11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 44
HÌNH 14
KhoaKỹ thuật Địa chất & Dầu khí
Copyright 2008
Lấy mẫu có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định thành phần của khí.
Mẫu có ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác của kết quả nghiên cứu. Vì thế, việc lấy mẫu khí thiên nhiên cần phải tiến hành cẩn thận, theo đúng trình tự yêu cầu. Tuy nhiên thực tế việc lấy mẫu khí thiên nhiên lại ít khi được thực hiện tốt.
Khí thiên nhiên, dòng chảy thường có đi kèm theo thành phần condensat, không thể lấy được mẫu hoàn toàn ở trạng thái nguyên. Mức độ phản ánh đối với trạng thái thiên nhiên phức tạp của dòng chảy hai pha – với sự thay đổi các mô hình dòng chảy mẫu và hiện tượng chất lỏng không trượt (liquid holdup) thay đổi theo gradient vận tốc trong lưu chất – không thể cho độ tin cậy tuyệt đối.
KhoaKỹ thuật Địa chất & Dầu khí
Copyright 2008
11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 46
Trong các trường hợp thực tế, một bình tách được lắp đặt tại đầu giếng để tách lấy khí condensat và xác định lưu lượng mỗi pha. Các phân tích tiếp theo sau khi khí ra khỏi bình tách khí và chất lỏng cho phép tái kết hợp để đạt được kết quả phân tích dòng chảy giếng. Điều này là lý do các bình đo thậm chí được lắp đặt ngoài khơi nơi có không gian và khối lượng chụi được là rất hạn chế và tiêu tốn nhiều tiền vốn đầu tư.
Việc lấy mẫu đem lại kết quả nghèo nàn nói chung do một số nguyên nhân gây ra:
Do không biết tầm quan trọng của các yếu tố kinh tế và kỹ thuật.
Người thực hiện lấy mẫu chưa được huấn luyện đủ các kỹ năng cần thiết liên quan.
Do không biết hoặc bỏ qua không tuân theo các quy trình chỉ dẫn tiêu chuẩn.
KhoaKỹ thuật Địa chất & Dầu khí
Copyright 2008
Yêu cầu trong khi tiến hành lấy mẫu mỏ:
Không được sử dụng ống lấy mẫu bẩn đã chứa các mẫu trước đó.
Không được tiến hành lấy mẫu khi điều kiện áp suất và nhiệt độ chưa đạt được mức ổn định.
Không được lấy mẫu khi áp suất bình tách có sự khác biệt với áp suất trong ống mẫu.
Không được để mẫu bị xâm nhập khí.
Phải đánh dấu mẫu lấy được rõ ràng, cụ thể.
Việc lấy mẫu lưu chất hydrocacbon có thể nguy hiểm. Mọi người khi liên quan đến công tác lấy mẫu đều cần phải được huấn luyện và làm quen với các nguyên tắc, quy tắc về an toàn. Không bao giờ đổ đầy hoàn toàn chất lỏng vào ống lấy mẫu.
KhoaKỹ thuật Địa chất & Dầu khí
Copyright 2008
11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 48
Hefley và các cộng sự (1985) đã đưa ra bản báo cáo về việc lấy mẫu khí thiên nhiên. Chương trình lấy mẫu này như là nền tảng cơ bản để bổ sung và sửa chữa tiêu chuẩn GPA 2166 cũng như để kiểm tra cả 8 phương pháp lấy mẫu GPA 2166 một cách rất chi tiết.
Tiêu chuẩn GPA 2166-86 chỉ ra rằng các mẫu tốt có thể đạt được cả bằng cả 8 phương pháp. Tuy nhiên bản báo cáo này cũng xếp loại độ chính xác của 8 phương pháp theo thứ tự giảm dần như sau:
Sự thay thế nước(water displacement) Làm sạch liên tục (Continuous Purge) Purge and fill
KhoaKỹ thuật Địa chất & Dầu khí
Copyright 2008
Sự thay thế Glycol
Áp suất giảm (Reduced Pressure) Floating Piston Cylinder
Bơm Helium đến 5psig Bình chân không
Trong thực tế phương pháp Purge and Fill là phương pháp phổ biến nhất, trong khi đó phương pháp Floating Piston Cylinder đang được sử dụng ngày càng nhiều.
Một vài vấn đề có thể xảy ra quá trình lấy mẫu khí thiên nhiên:
Sự ngưng tụ của Hydrocacbon do sự thay đổi áp suất và nhiệt độ trong quá trình lấy mẫu.
Sự dính bám của các giọt nhỏ chất lỏng và sương (mist).
Các phân tử của mẫu có thể phản ứng với bình chứa.
Một vài thành phần mẫu có thể bị hòa tan trong môi trường thế trung gian.
KhoaKỹ thuật Địa chất & Dầu khí
Copyright 2008
11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 50
Các quá trình tiếp theo rất quan trọng trong công tác lấy là phải đảm một lượng tương đối nhỏ các thành phần có khả năng ngưng tụ giữ lại trong pha khí và được loại bỏ khi đi tới sắc phổ kế hay phổ khối.
Trong khí thiên nhiên, lượng khí H2S nhỏ có thể bỏ qua. Khí H2S tác dụng khá nhanh với thép các bon và nó có thể không phải có ở trong tất cả các khí mẫu. Bình lấy mẫu bằng thép không rỉ nên được sử dụng nếu nghi ngờ có sự hiện diện một hàm lượng lớn H2S trong khí mẫu.
