Thiết kế quy trình xử lý mỏ khí condensate sư tử trắng và tính toán thiết bị chính

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC &CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/ KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP (Đính kèm Quy định việc tổ chức, quản lý hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ ban hành kèm theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBRVT ngày 16/7/2013 Hiệu trưởng Trường Đại học BR-VT) Họ tên sinh viên: MSSV Địa E-mail Trình độ đào tạo: Đại học Hệ đào tạo Ngành Tên đề tài: THIẾT KẾ QUY TRÌNH XỬ LÝ MỎ KHÍ – CONDENSATE SƯ TỬ TRẮNG VÀ TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Văn Thông ThS Nguyễn Văn Toàn Ngày giao đề tài: 9/3/2016 Ngày hồn thành đồ án/ khố luận tốt nghiệp: 13/06/2016 Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày 13 tháng 06 năm 2016 SINH VIÊN THỰC HIỆN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký ghi rõ họ tên) TRƯỞNG KHOA (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp riêng với hướng dẫn PGS TS Nguyễn Văn Thơng ThS Nguyễn Văn Tồn Nội dung trình bày đồ án hồn tồn trung thực, chưa cơng bố hình thức Các số liệu, bảng biểu, nội dung trình bày đồ án có trích dẫn nguồn tài liệu tham khảo Nếu phát nội dung gian lận đồ án, xin chịu trách nhiệm hồn tồn LỜI CẢM ƠN Tơi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến toàn thể giảng viên khoa Hóa học Cơng nghệ thực phẩm Trường Đại học Bà Rịa Vũng Tàu hỗ trợ tạo điều kiện để tơi hồn thành đồ án Xin chân thành cảm ơn PGS TS Nguyễn Văn Thơng, ThS Nguyễn Văn Tồn hướng dẫn, đóng góp ý kiến để hoàn thành đồ án Cảm ơn Cơng Ty Tham Dò Khai Thác Dầu Khí Cửu Long JOC tạo điều kiện cho tơi có hội làm đồ án Công ty Tôi bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến ThS Phạm Nguyễn Khánh Duy tận tình giúp đỡ dẫn suốt thời gian làm đồ án Cảm ơn Chú Phạm Văn Hoanh – người tạo môi trường, điều kiện tốt để thực Đồ án Cảm ơn gia đình, bạn bè ln động viên đóng góp ý kiến để giúp tơi hồn thành đồ án Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 Sinh viên thực Phạm Nhật Minh MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT, TÊN TIẾNG ANH iii DANH MỤC BẢNG xi DANH MỤC HÌNH xiii MỞ ĐẦU Chương .2 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Sơ lược mỏ Sư Tử Trắng 1.1.1 Giới thiệu chung mỏ Sư Tử Trắng 1.1.2 Đặc điểm thành phần dòng khí – condensate mỏ Sư Tử Trắng .3 1.2 Giới thiệu dự án phát triển toàn mỏ Sư Tử Trắng giai đoạn 1.3 Tìm hiểu cụm quy trình xử lý Dự án 1.3.1 Cụm đầu giếng thiết bị thu gom .8 1.3.2 Thiết bị đo sản lượng giếng 1.3.3 Cụm thiết bị phân tách dầu – khí 10 1.3.4 Cụm thiết bị nén 10 1.3.5 Cụm bơm ép 11 1.3.6 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 11 1.3.7 Hệ thống nước làm mát 12 1.3.8 Hệ thống đốt, xả 13 1.3.9 Hệ thống thu gom lỏng 13 1.3.10 Khu nhà 14 1.4 Cơ sở