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

WHP-C Well Head Platform-Su Tu Trang Giàn đầu giếng Sư Tử TrắngMMSCFD Million Standard Cubic Per Day Triệu feet khối tiêu chuẩn mỗi ngày STBPD Standard Barrel Per Day Thùng dầu đo ở điều

KHOA HÓA HỌC &CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI

ĐỒ ÁN/ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

(Đính kèm Quy định về việc tổ chức, quản lý các hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ

ban hành kèm theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBRVT ngày 16/7/2013 của Hiệu

trưởng Trường Đại học BR-VT)

Họ và tên sinh viên: PHẠM NHẬT MINH Ngày sinh: 18/05/1994

Địa chỉ : 951 – Bình Giã – Thành phố Vũng Tàu

E-mail : phamnhatminhoilg@gmail.com

Trình độ đào tạo: Đại học

Hệ đào tạo : Chính quy

Ngành : Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học

1 Tên đề tài: THIẾT KẾ QUY TRÌNH XỬ LÝ MỎ KHÍ – CONDENSATE

SƯ TỬ TRẮNG VÀ TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

2 Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Văn Thông

ThS Nguyễn Văn Toàn

3 Ngày giao đề tài: 9/3/2016

4 Ngày hoàn thành đồ án/ khoá luận tốt nghiệp: 13/06/2016

Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày 13 tháng 06 năm 2016

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

Tôi xin cam đoan đây là đồ án tốt nghiệp của riêng tôi với sự hướng dẫn của PGS TS Nguyễn Văn Thông và ThS Nguyễn Văn Toàn Nội dung trình bày trong

đồ án này là hoàn toàn trung thực, chưa từng công bố ở bất cứ hình thức nào Các

số liệu, bảng biểu, nội dung được trình bày trong đồ án này có trích dẫn nguồn tài liệu tham khảo.

Nếu phát hiện bất cứ nội dung gian lận nào trong đồ án, tôi xin chịu trách nhiệm hoàn toàn.

Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến toàn thể giảng viên khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Trường Đại học Bà Rịa Vũng Tàu đã hỗ trợ và tạo điều kiện

để tôi có thể hoàn thành đồ án này.

Xin chân thành cảm ơn PGS TS Nguyễn Văn Thông, ThS Nguyễn Văn Toàn

đã hướng dẫn, đóng góp ý kiến để hoàn thành đồ án này.

Cảm ơn Công Ty Tham Dò và Khai Thác Dầu Khí Cửu Long JOC đã tạo điều kiện cho tôi có cơ hội được làm đồ án tại Công ty.

Tôi cũng bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến ThS Phạm Nguyễn Khánh Duy

đã tận tình giúp đỡ và chỉ dẫn trong suốt thời gian làm đồ án.

Cảm ơn Chú Phạm Văn Hoanh – người đã tạo môi trường, điều kiện tốt nhất

để tôi thực hiện Đồ án này.

Cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn động viên và đóng góp những ý kiến để giúp tôi hoàn thành đồ án này.

Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2016

Sinh viên thực hiện Phạm Nhật Minh

MỤC LỤC i

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT, TÊN TIẾNG ANH iii

DANH MỤC BẢNG xi

DANH MỤC HÌNH xiii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 2

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 2

1.1 Sơ lược mỏ Sư Tử Trắng 2

1.1.1 Giới thiệu chung về mỏ Sư Tử Trắng 2

1.1.2 Đặc điểm thành phần dòng khí – condensate mỏ Sư Tử Trắng 3

1.2 Giới thiệu về dự án phát triển toàn mỏ Sư Tử Trắng giai đoạn 1 7

1.3 Tìm hiểu các cụm quy trình xử lý chính trong Dự án 8

1.3.1 Cụm đầu giếng và thiết bị thu gom 8

1.3.2 Thiết bị đo sản lượng giếng 9

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 ở 14

1.4 Cơ sở lý thuyết các thiết bị sử dụng trong dầu khí 14

1.4.1 Bình tách 14

1.4.2 Van 31

1.4.4 Máy nén 55

1.5 Giới thiệu về mô phỏng trong dầu khí 77

1.5.1 Khái niệm về mô phỏng và ứng dụng 77

1.5.2 Các phần mềm mô phỏng hiện nay 78

1.5.3 Giới thiệu phần mềm mô phỏng Hysys 78

1.5.4 Giới thiệu phần mềm mô phỏng Pipesim 79

Chương 2 80

THIẾT KẾ QUY TRÌNH XỬ LÝ MỎ KHÍ – CONDENSATE SƯ TỬ TRẮNG 80

2.1 Mục đích thiết kế 80

2.2 Thiết kế quy trình 80

Chương 3 84

TÍNH TOÁN QUY TRÌNH 84

3.1 Tính toán cân bằng thủy lực 84

3.2 Tính toán cân bằng vật chất, năng lượng 85

3.3 Tính toán thiết bị 86

3.3.1 Tính toán bình tách 86

3.3.2 Tính toán van 90

3.3.3 Tính toán máy nén 92

3.3.4 Tính toán đường ống 94

3.3.5 Tính toán giá trị áp suất và nhiệt độ thiết kế và lựa chọn chênh áp qua từng thiết bị trong quy trình xử lý 99

KẾT LUẬN 100

PHỤ LỤC 102

TÀI LIỆU THAM KHẢO 103

WHP-C Well Head Platform-Su Tu Trang Giàn đầu giếng Sư Tử Trắng

MMSCFD Million Standard Cubic Per Day Triệu feet khối tiêu chuẩn mỗi

ngày

STBPD Standard Barrel Per Day Thùng dầu đo ở điều kiện tiêu

chuẩnST-1P, 2P, 3P, 4P, 5P, 6P Tên giếng tại mỏ Sư Tử Trắng

ST-PIP Su Tu Trang Production and Giàn sản xuất và nén khí

Reinjection PlatformST-LQ Su Tu Trang Living Quarter Khu nhà ở

LTPTP Long Term Production Testing Phase Giai đoạn thử nghiệm và sản

xuất

MPFM Multiphase Flow Meter Thiết bị đo lưu lượng nhiều pha

iii

Interstage Scrubber Thiết bị tách trung gian

liệu

Fuel Gas Pre-Cooler Thiết bị tiền làm mát

Fuel Gas Superheater Thiết bị quá nhiệt

Cooling Water Expansion Vessel Bình giãn nở sau khi nước làm

mát đã trao đổi nhiệtCooling Water System Chemical Thiết bị bơm chất xử lý cho

Cooling Water Circulation Pumps Thiết bị bơm tuần hoàn

Sea Water/Cooling Water Exchanger Thiết bị trao đổi nhiệt với nước

iv

HP Flare High Pressure Flare Hệ thống xả cao áp

Primary Separation Section Bộ phận tách thứ cấp

Secondary Separation Section Bộ phận tách sơ cấp

Liquid Separation Section Bộ phận chứa chất lỏng

Mist Eliminator Section Bộ phận khử (chiết) sương

Mesh Mist Eliminator Bộ phận khử (chiết) sương dạng

lướiVane Mish Eliminator Bộ phận khử (chiết) sương dạng

Pad Đệm

v

Relief Devices Thiết bị giảm áp

Pressure Protective Devices Hệ thống bảo vệ áp suất

ASME American Society of Mechanical Hiệp hội kĩ sư cơ khí Hoa Kì

Engineers

High Pressure Separator Bình tách áp suất cao

Intermediate Pressure Separator Bình tách áp suất trung bìnhLow Pressure Separator Bình tách áp suất thấp

