nén

Sản phẩm

Hinh 1.1. Nguyên ly hoat đông cua phương phap khai thac Gaslift

- Khi chưa bơm khí nen vào khoảng không vành xuyến giữa HKT và ống chống khai thác thì mực chất lỏng bên trong và bên ngoài ống băng nhau.

- Bơm khí nen vào ống bơm ep là cho chất lỏng trong ống bơm ep di chuyển xuống đế ống nâng. Khi mực chất lỏng đến đế ống nâng, áp suất nen khí đạt giá trị cực đại, áp suất tại thời điểm này gọi là áp suất khởi động (Pkđ). Khí nen tiếp tục đi vào ống nâng, hoà trộn với chất lỏng, làm cho ty trọng cột chất lỏng trong ống nâng giảm, dân đến Pđ giảm nên chênh áp P tăng do chất lỏng đi tư via vào đáy giếng và đi lên miệng giếng.

1.1.4. Các yếu tô anh hương đến hiệu qua cua phương pháp Gaslift.

+ Lưu lượng khí nen : Để khai thác có hiệu quả ta phải đảm bảo đủ khí nen theo yêu cầu. Lưu lượng này được tính băng tông lưu lượng khí nen được bơm vào tất cả các giếng trong vùng khai thác. Khai thác sẽ đạt hiệu quả khi khí bơm ep đạt được lưu lượng tối ưu.

+ Cấu trúc ống khai thác: Để khai thác ôn định, kích thước ống khai thác là một yếu tố quan trọng khi thiết kế. Kích thước của ống khai thác quá nhỏ sẽ gây ra tôn thất ma sát. Tuy nhiên nếu quá lớn sẽ làm cho dòng chảy mất ôn định. Để thiết kế được ống khai thác tối ưu cho dòng chảy hai pha trong giếng thăng đứng cần phải có dữ liệu chính xác.

+ Tính chất của dòng chảy khai thác: Độ nhớt, độ ngậm nước, độ ngậm dầu, sức căng trượt.



+ Ap suất khí nen, chiều sâu nhúng chìm: Ap suất khí nen quá thấp sẽ không khai thác được lưu lượng mong muốn. Nếu chiều sâu nhúng chìm quá lớn thì áp suất khởi động cũng rất lớn và ngược lại khí nen sẽ không nâng được dầu lên mặt đất.

+ Chất lượng khí nen: thông thường trước khi bơm khí vào giếng người ta phải xử lý chúng, bởi các tạp chất lân trong khí. Hiệu quả của hệ thống khai thác băng Gaslift phụ thuộc vào áp suất cao của khí có săn.

+ Máy nen khí : máy nen khí được lựa chọn phù hợp với giá trị áp suất, khả năng áp dụng, công suất, môi trường hoạt động và nguồn kinh phí.

+ Ngoài ra hiệu quả của phương pháp khai thác băng Gaslift còn phụ thuộc vào hệ số sản phâm, lượng khí tách ra khỏi dầu và áp suất trên nhánh xả.

1.2. Sơ đồ nguyên ly cấu trúc hệ thông ông khai thác bằng gaslift.

1.2.1. Các loai sơ đồ cấu trúc cơ ban.

Nhăm mục đích khai thác dầu băng khí nen, phụ thuộc vào tưng điều kiện khai thác cụ thể của tưng giếng mà người ta thiết kế các cấu trúc ống khác nhau về số lượng cột thả vào giếng cũng như các hướng của dòng sản phâm và dòng khí nen. Các cấu trúc cột ống được phân loại như sau:

+ Theo hướng của dòng khí nen và dòng sản phâm được phân ra hai chế độ khai thác: chế độ vành xuyến và chế độ trung tâm.

+ Theo số lượng cột ống thả vào giếng người ta chia ra: cấu trúc một cột ống và cấu trúc hai cột ống.

+ Theo số lượng cột ống thả vào giếng và hướng đi của khí nen và dòng sản phâm ta có 4 cấu trúc hệ thống khai thác sau:

Cấu trúc: Chế độ vành xuyến 1 cột ống (hình-4.2a).

