Công Nghệ Khai Thác Dầu Khí

CÔNG NGHỆ HOÀN THIỆN GIẾNG 1.1 Hoàn thiện giếng thân trần 1.2 Hoàn thiện giếng bằng ống chống lửng 1.3 Hoàn thiện giếng với ống chống suốt, đục lỗ 1.4 Hoàn thiện giếng đơn tầng 1.5 Hoàn

Trang 1

CÔNG NGHỆ KHAI THÁC DẦU KHÍ

Nguyễn Hữu Nhân

Trang 2

CÔNG NGHỆ KHAI THÁC DẦU KHÍ

I CÔNG NGHỆ HOÀN THIỆN GIẾNG

1.1 Hoàn thiện giếng thân trần

1.2 Hoàn thiện giếng bằng ống chống lửng

1.3 Hoàn thiện giếng với ống chống suốt, đục lỗ

1.4 Hoàn thiện giếng đơn tầng

1.5 Hoàn thiện giếng đa tầng

II SỰ KHÔNG HOÀN THIỆN CỦA GẾNG KHAI THÁC

2.1 Sự không hoàn thiện do đặc tính mở vỉa

2.2 Hệ số Skin

III THIẾT BỊ GẾNG KHAI THÁC DẦU KHÍ

3.1 Thiết bị bề mặt

3.2 Thiết bị lòng giếng

IV CƠ SỞ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC CƠ HỌC

V KHAI THÁC DẦU BẰNG BƠM CẦN TRỤC

VI KHAI THÁC DẦU BẰNG BƠM ĐIỆN CHÌM

2

Trang 3

CÔNG NGHỆ HOÀN THIỆN GIẾNG

3

Trang 4

Công nghệ hoàn thiện giếng

Phân loại kiểu hoàn thiện giếng

Theo cấu trúc đáy giếng

• Hoàn thiện giếng thân trần;

• Hoàn thiện giếng với ống chống lửng hoặc ống chống suốt có đục

Trang 5

Công nghệ hoàn thiện giếng

Sơ đồ hoàn thiện giếng

5

Trang 6

HOÀN THIỆN GIẾNG THÂN TRẦN

Ưu điểm:

 Vỉa được mở thông trực tiếp với giếng nên tăng tối đa dòng vào

 Giảm giá thành giếng khoan

 Dễ dàng khoan giếng sâu hơn khi cần.

 Dễ dàng chuyển sang các kiểu hoàn thiện giếng khác.

Nhược điểm

 Khó áp dụng trong trường hợp tầng sản phẩm gồm nhiều lớp cát, sét

mỏng xen kẽ, vỉa có nhiều khe nứt tự nhiên

 Khó tác động lên vỉa sản phẩm theo các khoảng lựa chọn

 Khó kiểm soát so với các kiểu hoàn thiện giếng khác

6

Trang 7

HOÀN THIỆN GIẾNG BẰNG ỐNG CHỐNG LỬNG

Ưu điểm:

 Tiết kiệm chi phí

 Khống chế cát đơn giản mà hiệu quả

 Khắc phục hiện tượng sụp lở thành giếng đối với tầng sản phẩmkém bền vững, dễ sụp lở

Trang 8

HOÀN THIỆN GIẾNG VỚI ỐNG CHỐNG SUỐT

 Có khả năng tiến hành bắn vỉa lặp lại hoặc bắn bổ sung;

 Có thể xử lý vùng cận đáy giếng hoặc khai thác từng phần của tầngsản phẩm theo những khoảng lựa chọn

Trang 9

HOÀN THIỆN GIẾNG ĐƠN TẦNG

Ưu điểm:

 Đơn giản hóa quá trình hoàn thiện giếng và công

tác sửa chữa giếng sau này;

 Kích cỡ ống khai thác đáp ứng lưu lượng khai

thác tối ưu trong khoảng thời gian dài nhất;

 Dễ dàng chuyển sang các phương pháp khai

thác cơ học khi cần thiết;

 Dễ dàng theo dõi áp suất đáy giếng;

9

Trang 10

HOÀN THIỆN GIẾNG ĐA TẦNG

Các kiểu hoàn thiện giếng đa tầng

Trang 11

HOÀN THIỆN GIẾNG ĐA TẦNG

Ưu điểm:

 Rút ngắn thời gian khai thác;

 Dễ dàng kiểm soát từng tầng sản phẩm

hoặc có thể hủy bỏ không khai thác một

hay vài tầng sản phẩm trong giếng nếu

trong giai đoạn cuối tỷ số khí-dầu, tỷ số

nước-dầu tăng quá cao

Nhược điểm:

 Phức tạp trong quá trình thiết kế, thi công

hoàn thiện giếng, sửa chữa và xử lý giếng

 Mất nhiều thời gian trong công tác đo và

xử lý số liệu địa vật lý giếng khoan

11

Trang 12

Giếng đa nhánh gồm thân giếng chính với nhiều

thân giếng phụ phát triển và kéo dài từ thân

giếng chính

Các nhánh giếng được khoan định hướng xuất

phát từ thân giếng chính đến chiều sâu thiết kế

Đối tượng áp dụng:

 Vỉa có độ thấm thấp, có cac khe nứt tự nhiên

 Các vỉa phân lớp và không đồng nhất

Trang 13

Ưu điểm:

 Tăng độ tiếp xúc với vỉa;

 Tăng độ liên thông giữa các vỉa bị cách ly;

 Giảm diện tích và thiết bị bề mặt;

 Giảm chi phí vận hành và phát triển mỏ;

 Nâng cao hiệu quả kinh tế đối với các mỏ cận

biên

Nhược điểm:

 Kỹ thuật khoan và hoàn thiện phức tạp;

 Khó khăn trong việc sửa chữa, can thiệp giếng;

 Phải xác định đối tượng và lựa chọn thích hợp;

 Chi phí giếng khoan lớn, rủi ro cao 13

HOÀN THIỆN GIẾNG ĐA NHÁNH (MULTILAYER WELL)

Trang 14

SỰ KHÔNG HOÀN THIỆN CỦA GIẾNG

14

Trang 15

SỰ KHÔNG HOÀN THIỆN CỦA GIẾNG

Giếng hoàn thiện về mặt thủy động lực là giếng được mở vỉa trong toàn bộ

chiều dày của tầng sản phẩm và không chống ống để đảm bảo tính thấm tự nhiên của vỉa

Trong thực tế một số giếng chỉ mở trên một phần của vỉa, tức là giếng không hoàn thiện về mức độ mở vỉa

Gọi C1 và C2 là các đại lượng đặc trưng cho sự không hoàn thiện của giếng về mức độ mở vỉa và đặc tính mở vỉa, ta có:

C = C1 + C2Như vậy công thức tính lưu lượng chất lỏng của giếng không hoàn thiện về mặt thủy động lực có dạng:

r ln(

B

) P P

( kh 2 Q

g e

v d

Trang 16

SỰ KHÔNG HOÀN THIỆN CỦA GiẾNG

Trang 17

SỰ KHÔNG HOÀN THIỆN CỦA GiẾNG

Hệ số hoàn thiện giếng (φ) là tỉ số giữa lưu lượng giếng không hoànthiện Q* và lưu lượng giếng hoàn thiện Q và được xác định bằngcông thức:

Trong đó:

Trong thực tế mức độ không hoàn thiện của giếng được xác địnhtheo biểu đồ Surov Các kết quả thực nghiệm dựa theo mô hình điệncho phép dựng các đồ thị phụ thuộc giữa C và đường kính của lỗbắn vỉa, đường kính của giếng, độ sâu của đạn đi vào vỉa và mức độ

mở vỉa

17

) C r

r ln(

r

r ln

Q

* Q

g e g e







Trang 18

SỰ KHÔNG HOÀN THIỆN CỦA GIẾNG Xác định hệ số C1

Hệ số C1 đặc trưng cho giếng không hoàn thiện về mức độ mở vỉa, phụ thuộc vào các đại lượng

= h/D và = b/h và có thể được xác định theo đồ thị

b: Chiều dày khoảng mở vỉa;

h: Chiều dày hiệu dụng của vỉa;

D: đường kính giếng;

18

Trang 19

SỰ KHÔNG HOÀN THIỆN CỦA GIẾNG Xác định hệ số C2

n: Số lỗ bắn mở vỉa trên 1 mét ống lọc;

l’: Độ sâu đạn đi vào vỉa;

l = 1’/D

C2

Đối với giếng không hoànthiện cả về mức độ mở vỉalẫn đặc tính mở vỉa thì hệ số

C có thể được xác định theophương trình sau:

19

5ln

1C

Trang 20

SỰ KHÔNG HOÀN THIỆN CỦA GIẾNG MỨC ĐỘ NHIỄM BẨN VÙNG LÂN CẬN ĐÁY GIẾNG

Ngoài đặc tính không hoàn thiện theo mức độ mở vỉa C1 và khônghoàn thiện theo đặc tính mở vỉa C2, độ thẩm thấu của đất đá vùng lâncận đáy giếng bị giảm đáng kể do bị nhiễm bẩn trong quá trình khoan,hoàn thiện giếng, bơm ép nước, sửa chữa giếng và khai thác Mức độnhiễm bẩn này được đặc trưng bằng hệ số C3.

