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

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.B ản 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. 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 ( , …) + 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. 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.

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay ở mỏ Bạch Hổ có nhiều giếng khai thác đã giảm áp suất (một sốgiếng đã ngưng chế độ tự phun hoặc phun kém không theo lưu lượng yêu cầu) Sảnlượng khai thác giảm đáng kể, để hoàn thành kế hoạch khai thác hàng năm thì việckhai 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 lượngnhỏ, thì ngoài việc xử lý vùng cận đáy giếng bằng các phương pháp khác nhau thìviệc chuyển ngay các giếng này sang khai thác bằng phương pháp cơ học là cầnthiết 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 m3/ ngày đêm vào hoạt động với hệ thống đườngống dẫn đến tất cả các giàn MSP thì việc khai thác bằng phương pháp Gaslift sẽ rấtthuận 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 giếngkhoan thuộc vùng mỏ Bạch Hổ

Để lập kế hoạch khai thác và phát triển mỏ tối ưu trong phương pháp khaithác bằng gaslift mang lại hiệu quả cao nhất thì việc thiết kế lựa chọn công nghệgaslift 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

SP

KN

Ô KT (NKT ) ống chống khai thác

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 làmgiảm 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 Đồngthời do sự thay đổi nhiệt độ và áp suất trong ống khai thác làm cho khí giãn nở gópphần đẩy dầu đi lên, nhờ đó mà dòng sản phẩm được nâng lên mặt đất và vậnchuyển 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 éplàm cho chất lỏng trong ống bơm ép di chuyển xuống đế ống nâng Khi mực chất lỏngđến đế ống nâng, áp suất nén khí đạt giá trị cựa đại, áp suất tại thời điểm này gọi là ápsuất 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 ptăng,  chất lỏng đi từ vỉa vào đáy giếng và đi lên miệng giếng

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 (  ,  …)+ 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 ápdụng rộng rãi trên cả đất liền và cả ngoài biển, đặc biệt đối với vùng xa dân cư vàkhó đi lại Giải pháp này thích hợp với những giếng có tỷ số khí dầu cao, có thể khaithác ở những giếng có độ nghiêng lớn và độ sâu trung bình của vỉa sản phẩm trên3000m 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 thểđưa 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 vớiphương pháp khai thác cơ học khác

- Giới hạn đường kính ống chống khai thác không ảnh hưởng đến sản lượngkhai thác khi dùng khai thác Gaslift

- Có thể sử dụng kỹ thuật tời trong dịch vụ sửa chữa thiết bị lòng giếng Điều nàykhông 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 cácphương pháp khác

- Không tạo được chênh áp lớn nhất để hút dầu ở trong vỉa ở giai đoạn cuốicủa 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 nhânvận 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 khôngvành xuyến giữa ống chống khai thác và cột ống nâng, còn sản phẩm theo ống nânglên mặt đất liên tục

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 khínén

* 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 khôngvành xuyến và hỗn hợp sản phẩm khai thác theo ống khai thác lên mặt đất diễn rakhông liên tục mà có định kỳ được tính toán dựa theo các thông số địa chất kỹ thuậtcủa đối tượng khai thác

+ Lưu lượng cực đại bị giới hạn

+ Không thích hợp với các giếng sâu, ống nâng nhỏ đặc biệt là ống dạng mìống 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 đáygiếng

+ 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 :

KNPđ SP KN KN SP KN SP

- 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)

+ 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

- 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 hưhỏng vùng cận đáy giếng và tạo nút cát lấp ống lọc Để khắc phục nhược điểm nàyngười 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 đilên theo ống nằm bên trong Như thế cột ống ngoài được gọi là cột ống bơm ép (cộtống 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 vànhxuyến 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 cộtống 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 thảcột 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 tháctheo 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 ốngkhai thác hay ăn mòn kim loại)

- Giảm đường kính cột ống chống khai thác do parafin hay muối lắng đọng trênthành ống

- Khĩ 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 ốngvành 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): Khơng trang bị paker và van một chiều,

áp suất khởi động lớn hơn áp suất khí nén, áp dụng khi khai thác bằng phương phápGasilft liên tục

+ Hệ thống ống khai thác dạng thác đĩng (Hình 1.3c): Trang bị paker khơng trang bịvan một chiều, áp dụng khi khai thác bằng Gaslift định kỳ

khí nén khí nén

khí nén

Sản phẩm Sản phẩm Sản phẩm

a)Dạng mở b)Dạng đĩng c-Dạng bán đĩng

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 khơng ngồi 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

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 trọngchất lỏng trong ống nâng sẽ giảm xướng Do vật, chất lỏng trộn khí sẽ được nâng lênmặt 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 nănglượng lớn sẽ đẩy cột chất lỏng trên nó ra khỏi ống nâng làm cho áp suất ở đế ốngnâng giảm đột ngột xuống giá trị thấp nhất Sau đó, áp suất tăng dẫn đến giá trị nhấtđịnh và không đổi trong suốt quá trình khai thác Áp suât tại thời điểm này gọi là ápsuất 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 chấtlỏng 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) hoặcđóng (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 giốngnhau khi khí chưa được nén vào giếng.Giếng đó sẵn sàng cho quá trình gọi dòng(hình 5.12a)

