Công nghệ thu gom, xử lý và vận chuyển khí đồng hành ở các mỏ dầu khí của liên doanh Việt - Nga “Vietsovpetro” tại lô 09-1
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ
TẠP CHÍ DẦU KHÍ
Số 9 - 2020, trang 40 - 48
ISSN 2615-9902
CÔNG NGHỆ THU GOM, XỬ LÝ VÀ VẬN CHUYỂN KHÍ ĐỒNG HÀNH Ở CÁC MỎ
DẦU KHÍ CỦA LIÊN DOANH VIỆT - NGA “VIETSOVPETRO” TẠI LÔ 09-1
Tống Cảnh Sơn1, Cao Tùng Sơn1, Lê Việt Dũng1, Lê Đăng Tâm1, Phạm Thành Vinh1, Phùng Đình Thực2, Nguyễn Thúc Kháng2
1Liên doanh Việt - Nga “Vietsovpetro”
2Hội Dầu khí Việt Nam
Email: sontc.rd@vietsov.com.vn
Tóm tắt
Liên doanh Việt - Nga “Vietsovpetro” bắt đầu thu gom và vận chuyển khí đồng hành vào bờ từ giữa năm 1995. Đến 31/12/2019,
Vietsovpetro đã thu gom, xử lý và cung cấp vào bờ hơn 35 tỷ m3 khí, trong đó, hơn 22 tỷ m3 từ các mỏ dầu khí ở Lô 09-1. Bài báo giới thiệu
sự hình thành hệ thống thu gom, xử lý và vận chuyển khí đồng hành tại các mỏ của Vietsovpetro ở Lô 09-1 và các giải pháp kỹ thuật công
nghệ để vận chuyển khí đồng hành vào bờ.
Từ khóa: Khí đồng hành, thu gom, xử lý, vận chuyển, Lô 09-1, bể Cửu Long.
1. Giới thiệu
Đốt bỏ khí đồng hành gây lãng phí nguồn tài nguyên
thiên nhiên. Ước tính, mỗi năm trên thế giới có khoảng
150 tỷ m3 khí đồng hành bị đốt bỏ, tương đương 10 tỷ
USD doanh thu bán khí với mức giá 2 USD/triệu Btu.
2. Cơ sở hình thành hệ thống công nghệ thu gom, xử lý
và vận chuyển khí đồng hành ở các mỏ dầu khí ngoài
khơi, Lô 09-1
Năm 1991, Tổng công ty Dầu khí Việt Nam
(Petrovietnam) giao nhiệm vụ cho Công ty Khí đốt Việt
Nam (tiền thân của Tổng công ty Khí Việt Nam - PV GAS)
với vai trò là chủ đầu tư phối hợp với Vietsovpetro lập
luận chứng kinh tế kỹ thuật hệ thống thu gom và vận
chuyển khí đồng hành mỏ Bạch Hổ vào bờ. Trên cơ sở đó,
Vietsovpetro đã giao nhiệm vụ cho Viện Nghiên cứu Khoa
học và Thiết kế Dầu khí biển (NIPI) thực hiện đề tài này với
đề xuất như sau:
Vào cuối thế kỷ XX, đầu thế kỷ XXI, các công ty khai
thác dầu khí trên thế giới đã đẩy mạnh việc thu gom, xử lý
và sử dụng khí đồng hành. Mỹ, Canada, Na Uy và các nước
khác đã xây dựng ngành công nghiệp khí đồng hành với
mức độ sử dụng lên đến 95% hoặc cao hơn [1].
Ở Việt Nam, khai thác dầu khí được Vietsovpetro thực
hiện từ năm 1986 ở mỏ Bạch Hổ, Lô 09-1, ngoài khơi thềm
lục địa Việt Nam. Quy hoạch mỏ ban đầu do các chuyên
gia Liên Xô đề xuất: không thu gom khí đồng hành, mà
đốt bỏ trên đuốc ở các giàn khai thác cố định (MSP) và
các giàn công nghệ trung tâm (CTP) ngoài khơi. Từ giữa
năm 1995, Vietsovpetro đã bắt đầu thực hiện thu gom
khí đồng hành mỏ Bạch Hổ và vận chuyển vào bờ, mở ra
kỷ nguyên sử dụng khí đồng hành cho các ngành công
nghiệp ở Việt Nam.
- Tận dụng hợp lý nguồn tài nguyên là một trong
những nhiệm vụ cấp bách cho phát triển kinh tế xã hội
của Việt Nam, đặc biệt đối với khu vực phía Nam, nơi đang
thực hiện khai thác dầu và khí ở mỏ Bạch Hổ, ngoài khơi
Lô 09-1.
- Khí đồng hành bị đốt bỏ ở đuốc trên các giàn khai
thác ngoài khơi cần được sử dụng tối đa, mục đích đầu
tiên là làm nhiên liệu của các trạm phát điện, phục vụ cho
nhu cầu phát triển công nghệ ở nội bộ mỏ Bạch Hổ, tối ưu
hóa các quá trình khai thác dầu khí, gia tăng hệ số thu hồi
dầu. Phần còn lại, vận chuyển vào bờ cho nhu cầu nhiệt
điện và các ngành công nghiệp khác.
- Nội dung chính của luận chứng kinh tế là sớm đưa
khí vào bờ, đáp ứng nhu cầu nhiên liệu cho các nhà máy
nhiệt điện ở phía Nam Việt Nam và nguyên liệu cho các
nhà máy sản xuất hóa chất.
Ngày nhận bài: 19/3/2020. Ngày phản biện đánh giá và sửa chữa: 19/3 - 26/5/2020.
Ngày bài báo được duyệt đăng: 27/7/2020.
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020
40
PETROVIETNAM
- Kết quả phân tích thành phần khí đồng hành mỏ
Bạch Hổ cho thấy, khí hydrocarbon tách ra có chất lượng
cao với hàm lượng condensate lớn, cho phép xây dựng
nhà máy chế biến khí hóa lỏng (LPG), cung cấp sản phẩm
có giá trị cho thị trường trong nước và thế giới. Bên cạnh
đó, việc sử dụng khí khô (thành phần chính là hỗn hợp khí
methane và ethane) cho nhu cầu công nghiệp ở Việt Nam
sẽ thay thế được các nguồn nguyên liệu lỏng khác đang
phải nhập ngoại.
