ĐẠI HỌC QUỐC GIA Tp HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA DƯƠNG MINH PHÚ NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ ĐỒNG HÀNH CỤM MỎ SƯ TỬ BLOCK 15-1 (STDSW, STV, STDNE) Chuyên ngành: Kỹ thuật Khoan-khai thác Cơng nghệ dầu khí LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2008 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Phước Hảo Cán hướng dẫn khoa học: TS Cù Xuân Bảo Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2008 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày 30 tháng năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: DƯƠNG MINH PHÚ Phái: NAM Ngày, tháng, năm sinh: 24/ 10 / 1978 Nơi sinh: NGHỆ AN Chuyên ngành: Kỹ thuật Khoan- khai thác Công nghệ dầu khí MSHV :03805654 I- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ ĐỒNG HÀNH CỤM MỎ SƯ TỬ BLOCK 15-1 (STDSW, STV, STDNE) II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Hệ thống hóa phương pháp xử lý khí đồng hành có khả áp dụng VN - Phân tích đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành có mỏ Sư Tử Đen Tây Nam dự kiến mỏ Sư Tử Vàng - Xây dựng mô hình Hysys & CFD (Computerize Fluid Dynamic) để có thể: • Đánh giá kiểm tra cố có nguy ngừng khai thác giảm sản lượng khai thác liên quan đến hệ thống xử lý khí đồng hành mỏ STĐ STV Sự tạo thành hydrate hiệu suất bình tách (liquild carryover) • Đề xuất giải pháp khắc phục cố hệ thống xử lý khí đồng hành phương án gia tăng hiệu sử dụng khí đồng hành tận thu khí đồng hành thấp áp gia tăng lưu lượng khí gaslift III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 12/2007 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 6/2008 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: 1- PGS TS Lê Phước Hảo, Ban QLDA Trường Đại học Dầu Khí Việt Nam 2- TS Cù Xuân Bảo, Liên doanh Dầu Khí Cửu Long CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH PGS.TS Lê Phước Hảo TS Cù Xuân Bảo Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày tháng năm TRƯỞNG PHÒNG ĐT SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15-1 LỜI CÁM ƠN Luận văn hoàn thành trường đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh hướng dẫn khoa học của: • PGS TS Lê Phước Hảo, Trưởng ban QLDA trường Đại học Dầu khí Việt Nam • TS Cù Xuân Bảo, Trưởng Phòng Phát triển mỏ, Liên doanh dầu khí Cửu Long Xin chân thành cảm ơn PGS TS Lê Phước Hảo TS Cù Xuân Bảo dành công sức hướng dẫn tận tình, chu đáo Trong trình làm luận văn, nhận góp ý, giúp đỡ nhiệt tình giảng viên, cán khoa Kỹ thuật Địa chất – Dầu khí, Phòng đào tạo sau đại học trường đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh, công ty CLJOC Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành giúp đỡ quý báu Bản Luận văn hoàn thành động viên, khích lệ gia đình, đồng nghiệp, bạn bè học viên cao học khóa 2006 chuyên ngành “Kỹ thuật Khoan-khai thác Công nghệ dầu khí”, “Địa chất Dầu khí ứng dụng” Mặc dù cố gắng nhiều, song chắn luận văn thiếu sót, mong nhận góp ý để luận văn hoàn chỉnh có hiệu tốt Xin cảm ơn HV: Dương Minh Phú Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15-1 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghành công nghiệp dầu khí phát triển Việt Nam 20 năm, có nhiều mỏ dầu-khí đồng hành phát Bạch Hổ, Rạng Đông, Sư Tử Đen…Tuy vậy, giá trị khí đồng hành dường quan tâm mức khoảng thời gian gần 10 năm trở lại