Luận Văn Thạc Sĩ: Nâng Cao Hiệu Quả Giếng Khai Thác Dầu Khí Bằng Gaslift

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu công nghệ khoan và khai thác dầu khí các biện pháp cải thiện kết quả giếng khai thác bằng gaslift, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân,

• Tác giả: Nguyễn Ngọc Trung
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hữu Nhân
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP.HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Khoan - Khai Thác và Công nghệ Dầu Khí
• Đề tài: Các biện pháp nâng cao hiệu quả giếng khai thác bằng gaslift
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu và tính cấp thiết của đề tài

Dầu khí là nguồn năng lượng chiến lược, đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc gia và toàn cầu. Tại Việt Nam, ngành dầu khí là một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn, đóng góp gần 28% tổng thu nhập quốc gia. Tuy nhiên, trữ lượng dầu khí có hạn, đòi hỏi các biện pháp nâng cao hiệu quả khai thác để tăng hệ số thu hồi và kéo dài tuổi thọ mỏ. Gaslift là phương pháp khai thác phổ biến, mang lại hiệu quả kinh tế cao, đặc biệt trong điều kiện các mỏ có độ ngập nước tăng và công suất thiết bị hạn chế. Nghiên cứu này tập trung vào việc nâng cao hiệu quả giếng khai thác dầu khí bằng gaslift, đặc biệt tại mỏ Sapphire thuộc bồn trũng Cửu Long.

1.1. Tổng quan về phương pháp Gaslift

Gaslift là phương pháp khai thác thứ cấp, sử dụng khí nén để nâng dầu từ đáy giếng lên bề mặt. Phương pháp này được áp dụng rộng rãi tại các mỏ dầu khí ở Việt Nam như Bạch Hổ, Rạng Đông, và Sapphire. Hiệu quả giếng khai thác phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ ngập nước, áp suất vỉa, và lượng khí nén. Tuy nhiên, hiệu suất của gaslift thường giảm theo thời gian, đặc biệt khi độ ngập nước tăng trên 20%. Do đó, việc tối ưu hóa các thông số khai thác như lưu lượng khí nén và độ sâu bơm ép là cần thiết để duy trì hiệu quả khai thác.

II. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu này dựa trên cơ sở lý thuyết về dòng chảy nhiều pha trong ống khai thác, đặc biệt là mô hình cơ học cho dòng khí-lỏng. Các mô hình này được hiệu chỉnh dựa trên dữ liệu PVT từ phòng thí nghiệm và thực tế khai thác. Phần mềm Petroleum Experts IPM được sử dụng để mô phỏng và tối ưu hóa các giếng gaslift tại mỏ Sapphire. Các module chính bao gồm PROSPER để mô phỏng giếng và GAP để xây dựng mô hình mạng lưới giếng.

2.1. Mô hình dòng chảy nhiều pha

Dòng chảy nhiều pha trong ống khai thác là một quá trình phức tạp, bao gồm các pha khí, lỏng, và nhũ tương. Cấu trúc dòng chảy được phân loại thành các chế độ như dòng bọt, dòng nút, và dòng lõi khí. Việc hiểu rõ các chế độ này giúp tối ưu hóa hiệu quả giếng khai thác. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất gaslift bao gồm độ ngập nước, vận tốc tương đối của pha khí, và độ sâu bơm ép khí.

2.2. Phương pháp tối ưu hóa

Phương pháp tối ưu hóa bao gồm việc điều chỉnh lưu lượng khí nén, độ sâu lắp đặt van gaslift, và sử dụng thiết bị phân tán khí. Network Modeling được áp dụng để tối ưu hóa nhóm giếng, đảm bảo lượng dầu thu hồi tối đa trong điều kiện giới hạn về khí nén và công suất máy nén.

III. Ứng dụng thực tiễn tại mỏ Sapphire

Mỏ Sapphire, nằm trên bồn trũng Cửu Long, là một trong những mỏ dầu khí quan trọng của Việt Nam. Nghiên cứu này tập trung vào việc nâng cao hiệu quả giếng khai thác bằng gaslift tại mỏ Sapphire. Các giếng tại đây thường được hoàn thiện đơn hoặc kép, tùy thuộc vào số lượng đối tượng khai thác. Việc tối ưu hóa gaslift đã được thực hiện thông qua việc điều chỉnh lưu lượng khí nén và độ sâu bơm ép, mang lại kết quả khả quan.

