Báo cáo Kỹ thuật khai thác: Thiết bị lòng giếng và phần mềm IPM prosper có nộ dung trình bày về hệ thống thiết bị lòng giếng gồm: phễu định hướng, thiết bị định vị, ống đục lỗ, van cắt, thiết bị chèn cách ly, thiết bị bù trừ giản nở nhiệt, van tuần hoàn, van dập giếng, túi hông, van an toàn sâu, van gaslift; gaslift; phần mềm IPM prosper;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài báo cáo!
Trang 1KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ MÔN HỌC CÔNG NGHỆ KHAI THÁC DẦU KHÍ
BÁO CÁO
THIẾT BỊ LÒNG GIẾNG VÀ PHẦN MỀM
IPM PROSPER
GVHD: PHẠM SƠN TÙNG NHÓM THỰC HIỆN : 2
Trang 3Nội dung báo cáo
I/ Hệ thống thiết bị lòng giếng:
1 Phiễu định hướng ( Wireline entry guide ).
2 Thiết bị định vị ( Landing nipple ).
3 Ống đục lỗ ( Perforated Joint ).
4 Van cắt.
5 Thiết bị chèn cách ly ( Packer ).
6 Thiết bị bù trừ giản nở nhiệt.
7 Van tuần hoàn ( Annulus Vent Valve ).
8 Van dập giếng.
9 Túi hông ( Mandrel ).
10 Van an toàn sâu ( Subsurface Safety valve ).
11 Van gaslift
II/ Gaslift
III/ Phần mềm IPM prosper
Ⅳ/ Tài liệu tham khảo
3
Trang 4I/Thiết bị lòng giếng:
Mục đích,yêu cầu kĩ thuật:
1 Mục đích:
- Cách ly dòng chảy và định hướng dòng chất lưu khai thác từ đáy giếng lên đến bề mặt.
- Có thể thực hiện một số quy trình công nghệ cần thiết nhờ kĩ thuật cáp tời mà không cần phải thực hiện việc đóng giếng, dập giếng trong quá trình khai thác.
2 Yêu cầu công nghệ và kĩ thuật:
- Thân giếng được cách ly tốt.
- Có thể điều khiển các thông số giếng tự động và bán tự động.
- Có thể khảo sát giếng bằng các thiết bị có sẵn.
- Có thể tiến hành các quy trình sửa chửa và khảo sát mà không cần dập giếng.
4
BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC
Trang 51 Phiễu định hướng ( Wireline entry guide ):
- Vị trí: được lắp đặt vào cuối đường ống khai thác
- Cấu tạo: Phiễu có dạng hình côn, có vành ren ở phần đầu phiễu, phần thân được vát nhỏ hơn so với hai đầu, miệng phiễu quay xuống đáy giếng
- Nhiệm vụ: Phiễu có nhiệm vụ hướng các thiết bị chuyên dụng bằng cáp qua cột ống khai thác một cách dễ dàng mà không bị vướng Ngoài ra phiễu còn có tác dụng tạo dòng xoáy đưa nước và các lên bề mặt một cách kịp thời
- Phân loại: theo hình dạng của phiễu định hướng ta có 3 loại chính như sau:
+ Bell wireline entry guide
+ Muleshoe wireline entry guide
+ Half Muleshoe wireline entry guide
5
Trang 62.Thiết bị định vị (Landing Nipple)
- Vị trí: Được lắp đặt ở nhiều vị trí
trong giếng tùy theo vị trí của các
loại van, thiết bị cần lắp đặt
- Nhiệm vụ: Được sử dụng để định vị
các vị trí lắp đặt các thiết bị kiểm
soát dòng chảy và các khóa giữ
hoặc các thiết bị lắp đặt khác
- phân loại: Dựa vào mặt cắt dọc,
thiết bị định vị được chia ra làm 2
Trang 73 Ống Đục Lỗ: (Perforated Joint):
- Vị trí: Được lắp đặt ngay phía trên của thiết bị định vị
- Cấu tạo: Là một đoạn ống dài khoảng 300-500mm, không nhỏ hơn đường kính trong của ống khai thác và đực đục lỗ xung quanh ống Ống được thiết kế sao cho tổn hao năng lượng khi các dòng chảy vào lỗ ống được giảm thiểu tối đa
- Nhiệm vụ: Cho phép dòng chất lưu chảy liên tục vào ống khai thác trong lúc
đang tiến hành các quy trình công nghệ bằng kỹ thuật rời
7
Trang 84 Van Cắt:
- Vị trí: Nối trực tiếp bên dưới của Packer
thủy lực
- - Nhiệm vụ: Có chức năng tạo vùng kín
tạm thời để tăng áp suất trong ống khai
thác nhằm mục đích mở packer và thiết
bị bù trừ, đưa chúng vào trạng thái làm
việc
- -Nguyên lý hoạt động: Viên bi sẽ được
bơm xuống với áp suất vừa đủ khớp vào
đế van, lúc này sẽ làm kín ống khai thác
để lắp đặt packer hoặc thử ống Sau khi
lắp đặt xong packer ta tăng áp suât để
cắt vít làm tách viên bi khỏi đế van Cấu tạo: 1-Đế, 2-Vít cắt, 3-Viên bi.
