Đồ án Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và hiệu quả sử dụng bơm ly tâm điện chìm dùng trong khai thác dầu khí

LỜI NÓI ĐẦU Ngành dầu khí Việt Nam là một ngành công nghiệp quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Trong những năm gần đây nhờ chính sách đổi mới của nhà nước, đã có nhiều công ty dầu khí nước ngoài tiến hành thăm dò và khai thác dầu khí tại thềm lục địa Việt Nam. Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro là một đơn vị đứng đầu trong thăm dò và khai thác dầu khí hiện nay. Sản lượng khai thác chủ yếu trên mỏ Bạch Hổ và một phần mỏ Rồng. Được sự cho phép của Khoa Dầu Khí trường đại học Mỏ - Địa Chất Hà Nội, với sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Thịnh em làm đề tài: “Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và hiệu quả sử dụng bơm ly tâm điện chìm dùng trong khai thác dầu khí”. Trong quá trình thực hiện đề tài, do khả năng có hạn và điều kiện không cho phép nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong các thầy cô và các bạn đóng góp những ý kiến quý báu cho đề tài được hoàn thiện hơn. Qua đây cho phép em được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành tới liên doanh Dầu khí Vietsovpetro, các thầy cô đặc biệt là thầy: Nguyễn Văn Thịnh người đã giúp đỡ em tận tình và chu đáo trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành đồ án. Hà Nội, tháng 06 năm 2009 Trần Văn Hưng DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình vẽ  Nội dung  Trang   Hình 2.4  Sơ đồ thiết bị miệng giếng khi khai thác bằng bơm ly tâm điên chìm trên giàn MSP  22   Hình 2.5  Đầu giếng khai thác bằng bơm ly tâm điện chìm  25   Hình 2.7  Cáp điện trong lòng giếng  28   Hình 2.8  Đường cong đặc tính của bơm REDA 100 Stage D 950 – 50 Hz DN 1300 – 400 Series  32   Hình 2.9  Mặt cắt tầng 1 của máy bơm ly tâm điện chìm  32   Hình 2.10  Sơ đồ nguyên lý cấu tạo động cơ điện chìm  34   Hình 2.11  Sơ đồ nguyên lý động cơ điện chìm  37   Hình 2.12  Sơ đồ nguyên lý cấu tạo Protector  41   Hình 2.13  Sơ đồ nguyên lý Protector phân dị  42   Hình 2.14  Sơ đồ nguyên lý Protector có túi  43   Hình 2.15  Sơ đồ Protector túi đôi, loại hai túi nối tiếp  44   Hình 2.16  Sơ đồ thiết bị tách khí theo nguyên tắc đảo dòng  47   Hình 2.17  Sơ đồ nguyên lý thiết bị tách khí theo nguyên tắc ly tâm  48   Hình 2.18  Sơ đồ nguyên lý thiết bị đo áp suất và nhiệt độ  49   DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng  Nội dung  Trang   Bảng 1.1  Tổng kết khả năng và hiệu quả áp dụng các phương pháp khai thác dầu khí bằng phương pháp cơ học tại mỏ dầu của liên doanh dầu khí Vietsovpetro  13   Bảng 2.1  Các thông số kinh tế khi sử dụng phương pháp khai thác dầu bằng máy bơm ly tâm điện chìm tại mỏ Bạch Hổ  16   Bảng 2.2  Giá trị nhiệt độ cực đại cho phép khi sử dụng máy bơm ly tâm điện chìm của hãng REDA  19   Bảng 2.3  Các loại bơm ly tâm điện chìm dùng trong khai thác dầu khí  20   Bảng 2.6  Các loại cáp điện dùng trong tổ hợp máy bơm ly tâm điện chìm Các loại bơm ly