Một bộ tách thử nghiệm dầu mỏ là gì: Kiểm tra giếng, kích thước và thiết bị

Máy phân tách thử nghiệm mỏ dầu là gì: Kiểm tra giếng, định cỡ và thiết bị đo đạc

Trả lời câu hỏi cốt lõi:Máy tách thử nghiệm mỏ dầu là gì?Máy phân tách thử nghiệm mỏ dầu là một bình áp suất di động, gắn trên tấm trượt được sử dụng để đo tốc độ sản xuất dầu, khí và nước riêng lẻ của một giếng trong quá trình thử nghiệm sản xuất. Về mặt chức năng, nó là một thiết bị phân tách sản xuất nhỏ, thường có đường kính từ 0,3 đến 2 m, nhưng được thiết kế để di chuyển và đo lường thay vì làm nhiệm vụ liên tục: bình được gắn trên khung trượt hoặc xe moóc có đường ống, van, đồng hồ đo, bảng điều khiển riêng và thường là đầu đốt hoặc bể chứa, vì vậy nó có thể được di chuyển giữa các giếng và kết nối với đầu giếng hoặc ống góp thử nghiệm. Quá trình thử nghiệm diễn ra trong 4-24 giờ và tạo ra tỷ lệ khí-dầu, lượng nước cắt, trọng lượng API và tỷ lệ tuyệt đối, với độ chính xác cộng hoặc trừ 2-5% khi vận hành chính xác. Dữ liệu đó thúc đẩy các quyết định phân bổ, quản lý hồ chứa và xử lý công việc.

1. Bài kiểm tra tốt thực sự đo lường được điều gì và tại sao

Mục đích không chỉ đơn thuần là tách chất lỏng mà còn tạo ra các con số có thể bảo vệ được và thu được bốn đại lượng:

• Giá dầu, gas và nước:Tốc độ ba pha là đầu ra chính. Khí được đo ở đầu ra hơi, thường bằng đồng hồ đo lỗ vì tính đơn giản và khả năng chấp nhận rộng rãi của nó, hoặc bằng tua-bin, Coriolis hoặc đồng hồ đo siêu âm trong đó cần có vòng quay rộng hơn hoặc đo khối lượng trực tiếp; Cần phải giảm tỷ lệ 10:1 đến 100:1 vì một lần trượt duy nhất có thể kiểm tra cả giếng tốc độ cao và giếng cận biên. Dầu và nước được đo trên các đầu ra tương ứng của chúng bằng đồng hồ đo độ dịch chuyển dương, đồng hồ tua-bin hoặc đồng hồ Coriolis, với đồng hồ Coriolis ngày càng được ưa chuộng hơn vì nó đo trực tiếp khối lượng và mật độ và do đó cho phép cắt lượng nước và trọng lực API từ cùng một thiết bị. Tỷ lệ thường được báo cáo ở điều kiện tiêu chuẩn, do đó áp suất và nhiệt độ của thiết bị phân tách được ghi lại liên tục và hệ số co ngót được áp dụng để điều chỉnh thể tích dầu từ thiết bị phân tách về điều kiện bể chứa.
• Tỷ lệ xăng-dầu và cắt nước:Tỷ lệ khí-dầu, được biểu thị bằng feet khối tiêu chuẩn trên mỗi thùng và lượng nước cắt giảm, tính theo phần trăm của tổng chất lỏng, là hai con số dẫn xuất quan trọng nhất đối với việc quản lý hồ chứa. GOR thường dao động từ 50 đến 5.000 scf/bbl và GOR tăng qua các lần thử nghiệm liên tiếp báo hiệu sự thiếu hụt hoặc đột phá của khí, đây là một trong những yếu tố kích hoạt cổ điển dẫn đến việc khắc phục hoặc giảm tốc độ. Tỷ lệ cắt nước dao động từ 0 đến 95% và xu hướng gia tăng cho thấy sự xâm lấn của nước, kênh dẫn nước hoặc công trình xi măng thất bại. Cả hai đều hữu ích dưới dạng xu hướng hơn là một giá trị duy nhất, đó là lý do tại sao các thử nghiệm được lặp lại theo lịch trình, thường là hàng tháng hoặc hàng quý để sản xuất giếng và tại sao các điều kiện thử nghiệm, bao gồm kích thước cuộn cảm và áp suất dòng chảy, phải được ghi lại để các thử nghiệm liên tiếp có thể so sánh được.
• Lấy mẫu chất lỏng và phân tích PVT:Thử nghiệm giếng thường là cơ hội thực tế duy nhất để lấy được mẫu chất lỏng đại diện và thiết bị phân tách là nơi lấy mẫu. Các mẫu dầu và khí được thu thập tại thiết bị phân tách dưới áp suất trong các bình lấy mẫu đặc biệt và được kết hợp lại trong phòng thí nghiệm theo tỷ lệ khí-dầu sản xuất được đo để tái tạo lại chất lỏng vỉa. Từ đó, phân tích áp suất-thể tích-nhiệt độ sẽ đưa ra điểm bong bóng, hệ số thể tích hình thành, tỷ lệ khí dung dịch và độ nhớt, tất cả đều cần thiết cho mô phỏng bể chứa và tính toán cân bằng vật chất. Để có được một mẫu hợp lệ đòi hỏi giếng phải được chảy ổn định ở tốc độ dưới tốc độ tới hạn đủ lâu để ổn định, đó là lý do tại sao trước khi thử nghiệm thường phải làm sạch khoảng thời gian từ vài giờ đến một ngày.
• Hiệu suất tốt và khả năng cung cấp:Ngoài tốc độ đơn giản, thử nghiệm chạy đúng cách sẽ thiết lập mối quan hệ giữa áp suất dòng chảy và tốc độ sản xuất, từ đó tính ra chỉ số năng suất và tiềm năng dòng chảy mở tuyệt đối đối với các giếng khí. Thử nghiệm đa điểm cho dòng chảy vào giếng ở ba hoặc bốn kích cỡ cuộn cảm tăng dần, giữ từng kích cỡ cho đến khi áp suất và tốc độ ổn định, đồng thời vẽ biểu đồ tốc độ theo mức giảm áp suất. Kết quả cho kỹ sư biết mức độ sẵn có cho một lần rút nước nhất định, liệu có hư hỏng thành hệ được biểu thị bằng chỉ số năng suất thấp ngoài dự kiến ​​hay không và liệu giếng có được sản xuất trên mức tới hạn hay không, gây ra hiện tượng hình nón và tạo cát. Đây là thông tin biện minh hoặc loại trừ sự kích thích, sự vượt trội hoặc thay đổi tỷ giá.