Ngoài ra dòng chảy từ vỉa vào giếng còn chịu ảnh hưởng bởi hệ số C4

Các giá trị C1, C2, C3 và C4 đặc trưng cho mức độ cản trở dòng chấtlưu chuyển động từ vỉa đến giếng Hiện tượng tăng tổn thất áp suấtdòng chảy từ vỉa vào giếng so với điều kiện thấm tự nhiên của vỉađược gọi là hiệu ứng skin S và tính bằng tổng:

Cải thiện so với độ thấm

tự nhiên ban

đầuSkin >0 Skin =0 Skin <0

20

Trang 21

SỰ KHÔNG HOÀN THIỆN CỦA GIẾNG Phương pháp giảm hệ số Skin

 Phương pháp xử lý hóa học: dựa trên các phản ứng hóa học xảy

ra giữa các chất hóa học bơm vào giếng (chủ yếu là acid) với đátầng chứa;

 Phương pháp xử lý cơ học: dùng thủy lực, chất nổ tạo ra nhữngkhe nứt nối vùng cận đáy với vỉa Phương pháp này thường được

21

Trang 22

THIẾT BỊ HOÀN THIỆN GIẾNG

22

Trang 23

Thiết bị hoàn thiện giếng

THIẾT BỊ ĐẦU GẾNG

Đầu giếng

• Treo và liên kết tất cả các cột ống chống thả vào giếng nhằm mục đích kiểm soát và xử lý các vấn đề liên quan đến khoảng xuyến giữa các ống chống trong quá trình khoan và khai thác

• Điểm tựa để lắp đặt các thiết bị đối áp khi khoan và thiết bị miệng giếng khi khai thác

Trang 24

24

Đầu giếng

Trang 25

Bộ đầu ống khai thác

• Bộ đầu ống khai thác cũng có hình dạng như bộ đầu ống chống

• Có nhiệm vụ treo ống khai thác và làm kín khoảng xuyến giữa ốngkhai thác và cột ống chống khai thác, ngoài ra còn có lối vào khoảngxuyến ống chống khai thác thông qua các đường ra ở bên hông

25

Trang 26

Giá treo và đầu ống khai thác

26

Trang 27

THIẾT BỊ ĐẦU GẾNG Cây thông

• Dùng để điều chỉnh các chế độ làm việc của giếng

• Hướng dòng chất lưu đến manifol và các bình đo

• Cho phép thả các thiết bị qua nó

Các thành phần chính của cây thông khai thác từ dưới lên trên gồm có: mặt bích, các van chính, chạc 3 (chữ Y hay chữ T), côn và van tiết lưu.

Trang 28

SƠ ĐỒ THIẾT BỊ ĐẦU GẾNG

28

Trang 29

THIẾT BỊ LÒNG GIẾNG

29

Trang 30

THIẾT BỊ LÒNG GIẾNG

Phễu hướng dòng

Phễu hướng dòng được lắp ở cuối ống khai thác nhằm dẫn hướng các thiết

bị khảo sát giếng kéo thả dễ dàng bằng kỹ thuật cáp tời và tạo dòng xoáy để mang chất bẩn ở đáy giếng lên

30

Trang 31

Thiết bị định vị (Landing nipples)

• Được sử dụng để tạo các vị trí lắp đặt, khóa giữ và liên kết các thiết bị điều khiển dòng chảy được đưa xuống giếng bằng kỹ thuật cáp tời.

• Các thiết bị này bao gồm: các nút chặn, neo ống, van an toàn, côn, van ngược

và giá treo các dụng cụ.

31

Trang 32

Trang 33

Trang 34

Packer

Packer là thiết bị được lắp đặt ở khoảng không vành xuyến giữa

ống khai thác và ống chống nhằm:

 Cố định cột ống khai thác trong giếng;

 Cách ly các tầng sản phẩm trong giếng khai thác nhiều tầng;

 Ngăn chất lưu và các vật rắn theo dòng chảy đi lên trong

khoảng không vành xuyến;

 Điều khiển dòng dung dịch dập giếng hay xử lý bằng tuần hoàn

Trang 35

Trang 36

Van tuần hoàn (sliding sleeve)

Thiết bị này được sử dụng khi cần tạo sự liên thông giữa ống khai thác vàkhoảng xuyến Van tuần hoàn có vai trò quan trọng trong các hoạt độngsau:

 Gọi dòng bằng cách thay đổi dung dịch

 Tiến hành sửa chữa giếng hoặc kéo ống khai thác khi dập giếng

 Tuần hoàn dung dịch hoàn thiện giếng bằng nước biển

 Kiểm tra van an toàn sâu

 Khai thác tạm thời

36

Trang 37

Thiết bị hoàn thiện giếngTHIẾT BỊ LÒNG GIẾNG

Van dập giếng

Có chức năng tạo mối liên hệ tuần hoàn giữa vùng trong

ống khai thác và vùng không gian vành xuyến khi cần phải

bơm ép khẩn cấp vào giếng chất lỏng nặng để dập giếng

khi có sự cố kỹ thuật nhằm chống sự phun trào

Nguyên lý hoạt động: dựa trên nguyên tắc chênh lệch

áp suất thủy lực Van chỉ mở khi độ chênh áp suất giữa

khoảng không vành xuyến và cột ống khai thác vượt quá

giá trị thiết kế

37

Trang 38

Túi hông Mandrel

Dùng để lắp đặt van gaslift, van điều khiển, van bơm ép hóa chất hayvan tiết lưu mà không ảnh hưởng đến tiết diện của ống khai thác và chophép các thiết bị dùng kỹ thuật tời qua lại dễ dàng

38

Trang 39

THIẾT BỊ LÒNG GIẾNG Van van an toàn sâu SSSV (Subsurface Safety Valves)

Van an toàn sâu sâu (SSSV) là các van được lắp đặt trong quá trình hoàn thiện giếng có tác dụng làm kín phần giếng bên dưới mặt đất khi có sự cố trên bề mặt Các van an toàn sâu được dùng bắt buộc ở các giếng khai thác ngoài khơi.

39

Trang 40

LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP

KHAI THÁC CƠ HỌC

40

Trang 41

Lưu lượng khai thác của giếng

Với:

rG - bán kính của giếng; RA - bán kính ảnh hưởng của giếng;

Q - lưu lượng dầu ; Pv - áp suất vỉa; Pđ - áp suất đáy giếng

Năng lượng vỉa đủ lớn, giếng khai thác tự phun

Trong quá trình khai thác, thông số vỉa và chế độ làm việc của giếng thay đổi theo thời gian

* Áp suất vỉa suy giảm;

* Độ ngập nước tăng;

* Hệ số sản phẩm giảm;

* Điều kiện nhiệt động học thay đổi…

Giếng sẽngừng khai thác tự phun, phải chuyển sang khai thác bằng

phương pháp cơ học

G A

đ v

g

r

R ln

) P P

(

kh Q

Trang 42

SỰ PHỤ THUỘC KHẢ NĂNG CHO DÒNG VÀO ÁP SUẤT VỈA

VÀ ĐỘ NGẬP NƯỚC

42

Trang 43

Cơ sở lựa chọn phương pháp khai thác cơ học

 Điều kiện địa chất, điều kiện khí hậu và vị trí khai thác;

 Tính chất của chất lưu;

 Tình trạng kỹ thuật và công nghệ của công ty, vốn đầu tư;

 Hiệu quả kinh tế và kỹ thuật của các phương pháp khai thác;

 Nguồn năng lượng sử dụng cho phương pháp khai thác

Yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn phương pháp khai thác cơ học

Việc lựa chọn phương pháp khai thác cơ học cho các giếng khai thác dầukhí chủ yếu dựa trên ba yếu tố sau:

 Lưu lượng khai thác;

 Áp suất đáy giếng;

 Tỉ số khí-lỏng;

 Độ nhớt và tỷ trọng của dầu;

 Kích thước ống chống;

43

Trang 44

Yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn phương pháp khai thác cơ học (tt.)

 Góc nghiêng của giếng, hàm lượng pha rắn của dòng sản phẩm;

 Hàm lượng parafin;

 Khả năng ăn mòn của sản phẩm khai thác

Phương pháp khai thác cơ học phài đảm bảo:

 Đảm bảo sản lượng khai thác như đã đề ra (FDP,FFDP);

 Giảm tối thiểu kỹ thuật vận hành và sự can thiệp của người vậnhành;

 Thuận lợi trong việc can thiệp giếng, sữa chữa và khảo sát giếngv.v.;

 Đảm bảo điều khiển theo nhóm, nâng cao tính tự động hóa của hệthống;

 Độ bền cao, chu kỳ giữa 2 lần sửa chữa giếng lớn;

 Mang lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao so với các phương pháp kháctrong cùng điều kiện khai thác

44

Trang 45

Phân loại các phương pháp khai thác cơ học

Dựa trên nguyên tắc truyền động năng lượng có thể phân loại cácphương pháp khai thác cơ học như sau:

 Truyền động cơ khí hay bằng cần truyền lực (Bơm cần)

 Truyền động bằng thủy lực (Bơm pittông thủy lực và bơm phun tia)

 Truyền động bằng điện năng (Bơm điện ly tâm ngầm)

 Truyền động bằng khí cao áp (Gaslift)

45

Trang 46

Tổng quan áp dụng các phương pháp cơ học tại Việt Nam

thác

Quỹ giếng gaslift

Bơm điện chìm

% quỹ giếng khai thác gaslift

Trang 47

TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ

KHAI THÁC DẦU BẰNG BƠM CẦN (ROD PUMP)

47

Trang 48

Các chi tiết của Rod Pump

A Thiết bị lòng giếng

1 Pittông máy bơm ngầm

2 Xi lanh máy bơm ngầm

3 Cần truyền lực

B Thiết bị miệng giếng

4 Đầu miệng giếng

Trang 49

Ưu điểm của Rod Pump

• Hệ thống hoạt động đáng tin cậy, vận hành đơn giản, ít gặp

sự cố, dễ dàng xác định những hư hỏng của bơm;

• Cấu tạo tương đối đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa với chi

phí thấp;

• Thích hợp với giếng có đường kính nhỏ và lưu lượng nhỏ;

• Hiệu quả với giếng có áp suất thấp, nhiệt độ và độ nhớt cao;

• Dùng cho giếng có độ ngập nước cao

49

Trang 50

Nhược điểm:

• Hệ thống phải được lắp đặt ở vị trí trung tâm giếng;

• Xuất hiện lực ma sát trong giếng nghiêng;

• Hệ thống nặng nề và cồng kềnh, không thích hợp đối với việc khai thác dầu ngoài khơi;

• Rất nhạy cảm với dầu có parafin hoặc hàm lượng pha rắn cao;

• Hiệu quả thấp đối với giếng có tỉ suất khí dầu cao;

• Không thể sơn phủ bên trong ống khai thác một lớp chống ăn mòn;

• Lưu lượng khai thác không lớn

50

Trang 51

KHAI THÁC DẦU BẰNG BƠM ĐIỆN CHÌM (ESP)

51

Trang 52

PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Nguyên lý hoạt động

 Năng lượng bổ sung dưới dạng điện năng được cung cấp từ bề mặt theo hệ thống cáp điện ba pha làm quay động cơ điện gắn ở phần dưới của bơm đặt trong giếng

 Biến đổi các dạng năng lượng trong quá trình chất lỏng quay quanh một trục chuyển hóa năng lượng có vận tốc lớn sang dạng năng

lượng có áp suất cao

Phạm vi áp dụng

 Giếng có lưu lượng từ 50 – 8000 tấn/ng.đ (trung bình 150 m3/ng.đ);

 Thích hợp với đối với giếng có tỉ suất khí lỏng thấp;

 Độ sâu vỉa sản phẩm lớn (có thể đến 4000m)

52

Trang 53

Tổ hợp các thiết bị của hệ thống máy bơm điện ly tâm ngầm

53

Trang 54

1 Hệ thống máy biến thế (Transformer)

Biến đổi hiệu điện thế (tăng hiệu điện thế) từ điện

thế công nghiệp 380V đến giá trị thiết kế tương ứng

với công suất tiêu thụ của máy bơm

2 Tủ điều khiển (Switchboard)

 Khởi động, điều khiển quá trình hoạt động của máy

bơm điện ly tâm ngầm

Chống các hiện tượng quá tải và dưới tải của động

Trang 55

3 Bộ điều tốc (Variable speed drive)

 Thay đổi tốc độ của động cơ điện bằng sự thay đổi việc

cung cấp hiệu điện thế cho động cơ điện

 Bảo vệ môtơ đáy giếng khi nguồn điện mất ổn định

4 Hộp nối chống nổ (Junction box)

 Nối đầu cáp tải điện năng từ trạm điều khiển đến đầu ra của cáp ởmiệng giếng

 Thải khí đồng hành có thể ngưng đọng trong cáp điện (đi từ đáygiếng lên) ra ngoài không khí, nhằm mục đích chống cháy nổ

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

.

Thiết bị bề mặt

55

Trang 56

5 Đầu miệng giếng (Wellhead)

• Cho phép cáp điện đi qua nhưng vẫn đảm bảo độ kín

• Treo toàn bộ hệ thống bơm trong lòng giếng

• Chịu được áp cao, làm kín miệng giếng không cho khí thoát ra

ngoài

Thiết bị bề mặt

56

Định dạng
Số trang	64
Dung lượng	2,46 MB