Vietsovpetro đề xuất nghiên cứu và tổ chức triển khai thực
hiện gấp, trong đó có: Dự án kỹ thuật hệ thống thu gom
khí và vận chuyển khí vào bờ (1991), Sơ đồ công nghệ
phát triển và xây dựng mỏ dầu và khí Bạch Hổ (1993).
Năm 1993, PV GAS đã thuê SNC Lavalin (Canada) thực
hiện thiết kế tổng thể (Front-End Engineering Design -
FEED) cho dự án vận chuyển và sử dụng khí đồng hành
mỏ Bạch Hổ vào bờ. Tuy nhiên, việc triển khai các dự án
trên cần có thời gian và qua nhiều giai đoạn thực hiện,
trong khi nhu cầu sử dụng khí vào đầu những năm 1990
ở mức 1 triệu m3/ngày, dùng làm nhiên liệu thay thế dầu
DO cho Nhà máy Nhiệt điện Bà Rịa rất cấp thiết. Nhận
thấy sản lượng ở mỏ Bạch Hổ có thể đảm bảo vận chuyển
vào bờ 1 triệu m3/ngày, Vietsovpetro đã đề xuất thực hiện
phương án sớm thu gom khí đồng hành mỏ Bạch Hổ và
vận chuyển vào bờ cho nhu cầu nhiên liệu Nhà máy Nhiệt
điện Bà Rịa.
- Cơ sở để xem xét trong luận chứng kinh tế kỹ thuật
trên là nguồn khí đồng hành ở mỏ Bạch Hổ, Rồng và Đại
Hùng; 8 phương án thu gom, xử lý và vận chuyển khí đồng
hành ngoài khơi Lô 09-1 đến Thủ Đức, Tp. Hồ Chí Minh đã
được xem xét [2]. Việc đánh giá hiệu quả kinh tế trong
luận chứng dựa trên các phương án sử dụng số liệu của
nguồn khí đồng hành ở mỏ Bạch Hổ và Rồng.
- Trong luận chứng không đề xuất việc sản xuất LPG.
Tuy nhiên, trong đánh giá hiệu quả kinh tế của dự án vận
chuyển khí vào bờ đã tính đến xây dựng nhà máy sản xuất
LPG tại tỉnh Bà Rịa, Vũng Tàu.
3.1. Giải pháp công nghệ sớm thu gom và vận chuyển
khí đồng hành mỏ Bạch Hổ vào bờ không cần máy nén
Năm 1993, các chuyên gia dầu khí của Vietsovpetro
và PV GAS tiến hành tổ chức thực hiện dự án fastrack, sớm
thu gom khí đồng hành và vận chuyển vào bờ cho nhu
cầu nhiệt điện đất liền với lưu lượng dự kiến 1 triệu m3/
ngày. Công tác thiết kế hệ thống thu gom khí đồng hành
mỏ Bạch Hổ bắt đầu được triển khai, bao gồm: hệ thống
thu gom và tách condensate ngưng tụ ngoài khơi trên
giàn công nghệ trung tâm số 2 (CTP-2), đường ống dẫn
khí Bạch Hổ - Dinh Cố - Bà Rịa - Phú Mỹ - Thủ Đức, trạm xử
lý khí Dinh Cố và trạm phân phối khí Bà Rịa. Tuyến đường
ống dưới biển, từ mỏ Bạch Hổ đến bờ biển Long Hải, bọc
bê tông dài 106,5 km, dày 11,9 mm và 14,3 mm, chôn sâu
dưới đáy biển ở độ sâu 0,9 - 3 m và tuyến đường ống Long
Hải - Bà Rịa dài 16,72 km dày 9,5 mm, chôn sâu dưới đất
được tổ chức thực hiện. Đường ống và các thiết bị trạm
phân phối khí (1 dây chuyền cấp khí công suất 1 triệu m3/
ngày, gồm các thiết bị lọc, gia nhiệt, điều khiển áp suất và
bộ đo đếm khí) đến Nhà máy Nhiệt điện Bà Rịa đã được
thiết kế lắp đặt theo tiêu chuẩn NACE MR 175 dành cho
khí chưa qua xử lý.
- Kết quả cho thấy, sớm triển khai dự án thu gom và
sử dụng khí đồng hành mỏ Bạch Hổ, Rồng và vận chuyển
vào bờ sẽ có hiệu quả kinh tế cao, đặc biệt cho phát triển
kinh tế của các tỉnh phía Nam Việt Nam.
- Đề xuất triển khai dự án thu gom và tận dụng khí
đồng hành mỏ Bạch Hổ và Rồng bằng cách xây dựng hệ
thống thu gom và vận chuyển đến Thủ Đức, Tp. Hồ Chí
Minh để cung cấp khí cho các nhà máy nhiệt điện và nhà
máy sản xuất hóa chất, gồm các hạng mục chính sau: Hệ
thống thu gom khí đồng hành ở mỏ Bạch Hổ và Rồng, các
giàn nén khí ở mỏ Bạch Hổ và Rồng, và đường ống dẫn khí
Bạch Hổ - Thủ Đức Tp. Hồ Chí Minh.
3. Các giải pháp công nghệ thu gom, xử lý và vận
chuyển khí đồng hành vào bờ
Quá trình triển khai, thực hiện theo luận chứng kinh
tế kỹ thuật về hệ thống thu gom và vận chuyển khí Bạch
Hổ - Thủ Đức, Tp. Hồ Chí Minh sẽ tốn rất nhiều thời gian.
