Đồ án tốt nghiệp - Công nghệ xử lý khí đồng hành ở mỏ Bạch Hổ

LỜI MỞ ĐẦU Dầu khí là nguồn khoáng sản rất quan trọng cung cấp phần lớn năng luợng cho đời sống con người, xã hội càng phát triển thì nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng cao, trên thế giới hiện có 97 nước có trữ lượng và đang khai thác dầu khí. Còn ở Việt Nam nếu như việc khai thác dầu đã tròn 20 “tuổi” (tính từ mỏ Bạch Hổ) thì việc khai thác khí đốt ở VN lại “lớn tuổi” hơn: mỏ khí Tiền Hải, với trữ lượng khoảng 1,3 tỉ m3, đã được đưa vào khai thác từ năm 1981 tuy với sản lượng khiêm tốn. Tâm điểm của hi vọng khai thác khí đốt là lượng khí đồng hành của mỏ dầu Bạch Hổ, vốn đã được khai thác từ năm 1986 song vẫn cứ “phải đốt bỏ ngày càng lớn, lên đến 1 tỉ m3 khí mỗi năm”. Trước thực trạng trên thì ngành dầu khí Việt Nam đã và đang đầu tư xây dựng các nhà máy chế biến khí, nhà máy điện chạy bằng turbin khí để tận thu các nguồn khí đồng hành bị đốt bỏ. Hiện nay các ngành công nghiệp khí đốt Việt Nam đang trên đường phát triển. Đánh dấu bằng việc xây dựng các công trình như nhà máy xử lý khí, nhà máy khí- điện- đạm, các mỏ khí mới được phát hiện,… đang chuẩn bị đi vào hoạt động. Không những thế nguồn điện được sản xuất từ khí đốt đang chiếm lĩnh một vị trí quan trọng trong tổng sản lượng điện của nước nhà…. Trước bối cảnh như vậy, yêu cầu về việc nghiên cứu các công nghệ xử lý khí thích hợp, hiệu quả nhằm đạt được yêu cầu về tiêu chuẩn kỹ thuật sau xử lý, cũng như tối ưu nguyên vật liệu cho quá trình xử lý khí. Trên cơ sở đó em đã làm đồ án tốt nghiệp đại học với đề tài: công nghệ xử lý khí đồng hành ở mỏ Bạch Hổ. Bằng những kiến thức đã học ở trường cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của các quý thầy, cô giáo trong bộ môn khoan khai thác dầu khí trường đại học Mỏ Địa Chất cùng với sự cộng tác của các bạn cùng lớp em đã hoàn thành cuốn đồ án này. Em xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới quý thầy, cô và các bạn đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn P.GS – TS Lê Xuân Lân đã dày công hướng dẫn em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành cuốn đồ án tốt nghiệp này một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy. Hà Nội tháng 6, 2013 Sinh viên thực hiện: Ngô Giang Nam

M C L C Ụ Ụ

LỜI MỞ ĐẦU 2

CHƯƠNG I: KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ ĐỒNG HÀNH 3

1.1 Nhiệm vụ và mục đích xử lý khí 3

1.1.1 Nhiệm vụ 3

1.1.2 Mục đích xử lý khí 3

1.2 Tách thành phần nặng và trung gian 4

1.2.1 Khái niệm 4

1.2.2 Ảnh hưởng của thành phần nặng & trung gian 4

1.2.3 Phương pháp tách 4

1.2.4 Sử dụng máy nén và giãn nở Tuabin 5

1.3 Tách thành phần chua 5

1.3.1 Khái niệm khí chua 5

1.3.2 Tác hại của khí chua 5

1.3.3 Phương pháp xử lý khí chua 6

1.3.3.1 Công nghệ hấp thụ 6

1.3.3.2 Công nghệ hấp phụ 7

1.3.3.3 Công nghệ màng lọc 8

1.3.3.4 Công nghệ lạnh sâu 9

1.3.3.5 Các quá trình tách kết hợp 9

1.4 Tách hơi nước trong khí đồng hành 10

1.4.1 mục đích của việc tách hơi nước ra khỏi khí 10

1.4.2 Phương pháp tách hơi nước trong khí đồng hành 10

1.5 Nhiệm vụ xử lý khí tại giàn nén khí trung tâm- CCP 11

1.5.1 Giới thiệu chung về giàn nén 11

1.5.2 Nhiệm vụ của giàn nén khí 11

1.5.2.1 Thu gom khí thấp áp 11

1.5.2.2 Thu gom khí cao áp 11

1.5.2.3 Hệ thống xử lý nước và condensate 12

1.5.2.4 Các hệ thống phụ trợ 12

CHƯƠNG II: HỆ THỐNG THU GOM KHÍ VÀO GIÀN NKTT 13

2.1 Hệ thống thu gom khí cao áp 13

2.1.1 Khái niệm về khí cao áp 13

2.1.2 Sơ đồ thu gom khí cao áp 13

2.1.2.1 Nguồn thu gom từ CTK-3 14

2.1.2.2 Nguồn thu gom từ CPP-2 16

2.1.2.3 Nguồn thu gom từ MSP-1 17

2.1.2.4 Nguồn thu gom từ Rạng Đông 18

2.1.2.5 Mỏ Tê Giác Trắng 20

2.2 Thu gom khí thấp áp 21

CHƯƠNG III: XỬ LÝ KHÍ ĐỒNG HÀNH Ở MỎ BẠCH HỔ 23

3.1 Xử lý sơ bộ trên giàn công nghệ trung tâm 23

3.2 Nguyên lý xử lý khí tại giàn nén khí trung tâm 25

3.2.1 Xử lý khí trước khi nén 25

3.2.2 Quá trình nén khí cao áp 25

3.2.3 Quá trình nén khí thấp áp 26

3.2.4 Quá trình làm khô khí 27

3.3 Các hệ thống công nghệ 27

3.3 Các hệ thống công nghệ 28

3.3.1 Hệ thống bình tách 3 pha đầu vào 28

3.3.2 Hệ thống đo khí và condensate 29

3.3.3 Hệ thống bình tách đứng 31

3.3.3.1 Cấu tạo bình tách 32

3.3.3.2 Nguyên lý làm việc 34

3.3.4 Hệ thống máy nén khí cao áp và thấp áp 35

3.3.5 Hệ thống xử lý khí nhiên liệu 36

3.3.6 Hệ thống thu hồi và bơm condensate trắng 37

3.3.6.1 Công nghệ 37

3.3.6.2 Hệ thống thu hồi condensate trắng gồm có 37

3.3.7 Hệ thống thu hồi và bơm condensate đen 39

3.3.7.1 Công nghệ 39

3.3.7.2 Hệ thống thu hồi condensate đen gồm có 39

3.3.7.3 Nguyên lý thu hồi condensate đen 40

3.3.8 Hệ thống đuốc 41

3.3.9 Hệ thống làm khô khí 42

3.3.10 Hệ thống thiết bị xử lý nước vỉa 42

3.3.11 Hệ thống xả kín (CDH) 43

3.3.12 Hệ thống xả hở 43

CHƯƠNG IV: HỆ THỐNG KHỬ HƠI NƯỚC 44

4.1 Các phương pháp làm khô khí 44

4.1.1 làm khô khí bằng chất hấp phụ rắn 44

4.1.2 Làm khô khí bằng dung dịch hút ẩm lỏng glycol 44

4.2 Nguyên lý làm việc của quá trình hấp thụ bằng TEG 46

4.3 Sơ đồ quy trình công nghệ và các thiết bị cơ bản của hệ thống làm khô khí tại giàn nén khí trung tâm CCP 49

4.3.1 Sơ đồ 49

4.3.2 Các thiết bị cơ bản 49

4.3.3 Quá trình vận hành hệ thống làm khô khí trên giàn nén khí trung tâm 51

4.4 Các thông số vận hành hệ thống làm khô khí bằng TEG ngoài thực tế 52

4.4.1 Nồng độ glycol sạch, tốc độ tuần hoàn TEG và số mâm tiếp xúc 52

4.4.2 Bình tách 3 pha nhanh 54

4.4.3 Nhiệt độ của khí vào tháp tiếp xúc 54

4.4.4 Áp suất tháp tiếp xúc 54

4.4.5 Nhiệt độ glycol sạch 54

4.4.6 Kích thước tháp tiếp xúc: tháp hấp thụ structure packing 54

4.4.7 Nhiệt độ nồi đun lại 56

4.4.8 Áp suất thiết bị tái sinh 56

4.4.9 Nhiệt độ của cột cất 56

4.4.10 Khí stripping 57

4.4.11 Bơm glycol 57

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN MINH HỌA LƯỢNG GLYCOL THÍCH HỢP 58