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

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 chophép khí đi vào trong cần và nâng cột chất lỏng từ van 1 lên miệng giếng và vàobình đo.Áp suất miệng giếng tăng lên và áp suất ngoài vùng vành xuyến giảmnhẹ(hình 5.12c).Tất cả các van đều mở

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 vùngvành xuyến.Mực chất lỏng ngoài vùng vành xuyến tiếp tục giảm xuống.Tỷ trọng cộtchất 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)

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,dovậy 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

Khi mực chất lỏng thấp hơn van 3 (hình 5.12g), tương tự như trên áp suất ngoàivùng 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 hạxuống đến độ sâu van thứ 4 (van gaslift làm việc), khi đó van thứ 3 đóng lại Từ thờiđiểm 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 kếgiếng làm việc hiệu quả

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 độnggiếng 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 theocông thức : Pkđ = d gh

D

L

 2 2

(1.1)

Do áp suất khởi động thường lớn hơn nên trong thực tế khai thác bằng Gasliftgặp nhiều khó khăn hoặc không thể khởi động được giếng, đôi khi khởi động giếngđược nhưng không đạt hiệu quả kinh tế Vì vậy cần phải tiến hành giảm áp suất khởiđộng

Vì D và d là cấu trúc đã có sẵn nên muốn giảm áp suất khởi động thì ta phảitìm mọi cách giảm  và h

a Các phương pháp làm giảm h.

* Phương pháp ép chất lỏng vào vỉa:

Khí nén với một áp suất cực đại vào giếng sau đó đóng giếng lại cho chất lỏngthấm vào vỉa (nhằm giảm h) Dưới tác dụng của áp suất khí nén thì Pkđ > Pv nên chấtlỏng 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 Pkđ giảm Phương pháp này sử dụngcho 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 giảmchiều cao mực chất lỏng trong giếng Sau đó mở van cho giếng làm việc bìnhthường Phương pháp này được sử dụng cho những giếng có áp suất vỉa và hệ số sảnphẩm 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 lỗthủng (gần giống như van Gaslift) Phương pháp này có nhược điểm là trong suốtquá trình làm việc khí ép luôn luôn đi qua lỗ thủng do vậy làm tăng chi phí ép khílên (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 thờigiảm được chi phí áp trong quá trình làm việc Bản chất của phương pháp này làchia h ra thành nhiều đoạn h1, h2, … < h Ở đây chúng ta chọn phương pháp khởiđộng giếng thiết kế bằng cách đặt van Gaslift

Để giảm áp suất khởi động ta tìm cách giảm 

L bằng phương pháp hoà khí vàochất lỏng Hiện nay phương pháp này đang được sử dụng rộng rãi, sử dụng phương

pháp này cĩ ưu điểm là giếng làm việc êm Phương pháp này sử dụng trong haitrường hợp sau :

* Phương pháp hồ trộn khí vào chất lỏng trên bề mặt :

Quá trình hồ trộn khí như sau :

- Mở các van hút của máy bơm và van xả 1 để máy bơm hút dầu từ bể chứa vàbơm vào ngồi cần khai thác

- Mở van 2 để khí hồ chung vào dịng dầu đang bơm vào KGVX

- Mở lớn dần van 2 cho khí vào giếng nhiều hơn Mở khố trên đường 4 để dầuhồi 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 mởhết khố van trên đường 4, đĩng van và tắt máy bơm

1.Van xả2.Van chặn3.Bể chứa dầu4.Đường hồi của máy bơm5.Đường ra manhenfon6.Van thuỷ lực trung tâm

* Phương pháp tạo nút khí Hình 3.11.- Sơ đồ phương pháp hố khí vào chất lỏng

* Phương pháp tạo nút khí xen kẽ nút dầu bơm vào khoảng khơng vành xuyến :

Người ta bơm vào khoảng khơng 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, nútdầu này vào trong ống sẽ nâng tỷ trọng của cột chất lỏng trong ống nâng giảm áp

7

56

21

43

Khí từ trạm nén khí

đáy giảm và tạo dòng chảy từ vỉa vào giếng và đẩy dầu lên tới miệng giếng khigiếng 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 xuyếnsang chế độ trung tâm, bởi vì chế độ trung tâm được xác định theo công thức sau :

Pkđ = D d gh

D

L

 2 2 2

Trong đó : D2 – d2> 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





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

Pkđ = (h +∆h ) ρLg =

d

D g h d

d D

2 2

2 2





(3.23)+ Nếu h +∆h > L thì Pkđ = ρLg

Áp suất cực đại của trạm nén khí mà nén tới đáy của ống nâng gọi là áp suấtkhởi 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) thểhiện qua đồ thị :

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 lỏngxuống 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 ốngnâng Mực chất lỏng trong ống bơm ép dừng lại ở chiều sâu h1 (ứng với công suấtmax 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 1trộn với chất lỏng trong ống nâng làm cho tỷ trọng cột chất lỏng từ van 1 đến miệng

giếng giảm, tại thời điểm này áp suất ở đế ống nâng giảm dẫn đến mực chất lỏng ởống bơm ép tiếp tục giảm và dừng lại ở độ sâu h2 (ứng với công suất max của máynén khí).