Cho tới thời điểm (tháng 07/2008), khí đồng hành giá trị mặt thương mại mà nhân tố định hoạt động sản xuất tối ưu hóa sản lượng khai thác mỏ dầu khí khơi Việt Nam Trong khoảng thời gian năm vận hành khai thác mỏ Sư Tử Đen (block 151), nhà điều hành Cửu Long JOC thường xuyên gặp phải cố liên quan đến hệ thống xử lý khí đồng hành, gây ảnh hưởng lớn đến hiệu sản xuất Đây vấn đề khó khăn không gặp công ty liên doanh điều hành Cửu Long (Sư Tử Đen) mà nhà thầu khác JVPC (Rạng Đông) VSP (Bạch Hổ) Trên sở nghiên cứu lý thuyết kinh nghiệm thực tế vận hành mỏ Sư Tử Đen kết hợp với mô hình phần mềm chuyên dụng (Hysys, CFD), tác giả kiểm tra, dự đoán đề giải pháp khắc phục vấn đề liên quan đến hệ thống xử lý khí đồng hành hydrate, hiệu suất bình tách Dựa thông số thiết kế, tác giả có số phân tích nhận định vềø ưu, nhược điểm hệ thống HV: Dương Minh Phú Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15-1 MỤC LỤC *** NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ KHÍ ĐỒNG HÀNH TẠI CỤM MỎ SƯ TỬ BLOCK 15.1 (STDSW, STV, STDNE) # " Chương 1: MỞ ĐẦU – GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Mục tiêu đề tài 1.2 Nhiệm vụ đề tài 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.4 Cơ sở phương pháp nghiên cứu 1.5 Phạm vi nghiên cứu Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT XỬ LÝ KHÍ ĐỒNG HÀNH 2.1 Các khái niệm khí hydrocarbon 2.1.1 Khí thiên nhiên (Natural Gas) 2.1.2 Khí đồng hành (Associated Gas) 10 2.2 Các ứng dụng khí đồng hành 10 2.2.1 Sử dụng khí đồng hành làm khí nhiên liệu (Fuelgas) 10 2.2.2 Sử dụng khí đồng hành làm khí bơm ép (Gaslift) 11 2.2.3 Sử dụng khí đồng hành làm khí thương mại (Sales/Export Gas) 11 2.2.4 Các ứng dụng khác khí đồng hành (Sealgas, Pilotgas…) 11 2.3 Các vấn đề cần quan tâm nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý khí 12 đồng hành HV: Dương Minh Phú Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15-1 2.3.1 Tính tốn cân vật chất khí đồng hành mỏ 12 (lượng khí cung cấp lượng khí sử dụng/khí bán) 2.3.2 Phịng chống khả tạo thành hydrate đường ống 13 2.3.3 Các tiêu chuẩn, yêu cầu khí đồng hành sau xử lý 19 2.4 Tổng quan qui trình xử lý khí đồng hành 2.4.1 Q trình tách khí khỏi dầu 19 2.4.2 Q trình nén ép làm mát khí (đáp ứng yêu cầu áp suất, nhiệt độ 19 khí sau xử lý) 20 2.4.3 Q trình làm khơ khí (tách nước) 2.4.4 Q trình làm khí (tách khí tạp chất H2S, CO2, N2) 21 38 Chương 3: HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ ĐỒNG HÀNH CỤM MỎ SƯ TỬ 48 3.1 Tổng quan phát dầu khí lơ 15-1 cơng trình, cụm thiết bị cụm mỏ Sư Tử 48 3.1.1 Vị trí cụm mỏ Sư Tử 3.1.2 Tổng quan cơng trình, cụm thiết bị mỏ Sư Tử 3.2 Hệ thống xử lý khí đồng hành mỏ Sư Tử Đen Tây Nam (SD-SW) 3.2.1 Giản đồ cơng nghệ xử lý dầu – khí - nước mỏ Sư Tử Đen Tây Nam 48 49 53 53 3.2.2 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý khí đồng hành mỏ Sư Tử Đen Tây Nam 54 3.2.2.1 Hệ thống xử lý khí bơm ép Gaslift 3.2.2.2 Hệ thống xử lý khí nhiên liệu Fuelgas 55 3.2.2.3 Hệ thống xử lý khí đồng hành làm khí chèn Sealgas 61 3.3 Hệ thống xử lý khí đồng hành mỏ Sư Tử Vàng 64 3.3.1 Giản đồ cơng nghệ xử lý dầu – khí - nước mỏ Sư Tử Vàng 66 3.3.2 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý khí đồng hành mỏ Sư Tử Vàng 66 HV: Dương Minh Phú Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15-1 3.3.2.1Hệ thống xử lý khí bơm ép