5.1 Nhiệm vụ tính toán glycol 58

5.2 Bài toán tính toán lượng TEG thích hợp 66

CHƯƠNG VI: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG 67

6.1 An toàn lao động 67

6.1.1 Những yếu tố nguy hiểm có thể xẩy ra và cách phòng ngừa 67

6.1.1.1 Rò rỉ hydrrocacbon (khí, lỏng) 67

6.1.1.2 Độ ồn và rung 71

6.1.1.3 Cháy nổ 71

6.1.2 Các quy tắc và giải pháp thiết kế chính nhằm ngăn ngừa sự cố và tai nạn trên giàn NKTT và các đường ống dẫn khí 74

6.1.3 Quần áo bảo hộ và các phương tiện bảo hộ cá nhân 76

6.2 Bảo vệ môi trường 76

6.2.1 Các chất thải sản xuất 76

6.2.2 Giải pháp bảo vệ môi trường 77

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79

DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH

Bảng 1.1 Bảng phân tích thành phần khí chua một số giàn trong mỏ Bạch Hổ 10

Bảng 2.1: Báo cáo sản lượng khai thác của mỏ Cá Ngừ Vàng 15

Bảng 2.2: Sản lượng khai thác của mỏ Tê giác trắng 20

Bảng 2.3 Tổng lượng khí cao áp thu gom về CCP 21

Bảng 2.4 Nhiệt độ và áp suất tại vị trí lấy mẫu (ngày lấy mẫu 18-09-2012) 22

Bảng 2.5 Thành phần và tính chất khí đầu vào giàn NKTT 22

Bảng 3.1 Thông số thiết kế của bình tách 1-V-211 28

Bảng 3 2 Thông số thiết kế bình tách 1-V-251, 252, 253 31

Bảng 3.3 Kết quả phân tích condensate trắng trước bơmv1-P-231 A/B/C… 39

Bảng 3.4 Kết quả phân tích condensate đen bình tách 1- V- 211B 41

Bảng 4.1 Thông số hoá lý của một số loại glycol 46

Bảng 4.2 Thông số thiết kế thiết bị của hệ thống sấy khí 49

Hình 2.1 Sơ đồ thu gom và phân phối khí cao áp 14

Hình 2.2 Sơ đồ thu gom từ nguồn CTK-3 14

Hình 2.3 Sơ đồ thu gom từ nguồn CPP2 16

Hình 2.4 Sơ đồ thu gom từ nguồn MSP-1 17

Hình 2.5 Sơ đồ thu gom từ nguồn Rạng Đông 18

Hình 3.2 Sơ đồ các nguồn khí đầu vào và sản phẩm đầu ra của CCP 27

Hình 3 3 Bình tách 1-V-211 28

Hình 3.4 Thiết bị đo lưu lượng dạng turbin 29

Hình 3.5 thiết bị đo lưu lượng dạng tấm lổ 30

Hình 3.6 bộ kiểm chứng metter prover 31

Hình 3.7 Cấu tạo bình tách 33

Hình 3 8 Cấu tạo bình tách ngang 34

Hình 3 9 Cấu tạo bình tách mặt cắt A – A’ 34

Hình 4.1 Sơ đồ làm việc của hệ thống hấp thụ làm khô khí bằng TEG 47

Hình 4.2 Tháp hấp thụ 47

Hình 5.1 Đồ thị tra nồng độ glycol sạch yêu cầu 59

Hình 5.2 Đồ thị lượng hơi nước bảo hòa trong hổn hợp gas 60

Hình 5.3 Đồ thị tra lưu lượng glycol sạch (N = 1) 61

Hình 5.4 Đồ thị tra lưu lượng glycol sạch (N = 1.5 ) 62

Hình 5.5 Đồ thị tra lưu lượng glycol sạch (N = 2) 63

Hình 5.6 Đồ thị tra lưu lượng glycol sạch (N = 2.5) 64

Hình 5.7 Đồ thị tra lưu lượng glycol sạch (N = 3) 65

LỜI MỞ ĐẦU

Dầu khí là nguồn khoáng sản rất quan trọng cung cấp phần lớn năngluợng cho đời sống con người, xã hội càng phát triển thì nhu cầu sử dụngnăng lượng ngày càng cao, trên thế giới hiện có 97 nước có trữ lượng và đangkhai thác dầu khí

Còn ở Việt Nam nếu như việc khai thác dầu đã tròn 20 “tuổi” (tính từ

mỏ Bạch Hổ) thì việc khai thác khí đốt ở VN lại “lớn tuổi” hơn: mỏ khí TiềnHải, với trữ lượng khoảng 1,3 tỉ m3, đã được đưa vào khai thác từ năm 1981tuy với sản lượng khiêm tốn

Tâm điểm của hi vọng khai thác khí đốt là lượng khí đồng hành của mỏdầu Bạch Hổ, vốn đã được khai thác từ năm 1986 song vẫn cứ “phải đốt bỏngày càng lớn, lên đến 1 tỉ m3 khí mỗi năm”

Trước thực trạng trên thì ngành dầu khí Việt Nam đã và đang đầu tưxây dựng các nhà máy chế biến khí, nhà máy điện chạy bằng turbin khí để tậnthu các nguồn khí đồng hành bị đốt bỏ

Hiện nay các ngành công nghiệp khí đốt Việt Nam đang trên đường pháttriển Đánh dấu bằng việc xây dựng các công trình như nhà máy xử lý khí, nhàmáy khí- điện- đạm, các mỏ khí mới được phát hiện,… đang chuẩn bị đi vàohoạt động Không những thế nguồn điện được sản xuất từ khí đốt đang chiếmlĩnh một vị trí quan trọng trong tổng sản lượng điện của nước nhà… Trước bốicảnh như vậy, yêu cầu về việc nghiên cứu các công nghệ xử lý khí thích hợp,hiệu quả nhằm đạt được yêu cầu về tiêu chuẩn kỹ thuật sau xử lý, cũng như tối

ưu nguyên vật liệu cho quá trình xử lý khí Trên cơ sở đó em đã làm đồ án tốt

nghiệp đại học với đề tài: công nghệ xử lý khí đồng hành ở mỏ Bạch Hổ

Bằng những kiến thức đã học ở trường cùng với sự giúp đỡ nhiệt tìnhcủa các quý thầy, cô giáo trong bộ môn khoan khai thác dầu khí trường đạihọc Mỏ Địa Chất cùng với sự cộng tác của các bạn cùng lớp em đã hoànthành cuốn đồ án này Em xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới quý thầy, cô và cácbạn đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn P.GS – TS Lê Xuân Lân đã dày cônghướng dẫn em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành cuốn đồ án tốtnghiệp này một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy

Hà Nội tháng 6, 2013Sinh viên thực hiện: Ngô Giang Nam

 Người sử dụng khí luôn cần một áp suất chuyển giao tối thiểu.

 Trong hầu hết các trường hợp khí được sử dụng để làm nhiên liệu do đóngười sử dụng cần một năng suất tỏa nhiệt tối ưu cho khí

 Trong hầu hết các trường hợp yêu cầu sử dụng đòi hỏi phải có một tiêuchuẩn về hàm lượng H2S, CO2 rất nghiêm ngặt vì tính độc hại của khínày là rất lớn

 Vì các lý do kỹ thuật và yếu tố kinh tế nên người sử dụng đặt ra yêucầu trong khí không được tồn tại nước

 Sự có mặt của các hydrocacbon nặng trong khí sẽ có khả năng hìnhthành chất lỏng cao, gây nguy hại cho thiết bị sử dụng

Để khắc phục được những lý do trên thì quá trình xử lý khí cần thực hiện những nhiệm vụ cơ bản sau:

 Làm nghèo khí bằng cách tách thành phần nặng và trung gian trong khí

và hydrate hóa, cacbon dioxit (CO2) gây ăn mòn, hydro sunfide (H2S) độc hại

và gây ăn mòn, các hydro cacbon nặng khác gây ra dòng chảy hai pha trongvận chuyển… Hơn nữa người sử dụng khí còn có yêu cầu riêng đối với khíđược cung cấp cho họ, các yêu cầu hiển nhiên như: số lượng, áp suất chuyểngiao, năng suất tỏa nhiệt, hàm lượng H2S, CO2 và hàm lượng tạp chất…

Như vậy mục đích của việc xử lý khí là nâng cao hiệu quả việc làm

kỷ thuật, tối ưu hóa nguyên vật liệu trong xử lý khí giúp đáp ứng nhu cầungày càng cao cho nguồn năng lượng này

1.2 Tách thành phần nặng và trung gian

1.2.1 Khái niệm

 Thành phần nhẹ: Thành phần nhẹ là thành phần mà chủ yếu là: C1, C2,

C3 có tỷ trọng nhỏ Tỷ trọng của CH4 ở mỏ Bạch Hổ khoảng từ 0.92 –0.96kg/m3

 Thành phần trung gian: Còn gọi là khí ngưng tụ hay lỏng đồng hành(condensate) là dạng trung gian giữa dầu và khí có màu vàng rơm có tỷtrọng lớn hơn khí, thành phần chủ yếu là: C4, C5, C6

