Bài viết phân tích thực trạng ăn mòn bên trong đường ống ngầm ngoài khơi các mỏ Lô 09-1, các yếu tố ảnh hưởng, cơ chế ăn mòn và các giải pháp hạn chế ăn mòn để đảm bảo vận hành an toàn các mỏ dầu khí của Vietsovpetro.
PETROVIETNAM TẠP CHÍ DẦU KHÍ Số - 2021, trang 25 - 34 ISSN 2615-9902 ĂN MÒN BÊN TRONG ĐƯỜNG ỐNG NGẦM NGOÀI KHƠI VÀ CÁC GIẢI PHÁP HẠN CHẾ ĂN MỊN ĐỂ ĐẢM BẢO VẬN HÀNH AN TỒN CÁC MỎ DẦU KHÍ CỦA LIÊN DOANH VIỆT - NGA “VIETSOVPETRO” Trần Văn Vĩnh, Cao Tùng Sơn, Lê Đăng Tâm, Chu Văn Lương, Tống Cảnh Sơn, Phùng Quang Thắng Liên doanh Việt - Nga “Vietsovpetro” Email: tamld.pt@vietsov.com.vn https://doi.org/10.47800/PVJ.2021.08-03 Tóm tắt Đường ống ngầm ngồi khơi mỏ Lơ 09-1 Liên doanh Việt - Nga “Vietsovpetro” chế tạo thép carbon, làm việc điều kiện hàm lượng nước đồng hành tạp chất ăn mòn ngày cao Nhiều đường ống vận hành liên tục thời gian dài 25 năm, tuổi thọ thiết kế, nên nguy xảy cố rò rỉ lớn Các kết thử nghiệm ăn mòn phịng thí nghiệm quan sát trực quan mẫu đường ống cho thấy tốc độ ăn mòn cao vị trí đáy đường ống, vị trí đọng nước tích tụ cặn, sản phẩm ăn mịn Hệ thống phóng thu thoi tự thiết kế, lắp đặt thực thành công tuyến ống dẫn dầu khí gaslift mỏ Bạch Hổ cho phép theo dõi kiểm sốt ăn mịn, làm đường ống nhằm giảm thiểu ăn mòn lớp cặn tối ưu hiệu chất ức chế sử dụng Bài báo phân tích thực trạng ăn mịn bên đường ống ngầm ngồi khơi mỏ Lơ 09-1, yếu tố ảnh hưởng, chế ăn mòn giải pháp hạn chế ăn mòn để đảm bảo vận hành an tồn mỏ dầu khí Vietsovpetro Từ khóa: Đường ống ngầm, ăn mịn kim loại, phóng thoi, Lô 09-1, Vietsovpetro Giới thiệu Tại bể Cửu Long, Vietsovpetro vận hành khai thác mỏ dầu khí: Bạch Hổ, Rồng, Thỏ Trắng, Gấu Trắng (Lơ 09-1), Nam Rồng - Đồi Mồi Cá Tầm (Lô 09-3/12) Đến nay, có 40 cơng trình biển mỏ thiết kế xây dựng, khai thác dầu khí liên tục theo kế hoạch sản xuất hàng năm Kết nối cơng trình ngồi khơi hệ thống tuyến đường ống, gồm đường ống vận chuyển sản phẩm khai thác giếng, đường ống vận chuyển khí đồng hành, khí gaslift nước bơm ép trì áp suất vỉa Trong đó, hệ thống đường ống vận chuyển sản phẩm khai thác giếng nối liền cơng trình biển có tổng chiều dài lên đến 400 km, đường ống vận chuyển khí đồng hành khí gaslift khoảng 180 km đường ống vận chuyển nước biển bơm ép vỉa khoảng 170 km Toàn đường ống thiết kế lắp đặt ngầm đáy biển, với tuổi thọ thiết kế từ 20 - 25 năm, khơng có hệ thống phóng thoi kiểm sốt ăn mịn bên đường ống Để chống ăn mịn bên ngồi mơi trường biển, anode hy sinh lắp đặt với tuổi thọ thiết kế tuổi thọ đường ống; để chống ăn mòn bên đường ống ngầm, chất ức