- Cũng như trường hợp trên, để khí nén đi vào ống nâng dễ dàng người ta đặtvan gaslift số 2 ở độ sâu H2 :

H2 = h2 – 20mKhi lắp van số 2, khí nén đi vào ống nâng qua cả 2 van 1 và 2 làm cho áp suấtbên ngoài Png giảm nhanh Sự chênh áp tại van 1 (P1 P ng1  P tr1)

giảm Khi P1đạt đến 1 giá trị nhất định (gọi là áp suất đóng van) thì van 1 đóng lại Mực chấtlỏng tiếp tục đi xuống

- Mực chất lỏng ở KGVX đã hạ thấp hơn van 3 Khí nén đi vào ống nâng quavan 2 và 3 Áp suất ngoài cần tiếp tục giảm đi và chênh áp ở van 2 đạt đến giá trịđóng van, van 2 đóng lại

Cứ như vậy mực chất lỏng hạ xuống tới van cuối cùng là van làm việc Các vanphía 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 đểdùng 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:

- 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

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 cơbản của vỉa và giếng như:

Q = k (Pv – Pd ) (1)Trong đó:

* 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 miệnggiếng

* Pms:áp suất do ma sát của dòng khí nén từ van làm việc đến miệnggiếng

* 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 đượcgiá trị Pgl và Q1

* Đóng dần van (côn điều tiết) để giảm lưu lượng khai thác 70% Khi giếnglàm 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 (P v−P gl)

Q2=k (P v−P g 2)

Q1−Q2=k.(P g 2−P g 1)

Điều kiện khai thác ngoài biển phức tạp và khó khăn hớn rất nhiều so với đấtliền 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 khaithác, chúng ta cần áp dụng các phương pháp khai thác khác nhau, nhằm gia tăng sảnlượng 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 tháctheo chế độ tự phun cho sản lượng cao và áp suất giảm không đáng kể thì hầu hếtcác giếng khai thác ở tầng Mioxen và Oligoxen đã ờ thời kỳ cuối của quá trình tựphun hoặc ngừng phun và bị ngập nước Do đó việc đưa các giếng này vào giai đoạnkhai thác cơ học là rất cần thiết

Qua phân tích các ưu nhược điểm của từng phương pháp khai thác cơ học ởtrên ta nhận thấy rằng một số hạn chế của phương pháp này có thể khắc phục bằngphương pháp khác Nhưng điều này không toàn diện vì bản thân ưu và nhược điểmcủa các phương pháp trên không thể bù trừ nhau Để có cơ sở lựa chọn phương phápkhả thi và hiệu quả nhất đối với điều kiện mỏ Bạch Hổ cần phải xét đến các yếu tốsau:

- 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

Trên cơ sở phân tích ưu nhược điểm của các phương pháp khai thác dầu bằng cơhọc trên thế giới, liên hệ với điều kiện thực tế của mỏ Bạch Hổ, em thấy rằng : vớicác giếng khai thác tập trung trên giàn cố định hay giàn tự nâng với diện tích sửdụng hạn chế, độ sâu vỉa sản phẩm tương đối lớn từ 3000  5000m, sản lượng khaithác lại lớn, nên giải pháp khai thác bằng máy bơm piston thuỷ lực là kém hiệu quảđối với mỏ Bạch Hổ.

Năm 1998 Viện nghiên cứu khoa học và thiết kế dầu khí biển của xí nghiệpliên doanh Vietsovpetro đã tiến hành thử nghiệm với bộ máy bơm piston thuỷ lực vàmáy bơm ly tâm điện chìm trên một số giàn cố định Kết quả thử nghiệm cho thấykhả 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 lầnthử nghiệm máy bơm thuỷ lực đã chỉ ra hàng loạt nhược điểm về đặc tính kỹ thuậtcủa 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 máybơm ly tâm điện chìm với mục đích xác định phạm vi sử dụng của máy bơm đối vớidầu 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 có30% hỏng là do đường dây điện bị chầy xước trong khi thả máy bơm xuống giếngnghiêng và sâu

- 83% máy bơm ly tâm điện ngầm làm việc trong điều kiện có hệ số làm việctối ưu

- Chu kỳ giữa hai lần sửa chữa giếng khai thác bằng máy bơm ly tâm điệnngầm tại mỏ Bạch hổ thay đổi trong phạm vi tương đối lớn, trung bình từ 6 - 8tháng

Kết quả cho thấy nhiệt độ làm việc của động cơ trong thời gian làm việc luôngần 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 khăntrong việc thả máy bơm Hệ thống bảo vệ dây cáp bị xây xát trong quá trình thả hoặcmáy 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 200m3/ng.đ thì có

thể sử dụng máy bơm ly tâm điện ngầm, đối với các giếng có độ sâu 3500m vàkhông thể sử dụng máy bơm ly tâm điện ngầm để khai thác với sản lượng lớn hơn300T/ng.đ Vì đường kính ống khai thác nhỏ.