 Thành phần nặng: Có thành phần từ C7+ trở lên, thành phần nặng này có

tỷ trọng lớn hơn hai thành phần trên

1.2.2 Ảnh hưởng của thành phần nặng & trung gian

Mục đích chính của việc xử lý khí đồng hành tại giàn nén là tách cácthành phần nặng và trung gian ra khỏi dòng khí đồng hành, thuận tiện cho quátrình vận chuyển khí Vì các thành phần trên gây ra các tác hại như sau:

 Ảnh hưởng lớn đến quá trình nén, nếu thành phần nặng và trung giankhông được xử lý trước khi nén sẻ gây nên hiện tượng rung, có thể dẫnđến vở máy nén

 Ảnh hưởng dến quá trình vận chuyển như gây ăn mòn đường ống, van,thành bình & thiết bị công nghệ

 Dễ hình thành hydrate gây tắc nghẽn trong đường ống

1.2.3 Phương pháp tách

Do có sự khác biệt về tính chất vật lý và thành phần hóa học nên thànhphần nặng và trung gian sẽ có những cách tách riêng biệt phù hợp với mỗithành phần Nhưng nhìn chung cả 2 thành phần đều dựa vào các phương pháptách cơ bản sau:

 Thay đổi về điều kiện áp suất và nhiệt độ

 Sử dụng các loại bình tách và phin lọc hợp lý

Ở phương pháp sử dụng bình tách và phin lọc ta có thể dựa vào điều kiện cụthể để lựa chọn thiết bị cho phù hợp

1.2.4 Sử dụng máy nén và giãn nở Tuabin

Trong công nghiệp khí , máy lạnh ( trạm nén ) khí được phổ biến nhất là các

mỏ có trữ lượng dầu khí lớn Và đây cũng là phương pháp chủ yếu sử dụng

để xử lý khí trên mỏ Bạch Hổ

Phương pháp nén để tách hydrocacbon lỏng ra khỏi hỗn hợp khí dầu dựa trên nguyên tắc nén khí sau đó làm lạnh, thường dùng cho các loại khí có thành phần nặng với hàm lượng cao , nhưng chỉ có thể tách được 40% Và sau

đó khí lại tiếp tục được xử lý kỹ hơn bằng phương pháp hấp phụ dầu hoặc hấpphụ rắn

Trên ( hình vẽ số 1) chỉ ra một sơ đồ nén khí nhiều bậc Sau mỗi loại nén cần làm sạch dầu máy sau đó làm lạnh rồi tách pha Khí được nén ở bậc cao hơn còn ngưng tụ được ổn định bởi thiết bị phân Khí sau bậc nén cuối cùng được dẫn tới thiết bị hấp phụ

1.3 Tách thành phần chua

1.3.1 Khái niệm khí chua

Khí chua là sản phẩm đồng hành trong quá trình khoan và khai thác dầukhí có chứa nhiều H2S và CO2 Khí này rất độc đối với thần kinh, không màu,nặng hơn không khí, tan được trong nước, ăn mòn kim loại, điều nguy hiểmcủa khí này là người ta không thể ngửi được mùi của nó khi nó hiện diện ởnồng độ thấp, với nồng độ cao thì khí chua làm tê liệt ngay khi con ngườichưa thể nhận biết được bằng mũi Khí này có thể gây chết người tức khắc vớinồng độ cao chính vì thế H2S và CO2 cần được phát hiện càng sớm càng tốtbằng các thiết bị đo đặc biệt

Thành phần chính của khí chua là lưu huỳnh, carbon có trong khí dướidạng đihidro sunphua H2S, carbon dioxyt CO2 và khí gas Khí này do có mùirất khó chịu vì chứa H2S và CO2, thường được gọi là khí khí chua

1.3.2 Tác hại của khí chua

Trong quá trình tách nước, dầu, khí và condensate ở một trong nhữngcông đoạn quan trọng nhất của xử lý khí gas là tách H2S và CO2 Hàm lượng

có trong khí nhiều hay ít là phụ thuộc vào từng vùng mỏ, nhưng nói chungđây là loại khí không được mong chờ vì các hợp chất có nhiều tác hại nhưsau:

 Trong khí có chứa nhiều H2S và CO2 đễ gây độc hại ảnh hưởng đến sứckhỏe con người và môi trường.

 Hơi nước cộng với thành phần của khí chua tạo thành axit sẻ gây ănmòn đường ống và thiết bị công nghệ

 Khí chua có giá thành thương mại thấp do chứa nhiều khí độc, nhiềutạp chất, năng suất tỏa nhiệt thấp, chi phi vận chuyển cao

1.3.3.1 Công nghệ hấp thụ

Trong qui trình hấp thụ một hay nhiều cấu tử tan trong pha khí chuyểnsang dung môi Tính lựa chọn quá trình tách một trong các cấu tử khác nhauphụ thuộc vào thông số vận hành Quá trình có thể là phản ứng thuận nghịchhoặc bất thuận nghịch (trong trường hợp dung môi hóa học) hoặc đó là quátrình hòa tan các cấu tử trong pha loảng (trong trường hợp là dung môi vật lý).Các cấu tử được hấp thụ có thể được hoàn nguyên bằng cách thay đổi nhiệt độ

và áp suất cân bằng hoặc bằng các phương pháp hóa học khác

Phần lớn các dung môi hóa học dùng để tách CO2 và H2S là các dungmôi amin hoặc cacbonnate Một ví dụ điển hình của dung môi hóa học làmono ethanolamine (MEA), di-ethanolamine (DEA), metyl di-ethanolamine(MDEA), và dung dịch K2CO3 nóng Dung môi vật lý thông dụng dùng đểtách CO2 là polyethylene glycol Đôi khi các dung môi vật lý và dung môi hóahọc được kết hợp lại với nhau để có hiệu quả tách CO2, H2S tốt nhất Ví dụđiển hình cho trường hợp này là dung môi sulfonate kết hợp của Shell, di-isopropanol amine và nước để tạo dung dịch được gọi là Sulfinol

Hầu hết tất cả các dung môi đều có khả năng tách H2S lẫn CO2 và trongmột số trường hợp có khả năng tách cả nước Quá trình hấp thụ đồng thời cáckhí axit khác như cacbonnyl sulfide và mercaptan trong quá trình hấp thụ

bằng các dung môi trên là khả năng có xảy ra trong thực tế Công nghệ hiệnđại cho thấy rằng tỷ lệ mất mát hidrocacbon phải tối thiểu, thông thường phảinhỏ hơn 1% Tuy nhiên nếu quá trình bảo trì không thực hiện đúng thì có thểxảy ra một số vấn đề như: tạo thành muối bền nhiệt, quá trình tạo bọt, quátrình ăn mòn và quá trình mất mát dung môi.

Hiện nay dung môi được sử dụng phổ biến nhất do tính ưu việt của nó

là MDEA, dung môi này có nhiệt phản ứng thấp, độ giảm khả năng làm việcthấp, và các vấn đề liên quan đến ăn mòn Quá trình hấp thụ thông thường yêucầu áp suất dòng nhập liệu đủ cao để quá trình làm việc hiệu quả Do nhu cầuhoàn lưu dung môi, một cụm thiết bị đòi hỏi có không gian bề mặt rộng vàphải có hệ thống gia nhiệt hoặc làm lạnh Ngoài ra quá trình hấp thụ bằngdung môi đòi hỏi chi phí khác nữa cho quá trình hoàn nguyên dung môi vàquá trình thay thế dung môi

1.3.3.2 Công nghệ hấp phụ

Quá trình hấp phụ là một quá trình truyền khối chọn lọc một hay nhiềuchất tan từ pha lưu chất (khí/lỏng) vào pha của các hạt rắn Trong quá trìnhnày các phản ứng hóa học hình thành các liên kết ion xảy ra giữa cấu tử hòatan và lớp chất phản ứng cố định Các cấu trúc có lỗ xốp và có diện tích bềmặt lớn rất thích hợp với yêu cầu này Các chất hấp phụ thông dụng nhất đểtách CO2, H2S là zeolit, than hoạt tính, và rây phân tử

Các chất hấp phụ có thể được hoàn nguyên qua rây thích hợp, quá trìnhgiải hấp phụ bằng nhiệt (TSA) hoặc quá trình giải hấp bằng áp suất (PSA).Trong cả hai quá trình này, quá trình hấp phụ và quá trình giải hấp phụ đượctiến hành bằng cách nâng nhiệt độ và áp suất ở trạng thái cân bằng một cáchtương ứng Nói chung quá trình TSA phức tạp hơn và đầu tư cao hơn so vớiquá trinh PSA

Không giống zeolit và than hoạt tính, rây phân tử cacbon hoạt động dựatrên vân tốc khuyếch tán trong các vi lỗ xốp để tách các phân tử CO2, H2S Dogiới hạn của thời gian hấp phụ, rây phân tử hoạt động theo cơ chế giống thanhoạt tính hơn zeolit Các rây phân tử hoạt động hiệu quả khi tách các phân tửkhí có cực như H2S, CO2

Các kết quả thực nghiệm chỉ ra rằng zeolit 13X có khả năng hấp phụ tốthơn than hoạt tính Điều này được thể hiện qua kết quả nếu với hàm lượng

CO2, H2S khá nguyên chất (khoảng 99%) thì zeolit 13X có khả năng thu hồivới năng suất tốt hơn than hoạt tính.