chế ăn mòn bơm vào dòng lưu chất vận chuyển Nhiều tuyến ống ngầm Vietsovpetro đến vận hành khai thác liên tục vượt tuổi thọ thiết kế, tiềm ẩn nguy xảy cố rò rỉ Trong điều kiện nay, việc kết nối mỏ nhỏ, mỏ cận biên vào sở hạ tầng sẵn có mỏ Lơ 09-1 địi hỏi phải có nghiên cứu đánh giá trạng hệ thống đường ống hữu Vietsovpetro, nguyên nhân ăn mòn yếu tố ảnh hưởng, từ đưa giải pháp theo dõi, kiểm sốt, hạn chế ăn mịn để tiếp tục trì hoạt động tuyến ống ngầm nói riêng hệ thống khai thác, thu gom, vận chuyển xử lý sản phẩm nói chung Các tác nhân ảnh hưởng đến ăn mòn bên đường ống ngầm Vietsovpetro 2.1 Các tác nhân ăn mòn bên đường ống ngầm Ngày nhận bài: 24/5/2021 Ngày phản biện đánh giá sửa chữa: 24/5 - 1/6/2021 Ngày báo duyệt đăng: 12/8/2021 Q trình ăn mịn đường ống dẫn dầu khí xảy có nước ngưng tụ tuân theo chế ăn mòn DẦU KHÍ - SỐ 8/2021 25 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Bảng Tính chất hóa lý nước đồng hành khai thác mỏ Vietsovpetro Thơng số hóa lý nước vỉa Tỷ trọng pH Cl- (mg/l) SO42 (mg/l) HCO3- (mg/l) Na+, K+ (mg/l) Ca2+ (mg/l) Mg2+ (mg/l) Tổng Fe (mg/l) Tổng khoáng(g/l) Bạch Hổ CTP-3 1,07 7,90 15.276 168 239 7.864 2.090 78 0,05 27.715 CTP-2 1,02 7,50 14.519 550 254 7.744 1.751 184 0,69 25.002 Giàn mỏ Vietsovpetro Thỏ Trắng ThTC-1 ThTC-2 1,01 8,1 7,4 2.708 7.658 32 250 1.562 1.005 2.369 4.376 69 944 99 0,43 2,37 6.745 14.335 Rồng RP-1 1,02 7,19 16.046 24 78 9.343 1.107 121 0,01 26,72 RP-2 1,02 7,01 15.554 35 137 7.273 2.721 35 0,03 25.755 Bảng Hàm lượng H2S sản phẩm khai thác mỏ Rồng đến VSP-02 Vị trí Dầu RP-2 VSP-02 Dầu RP-3 đến RP-2 Dầu RP-1 VSP-02 Tank S Tank P Slop tank 6S Thời gian thực Tháng 6/2018 Điều kiện vận hành Áp suất (atm) Nhiệt độ (оС) 7,5 30 6,5 39 41,5 H2S (ppm) 45 1.100 700 700 - 780 700 6.400 - 7.000 CO2 (% mol) 1,2 0,8 - Ghi chú: Hàm lượng H2S đo pha khí bên đường ống vận chuyển dầu điện hóa [1] Tốc độ ăn mịn phụ thuộc vào vật liệu đường ống, hàm lượng nước, tác nhân gây ăn mòn nước (như CO2, H2S, vi sinh vật, acid, muối khoáng) điều kiện vận hành (nhiệt độ, áp suất)… Hiện nay, mỏ Lô 09-1 khai thác giai đoạn tận thu, cuối đời mỏ Việc bơm ép nước tăng thu hồi dầu dẫn đến độ ngập nước ngày tăng hầu hết mỏ Lô 09-1 Hàm lượng nước đồng hành sản phẩm vận chuyển mỏ Bạch Hổ, Rồng, Thỏ Trắng Gấu Trắng chủ yếu dao động khoảng 34 - 82% Mức độ ngập nước trung bình sản phẩm khai thác giàn 60% [2] Một số giếng có độ ngập nước lên đến 89 - 96%, khiến q trình ăn mịn điện hóa cục ngày nghiêm trọng Trong trình vận hành mỏ nhằm tăng cường khả khai thác sản phẩm giếng, Vietsovpetro áp dụng công nghệ xử lý vùng cận đáy giếng, làm cặn muối giếng khai thác hóa phẩm có nguồn gốc acid dẫn đến hàm lượng muối khống nước đồng hành khai thác mỏ có xu hướng gia tăng Bảng giới thiệu kết xác định tính chất lý hóa nước đồng hành khai thác cơng trình dầu khí mỏ Bạch Hổ, Thỏ Trắng, Rồng [3] 26 DẦU KHÍ - SỐ 8/2021 Hàm lượng muối khoáng nước đồng hành có xu hướng tăng làm tăng độ dẫn điện tăng tốc độ ăn mòn kim loại Hai tác nhân gây ăn mịn (H2S, CO2) có mặt sản phẩm khai thác có xu hướng gia tăng thời gian gần Trong đó, hàm lượng H2S cao sản phẩm khai thác giàn RP-1, RP-3 sản phẩm đến tàu chứa dầu VSP-02 mỏ Rồng Kết xác định hàm lượng CO2, H2S sản phẩm khai thác cơng trình biển mỏ Rồng Vietsovpetro vận chuyển đến tàu chứa dầu VSP-02 (Bảng 2) Tỷ lệ nước đồng hành cao nguồn gốc để vi khuẩn khử sulfate (SRB) có khả phát triển mạnh hệ thống đường ống vận chuyển thiết bị công nghệ Năm 2010, Vietsovpetro thực khảo sát bên bình chứa số giàn cố định MSP, CTP-2, CTP-3 tàu chứa dầu VSP-02 Vietsovpetro [4] Một số kết xác định SRB tóm tắt Bảng Kết Bảng cho thấy, bình chứa giàn cơng nghệ trung tâm CTP-2, CTP-3, hầm chứa nước thải (slop tank) tàu chứa dầu VSP-02, nơi có nước đồng hành lưu thông điều kiện PETROVIETNAM Bảng Hàm lượng SRB đo số cơng trình mỏ Bạch Hổ TT Vị trí mẫu Bình tách 100 m3 (BE) Bình tách Bình tách C-1-3 Hầm cơng nghệ Hydrocyclon Slop tank 5P Slop tank 5S 10 Hydrocyclon HC-1-B Bình tách 100 m3 (Caission) Bình tách V-1-B 11 Hydrocyclon Vi khuẩn khử sulfate (CFU/ml) Giàn công nghệ trung tâm số (CTP-2) 105 104 104 Tàu chứa dầu VSP-02 106 105 106 105 Giàn công nghệ trung tâm số (CTP-3) 105 106 104 Tàu chứa dầu VSP-02 104 Vi khuẩn chung (CFU/ml) 103 102 102 102 101 103 103 101 101 Bảng Thành phần hóa học tính số mác thép đường ống Mác thép X52 X60 X65 C 0,22 0,22 0,22 Thành phần hóa học max (%) Mn P 1,40 0,025 1,40 0,025 1,45 0,025 S 0,015 0,015 0,015 khí, hàm lượng vi khuẩn cao, hàm lượng vi khuẩn khử sulfate dao động từ 104 - 106 tế bào/ml loại vi khuẩn chung (GAB) đến 103 tế bào/ml Như vậy, nước đồng hành cao sản phẩm khai thác có chứa lượng lớn SRB nguồn gốc sinh H2S tác nhân gây ăn mòn bên đường ống 2.2 Vật liệu sử dụng Các đường ống ngầm vận chuyển dầu khí mỏ Vietsovpetro chủ yếu xây dựng từ ống thép mác CT 20, API Gr X60, X52 Bảng thành phần hóa học đặc tính kỹ thuật số mác thép đường ống vận chuyển dầu Vietsovpetro Các đường ống lắp đặt mỏ dầu khí Vietsovpetro sử dụng thép carbon, vật liệu không bền ăn mòn lưu chất chứa tác nhân gây ăn mòn cao Tuy nhiên, hệ thống đường ống ngầm Lô 09-1 