TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT

1 Các thông số của giếng thiết kế. Các thông tin về giếng cho ở bảng sau đây : Bảng 1. Các thông số của vỉa và giếng. TT Các thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị 1 Độ sâu của giếng H 3500 m 2 Độ dài ống chống khai thác L 3446 m 3 Đường kính ống chống khai thác Dg 194 mm 4 Đường kính ống khai thác Dk 73 mm 5 Độ nghiêng của giếng 0 Độ 6 Khoảng mở vỉa sản phẩm Hmv 33043324 m 7 Độ sâu đặt paker Lp 3272,64 m 8 Lưu lượng chất lỏng thiết kế Qcl 390 bblngđ 9 Yếu tố khí dầu G0 120 m T 10 Tỷ trọng của dầu d 0,85 11 Tỷ trọng của nước n 1,05 12 Tỷ trọng của khí nén kn 0,65 13 Độ nhớt dầu trong điều kiện vỉa 0,1 mPa.s 14 Độ nhớt của dầu đã tách khí o 0,4 mPa.s 15 Độ ngậm nước fnc 50 % 16 Nhiệt độ đáy giếng (nóc vỉa) Tv 120 C 17 Nhiệt độ chất lỏng tại miệng giếng Tlm 60 C 18 Nhiệt độ khí nén tại miệng giếng Tgm 30 C 19 Áp suất tại miệng giếng Pmg 12 At 20 Áp suất vỉa P 217 at 21 Áp suât bão hòa P 150 at 22 Áp suất khởi động của khí nén Pkđ 100 at 23 Áp suất làm việc của khí nén Plv 85 at 24 Hệ số hòa tan của khí trong dầu 0,6 1at 25 Hệ số sản phẩm của giếng K 0,5 Tngđ.at 26 Gradien địa nhiệt Gđ 3 0C100m 27 Thể tích ép khí tối đa Qk 600.000 Cu.ftngđ

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT

1 Các thông số của giếng thiết kế.

Các thông tin về giếng cho ở bảng sau đây :

Bảng 1 Các thông số của vỉa và giếng.

51.(120−0,6.115).0,85 (115+1).0,85+60+43,2.6,625 2.0,85

=0,8388(G/cm3) γ d=60+43,2.6,6252.0,85).0,85 51.(120−0,6.115).0,85 (115+1).0,85+60+43,2.6,625 2.0,85

=0,8388(G/cm3)

C γ d= 60+43,2.6,6252.0,85).0,85 51.(120−0,6.115).0,85 (115+1).0,85+60+43,2.6,625 2.0,85

=0,8388(G/cm3)

.0,85).0,85 51.(120−0,6.115).0,85 (115+1).0,85+60+43,2.6,625 2.0,85

=0,8388(G/cm3)

C

51.(120−0,6.115).0,85 (115+1).0,85+60+43,2.6,625 2.0,85

=0,8388(G/cm3) 217 at

51.(120−0,6.115).0,85 (115+1).0,85+60+43,2.6,625 2.0,85

=0,8388(G/cm3) 150 at

.0,85).0,85 51.(120−0,6.115).0,85

( 115+1 ).0,85+60+43,2.6,625 2.0,85

=0,8388(G/cm3)

2 Tính toán cột ống nâng cho giếng thiết kế.

2.1 Xác định chiều dài cột ống nâng L.

Để tính toán chiều dài cột ống nâng (L) ta áp dụng công thức sau:

hh

d P P H

L



)(

d =

cl cl

d d

cl d d

cl cl cl

D Q

P

P G

Q

D Q

1(

)

.(

)

2,43(

2 0

cl cl cl

D Q

P

P G

Q

D Q

1(

)

.(

)

2,43(

2 0

γhh= 0,8327+0,84052 = 0,8366 (G/cm3)

Trong quá trình khai thác mực nước động hạ xuống,lưu lượng khai thác giảm dần

do áp suất vỉa giảm dần Để nâng cao hiệu quả khai thác và giảm chi phí cho việc nângống sau này,theo kinh nghiệm thiết kế người ta đặt ống nâng cách nóc vỉa một khoảng20-50 (m)