Do đặc tính làm việc bán giai đoạn, quá trình hấp phụ CO2, H2S thườngthích hợp cho các quá trình quy mô nhỏ và đòi hỏi phải có độ nguyên chất

CO2, H2S cao Điều kiện vận hành và thiết kế thích hợp là yếu tố là yếu tố làmgiảm hydrocacbon và ngăn ngừa hiện tượng đầu độc chất hấp phụ

1.3.3.3 Công nghệ màng lọc

Trong quá trình tách bằng màng lọc, các phân tử khí xuyên qua một lớpmàng mỏng từ phía có áp suất cao sang phía có áp suất thấp do quá trìnhkhuyết tán Màng lọc thông thường được làm bằng vật liệu polyme, sau quátrình tách dòng khí xuyên thấm chứa hàm lượng CO2, H2S cao và dòng còn lại

có hàm lượng hidrocacbon cao Quá trình thu hồi sản phẩm khí mong muốn

và hàm lượng CO2, H2S trong dòng khí xuyên thấm có thể được nâng caobằng cách sử dụng các cụm tách bằng màng nhiều giai đoạn với các dònghoàn lưu Quá trình nén lại dòng khí xuyên thấm thường phải được thực hiện

do sự giảm áp rất lớn trong quá trình xuyên thấm

Quá trình xử lý sơ bộ trước khi tiến hành quá trình tách bằng màngđóng vai trò rất quan trọng trong việc giảm thiểu chi phí bảo trì và còn kéo dàituổi thọ làm việc của màng do làm giảm được khả năng làm hỏng màng bởihiện tượng tắc nghẽn

Hệ thống xử lý khí sơ bộ thường bao gồm một thiết bị làm lạnh để làmgiảm nhiệt độ điểm sương của dòng khí, một thiết bị lọc hạt lỏng ngưng tụ,một tầng bảo vệ làm việc theo nguyên lý hấp thụ để tách các chất bẩn dạngvết, một thiết bị lọc hạt rắn và thiết bị gia nhiệt để tạo trạng thái quá nhiệt.Các cụm xử lý khí sơ bộ khác có thể có thiết bị dehydrate hóa ví dụ như cụmglycol

Công nghệ màng lọc là công nghệ hiệu quả nhất để tách một lượng lớn

CO2, H2S khỏi dòng khí có hàm lượng CO2, H2S cao Công nghệ này có chiphí vận chuyển thấp nhất và do tính chất được thiêt kế dạng module nênchiếm diện tích không lớn Chi phí năng lượng và chi phí vận hành cho quytrình này cũng là tối thiểu nếu không sử dụng máy nén Tuy nhiên mất máthydrocacbon trong dòng khí xuyên thấm cao và tuổi thọ làm việc của màng

tương đối thấp khoảng 2.5 đến 3 năm nên để nâng cao cần phải có hệ thống

xử lý sơ bộ thích hợp

1.3.3.4 Công nghệ lạnh sâu

Quá trình tách nhờ làm lạnh sâu sử dụng các chất nhiệt động lực họckhác nhau của các khí để tách các cấu tử đặc trưng tại nhiệt độ rất thấp Quátrình này xẩy ra nhờ quy trình nén thực hiện sau quy trình làm mát, làm lạnh

và dãn nở theo hiệu ứng Jun-Thomson Quá trình này đôi khi được kết hợpvới quá trình chưng cất để đạt được khả năng thu hồi cao và thu hồi được sảnphẩm có độ tinh khiết cao Do yêu cầu về năng lượng của quá trình này là khácao nên phải mất nhiều chi phí đầu tư và chi phí vận hành

Quá trình lạnh sâu thích hợp cho các quy trình yêu cầu có độ tinh khiếtcủa CO2, H2S lớn Các chất phụ gia chống hiện tượng quá lạnh rất cần thiếtcho quá trình này để ngăn ngừa hiện tượng làm đông CO2, H2S trong quá trìnhvận hành

1.3.3.5 Các quá trình tách kết hợp

Mỗi công nghệ tách CO2, H2S ở trên tương ứng với một khoảng điềukiện vận hành khác nhau Để đáp ứng khoảng vận hành rộng người ta kết hợpcác quá trình ở trên trong một quy trình thống nhất Một qui trình thích hợpđược tạo ra bởi sự sắp xếp hai công nghệ tách khác nhau theo một trật tự xácđịnh, bao gồm:

 Quá trình tách màng và quá trình làm lạnh sâu

 Quá trình tách màng và quá trình hấp thụ amine

Như vậy nếu thiết kế một hệ thống công nghệ thích hợp sẽ giúp ta đạtđược sự tối ưu về mặt kỹ thuật với chi phí tối thiểu

Tuy nhiên, thành phần khí đồng hành tại mỏ Bạch Hổ chứa một lượng khí chua ít nên việc đầu tư cho công nghệ xử lý khí chua tại giàn nén khí là không cần thiết.

Bảng 1.1 Bảng phân tích thành phần khí chua một số giàn trong mỏ Bạch Hổ

No Tên mẫu Khí vào

GNL

Khí từ giàn CTP-2

Khí từ giàn MSP-1

Khí từ giàn CTK3

1.4 Tách hơi nước trong khí đồng hành

1.4.1 mục đích của việc tách hơi nước ra khỏi khí

Nước luôn tồn tại ở dạng hơi trong hỗn hợp khí với một số lượng nhỏhơn lượng hơi nước bão hoà tại bất kỳ điều kiện áp suất nhiệt độ, khi nhiệt độcủa hỗn hợp nhỏ hơn nhiệt độ điểm sương thì sẽ có sự ngưng tụ nước tự do

Sự xuất hiện của nược tự do sẻ dẫn đến những vấn đề sau:

 Nước liên kết với các phân tử hydrocacbon nhẹ tạo thành hydrat gâytắc nghẽn hoặc phá hủy đường ống

 Nước kết hợp với khí CO2, H2S tạo thành các axit gây ăn mòn thiết bị,đường ống

 Hơi nước có thể làm giảm giá trị toả nhiệt của khí dẫn đến giảm giá trịthương mại của khí

 Tốn thêm năng lượng để vân chuyển

 Hơi nước còn có thể gây ra các phản ứng phụ, tạo bọt, hoặc làm mấthoạt tính xúc tác trong các quá trình chế biến tiếp theo

Vì vậy việc tách nước ra khỏi khí là cần thiết để khắc phục các vấn đề nêutrên Hầu hết các giàn xử lý, vận chuyển khí đều thực hiện công đoạn làmkhô khí

1.4.2 Phương pháp tách hơi nước trong khí đồng hành

Ở một áp suất không đổi, khi hạ nhiệt độ của khí đến một nhiệt độ nhất địnhthì hơi nước trong khí bắt đầu ngưng tụ tạo thành nước tự do Nhiệt độ nàyđược gọi là nhiệt độ điểm sương của khí Khử nước là công đoạn tách hơinước ra khỏi khí để khí có nhiệt độ điểm sương thấp hơn nhiệt độ thấp nhất

mà khí có thể đạt tới Như vậy sẻ chống lại sự hydrate và rỉ sét do nước ngưng

tụ Phải cân nhắc kỹ khi khí chứa CO2, H2S vì các khí axit này khi kết hợp vớinước sẻ tạo thành axit

Quá trình làm khô khí thường sử dụng các phương pháp như: hấp phụrắn và hấp thụ bằng glycol Hai phương pháp này sẽ được đề cập kỹ ở chươngsau.