Vietsovpetro Liên bang Nga thiết kế, chế tạo với vật liệu thép Nga có chất lượng tốt Bề dày thành ống thiết kế với mức độ ăn mòn cho phép (Corrosion Allowance), hệ số an tồn cao, chất lượng dầu khí vận chuyển đường ống giai đoạn đầu đời mỏ tốt (gần khơng có nước đồng hành, khí (khơng có H2S) hàm lượng CO2 nhỏ), nhiều đường Lực căng (Tensile) Psi × 1000 MPa 66 - 110 455 - 758 75 - 110 517 - 758 77 - 110 531 - 758 Lực nén (Yield) Psi × 1000 MPa 52 - 77 359 - 531 60 - 82 414 - 65 65 - 82 448 - 565 ống ngầm vận chuyển sản phẩm giếng vận hành vượt tuổi thọ thiết kế Các đường ống vận chuyển sản phẩm mỏ Bạch Hổ Rồng có thời gian vận hành 25 năm trình bày Bảng Trong giai đoạn cuối q trình khai thác, đặc tính chất lưu thay đổi so với giai đoạn đầu chứa nhiều tác nhân ăn mòn nên đường ống thiết kế lắp đặt xem xét lựa chọn vật liệu ứng dụng giải pháp kỹ thuật phù hợp Thời gian gần đây, đường ống vận chuyển sản phẩm giếng Lô 09-1 Vietsovpetro thiết kế áp dụng có lớp phủ chống ăn mịn 3LPE (dày 2,7 mm), lớp bọc cách nhiệt (khoảng 40 mm) lớp bọc bê tông (35 mm) Các mối nối đường ống làm đến tiêu chuẩn St.3 trước bọc băng ống HSS (2 mm), sau làm đầy vật liệu cách nhiệt (HDPU foam) đến bề dày tương đương lớp bọc bê tơng Ngồi ra, trước lắp đặt đưa vào vận hành, đường ống thiết kế áp dụng bảo vệ điện hóa anode hy sinh hình vành xuyến từ hợp kim nhơm có tuổi thọ thiết kế tối thiểu 25 năm mà không cần thay Ống đứng đường ống ngầm bảo vệ hệ thống lớp bọc 3LPE lớp bọc cách nhiệt nêu (dày 42,7 mm) Vì vậy, lớp phủ chống ăn mòn cho đường ống Vietsovpetro có chất DẦU KHÍ - SỐ 8/2021 27 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Bảng Một số đường ống vận chuyển sản phẩm giếng mỏ Bạch Hổ Rồng Vietsovpetro có thời gian vận hành 25 năm TT Đường ống ngầm 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 MSP1 - VSP-01 MSP1 - VSP-01 MSP1 - MSP3 MSP4 - MSP1 MSP5 - MSP3 MSP4 - MSP6 MSP7 - MSP5 MSP4 - MSP8 MSP1 - MSP8 MSP1 - CTP-2 MSP1 - CTP-2 MSP4 - MSP1 BK1 - CTP-2 BK1 - CTP-2 CTP-2 - VSP-01 CTP-2 - VSP-01 MSP10 - MSP9 MSP5 - MSP10 BK4 - CTP-2 BK4 - CTP-2 21 RC1 - VSP-03 22 RP1 - VSP-03 Kích thước, đường ống (mm) 325 x 16 325 x 16 325 x 16 219 x 12 325 x 16 325 x 16 325 x 16 325 x 16 325 x 16 325 x 16 219 x 12 325 x 16 219 x 12 219 x 12 325 x 16 325 x 16 323,8 x 15,9 323,8 x 15,9 323,8 x 15,9 323,8 x 15,9 426 x 16 323,8 x 5,9 426 x 16 323,8 x 15,9 Vật liệu Mỏ Bạch Hổ Ст-20 Ст-20 Ст-20 Ст-20 Ст-20 Ст-20 Ст-20 Ст-20 Ст-20 Ст-20 Ст-20 Ст-20 Ст-20 Ст-20 Ст-20 Ст-20 API-X60 API-X60 API-X60 API-X60 Mỏ Rồng API-X60 API-X60 