tâm điện chìm dùng trong khai thác dầu khí  27   Bảng 4.1  Tỷ lệ các nguyên nhân gây hỏng của stator  59   Bảng 4.2  Tỷ lệ trong hư hỏng Protector  60   Bảng 4.3  Tỷ lệ hư hỏng trong máy bơm  62   Bảng 5.1  Các thông số hoạt động của tổ hợp máy bơm ly tâm điện chìm  69   Bảng 5.2  So sánh các thông số kinh tế - kỹ thuật của các phương pháp khai thác dầu  72   Chương 1 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC DẦU KHÍ 1.1. Khai thác tự phun Còn gọi là phun tự nhiên, dòng chảy từ đáy giếng lên miệng giếng được duy trì nhờ năng lượng có trong vỉa, bao gồm: năng lượng tự nhiên và năng lượng nhân tạo thông qua kỹ thuật ép vỉa. Điều kiện để áp dụng phương pháp phun tự nhiên là năng lượng trong vỉa, thông qua giá trị áp suất đáy, phải đủ để nâng một cách có hiệu quả sản phẩm lên miệng giếng với thế năng dư. Đây là phương pháp cho hiệu quả kinh tế cao nhất. Vì vậy, cần phải kéo dài thời gian tự phun của giếng. Thông thường, trong thời kỳ đầu làm việc của giếng tự phun, năng lượng vỉa lớn hơn nhiều năng lượng cần thiết để nâng chất lỏng lên miệng giếng và đến các thiết bị xử lý. Theo thời gian, năng lượng vỉa giảm đi và giếng kết thúc tự phun khi áp suất miệng giếng còn khoảng 3 – 4 at.
Để sử dụng năng lượng vỉa một cách hợp lý, phải có chế độ khai thác thích hợp. Đối với giếng khai thác tự phun có sử dụng cột ống nâng thì năng lượng vỉa bị tiêu hao ít hơn so với giếng khai thác tụ phun không sử dụng cột ống nâng, vì vậy kéo dài thời gian tự phun của giếng. Việc sử dụng cột ống nâng là phương pháp tốt để điều chỉnh vận tốc chuyển động của hỗn hợp chất lỏng – khí và tạo đối áp lên vỉa. Đối với vỉa sản phẩm có chứa cát xốp thì việc sử dụng cột ống nâng có tác dụng phòng ngừa sự hình thành nút cát trên đáy giếng vì vận tốc chuyển động của hỗn hợp chất lỏng - khí lớn sẽ tạo điều kiện tốt để mang cát từ vỉa lên trên bề mặt. Ngoài ra, giếng khai thác tự phun có sử dụng cột ống nâng khi cần đóng giếng để sửa chữa do bị hư hỏng hoặc miệng giếng không kín sẽ đơn giản hơn. Mặt khác, trong quá trình khai thác đôi khi cần phải điều khiển áp suất đáy giếng để có yếu tố khí nhỏ nhất, hạn chế lượng cát lớn chảy từ vỉa vào giếng,… nên lưu lượng dầu, khí từ vỉa vào cũng thay đổi và áp suất đáy giếng có thể thay đổi khi đường kính cột ống nâng thay đổi (tăng đường kính cột ống nâng thì áp suất đáy giếng giảm và lưu lượng khai thác tăng lên). Tuy nhiên, phương pháp điều khiển này không thuận lợi, bởi vì thay thế cột ống nâng cần phải tiến hành dập giếng, kéo theo một khối lượng lớn công việc và có thể gặp nhiều sự cố phức tạp. Vì vậy, để điều khiển áp suất đáy giếng trong quá trình khai thác tự phun, người ta tạo ra độ chênh áp bằng cách đặt côn tiết lưu hoặc đặt đối áp lên miệng giếng. Khai thác các giếng tự phun, có thể gặp các sự cố ngoài ý muốn, lúc đó, cần phải sử dụng các biện pháp cụ thể để giếng trở về chế độ khai thác bình thường. Nếu áp suất miệng giếng giảm và áp suất ngoài cột ống khai thác tăng lên thì nguyên nhân có thể do sự hình thành