Gaslift 68 3.3.2.2 Hệ thống xử lý khí nhiên liệu Fuelgas 3.3.2.3 Hệ thống xử lý khí đồng hành làm khí chèn Sealgas 3.4 Hệ thống xử lý khí đồng hành mỏ Sư Tử Đen Đơng Bắc 3.4.1 Giản đồ công nghệ xử lý dầu – khí - nước mỏ Sư Tử Đen Đơng Bắc 69 75 76 76 76 Chương 4: ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ ĐỒNG HÀNH CỤM MỎ SƯ TỬ 78 4.1 Vấn đề Hydrate 4.1.1 Hydrate tạo thành Train Recycle Valve (TRV) hệ thống khí nén Gaslift 4.1.2 Tính tốn chứng minh điều kiện vận hành TRV nằm 80 80 vùng tạo hydrate (sử dụng phần mềm Hysys) 4.1.3 Đề nghị phương án khắc phục cho vấn đề hydrate vị trí sau Van 80 TRV 4.2 Vấn đề hiệu suất bình tách hệ thống xử lý khí đồng hành 86 (liquild carry-over vào đường khí) 4.2.1 Các cố liên quan đến khả xuất hydrocarbon lỏng 91 đường khí cách bình tách lỏng khỏi khí q trình xử lý khí đồng hành 91 4.2.2 Các nghiên cứu để xác định hiệu xuất bình tách lỏng khả xuất hydrocarbon lỏng đường khí 4.2.2.1Bình tách Inlet Gas Scrubber MBF-2305 93 4.2.2.2 Bình tách 1st Suction Scrubber MBF-2310/2320 4.2.2.3 Bình Tách 2nd Suction Scrubber MBF-2313/2323 93 97 HV: Dương Minh Phú Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15-1 4.3 Vấn đề tận thu khí đồng hành từ mỏ Sư Tử Đen Tây Nam – 101 STDSW 4.4 Vấn đề gia tăng lượng khí bơm ép Gaslift cho mỏ STD 104 4.5 Các ưu điểm thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử: 4.2.3 Phương án bán nhập khí đồng hành 106 4.2.4 Phương án tận thu khí đồng hành thấp áp 107 108 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 PHỤ LỤC 112 113 HV: Dương Minh Phú Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15-1 CHƯƠNG MỞ ĐẦU – GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Kỹ thuật xử lý khí đồng hành ứng dụng ln giữ vai trị quan trọng dự án dầu khí ngồi khơi Các cố liên quan đến hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử công ty Cửu Long đặc biệt quan tâm Mục đích luận văn góp phần làm sáng tỏ nguyên nhân gây vấn đề liên quan đến hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử đề xuất số giải pháp khắc phục vấn đề 1.2 NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI ¾ Tìm hiểu sở lý thuyết khí hydrocarbon hệ thống hóa phương pháp xử lý, khả áp dụng qui trình, cơng nghệ mỏ Việt Nam; ¾ Tìm hiểu thu thập thơng tin liệu mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng, đặc biệt liên quan đến hệ thống, công nghệ xử lý khí đồng hành mỏ Phân tích, đánh giá hệ thống xử lí khí đồng hành có giàn khai thác Sư Tử Đen dự kiến mỏ Sư Tử Vàng; ¾ Sử dụng phần mềm Hysys, CFD để xây dựng mơ hình xử lý khí đồng hành cụm mỏ; ¾ Dựa vào liệu, kiện thực tế phần mềm Hysys, CFD để tính tốn, đánh giá dự báo cố xảy hệ thống xử lý khí đồng hành mỏ Đề xuất giải pháp khắc phục HV: Dương Minh Phú Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15-1 • Hiệu thiết bị chắn dòng Inlet Baffle bình MBF-2313/2323 Hình 4.27: Hiệu thiết bị chắn dịng Inlet Baffle bình MBF-2313/2323 - Nhìn chung bình tách 2nd Suction Scrubber 2313/2323 thiết kế giống bình 1st Suction Scrubber MBF-2310/2320, nên kết mơ hình tương đối giống - Hình vẽ 4.27 cho thấy dòng lưu chất sau va đập vào thiết bị chắn dòng Inlet Baffle giảm tốc độ đáng kể Sau va đập vào thiết bị phần lớn HC lỏng tách - Khác với bình Inlet Gas Scrubber MBF-2305, hình vẽ 4.25 cho thấy thiết bị chắn dịng bố trí bình tách cao mực chất