API-X60 API-X60 lượng tốt so với đường ống thiết kế lắp đặt giai đoạn đầu 2.3 Điều kiện vận hành đường ống ngầm Điều kiện vận hành (như nhiệt độ, áp suất, lưu lượng…) yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn bên đường ống Nhiệt độ cao chất lưu đường ống ngầm Lô 09-1 đạt 60oC cơng trình mỏ Bạch Hổ, Rồng, Nam Rồng - Đồi Mồi, Thỏ Trắng đến 65 - 70oC mỏ Cá Tầm Áp suất vận hành đường ống vận chuyển hỗn hợp dầu khí dao động mức - 25 atm khoảng 40 atm đường ống vận chuyển dầu tách khí Thơng thường, điều kiện nhiệt độ áp suất cao làm tăng thêm nguy ăn mòn kim loại Đường ống ngầm Lô 09-01 Vietsovpetro chế tạo từ thép carbon thấp, vận hành nhiệt độ cao, vận chuyển sản phẩm khai thác từ giếng với hàm lượng nước cao, chứa tạp chất CO2, H2S, khống, tác nhân có hoạt tính ăn mịn cao đường ống, trang 28 DẦU KHÍ - SỐ 8/2021 Năm lắp đặt Chiều dài ống (m) Áp suất vận hành (atm) 1986 1986 1986 1987 1987 1988 1988 1989 1989 1989 1989 1990 1990 1990 1991 1991 1992 1992 1993 1993 1.687 1.572 3.370 3.890 1.005 1.284 1.480 1.030 6.250 2.238 2.162 7.490 1.655 1.709 3.130 3.080 2.440 2.740 2.710 2.700 10 10 40 40 28 30 40 40 40 40 160 40 40 40 20 20 35 40 34 34 1992 1992 1992 1992 4.465 1.400 4.865 1.400 26 26 26 26 thiết bị lòng giếng, bình chứa hệ thống thu gom, vận chuyển xử lý dầu khí mỏ Vietsovpetro [5] Những đường ống thiết bị cơng trình hữu có thời gian vận hành lâu dài, mức độ ngập nước sản phẩm cao (> 60%) [2], bị ăn mòn nghiêm trọng bên Do đường ống ngầm lắp đặt mỏ Lô 09-1 Vietsovpetro chủ yếu khơng có hệ thống phóng nhận thoi, đường ống không làm định kỳ suốt trình sử dụng, khơng có kết khảo sát đo bề dày thành ống thiếu kết kiểm tra tình trạng ăn mịn bên đường ống ngầm Do đó, việc đánh giá ăn mòn để đưa giải pháp phù hợp, kiểm tra, kiểm sốt ăn mịn cần thiết nhằm đảm bảo hoạt động an toàn toàn hệ thống đường ống ngầm PETROVIETNAM Thử nghiệm thực trạng ăn mòn bên đường ống ngầm vận chuyển dầu khí Vietsovpetro 3.1 Thử nghiệm ăn mịn phịng thí nghiệm Để đánh giá tốc độ ăn mòn bên đường ống vận chuyển, thử nghiệm ăn mịn phịng thí nghiệm tiến hành phương pháp khối lượng mẫu thép carbon tương đồng với mẫu đường ống điều kiện mô tương tự với điều kiện vận hành thực tế Các thử nghiệm tuân theo tiêu chuẩn ASTM G1-03 [6] Kết thử nghiệm ăn mịn phịng thí nghiệm môi trường nước đồng hành lấy giàn cố định RP-3 tàu chứa dầu VSP-02 mỏ Rồng trường hợp khơng có sử dụng chất ức chế ăn mịn trình bày Bảng Kết Bảng cho thấy tốc độ ăn mịn nước đồng hành mỏ Rồng khơng có chất ức chế tương đối lớn Việc sử dụng chất ức chế ăn mòn