Cấu trúc: Chế độ vành xuyến 2 cột ống (hình-4.2b).

Cấu trúc: Chế độ trung tâm 1 cột ống (hình-4.2c).

Cấu trúc: Chế độ trung tâm 2 cột ống (hình-4.2d).



saûn phaåm saûn phaåm

saûn phaåm saûn phaåm

khí neùn khí neùn

khí neùn khí neùn

a b c d

Hinh 1.2 - Sơ đô câu truc hê thông khai thac băng Gaslift

1.2.2 Giêng khai thac Gaslift theo chê đô vanh xuyên:

* Câu truc môt côt ông: cột ống thả vào giếng chính là cột ống khai thác, còn cột ống chống khai thác sẽ là cột ống bơm ep. Khí nen được bơm ep vào vùng vành xuyến giữa cột ống khai thác và cột ống chống khai thác. Như vậy mực chất lỏng khi giếng làm việc sẽ năm ngay tại đáy ống.

+ Ưu điểm cấu trúc một cột ống theo chế độ vành xuyến:

- Đơn giản, gọn nhe, sử dụng triệt để cấu trúc của giếng.

- Tăng độ bền của ống khai thác.

- Dê nâng cát và vật cứng ở đáy giếng lên mặt đất.

- Dê xử lý khi có parafin lắng đọng.

- Thuận lợi khi trang bị van Galift khởi động.

+ Nhược điểm :

- Ap suất khởi động lớn (so với chế độ trung tâm).

- Ap suất đáy giếng giảm đột ngột khi khởi động và ngưng nen khí làm hư hỏng vùng cận đáy giếng và tạo nút cát lấp ống lọc. Để khắc phục nhược điểm này người ta lắp van Gaslift khởi động và lắp đặt Paker.

* Câu truc hai côt ông: 2 cột ống khai thác thả lồng vào nhau, khí được ep vào vùng không gian vành xuyến giữa hai cột ống, còn hỗn hợp sản phâm khai thác đi lên theo ống năm bên trong. Như thế cột ống ngoài được gọi là cột ống bơm ep (cột ống thứ nhất), còn cột ống bên trong được gọi là cột ống khai thác (cột ống thứ hai).

+ Ưu điểm của cấu trúc hai cột ống:



- Chế độ khai thác với dao động áp suất làm việc ít (vì thế vùng khoảng không vành xuyến giữa hai cột ống nhỏ hơn so với cấu trúc một cột ống).

- Cột ống chất lỏng ở vùng khoảng không vành xuyến giữa cột ống thứ nhất và cột ống khai thác có tác dụng điều hoà chế độ làm việc của giếng.

+ Nhược điểm: kết cấu phức tạp, chi phí tốn kem, mất nhiều thời gian khi keo thả cột ống.

1.2.3. Giêng khai thac Gaslift theo chê đô trung tâm :

Khí nen được bơm ep vào cột ống khai thác, còn dòng hỗn hợp sản phâm khai thác theo vùng vành xuyến đi lên bề mặt đến hệ thống thu gom và xử lý.

+Ưu điểm:

- Giảm được áp suất khởi động.

- Đơn giản gọn nhe sử dụng triệt để cấu trúc của giếng.

+ Nhược điểm:

- Giảm độ bền của ống chống khai thác.

- Giảm độ bền của ống khai thác (do vật cứng mài mòn đầu nối giữa các cột ống khai thác hay ăn mòn kim loại).

- Giảm đường kính cột ống chống khai thác do parafin hay muối lắng đọng trên thành ống.

- Khó xử lý khi parafin lắng đọng.

- Ap suất đáy giếng giảm đột ngột khi khởi động và ngưng nen khí.

Trên cơ sở các ưu nhược điểm kể trên trong thực tế thường sử dụng chế độ cột ống vành xuyến một cột ống. Tuy theo việc trang bị paker và van ngược trong hệ thống mà chia ra 3 trạng thái cấu trúc cơ bản sau :

+ Hệ thống khai thác dạng mở (hình 4.3a): Không trang bị paker và van một chiều, áp suất khởi động lớn hơn áp suất khí nen, áp dụng khi khai thác băng phương pháp Gasilft liên tục.