lý thuyết thiết bị sử dụng dầu khí 14 1.4.1 Bình tách 14 1.4.2 Van 31 i 1.4.3 Đường ống 1.4.4 1.5 Máy nén Giới thiệu mơ dầu khí 1.5.1 Khái niệm mô 1.5.2 Các phần mềm mô 1.5.3 Giới thiệu phần mềm mô ph 1.5.4 Giới thiệu phần mềm mô ph Chương THIẾT KẾ QUY TRÌNH XỬ LÝ MỎ KHÍ – CONDENSATE SƯ TỬ TRẮNG 2.1 Mục đích thiết kế 2.2 Thiết kế quy trình Chương TÍNH TỐN QUY TRÌNH 3.1 Tính tốn cân thủy lực 3.2 Tính toán cân vật chất, lượng 3.3 Tính tốn thiết bị 3.3.1 Tính tốn bình tách 3.3.2 Tính tốn van 3.3.3 Tính tốn máy nén 3.3.4 Tính tốn đường ống 3.3.5 Tính tốn giá trị áp suất thiết bị quy trình xử lý KẾT LUẬN PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT, TÊN TIẾNG ANH Tên Viết Tắt JOC CPP WHP-C MMSCFD C9+ Ps-C* STBPD ST-PIP ST-LQ CGF LTPTP STV MPFM iii iv HP Flare GOR v ASME HLL NLL LLL Khoa Hóa Học & Cơng Nghệ Thực Phẩm Đồ Án Tốt Nghiệp V= l dl Trong tiêu chuẩn thiết kế đường ống Norsok P-100, đường ống pha lỏng, vật liệu thép không gỉ, vận tốc tối cho phép m/s [48], nên vận tốc tính đảm bảo tránh tường xói mòn đường ống - Tính chuẩn số Reynold cho dòng chảy: l l l Re = - Do Re >4,000 nên dòng chảy chảy rối, hệ số ma sát dòng chảy là: fm = [2 log ( - Tính độ giảm áp đường ống: ∆P = bar = 0.0103, 100 ft Thông qua độ giảm áp suất 100 feet (= 30.48 m) ta thấy độ giảm áp khơng đáng kể b) Tính tốn đường ống pha khí - Tính vận tốc dòng khí đường ống: 60ZQ gT V= g dg2P - Vận tốc ăn mòn cho phép theo tiêu chuẩn Norsok đường ống pha khí: V = 175 ( Giá trị vận tốc tính tốn cho pha khí nhỏ giá trị vận tốc tối đa nên tránh tượng xói mòn, gây tiếng ồn đường ống Đối với việc tính tốn chọn đường ống có kích thước danh nghĩa DN = 12 (12 inch, 40S) đảm bảo vận tốc xói mòn kích thước lớn hơn, khơng hiệu kinh tế GVHD: PGS TS Nguyễn Văn Thông ThS Nguyễn Văn Tồn Khoa Hóa Học & Cơng Nghệ Thực Phẩm - Tính chuẩn số Reynold cho dòng chảy: Re = - Do Re >4,000 nên dòng chảy chảy rối, hệ số ma sát dòng chảy là: fm = [2 log ( - Tính độ giảm áp đường ống: γ ∆P = 12.6 c) Tính tốn đường ống hai pha Đường ống hai pha quy trình xử lý mỏ Sư Tử Trắng bao gồm đường ống từ giếng đến bình tách cao áp (dòng 1), đường ống sau thiết bị làm mát (dòng 6, 11), đường ống sau van nằm đường lỏng (dòng 15, 17, 18) đường xuất giàn xử lý trung tâm CPP (dòng 19) Việc tính tốn chọn dòng điển hình, dòng lại đính kèm phần phụ lục đồ án Dòng chọn để tính phần tính tốn đường ống hai pha, thơng số cần để tính tốn trình bày Bảng 3.12 Bảng 3.12 Các thơng số để tính tốn đường ống hai pha Lưu lượng, m /h Khối lượng riêng, kg/m Đường kính (mm) Chiều dài, m Độ nhớt, Pa.S - Tính tốn vận tốc tối đa cho phép đường ống theo tiêu chuẩn Norsok: GVHD: PGS TS Nguyễn Văn Thơng ThS Nguyễn Văn Tồn Khoa Hóa Học & Công Nghệ Thực Phẩm V = 183 ( m - Vận tốc bề mặt khí: VSG = - Vận tốc bề mặt lỏng: VSL = - Vận tốc hỗn hợp: m Vm = VSG + VLG = 4.976 + 0.299 = 5.275, s