1+F l1=

108,3+45.0,0716 1+0,0716=104,1at = 3134,23 – 20 = 3114,23 (m)

3 Xây dựng biểu đồ xác định độ sâu đặt van gaslift.

Thường sử dụng 2 phương pháp xác định chiều sâu đặt van Gaslift: Phương phápgiải tích và phương pháp đồ thị Camco ( ngoài ra còn có phương pháp toán đồ Liên Xô).Hiện nay Xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro đều có sẵn chương trình và phần mềm máytính, người thiết kế giếng chỉ cần đưa số liệu đầu vào là có ngay kết quả một cách nhanhchóng và chính xác

Trong đồ án này, độ sâu đặt van gaslift được xác định theo phương pháp đồ thịCamco Trong biểu đồ biểu thị một số đường thay đổi của các thông số giếng phụ thuộc

áp suất, chiều sâu giếng

Tỷ trọng khí dầu : Pbm1=1+F l1=1+0,0716=104,1at d = 0,85 (G/cm3 ).

số 1).

Tỷ lệ GLR của chất lỏng khai thác sau khi đã ép khí vào giếng : Với lưu lượng khí

ép tối đa là 600000 (Cu.ft/d) và lưu lượng khai thác là 331,47 (bbl/d), ta tính được GLRcủa chất lỏng khi ép khí là:

Các đường cong chuẩn trong (hình 5.1) là các đường đặc trưng ở áp suất miệng

sau: ta dịch dọc theo trục độ sâu sao cho điểm áp suất miệng 170,68 (psi) nằm trênđường GLR = 2383 Vẽ đường cong GLR=2383 lên hình vẽ ta được đường số 1 ở trên(hình 5.2)

3.2 Xây dựng đường phân bố áp suất thuỷ tĩnh (đường số 2).

Đường phân bố áp suất tĩnh được xác định như sau: Đường này đi qua điểm áp suấtmiệng p=12at(170,68 psi) và điểm áp suất thủy tĩnh ở độ sâu 1000m(3821ft).Ta tính ápsuất thủy tĩnh ở độ sâu 1000m như sau:

1+F l1=

108,3+45.0,0716 1+0,0716=104,1at =P P bm1=P kcb1+P lcb1 F l1

1+F l1=

108,3+45.0,0716 1+0,0716=104,1at + P bm1=

P kcb1+P lcb1 .F l1 1+F l1=

108,3+45.0,0716 1+0,0716=104,1at

1+F l1=108,3+45.0,0716 1+0,0716=104,1at =12at

Tỷ trọng của nước P bm1=P kcb1+P lcb1 .F l1

1+F l1

=108,3+45.0,0716 1+0,0716=104,1at =1,05

Độ sâu cần tính toán H=1000(m)

1+F l1=108,3+45.0,0716 1+0,0716=104,1at =12 + 1,05.100010 = 117 (at) = 1664,1 (psi)

3.3 Xây dựng đường phân bố áp suất khí nén ngoài cần (đường số 3).

Đường cong này đi qua điểm áp suất khởi động là 100 at(1422,3 psi) và điểm ápsuất khí nén ở độ sâu đế ống nâng Điểm này được xác định theo công thức sau:

108,3+45.0,0716 1+0,0716=104,1at = P bm1=

P kcb1+P lcb1 .F l1 1+F l1 =

108,3+45.0,0716 1+0,0716 =104,1at = 75 P bm1=P kcb1+P lcb1 .F l1

1+F l1=108,3+45.0,0716

Nhận thấy giá trị tính chính xác và giá trị áp suất giả định lệch nhau 21,47(psi)(<40(psi),thỏa mãn) nên ta chọn giá trị tính chính xác lần thứ nhất để xác định đường

áp suất khởi động

Hai điểm xác định đường áp suất khởi động là:

Điểm thứ nhất (1422,3 psi, 0 ft)

Điểm thứ hai (1825,66psi, 10734,26ft)

