SƠ LƯỢC VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC

Loại máy bơm này hoạt động nhờ động cơ điện được chuyển trực tiếp

xuống máy bơm ngầm thông qua hệ thống cần truyền lực. Đối với máy bơm

piston cần thì chuyển động quay của động cơ điện thông qua cần truyền lực

chuyển thành chuyển động tịnh tiến để kéo thả piston trong giếng. Trên

piston có lắp van ngược, khi piston hạ xuống thì dầu tràn qua van ngược đi

lên phía trên, khi piston di chuyển lên phía trên thì van ngược sẽ đóng lại và

nâng dầu lên mặt đất. Cứ như vậy dầu được chuyển từ đáy giếng lên mặt

đất.

Đối với máy bơm guồng xoắn thì chuyển động quay của động cơ được

chuyển thành chuyển động xoay theo phương thẳng đứng để quay guồng

xoắn trong giếng. Nhờ vậy mà dầu sẽ di chuyển lên mặt đất theo các rãnh

xoắn của guồng.

b. Ưu điểm :

- Đáng tin cậy, ít gặp sự cố trong quá trình hoạt động.

- Hệ thống cấu tạo cơ học tương đối đơn giản.

- Dễ dàng thay đổi tốc độ khai thác cho phù hợp.

- Dễ dàng tháo lắp và di chuyển đến các giếng khai thác với chi phí

thấp.

- Quá trình vận hành đơn giản hiệu quả.

- Ứng dụng với giếng có lưu lượng nhỏ và khai thác ở nhiều tầng sản

phẩm, ở áp suất thấp, nhiệt độ và độ nhớt cao.

- Dễ dàng xác định hư hỏng của máy bơm và xử lý khi bị ăn mòn.

c. Nhược điểm:

- Phải lắp đặt ở vị trí trung tâm của giếng.

- Hệ thống bơm piston cần nặng cồng kềnh đối với việc khai thác dầu

khí trên biển.

- Rất nhạy cảm với trường hợp có parafin.

- Không thể sơn phủ bên trong ống khai thác một lớp chống ăn mòn.

- Độ sâu để bơm bị hạn chế bởi nồng độ H2S.

d. Phạm vi ứng dụng:

Giải pháp này được áp dụng chủ yếu ở các mỏ thuộc các nước Liên

Xô cũ, các mỏ ở Trung Cân Đông và các mỏ ở Mỹ. Các mỏ này có chung

đặc điểm là vỉa sản phẩm có độ sâu không lớn, đang trong giai đoạn khai

thác giữa và cuối đời của mỏ, có áp suất đáy giếng thấp dao động trong

khoảng 10 ÷ 15at. Bơm piston cần chỉ sử dụng có hiệu quả trong những

giếng có lưu lượng khai thác < 70 tấn/ngđ. Do điều kiện khai thác trên biển

bằng giàn cố định hay giàn tự nâng có diện tích sử dụng nhỏ nếu áp dụng

22



phương pháp này sẽ có nhiều điểm hạn chế so với các phương pháp khai

thác cơ học khác. Phương pháp này không được áp dụng ở mỏ Bạch Hổ.

2.3. Khai thác dầu bằng máy bơm thuỷ lực ngầm :

a. Bản chất của phương pháp :

Hiện nay trong công nghiệp khai thác dầu người ta sử dụng hai loại

máy bơm thuỷ lực ngầm chính : Bơm đẩy thuỷ lực ngầm và bơm tia.

+ Bơm đẩy thuỷ lực ngầm làm việc bằng động cơ piston thuỷ lực

được nối với piston của bản thân máy bơm. Dòng chất lỏng mang năng

lượng (dầu hoặc nước) được bơm xuống từ mặt đất theo không gian giữa

cột ống khai thác và ống chống khai thác cung cấp năng lượng cho máy

bơm, sau đó dòng chất lỏng mang năng lượng cùng với dòng sản phẩm từ

giếng được đẩy lên bề mặt.

