Thiết kế số van, chiều sâu đặt van hợp lý cho giếng gaslift liên tục, ứng dụng thực tế ở mỏ bạch hổ

Mục lục

MỤC LỤC

MỤC LỤC ..................................................................................................................................................... i
DANH SÁCH BẢNG BIỂU ........................................................................................................................ iii
DANH SÁCH HÌNH VẼ ............................................................................................................................. iv
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................................................... 1
1.

Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................................................... 1

2.

Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài ....................................................................................................... 2

3.

Phương pháp nghiên cứu................................................................................................................... 2

4.

Tổng quan về tình hình nghiên cứu................................................................................................... 2

5.

Cấu trúc đồ án ................................................................................................................................... 7

Chương 1....................................................................................................................................................... 9
TỔNG QUAN VỀ KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT ............................................. 9
1.1 Khảo sát tính chất vật lý của giếng 5P thuộc mỏ Bạch Hổ ................................................................. 9

1.1.1 Tính chất vật lý của vỉa sản phẩm ................................................................................................ 9
1.1.2 Tính chất của chất lưu trong điều kiện vỉa ................................................................................. 10
1.1.3 Nhiệt độ và gradient địa nhiệt .................................................................................................... 12
1.2 Cơ sở lý luận chọn phương pháp khai thác gaslift liên tục cho giếng thiết kế.................................. 13
1.3 Khai thác dầu bằng phương pháp Gaslift .......................................................................................... 14
1.3.1 Giới thiệu chung về phương pháp gaslift: .................................................................................. 14
1.3.2 Các phương pháp khai thác dầu bằng gaslift ............................................................................. 16
1.4 Cơ sở lý thuyết về phương pháp khai thác gaslift ............................................................................. 18
1.4.1 Nguyên lý làm việc: ................................................................................................................... 18
1.4.2 Nguyên lý hoạt động .................................................................................................................. 19
1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của phương pháp gaslift................................................... 20
1.4.4 Hệ thống van gaslift ................................................................................................................... 21
Chương 2..................................................................................................................................................... 24
CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CHO GIẾNG GASLIFT ................................................................... 24
2.1 Xác định đường kính tối ưu của ống khai thác ................................................................................. 24
2.1.1 Tính toán cột ống nâng khi khống chế lưu lượng khai thác: .................................................... 25

SVTH: Châu Phước Thọ

Pagei


Mục lục
2.1.2 Tính toán cột ống nâng khi không khống chế lưu lượng khai thác: .......................................... 26
2.2 Xác định áp suất khởi động giếng khai thác bằng gaslift: ............................................................... 28
2.3 Tính toán chiều sâu đặt van gaslift khởi động ................................................................................. 31
2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của giếng gaslift ...................................................................... 33
2.4.1 Lưu lượng khí nén: ..................................................................................................................... 33
2.4.2 Đường kính ống nâng: ............................................................................................................... 34
2.4.3 Lưu lượng riêng của khí: ........................................................................................................... 35

Chương 3..................................................................................................................................................... 37
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ GIẾNG KHAI THÁC GASLIFT BẰNG PHẦN MỀM PIPESIM ............. 37
3.1 Giới thiệu phần mềm Pipesim ........................................................................................................... 37
3.2 Thiết kế giếng khai thác Gaslift ........................................................................................................ 39
3.2.1 Các thông số khai thác của giếng 5P thuộc mỏ Bạch Hổ .......................................................... 39
3.2.2 Dùng excel tính toán lưu lượng khai thác và lưu lượng bơm ép của giếng 5P thuộc mỏ Bạch
Hổ........................................................................................................................................................ 39
3.2.3 Xây dựng mô hình và các bước nhập thông số vào mô hình: .................................................... 45
3.2.4 Phân tích khả năng cho dòng của giếng .................................................................................... 48
3.2.5 Xác định độ sâu tối đa bơm ép khí ............................................................................................. 51
3.2.6 Thiết kế vị trí đặt van Gaslift ..................................................................................................... 52
3.2.7 Lưu lượng khí bơm ép tối ưu ...................................................................................................... 57
3.2.8 Hiệu quả khai thác giếng khi áp dụng phương pháp gaslift ...................................................... 59
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................................................... 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................................................... 67

SVTH: Châu Phước Thọ

Pageii


Danh sách bảng biểu

DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1: Các thông số khai thác của giếng 5P ............................................................................................ 39
Bảng 2: Thông số ban đầu của vỉa tương ứng cho Flowline ...................................................................... 40
Bảng 3: Áp suất theo độ sâu tương ứng với GLR của Flowline ................................................................. 40
Bảng 4: Thông số ban đầu của vỉa tương ứng cho Tubing ......................................................................... 42
Bảng 5: Áp suất theo độ sâu tương ứng với GLR của Tubing .................................................................... 42
Bảng 6: Lưu lượng inflow tương ứng áp suất vỉa ....................................................................................... 44

Bảng 7: GLR giả thiết tương ứng với lưu lượng bơm ép cần thiết ............................................................. 44
Bảng 8: Lưu lượng chất lỏng (STB/d) khai thác tự phun............................................................................ 51
Bảng 9: Kết quả vị trí đặt Mandrel ............................................................................................................. 56
Bảng 10: Lưu lượng khai thác với lưu lượng khí nén và hàm lượng nước khác nhau ............................... 58

