Journal of Mining and Earth Sciences Vol 62, Issue 3a (2021) 10 - 16 10 Research on the method of repairing gas lift pipeline from FPSO Ruby - II to Pearl wellhead platform Chuyen Viet Do 1, Thinh Van Nguyen 2,*, Dung Anh Hoang PetroVietnam Exploration Production Corporation, Vietnam Faculty of Oil and Gas, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam ARTICLE INFO ABSTRACT Article history: Received 15th Jan 2021 Accepted 16th May 2021 Available online 10th July 2021 Some offshore oilfields of Vietnam such as Bach Ho, Rong, Dai Hung, Ruby,… are at this moment in the secondary recovery stage Gas lift production is one of the suitable methods in this period Gas lift has proved itself as a more advantageous method in comparisons with other mechanical methods applied at Ruby oilfield On the Pearl wellhead platform located in Ruby field, a gas lift system is installed to serve for the extraction of petroleum The system is provided with compressed gas supplied from the FPSO Ruby II through a subsea inches pipeline gas lift For the sake of effective producing activity, it is a vital task to ensure the safety of this pipeline system during operations In the case of failures, reparation should be applied immediately to minimize shutdown time and reduce the cost of troubleshooting This article presents the “smart flange” technique to repair the gas lift pipeline system from the FPSO Ruby - II to the Pearl wellhead platform Results of the work provide realistic knowledge to propose practical solutions to the maintenance and reparation of this system and thus, improve its operation Keywords: Gaslift production methods, Gathering and transportation, Subsea pipeline Copyright © 2021 Hanoi University of Mining and Geology All rights reserved _ *Corresponding author E - mail: nguyenvanthinh@humg.edu.vn DOI: 10.46326/JMES.2021.62(3a).02 11 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 62, Kỳ 3a (2021) 10 - 16 Nghiên cứu giải pháp sửa chữa tuyến ống dẫn khí gaslift từ tàu FPSO Ruby - II giàn đầu giếng Pearl Đỗ Viết Chuyền 1, Nguyễn Văn Thịnh 2,*, Hoàng Anh Dũng Tổng Cơng ty Thăm dị Khai thác Dầu khí, Việt Nam Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam THÔNG TIN BÀI BÁO TĨM TẮT Q trình: Nhận 18/02/2021 Chấp nhận 09/5/2021 Đăng online 10/7/2021 Trong giai đoạn khai thác thứ cấp này, gaslift phương pháp khai thác áp dụng phổ biến Thực tế cho thấy, khai thác dầu bằng phương pháp Gaslift có nhiều ưu điểm so với phương pháp học khác áp dụng mỏ Ruby Hệ thống cung cấp dẫn khí gaslift yếu tố quan trọng thiết thực điều kiện khai thác thực tế giàn Pearl thuộc mỏ Ruby Nguồn khí nén dẫn từ tàu FPSO Ruby - II giàn Pearl thông qua tuyến ống ngầm gaslift (in) Việc đảm bảo an tồn cho tuyến ống dẫn khí gaslift q trình hoạt động đóng vai trị quan trọng, ảnh hưởng lớn đến hiệu hoạt động khai thác gaslift giàn Pearl Khi tuyến ống xảy cố, cần phải có giải pháp kịp thời khắc phục, sửa chữa cho thời gian sửa chữa Bài báo trình bày kỹ thuật nối ống thông minh để tiến hành sửa chữa tuyến ống dẫn khí gaslift từ tàu FPSO Ruby - II giàn đầu giếng Pearl Kết nghiên cứu sở để xây dựng đề xuất giải pháp hiệu việc sửa chữa, bảo dưỡng tuyến ống nhằm nâng cao khả vận hành hệ thống đường ống