Vận tốc dòng hai pha thấp so với vận tốc cho phép tối đa nên khơng gây tượng xói mòn đường ống theo tiêu chuẩn Norsok - Phần thể tích chất lỏng: α= Dựa vào giá trị α = 0.057, tra Hình 3.2, tìm giá trị tỷ số hệ số ma sát ftpr = 2.55 - Độ nhớt hỗn hợp: μm = (3.91E − 04)(0.057) + (1.69E − 05)(1 − 0.057) = 3.822E − 05, Pa s - Chuẩn số Reynold cho hỗn hợp: Rey = - Hệ số ma sát: fn = 0.0056 + 0.5(Rey)−0.32 == 0.0056 + 0.5(6,088,626)−0.32 = 0.009 - Độ giảm áp đường ống: GVHD: PGS TS Nguyễn Văn Thơng ThS Nguyễn Văn Tồn Khoa Hóa Học & Cơng Nghệ Thực Phẩm Đồ Án Tốt Nghiệp Hình 3.2 Mối liên hệ phần thể tích chất lỏng tỷ số hệ số ma sát f f tpr n ∆P = f 3.3.5 Tính tốn giá trị áp suất nhiệt độ thiết kế lựa chọn chênh áp qua thiết bị quy trình xử lý Việc lựa chọn khoảng áp suất nhiệt độ thiết kế quy trình xử lý nhằm đảm bảo giới hạn cho phép để thiết bị hoạt động ổn định quan trọng Theo tiêu chuẩn Norsok, tiêu chuẩn Dự án đưa khoảng nhiệt độ tối đa/tối thiểu cộng/trừ 10ºC, áp suất tối đa 1.3 lần áp suất hoạt động [60] Trong quy trình xử lý, độ giảm áp suất khơng xảy đường ống, mà xảy thiết bị Độ giảm áp qua thiết bị bình tách cao áp, bình tách đầu hút, bình tách trung gian, thiết bị làm lạnh lấy theo tiêu chuẩn JGC [61], cụ thể: - Đối với bình tách: 0.01 kg/cm2 = 0.981 KPa - Đối với thiết bị làm lạnh: 0.3 kg/cm2 = 29.42 KPa GVHD: PGS TS Nguyễn Văn Thơng ThS Nguyễn Văn Tồn Khoa Hóa Học & Cơng Nghệ Thực Phẩm Đồ Án Tốt Nghiệp KẾT LUẬN Việc có hội thực đồ án tốt nghiệp thời gian “Dự Án Phát Mỏ Sư Tử Trắng Giai Đoạn 1” thực với giúp đỡ nhiệt tình kĩ sư đến từ Công Ty Liên Doanh Điều Hành Cửu Long JOC may mắn Đồ án tốt nghiệp “THIẾT KẾ QUY TRÌNH XỬ LÝ MỎ KHÍ – CONDENSATE SƯ TỬ TRẮNG VÀ TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH” đạt mục tiêu định, cụ thể: - Tìm hiểu “Dự Án Phát Mỏ Sư Tử Trắng Giai Đoạn 1” Công Ty Liên Doanh Điều Hành Cửu Long JOC – cơng ty chun lĩnh vực tham dò, tìm kiếm khai thác dầu khí, biết mục đích dự án thực nắm bắt cụm thiết bị quy trình xử lý có dự án - Sử dụng phần phần mềm mơ phỏng, tính tốn để lấy thơng số, liệu cho việc tính tốn, thiết kế thiết bị có quy trình Cụ thể, sử dụng phần mềm mô Hysys để tính tốn cân vật chất, cân lượng cho tồn dòng cơng nghệ quy trình, từ tính tốn thiết bị có quy trình xử lý Sử dụng phần mềm mơ Pipesim để tính tốn độ giảm áp đường ống từ giàn PIP giàn xử lý trung tâm STV - Tìm hiểu cấu tạo, chức năng, phân loại, tiêu chuẩn thiết kế thiết bị sử dụng cơng nghiệp dầu khí - Đặc biệt hơn, biết cách tính tốn thiết bị có quy trình xử lý quy trình xử lý Mỏ khí-condensate Sư Tử Trắng Giai đoạn nói chung cách tính tốn thiết bị quy trình xử lý nói riêng Cụ thể việc tính tốn thơng số cho thiết bị, lựa chọn thiết bị phù hợp cho quy trình Kết tính tốn thiết bị cho quy trình tóm tắt Bảng 3.13, Bảng 3.14, Bảng 3.15, Bảng 3.16 GVHD: PGS TS Nguyễn Văn Thông