SVTH: Châu Phước Thọ

Pageiii


Danh sách hình vẽ

DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1:Nguyên lý hoạt động của phương pháp gaslift ............................................................................... 20
Hình 2: Van Gaslift ..................................................................................................................................... 22
Hình 3: Sơ đồ giếng khai thác gaslift .......................................................................................................... 28
Hình 4: Sơ đố xác định độ sâu đặt van Gaslift ........................................................................................... 32
Hình 5: Đồ thị giữa lưu lượng khai thác với lưu lượng khí nén ................................................................. 34
Hình 6: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lưu lượng khí bơm ép, lưu lượng dầu khai thác với đường kính
ống nâng ..................................................................................................................................................... 35
Hình 7: Đồ thị mối quan hệ của lưu lượng khai thác Ql = f(Vk), lưu lượng riêng của khí nén R = f(Vk), áp
suất khí nén Pk = f(Vk)................................................................................................................................. 35
Hình 8: Đồ thị tra áp suất theo độ sâu ....................................................................................................... 41
Hình 9: Đồ thị IPR và GLR tương ứng cho Flowline ................................................................................. 41
Hình 10: Đồ thị IPR và GLR tương ứng cho Tubing .................................................................................. 43
Hình 11: Đồ thị mối quan hệ giữa lưu lượng khai thác và lưu lượng bơm ép của giếng 5P...................... 44
Hình 12: Giao diện chính của mô hình giếng 5P ....................................................................................... 45
Hình 13: Giao diện thiết lập dữ liệu cho Black Oil .................................................................................... 46
Hình 14: Giao diện thiết lập dữ liệu cho Vertical Completion ................................................................... 46
Hình 15: (A),(B),(C):Giao diện thiết lập dữ liệu cho Tubing ..................................................................... 48

Hình 16: Giao diện của Nodal Analysis ..................................................................................................... 49
Hình 17: Đồ thị phân tích đường dòng vào và ra trong trường hợp water cut khác nhau khi giếng tự
phun ............................................................................................................................................................ 49
Hình 18: Đồ thị phân tích đường dòng vào và ra trong trường hợp water cut khác nhau khi giếng khai
thác bằng gaslift .......................................................................................................................................... 50
Hình 19: Giao diện tính toán độ sâu tối đa bơm ép khí .............................................................................. 51
Hình 20: Giao diện thiết lập thông số cho Design Control ........................................................................ 52
Hình 21: Giao diện thiết lập thông số cho Design Parameters .................................................................. 53
Hình 22: Giao diện nhập thông số Safety Factors...................................................................................... 55
Hình 23: Kết quả chạy phần mềm PipeSim vị trí đặt Mandrel ................................................................... 55
Hình 24: Đồ thị kết quả vị trí đặt Mandrel ................................................................................................. 56
Hình 25: Giao diện thiết lập thông số cho Artificial Lift Performance ...................................................... 57
Hình 26: Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa lưu lượng khai thác đối với lưu lượng khí nén và hàm lượng
nước khác nhau ........................................................................................................................................... 58
Hình 27: Giao diện của Downhole Equipment ........................................................................................... 59
Hình 28: Giao diện thiết lập lưu lượng khí bơm ép cho toàn hệ thống ...................................................... 60
Hình 29: Giao diện của Nodal Analysis .................................................................................................... 60
Hình 30: Đồ thị phân tích đường dòng vào và ra trong trường hợp lưu lượng khí nén 0.3mmscf/d.......... 61
Hình 31: Đồ thị phân tích đường dòng vào và ra trong trường hợp lưu lượng khí nén 0.4mmscf/d.......... 61
Hình 32: Đồ thị phân tích đường dòng vào và ra trong trường hợp lưu lượng khí nén 0.5mmscf/d.......... 62
Hình 33: Đồ thị phân tích đường dòng vào và ra trong trường hợp lưu lượng khí nén 1mmscf/d............. 62
Hình 34: Đồ thị phân tích đường dòng vào và ra trong trường hợp lưu lượng khí nén 2mmscf/d............. 63
Hình 35: Đồ thị phân tích đường dòng vào và ra trong trường hợp lưu lượng khí nén 2.5mmscf/d.......... 63

SVTH: Châu Phước Thọ

Pageiv


Mở đầu

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
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 phấn 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.
Công tác khoan và khai thác các giếng dầu là một công việc hết sức khó
khăn, phức tạp và là công việc sống còn của ngành công nghiệp dầu khí.Hiện nay
các nhà khoa học trên thế giới luôn không ngừng nghiên cứu nhằm tìm ra các
phương pháp khai thác mới đạt hiệu quả cao.Mục tiêu quan trọng nhất của người
kỹ sư dầu khí là biết áp dụng các kỹ thuật và công nghệ mới để khai thác ngày
càng hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên vô giá này.
Trong thực tế khai thác dầu khí, sau một thời gian khai thác, năng lượng vỉa
suy giảm dần, không còn đủ lớn để đưa dòng sản phẩm lên miệng giếng.Lúc này
cần phải sử dụng phương pháp khai thác cơ học thích hợp.Vào cuối thế kỷ XIX,
người ta nén không khí vào khoảng không vành xuyến hoặc trong cần để nâng lưu
chất. Năm 1920, bắt đầu dùng khí đồng hành thu được từ quá trình khai thác dầu
ép trở lại giếng. Phương pháp bơm khí cao áp vào giếng hòa trộn với chất lỏng
trong giếng làm giảm tỷ trọng và đưa chúng lên bề mặt có tên gọi chung là phương
pháp gaslift.
Vấn đề tối ưu phương pháp gaslift trong khai thác dầu khí được tranh luận
và nghiên cứu. Nhưng điểm chung là tối ưu để lưu lượng dầu khai thác cao nhất,
lợi nhuận thu được là lớn nhất.