Trong khi đó, Vietsovpetro đã đưa tầng móng mỏ Bạch Hổ
vào khai thác từ giữa năm 1988, với trữ lượng thu hồi và
nguồn năng lượng vỉa rất lớn. Sản lượng khai thác dầu và
khí mỏ Bạch Hổ gia tăng đáng kể. Lượng khí đồng hành
tách ra ở ngoài khơi cũng tăng mạnh, nhưng đều bị đốt bỏ
trên các công trình biển. Để giảm đốt bỏ khí đồng hành
tách ra ở ngoài khơi mỏ Bạch Hổ, việc nghiên cứu đề ra
giải pháp sử dụng và vận chuyển vào bờ thực sự cần thiết
và cấp bách. Các giải pháp kỹ thuật công nghệ đã được
Kết quả tính toán nhiệt thủy lực vận chuyển khí qua
đường ống Bạch Hổ - Dinh Cố cho thấy, để vận chuyển khí
đồng hành, lưu lượng 1 triệu m3/ngày từ mỏ Bạch Hổ đến
Dinh Cố, tổn hao áp suất sẽ ở mức 15 - 17 atm. Như vậy,
nếu áp suất khí tại Dinh Cố duy trì 20 atm, thì áp suất tại
đầu vào đường ống trên CTP-2 ở mỏ Bạch Hổ phải không
thấp hơn 35 atm. Tại mỏ Bạch Hổ, sản phẩm các giếng khai
thác ở tầng móng trung tâm, trên giàn nhẹ BK-2 có lưu
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020
41
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ
MSP-6
MSP-7
FSO-2
MSP-4
MSP-3
MKS
MSP-8
MSP-5
MSP-10
MSP-9
MSP-1
MSP-11
Khí khô vào bờ
FSO-1
BK-3
Hỗn hợp dầu - khí
Khí đồng hành
CTP-2
BK-2
BK-1
BK-6
BK-5
Dinh Cố
BT-7
BK-4
BK-8
RC-1
Hình 1. Sơ đồ nguyên tắc thu gom và vận chuyển khí đồng hành vào bờ không cần máy nén
lượng khoảng 1.000 tấn/ngày, áp suất miệng giếng đến
40 atm, nhiệt độ đạt 100 oC được thu gom và chuyển đến
bình tách khí trên giàn CTP-2 để tách ở áp suất 37 - 38 atm.
đưa vào đường ống ngầm dưới đáy biển từ BK-2 đến BK-3,
đường kính 325 × 16mm, chiều dài 2,9 km và ngược lại từ
BK-3 về CTP-2 dài 2,9 km (Hình 1).
Ngày 17/4/1995, lần đầu tiên, Vietsovpetro đã thực
hiện thu gom và vận chuyển dòng khí đồng hành vào bờ.
Công nghệ thu gom khí đồng hành mỏ Bạch Hổ và vận
chuyển vào bờ qua đường ống fastrack CTP-2 - Dinh Cố -
Bà Rịa, không cần máy nén được thực hiện như sau:
Trong quá trình vận chuyển khí từ BK-2 đến BK-3 rồi
về CTP-2, nhiệt độ dòng khí giảm nhanh và bằng nhiệt độ
nước biển ở vùng cận đáy (ở mức 22 - 25 C), một lượng
lớn chất lỏng trong dòng khí được tách ra. Hỗn hợp lỏng
khí này được vận chuyển đến bình tách lỏng (Slugcatcher)
đặt trên CTP-2. Sau khi tách chất lỏng, khí ở áp suất 35 atm
được đưa đến đường ống fastrack CTP-2 - Dinh Cố, vận
chuyển vào bờ đến Nhà máy Nhiệt điện Bà Rịa. Áp suất
khí trong đường ống đến Dinh Cố ở mức 22 atm, nhiệt
độ điểm sương của khí khoảng 22 oC. Lưu lượng khí đồng
o
Hỗn hợp dầu khí từ các giếng ở tầng móng trên BK-2
có áp suất miệng giếng cao, khoảng 40 atm và nhiệt độ
o
100 C được đưa đến bình tách khí cao áp. Tại đây, thực
hiện tách khí ở áp suất 37 - 38 atm, khí tách ra ở nhiệt
o
độ 100 C và áp suất bình tách được làm lạnh bằng cách
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020
42
PETROVIETNAM
hành vận chuyển vào bờ đạt 1 triệu m3/ngày, đến Nhà máy
Nhiệt điện Bà Rịa, làm nhiên liệu thay thế nguồn DO.
giải pháp công nghệ và đề xuất lắp đặt bộ phối trộn khí
(ejector) tại ống đứng trên CTP-2 mỏ Bạch Hổ. Ejector có
đặc tính kỹ thuật trộn dòng khí áp suất cao với dòng khí
áp suất thấp để được dòng khí áp suất trung. Với việc sử
dụng giải pháp này, khi trộn dòng khí 1 triệu m3/ngày từ
MKS có áp suất 105 atm với dòng khí 1 triệu m3/ngày sau
các bình tách trên CTP-2 có áp suất khoảng 28 atm trong
bình ejector, sẽ thu được dòng khí lưu lượng 2 triệu m3/
ngày với áp suất tại đầu ra đạt 57 - 58 atm. Sơ đồ nguyên
tắc thu gom và vận chuyển 2 triệu m3/ngày khí đồng hành
mỏ Bạch Hổ vào bờ thể hiện ở Hình 2.
Như vậy, việc xây dựng nhanh đường ống Bạch Hổ -
Dinh Cố - Bà Rịa và sớm đưa khí đồng hành vào bờ bằng
nguồn năng lượng vỉa của các giếng dầu tầng móng mỏ
Bạch Hổ ở Vietsovpetro không cần máy nén đã đánh dấu
lần đầu tiên công tác thu gom và sử dụng khí đồng hành
tại các mỏ ngoài khơi Lô 09-1 được thực hiện, mang lại
hiệu quả kinh tế cao và góp phần giảm lượng khí đồng
hành bị đốt bỏ ngoài khơi các mỏ của Vietsovpetro.