1.5 Nhiệm vụ xử lý khí tại giàn nén khí trung tâm- CCP

1.5.1 Giới thiệu chung về giàn nén

Trạm nén khí trung tâm được lắp đặt trên giàn cố định riệng biệt, liênkết với giàn ống đứng (riser block), giàn ép vỉa, giàn công nghệ trung tâm số

2 (CPP-2) nhờ các cầu dẫn và đường ống Chức năng của Giàn nén khí trungtâm là tận dụng khí đồng hành của mỏ Bạch Hổ

Trên giàn nén khí trung tâm có lắp đặt 5 tổ máy nén khí cao áp, 1 tổmáy nén khí thấp áp và tất cả các hệ thống phụ trợ dảm bảo cho việc hoạtđộng độc lập của giàn

Khí đồng hành sau khi được tách sơ bộ tại các giàn khai thác (tách cấp1- Khí cao áp, tách cấp 2- Khí thấp áp) được đưa vào giàn nén, được nén lênsau đó đi qua các công đoạn bổ sung và phân phối cho các hộ tiêu thụ, cáctrạm điện và nhà máy khí hóa lỏng trên bờ

Giàn nén khí trung tâm gồm 5 tầng, có lắp các thiết bị chính và phụsau: 5 tổ máy nén cao áp, 1 tổ máy nén thấp áp, các loại bình tách, máy nénkhông khí, thu gom và bơm condensate, hệ thống khí nhiên liệu, máy phátđiện, …

1.5.2 Nhiệm vụ của giàn nén khí

1.5.2.1 Thu gom khí thấp áp

Khí thấp áp được thu gom từ bình tách cấp 2 của giàn CPP-2 với ápsuất dưới 1 barg, sau đó được đưa vào hệ thống thu gom khí thấp áp tại giànnén với 2 cấp nén của máy nén piston nâng áp suất lên 10 barg đưa vào hệthống thu gom khí cao áp

1.5.2.2 Thu gom khí cao áp

Khí cao áp từ bình tách cấp 1 của các giàn khai thác mỏ Bạch Hổ vàgiàn CPP-2 qua Riser block đi theo đường ống 30’’ vào giàn nén khí trungtâm Sau đó đi qua 2 bình tách dầu vào V-211 A/B với áp suất khoảng 10 barg,nhiệt độ 250C Mỗi bình tách có khả năng xử lý chất lỏng và tạp chất cơ họctức thời lên đến 10 m3 Khí nén đầu ra của máy nén khí thấp áp cũng đi vàobình tách 3 pha này Khí được lọc sạch đi qua bộ đo lưu lượng đến ống dẫn

khí đầu vào các tổ máy nén khí cao áp với 2 cấp nén nhằm nâng cao áp suấtkhí đầu ra trên 105 barg

Khí cao áp này được đưa qua hệ thống khử nước nhằm làm khô dòngkhí tránh thành tạo hydrat và ăn mòn trong đường ống Khí cao áp sau khiđược làm khô sẽ phân phối đến các nơi tiêu thụ (dùng cho khai thác dầu-gaslift và vận chuyển về bờ)

1.5.2.3 Hệ thống xử lý nước và condensate

Nước được tách liên tục và theo từng giai đoạn nhất định rồi sau đóđược thu hồi về bình tách chứa các chất bẩn xả kín và được xử lý cẩn thậntrước khi thải ra biển

Condensate sau khi được tách lọc và thu hồi về bình chứa rồi dùng bơmcao áp trên 100 barg đẩy chung vào đường khí cao áp về bờ

1.5.2.4 Các hệ thống phụ trợ

Hệ thống khí nhiên liệu: Khí nhiên liệu được lấy sau bình V-252 rồiđưa xuống hệ thống nhiên liệu Qua quá trình tách lọc và xử lý kỹ trước khilàm khí nhiên liệu cho 5 tổ máy nén và 3 máy phát điện

Condensate đen được tách ra từ bình tách 3 pha đầu vào qua các vanđiều khiển và đến tháp stripper tách lọc các thành phần HC nhẹ rồi tự động xảqua giàn CPP-2

Hệ thống đuốc cao áp gom khí từ các van an toàn, van xả nhanh (BDV)của các bình tách áp suất cao, qua bình tách lỏng trước khi xả ra đuốc cao áp

Hệ thống đuốc thấp áp gom khí từ các van an toán của các bình tách ápsuất thấp, qua bình tách lỏng trước khi xả ra đuốc thấp áp

Hệ thống tái sinh glycol: Glycol ẩm sau khi tách hơi nước trong dòngkhí đồng hành sẽ được tuần hoàn về hệ thống tái sinh glycol Tại đây glycol

sẽ qua quá trình xử lý phức tạp để thành glycol sạch tiếp tục hút ẩm khí đồnghành

CHƯƠNG II

HỆ THỐNG THU GOM KHÍ VÀO GIÀN NKTT

Trong những năm gần đây, sản lượng dầu của các giếng ngày cànggiảm Phương pháp khai thác chủ yếu bằng gaslift nên rất cần thu hồi lượngkhí đồng hành về các giàn nén khí sau đó được nén lên rồi cung cấp cho cácgiếng khai thác bằng gaslift quan trọng hơn nữa là nhu cầu sử dụng khí ngàycàng cao chính vì vậy mà việc xử lý và vận chuyển khí về bờ cũng là một vấn

đề cấp bách hiện nay Chính vì thế mà nghành dầu khí nói chung cũng nhưliên doanh dầu khí Việt – Nga vietsovpetro đang chú trọng đẩy mạnh việc thugom khí về giàn nén khí trung tâm mỏ Bạch Hổ để xử lý

VSP hiện có 3 giàn nén khí tại mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng:

 Giàn nén khí trung tâm – CCP: Thu gom khí vòm Nam Bạch Hổ và cácgiàn khác

 Giàn nén khí nhỏ - MKS: Thu gom khí vòm Bắc Bạch Hổ

 Giàn nén khí Rồng- DGCP: Thu gom khí mỏ Rồng

Giàn Nén khí Trung Tâm được xem là giàn nén chủ lực của VSP đượcthiết kế với công suất nén lớn, thu gom khí tại mỏ Bạch Hổ và các vùng mỏlân cận Hệ thống thu gom khí của giàn trung tâm bao gồm hệ thống thu gomkhí cao áp và thấp áp

2.1 Hệ thống thu gom khí cao áp

2.1.1 Khái niệm về khí cao áp

Khí cao áp là khí có áp suất cao khoảng 8-10 bar được thu gom về giànnén khí trung tâm Tại đây, khí này được xử lý rồi nén lên áp suất 105 barđược sử dụng cho việc khai thác dầu bằng gaslift và chuyển về bờ

2.1.2 Sơ đồ thu gom khí cao áp

Hệ thống thu gom khí đồng hành về giàn nén khí trung tâm bao gồmmột hệ thống đường ống ngầm dày đặc và phức tạp Với hàng ngàn km đườngống ngầm dưới đáy biển Hệ thống thu gom và phân phối khí nghèo theo sơ

đồ dưới đây

Hình 2.1 Sơ đồ thu gom và phân phối khí cao áp.

Đầu vào của giàn nén khí trung tâm bao gồm 5 nguồn trên Tương ứngvới mỗi nguồn ta có các hệ thống thu gom nhanh tương ứng ở mỗi giàn khácnhau

2.1.2.1 Nguồn thu gom từ CTK-3

Hình 2.2 Sơ đồ thu gom từ nguồn CTK-3a) Giàn nhẹ RC-1,3

Giàn nhẹ RC-1,3 thuộc khu vực mỏ Rồng, đưa vào khai thác năm 2011,bao gồm 05 đầu giếng khai thác.Dầu khí từ các giếng khai thác được táchthành phần dầu và khí riêng biệt tại bình tách sơ bộ Dầu sau khi tách đượcchuyển qua giàn RP2 còn khí cao áp được xem là khí Fast track được chuyểnđến đường ống dẫn đến giàn CTK-3 rồi luân chuyển tiếp đến giàn nén khítrung tâm

để đem bán theo thỏa thuận giữa XNLD và Công ty Hoan Vu JOC Khí đượctách khỏi dầu và được vận chuyển về Giàn nén trung tâm của mỏ Bạch Hổ đểvận chuyển về bờ Lưu lượng khí trung bình từ giàn Cá Ngừ Vàng về CTK-3

là 450.000 m3/ngày

Bảng 2.1: Báo cáo sản lượng khai thác của mỏ Cá Ngừ Vàng

c) Giàn công nghệ trung tâm số 3, CTK-3

Giàn CTK-3 là một trong những giàn hiện đại của Vietsovpetro Giàn làmột tổ hợp công nghệ khép kín bao gồm giàn ép vỉa PPD-30000, giàn côngnghệ khai thác xử lý dầu khí của CTK-3 và Cá ngừ vàng Khí đồng hành saukhi được thu gom từ bình tách cấp 1 được kết hợp chung với khí đồng hànhcủa RC1,3, Cá Ngừ Vàng chuyển đến xử lý tại Giàn nén khí trung tâm –CCP

Các thông số chính từ giàn CTK3 đến CCP:

 Đường kính đường ống : 406 mm

 Chiều dài đường ống : 3500 m

 Áp suất làm việc : 60

 Lưu lượng trung bình : 850.000 m3/ngày

=>Vậy nguồn thu hồi khí cao áp từ CTK-3 bao gồm: CTK-3, giànRC1,3, mỏ Cá Ngừ Vàng với lưu lượng thu hồi trung bình là

70.000 + 450.000 + 850.000 = 1.370.000 m 3 / ngày

2.1.2.2 Nguồn thu gom từ CPP-2

Hình 2.3 Sơ đồ thu gom từ nguồn CPP2Các giàn nhẹ BK toàn là các đầu giếng khai thác Dầu khí sau khi đượckhai thác từ các giếng lên, được đưa đến bình tách sơ bộ Tại đây dầu và khíđược tách ra 2 pha riêng biệt đẩy qua giàn công nghệ trung tâm số 2 CPP-2tiếp tục xử lý Còn khí đồng hành từ MSP-9 sau khi được tách ra cũng chuyển