+ Bơm tia hoạt động nhờ vào sự biến đổi các dạng năng lượng từ áp

suất sang vận tốc và ngược lại. Dòng chất lỏng mang năng lượng cao (áp

suất cao) được bơm xuống giếng từ miệng giếng theo ống khai thác đến

thiết bị chuyển hoá năng lượng. Ở đó năng lượng áp suất được biến thành

năng lượng vận tốc. Dòng chất lỏng có vận tốc lớn nhưng áp suất nhỏ này

tiếp tục đẩy dòng sản phẩm khai thác cùng đi vào bộ phận phân ly và sau đó

cùng đi lên bề mặt theo khoảng không giữa ống chống khai thác và ống khai

thác.

b. Ưu điểm :

- Không cần lắp đặt tại vị trí trung tâm giếng.

- Không bị ảnh hưởng do giếng khoan bị lệch.

- Dễ dàng thay đổi vận tốc cho phù hợp với lưu lượng giếng.

- Có thể khai thác với áp suất tương đối thấp và độ nhớt của dầu

tương đối cao. Vì chất lỏng mang năng lượng có thể nung nóng sản

phẩm khai thác.

- Có thể khai thác nhiều tầng sản phẩm cùng một lúc và áp dụng khai

thác trên biển.

- Hệ thống khép kín đã hạn chế được sự ăn mòn.

- Dễ dàng chọn chế độ bơm theo chu kỳ với thời gian định sẵn.

- Các hoá phẩm chống lắng đọng hay chống ăn mòn có thể bơm

xuống cùng với chất lỏng mang năng lượng.

c. Nhược điểm :

- Lưu lượng khai thác của giếng phải tương đối lớn.

- Khả năng hư hỏng thiết bị khai thác trong quá trình hoạt động tương

đối cao, khi sửa chữa phải dùng hệ thống cơ học chuyên dụng.

23



- Không áp dụng được trong trường hợp dòng sản phẩm có chất lượng

cao.

- Giá thành vận hành thường cao hơn dự tính.

- Việc xử lý phần rỉ sắt bên dưới Paker rất khó.

- Mất an toàn do áp suất vận hành trên bề mặt cao.

- Đòi hỏi đội ngũ công nhân vận hành lành nghề hơn so với máy bơm

ly tâm ngầm hay Gaslift vì vận tốc máy bơm cần hiệu chỉnh thường

xuyên và không cho phép vượt quá giới hạn.

d. Phạm vi ứng dụng:

Phương pháp cơ học này chủ yếu được áp dụng ở những vùng mỏ

trên đất liền và ngoài biển của Liên Xô cũ, các vùng mỏ trên đất liền và

thêm lục địa của Mỹ, ở vùng Biển Bắc. Giếng khai thác bằng máy bơm thuỷ

lực ngầm có sản phẩm vừa và trung bình, thường đạt 100 m 3/ngđ. Các vùng

mỏ kế cận có độ sâu tầng sản phẩm từ 1500 ÷ 2500m. Thân giếng có độ

nghiêng trung bình từ 20 ÷ 300. Phương pháp này không được áp dụng ở mở

Bạch Hổ.

2.4. Phương pháp khai thác dầu bằng máy bơm điện ly tâm điện ngầm:

a. Bản chất của phương pháp :

Đây là loại máy bơm ly tâm nhiều cấp, hệ thống hoạt động nhờ năng

lượng điện được cung cấp từ máy biến thế trên mặt đất theo cáp truyền

xuống mô tơ điện đặt trong giếng ở phần dưới của máy bơm. Chuyển động

quay của động cơ điện được truyền qua trục dẫn làm quay các bánh công

tác (Rôto). Chất lỏng trong bánh công tác sẽ bị đẩy theo các hướng của cánh

Rôto đập vào cánh tĩnh (Stator) có chiều ngược lại, tạo ra sự tăng áp đẩy dầu

chuyển động lên tầng trên. Cứ như vậy dầu khi qua mỗi tầng bơm sẽ được

tăng áp và được đẩy lên mặt đất theo cột ống khai thác.

b. Ưu điểm :

- Có thể khai thác với lưu lượng lớn.