3.2. Giải pháp thu gom và vận chuyển 2 triệu m3 khí/
ngày vào bờ
Việc nghiên cứu, áp dụng giải pháp công nghệ nêu
trên đã cho phép Vietsovpetro tận dụng tối đa các trang
thiết bị hiện có ngoài khơi mỏ Bạch Hổ để thu gom và vận
chuyển 2 triệu m3/ngày khí đồng hành vào bờ, đến Nhà
máy Nhiệt điện Phú Mỹ. Đây là giải pháp tạm thời trong
thời gian chờ xây dựng giàn nén khí trung tâm (CCP) mỏ
Bạch Hổ, nhưng đã đem lại hiệu quả kinh tế rất lớn trong
thời gian 1996 - 1997, cho phép Petrovietnam tiết kiệm
được hàng trăm tỷ đồng. Điều quan trọng là đã thu gom
và vận chuyển khí đồng hành từ mỏ Bạch Hổ vào bờ đủ
cung cấp cho các nhà máy điện Bà Rịa và Phú Mỹ 1 với
tổng công suất phát điện gần 600 MW trong điều kiện
chưa có giàn nén khí trung tâm.
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế đất nước, nhu
cầu về điện năng của Việt Nam ngày càng tăng. Các nhà
máy nhiệt điện Phú Mỹ tại Bà Rịa, Vũng Tàu được dự kiến
xây dựng và phát triển. Nhu cầu về khí làm nhiên liệu cho
nhà máy nhiệt điện gia tăng. Năm 1996, dự án kỹ thuật
thu gom và vận chuyển khí vào bờ với công suất 2 triệu
m3/ngày được đề xuất nghiên cứu và tổ chức thực hiện,
để cung cấp khí cho Nhà máy Nhiệt điện Phú Mỹ 1. Thực
hiện dự án này, tuyến đường ống Bà Rịa - Phú Mỹ và các
trạm phân phối khí tại Phú Mỹ được nghiên cứu, tổ chức
thiết kế và xây dựng.
3.3. Giải pháp thu gom và vận chuyển vào bờ 4,3 - 5,6
triệu m3/ngày
Tại mỏ Bạch Hổ, Vietsovpetro đã thực hiện nghiên
cứu, triển khai xây dựng để thu gom khí đồng hành với
lưu lượng vận chuyển vào bờ đạt mức 2 triệu m3 khí/ngày.
Kết quả xác định nhiệt thủy lực cho thấy để cung cấp lưu
lượng khí nói trên vào bờ đến các nhà máy nhiệt điện
Bà Rịa và Phú Mỹ, áp suất khí tại đầu vào đường ống ở
mỏ Bạch Hổ phải đạt mức 56 - 60 atm. Trong khi đó, để
thực hiện khai thác dầu khí hiệu quả, lưu lượng sản phẩm
giếng không giảm, áp suất tới hạn của hỗn hợp dầu khí
tại đầu giếng trên các giàn nhẹ BK ở mỏ Bạch Hổ cần phải
duy trì ở mức 23 - 25 atm hoặc thấp hơn. Việc gia tăng áp
suất miệng giếng trên 25 atm sẽ làm giảm lưu lượng sản
phẩm của các giếng, ảnh hưởng đến khai thác dầu tầng
móng mỏ Bạch Hổ [3].
Để đáp ứng nhu cầu vận chuyển khí đồng hành vào
bờ ngày càng tăng với mục đích cung cấp nhiên liệu cho
các nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ 1, 2, 3 cũng như gaslift tại
các mỏ, Vietsovpetro đã triển khai thực hiện dự án giàn
nén khí trung tâm CCP nhằm thu gom toàn bộ khí cao
áp tách ra trên các công trình khai thác BK, MSP và CTP
ở mỏ Bạch Hổ. Giàn nén khí trung tâm CCP được thiết kế,
công suất 8,1 triệu m3/ngày, gồm 5 máy nén, với 4 máy
vận hành và 1 máy dự phòng. Cấu trúc của CCP gồm 2
phần: phần chân đế và phần thượng tầng. Phần thượng
tầng được thiết kế thành một khối thống nhất kích thước
52 × 36 m, chiều cao khoảng 40 m được đặt trên khối chân
đế riêng biệt và nối với giàn CTP-2 bằng một cầu.
Cuối năm 1996, giàn nén khí nhỏ (MKS) ở mỏ Bạch
Hổ xây dựng xong và đưa vào vận hành. Công suất nén
của MKS đạt 1 triệu m3 khí/ngày, áp suất khí tại đầu ra là
105 atm, dự kiến cung cấp cho các nhu cầu ở nội bộ mỏ
Bạch Hổ. Kết quả tính toán nhiệt thủy lực đường ống khí
Bạch Hổ - Dinh Cố - Phú Mỹ, cho thấy, để vận chuyển 2
triệu m3 khí/ngày vào bờ, đến Phú Mỹ, áp suất tại đầu vào
ở mỏ Bạch Hổ cần duy trì ở mức không thấp hơn 57 atm.
Để thực hiện điều này, Vietsovpetro đã nghiên cứu các
Sơ đồ công nghệ của giàn nén khí trung tâm CCP,
được thiết kế gồm các quá trình công nghệ chính sau:
- Tách khí, nước và condensate ở đầu vào hệ thống
thu gom;
- Nén khí cao áp, mỗi tổ máy nén có các đặc tính kỹ
thuật sau:
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020
43
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ
MSP-6
MSP-7
FSO-2
MSP-4
MSP-3
MKS
MSP-8
MSP-5
MSP-10
MSP-9
MSP-1
MSP-11
Khí khô vào bờ
Hỗn hợp dầu - khí
Khí đồng hành
FSO-1
BK-3
CTP-2
BK-2
BK-1
BK-6
BK-5
Dinh Cố
BT-7
BK-4
BK-8
Hình 2. Sơ đồ nguyên tắc thu gom và vận chuyển 2 triệu m3/ngày khí đồng hành vào bờ
RC-1
+ Máy nén DRESSER RAND;
Sử dụng máy nén piston của hãng Nuovo Pignone với
công suất 240 nghìn m3/ngày.
+ Công suất 1,62 triệu m3/ngày,
+ Áp suất khí đầu vào 9,5 atm;
+ Áp suất khí đầu ra 127,5 atm;
+ Áp suất đầu vào: 1 atm;
+ Áp suất nén: 10,84 atm.
