Khai thac dau bang may bom ly tam dien chim

Trạm điều khiển: Có chức năng khởi động, điều khiển quá trình hoạt động của máy bơm ly tâm và chống các hiện tượng quá tải, dưới tải của động cơ điện, ghi lại động thái của các thông số

ĐIỆN NGẦM

1 MỤC ĐÍCH:

-Khi giếng dầu không thể tự phun

-Không thể sử dụng phương pháp gaslilf

2 CẤU TRÚC THIẾT BỊ:

2.1 Thiết bị trên bề mặt:

2.1.1.Hệ thống máy biến thế:

Biến đổi hiệu điện thế từ hiệu điện

thế công nghiệp (U=380V)đến giá trị

thiết kế tương ứngvới công suất tiêu

thụ của máy bơm Chúng thường được

làm lạnh bằng dầu

2.1.2 Trạm điều khiển:

Có chức năng khởi động, điều khiển quá trình hoạt động của máy bơm ly tâm và chống các hiện tượng quá tải, dưới tải của động cơ điện, ghi lại động thái của các thông số làm việc của máy bơm ly tâm như: hiệu điện thế, cường độ dòng điện , áp suất miệng vào, nhiệt độ vào của máy bơm ly tâm,…

2.1.3 Hộp nối chống nổ: có 3 chức năng chính:

-Nối đầu cáp điện năng từ trạm điều khiển đến đầu ra của cáp ở miệng giếâng -Thải khí động hành có thể ngưng đọng trong cáp điện năng ra ngoài không khí (chống cháy nổ)

-Thử các thông số làm việc của thiết bị điện trong lòng giếng

2.1.4 Đầu miệng giếng:

-Treo toàn bộ hệ thống cột OKT cùng với thiết bị

lòng giếng

-Có đường dẫn để cáp điện và ống chuyên dụng

hoá chất đi vào lòng giếng đến máy bơm ly tâm

-Với hệ thống thiết bị chèn bảo đảm độ kín miệng

giếng khi áp suất làm việc đến 30 atm

2.2.Thiết bị lòng giếng:

2.2.1 Hệ thống cáp tải điện năng:

Tải năng lượng điện ba pha từ bề mặt đến động cơ điện ngầm Cáp điện phải thoã mãn các yêu cầu sau: đừong kính nhỏ, dẫn điện tốt, có lớp cách điện tốt để thích ứng với điều kiện áp suất, nhiệt độ cao, môi trường ăn mòn hoá học mạnh; có vỏ bọc bền vững chống bào mòn cơ học Cáp điện có các vỏ bọc chính là: lớp vỏ ngoài bằng kim loại không rỉ, lớp chất liệu dẻo, lớp chất liệu cách điện, lõi đồng

2.2.2 Băng kẹp cáp:

Được làm bằng kim loại không rỉ dùng đểkẹp chặt cáp điện vào thân cột OKT

Chiều dài tiêu chuẩn là 0.54m Khoảng cách giữa các băng kẹp trên thân cột OKT là 5m

2.2.3.Van ngược:

Ngăn dòng chảy ngược của cột chất lỏng nằm trên máy bơm xuốn khi tổ hợp bơm ly tâm ngừng hoạt động.Van ngược thường đặt trên tổ hợp bơm ly tâm khoảng 20-30m

2.2.4 Máy bơm ngầm:

Là máy bơm có nhiều cấp và hoạt động theo nguyên tắc ly tâm Gồm 2 phần chính:

+ Cánh dẫn

+ Bộ phận hướng và góp dòng

2.2.5 Thiết bị bảo vệ động cơ điện: gồm 3 phần chính

+ Bộ phận bù trừ cách ly

+ Bộ phận phân cách phức hợp

+ Bộ phận chịu lực

Chức năng:

+Trung hòa phần thể tích giãn nở của dầu cách điện trong động cơ do nhiệt độ của động cơ tăng cao so với nhiệt độ môi trường xung quanh khi tổ hợp máy bơm ly tâm điện ngầm hoạt động