3.1. Kết quả tối ưu hóa

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc tối ưu hóa gaslift đã tăng lưu lượng khai thác từ 4-7 tấn/ngày và giảm yếu tố khí riêng từ 2 đến 7 m3/tấn. Các giải pháp như thay thế van gaslift và chuyển đổi chế độ khai thác từ liên tục sang chu kỳ cũng được áp dụng, mang lại hiệu quả cao.

3.2. Ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu này không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mang lại giá trị thực tiễn cao. Việc áp dụng các giải pháp tối ưu hóa gaslift đã giúp tăng sản lượng dầu và giảm chi phí khai thác tại mỏ Sapphire, góp phần duy trì hiệu quả kinh tế của ngành dầu khí Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU .- L2 1122111 1E kệ 1L Giới thiệu đề tài, tình hình nghiên cứu và tính cấp thiết. 2 Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu .----‹:--- 3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. nhe 4 Phương pháp nghiên cứu .- cà CHUONG 1: TONG QUAN VE MO SAPPHIRE - BON TRUNG CUU LONG 00000. e cree nee e tect eee een eea ee ecbeneen een eea eee aeea eee eee eats 1.1 Giới thiệu tổng quan về mỏ Shapphire.2 Đặc tính mỏ Sapphire .3 Đặc điểm hoàn thiện giếng của mỏ Sapphire .4 Lịch sử phát triển và khai thác mỏ Sapphire.5 Hệ thống thiết bị khai thác của mỏ Shapphire.------‹: CHƯƠNG 2- CƠ SỞ LÝ THUYÊÉT.

Chuyển động của hỗn hợp khí — lỏng trong ống đứng và ống nghiêng .1 Khái niệm chung .2 Cau trúc dòng chảy hỗn hợp khí lỏng. Cấu trúc nhũ.2 Cấu trúc dòng chảy nút hay dạng thanh. Cấu trúc lõi khí. Tính toán chuyên động dòng nhiều pha trong giếng khai thác dau.2 Chế độ làm việc giếng Gaslift và phân tích các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của giếng Gasilift.1 Chế độ làm việc giếng khai thác bằng Gasilift.1 Chế độ khai thác tối ưu .2 Chế độ khai thác tối đa.

Phân tích các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của giếng GasÏifL. 0022222122111 1v HH HT TS SE 1111k 2.1 Tăng độ ngập nước .2 Sự thay đổi vận tốc tương đối của pha khí. >0 Oo ON DWN 10 12 13 13 16 16 17 17 20 2. Độ sâu bơm ép khí.

Hệ số nhúng chìm. cece cece cece ee eeeeeeees 51 2.5 Đường kính ống nâng .--- -----+---s s52 53 CHUONG 3: TOI UU HOA NHOM GIENG KHAI THAC AP DUNG GASLIPT 00000. ceccec rece cee eeeeeeeeea een eea sea eeeeeea ee eeeeaees 55 3.1 Thiết kế giếng khai thác Gaslift cho mỏ Sapphire .1 Các thông số khai thác của giếng 2P mỏ Sapphire .2 Phân tích khả năng cho dòng của giếng. Xác định độ sâu tối đa khi bơm ép khí và thông số tối ưu trong khai thác băng gaslIft.4 Phân tích sự phụ thuộc của lưu lượng khai thác vào thể tích khí 0.2 Nâng cao hiệu quả làm việc giếng Gaslift.1 Tối ưu hóa chế độ làm việc giếng Gaslift.

Tối ưu giếng Gaslift dựa trên kết quả khảo sát giếng .1 Khảo sát giếng bằng sóng âm đo mực chất lỏng trong khoảng không vành xuyên và tăng độ sâu bơm ép khí.2 Khảo sát áp suất trong ống khai thác. Tối ưu giếng gaslift bằng thiết bị phân tán khí. Tối ưu hóa nhóm giếng Gaslift bằng Network Modeling. Xây dựng mô hình cho từng giếng riêng lẻ.

Xây dựng mô hình cho nhóm giếng. - - ---: 83 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ. 2c 2222221122222 1 22s 91 TAI LIEU THAM KHẢO. 2 2 2222211122222 EEE+sksse 94 Hình 1.2 DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Sơ đồ mỏ Sapphire trên bồn trũng Cửu Long.

Bản đồ cấu trúc tầng Miocene mỏ Sapphire. Sơ đồ hoàn thiện giếng mỏ Sapphire.-cccccsS S22 22222222 Sơ đồ công nghệ trên giàn Sapphire-A (SPDP-A). Biểu đồ xác định ranh giới chuyển đổi cấu trúc dòng chảy từ bọt khí sang cấu trúc không xác định .- -- -----+s+<- Các chế độ chuyển động của hỗn hợp khí lỏng trong ống đứng (a) và biểu đồ xác định vùng tồn tại chế độ đòng chảy khác nhau (b). Biểu đồ xác định tôn hao áp suất trong ống.