SVTH: Châu Phước Thọ

Page1

Mở đầu

2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
Từ việc nghiên cứu tính hiệu quả trong khai thác dầu khí, mục đích
nghiên cứu của đồ án là làm sao dùng phương pháp gaslift để lưu lượng dầu
khai thác cao nhất, lợi nhuận thu được là lớn nhất cho giếng cần được khai
thác.Nhiệm vụ đề tài là dùng phương pháp gaslift liên tục thiết kế tính toán như
thế nào để khai thác giếng một cách có hiệu quả.
3. Phương pháp nghiên cứu
Đề tài tập trung nghiên cứu cơ sở lý thuyết công nghệ khai thác, đánh giá
khả năng khai thác,ứng dụng và đề xuất giải pháp khai thác phù hợp cho vùng
nghiên cứu.
Nghiên cứu các phương pháp trong khai thác, đặc biệt là nghiên cứu cơ sở
lý thuyết của phương pháp khai thác dầu bằng Gaslift.
Thống kê, phân tích các số liệu liên quan đến giếng từ nguồn khác để đề
xuất giải pháp khai thác bằng phương pháp gaslift liên tục một cách hợp lý cho
giếng cần được khai thác .
4. Tổng quan về tình hình nghiên cứu
“Thiết kế số van,chiều sâu đặt van hợp lý cho giếng Gaslift liên tục, ứng dụng
thực tế ở Mỏ Bạch Hổ”, (Điệp, Vũ Tấn)
Đặt vấn đề:
• Tìm những thông số cần thiết cho việc thiết kế khai thác bằng
gaslift.
• Xây dựng được các phương trình dòng chảy trong ống thẳng đứng.
• Tính toán các thông số và thiết kế hệ thống khai thác gaslift.
Phương pháp nghiên cứu:
SVTH: Châu Phước Thọ

Page2

Mở đầu

• Đưa ra cơ sở lý thuyết về Gaslift và giới thiệu các thiết bị trong
phương pháp gaslift.
• Tiến hành tìm hiểu các thông số liên quan đến các thiết bị
• Sau đó,tiến hành xây dựng đường phân bố áp suất trong ống đứng
• Rồi đến việc tính toán các thông số liên quan và ứng dụng nó vào
trong thực tế
Kết quả:
• Tính toán các thông số và thiết kế được chiều sâu đặt van của giếng
gaslift một cách hợp lý.
• Áp dụng được phương pháp tính toán và xây dựng được đường
phân bố áp suất rõ ràng và chính xác.
• Ứng dụng phương pháp này vào thực tế cụ thể là: Mỏ Bạch Hổ
“Tính toán thiết kế khai thác Gaslift liên tục” (Tiến, Lê Quyết)
Đặt vấn đề:
• Giới thiệu chung và cơ sở lý thuyết về phương pháp Gaslift
• Tính toán thiết kế cho một giếng Gaslift cụ thể
• Tối ưu hóa bơm ép cho giếng Gaslift
• Cách xác định áp suất khởi động giếng khai thác bằng gaslift
• Mô phỏng phương pháp kiểm tra bằng số liệu cụ thể
Phương pháp nghiên cứu:
• Đưa ra cơ sở lý thuyết về P.P Gaslift và giới thiệu về P.P gaslift
liên tục
• Đưa ra bài toán để giải quyết vấn đề tính toán và thiết kế
Kết quả:
SVTH: Châu Phước Thọ

Page3

Mở đầu

• Tính toán được các thông số và lựa chọn chế độ khai thác tối ưu
• Sử dụng được phần mềm giải quyết bài toán hiệu quả-và ứng
dụng thực tế phong phú
• Thiết lập được cửa sổ mô phỏng áp suất trong quá trình khởi động
giếng gaslift
“Ứng dụng PIPE SIM để thiết kế giếng khai thác dầu bằng Gaslift liên tục”
(Trâm, Hoàng Triệu Thùy)
Đặt vấn đề:
• Giải quyết bài toán thiết kế cho giếng gaslift một cách hiệu quả
bằng phương pháp đồ thị và phần mềm PIPE SIM-đối chiếu 2
phương pháp
• Lập phương án thiết kế giếng gaslift có hiệu quả kinh tế nhất
• Phải nắm bắt được cơ sở lý thuyết của phương pháp gaslift và
phần mềm PIPE SIM
Phương pháp nghiên cứu:
• Giới thiệu các phương pháp gaslift được áp dụng (ưu-nhược-khả
năng áp dụng)
• Giới thiệu phương trình dòng chảy trong giếng để áp dụng cho
gaslift
• Sau đó,thiết kế giếng gaslift bằng đồ thi phân bố áp suất và phần
mềm PIPESIM
Kết quả:
• Nhờ vào các phương trình dòng chảy,xác định các thông số của
giếng gaslift,cũng như thiết kế các Mandrel bằng phần mềm và
đồ thị
SVTH: Châu Phước Thọ

Page4


Mở đầu

• Biết ứng dụng và áp dụng phần mềm PIPESIM và đồ thị để giải
bài toán một cách rõ ràng và chính xác
“Nghiên cứu phương pháp lí hóa nhằm nâng cao hiệu quả giếng khai thác
Gaslift trong điều kiện khai thác tại Việt Nam” (Nhân, Nguyễn Hữu; Kabirov,
M. M; Dũng, Nguyễn Thành, 2009)
Đặt vấn đề:
• Phân tích đánh giá để chọn phương pháp khai thác hợp lý trong
điều kiện khai thác biển tại Việt Nam
• Phân tích và giải quyết các yếu tố phụ thuộc và ảnh hưởng đến
phương pháp gaslift:cấu trúc dòng chảy,vận tốc tương đối,lắng
đọng paraffin
• Lựa chọn các hóa phẩm để giải quyết những vấn đề trên… giúp
nâng cao hiệu quả khả năng khai thác giếng gaslift
Phương pháp nghiên cứu:
• Đưa ra những yếu tố ảnh hưởng đến việc khai thác dầu bằng
phương pháp gaslift
• Phân tích sự ảnh hưởng các yếu tố đó và tìm ra hướng giải quyết
vấn đề
• Sau đó,tính toán và thủ nghiệm các phương pháp để giảm bớt
hoặc loại bỏ ảnh hưởng của những yếu tố đó đến việc khai thác
giếng gaslift bằng cách dùng hóa phẩm,thí nghiệm để đưa ra các
phương pháp giải quyết khác
Kết quả:
• Việc áp dụng hỗn hợp hóa phẩm: chất hoạt tính bề mặt và chất