+ Hệ thống ống khai thác dạng bán đóng (Hình 4.3c): Trang bị paker không trang bị van một chiều, áp dụng khi khai thác băng Gaslift định ky.



khí neùnkhí neùnkhí neùn

Saûn phaåm Saûn phaåm Saûn phaåm

a-Dang mơ b-Dang đong c-Dang bán đong

Hinh 1.3. Sơ đô câu truc vanh xuyên môt côt ông

1.2.4. Lựa chọn hệ thông ông nâng cho giếng thiết kế.

Trên cơ sở phân tích các đặc điểm và ưu nhược điểm của các kiểu cấu trúc hệ thống ống nâng ta chọn cho giếng thiết kế kiểu cấu trúc một cột ống khai thác theo chế độ vành xuyến vì những lý do sau đây:

+ Via sản phâm được cấu tạo bởi đất đá tương đối bền vững: set, bột, cát kết xen kẽ các lớp đá vôi mỏng và set vôi, nên ít khi gây ảnh hưởng cho ống chống khai thác.

+ Giếng có chiều sâu trung bình nên có thể áp dụng các điều kiện ky thuật hiện đại để trang bị cũng như điều khiển quá trình khai thác giảm áp suất ở mức yêu cầu, đảm bảo cát chảy vào giếng không tạo thành nút cát. Mặt khác có thể khắc phục được các nhược điểm của cấu trúc một cột ống khai thác băng cách sử dụng van gaslift và đặt paker.

+ Sử dụng câu trúc một cột ống còn mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn so với cấu trúc hai cột ống.

+ Rất tiện lợi khi sử dụng van gaslift để giảm áp suất khởi động.

1.3. Tinh toán côt ông nâng:

Khi khai thác băng khí nen nguồn năng lượng cần thiết để nâng chất lỏng tư giếng là nguồn năng lượng con người cung cấp tư mặt đất (năng lượng khí nen). Nhiệm vụ của tính toán khai thác Gaslift là đảm bảo chi phí năng lượng nhỏ nhất, khai thác được lượng sản phâm lớn nhất tư via.

Để thu được khối lượng chất lỏng cần thiết cần phải tính toán và xác định được:

+ Độ dài cột ống nâng: L (m).

+ Đường kính của ống nâng: d (mm).

+ Khối lượng tối ưu của nhân tố làm việc để ep khí xuống.



Những số liệu ban đầu cần thiết để phục vụ cho công tác tính toán đối với giếng:

+ Ap suất via: Pv (at).

+ Hệ số sản phâm: K (T/ng.đ.at).

+ Chênh áp cho phep: P (at).

+ Lưu lượng lớn nhất có thể: Q (T/ng.đ).

+ Trọng lượng riêng của chất lỏng trong giếng: l (g/cm3).

+ Yếu tố khí: G0 (m3/T).

+ Hệ số hoà tan của khí: .

+ Ap suất làm việc của trạm phân phối khí: Plv (at).

+ Trọng lượng riêng của dầu: d (g/cm3).

Thực tế định luật chuyển động của chất lỏng theo cột ống nâng ở giếng Gaslift cũng như giếng khai thác tự phun. Vì vậy các phương pháp tính toán để xác định các thông số cơ bản của cột ống nâng trong khai thác băng phương pháp Gaslift cũng tương tự như tính toán của cột ống nâng trong quá trình tự phun.

Ơ điều kiện thực tế khi khai thác không khống chế lưu lượng hoặc do một số nguyên nhân về địa chất và ky thuật mà phải khống chế lưu lượng nên các phương pháp tính toán cho mỗi trường hợp cũng khác nhau.

Đối với những giếng khai thác không khống chế được lưu lượng thì lượng khai thác sẽ phụ thuộc vào lưu lượng khí ep cho phep.

1.3.1. Tinh toan côt ông nâng khi không chê lưu lương khai thac:

a. Xác đinh chiều dai côt ông nâng L(m).