Nếu dùng máy bơm ly tâm điện ngầm cho toàn bộ mỏ thì vấn đề kéo thả máybơm trong quá trình sản xuất trở thành nan giải và cần đến tầu khoan kết hợp điềukiện thời tiết cho phép Giải pháp sử dụng máy bơm ly tâm điện ngầm chỉ có tínhkhả thi, khi khai thác cục bộ ở từng giếng

Từ những vấn đề thực tế trên : với bơm piston không sử dụng do hàm lượngkhí trong dầu cao Bơm ly tâm điện chìm làm việc kém hiệu quả không phù hợp vớiđiều kiện tại mỏ Bạch Hổ Kết hợp với điều kiện cụ thể của các giếng dầu trên mỏBạch Hổ: hiện nay có khoảng 60% các giếng đã ngưng tự phun do ngập nước do ápsuất vỉa thấp Các giếng đều có profin xiên, song có 2 trạm nén khí đặt tại mỏ, cócông suất 2 triệu m3/ngđ và 8,1 triệu m3/ngđ dùng cho việc khai thác và vận chuyểnkhí vào đất liền

Như vậy, phương pháp khai thác bằng Gaslift là phù hợp hơn cả Phương phápGaslift có thể khai thác kế tiếp phương pháp tự phun Nó có nhiều ưu điểm hơn sovới các phương pháp khai thác cơ học khác không những về mặt kỹ thuật công nghệ

mà còn về mặt kinh tế Với các trang thiết bị hiện đại rất phù hợp phương pháp khaithác này đã hứa hẹn mang lại hiệu quả cao hơn các phương pháp khai thác cơ họckhác Vậy việc lựa chọn phương pháp Gaslift áp dụng cho toàn mỏ Bạch Hổ nóichung và cho giếng đang thiết kế nói riêng là hoàn toàn đúng đắn

1.2.2.Lựa chọn phương pháp khởi động cho giếng gaslift tại mỏ

Đối với giếng thiết kế em chọn phương pháp khai thác gaslift liên tục vì giếng có lưu lượng khai thác cao, hệ số sản phẩm tương đối cao và giếng có mực nước thủy động cao Vậy các điều kiện đó đảm bảo cho giếng có thể khai thác bằng phương pháp gaslift liên tục với hiệu quả cao

CHƯƠNG II: HỆ THỐNG THIẾT BỊ TRONG KHAI THÁC DẦU

BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIF 2.1.Hệ thống công nghệ gaslift

2.2.Thiết bị miệng giếng

2.2.Chức năng và nhiệm vụ

Thiết bị miệng giếng là một trong những bộ phận quan trọng của giếng khaithác, là bộ phận nối liền ngay trên đầu các cột ống chống của giếng, chúng được sửdụng để:

- Liên kết các đầu ống chống, bịt kín và kiểm tra áp suất ở không gian vànhxuyến giữa các cột ống chống

- Treo và giữ cột ống nâng, đo áp suất ở đường nén, đường dập giếng, đườngtuần hoàn giếng để:

+ Dập giếng

+ Rửa giếng

+ Gọi dòng sản phẩm

+ Xử lý vùng cận đáy giếng

Bộ đầu ống treo HKT

Tổ hợp đầuống chống

Hình 5.9- Sơ đồ thiết bị miệng giếng

1 Van tiết lưu

2 Van chặn

3 Van an toàn thủy lực

4 Đờng hờ đo áp suất trong cần HKT

5.Nhánh làm việc chính

6 Đầu bao cần HKT

7 Cần HKT

8.Đờng hờ đo áp suất ngoài cần HKT

9 Đờng hờ đo áp suất giữa các cợt ớng chớng.

10 Đường tuần hoàn nghịch

2.2.1.Các thành phần chính của miệng giếng

Thiết bị miệng giếng khai thác bằng Gaslift ở mỏ Bạch Hổ được chuyển nhận từ đầumiệng giếng khai thác tự phun, được tạo thành từ 3 thành phần chính:

- Van cửa, van cho áp kế và áp kế.

