Khai thác dầu bằng phương pháp gaslift

KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT Nguyễn Hữu Nhân I CƠ SỞ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC BẰNG GASLIFT TẠI VIỆT NAM 1.1 Ưu điểm và nhược điểm khai thác dầu bằng gaslift 1.2 Cơ sở lựa chọn phương pháp trong điều kiện khai thác tại Việt Nam II KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT 2.1 Phân loại gaslift 2.2 Thiết bị giếng gaslift 2.3 Thiết kế giếng gaslift III YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC GIẾNG GASLIFT 3.1 Đặc tính chế độ làm việc giếng gaslift 3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc giếng gaslift IV. PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ LÀM VIỆC GIẾNG GASLIFT 4.1 Xác định lưu lượng khí nén tôi ưu 4.2 Xác định độ sâu bơm ép trong giếng gaslift 2 IV. PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ LÀM VIỆC GIẾNG GASLIFT (TT.) 4.3 Tăng độ sâu bơm khí gaslift 4.4 Xác đinh tình trạng làm việc van gaslift 4.5 Tối ứu hóa cấu trúc giếng gaslift 4.6 Tối ưu hóa cấu trúc dòng chảy trong giếng gaslift 4.7 Tối ưu hóa nhóm giếng bằng phân bổ khí 4.8 Chuyển sang gaslift chu kỳ 3 CƠ SỞ LỰA CHỌN KHAI THÁC DẦU BẰNG GASLIFT TẠI VIỆT NAM 4 Ưu điểm • Có thể khai thác sản phẩm có chứa cát hay tạp chất, nhiệt độ vỉa cao, yếu tố khí dầu lớn, dầu chứa paraffin. • Khai thác với biên độ dao động lưu lượng rộng, giếng có độ sâu lớn. • Ít bị ảnh hưởng của các chất ăn mòn đến sự hoạt động của các thiết bi so với các phương pháp khai thác cơ học khác. • Độ nghiêng và độ sâu của giếng ít ảnh hưởng đến hiệu quả khai thác. • Có độ tin cậy lớn, khả năng tự động hoá cao. • Có thể tiến hành đồng bộ quá trình khảo sát nghiêng cứu giếng, đo địa vật lý, làm sạch lắng đọng paraffin. • Tận dụng được nguồn khí tại mỏ, không đòi hỏi thêm nguồn năng lượng bổ sung (điện) trong quá trình khai thác dầu. KHAI THÁC DẦU BẰNG GASLIFT 5 Ưu điểm (tt.) • Có thể chuyển đổi linh hoạt giữa các chế độ khai thác (từ chế độ liên tục sang định kỳ) khi áp suất vỉa và lưu lượng khai thác giảm. • Có thể khai thác và điều hành nhiều giếng theo nhóm. • Chi phí vận hành giếng thấp. • Có thể sử dụng kỹ thuật cáp tời trong việc sửa chữa các thiết bị lòng giếng nên tiết kiệm được thời gian và chi phí sửa chữa (vì không cần đến tháp khoan). • Giếng gaslift có chu kỳ giữa 2 lần sửa chữa lớn và nguồn năng lượng được đặt trên bề mặt nên việc sửa chữa các thiết bị bề mặt cũng tương đối dễ dàng. KHAI THÁC DẦU BẰNG GASLIFT 6 Nhược điểm • Chi phí đầu tư ban đầu cho việc lắp đặt các thiết bị gaslift lớn • Hiện tượng áp suất ngược (áp suất do cột thủy động tác động lên đáy giếng) nên có thể làm giảm lưu lượng khai thác nếu độ sâu giếng quá lớn và áp suất vỉa giảm mạnh. • Hiệu suất của phương pháp thấp, dễ bị hiện tượng hydrat. • Chỉ áp dụng được khi nguồn khí cung cấp đủ cho toàn bộ mỏ. • Mức độ nguy hiểm cao vì sử dụng khí nén cao áp, đòi hỏi độ kín và độ bền của đường ống cao. • Hiệu quả thấp đối với vỉa có trữ lượng nhỏ, hệ số sản phẩm thấp, giếng đơn lẻ, dầu có độ nhớt cao. KHAI THÁC DẦU BẰNG GASLIFT 7 Cơ sở lựa chọn phương pháp trong điều kiện khai thác tại Việt Nam  Giới hạn về diện tích phân bố thiết bị và giới hạn tải trọng;  Nguồn năng lượng hạn chế;  Giếng khai thác theo cụm, lưu lượng dầu khai thác lớn, tỷ số GOR cao;  Giếng có độ sâu và góc nghiêng lớn;  Khảo sát giếng trong quá trình vận hành khai thác;  Giá