Nghiên cứu nâng cao hiệu quả đầu vào cho hệ thống thiết bị thu gom xử lý khí thấp áp trên giàn ms9 mỏ bạch hổ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ==========o0o=========== CHU ĐỨC HÙNG NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ ĐẦU VÀO CHO HỆ THỐNG THIẾT BỊ THU GOM XỬ LÝ KHÍ THẤP ÁP TRÊN GIÀN MSP9 – MỎ BẠCH HỔ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc BIÊN BẢN CUỘC HỌP HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ Của học viên: Chu Đức Hùng - Đề tài: “Nghiên cứu nâng cao hiệu đầu vào cho hệ thống thu gom xử lý khí thấp áp giàn MSP9 – mỏ Bạch Hổ” - Chuyên ngành: Kỹ thuật khoan, khai thác cơng nghệ dầu khí - Mã số: 60.53.50 I Danh sách thành viên hội đồng: Theo quy định số: 760/MĐC ngày 19 tháng 10 năm 2012 hiệu trưởng Trường đại học Mỏ - Địa Chất Hà Nội: T Ho tên học hàm, Cơ quan Chuyên T học vị công tác nghành PGS.TS Viện công Cao Ngọc Lâm nghệ khoan TS Nguyễn Thế Vinh TS Nguyễn Hải An TS Phạm Quang Hiệu Trường ĐH Mỏ-Địa Chất PVEP Trường ĐH Mỏ-Địa Chất PGS.TS Viện công Lê Xuân Lân nghệ khoan Trách nhiệm hội đồng KKT Chủ tịch KKT Thư ký KKT Phản biện KKT Phản biện KKT Ủy viên Ghi II Những nội dung mà học viên trình bày luận văn: - Giới thiệu chung vị trí, chức cơng nghệ khai thác dầu khí giàn MSP9 - Tìm hiểu máy nén khí thấp áp quy trình làm việc máy nén khí Howden WRVi 255 - Phân tích tình hình thu gom xử lý khí thấp áp vòm Bắc mỏ Bạch Hổ từ 2009 – 2012 - Những bất cập trình thu gom, xử lý khí thấp áp giàn MSP9 - Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu đầu vào cho máy nén III Phát biểu hai người nhận xét luận văn: TS Nguyễn Hải An (Có nhận xét kèm theo) TS Phạm Quang Hiệu (Có nhận xét kèm theo) IV Câu hỏi thành viên Hội đồng trả lời học viên: TS Nguyễn Hải An: - Tại phải lắp đặt thêm bình tách condensate trước phin lọc đầu vào máy nén? - Trong trình lắp đặt, có tính tốn đến khả gây ảnh hưởng đến hệ thống thiết bị block 4? PGS.TS Lê Xuân Lân: - Nguyên nhân dẫn đến làm việc thiếu hiệu máy nén? - Công nghệ xử lý khí chủ yêu áp dụng mỏ Bạch Hổ? - Chỉ tính hiệu giải pháp? Học viên trả lời: + Ý thứ nhất: - Do bình tách condensate V – – 100 máy nén làm việc khơng hiệu - Khí từ bình C-2 vào máy nén có mang theo nước, dầu thơ chất có đường kính lớn 15 micromet, gây tắc phin lọc đầu vào ô nhiễm dầu nhớt làm mát nguyên nhân dẫn đến tượng dừng máy đột ngột - Trong q trình tính tốn lựa chọn bình, tác giả sử dụng lại bình tách C-5 lắp đặt trước phục vụ cho hệ thống bơm ép vỉa PPD-5000 giàn (hiện hệ thống dừng làm việc) Cho nên không ảnh hưởng đến hệ thống thiết bị giàn hoàn toàn phù hợp với yêu cầu + Ý thứ hai: - Những nguyên nhân dẫn đến làm việc hiệu máy nén là: Các chất rắn có đường kính lớn 15 micromet gây tắc phin lọc đầu vào dẫn đến áp suất đầu vào giảm xuống 0.19 bar, máy dừng - Chất lỏng bao gồm dầu nước theo dịng khí bị quấn theo vào máy gây ô nhiễm nhớt làm mát, tạo bọt nhớt