Quan hệ giữa hàm lượng khí thực và hàm lượng thể tích trong dòng hỗn hợp .----- 2-2222 22s Quan hệ giữa hàm lượng khí thực và sé Reynold. Đồ thị xác định hệ số sức cản thủy lực .-- ---- Sự phụ thuộc lưu lượng khai thác Q vào lượng khí nén V. Biểu đồ quan hệ giữa lưu lượng khí nén và lưu lượng dầu khai Sự phụ thuộc yếu tố khí riêng vào độ ngập nước theo thời gian. Sự phụ thuộc hiệu suất giếng gaslift vào độ ngập nước sản phẩm theo thời gian.

2 2222221222222 x5+ Sự phụ thuộc vận tốc tương đối của pha khí theo độ ngập nước. Sự phụ thuộc lưu lượng khai thác Q(V) vào hệ số nhúng chìm đối với một cỡ Ống nâng .- c2 s2 ‡‡++++ssssszes Họ đường cong Q(V) đối với 2 cỡ ống nâng khác nhau. Mô hình Black Oil .cĂẶ se Quan hệ giữa lưu lượng dầu với áp suất sau côn .28 Quan hệ giữa hàm lượng nước và áp suất vỉa. Vị trí lắp đặt Mandrels cho giếng 2P .- 5: Lưu lượng khí bơm ép tối ưu cho giếng .- - - ------ Quan hệ giữa áp suất vỉa với hàm lượng nước khi lưu lượng khí bơm ép là 0.

Quan hệ giữa áp suất vỉa với hàm lượng nước. khi lưu lượng khí bơm ép là 1 MM scf/d. Biểu đồ kết quả khảo sát giếng Sappire IP. Thiết bị đo mực chất lỎnE.

HH nh nen Thiết kế Gaslift cho Kết quả khảo sát giế Giếng làm việc tại v giếng 13P. Giếng làm việc đồng thời tại nhiều vị trí.- c2 Lỗ thủng trên ống khai thác giếng 6PS .----- Câu trúc dispersion Mô hình nghiên cứu Sự phụ thuộc của AR theo đường kính và SỐ lượng côn của dispersion. Kết quả thông số giếng sau khi áp dụng thiết bị phân tán khí. Giao diện công cụ P TOSDT,.

TH HH HH Hư. Phần thông tin Summary về giếng .--- <5 55 5: Phần thông tin vé PVT data input.---------cccssss s55 Phần thông tin về IP R Dafa. Xây dựng đường đặc tính dòng vào .- Phan thông tin về Gaslift. 2 21v x2 Phần thông tin về thiết bị.

cece cece cee eeeeeeeeeeeeees Phần thông tin về Downhole equipment. - - ----:- Phan thông tin về Analysic summary .-- ----: VPL/IPR matching 57 59 60 61 61 64 65 66 G7 69 70 71 72 73 73 74 76 T1 78 78 79 79 80 80 81 81 Hình 3. cece cence cere tense ee eens radienf CUTV€ .- ch nen Xây dựng PFD cho nhóm giếng .---------+++5 55552 Network Modeling cho các giếng sẽ tối ưu Gaslift mỏ Sapphire. Kết quả chạyNetwork Modeling cho các giếng mỏ Sapphire với thông số thiết kế ban đầu.

+ scccc++sssss Lượng khí nén thiết kế cho các giếng mỏ Sapphire. Lượng dầu thu hồi sau khi chạy Network Modeling cho các giếng mo Sapphire với thông số thiết kế ban đầu .-- Thông số khí nén tối ưu sau khi chạy Network Modeling. Lượng khí nén ở chế độ tối ưu .-cccc c2 2c se Lượng dầu thu hồi ở chế độ tối ưu .-------s¿ Lượng khí nén cho các giếng trước và khi tối ưu. Lượng dầu thu được cho các giếng trước và khi tối ưu.

Kết quả tối ưu cho nhóm giếng Gaslift sau khi chạy Network Modeling .-c n n SH HH nh nh nh nh nh ng DANH SÁCH CÁC BẢNG Tóm tắt kết quả thử vỉa của mỏ Sapphire. Kết quả thiết kế van Gaslift giéng Sapphire 2P. So sánh lưu lượng trước và sau khi áp dụng gaslift cho Giếng 2P tại Pv=1900. LH HH nà nh nh nh So sánh lưu lượng trước và sau khi áp dụng gaslift cho giếng 2P tại Pv=I7.

