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

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



- 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

các phương pháp khác.

- Không tạo được chênh áp lớn nhất để hút dầu ở trong vỉa ở giai đoạn

cuối của 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 nhân vận hành và công nhân cơ khí lành nghề.

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.

b. Đặc điểm cụ thể của phương pháp gaslift.

- Phương pháp Gaslift là phương pháp khai thác cơ học.

- Phương pháp áp dụng khi giếng không thực hiện được quá trình tự

phun .

- 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 (P kd). 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.



27



SP



KN



Ô KT (HKT )

Ô Bơm Ép



PV



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 ( , …)

µ ρ



+ Cấu trúc ống khai thác.

* Ưu điểm của phương pháp Gaslift:

+ Cấu trúc ống nâng đơn giản, không có chi tiết dễ hư hỏng.

+ Sử dụng ở giếng có độ sâu và nghiêng lớn.

+ Khai thác được lưu lượng lớn, dễ điều chỉnh Qkt.

+ Khai thác giếng có yếu tố khí Giếng lớn và Pbh cao.

+ Khai thác giếng có t0 cao, hàm lượng parafin lớn, có cát, tính

ăn mòn mạnh.

+ Khảo sát và xử lý giếng thuận lợi (Không cần nâng cột ống

khai thác).

+ Sử dụng triệt để khí đồng hành.

+ Ít gây ô nhiễm môi trường.

+ Có thể khai thác đồng thời từng vỉa trong cùng một giếng

28



* Nhược điểm :

+ Đầu tư ban đầu lớn.

+ Năng lượng chi phí cho 1 tấn sản phẩm lớn.

+ Hệ số hiệu dụng của cột ống nâng và cả hệ thống thấp.

Tùy thuộc vào phương pháp bơm ép khí nén và lưu lượng khai thác

mà chia ra làm 2 phương pháp khai thác Gaslift.

Phương pháp khai thác gaslift liên tục:

Phương pháp Gaslift liên tục là phương pháp khí nén đưa vào khoảng

không vành xuyến giữa ống chống khai thác và cột ống nâng, còn sản phẩm

theo ống nâng lên mặt đất liên tục.

* Phạm vi ứng dụng: khai thác Gaslift liên tục được áp dụng tốt nhất đối với

các 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 khí nén.

* Nhược điểm: Không hiệu quả đối với giếng có mực nước động thấp (mặc

dù lưu lượng khai thác lớn).

Phương pháp khai thác Gaslift định kỳ:

Khai thác Gaslift định kỳ được tiến hành bằng cách ép khí vào

khoảng không vành xuyến và hỗn hợp sản phẩm khai thác theo ống khai

thác lên mặt đất diễn ra không liên tục mà có định kỳ được tính toán dựa

theo các thông số địa chất kỹ thuật của đối tượng khai thác.

* Phạm vi áp dụng:

+ Có áp suất đáy thấp nhưng hệ số sản phẩm cao.

+ Có hệ số sản phẩm thấp.

+ Giếng sâu và mực chất lỏng thấp.

+ Có lưu lượng khai thác nhỏ.

29



* Ưu điểm:

+ Kinh tế và linh hoạt (giá thành khai thác và thiết bị cho các giếng

sâu với mực chất lỏng thấp, thấp hơn so với các phương pháp cơ học khác).

* Nhược điểm:

+ Lưu lượng cực đại bị giới hạn.

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

dạng mì ống 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 đáy giếng.

+ 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.

c. Cơ sở lý luận chọn phương pháp khai thác gaslift liên tục cho giếng

thiết kế.

Từ đặc tính của những phương pháp đã nêu trên, cùng với bảng tổng

kết khả năng hiệu quả áp dụng các phương pháp khai thác cơ học theo bảng

2.1, ta có thể thấy rõ luận chứng khoa học lựa chọn phương pháp Gaslift ở

mỏ Bạch Hổ.