- Xử lý nước thực hiện ở bình tách 3 pha, sau khi xử lý
đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, nước được xả xuống biển
+ Các turbine khí ổ MARS-100N công ty SOLAR n =
8.790 - 9.500 vòng/phút;
Trong thành phần của giàn nén khí trung tâm còn có:
+ Trong tổ nén có thiết bị bình tách;
+ Xử lý condensate đen gồm cả các phân đoạn nhẹ,
bơm và đo khối lượng, nhiệt độ, áp suất và tỷ trọng;
- Làm khô khí
Phương pháp làm khô khí ở đây là sử dụng triethylene
glycol (TEG) hấp phụ nước. Hai tháp hấp phụ được lắp đặt
có công suất mỗi tháp 4,05 triệu m3/ngày, áp suất làm việc
126,6 atm, nhiệt độ 45 oC, hàm lượng nước đầu vào là 55,8
kg/triệu m3.
+ Xử lý condensate trắng gồm cả loại nước, bơm và
đo khối lượng áp suất, nhiệt độ và tỷ trọng;
+ Hệ thống đuốc áp suất cao và áp suất thấp; hệ
thống thải gồm cả kín và hở.
- Nén khí thấp áp (khí bậc cuối cùng của các bình
tách dầu khí)
Ở mỏ Bạch Hổ, Vietsovpetro đã xây dựng và vận hành
hệ thống đường ống thu gom, vận chuyển khí đồng hành
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020
44
PETROVIETNAM
từ bậc tách thứ nhất (NGS) trên các giàn MSP-1, MSP-6,
MSP-8, MSP-9, MSP-10, từ bình tách khí sơ bộ (UPOG) trên
BK-3, BK-4, BK-5, BK-6…. đến CCP và từ MSP-3 , MSP-4,
MSP-5, MSP-6, MSP-7 đến MKS. Khí từ UPOG trên các BK và
NGS trên các MSP đến CCP có nhiệt độ bằng nhiệt độ nước
biển ở vùng cận đáy (22 - 25 oC). Quá trình khí giảm nhiệt
độ khi đến CCP sẽ làm chất lỏng ngưng tụ (condensate)
bên trong đường ống. Vì vậy, tại đầu vào của CCP được
thiết kế và lắp đặt bình tách chất lỏng (slugcatcher) để
thu hồi condensate ngưng tụ. Ngoài condensate không
ổn định (condensate trắng), còn có một lượng condensate
đen do dầu bị cuốn theo dòng khí đến CCP cũng được
thu hồi.
trạm tăng áp trên MSP-4 và MSP-9 có áp suất 13 - 14 atm,
khí sau máy tăng áp trên CTP-2 và CTP-3 có áp suất 11 - 12
atm, được vận chuyển đến CCP, cụ thể như sau:
+ Thu gom khí thấp áp trên MSP-4: Sản phẩm khai
thác trên các giàn MSP-7, MSP-5 và MSP-3 sau khi tách
khí cấp 1 (NGS) được vận chuyển ở dạng bão hòa khí đến
MSP-4 theo tuyến ống MSP-7 → MSP-5 → MSP-3 → MSP-
4 (không qua bình tách BE). Sản phẩm ThCT-1 và MSP-6
sau khi qua bình tách NGS trên MSP-6 ở dạng bão hòa khí
được vận chuyển đến MSP-4. Trên MSP-4 thực hiện tách
khí thấp áp trong BE ở áp suất 0,5 - 1 atm. Khí sau bình
tách BE-100 m3 trên MSP-4, được đưa vào máy tăng áp, để
nén lên áp suất 13 atm và vận chuyển đến giàn CCP bên
cạnh CTP-2 để tiếp tục nén lên 125 atm;
Thời gian đầu, khi giàn nén khí trung tâm CCP mới đi
vào vận hành, lưu lượng khí đồng hành vận chuyển vào
bờ chỉ đạt mức 3 triệu m3/ngày, đáp ứng nhu cầu khí nhiên
liệu cho 2 nhà máy điện Bà Rịa và Phú Mỹ 1. Năm 1999, khi
nhà máy khí hóa lỏng (LPG) Dinh Cố được đưa vào vận
hành, giàn nén khí trung tâm CCP đã nâng lưu lượng khí
vận chuyển vào bờ lên mức 4,2 - 4,3 triệu m3/ngày. Như
vậy, phần lớn lượng khí đồng hành cao áp tách ra trên các
BK, MSP và CTP ở mỏ Bạch Hổ đã được thu gom. Khi Nhà
máy Nhiệt điện Phú Mỹ 2 được đưa vào hoạt động, lưu
lượng khí vận chuyển vào bờ đạt mức 5,6 triệu m3/ngày.
+ Thu gom khí thấp áp trên MSP-9: Tương tự như
MSP-4, trên MSP-10 thực hiện tách khí bậc 1 trong NGS
sản phẩm khai thác của BK-15 và MSP-10, sau đó ở dạng
bão hòa khí vận chuyển đến MSP-9. Trên MSP-9 thực hiện
tách khí thấp áp trong bình 100 m3 ở áp suất 0,5 - 1,5 atm.
Khí tách ra được chuyển đến máy tăng áp, nén lên áp suất
13 atm và vận chuyển về giàn nén khí trung tâm CCP;
+ Thu gom khí thấp áp trên CTP-2 và CTP-3: Trên CTP-
2 và CTP-3 thực hiện tách dầu bão hòa khí đến từ BK-1,
BK-2, BK-3, BK-4, BK-5, BK-6, BK-8, BK-9, mỏ Thỏ Trắng, Gấu
Trắng, BK-14 và BK-16. Lưu lượng khí thấp áp tách ra sau
các bình tách BE-100 m3 trên các giàn này rất lớn. Vì vậy, để
thu gom toàn bộ lượng khí thấp áp tách ra trên các CTP-2
và CTP-3, Vietsovpetro đã nghiên cứu lắp đặt các bộ máy
tăng áp tại đây với công suất nén mỗi giàn là 150 nghìn
m3/ngày. Khí thấp áp được nén lên áp suất 11 atm, sau đó
chuyển đến giàn CCP để nén lên đến 125 atm.
