Liquid loading (1)

WELCOME TO THE
PRESENTATION OF GROUP 2
1. Nguyễn Văn Trọng
2. Nguyễn Cao Kỳ
3. Lý Đặng Thái Thịnh
4. Nguyễn Xuân Trực
5. Nguyễn Văn Thành
1


OUTLINE:
I. GIỚI THIỆU VỀ HIỆN TƯỢNG LIQUID LOADING:
II. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG Q TRÌNH LIQUID LOADING
III. CÁC MƠ HÌNH DỰ BÁO LIQUID LOADING
IV. CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC LIQUID LOADING

2


I. GIỚI THIỆU VỀ HIỆN TƯỢNG LIQUID LOADING:
• Trong khai thác các mỏ khí, thành phần chất lưu từ giếng di
chuyển lên bề mặt ln có một lượng nhất định pha lỏng.
• Khi mới khai thác, cịn sự chênh áp lớn nên dịng khí cịn đủ
năng lượng để nâng các hạt lỏng lên trên bề mặt.
• Sau một khoảng thời gian, áp suất suy giảm làm cho dịng
khí khơng đủ năng lượng nâng các hạt lỏng lên nữa .
Các hạt lỏng rơi trở lại và tích tụ ở đáy giếng (Liquid loading)
3


I. GIỚI THIỆU VỀ HIỆN TƯỢNG LIQUID LOADING:

4


II. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH LIQUID LOADING

1.Ảnh hưởng của tỷ số lỏng-khí CGR
(Condensate –gas ratio):
• Sự thay đổi CGR sẽ làm thay đổi thời điểm cũng như cơ chế
xuất hiện liquid loading trong giếng khai thác khí.
• Khi giá trị CGR tăng dẫn đến pha khí vỉa chứa nhiều lỏng
ngưng tụ hơn, quá trình liquid loading xảy ra sớm hơn và
mức độ nghiêm trọng hơn.
5


II. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH LIQUID LOADING

2. Ảnh hưởng của quỹ đạo giếng (góc nghiêng)
• Vận tốc tới hạn tăng khi góc nghiêng của đường ống tăng
theo phương trình sau:

𝑣=4.452 ∗ ¿¿

σ – sức căng bề mặt
𝐶𝑑 – – hệ số kéo (drag coefficient)
𝜌𝐿 , 𝜌𝑔- trọng lượng riêng của pha lỏng và pha khí- trọng lượng riêng của pha lỏng và pha khí
θ – góc nghiêng của ống (giếng).

6

II. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH LIQUID LOADING

3.Ảnh hưởng của độ ngập nước
• Khi nước vỉa xâm nhập sẽ khiến giếng khai thác dừng rất nhanh do quá
.
trình liquid loading xảy ra sớm, lượng lỏng ngưng tụ ngược và tích tụ đáy
giếng nhanh do có sự tham gia đồng thời của cả nước vỉa và condensate
4. Ảnh hưởng của đường kính ống khai thác
• Sử dụng đường kính ống khai thác quá lớn sẽ làm giảm vận tốc dịng khí
=> liquid loading xảy ra nhanh hơn

7


III. Các mơ hình dự báo Liquid loading
1. Mơ hình Veeken
 Hiện tượng liquid loading bao gồm 5 giai đoạn liên
tục diễn ra trong giếng khai thác như sau:
• GĐ 1: Cả hai pha khí và lỏng cùng chuyển động lên
bề mặt
• GĐ 2: Vận tốc của dịng khí giảm thấp đến mức
không đủ khả năng năng đẩy các hạt pha lỏng lên bề
mặt. Dòng chất lỏng chảy ngược trở lại đáy giếng và
bắt đầu tích tụ tại đáy giếng.
• GĐ 3: Lớp chất lỏng tích tụ tại đáy giếng làm tăng áp
suất thủy tĩnh tại đáy giếng, điều này làm giảm lưu
lượng dịng khí từ vỉa đi vào giếng, q trình này tiếp
tục cho đến khi dịng khí đi vào giếng dừng hẳn.