8
BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC
Trang 105 Thiết bị chèn cách ly ( Packer )
- Vị trí: Được thiết lặp ở nhiều vị trí giữa cột ống chống khai thác và ống khai thác hay giữa các ống
chống khai thác với nhau, thường nằm ở phía dưới gần khu vực đáy giếng
- Nhiệm vụ:
+ Cố định cột ống khai thác trong giếng
+ Cách ly các tầng sản phẩm trong giếng khai thác nhiều tầng
+ Ngăn chất lưu theo dòng chảy đi lên phía trên khoảng không vành xuyến
+ Điều khiển dòng dung dịch dập giếng hay xử lý bằng tuần hoàn ngược
+ Bít các đoạn giếng đã bắn mở vỉa, hỗ trợ lắp đặt các thiết bị lòng giếng
+ Cô lập phần ống chống bị hư hỏng, cô lập phần khí nước
Trang 11Packer nở cơ học (swell packer)
+ Kéo đoạn ống khai thác lên 1 đoạn đến khi kẹt nhẹ
+ Xoay phải từ ¼ đến ¾ vòng toàn bộ cột ống khai
thác, đầu đẩy dạng côn được đạt tới vị trí cần thiết, đầu
đẩy dạng côn di chuyển tương đối với OKT và đẩy
răng chống trượt phình ra giữ packer cố định Nhờ sức
ép của cột ống khai thác vòng cao su bung ra và
packer đi vào hoạt động
11
Trang 12BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC
Trang 13Packer nở thủy lực (Hydraulic packer)
- Cấu tạo: Gồm 7 phần chính.
+ Vòng cao su, Đầu đẩy dạng côn, Răng chống trượt,
Pittông thủy lực, Lỗ dẫn thủy lực, Vòng cắt, Ống khai thác.
- Nguyên lý hoạt động:
+ Đưa packer vào vị trí cần lắp.
+ Bơm ép chất lỏng mang năng lượng vào trong cột ống
khai thác.
+ Chất lỏng mang năng lượng sẽ di chuyển qua lỗ dẫn thủy
lực đi vào pittông và đẩy pittông đi xuống Khi đó sẽ kéo
vòng cao su, đầu đẩy dạng côn và răng chống trược đi
xuống Trong quá trình đi xuống đầu đẩy dạng côn đẩy răng
chống trược bung ra ngoài và bám chặt vào ống khai thác.
+ Trong khi vòng cao su bị tác động bởi 2 lực là lực kéo
xuống của pittông và lực phản hồi lại của đầu đẩy dạng côn
nó sẽ bung ra và bịt kín vành xuyến ống khai thác.
