Phương pháp sản xuất dầu bằng khí nâng: mô tả và đặc điểm

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Nhóm các phương pháp vận chuyển bằng đường hàng không sản xuất hydrocacbon trong các mỏ dầu khí từ lâu đã được ngành công nghiệp trong nước sử dụng như một giải pháp thay thế cho phát triển giếng chảy. Công nghệ này, trong những điều kiện ứng dụng nhất định, mang lại lợi thế kinh tế và kỹ thuật đáng kể, nhưng cũng đòi hỏi sự kết nối của các nguồn lực bổ sung. Giải pháp tối ưu trong hầu hết các trường hợp là phương pháp nâng khí sản xuất dầu, trong đó hỗn hợp khí được sử dụng làm phương tiện nâng tích cực. Giải pháp như vậy tự chứng minh là do hiệu suất cao, nhưng cũng đặt ra các yêu cầu tổ chức bổ sung về mặt bảo mật. Vì lý do này, phương pháp này được sử dụng hầu hết bởi các tổ chức lớn với cơ sở đủ nguồn lực.

Đặc điểm chung của phương pháp sản xuất dầu bằng khí đốt

Các nguyên tắc của không vận, tức là công nghệ nâng các nguồn giếng của một mỏ ngầm, lần đầu tiên được sử dụng vào cuối thế kỷ 18. Sự xuất hiện của ý tưởng về phương pháp này là do sự phát triển nhanh chóng của công nghệ khai thác, nhưng trong một thời gian dài, việc sử dụng đầy đủ của nó bị hạn chế do thiếu thiết bị nén phát triển đầy đủ. Tác giả của phương pháp sản xuất dầu bằng khí đốt là kỹ sư người Đức Karl Loscher, người đã đưa ra một kế hoạch chung để nâng cao tài nguyên bằng cách sử dụng năng lượng của hỗn hợp không khí. Trong tương lai, kỹ thuật này đã nhiều lần được tối ưu hóa, hiện đại hóa và cải tiến ở một số khía cạnh hoạt động. Việc sử dụng thực tế của một chiếc xe không vận ở quy mô công nghiệp với việc tạo ra cơ sở lý thuyết cho việc triển khai kỹ thuật của nó chỉ bắt đầu vào thế kỷ 20. Trong các mỏ dầu, trải nghiệm đầu tiên về việc sử dụng thang nâng khí có từ năm 1985.

Trong thời đại của chúng ta, việc sử dụng công nghệ nâng khí chủ yếu được sử dụng trong các giếng có tốc độ dòng chảy cao. Ngoài ra, trong điều kiện hàm lượng tạp chất cao, thang khí là giải pháp kinh tế nhất để nâng tài nguyên lên bề mặt. Điều này chủ yếu áp dụng cho hỗn hợp dầu có chứa muối, nhựa và parafin, gây khó khăn cho việc nâng khối lượng. Về sự so sánh với phương pháp nâng bằng không khí như vậy, chúng ta có thể nói rằng phương pháp nâng khí sản xuất dầu là sự tiếp nối của công nghệ nâng nhân tạo chất lỏng nói chung. Chỉ khi một hỗn hợp không khí được sử dụng làm môi trường hoạt động trong một cuộc vận chuyển bằng máy bay cổ điển, thì một cuộc vận chuyển khí đốt sử dụng các chất có chứa carbon. Vì lý do này, một trong những hoạt động quan trọngđặc điểm của công nghệ xem xét mức tiêu thụ khí cụ thể. Trong tính toán chi phí sử dụng thang máy khí, chi phí năng lượng để bảo trì và cung cấp hỗn hợp khí chiếm khoảng 30% tổng chi phí của các dự án.

