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 nhược điểm khai thác dầu gaslift 1.2 Cơ sở lựa chọn phương pháp điều kiện khai thác 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 làm việc giếng gaslift IV PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ LÀM VIỆC GIẾNG GASLIFT 4.1 Xác định lưu lượng khí nén ưu 4.2 Xác định độ sâu bơm ép giếng gaslift 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 giếng gaslift 4.7 Tối ưu hóa nhóm giếng phân bổ khí 4.8 Chuyển sang gaslift chu kỳ CƠ SỞ LỰA CHỌN KHAI THÁC DẦU BẰNG GASLIFT TẠI VIỆT NAM KHAI THÁC DẦU BẰNG GASLIFT 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 chất ăn mòn đến hoạt động thiết bi so với phương pháp khai thác học khác • Độ nghiêng độ sâu giếng ảnh hưởng đến hiệu khai thác • Có độ tin cậy lớn, khả tự động hoá cao • Có thể tiến hành đồng trình khảo sát nghiêng cứu giếng, đo địa vật lý, làm lắng đọng paraffin • Tận dụng nguồn khí mỏ, không đòi hỏi thêm nguồn lượng bổ sung (điện) trình khai thác dầu KHAI THÁC DẦU BẰNG GASLIFT Ưu điểm (tt.) • Có thể chuyển đổi linh hoạt chế độ khai thác (từ chế độ liên tục sang định kỳ) áp suất vỉa lưu lượng khai thác giảm • Có thể khai thác điều hành nhiều giếng theo nhóm • Chi phí vận hành giếng thấp • Có thể sử dụng kỹ thuật cáp tời việc sửa chữa thiết bị lòng giếng nên tiết kiệm thời gian chi phí sửa chữa (vì không cần đến tháp khoan) • Giếng gaslift có chu kỳ lần sửa chữa lớn nguồn lượng đặt bề mặt nên việc sửa chữa thiết bị bề mặt tương đối dễ dàng KHAI THÁC DẦU BẰNG GASLIFT Nhược điểm • Chi phí đầu tư ban đầu cho việc lắp đặt thiết bị gaslift lớn • Hiện tượng áp suất ngược (áp suất cột thủy động tác động lên đáy giếng) nên làm giảm lưu lượng khai thác độ sâu giếng lớn áp suất vỉa giảm mạnh • Hiệu suất phương pháp thấp, dễ bị tượng hydrat • Chỉ áp dụng nguồn khí cung cấp đủ cho toàn mỏ • Mức độ nguy hiểm cao sử dụng khí nén cao áp, đòi hỏi độ kín độ bền đường ống cao • Hiệu thấp vỉa có trữ lượng nhỏ, hệ số sản phẩm thấp, giếng đơn lẻ, dầu có độ nhớt cao KHAI THÁC DẦU BẰNG GASLIFT Cơ sở lựa chọn phương pháp điều kiện khai thác Việt Nam  Giới hạn diện tích phân bố thiết bị giới hạn tải trọng;  Nguồn lượng hạn chế;  Giếng khai thác theo cụm, lưu lượng dầu khai thác lớn, tỷ số GOR cao;  Giếng có độ sâu góc nghiêng lớn;  Khảo sát giếng trình vận hành khai thác;  Giá thành sửa chữa giếng cao, yêu cầu phương pháp khai thác học có độ tin cậy cao, chu kỳ lần sửa chữa giếng lớn;  Có thể sửa chữa giếng cáp tời (wireline);  Khó khăn việc tiến hành sữa chửa giếng vào mùa gió chướng;  Vận hành, điều khiển theo nhóm So sánh hiệu áp dụng phương pháp khai thác học Nguyên lý truyền động Điều kiện khai thác Điện Truyển động lực Khí nén ESP Bơm cần/Xoắn Gaslift Khá Khá Khá 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 lắng động muối Trung bình Trung bình Xấu Xuất nhũ tương Trung bình Khá Trung bình Xấu Trung bình Khá Xấu Trung bình Tốt Xấu Xấu Tốt Trung bình Trung bình Tốt Xấu Xấu Tốt Trung bình Trung bình Tốt Ngoài khơi Một giếng riêng rẻ Yếu tố khí dầu cao Thay đổi sản lượng linh hoạt chuyển sang khai thác định kỳ Tiến hành khảo sát giếng Giếng khoan nghiêng ngang Sửa giếng tời Bơm hóa phẩm Tổng quan áp dụng phương pháp khai thác dầu gaslift mỏ khơi Việt Nam Mỏ Quỹ giếng khai thác Quỹ giếng gaslift Bơm điện chìm % quỹ giếng khai thác gaslift Bạch Hổ 203 132 65% Rạng Đông 42 34 81% Sư Tử Đen 22 22 100% Sư Tử Vàng 10 60% Ruby 32 25 