làm giảm chênh áp đầu máy áp suất nhớt làm mát xuống bar Từ lượng nhớt làm mát khơng bơm vào máy, máy dừng - Cơng nghệ thu gom, xử lý khí chủ u mỏ Bạch Hổ cơng nghệ khí nén - Giải pháp tính tốn lắp đặt thêm bình tách condensate trước phin lọc đầu vào máy nén đem lại hiêu cao, thời gian dừng máy cố giảm, tích kiệm vật tư thiết bị, giảm thiểu chi phí phải thay lượng nhớt bị ô nhiễm đốt bỏ lượng khí ngồi phakel V Trao đổi luận văn: Không VI Bỏ phiếu đánh giá luận văn: - Số phiếu phát ra: 05 - Số phiếu thu vào: 05 - Số phiếu hợp lệ: 05 - Số phiếu không hợp lệ: 00 - Kết đánh giá (Lấy điểm bình quân): 8.4 VII Kết luận hội đồng: - Tên đề tài luận văn phù hợp với nội dung mã số chuyên nghành, không trùng lặp đề tài nội dung với luận văn bảo vệ trước - Ý nghĩa khoa học: Đề tài có ý nghĩa việc nghiên cứu, vận dụng lý thuyết để giải vấn đề cụ thể thực tế sản xuất Cụ thể: Nghiên cứu nâng cao hiệu đầu vào cho hệ thống thiết bị thu gom xử lý khí thấp áp giàn MSP9 – mỏ Bạch Hổ - Ý nghĩa thực tế: Với giải pháp lắp đặt bình tách condensate trước phin lọc đầu vào máy giúp giải bất cập gặp phải trình vận hành, cải thiện chất lượng nhớt làm mát Từ nâng cao tính hiệu hệ thống - Những thiếu sót luận văn: Trong luận văn cịn tồn nhiều lỗi tả, cách trình bày hình vẽ cịn chưa rõ ràng - Mức độ đáp ứng yêu cầu luận văn Thạc sĩ nội dung hình thức theo quy định, quy chế - Ý kiến đề nghị: Đề nghị công nhận học vị thạc sĩ kỹ thuật cho học viên Chu Đức Hùng Thư ký Hội đồng Chủ tịch Hội đồng TS Nguyễn Thế Vinh PGS.TS Cao Ngọc Lâm Xác nhận Nhà trường Hiệu trưởng CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc ======o0o====== BÁO CÁO VỀ VIỆC BỔ SUNG, SỬA CHỮA LUẬN VĂN THEO BIÊN BẢN CỦA HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ LUẬN VĂN THẠC SĨ Kính gửi: - Trường Đại học Mỏ - Địa Chất - Phòng đào tạo sau đại học Họ tên học viên: Chu Đức Hùng Tên đề tài: “Nghiên cứu nâng cao hiệu đàu vào cho hệ thống thiết bị thu gom xử lý khí thấp áp giàn MSP9 – mỏ Bạch Hổ” Chuyên nganh: Kỹ thuật khoan, khai thác cơng nghệ dầu khí Mã số: 60.53.50 Người hướng dẫn: Sau bảo vệ luận văn thạc sĩ, học viên sửa chữa bổ sung luận văn theo biên Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ Cụ thể bổ sung sửa chữa nội dung sau đây: Lỗi tả hình vẽ rõ ràng Chỉnh sửa tập trung vào nội dung giải pháp luận văn Học viên bảo lưu nội dung sau luận văn với lý sau: Về nội dung……………, lý bảo lưu……………… Về nội dung……………, lý bảo lưu……………… Hà Nội, ngày 09 tháng 05 năm 2013 NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS.TS Hoàng Dung HỌC VIÊN CAO HỌC Chu Đức Hùng CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ LUẬN VĂN THẠC SĨ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ==========o0o=========== CHU ĐỨC HÙNG NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ ĐẦU VÀO CHO HỆ THỐNG THIẾT BỊ THU GOM XỬ LÝ KHÍ THẤP ÁP TRÊN GIÀN MSP9 – MỎ BẠCH HỔ Chuyên ngành; Kỹ thuật khoan, khai thác công nghệ dầu khí Mã số: 60.53.50 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS HOÀNG DUNG Hà Nội - 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân, số liệu thống kê, kết luận văn trung thực, xuất phát từ thực tiễn kinh nghiệm làm việc, hướng dẫn khoa học PGS.TS HOÀNG DUNG MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Danh mục bảng biểu Danh mục đồ thị, hình vẽ Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt MỞ ĐẦU 10 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ GIÀN MSP9 14 1.1 Vị trí, chức 14 1.2 Hệ thống thiết bị, công nghệ giàn 16 1.2.1 Hệ thống cơng nghệ 16 1.2.2 Hệ thống phịng cháy, chữa cháy giàn 19 1.3 Sơ đồ công nghệ giàn MSP9 21 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỂ XỬ LÝ, CHẾ 23 BIẾN HYDROCACBON 2.1 Cơ sở tính tốn 23 2.1.1 Giản đồ pha 23 2.1.1.1 Giản đồ pha đơn cấu tử 23 2.1.1.2 Giản đồ pha hỗn hợp khí đa cấu tử 23 2.1.2 Cân pha lỏng – khí 26 2.1.3 Nhiệt lượng 31 2.1.4 Nhiệt dung riêng 31 2.1.5 Enthalpy 35 2.1.6 Entropy 38 2.2 Các phương pháp tách condensate 41 2.2.1 Phương pháp ngưng tụ 41 2.2.2 Phương pháp hấp thụ 43 2.2.3 Phương pháp chưng cất 2.2.4 Tính chất hóa học khí hydrocacbon 49 2.2.5 Giới hạn cháy nổ khí Hydrocacbon 50 2.2.5.1 Nhiệt cháy 50 2.2.5.2 Giới hạn nổ 52 2.3 Các thiết bị ứng dụng cơng nghệ khí 53 2.3.1 Bình tách 53 2.3.2 Máy nén khí 53 2.3.3 Thiết bị làm mát, gia nhiêt, trao đổi nhiệt 55 2.3.4 Van điều khiển 56 2.3.5 Quá trình tiết lưu qua van 56 2.3.6 Chọn van điều khiển 2.3.7 Hỗn hợp theo dịng 59 2.3.8 Q trình gia nhiệt, trao đổi nhiệt 61 CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT BỊ THU GOM XỬ LÝ 62 61 KHÍ THẤP ÁP 3.1 Chức nhiệm vụ máy nén khí thấp áp 62 3.2 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động máy nén khí 64 3.2.1 Sơ đồ cấu tạo 64 3.2.2 Nguyên lý làm việc 65 3.2.3 Các đường đặc tính kỹ thuật máy nén khí trục vít 68 3.2.4 So sánh số đặc tính kỹ thuật máy nén khí trục vít với loại 71 máy nén khí khác 3.2.5 Phạm vi sử dụng máy nén khí trục vít 73 3.3 Sơ đồ cấu tạo máy nén khí howden WRVi 255 75 3.3.1 Các đặc tính kỹ thuật máy nén khí truc vít WRVi 255 77 3.3.1.1 Máy nén khí (C-9-100) 77 3.3.1.2 Các thiết bị phụ trợ 78 3.3.3 Nguyên lý làm việc máy nén giàn MSP9 82 98 - m: Là lưu lượng khối lượng, kg/giờ - Kp: Là hệ số khí hịa tan dầu, Kp= 1,0565.10-5 m3/m3.Pa - P: Là áp suất làm việc bình tách, at -  l ,  g : Là khối lượng riêng dầu khí, kg/m3 -  : Là tỷ lệ khí hỗn hợp  = 170,5 Đường kính bình tính theo cơng thức: 0,  m    F F   d  0,0188  l   g . g 0,25 (4.4) Trong đó: - d: Là đường kính bình tách - F: Là hệ số bình tách, tra theo bảng sau Bảng 4.4: Hệ số F bình tách h/d F h/d F 0,00 1,000 0,30 0,748 0,05 0,981 0,35 0,688 0.10 0.948 0,40 0.626 0,15 0.906 0,45 0,564 0,20 0,858 0,50 0,500 0,25 0,804 0,55 0,436 4.3.3 Tính tốn thể tích chiều dài bình tách 4.3.3.1 Thể tích bình tách Cơng