+ Vòng cắt dùng để tháo dỡ packer thủy lực khi cần thiết. 13
Trang 14BÁO CÁO KỸ THUẬT VỈA 14
Trang 156 Thiết bị bù trừ giản nở nhiệt :
- Vị trí: Thông thường được lắp đặt phía trên của
van cắt
- Nhiệm vụ: Có chức năng cân bằng sự thay đổi
độ dài, triệt tiêu sự uốn cong hình sin do vật liệu
giãn nở của cột ống khai thác dưới tác động của
áp suất và nhiệt độ môi trường trong suốt quá
trình khai thác Đảm bảo cho packer làm việc
hoàn chỉnh, tránh gây hư hỏng cho thiết bị đầu
giếng
15
Trang 17Nguyên lý hoạt động của thiết bị bù trừ cơ học:
- Thiết bị bù trừ cơ học thường được nối trực tiếp ngay trên packer và thả vào giếng cùng với toàn bộ tổ hợp TBLG khác Thiết bị bù trừ dược xếp lại và cố định bằng vít cắt 4 Độ dài làm việc của thiết bị bù trừ và số lượng vít cắt đứt trước khi bung packer Số lượng vít cắt có thể đạt đến 8 chiếc với lực cắt có thể đạt tới 265,2KG/cm2 Sau khi packer bung xong, kéo cột ống với một lực đủ để cắt các vít và đưa thiết bị bù trừ vào hoạt động Lúc này ống ngoài và ống lồng trong chuyển động tương đối với nhau Chính nhờ chuyển động này mà thiết bị bù trừ sự thay đổi độ dài của toàn bộ cột ống khai thác dưới ảnh hưởng của
sự thay đổi áp suất và nhiệt độ
17
Trang 18+ Thiết bị bù trừ thủy lực Thiết bị bù trừ thủy lực gồm: ống lồng ngoài 1, ống lòng
trong 2, hệ thống vòng chèn cách ly 3 và hệ thống vít cắt 4, pittông 5 và lỗ dẫn 6 Tùy
theo hướng bơm ép chất lỏng, thiết bị bù trừ thủy lực được chia ra làm 2 loại: Loại
bung bằng áp lực bơm ép vào trong cột OKT và loại bung bằng áp lực bơm ép vào
vùng không gian vành xuyến
Hình - Sơ đồ nguyên lý cấu tạo thiết bị bù trừ thuỷ lực 1-ống lồng ngoài; 2-Ống lồng trong; 3-Vòng cách ly; 4-Vít cắt; 5-Pittông thủy lực; 6-Lỗ dẫn thủy lực 18
BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC
Trang 19Nguyên lý hoạt động của thiết bị bù thuỷ lực:
- Điểm khác biệt với thiết bị bù trừ cơ học là khi đưa thiết bị vào hoạt động Sau khi
bung packer xong, thiết bị bù trừ thuỷ lực bung bằng áp lực bơm ép, chất lỏng mang
năng lượng đi qua lỗ dẫn 6 vào đẩy pittong 5 Pittong 5 được nối với ống lồng ngoài 1
Điều này làm tăng áp lực nên các vít cắt sẽ bị cắt ở giá trị đúng theo thiết kế Đối với
thiết bị bù trừ thuỷ lực bung bằng áp lực bơm ép vào trong cột ống khai thác thì quy
trình đơn giản hơn Sau khi packer bung xong, tiếp tục tăng áp suất của chất lỏng mang
năng lượng để bung thiết bị bù trừ và giải phóng van cắt
19
Trang 207 Van tuần hoàn ( Annulus Vent Valve ).
- Vị trí: Có thể lắp đặt ở nhiều vị trí trên ống khai thác, có thể thả nhiều van tuần hoàn trên cùng một ống khai thác và hoạt động chính dựa trên nguyên tắc chọn lọc
- Nhiệm vụ: Van tuần hoàn dùng để tạo mối liên hệ tạm thời giữa vùng không gian vành xuyến và bên trong cột ống khai thác mà không cần phải tháo các thiết bị đầu giếng hay kéo cột ống cùng các packer lên nhằm mục đích thay thế các chất lỏng nặng bằng các hỗn hợp nhẹ hơn khi gọi dòng hay dập giếng
- Phân loại: Dựa vào cấu tạo và nguyên lý hoạt đông van tuần hoàn được chia làm hai
nhóm là : nhóm van tuần hoàn kiểu ống rời và nhóm van tuần hoàn kiểu ống trượt
20
BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC
Trang 21Van tuần hoàn kiểu ống trượt:
- Phần thân van 1 với hệ thống lỗ tuần 2 và phần ống trượt
3 lồng bên trong Trên thân van còn có các khớp định vị
6’ Giữa thân van và ống trượt có hệ thống vòng chèn
cách ly 4 Phần dưới và trên ống trượt 3 có khớp gờ 5 và
hệ thống khoá định vị 6 kiểu khe rãnh
- Hình sơ đồ nguyên lý cấu tạo van tuần hoàn kiểu ống
trượt
- Nguyên lí hoạt động : Khi cần phải đóng van để cách ly
vùng không gian trong cột ống khai thác và vành xuyến,
bằng kỹ thuật tời thả thiết bị đóng chuyên dụng tương
thích với van tuần hoàn cần đóng Thiết bị này sẽ khớp
vào hệ thống khớp gờ trên 5 Tiếp tục đẩy thiết bị tời
chuyên dụng xuống sẽ làm cho ống trượt 3 chuyển động
đến khớp định vị dưới 6’ Lúc này van tuần hoàn đã được
đóng hoàn toàn
21
Trang 22BÁO CÁO KỸ THUẬT VỈA 22
Trang 238 Van dập giếng:
- Vị trí: Được lắp đặt ở phía trên của ống khai thác, nằm
trên các thiết bị như packer, van tuần hoàn,…
- Nhiệm vụ: 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 kĩ thuật nhằm chống sự phun
trào.
