Để nâng cao hiệu quả làm việc của hệ thống, nhóm tác giả sẽ tập trung khảo sát chế độ làm việc của các thiết bị tách và lựa chọn chế độ làm việc tối ưu cũng như nâng công suất tách nước cho bình tách ba pha cấp 1 tại giàn CPP3 tránh quá tải trong quá trình làm việc của bình tách tĩnh điện cấp 2 nhằm tối ưu hóa công nghệ, tiết giảm chi phí vận hành.
Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 60, Kỳ (2019) 19 - 25 19 Giải pháp công nghệ nâng cao hiệu hệ thống tách nước giàn công nghệ Trung tâm CPP-3 Mỏ Bạch Hổ Lê Quang Duyến 1,*, Vũ Văn Tiến 2, Tăng Văn Đồng Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam Liên doanh Việt - Nga Vietsovpetro, Việt Nam 3Công ty điều hành thăm dò khai thác dầu khí nước (PVEP-POC), Việt Nam THƠNG TIN BÀI BÁO TĨM TẮT Q trình: Nhận 12/9/2018 Chấp nhận 05/1/2019 Đăng online 28/02/2019 Hiện thực trạng ngập nước giếng khai thác mỏ Bạch Hổ ngày tăng cao với tần xuất xử lý vùng cận đáy giếng, bơm rửa đường ống ngày nhiều dẫn đến việc tính chất sản phẩm khai thác ngày phức tạp, nên đòi hỏi công nghệ tách nước phải thay đổi để phù hợp Giàn CPP- hoàn thiện vào vận hành đạt hiệu cao thời gian dài Tuy nhiên, giai đoạn cơng nghệ giàn CPP-3 bộc lộ mặt hạn chế khơng thiết kế gia nhiệt dòng sản phẩm đầu vào Để nâng cao hiệu làm việc hệ thống, nhóm tác giả tập trung khảo sát chế độ làm việc thiết bị tách lựa chọn chế độ làm việc tối ưu nâng cơng suất tách nước cho bình tách ba pha cấp 1tại giàn CPP3 tránh tải trình làm việc bình tách tĩnh điện cấp nhằm tối ưu hóa cơng nghệ, tiết giảm chi phí vận hành Từ khóa: Hệ số thu hồi dầu Tách nước EOR Cơng nghệ trung tâm © 2019 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tất quyền bảo đảm Mở đầu Giàn công nghệ trung tam (CPP-3) là mọ t bọ phạ n củ a tỏ hợp cong nghệ trung tam só Già n được hoà n thiện đưa vào sử dụng từ tháng năm 2004với mục đích nhận sản phẩm khai thác từ giàn nhẹ (BK) giàn cố định (MSP) củ a mỏ Bạch Hổ để xử lý dầu, khí, nước Từ dầu thành phẩm bơm đến tàu chứa; khí tách đưa giàn nén khí trung tâm (CKP); nước đò ng hà nh tach xử lý sạch, đảm bảo tiêu chuẩn an tồn, bảo vệ mơi trường để xả biển _ *Tác giả liên hệ E - mail: lequangduyen@humg.edu.vn Giàn CPP-3 thiết kế với công suất xử lý 15.000 dầu/ngày đêm, 4.000 m3 nước/ngày đêm (tối đa xử lý 12.000 m3 nước/ngày đêm) lưu lượng khí tách triệu m3/ngày đêm Già n được kế t nó i vơi block nhà ở, già n bơm êp vỉa PPD-30.000 (cung cá p nươc ap suất cao để trì ap suá t vỉa), già n ó ng đưng (risêr block) tạ o thà nh tỏ hợp cong nghệ trung tam só (CTP-3) Hệ thống xử lý nước đồng hành Nước đò ng hà nh sau tach từ bình tach ba pha cá p V-1-A/B/C đưa đến thiết bị tách nước ly tâm Hydrocyclone HC-1-A/B/C/D tương ứng để tach lượng dà u cò n lạ i nươc 20 Lê Quang Duyến nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 19 - 25 Hình Sơ đồ hệ thống xử lý nước vỉa (Liên doanh Dầu khí Việt Nga, 2008) Nước tách từ bình tach tĩnh điệ n cá p V-2A2/ B2/ C2 đưa đến thiết bị tách nước ly tâm hydrocyclone HC-2-A/ B/ C/ D để tach lượng dà u cò n lạ i nươc Nước sau tách tách từ hệ thống hydrocyclonê HC-1 và HC-2 sễ đưa đến bình hơt vang dà u V-10-A/ B để tach