Horizontal Separator Bình tách nằm ngang

Spherical Separator Bình tách hình cầu

Allowable Horizontal Velocity Vận tốc cho phép pha hơi

Downstream Facilities Các thiết bị xử lý hạ lưu

Ball Valve Van bi

vi

Pressure Relief Valve Van an toàn

TT Temparature Transmitter Bộ phận chuyển tín hiệu nhiệt

độ

PT Pressure Transmitter Bộ phận chuyển tín hiệu áp suất

lượng

Valve Travel (Valve Lift) Hành trình Van

đường ống

vii

đường ống

nghĩa

ISO International Organization for Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế

GPR Glassfiber Reinforced Polyester Polyester lõi thủy tinh

Equivalent Pipe Lengths Độ dài ống tương đương

API American Petroleum Institute Viện dầu mỏ Hoa Kì

GPSA Gas Processors Suppliers Association Tên sách

viii

Reciprocating Compressor Máy nén piston

Centrifugal Compressor Máy nén ly tâm

Automatic start-stop control Điều khiển đóng-mở

Constant-speed control Điều khiển tốc độ tại một giá trị

không đổi

FIC Flow Indicator Controller Bộ phận hiển thị và điều khiển

lưu lượngAdiabatic (Isotropic) Quá trình đoạn nhiệt

BWPD Barrel Water Per Day Thùng nước mỗi ngày

ix

hợp lỏng

Bảng 1.1 Các thông số dòng vào từ giếng ST-2P mỏ Sư Tử Trắng 3

Bảng 1.2 Thành phần cấu tử mẫu khí sau khi qua thiết bị đo sản lượng giếng (TestSeparator) giếng ST-2P 3

Bảng 1.3 Thành phần các cấu tử mẫu condensate sau khi qua thiết bị kiểm tra đầugiếng 5

Bảng 1.4 Tên các loại bình tách 15

Bảng 1.5 Lựa chọn hệ số K thông qua kích thước đường ống 18

Bảng 1.6 Ưu và nhược điểm của bình tách đứng và bình tách nằm ngang 24

Bảng 1.7 Hệ số K phân loại theo áp suất vận hành của tháp 25

Bảng 1.8 Hệ số K phân loại theo thiết bị chiết sương 25

Bảng 1.9 Tỉ số L/D tham khảo dựa vào khoảng áp suất hoạt động 30

Bảng 1.10 Các bộ phận trong Van điều khiển 37

Bảng 1.11 Lựa chọn tính chất với đặc điểm của quy trình 39

Bảng 1.12 Các giá trị N trong tính toán thiết kế Van chất lỏng 40

Bảng 1.13 Các giá trị N trong tính toán thiết kế Van chất khí 41

Bảng 1.14 Phân loại đường ống theo khoảng áp suất danh nghĩa 45

Bảng 1.15 Giá trị độ nhám ứng với từng loại vật liệu 50

Bảng 1.16 Phân loại máy nén 57

Bảng 1.17 Hệ số chuyển đổi năng lượng ứng với mỗi đơn vị 72

Bảng 1.18 Hiệu suất của từng loại máy nén 72

Bảng 1.19 Đơn vị của năng suất nén ứng với hằng số khí 73

Bảng 1.20 So sánh giữa máy nén piston và ly tâm 76

Bảng 2.1 Thông số để thiết kế cho hệ thống 80

Bảng 2.2 Các thiết bị trong hệ thống xử lý 81

Bảng 3.1 Tính chất dòng sản phẩm tại điều khiện chuẩn 84

Bảng 3.2 Thông số vận hành tại giàn xử lý trung tâm STV 84Bảng 3.3 Thông số đường ống Pipeline từ giàn PIP về giàn xử lý trung tâm STV 85

Bảng 3.5 Mối liên hệ giữa đường kính và chiều cao mực H LLL 88

Bảng 3.6 Bảng chuyển đổi giữa diện tích bề mặt và chiều cao mực chất lỏng tronghình trụ 89

