HỆ THỐNG SẢN XUẤT NHÂN TẠO: PHƯƠNG PHÁP VÀ LỰA CHỌN - KHOA HỌC - 2026

Các hệ thống sản xuất nhân tạo là các quy trình được sử dụng trong các giếng dầu để tăng áp suất trong bể chứa và do đó khuyến khích dầu trồi lên bề mặt.

Khi năng lượng xung động tự nhiên của bể chứa không đủ mạnh để đẩy dầu lên bề mặt, một hệ thống nhân tạo được sử dụng để lấy thêm vật liệu.

Nguồn: pixabay.com

Trong khi một số giếng chứa đủ áp suất để dầu trồi lên bề mặt mà không cần phải thực hiện bất kỳ kích thích nào, thì hầu hết đều không, đòi hỏi một hệ thống nhân tạo.

Trong số ước tính khoảng 1 triệu giếng dầu và khí đốt được sản xuất trên thế giới, chỉ có 5% chảy tự nhiên, khiến hầu hết sản lượng dầu khí trên thế giới phụ thuộc vào hoạt động hiệu quả của các hệ thống sản xuất nhân tạo.

Ngay cả đối với những giếng ban đầu có dòng chảy tự nhiên lên bề mặt, áp suất đó sẽ bị cạn kiệt theo thời gian. Đối với họ, việc sử dụng hệ thống nhân tạo cũng được yêu cầu.

Phương pháp

Mặc dù có một số phương pháp để đạt được sản xuất nhân tạo, hai loại hệ thống nhân tạo chính là hệ thống bơm và hệ thống nâng khí.

Ví dụ, ở Hoa Kỳ, 82% giếng sử dụng thiết bị khuấy cơ học, 10% sử dụng máy nâng khí, 4% sử dụng máy bơm chìm điện và 2% sử dụng máy bơm thủy lực.

Hệ thống bơm

Hệ thống bơm cơ khí

Hệ thống này sử dụng thiết bị trên bề mặt và bên dưới nó để tăng áp suất và đẩy hydrocacbon về phía mặt đất. Máy bơm cơ khí là loại máy bơm nổi tiếng được sử dụng trong các giếng dầu trên bờ.

Trên bề mặt, rocker lắc lư qua lại. Nó được kết nối với một chuỗi các thanh gọi là thanh hút, chúng chìm xuống giếng.

Các thanh hút được kết nối với bơm thanh hút, được lắp đặt như một phần của các đường ống gần đáy giếng.

Khi bộ điều chỉnh dao động, điều này vận hành xích thanh, thanh hút và bơm thanh hút, hoạt động theo cách tương tự như các pít-tông trong xi lanh.

Bơm thanh hút nâng dầu từ đáy giếng lên bề mặt. Nói chung, các bộ phận bơm được cung cấp năng lượng điện tử hoặc bằng động cơ xăng, được gọi là động cơ chính.

Để hệ thống bơm hoạt động tốt, một bộ giảm tốc được sử dụng để đảm bảo bộ phận bơm chuyển động ổn định.

Hệ thống bơm thủy lực

Hệ thống bơm này sử dụng một bơm thủy lực từ đáy giếng, thay vì các thanh hút, để đưa dầu lên bề mặt. Quá trình sản xuất bị ép lên các pít-tông, gây ra áp suất và các pít-tông nâng chất lỏng lên bề mặt.

Tương tự như vật lý áp dụng cho các guồng nước vận hành các nhà máy cổ đại, năng lượng tự nhiên được sử dụng trong lòng giếng để đưa sản xuất lên bề mặt.

Máy bơm thủy lực nói chung được tạo thành từ hai piston, một ở trên đỉnh của cái kia, được nối với nhau bằng một thanh chuyển động lên xuống bên trong máy bơm.

Cả máy bơm thủy lực bề mặt và máy bơm thủy lực ngầm đều chạy bằng dầu sạch, trước đây được khai thác từ giếng.

Bơm trên bề mặt đưa dầu sạch qua các đường ống đến bơm thủy lực được lắp đặt ngầm ở phần thấp nhất của chuỗi ống. Chất lỏng trong bể chứa được đưa lên bề mặt bằng một chuỗi ống song song thứ hai.