phà n và phần váng dầu lại, chá t lượng nươc sau V-10 được kiể m soat qua cac bọ đo hà m lượng dà u nươc AT-1501 A/ B, sau đưa xuống KS-1 hơt vang thêm mọ t là n nữa trươc xả xuó ng biể n (Liên doanh Dầu khí Việt Nga, 2008) Những bất cập xử lý nước dầu Do giếng chủ yếu làm việc chế độ gaslift (trên 90%), nên hỗn hợp dầu - khí - nước đầu vào hệ thống có nhiệt độ thấp (390C ÷420C) Tính chất dầu - khí - nước phức tạp thực giải pháp công nghệ nhằm nâng cao hệ số thu hồi dầu xử lý axit, nứt vỉa thủy lực, bơm rửa đường ó ng…(Lê Xuân Lân, 2005; Phùng Đình Thực nnk., 1999) Theo thiết kế HC-1-A/B/C/D có cơng suất 200 m3/ h/1HC Trong thực tế vận hành phần nước xử lý HC-1- A/B/C/D thường chiếm khoảng 5-8 % tổng lượng nước xử lý giàn Hàm lượng dầu nước đầu vào HC-1A/B/C/D thường khoảng 80 - 150 ppm, hàm lượng dầu nước đầu HC-1-A/ B/ C/ D thường đạt 38- 40 ppm Muốn tăng công suất tách nước HC-1-A/B/C/D khó khăn lý nhiệt độ thấp nguồn đầu vào, đồng thời giàn CPP-3 không thiết kế gia nhiệt từ cấp Vì bình tach cá p V-1 khong hoạ t đọ ng hiệ u quả nên gay qua tả i cho bình tach cá p 2, và HC-2, là m cho sả n phả m dà u đà u thường co hà m lượng nươc cao, gay qua tả i cho hệ thó ng bơm và khong đap ưng được yêu cà u vạ n hà nh củ a già n CPP-3, là m tang thêm cong đoạ n tach nươc tạ i tà u chưa vì vạ y là m tang chi phi vạ n hà nh xi nghiệ p Từ thực trạng việc tìm giải pháp làm giảm lượng nước dầu bơm tàu chứa nhiệm vụ cấp bách khơng cấp Xí nghiệp khai thác dầu khí mà tồn Liên doanh Việt - Nga Nhiệm vụ trọ ng tam là là m cach nà o để giảm hàm lượng nước tàu chứa điều kiện giảm chi phí đến mức thấp Khảo sát lựa chọn chế độ làm việc tối ưu bình tách pha V-1 4.1 Chế độ khảo sát Để thực khảo sát chế độ làm việc tối ưu bình tách V-1-A/ B/ C CPP-3 đòi hỏi phải có thời gian định liên quan tới toàn hệ thống công nghệ giàn Chúng thực khảo sát chế độ làm việc bình tách với thông số thử Bảng (Keppel, 2001) -Công việc thử nghiệm thực đường line B vào V-1-B -Chế độ thử với lưu lượng hỗn hợp chất lỏng Qcl = 3000 t/ngđ 47,6% cơng suất thiết kế bình -Chế độ thử với lưu lượng hỗn hợp chất lỏng Qcl = 4000 t/ngđ 63,5% cơng suất thiết kế bình -Chế độ thử với lưu lượng hỗn hợp chất lỏng Qcl = 5000 t/ngđ 79,3% công suất thiết kế bình -Chế độ thử với lưu lượng hỗn hợp chất Lê Quang Duyến nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 19 - 25 lỏng Qcl = 5500 t/ngđ 87,3% công suất thiết kế bình 4.2 Phương pháp khảo sát Thực khảo sát với chế độ lưu lượng khác nhau, chế độ lưu lượng thực 12h với hai cách đặt setpoint mức dầu mức nước khác (Keppel, 2001) - Lần setpoint 1: Mức nước (LT - 0302)= 80; Mức dầu (LT - 0306)= 50 - Lần setpoint 2: Mức nước (LT - 0302)= 65; Mức dầu (LT - 0306)= 60 Phân tích mẫu đầu vào đầu V-1-B thực giờ/lần phương pháp chưng cất 21 Kiểm tra chất lượng nước HC-1-B hàm lượng dầu nước (ppm) đầu V-10A/ B Ghi thông số áp suất, nhiệt độ thực tế bình tách 2h/lần Kết thử nghiệm chế độ khác cho kết Bảng 4.3 Lựa chọn chế độ làm việc tối ưu Qua kết khảo sát chế độ chế độ 3000 (tấn/ng.đ), chế độ 4000 (tấn/ng.đ), chế độ 5000 (tấn/ng.đ), chế độ 5500 (tấn/ng.