Chiều dài cột ống nâng được xác định theo công thức Krulov :

hh

d PPHL

)(10 de

(4.1)

Trong đó :

H: Chiêu sâu cua giếng (m).

Pd: Ap suât đáy giếng (at).

Pđế : Ap suât ơ đế cột ông nâng, nhân sư tiêu hao áp suât trong quá trình chuyên đông cua khi tư máy nen khi đến cột ông nâng là 4 at nên:

Pđê = Plv – 4



hh : Trong lương riêng trung bình cua hôn hơp dầu khi giưa đáy giếng và đế cột ông nâng:

2ded

hh

(4.2.)

Với :

clcl

clde

clded

clclclde

DQP

PGQ

DQ

20

2

2,431

2,43

clcl

dd

clded

clclcld

DQP

PGQDQ

20

2

2,431

2,43

(4.3)

Qcl = Qd = Q = K. P = K ; cl = d .

Q : Lưu lương khai thác.

b. Xác đinh đương kinh côt ông nâng khi lam việc ơ chế đô tôi ưu:

3

1

1235,0

cl

cltu

Qd

(4.4)

Với: 1

.10

L

PP mde (4.5)

Sau khi tính toán chọn giá trị d gần với giá trị đường kính chuân nhất.

Lưu lượng riêng toàn phần tối ưu của khí (kể cả khí có lân trong giếng) được xác định theo công thức:

Rtp =

m

de

P

Pd

L

lg

1077,0

5,0

(4.6)

Lưu lượng riêng của khí ep:

Roep = Rotp -

20

mde PPG (4.7)

Lưu lượng khí ep:

V = Roep.Q(m3/ng.đ) (4.8)

G0: ty sô khi cua giếng

: Hê sô hoà tan cua khi



1.3.2. Tinh toan côt ông nâng khi không không chê lưu lương khai thac:

Ngoài các số liệu đã biết ở trên trong trường hợp này còn có các số liệu sau:

- Độ dầy của via: a(m).

- Lưu lượng riêng của khí ep: Rcep (m3/T).

a. Xác đinh chiều dai côt ông nâng (L):

Để thu được lưu lượng lớn thì áp suất trên đáy phải nhỏ. Ta thả cột ống nâng đến phần lọc của giếng, tại đó Pđ = Pđế.

Do vậy chiều dài cột ống nâng là : Lon = H – a (4.9)

b.Xác đinh đương kinh côt ông nâng (d).

Ta có: Rotp = Roep + Go (4.10)

Nếu chúng ta biết Rotp và L thì ta có thể xác định được Pđể theo đồ thị sau:

Pñeá

O Rtoái öu1 Rtoái öu

L1L2

L3

Hinh 1.4. Đô thi xac đinh Pđê theo L va Rtôi ưu

Khi đó lưu lượng khai thác sẽ là:

Q = K . P = K(Pv – Pđ) (m3/ng.đ) (4.11)

dtưa = 0,235 3

)1(3

1

cl

clQ

(4.12)

= 10cl

mde

L

PP

(4.13)

Lưu lượng khí ep: V = Roep. Q (m3/ng.đ)



1.4. Phương pháp tinh toán chiều sâu đặt van gaslift.

Hiện nay có rất nhiều phương pháp xác định độ sâu đặt van Gaslift, tuy thuộc vào những ưu nhược điểm của tưng phương pháp và đặc điểm vùng mỏ mà ta có thể sử dụng phương pháp nào đơn giản và nhanh chóng nhất.

Trong đồ án chi đề cập đến 2 phương pháp được sử dụng rộng rãi và phô biến nhất đó là phương pháp giải tích và phương pháp dùng đồ thị Camco.

Trước hết ta hãy tìm hiểu phương pháp tính toán độ sâu đặt van Gaslift theo phương pháp giải tích.

Khi bơm khí vào ống bơm ep, chất lỏng ở ống bơm ep đi ra ngoài qua ống nâng. Mực chất lỏng trong ống bơm ep dưng lại ở chiều sâu h1(ứng với công suất lớn nhất của máy nen khí). Để khí nen đi vào ống nâng một cách dê dàng người ta lắp van Gaslift số 1 ở độ sâu H1.