Bảng 3.7 Các thông số tính toán cho Van cho chất lỏng 90

Bảng 3.8 Các thông số tính toán cho Van cho chất khí 91

Bảng 3.9 Các thông số tính toán cho máy nén 92

Bảng 3.10 Thông số được tính toán cho bậc nén thứ hai 94

Bảng 3.11 Các thông số để tính toán đường ống pha khí và pha lỏng 95

Bảng 3.12 Các thông số để tính toán đường ống hai pha 97

Bảng 3.13 Kết quả tính toán cho bình tách cao áp 101

Bảng 3.14 Kết quả tính toán cho máy nén 101

Bảng 3.15 Kết quả tính toán cho Van 101

Bảng 3.16 Kết quả tính toán cho đường ống 101

Hình 1.7 Cấu tạo của Van cổng 33

Hình 1.8 Mô hình một vòng điều khiển cơ bản 34

Hình 1.9 Liên kết giữa 2 bộ phận chính của Van điều khiển 35

Hình 1.10 Các bộ phận chi tiết trong Van điều khiển 36

Hình 1.11 Các loại đặc tính của Van 38

Hình 1.12 Mối liên hệ giữa hệ số ma sát, chuẩn số Reynolds và độ nhám 49

Hình 1.13 Mối liên hệ giữa phần thể tích chất lỏng và hệ số tỷ số ma sát 55

Hình 1.14 Đặc trưng của các loại máy nén khác nhau 58

Hình 1.15 Cấu tạo một máy nén piston tác động đơn 2 cấp nén 60

Hình 1.16 Máy nén piston ba bậc nén tác động đơn 60

Hình 1.17 Máy nén piston 2 bậc tác động kép 61

Hình 1.18 Chu kì làm việc của máy nén pistông 61

Hình 1.19 Các bước nén trong máy nén pistong 63

Hình 1.20 Khoảng lưu lượng ứng với hiệu suất nén trong máy nén ly tâm 65

Hình 1.21 Áp suất và vận tốc khi đi qua máy nén ly tâm 65

Hình 1.22 Mô hình máy nén ly tâm gồm 2 thiết bị làm mát trung gian 66

Hình 1.23 Mắt của bộ cánh quay trong máy nén ly tâm 67

Hình 1.24 Tính chất điển hình đường cong của máy nén ly tâm 68

Hình 1.25 So sánh đường đặc tính các loại máy nén 68

Hình 1.26 Điều khiển hiện tượng Surge trong máy nén 69

Hình 1.27 Điều khiển hiện tượng Choke trong máy nén 69

Hình 1.28 Đường cong thể hiển các quá trình nén 71

Hình 1.29 Mối liên hệ giữa hiệu suất nén đa biến và đoạn nhiệt 75

Hình 3.2 Mối liên hệ giữa phần thể tích chất lỏng và tỷ số hệ số ma sát 99

MỞ ĐẦU

Trong thời gian gần đây, với sự biến động đầy phức tạp của giá dầu thô trênthế giới do nguồn cung ngày càng nhiều đến từ các quốc gia sản xuất dầu mỏ lớnnhư Nga, Ả Rập Xê Út, Iran,…và đặc biệt là Mỹ – một quốc gia gần đây đã ứngdụng thành công công nghệ khai thác dầu khí đá phiến, đã gây không ít ảnh hưởngđến nguồn thu ngân sách của các quốc gia có nền kinh tế phụ thuộc vào dầu mỏ,trong đó có Việt Nam Nhưng không vì thế mà các dự án khai thác dầu khí đã đượctriển khai từ trước phải dừng tiến độ thực hiện Dự án phát triển mỏ Sư Tử TrắngGiai Đoạn 1 là một trong những dự án đang được tiến hành trong tình cảnh giá dầuthô đầy biến động này

Việc bắt đầu khai thác vào tháng 9/2012 với kế hoạch thử nghiệm mỏ tronggiai đoạn dài, cũng như cung cấp các thông tin về vỉa để phát triển toàn mỏ trongthời gian tới, do hiện nay chưa đánh giá được chính xác trữ lượng dầu – khí của mỏ,trong khi đó vẫn đảm bảo lượng xuất khẩu dầu – khí về bờ là mục đích của dự án.Trong quá trình thực tập và có điều kiện được tìm hiểu dự án này, đề tài tốtnghiệp “THIẾT KẾ QUY TRÌNH XỬ LÝ MỎ KHÍ – CONDENSATE SƯ TỬTRẮNG VÀ TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH” được thực hiện nhằm đạt được cácmục đích sau đây:

1 Tìm hiểu về mỏ Sư Tử Trắng và Dự án phát triển toàn mỏ Giai đoạn 1

2 Tìm hiểu các cụm xử lý và thiết bị chính trong dự án

3 Sử dụng công cụ mô phỏng Hysys và phần mềm Pipesim để tính toán cân vật chất, cân bằng năng lượng trong quá trình thiết kế quy trình công nghệ

4 Xây dựng quy trình công nghệ chính cho dự án

5 Tính toán, thiết kế các thiết bị chính trong quy trình sản xuất

Chương 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Sơ lược mỏ Sư Tử Trắng

1.1.1 Giới thiệu chung về mỏ Sư Tử Trắng

Việc đưa mỏ Sư Tử Trắng đi vào khai thác giai đoạn 1 là công trình xây dựngdầu khí có quy mô lớn nhất của Cửu Long JOC kể từ sau công trình Sư Tử Vàngnăm 2008 [1] Mỏ Sư Tử Trắng được phát hiện vào ngày 19/11/2003, phía ĐôngNam thuộc Lô 15.1 thềm lục địa Việt Nam, ở độ sâu 56 m nước, cách đất liềnkhoảng 62 km, cách Vũng Tàu khoảng 135 km về phía Đông và cách hệ thống xử lýtrung tâm Sư Tử Vàng CPP 18.748 km, là mỏ nằm xa nhất so với hệ thống xử lýtrung tâm [2]

Hình 1.1 Bản đồ vị trí Lô 15.1 (Nguồn: Executice Summary, Cưu Long JOC)

Trữ lượng ước tính đến tháng 9/2023 của mỏ đạt khoảng 84 triệu thùngcondensate và 3-4 tỷ m3 khí đốt Vị trí mỏ Sư Tử Trắng thuộc bể Cửu Long đượcthể hiện trong Hình 1.1

Ngày 16/9/2012 đón nhận dòng khí đầu tiên của mỏ Sư Tử Trắng [8] Hiện

nay mỏ Sư Tử Trắng đang được khai thác 2 giếng tại giàn WHP-C (Wellhead

Platform-C) với lưu lượng ước tính đạt 80 MMSCFD

1.1.2 Đặc điểm thành phần dòng khí – condensate mỏ Sư Tử Trắng

Được đánh giá là mỏ khí-condensate có trữ lượng rất lớn và chỉ mới đưa vào

khai thác trong vòng ba năm trở lại đây, mỏ Sư Tử Trắng đang đóng góp một sản

lượng rất lớn vào tổng sản lượng khai thác của Cửu Long JOC, góp phần đạt được

các mục tiêu về gia tăng sản lượng của công ty Các đặc điểm về thông số và thành

phần đang khai thác ngoài giàn của dòng khí-condensate của mỏ Sư Tử Trắng được

Kết quả Số

(Nguồn: Gas Sample, Cuu Long JOC, Su Tu Trang Composition, [4].)

Các thông số về nhiệt độ, áp suất, thành phần và lưu lượng trình bày ở trênđược đo tại thiết bị đo sản lượng giếng (Test Separator) của một trong hai giếnghiện đang khai thác tại mỏ Sư Tử Trắng Hầu hết tại các đầu giếng khai thác đều có

Sư Tử Vàng CPP bằng đường ống ngầm dưới biển dài 18 km để tiếp tục xử lý các quá trình tiếp theo.