điều kiện thực tế mỏ Từ khóa: Phương pháp khai thác gaslift, Thu gom vận chuyển, Tuyến ống ngầm © 2021 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tất quyền bảo đảm Mở đầu Mỏ Ruby thuộc lô 01&02 bể Cửu Long thềm lục địa Việt Nam, cách thành phố Vũng Tàu 155 km phía đơng Độ sâu mực nước trung bình khoảng 50 m Cuối tháng 12 năm 2017, mỏ Ruby Tập đồn dầu khí quốc gia Việt Nam _ *Tác giả liên hệ E - mail: nguyenvanthinh@humg.edu.vn DOI: 10.46326/JMES.2021.62(3a).02 (PVN) chuyển giao cho Tổng công ty thăm dị khai thác dầu khí Việt Nam (PVEP) trực tiếp điều hành khai thác Mỏ Ruby đưa vào khai thác từ tháng 10 năm 1998, bao gồm hai tầng khai thác Mioxen Móng Tính đến thời điểm nay, tổng sản lượng dầu khai thác từ mỏ khoảng 100 triệu thùng Trữ lượng dầu vỉa tầng Mioxen cấp trung bình khoảng 170 triệu thùng, khai thác chủ yếu MI - 09 MI - 10 Số lượng giếng đưa vào khai thác mỏ Ruby 50 giếng với sản lượng dầu khai thác sau: Đỗ Viết Chuyền nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(3a), 10 - 16 - Giàn Ruby A có 12/20 giếng khai thác cho sản lượng khoảng 3200 thùng/ ng.đêm Tất giếng khai thác phương pháp Gaslift Tổng lượng khí ép vào giếng để khai thác tối thiểu vào khoảng 3,80 mmscfd/ ng.đêm - Giàn Ruby B có 11/14 giếng khai thác cho sản lượng khoảng 3000 thùng/ ng.đêm Tất giếng phải khai thác phương pháp Gaslift Tổng lượng khí ép vào giếng để khai thác tối thiểu vào khoảng 6,87 mmscfd/ ng.đêm - Giàn Pearl có 2/4 giếng khai thác cho sản lượng khoảng 1350 thùng/ ng.đêm Giếng 1P khai thác phương pháp Gaslift Tổng lượng khí ép vào giếng để khai thác tối thiểu vào khoảng 0,8 mmscfd/ ng.đêm Giếng 2P khai thác lấy khí - Giàn Topaz có 3/4 giếng khai thác cho sản lượng khoảng 1180 thùng/ ng.đêm Tất giếng phải khai thác phương pháp Gaslift Tổng lượng khí ép vào giếng để khai thác tối thiểu vào khoảng 1,55 mmscfd/ ng.đêm - Giàn Diamond có 7/8 giếng khai thác cho sản lượng khoảng 1670 thùng/ ng.đêm Tất giếng phải khai thác phương pháp Gaslift Tổng lượng khí ép vào giếng để khai thác tối thiểu vào khoảng 3,25 mmscfd/ ng.đêm Như vậy, toàn mỏ Ruby khai thác phương pháp Gaslift hồn tồn phụ thuộc vào nguồn khí gaslift Thực tế với áp suất giếng nay, khơng có nguồn khí gaslift để bơm ép vào đa số giếng khơng thể khai thác 12 Do đó, việc vận hành đường ống dẫn khí gaslift an tồn để trì nguồn khí cho giếng quan trọng trình khai thác mỏ Tuyến ống dẫn khí gaslift từ tàu FPSO Ruby - II giàn đầu giếng Pearl Tuyến đường ống gaslift (in) dẫn khí từ tàu FPSO Ruby - II tới giàn đầu giếng Pearl có chiều dài 6,2 km (Hình 1), đường kính ngồi 168,3 mm chiều dày 9,5 mm, vật liệu chế tạo thép cacbon, mác thép L415 (PVEP, 2007) Phần biển bên bọc lớp bê tơng có độ dày 60 mm để ổn định ống chống va đập cho ống Ngồi ống cịn lắp hệ thống anode để chống ăn mòn từ nước biển dọc theo chiều dài ống Toàn tuyến ống nằm giá đỡ, khoảng cách lắp giá đỡ ống theo thiết kế không 15 m Các thơng số tuyến ống trình bày Bảng Bảng Thông số tuyến ống gaslift Thông số Áp suất thiết kế Nhiệt độ thiết kế Áp suất thử Giá trị thiết kế 127,6 bar 90 0C 159,5 bar Trong trình hoạt động, để đảm bảo an tồn cho q trình vận hành tuyến ống, công tác kiểm tra giám sát phải thực thường xuyên, nhằm kịp thời phát vấn đề phát sinh