+ Trung hòa áp suất giếng tại miệng vào của máy bơm với áp suất của chất lỏng cách nhiệt trong động cơ Sự trung hoà này ngăn không cho chất lỏng vỉa (chất

lỏng không có khã năng dẫn điện) rò chảy vào trong động cơ gây ra đoản mạch khi

xuất hiện chênh lệch áp suất trong và ngoài động cơ

+ Giảm thiểu lực đè xuống của máy bơm từ phía trên nhờ hệ thống vòng bạc

đạn trượt của bộ phận chịu lực Lực đè của máy bơm xuất hiện trong quá trình làm

việc do áp suất tác động ngược lại lên trục quay

2.2.6 Động cơ điện:

Là động cơ 3 pha, 2 cực Hiệu điện thế làm việc có thể đạt đến 5000V, cường

độ dòng điện đến 200A Cấu tạo gồm 2 phần chính:

+ Rotor

+ Stator

2.2.7.Thiết bị cảm ứng đo nhiệt độ và áp suất:

Được đặt ngay dưới động cơ

điện Các chức năng chính là:

+ Đo và truyền liên tục lên bề

mặt các thông số về nhiệt độ và áp

suất của dòng sản phẩm tại vị trí đặt tổ

hợp máy bơm ly tâm điện ngầm

+ Kiể tra trạng thái làm việc của

các thiết bị điện, phát hiện các hiện

tượng hư hỏng của các thiết bị này

+ Có thể kết hợp với hệ thống kiểm soát và thay đổi tốc độ trên bề mặt để

thay đổi tốc độ của tổ hợp của máy bơm ly tâm điện ngầm

3 CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA TỔ HỢP MÁY BƠM ĐIỆN LY TÂM NGẦM :

Việc tính toán các thông số làm việc của tổ hợp máy bơm ly tâm điện chìm chủ yếu dựa trên :

+ Lưu lượng khai thác của giếng

+ Đặc tính của chất lỏng khai thác (hàm lượng chứa dầu ,nước và cát trong chất lỏng )

+ Mật độ vá độ nhớt của các thành phần trong pha lỏng

+ Độ sâu của vỉa

+ Nhiệt độ của chất lỏng khai thác

+ Áp suất vỉa

+ Hệ số sản phẩm

+ Đường kính trong của

cột ống chống khai thác

+ Áp suất miệng giếng

+ Xác định áp suất

miệng vào của máy

bơm :Khi sử dụng tổ hợp máy

bơm điện ly tâm ngầm để khai

thác dầu khí cần phải xét đến

ảnh hưởng của khí tự do lên quá trình làm việc của máy bơm Việc xuất hiện một lượng khí tự do trong máy bơm có thể dẫn đến giảm đáng kể hiệu quả làm việc Trong thực tế khai thác ,giá trị giới han yếu tố khí tự do của sản phẩm đi vào máy bơm không vượt quá 25% tính theo thể tích

 Yếu tố khí hoà tan G khi :

Yếu tố khí hoà tan Gkhi có thể được xác định dựa trên công thức sau :

10

10 ( 0 . 00091 ( 1 . 8 ) 32 131 ) . 5 ]

5 141 [(

0125

0 1,2048





T d

dr bh

trong đó :

kr = Mật độ tương đối của khí so với không khí (mật độ không khí lấy bằng 1)

dr = Mật độ tương đối của dầu so với

nước (mật độ nước lấy bằng 1)

Td = nhiêt độ đáy giếng

+ Hệ số thể tích của khí Bk và của dầu Bd :

 Dựa vào công thức :

+ Hệ số thể tích của khí:

Bk = 0.00377

P ZT

+ Hệ số thể tích của dầu :

Bd =0.972+0,000147

)}

32 8

1 ( 25 1 ) (

61

.

