Tìm hiểu và tính toán công nghệ cho tuyến ống dẫn dầu từ giàn MSP6 đến giàn MSP4, mỏ Bạch Hổ

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC THU GOM VẬN CHUYỂN DẦU KHÍ BẰNG ĐƯỜNG ỐNG Ở MỎ BẠCH HỔ 1.3 Giới thiệu các công trình khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ Để phục vụ cho khoan thăm dò và khai thác dầu khí ngoài biển ở mỏ Bạch Hổ, Xí nghiệp liên doanh VietsovPetro đã xây dựng ở đây một hệ thống các công trình bao gồm: Giàn công nghệ trung tâm CPP, giàn khoan cố định MSP, giàn nhẹ BK, trạm rót dầu không bến UBN, hệ thống tuyến đường ống nội mỏ. Hiện nay, Xí nghiệp Liên doanh VietsovPetro đang cải tạo các giàn MSP trước đó và lắp đặt thêm các thiết bị khai thác, xây dựng và lắp đặt thêm các thiết bị khai thác, xây dựng thêm một số giàn nhẹ. 1.3.1Giàn khoan cố định MSP Giàn MSP là giàn khoan cố định, trên giàn bố trí tháp khoan di động có khả năng khoan ở nhiều giếng khoan. Về mặt công nghệ, giàn MSP có thể khoan, khai thác và xử lý. Hệ thống công nghệ trên giàn cho phép đảm nhiệm nhiều công tác, từ xử lý sơ bộ sản phẩm dầu khí cho đến tách lọc sản phẩm dầu thương phẩm hay xử lý sơ bộ khí đồng hành. Mức độ xử lý tuỳ thuộc vào hệ thống thiết bị trên từng giàn. Sản phẩm dầu khí được xử lý trên giàn MSP có thể là từ các giếng khoan của nó hoặc được thu gom từ giàn nhẹ BK. Về mặt cấu tạo giàn khoan gồm có phần móng cứng, khối chân đế và phần kết cấu thượng tầng. Phần móng cứng gồm hai khối nối với nhau bằng sàn chịu lực (MSF) ở phía trên và cố định xuống đáy biển bằng các cọc. Khối chân đế là kết cấu thép không gian làm từ thép ống, còn thượng tầng có cấu trúc module được lắp ghép trên sàn chịu lực. + Mỗi chân đế có 8 ống chính (đường kính 812,8 20,6 mm). Phần dưới của chân đế ở từng cọc trụ chính có 2 ống dẫn hướng cho cọc phụ. Các phần tử cấu thành mạng Panel và ống giằng ngang của chân đế là từ các ống có đường kính từ 426 12mm đến 720 16 mm. Những chỗ tiếp giáp với đáy biển cọc chính và cọc phụ được trang thiết bị bơm trám xi măng. Module chịu lực (sàn chịu lực MSF) là các dầm thép tổ hợp. Do điều kiện thi công ngoài biển nên kết cấu này chia làm 3 phần riêng biệt, 2 trong số đó đặt hẳn lên các trụ đỡ còn phần tử thứ 3 chịu lực có đặt các thùng chứa với các chức năng khác nhau cần thiết cho quy trình công nghệ thực hiện trên giàn. + Móng khối chân đế là các cọc thép đường kính 720 20mm. Cần đóng tất cả 16 cọc chính và 32 cọc phụ. + Kết cầu thượng tầng của giàn MSP được thiết kế bởi trung tâm thiết kế Corall (Liên Xô cũ) gồm những block và module riêng được chia làm 2 tầng và được trang bị những thiết bị công nghệ cần thiết. Thành phần của kết cấu thượng tầng gồm có tổ hợp khoan khai thác, năng lượng và khu nhà ở. 1.3.2 Giàn nhẹ BK Giàn nhẹ BK là giàn nhỏ nhẹ không có tháp khoan, không có người ở, công tác khoan sẽ do tàu khoan tự nâng thực hiện. Giàn BK có các thiết bị công nghệ ở mức tối thiểu để đo lưu lượng và tách nước sơ bộ. Sản phẩm từ giàn BK sẽ được dẫn bằng đường ống về giàn MSP hoặc giàn công nghệ trung tâm CPP để xử lý. Về mặt kết cấu, phần chân đế giàn BK là kết cấu giàn khung thép không gian có một mặt thẳng đứng, được cấu tạo từ thép ống có đường kính khác nhau. Chân đế có 4 ống chính. Hệ thống móng cọc gồm 4 cọc chính đường kính 720 20mm và 8 cọc phụ; thượng tầng có sân bay trực thăng, các thiết bị công nghệ, máy phát điện. 1.3.3 Giàn công nghệ trung tâm CPP2 Tổ hợp giàn công nghệ trung tâm gồm có: + Giàn công nghệ CPP2 + Giàn nhẹ BK2 + Cấu trúc các đường ống và dây dẫn + Cơ cấu đuốc với các đường ống tựa trên các Block chân đế. Chức năng chính của CPP là: + Thu gom tách lọc các sản phẩm từ các giếng ở giàn nhẹ BK và các giàn MSP ở vòm trung tâm và vòm Nam mỏ Bạch Hổ và các mỏ khác. + Xử lý dầu thô thành dầu thương phẩm và bơm đến các trạm rót dầu không bến UBN1, UBN2, UBN3, UBN4. + Xử lý nước thải theo tiêu chuẩn quốc tế và thải chúng xuống biển + Xử lý sơ bộ khí đồng hành và đưa chúng vào các trạm nén khí. Kết cấu bên trên của CPP2 vẫn được sử dụng để khai thác giếng khoan đến tầng phong hoá tạm thời. 1.3.4 Hệ thống trạm rót dầu không bến UBN Dầu thô từ các giàn MSP, BK về giàn CPP để xử lý thành dầu thương phẩm sau đó chúng được bơm đến các tàu chở dầu nhờ các trạm rót dầu không bến UBN và các thiết bị chuyên để tiếp nhận dầu. Một vài thiết bị có trên trạm rót dầu không bến UBN: Bể trao đổi nhiệt dang tấm phẳng (dầu dầu) Bể trao đổi nhiệt dang tấm phẳng (dầu nước) Hệ thống khử nước bằng điện có khối đốt nóng và phân li Hệ thống phân li kiểu tháp Khối chứa và chuyển hoá sản phẩm (chấn khử nhũ và kìm hãm ăn mòn). Ngoài ra trạm còn có các thiết bị đo và kiểm tra cần thiết, hệ thống ván áp lực, hệ thống tín hiệu báo hiệu sự cố và phòng cháy đảm bảo vận hành hữu hiệu hệ thống tiếp dầu.

1 Do phần lớn giếng khai thác dầu khí nước ta giếng khai thác xa biển, việc thu gom, vận chuyển đòi hỏi hệ thống dẫn lớn yêu cầu làm việc hiệu quả, độ tin cậy cao Với điều kiện khai thác việc thi công, lắp đặt hệ thống đường ống dẫn khơi trở nên cấp thiết hết Xác định tầm quan trọng đó, em tiến hành xây dựng đồ án tốt nghiệp với nội dung là: “Tìm hiểu tính toán công nghệ cho tuyến ống dẫn dầu từ giàn MSP6 đến giàn MSP4, mỏ Bạch Hổ” CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC THU GOM VẬN CHUYỂN DẦU KHÍ BẰNG ĐƯỜNG ỐNG Ở MỎ BẠCH HỔ - - 1.3 Giới thiệu công trình khai thác dầu khí mỏ Bạch Hổ Để phục vụ cho khoan thăm dò khai thác dầu khí biển mỏ Bạch Hổ, Xí nghiệp liên doanh VietsovPetro xây dựng hệ thống công trình bao gồm: Giàn công nghệ trung tâm CPP, giàn khoan cố định MSP, giàn nhẹ BK, trạm rót dầu không bến UBN, hệ thống tuyến đường ống nội mỏ Hiện nay, Xí nghiệp Liên doanh VietsovPetro cải tạo giàn MSP trước lắp đặt thêm thiết bị khai thác, xây dựng lắp đặt thêm thiết bị khai thác, xây dựng thêm số giàn nhẹ 1.3.1 Giàn khoan cố định MSP Giàn MSP giàn khoan cố định, giàn bố trí tháp khoan di động có khả khoan nhiều giếng khoan Về mặt công nghệ, giàn MSP khoan, khai thác xử lý Hệ thống công nghệ giàn cho phép đảm nhiệm nhiều công tác, từ xử lý sơ sản phẩm dầu khí tách lọc sản phẩm dầu thương phẩm hay xử lý sơ khí đồng hành Mức độ xử lý tuỳ thuộc vào hệ thống thiết bị giàn Sản phẩm dầu khí xử lý giàn MSP từ giếng khoan thu gom từ giàn nhẹ BK Về mặt cấu tạo giàn khoan gồm có phần móng cứng, khối chân đế phần kết cấu thượng tầng Phần móng cứng gồm hai khối nối với sàn chịu lực (MSF) phía cố định xuống đáy biển cọc Khối chân đế kết cấu thép không gian làm từ thép ống, thượng tầng có cấu trúc module lắp ghép sàn chịu lực + Mỗi chân đế có ống (đường kính 812,8 × 20,6 mm) Phần chân đế cọc trụ có ống dẫn hướng cho cọc phụ Các phần tử cấu thành mạng Panel ống giằng ngang chân đế từ ống có đường kính từ 426 × 12mm đến 720 × 16 mm Những chỗ tiếp giáp với đáy biển cọc cọc phụ trang thiết bị bơm trám xi măng Module chịu lực (sàn chịu lực MSF) dầm thép tổ hợp Do điều kiện thi công biển nên kết