các nút cát hoăc lắng đọng parafin trong cột OKT. Nếu áp suất miệng giếng giảm và áp suất ngaòi cột ống khai thác cũng giảm đáng kể thì nguyên nhân có thể do sự hình thành nút cát ở đáy giếng hoặc có sự xâm nhập của nước trong sản phẩm. Nếu áp suất miệng giếng giảm đồng thời lưu lượng giếng tăng lên thì có thể do côn tiết lưu bị mài mòn. Nếu áp suất miệng giếng và áp suất ngoài cột ống khai thác tăng lên đồng thời lưu lượng giếng giảm thì có khả năng côn tiết lưu hoặc đường ống sản phẩm bị tắc. Nếu có nút cát trong ống nâng, phải mở hết van xả trên đường xả dưới và dùng máy nén khí ép mạnh qua hai nhánh, nếu vẫn không được thì chuyển sang bơm dầu để phục hồi sự hoàn toàn của giếng. Nếu có nút cát ở đáy giếng thì cho giếng làm việc một thời gian ở chế độ không có côn tiết lưu, tăng vận tốc dòng chảy để mang cát lên hoặc bơm từng đợt dầu vào khoảng không cột ống khai thác. Nếu côn tiết lưu hoặc ống dẫn bị tắc thì phải chuyển sang làm việc ở nhánh dự phòng, sau đó kiểm tra côn tiết lưu và đường ống dẫn. Ngoài ra, để kéo dài thời gian khai thác tự phun, phải tìm kiếm các giảm pháp khác như: ép vỉa, khích thích vỉa, xử lý vùng cận đáy giếng… 1.2. Khai thác cơ học Là phương pháp bổ sung năng lượng nhân tạo vào đáy giếng. Tùy theo tính chất dầu, đặc tính của giếng, nguồn năng lượng bổ sung có thể là thế năng, thế năng của khí nén (gaslift), điện năng hoặc thủy năng. Trong việc khai thác dầu trên thế giới, các phương pháp khai thác bằng cơ học thường có sẵn, vấn đề là lựa chọn một phương án thích hợp cho từng đối tượng khai thác cụ thể. Quá trình lựa chọn phương pháp khai thác dầu bằng cơ học bắt đầu từ phân tích các thông tin về các đặc tính địa chất của mỏ, các tính chất lý hoá của dầu, nước và khí, khả năng có thể khai thác sản phẩm được từ các giếng, cấu trúc thân giếng. Trên cơ sở đó mới có thể xác định khả năng áp dụng phương pháp khai thác này hay phương pháp khai thác khác. Bên cạnh đó nhất thiết phải đánh giá hàng loạt các yếu tố khác nhau như công nghệ, kỹ thuật, khí hậu, địa hình, kinh tế xã hội…Tiếp đến cần xét ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp của mỗi nhóm yếu tố đến việc lựa chọn phương pháp dầu trong khu vực mỏ cụ thể. Nếu sau khi phân tích tổng hợp tất cả các yếu tố và đưa ra một phương án khai thác cơ học duy nhất, thì không cần bàn thêm về vấn đề lựa chọn phương pháp khả thi khác. Trong trường hợp tồn tại một số phương pháp khai thác cơ học mang tính khả thi cho một đối tượng khai thác thì cần phải xem xét các ưu nhược điểm của từng phương pháp và trên cơ sở đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật công nghệ và kinh tế để xác định phạm vi áp dụng cho từng phương pháp cơ học nhằm đem lại hiệu quả kinh tế nhất. Một phương án khai thác tương thích với từng đối tượng cụ thể không những thoả mãn được các yêu cầu công nghệ mà còn phải là phương án với chi phí sản xuất thấp nhất, đem lại lợi nhuận cao nhất. Quá trình phân tích các ưu nhược điểm của từng phương pháp khai thác cơ học để lựa chọn phương