3.4 Xây dựng đường gradient nhiệt độ của khí nén ngoài cần (đường số 4).

1+F l1=

108,3+45.0,0716 1+0,0716=104,1at =30

3.5 Xây dựng đường gradient nhiệt độ chất lỏng trong cần (đường số 5).

Đường này cũng được xác định bằng cách nối 2 điểm nhiệt độ chất lỏng miệng giếng (t

1+F l1=

108,3+45.0,0716 1+0,0716=104,1at =120 P bm1=P kcb1+P lcb1 .F l1

3.6 Các thông số cần thiết cho việc thiết kế lắp đặt van:

1+0,0716=104,1at =217(at) =3086,39 (psi)

Ta có nhận xét sau:

giếng

chảy vào giếng trong quá trình khởi động

4 Xác định độ sâu đặt van gaslift và các đặc tính của van.

4.1 Van số 1:

Bằng phương pháp đồ thị ta xác định độ sâu đặt van số 1 như sau:

+ Xác định giao điểm của đường phân bố áp suất thủy tĩnh và đường áp suất khí nénkhởi động

+ Trên đường phân bố áp suất thủy tĩnh ta chọn một điểm có áp suất nhỏ hơn áp suấttại giao điểm khoảng 50psi Mục đích nhằm tạo ra chênh áp để khí nén đi qua vào vantrong ống khai thác

+ Vẽ đường nằm ngang song song với trục áp suất đi qua điểm vừa chọn và cắt trục

độ sâu tại một điểm Đó chính là vị trí đặt van thứ nhất

+ Từ đường thẳng này kéo dài cắt đường số 4 và đường số 5 tại hai điểm, hai điểmnày là nhiệt độ khí nén ngoài cần và nhiệt độ của chất lỏng trong cần tại van

Với cách xác định như vậy ta xác định được các thông số sau:

a Độ sâu đặt van số 1:

3 Nhiệt độ chất lỏng trong ống khai thác ở độ sâu đặt van 1:

5 Áp suất nhỏ nhất mà dòng chất lỏng trong ống khai thác đạt được khi khí nén qua

6 Hệ số hiệu chỉnh tỷ trọng và nhiệt độ khí nén ở vị trí van 1:

b Xác định đường kính van:

1.Áp suất khí nén cân bằng lực đóng mở van 1:

van thứ nhất nên tổn hao áp suất này bằng 0).

2 Áp suất chất lỏng trong ống nâng dùng để cân bằng lực đóng mở van 1:

Trong đó:

f - là phần trăm độ chênh áp, nếu chọn f=0% thì hạn chế van một cách tuyệt đối;

nếu chọn f=100% thì hệ thống van sẽ làm việc ổn định nhưng nó lại làm tăng số van Vậychọn f=0%

van sẽ mở

3.Tỷ số khí lỏng khi nén khí qua van số 1:

Muốn xác định các thông số kỹ thuật của van,ta phải dự đoán giá trị lưu lượng khai

108,3+45.0,0716 1+0,0716 =104,1at = 40,3 +

1+F l1=

108,3+45.0,0716 1+0,0716=104,1at : Tỷ số khí lỏng khi nén khí qua van 1

Và FGRL : Tỷ số lưu lượng khí riêng của dòng sản phẩm

1+F l1=

108,3+45.0,0716 1+0,0716=104,1at ) = 140.( 1- 0,5 ) = 70 (m P bm1=P kcb1+P lcb1 .F l1

1+F l1=108,3+45.0,0716

1+F l1=108,3+45.0,0716

108,3+45.0,0716 1+0,0716=104,1at = 712.1,095 = 779,64 (m P bm1=P kcb1+P lcb1 .F l1

1+F l1=108,3+45.0,0716

1+F l1=

108,3+45.0,0716 1+0,0716=104,1at = 40,3 at (572,8 psi)

1+F l1=

108,3+45.0,0716 1+0,0716=104,1at = 779,64 (m P bm1=P kcb1+P lcb1 .F l1

1+F l1=108,3+45.0,0716

1+F l1=

108,3+45.0,0716 1+0,0716=104,1at =1/8” (inch)