Khi lắp van Gaslift số 1 (đang mở) khí nen đi vào ống nâng qua van số 1 trộn với chất lỏng trong ống nâng làm cho ty trọng cột chất lỏng tư van 1 đến miệng giếng giảm, tại thời điểm này áp suất ở đế ống nâng giảm dân đến mực chất lỏng trong ống bơm ep tiếp tục giảm và dưng lại ở độ sâu h2 (ứng với công suất lớn nhất của máy nen khí).

Cũng như trường hợp trên để khí nen đi vào ống nâng một cách dê dàng người ta lắp van Gaslift số 2 ở độ sâu H2.

H2 = h2 - 20m



Khí nén

20 m

20 m

H1

H2

Pn1

Pn2

Pt1

Sản phẩm

Pt2

1

2

h1

h2

Hinh 1.5. Sơ đô nguyên tăc tinh toan chiêu sâu đăt van

Khi lắp van Gaslift số 2 khí nen đi vào ống nâng qua cả van 1 và 2 làm cho áp suất bên ngoài Png giảm nhanh. Sự chênh áp suất tại van 1( P1 = Png1- Ptr1) giảm. Khi P1 đạt đến một giá trị nhất định (gọi là áp suất đóng van) thì van 1 đóng lại.

Quá trình trên lặp lại với van 3, 4 cho tới khi mực chất lỏng đạt đến van làm việc. Cuối cùng chi có van làm việc mở còn các van khởi động đều đóng lại.

* Công thưc xác đinh chiều sâu đặt van Gaslift như sau:

- Xác định vị trí đặt van thứ nhất:

mLng PHgP 2011

2011

g

PPH

L

mng

(4.14)

- Xác định vị trí đặt van thứ hai:

Png2 = tlmL PHHg 2012



20212

g

PPHH

L

tlm

(4.15)

- Xác định vị trí đặt van thứ n:

20min12

1

g

PPHH

L

ntng

nn (4.16)

Trong đó:

Pm: Ap suât miêng giếng khi khơi động.

Ptlm: Ap suât cột chât long trong ông nâng tư van 1 đến miêng giếng.

P (n-1)min : Ap suât cột chât long trong ông nâng tao ra tai độ sâu đăt van thư n-1 khi khi nen đat đến độ sâu cua van khơi động thư n.

Pngn : Ap suât khi nen tai ông nâng tai độ sâu đăt van Gaslift

Trong thực tế: Png1 – Png2 = … = PMNK

Lg(H2 – H1 + 20) : Ap suất cột chất lỏng tư van 1 đến van 2, đến van n trong các công thức trên là khoảng cách (m) cần thiết để tạo được chênh áp suất khi khí chảy vào van và khi khí hoá cột hỗn hợp sản phâm khai thác trên van. Giá trị này có thể thay đôi tuy thuộc vào tưng điều kiện khai thác cụ thể.

Song song với phương pháp pháp thiết kế dựa vào các công thức giải tích còn có phương pháp thiết kế băng đồ thị trên hệ trục toạ độ “áp suất P – độ sâu H” được sử dụng rất rộng rãi và tiện lợi. Gọi là phương pháp đồ thị Camco. Phương pháp này sẽ được trình bày vào thiết kế giếng một cách ty mi ở chương tiếp theo.

1.5. Phương pháp tinh áp suất khơi đông va các biện pháp lam giam áp suất khơi đông.

4.5.1. Phương pháp tinh áp suất khơi đông.

a. Tinh toán áp suất khơi đông đôi với hệ vanh xuyến hai côt ông.

Các đại lượng cần thiết khi xác định áp suất khởi động.

- Đường kính ống nâng: d1(mm)

- Đường kính ống bơm ep: d(mm)

- Đường kính ống chống khai thác: D(mm).

- Độ nhúng chìm của ống nâng: h(m).

- Độ dâng cao của mực chất lỏng trong ống nâng khí ep đến đế ống nâng: h(m).



