Thiết kế khai thác dầu bằng phương pháp gaslift liên tục cho giếng 1007 MSP10 Mỏ Bạch Hổ

1

MỤC LỤC


2

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay ở mỏ Bạch Hổ có nhiều giếng khai thác đã giảm áp suất (một số
giếng đã ngưng chế độ tự phun hoặc phun kém không theo lưu lượng yêu cầu). Sản
lượng khai thác giảm đáng kể, để hoàn thành kế hoạch khai thác hàng năm thì việc
khai thác theo phương pháp tự phun sẽ không thực hiện được. Vậy với những giếng
đã ngừng chế độ tự phun hay các giếng hoạt động tự phun theo chu kì với sản lượng
nhỏ, thì ngoài việc xử lý vùng cận đáy giếng bằng các phương pháp khác nhau thì
việc chuyển ngay các giếng này sang khai thác bằng phương pháp cơ học là cần
thiết. Hiện nay mỏ Bạch Hổ đã đưa hai giàn máy nén khí đồng hành với áp suất P =
125 at, lưu lượng , Q = 51 triệu m 3/ ngày đêm vào hoạt động với hệ thống đường
ống dẫn đến tất cả các giàn MSP thì việc khai thác bằng phương pháp Gaslift sẽ rất
thuận tiện và hiệu quả, nó trở thành phương pháp khai thác cơ học chính của mỏ.
Đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế khai thác dầu bằng phương pháp
gaslift liên tục cho giếng 1007 - MSP10 Mỏ Bạch Hổ ” của em sẽ đề cập cơ bản
đến các công đoạn thiết kế một giếng khai thác bằng phương pháp gaslift cho giếng
khoan thuộc vùng mỏ Bạch Hổ.
Để lập kế hoạch khai thác và phát triển mỏ tối ưu trong phương pháp khai
thác bằng gaslift mang lại hiệu quả cao nhất thì việc thiết kế lựa chọn công nghệ
gaslift là hết sức quan trọng và cần thiết.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của GVC.TS. Nguyễn Thế
Vinh và các anh,các chú làm việc trong XNKT Vietsovpetro đã giúp em hoàn thành
đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện:

Phạm Ngọc Quang


3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHAI THÁC GIẾNG DẦU BẰNG PHƯƠNG
PHÁP GASLIFT VÀ CƠ SỞ LỰA CHỌN CHO GIẾNG THIẾT KẾ
1.1.Cơ sở lí thuyết của phương pháp khai thác dầu bằng gaslift.
1.1.1.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 sản 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.
1.1.2. Nguyên lí hoạt động của phương pháp gaslift.
- Bản chất của phương pháp như sau: (xem hình vẽ) Bơm khí nén vào ống bơm ép
làm cho chất lỏng trong ống bơm ép di chuyển xuống đế ống nâng. Khi mực chất lỏng
đến đế ống nâng, áp suất nén khí đạt giá trị cựa đại, áp suất tại thời điểm này gọi là áp
suất khởi động (Pkd). Khí nén tiếp tục đi vào ống nâng hoà trộn với chất lỏng, làm cho
tỷ trọng cột chất lỏng giảm trong ống nâng giảm, dẫn đến Pđ giảm  chênh áp ∆ p tăng,
 chất lỏng đi từ vỉa vào đáy giếng và đi lên miệng giếng.
SP

KN

Ô KT (NKT )
ống chống khai thác

PV


4

Hình 2.1: Sơ đồ khai thác dầu bằng gaslift
- Hiệu quả của phương pháp Gaslift phụ thuộc vào:
+ Độ sâu dẫn khí ( Chiều sâu nhúng chìm ống nâng).
+ Lưu lượng khí (Qhd).
+ Áp suất trên nhánh xả.
+ Hệ số sản phẩm ( Độ cho dầu của vỉa).
+ Lượng khí tách ra khỏi dầu (Ghd ).
+ Tính chất dầu ( µ , ρ …)
+ Cấu trúc ống khai thác.
1.1.3. 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.
1.1.4. Ưu điểm của phương pháp khai thác gaslift
- Có thể đưa ngay giếng vào khai thác khi giai đoạn tự phun kém 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 chỉnh lưu 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.