78% Pearl 4 100% Rồng 21 15 71% 10 PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT Xác đinh tình trạng làm việc van gaslift Nhiệt độ, oC Áp suất ,at Độ sâu, m Van gaslift Độ sâu, m Van gaslift bi hỏng (leak khí) Van gaslift bi hỏng (leak khí) 55 PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT 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 56 PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT Tối ưu hóa cấu trúc dòng chảy giếng gaslift  Sử dụng thiết bị phân tán khí * Việc lắp đặt thiết bị phân tán khí giếng gaslift phía van làm việc với độ sâu từ 800 đến 2000m giúp tăng phân tán pha khí dòng sản phẩm, tối ưu hóa cấu trúc dòng chảy giếng gaslift từ làm giảm vận tốc trượt khí giếng gaslift * Giảm tỷ trọng chất lưu nâng cao hiệu làm việc giếng * Nghiên cứu cho thấy việc áp dụng dispersion kéo dài thời gian chuyển động dạng bọt khí hỗn hợp khí-chất lỏng giếng gaslift, mang lại hiệu cao giếng gaslift có độ ngập nước lớn (đến 80%) 57 PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT Tối ưu hóa cấu trúc dòng chảy giếng gaslift Sử dụng thiết bị phân tán khí - ống khai thác; - hãm; - đầu nối với thiết bi kéo thả; - ống nối; - côn; - vòng đỡ côn; - thân thiết bị phân tán khí; - đệm lót Cấu trúc thiết bị phân tán khí 58 PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT Q, m /ngày  Sử dụng thiết bị phân tán khí (dispersion) 140 120 100 80 60 40 20 0 10 V khí, nghìn m /ngày giếng làm việc dispersion giếng làm việc với dispersion Hiệu áp dụng thiết bị phân tán khí 59 PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT Sử dụng hóa phẩm * Các nghiên cứu cho thấy việc áp dụng chất hoạt tính bề mặt tăng khả phát tán pha khí, làm giảm chuyển động tương đối pha khí chậm xuống 1,5 lần, kéo dài thời gian chuyển động kiểu bọt khí, làm chậm trình tăng đường kính bọt khí chuyển động ống khai thác * Ngoài hóa phẩm bơm vào dòng khí nén giếng gaslift làm giảm độ nhớt hỗn hợp dầu-khí-nước tối ưu tính chất lưu biến dòng sản phẩm ngăn ngừa trình lắng đọng WAX ống khai thác * Giảm tổn hao áp suất ma sát lưu chất chuyển động ống khai thác 60 PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT Nâng cao hiệu giếng khai thác gaslift sử dụng hóa phẩm Lưu lượng khí nén, m3 Lưu lượng, m3 Yếu tố khí riêng, m3/m3 Hiệu áp dụng hóa phẩm ứng dụng giàn - VSP 61 PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT Tối ưu hóa nhóm giếng  Phân bổ lưu lượng khí nén tối ưu cho cụm giếng;  Phân bổ tối ưu tìm lưu lượng cực đại từ thể tích khí cho trước;  Đảm bảo giếng nhóm làm việc hiệu cao trình khai thác Kết tối ưu hoá nhóm giếng Chế độ khai thác trước tối ưu phân bổ khí Well 4X 8P 9P 10P 11P V gaslift Vgas, m3/d 25 30 15 30 25 Q liquid Ql(m3/d) 1250 1750 900 2150 2100 WC, % Density , ρ, kg/m3 50 35 55 40 65 780 780 780 780 780 Qoil (m3/d) 487.5 887.25 315.9 1006.2 573.3 62 PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT Tối ưu hóa nhóm giếng Kết tối ưu hoá nhóm giếng Chế độ khai thác trước tối ưu phân bổ khí Giếng Thể tích khí nén Vkhí, (nghìn m3/ngày) Lưu lượng khai thác Qcl(m3/ngày) Độ ngập nước, % Khối lượng riêng 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 63 PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT Tối ưu hóa nhóm giếng Chế độ khai thác trước tối ưu phân bổ khí Lưu lượng khí nén, Lưu lượng chất lưu nghìn m3/ngày m3/ngày Lưu lượng dầu, Yếu tố khí riêng 1m3 Yếu tố khí riêng chất lưu khai thác, 1m3dầu khai thác, m3/m3 