cấu chia làm phần riêng biệt, số đặt hẳn lên trụ đỡ phần tử thứ chịu lực có đặt thùng chứa với chức khác cần thiết cho quy trình công nghệ thực giàn + Móng khối chân đế cọc thép đường kính 720 × 20mm Cần đóng tất 16 cọc 32 cọc phụ + Kết cầu thượng tầng giàn MSP thiết kế trung tâm thiết kế Corall (Liên Xô cũ) gồm block module riêng chia làm tầng trang bị thiết bị công nghệ cần thiết Thành phần kết cấu thượng tầng gồm có tổ hợp khoan khai thác, lượng khu nhà 1.3.2 Giàn nhẹ BK Giàn nhẹ BK giàn nhỏ nhẹ tháp khoan, người ở, công tác khoan tàu khoan tự nâng thực Giàn BK có thiết bị công nghệ mức tối thiểu để đo lưu lượng tách nước sơ Sản phẩm từ giàn BK dẫn đường ống giàn MSP giàn công nghệ trung tâm CPP để xử lý Về mặt kết cấu, phần chân đế giàn BK kết cấu giàn khung thép không gian có mặt thẳng đứng, cấu tạo từ thép ống có đường kính khác Chân đế có ống Hệ thống móng cọc gồm cọc đường kính 720 × 20mm cọc phụ; thượng tầng có sân bay trực thăng, thiết bị công nghệ, máy phát điện 1.3.3 Giàn công nghệ trung tâm CPP-2 - Tổ hợp giàn công nghệ trung tâm gồm có: + Giàn công nghệ CPP-2 + Giàn nhẹ BK2 + Cấu trúc đường ống dây dẫn + Cơ cấu đuốc với đường ống tựa Block chân đế - Chức CPP là: + Thu gom tách lọc sản phẩm từ giếng giàn nhẹ BK giàn MSP vòm trung tâm vòm Nam mỏ Bạch Hổ mỏ khác + Xử lý dầu thô thành dầu thương phẩm bơm đến trạm rót dầu không bến UBN-1, UBN-2, UBN-3, UBN-4 + Xử lý nước thải theo tiêu chuẩn quốc tế thải chúng xuống biển + Xử lý sơ khí đồng hành đưa chúng vào trạm nén khí Kết cấu bên CPP-2 sử dụng để khai thác giếng khoan đến tầng phong hoá tạm thời 1.3.4 Hệ thống trạm rót dầu không bến UBN Dầu thô từ giàn MSP, BK giàn CPP để xử lý thành dầu thương phẩm sau chúng bơm đến tàu chở dầu nhờ trạm rót dầu không bến UBN thiết bị chuyên để tiếp nhận dầu Một vài thiết bị có trạm rót dầu không bến UBN: - Bể trao đổi nhiệt dang phẳng (dầu - dầu) - - - - - Bể trao đổi nhiệt dang phẳng (dầu - nước) - Hệ thống khử nước điện có khối đốt nóng phân li - Hệ thống phân li kiểu tháp - Khối chứa chuyển hoá sản phẩm (chấn khử nhũ kìm hãm ăn mòn) Ngoài trạm có thiết bị đo kiểm tra cần thiết, hệ thống ván áp lực, hệ thống tín hiệu báo hiệu cố phòng cháy đảm bảo vận hành hữu hiệu hệ thống tiếp dầu 1.3.5 Hệ thống đường ống Các giải pháp thiết kế đường ống ngầm: Nguyên tắc để xác định lưu lượng cần đảm bảo vận chuyển không ngừng sản phẩm giếng khoan với chi phí thấp vật tư lượng Chi phí vật tư xác định tổng chiều dài đường ống, đường kính ống chiều dày ống; chi phí lượng xác định áp suất cần thiết để bơm vận chuyển Để đảm bảo vận chuyển không ngừng cần phải có đường ống dự phòng hệ thống đường ống khép kín Trong trường hợp cần thiết đường ống dự phòng cho phép tăng lưu lượng vận chuyển hệ thống Tất đường ống ngầm sử dụng với áp suất 100atm nhiệt độ 100oC Chống ăn mòn cho ống cách sơn phủ lên bề mặt ống lớp sơn phủ epoxy kết hợp với bảo vệ Protector Từ yêu cầu kỹ thuật sản phẩm sau vào khỏi đường ống ngầm nhiệt độ thực tế sản phẩm đường ống ngầm nên bọc cách nhiệt Ống đứng đường ống vận chuyển chế tạo từ loại ống dùng để xây phần tuyến Khi đặt ống đứng vào kết cấu để đứng cố định dùng nẹp cứng nửa cứng Việc vận chuyển sản phẩm theo hệ thống đường ống ngầm nhờ áp suất máy bơm ly tâm (đối với dầu), áp suất bình tách khí (đối với khí) áp suất vỉa (đối với hỗn hợp dầu - khí) Chính việc xác định khả vận chuyển tuyến ống giữ vai trò quan trọng Các số liệu ban đầu ống xác định theo độ nhớt cực đại nhũ tương, nước dầu hay hỗn hợp khí với khả vận chuyển Với hệ thống thu gom vận chuyển dầu tách khí, cần thiết phải thiết kế phù hợp với sức chịu tải trạm rót dầu không bến 1.3.6 Giàn nén khí trung tâm CCP CCP phận hệ thống vận chuyển khí mỏ Bạch Hổ đưa khí đồng hành vào bờ - - - Vị trí: Công trình đứng tách riêng khu vực giàn công nghệ trung tâm CPP-2 thuộc phía Nam mỏ có liên quan công nghệ với CPP-2 thông qua giàn ống đứng cầu nối Công dụng: Nén khí đồng hành mỏ Bạch Hổ đảm bảo lưu lượng, áp suất khí đưa vào bờ tiêu thụ (12,5MPa) đến hệ thống gaslift nhu cầu cho thân Giàn nén khí trung tâm gồm hệ thống nén khí áp lực cao hệ thống nén khí áp lực thấp Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống giàn Bạch Hổ 1.3.7 Trạm nén khí nhỏ MKS MKS phận hệ thống vận chuyển khí mỏ Bạch Hổ đảm bảo việc đưa khí đồng hành vào hệ thống gaslift Vị trí: Trạm đứng độc lập khu vực MSP-4 mỏ Bạch Hổ có quan hệ công nghệ với MSP-4 thông qua cầu nối - Công dụng: Nén khí đồng hành khu vực bắc mỏ Bạch Hổ đảm bảo việc chuyển khí đến hệ thống gaslift cho sử dụng thân trường hợp cần thiết đưa vào bờ 1.4 Công nghệ thu gom vận chuyển dầu khí mỏ Bạch Hổ Hệ thống thu gom có nhiệm vụ: - Tập hợp sản phẩm từ giếng riêng rẽ, từ khu vực mỏ lại với nhau, nhiệm vụ thu gom - Đo lường xác số lượng chất lượng thành phần sản phẩm khai thác theo mục đích khác Trước hết, chất lưu vỉa khỏi miệng giếng, trước gộp với giếng khác, ta phải biết suất chung giếng, suất riêng pha: dầu, khí, nước nhằm để biết tình trạng vỉa (thuộc vùng tháo khô giếng), tình trạng giếng, khác biệt so với tiêu thiết kế, từ điều chỉnh kịp thời chế độ khai thác cho phù hợp Việc đo lường thực theo định kỳ cho giếng, thời hạn tuỳ theo mức độ phức tạp Để việc đo lường xác trước hết phải tách riêng pha, thông qua bình tách đo, công đoạn này, nhiệm vụ chủ yếu xác định số lượng tỷ lệ pha Khi sản phẩm luân chuyển hệ thống thu gom, phải qua thiết bị công nghệ để xử lý với việc đo số lượng, cần phải thực việc kiểm tra chất lượng, chủ yếu hàm lượng tạp chất có loại sản phẩm Ở giai đoạn cuối cùng, tượng tự trên, chất lượng phải kiểm tra chặt chẽ theo tiêu trước xác định số lượng sản phẩm thương mại - Xử lý chất lưu khai thác thành sản phẩm thô thương mại Chất lưu khai thác gọi chất lỏng giếng, khai thác lên hỗn hợp: dầu khí - nước, bùn cát Trong có hoá chất không phù hợp với yêu cầu vận chuyển chế biến CO2, H2O, loại muối hoà tan không tan Nên việc thu gom phải bảo đảm tách pha, trước hết tách khí, tách nước, tách muối hoà tan không hoà tan, sau pha phải tiếp tục xử lý Ở khu vực phía Bắc mỏ, dầu khai thác từ tầng móng, Oligoxen Mioxen Ở đây, người ta xây dựng giàn khoan cố định để khoan tối đa 16 giếng kỹ thuật khoan định hướng, giàn đồng thời trạm thu gom khu vực có nhiệm vụ xử lý chủ yếu tách pha Ngoài thiết bị tách chuyên dụng đo, gọi dòng, gaslift sử dụng cho giếng riêng biệt theo thời điểm, lại trình tách tổng thực theo hai bậc, với áp suất bậc I từ 14 ÷ 16 kG/cm bậc II với áp suất 1,5 ÷ kG/cm2 Từ đây, dầu với hàm lượng nước khoảng 15% bơm tàu chứa (kho chứa - xuất dầu) để xử lý; khí chuyển theo đường ống riêng giàn nén khí trung tâm Sơ đồ thu gom dầu giàn cố định làm việc theo nguyên tắc hở Ở khu vực trung tâm người ta xây dựng giàn nhẹ Sản phẩm khai thác từ giàn nhẹ dạng hỗn hợp dầu khí hay dầu bão hòa khí vận chuyển giàn công nghệ trung tâm số (CPP2), số (CPP-3) để tách khí tách nước triệt để Các giàn nhẹ thường