5

- 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.
.
1.1.5.Nhược điểm của phương pháp khai thác gaslift
- 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.
- 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.
1.1.6.Các phương pháp khai thác dầu bằng phương pháp gaslift.
1.1.6.1.Phương pháp khai thác bằng 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.
* Phạm vi ứng dụng: khai thác Gaslift liên tục được áp dụng tốt nhất đối với các

giếng:
+ Có lưu lượng khai thác lớn.
+ 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 Gaslift.
+ 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.


6

* Nhược điểm: Không hiệu quả đối với giếng có mực nước động thấp (mặc dù lưu
lượng khai thác lớn).
1.1.6.2.Phương pháp khai thác bằng 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.
* Phạm vi áp dụng:
+ 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 cực đại bị giới hạn.
+ Không thích hợp với các giếng sâu, ống nâng nhỏ đặc biệt là ống dạng mì
ống do 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 thống Gaslift khép kín và nhỏ .
Ngoài ra còn có phương pháp khai thác Gaslift không cần máy nén khí.
1.1.7.Cấu trúc của hệ thống khai thác bằng phương pháp gaslift.
Hệ thống ống khai thác bằng Gaslift có thể phân loại như sau :
- Theo số lượng cột ống thả vào giếng người ta chia ra :
+ Cấu trúc 1 cột ống.
+ Cấu trúc 2 cột ống.
- Theo hướng đi của khí nén và dòng sản phẩm người ta chia ra hai chế độ khai thác :
+ Chế độ vành xuyến.
+ Chế độ trung tâm.


7

- Theo số lượng cột ống thả vào giếng và hướng đi của khí nén và dòng sản phẩm
ta có 4 cấu trúc hệ thống ống khai thác sau :
+ Cấu trúc : chế độ vành xuyến 1 cột ống (hình 3.1)
+ Cấu trúc : chế độ vành xuyến 2 cột ống (hình 3.2)
+ Cấu trúc : chế độ trung tâm 1 cột ống (hình 3.3)
+ Cấu trúc : chế độ trung tâm 2 cột ống (hình 3.4)

HÌNH 3.1

KNPđ

HÌNH 3.2

SP

HÌNH 3.3

KN

KN

HÌNH 3.4

SP

KN

SP

1.1.7.1. Cấu trúc hệ vành xuyến
- Cấu trúc một cột ống: Cột ống thả vào giếng chính là cột ống khai thác, còn
cột ống chống khai thác sẽ là cột ống bơm éo. Khí nến được bơm ép 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 nằm ngay tại đáy ống
+ Ưu điểm cấu trúc một cột ống theo chế độ vành xuyến:
- Đơn giản, gọn nhẹ, sử dụng triệt để cấu trúc của giếng.
- Tăng độ bền của ống khai thác.

8

- Dễ nâng cát và vật cứng ở đáy giếng lên mặt đất.
- Dễ xử lý khi có parafin lắng đọng.
- Thuận lợi khi trang bị van Galift khởi động.
+ Nhược điểm :
- Áp suất khởi động lớn (so với chế độ trung tâm).
- Áp suất đáy giếng giảm đột ngột khi khởi động và ngừng nén 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.
* Cấu trúc hai cột ống: 2 cột ống khai thác thả lồng vào nhau, khí được ép vào
vùng không gian vành xuyến giữa hai cột ống, còn hỗn hợp sản phẩm khai thác đi
lên theo ống nằm bên trong. Như thế cột ống ngoài được gọi là cột ống bơm ép (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 kém, mất nhiều thời gian khi kéo thả
cột ống.
1.1.7.2. Cấu trúc hệ trung tâm
Khí nén được bơm ép vào cột ống khai thác, còn dòng hỗn hợp sản phẩm 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 nhẹ 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.