Điều kiện khai thác ngoài biển phức tạp và khó khăn hớn rất nhiều so

với đất liền. 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 khai thác, chúng ta cần áp dụng các phương pháp khai

thác khác nhau, nhằm gia tăng sản lượng 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

thác theo chế độ tự phun cho sản lượng cao và áp suất giảm không đáng kể

thì hầu hết các giếng khai thác ở tầng Mioxen và Oligoxen đã ờ thời kỳ cuối

của quá trình tự phun hoặc ngừng phun và bị ngập nước. Do đó việc đưa các

giếng này vào giai đoạn khai thác cơ học là rất cần thiết.

Qua phân tích các ưu nhược điểm của từng phương pháp khai thác cơ

học ở trên ta nhận thấy rằng một số hạn chế của phương pháp này có thể

khắc phục bằng phương pháp khác. Nhưng điều này không toàn diện vì bản

thân ưu và nhược điểm của các phương pháp trên không thể bù trừ nhau. Để

có cơ sở lựa chọn phương pháp khả thi và hiệu quả nhất đối với điều kiện

mỏ Bạch Hổ cần phải xét đến các yếu tố sau:

30



- 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 cơ học trên thế giới, liên hệ với điều kiện thực tế của mỏ Bạch Hổ, em

thấy rằng : với các giếng khai thác tập trung trên giàn cố định hay giàn tự

nâng với diện tích sử dụng hạn chế, độ sâu vỉa sản phẩm tương đối lớn từ

3000 ÷ 5000m, sản lượng khai thác lại lớn, nên giải pháp khai thác bằng

máy bơm piston thuỷ lực là kém hiệu quả đối với mỏ Bạch Hổ.

Năm 1998 Viện nghiên cứu khoa học và thiết kế dầu khí biển của xí

nghiệp liên doanh Vietsovpetro đã tiến hành thử nghiệm với bộ máy bơm

piston thuỷ lực và máy bơm ly tâm điện chìm trên một số giàn cố định. Kết

quả thử nghiệm cho thấy khả 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 lần thử nghiệm máy bơm thuỷ lực đã chỉ ra hàng

loạt nhược điểm về đặc tính kỹ thuật của 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

máy bơm ly tâm điện chìm với mục đích xác định phạm vi sử dụng của máy

bơm đối với dầu 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 có 30% hỏng là do đường dây điện bị chầy xước trong khi thả máy

bơm xuống giếng nghiêng và sâu.

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

làm việc tối ưu.

- Chu kỳ giữa hai lần sửa chữa giếng khai thác bằng máy bơm ly tâm

điện ngầm tại mỏ Bạch hổ thay đổi trong phạm vi tương đối lớn, trung bình

từ 6 - 8 tháng.

Kết quả cho thấy nhiệt độ làm việc của động cơ trong thời gian làm

việc luôn gần 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

31



nghiêng, điều đó dẫn tới khó khăn trong việc thả máy bơm. Hệ thống bảo vệ

dây cáp bị xây xát trong quá trình thả hoặc máy 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 và không thể sử dụng máy bơm ly tâm điện ngầm để khai

thác với sản lượng lớn hơn 300T/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 máy bơm trong quá trình sản xuất trở thành nan giải và cần đến tầu

khoan kết hợp điều kiện thời tiết cho phép. Giải pháp sử dụng máy bơm ly

tâm điện ngầm chỉ có tính khả thi, khi khai thác cục bộ ở từng giếng.

Từ những vấn đề thực tế trên : với bơm piston không sử dụng do hàm

lượng khí trong dầu cao. Bơm ly tâm điện chìm làm việc kém hiệu quả

không phù hợp với điều kiện tại mỏ Bạch Hổ. Kết hợp với điều kiện cụ thể

của các giếng dầu trên mỏ Bạch Hổ: hiện nay có khoảng 60% các giếng đã

ngưng tự phun do ngập nước do áp suất vỉa thấp. Các giếng đều có profile

xiên, song có 2 trạm nén khí đặt tại mỏ, có công suất 2 triệu m 3/ngđ và 8,1

triệu m3/ngđ dùng cho việc khai thác và vận chuyển khí vào đất liền.