8


III. Các mơ hình dự báo Liquid loading
1. Mơ hình Veeken
 Hiện tượng liquid loading bao gồm 5 giai đoạn liên
tục diễn ra trong giếng khai thác như sau:
• GĐ 4: Lượng chất lỏng tích tụ ở đáy giếng sau đó bị
ép trở lại vỉa khi áp suất ở đáy giếng cao hơn áp suất
vỉa vùng cận đáy giếng. Trong q trình ép ngược lại
đó, áp suất của vùng cận đáy giếng được bổ sung (từ
năng lượng của vỉa).
• GĐ 5: Áp suất vùng cận đáy giếng được bổ sung cho
đến khi đủ để nâng cột chất lưu (hai pha khí-lỏng)
trong giếng khai thác lên bề mặt, dịng chảy trong
giếng sẽ hoạt động trở lại.
9


III. Các mơ hình dự báo Liquid loading
2. Mơ hình Turner


v  hạn của dịng khí:
Là phương pháp dự báo tốc độ tới

1
4

1.593 ∗ 𝜎 ∗ ( 𝜌 𝐿 − 𝜌 𝑔- trọng lượng riêng của pha lỏng và pha khí )
𝑣=
√ 𝜌 𝑔- trọng lượng riêng của pha lỏng và pha khí
•
•
•
•

σ-sức căng bề mặt của hạt lỏng (dyne/cm)
ρL-khối lượng riêng pha lỏng lbm/ft^3 )L-khối lượng riêng pha lỏng lbm/ft^3 )
Ρg-khối lượng riêng pha khí (lbm/ft^3 )g-khối lượng riêng pha khí (lbm/ft^3 )
v-vận tốc tới hạn (ft/s)

1
4

10


III. Các mơ hình dự báo Liquid loading
2. Mơ hình Turner
Lưu lượng tới hạn của dịng khí:

3.0648∗ 𝑃 ∗ 𝑣 ∗ 𝐴
𝑞=
𝑇∗𝑧
q: Lưu lượng tới hạn (MMscfd)
P: áp suất bề mặt (psi)
z: hệ số lệch khí
A: tiết diện tubing (ft ^2)

T: Nhiệt độ ( R)

11


III. Các mơ hình dự báo Liquid loading
2. Mơ hình Turner
v  sự hình thành của quá trình liquid loading là:
Hai yếu tố cơ bản để xác định

• Khi kích thước của hạt lỏng ngưng tụ đủ lớn để dòng khí chuyển động khơng
đủ khả năng mang theo và hạt lỏng bắt đầu rơi ngược xuống đáy giếng do tác
dụng của trọng lực => hiện tượng liquid loading bắt đầu diễn ra.
• Tính ổn định của lớp film lỏng bám dọc theo thành ống.

12


IV. Các biện pháp khắc phục Liquid loading

1. Giảm đường kính ống khai thác: là giải pháp hữu hiệu để
hạn chế ảnh hưởng của hiện tượng ngưng tụ lỏng trong
giếng.
2. Giảm áp suất đầu giếng khai thác.
3.Dùng bơm ép hóa chất.
4.Dùng gaslift.

13

BÀI TẬP

14


BÀI TẬP

𝑑𝑃
𝑃=𝑃 𝑠𝑒𝑝 +∫ −
𝑑𝑧
𝑑𝑧

( )

2

𝛾𝑞
P=𝑃 𝑠𝑒𝑝 +∫ 0.433𝛾 sin(𝜃)+1.1471×10 𝑓 𝑚𝑜𝑜𝑑𝑦 5 𝑑𝑧
𝑑

(

−5

)

15


BÀI TẬP

𝛾𝑞
ℜ=92.2
𝜇𝑑

8
𝑓 𝑚𝑜𝑜𝑑𝑦 =8 ℜ

[

12

( )+

Trong đó:

1

( 𝐴+ 𝐵 )

3
2

]

1
12

q (bbl/d)
(cp)
d: (in)

[

𝐴= 2.457 ln
Trong đó:

16

1
7
ℜ

0.9

𝜀
𝑑

( )
( )
37530
𝐵=(
ℜ )
+0.27

]

16

16

BÀI TẬP

¿
𝑃 𝑤𝑓 =𝑃 𝑟 +
𝑃𝑟+

𝑞
𝐽

𝑞
−5
2
=𝑃 𝑠 + 0.433 𝛾( 𝛥 𝑍 𝑡𝑢𝑏𝑖𝑛𝑔- trọng lượng riêng của pha lỏng và pha khí + 𝛥 𝑍 𝑓𝑙𝑜𝑤𝑙𝑖𝑛𝑒 )+ 1.1471× 10 𝛾 𝑞
𝐽

(

𝑡𝑢𝑏𝑖𝑛𝑔- trọng lượng riêng của pha lỏng và pha khí

𝑓 mo 𝑜𝑑𝑦 𝐿 𝑡𝑢𝑏𝑖𝑛𝑔- trọng lượng riêng của pha lỏng và pha khí
𝑑

5
𝑡𝑢𝑏𝑖𝑛𝑔- trọng lượng riêng của pha lỏng và pha khí

𝑓𝑙𝑜𝑤𝑙𝑖𝑛𝑒

+

𝑓 mo 𝑜𝑑𝑦 𝐿 𝑓𝑙𝑜𝑤𝑙𝑖𝑛𝑒
5

𝑑 𝑓𝑙𝑜𝑤𝑙𝑖𝑛𝑒

17

)


BÀI TẬP
𝑇 𝑠 𝑃𝑖
𝐺𝐼𝐼𝑃 (𝑠𝑐𝑓 )=43560 𝐴h 𝛷 (1− 𝑆 w )
𝑃 𝑠𝑇 𝑓 𝑍𝑖
A = Drainage area, acres (1 acre = 43,560 sq. ft)
h = Net pay thickness, feet
Ø = Porosity, fraction of rock volume available to
store fluids
Sw = Volume fraction of porosity filled with
interstitial water
Ts = Base temp., standard conditions, °Rankine
(460° + 60°F)
Ps = Base pressure, standard conditions, 14.65 psia
Tf = Formation temp, °Rankine (460° + °F at
formation depth)

18


BÀI TẬP

¿
Gas produced = Initial gas –
remaning gas
1
1
𝐺𝑝 =43560 𝐴h 𝜙 (1− 𝑆𝑤 )
−
𝐵𝑔- trọng lượng riêng của pha lỏng và pha khí𝑖 𝐵 𝑔- trọng lượng riêng của pha lỏng và pha khí𝑎

(

)
19


BÀI TẬP
𝑃 𝑠𝑐 𝑧𝑇
𝑧𝑇
𝐵𝑔- trọng lượng riêng của pha lỏng và pha khí =
=0.02827
𝑇 𝑠𝑐 𝑃
𝑃
𝑃 𝑝𝑐 =678 −50 (𝛾 𝑔- trọng lượng riêng của pha lỏng và pha khí − 0.5) −206.7 𝑦 𝑁 + 440 𝑦 𝐶 𝑂 + 606.7 𝑦 𝐻 𝑆
𝑇 𝑝𝑐 =326 +315.7 (𝛾 𝑔- trọng lượng riêng của pha lỏng và pha khí − 0.5)− 240 𝑦 𝑁 − 83.3 𝑦 𝐶 𝑂 + 133.3 𝑦 𝐻 𝑆
2

2

2

2

2

2

1− 𝐴
𝐷
𝑍 = 𝐴+ 𝐵 +𝐶 𝑃 𝑝 𝑟
𝑒
0.5

𝐴=1.399 ( 𝑇 𝑝𝑟 − 0.92 ) − 0.36 𝑇 𝑝𝑟 − 0.1

0.066
2 0.32 𝑃
𝐵=(0.62−0.23𝑇 𝑝𝑟 )+
−0.037 𝑃 𝑝𝑟 + 𝐹
𝑇 𝑝𝑟 −0.86
10
¿

(

)

6
𝑝𝑟

20