Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG I: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ ĐỊA CHẤT VÙNG MỎ VÀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC DẦU KHÍ TẠI MỎ BẠCH HỔ 2 1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên 2 1.2. Đặc điểm cơ bản của vỉa sản phẩm 6 1.2.1.Chiều dày tầng sản phẩm 6 1.2.2.Đặc trưng về độ chứa dầu 7 1.2.3.Tính dị dưỡng 9 1.2.4.Tính không đồng nhất 9 1.3. Đặc điểm cơ bản của các chất lưu 10 1.4. Nhiệt độ và gradient địa nhiệt 13 1.5. Tình hình khai thác dầu khí tại mỏ Bạch Hổ 13 CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC CƠ HỌC VÀ CƠ SỞ ĐỂ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC GASLIFT LIÊN TỤC CHO GIẾNG 1604 – BK16 15 2.1. Các phương pháp khai thác cơ học phổ biến 15 2.2. Phương pháp khai thác bằng máy bơm piston cần và máy bơm guồng xoắn 15 2.3. Khai thác dầu bằng máy bơm thuỷ lực ngầm 16 2.4. Phương pháp khai thác dầu bằng máy bơm điện ly tâm điện ngầm 17 2.5. Khai thác dầu bằng phương pháp Gaslift 18 CHƯƠNG III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHAI THÁC GIẾNG DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT LIÊN TỤC 26 3.1. Nguyên lý hoạt động của phương pháp khai thác dầu bằng gaslift 26 3.2. Sơ đồ nguyên lý cấu trúc Hệ thống cột ống khai thác bằng gaslift 28 3.3. Quá trình khởi động giếng 30 3.4. Tính toán đường kính và chiều dài cột ống khai thác cho giếng thiết kế 37 3.5. Tính toán độ sâu đặt van gaslift 40 3.6. Phương pháp tính áp suất khởi động 47 3.7. Các phương pháp làm giảm áp suất khởi động 49 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT CHO GIẾNG 1604 – BK16 Ở MỎ BẠCH HỔ 52 4.1. Các thông số của vỉa và giếng thiết kế 52 4.2. Tính toán cột ống nâng cho giếng thiết kế 53 4.2.1. Xác định chiều dài cột ống nâng L 53 4.2.2. Xác định đường kính cột ống nâng 55 4.3. Xây dựng biểu đồ xác định độ sâu đặt van gaslift 56 4.3.1. Xây dựng đường cong phân bố áp suất lỏng khí (GLR) trong cột ống nâng (đường số 1) 56 4.3.2. Xây dựng đường phân bố áp suất thuỷ tĩnh (đường số 2) 56 4.3.3. Xây dựng đường phân bố áp suất khí nén ngoài cần (đường số 3) 57 4.3.4. Xây dựng đường gradient nhiệt độ của khí nén ngoài cần (đường số 4) 58 4.3.5. Xây dựng đường gradient nhiệt độ chất lỏng trong cần (đường số 5) 58 4.4. Xác định độ sâu đặt van gaslift và các đặc tính của van 60 4.4.1. Van số 1 60 4.4.2. Van số 2 63 4.4.3. Van số 3 65 4.4.4. Van số 4 68 4.4.5. Van số 5 70 CHƯƠNG V: HỆ THỐNG THIẾT BỊ VÀ NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT LIÊN TỤC 87 5.1. Thiết bị miệng giếng 87 5.2. Thiết bị lòng giếng 91 5.2.1. Phễu định hướng 92 5.2.2. Nhippen 92 5.2.3. Ống đục lỗ 93 5.2.4. Van cắt 93 5.2.5. Paker 94 5.2.6. Thiết bị bù trừ nhiệt 96 5.2.7. Van tuần hoàn 96 5.2.8. Mandrel 98 5.2.9. Van an toàn sâu 98 5.2.10. Các loại ống khai thác 99 5.2.11. Van gaslift 101 5.3. Hệ thống thu gom xử lý 103 5.3.1.. Chức năng nhiệm vụ 103 5.3.