thành sửa chữa giếng cao, yêu cầu phương pháp khai thác cơ học có độ tin cậy cao, chu kỳ giữa 2 lần sửa chữa giếng lớn;  Có thể sửa chữa giếng bằng cáp tời (wireline);  Khó khăn trong việc tiến hành sữa chửa giếng vào mùa gió chướng;  Vận hành, điều khiển theo nhóm. KHAI THÁC DẦU BẰNG GASLIFT 8 So sánh hiệu quả áp dụng các phương pháp khai thác cơ học Điều kiện khai thác Nguyên lý truyền động Điện Truyển động lực Khí nén ESP Bơm cần/Xoắn Gaslift Ngoài khơi Khá Khá Khá Một giếng riêng rẻ Trung bình Trung bình Xấu Một nhóm giếng Khá Khá Tốt Độ sâu giếng lớn Khá Khá Tốt Áp suất vỉa thấp Khá Khá Trung bình Nhiệt độ vỉa cao Xấu Xấu Tốt Sản phẩm có độ nhớt cao Xấu Tốt Trung bình Sản phẩm có độ ăn mòn cao Xấu Trung bình Khá Sản phẩm có chứa cát Xấu Trung bình Khá Xuất hiện lắng động muối Trung bình Trung bình Xấu Xuất hiện nhũ tương Trung bình Khá Trung bình Yếu tố khí dầu cao Xấu Trung bình Khá Thay đổi sản lượng linh hoạt và chuyển sang khai thác định kỳ Xấu Trung bình Tốt Tiến hành khảo sát giếng Xấu Xấu Tốt Giếng khoan nghiêng và ngang Trung bình Trung bình Tốt Sửa giếng bằng tời Xấu Xấu Tốt Bơm hóa phẩm Trung bình Trung bình Tốt 9 Mỏ Quỹ giếng khai thác Quỹ giếng gaslift Bơm điện chìm % quỹ giếng khai thác gaslift Bạch Hổ 203 132 0 65% Rạng Đông 42 34 0 81% Sư Tử Đen 22 22 0 100% Sư Tử Vàng 10 6 0 60% Ruby 32 25 0 78% Pearl 4 4 0 100% Rồng 21 15 4 71% Tổng quan áp dụng phương pháp khai thác dầu bằng gaslift các mỏ ngoài khơi Việt Nam 10 Kết quả áp dụng cho thấy gaslift là phương pháp khai thác cơ học tối ưu. Cho hiệu quả kinh tế kỹ thuật tốt nhất trong điều kiện khai thác ngoài khơi Việt Nam KHAI THÁC DẦU BẰNG GASLIFT 11 KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT 12 Gaslift.exe Nguyên lý hoạt động của phương pháp gaslift là khí hoá chất lỏng trong ống nâng và làm giảm khối lượng riêng trung bình của chất lỏng, nâng chất lỏng khai thác lên miệng giếng vào đường ống thu gom. KHAI THÁC DẦU BẰNG GASLIFT Sơ đồ tống quan hệ thống khai thác dầu bằng Gaslift 13 PHÂN LOẠI GASLIFT • Theo số lượng cột ống thả vào giếng:  cấu trúc một dãy ống;  cấu trúc hai dãy ống. 14 PHÂN LOẠI GASLIFT • Theo hướng của dòng khí nén và dòng sản phẩm:  hệ thống khai thác trung tâm;  hệ thống khai thác vành xuyến. Khai thác trung tâm Khai thác vành xuyến 15 PHÂN LOẠI GASLIFT • Dựa vào chế độ nén khí cao áp vào giếng:  Gaslift liên tục: khí nén được đưa vào giếng một cách liên tục và dòng sản phẩm khai thác cũng đưa lên bề mặt một cách liên tục.  Gaslift chu kỳ: dựa trên sự vận chuyển các nút chất lỏng, thường là kết hợp quá trình dịch chuyển và khí hóa các nút chất lỏng từ đáy giếng lên bề mặt bằng khí nén cao áp diễn ra không liên tục mà theo một chu kỳ nhất định. • Dựa vào hệ thống thiết bị:  Gaslift sử dụng máy nén khí;  Gaslift không sử dụng máy nén khí. 16 HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHAI THÁC BẰNG GASLIFT Thiết bị bề mặt  Hệ thống xử lý khí  Tổ hợp máy nén khí  Hệ thống phân phối khí gas lift  Kiểm soát các thông số công nghệ của cụm phân phối khí Thiết bị lòng giếng  Mandrell  Van gaslift 17 HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHAI THÁC BẰNG GASLIFT Thiết bị bề mặt 1. Hệ thống xử lý khí Sấy, tách những phần nặng và xử lý hóa học làm giảm sức căng bề mặt của các pha. 2. Máy nén khí Công suất của máy nén P (kW) được tính theo công thức sau: Trong đó: C - hiệu số chuyển hóa; E - hiệu suất của máy nén; Q - lưu lượng khí (m3/ng.