pháp khai thác cho thích hợp đang được áp dụng có hiệu quả trên thế giới 1.2.1. Khai thác dầu bằng phương pháp gaslift Là phương pháp khai thác cơ học khi giếng dầu không thể tự phun theo lưu lượng yêu cầu, dựa trên nguyên tắc bơm khí nén cao áp vào vùng không gian vành xuyến (hay ngược lại) nhằm đưa khí áp đi vào ống khai thác quan van gaslift với mục đích làm giảm cột chất lỏng trên van (tăng yếu tố khí) sao cho năng lượng vỉa đủ thắng tổng hao năng lượng để đưa dòng sản phẩm lên bờ mặt. Như vậy, nguyên tắc làm việc của gaslift tương tự như đối với giếng tự phun, nghĩa là cả hai hoạt động đều dựa vào khí nén. Tuy nhiên, phương pháp khai thác băng gaslift hoạt động được nhờ vào khí nén từ trên mặt đất hay từ một vỉa khí cao áp khác. Trong khai thác dầu bằng gaslift, phụ thuộc vào chế độ nén khí cao áp vào giếng mà chia ra làm hai chế độ: chế độ khai thác bằng gaslift liên tục và chế độ khai thác bằng gaslift không liên tục (gaslift định kỳ). Ưu điểm: - Phương pháp khai thác bằng gaslift là một giải pháp tốt để khai thác tầng sản phẩm có chứa cát hay tạp chất, nhiệt độ vỉa cao, tỷ suất khí-dầu lớn, dầu chứa parafin. - Độ nghiêng và độ sâu của giếng hầu như không ảnh hưởng đến sản lượng khai thác. - Bên cạnh đó có thể sử dụng kỹ thuật tời trong công tác sửa chữa các thiết bị lòng giếng. Điều này tiết kiệm không những thời gian mà còn giảm thiểu chi phí sửa chữa và hầu như không cần đến tháp khoan cho các hoạt động này. Đặc biệt có thể tiến hành đồng bộ quá trình khảo sát nghiên cứu giếng, đo địa vật lý và làm sạch lắng đọng paraffin, chống ăn mòn bằng cách bơm các hoá phẩm tương ứng xuống cùng với khí nén. Ống chống khai thác hầu như không bị các thiết bị lòng giếng chiếm chỗ. Sử dụng tua bin khí nhằm nén khí vào giếng là cấp nguồn năng lượng bổ sung. - Khai thác dầu bằng phương pháp gaslift rất linh hoạt, không những giải quyết được vấn đề gọi dòng sản phẩm sau khi khoan mà còn có thể đưa giếng vào hoạt động khi giếng ngừng chế độ tự phun mà không cần phải tiến hành sửa chữa lớn. Không cần nâng ống khai thác lên khi tiến hành khảo sát và xử lý giếng. - Trong giếng khai thác bằng phương pháp gaslift, độ sâu đưa khí nén vào ống khai thác và thể tích khí nén có thể thay đổi sản lượng giếng lớn để đảm bảo khai thác liên tục, còn với giếng có sản lượng nhỏ có thể chuyển sang khai thác định kỳ. Sử dụng triệt để khí đồng hành. - Với hệ thống gaslift trung tâm có thể khai thác và điều hành nhiều giếng cùng một lúc một cách dễ dàng, hệ thống này thường giảm đáng kể chi phí sản xuất và cho phép tiến hành kiểm tra và thử nghiệm giếng rất tiện lợi, đòi hỏi ít công nhân vận hành. - Thiết bị đầu giếng khai thác bằng phương pháp gaslift giống với giếng khai thác bằng chế độ tự phun ngoại trừ hệ thống đo và phân phối khí nén, giá thành và chi phí bảo dưỡng chúng tương đối thấp so với các phương pháp khai thác dầu bằng cơ học khác như máy bơm điện ly tâm điện chìm. - Ít gây ô nhiễm môi trường. Nhược điểm: - Không tạo được chênh áp lớn nhất để hút dầu