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống thu gom và xử lý dầu 103 5.3.3. Các loại bình tách 104 5.4. Khảo sát giếng khai thác dầu bằng phương pháp Gaslift 105 5.4.1. Phương pháp thay đổi áp suất 105 5.4.2. Phương pháp thay đổi lưu lượng khí 107 CHƯƠNG VI: SỰ CỐ VÀ PHỨC TẠP TRONG KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT 108 6.1. Sự hình thành nút cát ở đáy giếng khai thác 108 6.2. Sự lắng đọng paraffin trong ống khai thác và đường ống 109 6.3. Sự tạo thành những nút rỉ sắt trong khoảng không gian vành xuyến 110 6.4. Sự lắng tụ muối trong ống nâng 111 6.5. Sự tạo thành nhũ tương trong giếng 112 6.6. Sự cố về thiết bị 112 6.7. Sự cố về công nghệ 113 CHƯƠNG VII: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG TRONG KHAI THÁC DẦU KHÍ NGOÀI KHƠI 114 7.1. An toàn trong khai thác dầu khí trên biển 114 7.2. An toàn trong công tác khai thác dầu bằng phương pháp gaslift 114 7.3. Bảo vệ môi trường 115 KẾT LUẬN 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO 11
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ- ĐỊA CHẤT VÙNG MỎ VÀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC DẦU KHÍ TẠI MỎ BẠCH HỔ 1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 1.2 Đặc điểm vỉa sản phẩm 1.2.1.Chiều dày tầng sản phẩm 1.2.2.Đặc trưng độ chứa dầu 1.2.3.Tính dị dưỡng 1.2.4.Tính không đồng 1.3 Đặc điểm chất lưu 10 1.4 Nhiệt độ gradient địa nhiệt 13 1.5 Tình hình khai thác dầu khí mỏ Bạch Hổ 13 CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC CƠ HỌC VÀ CƠ SỞ ĐỂ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC GASLIFT LIÊN TỤC CHO GIẾNG 1604 – BK16 15 2.1 Các phương pháp khai thác học phổ biến 15 2.2 Phương pháp khai thác máy bơm piston cần máy bơm guồng xoắn 15 2.3 Khai thác dầu máy bơm thuỷ lực ngầm 16 2.4 Phương pháp khai thác dầu máy bơm điện ly tâm điện ngầm 17 2.5 Khai thác dầu phương pháp Gaslift 18 CHƯƠNG III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHAI THÁC GIẾNG DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT LIÊN TỤC 26 3.1 Nguyên lý hoạt động phương pháp khai thác dầu gaslift 26 3.2 Sơ đồ nguyên lý cấu trúc Hệ thống cột ống khai thác gaslift 28 3.3 Quá trình khởi động giếng 30 3.4 Tính toán đường kính chiều dài cột ống khai thác cho giếng thiết kế 37 3.5 Tính toán độ sâu đặt van gaslift 40 3.6 Phương pháp tính áp suất khởi động 47 3.7 Các phương pháp làm giảm áp suất khởi động 49 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT CHO GIẾNG 1604 – BK16 Ở MỎ BẠCH HỔ 52 4.1 Các thông số vỉa giếng thiết kế 52 4.2 Tính toán cột ống nâng cho giếng thiết kế 53 4.2.1 Xác định chiều dài cột ống nâng L 53 4.2.2 Xác định đường kính cột ống nâng 55 4.3 Xây dựng biểu đồ xác định độ sâu đặt van gaslift 56 4.3.1 Xây dựng đường cong phân bố áp suất lỏng khí (GLR) cột ống nâng (đường số 1) 56 4.3.2 Xây dựng đường phân bố áp suất thuỷ tĩnh (đường số 2) 56 4.3.3 Xây dựng đường phân bố áp suất khí nén cần (đường số 3) 57 4.3.4 Xây dựng đường gradient nhiệt độ khí nén cần (đường số 4) 58 4.3.5 Xây dựng đường gradient nhiệt độ chất lỏng cần (đường số 5) 58 4.4 Xác định độ sâu đặt van gaslift đặc tính van 60 4.4.1 Van số 60 4.4.2 Van số 63 4.4.3 Van số 65 4.4.4 Van số 68 4.4.5 Van số 70 CHƯƠNG V: HỆ THỐNG THIẾT BỊ VÀ NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH 87 KHAI THÁC DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GASLIFT LIÊN TỤC 5.1 Thiết bị miệng giếng 87 5.2 Thiết bị lòng giếng 91 5.2.1 Phễu định hướng 92 5.2.2 Nhippen 92 5.2.3 Ống đục lỗ 93 5.2.4 Van cắt 93 5.2.5 Paker 94 5.2.6 Thiết bị bù trừ nhiệt 96 5.2.7 Van tuần hoàn 96 5.2.8 Mandrel 98 5.2.9 Van an toàn sâu 98 5.2.10 Các loại ống khai thác 99 5.2.11 Van gaslift 101 5.3 Hệ thống thu gom xử lý 103 5.3.1 Chức nhiệm vụ 103 5.3.2 Nguyên lý làm việc hệ thống thu gom xử lý dầu 103 5.3.3 Các loại bình tách 104 5.4 Khảo sát giếng khai thác dầu phương pháp Gaslift 105 5.4.1 Phương pháp thay đổi áp suất 105 5.4.2 Phương pháp thay đổi lưu lượng khí 107 CHƯƠNG VI: SỰ CỐ VÀ PHỨC TẠP TRONG KHAI THÁC DẦU BẰNG 108 PHƯƠNG PHÁP GASLIFT 6.1 Sự hình thành nút cát đáy giếng khai thác 108 6.2 Sự lắng đọng paraffin ống khai thác đường ống 109 6.3 Sự tạo thành nút rỉ sắt khoảng không gian vành xuyến 110 6.4 Sự lắng tụ muối ống nâng 111 6.5 Sự tạo thành nhũ tương giếng 112 6.6 Sự cố thiết bị 112 6.7 Sự cố công nghệ 113 CHƯƠNG VII: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG 114 TRONG KHAI THÁC DẦU KHÍ NGOÀI KHƠI 7.1 An toàn khai thác dầu khí biển 114 7.2 An toàn công tác khai thác dầu phương pháp gaslift 114 7.3 Bảo vệ môi trường 115 KẾT LUẬN 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO 117 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN Hình 1.1 Vị trí địa lí mỏ Bạch Hổ Hình 1.2: Mặt cắt dọc mỏ Bạch Hổ vòm Đông Bắc cấu tạo Rồng Hình 1.3 Cột địa tầng mỏ Bạch Hổ Hình 2.1: Sơ đồ khai thác dầu gaslift 20 Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý làm việc phương pháp khai thác gaslift theo cấu trúc hai dãy ống nâng - Hệ vành xuyến 27 Hình 3.2 Cấu trúc chế độ vành khuyên hai cột ống 28 Hình 3.3 Cấu trúc chế độ trung tâm cột ống 28 Hình 3.4 Cấu trúc chế độ trung tâm hai cột ống 28 Hình 3.5 Hệ thống ống khai thác dạng mở 28 Hình 3.6 Hệ thống ống khai thác dạng bán đóng 29 Hình 3.7 Hệ thống ống khai thác dạng đóng 29 Hình 3.8 Đồ thị xác định Pđế theo L Rtối ưu 29 Hình 3.9 Sơ đồ nguyên tắc tính toán chiều sâu đặt van 30 Hình 3.10 Sơ đồ tính toán áp suất khởi động hệ thống vành xuyến cột ống 32 Hình 3.11 Sơ đồ phương pháp hoá khí vào chất lỏng 32 Hình 3.12 Sơ đồ biến thiên áp suất theo thời gian khởi động 33 Hình 3.13 Quá trình khí nén tiếp tục đẩy cột chất lỏng khoảng không vành xuyến xuống phía 33 Hình 3.14: Quá trình khí vào van gaslift khởi động số van số đóng lại 34 Hình 3.15: Quá trình khí vào van gaslift khởi động số đẩy cột chất lỏng khoảng không vành xuyến xuống phía 34 Hình 3.16: Quá trình khí vào van gaslift khởi động số van gaslift khởi động số đóng lại 35 Hình 3.17: Quá trình khí vào van gaslift khởi động số van gaslift thứ đóng lại 35 Hình 3.18: Quá trình van gaslift làm việc lộ van gaslift khởi động cuối đóng lại 36 Hình 3.19: Quá trình khí vào van gaslift làm việc van gaslift khởi động cuối đóng lại 36 Hình 3.20: Biểu đồ áp suất cần (màu xanh) cần khai thác (màu hồng) trình khởi động giếng gaslift 37 Hình 3.21 Đồ thị xác định Pđế theo L Rtối ưu 39 Hình 3.22: Sơ đồ nguyên tắc tính toán chiều sâu đặt van 41 Hình 3.23: Xác độ sâu van gaslift phương pháp biểu đồ Camco 45 Hình 3.24 Sơ đồ tính toán áp suất khởi động hệ thống vành xuyến cột ống 48 Hình 3.25.