thức tính thể tích bình tách: V Qn t 24.3600 F  l (4.5) Trong đó: - Qn: Là cơng suất bình tách, kg/ngày - t: Là thời gian lưu giữ chất lỏng bình, giây 99 4.3.3.2 Chiều dài bình tách L 4.V  d (4.6) 4.3.3.3 Thời gian lưu giữ chất lỏng bình tách Thời gian lưu giữ chất lỏng bình thời gian giới hạn cho khí khỏi pha lỏng Xác định thời gian lưu giữ chất lỏng cách gián tiếp để xác định thể tích bình tách cần thiết để kiểm sốt dịng chảy có lưu lượng cho trước Thể tích bình tách lưu lượng bình nhân với thời gian lưu giữ chất lỏng Với bình tách cho trước, thể tích lỏng cần thiết ảnh hưởng nhiều đến kích thước bình so với lưu lượng khí Điều giúp bình tách lớn có tỷ số dầu – khí thấp Ta có cơng thức tính thời gian lưu giữ chất lỏng: Vl = Ql t 1440 (4.7) Trong đó: - Vl = Là phần thể tích chất lỏng địi hỏi bình, m3 - t: Là thời gian lưu giữ thiết kế, phút - Ql: Là lưu lượng chất lỏng qua bình, m3/ngày Thời gian lưu giữ bị ảnh hưởng thành phần bọt, diện chất rắn nhũ tương Thời gian lưu giữ chất lỏng thông số quan trọng bình tách, phản ứng hóa học xảy Thời gian lắng thể bảng sau: Bảng 4.5: Thời gian lắng Dầu – khí tự nhiên -3 phút Dầu nghèo 10 – 15 phút Xử lý phân đoạn – 15 phút Trong bình làm lạnh – phút 100 Tiêu chuẩn API 12J dùng cho bình tách dầu khí: Bảng 4.6: Bảng thời gian lắng tương đương với thời gian tỷ trọng tương đối dầu Tỷ trọng tương đối dầu Phút BK3 T Ủ ĐÓ NG G IẾNG TOE G A SL IFT M SP9 BK3 D Ầ U /K H Í M SP9 MSP8 X Ả BIỂN N ƯỚ C PPD M SP9 =>MSP11 D Ầ U M SP10 =>MSP9 G A SL IFT M SP9 MSP10 Ø 108x7 Ø 219x12 Ø 219x12 Đ ƯỜ NG L V CH ÍN H => C1 Đ ƯỜ N G X Ả => C2 Đ ƯỜ NG G ỌI D ÒN G => C4 Đ ƯỜ N G Đ O => C3 Ø 108x7 Đ ƯỜ N G L V PH Ụ => C1 Ø 219x12 D Ầ U /K H Í M SP11 =>MSP9 BL O CK 700 (BLOCK 15) =>> H Ệ TH ỐN G PH ÂN PHỐ I NƯỚC PPD M SP9 Đ ƯỜN G Ố NG BƠM TỪ HỆ THỐNG BƠM CNS (BL OCK 8) Đ ƯỜNG DẬP GIẾNG N ƯỚ C PPD BK =>MSP9 T Ủ Đ ĨNG GIẾNG ACS Đ ƯỜNG TUẦN HỒN NGHỊCH D ẦU M SP9 => T RA NSPO RT L INE K HÍ T Ừ C1 => GA S TRAN SPORT LINE BLOCK BLOCK ĐO RU: 63-1200-1 Pc p = 64 atm Ø = 1200 mm V = m3 C -3 Pc p = 10 atm Ø = 1600 mm G as to ga s he at e xcha nger FUE L GAS COO LER FUE L GA S SE PA RATOR BLOCK GỌI DÒNG BƠM 9T C -1 SULZER 130/400 N GS - - 25 - 2000 Plv = 25 atm Ø = 2000 mm V = 25 m3 SEPARATOR C-1 FUE L GAS CO M PRESSOR FUE L GAS COO LER C -4 V = 6.3 m3 V - 100 K O - DRUM K H Í G A SL IFT M SP9 =>MSP11 K H Í M SP9 =>BK2 Ø 550x25 Đ ƯỜ NG T HU G OM K HÍ CAO Á P MSP9 => BK SK - SK - 2A SK2 K H Í M SP10 =>MSP9 N ƯỚ C PPD M SP9 =>MSP8 D Ầ U M SP4 =>MSP9 BLOCK FUE L GAS COO LER TANK C-2 - 100 - 3000 - - Plv = atm Ø = 3000 mm V = 100 m3 No No1 H Ệ T HỐN G X Ử L Ý G AS PHỤ C VỤ BL O CK PPD - 5000 C -2 NPS 65/500 BỂ D ẦU THẢI V = 1m3 C -5 BUỒNG ĐIỆ N MÁ Y MÁY N ÉN K HÍ T HẤPÁP BUỒN G Đ IỆN MÁ Y BƠM BLOCK BƠM D ẦU T HẢ I TỪ T RẠ M PH ÁT Đ IỆN BLOCK 7A BLOCK H Ệ T HỐN G K HÍ N I T30 PHỊNG TIỆN BLOCK 7B BLOCK H Ệ T HỐN G BƠM NƯỚ C PHỤC VỤ BƠ M