2. Quy trình thiết kế và thử nghiệm thiết bị

Ba đặc điểm thiết kế và một nguyên tắc phân biệt một bài kiểm tra tốt và một bài kiểm tra vô giá trị:

• Kích thước tàu cho một thiết bị di động:Thiết bị phân tách thử nghiệm có kích thước bằng cùng công suất khí Souders-Brown như bình sản xuất nhưng có thêm hai hạn chế. Nó phải xử lý đầy đủ các mức giá dự kiến ​​trên tất cả các giếng mà nó sẽ phục vụ, vì một đường trượt được di chuyển từ giếng này sang giếng khác, điều này đẩy thiết kế theo hướng chuyển hướng rộng hơn và đôi khi hướng tới các bộ phận bên trong có thể hoán đổi cho nhau hoặc đường trượt thứ hai nhỏ hơn cho các giếng cận biên. Và nó phải có thể vận chuyển được, điều này giới hạn đường kính và chiều dài theo kích thước hợp pháp của đường bộ và do đó hạn chế dung tích khí; trong trường hợp giếng tốc độ cao vượt quá khả năng, thử nghiệm được thực hiện ở tốc độ giảm thông qua một cuộn cảm nhỏ hơn hoặc hai đường trượt được vận hành song song. Thời gian lưu giữ chất lỏng ngắn hơn so với thiết bị phân tách sản xuất, thường là 1-5 phút, vì mục tiêu là đo lường chứ không phải hiệu quả phân tách tối đa.
• Thiết bị và gói đo sáng:Gói đo sáng là thứ làm cho tấm trượt trở thành một dải phân cách thử nghiệm thay vì chỉ là một dải phân cách nhỏ. Nó bao gồm đồng hồ đo khí với các bộ truyền áp suất và nhiệt độ, và đối với tấm lỗ, một bộ truyền áp suất chênh lệch có phạm vi phù hợp với lưu lượng dự kiến; máy đo chất lỏng có phép đo nhiệt độ và mật độ riêng; bộ điều khiển mức trên mỗi ổ cắm chất lỏng phải giữ ổn định, vì bộ điều khiển mức săn tạo ra tốc độ dao động và làm hỏng bài kiểm tra; bộ điều khiển áp suất trên đầu ra khí giúp giữ ổn định áp suất phân tách, thường cao hơn 2-5 bar so với dòng chảy; và một hệ thống thu thập dữ liệu ghi lại mọi thứ trong khoảng thời gian một phút hoặc ít hơn để có thể chứng minh sự ổn định thay vì giả định. Tất cả các máy đo đều được hiệu chuẩn theo lịch trình xác định và chứng chỉ hiệu chuẩn là một phần của hồ sơ kiểm tra.
• Quy trình kiểm tra và ổn định:Kỷ luật là thứ tạo ra một con số hợp lệ. Giếng được chảy để làm sạch và loại bỏ dung dịch khoan hoặc dung dịch xử lý, việc này có thể mất vài giờ đến một ngày. Sau đó, nó được chảy ở tốc độ thử nghiệm thông qua một cuộn cảm cố định và tốc độ, áp suất và nhiệt độ được theo dõi cho đến khi chúng ổn định, thường được xác định là biến thiên dưới 2-5% trong khoảng thời gian từ một đến bốn giờ tùy thuộc vào tiêu chuẩn được áp dụng. Chỉ sau đó giai đoạn thử nghiệm chính thức mới bắt đầu, kéo dài từ 4-24 