9

- Khó xử lý khi parafin lắng đọng.
- Áp suất đáy giếng giảm đột ngột khi khởi động và ngừng nén 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. Tuỳ 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 1.3a): Không trang bị paker và van một chiều,
áp suất khởi động lớn hơn áp suất khí nén, áp dụng khi khai thác bằng phương pháp
Gasilft liên tục.
+ Hệ thống ống khai thác dạng thác đóng (Hình 1.3c): Trang bị paker không trang bị
van một chiều, áp dụng khi khai thác bằng Gaslift định kỳ.

a)Dạng mở
b)Dạng đóng
c-Dạng bán đóng
Hình 1.3 Sơ đồ cấu trúc vành xuyến một cột ống

1.1.8.Phương pháp khởi động giếng gaslift
Khi đưa khí nén vào ống bơm ép thì cột chất lỏng trong ống bơm ép hạ
xuống. Phần lớn chất lỏng dâng lên ở trong cột ống nâng và khoảng không ngoài
ống bơm ép, phần rất nhỏ đi ngược vào vỉa (lượng chất lỏng đi vào vỉa phụ thuộc
vào hệ số hấp thụ của vỉa và thời gian ép). Áp suất bơm ép sẽ tăng dần và khi khí
nén xuống tới đáy ống nâng thì áp suất đạt giá trị cực đại. Giá trị áp suất cực đại này

gọi là áp suất khởi động.


10

Áp suất khởi động là áp suất lớn nhất trong quá trình khởi động tại thời điểm
mà chất lỏng được ép tới đế ống nâng. Áp suất khởi động này phụ thuộc vào các yếu
tố sau:
Cấu trúc cột ống nâng
Đường kính ống chống khai thác và ống khai thác
Tỷ trọng cột chất lỏng
Chiều sau nhúng chìm của ống nâng
Khi khí đi vào cột ống nâng và hòa tan vào chất lỏng trong ống nâng, tỷ trọng
chất lỏng trong ống nâng sẽ giảm xướng. Do vật, chất lỏng trộn khí sẽ được nâng lên
mặt đất và đưa đến hệ thống thu gom xử lý. Tại thời điểm khí bắt đầu vào ống nâng,
áp suất nén khí sẽ giảm và khi đến gần miệng ống nâng, hỗn hợp lỏng khí có năng
lượng lớn sẽ đẩy cột chất lỏng trên nó ra khỏi ống nâng làm cho áp suất ở đế ống
nâng giảm đột ngột xuống giá trị thấp nhất. Sau đó, áp suất tăng dẫn đến giá trị nhất
định và không đổi trong suốt quá trình khai thác. Áp suât tại thời điểm này gọi là áp
suất làm việc.
1.1.8.1. Qúa trình khởi động giếng
Giếng mới hoàn thiện, van gaslift và mandrel được lắp đặt trong giếng.Mực chất
lỏng trong giếng cao ngang miệng giếng.Tùy theo độ sâu thiết kế và áp suất mở van
1 mà van này có thể mở (khi áp suất thủy tĩnh tại van lớn hơn áp suất đặt van) hoặc
đóng (khi áp suất thủy tĩnh tại van nhỏ hơn áp suất đặt van).Các van cũn lại hầu như
mở dưới áp lực của áp lực thủy tĩnh.
Đường thay đổi áp suất trong và ngoài vùng vành xuyến khai thác giống
nhau khi khí chưa được nén vào giếng.Giếng đó sẵn sàng cho quá trình gọi dòng
(hình 5.12a)

11

Hình 5.12a. Quá trình khởi động giếng gaslift trước khi đưa khí nén vào giếng


12

Hình 5.12b. Quá trình khởi động giếng gaslift bắt đầu nén khí vào giếng
Khi mực chất lỏng ngoài vùng vành xuyến giảm xuống van 1,van 1 lộ ra cho
phép khí đi vào trong cần và nâng cột chất lỏng từ van 1 lên miệng giếng và vào
bình đo.Áp suất miệng giếng tăng lên và áp suất ngoài vùng vành xuyến giảm
nhẹ(hình 5.12c).Tất cả các van đều mở.