đ), lập bảng kết khảo sát trung bình để phân tích để lựa chọn chế độ làm việc tối ưu (Bảng 3) Bảng Lập chế độ khảo sát bình tách pha V-1-B STT Chế độ thử Q (T/ngđ) Thời gian thử (giờ) Công suất so với thiết kế (%) Thời gian làm mẫu nước (giờ/lần) 3000 12 47,6 2 4000 12 63,5 5000 12 79,3 5500 12 87,3 Bảng Kết khảo sát chế độ Nước Nước Chất Lưu lượng Mức Hóa phẩm Mứcdầu trong lượng hỗn hợp ( % nước Chất lượng tách nước Giờ LTToc Pbarg dầu đầu dầu HC- nước Vnước đầu LTkhí PX-0190 0306 V-11B 10A vào) V-1-B 0302 (g/tấn) B(%) (ppm) (ppm) Qcl = 4000 Không phát 8h T/ng.đ%H20 80 50 45,5 13,0 chất 12,5 14,2 9,5 15 = 26,2 lỏng Qcl = 4000 Không phát 10h T/ng.đ% 80 50 44,5 13,0 chất 12,3 19,2 12,8 15 H2O = 27,0 lỏng Qcl = 4000 Không phát 12h T/ng.đ% 80 50 45,0 12,8 chất 11,8 15,4 15,2 15 H2O = 26,5 lỏng Qcl = 4000 Không phát 14h T/ng.đ% 65 60 45,5 13,2 chất 9,5 22,5 16,1 15 H2O = 25,6 lỏng Qcl = 4000 Không phát 16h T/ng.đ% 65 60 46,0 13,0 chất 9,8 24,7 15,5 15 H2O = 26,4 lỏng Qcl = 4000 Không phát 18h T/ng.đ%H2O 65 60 45,5 13,0 chất 10,5 22,5 15,0 15 = 24,8 lỏng 22 Lê Quang Duyến nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 19 - 25 Bảng Kết khảo sát trung bình Chế độ 3000 (tấn/ngđ) % nước dầu PPM dầu nước Lần lấy mẫu Setpoint Setpoint Setpoint Setpoint lần lần lần lần 11,2 9,2 13,3 20,7 12,2 9,6 15,7 22,6 12,0 9,7 14,6 22,4 Trung bình 11,8 9,5 14,5 21,9 Chế độ 5000 (tấn/ngđ) % nước dầu PPM dầu nước Lần lấy mẫu Setpoint Setpoint Setpoint Setpoint lần lần lần lần2 12,1 11,5 16,3 24,6 12,2 10,2 15,1 23,5 12,6 11,7 16,5 23,8 Trung bình 12,3 11,1 16,0 24,0 Từ kết khảo sát trung bình chế độ: Chế độ 3000 (tấn/ngđ), chế độ 4000(tấn/ngđ), chế độ 5000(tấn/ngđ), chế độ 5.500 (tấn/ngđ) Thiết lập đồ thị phần trăm nước dầu đồ thị ppm dầu nước tách (Hình 2, Hình 3) 15 Phần trăm nước dầu (%) Setpoint 14 Setpoint 13 12 11 10 3000 3500 4000 4500 5000 5500 Lưu lượng chất lỏng (tấn/ng.đ) Hình Đồ thị phần trăm nước dầu Hàm lượng dầu nước (ppm) Setpoint 24 22 20 18 16 14 3500 4000 4500 Kết trình khảo sát chế độ làm việc bình tách pha V-1-B cho thấy chế độ sau: - Ở chế độ 3000 t/ngđ bình tách cho kết phần trăm nước đầu thấp nhất, nhiên xét hiệu kinh tế khơng cao theo thiết kế bình làm 47,6% cơng suất so với thiết kế - Ở chế độ 4000-5000 t/ngđ bình tách cho kết % nước đầu không thay đổi nhiều + Ở chế độ 5500 t/ngđ cho kết % nước đầu cao rõ rệt, để đạt hiệu kinh tế, tính chất công nghệ chất lượng thương mại sản phẩm, tạo điều kiện thuận lợi cho trình xử lý hệ thống cơng nghệ chế độ 5000 t/ng đ mức đặt setpoint - mức nước 65% - mức dầu 60%, chế độ bình làm việc đạt hiệu (Keppel, 2001) Một số giải pháp bổ trợ setpoint 12 3000 Chế độ 4000 (tấn/ngđ) % nước dầu PPM dầu nước Setpoint Setpoint Setpoint Setpoint lần lần lần lần 12,5 9,5 14,2 22,5 12,3 9,8 19,2 24,7 11,8 10,5 15,4 22,5 12,2 9,3 16,6 23,2 Chế độ 5500 (tấn/ngđ) % nước dầu PPM dầu nước Setpoint Setpoint Setpoint Setpoint lần lần lần lần 13,4 11,2 18,2 22,4 13,2 10,4 20,6 22,5 12,9 12,0 14,8 20,8 13,2 11,2 17,9 21,9 5000 5500 Lưu lượng chất lỏng (tấn/ng.