 Chiều dài đường ống : 1709 m

 Áp suất làm việc : 60 bar

b) Giàn nhẹ BK-3 đến CPP-2

 Đường kính đường ống : 324 mm

 Chiều dài đường ống : 2880 m

 Áp suất làm việc : 60 bar

c) Giàn nhẹ BK-4 đến CPP-2

 Đường kính đường ống : 324 mm

 Chiều dài đường ống : 2700 m

 Áp suất làm việc : 60 bar

d) Giàn nhẹ BK-6 đến CPP-2

 Đường kính đường ống : 324 mm

 Chiều dài đường ống : 1748 m

 Áp suất làm việc : 60 bar

e) Giàn MSP-9 đến CPP-2

 Đường kính đường ống : 426 mm

 Chiều dài đường ống : 5468 m

 Áp suất làm việc : 38 bar

Lưu lượng trung bình mà giàn CPP-2 thu gom được trước khi chuyểnđến giàn nén khí trung tâm là

 Khí đồng hành từ các BK-1,3,4,6,10 & MSP 9 đo được tại bình C1-4 là650.000 m3/ngày và bình C1-5 là 630.000 m3/ngày

 Khí đồng hành từ bình C3 của giàn nhẹ BK-2 là 650.000 m3/ngày

Vậy tổng lưu lượng mà nguồn CPP2 cấp cho CCP là:

650.000 + 630.000 + 650.000 = 1.930.000 m 3 /ngày.

2.1.2.3 Nguồn thu gom từ MSP-1

Hình 2.4 Sơ đồ thu gom từ nguồn MSP-1

Nguồn thu từ MSP-1 được xem là nguồn tận thu khí đồng hành tại vòmBắc của mỏ Bạch Hổ Tuy nhiên lưu lượng khí đồng hành tại khu vực nàykhông nhiều là do giàn MKS- giàn nén khí nhỏ đang đặt tại khu vực nàynhằm thu gom toàn bộ khí đồng hành của vòm Bắc Trong trường hợp giànnén khí Nhỏ -MKS cần bảo dưỡng thì toàn bộ khí đồng hành của Vòm Bắcđược chuyển về giàn nén khí trung tâm theo sơ đồ thu gom trên.

Hiện tại, ta chỉ thu gom khí đồng hành của giàn MSP-1 Dầu khí đượckhai thác từ các giếng lên được đưa vào bình tách sơ cấp C1 Dầu sau khi táchchuyển đến bình tách thứ cấp C2 tách hoàn toàn hỗn hợp khí, dầu và nước.Dầu sau khi tách được bơm trực tiếp ra tàu Còn khí đồng hành sau khi đượctách từ bình C1 sẽ theo đường ống dẫn khí về giàn nén khí Trung Tâm- CCP

 Đường kính đường ống : 426 mm

 Chiều dài đường ống : 2000 m

 Áp suất làm việc : 38 Bar

 Lưu lượng trung bình : 600.000 m3/ngày

2.1.2.4 Nguồn thu gom từ Rạng Đông

Hình 2.5 Sơ đồ thu gom từ nguồn Rạng Đông

Để tận dụng hết công suất làm việc của giàn ( có 5 tổ máy nhưng chỉchạy 3 tổ ) và tránh làm mất đi lượng khí đồng hành đang bị đốt bỏ đi tại các

mỏ khai thác mà do các công ty ngoài Vietsovpetro điều hành Giàn nén khítrung tâm tiếp tục thu gom khí đồng hành từ tất cả các nguồn nhằm nâng caonăng suất làm việc của giàn

Sư tử vàng

Sư tử đen

Ngoài thu gom khí đồng hành của mỏ Rồng và Bạch Hổ còn mở rộngthu gom các mỏ Rạng Đông, Tê Giác Trắng, Sư Tử Đen, Sư Tử Vàng,…nhằmnâng cao năng suất khai thác của giàn nén trung tâm

a) Mỏ Sư Tử Vàng & Sư Tử Đen

Hàn Quốc, nước tham gia dự án khai thác dầu khí tại VN, thông báogiếng dầu mỏ Sư Tử chứa nhiều dầu hơn dự đoán ban đầu Trữ lượng theokhảo sát vào khoảng 300 triệu thùng dầu thô và cho 3-4 nghìn tỷ m3 khí đốtthiên nhiên

Đây là giếng dầu quan trọng được phát hiện trong lô 15-1 của VN.Theo ước lượng trước đây, trữ lượng dầu thô tại Sư Tử Trắng vào khoảng 220triệu thùng Cũng theo phía Hàn Quốc, hiện giếng Sư Tử Đen cho sản lượng70.000 thùng/ngày, sản lượng dầu thô của lô 15-1 vào năm 2008 có thể lênđến 160.000 thùng/ngày khi giếng dầu Sư Tử Vàng (trữ lượng 210 triệuthùng) đi vào khai thác Nếu thêm giếng Sư Tử Trắng, tổng sản lượng lô 15-1

sẽ vượt quá 200.000 thùng/ngày

Tổng công ty dầu khí Hàn Quốc (KNOC) và công ty lọc dầu hàng đầucủa nước này là SK Corp có 23,25% cổ phần trong lô 15-1 Ngoài những mỏtrên, các đối tác đã có kế hoạch khoan thăm dò tại giếng dầu Sư Tử Nâu Theoước tính ban đầu, Sư Tử Nâu có trữ lượng 120 triệu thùng

Khí đồng hành từ các mỏ sư tử được thu gom về mỏ Sư Tử Vàng sau

đó chuyển đến mỏ Rạng Đông trước khi đưa đến giàn nén khí trung tâm

Đường ống Sư Tử Vàng – Rạng Đông được đưa vào vận hành năm

2009, được sử dụng để thu gom khí đồng hành từ bồn trũng Cửu Long và kếtnối với đường ống Rạng Đông- Bạch Hổ ở một đầu chờ tại mỏ Rạng Đông.Đường ống khí được đi ngầm dưới biển ở độ sâu từ 44-50 m từ trạm nén khí

Sư Tử Vàng ở mỏ Cửu Long đến mỏ Rạng Đông

 Đường kính đường ống : 406 mm

 Chiều dài đường ống : 43500 m

 Áp suất làm việc : 60 bar

 Lưu lượng trung bình : 1.000.000 m3/ngày

b) Mỏ Rạng Đông

Đường ống dẫn khí mỏ Rạng Đông – Bạch Hổ được bắt đầu từ Piglaucher ở WHP-N1 thuộc mỏ dầu Rạng Đông và kết thúc tại Pig receiver tạiRiser block của giàn CCP Đường ống được đưa vào vận hành từ tháng 12-

2001 để vận chuyển khí đồng hành thu gom đưa về mỏ Bạch Hổ Đường ốngđược thiết kế với lưu lượng 4.000.000 m3/ngày đêm để phục vụ cho giai đoạn

II vận chuyển khí từ các mỏ dầu khác

Các thông số về đường ống thu gom Rạng Đông- Bạch Hổ:

 Đường kính đường ống : 406 mm

 Chiều dài đường ống : 46500 m

 Áp suất làm việc : 60 bar

 Lưu lượng trung bình : 600.000 m3/ngày (của Rạng Đông)

=> Vậy nguồn khí đồng hành thu gom từ Rạng Đông bao gồm: RạngĐông, Sư Tử Vàng, Sư Tử Đen là 1.600.000 m3/ngày

2.1.2.5 Mỏ Tê Giác Trắng

Mỏ Tê Giác Trắng nằm cách Vũng Tàu 100km về phía Đông Nam,ngoài khơi, thềm lục địa Việt Nam, cách mỏ Bạch Hổ 20km và cách mỏ RạngĐông 35km, được phát hiện vào tháng 8/2005 với giếng khoan thăm dò đầutiên Tê Giác Trắng 1X Do Công ty Liên doanh Điều hành Hoàng Long quản

lý, hiện sản lượng khai thác dầu khí của mỏ Tê Giác Trắng đang ổn định42.800 thùng dầu/ngày

Bảng 2.2: Sản lượng khai thác của mỏ Tê giác trắng

Sau hai năm thi công với tiến độ gấp rút, nhiều khó khăn trong chế tạo,lắp đặt, chạy thử và vận hành tổ hợp thiết bị công nghệ khai thác gồm một tàu

chứa và xử lý dầu khí (FPSO), hai cụm giàn đầu giếng (H1 và H4) và hệthống đường ống nội mỏ vận chuyển dầu khí, nước bơm ép, khí gas-lift, đếntháng 8/2011 Khí đồng hành được thu gom từ mỏ Tê giác trắng được đưasang giàn nén khí trung tâm - CCP.

