Bài viết phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động phóng thoi làm sạch tuyến đường ống vận chuyển dầu từ giàn CTC-1 (mỏ Cá Tầm) đến RP-2 (mỏ Rồng), bể Cửu Long, các giải pháp và cách thức vận hành hệ thống đường ống nhằm nâng cao hiệu quả quá trình làm sạch đường ống bằng giải pháp phóng thoi.
THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ TẠP CHÍ DẦU KHÍ Số - 2022, trang 12 - 18 ISSN 2615-9902 TỐI ƯU VẬN HÀNH ĐƯỜNG ỐNG VẬN CHUYỂN DẦU NHIỀU PARAFFIN TRANG BỊ HỆ THỐNG PHÓNG THOI TẠI MỎ CÁ TẦM, BỂ CỬU LONG Nguyễn Lâm Anh, Lê Đăng Tâm, Nguyễn Văn Thiết, Bùi Trọng Hân, Phạm Thành Vinh, A.G Axmadev, Châu Nhật Bằng Nguyễn Hữu Nhân, Đoàn Tiến Lữ, Trần Thị Thanh Huyền, Lê Thị Đoan Trang, Đinh Quang Nhật, Phan Đức Tuấn Liên doanh Việt - Nga “Vietsovpetro” Email: vinhpt.rd@vietsov.com.vn https://doi.org/10.47800/PVJ.2022.02-02 Tóm tắt Dầu khai thác mỏ Liên doanh Việt - Nga “Vietsovpetro” có nhiệt độ đông đặc, hàm lượng paraffin, asphaltene cao; nhiệt độ miệng giếng thấp tạo thành lớp lắng đọng hệ thống thu gom vận chuyển dầu khí, gây nguy rủi ro vận hành đường ống Bài báo phân tích yếu tố ảnh hưởng đến hiệu hoạt động phóng thoi làm tuyến đường ống vận chuyển dầu từ giàn CTC-1 (mỏ Cá Tầm) đến RP-2 (mỏ Rồng), bể Cửu Long, giải pháp cách thức vận hành hệ thống đường ống nhằm nâng cao hiệu q trình làm đường ống giải pháp phóng thoi Từ khóa: Thu gom vận chuyển dầu khí, đường ống, phóng thoi, mỏ Cá Tầm, bể Cửu Long Giới thiệu Phóng thoi làm đường ống mỏ Cá Tầm Vietsovpetro khai thác dầu khí mỏ thuộc bể Cửu Long gồm Bạch Hổ, Rồng, Gấu Trắng, Thỏ Trắng, Cá Tầm… Dầu khai thác mỏ có hàm lượng paraffin cao (18 - 25%), nhiệt độ đông đặc cao (28 - 40oC) 2.1 Hệ thống thu gom sản phẩm khai thác mỏ Cá Tầm Trong hệ thống đường ống thu gom vận chuyển dầu khí có nhiều tuyến ống cũ, trước không bọc cách nhiệt Trong giai đoạn sản lượng suy giảm, nhiệt độ sản phẩm khai thác miệng giếng thấp, cường độ lắng đọng paraffin, asphaltene có xu hướng tăng nhanh, gây tổn áp cao hệ thống thu gom có nguy dừng khai thác tắc đường ống [1] Giải pháp phóng thoi làm áp dụng điều kiện đặc thù hệ thống thu gom vận chuyển dầu khí Vietsovpetro tối ưu hoạt động nâng cao tính ổn định hệ thống Giàn CTC-1 mỏ Cá Tầm thuộc Lô 09-3/12 nằm cách điểm thu gom dầu RP-2 mỏ Rồng khoảng 17 km Trên giàn CTC-1 lắp đặt bình tách (UPOG) để sơ tách khí khỏi sản phẩm CTC-1 Sản phẩm CTC-1 dạng dầu bão hịa khí đưa bình chứa C-2-1 RP-2; sau tách khí bổ sung, dầu bơm UBN-6 “VSP-02” máy bơm Đường ống thẳng CTC-1 → RP-2 có chiều dài 16.694 m, đường kính 323,9 x 15,9 mm theo chuẩn API 5L Gr X60 Có ống đứng