đ); hT - nhiệt độ (0C) ; 2 xh tb ZZZ  - hệ số nén trung bình; hZ - hệ số nén ở điều kiện hút; xZ - hệ số nén ở điều kiện xả; h x P P - tỷ số nén; k/,m 250 ; vp c/ck  - hệ số mũ đoạn nhiệt (số mũ đẳng entropi); pc - nhiệt dung riêng của khí ở áp suất không đổi (BTU/lb.mole); vc - nhiệt dung riêng của khí ở thể tích không đổi (BTU/lb.mole); M - khối lượng phân tử của khí; C - hiệu số chuyển hóa. 18                11 m h x tbh P P zTQ ME CP HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHAI THÁC BẰNG GASLIFT Thiết bị bề mặt 3. Hệ thống phân phối khí gas lift  Cụm phân dòng: Phân dòng sản phẩm khai thác được đưa đến các thiết bị xử lý và thu gom nhờ hệ thống các đường chức năng trên giàn.  Các thiết bị tách: tách condensate & loại thành phần lỏng  Hệ thống bơm hóa phẩm: đưa các hóa phẩm cần thiết (hoá chất chống đông, hoá chất tăng hiệu suất nâng của dòng khí nén, hoá chất khử H2S…) vào dòng khí nén gas lift.  Cụm van phân phối;  Hệ thống đo các thông số làm việc của giếng;  Cụm thiết bị và hệ thống điều khiển quá trình công nghệ. 19 HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHAI THÁC BẰNG GASLIFT Thiết bị bề mặt 4. Kiểm soát các thông số công nghệ của cụm phân phối khí Hệ thống điều khiển và tự động hóa cụm phân phối khí đảm bảo hệ thống thiết bị công nghệ vận hành ổn định và an toàn ở mọi chế độ cho trước và thu thập, xử lý sơ bộ, kiểm tra và điều chỉnh các thông số của quá trình phân phối khí. Phần mềm của hệ thống điều khiển cho phép thực hiện các thao tác sau đây trên trạm làm việc: • Nhập các thông số điều khiển; • Chọn các đường dẫn khí đến các giếng; • Nhập các dữ liệu của từng đường dẫn khí đến giếng: lưu lượng khí nén ở chế độ khởi động, thời gian khởi động, lưu lượng khí nén ở chế độ làm việc. 20 THIẾT BỊ GIẾNG GASLIFT Thiết bị lòng giếng: - Van gaslift Van BK-1 HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHAI THÁC BẰNG GASLIFT 1. Van gaslift  Trong quá trình làm việc, áp suất cao của khí nén từ khoảng không vành xuyến sẽ đi vào các lỗ nhỏ trên van và tác động lên buồng chứa khí nitơ nén tạo ra lực nén làm cho buồng chứa khí nitơ nén lại.  Khi đó bi làm kín được nâng lên khỏi đế van – van sẽ bắt đầu mở. Khí nén sẽ đi qua đế van, qua van ngược gắn ở mũi van và đi vào trong cần khai thác.  Khi áp suất khí nén ở khoảng không vành xuyến tại độ sâu đặt van giảm đi và nhỏ hơn áp suất mở van, lúc này áp suất bản thân buồng chứa khí nitơ tác động đẩy bi vào lại đế van – van sẽ đóng. 21 HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHAI THÁC BẰNG GASLIFT Thiết bị lòng giếng Van gaslift 22 HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHAI THÁC BẰNG GASLIFT Thiết bị lòng giếng Nguyên tắc hoạt động của van gaslift 23 Sơ đồ nguyên lý quá trình đóng mở van gas lift kiểu buồng khí bằng áp suất khí nén Đóng Mở Thiết bị lòng giếng Phân loại van gaslift  Theo kích thước van: o Van có đường kính ngoài 1 inch, được sử dụng trong những giếng khai thác có sản lượng thấp do bị hạn chế về kích thước lỗ tiết lưu của van o Van có đường kính ngoài 1.5 inch  Theo cơ cấu lò xo: o Van gas lift dạng lò xo o Van gas lift dạng buồng chứa khí nitơ nén HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHAI THÁC BẰNG GASLIFT 24 Thiết bị lòng giếng Phân loại van gaslift  Theo nguyên lý điều khiển van: o Van hoạt động theo áp suất ngoài vùng vành