- Có thể áp dụng cho các giếng khai thác đơn lẻ trong điều kiện chi

phí

hạn chế.

- Chi phí đầu tư ban đầu thấp hơn phương pháp Gaslift.

- Thuận lợi trong khai thác các giếng có độ ngậm nước cao (lớn hơn

80%) và yếu tố khí thấp, nhất là trong giai đoạn khai thác thứ cấp.

- Không gian dành cho thiết bị ít hơn so với các phương pháp khác,

phù hợp khai thác ngoài khơi.

- Nguồn năng lượng điện cung cấp cho các máy bơm là nguồn điện

cao thế hoặc được tạo ra nhờ động cơ điện.

24



- Áp dụng trong giai đoạn cuối của quá trình khai thác áp suất vỉa rất

thấp để hút cạn dòng dầu (do tạo được chênh áp lớn).

- Là phương pháp khai thác an toàn, việc theo dõi và điều khiển dễ

dàng.

- Cho phép đưa giếng vào khai thác sau khi khoan xong.

c. Nhược điểm :

- Không tận dụng được nguồn năng lượng tự nhiên (khí đồng hành).

- Hàm lượng tạp chất ảnh hưởng lớn đến hoạt động của máy bơm.

- Kém hiệu quả trong những giếng có yếu tố khí cao hệ số sản phẩm

thấp, nhiệt độ vỉa cao, hàm lượng vật cứng và hàm lượng Parafin

cao.

- Khó khăn trong việc lắp đặt các thiết bị an toàn sâu.

- Đòi hỏi phải có thiết bị kiểm tra và điều khiển cho từng giếng.

- Thực tế không khai thác được giếng có lưu lượng thấp hơn

21m3/ngđ đối với giếng sâu 2500m.

- Do bị giới hạn bởi đường kính ống chống khai thác nên không thể

khai thác các giếng có sản lượng lớn hơn 700m 3/ngđ ở độ sâu

2400m đối với máy bơm có trục nhỏ và không lớn hơn 100m 3/ngđ

đối với máy bơm có đường kính lớn từ các giếng có đường kính ống

chống khai thác 168mm.

- Lưu lượng giảm nhanh theo chiều sâu lắp đặt, thường khai thác ở độ

sâu nhỏ hơn 4000m.

- Khó tiến hành khảo sát nghiên cứu giếng, đo địa vật lý ở các vùng

nằm dưới máy bơm và khó xử lý vùng cận đáy giếng.

- Khó điều chỉnh được lưu lượng khai thác.

d. Phạm vi ứng dụng :

Phương pháp này tương đối phổ biến vì cấu trúc thiết bị và hệ thống

khai thác đơn giản, máy làm việc dễ dàng có khả năng thu được lượng dầu

tương đối lớn đến hàng trăm tấn/ngđ. Loại máy bơm này rất thuận lợi khi

khai thác dầu ở những vỉa có tỷ số dầu thấp, nhiệt độ vỉa dưới 250 0F. Đặc

biệt hiệu quả trong những giếng khai thác dầu có độ ngậm nước cao và

giếng dầu chưa bão hoà nước.

Ngày nay với sự phát triển của kỹ thuật hệ thống bơm điện chìm được

sử dụng trong những giếng có nhiệt độ lên tới 350 0F, khắc phục những giếng

có tỷ lệ khí dầu cao, bằng cách lắp đặt thiết bị tách khí đặc biệt. Các chất ăn

mòn gây hư hỏng như H2O, CO2 có thể khắc phục nhờ các vật liệu đặc biệt



25



phủ bên ngoài. Phương pháp này hiện đang được áp dụng tại một số giếng ở

mỏ Bạch Hổ và Mỏ Rồng.

2.5. Khai thác dầu bằng phương pháp Gaslift :

a. Giới thiệu chung về phương pháp:

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 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.

Ưu điểm :

- 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.

Nhược điểm :

26