giờ tùy thuộc vào giếng và mục đích. Kích thước cuộn cảm, áp suất và nhiệt độ đầu giếng, áp suất và nhiệt độ của thiết bị phân tách cũng như chỉ số của bể hoặc đồng hồ đều được ghi lại. Một thử nghiệm dừng sớm hoặc bắt đầu trước khi ổn định sẽ tạo ra những con số có vẻ hợp lý nhưng lại sai và vì những con số này thúc đẩy các quyết định phân bổ và đầu tư nên sai số đó sẽ gây tốn kém.
• Kiểm soát an toàn, bố cục và môi trường:Kiểm tra giếng là một trong những hoạt động thường xuyên có rủi ro cao hơn trong sản xuất và đường trượt phải được thiết kế cho việc đó. Tàu được chế tạo theo tiêu chuẩn ASME VIII Phân khu 1 với một thiết bị cứu trợ có kích thước dành cho ổ cắm bị chặn và trường hợp cháy và được dẫn đến ngọn lửa hoặc cần đầu đốt, vì thiết bị phân tách thử nghiệm là hệ thống lắp đặt tạm thời thường không có ngọn lửa cố định. Đường trượt được nối đất và liên kết, được bố trí theo hướng gió đầu giếng và có lối thoát hiểm, đồng thời được vận hành bằng tính năng phát hiện khí ở những nơi có thể có hydro sunfua. Chất lỏng được chuyển đến bể thử nghiệm có thể tích được đo độc lập dưới dạng kiểm tra chéo trên đồng hồ đo chất lỏng hoặc tới đường ống sản xuất nếu thử nghiệm là thử nghiệm phân bổ. Nước sản xuất và bất kỳ hydrocarbon nào đều được chứa lại thay vì thải ra, và toàn bộ hoạt động được thực hiện bằng một quy trình bằng văn bản và giấy phép.

Ma trận so sánh cấu hình máy phân tách thử nghiệm mỏ dầu

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Hỏi: Sự khác biệt giữa máy phân tách thử nghiệm và máy phân tách sản xuất là gì?

Trả lời: Máy phân tách sản xuất chạy liên tục, có kích thước phù hợp với toàn bộ tốc độ hiện trường và cho toàn bộ thời gian sản xuất, đồng thời được tối ưu hóa để đạt hiệu quả phân tách và cho thời gian lưu trú dài từ 3-30 phút. Máy phân tách thử nghiệm chạy không liên tục, có kích thước dành cho một giếng, được tối ưu hóa cho độ chính xác và tính di động của phép đo, đồng thời chấp nhận thời gian lưu trú ngắn hơn từ 1-5 phút vì nhiệm vụ của nó là đo lường thay vì xử lý. Trong thực tế, thiết bị phân tách thử nghiệm là một thiết bị trượt hoặc rơ moóc được gắn với đồng hồ đo, bảng điều khiển, thu thập dữ liệu riêng và thường là một bể chứa hoặc đầu đốt, do đó nó có thể được di chuyển giữa các giếng, trong khi thiết bị phân tách sản xuất là một thiết bị lắp đặt cố định. Nhiều cơ sở có cả hai: một máy phân tách sản xuất xử lý dòng hỗn hợp và một máy phân tách thử nghiệm trên ống góp thử nghiệm có thể cô lập và đo lường bất kỳ giếng riêng lẻ nào.