3.4. Giải pháp thu gom khí áp suất thấp ở mỏ Bạch Hổ
Khí thấp áp (khí từ bình tách BE) trên các giàn cố định
và các giàn trung tâm ở mỏ Bạch Hổ bị đốt bỏ trên các
đuốc. Để thực hiện thu gom và sử dụng khí thấp áp tách ra
ở mỏ Bạch Hổ, Vietsovpetro đã nghiên cứu và sử dụng giải
pháp vận chuyển dầu bão hòa khí. Nghĩa là, dầu tách ra từ
các bình tách cao áp (NGS) trên MSP, sẽ không đi qua bình
tách thấp áp và máy bơm, mà chuyển thẳng đến giàn cố
định MSP bên cạnh và tiếp tục đến MSP kế tiếp, sau cùng
đến giàn thu gom khí thấp áp trung tâm (điểm cuối của
quá trình thu gom khí thấp áp). Ở khu vực phía Bắc mỏ
Bạch Hổ, MSP-4 và MSP-9 được quy định là các giàn thu
gom khí thấp áp trung tâm, sẽ thực hiện tách khí thấp áp
sau cùng trong bình tách BE-100 m3 để thu gom. Ở khu
vực phía Nam, dầu bão hòa khí sau bình UPOG trên các BK
được vận chuyển đến CTP-2 và CTP-3. Tại đây, thực hiện
tách khí thấp áp để thu gom. Sau khi nghiên cứu lưu lượng
chất lỏng dự kiến khai thác tại Sơ đồ công nghệ phát triển
mỏ Bạch Hổ năm 2003 và 2008, Vietsovpetro đã đề xuất
thiết kế và xây dựng các trạm nén khí tăng áp trên giàn
MSP-4 và MSP-9 với tổng công suất dự kiến là 36 nghìn
m3/ngày (18.000 m3/ngày/máy) và trên CTP-2 và CTP-3 các
máy tăng áp công suất 150 nghìn m3/ngày/máy. Khí sau
Như vậy, với các giải pháp lắp đặt máy tăng áp trên
MSP-4 và MSP-9, CTP-2 và CTP-3 và sử dụng phương pháp
vận chuyển dầu bão hòa khí giữa các MSP đến MSP và từ
các BK đến CTP-2 và CTP-3 để thu gom khí thấp áp, mỏ
Bạch Hổ đã thực hiện thu gom đến hơn 90% khí đồng
hành tách ra từ các công trình khai thác ở mỏ Bạch Hổ.
3.5. Giải pháp thu gom, vận chuyển và sử dụng khí đồng
hành mỏ Rồng
Mỏ Rồng đi vào hoạt động từ năm 1994, bắt đầu từ
giàn khai thác cố định RP-1, sau đó là RP-3 và RP-2. Hiện
nay, mỏ Rồng có 8 giàn nhẹ: RC-1/RC-3, RC-2, RC-4, RC-5,
RC-6, RC-9 và RC-ĐM. Trên RP-1 thực hiện tách khí của sản
phẩm đến từ RC-1/RC-3, RC-4, RC-5, RC-6, RC-9 và RC-ĐM.
RP-3 tách khí của sản phẩm đến từ RC-2 và chính RP-3. Trên
RP-2, tách khí của sản phẩm khai thác trên RP-2 và của mỏ
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020
45
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ
Cá Tầm. Giai đoạn đầu, khí đồng hành tách ra trên các công
trình khai thác ở mỏ này bị đốt bỏ tại các đuốc của RP-1,
RP-2 và RP-3. Việc thu gom khí đồng hành tách ra ở mỏ
Rồng được Vietsovpetro nghiên cứu bằng đề xuất thiết kế
và xây dựng giàn nén khí Rồng (KPD) bên cạnh RP-3.
áp trên MSP-1 (gồm BK-7, MSP-8, MSP-9, MSP-10, MSP-11),
khí sau UPOG trên ThTC-1 và ThTC-2, khí từ UPOG trên các
BK (BK-6, BK-9, BK-14, GTC-1, BK-16, BK-8, BK-17, BK-4) và
khí sau máy tăng áp trên MSP-9 và CTP-2 & CTP3. Ngoài
ra, trên CCP còn tiếp nhận khí đồng hành đến từ các mỏ,
như: Tê Giác Trắng, Hải Sư Đen, Hải Sư Trắng, Sư Tử Đen,
Rạng Đông, Cá Ngừ Vàng… Sơ đồ nguyên lý hệ thống
thu gom và vận chuyển khí hiện tại ở Lô 09-1, các mỏ của
Vietsovpetro được trình bày trong Hình 3.
Được sự chấp thuận của Petrovietnam và PV GAS (với
vai trò là chủ đầu tư), từ đầu năm 2009, Vietsovpetro đã
triển khai dự án thu gom và nén khí mỏ Rồng với công
suất nén dự kiến 900.000 - 1 triệu m3/ngày. Giàn nén khí
KPD được thiết kế và xây dựng để thu gom khí cao áp
(NGS) trên các giàn RP-1, RP-2 và RP-3 và khí từ UPOG trên
các RC, cụ thể như sau:
Như vậy, theo sơ đồ hiện hữu, giàn MKS và CCP ở mỏ
Bạch Hổ tiếp nhận khí đồng hành từ 4 trung tâm trung
chuyển, gồm: MSP-4, MSP-9, CTP-2 và CTP-3. Trong đó,
CTP-3 thực hiện tách khí của sản phẩm đến từ BK-6, BK-9,
BK-14, GTC-1, BK-16, BK-8, BK-17, BK-4, và BK-CNV và CTP-
2 thực hiện tách khí của sản phẩm đến từ BK-2, BK-5 và
BK-6. Ngoài ra, khí mỏ Rồng sau các máy tăng áp trên KPD
và RP-3 cũng được đưa đến CCP qua đường ống fastrack
Rồng - Bạch Hổ.
+ Khí cao áp tách ra trên RC-DM, RC-5 và RC-9 được
thu gom đến RC-4, sau đó cùng khí RC-4 vận chuyển đến
RP-3 rồi KPD;
+ Khí cao áp tách ra trên các RP-2, RP-1 và RP-3 được
chuyển đến KPD.