Đầu ống chống chỉ có một dạng, chúng được phân loại theo kích thước và mặtbích nối

Tổ hợp đầu ống chống có những nhiệm vụ sau:

- Liên kết các cột ống chống

- Bịt kín khoảng không gian vàng xuyến giữa 2 cột ống chống liên tiếp

- Đo áp suất trong khoảng không gian giữa 2 ống chống

2.2.2.Đầu treo ống khai thác:

Đầu treo ống khai thác nằm ngay bên dưới cây thông khai thác và được nối vớiđường dập giếng và đường tuần hoàn nghịch

Bộ đầu treo ống khai thác bao gồm:

- Đầu treo cột ống nâng

- Đầu bao cột ống nâng

- Các van cửa, van cho áp kế và áp kế

Bộ đầu treo cần có nhiệm vụ sau:

- Treo và giữ cột ống nâng

- Bịt kín khoảng không gian vành xuyến giữa ống khai thác và ống chống khaithác

- Thông qua đường dập giếng nối với hệ thống máy bơm cao áp có công suấtlớn để thực hiện công nghệ dập giếng, bơm ép khi cần thiết

- Thông qua đường tuần hoàn nghịch để xả áp suất ngoài cần, bơm rửa tuầnhoàn giếng

- Thông qua các đồng hồ và van để kiểm tra áp suất ngoài cột ống nâng khithực hiện các giải pháp công nghệ khai thác.

Đầu ống treo có nhiều loại khác nhau, chúng có chức năng như nhau nhưngkhác nhau về hình dáng và cấu tạo

2.2.3.Cây thông khai thác:

Là phần trên của thiết bị miệng giếng, được nối trên đầu ống khai thác Thôngthường cây thông khai thác gồm 2 nhánh làm việc: nhánh làm việc chính và nhánh

dự phòng

Trên đầu cây thông khai thác có thiết bị gọi là lubricater cho phép dùng cácphương pháp cơ học để nạo vét parafin lắng đọng hoặc để dùng thả các thiết bị đođạc kiểm tra trong giếng đang hoạt động mà không cần phải đóng giếng Đối vớigiếng Gaslift cây thông khai thác còn lắp đặt các bộ phận sau:

- Đồng hồ chỉ áp suất trong cột ống nâng

- Van chặn trên nhánh làm việc

- Van an toàn thuỷ lực

- Van tiết lưu

Cây thông khai thác có những nhiệm vụ sau:

- Hướng cho dòng sản phẩm đi vào hệ thống thu gom và xử lý

- Cho phép điều chỉnh lưu lượng khai thác một cách thuận lợi, dễ dàng nhờcôn điều tiết

- Tạo đối áp trên miệng giếng để sử dụng năng lượng vỉa một cách hợp lý

- Cho phép đo được áp suất đường nén, đường xả

- Đảm bảo an toàn khi có sự cố (đóng van an toàn trung tâm)

- Cho phép thực hiện các thao tác kỹ thuật sau: bơm dập giếng, xử lý vùng cậnđáy giếng, gọi dòng sản phẩm, bơm ép vỉa

Cây thông có 2 loại: chạc 3 và chạc 4

1 Áp kế

2 Van chặn

3 Chạc 3 4-Van tiết lưu 5.Nhánh làm việc chính

11 Đường dẫn khí ép

12 Đường tuần hoàn nghịch

Hình 5.10- Sơ đồ cây thông kiểu chạc 3.

1

5

6 7 9

8

1 Áp kế

2 Van chặn

3 Van tiết lưu

4 Nhánh làm việc chính;

5 Van an toàn trung tâm

6 Đường tuần hoàn nghịch

7 Đường dẫn khí ép

8 Mặt bích

9 Đường dập giếng

Hình 5.11- Sơ đồ cây thông kiểu chạc 4

- Cây thông kiểu chạc 3

+ Ưu điểm: khi chạc 3 bị hỏng thì có thể thay thế mà không phải đóng giếng.Lúc đó ta chỉ cần đóng van và cho giếng làm việc theo nhánh dự phòng Loại nàythường dùng cho giếng có cát hoặc tạp chất

+ Nhược điểm: Kích thước cao, cồng kềnh vừa chiếm không gian vừa yếu sàncông tác, khó vận hành

- Cây thông kiểu chạc 4:

+ Ưu điểm: Đỡ cồng kềnh dễ vận hành, kết cấu vững chắc, độ chịu mài mòncao

+ Nhược điểm: Không có nhánh dự phòng nên khi có sự cố hư hỏng ở nhánhlàm việc chính và chạc tư thì phải ngừng làm việc để thay thế Chỉ sử dụng loại nàycho giếng có sản phẩm ít cát

2.3.Thiết bị lòng giếng

Thiết bị lòng giếng được trang bị cho hầu hết tất cả các giếng dầu bằng phươngpháp tự phun cũng như khai thác Gaslift nhằm mục đích tiến hành các quy trìnhcông nghệ kỹ thuật cần thiết, điều khiển dòng trong suốt quá trình khai thác, sửachữa, nghiên cứu giếng nhờ kỹ thuật tời mà không cần phải đóng giếng, dập giếnghay nâng thả cột ống khai thác Thiết bị lòng giếng có nhiệm vụ và chức năng sau:

- Cách ly và điều khiển dòng chảy từ đáy giếng đến miệng giếng trong quátrình khai thác

- Có khả năng điều khiển các thông số làm việc của giếng theo chế độ tự động

và bán tự động

- Tiến hành nghiên cứu giếng và đo các thông số làm việc của giếng trong khigiếng vẫn khai thác và cho sản phẩm (có thể lắp đặt các thiết bị chuyên dụng đểnghiên cứu như thiết bị đo áp suất và nhiệt độ)

- Bảo đảm sửa chữa giếng bằng tời

- Có thể kéo toàn bộ thiết bị miệng giếng cùng với ống khai thác mà không cầnphải dập giếng

- Bảo vệ cột ống chống, thiết bị miệng giếng và bảo toàn năng lượng vỉa

- Bảo đảm an toàn, chống hiện tượng phun trào trong quá trình khai thác

- Thực hiện tuần hoàn nghịch để rửa giếng và dập giếng nhờ van tuần hoàn

- Có khả năng khởi động giếng khai thác bằng Gaslift một cách tự động

Thành phần của thiết bị lòng giếng tính từ đáy ống khai thác lên miệng giếng gồm

2.3.1.Phễu định hướng

Phễu định hướng được lắp ngay đáy cột ống nâng, có nhiệm vụ hướng các thiết bị tờichuyên dụng đi qua đáy cột ống nâng khi thao tác các công việc khảo sát hay sưa chữagiếng Phễu định hướng được thiết kế với đầu vào có dạng phễu hình côn và đườngkính trong không làm giảm đường kính cột ống nâng.

2.3.2.Nhippen

Bộ phận này được lắp ở dưới ống đục lỗ Nhippen có tác dụng để đặt các thiết

bị đo sâu trong quá trình khảo sát giếng, ngoài ra nó có tác dụng để đặt các loại vantùy theo mục đích của quá trình khai thác Như vậy tác dụng chính của nó là để khóagiữ và liên kết các thiết bị trong ống nâng

2.3.3.Ống đục lỗ

Ống đục lỗ có nhiệm vụ cho phép dòng sản phẩm chảy liên tục vào cột ống nângtrong quá trình khi tiến hành các quy trình công nghệ như khảo sát giếng bằng kỹthuật tời ở phần trên phía dưới sâu của nó Ống đục lỗ được thiết kế tối ưu nhằmgiảm tối thiểu tổn hao năng lượng của dòng sản phẩm chảy qua các lỗ và đường kínhtrong không nhỏ hơn so với đường kính trong của cột ống nâng tại điểm nối, ốngnày được nắp ngay sau phễu định hướng và nhippen để đặt thiết bị đo sâu Ống cóchiều dài  3m, đục nhiều lỗ  8 lỗ cho phép chất lỏng đi qua dễ dàng

1 2

2-chốt giữ.

3-thép đàn hồi.

Hình 5.1- Sơ đồ van cắt.

2.3.5.Paker

Hiện nay tại mỏ Bạch Hổ paker được sử dụng ở hầu hết các giếng Có thể nóipaker là một trong những bộ phận cơ bản quan trọng của thiết bị lòng giếng

Paker có thể phân chia thành các loại sau:

2.3.5.1.Phân loại Paker

Theo cách lắp đặt chia làm 2 loại:

- Paker cơ học

- Paker thuỷ lực: gồm 2 loại

+ Loại 1: là loại paker được mở bằng lực bơm ép trong cần

+ Loại 2: là loại paker được mở bằng áp lực thuỷ tĩnh ngoài cần

 Theo tính chất đặc trưng chia làm 4 loại

- Paper thu hồi

+ Góp phần cải thiện điều kiện dòng chảy

- Cùng với van tuần hoàn paker góp phần thực hiện phương pháp tuần hoànngược để rửa giếng, dập giếng và gọi dòng sản phẩm

- Có tác dụng treo giữ đầu dưới của cột ống nâng với cột ống chống khai thác

2.3.5.3.Cấu tạo và hoạt động của paker:

 Cấu tạo: Gồm 3 bộ phận cơ bản

+ Bộ phận trượt (slip) được chế tạo bằng kim loại

+ Bộ phận nở để bịt kín được chế tạo bằng vật liệu chịu nhiệt độ và áp suất cao,

bộ phận này thường làm bằng cao su có tính đàn hồi cao

+ Ngoài ra paker còn có các bộ phận khác như các chốt, vít sắt, piston, cácvòng lót

Hiện nay ở mỏ Bạch Hổ hầu hết sử dụng loại paker điều khiển bằng thuỷ lực

Số paker dùng trong giếng lớn nhất là 2, do điều kiện địa chất, số tầng sản phẩm vàyêu cầu công nghệ của một số giếng trong mỏ