ức chế lắng đọng paraffin làm giảm vận tốc chuyển động của
SVTH: Châu Phước Thọ

Page5


Mở đầu

pha khí, làm chậm quá trình phát triển của bọt khí khi chuyển
động trong ống khai thác và tăng khả năng tạo bọt của hỗn hợp
dầu-khí nước
• Việc áp dụng hỗn hợp hóa phẩm làm tăng lưu lượng giếng khai
thác gasliftlàm tăng hiệu quả sử dụng khí nén và hiệu suất làm
việc của giếng gaslift
• Xác định được nồng độ tối ưu của hỗn hợp hóa phẩm, tuy nhiên
tùy điều kiện, tính chất lí hóa dầu - khí nước từng mỏ nên hiệu
chỉnh nồng độ của hỗn hợp cho phù hợp với điều kiện từng mỏ
tại Việt Nam
Sau khi tham khảo một số tài liệu như trên, cho thấy vấn đề khai thác dầu
bằng phương pháp gaslift rất phổ biến.Đặc biệt là trong bối cảnh nền kinh tế thế
giới đang phát triển nên cần nhiều năng lượng: quan trọng đó là dầu và yêu cầu sử
dụng cao nên phương pháp khai thác bằng gaslift cũng đang trở thành đề tài nóng
bỏng cần phải được nghiên cứu để giúp tăng hiệu quả khai thác hơn.Và đặc biệt
hơn nữa, là thông qua việc sử dụng nguồn khí tại chổ để khai thác dầu bằng
phương pháp gaslift liên tục là đề tài cũng cần được quan tâm.Ngày nay, với việc
kết hợp những công cụ và phần mềm (PIPESIM) vào trong phương pháp khai thác
gaslift cũng rất phong phú.Vì lý do đó mà đề tài “Thiết kế khai thác dầu bằng
phương pháp gaslift liên tục” đã được chọn làm đề tài nghiên cứu đồ án tốt
nghiệp. 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 thiết bị dùng trong khai

thác Gaslift…
Ý nghĩa thực tiễn
Đồ án nghiên cứu và đưa ra giải pháp công nghệ khai thác bằng phương
pháp gaslift liên tục đã thực hiện trước đó sẽ khẳng định tầm quan trọng và tính
SVTH: Châu Phước Thọ

Page6


Mở đầu

hiệu quả cao của việc áp dụng phương pháp khai thác bằng gaslift. Mở rộng nghiên
cứu và ứng dụng,giúp kỹ sư dầu khí có thể tiếp cận và áp dụng các phương
pháp,kỹ thuật và công nghệ khai thác mới.Thành công của giải pháp cho giếng
khai thác này cùng với các giếng khai thác các giải pháp khai thác bằng phương
pháp Gaslift mới phù hợp với mục tiêu và điều kiện của giếng khai thác cụ thể hơn.
5. Cấu trúc đồ án
Nội dung chính của đồ án bao gồm 3 chương:
Chương 1:Tổng quan về khai thác dầu bằng phương pháp gaslift
Trong chương này em giới thiệu sơ lược về các phương pháp khai thác cơ
học, ưu nhược điểm của từng phương pháp và cơ sở chọn lựa phương pháp khai
thác cơ học phù hợp với hoàn cảnh khai thác tại Việt Nam là phương pháp gaslift.
Phân loại được các hệ thống khai thác bằng gaslift và giới thiệu các thiết bị
khai thác bề mặt và lòng giếng.
Chương 2:Cơ sở lý thuyết tính toán cho giếng gaslift
Trình bày các cơ sở lý thuyết để tính toán bằng thuật toán các thông số như:
• Kích cở tubing.
• Áp suất khởi động van gaslift
• Độ sâu lắp van gaslift
• Áp suất tại van làm việc.

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của giếng gaslift:
• Lưu lượng khí nén.
• Đường kính ống nâng.
• Lưu lượng riêng của khí.
Chương 3:Tính toán và thiết kế giếng khai thác gaslift bằng phần mềm Pipesim
SVTH: Châu Phước Thọ

Page7


Mở đầu

Trong chương này sử dụng chủ yếu là phần mềm pipesim để thiết kế cụ thể
cho một giếng khai thác gaslift.
Dự đoán khả năng cho dòng của giếng qua các thông số:
• Áp suất vỉa,Pvỉa.
• Độ ngập nước (water cut)
Xác định được hiệu quả khi chuyển sang khai thác bằng gaslift.
Tiếp theo dựa vào các thông số của giếng ta tiến hành thiết kế cho giếng
khai thác gaslift dựa vào phần mềm pipesim để xác định:
• Số van gaslift tối ưu.
• Độ sâu lắp đặt van gaslift.
• Độ sâu tối đa bơm ép khí.