Khi ep khí vào khoảng không vành xuyến, cột chất lỏng trong khoảng không vành xuyến bị ep đến đế cột ống nâng. Lúc đó mực chất lỏng trong ống nâng sẽ dâng cao hơn mức thuy tinh một khoảng h. Khi đó ta có áp suất khởi động là:

Pkđ = (h - h) L.g (4.17)

Thể tích chất lỏng bị ep xuống trong khoảng không vành xuyến giữa ống nâng và ống bơm ep.

V1 = hdd .4

21

22

(4.18)

Và thể tích của chất lỏng dâng lên trong ống nâng và khoảng không vành xuyến giữa ống chống và bơm ep.

V2 = hdDd

2

122

1 44

(4.19)

Nếu chất lỏng không xâm nhập vào via thì V1 = V2

hddhdDd .444

21

22

212

21

hdDd

ddh

222

21

21

22

Thay vào công thức trên ta có :

Pkđ = (h - h). L.g = ghdDd

ddh L

21

221

21

22

Pkđ = ghhddD

DL

21

22

2

2

(4.20)

Khi ep khí vào khoảng không vành xuyến mực chất lỏng trong khoảng không vành xuyến hạ xuống một khoảng là (h) và mực chất lỏng trong ống nâng dần lên một khoảng là ( h), (h+ h) có thể lớn hơn, nhỏ hơn hoặc băng chiều dài của cột ống nâng L



Sản phẩm

Khí nén

H

d1

d2

D

Pkdh

Mực nước tĩnh

∆h

Hinh 4.6. Sơ đô tinh toan ap suât khơi đông hê thông vanh xuyên 2 côt ông

+ Nếu (h + h) > L thì chất lỏng trào ra khỏi giếng. Nghia là áp suất khởi động sẽ tương ứng với áp suất chất lỏng trong ống nâng.

Pkđ = L.gL (Pkđ = Pmax)

+ Nếu (h - h) > L thì :

Pkđ = ghddD

DL

21

22

2

2

b. Tinh toán áp suất khơi đông đôi với hệ vanh xuyến môt côt ông.

Tương tự ta có :

V1 = hdD .4

22

(4.21)

V2 = hd 2

4



Nếu chất lỏng chưa xâm nhập vào via ta có V1 = V2

hdhdD 222 4

.4

(4.22)

Vậy áp suất khởi động được tính theo công thức sau :

Pkđ = (h + h). L.g = ghd

Dgh

d

dDh LL

2

2

2

22 (4.23)

+ Nếu h + h > L thì Pkđ = L.g

+ Nếu h + h L thì Pkđ = 2

2

d

D L.gh

c. Tinh toán áp suất khơi đông với hệ trung tâm môt côt ông.

Tương tự trên ta có :

V1 = 4

d2h (4.24)

V2 = hdD 224

(4.25)

h = hdD

d22

2

Vậy áp suất khởi động được tính theo công thức sau :

Pkđ = (h + h). L.g = ghdD

Dgh

dD

dh LL

22

2

22

2

(4.26)

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT



2.1. Các thông sô cua giếng thiết kế.

Bang 2.1. Cac thông sô cua via va giêng.

TT Các thông sô Ki hiệu Giá tri Đơn vi đo

11

Độ sâu miệng giếng s m 3080

22

Ap suất via Pv Atm 240

33

Nhiệt độ via T C 130

44

Ti trọng của khí đồng hành 0 Air = 1

0.65

55

Ti trọng của khí nen 1 Air = 1

0.65

66

Độ ngậm nước của sản phâm S % 50

77

Ti trọng của dầu d W = 1

0.87

78

Ti trọng của nước W = 1

1.05

89

Độ nhớt của dầu ở 50 C t cp 5.5

910

Độ nhớt của dầu ở 150 C t cp 0.5

111

Nhiệt độ khí nen tại miệng giếng t C 26

212

Nhiệt độ miệng giếng t C 70

313

Gradien nhiệt độ C/100m 3

414

Ap suất điểm bọt khí P Atm 242

515

Ti số dầu khí FGOR m / m 70

616

Ap suất nen ep khởi động P Atm 95

117

Ap suất làm việc P Atm 90



118

Ap suất đầu giếng P Atm 12

119

Ap suất bình tách P Atm 10

220

Hệ số sản phâm PI m ngđ.atm 1

221

Độ sâu đặt ống chống khai thác L m 3050

222

Điểm giữa khoang bắn mở via L m 3065

223

Lưu lượng khai thác Q m /ngđ

140

2.2. Tinh toán côt ông nâng cho giếng thiết kế.

- Chiều sâu giếng khai thác: H = 3080m = 10105,5 ft.