trong vỉa ở giai đoạn cuối của quá trình khai thác. - Hiện tượng giảm áp suất khi khai thác có thể ảnh hưởng xấu đến sản lượng, nhất là đối với các giếng có độ sâu lớn và áp suất vỉa giảm mạnh dẫn đến hiệu quả khai thác kém, tăng chi phí sản suất so với khai thác bằng bơm ly tâm điện chìm. Điều này có thể dẫn đến giảm hiệu suất khai thác, tăng chi phí sản xuất. Ngoài ra vốn đầu tư cơ bản để mua tổ hợp máy nén khí và hệ thống đường ống phân phối khí nén khá lớn, chi phí năng lượng cao, thời gian hoàn vốn chậm. Đặc biệt trạm khí nén khá nặng và đòi hỏi khá nhiều diện tích nên tăng đáng kể chi phí khi lắp đặt trạm ngoài khơi. Bên cạnh đó việc tăng lượng khí có thể dẫn đến tăng kích thước ống dẫn và công suất của hệ thống bình tách dầu-khí, cũng như toàn bộ hệ thống thu gom, xử lý, vận chuyển sản phẩm khai thác và chi phí vận hành, bảo dưỡng trạm khí nén. Đòi hỏi phải có đội ngũ công nhân vận hành, công nhân cơ khí lành nghề và độ rủi ro trong khai thác gaslift cao. Ngoài ra khai thác dầu bằng phương pháp gaslift chỉ thực thi khi nguồn khí cung cấp đủ cho mỏ khai thác. Nếu không đủ khí hay khi giá khí cao thì buộc phải chuyển đổi phương pháp khai thác cơ học khác. Trên thực tế việc lựa chọn một phương pháp khai thác dầu bằng phương pháp cơ học còn phụ thuộc khá nhiều vào động thái quá trình ngậm nước của sản phẩm khai thác. Hiệu quả kinh tế khi khai thác dầu bằng phương pháp khai thác gaslift sẽ giảm theo chiều tăng của độ ngậm nước, nhưng đối với khai thác bằng máy bơm ly tâm điện chìm thì hiện tượng sẽ xảy ra ngược lại. Do vậy vấn đề khai thác sản phẩm có độ ngậm nước cao (trên 90%) thì cần phải xem xét vấn đề kinh tế một cách cụ thể. 1.2.2. Khai thác dầu bằng máy bơm thủy lực Khai thác dầu nhờ máy bơm piston thủy lực ngầm là phương pháp khai thác cơ học khi giếng dầu không thể tự phun theo lưu lượng yêu cầu, bằng cách cung cấp năng lượng bổ sung từ trên mặt đất xuống máy bơm piston ngầm nhờ dòng chất lỏng công tác có áp suất cao. Năng lượng này cung cấp cho piston của động cơ máy bơm giếng sâu chuyển động tịnh tiến, chuyển động tịnh tiến được truyền sang cho piston của máy bơm (đối với máy bơm thủy lực ngầm), hay chuyển hóa năng lượng từ dạng áp suất sang vận tốc và ngược lại (đối với máy bơm phun tia). 1.2.3. Khai thác dầu bằng máy bơm ngầm có cần truyền lực Khai thác dầu bằng nhờ máy bơm ngầm có cần truyền lực là phương pháp khai thác cơ học khi giếng dầu không thể tụ phun theo lưu lượng yêu cầu, bằng cách cung cấp năng lượng bổ sung từ trên bề mặt đất xuống máy bơm ngầm thông qua hệ thống cần truyền lực. Nguyên lý hoạt động của tổ hợp máy bơm cần kéo được diễn ra theo chu kỳ hai pha: pha đi lên va pha đi xuống. Trong pha đi lên, năng lượng truyền từ trên bề mặt thông qua hệ thống cần truyền lực kéo piston đi lên, áp suất dưới piston giảm và lúc này do sự chênh lệch áp suất làm chất lỏng khai thác từ ngoài sẽ chảy vào xilanh máy bơm qua van hút mở. Trong khi đó, van đẩy đóng lại do áp suất của cột chất lỏng nằm trên piston (chất lỏng trong