Như vậy, phương pháp khai thác bằng Gaslift là phù hợp hơn cả.

Phương pháp Gaslift có thể khai thác kế tiếp phương pháp tự phun. Nó có

nhiều ưu điểm hơn so với 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 khai thác này đã hứa hẹn mang lại hiệu

quả cao hơn các phương pháp khai thác cơ học khác. Vậy việc lựa chọn

phương pháp Gaslift áp dụng cho toàn mỏ Bạch Hổ nói chung và cho giếng

đang thiết kế nói riêng là hoàn toàn đúng đắn.

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.

Bảng 2.1. Tổng kết khả năng và hiệu quả áp dụng các

phương pháp khai thác dầu bằng cơ học.

Điều kiện khai thác



Nguyên lý truyền động

Bằng thuỷ lực

Bằng điện



Bằng cần

32



Bằng khí



MB cần

kéo

Ngoài khơi

Sa mạc



Trung

bình

Khá



Loại

Piston

Loại

Loại

guồng

thuỷ lực

bơm ly

phun tia

xoắn

ngầm

tâm

Trung bình Tốt

Tốt

Khá

Khá



Khá



Khá

Trung bình



Tốt

Tốt



Trung

bình

Tốt

Tốt



Trung

Khá

bình

Độ sâu giếng lớn

T. bình Trung bình

Áp suất vỉa thấp

Tốt

Khá

Nhiệt độ vỉa cao

Khá

Xấu

Sản phẩm có độ nhớt cao Trung

Tốt

bình

Sản phẩm có độ ăn mòn Trung

Trung

cao

bình

bình

Sản phẩm có chứa cát

Trung

Trung

bình

bình

Xuất hiện lắng đọng Trung

Trung

muối

bình

bình

Xuất hiện nhũ tương

Tốt

Khá



Tốt



Thành phố đông dân

Một giếng riêng lẻ



Xấu

Tốt



Thay đổi sản lượng và

chuyển sang khai thác

định kỳ

Tiến hành khảo sát giếng

Giếng khoan nghiêng và

ngang

Sửa chữa bằng tời

Bơm hoá phẩm



Trung

bình



Xấu

Xấu

Xấu

Trung

bình



Gaslift



Khá



Khá



Khá



Khá



Khá

Trung

bình

Khá



Khá

Xấu



Tốt



Trung

bình

Khá

Trung

bình

Khá



Tốt

Tốt

Khá

Khá



Tốt

T. bình

Tốt

Khá



Khá

Khá

Xấu

Xấu



Khá

Khá

Xấu

Tốt



Tốt



Tốt



Xấu



Tốt



Tốt



Tốt



Xấu



Khá



Khá



Tốt



Xấu



Trung

bình

Trung

bình



Trung

bình

Khá



Khá



Trung

bình

T.

bình

Xấu



Trung

bình

Trung

bình

Khá



Tốt

T. bình

Tốt

Trung

bình

Trung

bình

Khá



Tốt



Xấu



Xấu

Trung

bình

Xấu

Trung

bình



Xấu

Trung

bình

Xấu

Trung

bình



Xấu

Tốt



Xấu

Trung

bình

Xấu

Trung

bình



Một nhóm giếng



Yếu tố khí dầu cao



Loại

xoắn



Tốt

Tốt



33



T. bình

Khá



Xấu

Trung

bình

Xấu

Trung

bình



Tốt

Tốt



3.1. Sơ đồ nguyên lý cấu trúc Hệ thống cột ống khai thác bằng 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 :



Xấu



Trung

bình

Trung

bình



CHƯƠNG 3

CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHAI THÁC DẦU BẰNG GASLIFT



∗



Tốt



Tốt



Tốt

Tốt