- Đường kính ống chống khai thác: D = 177,8mm = 7 in.

- Hệ số sản phâm: PI = 1 T/at.ngđ.

- Trọng lượng riêng của dầu: ρd = 0,87 g/cm3

- Lưu lượng khai thác: Qd = 140m3/ngđ = 121,8 T/ngđ

- Ty suất của khí dầu: G0 = 200 m3/T

- Ap suất via: Pv = 240atm

- Ap suất miệng giếng: Pm = 12atm

- Ap suất làm việc: Plv = 90atm

- Hệ số hoà tan của khí: = 0,6 (1/Pa).

2.2.1. Xac đinh chiêu dai côt ông nâng L.

Để tính toán chiều dài cột ống nâng (L) ta áp dụng công thức sau:

(2.1)

Ta có:

+ Pde = Plv - 4 = 90 – 4 = 86 (at).


hh

d PP LLn

ρ)(10 de


+ Theo công thức tính lưu lượng khai thác: Q = K(Pv – Pd)

→ .

+ Trọng lượng riêng trung bình hỗn hợp dầu:

(2.2)

Trong đó:

+ d: Trong lương riêng cua hôn hơp dầu khi ơ dưới đáy giếng.

(2.3)

(cl = d = 0,87 g/cm3 -.Trong lương riêng cua chât long và dầu trong giếng).

+ ρde : Trong lương riêng cua hôn hơp dầu khi ơ đế ông nâng.

(2.4)

Thay kết quả tính được thay vào công thức (2.2) ta được:

Vậy chiều dài ống nâng:

2.2.2 Xac đinh đương kinh côt ông nâng.

Đường kính của cột ống nâng khi giếng làm việc ở chế độ tối ưu được xác định theo công thức:


d ρρ ρn

2de


dtư = (2.5)

: độ nhấn chìm tương đối của ống cột nâng.

(2.6)

→ dtư =

Để phù hợp với điều kiện khai thác các giếng dầu khí ở mỏ Bạch Hô (giếng có độ sâu lớn, sản phâm chứa nhiều cát...) và phù hợp với sự đồng hoá thiết bị ta chọn đường kính cột ống nâng để cho giếng làm việc ở chế độ tối ưu là: dtư = 2,5 (inch)

2.3. Xác đinh chiều sâu đặt van gaslift 2.3.1. Xác đinh lưu lượng khi bơm ép

Lưu lượng khí ep:

V = Roep.Q(m3/ng.đ) (2.7)

Roep : lưu lượng riêng của khí ep

Lưu lượng riêng của khí ep Roep được tính theo công thức sau :

Roep= Rotp- (G - ) (2.8)

G0: ty sô khi cua giếng

: Hê sô hoà tan cua khi

Rotp : Lưu lượng riêng toàn phần tối ưu của khí (kể cả khí có lân trong

giếng) được xác định theo công thức:

(2.9)

Trong đó :

ε = 0,318 như đã tính ở công thức (2.6)

d = 2.46 (inch) như đã tính ở công thức (2.5)



Ln = 2677 m

→ 329,5 (m3/t)

thay giá trị Rotp vưa tính được vào công thức (2.8)

Roep= 329,5 –( 200 – 0.6 . ) =161,4 (m3/t )

Thay giá trị Roep vưa tính được vào công thức (5.7)

V = 161,4. 140 = 21428,4 (m3/ngđ) = 942 (m3/h)

