KHAI THÁC dầu BẰNG PP GASLIF

KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP
GASLIFT

Nguyễn Hữu Nhân


I CƠ SỞ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC BẰNG GASLIFT TẠI VIỆT NAM

1.1 Ưu điểm và nhược điểm khai thác dầu bằng gaslift
1.2 Cơ sở lựa chọn phương pháp trong điều kiện khai thác tại Việt Nam
II KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT

2.1 Phân loại gaslift
2.2 Thiết bị giếng gaslift
2.3 Thiết kế giếng gaslift
III YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC GIẾNG GASLIFT

3.1 Đặc tính chế độ làm việc giếng gaslift
3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc giếng gaslift
IV. PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ LÀM VIỆC GIẾNG GASLIFT
4.1 Xác định lưu lượng khí nén tôi ưu

4.2 Xác định độ sâu bơm ép trong giếng gaslift

2


IV. PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ LÀM VIỆC GIẾNG GASLIFT (TT.)

4.3 Tăng độ sâu bơm khí gaslift
4.4 Xác đinh tình trạng làm việc van gaslift

4.5 Tối ứu hóa cấu trúc giếng gaslift
4.6 Tối ưu hóa cấu trúc dòng chảy trong giếng gaslift
4.7 Tối ưu hóa nhóm giếng bằng phân bổ khí
4.8 Chuyển sang gaslift chu kỳ

3


CƠ SỞ LỰA CHỌN KHAI THÁC DẦU
BẰNG GASLIFT TẠI VIỆT NAM

4


KHAI THÁC DẦU BẰNG GASLIFT

Ưu điểm
•

Có thể khai thác sản phẩm có chứa cát hay tạp chất, nhiệt độ vỉa
cao, yếu tố khí dầu lớn, dầu chứa paraffin.

•

Khai thác với biên độ dao động lưu lượng rộng, giếng có độ sâu lớn.

•

Ít bị ảnh hưởng của các chất ăn mòn đến sự hoạt động của các thiết
bi so với các phương pháp khai thác cơ học khác.

•

Độ nghiêng và độ sâu của giếng ít ảnh hưởng đến hiệu quả khai
thác.

•

Có độ tin cậy lớn, khả năng tự động hoá cao.

•

Có thể tiến hành đồng bộ quá trình khảo sát nghiêng cứu giếng, đo
địa vật lý, làm sạch lắng đọng paraffin.

•

Tận dụng được nguồn khí tại mỏ, không đòi hỏi thêm nguồn năng
5

lượng bổ sung (điện) trong quá trình khai thác dầu.


KHAI THÁC DẦU BẰNG GASLIFT

Ưu điểm (tt.)
•

Có thể chuyển đổi linh hoạt giữa các chế độ khai thác (từ chế độ liên
tục sang định kỳ) khi áp suất vỉa và lưu lượng khai thác giảm.

•

Có thể khai thác và điều hành nhiều giếng theo nhóm.

•

Chi phí vận hành giếng thấp.

•

Có thể sử dụng kỹ thuật cáp tời trong việc sửa chữa các thiết bị lòng
giếng nên tiết kiệm được thời gian và chi phí sửa chữa (vì không cần
đến tháp khoan).

•

Giếng gaslift có chu kỳ giữa 2 lần sửa chữa lớn và nguồn năng
lượng được đặt trên bề mặt nên việc sửa chữa các thiết bị bề mặt
cũng tương đối dễ dàng.
6


KHAI THÁC DẦU BẰNG GASLIFT

Nhược điểm
•

Chi phí đầu tư ban đầu cho việc lắp đặt các thiết bị gaslift lớn

•

Hiện tượng áp suất ngược (áp suất do cột thủy động tác động lên
đáy giếng) nên có thể làm giảm lưu lượng khai thác nếu độ sâu
giếng quá lớn và áp suất vỉa giảm mạnh.

•

Hiệu suất của phương pháp thấp, dễ bị hiện tượng hydrat.

•

Chỉ áp dụng được khi nguồn khí cung cấp đủ cho toàn bộ mỏ.

•

Mức độ nguy hiểm cao vì sử dụng khí nén cao áp, đòi hỏi độ kín và
độ bền của đường ống cao.

•

Hiệu quả thấp đối với vỉa có trữ lượng nhỏ, hệ số sản phẩm thấp,
giếng đơn lẻ, dầu có độ nhớt cao.
7


KHAI THÁC DẦU BẰNG GASLIFT

Cơ sở lựa chọn phương pháp trong điều kiện khai thác tại Việt Nam
 Giới hạn về diện tích phân bố thiết bị và giới hạn tải trọng;

 Nguồn năng lượng hạn chế;
 Giếng khai thác theo cụm, lưu lượng dầu khai thác lớn, tỷ số GOR
cao;
 Giếng có độ sâu và góc nghiêng lớn;
 Khảo sát giếng trong quá trình vận hành khai thác;
 Giá thành sửa chữa giếng cao, yêu cầu phương pháp khai thác cơ
học có độ tin cậy cao, chu kỳ giữa 2 lần sửa chữa giếng lớn;
 Có thể sửa chữa giếng bằng cáp tời (wireline);
 Khó khăn trong việc tiến hành sữa chửa giếng vào mùa gió chướng;
 Vận hành, điều khiển theo nhóm.