13

Hình 5.12c. Quá trình khởi động giếng gaslift: khí nén đi vào van gaslift khởi
động van 1
Có thể tăng khí nén vào giếng từ 7-10 bar/phút để duy trì áp suất ngoài vùng
vành xuyến.Mực chất lỏng ngoài vùng vành xuyến tiếp tục giảm xuống.Tỷ trọng cột
chất lỏng trong cần từ van 1 trở lên giảm đi đáng kể(hình 5.12d)

Hình 5.12d. Quá trình khởi động giếng gaslift: khí nén tiếp tục đẩy chất
lỏng trong khoảng không vành xuyến xuống phía dưới
Khi van thứ 2 lộ ra, khí nén ngoài vùng vành xuyến đi vào trong cần qua van
1 và 2 (hình 5.12e).


14

Hình 5.12e. Quá trình khởi động giếng gaslift: van gaslift khởi động số 2 lộ ra
Áp suất ngoài vùng vành xuyến giảm đáng kể - nhỏ hơn áp suất mở của van,do
vậy van 1 đóng lại (hình 5.12f).Các van còn lại tiếp tục mở.

Hình 5.12f. Quá trình khởi động giếng gaslift: van số 3 lộ ra và van số 2 sắp
đóng lại


15

Khi mực chất lỏng thấp hơn van 3 (hình 5.12g), tương tự như trên áp suất ngoài
vùng vành xuyến giảm đi và nhỏ hơn áp suất mở của van 2 khi đó van 2 đóng lại.

Hình 5.12g. Quá trình khởi động giếng gaslift: van số 3 lộ ra và van số 2 sắp
đóng lại
Các van 3 và 4 mở (hình 5.12h).Mực chất lỏng ngoài vùng vành xuyến tiếp tục hạ
xuống đến độ sâu van thứ 4 (van gaslift làm việc), khi đó van thứ 3 đóng lại. Từ thời
điểm này trở đi khí gaslift được nén vào trong cần chỉ qua van làm việc.Các van trên
(van gaslift khởi động) đều đóng. Áp suất khí nén được điều chỉnh theo thiết kế
giếng làm việc hiệu quả.


16

Hình 5.12h. Quá trình khởi động giếng gaslift: van làm việc sắp lộ ra và các van
khởi động cuối cùng sắp đóng lại
Sự thay đổi áp suất trong và ngoài cần khai thác trong quá trình khởi động
giếng gaslift được thể hiện ở hình 5.12k

Hình 5.12k. Động thái áp suất trong và ngoài cần khai thác trong quá trình
khởi động giếng gaslift

1.1.8.2.Các phương pháp làm giảm áp suất khởi động
Việc khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ thường sử dụng cấu trúc một cột ống chế
độ vành xuyến, áp suất khởi động của cấu trúc một cột ống này được tính theo công
D2
ρ L gh
2
Pkđ = d

thức :
(1.1)
Do áp suất khởi động thường lớn hơn nên trong thực tế khai thác bằng Gaslift
gặp nhiều khó khăn hoặc không thể khởi động được giếng, đôi khi khởi động giếng
được nhưng không đạt hiệu quả kinh tế. Vì vậy cần phải tiến hành giảm áp suất khởi
động.
Vì D và d là cấu trúc đã có sẵn nên muốn giảm áp suất khởi động thì ta phải
tìm mọi cách giảm ρ và h.
a. Các phương pháp làm giảm h.
* Phương pháp ép chất lỏng vào vỉa:


17

Khí nén với một áp suất cực đại vào giếng sau đó đóng giếng lại cho chất lỏng
thấm vào vỉa (nhằm giảm h). Dưới tác dụng của áp suất khí nén thì P kđ > Pv nên chất
lỏng thấm vào vỉa dẫn đến mực chất lỏng trong giếng giảm xuống. Sau một thời gian
ta mở van cho giếng làm việc bình thường thì P kđ giảm. Phương pháp này sử dụng
cho những giếng có độ thấm lớn.