Hỏi: Nên chạy thử giếng trong bao lâu?

Đáp: Đủ lâu để chứng minh tính ổn định và đó là tiêu chí chứ không phải là thời gian cố định trên đồng hồ. Thực hành điển hình là giai đoạn làm sạch từ vài giờ đến một ngày, sau đó là giai đoạn ổn định trong đó áp suất và tốc độ được theo dõi cho đến khi chúng thay đổi ít hơn khoảng 2-5% trong vòng một đến bốn giờ, và sau đó là giai đoạn thử nghiệm chính thức từ 4-24 giờ. Các thử nghiệm phân bổ đơn giản trên các giếng ổn định có thể chỉ mất 4-8 giờ, trong khi thử nghiệm ban đầu trên giếng mới, thử nghiệm nghiên cứu hồ chứa hoặc thử nghiệm khả năng phân phối trên giếng khí có thể kéo dài 24-72 giờ hoặc lâu hơn. Nguyên tắc quan trọng là giai đoạn thử nghiệm chính thức không được bắt đầu cho đến khi sự ổn định được chứng minh và ghi lại, bởi vì thử nghiệm bắt đầu sớm sẽ tạo ra những con số trông có vẻ hợp lý nhưng sai về mặt hệ thống và vì những con số đó thúc đẩy sự phân bổ giữa các đối tác nên sau này rất khó sửa.

Hỏi: Tại sao áp suất và nhiệt độ của thiết bị phân tách được ghi lại trong quá trình thử nghiệm?

Trả lời: Bởi vì tất cả các mức giá được báo cáo đều ở điều kiện tiêu chuẩn và việc chuyển đổi phụ thuộc vào điều kiện thực tế của tàu. Thể tích khí phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ thông qua định luật khí và hệ số nén nên lưu lượng thực tế đo được phải được hiệu chỉnh theo feet khối tiêu chuẩn hoặc mét khối tiêu chuẩn. Thể tích dầu phụ thuộc vào nhiệt độ để giãn nở nhiệt và quan trọng hơn là vào áp suất vì dầu rời khỏi thiết bị phân tách có chứa khí hòa tan nhấp nháy khi áp suất giảm trên đường đến bể chứa: do đó dầu co lại giữa thiết bị phân tách và bể chứa, thường là 1-20% tùy thuộc vào áp suất và dầu thô, và hệ số co ngót hoặc hệ số thể tích hình thành được áp dụng để điều chỉnh cho nó. Nếu không có hồ sơ nhiệt độ và áp suất tách chính xác, tốc độ được báo cáo có sai số thường lớn hơn sai số của đồng hồ đo.

Hỏi: Đồng hồ đo lưu lượng nhiều pha có thể thay thế thiết bị phân tách thử nghiệm không?

Trả lời: Ngày càng có nhiều sự đồng ý cho việc phân bổ và giám sát, nhưng không hoàn toàn dành cho việc kiểm tra giếng chính thức. Đồng hồ đo nhiều pha đo các thành phần và vận tốc của khí, dầu và nước mà không cần tách dòng, cung cấp dữ liệu tốc độ liên tục từ một hệ thống lắp đặt nhỏ gọn và loại bỏ nhu cầu chuyển hướng giếng sang thiết bị phân tách thử nghiệm. Độ chính xác điển hình là cộng hoặc trừ 5-10% trên mỗi pha, so với 2-5% đối với máy phân tách thử nghiệm chạy tốt và độ chính xác giảm ở các phần thể tích khí cao và ở mức cắt nước cao. Do đó, đồng hồ đo nhiều pha rất lý tưởng cho việc xác định xu hướng và phân bổ ở những nơi đối tác có thể chấp nhận độ chính xác và chúng được sử dụng rộng rãi ngoài khơi và ở những vùng xa nơi mà máy phân tách thử nghiệm là không thực tế. Tuy nhiên, họ không cung cấp mẫu chất lỏng đại diện cho phân tích PVT, do đó, việc kiểm tra phân tách vẫn được yêu cầu định kỳ cho mục đích đó.