8


So sánh hiệu quả áp dụng các phương pháp khai thác cơ học
Nguyên lý truyền động
Điều kiện khai thác

Điện

Truyển động lực

Khí nén

ESP

Bơm cần/Xoắn

Gaslift

Khá

Khá

Khá

Trung bình

Trung bình

Xấu

Một nhóm giếng

Khá

Khá

Tốt

Độ sâu giếng lớn

Khá

Khá

Tốt

Áp suất vỉa thấp

Khá

Khá

Trung bình

Nhiệt độ vỉa cao

Xấu

Xấu

Tốt

Sản phẩm có độ nhớt cao

Xấu

Tốt

Trung bình

Sản phẩm có độ ăn mòn cao

Xấu

Trung bình

Khá

Sản phẩm có chứa cát

Xấu

Trung bình

Khá

Xuất hiện lắng động muối

Trung bình

Trung bình

Xấu

Xuất hiện nhũ tương

Trung bình

Khá

Trung bình

Xấu

Trung bình

Khá

Xấu

Trung bình

Tốt

Xấu

Xấu

Tốt

Trung bình

Trung bình

Tốt

Xấu

Xấu

Tốt

Trung bình

Trung bình

Tốt

Ngoài khơi
Một giếng riêng rẻ

Yếu tố khí dầu cao
Thay đổi sản lượng linh hoạt và chuyển sang khai
thác định kỳ
Tiến hành khảo sát giếng
Giếng khoan nghiêng và ngang
Sửa giếng bằng tời
Bơm hóa phẩm

9


Tổng quan áp dụng phương pháp khai thác dầu bằng
gaslift các mỏ ngoài khơi Việt Nam
Mỏ

Quỹ giếng khai
thác

Quỹ giếng
gaslift

Bơm điện
chìm

% quỹ giếng
khai thác
gaslift

Bạch Hổ

203

132

0

65%

Rạng Đông

42

34

0

81%

Sư Tử Đen

22

22

0

100%

Sư Tử Vàng

10

6

0

60%

Ruby

32

25

0

78%

Pearl

4

4

0

100%

Rồng

21

15

4

71%

10


KHAI THÁC DẦU BẰNG GASLIFT

Kết quả áp dụng cho thấy gaslift là phương pháp khai thác cơ học tối
ưu. Cho hiệu quả kinh tế kỹ thuật tốt nhất trong điều kiện khai thác
ngoài khơi Việt Nam

11


KHAI THÁC DẦU BẰNG
PHƯƠNG PHÁP GASLIFT

12


KHAI THÁC DẦU BẰNG GASLIFT

Nguyên lý hoạt động của phương pháp gaslift là khí hoá chất lỏng trong
ống nâng và làm giảm khối lượng riêng trung bình của chất lỏng, nâng
chất lỏng khai thác lên miệng giếng vào đường ống thu gom.

Gaslift.exe

Sơ đồ tống quan hệ thống khai thác dầu bằng Gaslift

13


PHÂN LOẠI GASLIFT
• Theo số lượng cột ống thả vào giếng:
 cấu trúc một dãy ống;
 cấu trúc hai dãy ống.

14


PHÂN LOẠI GASLIFT
• Theo hướng của dòng khí nén và dòng sản phẩm:
 hệ thống khai thác trung tâm;
 hệ thống khai thác vành xuyến.

Khai thác trung tâm

Khai thác vành xuyến

15

PHÂN LOẠI GASLIFT
• Dựa vào chế độ nén khí cao áp vào giếng:
 Gaslift liên tục: khí nén được đưa vào giếng một cách liên tục và
dòng sản phẩm khai thác cũng đưa lên bề mặt một cách liên tục.
 Gaslift chu kỳ: dựa trên sự vận chuyển các nút chất lỏng, thường
là kết hợp quá trình dịch chuyển và khí hóa các nút chất lỏng từ
đáy giếng lên bề mặt bằng khí nén cao áp diễn ra không liên tục
mà theo một chu kỳ nhất định.
• Dựa vào hệ thống thiết bị:
 Gaslift sử dụng máy nén khí;
 Gaslift không sử dụng máy nén khí.

16


HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHAI THÁC BẰNG GASLIFT

Thiết bị bề mặt
 Hệ thống xử lý khí
 Tổ hợp máy nén khí
 Hệ thống phân phối khí gas lift
 Kiểm soát các thông số công nghệ của cụm phân phối khí

Thiết bị lòng giếng
 Mandrell
 Van gaslift

17

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHAI THÁC BẰNG GASLIFT

Thiết bị bề mặt
1. Hệ thống xử lý khí
Sấy, tách những phần nặng và xử lý hóa học làm giảm sức căng bề mặt của các
pha.
2. Máy nén khí
Công suất của máy nén P (kW) được tính theo công thức sau:

 P
C 1
P    Q  Th  z tb   x
E M
 Ph

m


  1



Trong đó: C - hiệu số chuyển hóa; E - hiệu suất của máy nén; Q - lưu lượng khí (m3/ng.đ); Th - nhiệt
độ (0C) ; Z tb 
điều kiện xả;

Zh  Zx
- hệ số nén trung bình; Z h - hệ số nén ở điều kiện hút; Z x - hệ số nén ở

2

Px
- tỷ số nén; m  0,25 / k ; k  c p / c v - hệ số mũ đoạn nhiệt (số mũ đẳng entropi);
Ph

c p - nhiệt dung riêng của khí ở áp suất không đổi (BTU/lb.mole); c v - nhiệt dung riêng của khí ở thể
18

tích không đổi (BTU/lb.mole); M - khối lượng phân tử của khí; C - hiệu số chuyển hóa.


HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHAI THÁC BẰNG GASLIFT

Thiết bị bề mặt
3. Hệ thống phân phối khí gas lift
 Cụm phân dòng: Phân dòng sản phẩm khai thác được đưa đến các
thiết bị xử lý và thu gom nhờ hệ thống các đường chức năng trên
giàn.
 Các thiết bị tách: tách condensate & loại thành phần lỏng
 Hệ thống bơm hóa phẩm: đưa các hóa phẩm cần thiết (hoá chất
chống đông, hoá chất tăng hiệu suất nâng của dòng khí nén, hoá
chất khử H2S…) vào dòng khí nén gas lift.
 Cụm van phân phối;
 Hệ thống đo các thông số làm việc của giếng;
 Cụm thiết bị và hệ thống điều khiển quá trình công nghệ.

19

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHAI THÁC BẰNG GASLIFT

Thiết bị bề mặt
4. Kiểm soát các thông số công nghệ của cụm phân phối khí
Hệ thống điều khiển và tự động hóa cụm phân phối khí đảm bảo hệ thống thiết
bị công nghệ vận hành ổn định và an toàn ở mọi chế độ cho trước và thu thập,
xử lý sơ bộ, kiểm tra và điều chỉnh các thông số của quá trình phân phối khí.
Phần mềm của hệ thống điều khiển cho phép thực hiện các thao tác sau đây
trên trạm làm việc:
•

Nhập các thông số điều khiển;

•

Chọn các đường dẫn khí đến các giếng;

•

Nhập các dữ liệu của từng đường dẫn khí đến giếng: lưu lượng khí nén ở
chế độ khởi động, thời gian khởi động, lưu lượng khí nén ở chế độ làm việc.

20


THIẾT
BỊ BỊ
GIẾNG
GASLIFT
HỆ THỐNG

THIẾT
KHAI THÁC
BẰNG GASLIFT

Thiết bị lòng giếng:
1. Van
gaslift
- Van
gaslift

Van BK-1

 Trong quá trình làm việc, áp suất cao của khí
nén từ khoảng không vành xuyến sẽ đi vào các
lỗ nhỏ trên van và tác động lên buồng chứa khí
nitơ nén tạo ra lực nén làm cho buồng chứa khí
nitơ nén lại.
 Khi đó bi làm kín được nâng lên khỏi đế van –
van sẽ bắt đầu mở. Khí nén sẽ đi qua đế van,
qua van ngược gắn ở mũi van và đi vào trong
cần khai thác.
 Khi áp suất khí nén ở khoảng không vành
xuyến tại độ sâu đặt van giảm đi và nhỏ hơn áp
suất mở van, lúc này áp suất bản thân buồng
chứa khí nitơ tác động đẩy bi vào lại đế van –
van sẽ đóng.

21

HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHAI THÁC BẰNG GASLIFT

Thiết bị lòng giếng
Van gaslift

22


HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHAI THÁC BẰNG GASLIFT

Thiết bị lòng giếng
Nguyên tắc hoạt động của van gaslift

Đóng

Mở

Sơ đồ nguyên lý quá trình đóng mở van gas lift
kiểu buồng khí bằng áp suất khí nén
23


HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHAI THÁC BẰNG GASLIFT

Thiết bị lòng giếng
Phân loại van gaslift
 Theo kích thước van:
o Van có đường kính ngoài 1 inch, được sử dụng trong những
giếng khai thác có sản lượng thấp do bị hạn chế về kích thước lỗ
tiết lưu của van

o Van có đường kính ngoài 1.5 inch
 Theo cơ cấu lò xo:
o Van gas lift dạng lò xo
o Van gas lift dạng buồng chứa khí nitơ nén
24


HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHAI THÁC BẰNG GASLIFT

Thiết bị lòng giếng
Phân loại van gaslift
 Theo nguyên lý điều khiển van:
o Van hoạt động theo áp suất ngoài vùng vành xuyến: áp suất
ngoài vùng vành xuyến đóng vai trò chính trong việc đóng/mở
van
o Van hoạt động theo áp suất trong cần: quá trình đóng mỏ được
thực hiện bằng điều khiển chênh áp giữa áp suất trong cần và áp
suất nén ngoài cần
 Theo mục đích sử dụng: van khởi động / van làm việc / orifice vavle
 Theo chế độ làm việc: van gaslift liên tục / van gaslift chu kỳ
25