với đường kính 323,9 x 15,9 mm theo chuẩn API 5L Gr X60; độ cao ống đứng CTC-1 59,2 m, RP-2 52,2 m Tổng chiều dài đường ống CTC-1 → RP-2 16.805,4 m, thể tích đường ống 1.125,6 m3 2.2 Hoạt động phóng thoi làm đường ống CTC-1 → RP-2 Ngày nhận bài: 16/2/2022 Ngày phản biện đánh giá sửa chữa: 16 - 21/2/2022 Ngày báo duyệt đăng: 22/2/2022 12 DẦU KHÍ - SỐ 2/2022 Dầu thơ khai thác từ giàn CTC-1 có tính chất Bảng PETROVIETNAM UBN-1 CTP-2 BK-2 CTK-3 UBN-4 10,6 km BK-9 UBN-3 7,7 km BK-14 BТ-7 c RC-1,3 km km Hỗn hợp khí lỏng BK-16 3,2 km Gaslift Nước bơm ép vỉa Khí đồng hành, Fast tract Dầu xử lý GTC-1 11,5 km CTC-1 UBN-6 17,6 km RP-2 Hình Hệ thống thu gom vận chuyển dầu khí mỏ Cá Tầm Bảng Tính chất dầu thô khai thác từ giàn CTC-1, mỏ Cá Tầm Tính chất Nhiệt độ kết tinh paraffin (oC) Nhiệt độ đông đặc ( oC) Độ nhớt 50oC (mPa.s) Hàm lượng paraffin (% khối lượng) Hàm lượng asphaltene (% khối lượng) Khoảng giá trị 56 - 65 31,5 - 36,5 22,9 - 337,7 23,7 - 24,7 7,5 - 14,9 Dầu khai thác mỏ Cá Tầm có nhiệt độ xuất tinh thể paraffin cao (trên 60oC), nhiệt độ miệng giếng thấp (40 - 45oC), nên hệ thống thu gom trường hợp không gia nhiệt, chất lưu vận chuyển vùng tạo lắng đọng paraffin Nhiệt độ đông đặc dầu Cá Tầm khoảng 32 - 36oC cao nhiệt độ môi trường (21 - 31oC) hình thành lớp dầu đơng đường ống, đặc biệt vận chuyển vào giai đoạn nhiệt độ môi trường nước biển thấp năm 0,8 Dòng nhiệt (W/g) 0,6 61,12°C 0,4 0,2 0,0 -0,2 15 25 35 45 Nhiệt độ (°C) 55 65 75 2.2.1 Phóng thoi làm đường ống CTC-1 → RP-2 giai đoạn khởi động đường ống Hình Điểm kết tinh paraffin 8.000 Độ nhớt (mPas) 7.000 10% 40% 65% 6.000 20% 50% 70% Trong giai đoạn khởi động đường ống, dầu khai thác giàn CTC-1 không gia nhiệt vận chuyển giàn cố định RP-2 để tách khí bơm tàu chứa dầu để xử lý tàng trữ xuất bán 30% 60% 5.000 Hình thể thông số lưu lượng mức độ tổn nhiệt tuyến đường ống CTC-1 → RP-2 thời gian đầu vận hành 4.000 3.000 2.000 1.000 30 35 40 45 50 Nhiệt độ (ºC) Hình Điểm chuyển pha 55 60 Trong khoảng thời gian đầu vận hành hệ thống đường ống, lưu lượng khai thác CTC-1 có xu hướng giảm dần, làm tăng mức độ tổn nhiệt đường ống CTC-1 → RP-2 Nhiệt độ chất lỏng DẦU KHÍ - SỐ 2/2022 13 2.300 35 2.100 30 1.900 25 Mức tổn nhiệt (oC) Lưu lượng lỏng (m3/ngày) THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ 1.700 1.500 1.300 15 10 1.100 15/1 4/2 24/2 16/3 5/4 25/4 15/5 4/6 24/6 14/7 3/8 Ngày 900 15/1 4/2 24/2 16/3 5/4 25/4 15/5 4/6 24/6 14/7 3/8 Ngày Hình Lưu lượng lỏng giàn nhẹ CTC-1 32 32 31 31 30 30 29 29 15/1 4/2 24/2 16/3 5/4 25/4 15/5 4/6 24/6 14/7 3/8 Ngày Hình Nhiệt độ đơng đặc dầu CTC-1 Hình Tổn nhiệt tuyến