Bảng 1.3 Thành phần các cấu tử mẫu condensate sau khi qua thiết bị kiểm tra đầu

GVHD: PGS TS Nguyễn Văn Thông 5 SVTH: Phạm Nhật Minh

ThS Nguyễn Văn Toàn

% Phân Nhiệt Khối

(Nguồn : Cuu Long JOC, Condensate, Su Tu Trang Composition, [4] )

Hiện tại mỏ Sử Tử Trắng đang khai thác hai giếng với lưu lượng khoảng 80

24/24, các thiết bị như máy nén, đường ống, bơm, gần như đang vận hành hết côngsuất thiết kế Trong khi đó, lưu lượng từ mỏ Sư Tử Trắng đổ về Sư Tử Vàng CPP

ThS Nguyễn Văn Toàn

ngày càng tăng do mỏ mới được đưa vào khai thác trong hai năm trở lại đây, và sắptới sẽ đưa vào khai thác nhiều giếng mới nên lưu lượng cũng sẽ tăng lên Đáng kểđến là lưu lượng khí sau khi đổ về Sư Tử Vàng sẽ làm cho máy nén hoạt động quácông suất, dẫn đến những rủi ro cho toàn bộ hệ thống trong quá trình hoạt động.

1.2 Giới thiệu về dự án phát triển toàn mỏ Sư Tử Trắng giai đoạn 1

Dự án “Giai đoạn thử nghiệm và sản xuất thời gian dài của mỏ Sư Tử Trắng”(Long Term Production Testing Phase) được đi vào hoạt động năm 2012 Trong giaiđoạn đầu, dự án được thiết kế bao gồm một Wellhead Platform (WHC-C) riêng biệt,không có người làm việc trên giàn này và được điều khiển bởi giàn xử lý trung tâm

Sư Tử Vàng CPP Giàn WHP-C được thiết kế để có thể xử lý bốn giếng cao áp, baogồm ST-1P, ST-2P, ST-3P, ST-4P Nhưng hiện tại chỉ khai thác hai giếng ST-1P vàST-2P với lưu lượng sản phẩm khoảng 80 MMSCFD khí và 10,000 BPDcondensate và tất cả sản phẩm khai thác sẽ được vận chuyển về Sư Tử Vàng CPPthông qua đường ống ngầm dưới đáy biển [5]

Như đã đề cập ở trên, giàn xử lý trung tâm Sư Tử Vàng CPP đã đang hoạtđộng gần như hết công suất, đặc biệt đối với các máy nén Và mục đích của dự án

“Phát triển toàn mỏ Sư Tử Trắng Giai đoạn 1” nhằm gia tăng sản lượng condensatenhưng vẫn giữ lưu lượng khí xuất khẩu là 50 MMSCFD khí về Sư Tử Vàng CPP.Bên cạnh đó việc phát triển dự án giai đoạn 1 cũng cung cấp những thông tin về mỏ,vỉa để hỗ trợ Dự án “ Phát triển toàn mỏ Sư Tử Trắng Giai đoạn 2” trong tương lai

sẽ gia tăng đáng kể lưu lượng khí xuất khẩu

Dự án “Phát triển toàn mỏ Sư Tử Trắng Giai đoạn 1” bao gồm việc lắp đặt mộtgiàn nén khí xuống lại vỉa để tiếp tục khai thác (ST-Production and ReinjectionPlatform, ST-PIP) được liên kết với với giàn WHP-C thông qua một cầu nối giữahai giàn Việc khoan hai giếng mới ST-5P và ST-6P trên giàn ST- PIP với mục đích

là giếng sản xuất kết hợp với hai giếng bên giàn WHP-C là ST-1P và ST-2P đang làgiếng sản xuất sẽ chuyển thành hai giếng dùng để bơm khí nén xuống vỉa nhằm khaithác hai giếng ST-3P và ST-4P Sau khi hoàn thành dự án này thì toàn mỏ sẽ có bốn

giếng khai thác 3P, 4P, 5P và 6P và hai giếng bơm ép xuống vỉa 1P và ST-2P.