xem cụm đầu giếng, việc thu gom thực theo nguyên tắc kín, khí tách sơ để đo hỗn hợp tự chảy giàn công nghệ trung tâm Chi tiết trình thu gom sản phẩm khai thác mỏ Bạch Hổ tiến hành sau: Sản phẩm khai thác giàn BK-1, BK-2 BK-3 đưa CPP-2 để tách khí tách nước Sau dầu tách khí nước bơm đến kho chứa - xuất dầu số (UBN-1) “Ba Vì”, phần theo chu kỳ chuyển UBN-4 “Vietsovpetro- 01” Sản phẩm từ BK- 4,5,6,8 theo đường ống bọc cách nhiệt vận chuyển CPP-3 Sau tách khí nước, dầu bơm UBN-4 UBN-3 “Chí Linh” Vào cuối năm 2003, mỏ Bạch Hổ tiến hành thử nghiệm công nghiệp vận chuyển sản phẩm không dùng máy bơm từ giàn cố định MSP-7 MSP-5 từ MSP-6 MSP-4, sau hỗn hợp dầu bão hòa khí tách khí triệt để bơm UBN Việc thu gom sản phẩm giàn MSP phía bắc mỏ Bạch Hổ thực sau: Trước đưa đường ống bọc cách nhiệt MSP-4→ MSP-9 vào làm việc, dầu từ MSP phía Bắc (MSP-3,4,5,6,7,8) bơm theo tuyến đường ống MSP-7→ MSP5→ MSP-3→ MSP-4→ MSP-8 qua MSP-1, BK-2 giàn ống đứng RB sang UBN-4 Sau đưa tuyến đường ống bọc cách nhiệt từ giàn MSP-4→ MSP-9 vào làm việc, việc thu gom dầu nội mỏ có thay đổi Hỗn hợp dầu bão hòa khí vận chuyển từ giàn MSP-6→ MSP-4, sau tách khí với sản phẩm giàn MSP-4 bơm sang MSP-9 theo tuyến ống MSP-4→ MSP-9 Cùng đến MSP-9 có sản phẩm tách khí MSP-3,5,7 MSP-10,11 Từ MSP-9 dòng sản phẩm theo tuyến ống MSP-9→ BK-3→ CPP-2 sau đưa đến UBN-1 Sản phẩm MSP1 BK-7 tách khí giàn MSP-1 sau bơm trực tiếp đến UBN-1 Vào cuối tháng năm 2006, sau xảy cố vỡ đường ống dẫn dầu từ MSP-3→ MSP4, việc thu gom dầu khu vực nội mỏ có thay đổi Hỗn hợp dầu bão hòa khí từ MSP-6 vận chuyển sang MSP-4 để tách khí với sản phẩm MSP-4, sau bơm sang MSP-9 theo tuyến đường ống MSP-4→ MSP-9 Hỗn hợp dầu bão hòa khí từ giàn MSP-7 vận chuyển sang MSP-5 để tách khí Sản phẩm giàn MSP-5,7 sau tách khí với sản phẩm giàn MSP-3 bơm qua MSP-9 theo tuyến đường ống MSP-5→ MSP-10→ MSP-9, sau với sản phẩm tách khí MSP-9,10,11,4 MSP-6 vận chuyển đến CPP-2 Sản phẩm MSP-8 sau tách khí bơm MSP-1, với sản phẩm MSP-1 chuyển sang CPP-3 để xử lý bơm sang UBN-4 Giàn CPP-2 CPP-3 thu nhận sản phẩm đến từ BK dầu tách khí đến từ MSP để tách khí nước sơ bình tách ba pha, sau chất lỏng đưa qua bình tách nước sử dụng điện trường cao để tách nước triệt để Dầu thương phẩm từ CPP-2 CPP-3 bơm UBN-4, UBN-1, trường hợp cần thiết bơm sang UBN-3 Tại tàu chứa, dầu tiếp tục xử lý để tách khí, tách nước Trên tất UBN công nghệ xử lý dầu đến chất lượng thương phẩm thực phương pháp lắng đọng bể công nghệ nhiệt độ 50 ÷ 60 oC Ngoài ra, UBN-3 lắp đặt thêm thiết bị tách nước sử dụng điện trường cao Dầu xử lý nước tới hàm lượng 0,5 %, nước sau xử lý xả biển Mỏ Bạch Hổ có 02 giàn nén khí: giàn nén nhỏ (MKS) cạnh MSP-4 giàn nén lớn (CKP) bên cạnh CPP-2 Khí cao áp từ giàn MSP phía Bắc đưa MKS, CKP thu nhận khí cao áp MSP-1,8,9,10 MSP-11, BK-3,4,5,6,8, CPP-2 CPP-3 Trên MSP, khí bậc thu gom, khí bậc tách thứ hai (trong bình 100m3) đốt bỏ fakel MSP Khí bậc tách CPP-2 CPP-3 thu gom thẳng CKP mà không sử dụng máy nén khí Trên CKP MKS, khí xử lý nén lên áp suất khoảng 120at, sau theo đường ống ngầm vận chuyển nhà máy chế biến khí bờ 1.5 Giới thiệu đường ống vận chuyển dầu khí 1.5.1 Vai trò vị trí đường ống khai thác dầu khí Đường ống đặt theo hướng tuỳ ý, khoảng cách tương đối lớn thường ngắn hai địa điểm cần vận chuyển - Bằng phương pháp đường ống vận chuyển khổi lượng lớn dầu sản phẩm Đặc biệt khí phương pháp để vận chuyển, khí hoá lỏng thực tế vận chuyển đường ống hiệu