gây ảnh hưởng đến hoạt động đường ống Ngày 17 tháng 10 năm 2019 thực cơng tác Hình Tuyến ống dẫn khí gaslift từ tàu FPSO Ruby - II giàn Pearl 13 Đỗ Viết Chuyền nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(3a), 10 - 16 kiểm tra giám sát đường ống thiết bị ROV phát bọt khí từ mặt bích hai vị trí KP0.771 KP0.800 bu lơng liên kết mặt bích bị cong Tại vị trí KP0.780 quan sát thấy bu lơng liên kết hai mặt bích bị cong khơng có bọt khí (Hình 2) Chính vậy, việc nghiên cứu tìm giải pháp phù hợp để sửa chữa đường ống cần thiết nhằm đảm bảo cung cấp đủ khí gaslift cho trình khai thác giàn đầu giếng Pearl Quá trình khắc phục cố phải đảm bảo an tồn, chất lượng với chi chí thấp thời gian ngắn Để sửa chữa tuyến ống ngầm nước, sử dụng nhiều phương pháp khác (Abdullah nnk., 2019) Có thể sử dụng đoạn ống măng xơng hàn vào vị trí ống bị hỏng; thay đoạn ống bị hỏng dùng phương pháp hàn nước để nối ống,… Các phương pháp thường tốn thời gian thi công, hiệu không cao Đối với tuyến ống dẫn khí gaslift (in) từ tàu FPSO Ruby - II giàn Pearl áp dụng phương pháp truyền thống để sửa chữa Tuy nhiên, trình sửa chữa cần kéo ống lên boong tàu để thi cơng, điều gây biến dạng ống, thời gian thi công dài, tốn chi phí sửa chữa, Trên sở nghiên cứu thực tế tuyến ống, đồng thời vào trình độ kỹ thuật trang thiết bị có, nhóm tác giả đề xuất giải pháp sửa chữa đường ống kỹ thuật nối ống thông minh (smart flange) để nối ống Sử dụng “smart flange” để lắp vào đầu ống cắt thi công đoạn ống để lắp nối thay cho đoạn ống hỏng cắt bỏ Việc áp dụng phương pháp giúp giảm lượng chiều dài ống phải thay (Moghaddam and Mohammadnia, 2014) Cũng thi công hàn đáy biển, dễ thi công, rút ngắn thời gian sửa chữa giảm chi phí Các kỹ thuật chi tiết phương pháp thể nội dung Quy trình sửa chữa đường ống dẫn khí gaslift từ tàu FPSO Ruby - II giàn Pearl Quá trình kiểm tra, thử hệ thống định vị động DPS (Dynammic Positioning System) tàu phải thực trước tàu vào vùng 500 m (vùng an tồn tính từ tâm giàn) giàn trước thực công tác lặn Khi tàu vào vị trí, thợ sửa chữa thực công việc: kiểm tra tổng thể vị trí mặt bích bị rị rỉ điều kiện thực tế bu lông; đánh dấu vị trí cắt ống trước cắt thay thế; dọn vệ sinh loại bỏ vật gây cản trở khu vực làm việc Kết thúc trình kiểm tra tổng thể tiến hành trình chuẩn bị đáy biển Lúc này, túi cát hộp sắt bố trí xếp đặt cần cẩu để kê túi cát phía ống vị trí đoạn ống lắp đặt (các Hình 3, 4) Sau hồn thành cơng việc trên, thợ sửa chữa xác định điểm cắt đầu đoạn ống Dùng dụng cụ cắt thủy lực với áp lực nước cao dụng cụ khác để tháo bỏ bê tông làm bề mặt kim loại Tiếp theo, thợ sửa chữa kiểm tra để xác định tình trạng bất thường ống đường Hình Vị trí hư hỏng tuyến ống gaslift (in) dẫn khí từ tàu FPSO Ruby-II tới giàn Pearl Hình Vị trí túi cát sử dụng Đỗ Viết Chuyền nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(3a), 10 - 16 ống tiếp tục tháo bỏ lớp nhựa PP phủ bên áp lực nước, máy mài thủy lực bàn chà xác định điểm lắp đặt “smart flange” Đối với vị trí thứ hai, cơng đoạn tháo làm thực tương tự vị trí thứ Sau làm lớp phủ bên bề mặt kim loại ống lộ ra, thợ sửa chữa đánh dấu điểm cắt vị trí thứ lấy dấu tạm vị trí thứ hai Điểm cắt cuối vị trí thứ hai xác định sau Cắt đoạn ống (in): Sau đánh dấu điểm