ThS Nguyễn Văn Tồn Khoa Hóa Học & Cơng Nghệ Thực Phẩm Bảng 3.13 Kết tính tốn c Thơng số Đường kính bình tách Chiều dài bình tách Nhiệt độ /Áp suất vận hành Nhiệt độ/ Áp suất thiết kế Bảng 3.14 Kết tín Thơng số Năng suất Hiệu suất đoạn nhiệt Công suất Nhiệt độ /Áp suất vận hành Nhiệt độ/ Áp suất thiết kế Bảng 3.15 Kết tín Bảng 3.16 Kết tín Tên đường ống Dòng số (pha lỏng) Dòng số 14 (pha khí) Dòng số 11 (2 pha) - Việc đọc nhiều tài liệu tiếng Anh trình làm đồ án tăng thêm khả đọc hiểu tài liệu chuyên ngành dầu khí GVHD: PGS TS Nguyễn Văn Thơng ThS Nguyễn Văn Tồn Khoa Hóa Học & Cơng Nghệ Thực Phẩm Đồ Án Tốt Nghiệp PHỤ LỤC [A] Bảng cân vật chất cân lượng dòng quy trình xử lý mỏ khí-condensate Sư Tử Trắng [B] Bảng tính tốn cho đường ống quy trình xử lý mỏ khí-condensate Sư Tử Trắng GVHD: PGS TS Nguyễn Văn Thơng ThS Nguyễn Văn Tồn Khoa Hóa Học & Cơng Nghệ Thực Phẩm Đồ Án Tốt Nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] www.pvep.com.vn [2] Cuu Long JOC, Excutive Summary [8] www.pvi.pvn.vn [4] Cuu Long JOC, Su Tu Trang Composition [5] STT Full Field Development – Phase 1, Introduction, Process Design Basic, Cuu Long JOC, Page [6] Havard Devold (2009 ) 4.1 Manifolds and Gathering, An Introduction to Oil and Gas Production, Oil and Gas Production Handbook, Page 40 [7] Ken Arnold & Maurice Stewart (2008) Wellhead and Manifold, Design of Oil Handling System and Facility Surface Production Operations, Volume 1, The Third Edition, Page 30 [9] STT Full Field Development – Phase 1, Production Wells and Manifolds, Process Design Basis, Cuu Long JOC, Page 15 – 16 [3] STT Full Field Development – Phase 1, Well Test Facility, Process Design Basis, Cuu Long JOC, Page 16 [10] STT Full Field Development – Phase 1, Production Separation Facility, Process Design Basis, Cuu Long JOC, Page 16 [11] STT Full Field Development – Phase 1, Gas Compressor System, ,Process Design Basis, Cuu Long JOC, Page 17 – 18 [12] STT Full Field Development – Phase 1, Gas Re – Injection Manifold, [13] Fuel Gas, Utilities, Gas Processors Suppliers Association, The Thirteenth Edition, Page [14] STT Full Field Development – Phase 1, Fuel Gas System, Process Design Basis, Cuu Long JOC, Page 24 -25 [15] STT Full Field Development – Phase 1, Cooling Water System, Process Design Basis, Cuu Long JOC, Page 30 – 31 GVHD: PGS TS Nguyễn Văn Thông ThS Nguyễn Văn Tồn Khoa Hóa Học & Cơng Nghệ Thực Phẩm [16] Đồ Án Tốt Nghiệp Havard Devold (2009 ).6.4 Flare and Atmospheric Ventilation, An Introduction to Oil and Gas Production, Oil and Gas Production Handbook, Page 86 – 87 [17] STT Full Field Development – Phase, Flare System, Process Design Basis, Cuu Long JOC, Page 26 – 28 [18] STT Full Field Development – Phase 1, Closed Drain System, [19] Principles of Separation, Separator Equipment, Gas Processors Suppliers Association, The Thirteenth