lỏng cao HHLL (High High Liquild Level), Tuy nhiên có khả xuất nhiều hạt chất lỏng khoảng không gian mực chất lỏng thiết bị Demister (thiết bị thu hồi HC lỏng trước dịng khí khỏi bình tách) dòng lưu chất va đập vào thiết bị chắn dịng (Inlet Baffle) tạo Vì có khả hạt chất lỏng theocác dịng tới thiết bị Demister - Hình vẽ 4.28 bên thể hiệu thiết bị Demister bình 2nd Suction Scrubber MBF-2313/2323 Dịng khí sau qua Demister tương đối ổn định Tuy nhiên có khả HC lỏng theo dịng khí qua Vanepack khu khu vực lịng bình tách HV: Dương Minh Phú 103 Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15-1 • Hiệu thiết bị tách sương Demister bình MBF-2313/2323 Hình 4.28 Hiệu thiết bị tách sương Demister bình 2nd Suction Scrubber – MBF-2313/2323 • Phương án khắc phục: - Kiểm tra xắp xếp Vane Pack độ bền, tình trạng Demister bình tách Kiểm tra vách ngăn khoảng không gian bên mực chất lỏng Demister - Bình tách 2nd Suction Scrubber vận hành 80% so với công suất thiết kế tối đa, xem xét giảm lưu lượng khí qua bình 4.3 VẤN ĐỀ TẬN THU KHÍ ĐỒNG HÀNH TỪ MỎ SƯ TỬ ĐEN TÂY NAM - Đến tháng 10 năm 2008, giàn công nghệ trung tâm CPP mỏ Sư Tử Vàng đưa vào hoạt động Trên giàn CPP mỏ STV có thiết kế hệ thống xử lý, đo đếm đường ống để bán khí đồng hành - Trong giai đoạn thiết kế, dự kiến sản lượng dầu khai thác từ tầng sản phẩm mỏ Sư Tử Đen Tây Nam là: tầng Móng (Basement) -4 tầng Miocene-1 Tuy nhiên thời điểm năm 2008, tỷ lệ dầu khai thác từ tầng sản phẩm nói 1:1 Trong dầu từ Miocen có GOR cao gấp đơi tầng móng (400 scf/stb 200 scf/stb) HV: Dương Minh Phú 104 Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15-1 - Hiện Khí đồng hành khai thác từ mỏ STD, sử dụng cho Gaslift khí nhiên liệu bị đốt bỏ Lượng khí dồng hành bị đốt bỏ khoảng 25 triệu scf/ngày - Từ yếu tố trên, cần xem xét phương án xử dụng nguồn khí khai thác từ mỏ STD Tây Nam cho mục đích thương mại Để đạt điều cần phải tiến hành nghiên cứu sau: Nghiên cứu lắp đặt đường ống dẫn khí đồng hành dài khoảng 7.5km từ tàu FPSOMV9 giàn xử lý trung tâm CPP mỏ Sư Tử Vàng Sửa đổi hệ thống công nghệ giàn đầu giếng WHP-A để vận chuyển khí đồng hành tách từ bình tách cao áp HHP giàn CCP STV Hiện nay, CLJOC sửa đổi lắp đặt hệ thống đường ống (3 pha, 24 inches) để đẩy chất lưu khai thác dầu/khí/nước riêng biệt từ bình tách cao áp WHPA CPP để xử lý tiếp thay phải chuyển FPSO-MV9 (xem sơ đồ cơng nghệ hình 4.29 bên dưới) Hình 4.29: Sơ đồ cơng nghệ mỏ Sư Tử Đen Tây Nam[5,9] Nghiên cứu phương án tận thu khí đồng hành từ bình tách cao áp HP, trung áp IP thấp áp LP tàu xử lý FPSO MV9: Lắp đặt thêm máy nén khí thấp áp HV: Dương Minh Phú 105 Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15-1 trung áp để tận dụng nguồn khí này, dùng chung với nguồn khí đồng hành tác WHPA - Khí thấp áp tách từ bình tháp áp LP separator dẫn máy nén khí thấp áp LP compressor sau qua thiết bị làm mát LP Cooler bình tách LP Suction Scrubber Khí dồng hành sau qua máy nén trung áp IP compressor đạt áp suất khoảng 120130 psig nhập chung với khí tách từ bình cao áp HP separator dẫn bình Inlet Gas Scrubber MBF-2305 với sản lượng nay, dự kiến thu khoảng triệu scf/ngày Hình 4.30: Giải pháp tận thu khí thấp áp trung áp mỏ STD Tây Nam 4.4 VẤN ĐỀ GIA TĂNG LƯỢNG KHÍ BƠM ÉP GASLIFT CHO MỎ SƯ TỬ ĐEN - Hiện tháng 05/2008, hầu hết giếng khai thác mỏ Sư Tử Đen Tây Nam khai thác tự