- Sơ đồ phương pháp hoá khí vào chất lỏng 51 Hình 4.1: Đồ thị camco 59 Hình 4.2: Biểu đồ cong phân bố áp suất hỗn hợp lỏng-khí 75 Hình 4.3 : Biểu đồ xác định hệ số nén 76 Hình 4.4: Biểu đồ lưu lượng khí 77 Hình 5.1 Sơ đồ thiết bị miệng giếng thông khai thác 88 Hình 5.2: Sơ đồ thiết bị miệng giếng với thông kiểu chạc 90 Hình 5.3: Sơ đồ thiết bị miệng giếng với thông kiểu chạc tư 91 Hình 5.4: Phễu hướng dòng (a) Thiết bị định vị (b, c) 92 Hình 5.5: Ống đục lỗ 93 Hình 5.6: Sơ đồ van cắt 93 Hình 5.7: Sơ đồ paker loại 95 Hình 5.8: Sơ đồ thiết bị bù trừ nhiệt 96 Hình 5.9: Sơ đồ van tuần hoàn 97 Hình 5.10: Mandrel 98 Hình 5.11: Van an toàn sâu 99 Hình 5.12: Sơ đồ cấu trúc thiết bị lòng giếng 100 Hình 5.13: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo van gaslift 101 Hình 5.14: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo van gaslift hoạt động theo áp suất khí nén cần áp suất cần 102 Hình 5.15: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ Q=fv 107 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN Bảng 1.1 Đặc trưng thân dầu đá trầm tích Bảng 1.2 Đặc trưng dầu đá móng Bảng 1.3 Các nhóm dầu mỏ Bạch Hổ 11 Bảng 1.4 Thành phần tính chất khí hòa tan dầu 12 Bảng 2.1 Tổng kết khả hiệu áp dụng phương pháp khai thác dầu học 25 Bảng 4.1 Các thông số vỉa giếng 52 Bảng 4.2 Ống HKT sản xuất theo tiêu chuẩn API 55 Bảng 4.3 Kết tính toán cho van Gaslift 74 Bảng 4.4 Bảng hệ số áp suất cột khí 80 Bảng 4.5 Đặc tính số van gaslift liên tục 81 Bảng 4.6 Hệ số hiệu chỉnh áp suất đường kính tối đa van 82 Bảng 4.7: Bảng hệ số điều chỉnh áp suất mở van 86 Bảng 5.1 Ống OKT sản xuất theo tiêu chuẩn API 99 Bảng 5.2 Ống OKT sản xuất theo tiêu chuẩn GOST 633 - 80 100 Bảng 5.3 Các loại van gaslift thường dùng 102 BẢNG QUY ĐỔI VÀ CÁC ĐƠN VỊ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN Hệ quốc tế SI: Độ dài: m Khối lượng: kg Thời gian: s Lực: N Áp suất: N/m2 = Pa 1kG = 9,90665N 1kG/m2 = 0,981bar KPa = 1000Pa Độ nhớt: P 1P = 10-6 bar.s 1Cp = 10-8 bar.s Qui đổi hệ Anh sang hệ SI: inch = 2,54 cm m = 3,281 ft mile bbl 1m3/m3 psi at at psig API = 1,609 km = 0,1589 m3 = 5,62 ft3/bbl = 0,07031 kG/cm2 =14,7 psi = 1,033 kG/ cm2 = 1,176 psi = 141.5 131.5 (G / cm ) K = 273 + 0C R = 460 + 0F o C F 32 = Lời nói đầu Hiện mỏ Bạch Hổ có nhiều giếng khai thác giảm áp suất (một số giếng ngưng chế độ tự phun phun không theo lưu lượng yêu cầu) Sản lượng khai thác giảm đáng kể, để hoàn thành kế hoạch khai thác hàng năm việc khai thác theo phương pháp tự phun không thực Vậy với giếng ngừng chế độ tự phun hay giếng hoạt động tự phun theo chu kì với sản lượng nhỏ, việc xử lý vùng cận đáy giếng phương pháp khác việc chuyển giếng sang khai thác phương pháp học cần thiết Hiện mỏ Bạch Hổ đưa hai giàn máy nén khí đồng hành với áp suất P = 125 at, lưu lượng Q = 51 triệu m3/ ngày đêm vào hoạt động với hệ thống đường ống dẫn đến tất giàn MSP việc khai thác phương pháp Gaslift