Edition, Page 7.1 – 7.5 [20] Campell (1984) Separation Equipment, Volume – Gas Contionting and Processing,Page 63 – 97 [21] Separators, Introduction to Oil and Gas Production, Book One Of The Vocational Training Series, Fifth Edition, June 1996, Page 37 [22] Separator Equipment, Gas Processors Suppliers Association, The Thirteenth Edition, Page 7.2 [23] W.Y Svrcek, W D Monnery (1999) Design Two Phase Separeator Within the Right Limit, Chemical Engineering Process [24] Roberto Bubblco, Introduction, Gas – Liquid Separator [25] Specification for Oil and Gas Separators, API Specification 12 J, Page 13 [26] Separator Components, Process Considerations, Specification for Oil and Gas Separators, API Specidication 12 J, Eighth Edition, Octocber 2008, Page – [27] Mist Eliminator for Gas Liquid Separations, Separation Equipment, Gas Processors Suppliers Association, The Thirteenth Edition, Page 7.10 – 7.12 [28] Figure – 36, De-rating Factor to K-Value For Pressure, Separation Equipment, Gas Processors Suppliers Association, The Thirteenth Edition, Page 7.26 GVHD: PGS TS Nguyễn Văn Thơng ThS Nguyễn Văn Tồn Khoa Hóa Học & Cơng Nghệ Thực Phẩm [29] Đồ Án Tốt Nghiệp Figure 7- 37, Typical Souder’s K Value for Mist Eliminator Devices, Separation Equipment, Gas Processors Suppliers Association, The Thirteenth Edition, Page 7.27 [30] Residence Time, Design and Sizing Calculation, Specification for Oil and Gas Separators, API Specidication 12 J, Eighth Edition, Octocber 2008, Page 14 – 15 [31] Liquid Accumulation Section, Separator Equipment, Gas Processors Suppliers Association, The Thirteenth Edition, Page 7.28 [32] Sizing Methodology – Two Phase Horizontal Separator With A Hanging Mesh, Separator Equipment, Gas Processors Suppliers Association, The Thirteenth Edition, Page 7.28 [33] Separator Shapes, Specification for Oil and Gas Separators, API Specidication 12 J, Eighth Edition, Octocber 2008, Page – 10 [34] Philip L.Skousen (2004) Introduction to Valve, Valve Handbook, Page [35] Th.S Trịnh Quang Dũng, Các thiết bị phụ trợ, Bài Giảng Đường Ống Bể Chứa [36] Introduction to Control Valve, Control Valve Handbook, Fourth Edition, 2005, Fisher, Page [37] Philip L.Skousen (2004).Final Conrol Element within A Control Loop, Valve Handbook, Page – [38] Control Valve, Instrumentation, Gas Processors Suppliers Association, The Thirteenth Edition, Page 4.21 – 4.24 [39] Philip L.Skousen (2004).Valve Selection Criteria, Valve Handbook, Page 17-18 [40] Philip L.Skousen (2004) Choosing the Correct Flow Charaterisctic, Valve Handbook, Page 28 – 29 GVHD: PGS TS Nguyễn Văn Thơng ThS Nguyễn Văn Tồn Khoa Hóa Học & Công Nghệ Thực Phẩm [41] Đồ Án Tốt Nghiệp Philip L.Skousen (2004) Figue 2.4, Typical Inherent Flow Characteristic, Equal-Percentage Flow Characteristic, Valve Handbook, Page 21 [42] Valve Sizing, Control Valve