m3/m3 m3/ngày Giếng Trước tối ưu Trước Sau tối ưu tối ưu Trước Sau tối ưu tối ưu Trước Sau tối ưu tối ưu Sau Trước Sau tối ưu tối ưu 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 15 19.5 900 1124 315.9 394.52 16.67 13.35 47.48 38.02 2150 2017 1006.2 943.96 13.95 14.87 29.82 31.78 2100 2434 573.3 664.48 11.9 10.27 43.61 37.62 8150 8857 3270.15 3499.16 79.66 72.15 206 184.14 9P 10P 30 11P 25 Tổng 125 24.0 32.6 125 64 PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT Chuyển đổi sang Gaslift chu kỳ  Trong trình khai thác, áp suất vỉa giảm đáng kể so với ban đầu, hệ số sản phẩm giảm, độ ngậm nước tăng, lưu lượng riêng khí nén tăng đáng kể Điều làm giảm đáng kể hiệu làm việc giếng gaslift  Để khắc phục vấn đề này, chuyển giếng sang khai thác gaslift chu kỳ 65 PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT Chuyển đổi sang Gaslift chu kỳ môû ñ o ùn g ñ o ùn g ñ o ùn g ñ o ùn g ñ o ùn g ñ o ùn g ñ o ùn g ñ où ng ñ o ùn g ñ o ùn g m ôû a b ñ o ùn g c ñ o ùn g ñ o ùn g ñ o ùn g ñ o ùn g ñ o ùn g ñ o ùn g ñ o ùn g ñ où ng ñ o ùn g môû ñ o ùn g d Sơ đồ nguyên lý khai thác gas lift định kỳ 66 PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT Chuyển đổi sang Gaslift chu kỳ Ưu điểm  Mang lại hiệu sử dụng khí nén  Tăng lưu lượng giếng khai thác  Linh hoạt vận hành Nhược điểm  Các xung áp vùng cận đáy gây nguy hiểm cho số giếng;  Khó điều khiển trình đóng mở xác van gaslift;  Hiệu suất khai thác tương đối thấp phần đáng kể chất lỏng bị rơi lại vào giếng, đặc biệt giếng có mực chất lỏng sâu 67 PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ GASLIFT Gaslift chu kỳ Điều kiện chuyển từ gaslift liên tục sang gaslift chu kỳ: * Áp suất vỉa suy giảm 800 m3/m3 - Trong điều kiện khai thác Việt Nam, kinh ngiệm VSP cho thấy việc chuyển từ gaslift liên tục sang gaslift chu kỳ phương pháp thay van gaslift pilot gaslift van - Việc áp dụng gaslift chu kỳ giúp tăng lượng giếng khai thác từ -8 m3/ngày giảm lượng khí bơm ép từ 300 đến 800% 68 PHƯƠNGTÀI PHÁP TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN LIỆU THAM THẢO Artificial Lift, Part 3- Gaslift, SPE Reprint Series N026, Published by the Society of Petroleum Engineers, Richardson, TX, 1989 The technology of artificial lift methods, v Brown Tulsa, USA KT, 1977, PPS, Petroleum Production Systems Gaslift, Michael Economides, Daniel Hill, Christine Ehlig-Economides Prentice Hall, 1994 Gaslift, CAMCO Pipesime Training and Exercise Guide Schlumberger, 2003 Công nghệ kỹ thuật khai thác dầu khí, Phùng Đình Thực / DD Lam/ NV Cảnh/ LB Tuấn, NXB GD 1999 Công nghệ khai thác VietsovPetro, 2003 Những vấn đề trình khai thác dầu Gaslift XNLD Vietsovpetro, 2007 Công nghệ khai thác, Lê Phước Hảo, 2006 emailnhannh@pvep.com.vn Cell 0908880488 69 ... PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC BẰNG GASLIFT TẠI VIỆT NAM 1.1 Ưu điểm nhược điểm khai thác dầu gaslift 1.2 Cơ sở lựa chọn phương pháp điều kiện khai thác Việt Nam II KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT... 10 KHAI THÁC DẦU BẰNG GASLIFT Kết áp dụng cho thấy gaslift phương pháp khai thác học tối ưu Cho hiệu kinh tế kỹ thuật tốt điều kiện khai thác khơi Việt Nam 11 KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT... trình khai thác dầu KHAI THÁC DẦU BẰNG GASLIFT Ưu điểm (tt.) • Có thể chuyển đổi linh hoạt chế độ khai thác (từ chế độ liên tục sang định kỳ) áp suất vỉa lưu lượng khai thác giảm • Có thể khai thác