cột OKT) cao hơn áp suất trong xilanh. Trong pha đi xuống, năng lượng lúc này là do trọng lực của toàn bộ hệ thống cần truyền lực và chất lỏng chứa trong cột OKT, đẩy piston chuyển động đến điểm cuối của xilanh máy bơm. Lúc này van hút đóng và van đẩy mở. Trong quá trìng hút đẩy liên tục như vậy, chất lỏng khai thác sẽ được nâng dần theo cột OKT lên miệng giếng và được vận chuyển đến hệ thồng thu gom, xử lý sơ bộ. 1.2.4. Khai thác dầu bằng máy bơm ly tâm điện chìm Khai thác dầu bằng máy bơm ly tâm điện chìm là phương pháp khai thác cơ học khi giếng dầu không thể tự phun với lưu lượng theo yêu cầu, bằng cách cung cấp năng lượng bổ sung từ trên bề mặt xuống tổ hợp máy bơm ly tâm chìm nhờ hệ thống cáp điện ba pha chạy doc theo thân cột OKT hay treo tự do. Năng lựơng này cung cấp cho động cơ điện của tổ hợp máy bơm ly tâm ngầm làm quay cánh của máy bơm, nhờ đó mà xuất hiện lực ly tâm và tăng áp suất theo hướng từ miệng vào đến miệng ra của máy bơm, tạo điều kiện cho chất lỏng vỉa chảy vào máy bơm nhiều cấp để được nâng lên bề mặt, đến hệ thống thu gom và xử lý. Ưu điểm: - Giải pháp sử dụng bơm ly tâm điện chìm trong quá trình khai thác là an toàn và tiện cho điều kiện ngoài khơi. - Có thể khai thác dầu từ các giếng có độ nghiêng lớn hơn 80o và không gian dành cho thiết bị lòng giếng cũng như các thành phần phụ khác ít hơn so với các phương pháp khác, điều này có ý nghĩa quan trọng đối với việc khai thác dầu ngoài khơi. - Máy bơm ly tâm điện chìm mang lại hiệu quả cao khi khai thác tăng cường sản phẩm với độ ngậm nước cao hơn 80% và cho phép đưa ngay giếng vào khai thác sau khi khoan xong. Nhược điểm: - Ảnh hưởng của tạp chất lên hoạt động của máy bơm rất lớn. Do việc kéo thả các thiết bị lòng giếng để sửa chữa cần phải sử dụng tháp khoan để thực hiện nên dẫn đến giảm tốc độ khoan các giếng mới khoan trong điều kiện khai thác dầu ngoài khơi, đặc biệt đối với các giếng trên các giàn vệ tinh (quá trình sửa giếng nhờ vào tàu khoan tự nâng và điều kiện thời tiết cho phép). - Do giới hạn bởi đường kính ống chống khai thác (nhỏ hơn 168mm) nên không thể khai thác trên các giếng có sản lượng 700m3/ngđ. - Đối với các giếng có các yếu tố khí-dầu cao, hệ số sản phẩm thấp và nhiệt độ vỉa lớn hơn 93oC sẽ ảnh hưởng đáng kể tới tuổi thọ của cáp điện và tăng đáng kể giá thành toàn bộ tổ hợp máy bơm. Hiện nay có những loại cáp tải điện năng có thể chịu được nhiệt độ tới 117oC với tuổi thọ 5 năm tuy nhiên điều này vẫn còn là vấn đề tranh cãi. Ngoài ra khó tiến hành khảo sát nghiên cứu giếng, đo địa vật lý…các vùng nằm dưới máy bơm và xử lý vỉa nhằm tăng cường sản lượng giếng. Tóm lại: Tuỳ thuộc vào điều kiện thực tế của mỏ kết hợp với tài liệu địa chất kỹ thuật thu được từ mỏ căn cứ vào ưu nhược điểm của từng phương pháp mà chọn lựa sao cho phù hợp và đạt hiệu quả là tối ưu. 1.3. Phân tích và lựa chọn phương pháp khai thác cơ học tại mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng Nguồn năng lượng cung cấp cho vỉa là có giới hạn và nó giảm dần theo