* Phương pháp dùng piston để múc bớt chất lỏng:
Dùng piston chuyên dụng múc bớt chất lỏng trong giếng nhằm mục đích giảm
chiều cao mực chất lỏng trong giếng. Sau đó mở van cho giếng làm việc bình
thường. Phương pháp này được sử dụng cho những giếng có áp suất vỉa và hệ số sản
phẩm nhỏ.
* Phương pháp thả ống nâng từng đợt :
Dùng piston chuyên dụng để múc bớt chất lỏng trong giếng nhằm mục đích
giảm chiều cao của cột chất lỏng trong giếng. Như vậy khi ta khởi động giếng thì P kđ
sẽ nhỏ. Phương pháp này chỉ áp dụng cho những giếng có áp suất vỉa nhỏ và hệ số
sản phẩm nhỏ.
* Phương pháp dùng đầu nối có lỗ thủng (Mupta thải):
Thả ống nâng đến chiều cao thiết kế. Trên các đầu nối chuyên dụng có các lỗ
thủng (gần giống như van Gaslift). Phương pháp này có nhược điểm là trong suốt
quá trình làm việc khí ép luôn luôn đi qua lỗ thủng do vậy làm tăng chi phí ép khí
lên (vượt khoảng 10%). Để khắc phục trường hợp này người ta sử dụng van Gaslift
để thay thế các đầu nối chuyên dụng này.
* Phương pháp dùng van Gaslift :
Dùng van Gaslift để khởi động sẽ làm giảm được áp suất khởi động, đồng thời
giảm được chi phí áp trong quá trình làm việc. Bản chất của phương pháp này là
chia h ra thành nhiều đoạn h1, h2, … < h. Ở đây chúng ta chọn phương pháp khởi
động giếng thiết kế bằng cách đặt van Gaslift.
b. Các phương pháp làm giảm ρ :
D2
ρ L gh
2
Pkđ = d
.

Ta có :
Để giảm áp suất khởi động ta tìm cách giảm ρ L bằng phương pháp hoà khí vào

chất lỏng. Hiện nay phương pháp này đang được sử dụng rộng rãi, sử dụng phương


18

pháp này có ưu điểm là giếng làm việc êm. Phương pháp này sử dụng trong hai
trường hợp sau :
* Phương pháp hoà trộn khí vào chất lỏng trên bề mặt :
Quá trình hoà trộn khí như sau :
- Mở các van hút của máy bơm và van xả 1 để máy bơm hút dầu từ bể chứa và
bơm vào ngoài cần khai thác.
- Mở van 2 để khí hoà chung vào dòng dầu đang bơm vào KGVX.
- Mở lớn dần van 2 cho khí vào giếng nhiều hơn. Mở khoá trên đường 4 để dầu
hồi về bể chứa, giảm lưu lượng dầu bơm vào giếng.
- Điều chỉnh dầu để lượng khí vào giếng cực đại và dầu bơm bị ngắt bằng cách mở
hết khoá van trên đường 4, đóng van và tắt máy bơm

1.Van xả
2.Van chặn
3.Bể chứa dầu
4.Đường hồi của máy bơm
5.Đường ra manhenfon
6.Van thuỷ lực trung tâm
* Phương pháp tạo nút khí
Hình 3.11.- Sơ đồ phương
pháp hoá khí vào chất lỏng

* Phương pháp tạo nút khí xen kẽ nút dầu bơm vào khoảng không vành xuyến :
Người ta bơm vào khoảng không vành xuyến một lượng khí áp suất cực đại,
dùng đường nén khí và bơm dầu vào vành xuyến để tạo ra nút dầu nén nút khí xuống

và cứ như vậy tạo ra nút khí, nút dầu, nút khí, nút dầu, … Khi những nút khí, nút
dầu này vào trong ống sẽ nâng tỷ trọng của cột chất lỏng trong ống nâng giảm áp


19

đáy giảm và tạo dòng chảy từ vỉa vào giếng và đẩy dầu lên tới miệng giếng khi
giếng làm việc.
c. Phương pháp chuyển từ chế độ vành xuyến sang chế độ trung tâm:
Để giảm áp suất khởi động người ta có thể chuyển tạm thời chế độ vành xuyến
sang chế độ trung tâm, bởi vì chế độ trung tâm được xác định theo công thức sau :
D2
ρ L gh
2
2
Pkđ = D − d
.