ST-Ước tính sau khi hoàn thành dự án, sản lượng sản phẩm khí đạt 150MMSCFD, nén xuống vỉa với lưu lượng 100 MMSCFD, xuất khẩu 50 MMSCFDđến Bạch Hổ CPP Lưu lượng condensate tăng lên khoảng 19,500 BPD

Bên cạnh hệ thống xử lý để nén khí xuống lại vỉa, giàn ST-PIP cũng sẽ có mộtkhu nhà ở ST-LQ (Living Quarters) được thiết kế với sức chứa khoảng 20 ngườitrong giai đoạn 1 để phục vụ sinh hoạt và dự tính sẽ mở rộng lên 60 người trong giaiđoạn tiếp theo

Trong tương lai, Giai đoạn 2 của dự án sẽ có thêm khu xử lý khí trung tâm(CGF-Central Gas Facility) [5]

1.3 Tìm hiểu các cụm quy trình xử lý chính trong Dự án

Đối với một hệ thống xử lý trên Platform ngoài biển hay trong bờ thì bao giờcũng yêu cầu các cụm thiết bị, hệ thống để xử lý Các cụm này có liên hệ mật thiếtvới nhau, sản phẩm của cụm này là đầu vào của cụm kia Dự án phát triển toàn mỏ

Sư Tử Trắng giai đoạn 1 cũng sẽ có một số cụm thiết bị quan trọng như: Cụm đầugiếng và thiết bị thu gom, thiết bị đo sản lượng, bình tách, cụm nén và làm mát, cụmcung cấp nhiên liệu, cụm bơm ép khí xuống vỉa khai thác, hệ thống xả đốt,….trongphần này sẽ tìm hiểu một số cụm thiết bị như đã liệt kê ở trên

1.3.1 Cụm đầu giếng và thiết bị thu gom

Cụm đầu giếng và thiết bị thu gom tên tiếng anh là Wellhead ProductionGathering Manifold, là một cụm các thiết bị gồm một số ống kết nối từ vỉa lên bềmặt của giàn (Wellhead), một thiết bị phía trên bề mặt (Christmas Tree), van giảm

áp (Choke), và một số ống có kích thước lớn (Manifold) có nhiệm vụ thu gom hỗnhợp dầu-khí-nước từ dưới vỉa lên Các van một chiều (Check Valve) và van cô lập(Isolation Valve) được đặt trên các đường ống của cụm để đảm bảo an toàn cho cảđường ống Van giảm áp (Choke) được lắp đặt để giảm áp suất lưu chất từ vỉa đilên, việc tính toán kích thước Choke sẽ phụ thuộc vào lưu lượng mà ta mong muốn

có được là bao nhiêu Áp suất của dòng sau Choke được điều khiển bằng van điều

khiển áp suất trên thiết bị tách nhưng phải nằm trong giới hạn cho phép hoạt động của bình tách để đảm bảo độ an toàn [6],[7].

Trong dự án phát triển toàn mỏ Sư Tử Trắng giai đoạn 1 gồm có ba cụm thugom:

- Cụm thu gom thứ nhất: Hiện tại cụm này đang được đặt trên WHP-C, cónhiệm vụ thu gom sản phẩm từ hai giếng ST-3P và ST-4P và vận chuyển về STV CPP

- Cụm thu gom thứ hai: Cụm này sẽ được lắp đặt trên giàn WHP-C có nhiệm

vụ thu gom sản phẩm từ hai giếng ST-3P và ST-4P Sau đó sẽ được chuyển đến bình táchcủa giàn ST-PIP Cụm này sẽ hoạt động với áp suất khoảng 90 barg

- Cụm thu gom thứ ba: Cụm này sẽ được lắp đặt trên giàn ST –PIP, có nhiệm

vụ thu gom sản phẩm từ hai giếng ST-5P và ST-6P nằm trên giàn ST-PIP, sau đó sẽ

chuyển sang bình tách nằm trên giàn này Cụm này được thiết kế có thể thu gomđược năm giếng với lưu lượng 200 MMSCFD, ba giếng trong tương lai sẽ được đưavào khai thác [9]