xuyến: áp suất ngoài vùng vành xuyến đóng vai trò chính trong việc đóng/mở van o Van hoạt động theo áp suất trong cần: quá trình đóng mỏ được thực hiện bằng điều khiển chênh áp giữa áp suất trong cần và áp suất nén ngoài cần  Theo mục đích sử dụng: van khởi động / van làm việc / orifice vavle  Theo chế độ làm việc: van gaslift liên tục / van gaslift chu kỳ HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHAI THÁC BẰNG GASLIFT 25 Thiết bị lòng giếng 2. Túi hông (Mandrel) Mandrel được lắp đặt như một phần của ống khai thác khi chuẩn bị đưa giếng vào khai thác bằng phương pháp gas lift hay dùng để bơm hóa phẩm hay với mục đích đặc biệt khác. Phần quan trọng nhất của mandrel đó là túi hông – nơi chứa van gas lift . Túi hông bao gồm:  Hệ thống dẫn hướng cho van – cho phép dụng cụ thả và kéo thích hợp đi vào túi hông của mandrel;  Ngàm khóa – định vị van cùng với khóa trong túi hông;  Hai phần chứa gioăng làm kín được tiện nhẵn nằm hai bên hệ thống lỗ thông với khoảng không vành xuyến và cho phép khí nén đi từ đó đi qua van vào trong cần khai thác. HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHAI THÁC BẰNG GASLIFT 26 Thiết bị lòng giếng Mandrel HỆ THỐNG THIẾT BỊ KHAI THÁC BẰNG GASLIFT 27 THIẾT BỊ GIẾNG GASLIFT 3. Van bịt (Dummy valve) Dummy vavle được gắn vào túi hông mandrel để bịt kín phần lỗ thông ra ngoài vùng vành xuyến. Đến thời kỳ cần thiết phải tăng độ sâu nén khí, van bịt được kéo lên và thay thế bằng van gas lift hoặc van gas lift làm việc Ren nối với đầu van Bộ gioăng làm kín 28 QUI TRÌNH LẮP ĐẶT VAN GASLIFT 29 THIẾT KẾ GASLIFT Thiết kế giếng gaslift phải đảm bảo:  Chuyển sang khai thác gaslift ngay sau khi tự phun;  Đảm bảo và duy trì sản lượng khai thác;  Bơm khí với độ sâu nhất có thể;  Xác định số lượng và vị trí lắp đặt van gaslift;  Xác định chế độ làm việc tối ưu 30 THIẾT KẾ GASLIFT Xác định đường kính ống nâng: 3 mđoLmđo L PPgL QL PP L400d    ρL: tỷ trọng hỗn hợp chất lưu trong giếng L: độ sâu đặt van làm việc Pđo: áp suất tại van làm việc Pm: áp suất miệng giếng Nếu đường kính ống được xác định theo công thức (7.17) khác với đường kính ống chuẩn thì ta chọn đường kính trong của ống chuẩn có giá trị nhỏ hơn gần nhất, để làm cơ sở cho quá trình tính toán tiếp theo. 31 THIẾT KẾ GASLIFT Lưu lượng khí nén: Gdh: khí đồng hành trong dầu hdoptkn GVV  Lưu lượng riêng của khí ở giai đoạn khai thác tối ưu: ) P Plg()PP(d )PPgL(L.V m đo mđo . mđoL opt    50 3880 32 THIẾT KẾ GASLIFT Xác định độ sâu đặt van gaslift Bằng đồ thị THIẾT KẾ GASLIFT Đường cong phân bố áp suất tĩnh của cột khí trong vùng vành xuyến (đường số 2) xây dựng bằng công thức sau ) ZT L.exp(P)L(P knmkn   034150 -tỷ trọng khí nén đối với không khí; Z - hệ số nén của khí nén; Pknm - áp suất khí nén tại miệng giếng. 33 THIẾT KẾ GASLIFT Xác định độ sâu đặt van gaslift bằng đồ thị THIẾT KẾ GASLIFT 34 1. Từ điểm có độ sâu L = 0 và áp suất bằng áp suất miệng giếng Pm dựng đường gradien áp suất dỡ tải của hỗn hợp dọc thành ống khai thác nhờ biết tỉ số khí dầu của sản phẩm và áp suất miệng giếng 2. Xây dựng đường cong phân bố áp suất tĩnh của cột khí trong vùng vành xuyến (đường số 2) 3. Từ điểm có tọa độ ( Pđáy, Lvỉa) dựng đường cong phân bố áp suất trong ống nâng với lưu lượng thiết kế, có tính đến yếu tố khí galift hằm xác định độ sâu đặt van làm việc (đường số 3). 