kinh tế - Đường ống hoạt động liên tục ổn định bảo đảm cung cấp thường xuyên cho người tiêu dùng - Vận chuyển đường ống tiến hành tự động hoá trình vận chuyển cao phương pháp khác Người ta tính toán giá thành vận chuyển đường ống giá thành vận chuyển đường thuỷ 1,5 giá thành vận chuyển đường sắt Tuy có ưu điểm vậy, song việc thi công đường ống ống ngầm biển lại gặp nhiều khó khăn, đòi hỏi chi phí đầu tư lớn Do đó, lựa chọn phương pháp tối ưu vận chuyển dầu khí điều kiện đinh toán mà chuyên gia công nghệ vận chuyển đầu khí phải có lời giải thích đáng 1.5.2 Thành phần công trình đường ống Thành phần chủ yếu công trình đường ống vận chuyển dầu sản phẩm dầu gồm: công trình đường ống công trình phụ trợ - Công trình đường ống: + Đường ống chính, đường ống nhánh (kể đường ống có đường kính thay đổi), trạm bơm tuyến + Các khối đỡ khối gia tải ống + Các van chặn, van xả nước, xả khí thiết bị chống ngưng tụ khí + Các đoạn vượt qua chướng ngại vật thiên nhiên nhân tạo + Các công trình chống trượt, sạt lở, xói mòn lún - Công trình phụ trợ: + Các trạm gác tuyến, trạm bảo vệ điện hóa + Đường dây trạm thông tin liên lạc + Đường giao thông phục vụ cho việc vận hành tuyến ống + Đường dây trạm biến điện, trạm phát điện cung cấp điện cho thiết bị điều khiển trạm bơm bảo vệ điện hóa 1.5.3 Phân loại đường ống dẫn dầu khí Do yêu cầu đa dạng tính chất làm việc phức tạp nên hệ thống đường ống phân loại theo nhiều cách: - Theo phương pháp lắp đặt: ống ngầm đất, ống ngầm nước, mặt đất treo không - Theo đặc tính trị số áp lực: + Theo đặc tính: Ta phân ống có áp ống áp (ống tự chảy) Loại ống có áp lực: thông thường chất lưu lấp đầy tiết diện ống, trường hợp không lấp đầy có áp lực tự chảy Các ống lấp đầy thường ống vận chuyển dầu thương mại, ống thu gom nước, ống thu gom hệ thống kín thường không lấp đầy Trong ống không áp, chuyển động thực chủ yếu trọng lực gây chênh lệch cao trình hai đầu ống + Theo trị số áp lực : Đường ống dẫn chia làm cấp ống: cấp với đường ống có áp suất từ 25 ÷ 100 daN/cm2; cấp ống có áp suất từ 12 ÷ 25 daN/cm2 - Theo đường kính, đường ống chia làm cấp: cấp với ống có đường kính từ 1000 ÷ 1400mm; cấp có đường kính từ 500 ÷ 1000mm; cấp có đường kính từ 300 10 ÷ 20oC 12o ÷ 20oC 7o ÷ 12o C < 7o C ÷ 30 0,15 0,09 0,17 0,11 0,2 0,13 0,25 0,17 > 30 0,12 0,08 0,15 0,09 0,18 0,11 0,22 0,13 55 Bảng 5.3 Mật độ dòng điện thiết kế trung bình cho thép trần, A/m2 Độ sâu Nhiệt đới Cận nhiệt đới Ôn đới Vùng lạnh m >20oC 12o ÷ 20oC 7o ÷ 12o C < 7o C ÷ 30 0,07 0,08 0,1 0,12 > 30 - 100 0,06 0,07 0,08 0,1 Theo điều kiện vùng thuộc nhiệt đới, độ sâu công trình 56m lớn 30 m nên ic = 0,06 A/m2 * Cường độ dòng điện yêu cầu - IYC (A) IYC = A ic fC (5.2) Lựa chọn loại anot theo quy phạm DnV RP-B401, tuỳ loại anot chọn mà công thức xác định điện trở khác xác định theo bảng sau: Bảng 5.4 Công thức xác định điện trở bề mặt anot Loại Anot Công thức xác định điện trở La ≥ 4.ra La ≤ 4.ra Ra =   ρ   2.La Ra = ln 2.π La      ρ 2.