Giàn nén khí KPD tiếp nhận khí sau bình UPOG trên
RC-DM, RC-4, RC-5/RC-9, như sau:
Khí sau giàn nén khí KPD có áp suất 110 atm, được sử
dụng cho nhu cầu nội bộ mỏ Rồng (thay thế khí gaslift
từ giàn nén CCP mỏ Bạch Hổ). Sau khi đi vào hoạt động,
với công suất nén khí khoảng 900 nghìn m3/ngày, giàn
KPD vẫn không đáp ứng đủ để thu gom toàn bộ lượng
khí đồng hành tách ra trên các RC và RP ở mỏ Rồng. Việc
tăng thêm lưu lượng thu gom và tận dụng khí đồng hành
ở mỏ Rồng, được Vietsovpetro đề xuất nghiên cứu lắp đặt
các máy tăng áp (booster) công suất 500 nghìn m3/ngày/
máy, trên KPD và RP-3. Các máy tăng áp sẽ thực hiện thu
gom khí cao áp RP-3 và RP-2 còn dư của KPD và nén đến
áp suất 25 atm, sau đó vận chuyển đến CCP mỏ Bạch Hổ
qua đường ống RP-3→RC-1→BT-7→CTP-3→CTP-2→CCP.
Để tối ưu hóa và tận thu khí đồng hành tách ra tại các các
công trình mới xây dựng ở mỏ Bạch Hổ, trên đường đi của
đường ống RP-3→RC-1→BT-7→CTP-3→CTP-2→CCP mỏ
Bạch Hổ, đã tiếp nhận thêm khí đồng hành cao áp tách ra
từ UPOG của các BK-14 và BK-16.
+ Khí từ UPOG trên RC-DM, RC-5 và RC-9 được vận
chuyển đến RC-4, rồi cùng khí RC-4 đến RP-3 qua KPD
theo đường ống RC-DM → RC-4 → RP-3;
+ Khí RP-1 và RC-6 sau bình tách cao áp trên RP-1
được vận chuyển đến KPD theo đường ống RP-1→RP-3
đến KPD;
+ Khí trên giàn RP-2, được vận chuyển đến giàn KPD
bằng đường ống RP-2 - RP-3.
KPD mỏ Rồng đảm bảo cung cấp khí gaslift cho các
giếng ở mỏ Rồng và một phần mỏ Đồi Mồi. Sự thiếu hụt
khí gaslift ở mỏ Rồng được bù đắp nhờ khí từ giàn nén
CCP mỏ Bạch Hổ vận chuyển theo tuyến đường khí cao
áp CCP → BK-6 → CTK-3 → BK-9 → BK-8 và CCP → MSP-1
→ BK-1/10 → BK-5 → BK-4 → BK-8 → RC-1 → RP-2 → KPD.
Để tiếp tục thu gom khí cao áp ở mỏ Rồng, 2 máy tăng
3/ngày/máy được thiết kế và lắp
4. Thực trạng hệ thống thu gom, xử lý và vận chuyển
khí đồng hành tại các mỏ dầu và khí ở Lô 09-1 của Viet-
sovpetro
áp công suất 500 nghìn m
đặt trên RP-3 và KPD, thu gom và nén khí đến áp suất 25
atm. Khí sau máy tăng áp được vận chuyển sang mỏ Bạch
Hổ đến CCP. Như vậy, phần lớn khí cao áp tách ra ở mỏ
Rồng đã được thu gom, ngoại trừ khí thấp áp hiện đang
bị đốt bỏ.
Hiện nay, phần lớn khí đồng hành khai thác tại mỏ
Bạch Hổ đã được thu gom và sử dụng, như sau:
+ Giàn nén khí nhỏ MKS mỏ Bạch Hổ thực hiện thu
gom khí cao áp tách ra từ sản phẩm khai thác trên MSP-7,
MSP-5, MSP-3, MSP-4, MSP-6 và khí sau máy tăng áp trên
MSP-4;
Đến thời điểm hiện tại, với việc vận hành các giàn nén
khí MKS, CCP ở mỏ Bạch Hổ và KPD ở mỏ Rồng, các máy
tăng áp trên MSP-4, MSP-9, CTP-2, CTP-3 và trên KPD, RP-3,
các đường ống dẫn khí Bạch Hổ vào bờ, phần lớn khí cao
áp tách ra ở mỏ Bạch Hổ, Rồng, Thỏ Trắng và Gấu Trắng đã
+ Giàn nén trung tâm CCP thực hiện thu gom khí cao
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020
46
PETROVIETNAM
ThTC-1
MSP-6
ThTC-2
Sư Tử Đen
MSP-7
ThTC-3
Rạng Đông
MSP-3
MKS
MSP-4
MSP-5
MSP-8
BK-15
MSP-10
Tê Giác Trắng
MSP-9
Vào bờ
MSP-11
MSP-1 BK-7
BK-3
CTP-2
CPP
BK-2
BK-10 BK-1
BK-6
BK-5
Cá Ngừ Vàng
Đại Hùng
Thiên Ưng
CTP-3
BK-4 BK-4A
BK-9
BK-8 BK-17
BK-14
BT-7
BK-16
RC-7
Hỗn hợp lỏng khí
GTC-1
RC-3
RC-1
Khí đến giàn nén
Khí đến giàn nén nhỏ
Khí đến giàn nén Rồng
RP-2
RP-1
RC-6
KPD
RC-5 RC-9
RC-2
RP-3
RC-4
RC-DM
Hình 3. Sơ đồ vận chuyển khí hiện tại ở các mỏ Bạch Hổ và Rồng, Lô 09-1
được thu gom, cung cấp cho nhu cầu nội bộ các mỏ của
Lô 09-1, khai thác dầu bằng gaslift, vận chuyển vào bờ cho
các nhà máy nhiệt điện Bà Rịa, Phú Mỹ và các nhà máy sản
xuất phân đạm, hóa chất dầu khí. Tính đến cuối năm 2019,
việc tối ưu hóa công tác thu gom, xử lý và vận chuyển khí
đồng hành các mỏ ở Lô 09-1 đã giúp Vietsovpetro tận
thu đến trên 90% khí đồng hành tách ra, góp phần đáng
kể cho việc tận thu nguồn tài nguyên thiên nhiên, nâng
cao hiệu quả khai thác dầu khí, đóng góp đáng kể cho sự
nghiệp phát triển ngành công nghiệp khí nước nhà.