phun trường hợp dừng khai thác (shutdown) khoảng thời gian dài cần phải sử dụng nitơ để gọi dòng lại - Trong thời gian tới, mỏ STV đưa vào sử dụng, phải dùng tới nguồn khí Gaslift từ STV để sử dụng cho giàn STD khởi động giếng sau dừng khai thác HV: Dương Minh Phú 106 Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15-1 - Khí Gaslift đóng vai trò đặc biệt quan sản lượng khai thác mỏ Sư Tử Đen Tây Nam Hiện công suất hệ thống Gaslift khoảng 30 triệu scf/ngày (15 triệu sfc/ngày cho dây chuyền) Nếu máy nén khí có cố (giảm 15 triệu scf/ngày sản luợng khai thác giảm 7000-10000 thùng/ngày Ngừng khai thác mỏ máy nén khí dừng hoạt động - Sản lượng khai thác tiếp tục gia tăng tăng lượng khí Gaslift - Phương án lắp đặt thêm dây chuyền với máy nén khí để gia tăng lượng khí nén Gaslift nâng cao, tối ưu hóa sản lượng khai thác Hình 4.31: Sơ đồ hệ thống xử lý khí đồng hành với giải pháp lắp đặt thêm máy nén khí 4.5 CÁC ƯU ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ ĐỒNG HÀNH CỤM MỎ SƯ TỬ Hệ thống xử lý khí đồng hành mỏ Sư Tử Vàng thiết kế tương đối toàn diện Hệ thống thiết kế dựa kế thừa thông tin, kinh nghiệm từ mỏ Sư Tử Đen So HV: Dương Minh Phú 107 Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15-1 với hệ thống xử lý khí đồng hành mỏ Sư Tử Đen, Hệ thống xử lý khí Sư Tử Vàng có ưu điểm khác biệt sau: 4.5.1 Phương án bán khí nhập khí đồng hành Biểu đồ cân lượng theo khí đồng hành hình 4.32 bên cho thấy: Cụm mỏ Sư Tử bao gồm Mỏ Sư Tử Vàng, Sư Tử Đen Tây Nam Sư Tử Đen Đơng Bắc dư khí từ thời kỳ đầu khai thác (năm 2008) đến năm 2014, thiếu khí từ khoảng năm 2014 trở sau Nhìn thấy vấn đề này, hệ thống xử lý khí đồng hành giàn công nghệ trung tâm CPP thiết kế để bán khí vào năm đầu nhập khí đồng hành vào năm sau Hình 4.32: Biểu đồ cân lượng theo khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử [5,9] HV: Dương Minh Phú 108 Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15-1 • Hệ thống xuất khí thương mại giàn CPP Sư Tử Vàng thiết kế với cụm thiết bị: - Hệ thống giảm nhiệt độ điểm sương khí (Dewpoint Control System); - Hệ thống đo đếm khí (Gas Export Metering Skid); - Hệ thống đường ống phục vụ cho cơng tác bán khí (pipeline, pig laucher…) • Hệ thống nhập khí đồng hành cho năm sau 2014 (có thể khí đồng hành từ mỏ Sư Tử Trắng): - Thiết kết bình tách Slug Catcher để thu hồi chất lỏng có đường ống khí nhập cho năm sau 2014; - Hệ thống đường ống thiết bị để nhập khí đồng hành (pipeline, pig receiver) 4.5.1 Phương án tận thu khí đồng hành thấp áp Do có thiết kế hệ thống bán khí đồng hành nên mỏ STV thiết kế, lắp đặt hệ thống tận thu nguồn khí từ bình tách thấp áp trung áp (đã trình bày chương 3) Hình 4.24: Phương án thu gom khí thấp áp mỏ STV HV: Dương Minh Phú 109 Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15-1 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trên sở nghiên cứu: - Lý thuyết phương pháp xử lý khí đồng hành áp dụng Việt Nam; - Hệ thống xử lý khí đồng hành có mỏ Sư Tử Đen Tây Nam dự kiến mỏ Sư Tử Vàng; - Kinh nghiệm vận hành mỏ Sư Tử Đen (2003-2008) mơ hình phần mềm chuyên dụng: Hysys, CFD Duới số kết luận kiến nghị hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử 5.1 KẾT LUẬN • Tại mỏ dầu khí nằm block 15-1 nói riêng Việt Nam nói chung, khí đồng hành thường xử lý để sử dụng cho mục đích: khí bơm ép -Gaslift, khí nhiên