Trong đó :

D 2 – d 2 > d2

1.1.8.3.Tính toán áp suất khởi động với hệ vành xuyên một cột ống
Các đại lượng cần thiết khi xác định áp suất khởi động.
- Đường kính ống nâng: d1(mm)
- Đường kính ống bơm ép: 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 ép đến đế ống nâng:

π 2
(
D − d 2 ).h
V1 = 4
π 2
d ∆h
4
V2 =

∆ h(m).

(3.21)

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

π
π
(
D2 − d 2 ).h = d 2 ∆h
4
4

(3.22)

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

[

h+

D2 − d 2

d2
Pkđ = (h +∆h ). ρLg =
+ Nếu h +∆h > L thì Pkđ = ρLg
+ Nếu h +∆h ≥ L thì Pkđ

D2
h ] ρ L g 2 ρ L gh
d

D2
2
= d ρ L.gh

1.1.8.4.Qúa trình khởi động giếng có lắp đặt van khởi động

(3.23)


20

∗ Áp suất cực đại của trạm nén khí mà nén tới đáy của ống nâng gọi là áp suất

khởi động (Pkđ). Có nhiều yếu tố làm ảnh hưởng đến áp suất khởi động:
- Cấu trúc hệ thống cột ống nâng.
- Đường kính của ống nâng và ống chống khai thác.
- Độ nhúng chìm của ống nâng.
- Mực thuỷ tĩnh trong giếng.
- Tỷ trọng của chất lỏng trong giếng.

Đường biến thiên Pkđ theo thời gian (đến khi giếng làm việc bình thường) thể
hiện qua đồ thị :

P (at)
Pkd
Plv
Pmin

o

t (phút)

Hình 3.12.- Sơ đồ biến thiên áp suất theo thời gian khi khởi động
Độ sâu lắp van được tính toán sao cho khi cột khí nén ở KGVX nén chất lỏng
xuống dưới mức đặt van thì sau đó van đóng lại.
∗ Trình tự khởi động:
- Khi bơm khí vào ống bơm ép, chất lỏng ở ống bơm ép đi ra ngoài qua ống
nâng. Mực chất lỏng trong ống bơm ép dừng lại ở chiều sâu h 1 (ứng với công suất
max của máy nén khí).
- Để khí nén đi vào ống nâng một cách dễ dàng, người ta lắp van gaslift số 1
ở độ sâu H1.
H1 = h1 – 20m
- Khi lắp van gaslift số 1 (đang mở), khí nén đi vào ống nâng qua van số 1
trộn với chất lỏng trong ống nâng làm cho tỷ trọng cột chất lỏng từ van 1 đến miệng


21

giếng giảm, tại thời điểm này áp suất ở đế ống nâng giảm dẫn đến mực chất lỏng ở
ống bơm ép tiếp tục giảm và dừng lại ở độ sâu h 2 (ứng với công suất max của máy

nén khí).
- Cũng như trường hợp trên, để khí nén đi vào ống nâng dễ dàng người ta đặt
van gaslift số 2 ở độ sâu H2 :
H2 = h2 – 20m
Khi lắp van số 2, khí nén đi vào ống nâng qua cả 2 van 1 và 2 làm cho áp suất
∆P = P

−P )

ng1
tr1
bên ngoài Png giảm nhanh. Sự chênh áp tại van 1 ( 1
giảm. Khi ∆P1
đạt đến 1 giá trị nhất định (gọi là áp suất đóng van) thì van 1 đóng lại. . Mực chất
lỏng tiếp tục đi xuống.
- Mực chất lỏng ở KGVX đã hạ thấp hơn van 3. Khí nén đi vào ống nâng qua
van 2 và 3 . Áp suất ngoài cần tiếp tục giảm đi và chênh áp ở van 2 đạt đến giá trị
đóng van, van 2 đóng lại.
Cứ như vậy mực chất lỏng hạ xuống tới van cuối cùng là van làm việc. Các van
phía trên đóng trong suốt quá trình khai thác, chỉ riêng van làm việc mở. Tuy nhiên
ở một số giếng người ta còn lắp thêm một số van dự phòng dưới van làm việc để
dùng cho thời gian sau này khi lưu lượng của giếng giảm đi.