thời gian khai thác. Vì thế quá trình tự phun của giếng khai thác không thể duy trì được mãi. Để đáp ưng yêu cầu đặt ra đối với ngành khai thác dầu khí thì việc phân tích đánh giá, lựa chọn phương pháp khai thác cơ học sau giai đoạn tự phun rất quan trọng và cần thiết. Trong các thông số địa chất kỹ thuật có liên quan đến việc lựa chọn các phương pháp khai thac cơ học, có hai yếu tố quan trọng cần được xem xét đó là yếu tố vỉa và sản phẩm của giếng. Nếu như áp suất đáy lớn hơn áp suất bão hòa khí thì mối quan hệ giữa áp suất và giá trị sản lượng có thể xem như mối quan hệ tuyến tính theo phương trình: Q = k . ΔP Trong đó: Q: Sản lượng; k: Hệ số sản phẩm; ΔP: Độ chênh áp. Ngoài hàm lượng pha rắn chứa trong sản phẩm khai thác thì yếu tố khí của sản phẩm khai thác cũng ảnh hưởng lớn tới việc lựa chọn các phương pháp khai thác cơ học. Đơn giản là việc có mặt của khí trong sản phẩm khai thác, sẽ ảnh hưởng tới quá trình hoạt động của máy bơm nếu khai thác bằng bơm ly tâm điện chìm. Khi lựa chọn phương pháp khai thác cơ học ta phải quan tâm tới các yếu tố: công nghệ và kỹ thuật, địa chất, khí hậu và kinh tế. Mỗi một nhóm các yếu tố trên đều có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình chọn lựa phương pháp nào cho thích hợp. Để lựa chọn cho hợp lý người ta thường bắt đầu bằng việc phân tích các dữ liệu và tính chất mỏ, tính chất hoa lý của các pha trong mỏ. Trên cơ sở đó sẽ sử dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật cũng như kinh tế cho việc lựa chọn. Chúng ta cùng tham khảo bảng trình bày kết quả thống kê khả năng áp dụng các phương pháp khai thác cơ học khác nhau trong từng điệu kiện cụ thể đối với mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng. Bảng 1.1: Tổng kết khả năng và hiệu quả áp dụng các phương pháp khai thác dầu khí bằng phương pháp cơ học tại mỏ dầu của liên doanh dầu khí Vietsovpetro Điều kiện khai thác  Nguyên lý truyền động    Bằng điện  Bằng khí    Bơm ly tâm  Bơm guồng xoắn  Gaslift   Ngoài khơi  Khá  Khá  Khá   Sa mạc  Trung bình  Khá  Khá   Thành phố đông dân  Khá  Khá  Khá   Một giếng riêng lẻ  Trung bình  Trung bình  Xấu   Một nhóm giếng  Khá  Khá  Tốt   Độ sâu giếng lớn  Khá  Khá  Trung bình   Áp suất vỉa thấp  Khá  Khá  Tốt   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 hiện lắng đọng muối  Trung bình  Trung bình  Xấu   Xuất hiện nhũ tương  Trung bình  Khá  Trung bình   Yếu tố khí dầu cao  Xấu  Trung bình  Khá   Thay đổi sản phẩm linh hoạt và chuyển sang khai thác định kỳ  Xấu  Trung bình  Tốt   Tiến hành khảo sát giếng  Xấu  Xấu  Tốt   Giến khoan nghiêng và ngang  Trung bình  Trung bình  Tốt   Sửa giếng bằng tời  Xấu  Xấu  Tốt   Bơm hóa phẩm  Trung bình  Trung bình  Tốt   Qua bảng tổng kết ta nhận thấy rằng với điều kiện thực tế khai thác của mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng thì việc áp dụng hai phương pháp khai thác bằng gaslift và khai thác bằng tổ hợp bơm ly tâm điện chìm là cho hiệu quả tối ưu nhất. Nhưng do giới hạn của đề tài ta sẽ tìm hiểu về