1.3.2 Thiết bị đo sản lượng giếng

Đối với bất kì một hệ thống thu gom lưu chất từ vỉa khai thác lên bề mặt đềuphải có thiết bị kiểm tra nhằm mục đích lấy dữ liệu các thông số như nhiệt độ, ápsuất, lưu lượng của mỗi giếng đang khai thác

Tùy thuộc vào từng giàn khai thác mà thiết bị này có thể là một bình tách (TestSeparator) hay là một thiết bị đo lưu lượng nhiều pha (Multiphase Flow Meter,MPFM)

Hiện nay trên giàn WHP-C có một bình tách, có nhiệm vụ đo đạc các thôngcủa từng pha lỏng-khí của rồi trộn chung thành một dòng trong đường ống chuyển

về STV CPP

Trong dự án phát triển toàn mỏ Sư Tử Trắng giai đoạn 1 sẽ sử dụng một thiết

bị đo lưu lượng nhiều pha để đo lưu chất từ giếng ST-5P Còn lưu lượng của giếngST-6P sẽ được tính toán bằng cách lấy tổng lưu lượng đo tại bình tách trừ đi lưulượng của giếng ST-5P [3]

1.3.3 Cụm thiết bị phân tách dầu – khí

Cụm thiết bị phân tách dầu khí (Production Separator) là thiết bị chính tronghầu hết các quá trình xử lý dầu khí Sau khi được thu gom tại cụm thu gom đầugiếng, hỗn hợp dầu-khí-nước sẽ được phân tách tại đây Tùy thuộc vào áp suất,thành phần các hydrocarbon và nước có trong dòng lưu chất mà việc chọn lựa hìnhdáng và số bậc tách cho thiết bị có thể khác nhau Về thiết bị tách sẽ được nói rõtrong phần Cơ sở lý thuyết các thiết bị sử dụng trong dầu khí

Đối với dự án phát triển toàn mỏ Sư Tử Trắng giai đoạn 1, bình tách hai pha sẽđược lắp đặt Thiết bị tách này sẽ xử lý lưu chất từ cụm thu gom thứ hai nằm trêngiàn WHP-C và cụm thứ gom thứ ba nằm trên giàn ST-PIP Khí sau khi được phântách sẽ chia thành hai dòng: một dòng được đưa đến cụm nén với lưu lượng 100MMSCFD để cung cung khí nén cho vỉa, dòng còn lại với lưu lượng 50 MMSCFD

sẽ được trộn với dòng lỏng sau bình tách vận chuyển về STV CPP, việc phân chialưu lượng hai dòng sẽ được điều khiển bằng van điều khiển lưu lượng [10]

1.3.4 Cụm thiết bị nén

Nén là một quá trình phức tạp trong một hệ thống xử lý Tùy thuộc vào áp suấtyêu cầu đầu ra và việc đáp ứng của máy nén mà có thể sử dụng nén một bậc haynhiều bậc Quá trình nén thường kèm theo sự tăng nhiệt độ, nên thường có các thiết

bị làm mát sau mỗi bậc nén, kết hợp với quá trình điều khiển Cũng giống như bìnhtách, máy nén cũng sẽ được tìm hiểu kĩ trong phần Cơ sở lý thuyết các thiết bị sửdụng trong dầu khí

Một cụm nén gồm hai bậc cũng được lắp đặt tại giàn WHP-C, khí được nén từ

89 barg lên 525 barg – đạt áp suất để nén xuống vỉa Hệ thống nén này cũng baogồm các thiết bị như: Thiết bị làm mát đầu hút (Suction Cooler), thiết bị tách đầuhút (Suction Scrubber), thiết bị làm mát trung gian (Interstage Cooler), thiết bị táchtrung gian (Interstage Scrubber)

Sau khi được nén đến áp suất mong muốn, dòng khí sẽ được chuyển tới giànWHP-C và tập trung tại cụm bơm ép và phân phối xuống giếng [11]