cắt ống, thợ sửa chữa cắt đoạn ống đưa vị trí phù hợp để cẩu lên boong tàu Lắp đặt hai đoạn ống mới: Hai đoạn ống để đấu nối thay thi công bờ phải tiến hành thử áp lực nước để kiểm tra độ kín độ an tồn chi tiết Công đoạn lắp đặt đoạn ống gồm bước: - Kiểm tra mắt thường để phát hư hỏng thông thường phát sinh trình vận chuyển - Kiểm tra độ oval đầu ống thước chuyên dùng 14 - Đảm bảo bề mặt đầu đoạn ống làm chiều dài đoạn đầu ống làm phải lớn chiều dài “smart flange” Đầu ống vát mép tiêu chuẩn để hỗ trợ việc lắp “smart flange” Lắp đoạn ống thứ nhất: Hạ đoạn ống thứ xuống vị trí lắp đặt vẽ thiết kế Tiến hành bịt bích, sử dụng thiết bị hỗ trợ chỉnh (Hình 5) thực công việc lắp ống Lắp đoạn ống thứ hai: Hạ đoạn ống thứ hai xuống vị trí vẽ thiết kế Thợ lặn cân chỉnh đoạn ống thứ hai cho thẳng với đoạn ống thứ thẳng với lỗ vị trí mặt bích thứ tiến hành lắp đoạn ống thứ Thử kín Kamos gasket: Khi tất cơng việc lắp đoạn ống “smart flange” hoàn thành, thợ sửa chữa thực thử kín Kamos gasket để đảm bảo công việc xiết ốc cho điểm nối mặt bích đảm bảo kín Sau việc thử kín Kamos gasket hồn thành, ba thiết bị bảo vệ mặt bích hạ xuống biển để lắp đặt cho ba vị trí kết nối mặt bích Hình Vị trí lắp đặt đoạn ống nối Hình Quá trình chỉnh đoạn ống thứ 15 Đỗ Viết Chuyền nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(3a), 10 - 16 Hình Ba vị trí lắp đặt Thiết bị bảo vệ mặt bích Lắp thiết bị bảo vệ mặt bích: Thiết bị bảo vệ mặt bích lắp vào vị trí u cầu (Hình 6) Khi q trình hoàn tất, thợ sửa chữa thực kiểm tra lần cuối ghi chép lại kết cho điều khơng bình thường chụp hình quay phim Kiểm tra rò rỉ tuyến ống sau thay: Trước thực cơng việc kiểm tra rị rỉ, cần phải bơm nước phóng Pig để làm đường ống (Boyun Gou, 2007; PVEP, 2019), công việc thử kín cho tồn đường ống bố trí tàu FPSO Ruby - II Áp suất thử 1,15 lần áp suất làm việc lớn cho phép (Geoge, 2003) Trong trình nâng áp ghi nhật ký khoảng bar/lần thông số áp suất ống thử, thể tích nước bơm vào, nhiệt độ môi trường xung quanh Bơm nước tăng áp: Bơm nước để nâng áp với tỷ lệ không vượt bar/phút đạt tới 35 bar giữ áp suất khoảng 30 phút, kiểm tra thay đổi lượng khơng khí ống phải xả lượng khơng khí ống khơng vượt q 0,2% thể tích tính tốn ống Sau tính tốn xử lý lượng khơng khí đạt kết quả, tiếp tục tăng áp suất tốc độ tăng không vượt bar/phút tới 50% áp suất thử Khi đạt 50% áp suất thử, giữ ổn định 30 phút Trong trình giữ áp suất để theo dõi, kết áp suất bị giảm xuống giới hạn cho phép phải bơm tăng áp trở lại giữ theo dõi lại Nếu kết giữ áp suất đạt kết chấp thuận tiếp tục thực giữ áp suất 24 để theo dõi Trong trình bơm giữ áp suất, tiến hành lặn để kiểm tra lại rò rỉ cho điểm nối liên quan đến đoạn ống thay Việc thử kín cho tuyến ống xem xét công nhận hoàn thành đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật với tiêu chí sau: - Khơng thấy giảm áp suất thử kiểm tra; - Kết thử áp suất dao động phạm vi không ±0,2% áp suất thử 24 giữ áp suất; - Việc giữ áp suất hồn thiện q trình giữ áp suất 24 đạt kết chấp thuận Tuyến ống sau sửa chữa hoàn thiện, sản lượng khai thác giàn Pearl cải thiện theo hướng tăng lên Áp suất khai thác giếng nằm khoảng 310÷340 psi Áp suất đóng giếng khoảng 1000 psi Tổng lượng khí ép vào cho giếng để khai thác vào khoảng 0,8 mmscfd/ ng.