việc sử dụng tổ hợp bơm ly tâm điện chìm trong khai thác dầu khí tại liên doanh dầu khí Vietsovpetro. Chương 2 TỔ HỢP BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM DÙNG TRONG KHAI THÁC DẦU KHÍ 2.1. Bơm điện chìm dùng trong khai thác dầu khí ở xí nghiệp liên doanh Dầu khí VietsovPetro Trong quá trình khai thác giếng, khi năng lượng vỉa không đủ cung cấp để nâng sản phẩm khai thác lên bề mặt theo thiết kế thì ta phải áp dụng giải pháp khai thác cơ học để đẩy dầu lên. Trên thực tế có nhiều phương pháp khái thác dầu cơ học dựa trên nguyên tắc truyền động năng từ trên mặt đất xuống. Tuy nhiên trong quá trình thiết kế lựa chọn phương pháp khai thác dầu cần phải xem xét đến yếu tố địa chất, công nghệ, kỹ thuật và hiệu quả kinh tế để có được phương pháp tối ưu nhất. Phương pháp khai thác cơ học bằng tổ hợp bơm ly tâm điện chìm được xem như là một giải pháp tối ưu nhất, đạt hiệu quả kinh tế cao nhất đôi với những giếng có độ ngậm nước sản phẩm khá lớn (từ 70% trở lên). Mặc dù yếu tố khí tự nhiên ảnh hưởng rất lớn tới quá trình làm việc của tổ hợp bơm ly tâm điện chìm như vấn đề khí tự do. Hiện nay có một số giải pháp kỹ thuật cho phép giảm thiểu ảnh hưởng của khí tự do bằng cách lắp đặt thêm thiết bị tách khí ly tâm. Ngoài ra do chi phí ban đầu thấp và yêu cầu khai thác kỹ thuật, bão dưỡng không phức tạp nên việc ứng dụng tổ hợp máy bơm ly tâm điện chìm như một giải pháp cơ học linh động đáp ứng kịp thời yêu cầu sản xuất. Bảng 2.1: Các thông số kinh tế khi sử dụng phương pháp khai thác dầu bằng máy bơm ly tâm điện chìm tại mỏ Bạch Hổ 1  Tổng lượng dầu khai thác bằng máy bơm, ngàn tấn  125,11   2  Tiền bán dầu, ngàn USD  16263,9   3  Đầu tư cơ bản, ngàn USD  4624,1   4  Chi phí sản xuất, ngàn USD  6161,3   5  Các loại thuế liên quan, ngàn USD  2927,5   6  Lợi nhuận của XNLD Vietsovpetro, ngàn USD  2551,0   7  Hiệu quả đầu tư cơ bản, USD/ USD  0,552   2.1.1. Yêu cầu chung đối với tổ hợp bơm ly tâm điên chìm Do bơm làm việc trong điều kiện phức tạp: chiều sâu đặt bơm lớn, dẫn đến nhiệt độ và áp suất cao nên khi đưa bơm vào hoạt động để đảm bảo tính năng của bơm cũng như hiệu quả trong quá trình khai thác thì bơm phải đáp ứng được các yêu cầu sau: Hình dạng kết cấu của bơm phải phù hợp với kích thước của giếng khoan, đường kính của bơm phải nhỏ hơn đường kính của ống chống khai thác theo một giới hạn cho phép. Điều này đảm bảo việc kéo thả thuận lợi khi có sự cố xảy ra. Bơm làm việc ở độ sâu lớn nên phải tạo được cột áp cao để đưa chất lỏng lên miệng và tới thiết bị thu gom va xử lý trên mặt. Ở điều kiện nhiệt độ cao (khoảng 100oC dến 150oC) và luôn trực tiếp tiếp xúc với chất lỏng vỉa đòi hỏi vật liệu chế tạo và các thiết bị làm kín phải đảm bảo các tính năng hoạt động liên tục của bơm. Nguồn năng lượng cung cấp cho động cơ hoạt động là dòng điện ba pha với điện áp sử dụng thường lớn hơn 1000V nên cáp điện phải đạt các yêu cầu sau: độ dẫn điện cao, khả năng cách điện với môi trường chung quanh tốt, chịu được va đập trong quá trình kéo thả.