Khai thac dau bang may bom ly tam ngam

CƠ SỞ LÝ THUYẾT { Khi giếng không thể tự phun { Không thể sử dụng phương pháp gaslift hoặc các phương pháp cơ học khác { Cung cấp năng lượng bổ sung cho tổ hợp máy bơm ly tâm điện chìm {

Khai thác dầu bằng máy bơm ly tâm điện chìm

PGS.TS LÊ PHƯỚC HẢO

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

{ Khi giếng không thể tự phun

{ Không thể sử dụng phương pháp gaslift hoặc các

phương pháp cơ học khác

{ Cung cấp năng lượng bổ sung cho tổ hợp máy bơm

ly tâm điện chìm

{ Năng lượng làm quay bánh công tác, làm xuất hiện

lực ly tâm và làm tăng áp suất từ miệng vào đến miệng ra máy bơm

Ưu và khuyết điểm

„ Ưu điểm

{ Khai thác với lưu lượng lớn

{ Có thể sử dụng trong môi

trường có nhiều hoá chất vàchất nhiễm bẩn

{ Thích hợp với giếng có độ

sâu lớn và độ ngậm nướccủa sản phẩm cao

{ Hiệu suất cao

{ Có thể đo được áp suất và

nhiệt độ đáy giếng

{ Vận hành đơn giản, dễ phát

hiện và xử lý trường hợp bịăn mòn và rỉ sét

{ Dễ chọn lựa

{ Giá thành khai thác trên

một đơn vị sản phẩm thấp

„ Khuyết điểm

{ Chỉ sử dụng năng lượng điện

{ Tuổi thọ và hiệu suất giảm

nếu hàm lượng pha rắncao,góc nghiêng lớn

{ Dễ hư cáp

{ Khả năng hư hỏng cao

{ Mất nhiều thời gian sửa chữa

và lắp đặt

{ Không áp dụng được cho khai

thác riêng biệt nhiều tầng sảnphẩm

{ Hệ thống bị giới hạn bởi

đường kính ống chống

{ Hiệu quả thấp với sản phẩm

chứa nhiều khí

CẤU TRÚC THIẾT BỊ

„ Thiết bị lòng giếng

„ Thiết bị bề mặt

Thiết bị bề mặt

™ Hệ thống máy biến thế

™ Biến đổi hiệu điện thế từ hiệu điện thế công nghiệp

(U=380V) đến giá trị vận hành (1000 – 4000 V) theo công suất của máy bơm Chúng thường được làm lạnh bằng dầu

™ Trạm điều khiển

™ chức năng khởi động, điều khiển quá trình hoạt động

của máy bơm ly tâm

™ chống các hiện tượng quá tải, dưới tải của động cơ điện

™ ghi lại các thông số làm việc của máy bơm ly tâm

Thiết bị bề mặt

™ Hộp nối chống nổ

™ Nối đầu cáp điện năng từ

trạm điều khiển đến đầu racủa cáp ở miệng giếâng

™ Thải khí động hành có thể

ngưng đọng trong cáp điện

ra ngoài không khí

™ Thử các thông số làm việc

của thiết bị điện trong lònggiếng

Thiết bị bề mặt

™ 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

™ Hệ thống thiết bị chèn bảo đảm độ kín miệng

giếng khi áp suất làm việc đến 30 atm

Thiết bị lòng giếng

™ Hệ thống cáp tải điện

™ lớp vỏ ngoài bằng kim

loại không rỉ

™ lớp chất liệu dẻo

™ lớp chất liệu cách

điện

™ lõi đồng

Thiết bị lòng giếng

™ Băng kẹp cáp

™ 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.

™ Van ngược

™ thường đặt trên tổ hợp bơm ly tâm khoảng 20-30m

Thiết bị lòng giếng

™ Máy bơm ngầm

™ Là máy bơm có nhiều cấp

™ Gồm 2 phần chính:

™ Bánh công tác

™ Bộ phận hướng và góp dòng

„ Bộ phận hướng

và góp dòng

„ Bánh công tác

„ Đệm dưới

„ Bạc làm kín

Máy bơm ly tâm điện chìm

Bôm ly taâm

Các loại bánh công tác

Cánh dẫn

Thiết bị lòng giếng

™ Thiết bị bảo vệ

động cơ điện

1 -Bộ phận bù trừ cách

Thiết bị lòng giếng

„ Động cơ điện

{ Hiệu điện thế làm

việc có thể đạt đến 5000V

{ Cường độ dòng điện

đến 200A

Động cơ điện

1- Integral Motor Lead

Thiết bị lòng giếng

„ Thiết bị tách khí kiểu ly tâm

1- Rãnh dẫn

2- Bộ phận tạo chuyển động quay 3- Cánh quay tạo lực ly tâm

4- Bộ phận phân dòng

5- Rãnh dẫn pha lỏng đã tách khí 6- Rãnh dẫn khí

7- Vỏ

8- Lỗ thoát khí

9- Lối dẫn pha lỏng đã tách khí

vào máy bơm

Thiết bị lòng giếng

„ Thiết bị cảm ứng đo nhiệt độ và

áp suất

{ 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

{ Kiểm 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 thayđổi tốc độ của tổ hợp của máy bơm lytâm điện ngầm

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ LỰA

CHỌN THIẾT BỊ

„ Việc tính toán thông số làm việc của bơm phụ thuộc chủ

yếu vào các thông số:

{ 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

Tính toán khí

„ Yếu tố khí hoà tan Gkhí :

Tính toán khí

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

Tính toán khí

„ Thể tích khí tự do tách ra từ 1m3 dầu bất kỳ tại tiết

diện x bất kì:

Tính toán khí

„ Tỉ lệ phần trăm lượng khí tự do tại miệng vào máy

bơm :