4. Từ điểm có tọa độ (L = 0, Pm) dựng đường số 4 biểu diễn sự phân bố áp suất trong ống nâng của chất lỏng tách khí. ) ZT L.exp(P)L(P knmkn   034150 THIẾT KẾ GASLIFT Xác định độ sâu đặt van gaslift bằng đồ thị THIẾT KẾ GASLIFT 35 • Dựng đường song song với đường số 2, với khoảng cách bằng =0.3 MPa. Giao điểm giữa đường số 2 với đường số 4 sẽ là độ sâu đặt van khởi động thứ nhất. • Độ chênh lệch áp suất tại độ sâu đặt van khởi động thứ nhất cần thiết nhằm mục đích đảm bảo khí có thể đi qua van này vào ống nâng và bằng độ giảm áp suất tại van khi lượng khí theo tính toán đi qua van. 5. Từ giao điểm của đường nằm ngang H1 với đường cong số 1 dựng đường thẳng 4', song song với đường thẳng 4, đến khi cắt đường thẳng đường số 2, chính là độ sâu đặt van khởi động thứ hai. 6. Tương tự tính cho các van tiếp theo. THIẾT KẾ GASLIFT Xác định độ sâu đặt van gaslift Độ sâu đặt van thứ nhất THIẾT KẾ GASLIFT 202 2 1 1    D d g PPHH L mkn t Pkn1- áp suất khí nén tại độ sâu đặt van thứ nhất; Pm- áp suất miệng giếng; d, D - đường kính trong của ống nâng và ống chống khai thác; Ht- cột áp tĩnh trong giếng. Độ sâu đặt van thứ 2 201112    g PP HH L mintkn 20111     g PP HH L min)n(tk nnĐộ sâu đặt van thứ n 36 Xác định độ sâu đặt van gaslift bằng phầm mềm Thực tế thiết kế gaslift dựa trên phần mềm PIPESIME hoặc WELLFLO  Thiết kế theo vị trí lắp đặt van gaslift cho trước (current mandrell)  Thiết kế cho vị trí lắp đặt van gaslift mới (new spacing) THIẾT KẾ GASLIFT 37 THIẾT KẾ GASLIFT Kết quả thiết kế giếng từ phần mềm pipesime THIẾT KẾ GASLI Kết quả thiết kế giế g gaslift bằng PIPESIME 38 THIẾT KẾ GASLIFT Kết quả thiết kế giếng từ phần mềm pipesime THIẾT KẾ GASLI Đánh giá hiệu quả phương pháp gaslift 39 Áp suất vỉa, psia Hàm lượng nước, % Lưu lượng chất lỏng (STB/d)-khai thác tự phun Lưu lượng chất lỏng (STB/d) đối với lưu lượng khí bơm ép 1mmscf/d 2mmscf/d 3mmscf/d 1600 10 2800 4295 5230 5450 20 0 4120 5110 5370 30 0 4050 4790 4930 50 0 3870 4240 4420 YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC GIẾNG GASLIFT 40 Đặc điểm làm việc của giếng khai thác gaslift Q tối ưu Q max 41 Yếu tố ảnh hưởng lên giếng gaslift: - Lưu lượng khí nén; - Yếu tố khí riêng R; - Hệ số nhúng chìm; - Độ sâu bơm ép khí; - Cấu trúc dòng chảy; - Độ ngập nước của giếng; - Tính chất, thành phần của chất lưu. 42 Đường cong làm việc giếng gaslift: Q = f(V) = AV2 + BV + C  Lưu lượng khí riêng/ Yếu tố khí riêng (R): là đại lượng đo bằng tỉ số R = V/Q  Hệ số nhúng chìm: với h là chiều cao cột chất lỏng dâng lên trong ống khai thác và L là chiều dài cột ống khai thác thì tỉ số = h/L được gọi là hệ số nhúng chìm.  Kinh nghiệm thực tiễn chứng minh để đạt hiệu quả làm việc tốt nhất của hệ thống nâng, cần nhúng chìm khỏang 50- 60% cột ống nâng. 43 PHÂN LẠI GASLIFT Cấu trúc dòng chảy Hiệu suất làm việc của giếng gaslift được tính theo công thức: • η – hiệu suất làm việc của giếng gaslif; • Vtđ –vận tốc tương đối của dòng khí; • Q – lưu lương khai thác của giếng; • F – diện tích mặt cắt của ống khai thác; • P1 – áp suất tại van làm việc của giếng gaslift; • Р2 –áp suất miệng giếng; • Н – độ sâu van làm viêc của giếng gaslift; • ρtb - tỷ trọng trung bình của dòng lưu chất. 1 tbHρ 2P1P Q tđFV 1 η    44 Cấu trúc dòng chảy a – kiểu bọt khí, b – kiểu nút khí, c – kiểu vòng Cấu trúc dòng chảy của chất lưu trong giếng gaslift Cấu trúc dòng chảy hai pha chất khí và chất lỏng được xác định bởi thông số chính là vận tốc chuyển động của