làm giảm đáng kể mức độ ăn mòn kim loại nước đồng hành khai thác mỏ Rồng Hoạt tính ăn mịn nước vỉa số giếng trước sau sử dụng acid để khơi thông vùng cận đáy giếng nghiên cứu Bảng số kết thử nghiệm xác định tốc độ ăn mòn nước đồng hành trước sau sử dụng acid để xử lý vùng cận đáy giếng số giếng mỏ Bạch Hổ Thỏ Trắng điều kiện nhiệt độ cao áp suất cao Kết nghiên cứu xác định tốc độ ăn mòn (Bảng 7) cho thấy, việc sử dụng acid để xử lý vùng cận đáy giếng, ảnh hưởng đến mức độ ăn mòn kim loại bên lòng giếng, đường ống thiết bị hệ thống thu gom, vận chuyển xử lý dầu mỏ Vietsovpetro Do đó, cần xem xét bơm đủ liều lượng chất ức chế ăn mòn đường ống vận chuyển, đặc biệt thời gian tiến hành xử lý vùng cận đáy giếng để tăng cường khai thác dầu 3.2 Thử nghiệm ăn mòn bên đường ống ngầm mỏ Bạch Hổ Một số tuyến đường ống ngầm khơi vận hành lâu năm mỏ Bạch Hổ gần xảy cố rò rỉ, dẫn đến phải tạm dừng vận hành để xử lý, gây ảnh hưởng đến kế hoạch khai thác dầu vận hành an tồn cơng Bảng Kết đo tốc độ ăn mòn kim loại nước đồng hành mỏ Rồng TT Mẫu nước vỉa Nước đồng hành giàn RP-3 Nước đồng hành giàn RP-3 Nước đồng hành giàn RP-3 Nước đồng hành giàn RP-3 Nước đồng hành đầu vào tàu VSP-02 Nước đồng hành đầu vào tàu VSP-02 Tốc độ ăn mịn (mm/năm) Khơng có chất ức chế ăn mịn 0,284 0,238 Có xử lý chất ức chế ăn mòn 0,052 0,142 0,116 0,184 Ghi Mẫu tháng 5/2018 Mẫu tháng 7/2018 Mẫu tháng 7/2018 Mẫu tháng 7/2018 Mẫu tháng 6/2018 Mẫu tháng 7/2018 Bảng Kết thử nghiệm ăn mòn nước vỉa trước sau xử lý acid số giếng mỏ Bạch Hổ Thỏ Trắng TT Giếng Giếng 412 giàn BK-3 Giếng 20P giàn ThTC-2 Giếng 5X giàn ThTC-2 Bạch Hổ Thỏ Trắng Bảng Các thông số kỹ thuật đường ống ngầm vận chuyển dầu MSP-11 → MSP-9 TT Tốc độ ăn mòn (mm/năm) Trước xử lý acid Sau xử lý acid 0,26 1,68 0,11 1,28 0,12 1,06 Mỏ Cơng trình vị trí đoạn ống Đoạn ống thẳng đứng Đoạn ống nằm ngang Đoạn ống thẳng đứng MSP-11 Đoạn ống nằm ngang Đoạn ống ngầm MSP-11 - MSP-9 Năm đưa vào vận hành MSP-9 1995 Kích thước ống (mm) 323,4 × 15,9 168,3 × 10,9 168,3 × 10,9 323,4 × 15,9 323,4 × 15,9 Vật liệu ống Môi chất API Gr X60 Dầu - khí - nước DẦU KHÍ - SỐ 8/2021 29 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ TT TT Cơng trình MSP-9 MSP-11 Bảng Hàm lượng tác nhân gây ăn mòn bên đường ống dầu MSP-11 → MSP-9 Điều kiện sử dụng Т (оС) 60 60 Р (Мpа) 1,3 1,5 Hàm lượng tác nhân ăn mòn (% mol) H2S СО2 0,0021 0,783 0,0024 0,757 Bảng 10 Kết khảo sát bề dày thành ống đoạn đường ống dẫn dầu MSP-9 → MSP-11 Cơng trình vị trí đoạn ống Đoạn thẳng đứng Đoạn nằm ngang Đoạn thẳng đứng Trên MSP11 Đoạn