đ) Hình Đồ thị PPM dầu nước tách - Tăng công suất tach nước cho bình tach ba pha cá p - Loạ i bỏ sự là m việ c qua tả i tạ i bình tach tĩnh điệ n pha cá p - Loạ i bỏ sự là m việ c qua tả i củ a hệ thó ng HC2 cũ ng nang cao nang suá t tạ i HC-1 - Giảm hàm lượng nước bơm tàu chứa đến mức thấp (thiết kế giàn CPP-3 nhỏ 0.5 % nước dầu) - Giảm công suất cho máy bơm, giảm công Lê Quang Duyến nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 19 - 25 23 Hình Sơ đồ hệ thống tách nước sau thực suất cho đường ống, tạo điều kiện cho giàn CNTT2 tham gia bơm sản phẩm sau tách đạt lưu lượng nhiều tham gia bơm tàu chứa VSP-01 (Keppel, 2001) 5.1 Tiến hành nghiên cứu giải pháp Giải pháp tiến hành nghiên cứu thực sau: Chế tạ o đường ó ng 12” từ F1-B tơi T1-B (25m) nhà m mụ c đich đưa hõ n hợp trực tiế p từ F1-B sang bọ gia nhiệ t T-1-B; đường ó ng 10”(20m) từ T-1-B đưa hõ n hợp sau gia nhiệ t quay lạ i V1-B để thực hiệ n qua trình tach Từ đay lượng dà u sau tach được sễ được chuyể n sang bình tach cá p thực hiệ n qua trình tach tiế p thêo; nươc tach sễ đưa về cac HC-1 để xử ly; sễ được thu gom về SKID 38 gaslift, đạ c biệ t là việ c mở rọ ng cac già n khai thac về phia Nam mỏ Bạ ch Hỏ (BK16, GTC-01) là khu vực co thà nh phà n dà u phưc tạ p, nhiệ t đọ thá p, kho tach nươc vì vạ y bình tach pha cá p hà u hoạ t đọ ng khong hiệ u quả (Lê Xuân Lân, 2005) Hõ n hợp sau qua phin lọ c F-1 sễ được đưa qua bọ gia nhiệ t T-1 để gia nhiệ t cho hõ n hợp, sau đo đưa ngược lạ i bình tach cá p để thực hiệ n qua trình tach (Hình 4, Hình 5) 5.2 Nguyên lý làm việc giải pháp Thêo thiế t kế , bình tach pha cá p là m việ c ở nhiệ t đọ từ 55- 70oC Giai đoạ n mơi thà nh lạ p, cac giế ng tạ i mỏ Bạ ch hỏ hà u khai thac tự phun, ap suá t, nhiệ t đọ cao, hà m lượng nươc đó ng hà nh tó t, dà u dễ tac nươc vì vạ y bình tach pha cá p hoạ t đọ ng hiệ u quả (Phùng Đình Thực, et 1999) Tuy nhiên hiệ n 90% cac giế ng tạ i mỏ đã chuyể n sang khai thac bà ng phương phap Hình Đồ thị phần trăm nước dầu 5.3 Kết thử nghiệm Trong thời gian thử nghiệm hệ thống từ 01 tháng 06 năm 2016 nay, hệ thống thử nghiệm mang lại kết lớn giảm lượng nước dầu bơm tàu chứa, ổn 24 Ngày 01.06 02.06 03.06 06.06 Lê Quang Duyến nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 19 - 25 Bảng Kết khảo sát trung bình Khi chưa thử nghiệm Khi thử nghiệm Lượng dầu bơm Hàm lượng Lượng nước Lượng dầu bơm Hàm lượng Lượng nước Ngày tàu m3/ngđ nước % thải m3/ngđ tàu m3/ngđ nước % thải m3/ngđ 8622 4.3 5733 07.06 8369 1.2 5787 8260 3.2 5849 08.06 8520 1.0 5980 8698 3.8 5907 09.06 8456 1.3 5840 8548 3.5 5898 10.06 8285 1.2 5927 định cho hệ thống bơm tránh tải nguồn điện cấp cho máy bơm (Bảng 4) Hiện việc hốn cải hồn thiện với bình tách cấp 1(V-1-B), tiến hành thử nghiệm bước đầu cho kết khả quan Lượng nước xử lý qua bình tách cấp 1(HC-1-B) tăng thêm trung bình 270m3/ngđ Hàm lượng nước dầu bơm tàu chứa giảm xuống trung bình 1% Kết luận Trước thực trạng ngập nước ngày tăng cao với tần xuất xử lý vùng cận đáy giếng, bơm rửa đường ống ngày nhiều dẫn đến việc tính chất sản phẩm khai thác ngày phức tạp, nên đòi hỏi công nghệ tách nước phải thay đổi để phù hợp Giàn CPP- hoàn thiện vào vận hành đạt hiệu cao thời gian dài Tuy nhiên, giai đoạn cơng nghệ giàn CPP-3 bộc lộ mặt hạn chế khơng thiết kế gia nhiệt dòng sản phẩm