SVTH: Châu Phước Thọ

Page8


Chương 1: Tổng quan về khai thác dầu bằng phương pháp gaslift

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT
1.1 Khảo sát tính chất vật lý của giếng 5P thuộc mỏ Bạch Hổ
1.1.1 Tính chất vật lý của vỉa sản phẩm
a.Đặc trưng về chiều dày:
Việc phân chia chiều dày hiệu dụng trong đá móng rất khó khăn do sự có
mặt của vi nứt nẻ có thể tích rất nhỏ nhưng lại cho phép dầu chảy qua với giá trị
gần đúng đầu tiên, giá trị tới hạn của độ rỗng được lấy bằng 0,6%.
Chiều dày đá móng được tính ở độ sâu tuyệt đối 4046m (chiều sâu này ứng với
giếng khoan GK – 4221 cho dòng dầu không lẫn nước). Tại vòm Bắc chiều dày
chung của móng thay đổi từ 0 ÷ 375m, trung bình là 522m, với hệ số biến đổi là
0,40. Trên vòm Trung Tâm chiều dày chung của đá móng nằm trong khoảng từ 0
÷ 987m, trung bình là 690m với hệ số biến đổi là 0,30. Chiều dày hiệu dụng của đá
móng nứt nẻ theo tài liệu địa vật lý giếng khoan là 9,4 ÷ 91,3% (ở vòm Bắc) và
41,8 ÷ 89,2% (ở vòm trung tâm) chiều dày của đá móng do các giếng khoan mở ra.
b. Tính không đồng nhất:
Mỏ Bạch Hổ là mỏ có dạng đa vỉa, đặc trưng bằng mức độ khác nhau về tính
không đồng nhất của các đối tượng khai thác.
Các thân dầu Mioxen dưới:
Đồng chất hơn cả là tầng 23 của vòm bắc, tính không đồng nhất của các
Mioxen cao nhất trong số các vỉa của mỏ.

SVTH: Châu Phước Thọ

Page9


Chương 1: Tổng quan về khai thác dầu bằng phương pháp gaslift

Tầng Mioxen được phân làm nhiều lớp mỏng, hệ số phân lớp trung bình ở
vòm Bắc là 3,6, ở vòm Trung tâm là 5,5, tương ứng với hệ số cát của vòm là 0,45
cho vòm Bắc và 0,34 cho vòm Trung tâm.
Tài liệu nghiên cứu địa vật lý giếng khoan và tài liệu phân tích mẫu lõi trong
phòng thí nghiệm lấy được ở tầng 3 tầng Mioxen dưới cho thấy lát cắt các tập
không đồng nhất.
Các thân dầu Oligoxen hạ:
Theo tài liệu địa vật lý và tài liệu mẫu lõi trong giếng khoan thuộc tầng
Oligoxen hạ cho thấy mặt cắt các tầng sản phẩm rất không đồng nhất được xen kẽ
bởi các lớp cát kết, bột kết chứa sản phẩm và sét mỏng không chứa sản phẩm. So
sánh các đặc tính không đồng nhất của các đối tượng khai thác cho thấy rằng trong
các đối tượng đá có chứa độ rỗng như Oligoxen hạ thường không đồng nhất. Hệ số
phân lớp và hệ số cát của tầng Oligoxen hạ lần lượt là 10,8 và 0,39.
Nói chung khi đánh giá mức độ không đồng nhất của các tầng sản phẩm có
thể nói rằng trầm tích sản phẩm Oligoxen là kém đồng nhất hơn cả. Mức độ phân
lớp lớn nhất tới 20 vỉa. Hệ số phân lớp trung bình là 19,8%.
1.1.2 Tính chất của chất lưu trong điều kiện vỉa
a. Các tính chất của dầu trong điều kiện vỉa.
Dầu ở tất cả các vỉa trong mỏ Bạch Hổ đều chưa bão hòa, hệ số ép (tỷ số
giữa áp suất vỉa và áp suất bão hòa) là:
• 1,43 cho Mioxen hạ dưới vòm Bắc.
• 1,9 cho Mioxen dưới vòm Trung tâm.
• 3,54 cho Oligoxen thượng.
• 1,94 cho Oligoxen hạ.
• 1,76 cho đá móng.
SVTH: Châu Phước Thọ

Page10

Chương 1: Tổng quan về khai thác dầu bằng phương pháp gaslift

Theo các giá trị thông số cơ bản, các loại dầu mỏ Bạch Hổ có thể chia thành
3 nhóm. Theo chiều từ nhóm I đến nhóm III các thông số gia tăng:
• Tỷ suất khí dầu – dầu GOR.
• Hệ số thể tích B.
• Áp suất bão hòa Ps.
• Tỷ trọng dầu γd.
• Độ nhớt của dầu μd.
Qua phân tích số liệu theo tách vi phân ta thấy được dầu được chia thành 2
nhóm:
• Dầu đá móng và dầu Oligoxen dưới.
• Dầu Oligoxen thượng và Mioxen.
Về thành phần cấu tử dầu vỉa, vì lý do hạn chế các số liệu về chưng cất chân
không nên sử dụng dầu tách có tỷ trọng 833,6kg/m3 và phân tử lượng 251,15g/mol
để tính toán cho tầng đá móng và Mioxen hạ, còn sử dụng dầu có trọng lượng riêng
là 865kg/m3 và phân tử lượng là 300g/mol cho Oligoxen trên và Mioxen dưới. Sự
cho phép kể trên dựa trên cơ sở về sự giống nhau của các giá trị trọng lượng riêng
dầu tách khí của các nhóm và đáp ứng với các đặc tính trung bình.
c. Đặc tính hóa lý của dầu tách khí.
Theo các số liệu về khoảng biến thiên và các giá trị trung bình của các thông
số dầu tách khí sau quá trình vi phân cho thân dầu thuộc loại đá nặng, nhiều
parafin, it lưu huỳnh, ít nhựa cho đến nhiều nhựa, tỷ lệ thu hồi sản phẩm sáng màu
thuộc loại trung bình. Nhiệt độ đông đặc của các loại dầu 29 ÷ 340C.
d. Các tính chất của nước vỉa.