liêu – Fuelgas, khí chèn làm kín seal khí – Sealgas khí thương mại (export gas) • Các qui trình xử lý thường áp dụng để xử lý khí đồng hành cho mỏ dầu khí ngồi khơi (offshore) Việt Nam là: q trình tách khí khỏi dầu, q trình nén ép làm mát, q trình tách nước (dehydration) q trình tách khí tạp chất • Hydrate, hiệu suất bình tách chất lỏng khỏi khí (scrubber)-chất lỏng xuất đường khí mức độ linh động máy nén khí vấn đề hệ thống xử lý khí đồng hành mỏ Sư Tử Đen • Hydrate tạo thành van TRV hệ thống xử lý khí đồng hành mỏ Sư Tử Đen Tây Nam điều kiện vận hành Việc nghiên cứu áp dụng giải pháp bơm ép methanol làm giảm nhiệt độ tạo thành hydrate qua van HV: Dương Minh Phú 110 Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15-1 • Hydrocarbon lỏng có khả xuất đường khí (liquild carryover) bình tách Inlet Gas Scrubber MbF-2305, 1st Suction Scrubber MBF2310/2320 2nd Suction Scrubber MBF-2313/2323 Việc định kỳ kiểm tra xem xét khả sửa đổi thiết bị chắn dòng (Inlet Baffle) thiết bị tách sương (Demister) bình tách nói giúp nâng cao hiệu suất • Lắp đặt thêm máy nén khí để tăng lượng khí Gaslift giải pháp để gia tăng sản lượng khai thác mỏ Sư Tử Đen Tây Nam Tuy nhiên giải pháp cần xem xét thêm tính kinh tế • Tận thu khí đồng hành thấp áp từ bình tách IP separator LP separator mỏ Sư Tử Đen Sư Tử Vàng giải pháp để gia tăng lượng khí đồng hành phục vụ cho mục đích thương mại Gaslift Tuy nhiên cần tính tốn khả khả giải pháp mỏ Sư Tử Đen phương diện kinh tế 5.2 KIẾN NGHỊ • Do hạn chế mặt thời gian, nên tác giả chưa có điều kiện xây dựng mơ hình để kiểm tra khả tăng thành tạo hydarte van TRV hệ thống xử lý khí đồng hành mỏ STV Do vậy, mỏ Sư Tử Vàng đưa vào hoạt động, cần theo dõi tình trạng khả tạo thành hydrate van (hệ thống xử lý mỏ có điều vận hành giống nhau) Kiến nghị nghiên cứu áp dụng phương án bơm ép methanol để phòng chống khả tạo thành hydrate Tính tốn lưu lượng methanol cần phải bơm ép • Tiến hành xây dựng mơ hình CFD (Computational Fluid Dynamic) cho bình tách Inlet Gas Scrubber, 1st Suction Gas Scrubber, 2nd Suction Gas Scrubber để kiểm tra hiệu suất bình tách khả tồn HC lỏng khí vào máy nén HV: Dương Minh Phú 111 Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15-1 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Thị Như Ý, “Công nghệ chế biến khí”, (2005) Một số báo cáo cơng ty Cửu Long (lưu hành nội bộ) Một số báo trang web công ty Conoco-Phillips Claire Soares, “Process Engineering Equipment Handbook” (2002) Cuu Long JOC, “ SuTuDen Full Field Development Plan” (2001) Cuu Long JOC, “Su Tu Den Basic of Design” (2002) Cuu Long JOC, “Su Tu Vang Basic of Design” (2006) Cuu Long JOC, “Su Tu Den Operation Manual” (2002) Cuu Long JOC, “STD-STV FFDPP Revision 3” (2007) 10 Gas Processor Association, “Engineering Data Book -Volume 1-2, SI version, 11th edition” (1998) 11 H.K Abdel Aal, Mohamed Aggour, “Petroleum and Gas Field Processing“ (2003) 12 Jonh M Campbell, “Gas Conditioning and Processing-Volume 1-2” , 8th edition (2004) HV: Dương Minh Phú 112 Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15-1 PHỤ LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, THUẬT NGỮ TIẾNG ANH - API: American Petroleum Institute ASME: American Society Mechanical Engineer CPP: Central Processing Platform (giàn công nghệ trung tâm) FPSO: Floating Processing Storage & Off-take (Tàu chứa nổi, xử lý bán dầu) FSO: Floating Storage Offloading HHLL (High High Liquild Level): Mực chất lỏng cao bình tách HHP: High High Pressure ( Áp suất cao) HP: High Pressure (Cao áp) IP: Intermediate Pressure (Trung áp) LP: Low Pressure (Thấp áp) STD: Sư Tử Đen STDSW: Sư Tử Đen Tây Nam STDNE: Sư Tử Đen Đông Bắc STV: Sư Tử Vàng TCV: Temperature Control Valve TRV: Train Recycle Valve (Van hồi lưu) TT: Temperature Transmiter (bộ truyền tín hiệu nhiệt độ) WHP: Wellhead Platform (giàn đầu giếng) DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ STT hình vẽ Mơ Tả Hình 1.1 Hệ thống thiết bị có mỏ Sư Tử Đen Tây Nam Hình 1.2 Hệ thống thiết bị dự kiến cho cụm mỏ Sư Tử Hình 1.3 Biểu đồ yếu tố ảnh hưởng ngừng khai thác mỏ Sư Tử Đen Hình 1.4 Dự báo sản lượng khí đồng hành cho cụm mỏ Sư Tử Hình 1.5 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Ghi Chú Biểu đồ cân lượng theo khí đồng hành mỏ Sư Tử Biểu đồ cân lượng theo khí đồng hành mỏ Sư Tử Biểu đồ điều kiện thành tạo hydrate Ba loại cấu trúc hydrate Độ ổn định cấu trúc hydrate HV: Dương Minh Phú 113 Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15-1 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 2.11 Hình 2.12 Hình 2.13 Hình 2.14 Hình 2.15 Hình 2.16 Hình 2.17 Hình 2.18 Hình 2.19 Hình 2.20 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Ảnh hưởng NaCl tạo thành hydrate Ảnh hưởng methanol tạo thành hydrate Quan hệ nhiệt độ bắt đầu hydrate hóa áp suất theo tỉ khối khí Sơ đồ qui trình tách khí khỏi dầu Sơ đồ qui trình nén ép làm mát khí Qui trình xử lí khí glycol đơn giản Hệ thống tái tạo glycol Bình contactor nơi glycol lấy nước khí Ảnh hưởng số khay lên độ suy giảm điểm sương Ảnh hưởng độ đậm đặc glycol lên độ suy giảm điểm sương Ảnh hưởng stripping gas độ đậm đặc glycol Qui trình xử lý khí chua amine Qui trình xử lý khí chua màng thấm (membrane) - cấp Qui trình xử lý khí chua màng thấm (membrane) - cấp Cột lọc membrane Sơ đồ công nghệ qui trình màng thấm (membrane) Bản đồ vị trí cụm mỏ Sư Tử Cụm thiết bị giai đoạn mỏ Sư Tử Đen Tây Nam_STDSW Cụm thiết bị giai đoạn cụm mỏ Sư Tử (STDSW, STV, STDNE) Hệ thống đường ống nội mỏ cụm mỏ Sư Tử Sơ đồ cơng nghệ xử lý dầu-khí-nước mỏ Sư Tử Đen Tây Nam Sơ đồ công nghệ xử lý khí Gaslift mỏ Sư Tử Đen Tây Nam Qui trình xử lý dầu – khí – kước mỏ Sư Tử Đen Qui trình xử lý khí đồng hành làm khí nhiên liệu Fuelgas mỏ STDSW Qui trình xử lý khí đồng hành làm khí chèn Sealgas mỏ STDSW Qui trình xử lý khí Gaslift mỏ Sư Tử Vàng Qui trình thu gom khí thấp áp mỏ Sư Tử Vàng Qui trình xử lý khí nhiên liệu Fuelgas mỏ Sư Tử Vàng Qui trình xử lý chèn Sealgas mỏ Sư Tử Vàng HV: Dương Minh Phú 114 Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15-1 Hình 3.14 Hình 4.1 Hình 4.2 Hình 4.3 Hình 4.4 Hình 4.5 Hình 4.6 Hình 4.7 Hình 4.8 Hình 4.9 Hình 4.10 Hình 4.11 Hình 4.12 Hình 4.13 Hình 4.14 Hình 4.15 Hình 4.16 Hình 4.17 Hình 4.18 Hình 4.19 Hình 4.20 Giản đồ cơng nghệ xử lý dầu-khí-nước mỏ STĐ Đơng Bắc Đồ thị yếu tố thường gây ngừng khai thác mỏ Sư Tử Đen Sơ đồ qui tình xử lý khí Gaslift mỏ STD Tây Nam Nhiệt độ dịng khí sau van TRV Biểu đồ pha dịng khí qua van TRV Nhiệt độ tạo thành hydrate dịng khí trước van TRV Bảng nhiệt độ tạo thành hydrate dịng khí qua van TRV Nhiệt độ tạo thành hydrate dịng khí sau qua van TRV Nhiệt độ tạo thành hydrate hỗn hợp khí bao gồm khí từ TRV