 Đường kính đường ống : 305 mm

 Chiều dài đường ống : 25.000 m

 Áp suất làm việc : 38 Bar

 Lưu lượng trung bình : 900.000 m3/ngày

Tổng lưu lượng khí cao áp từ các nguồn về CCP:

Bảng 2.3 Tổng lượng khí cao áp thu gom về CCPSTT Nguồn thu gom Lưu lượng (m3/ng.đ)

ra tàu chứa Còn khí đồng hành áp suất thấp được thu hồi và chuyển đến hệthống xử lý khí thấp áp tại giàn nén khí trung tâm

Khí thấp áp này được nâng áp suất bởi 2 cấp nén bằng piston tại giànnén lúc ấy trở thành khí cao áp hòa chung với khí cao áp đầu vào của giàn nénkhí

 Đường kính đường ống : 426 mm

 Chiều dài đường ống : 1000m

 Áp suất làm việc : 20 bar

 Lưu lượng trung bình : 96.000 m3/ngày

Bảng 2.4 Nhiệt độ và áp suất tại vị trí lấy mẫu

(ngày lấy mẫu 18-09-2012)

Vị trí lấy mẫu Nhiệt độ (oC) Áp suất (Bar)

Bảng 2.5 Thành phần và tính chất khí đầu vào giàn NKTT

1-V-211A Khí trước BT1-V-251A Khí sau BT1-V-251A

22 Trọng lượng Mol, gr/mol 22.78 22.82 22.89 22.77

23 Nhiệt cháy cao

24 Nhiệt cháy thấp

XỬ LÝ KHÍ ĐỒNG HÀNH Ở MỎ BẠCH HỔ

3.1 Xử lý sơ bộ trên giàn công nghệ trung tâm

Khí được thu hồi ở 3 tầng : Móng , Oligocen, và miocen

Có thành phần cho trong bảng sau:

Bảng : Thành phần khí đồng hảnh ở mỏ Bạch Hổ(% thể tích)

Cấu tử Tầng móng Oligocen hạ Miocen hạ( vòm

trung tâm)Metan (CH4)

Hơi nươc (H2O)

Nhiệt lượng cháy

KJ/ m3

69,4712,197,503,262,200,970,951,161,201,000,105430049500

64,7815,587,062,691,291,901,391,102,860,610,205196047680

90,985,490,840,080,340,060,041,290,330,250,3

Thành phần này không phù hợp với dòng nguyên liệu tại các trạm xử lý

vì khí thu hồi ở các giếng có chiều sâu khác nhau , lưu lượng khác nhau vàhiệu quả tách ở các giàn không đồng đều, nên dòng khí nguyên liệu là dòngsản phẩm tổng hợp thành phần từ bảng

Nhiệm vụ chính trên giàn công nghệ trung tâm là tách sơ bộ thành phầnnặng , hơi nước và tạp chất để thuận lợi cho việc vận chuyển và xử lý tiếptheo ở giàn nén Khí nguyên liệu ở đây chứa hơn 11% thành phần nặng nêntrọng tâm xử lý ở đây là khâu này

Khí cao áp được gom từ các thiết bị tách khai thác cao áp, với áp suất 10-16at,qua thiết bị làm lạnh bằng không khí, nhiệt độ 100 độC, hạ xuống còn 50độC, một phần hydrocacbon nặng bị ngưng tụ Thiết bị làm lạnh về thực chất

là làm nguội cấu tạo đơn giản và giá thành thấp Khí nóng vào các ống tảnnhiệt đường kính cỡ 25,4mm, bố trí theo các hàng chồng xếp lên nhau nhưngkhông tiếp xúc Sau khi làm lạnh khí vào bình làm sạch Tại đây condesatđược tách khỏi khí theo nguyên tắc ly tâm và trọng lực Lượng khí sạch đượcchia theo 2 đường Phần lớn trực tiếp đến giàn nén và một phần nhỏ được tách

ra để sử dụng nội bộ và đến hệ thống điều khiển đuốc Dòng khí sử dụng nội

bộ phải qua bầu lọc gồm các bộ lọc để giữ lại vật liệu và ngưng tụ nhờ sựgiảm nhiệt theo hiệu ứng Jon- Thomson khí này trở nên sạch và đảm bảo yêucầu sử dụng trên giàn

Trường hợp lượng khí quá lớn vượt công suất giàn nén thì phần còn lạitrước khi đốt phải được phân ly Nhiệm vụ của thiết bị phân li là tách phầnlỏng còn lại sau khi giai đoạn làm sạch , thực chất là các bình tách pha hìnhtrụ ngang , áp suất làm việc cỡ thấp

Hệ thống khí áp suất thấp sau khi được làm sạch ( bởi quạt gió côngsuất 5,5KW, khả năng lưu thong 0,4-10m3 /ngày đêm) thì không cần làm sạch

vì lượng ngưng tụ thấp, có thể giãn trực tiếp đến dàn nén Tương tự như hệthống cao áp , phần khí không đến giàn nén phải đốt tại chỗ trước khi đốt phảiqua bình phân li, có cấu tạo tương tự như hệ thống cao áp

Hệ thống thu gom condesat gồm các ống dầu , bể chứa và máy bơm.Tất cả ngưng tụ thu được từ các bình làm sạch , bình phân ly, bình lọc khí đềudẫn về bình chứa condessat Áp suất trong bình tương đương với áp suất của

hệ thống thấp áp Vì có đường khí nối trực tiếp tới bình phân ly với bể chứa,

Để ngăn ngừa cháy nổ và hạn chế quá trình ô xy hóa , giữa mặt phân cáchngư tụ và khí dầu có phân bổ một lớp khô chắn để cách ly

3.2 Nguyên lý xử lý khí tại giàn nén khí trung tâm

3.2.1 Xử lý khí trước khi nén

Khí cao áp từ hệ thống thu gom của mỏ Bạch Hổ và giàn CNTT-2 quaRiser Block đi theo đường ống 30” vào giàn NKTT, sau đó đi qua 2 bình tách

3 pha 1-V-211 A/B làm việc song song Áp suất làm việc của bình là 10 bar.Mỗi bình tách có khả năng xử lý lượng chất lỏng tức thời đến 10 m3 Khí nén

từ đầu ra của máy nén thấp áp cũng đi vào các bình tách 3 pha này.Khí đãđược tách lọc sạch, đi qua cụm đo khí đầu vào I-PK-266 đến ống dẫn khí đầuvào các tổ máy nén cao áp để tiếp tục nâng áp suất và đến đầu vào máy nénkhí nhiên liệu phục vụ cho việc khởi động giàn ban đầu Ngoài ra khí đầu racủa các bình tách 3 pha có thể tuần hoàn trở về đầu vào máy nén khí thấp ápnhằm mục đích duy trì áp suất đầu vào của máy nén khí thấp áp

Nước tách ra từ khí qua các van điều chỉnh mức LV-0103, 0104 đượcđưa đến hệ thống xử lý nước (bình tách khí 1-V-451)

Condensate đen tách ra từ bình tách 3 pha đi qua các van điều khiểnmực LV-0101, 0102 đi đến tháp stripper 1-T-231 để ổn định và tách cáchydrocarbon nhẹ Khi lượng chất lỏng đến bình tách đầu vào lớn hơn thiết kế(do các nút chất lỏng trong đường ống) condensate sẽ tự động xả sang giànCNTT-2 qua các van điều chỉnh mức LV-0106, 0107

254 A.E, nén và tiếp tục được làm mát trong các thiết bị làm mát bằng khôngkhí 1-AC-252 A/B/C/D/E đến 450C và tiếp tục được đưa đến các bình cuốicủa các tổ máy 1V-253 A/B/C/D/E để tách chất lỏng, khí từ bình tách gomvào ống chung đầu ra (discharge header) sau đó đi đến các tháp làm khô khí1-T-311 A/B Một phần khí sau bình tách đầu ra của cấp nén thứ nhất đượcđưa đến hệ thống xử lý nhiên liệu

Chất lỏng tách ra từ các bình tách lọc khí được tự động xả về :

 bình tách đuốc 1-V-361 qua các van LV-0301 A-E ở các bình 1-V-251A/B/C/D/E.

 bình chứa condensate trắng 1-V-232, 234 hoặc sang giàn CNTT-2 quacác van điều chỉnh mức LV-0401A/B/C/D/E ở các bình 1-V-252A/B/C/D/E

 Về bình tách khí 1-V-451 qua các van điều chỉnh mức LV-0402A/B/C/D/E ở các bình 1-V-253 A/B/C/D/E

 Ngoài ra có thể xả chất lỏng từ các bình về hệ thống xả kín

3.2.3 Quá trình nén khí thấp áp

Khí thấp áp từ giàn CNTT-2 theo đường ống 16” qua bình tách 1-V-254

đi vào đầu hút cấp nén thứ nhất của máy nén kiểu piston chạy bằng động cơđiện 1-K-251, được nén, làm mát tại thiết bị làm mát bằng không khí hoặckhông qua làm mát mà đi qua tháp ổn định Stripper 1-T-231, sau đó đi vàocấp nén II 1-K-252 Trong tháp ổn định Stripper 1-T-231 diễn ra quá trình traođổi chất, trong đó các thành phần nhẹ được tách ra từ dòng condensate đenchuyển sang pha khí, còn các hydrocacbon nặng lắng xuống dưới ở dạng phalỏng