π La  4.La   ln − 1      1 + +   2.La   La ≥ δ (bề dày) Dạng hình bán khuyên Ra = Ra =       r − +  a  +  2.La  2.La  2        ρ 2.S 0,315ρ Aa Trong đó: Ra: Điện trở bề mặt anot, Ohm ρ: Điện trở môi trường, Ohm.m La: Chiều dài anot, m ra: Bán kính anot, m Nếu anot không dạng hình trụ = C/2 π, với C chu vi mặt cắt ngang anot S: Trung bình chiều rộng dài anot, m Aa: Diện tích bề mặt anot, m2 * Dòng điện anot - Ia , A 56 E ac − E ao U Ia = = Ra Ra (A) (5.3) c Trong đó, U hiệu điện điện làm việc tối thiểu anot E a tuỳ o thuộc vào loại anot chọn điện nhỏ để bảo vệ thép trần E a 0.8V * Số lượng anot Na Na = I yc I a u (5.4) * Khối lượng anot sử dụng, M Ma = N a ma u (5.5) ma: Là khối lượng tính anot u: Hệ số sử dụng anot, phụ thuộc loại anot Bảng 5.5 Bảng tra hệ số sử dụng Anot , u Loại anot Hệ số sử dụng (u) La ≥ 4.ra 0,9 La ≤ 4.ra 0,85 La ≥ δ (bề dày) 0,85 Dạng hình bán khuyên 0,8 5.3.2.2 Thiết kế thông số hệ thống Anot * Các thông số thiết kế - Các thông số bảo vệ : + Điện bảo vệ tối thiểu để bảo vệ thép trần khỏi bị ăn mòn E a là: -800mV theo điện cực Ag/AgCl/nước biển) + Mật độ dòng điện để bảo vệ thép trần khỏi ăn mòn: 0,06 - 0,065 A/m2 - Các thông số sử dụng tính toán : + Điện thép cacbon nước biển là: - 650mV theo điện cực so sánh Ag/AgCl/nước biển + Hệ số phá hủy sơn lấy theo DnV RP-B401 57 + Hệ số sử dụng anot hy sinh tiếp nhận 90% * Số lượng, phân bố lắp đặt anot - Số anot cần bảo vệ phần ngập nước phụ thuộc vào dung lượng điện hoá anot, thời gian vận hành công trình hệ số phá huỷ sơn - Phân bố anot tuân theo vẽ thiết kế - Lắp đặt anot tuân theo quy trình kỹ thuật ANSI/AWA D1.1- 94 * Các số liệu đầu vào - Lớp sơn phủ + Vật liệu sơn : Asphalt Enamel + Chiều dày : mm - Môi trường nước biển + Nhiệt độ : 40oC + Điện trở riêng : ρ = 0,2 Ohm.m * Lựa chọn loại Anot sử dụng cho đường ống dẫn dầu MSP6 -MSP4 mỏ Bạch Hổ: Bảng 5.6 Bảng số liệu loại Anot Loại Anot Đường kính (mm) Đường kính (mm) Chiều dài (mm) Khối lượng (kg) AFA B200 118 198 416 20/25 AFA B126 170 250 235 12.6/16 AFA B186 170 250 368 18.6/16 AFA B235 225 315 410 23.5/28.4 AFA B333 223,5 303,5 475 33,3/37,7 AFA B280 280 360 325 28/35 AFA B380 280 360 450 38/35 AFA B292 328 408 290 29,2/34 AFA B790 363 453 860 90 AFA B1200 410 492 800 120/135 AFA B350 435 515 280 35/47,5 AFA B610 512 592 450 61/85 AFA B520 520 610 315 55/69 AFA B550 550 640 300 55/70 58 ⇒ Anot AFA B790 chọn sử dụng cho tuyến ống với thông số sau : + Khối lượng hợp kim nhôm 90 kg + Đường kính 363 mm + Đường kính 453 mm + Chiều dài Anot 860 mm + Chiều rộng anot 40 + Điện dung anot 2000A.h/kg + Sơn bề mặt bên (CTE) dày 100 μ m + Cáp điện 16 mm2/PVC c + E a = 1,09 V điện thiết kế mạch kín Anot * Tính toán thông số Anot - Diện tích bề mặt tuyến ống A = 1311 m2 - Hệ số phá huỷ sơn , fC : tf + Giai đoạn đầu : fC = a + b (5.6) + Giai đoạn cuối : fC = a + b.tf (5.7) tf tuổi thọ thiết kế công trình, 30 năm Bảng 5.7 Quy định yếu tố a b gây phá huỷ tính toán sơn phủ Quy định yếu tố a b gây phá huỷ tính toán sơn phủ Độ sâu (m) Các giá trị a b cho cấp bọc I, II III I II III (a = 0.10) 0-30 b = 0.10 >30 b=0.05,b=0.01 Các hệ số a, b tra theo Bảng 5.7 (a = 0.05) b = 0.025 b = 0.015 (a = 0.02) b = 0.01 b = 0.008 Ta lấy a = 0,05; b = 0,015 sơn ta dùng sơn Asphalt Enamel có chiều dày lớp sơn 100 μ m 30 + Giai đoạn đầu: fC = 0,05+ 0,015 = 0,275 + Giai đoạn cuối: fC = 0,05+ 0,015.30 = 0,50 59 - Mật độ dòng điện bảo vệ chọn 0,06 A/m2 - Cường độ dòng điện yêu cầu bảo vệ, A: I yc = A f C ic = 1311 0,5.0,06 = 39,33(A) * Thông số tính toán Anot AFA B350 - Chiều dài ống cần bảo vệ 1284 (m) - Diện tích bề mặt tuyến ống, A (m2) A = π Do L = π 0,325.1284 = 1311 m - Cường độ dòng điện yêu cầu, Iyc (A) I yc = A f C ic = 1311 0,5.0,06 = 39,33(A) - Điện trở cua anot Ra = 0,315ρ Aa = 0,1009 - Dòng anot , Ia (A) U Eac − Ea0 1,09 − 0,8 Ia = = = = 2,07( A) Ra Ra 0,1009 - Số lượng anot , Na Na = 39,33 = 22,35( Anot ) 2,07.0,85 ⇒ chọn số lượng