nằm ngang Đoạn ống ngầm MSP-9 - MSP-11 Trên MSP9 Kích thước đường ống (mm) 323,4 × 15,9 168,3 × 10,9 168,3 × 10,9 323,4 × 15,9 323,4 × 15,9 Tối thiểu 14,76 7,13 9,33 2,48 2,61 Áp suất riêng phần (MPa) H2S СО2 0,000027 0,0102 0,000036 0,0114 Bề dày thành ống (mm) Tối đa 15,80 10,52 10,82 15,81 15,70 Trung bình 15,13 8,97 10,28 14,81 10,30 trình biển Một số kết khảo sát thực trạng ăn mòn tuyến đường ống sau xảy cố, phải dừng hoạt động sau: - Đường ống vận chuyển dầu khí MSP-11 → MSP-9 mỏ Bạch Hổ Hình Bên đoạn thẳng đứng MSP-9 đường ống MSP-9 → MSP-11 Hình Bên đoạn thẳng đứng MSP-11 đường ống MSP-11 → MSP-9 30 Hình Bên đoạn nằm ngang MSP-9 đường ống MSP-9 → MSP-11 Hình Bên đoạn nằm ngang MSP-11 đường ống MSP-11 → MSP-9 Hình Bên đoạn nằm ngang MSP-11 (6 giờ) đường ống MSP-9 → MSP-11 DẦU KHÍ - SỐ 8/2021 Năm 2018, đường ống vận chuyển sản phẩm khai thác MSP-11 đến MSP-9 phải dừng vận hành sau 22 năm hoạt động cố rị rỉ Các thơng tin kỹ thuật đường ống hàm lượng tác nhân gây ăn mòn chất lưu vận chuyển bên đường ống dẫn dầu MSP-11 → MSP-9 trình bày Bảng Để kiểm tra thực trạng bên đường ống, đoạn đường ống ngầm MSP-9 - MSP-11 sử dụng để khảo sát, gồm đoạn ống ngầm nước biển đoạn phía giàn MSP-9 MSP-11 Hình ảnh đoạn ống ngang ống đứng giàn MSP-9 MSP-11 thể Hình - Kết khảo sát thực tế bề dày thành ống đoạn đường ống MSP-9 - MSP-11 trình bày Bảng 10 PETROVIETNAM Hình Ăn mòn bên đường ống vận chuyển nước bơm ép MSP-8 → MSP-9 vị trí Bảng 11 Kết đo bề dày thành ống ngầm dẫn nước bơm ép MSP-8 → MSP-9 TT Mối hàn I Bề dày lại thành ống (mm) giờ Bề dày thành ống theo thiết kế 18,3 mm 17,51 9,31 18,02 6,52 17,81 4,51 18,10 4,32 17,72 5,12 17,45 4,62 17,45 6,45 16,15 5,63 17,72 5,12 Chất lắng đọng 18,12 18,11 17,31 18,45 17,52 18,08 17,85 17,09 17,52 - Đường ống vận chuyển nước bơm ép MSP-8 → MSP-9 mỏ Bạch Hổ Ill Anode II Cathode Chất lắng đọng IV Anode 7,13 mm khoảng 2,61 mm đoạn ống ngầm nước biển Tốc độ ăn mòn nước đồng hành lấy từ đường ống giàn MSP-11 nghiên cứu phòng thí nghiệm nhiệt độ áp suất cao mức trung bình khoảng 0,4 mm/ năm Trong đó, tốc độ ăn mòn đường ống MSP-9 → MSP-11 theo kết khảo sát thực tế đo bề dày thành ống dao động mức 0,583 - 0,578 mm/năm Cathode Hình Mơ tả q trình ăn mịn điện hóa đường ống vị trí Kết khảo sát cho thấy, đường ống vận chuyển dầu MSP-11 → MSP9 bị ăn mòn nghiêm trọng với hố, lỗ ăn mòn tạo thành phần đáy ống (6 giờ) chủ yếu đoạn ống nằm ngang Chất lắng đọng ống chủ yếu FeS (sản phẩm ăn mịn thép đường ống) gây ăn mịn điện hóa khu vực đáy ống Phía đáy ống (3 giờ, 12 giờ) bao phủ kín lớp