5

{

175 1



dr

kr khi





Thể tích khí tự do tách ra từ 0.1 m³ dầu tại bất kì tiết diện bất kì x nào của dòng chảy khi áp suất giảm thấp hơn áp suất bão hoà :

V 'k(x) =

T

T

Z

P P

x

x bh

0

)

( 

Trong đó :

' ( )

V k x : Thể tích khí tự do được tách ra từ 0.1 m³ dầu tại tiết diện x

 : Hệ số khí hoà tan Henri

T T

Px; xva 0 :áp suất ,nhiệt đỗ tại bất kì tiết diện x bất kì và nhiệt độ trong điều kiên chuẩn tương ứng

Z : Hệ số nén khí

 Tỉ lệ phần trăm lượng khí tự do tại miệng vào máy bơm :

Tỉ lệ phần trăm lượng khí tự do tại miệng vào của máy bơm đươc tính toán theo công thức:

ktd n

d

ktd



Trong đó :

V d :thể tích 1 m³ dầu khai thác tại miâng vào của máy bơm

V n :thể tích nước được khai thác cùng với 1 m³ dầu tại miêng vào của máy bơm

Nếu Gktd lớn hơn giá trị giới hạn là 25% cần áp dụng các giải pháp kỹ thuật Gktd tinh được là ti lệ % khí tự do sinh ra do dòng chảy đổi hướng chuyển động từ đáy giếng lên miệng vào của máy bơm (hiện tương tách khí tự nhiên ).Phần lớn lượng khí tự do còn lại ,nếu không được tách riêng ra sẽ đi vào máy bơm

 Hệ số tách khí tổng :(Ktt)

Cóthể được tính theo công thức :

Ktt= 1  ( 1  Kttn)( 1  Kttb)

Trong đó :

Kttn: hệ số tách khí tự nhiên

Kttb: hệ số tách khí của thiết bị tách khí

 Aùp suất miệng vào của máy bơm :(với điều kiện hàm lượng khí tự do vào

máy bơm nhỏ hơn 25%)

Công thức:

Pmv=

) 1

)(

1 ( 25

0

) 1

( ) 1

K

N P

G

K N

G

tt bh

tt











Trong đó :

G :yếu tố khí của dầu khai thác

N :độ ngậm nước của sản phẩm khai

thác

 Xác định chiều sâu đặt bơm :

Được tính theo công thức :

h L

Lmb   (Pmv)

] [ Trong đó :

Lmb: độ sâu đặt bơm tính từ miêng giếng.Được đo theo thành giếng

L :độ sâu của giếng ,được đo theo thành giếng tính từ miệng giếng đến điểm giữa khoảng bắn mở vỉa

h(P MV ) :độ cao được đo theo thành giếng tính từ điểm giữa khoảng bắn mở vỉa sản phẩm đến độ sâu có áp suất Pxbằng áp suất miệng vào của máy bơm Pmv

 Xác định lưu lượng của máy bơm ly tâm ngầm :

Lưu lượng trung bình của hỡn hợp :

2

Q

Q

tb



Trong đó :

Q

Qmv, mr :lưu lượng tại miệng vào và miệng

ra của máy bơm tương ứng

Qtbcó thể được xác định bằng công thức tích

phân theo sự thay đổi của áp suất :





 P

P mv mr

MR

MV

dP P

Q P

P

Qtb 1 ( )

Hàm số Q (P ) là hàm phụ thuợc giữa lưu

lượng và áp suất.sự thay đổi lưu lượng dọc theo thân máy bơm có dạng đường số 1 trên hình vẽ :

Ngay tại miệng vào của máy bơm ,lưu long có giá trị Qmvtương ứng với áp suất Pmv

.Hỗn hợp sản phẩm khai thác khi vào máy bơm sẽ bị nén lại ,quá trình này sẽ tiếp tục cho đến khi áp suất bằng áp suất bão hoà Pbh (đoạn cong ab đường số 1) sau đó lưu lượng hầu như không đổi cho đến khi ra khỏi máy bơm

và bằng Qmr Nếu quá trình nén từ Pmv

đến Pbh được xem là tuyến tính thì Qtb

được tính theo công thức :

P

P

P

Q

Q

mv

mv

mv

tb

mr











2

Trong đó :

Qmv  Qbmv V ktd .