thuận tiện hiệu quả, nó trở thành phương pháp khai thác học mỏ Đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế khai thác dầu khí phương pháp gaslift liên tục cho giếng 1604 – BK16 Mỏ Bạch Hổ” em đề cập đến công đoạn thiết kế giếng khai thác phương pháp gaslift cho giếng khoan thuộc vùng mỏ Bạch Hổ Để lập kế hoạch khai thác phát triển mỏ tối ưu phương pháp khai thác gaslift mang lại hiệu cao việc thiết kế lựa chọn công nghệ gaslift quan trọng cần thiết Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình Th.s Trần Hữu Kiên anh, chú làm việc XNLDDK Vietsovpetro giúp em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Nguyễn Thế Đức CHƯƠNG I: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ- ĐỊA CHẤT VÙNG MỎ VÀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC DẦU KHÍ TẠI MỎ BẠCH HỔ 1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên: Mỏ Bạch Hổ vùng mỏ dầu khí lớn nằm lô 09 thềm lục địa Việt Nam thuộc bồn trũng Cửu Long vùng biển Nam Trung Hoa cách bờ 100 km cách TP Vũng Tàu 130 km hướng Đông Nam, nơi có sản xuất VIETSOVPETRO Vị trí mỏ nằm khoảng từ 80,30’ đến 110,00’ vĩ tuyến Bắc từ 106o40’ đến 108o 40’ kinh độ Đông, phía Đông- Nam mỏ Đại Hùng, phía TâyNam cách Mỏ Rồng 35 km Vũng tàu nối với thành phố Hồ Chí Minh trung tâm công nghiệp, dịch vụ lớn Đường dài 125 km đường thủy dài 80 km Hình 1.1 Vị trí địa lí mỏ Bạch Hổ Chiều sâu mực nước biển mỏ 50 m, mức độ chấn động khu vực mỏ khu vực đất liền lân cận thềm lục địa không vượt độ Richter Khí hậu vùng mỏ khí hậu nhiệt đới gió mùa gồm: Mùa đông khô (từ tháng 11 đến tháng 3) có nhiệt độ (24 - 30o C), chủ yếu gió mùa Đông- Bắc với trận gió lớn tới 20 km/h tạo nên sóng cao - m nhiều có bão với vận tốc gió tới 60km/ sóng cao tới 10m Mùa hè (từ tháng đến tháng 9) có nhiệt độ (25 - 32oC), chủ yếu gió Tây- Nam, hay có mưa to thời gian ngắn, có gió giật với tốc độ 25m/s Độ ẩm không khí 87 - 89% Thời tiết thuận lợi cho tiến hành công việc biển mùa gió Tây - Nam (từ tháng đến tháng 9) với giai đoạn chuyển tiếp hai mùa (tháng 4, 5, 11) Vận tốc dòng chảy đo độ sâu 15-20 m đạt 80 cm/s lớp nước đáy thay đổi từ 20 -30 cm/s Nhiệt độ nước năm thay đổi từ 20 -30oC Độ mặn nước biển thay đổi từ 33- 35g/dm3 Mỏ Bạch Hổ nếp uốn gồm vòm nhỏ, kéo dài theo phương kinh tuyến bị phức tạp hệ thống đứt gãy, biên độ độ kéo dài giảm dần phía theo mặt cắt Cấu trúc tương phản thể mặt tầng móng trầm tích Oligoxen Đặc tính địa lũy thấy rõ phía mặt cắt Nếp lồi có cấu trúc bất đối xứng phần vòm Góc dốc vỉa tăng theo độ sâu từ đến 28˚ cánh Tây, từ 60 đến 210˚ cánh Đông Trục nếp uốn phần kề vòm thấp dần phía Bắc với góc dốc 2100 (đo giếng 604) Hướng phá hủy kiến tạo chủ yếu theo hai hướng kinh tuyến đường chéo Đứt gãy kinh tuyến I, II có dạng hình phức tạp kéo dài phạm vi vòm trung tâm Độ nghiêng bề mặt đứt gãy không phản ảnh rõ tài liệu địa chấn nên tạm lấy 600 Đứt gãy số I chạy dọc theo hướng kinh tuyến cánh Tây lớp uốn theo móng tầng địa chấn CG2 lên vòm Bắc chạy sang hướng Đông Bắc, độ dịch chuyển ngang phía lên đến 40 - 9˚, mức nghiêng đá 70 - 400m/km Trục uốn phía Nam thụt xuống thoải (