Anot Na = 22 - Khoảng cách anot, Da (m) Da = 1284.47 − 0,86 = 57,53(m) 22 (5.8) - Khối lượng anot sử dụng Ma : Ma = N a m a u Trong ma la khối lượng anot Ta có bảng kết sau: Bảng 5.8 Kết (5.9) 60 Chiều dài đường ống (m) Cường đọ dòng điện yêu cầu (A) Cường độ dòng anot (A) Điện trở anot (Ω) Hệ số sử dụng anot Số lượng anot (chiếc) Khối lượng tịnh anot (kg) Khoảng cách anot (m) Tổng khối lượng anot sử dụng (kg) Lt Iyc Ia Ra U Na ma L Ma 1284,47 39.33 2,07 0,1009 0,85 22 133,932 57,53 3466,475 Kết luận : Đường ống ngầm mặt nước biển cần có 22 anot hy sinh ,khoảng cách anot 57,53 m tổng khối lượng anot hi sinh 3466,475 kg 5.3.2.3 Yêu cầu Chi tiết Anot phải thỏa mãn yêu cầu sau : - Anot dễ dàng tìm kiếm thị trường, giá hợp lý đảm bảo yêu cầu kỹ thuật - Anot phải bố trí để có phân bố đồng dòng Đặc biệt khoảng cách Anot không vượt 150 m KẾT LUẬN Qua thời gian nghiên cứu tìm hiểu, tham khảo tài liệu với hướng dẫn tận tình giáo viên hướng dẫn Thầy Hoàng Anh Dũng thầy cô giáo môn Thiết bị Dầu khí, em hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp Trong đồ án em trình bày tính toán lựa chọn thi công cho tuyến ống vận chuyển dầu từ giàn MSP6-MSP4 nội mỏ Bạch Hổ Đồ án tìm hiểu, giới thiệu phương pháp thi công tuyến ống sử dụng lựa chọn phương pháp thi công phù hợp cho tuyến ống phương pháp thi công sử dụng tàu rải ống Nam Côn Sơn, tính toán đảm bảo độ bền cho tuyến ống Đồng thời đưa giải pháp nâng cao hiệu sử dụng tuyến ống MSP6-MSP4 phương pháp chống ăn mòn cho tuyến ống Việc chống ăn mòn cho tuyến ống dẫn dầu yêu cầu cần thiết nhằm nâng cao khả vận chuyển dầu làm giảm chi phí sản xuất 61 Đồ án có ý nghĩa thực tiễn trình khai thác vận chuyển dầu, khí Tuy nhiên trình độ kiến thức có hạn, vấn đề nghiên cứu thuộc lĩnh vực rộng, nên đồ án tránh khỏi sai sót Rất mong thầy cô giáo bạn đóng góp ý kiến để bổ xung thiếu sót nhằm hoàn thiện tốt đồ án Một lần em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn Thầy Hoàng Anh Dũng thầy cô giáo môn Thiết bị Dầu khí Công trình bạn học giúp đỡ em hoàn thành đồ án 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS – TS Võ Xuân Minh Giáo trình sở kỹ thuật nhiệt, ĐH Mỏ Địa Chất (2003) [2] PGS – TS Lê Xuân Lân Giáo trình thu gom xử lý dầu - khí - nước ĐH Mỏ Địa Chất (2005) [3] TH.Sĩ – Nguyễn Văn Thịnh Giáo trình đường ống bể chứa ĐH Mỏ Địa Chất [4] Hội nghị khoa học công nghệ lần thứ ĐH Bách Khoa TP.HCM (2005) [5] Nguyễn Hữu Chi Cơ học chất lỏng ứng dụng tập 1, (1973) [6] Viện dầu khí: Tuyển tập báo cáo hội nghị KHCN “Viện dầu khí 25 năm xây dựng trưởng thành” [7] Tuyển tập báo cáo 35 năm ngành dầu khí Việt Nam [8].Quy phạm vận hành ,kiểm tra ,bảo dưỡng cho đường ống công nghệ khơi tuyến ống biển Xí nghiệp liên doanh VIETSOVPERO [9] TS Lê Việt Trung , ThS Phạm Văn Chất: Tổng quan nghành công nghiệp dầu khí Việt Nam ... số Cấp an toàn Thử áp lực Thấp T.Bình Cao ks 0,83 0 ,77 0 ,77 0,96 ku 0 ,72 0, 67 0,64 0,84 Với: Pli = (1,1.P tk).1,05 = 1,1.6.1,05 = 6,93 MPa =70 ,686 kG/cm Pe = γ.Δd = γ.(d - d1)= 1025.( 56 - 2,05).10-4... chế tạo, thường chấp nhận 0, 875 phải tính đến sai số thiết kế với hệ số 0 ,72 đó: Pv = 0 ,72 x0, 875 ( σ oσ ) De (2.3) Hoặc bề dày an toàn ống phải là: δ= P.De 2.0 ,72 .0, 875 .δ o (2.4) Trường hợp ống... không quy chuẩn, có giới hạn chảy thấp 67 ÷ 120 kG/mm2 cao 77 ÷ 126 kG/mm2, giới hạn bền kéo tối thiểu từ 77 ÷ 134 kG/mm2, có hàm lượng C < 0,45%; Mn 1,3 ÷ 1 ,7% ; Si 0,15 ÷ 12 0,3%, tôi, ram thường