hỗn hợp: vận tốc pha lỏng, vận tốc pha khí và vận tốc tương đối (vtđ) vtđ = vkhí – vlỏng 45 Vtđ qui định cấu trúc dòng chảy:  Dòng chảy bọt khí: vtđ từ 0,01 đến 0,4 m/s  Dòng chảy nút: vtđ từ 0,4 đến 1,2 m/s  Dòng chảy kiểu vòng: vtđ > 1,2 m/s Khi tăng vận tốc trượt của pha khí Vtd sẽ làm giảm hiệu quả giếng gaslift. Để tăng hiệu quả làm việc giếng gaslift, nâng cao hiệu quả sử dụng khí nén E thì cần phải giảm vận tốc chuyển động tương đối của pha khí Vtđ. Cấu trúc dòng chảy 46 Độ ngập nước của giếng - Độ ngập nước của giếng làm tăng vận tốc tương đối, tăng thể tích khí nén và giảm hiệu suất làm việc giếng gaslift 0 0,5 1 1,5 2 2,5 0 10 20 30 40 50 60 80 90 Độ ngập nước, % V ận tố c tư ơn g đố i c ủa ph a kh í C s, m /s 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Thời gian khai thác, năm Đ ộ ng ập n ư ớc , % 0 5 10 15 20 25 H iệ u su ất l àm v iệ c, % Độ ngập nước Hiệu suất làm việc 0 50 100 150 200 250 300 350 400 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Thời gian, năm T ỷ số k hí ri ên g, m3 /t 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Đ ộ ng ập n ướ c, % Tỷ số khí riêng Độ ngập nước 47 Hiện tượng lắng đọng WAX - Khi giếng khai thác với lượng giảm, GOR cao, xảy ra hiện tượng trượt khí làm giảm nhiệt độ dòng lưu chất, xảy ra hiện tượng lắng đọng WAX trong tubing trong khoảng từ miệng giếng đến độ sâu 1000m Lắng đọng paraffin trong giếng gaslift Độ sâu, m Nhiệt độ, oC Phân bố nhiệt độ dòng khi giếng khai thác với lưu lương < 200 thùng/ngày 48 PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ LÀM VIỆC GIẾNG KHAI THÁC GASLIFT 49 Xác định lưu lượng khí nén tối ưu 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 20 40 60 80 100 Vж,тыс.м3/сут Q ж ,м 3/ су т Qопт Qмак Lưu lượng khai thác m3 Lưu lượng khí nén, nghìn m3/ngày Chế độ tối ưu Chế độ khai thác cựu đại PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT 50 Xác đinh độ sâu nén khí trong giếng gaslift Sử dụng phương pháp đo mục chất lỏng trong khoản không vành xuyến bằng phương pháp sóng siêu âm để xác định độ sâu bơm ép khí; Thiết bị đo PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT 51 Xác đinh độ sâu nén khí trong giếng gaslift  Kiểm tra độ sâu bơm ép khí có đạt được độ sâu thiết kế (khí nén phải đạt đến độ sâu van làm việc);  Tối ưu hóa thiết bị giếng gaslift (thay van gaslift..);  Thay đổi chế độ làm việc của giếng gaslift.  Tối ứu hóa chế độ làm việc của giếng gaslift PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT 52 Tăng độ sâu bơm khí gaslift 25 30 35 40 45 50 55 4 6 8 10 12 14 Thể tích khí gaslift, nghìn m3/ngày L ưu lư ợn g, m 3 /n gà y Bơm ép qua van làm việc Bơm ép khí đạt độ sâu khởi động PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT 53 Xác định trạng thái làm việc van gaslift  Tiến hành khảo sát PT (áp suất, nhiệt độ) đối với giếng gaslift;  So sánh sự phân bổ áp suất giữa kết quả khảo sát và theo thiết kế (tính toán, mô phỏng từ phần mềm pipesime, wellflo..);  Xác định tình trạng làm việc của các van gaslift;  Thay các van gaslift bị hỏng.  