Khí sau nén cấp II được đưa vào đường ống khí cao áp trước các bìnhtách 3 pha 1-V-211 A/B

Ngoài ra khí đầu ra của các bình 1-V-211A/B có thể hồi vào đầu vàocủa máy nén khí thấp áp để duy trì áp suất tại ống hút của máy nén khí thấpáp

Hỗn hợp dầu nước tách được tại bình 1-V-254 đi qua van điều chỉnhmức LV-0602 đến hệ thống xử lý nước (bình 1-V-453)

Condensate đen từ tháp ổn định 1-T-231 đi qua van điều chỉnh mức

LV-0701 được bơm bằng các bơm P-233A/B sang giàn CNTT-2 qua cụm đo PK-264

1-Chất lỏng từ các bình có thể xả được về hệ thống xả kín

3.2.4 Quá trình làm khô khí

Để đưa hàm lượng nước trong khí xuống giá trị tiêu chuẩn đáp ứng việcvận chuyển trong đường ống và các yêu cầu của người sử dụng, sau khi nén,khí phải được đi qua quá trình tách nước (làm khô) Quá trình này được thựchiện tại hai tháp hấp thụ 1-T-311 A/B làm việc song song Chất hấp thụ nước

là Thri Etylen Glycol TEG Khí ướt từ ống gom đầu ra đi vào phần dưới củacác tháp hấp thụ 1-T-311 A/B sau đó đi ngược lên phía trên đỉnh tháp và đượclàm khô nhờ dòng TEG đi ngược chiều Khí khô đi ra khỏi tháp từ phía trênsau đó đi qua thiết bị đo điểm sương và cuối cùng là đi qua các cụm đo khí về

bờ, đo khí gaslift riêng biệt và đi vào các đường ống dẫn khí về bờ và gaslift

Khí gaslift phục vụ cho các giàn khai thác như : BK-6, CPP-2, MSP-1Khí export cung cấp cho các nhà máy như: chế biến khí Dinh Cố, Điện

Bà Rịa, Đạm Phú Mỹ…

Hình 3.2 Sơ đồ các nguồn khí đầu vào và sản phẩm đầu ra của CCP

GIÀN NÉN KHÍ TRUNG TÂM CCP

Khí về bờ

MSP-1 CPP-2 BK-6

Khí nhiên liệu CTK-3

3.3 Các hệ thống công nghệ

3.3.1 Hệ thống bình tách 3 pha đầu vào

Trên giàn NKTT có 2 bình tách 3 pha V-211A/B đặt ở đầu vào giànnén để tách các pha khí – condensate – nước

Hình 3 3 Bình tách 1-V-211Bảng 3.1 Thông số thiết kế của bình tách 1-V-211

Tên Áp suất làm

việc (bar)

Nhiệt độ làm việc ( o C)

Đường kính trong, (mm)

Chiều dài (mm)

Với đặc tính lưu lượng và lượng lỏng cao của dòng khí đầu vào giànnén khí trung tâm (5,446% lỏng, ứng với 5,6*106(m3/ngày)*5,446% = 0,305triệu m3 chất lỏng/ngày = 1,27*104 m3/giờ), do đó không có bình tách đứngnào đủ khả năng chứa và tách nhằm loại trừ một lượng chất lỏng lớn trongkhoảng thời gian ngắn Từ đó yêu cầu một hệ thống tách có không gian táchlớn, diện tích chứa khí lỏng lớn hơn so với thông thường nhằm xử lý mộtlượng khí lớn một cách nhanh chóng, kinh tế và hiệu quả Về phương diệnhiệu quả, với một kích thước như vậy giảm thiểu được dòng chảy rối và tạo

chứa chất lỏng cũng như bề mặt tiếp xúc 2 pha lớn tạo điều kiện tốt cho việctách các bọt khí và chịu được ảnh hưởng lớn của các chất lỏng trong hệ thốngthu gom Về phương diện kinh tế, việc giảm thiểu chi phí, gia tăng hiệu suất

và thuận lợi hoá các thao tác trong việc lắp đặt, bảo trì, bảo hành và sửa chữacũng là một nhân tố quan trọng không thể thiếu trong việc lựa chọn bình táchngang 1-V-211 là bình tách đầu tiên cho dòng khí đầu vào

3.3.2 Hệ thống đo khí và condensate

Các cụm đo khí : “đầu vào giàn NKTT ”, “đầu ra giàn NKTT cấp khí

về bờ và gaslift “, “Khí nhiên liệu cấp cho PPD” và đocondensate :“condensate trắng bơm vào ống dẫn khí về bờ”, “condensate đenđưa sang giàn CNTT-2” Trên giàn nén khí để đo lưu lượng condensate người

ta lắp đặt thiết bị đo dạng turbin còn để đo lưu lượng khí người ta lắp đặt thiết

bị đo dạng tấm lỗ Để kiểm tra và hiệu chuẩn hệ thống đo condensate trêngiàn có lắp thiết bị hiệu chuẩn prover

Hình 3.4 Thiết bị đo lưu lượng dạng turbin

Hình 3.5 thiết bị đo lưu lượng dạng tấm lổ

Hình 3.6 bộ kiểm chứng metter prover

Đường kính trong (mm)

Chiều dài (mm)

Do yêu cầu về áp suất cao và lưu lượng cao của dòng khí sản phẩm đầu

ra của giàn nén khí trung tâm, đưa đến việc thiết kế 5 hệ thống song song(bình tách và máy nén) Trên cơ sở đó quyết định kích thước bình tách (chiếmchỗ ít, thích hợp cho vùng mà diện tích bị giới hạn) Bên cạnh đó, với khoảngcách giữa bộ phận chiết sương với mực chất lỏng xa và hỗn hợp đầu vào có tỉ

số khí dầu từ thấp tới trung bình (bởi vì một lượng lớn chất lỏng được tách ratrước đó tại hai bình tách ngang 1-V-211A/B) các bình tách đứng tại giàn táchkhí khá triệt để Dẫn đến khả năng xử lý lượng chất lỏng cao, kiểm soát khíkhá tốt, không có chất lỏng đi theo khí ra ngoài (tập trung chủ yếu xử lý khí làchủ yếu tại bộ phận này).Và yêu cầu về vấn đề kiểm soát mực chất lỏng,nhằm bảo vệ máy nén khỏi hiện tượng xâm thực khí là những yếu tố tiênquyết trong vịệc lựa chọn bình tách đứng ở những vị trí tiếp theo trong hệthống

Về phần cấu tạo bình tách đứng không khác biệt nhiều so với bình táchngang Duy chỉ khác một điều là bộ chiết sương: bộ chiết sương cánh được sửdụng cho bình tách ngang trong khi bộ chiết sương lưới hầu như được sửdụng cho bình tách đứng Những bộ phận khác trong bình tách đều giốngnhau

3.3.3.1 Cấu tạo bình tách

Không phụ thuộc vào hình dáng các bình tách thường bao gồm 4 phần

cơ bản và các thiết bị điều khiển bảo vệ cần thiết

 Phần A: phần tách cơ bản, nơi xảy ra quá trình tách chủ yếu phần chấtlỏng tự do trong dòng chảy Phần này bao gồm cả ống dẫn vào Ốngdẫn vào có thể có cấu trúc tạo dòng chảy xoắn hoặc những tấm chắnlàm đổi hướng đột ngột, tăng lực ly tâm để tách hiệu quả phần lỏng

 Phần B: phần tách trọng lực, nơi dự tính để thực hiện sự lắng bằngtrọng lực của các hạt Phần này bao gồm đoạn bình tách mà qua đódòng khí chảy với tốc độ thấp và ổn định ( do đường kính bình lớn,bình tách càng lớn càng dài quá trình tách càng tốt)

 Phần C: phần lưới chắn sương,nơi thực hiện sự liên kết các hạt sươngnhỏ Phần này bao gồm các cấu trúc như: lưới chắn sương, các tấm tổong dích dắc … Tại phần này các hạt nhỏ chất lỏng được tách ra khỏi

dòng khí nhờ sự va đập và liên kết lại Các lưới chắn sương thôngthường có thể giữ được các hạt chất lỏng có kích cỡ 10-20 m trở lên

 Phần D: Phần chứa chất lỏng, tại đây thu gom tất cả chất lỏng (phanặng) được tách ra từ các phần A/B/C, chất lỏng sẽ lưu giữ tại đây mộtthời gian cần thiết (vài phút) đủ để khí tách khỏi pha lỏng Phụ thuộcvào yêu cầu của quá trình công nghệ, thể tích phần này có thể lớn nhỏkhác nhau Ví dụ khi tách chất lỏng có nhiều nhũ tương, thể tích và bềmặt tiếp xúc 2 pha lỏng khí phải lớn hơn Một thiết bị chống tạo xoáy

sẽ được đặt tại lỗ dẫn chất lỏng ra nhằm loại trừ khí có thể bị cuốn theo

Hình 3.7 Cấu tạo bình tách