Phạm vi áp dụng của phương pháp nâng khí trong sản xuất dầu

Một giếng năng suất cao với áp suất đáy lớn là mục tiêu để đưa vào hoạt động nâng khí. Các khoản tiền gửi như vậy là môi trường thuận lợi cho việc tổ chức vận chuyển hàng không về nguyên tắc. Nhưng thực tiễn hạn chế các phương pháp sản xuất dầu chảy cũng xác định một số điều kiện mà theo đó lực nâng khí trở thành phương pháp duy nhất có thể làm việc trên giếng. Ít nhất, đặc điểm chung của phương pháp sản xuất dầu bằng khí nâng là thích nghi nhất với môi trường thủy lực không cân bằng động cho phép nó được sử dụng trong các hố đáy có áp suất bão hòa thấp và trong các giếng cát với các điều kiện lắp đặt khó tiếp cận để được hỗ trợ kỹ thuật. Ví dụ, một hệ thống nâng khí có thể được sử dụng trong điều kiện lũ lụt, ở những vùng đầm lầy hoặc những nơi có nguy cơ lũ lụt. Nhân tiện, các chỉ số áp suất có thể được cân bằng nhân tạo bằng thiết bị máy nén - mặc dù mức tăng phụ thuộc vào các chỉ số năng lượng khí giếng, nó có thể được điều chỉnh khá phù hợp với nhu cầu hiện tại.

Ngược lại, nếu không có nguồn cung cấp vật tư kỹ thuật khí tập trung với mức độ cơ giới hóa cao của quá trình sản xuất thì nên sử dụng phương án đài phun truyền thống.khai thác mỏ. Như trong trường hợp của phương pháp nâng khí, phương pháp sản xuất dầu bằng phương pháp nâng khí là sự tiếp nối của công nghệ của phương pháp chảy, nhưng trong một phiên bản tăng cường. Việc mở rộng công nghệ của cơ sở hạ tầng sản xuất không cho phép áp dụng phương pháp này cho các giếng nhỏ, hoạt động của chúng được tính trong thời gian ngắn.

Quy trình sản xuất công nghệ

Sau khi giếng phát triển, cơ sở cấu trúc của chóp được hình thành trên bề mặt, sau này đóng vai trò như một nền tảng để tổ chức các quy trình làm việc chính. Trong ngách của giếng, một đường hầm kín được tổ chức với các khoang và van chuyển tiếp hoạt động như một bộ điều chỉnh dòng chảy tài nguyên. Sự chuyển động của chất lỏng được tạo ra lên kênh là quá trình hoạt động chính, được hỗ trợ bởi môi trường khí hóa trong lỗ dưới cùng. Để đảm bảo khí hóa, một buồng có vòi phun để cung cấp hỗn hợp hoạt động được hạ xuống song song với kênh dọc theo một mạch cô lập. Trên thực tế, nguyên tắc của phương pháp nâng khí của sản xuất dầu là giảm hướng khí vào môi trường lỏng của tài nguyên mục tiêu, sau đó quá trình nâng phải diễn ra. Điều quan trọng cần lưu ý là việc làm giàu bằng hỗn hợp khí-không khí tự nó không đảm bảo chất lỏng tăng lên. Đối với hoạt động này, máy bơm đặc biệt được sử dụng. Lực nâng phụ thuộc vào cả mức độ khí hóa và công suất của máy bơm, cả hai đều có thể được điều chỉnh. Để kiểm soát phức tạp các chỉ số áp suất trong mạch, một bộ phận nén nằm trên bề mặt được sử dụng.

Cường độ sản xuấttài nguyên có thể được điều khiển bằng cơ khí thủ công hoặc hệ thống tự động với cảm biến điện tử. Các thông số vận hành được thiết lập tùy theo khả năng của thiết bị nhận. Một đặc điểm của phương pháp sản xuất dầu bằng khí nâng là một cách xử lý đặc biệt sau khi khai thác tài nguyên. Vì chất lỏng bốc lên cùng với hỗn hợp khí, nên cần phải có một quá trình tách đặc biệt, sau đó dầu đã được tinh khiết sẽ được đưa đến một bể chứa đặc biệt. Hơn nữa, vì thang máy khí thường được sử dụng trong môi trường có ô nhiễm bùn cao, nên có thể cần phải lọc thô nhiều giai đoạn trước khi tài nguyên vào bể chứa tạm thời.