„ Gktd là tỉ lệ%khí tự do do dòng chảy chuyển hướng chuyển động từ

đáy giếng đến miệng vào của máy bơm (tách khí tự nhiên )

Tính toán khí

„ Hệ số tách khí tổng :

Aûnh hưởng của khí với ESP

„ Gây ra 1 vùng áp suất thấp trong

mắt bánh công tác (impeller

eye)và tích tụ lại

„ Thay thế chất lỏng trong vùng

bánh công tác, làm giảm năng

suất bơm

„ Gây tắc cục bộ trong đường dẫn

bánh công tác làm giảm hiệu

suất và giảm sản lượng

„ Gây hiện tượng gas lock, làm tắc

hoàn toàn đường dẫn bánh công

tác, buộc phải tắt bơm

Các phương pháp làm giảm thiểu ảnh hưởng của khí

„ Có 3 phương pháp chính:

{ Gas avoidance

{ Gas separation

{ Gas handling

Gas avoidance

„ Đặt bên dưới khoảng bắn mở vỉa

sẽ làm tăng khả năng tách tự

nhiên và giảm khí tự do vào

trong máy bơm

„ Đòi hỏi đường kính ESP’s

system nhỏ hơn

„ Phương pháp này có thể làm

giảm sản lượng khai thác

Gas separation

„ Khả năng tách tự nhiên dựa

trên sự khác biệt về tỉ trọng của khí và pha lỏng

„ Các yếu tố ảnh hưởng:

{ Hệ số nén, kích thước của ống

chống và thiết bị

{ Phần trăm thể tích khí tự do

{ Aùp suất và nhiệt độ lối vào của

bơm

{ Thành phần của dầu

{ Aùp suất điểm bọt khí

{ Lưu lượng khai thác

{ Sức cản và sự thu hẹp

{ Áp suất trong ống khai thác

{ Tần số làm việc

Gas handling

„ Dùng thiết bị gas handler

{ Được đặt bên dưới bơm chính

{ Đuợc thiết kế cho giếng có tỉ

số khí dầu cao

Gas handler

„ Gồm 2 nhóm:

{ Thiết bị xử lý ly tâm

(centrifugal gas handler) dùng khi GVF (gas volume factor) lên đến 45%

{ Thiết bị xử lý hướng

trục (axial flow technology) trong trường hợp GVF lên đến 75%

Poseidon gas handling system

„ Được phát triển bởi Institut Francais du Petrole (IFP), Total và

Statoil

„ Là một máy bơm xoắn trục đa pha (multiphase helicoaxial pump)

„ Ứng dụng

{ Giếng khai thác có nhiều khí (high gas cut)

{ Giếng khai thác không sử dụng packers

{ Khai thác bằng gaslift chuyển sang khai thác bằng ESPs

{ Sử dụng cả gaslift và ESPs

{ Giếng sâu ngoài khơi

„ Ích lợi

{ Tăng sản lượng và thời gian khai thác

{ Ít khi tắt bơm vì hiện tượng gas lock

{ Tăng tuổi thọ bơm

Hiệu quả

Kết quả thực tế

Tính toán thiết kế

„ Aùp suất miệng vào của máy bơm

Tính toán thiết kế

„ Xác định chiều sâu đặt bơm :

Tính toán thiết kế

„ Xác định lưu lượng của máy bơm ly tâm điện chìm :

{ Q(P) là hàm phụ thuộc lưu lượng và áp suất

Tính toán thiết kế

„ Quá trình nén từ Pmv đến Pbh xem là tuyến tính thì:

Tính toán thiết kế

„ Xác định cột áp cần thiết của máy bơm điện ly tâm

ngầm:

Tính toán thiết kế

Chọn bơm

„ Dựa trên các đường đặc tính kỹ thuật cho từng loại máy

bơm (do nhà sản suất cung cấp) đường đặc tính cột áp theo

lưu lượng H=f(Q),đường đặc tính công suất theo lưu

lượng W=f(Q) , đường đặc tính hệ số hiệu dụng theo lưu

lượng ŋ=f(Q)

„ 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 đườngkính máy bơm, làm tăng khả năng giải nhiệt

Chọn bơm

„ Xác định số cấp cho máy bơm

Chọn bơm

„ Công suất cần thiết mà động cơ điện cần cung cấp

Chọn bơm

Chọn lựa động cơ 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 Ngược lại do yêu cầu kỹ thuật hay thực tế, chọn thiết bị bảo vệ khác chủng loại động

cơ thì sử dụng các khớp nối đặc biệt với công suất thiết kế

không quá 2.5 kW.

Chọn lựa cáp tải điện

Dựa trên cơ sở cường độ dòng điện và nhiệt độ nơi đặt máy bơm, 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 theo chiều dài

Bảng thông số hiệu chỉnh

Chọn cáp tải điện năng

„ Độ tổn hao điện áp:

Một số loại cáp điện

Chọn trạm biến thế

Một số loại máy biến thế

Chọn tủ điều khiển và đầu miệng

giếng

9 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.

9 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 …

9 Nên sử dụng bộ phận thay đổi tốc độ quay của động cơ

điện

Variable speed drives

„ VSD nên được sử dụng do:

{ Làm cho bơm hoạt động linh

hoạt

{ Điều khiển và quản lý sự khởi

động và sản lượng ban đầu

{ Cho phép người điều khiển

hạn chế gas slugging

{ Duy trì chế độ khai thác để

ngăn ngừa hiện tượng sinh cát

VSD

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

„ XÁC ĐỊNH CỘT ÁP LÚC KHÔNG TẢI

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

„ Xác định cột áp lúc có tải

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

„ Aùp suất vỉa:

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