đường ống Mức tổn áp (atm) Nhiệt độ đông đặc (oC) 20 O 15/1 4/2 24/2 16/3 5/4 25/4 15/5 4/6 24/6 14/7 3/8 Ngày Hình Tổn áp hệ thống thu gom CTC-1 giảm đáng kể từ 64oC xuống 42°C tốc độ dòng chất lỏng giảm, nhiệt độ dầu vào RP-2 giảm từ 43oC xuống 32oC Nhiệt độ dầu CTC-1 vận chuyển RP-2 khoảng 32 - 35oC, tiệm cận với nhiệt độ đông đặc dầu Đường ống CTC-1 → RP-2 tiến hành phóng thoi với tần suất 15 ngày/lần nhằm làm cặn lắng paraffin, asphaltene trình vận chuyển Lượng cặn thu sau lần phóng thoi có xu hướng tăng dần, áp suất phóng thoi tăng nhanh Ngồi lượng lớn cặn hydrocarbon thu lượng cặn tạp chất học Áp suất tối đa giàn CTC-1 tăng lên dần sau lần phóng thoi yếu tố sau: - Khả tăng nhanh lớp dầu thành ống giảm nhiệt độ dầu CTC-1 vận chuyển RP-2; - Độ cứng lớp cặn paraffin tăng Hình Cặn wax thu sau phóng thoi 14 DẦU KHÍ - SỐ 2/2022 lên PETROVIETNAM Bảng Áp suất phóng thoi làm đường ống CTC-1 → RP-2 Thời gian phóng thoi 18/4/2019 19/5/2019 18/6/2019 18/7/2019 Tại 90оС Áp suất phóng thoi (bar) 9,3 13 17,5 20 Tại 80оС Nhiệt độ nóng chảy wax thu sau phóng thoi (oC) 72 74 75 77,5 Tại 70оС Tại 60оС Tại 50оС Hình Cấu trúc tinh thể paraffin nhiệt độ khác Hình Lắng cặn tạp chất học lọc khỏi lắng đọng thu sau phóng thoi (ảnh kính hiển vi soi với độ phóng đại 10 lần) Bảng Hàm lượng chất hữu tạp chất học thu sau phóng thoi làm đường ống CTC-1 → RP-2 Hàm lượng (% khối lượng) Mẫu cặn Chất hữu 23,91 94,36 Lắng đọng chất học Lắng đọng paraffin Wax CTC-1, tháng 5/2019 60 Ứng suất cắt (Pa) Ứng suất cắt (Pa) 50 40 30 90oC 80oC 20 10 O 500 1.000 Tốc độ cắt (1/s) 1.500 2.000 Tạp chất học 76,09 5,64 200 180 160 140 120 100 8O 60 40 20 Wax CTC-1, tháng 7/2019 90oC 80oC 500 1.000 1.500 2.000 Tốc độ cắt (1/s) 2.500 3.000 Hình 10 Độ cứng paraffin lắng đọng nhiệt độ khác Áp suất tăng nhanh sau lần phóng thoi gây nguy vỡ, tắc thoi phóng, ảnh hưởng đến khả hoạt động tính tồn vẹn tuyến ống CTC-1 → RP-2 2.2.2 Tối ưu hoạt động phóng thoi tuyến ống CTC-1 → RP-2 Nguy hoạt động phóng thoi tuyến ống CTC-1 → RP-2 bắt nguồn từ vận chuyển dầu nhiều paraffin điều kiện lưu lượng nhiệt độ thấp DẦU KHÍ - SỐ 2/2022 15 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Ứng suất cắt mẫu lắng đọng paraffin 100oC Ứng suất cắt (Pa) Ứng suất cắt (Pa) 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0,7 10 Tốc độ trượt (1/s) 10 10 110 250 Ứng suất cắt (Pa) 0,5 0,4 0,3 0,2 200 150 100 Ứng suất cắt mẫu lắng đọng paraffin 70oC 50 0,1 Ứng suất cắt mẫu lắng đọng paraffin 90oC 300 Ứng suất cắt mẫu lắng đọng paraffin 80oC 0,6 Ứng suất cắt (Pa) Tốc độ trượt (1/s) 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 