Thiết bị Ứng dụng

Toàn bộ cơ sở hạ tầng kỹ thuật được hình thành bởi hai nhóm thiết bị - thiết bị vạn năng và thiết bị để tổ chức quy trình bảo dưỡng tốt và các công trình lắp đặt đặc biệt được sử dụng trong vận hành thang máy tải khí. Nhóm đầu tiên có thể bao gồm thiết bị tuần hoàn bơm, thiết bị vỏ bọc, phần cứng lắp đặt, ống kim loại để bơm, v.v. Theo quy luật, cả hai phương pháp sản xuất dầu chảy và nâng khí đều được xây dựng trên thiết bị này với những khác biệt nhỏ về cấu trúc.

Đối với các yếu tố kỹ thuật đặc biệt để thực hiện nâng dầu bằng năng lượng khí, chúng bao gồm những điều sau:

• Máy nén. Lắp đặt để duy trì áp suất tối ưu bằng cách phun khí nén. Chủ yếu là các đơn vị công suất cao được sử dụng,có khả năng điều chỉnh các thông số của giá trị làm việc trong phạm vi rộng.
• Buồng nâng gas. Có thể nói, nó là cốt lõi của cơ sở hạ tầng sản xuất dầu nâng khí, trong đó diễn ra các quá trình chính dẫn dòng, phân phối và cung cấp hỗn hợp khí-không khí. Đây là một cấu trúc kim loại với các đường ống nhánh và các kênh đầu ra, hoạt động của chúng được điều chỉnh bởi các van ngắt.
• Van. Trong hệ thống này, van không chỉ thực hiện chức năng ngăn chặn sự lưu thông của môi chất lỏng mà còn hoạt động như một bộ điều chỉnh lưu lượng. Van nâng khí được sử dụng ở các tầng khác nhau của giếng, cho phép kiểm soát chính xác hơn tốc độ sản xuất. Đặc điểm thiết kế chính của các van như vậy có thể được gọi là sự hiện diện của các yếu tố nhạy cảm ghi lại các chỉ số áp suất với độ chính xác cao và thay đổi trạng thái của chúng tùy thuộc vào lực tác động trong khu vực kiểm soát.

Tăng ga

Trong trường hợp này, khái niệm thang máy phản ánh cơ sở hạ tầng phức tạp của thang máy khí chìm trong giếng. Khái niệm của nó bao gồm hai kênh - để phun khí và để nâng tài nguyên chất lỏng mục tiêu. Cả hai kênh được tổ chức bằng cách sử dụng các ống kim loại, nhưng chúng không phải được nối song song với nhau. Hơn nữa, đôi khi hướng góc của đường ống cấp khí được cung cấp, được xác định bởi các chi tiết cụ thể của việc kết nối bộ phận bơm. Cấu hình của vị trí đặt ống phụ thuộc vào các điều kiện mà phương pháp sản xuất dầu nâng bằng khí được tổ chức. Bức ảnh dưới đây minh họa công nghệ hiện đại.việc sử dụng một chuỗi tiêm và phục hồi kết hợp trong một mạch có đường kính từ 90 đến 140 mm. Trong trường hợp này, bất kể cấu hình hướng của các rãnh, cả từ phần trên ở đầu và ở vùng dưới của giày, nếu có thể, cấu trúc được cố định cứng nhắc. Các đường ống cũng có thể có các lỗ công nghệ (thủng) để thoát cát và các hạt lạ khác.

Vận hành nâng gas không cần máy nén

Việc cung cấp khí và điều chỉnh các chỉ số áp suất, về nguyên tắc, không cần phải được thực hiện với sự hỗ trợ của thiết bị máy nén. Nếu các mỏ khí và dầu nằm trong cùng một địa điểm hoạt động, thì quá trình nâng khí xuống hố ga có thể được tổ chức dựa trên sự hỗ trợ năng lượng của chính nó mà không cần máy nén. Nhưng ngay cả trong trường hợp này, các công nghệ sản xuất dầu chảy và dầu nâng khí sẽ khác nhau, vì việc loại trừ các quy định bằng khí nén từ bên ngoài cũng không loại trừ việc kiểm soát các chỉ số áp suất từ khí tự nhiên. Hơn nữa, trong những điều kiện như vậy, có thể tiến hành sấy khô và làm sạch sơ bộ tài nguyên, giúp giảm chi phí của quy trình công nghệ.