đêm Sản lượng khai thác lúc xác định qua hệ thống đo lưu lượng giếng Kết đo cho thấy, sản lượng khai thác giàn Pearl ống hỏng (không có khí gaslift để khai thác) sau sửa chữa ống (có khí gaslift để khai thác) chênh lệch khoảng 1000 thùng/ ng.đêm Điều cho thấy việc áp dụng phương pháp nối ống thông minh đạt hiệu cao Kết luận Tuyến ống dẫn khí gaslift (in) từ tàu FPSO Ruby - II giàn Pearl tuyến ống quan trọng Khi tuyến ống gặp cố làm cho hoạt động khai thác gaslift giàn Pearl bị ảnh hưởng nghiêm trọng Vì vậy, việc ứng dụng phương pháp nối ống thông minh sửa chữa tuyến ống dẫn khí gaslift từ tàu FPSO - Ruby II giàn đầu giếng Pearl đáp ứng tốt yêu cầu đặt thực tế sản xuất Kết nghiên cứu cho thấy: - Sử dụng phương pháp nối ống thông minh “smart flange” để tiến hành công đoạn sửa chữa tuyến ống đảm bảo dễ thực hiện, chi chí thấp Việc áp dụng phương pháp giúp giảm chiều Đỗ Viết Chuyền nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(3a), 10 - 16 16 dài đoạn ống cần thay thi công hàn đáy biển, rút ngắn thời gian sửa chữa nâng cao hiệu khai thác dầu khí giàn đầu giếng Pearl - Sau tuyến ống sửa chữa hoàn thiện, tổng lượng khí ép vào giếng để khai thác vào khoảng 0,8 mmscfd/ng.đêm Sản lượng khai thác giàn Pearl tăng thêm khoảng 1000 thùng/ng.đêm Điều cho thấy áp dụng phương pháp nối ống thông minh đạt hiệu cao - So với phương pháp sửa chữa truyền thống trước đây, phương pháp nối ống thông minh thực đơn giản, giảm chi phí nhân lực thiết bị, rút ngắn thời gian thi công, đảm bảo an toàn đáp ứng tốt yêu cẩu kỹ thuật Kết phương pháp nối ống thông minh “smart flange” quan đăng kiểm Việt Nam quốc tế công nhận đánh giá cao tập, hiệu đính thơng tin, phân tích kết nghiên cứu, cung cấp liệu cho báo Đóng góp tác giả PVEP, (2007) Flow assurance study report Pearl development project Nguyễn Văn Thịnh, xây dựng bố cục, phân tích số liệu, biên tập hiệu đính nội dung báo; Hồng Anh Dũng bổ sung thông tin, hiệu chỉnh nội dung; Đỗ Viết Chuyền tham gia vào trình biên Tài liệu tham khảo Abdullah Eidaninezhad, Pegah Ziyaei, Arman Zare, (2019) An overview of marine pipeline repair methods 8th International Offshore Industries Conference, Tehran, 11 pages Boyun Gou, (2007) Petroleum Production Engineering Elsevier Science & Technology Books Geoge A.Antaki, (2003) Piping & Pipeline and Engineering Aiken, South Carolina U.S.A Moghaddam A S, Mohammadnia S, (2014) Three dimensional finite element analysis of inch smart flange on offshore pipeline, Ocean Systems Engineering, Vol Issue 4, 279 - 291 PVEP, (2019) Pigging Operation from Pearl Platform to FPSO Ruby II Pigging Operation Report ... cho giếng quan trọng trình khai thác mỏ Tuyến ống dẫn khí gaslift từ tàu FPSO Ruby - II giàn đầu giếng Pearl Tuyến đường ống gaslift (in) dẫn khí từ tàu FPSO Ruby - II tới giàn đầu giếng Pearl. .. ống dẫn khí gaslift từ tàu FPSO Ruby - II giàn đầu giếng Pearl Kết nghiên cứu sở để xây dựng đề xuất giải pháp hiệu việc sửa chữa, bảo dưỡng tuyến ống nhằm nâng cao khả vận hành hệ thống đường ống. .. 16 Nghiên cứu giải pháp sửa chữa tuyến ống dẫn khí gaslift từ tàu FPSO Ruby - II giàn đầu giếng Pearl Đỗ Viết Chuyền 1, Nguyễn Văn Thịnh 2,*, Hoàng Anh Dũng Tổng Cơng ty Thăm dị Khai thác Dầu khí,