Mặt khác ngay bản thân loại thép không rỉ Austenic cúng có khả năng hấp thụ một lượng nhỏ H2S. Tiêu chuẩn GPA 2261 đề nghị khí được tiến hành phân tích tại nguồn của nó thì hàm lượng H2S nhỏ hơn 3% bằng phương pháp 2377 theo tiêu chuẩn GPA.
KhoaKỹ thuật Địa chất & Dầu khí
Copyright 2008
Quy trình lấy mẫu dưới đây được Toole đề nghị:
Sử dụng thiết bị lấy mẫu có chứa một bộ tách khí khỏi nước dạng lọc lại đối với hệ thống lấy mẫu phù hợp với dòng chảy tính từ van nguồn. Điều này có tính chất bắt buộc đối với các mẫu khí ướt.
Sử dụng bộ ống lấy mẫu được gia nhiệt để ngăn cản sự toạ thành condensat do nhiệt độ môi trường xung quanh thấp trong suốt quá trình lấy mẫu.
Giữ cho đường ống dẫn lấy mẫu càng ngắn càng tốt. Điều này nên được làm đối với tất cả các quá trình lấy mẫu kể cả khí ướt và khí khô.
Làm sạch, sấy khô và làm khô chân không ống lấy mẫu trước khi đưa tới mỏ.
Điều này giúp cho tránh khỏi các chất lỏng có thể xâm nhập lẫn vào từ mẫu lấy trước đó.
Làm sạch ống mẫu một cách cẩn thận.
KhoaKỹ thuật Địa chất & Dầu khí
Copyright 2008
11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 52
Quy trình lấy mẫu dưới đây được Toole đề nghị:
Các ống mẫu trống rỗng từ đầu đến cuối đuôi không có kim loại trên đầu vào đối với sự giãn nở của khí được nén ép tới điều kiện áp suất.
Đối với các mẫu để xác định hiệu suất tỏa nhiệt và phân tích sắc phổ, sử dụng các ống mẫu bằng thép cacbon hay thép không rỉ sét như là DOT3A, DO3AA, thể tích chứa được là 300 cu.in. Các ống lấy mẫu nhỏ hơn có thể chỉ được sử dụng cho phân tích GC. Tuy nhiên, xác định nhiệt lượng Btu được cải tiến tạo ra sự chắc chắn cho phân tích sắc phổ. Btu được tính toán từ quá trình phân tích không vượt quá mức độ dao động +_ 3 Btu theo giá trị đo được.
Giữ cho các ống mẫu thẳng đứng trong khi làm đầy nó, làm sạch đường ống ở phần đáy. Không đặt nằm ngang các ống mẫu xuống đất.
Sử dụng cực dò ống mà nó có thể ít nhất vào sâu 1/3 trong ống mẫu. Điều này nhằm tránh sự tạo ngưng tự và nhiễm bẩn đường vào khi mẫu đi vào ống mẫu.
KhoaKỹ thuật Địa chất & Dầu khí
Copyright 2008
Nhóm nghiên cứu GPA (McCann và các cộng sự, năm 1988) trình bày công trình nghiên cứu về lấy mẫu hỗn hợp khí thiên nhiên cho phiên bản trong tương lai của tiêu chuẩn GPA 2174-83. Bốn phương pháp lấy mẫu sau đã được chấp nhận:
Sự dịch chuyển của xylanh-piston (GPA, tiêu chuẩn 2174-83).
Sự thay thế nước (sự dịch chuyển tổng cộng-80% hydrocacbon/20% phần trống bị chuyển dịch).
Sự dịch chuyển nước (sự dịch chuyển từng phần-80% hydrocacbon/20%
phần trống bị chuyển dịch/10% nước còn lại trong xi-lanh)
Sự dịch chuyển Ethylene Glycol (sự dịch chuyển tổng cộng-80%
hydrocacbon/20% phần trống bị chuyển dịch)
Những cảnh báo sau được đưa ra đối với việc lấy mẫu dùng phương pháp di chuyển piston và xi-lanh (Toole, 1981)
Áp suất tại đáy piston phải cao hơn áp suất của ống lúc bắt đầu hoạt động.
KhoaKỹ thuật Địa chất & Dầu khí
Copyright 2008
11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 54
Xả dần áp suất để đưa mẫu vào và duy trì áp suất ở mỗi bên của piston ao cho gần bằng nhau và chỉ khác nhau một lượng nhỏ đủ để di chuyển piston.
Không được xả hết áp suất khỏi đáy piston sau khi mẫu được đưa vào bởi như thế sẽ làm bay hơi một số chất lỏng chuyển sang thành khí. Như vậy sau đó phải thử mẫu lại.
Không được hoàn toàn cho 100% mẫu làm đầy xi-lanh. Đặt 25% áp suất đệm để đề phòng sự dao động nhiệt độ xung quanh.
Theo Toole (1981), sự di chuyển piston và xi-lanh cũng được sử dụng cho việc lấy mẫu khí ướt với kết quả rất tốt trong việc lấy mẫu đại diện.
Gây áp lực lên đáy xi-lanh bằng dòng khí để làm đầy áp suất trong ống.
Nối xi-lanh với nguồn (bắt buộc sử dụng dây dẫn hướng) và mở van tới xi- lanh.
Làm đầy xi-lanh khi lấy mẫu chất lỏng.