SVTH: Châu Phước Thọ

Page11

Chương 1: Tổng quan về khai thác dầu bằng phương pháp gaslift

Trong các trầm tích của tầng Mioxen dưới thường gặp 2 loại nước chính là:
nước Canxiclorua (CaCl2) và nước Natrihydrocarbonat (NaHCO3). Đặc điểm của
loại nước NaHCO3 là có độ khoáng hóa thấp (6,64g/l) chỉ nhận biết trong vòm
Bắc, nước vòm Nam thuộc loại CaCl2 có độ khoáng hóa cao hơn (16g/l), đồng thời
độ khoáng hóa gia tăng theo hướng tây nam. Nước thuộc trầm tích Oligoxen hạ
được lấy từ vỉa lăng kính nằm trên các tầng sản phẩm thuộc loại NaHCO3 có độ
khoáng hóa thấp hơn (5,4g/l).
Thành phần khí hòa tan trong nước khác với thành phần khí hòa tan ở trong
dầu ở chỗ có hàm lượng Metan (CH4) cao hơn. Lượng cấu tử Carbon của khí hòa
tan trong nước là 1,54 ÷ 3,0% và lượng Nitơ là 1,29 ÷ 2,8%.
1.1.3 Nhiệt độ và gradient địa nhiệt
a. Gradient địa nhiệt (GDN) các đá phủ trên móng
Móng được phủ bởi các thành phần tạo trầm tích sét tuổi Mioxen và Oligoxen,
các lớp phủ này có hệ số dẫn nhiệt bé hơn so với hệ số dẫn nhiệt của đá móng.
Dòng nhiệt này sau khi ra khỏi móng sẽ bị ứ ở các lớp phủ phía trên, gradient địa
nhiệt của các lớp đá này lớn hơn đá ở móng.
Những đo đạc trong các giếng mở vào thân dầu tuổi Mioxen hạ, Oligoxen có
quy luật như sau:
Cùng chiều sâu như nhau, giếng nào nằm ở vùng đá móng nâng cao thì nhiệt độ
cao hơn, ngược lại giếng nào nằm ở vùng đá móng hạ thấp thì có nhiệt độ thấp
hơn.
b. Gradient địa nhiệt đá móng
Do ảnh hưởng của lớp phủ Mioxen và Oligoxen và do vị trí mỗi vòm khác
nhau cho nên nhiệt độ các vùng trên mặt đá móng khác nhau.Nhưng sau khi đi vào

SVTH: Châu Phước Thọ

Page12


Chương 1: Tổng quan về khai thác dầu bằng phương pháp gaslift

móng ở độ sâu nào đó (có thể chon là 4300m) thì nhiệt độ vòm nam và vòm bắc
tương đương nhau.
Kết quả nghiên cứu cho phép xác định được giá tri gradient địa nhiệt của đá
móng là 2,50C.Ở độ sâu 4300m có nhiệt độ là 157,50C.
1.2 Cơ sở lý luận chọn phương pháp khai thác gaslift liên tục cho giếng thiết kế
Điều kiện khai thác ngoài biển phức tạp và khó khăn hớn rất nhiều so với đất
liền. Do vậy thời gian khai thác và phát triển mỏ thường kéo dài trong khoảng 20 ÷
30 năm. Vì vậy bên cạnh việc đưa nhanh tốc độ khoan và đưa giếng mới vào khai
thác, chúng ta cần áp dụng các phương pháp khai thác khác nhau , nhằm gia tăng
sản lượng khai thác và tận dụng cơ chế năng lượng của vỉa sản phẩm.
Với điều kiện hiện tại ở mỏ Bạch Hổ ngoài đối t ượng móng đang khai thác
theo chế độ tự phun cho sản lượng cao và áp suất giảm không đáng kể thì hầu hết
các giếng khai thác ở tầng Mioxen và Oligoxen đã ờ thời kỳ cuối của quá trình tự
phun hoặc ngừng phun và bị ngập n ước. Do đó việc đưa các giếng này vào giai
đoạn khai thác gaslift là rất cần thiết.
Để có cơ sở lựa chọn phương pháp khả thi và hiệu quả nhất đối với điều kiện
mỏ Bạch Hổ cần phải xét đến các yếu tố sau:
• Tính chất lư u thể của vỉa (dầu, khí, nước)
• Tính chất colectơ của đá chứa .
• Điều kiện địa chất của mỏ tiến hành khai thác .
• Tình trạng kỹ thuật , công nghệ áp dụng trên mỏ và thiết bị hiện
có.
• Điều kiện thời tiết , khí hậu và kinh tế xã hội .
• Đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật thông qua các thí nghiệm trên
mỏ.

SVTH: Châu Phước Thọ

Page13


Chương 1: Tổng quan về khai thác dầu bằng phương pháp gaslift

Trên cơ sở phân tích ưu nhược điểm của các phương pháp khai thác dầu
bằng cơ học trên thế giới , liên hệ với điều kiện thực tế của mỏ Bạch Hổ , ta thấy
rằng: phương pháp khai thác dầu bằng gaslift có thể khai thác kế tiếp phương pháp
tự phun. Nó có nhiều ưu điểm hơn so với các phương pháp khai thác cơ học khác
không những về mặt kỹ thuật công nghệ mà còn về mặt kinh tế. Với các trang thiết
bị hiện đại rất phù hợp phương pháp khai thác này đã hứa hẹn mang lại hiệu quả
cao hơn các phương pháp khai thác cơ học khác . Vậy việc lựa chọn phương pháp
Gaslift áp dụng cho toàn mỏ Bạch Hổ nói

chung và cho giếng đang thiết kế nói

riêng là hoàn toàn đúng đắn.
Đối với giếng thiết kế ta chọn phương pháp khai thác gaslift liên tục vì giếng
có lưu lượng khai thác cao, hệ số sản phẩm tương đối cao và giếng có mực nước
thủy động cao.Vậy các điều kiện đó đảm bảo cho giếng có thể khai thác bằng
phương pháp gaslift liên tục với hiệu quả cao.
1.3 Khai thác dầu bằng phương pháp Gaslift
1.3.1 Giới thiệu chung về phương pháp gaslift:
Bản chất của phương pháp :
Khai thác dầu bằng phương pháp Gaslift dựa trên nguyên tắc bơm khí nén
cao áp vào vùng không gian vành xuyến giữa ống khai thác và ống chống khai
thác, nhằm đưa khí cao áp đi vào trong ống khai thác qua van Gaslift với mục đích
làm giảm tỷ trọng của s ản phẩm khai thác trong cột ống nâng , dẫn đến giảm áp

suất đáy và tạo nên độ chênh áp cần thiết để sản phẩm chuyển động từ vỉa vào
giếng. Đồng thời do sự thay đổi nhiệt độ và áp suất trong ống khai thác làm cho khí
giãn nở góp phần đẩy dầu đi lên , nhờ đó mà dòng sản phẩm được nâng lên mặt đất
và vận chuyển đến hệ thống thu gom và xử lý.
Ưu điểm:
SVTH: Châu Phước Thọ