Hệ thống bơm chìm điện

Hệ thống bơm chìm điện sử dụng một máy bơm ly tâm dưới mức chất lỏng hồ chứa. Được kết nối với một động cơ điện dài, máy bơm được tạo thành từ một số cánh quạt hoặc cánh quạt, giúp di chuyển chất lỏng trong giếng.

Toàn bộ hệ thống được lắp đặt ở dưới cùng của chuỗi ống. Một dây cáp điện chạy theo chiều dài của giếng và kết nối máy bơm với nguồn điện trên bề mặt.

Máy bơm chìm điện áp dụng sản xuất nhân tạo bằng cách quay các cánh bơm trên trục máy bơm tạo áp lực lên các chất lỏng xung quanh buộc chúng trồi lên bề mặt.

Máy bơm chìm điện được sản xuất hàng loạt, và có thể nâng hơn 25.000 thùng chất lỏng mỗi ngày.

Hệ thống nâng khí

Là một hệ thống sản xuất nhân tạo mới nổi, khí nâng bơm khí nén vào giếng để khôi phục áp suất, do đó làm cho nó sản xuất. Ngay cả khi giếng đang chảy mà không có lực nâng nhân tạo, nó thường sử dụng hình thức nâng khí tự nhiên.

Khí bơm vào, chủ yếu là nitơ, làm giảm áp suất ở đáy giếng bằng cách giảm độ nhớt của chất lỏng trong giếng. Điều này làm cho chất lỏng chảy lên bề mặt dễ dàng hơn. Thông thường, khí được đưa vào là cùng một loại khí tái chế được sản xuất trong giếng dầu.

Mặc dù nó có rất ít đơn vị trên bề mặt, hệ thống này là lựa chọn tối ưu cho các ứng dụng ngoài khơi. Hố xuống, khí nén được bơm vào vòng ống, đi vào giếng thông qua nhiều điểm tiếp cận, được gọi là van nâng khí.

Khi khí đi vào ống ở các giai đoạn khác nhau này, nó tạo thành bong bóng, giải phóng chất lỏng và giảm áp suất.

Lựa chọn hệ thống sản xuất nhân tạo

Để có được tiềm năng phát triển tối đa từ bất kỳ giếng dầu khí nào, hệ thống sản xuất nhân tạo hiệu quả nhất phải được lựa chọn. Các tiêu chí được sử dụng trong lịch sử để chọn hệ thống nhân tạo cho một giếng cụ thể rất khác nhau trong ngành:

- Kinh nghiệm vận hành.

- Những hệ thống nhân tạo nào có sẵn để lắp đặt ở một số khu vực nhất định trên thế giới.

- Hệ thống nhân tạo đang hoạt động ở các giếng tiếp giáp hoặc tương tự.

- Xác định hệ thống nào sẽ được thực hiện ở tốc độ mong muốn và từ độ sâu cần thiết.

- Đánh giá danh sách những thuận lợi và khó khăn.

- Hệ thống chuyên gia để loại bỏ và lựa chọn hệ thống.

- Đánh giá chi phí ban đầu, chi phí vận hành, năng lực sản xuất, v.v. với việc sử dụng kinh tế học như một công cụ lựa chọn, nói chung là trên cơ sở giá trị hiện tại.

Trong hầu hết các trường hợp, hệ thống sản xuất nhân tạo hoạt động tốt nhất trong các lĩnh vực tương tự được coi là tiêu chí lựa chọn. Ngoài ra, các thiết bị và dịch vụ sẵn có có thể dễ dàng xác định hệ thống sản xuất nhân tạo nào sẽ được áp dụng.

Tuy nhiên, khi một phần của kịch bản đòi hỏi chi phí đáng kể để duy trì tốc độ sản xuất cao trong các giếng, thì nên xem xét hầu hết các phương pháp đánh giá và lựa chọn hiện có.

Người giới thiệu

1. Rigzone (2019). Thang máy nhân tạo hoạt động như thế nào? Được lấy từ trang: aromazone.com.
2. UNAM (2019). Các nguyên tắc cơ bản của hệ thống sản xuất nhân tạo. Lấy từ: ptolomeo.unam.mx:8080.
3. Schlumberger (2019). Nâng nhân tạo. Lấy từ: slb.com.
4. Petrowiki (2019). Nâng nhân tạo. Lấy từ: petrowiki.org.
5. Wikipedia, bách khoa toàn thư miễn phí (2019). Nâng nhân tạo. Lấy từ: en.wikipedia.org.