HH nh nà kề Sự phụ thuộc thời gian khảo sát vào lưu lượng. Kết quả khảo sát giếng Sappire IP.-:-5c5ò: Độ sâu đặt van Gaslift giếng 13P.----- s22 Kết quả chạy mô hình tối ưu cho nhóm giếng Gaslift mỏ Sapphire. ch nh nà hà nh 84 85 86 86 87 87 88 88 89 LỜI MỞ ĐÀU 1. _ Giới thiệu đề tài và tính cấp thiết Dầu khí là nguồn năng lượng và là nguyên liệu chủ đạo mang tính chiến lược của mỗi quốc gia nói riêng và trong nền kinh tế thế giới nói chung.

Đối với nước ta, dầu khí là một ngành công nghiệp mũi nhọn trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, lợi nhuận thu được từ dầu và các sản phẩm của dầu chiếm đến gần 28% tổng thu nhập quốc gia. Tuy nhiên, do trữ lượng của mỏ là có hạn, việc nghiên cứu và đưa ra những giải pháp kịp thời dé tăng hệ số thu hồi, kéo dài tuổi thọ mỏ nhằm khai thác nguồn tài nguyên này một cách hợp lý và hiệu quả nhất mang tính cấp thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao. Hầu hết các giếng trong thời gian đầu đều khai thác ở chế độ tự phun nhờ năng lượng tự nhiên của vỉa. Tuy nhiên, theo thời gian, năng lượng vỉa giảm dần, các giếng đã bị ngập nước ngừng tự phun và phần lớn chuyển sang khai thác thứ cấp bằng phương pháp gaslift.

Thực tế đã chứng minh gaslift là phương pháp khai thác có nhiều ưu điểm, mang lại độ tin cậy và hiệu quả kinh tế cao trong điều kiện khai thác tại các mỏ Bạch Hồ, Rạng Đông, Ruby, Sư Tử Đen, Sư Tử Vàng, Tê Giác Trắng. với số giếng khai thác áp dung gaslift chiếm khoảng 50 đến 70% trên tổng quỹ giếng. Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về vẫn đề nâng cao hiệu quả khai thác dầu bằng phương pháp Gaslift tại Việt Nam cũng như trên thế giới của các nhà khoa học như Phùng Đình Thực, Lê Bá Tuấn, Nguyễn Văn Cảnh, Nguyễn Thúc Kháng, Tống Cảnh Sơn, Nguyễn Hữu Nhân, Karimov M. và nhiều tác giả khác.trong đó đã đưa ra các đề xuất, giải pháp mang lại hiệu quả thực tế rất cao và đã được kiểm chứng sau khi áp dụng vào thực tế tại mỏ Bạch Hồ, lô 09.1 thuộc bể Cửu Long, thêm lục địa Việt Nam.

- - “Cơ sở lựa chọn phương pháp khai thác cơ học trong điều kiện mó Bach Hồ” của TSKH. Phùng Đình Thực, TS. Trang 1 Các tác giả đã tiến hành nghiên cứu nhằm đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật các phương pháp khai thác cơ học áp dụng tại mỏ Bạch Hỗ. Các tác gia đã chỉ ra rằng trong điều kiện nhiệt động học phức tạp: áp suất, nhiệt độ vỉa lớn, dầu chứa nhiều paraffin và điều kiện khai thác ngoài khơi Việt Nam Gaslift là phương pháp khai thác cơ học tối ưu, có hiệu quả kinh tế - kỹ thuật và độ tin cậy cao so với những phương pháp khác.

Tuy nhiên việc áp dụng Gaslift cũng gặp nhiều phức tạp như hiệu suất làm việc giảm theo thời gian, xuất hiện hiện tượng xung động trong ống khai thác.Do vậy cần tiễn hành các nghiên cứu để nâng cao hiệu suất làm việc của giếng Gaslift. “Tối wu hóa Gaslift tai mo Bach H6” cia TSKH., KS Nguyén Van Canh. Nghiên cứu chỉ ra rằng quỹ giếng khai thác Gaslift không ngừng tăng tai mỏ Bạch Hồ và góp phần duy trì đảm bảo sản lượng khai thác. Tuy nhiên khi độ ngập nước tăng thì hiệu suất làm việc giếng Gaslift giảm rõ rệt, trong đó yêu tố khi riêng tăng từ 150m3/tắn lên 240 m3/tắn.