1.1.9.Nghiên cứu giếng trong khai thác dầu bằng gaslift.
Việc tiến hành khảo sát và nghiên cứu giếng khai thác bằng gaslift rất cần thiết,nhằm
mục đích:
- Xác định và thiết lập chế độ làm biệc tối ưu của giếng
- Xác định và chính xác hóa các thông số làm việc của vỉa,hệ số sản phẩm ,
áp suất đáy, áp suất vỉa,...
- Xác định độ sâu lỗ dẫn khí thực tế sau một thời gian giếng làm việc

Người ta tiến hành khảo sát và nghiên cứu giếng bằng khai thác gaslift trong
quá trình giếng làm việc ở chế độ ổn định
1.1.9.1.Phương pháp thay đổi chế độ khai thác ổn định
Trình tự các bước như sau:
- Trước hết giảm lưu lượng khí đến mức thấp nhất mà giếng vẫn còn hoạt động.
Khi giếng làm việc ổn định ta ghi được các giá trị:


22

* Lượng khí nén V1.
* Lượng sản phẩm khai thác được Q1.
* Áp suất khí nén Pgl.
- Sau đó tăng lượng khí nén 25 %, sau khi giếng làm việc ổn định ta ghi được: V 2,
Q2, Pg2 .
- Bằng nhiều lần đo ta vẽ được đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa V và Q, từ đây
ta xác định được chế độ làm việc tối ưu của giếng khai thác bằng gaslift.

Q
3

(m /ngđ)

q max
O

q tu q max

3

V(m )

Hình 1.6. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ q= f(v)
1.1.9.2.Phương pháp thay đổi áp suất miệng giếng theo từng chế độ
- Mục đích của công tác khảo sát và nghiên cứu giếng là xác định các thông số cơ
bản của vỉa và giếng như:
* Hệ số sản phẩm k.
* Áp suất vỉa Pv.
* Áp suất đáy Pd.
- Các cơ sở chính của phương pháp: dựa vào các số liệu khảo sát đo được trên miệng
giếng Pg1, Pg2, …tương ứng với Q1, Q2,….v.v. người ta tính được các thông số của
vỉa và giếng thông qua công thức sau:


23

Q = k. (Pv – Pd ) (1)
Trong đó:
* Khai thác: hệ số sản phẩm.
* Pv: áp suất vỉa.
* Pd: áp suất đáy.
Khi khai thác bằng gaslift áp suất đáy có thể xác định theo công thức sau.
Pđ = Pg + Pk + Pms + Pl
* Pg: áp suất làm việc (xác định ở đầu ống nén khí).
* Pk: áp suất do trọng lượng của cột khí từ van làm việc đến miệng
giếng.
* Pms:áp suất do ma sát của dòng khí nén từ van làm việc đến miệng
giếng.
* P1: áp suất của cột chất lỏng từ van làm việc đến đáy giếng.
Vì Qkne = const nên Pms và Pk được xem như không thay đổi khi Qkth thay đổi

từ Q1 đến Qn.
Vì ρ 1 = const nên P1 = const
Do vậy Pd biến thiêng tương ứng với Pg và công thức (1) có thể viết như sau:
Q = k. (Pv – Pg ) (2)
Dựa vào công thức (2) để tiến hành khảo sát giếng.
- Phương pháp khảo sát và nghiên cứu như sau:

* Mở van trên miệng giếng hết cỡ: khi giếng làm việc ổn định ta ghi được
giá trị Pgl và Q1.
* Đóng dần van (côn điều tiết) để giảm lưu lượng khai thác 70%. Khi giếng
làm việc ổn định ta ghi được giá trị Pg2 và Q2.
* Từ các số liệu thu được ta viết hệ phương trình sau:
Q1 = k .( Pv − Pgl )
Q2 = k .( Pv − Pg 2 )

-

Q1 − Q2 = k .( Pg 2 − Pg1 )