Kiểm soát quá trình nâng gas

Trước hết, cần nhấn mạnh rằng thang máy khí đòi hỏi sử dụng nhiều loại thiết bị đo lường cho phép bạn kiểm soát các chỉ số hiệu suất quan trọng. Chúng bao gồm áp suất, nhiệt độ, độ ẩm và dòng khí. Việc kiểm soát trực tiếp quá trình sản xuất dầu trong phương pháp nâng khí được thực hiện bằng cách sử dụng các van nêu trên vàvan đóng ngắt với hệ thống truyền động chạy bằng máy phát điện trên bề mặt. Các nhà máy tiên tiến hơn hoạt động dưới sự kiểm soát của bộ điều khiển tự động, không có sự tham gia của người vận hành, điều chỉnh các thông số khí hóa và tốc độ thu hồi tài nguyên.

Ưu điểm của Công nghệ

Về mặt kỹ thuật thực hiện, phương pháp này khá tốn công và tốn kém, nhưng nó có một số đặc tính tích cực phù hợp với công dụng của nó:

• Hiệu suất cao.
• Cơ hội rộng rãi để điều chỉnh cấu trúc phù hợp với các điều kiện vận hành bên ngoài và các thông số của giếng.
• Độ tin cậy và an toàn của quá trình khai thác.
• Linh hoạt. Tính chất này phản ánh cả những ưu điểm và nhược điểm của phương pháp sản xuất dầu bằng khí đốt, được thể hiện trong các khía cạnh khác nhau của ứng dụng của nó. Ví dụ, từ quan điểm của một nhà điều hành có trình độ, bản thân quá trình kiểm soát khá đơn giản và thực tế không đòi hỏi nỗ lực vật chất. Tuy nhiên, nhân viên bảo trì đang xử lý các máy móc phức tạp đòi hỏi nhiều lao động và chi phí để bảo trì.
• Hầu hết các thiết bị quan trọng đều nằm trên bề mặt.
• Tính phổ biến của phương pháp.

Flaws of Technology

Tuy nhiên, phương pháp này không thể được gọi là phù hợp tối ưu cho tất cả các lĩnh vực, nếu chúng ta tính đến tổng thể các yếu tố hoạt động, cũng như các khía cạnh môi trường và kinh tế. Về những mặt tiêu cực của việc sử dụng phương pháp nâng khísản xuất dầu bao gồm:

• Chi phí tài nguyên năng lượng cao. Chúng ta đang nói về việc phun khí với khối lượng công nghiệp và chi phí nhiên liệu cho máy phát điện cung cấp các chức năng của thiết bị bơm với máy nén.
• Đầu tư có thể không phù hợp với giá trị của nguyên liệu dầu khí thu hồi - đặc biệt là khi xem xét chi phí bổ sung của các quy trình làm sạch và tách quy trình.
• Do lượng tiền gửi lớn được khai thác, khối lượng sản xuất ngày càng giảm, trong khi mức độ hỗ trợ về tổ chức và kỹ thuật vẫn được giữ nguyên.

Kết

Kinh nghiệm của các công ty sản xuất dầu khí cho thấy khoảng một nửa chi phí của các dự án phát triển và vận hành các mỏ thuộc vào việc tổ chức cơ sở hạ tầng kỹ thuật có hỗ trợ thêm quy trình công việc. Có vẻ như xu hướng phát triển của ngành sẽ tiến dần tới việc tối ưu hóa cấu trúc của các sự kiện như vậy, nhưng phương pháp nâng khí lại chứng minh điều ngược lại. Như Karl Locher, tác giả của phương pháp sản xuất dầu bằng khí nâng, đã gợi ý, việc kết nối các nguồn năng lượng phụ trợ trong quá trình nâng làm giảm mức tiêu thụ năng lượng của hoạt động làm việc, nhưng không phải là toàn bộ việc tổ chức sự kiện. Trong mọi trường hợp, thiết bị cho dây nâng không mang lại nhiều lợi ích dưới dạng kết nối kênh khí hóa, nhưng mở ra nhiều cơ hội hơn trong việc kiểm soát các thông số của quá trình sản xuất. Và lợi thế này chính xác là triển vọng phát triển thang máy bằng khí đốt như một cáchcó thể mở rộng khả năng kết hợp một số hồ chứa phát triển thành một cơ sở sản xuất công suất cao.