Thiết lập chế độ tối ưu cho giếng gaslift PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT 54 Xác đinh tình trạng làm việc van gaslift Áp suất ,at Độ sâu, m Van gaslift Van gaslift bi hỏng (leak khí) Độ sâu, m Nhiệt độ, oC Van gaslift bi hỏng (leak khí) PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT 55 Tối ưu hóa cấu trúc giếng gaslift  Thay đổi độ sâu lắp đặt van gaslift so với thiết kế ban đầu;  Tối ưu hóa đường kính ống khai thác. PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT 56 Tối ưu hóa cấu trúc dòng chảy trong giếng gaslift  Sử dụng thiết bị phân tán khí * Việc lắp đặt thiết bị phân tán khí trong giếng gaslift ở phía trên van làm việc với độ sâu từ 800 đến 2000m giúp tăng sự phân tán pha khí trong dòng sản phẩm, tối ưu hóa cấu trúc dòng chảy trong giếng gaslift từ đó làm giảm vận tốc trượt của khí trong giếng gaslift. * Giảm tỷ trọng của chất lưu và nâng cao hiệu quả làm việc của giếng. * Nghiên cứu cho thấy việc áp dụng dispersion sẽ kéo dài thời gian chuyển động dạng bọt khí của hỗn hợp khí-chất lỏng trong giếng gaslift, mang lại hiệu quả cao đối với các giếng gaslift có độ ngập nước lớn (đến 80%). PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT 57 Tối ưu hóa cấu trúc dòng chảy trong giếng gaslift Sử dụng thiết bị phân tán khí 1 - ống khai thác; 2 - bộ hãm; 3 - đầu nối với thiết bi kéo thả; 4 - ống nối; 5 - côn; 6 - vòng đỡ côn; 7 - thân thiết bị phân tán khí; 8 - đệm lót. Cấu trúc thiết bị phân tán khí PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT 58  Sử dụng thiết bị phân tán khí (dispersion) 0 20 40 60 80 100 120 140 0 1 2 4 5 6 8 10 V khí, nghìn m3/ngày Q , m 3 /n gà y giếng làm việc không có dispersion giếng làm việc với dispersion Hiệu quả áp dụng thiết bị phân tán khí PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT 59 Sử dụng hóa phẩm * Các nghiên cứu cho thấy việc áp dụng chất hoạt tính bề mặt sẽ tăng khả năng phát tán pha khí, làm giảm chuyển động tương đối của pha khí chậm xuống 1,5 lần, kéo dài thời gian chuyển động kiểu bọt khí, làm chậm quá trình tăng đường kính của các bọt khí khi chuyển động trong ống khai thác. * Ngoài ra hóa phẩm khi được bơm vào dòng khí nén của giếng gaslift còn làm giảm độ nhớt của hỗn hợp dầu-khí-nước và tối ưu tính chất lưu biến của dòng sản phẩm và ngăn ngừa quá trình lắng đọng WAX trong ống khai thác. * Giảm tổn hao áp suất do ma sát khi lưu chất chuyển động trong ống khai thác. PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT 60 Nâng cao hiệu quả giếng khai thác gaslift bằng sử dụng hóa phẩm Hiệu quả áp dụng hóa phẩm ứng dụng tại giàn - 7 VSP Lưu lượng, m3 Yếu tố khí riêng, m3/m3 Lưu lượng khí nén, m3 PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT 61 Tối ưu hóa nhóm giếng  Phân bổ lưu lượng khí nén tối ưu cho cụm giếng;  Phân bổ tối ưu tìm được lưu lượng cực đại từ thể tích khí cho trước;  Đảm bảo các giếng trong nhóm làm việc cùng hiệu quả cao nhất trong quá trình khai thác. Kết quả tối ưu hoá nhóm giếng Chế độ khai thác trước khi tối ưu phân bổ khí PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT 62 Well V gaslift Vgas, m3/d Q liquid Ql(m3/d) WC, % Density , ρ, kg/m3 Qoil (m3/d) 4X 25 1250 50 780 487.5 8P 30 1750 35 780 887.25 9P 15 900 55 780 315.9 10P 30 2150 40 780 1006.2 11P 25 2100 65 780 573.3 Tối ưu hóa nhóm giếng Kết quả tối ưu hoá nhóm giếng Chế độ khai thác trước khi tối ưu phân bổ khí PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT 63 Giếng. Thể tích khí nén Vkhí, (nghìn m3/ngày) Lưu lượng khai thác Qcl(m3/ngày) Độ ngập nước, % Khối lượng riêng của dầu, ρ, kg/m3 Lưu lượng dầu Qdầu (m3/ngày) 4X 25 1250 50 780 487.5 8P 30 1750 35 780 887.25 9P 15 900 55 780 315.9 10P 30 2150 40 780 1006.2 11P 