24

* Xác định hệ số sản phẩm k như sau:
Q − Q2
k= 1
Pg 2 − Pg1
1.2.Cơ sở áp dụng phương pháp khai thác gaslift ở mỏ Bạch Hổ
1.2.1.Cơ sở áp dụng
Từ đặc tính của những phương pháp đã nêu trên, cùng với bảng tổng kết khả
năng hiệu quả áp dụng các phương pháp khai thác cơ học theo bảng 2.1, ta có thể

thấy rõ luận chứng khoa học lựa chọn phương pháp Gaslift ở mỏ Bạch Hổ.
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 tượng 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 nước. Do đó việc đưa các giếng này vào giai đoạn
khai thác cơ học là rất cần thiết.
Qua phân tích các ưu nhược điểm của từng phương pháp khai thác cơ học ở
trên ta nhận thấy rằng một số hạn chế của phương pháp này có thể khắc phục bằng
phương pháp khác. Nhưng điều này không toàn diện vì bản thân ưu và nhược điểm
của các phương pháp trên không thể bù trừ nhau. 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 lưu 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.


25

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, em thấy rằng : với
các giếng khai thác tập trung trên giàn cố định hay giàn tự nâng với diện tích sử

dụng hạn chế, độ sâu vỉa sản phẩm tương đối lớn từ 3000 ÷ 5000m, sản lượng khai
thác lại lớn, nên giải pháp khai thác bằng máy bơm piston thuỷ lực là kém hiệu quả
đối với mỏ Bạch Hổ.
Năm 1998 Viện nghiên cứu khoa học và thiết kế dầu khí biển của xí nghiệp
liên doanh Vietsovpetro đã tiến hành thử nghiệm với bộ máy bơm piston thuỷ lực và
máy bơm ly tâm điện chìm trên một số giàn cố định. Kết quả thử nghiệm cho thấy
khả năng sử dụng máy bơm thuỷ lực khi khai thác giếng có lưu lượng 30 ÷
50m3/ngđ và sản phẩm khai thác có độ ngậm nước cao là không hiệu quả. Các lần
thử nghiệm máy bơm thuỷ lực đã chỉ ra hàng loạt nhược điểm về đặc tính kỹ thuật
của máy bơm, do vậy máy bơm không bền và chóng hỏng.
Từ năm 1991 tại mỏ Bạch Hổ đã tiến hành thử nghiệm khai thác bằng máy
bơm ly tâm điện chìm với mục đích xác định phạm vi sử dụng của máy bơm đối với
dầu có yếu tố khí cao. Kết quả thử nghiệm như sau :
- 50% hỏng hóc của máy bơm ly tâm điện ngầm xảy ra ở phần điện trong đó có
30% hỏng là do đường dây điện bị chầy xước trong khi thả máy bơm xuống giếng
nghiêng và sâu.
- 83% máy bơm ly tâm điện ngầm làm việc trong điều kiện có hệ số làm việc
tối ưu.
- Chu kỳ giữa hai lần sửa chữa giếng khai thác bằng máy bơm ly tâm điện
ngầm tại mỏ Bạch hổ thay đổi trong phạm vi tương đối lớn, trung bình từ 6 - 8
tháng.
Kết quả cho thấy nhiệt độ làm việc của động cơ trong thời gian làm việc luôn
gần giá trị tới hạn của động cơ, nhất là khi khai thác ở tầng móng có nhiệt độ cao.
Trong điều kiện làm việc như vậy tuổi thọ và khả năng làm việc của máy bơm giảm.
Mặt khác ở mỏ Bạch Hổ có nhiều giếng khoan nghiêng, điều đó dẫn tới khó khăn
trong việc thả máy bơm. Hệ thống bảo vệ dây cáp bị xây xát trong quá trình thả hoặc
máy bơm có thể kẹt không quay được do độ nghiêng của giếng lớn.
Bên cạnh đó phần lớn giếng ở mỏ Bạch Hổ có đường kính ống chống khai thác
là 168mm. Với đường kính đó nếu lưu lượng khai thác nhỏ hơn 200m 3/ng.đ thì có