Selection, Control Valve Handbook, Fourth Edition, 2005, Fisher, Page 110 – 125 [43] Mohinder L Nayyar (2000) Chapter 1, Introduction To Piping, [44] J Phillip Ellenberger (2014).Code Catergories, Piping and Pipeline Calculations Manual, Construction, Design Fabrication and Examination, Second Edition, Page – [45] Green Perry (2008) Codes and Standard, Process Plant Piping, Transport And Storage of Fluid, Perry's Chemical Engineer' Handbook, 8th Edition, Page 10.73 – 10.74 [46] J Phillip Ellenberger (2014) Piping and Pipeline Sizing, Friction Losses and Flow Calculations, Piping and Pipeline Calculations Manual Construction, Design Fabrication and Examination, Second Edition, Page 33 – 44 [47] Fluid Flow and Piping, Section 17, Gas Processors Suppliers Association, The Thirteenth Edition, Page 17.1 – 17.28 [48] Pipe Roughness, Line Sizing Criteria, Norsok Standard P-001, Page – 13 [49] Recommended Practice for Design and Installation of Offshore Production Platform Piping Systems, API Recommended Practise 14E, Fifth Edition, October 1991 [50] Process Design, Norsok Standard – P100, Fifth Edition, Sep, 2006 [51] Green Perry (2008) Compressor, Transport And Storage of Fluid, Perry's Chemical Engineer' Handbook, 8th Edition, Page 10.41 – 10.51 [52] David H Robinson and Peter J Beaty, Compressor Types, Classifications, and Applications GVHD: PGS TS Nguyễn Văn Thơng ThS Nguyễn Văn Tồn Khoa Hóa Học & Cơng Nghệ Thực Phẩm [53] Đồ Án Tốt Nghiệp Compressors, Compressor and Expanders, Section 13, Gas Processors Suppliers Association, The Thirteenth Edition, Page 13.1 – 13.39 [54] Campell (1994) Compressors, Volume – Gas Contionting and Processing, Page 193 – 237 [55] Royce N Brown (1997) Overview, Compressor Selection and Sizing, Second Edition, Page – 13 [56] Royce N Brown (1997) Centrifugal Compressor, Compressor Selection and Sizing, Second Edition, Page 140 [57] https://www.ucalgary.ca/community/research/hyprotech [58] Hướng dẫn Học Hysys, Nguyễn Thị Minh Hiền [59] Phần mềm Mô Phỏng Pipesim, Schlumberger [60] Pressure Drop of Equipment, Hydraulics, JGS Standard, Page [61] STT Full Field Development – Phase 1, Design Temparature and Design Pressure, Process Design Criteria, Page 21 – 23 GVHD: PGS TS Nguyễn Văn Thơng ThS Nguyễn Văn Tồn ... THIẾT KẾ QUY TRÌNH XỬ LÝ MỎ KHÍ – CONDENSATE SƯ TỬ TRẮNG 2.1 Mục đích thiết kế 2.2 Thiết kế quy trình Chương TÍNH TỐN QUY TRÌNH 3.1 Tính tốn... mục đích dự án Trong q trình thực tập có điều kiện tìm hiểu dự án này, đề tài tốt nghiệp “THIẾT KẾ QUY TRÌNH XỬ LÝ MỎ KHÍ – CONDENSATE SƯ TỬ TRẮNG VÀ TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH” thực nhằm đạt mục... E-mail Trình độ đào tạo: Đại học Hệ đào tạo Ngành Tên đề tài: THIẾT KẾ QUY TRÌNH XỬ LÝ MỎ KHÍ – CONDENSATE SƯ TỬ TRẮNG VÀ TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Văn Thông ThS Nguyễn