Page14


Chương 1: Tổng quan về khai thác dầu bằng phương pháp gaslift

• Có thể đưa ngay giếng vào khai thác khi giai đoạn tự phun kém
hiệu quả
• Cấu trúc cột củ a 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 chỉnh l ưu lượng khai thác dễ 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 kéo cột ống nâng lên
và có thể đưa dụng cụ qua nó để khảo sát .
• Sử dụng triệt để khí đồng hành .

• Ít gây ô nhiễm môi trường .
• Có thể khai thác đồng thời các vỉa 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 kỹ 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 .
Nhược điểm:
• Đầu tư cơ bản ban đầu rất cao so với các phương pháp khác

.

• Năng lượng sử dụng để khai thác một tấn sản phẩm cao hơn so với
các phương pháp khác.
SVTH: Châu Phước Thọ

Page15


Chương 1: Tổng quan về khai thác dầu bằng phương pháp gaslift

• Không tạo được chênh áp lớn nhất để hút dầu ở trong vỉa 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 nén cao

.

, đòi hỏi đội ngũ

công nhân vận hành và công nhân cơ khí lành nghề .
Phạm vi ứng dụng:
Hiện nay giải pháp khai thác dầu bằng 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 tỷ số khí dầu cao

, có thể

khai thác ở những giếng có độ nghiêng lớn và độ sâu trung bình của vỉa sản phẩm
trên 3000m. Phương pháp này hiện đang được áp dụng rộng rãi trên mỏ Bạch Hổ.
1.3.2 Các phương pháp khai thác dầu bằng gaslift
Tùy thuộc vào phương pháp bơm ép khí nén và lưu lượng khai thác mà chia
ra làm 2 phương pháp khai thác Gaslift.
1.3.2.1 Phương pháp khai thác gaslift liên tục:
Phương pháp Gaslift liên tục là phương pháp khí nén đưa vào khoảng không
vành xuyến giữa ống chống khai thác và cột ống nâng

, còn sản phẩm theo ống

nâng lên mặt đất liên tục.
Khí nén có thể được đưa vào giếng theo khoảng không vành xuyến giữa cột
ống chống khai thác và ống khai thác (ống nâng), còn hỗn hợp sản phẩm khai thác
theo ống khai thác lên bề mặt (hoặc ngược lại).
Phạm vi ứng dụng : khai thác Gaslift liên tục được áp dụng tốt nhất đối với các
giếng:

• Có lưu lượng khai thác lớn .
SVTH: Châu Phước Thọ

Page16


Chương 1: Tổng quan về khai thác dầu bằng phương pháp gaslift

• Sản phẩm cát hay bị ngập nước .
• Sản phẩm có độ nhớt cao , dòng chảy có nhiệt độ lớn .
• Có tỷ suất khí cao mặc dù sản lượng giếng có thể nhỏ .
Ưu điểm:
• Năng lượng của khí nén và khí đồng hành được tận dụng tại miệng
giếng để vận chuyển sản phẩm đi tiếp đến hệ thống thu gom và xử
lý.
• Lưu lượng khai thác tương đối ổn định

, hạn chế được nhiều phức

tạp trong hệ thống Ga slift.
• Điều chỉnh lưu lượng khí nén thuận lợi bằng côn điều khiển

.

• Có thể điều chỉnh lưu lượng khai thác bằng việc điều chỉnh lưu
lượng khí nén .
Nhược điểm
• Không hiệu quả đối với giếng có mực nước động thấp

(mặc dù l ưu

lượng khai thác lớn ).
• Không áp dụng được với những giếng có áp suất vỉa thấp.
1.3.2.2 Phương pháp khai thác Gaslift định kỳ:
Khai thác Gaslift định kỳ được tiến hành bằng cách ép khí vào khoảng
không vành xuyến và hỗn hợp sản phẩm khai thác theo ống khai thác lên mặt đất
diễn ra không liên tục mà có định kỳ được tính toán dựa theo các thông số địa chất
kỹ thuật của đối tượng khai thác .Khí nén từ khoảng không vành xuyến đi vào ống
nâng, qua một hay nhiều van Gas-lift với một lưu lượng đủ lớn để duy trì vận tốc
đi lên của các nút chất lỏng và giảm thiểu lượng chất lỏng rơi xuống.
Phạm vi áp dụng:
SVTH: Châu Phước Thọ

Page17


Chương 1: Tổng quan về khai thác dầu bằng phương pháp gaslift

•

Có áp suất đáy thấp nhưng hệ số sản phẩm cao .

•

Có hệ số sản phẩm thấp .

•

Giếng sâu và mực chất lỏng thấp .

•

Có lưu lượng khai thác nhỏ .