2.3.5.4 Nguyên lý hoạt động:

+ Paker được thả tới vị trí cần lắp Người ta sử dụng van cắt hoặc van ngược để

mở paker Trước khi bơm ép tạo áp suất, người ta thả viên bi xuống van cắt

+ Khi tăng áp lực qua đường thuỷ lực, bộ phận slip trượt xuống và ép bộ phận

mở paker Paker được mở ra và ép chặt vào thành ống chống Bộ phận trượt đượcgiữ lại bằng một cạnh gờ và giữ cho bộ phận nở luôn luôn bị ép và mở khi áp suấtgiảm

+ Khi cần tháo bỏ Paker, người ta tác dụng một lực lớn (được tính toán trướckhi lắp đặt paker) để cắt chốt bám vào gờ nói trên Khi đó bộ phận nở thu lại, ta cóthể kéo paker lên

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1.tấm cao su 2.xilanh (vỏ ngoài) 3.gioăng cao su 4.piston

5.chấu đứng 6.chốt đóng 7.chấu (bám ống) 8.vòng cắt

9.vỏ ngoài 10.thân ống HKT

Hình 5.2- Sơ đồ paker loại 1

2.3.6.Thiết bị bù trừ nhiệt

Hiện nay tại mỏ Bạch Hổ paker được sử dụng ở hầu hết các giếng Có thể nóipaker là một trong những bộ phận cơ bản quan trọng của thiết bị lòng giếng

Paker có thể phân chia thành các loại sau:

 Theo cách lắp đặt chia làm 2 loại:

- Paker cơ học

- Paker thuỷ lực: gồm 2 loại

+ Loại 1: là loại paker được mở bằng lực bơm ép trong cần

+ Loại 2: là loại paker được mở bằng áp lực thuỷ tĩnh ngoài cần

 Theo tính chất đặc trưng chia làm 4 loại

- Paper thu hồi

+ Góp phần cải thiện điều kiện dòng chảy

- Cùng với van tuần hoàn paker góp phần thực hiện phương pháp tuần hoànngược để rửa giếng, dập giếng và gọi dòng sản phẩm

- Có tác dụng treo giữ đầu dưới của cột ống nâng với cột ống chống khai thác

Cấu tạo và hoạt động của paker:

 Cấu tạo: Gồm 3 bộ phận cơ bản

+ Bộ phận trượt (slip) được chế tạo bằng kim loại

+ Bộ phận nở để bịt kín được chế tạo bằng vật liệu chịu nhiệt độ và áp suất cao,

bộ phận này thường làm bằng cao su có tính đàn hồi cao

+ Ngoài ra paker còn có các bộ phận khác như các chốt, vít sắt, piston, cácvòng lót.

Hiện nay ở mỏ Bạch Hổ hầu hết sử dụng loại paker điều khiển bằng thuỷ lực

Số paker dùng trong giếng lớn nhất là 2, do điều kiện địa chất, số tầng sản phẩm vàyêu cầu công nghệ của một số giếng trong mỏ

 Nguyên lý hoạt động:

+ Paker được thả tới vị trí cần lắp Người ta sử dụng van cắt hoặc van ngược để

mở paker Trước khi bơm ép tạo áp suất, người ta thả viên bi xuống van cắt

+ Khi tăng áp lực qua đường thuỷ lực, bộ phận slip trượt xuống và ép bộ phận

mở paker Paker được mở ra và ép chặt vào thành ống chống Bộ phận trượt đượcgiữ lại bằng một cạnh gờ và giữ cho bộ phận nở luôn luôn bị ép và mở khi áp suấtgiảm

+ Khi cần tháo bỏ Paker, người ta tác dụng một lực lớn (được tính toán trướckhi lắp đặt paker) để cắt chốt bám vào gờ nói trên Khi đó bộ phận nở thu lại, ta cóthể kéo paker lên

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1.tấm cao su 2.xilanh (vỏ ngoài) 3.gioăng cao su 4.piston

5.chấu đứng 6.chốt đóng 7.chấu (bám ống) 8.vòng cắt

9.vỏ ngoài 10.thân ống HKT

Hình 5.2.1- Sơ đồ paker loại 1xoắn ống.

Để khắc phục hiện tượng này người ta lắp đặt thêm thiết bị bù trừ nhiệt dùng

để cân bằng, bù trừ sự thay đổi chiều dài ống nâng khai thác do tác dụng của nhiệt

độ và áp suất cao thay đổi trong quá trình khai thác

Nguyên lý làm việc:

Khi thả cột ống khai thác vào giếng khai thác thì lõi và vỏ của nó được liênkết với nhau nhờ một chốt nối Sau khi đã thả đến vị trí tính toán và sau khi đưapaker vào làm việc thì lúc đó bằng phương pháp cơ học hay thuỷ lực người ta cắtchốt để giải phóng mối liên kết này Khi có nhiệt độ và áp suất thay đổi, chiều dài từcột ống từ paker đến miệng giếng bị co lại hoặc giãn ra Sự co giãn này được bù trừnhờ sự di chuyển của lõi và vỏ.