5. Kết luận
- Việc nghiên cứu sử dụng nguồn năng lượng vỉa
cao của các giếng dầu tầng móng mỏ Bạch Hổ đã cho
phép Vietsovpetro sớm thu gom và vận chuyển thành
công 1 triệu m3 khí/ngày vào bờ không cần giàn nén khí,
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020
47
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ
đến Nhà máy Nhiệt điện Bà Rịa, thay thế nguồn nguyên
liệu dầu DO nhập ngoại. Thành công này đánh dấu lần
đầu tiên vào năm 1995 Việt Nam sử dụng khí đồng hành
cho các nhà máy nhiệt điện và các ngành công nghiệp
khí ở Việt Nam.
ngày càng hoàn thiện, mang đến cho Vietsovpetro kết
quả sử dụng khí đồng hành hiệu quả đến trên 90%, mà
trước đây phải đốt bỏ 100% ngoài khơi. Các công trình
của Vietsovpetro tại Lô 09-1, thực sự đã trở thành trung
tâm lưu chuyển khí và kết nối các mỏ như: Rồng, Rạng
Đông, Sư Tử Đen, Sư Tử Vàng, Sư Tử Trắng, Hải Sư Đen, Hải
Sư Trắng, Tê Giác Trắng, Cá Ngừ Vàng, Thiên Ưng, Đại Hùng
tại thềm lục địa phía Nam Việt Nam.
- Giải pháp công nghệ gia tăng sản lượng khí vận
chuyển vào bờ bằng cách sử dụng ở quy mô lớn các bộ
phối trộn ejector, hòa dòng khí sau bình tách ở điều kiện
áp suất thấp (28 atm) với dòng khí của giàn nén khí nhỏ
MKS có áp suất cao (105 atm) để được dòng khí có áp
suất 57 - 58 atm, đảm bảo vận chuyển được 2 triệu m3
khí/ngày vào bờ, cung cấp nhiên liệu cho Nhà máy Nhiệt
điện Phú Mỹ.
Tài liệu tham khảo
[1] В.И.Фейгин, О.Б.Брагинский, С.А.Заболотский,
И.Г.Кукушкин,
A.B.Mаевский,
H.И.Mасленникoв,
Ю.Г.Pыкoв Исследование состояния и перспектив
направлений переработки нефти и газа, нефте- и
газохимии в РФ. Библиотека Института современного
развития. Мocква: Экон-информ, 2011.
- Việc nghiên cứu, áp dụng giải pháp thu gom khí
thấp áp ở các giàn khai thác cố định MSP và giàn công
nghệ trung tâm CTP của mỏ Bạch Hổ, bằng cách sử dụng
phương pháp vận chuyển dầu bão hòa khí sau bình tách
cấp 1, không qua bình tách cấp 2, đến giàn thu gom trung
tâm để tách khí thấp áp và lắp đặt máy tăng áp, đã cho
phép Vietsovpetro lần đầu thu gom khí thấp áp ở mỏ Bạch
Hổ, góp phần giảm thiểu đốt bỏ khí đồng hành ở ngoài
khơi Lô 09-1.
[2] “Luận chứng kinh tế kỹ thuật hệ thống thu gom
và vận chuyển khí Bạch Hổ - Thủ Đức Tp. Hồ Chí Minh”,
Vũng Tàu, 1991.
[3] Phùng Đình Thực và Hà Văn Bích, “Áp suất tới hạn
của hỗn hợp dầu - khí - nước và chế độ làm việc của hệ
thống khai thác thu gom và vận chuyển dầu khí”, Tạp chí
Dầu khí, Số 1, tr. 19 - 24, 1995.
- Việc hình thành hệ thống thu gom, xử lý, vận
chuyển và sử dụng khí đồng hành ở các mỏ Bạch Hổ và
Rồng của Vietsovpetro tại Lô 09-1 đã mở ra những cơ hội
lớn trong đầu tư và phát triển thu gom khí đồng hành từ
các mỏ dầu lân cận hiện Petrovietnam đã, đang và sẽ khai
thác tại thềm lục địa Nam Việt Nam.
[4] В.И.Фейгин, О.Б.Брагинский, С.А.Заболотский,
И.Г.Кукушкин и др. Аналитический доклад, “Условия и
перспективы развития нефтегазохимии в Российской
Федерации”, Институт современного развития при
участии Института энергетики и финансов, 2010.
- Đến nay, hệ thống thu gom, xử lý và vận chuyển
khí đồng hành tại các mỏ Bạch Hổ và Rồng ở Lô 09-1
GATHERING, PROCESSING AND TRANSPORTING TECHNOLOGY FOR
ASSOCIATED GAS FROM VIETSOVPETRO’S OIL AND GAS FIELDS IN
BLOCK 09-1
Tong Canh Son1, Cao Tung Son1, Le Viet Dung1, Le Dang Tam1, Pham Thanh Vinh1, Phung Dinh Thuc2, Nguyen Thuc Khang2
1Vietsovpetro
2Vietnam Petroleum Association
Email: sontc.rd@vietsov.com.vn
Summary
Vietsovpetro Joint Venture started gathering and transporting associated gas ashore in mid-1995. By 31 December 2019, Vietsovpetro
had gathered, processed and supplied more than 35 billion m3 of gas, of which more than 22 billion m3 coming from the oil and gas fields in
Block 09-1. The paper introduces the formation of the gathering, processing and transportation system for associated gas at Vietsovpetro's
fields in Block 09-1 and the engineering solutions to transport associated gas ashore.
Key words: Associated gas, gathering, processing, transporting, Block 09-1, Cuu Long basin.
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020
48
9 trang
16/04/2022
1020
Bạn đang xem tài liệu "Công nghệ thu gom, xử lý và vận chuyển khí đồng hành ở các mỏ dầu khí của liên doanh Việt - Nga “Vietsovpetro” tại lô 09-1", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- cong_nghe_thu_gom_xu_ly_va_van_chuyen_khi_dong_hanh_o_cac_mo.pdf