Ưu điểm:
Kinh tế và linh hoạt (giá thành khai thác và thiết bị cho các giếng sâu với
mực chất lỏng thấp, thấp hơn so với các phương pháp cơ học khác).
Nhược điểm:
• Lưu lượng cự c đại bị giới hạn .
• Không thích hợp với các giếng sâu

, ống nâng nhỏ đặc biệt là ống

dạng mì ống đo khả năng tải của ống bị giới hạn .
• Áp suất dao động mạnh vùng cận đáy giếng có thể dẫn đến sự phá
huỷ đáy giếng .
• Khó điều khiển trong hệ thố ng Gaslift khép kín và nhỏ .
1.4 Cơ sở lý thuyết về phương pháp khai thác gaslift
1.4.1Nguyên lý làm việc:
Yêu cầu: Khai thác dầu bằng phương pháp gaslift là phương pháp khai thác
cơ học khi giếng dầu không thể tự phun theo lưu lượng yêu cầu.
Nguyên tắc: bơm nén khí cao áp vào vùng không gian vành xuyến (hay
ngược lại) nhằm đưa khí cao áp vào trong ống khai thác qua van gaslift với mục
đích làm giảm mật độ cột chất lỏng trên van (tăng yếu tố khí, giảm áp suất đáy).
Áp suất đáy giảm dần đến một giá trị nào đó mà độ chênh lệch giữa áp suất vỉa và
áp suất đáy đủ lớn để kích thích dòng sản phẩm chảy từ vỉa vào đáy giếng.Lúc này
khí đồng hành từ vỉa vào kết hợp với lượng khí nén từ bề mặt cùng khí hoá cột chất
SVTH: Châu Phước Thọ

Page18

Chương 1: Tổng quan về khai thác dầu bằng phương pháp gaslift

lỏng. Quá trình này xảy ra đến một lúc nào đó áp suất đáy đủ lớn để thắng tổn hao
năng lượng dọc theo cột ống khai thác và đẩy toàn bộ cột chất lỏng đã khí hoá lên
bề mặt, vận chuyển đến hệ thống thu gom và xử lý.
Mục đích: làm cho năng lượng vỉa đủ thắng tổng tổn hao năng lượng để đưa
dòng sản phẩm lên bề mặt.
1.4.2 Nguyên lý hoạt động
Khí nén cao áp được bơm vào vùng không gian vành xuyến (hay ngược lại)
nhằm đưa khí cao áp vào trong ống khai thác qua van gaslift với mục đích làm
giảm mật độ cột chất lỏng trên van (tăng yếu tố khí, giảm áp suất đáy).Ap suất đáy
giảm dần đến một giá trị nào đó mà độ chênh lệch giữa áp suất vỉa và áp suất đáy
đủ lớn để kích thích dòng sản phẩm chảy từ vỉa vào đáy giếng. Lúc này khí đồng
hành từ vỉa vào kết hợp với lượng khí nén từ bề mặt cùng khí hoá cột chất lỏng.
Quá trình này xảy ra đến một lúc nào đó áp suất đáy đủ lớn để thắng tổn hao năng
lượng dọc theo cột ống khai thác và đẩy toàn bộ cột chất lỏng đã khí hoá lên bề
mặt, vận chuyển đến hệ thống thu gom và xử lý.

SVTH: Châu Phước Thọ

Page19


Chương 1: Tổng quan về khai thác dầu bằng phương pháp gaslift
Sản phẩm

Khí nén

Pñeá = Pmax = Pkñ

Pñ

Hình 1:Nguyên lý hoạt động của phương pháp gaslift

1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của phương pháp gaslift
Lưu lượng khí nén: để khai thác có hiệu quả ta phải đảm bảo đủ khí nén theo
yêu cầu. Lưu lượng này được tính bằng tổng lưu lượng khí nén được bơm vào tất
cả các giếng trong vùng khai thác.Khai thác sẽ đạt hiệu quả khi khí bơm ép đạt
được lưu lượng tối ưu.
Cấu trúc ống khai thác: để khai thác ổn 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
tổn thất ma sát. Tuy nhiên nếu quá lớn sẽ làm cho ḍng ch ảy mất ổn định. Để thiết
kế được ống khai thác tối ưu cho ḍng chảy hai pha trong giếng thẳng đứng cần phải
có dữ liệu chính xác.
Tính chất của ḍòng ch ảy khai thác: độ nhớt, độ ngậm nước, độ ngậm dầu,
sức căng trượt.
SVTH: Châu Phước Thọ

Page20


Chương 1: Tổng quan về khai thác dầu bằng phương pháp gaslift

Áp suất khí nén: áp suất khí nén quá thấp sẽ không khai thác được lưu lượng
mong muốn
Chất lượng khí nén: thông thường trước khi bơm khí vào giếng người ta phải
xử lư chúng, bởi các tạp chất lẫn trong khí. Hiệu quả của hệ thống khai thác bằng
Gaslift phụ thuộc vào áp suất cao của khí có sẵn.

Máy nén khí: máy nén 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.
1.4.4 Hệ thống van gaslift
Van gaslift được đặt vào túi hông ở độ sâu thiết kế nhằm đưa khí vào dòng
sản phẩm khai thác để khí hóa phần cột chất lỏng phía trên van.Van có cấu tạo đặc
biệt cho phép điều khiển quá trình đóng mở van một cách dễ dàng.Van có cấu tạo
gồm:
• Buồng đệm(dome): là buồng nạp nitơ để cung cấp lực đóng
van,hạn chế sự tăng áp suất do buồng xếp bị nén lại khi van mở
hoàn toàn.
• Buồng xếp (bellows): được nối với buồng đệm cho phép giãn nở
hoặc nén ép thể tích nitơ và truyền sự chuyển động cho xupap.
• Cần xupap (stem): là cần đóng – mở van được gắn với một viên bi
có tác dụng chặn dòng khí đi qua van.Viên bi thường có đường
kính lớn hơn đường kính của cửa van.
• Lò xo (spring): cung cấp lực đóng van
• Đế chặn cần xupap (seat): hạn chế sự dịch chuyển của cần xupap
và tạo độ kín khi van đóng.
• Côn tiết lưu (choke): được gắn vào đầu ra hoặc đầu vào của van để
điều chỉnh thể tích khí qua van.
SVTH: Châu Phước Thọ

Page21