É PPPD BLO CK 18 BLO CK M OD UL PPD -5000 m3/ngày P = 250 atm ga s tới turbin H Ệ T HỐN G BƠM NƯỚ C CỨU HỎA BLO CK H Ệ TH ỐN G CU NG CẤPKHÍ Ø219x24 Đ ƯỜ N G K H Í G A SL IFT M SP9 BK3 BLO CK T ÁCH CO ND EN SA TE CỦA KHÍ GASLIFT T RẠ M PH ÂN PHỐ I GASLIFT SK4 H Ệ T HỐN G BƠM HĨA PHẨM BÌNH HĨ A PHẨM BLOCK Đ ƯỜNG TUẦN HỒN THUẬN HÌNH 1.10: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ GIÀN MSP9 N GUỒ N N UÔI TỪ MÁ Y G AS75 Ø273x14 Đ ƯỜ N G D Ầ U BƠ M M SP9 =>BK3 H Ệ T HỐN G BƠM NƯỚ C L ÀM MÁT M ÁY BƠM NPS H Ệ TH ỐNG ĐÓNG MỞ VAN THỦY L ỰC T RÊ N ĐƯỜN G DẬPGIẾNG SA 400 SA 400 BLOCK 7A BỂ CHỨA H Ệ TH ỐN G BƠ M SA 400 CN S - 105 - 294 Đ ỘN G CƠ PHÁ T ĐIỆN D IE ZEL 25/34-3 Đ ỘN G CƠ PHÁ T ĐIỆN D IE ZEL 25/34-3 Đ ỘN G CƠ PHÁ T ĐIỆN D IE ZEL 25/34-3 Đ ỘN G CƠ PHÁ T ĐIỆN D IE ZEL 25/34-3 52 Hình 2.13: Sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp bậc V-100, 101: Bộ phận tách khí; K-100: Bộ phận nén khí; AC-100: Thiết bị làm mát khơng khí; E-100,101,102: Thiết bị trao đổi nhiệt; P-100,101: Bộ phận bay Propan; T-100: Tháp tách Etan; DP-100: Hồi lưu; H-100: Bộ phận đun nóng; I: Khí thơ; II: Khí khơ; III: Các HC nặng (> C3) 55 Hình 2.14: Sơ đồ nguyên lý thiết bị hấp thụ V-100: Tháp hấp thụ; V-101: Tháp khử metane etane; T-100: Tháp giải hấp; E-101: Thiết bị trao đổi nhiệt; AC100,101: Thiết bị ngưng tụ khơng khí; C-100: Thiết bị ngưng tụ nước; RC-100: Bình hồi lưu; RB-100: Bình gia nhiệt; I Khí ẩm; II, V: Khí khơ; III Dung mơi bão hịa; IV Dung mơi bão hịa khử metane etane; VI Phân đoạn rộng HC; VII Dung mơi tái sinh 57 Hình 2.15: Sơ đồ tháp chưng - bốc E-100: Thiết bị trao đổi nhiệt; T-100: Tháp chưng – bốc hơi; E-101: Chu trình làm lạnh ngồi; S-100: Thiết bị tách; I Khí ngun liệu; II Khí tách benzin; III Ống truyền nhiệt; IV HC nặng; V Hồi lưu 58 Hình 2.16: Sơ đồ tháp ngưng tụ - bốc E-100: Chu trình làm lạnh ngồi; V-100: Bình tách; T-100: Tháp ngưng tụ - bốc hơi; I Khí nguyên liệu; II Khí tách benzin; III Ống truyền nhiệt; IV HC nặng HÌNH 4.4: SƠ ĐỒ LẮP ĐẶT THÊM MỘT PHIN LỌC ĐẦU VÀO 429 TO PSV-FLARE 487 TO OILYWATER TANK BM-3 486 TO GAS COLLECTOR 6x6x3 HÌNH 4.5: SƠ ĐỒ CẢI TẠO BÌNH TÁCH C-5 THÀNH BÌNH TÁCH CONDENSATE CHO LP GAS COMPRESSOR FROM/TO C-1 3- MB KNAT WO OT TO PSV-FLARE R OT CEL L OC H WOT TO FUEL GAS COMP 3x3x6 ... nghĩa việc nghiên cứu, vận dụng lý thuyết để giải vấn đề cụ thể thực tế sản xuất Cụ thể: Nghiên cứu nâng cao hiệu đầu vào cho hệ thống thiết bị thu gom xử lý khí thấp áp giàn MSP9 – mỏ Bạch Hổ - Ý... NÂNG CAO HIỆU QUẢ ĐẦU 85 VÀO CHO HỆ THỐNG THIẾT BỊ THU GOM, SỬ LÝ KHÍ THẤP ÁP TRÊN GIÀN MSP9 MỎ BẠCH HỔ 4.1 Cơ sở thực tế để tính tốn nghiên cứu giải pháp 85 4.1.1 Chế độ công nghệ giàn MSP9 85... phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu quy trình thu gom khí bậc giàn MSP9 thu? ??c dự án ? ?Thu gom khí thấp áp khí vịm Bắc thu? ??c khu vực mỏ Bạch Hổ? ?? Phạm vi nghiên cứu đề tài vòm Bắc mỏ Bạch Hổ,