Qb

Qmr mr

Với bmv :hệ số thể tích tại miệng vào và miệng ra của bơm tương ứng

V ktd :thể tích khí ở dạng tự do tại miệng vào của máy bơm

 Xác định cột áp cần thiết của máy bơm điện ly tâm ngầm :

Aùp suất bão hoà ( P 'bh) tại đầu ra của máy bơm:

G

P V

k

bh

Trong đó :

"

V

'

V k :lượng khí đi vào máy bơm và ra khỏi máy bơm ở thề tự do:

P

G K

N P

P

V

bh n

mv bh

k ( )( 1 )( 1 )

"

lượng khí đi vào máy bơm và ra khỏi máy bơm ở thể hoà tan trong dầu

P

P G

N V

bh

m v

Từ áp suất P 'bh ,ta tính toán áp suất miệng ra của máy bơm Pmr cần thiết để nâng

cột chất lỏng khai thác lên bề mặt và vận chuyển đến hệ thống thu gom và xử lý

Độ chênh áp suất cần phải tạo là:

P P

Pmb mr mv

 Chọn loại bơm :

Dựa trên các đường đặc tính kỹ thuật cho từng loại bơm (do nhà sản suất cung cấp) đường

đặc trưng cột áp theo lưu lượng H  f (Ql) ,đường đặc trưng công suất theo lưu lượng W  f (Ql) ,đường đặc trưng hệ số hiệu dụng theo lưu lượng

)

(Q

f l



Các bước chọn bơm :

chọn lựa chủng loại máy bơm sao cho sản lượng khai thác giếng nằm trong vùng làm việc của máy bơm

chọn đường kính bơm là lớn nhất nếu có thể do :

-hệ số hiệu dụng tăng tỉ lệ thuận với đường kính máy bơm.

-giá thành tỷ lệ nghịch với đường kính máy bơm -vận tốc dòng chảy qua động cơ điện tỷ lệ thuận với đường kính máy bơm,làm tăng khả năng giải nhiệt

Xác định số cấp cho máy bơm :

Dựa vào giá trị lưu lượng khai thác giếng Ql và độ chênh áp  Pmb số cấp máy bơm được xác định theo công thức sau:

gH

P

N

lc l

mb

Trong đó :

Hlcđược xác định theo đường đặc tính

bơm

l:mật độ chất lỏng khi thou bơm

Công suất cần thiết mà động cơ

điện cần cung cấp :

W N

giá trị W Lccũng dựa theo đường đặc tính bơm

 Chọn động cơ điện và thiết bị bảo vệ động cơ :

Chọn động cơ điện :chủ yếu dựa vào tài liệu của nhà sản xuất và phải chú ý đến giá trị

của hiệu điện thế vì :

-hiệu điện thế càng cao càng giảm tổn hao điện áp dọc cáp tải điện.

-hiệu diện thế càng cao ,giá thành hệ thống điều khiển động cơ càng đắt

-khả năng sử dụng các thiết bị điện hiện có ngoài sản xuất

Chọn thiết bị bảo vệ : việc chọn thiết bị bảo vệ thưỡng cùng chủng loại với động cơ điện

nhưng cũng có khi do yêu cầu kỹ thuật hay thực tế mà chọn loại thiết bị bảo vệ khác chủng loại Nếu trường hợp này xảy ra cần sử dụng các khớp nối đặc biệt và năng lượng thiết kế

không quá 2.5 kW

 Chọn cáp tải điện năng :