Điều này nhằm xác định áp suất mở van ở điều kiện chuẩn tương đương với ápsuất mở van ở điều kiện trong giếng đối với van đó trong quá trình cần sửa chữa và lắpđặt van ở trên mặt đất

Áp suất mở van ở điều kiện bề mặt(áp suất buồng khí):

5.2, ta vẽ đường thẳng song song với đường áp suất thuỷ tĩnh cắt đường áp suất khí néntại một điểm và chọn trên đường này một điểm có áp suất nhỏ hơn so với đường bơm épkhí của van làm việc số 1 khoảng 40psi để tạo chênh áp cho khí nén đi qua van số 2 vàoống nâng được dễ dàng.Từ điểm vừa chọn này ta vẽ đường thẳng song song với trục ápsuất cắt trục độ sâu tại một điểm,điểm này chính là độ sâu cần thiết đặt van số 2

Tính toán tương tự như đối với van 1 ta có các thông số của van 2 như sau:

3 Nhiệt độ chất lỏng trong ống khai thác ở độ sâu đặt van 2:

5 Áp suất nhỏ nhất (từ điểm đặt van) mà dòng chất lỏng trong ống khai thác đạt

6 Áp suất cực đại trong ống nâng tại vị trí van 1:

Để xác định áp suất cực đại trong ống nâng tại điểm đặt van, ta chỉ cần nối điểm áp suấtkhí nén tại độ sâu đặt van dưới nó với điểm áp suất miệng Theo (hình 5.3) ta có giá trị :

7 Hệ số hiệu chỉnh tỷ trọng và nhiệt độ khí nén ở vị trí van 2:

8 Áp suất khí nén dùng để cân bằng lực đóng mở van 2

11 Tỷ số khí lỏng khi nén khí qua van 2:

12 Lưu lượng chất lỏng đi lên trong ống nâng

Áp suất đáy giếng khi bơm ép khí qua van 2:

14 Đường kính lỗ van,từ các thông số của van 2

Tra bảng 5.3a,b ta xác định được đường kính lỗ van là d K =1/8” (inch).

Với đường kính lỗ van là 1/8” inch tra bảng hệ số hiệu chỉnh của lỗ van (Bảng 5.4) ta có :

Áp suất mở van ở điều kiện bề mặt :

Áp suất mở van ở điều kiện chuẩn là :

Khi đó: P K = P K = 1344 psi (94,5 at).

Bảng 2: Kết quả tính toán cho các van Gaslift

nh 5.3a Đồ thị xác định đường kính lỗ van

nh 5.3b Đồ thị xác định đường kính lỗ van.

5500555056005650570057505800585059005950600060506100615062006250630063506400645065006550660066506700675068006850690069507000

0.13210.13340.13470.13600.13730.13850.13980.14110.14240.14370.14600.14630.14750.14830.15000.15130.15250.15390.15520.15660.15790.15920.16050.16190.16320.16460.16590.16720.16850.16970.1710

7750780078507900795080008050810081508200825083008350840084508500855086008650870087508800885089008950900090509100915092009250

0.19110.19240.19380.19520.19550.19790.19930.2006

0 20190.20320.20460.20670.2072

0 20860.20930.2113

0 21260.2133

0 21390.21400.21640.21680.21820.21950.22090.22200.22360.22500.22640.22780.2291

70507100715072007250730073507400745075007550760076507700

0.17230.17360.17490.17620.17770.17910.18050.18190.18320.18440.18570.18700.18840.1897

9300935094009450950095509600965097009750980098509900995010000

0.23050.23480.2362

0 23770.23910.24040.24100.24240.24430.24620.24570.24890.25030.25160.2530

Bảng 5.4 Hệ số hiệu chỉnh áp suất và đường kính tối đa của van

Bảng 5.5a Bảng hệ số hiệu chỉnh áp suất mở van.

Bảng 5.5b Bảng hệ số hiệu chỉnh áp suất mở van

Bảng 5.5c Bảng hệ số hiệu chỉnh áp suất mở van.

Hình 5.4 Biểu đồ xác định hệ số nén