Inlet Gas Scrubber trước vào bình 1st Suction Scrubber Phương án sử dụng thiết bị gia nhiệt (Heater) để phòng chống khả tạo thành hydrate vị trí van TRV Sơ đồ Phương án gia tăng nhiệt độ khí dịng khí qua TRV cách trộn với dịng khí có nhiệt độ cao Các thông số phương án gia tăng nhiệt độ khí dịng khí qua TRV cách trộn với dịng khí có nhiệt độ cao Sơ đồ phương án phòng chống hydrate qua TRV bơm methanol Các thơng số phương án phịng chống hydrate qua TRV bơm methanol Đồ thị độ mở van điều khiển mực chất lỏng bình tách 1st Suction Scrubber MBF-2310 Đồ thị độ mở van điều khiển mực chất lỏng bình tách 2nd Suction Scrubber MBF-2313 Mơ hình bình tách Inlet Gas Scrubber MBF-2305 xây dựng phần mềm CFD Mơ hình CFD bình Inlet Gas Scrubber – MBF2305 Mơ hình CFD bình Inlet Gas Scrubber – MBF2305 (tiếp theo) Hiệu thiết bị chắn dịng Inlet Baffle bình Inlet Gas Scrubber – MBF-2305 Demister Hiệu thiết bị tách sương Demister HV: Dương Minh Phú 115 Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15-1 Hình 4.21 Hình 4.22 Hình 4.23 Hình 4.24 Hình 4.25 Hình 4.26 Hình 4.27 Hình 4.28 Hình 4.29 Hình 4.30 Hình 4.31 Hình 4.32 Hình 4.24 bình Inlet Gas Scrubber – MBF-2305 Mơ hình CFD bình tách 1st Suction Scrubber MBF-2310/2320 Mơ hình CFD bình tách 1st Suction Scrubber MBF-2310 (tt) Hiệu thiết bị chắn dịng Inlet Baffle bình MBF-2310/2320 Hiệu thiết bị tách sương Demister bình 1st Suction Scrubber – MBF-2310/2320 Mơ hình CFD bình tách 2nd Suction Scrubber MBF-2313/2323 Mơ hình CFD bình tách 2nd Suction Scrubber MBF-2313/2323 (tt) Hiệu thiết bị chắn dịng Inlet Baffle bình MBF-2313/2323 Hiệu thiết bị tách sương Demister bình 2nd Suction Scrubber – MBF-2313/2323 Sơ đồ công nghệ mỏ Sư Tử Đen Tây Nam Giải pháp tận thu khí thấp áp trung áp mỏ STD Tây Nam Sơ đồ hệ thống xử lý khí đồng hành với giải pháp lắp đặt thêm máy nén khí Biểu đồ cân lượng theo khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử Phương án thu gom khí thấp áp mỏ STV HV: Dương Minh Phú 116 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG : Họ tên: Dương Minh Phú Ngày, tháng, năm sinh: 24/10/1978 Nơi sinh: Nghệ An Địa liên lạc: V31, lầu 5, Chung cư Cửu Long, 31/351 Nơ Trang Long, P13, Bình Thạnh, Tp Hồ Chí Minh Q TRÌNH ĐÀO TẠO 09/1996-03/2001 : Học đại học khoa Địa chất - Dầu Khí, truờng Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, chun ngành Cơng nghệ Khoan – khai thác Dầu khí 09/2006 – : Học cao học khoa Địa chất - Dầu Khí, truờng Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, chuyên nghành Kỹ thuật Khoan-khai thác Công nghệ Dầu khí Q TRÌNH CƠNG TÁC 10/2001-04/2006 : Kỹ sư khai thác, Cơng ty Thăm dị Khai Thác Dầu khí (PVEP) 05/2006- : Kỹ sư cơng nghệ chính, Liên doanh dầu khí Cửu Long ... Phú Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15 - 1 3.3.2. 1Hệ thống xử lý khí bơm ép Gaslift 68 3.3.2.2 Hệ thống xử lý khí nhiên liệu Fuelgas 3.3.2.3 Hệ thống xử lý khí. .. tâm nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý khí 12 đồng hành HV: Dương Minh Phú Nghiên cứu đánh giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15 - 1 2.3 .1 Tính tốn cân vật chất khí đồng hành mỏ. .. giá hệ thống xử lý khí đồng hành cụm mỏ Sư Tử - Block 15 - 1 MỤC LỤC *** NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ KHÍ ĐỒNG HÀNH TẠI CỤM MỎ SƯ TỬ BLOCK 15 . 1 (STDSW, STV, STDNE) # " Chương 1: MỞ ĐẦU –