Dựa trên cơ sở cường độ dòng điện và nhiệt độ nơi đặt máy bơm , cần phải chọn lựa chủng loại cáp tải điện sao cho tổn hao điện áp không vượt quá 100 V trên 1000

m

Đối với giếng có độ sâu lớn , việc chọn lựa cáp tải điện phải đảm bảo mức độ tổn hao điện áp không vượt quá 15% giá trị hiệu điện thế của động cơ

Độ tổn hao điện năng nằm trong khoảng 15% đến 19% hay thấp hơn 5% thì cần phải sử dụng hệ thống điều khiển và thay đổi tốc độ để điều chỉnh các thông số điện phù hợp với điều kiện khai thác

Mức độ tổn hao điên áp vượt quá 19% thì phải tham vấn kỹ thuật với nhà sản xuất Tổn hao điện năng trên cáp tải điện năng theo chiều dài , cường độ dòng điện và nhiệt độ thường được các nhà sản xuất đưa ra như hình vẽ

Trên hình là đường phụ thuộc tổn hao điện áp theo cường độ dòng điện

)

(A

f

Vl

 cho từng loại cáp Bảng kèm theo là hệ số ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ lên mức độ tổn hao điện áp

Độ tổn hao điện áp :

K L V

Trong đó :

Vl

 :độ tổn hao điện áp trên 1 m chiều dài cáp .Được xác định trên đường

)

(A

f

V l 

Kt:hệ số ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ lên tổn hao điện năng

 Chọn trạm biến thế :

Được tính toán dựa trên giá trị KVA tổng :

1000

73

1 V A KVA  bm

Trong đó :

Vbm:hiệu điện thế trên bề

mặt ,được xác định theo công

thức sau:

V V

việc chọn lựa chủng loại máy

biến thế dựa trên các giá trị hiệu

điện thế trên bề mặt Vbm,

KVA đã được xác định

 Chọn tủ điều khiển và

đầu miệng giếng :

Tủ điều khiển được lựa chọn dựa trên các giá trị hiệu điện thế bề mặt Vbm,cường độ dòng điện của động cơ I và KVA

Đầu miệng giếng được chọn lựa dựa vào kích thước của ống chống khai thác , cột OKT, độ sâu đặt bơm, giới hạn áp suất kích thước và hình dạng cáp tải điện …

Kh ảo sát giếng khai thác bằng tổ hợp máy bơm điện ly tâm ngầm

i Xác định cột áp lúc không tải

Đóng ngay khi máy bơm hoạt động một khoảng thời gian ngắn đủ để đo áp suất miệng

giếng Pml.Áp suất Pml ngay sau khi đóng giếng sẽ tăng dần đến giá trị cực đại Lúc này cột áp do máy bơm tạo ra sẽ là :

g

P h

 1

1



trong đó :

hl:độ sâu từ miệng giếng đến mực thuỷ tĩnh

ii Xác định cột áp lúc có tải.

Mở van tiết lưu để thay đổi lưu lượng giếng và chờ khi sản lượng ổn định ở giá trị Q12

.đóng nhanh van lại và ghi áp suất miệng giếng Pm2(trong thời gian đóng giếng đủ ngắn

để đo Pm1giá trị sản lượng coi như không đổi ).Như vậy cột áp do máy bơm tạo ra ở chế độ khai thác Q12này sẽ là:

g

P h

H

l

m



2

2

Trong đó :

h2:khoảng cách từ miệng giếng đến mực thuỷ động

Do cột áp máy bơm tạo ra không đổi nên :

g

P h

h

i

m



2 1

Từ đó ta có thề xác định được :

Aùp suất vỉa:

g h

H

Pv  ( g  1) 1

Aùp suất đáy :

g h

H

Pd  ( g 2) 1

Hệ số sản phẩm :

P P

Q K

d v

sp



 12

trong đó :

H g:độ sâu của giếng tính theo chiều thẳng đứng từ miệng giếng đến điểm giữa khoảng bắn mở vỉa sản phẩm