- Nguyên lí: 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
Khi cần phải dập giếng khẩn cấp, bơm ép chất lỏng nặng
vào vùng khoảng không vành xuyến, lúc này áp suất tác
động lên pittông 5 tăng dần một giá trị đủ lớn để cắt các
vít cắt 3 Sau khi các vít cắt bị đứt, pittông 5 chuyển động
lên cho phép chất lỏng dập giếng chảy qua hệ thống lỗ 2
vào trong cột ống khai thác Điều này làm tăng áp suất
Trang 2410 Van an toàn sâu ( Subsurface Safety valve ):
Vị trí: Được lắp đặt ở nhiều vị trí trong giếng
tùy theo tình trạng vỉa và mục đích sử dụng
an toàn khác nhau (thông thường nằm trên
mandrel)
Phân loại:
Van an toàn sâu điều khiển trực tiếp từ đáy
giếng
Van an toàn sâu điều khiển từ bề mặt
Nhiệm vụ: Ngăn dòng sản phẩm di chuyển
lên bề mặt khi có sự cố
24
BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC
Trang 25Phân loại và nguyên lý hoạt động
25
- Theo phương pháp điều khiển:
Van điều khiển tự động khi thay đổi thông số dòng chảy của chất lỏng, bao gồm hai loại:Điều khiển bằng áp suất trong giếng, loại van này khi cần đóng chỉ cần giảm áp suất của chất lỏng nhỏ hơn áp suất của chất lỏng khai thác nằm dưới lá van và sức căng của lò xo nén Lò xo đẩy piston di chuyển lên và lá van đóng lại, ngăn không cho dòng sản phẩm phun lên bề mặt
Điều khiển bằng lưu lượng dòng chảy, với loại van này đóng khi lưu lượng lớn hơn giá trị định trước
Loại van điều khiển tự động nhờ sự thay đổi thông số dòng chảy có thể lắp đặt ở độ sâu lớn nhưng nó làm hạn chế lưu lượng và tính an toàn kém
Van điều khiển tự động (van điều khiển từ xa) loại này thường lắp ở độ sâu 120 – 150 m cách miệng giếng và được điều khiển chung với van an toàn trung tâm cây thông khai thác bằng hệ thống điều khiển thủy lực TSK lắp ở trên giàn
Trang 26BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC
Phân loại và nguyên lý hoạt động
- Theo cách lắp đặt
Van thu hồi, van này lắp ở các Nipple bằng kỹ thuật cáp tời
Van cố định, van này lắp trên cột ống khai thác và lấy lên cùng cột ống
Loại van cố định lắp trên cột ống khai thác có đường kính trong lớn hơn loại van lắp bằng kỹ thuật cáp tời, do đó không làm ảnh hưởng đến dòng chảy của hỗn hợp sản phẩm khai thác dọc cột ống khai thác Công việc thay thế và sữa chữa van lắp trên cột ống khai thác đòi hỏi nhiều thời gian và chi phí hơn so với loại lắp bằng kỹ thuật tời
Khi lắp đặt van an toàn cần chú ý: phần trên và dưới van an toàn hoặc nipple van
an toàn ta phải lắp hai ống chống xoay (ống thành dày) để chống sự xói mòn do
dòng chảy, vì van an toàn làm thu hẹp đường kính trong của ống, nên tại hai đầu của
nó khi có dòng chảy qua sẽ tạo dòng xoáy gây xói mòn hai đầu van
Trang 2727
Trang 28II/ Gaslift
- Giai đoạn thu hồi dầu sơ cấp sử dụng năng lượng tự nhiên của
vỉa (Wtn ) để đưa sản phẩm lên gọi là chế độ khai thác tự phun
- Khi năng lượng vỉa giảm, sản lượng khai thác trong giếng
giảm Chứng tỏ áp suất vỉa giảm không còn tiếp tục duy trì cế
độ tự phun được nữa
- Giai đoạn thu hồi thứ cấp: Để tiếp tục khai thác cần có sự can
thiệp của các tác động nhân tạo, mục đích tạo nguồn năng
lượng bổ sung (Wbs ) Các biện pháp như bơm điện chìm hoặc
dùng phươn pháp Gaslift,
28
BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC
Trang 29Van Gaslift và Mandrel ( Túi hông) là 2 bộ phận đặc trưng nhất của thiết bị lòng giếng trong phương pháp khai thác gaslift.