Tốc độ trượt (1/s) 10 Tốc độ trượt (1/s) Hình 11 Tính chảy cặn lắng theo nhiệt độ uV(x100.000) 1,50 SV Chuan Chromatogram 1,25 -0,25 30 40 50 60 70 80 90 100 nC47 nC46 nC45 nC44 nC43 nC41 42 nC42 nC42 nC37 nC36 nC32 nC34 32 20 nC35 nC30 nC31 nC33 nC28 nC29 nC23 nC24 nC25 nC26 nC27 nC21 nC22 nC19 nC20 nC17 nC18 nC13 nC12 nC11 nC9 10 nC38 nC39 nC40 nC10 0,25 C2 iC4 C3 nC4 nC5 iC5 nC6 nC7 nC8 0,50 nC14 nC15 0,75 nC16 Hình 12 Thành phần cặn lắng đường ống Các kết nghiên cứu cho thấy, tăng định lượng xử lý hóa chất giảm nhiệt độ đơng đặc (PPD) làm giảm cường độ lắng đọng paraffin dầu khai thác CTC-1 Dầu khai thác giếng khác có tính chất tương đối khác biệt xử lý PPD Nhằm tối ưu khả xử lý dầu giếng giàn CTC-1 Vietsovpetro tiến hành thử nghiệm chế độ xử lý 16 DẦU KHÍ - SỐ 2/2022 khác theo định lượng khác dải 750 - 1.500 ppm Hiệu xử lý dầu PPD phụ thuộc vào nhiệt độ xử lý Đối với giếng trang bị ống xung lượng, PPD bơm xuống giếng độ sâu 2.000 - 2.500 m Các giếng khơng có ống xung lượng, PPD bơm theo dịng khí gaslift PETROVIETNAM Tổn áp (bar) Hình 13 Dầu khai thác từ mỏ Cá Tầm xử lý 750 - 1.500 ppm PPD 11 10 2.000 Xử lý 1500 ppm Dầu không xử lý Xử lý 750 ppm 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 Thời gian (giây) 14.000 16.000 18.000 20.000 22.000 50 60 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 120 100 Độ nhớt (mPa.s) Độ nhớt (mPa.s) Hình 14 Thử nghiệm đánh giá lắng đọng wax hệ thống mô đường ống 80 60 40 20 20 30 40 Nhiệt độ (oC) 50 60 20 30 40 Nhiệt độ (oC) Hình 14 Đồ thị độ nhớt dầu bão hịa khí atm Hình 15 Đồ thị độ nhớt dầu bão hịa khí atm Khí hịa tan bão hịa dầu với hàm lượng cao có xu hướng làm giảm lượng paraffin tạo thành, giảm độ nhớt mức độ lắng đọng paraffin bám tuyến ống Các nghiên cứu dải áp suất bão hòa khác cho thấy tăng áp suất bão hịa khí làm giảm độ nhớt dầu khoảng - 10 lần Van ống đứng RP-2 điều chỉnh để tăng áp suất từ bar lên 11 bar, tăng lượng khí bão hịa đảm DẦU KHÍ - SỐ 2/2022 17 Độ nhớt (mPa.s) THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ 80 70 6O 50 40 30 20 10 20 làm đường ống thoi, trì hoạt động sản xuất khai thác an toàn hiệu tuyến đường ống vận chuyển dầu CTC-1 → RP-2 Kết luận 30 40 Nhiệt độ (oC) 50 60 Độ nhớt (mPa.s) Hình 16 Đồ thị độ nhớt dầu bão hịa khí atm 50 45 40 35 30 20 15 10 20 30 40 Nhiệt độ (oC) 50 60 Hình 17 Đồ thị độ nhớt dầu bão hịa khí 11 atm bảo dầu vận chuyển trạng thái bão hịa khí, giúp giảm tượng tích tụ chất lỏng (slugging) giảm lượng paraffin tạo thành đường ống Áp dụng giải pháp giảm dần áp suất phóng thoi xuống cịn - 11 bar, đảm bảo an tồn Phóng thoi làm đường ống giải