2.3.2. Xác đinh chiều sâu đặt van gaslift Có 3 phương pháp xác định chiều sâu đặt van Gaslift:

Phương pháp giải tích, phương pháp toán đồ Nga và phương pháp đồ thị Camco

Trong đồ án này, độ sâu đặt van gaslift được xác định theo toán đồ trong giáo trình ‘Bài giảng công nghệ khai thác dầu khí ’ của Thầy Cao Ngọc Lâm

Chiều sâu đặt van 1 ( Lv1 )

(2.10)

Trong đó : htt là chiều sâu mực nước tinh tính tư mặt đất

htt =L – Htt (2.11)

Htt : chiều sâu mực nước tinh tính tư đáy giếng

Dựa vào công thức :

→ Vậy :

htt = 3080 – 2299 = 781 (m)

Plv = 90 (atm)

ρcl = ρd = 0,87



d = 2,46 (inch)

D = 7 (inch)

Thay các giá trị vào công thức (2.10)

Chiều sâu đặt van thư 2

(2.12)

Trong đó :

Lv1 = 889 (m)

ρd = 0,87

∆P1 : Độ chênh áp để đóng van thứ 1

Để xác định ∆P1 cần sử dụng toán đồ. Cách xác định như sau

Tư điểm 889(m) trên đường năm ngang trên của biểu đồ , ta hạ đường thăng đứng gặp đường cong V= 942 (m3/h) tại điểm A và đường năm ngang của áp suất khởi động Pkđ = 90 (atm) tại điểm B lúc này có 2 trường hợp xảy ra như sau :



Hinh 2.1.Toan đô đê xac đinh chênh ap đóng van

Trương hợp 1 :

Nếu điểm A năm trên điểm B thì tư A ta kẻ đường năm ngang cắt đường cong áp suất khởi động 90 (atm) tại tại điểm C (năm phía phải). Tư điểm C ta kẻ đường năm nghiêng song song với các đường năm nghiêng có săn của biểu đồ và gặp trục hoành ( phía dưới biểu đồ ) tại điểm D. Giá trị ứng với điểm D trên trục hoành chính là chênh áp đóng van 1 (∆P1)

Trương hợp 2 :

Nếu điểm A năm dưới điểm B thì tư điểm B ta kẻ đường năm ngang cắt đường cong áp suất khởi động 90( atm) tại điểm E (năm phía phải biểu đồ ). Tư điểm E ta kẻ đường nghiêng và xác ∆P1 như trường hợp trên

Đối với giếng thiết kế theo số liệu đầu bài , thỏa mãn trường hợp thứ 2 và ta xác định được ∆P=32(atm)

Thay giá trọ ∆P vưa tính được công thức (2.12) ta tính được chiều sâu đặt van 2 :



Chiều sâu đặt van 3 (Lv3) :

(2.13)

Trong đó :

Lv2 = 1247 m

ρd = 0,87

∆P2 = là độ chênh áp để đóng van thứ 2

Xác định như trên ta có : ∆P2 =32 (atm). Thay giá trị vào công thức (2.13) ta có : Lv3 = 1604 (m)

Chiều sâu đặt van thư 4 (Lv4) :

(2.14)

Xác định như trên ta có : ∆P3 = 32 thay vào biểu thức (2.14) ta có

Lv4 = 1962 (m)


(2.15)


Lv5 = 2320 (m)


(2.16)


Lv6 = 2676 (m)




(2.17)


Lv6 = 2965 (m)

Nhận xét :

Vì chiều dài ống nâng là Ln = 2678 (m) < 2965 (m) nên giếng thiết kế chi sử dụng 6 van gaslift

Trong khai thác gaslift van cuối cùng luôn luôn mở, nên van thứ 6 được gọi là van gaslift làm việc. Còn 5 van trên gọi là van gaslift khởi động. Trong quá trình khai thác các van gaslift khởi động luôn luôn đóng .

TAI LIÊU THAM KHẢO

Bài giảng Công nghệ khai thác dầu khí

PGS.TS. Cao Ngọc Lâm

Trường: Đai hoc Mo - Địa chât


Documents

thiet ke khai thac gieng dau bang phuong phap gaslift lien tuc