29
Trang 309 Mandrel ( túi hông):
ĐỊNH NGHĨA
Là một dạng đặc biệt của thiết bị định
vị, gắn phía ngoài cột ống khai thác
VAI TRÒ
Là nơi dùng để đặt van điều khiển, van
tuần hoàn, van bơm ép hóa chất, van
tiết lưu hay van gaslift khởi động ( cho
phương pháp khai thác gaslift về sau
mà không ảnh hưởng đến tiết diện của
ống khai thác và cho phép thiết bị thả
bằng cáp tời có thể qua lại một cách dễ
Trang 3111.Van Gaslift:
ĐỊNH NGHĨA:
Là loại Van được đặt trong Mandrel ở
độ sâu thiết kế nhằm khí hóa cột chất
lỏng phía trên van.
Có cấu tạo đặc biệt cho phép điều khiển
thông vùng không gian bên ngoài và
bên trong ống nâng
Giảm áp suất khởi động nhằm tăng hiệu
quả sử dụng năng lượng của thiết bị
nén khí (Van làm việc)
PHÂN LOẠI:
Van gaslift được phân loại phụ thuộc
vào chế độ khai thác, chức năng sử
dụng, nguyên lí hoạt động, cấu trúc hay
Trang 32 Cấu tạo van Gaslift cụ thể:
Van gaslift được cấu tạo gồm các bộ
- Cần tiết lưu 6 (choke)
- Van một chiều (check van)
32
BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC
Trang 33là tiếp tục hoạt động.
Trang 34BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC
Trang 35III/ Phần mềm IPM Prosper:
Prosper là một thiết kế, một chương trình tối ưu và là một trong số các phần mềm IPM (Integrated Production Modelling).IPM Prosper là phần mềm mô phỏng được các nhà điều hành và công ty sử dụng một cách rộng rãi
Prosper được thiết kế cho phép xây dựng các mô hình mô phỏng giếng một cách chính xác nhất nhờ khả năng liên kết các khía cạnh và các thông số của giếng.Prosper cung cấp các đặc tính liên quan để hiệu chỉnh đặc tính của dòng, hiệu chỉnh thông số dòng chảy đa pha và IPR (Reservoir inflow) và cho phép lựa chọn hay thiết kế: Flow Regimes, Pipeline stability, Slug Size và Frequency.
35
Trang 36 Ứng dụng:
- Thiết kế và hoàn thiện giếng bao gồm multi-lateral, multiplayer và horizontal wells
- Thiết kế và lựa chọn tối ưu nhất kích cỡ tubing và pipeline
- Thiết kế, chuẩn đoán và tối ưu hóa Gas Lifted, Hydraulic pumps và ESP wells
- Tạo ra các Lift curve để sử dụng trong mô phỏng
- Dự đoán nhiệt độ dòng chảy trong well và pipelines
- Kiểm soát hiệu suất của giếng để nhận định nhanh chóng khi xảy ra các sự cố sữa chữa giếng
- Tính toán Total skin và xác định sự hư hại (bị phá vỡ, lệch hướng giếng hoặc xâm nhập giếng)
- Chỉ có duy nhất black oil model để tính toán sự suy giảm của dòng condensate và lượng dòng chảy thất thoát trong giếng
- Chỉ định khai thác giữa các giếng 36
BÁO CÁO KỸ THUẬT KHAI THÁC
Trang 37 Các trường hợp để mô phỏng:
a.Loại dòng chảy:
- Oil and Water (Black oil or Equation of State PVT)
- Dry and Wet Gas (Black oil or Equation of State PVT)
- Retrograde Condensate (Black oil or Equation of State PVT)
- Mô phỏng dòng chất lỏng phi Newton trong giếng dầu
- Mô phỏng thông số hơi nước ngưng tụ trong giếng khí
b.Dạng dòng chảy:
- Tubing or Annular Flow or Tubing + Annular Flow
- Producer or Injector
37