pháp hiệu cao tuyến ống vận chuyển dầu nhiều paraffin Tuy nhiên, trình phóng thoi làm đường ống thường kèm với rủi ro, ảnh hưởng đến hoạt động vận hành tính tồn vẹn đường ống dẫn đến nguy phải ngừng khai thác dầu khí Việc áp dụng giải pháp khác như: tối ưu định lượng xử lý hóa chất chống đông, xử lý dầu dải nhiệt độ cao bơm hóa chất theo đường ống xung lượng đường gaslift, sử dụng van điều tiết để tăng mức độ bão hịa khí dầu… đem lại hiệu việc giảm thiểu rủi ro tiến hành phóng thoi làm đường ống tuyến ống vận chuyển dầu nhiều paraffin nhiệt độ lưu lượng thấp Tài liệu tham khảo [1] А.Г.Ахмадеев, Фам Тхань Винь, Буй Чонг Хан, Ле Хыу Тоан, Нгуен Хоай Ву, и А.И.Михайлов, “Оптимизация безнасосного транспорта продукции скважин в условиях морской нефтедобычи”, Нефтяное хозяйство, номер 11: c 140 - 142, 2017 DOI: 10.24887/0028-2448-2017-11-140-142 OPTIMISING THE OPERATION OF PIPELINES EQUIPPED WITH PIGGING SYSTEM FOR TRANSPORTING CRUDE OIL WITH HIGH PARAFFIN CONTENT Nguyen Lam Anh, Le Dang Tam, Nguyen Van Thiet, Bui Trong Han, Pham Thanh Vinh, A.G Axmadev, Chau Nhat Bang Nguyen Huu Nhan, Doan Tien Lu, Tran Thi Thanh Huyen, Le Thi Doan Trang, Dinh Quang Nhat, Phan Duc Tuan Vietsovpetro Email: vinhpt.rd@vietsov.com.vn Summary Oil produced at Vietsovpetro’s fields has high paraffin and asphaltene content and high pour point temperature; meanwhile the low temperature at the well head causes paraffin and asphaltene deposition to form in the collection and transportation system, causing hazards and risks during the pipeline operation The paper analyses the factors affecting the efficiency of the pigging operation to clean the oil transportation pipelines from the CTC1 platform (Ca Tam field) to the RP-2 platform (Rong field), Cuu Long basin, solutions and how to operate the pipeline system in order to improve the efficiency of the pipeline cleaning process by pigging Key words: Oil and gas gathering and transportation, pipeline, pigging, Ca Tam field, Cuu Long basin 18 DẦU KHÍ - SỐ 2/2022 ... áp suất phóng thoi xuống cịn - 11 bar, đảm bảo an tồn Phóng thoi làm đường ống giải pháp hiệu cao tuyến ống vận chuyển dầu nhiều paraffin Tuy nhiên, q trình phóng thoi làm đường ống thường kèm... theo đường ống xung lượng đường gaslift, sử dụng van điều tiết để tăng mức độ bão hịa khí dầu? ?? đem lại hiệu việc giảm thiểu rủi ro tiến hành phóng thoi làm đường ống tuyến ống vận chuyển dầu nhiều. .. vỉa Khí đồng hành, Fast tract Dầu xử lý GTC-1 11,5 km CTC-1 UBN-6 17,6 km RP-2 Hình Hệ thống thu gom vận chuyển dầu khí mỏ Cá Tầm Bảng Tính chất dầu thơ khai thác từ giàn CTC-1, mỏ Cá Tầm Tính