đầu vào bình tách cấp cần nghiên cứu khắc phục Giải phap chế tạ o đường ó ng 12” từ F1-B tơi T1-B (25m) nhà m mụ c đich đưa hõ n hợp trực tiế p từ F-1-B sang bọ gia nhiệ t T-1-B; đường ó ng 10”(20m) từ T-1-B đưa hõ n hợp sau gia nhiệ t quay lạ i V-1-B để thực hiệ n qua trình tach Từ đay lượng dà u sau tach được sễ được chuyể n sang bình tach cá p thực hiệ n qua trình tach tiế p thêo; nươc tach sễ đưa về cac HC-1 để xử ly; sễ được thu gom về SKID 38 cho kết tốt - Giải pháp nghiên cứu góp phần tích cực việc xử lý giai đoạn Tuy nhiên mặt lâu dài, cần phải tiếp tụcnghiên cứu để tìm giải pháp khác nhằm vận hành giàn hiệu giai đoạn khai thác cuối mỏ lắp thêm bình tách pha cho hỗn hợp trước gia nhiệt Tài liệu tham khảo Keppel, 2001 Operation & Maintenance Manual, 88-96 Singapore Liên doanh Dầu khí Việt Nga, 2008 Quy trình, quy phạm an tồn xí nghiệp liên doanh dầu khí Viêtsovpêtro, Vũng Tàu Lê Xuân Lân, 2005 Thu gom xử lý Dầu - Khi Nước Giáo trình, Đại học Mỏ-Địa chất, Hà Nội Phùng Đình Thực, Dương Danh Lam, Lê Bá Tuấn, Nguyễn Văn Cảnh, 1999 Cơng nghệ kỹ thuật khai thác dầu khí, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội Lê Quang Duyến nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 19 - 25 25 ABSTRACT Technology solutions to enhance the system of water separation on the CPP-3 at Bach Ho Field Duyen Quang Le 1, Tien Van Vu 2, Dong Van Tang 1Faculty of Oil and Gas, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam 2Joint Venture Vietsovpetro (VSP), Vietnam 2PetroVietnam Exploration Production Corporation (PVEP), Vietnam Today, the water cut in almost wells in Bach Ho reservoir is increasing and the frequency of treatment in the the bottom of wells, cleaning piping with pumping more and more increasing so character of products was complicated Therefore, requires the technology to separate water to change to fit The CPP-3 was completed and put into operation for high efficiency in the long time operation However, at present, the technology of CPP-3 has revealed the limitations such as redesigning the heater product input line In order to improve the working efficiency of the system, the authorswill focus on surveying the operating conditions of the separation equipment and selecting the optimal working conditions as well as increasing the water separation capacity for the high-pressurethree-phase separator at CPP3 to avoid overloading in the working capacity of class electrostatic separators to optimize the separation technology andreduce operating costs ... đầu cao rõ rệt, để đạt hiệu kinh tế, tính chất công nghệ chất lượng thương mại sản phẩm, tạo điều kiện thuận lợi cho trình xử lý hệ thống cơng nghệ chế độ 5000 t/ng đ mức đặt setpoint - mức nước. .. tách V-1-A/ B/ C CPP-3 đòi hỏi phải có thời gian định liên quan tới toàn hệ thống công nghệ giàn Chúng thực khảo sát chế độ làm việc bình tách với thông số thử Bảng (Keppel, 2001) -Công việc thử... thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 19 - 25 Hình Sơ đồ hệ thống xử lý nước vỉa (Liên doanh Dầu khí Việt Nga, 2008) Nước tách từ bình tach tĩnh điệ n cá p V-2A2/ B2/ C2 đưa đến thiết bị tách nước ly tâm