25 2100 65 780 573.3 Tối ưu hóa nhóm giếng Chế độ khai thác trước khi tối ưu phân bổ khí PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT 64 Giếng Lưu lượng khí nén, nghìn m3/ngày. Lưu lượng chất lưu m3/ngày. Lưu lượng dầu, m3/ngày. Yếu tố khí riêng 1m3 chất lưu khai thác, m3/m3 Yếu tố khí riêng 1m3dầu khai thác, m3/m3 Trước khi tối ưu Sau khi tối ưu Trước khi tối ưu Sau khi tối ưu Trước khi tối ưu Sau khi tối ưu Trước khi tối ưu Sau khi tối ưu Trước khi tối ưu Sau khi tối ưu 4X 25 27.4 1250 1434 487.5 559.26 20 17.43 51.28 44.7 8P 30 21.5 1750 1848 887.25 936.94 17.14 16.23 33.81 32.02 9P 15 19.5 900 1124 315.9 394.52 16.67 13.35 47.48 38.02 10P 30 24.0 2150 2017 1006.2 943.96 13.95 14.87 29.82 31.78 11P 25 32.6 2100 2434 573.3 664.48 11.9 10.27 43.61 37.62 Tổng 125 125 8150 8857 3270.15 3499.16 79.66 72.15 206 184.14 Chuyển đổi sang Gaslift chu kỳ  Trong quá trình khai thác, áp suất vỉa giảm đáng kể so với ban đầu, hệ số sản phẩm giảm, độ ngậm nước tăng, thì lưu lượng riêng của khí nén tăng đáng kể. Điều này làm giảm đáng kể hiệu quả làm việc của giếng gaslift.  Để khắc phục vấn đề này, có thể chuyển giếng sang khai thác bằng gaslift chu kỳ. PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT 65 Chuyển đổi sang Gaslift chu kỳ PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT ñoùng ñoùng ñoùng ñoùng ñoùng ñoùng m ôû ñoùng ñoùng ñoùng ñoùng m ôû m ôû ñoùng ñoùng ñoùng ñoùng ñoùng ñoùng ñoùng ñoùng ñoùng ñoùng ñoùng a b c d Sơ đồ nguyên lý khai thác bằng gas lift định kỳ 66 Chuyển đổi sang Gaslift chu kỳ Ưu điểm  Mang lại hiệu quả sử dụng khí nén  Tăng lưu lượng giếng khai thác  Linh hoạt trong vận hành Nhược điểm  Các xung áp ở vùng cận đáy có thể gây nguy hiểm cho một số giếng;  Khó điều khiển quá trình đóng mở chính xác các van gaslift;  Hiệu suất khai thác tương đối thấp do một phần đáng kể chất lỏng bị rơi lại vào giếng, đặc biệt đối với các giếng có mực chất lỏng sâu. PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT 67 Gaslift chu kỳ Điều kiện chuyển từ gaslift liên tục sang gaslift chu kỳ: * Áp suất vỉa suy giảm <11 MPa; * Hệ số sản phẩm (PI) < 0,1 m3/MPa/ngày; * Lưu lượng giếng < 20 m3/ngày; * Yếu tố khí riêng (R) > 800 m3/m3. - Trong điều kiện khai thác tại Việt Nam, kinh ngiệm tại VSP cho thấy việc chuyển từ gaslift liên tục sang gaslift chu kỳ bằng phương pháp thay van gaslift bằng pilot gaslift van. - Việc áp dụng gaslift chu kỳ giúp tăng lượng giếng khai thác từ 3 -8 m3/ngày và giảm lượng khí bơm ép từ 300 đến 800%. PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT 68 PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1. Artificial Lift, Part 3- Gaslift, SPE Reprint Series N026, Published by the Society of Petroleum Engineers, Richardson, TX, 1989. 2. The technology of artificial lift methods, v. 1 Brown KT, 1977, PPS, Tulsa, USA. 3. Petroleum Production Systems. Gaslift, Michael Economides, Daniel Hill, Christine Ehlig-Economides Prentice Hall, 1994. 4. Gaslift, CAMCO. 5. Pipesime Training and Exercise Guide Schlumberger, 2003. 6. Công nghệ và kỹ thuật khai thác dầu khí, Phùng Đình Thực / DD Lam/ NV Cảnh/ LB Tuấn, NXB GD 1999. 7. Công nghệ khai thác VietsovPetro, 2003 8. Những vấn đề cơ bản của quá trình khai thác dầu bằng Gaslift của XNLD Vietsovpetro, 2007. 9. Công nghệ khai thác, Lê Phước Hảo, 2006. emailnhannh@pvep.com.vn Cell 0908880488 TÀI LIỆU THAM THẢO 69