1

2 3 4

1.vỏ nối với ống trên 2.bộ cao su

3.chốt - vòng hãm 4.lõi nối với ống dưới

Hình 5.3- Sơ đồ thiết bị bù trừ nhiệt.

2.3.7.Van tuần hoàn

Chức năng:

Van tuần hoàn có nhiệm vụ đóng hoặc mở cửa sổ liên thông giữa bên trong vàbên ngoài ống nâng trong các trường hợp rửa giếng, dập giếng và gọi dòng sảnphẩm Ngoài ra van tuần hoàn còn được sử dụng như một nơi chứa các thiết bị phụhồi kế tiếp như bơm ly tâm, các lỗ van dùng để cho dòng sản phẩm đi qua và nângchất lỏng từ một tầng sản phẩm (đối với giếng khai thác ở nhiều tầng sản phẩm).Thường trên thiết bị lòng giếng người ta bố trí 2 van tuần hoàn, tuỳ mục đích

sử dụng mà dùng từng van Việc đóng mở van là nhờ dụng cụ cáp tời Van tuầnhoàn đặc biệt có ích trong các hoạt động sau:

+ Gọi dòng sản phẩm bằng cách thay đổi tỷ trọng dung dịch

+ Dập giếng để tiến hành sửa chữa, kéo cần khai thác

+ Tuần hoàn dung dịch bằng nước biển

+ Kiểm tra van an toan sâu

Van tuần hoàn thường có 2 loại sau :

- Van tuần hoàn có lõi không kéo lên được:

+ Ưu điểm: kích thước bên trong của van lớn dẫn đến giảm tổn thất thủy lực

+ Nhược điểm: khi hỏng phải kéo toàn bộ ống khai thác lên mặt đất để sửa chữa

- Van tuần hoàn có lõi kéo lên được:

+ Ưu điểm: khi hỏng có thể kéo lõi lên mặt đất để sửa chữa mà không cần kéocột ống khai thác

+ Nhược điểm: Đường kính của lõi bị thu hẹp, làm tăng tổn thất thủy lực vàhạn chế dòng chảy

1 2 3 4

1.Lõi 2.Cao su 3.Lỗ tuần hoàn 4.Khoá hãm

a.Van có lõi cố định

1

3 2

b.Van có lõi kéo lên được

Hình 5.4- Sơ đồ van tuần hoàn.

2.3.8.Mandrel

Mandrel có dạng khửu hình ôvan lệch hẳn so với đường tâm của ống khai thác.

Vì vậy nó sử dụng để đặt van Gaslift, van điều khiển, van bơm ép hóa chất hay vantiết lưu mà không ảnh hưởng đến tiết diện bên trong ống nâng và cho phép các thiết

bị tời đi qua dễ dàng

Trong trường hợp giếng không phải lắp đặt các van thì người ta có thể sử dụngcác van giả đặt trong nó nhằm bịt kín lỗ thông của Mandrel giữa ống khai thác vàống chống khai thác Trong một cột ống khai thác người ta có thể lắp một hoặcnhiều mandrel

2.3.9.Van an toàn sâu

Là bộ phận không thể thiếu trong các giếng khai thác dầu khí ( đặc biệt là cácgiếng tự phun có áp suất lớn) Nó được lắp đặt ở vị trí trên cùng của thiết bị lòng giếng

Ở mỏ Bạch Hổ, van thường cách đáy giếng hơn 30m để đảm bảo an toàn trong quátrình khai thác Van an toàn sâu có nhiệm vụ đóng giếng trong các trường hợp sau:+ Khi áp suất và tốc độ dòng sản phẩm vượt quá giới hạn thiết kế ban đầu

+Khi có báo động khẩn cấp (hỏa hoạn, xuất hiện khí độc…)

Khi lắp các van an toàn sâu người ta phải thử áp suất đóng, mở van và lắp van an toànsâu vào nhippen khi giếng đã làm việc ổn định Van an toàn sâu có thể đóng mở bằngtrạm điều khiển thủy lực TKS ở trên mặt đất

Van an toàn sâu điều khiển bằng dòng chảy:

- Đặc điểm: Van được lắp sâu trong lòng giếng, dưới paker; Van này tự độngđóng mở khi tốc độ dòng chảy thay đổi so với thiết kế ban đầu

- Nhược điểm: Thiết kế và bảo dưỡng phức tạp, tốn kém; hạn chế lưu lượngdòng chảy, thiếu an toàn

Van an toàn sâu điều khiển trên mặt đất:

- Đặc điểm: Van được đóng mở nhờ dòng chất lưu có áp suất cao được bơm từtrên mặt đất xuống theo đường ống riêng Chiều sâu đặt van từ 120-180m cách thiết

bị miệng giếng

2.3.10.Các loại ống khai thác

Ống khai thác có hai loại: Đầu chồn và đầu thường Chúng được tiện ren ở hai đầu

và được thử ở điều kiện áp suất vỉa dự kiến Ống khai thác được sản xuất theo tiêu