lắng đọng paraffin dầu đông, nơi mà tượng ăn mịn khơng đáng kể Tại vị trí ăn mòn mạnh sau 22 năm vận hành, bề dày thành ống MSP-11 → MSP-9 mức 2,48 - Ngày 12/8/2015, đường ống vận chuyển nước bơm ép từ giàn MSP-8 đến MSP-9 mỏ Bạch Hổ phải dừng hoạt động cố sau 21 năm vận hành Để đánh giá mức độ ăn mòn bên đoạn ống ngầm, đoạn cố cắt đem bờ để kiểm tra Hình ảnh đường ống vị trí thể Hình Kết đo bề dày thành ống thể Bảng 11 Như vậy, tốc độ ăn mòn bên đường ống bơm ép nước MSP8 → MSP-9 dao động khoảng 0,43 - 0,67 mm/năm Tương tự tuyến ống dẫn dầu MSP11 → MSP-9 đường ống bơm ép MSP8 → MSP-9 mỏ Bạch Hổ, đến số tuyến đường ống ngầm khác Vietsovpetro sau thời gian dài vận hành gặp tình trạng ăn mịn đáy ống vị trí đoạn cong (bend riser) phía đáy biển, gần phía giàn khai thác DẦU KHÍ - SỐ 8/2021 31 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Các đường ống ngầm Vietsovpetro chủ yếu không trang bị thiết bị phóng nhận thoi nên khơng thể làm ban đầu sau kết nối đường ống ngầm vào hệ thống công nghệ giàn làm định kỳ tuyến ống, điều dẫn đến ăn mịn điện hóa đường ống vị trí giờ, nơi có diện nước q trình vận chuyển chất lưu có hàm lượng nước cao Ăn mịn bên đường ống ngầm mơ tả theo trình I, II, III IV Hình Kết nghiên cứu cho thấy xác suất cố đường ống ngầm vận chuyển dầu khí thể Hình Dầu + Khí + Nước Xác suất vết thủng đoạn 90% - 30 m Dầu + Nước Xác suất vết thủng đoạn cao so với phần lại 1-5m Hình Những vị trí đường ống vận chuyển sản phẩm giếng ngồi khơi có rủi ro ăn mịn cao Tốc độ ăn mòn bên đường ống bị ảnh hưởng nhiều hàm lượng nước lắng đọng tạp chất (CO2, H2S, O2, khoáng chất, SRB…), pH nước, nhiệt độ, áp suất chế độ dịng chảy… Đối với đường ống dẫn dầu thơ, chế độ vận chuyển lưu chất đường ống yếu tố quan trọng hạn chế lượng nước lắng đọng giảm ăn mịn Khi q trình ăn mòn xảy ra, sản phẩm ăn mòn tồn dạng FeCO3 FeS kết tủa bề mặt đường ống vận chuyển, với cặn paraffin, asphaltene… lắng đọng đường ống làm giảm hiệu ức chế ăn mòn chất ức chế, gây ăn mịn lớp cặn tạo điều kiện cho SRB phát triển Việc không lắp đặt thiết bị phóng nhận thoi khơng dẫn đến việc khơng thể kiểm tra tình trạng bên đường ống làm gia tăng tốc độ ăn mòn, mà cịn đối mặt với phức tạp q trình vận chuyển dầu, khí, hỗn hợp dầu khí tăng áp hệ thống thu gom, vận chuyển sản phẩm khai thác; tạo nút chất lỏng đường ống thu gom khí từ bình tách bậc giàn, tăng áp suất vận chuyển sản phẩm, nút chất lỏng đường vận chuyển khí gaslift gây ảnh hưởng đến công tác vận hành giàn khai thác các giàn nén khí Do đó, làm đường ống biện pháp hiệu giảm thiểu ăn mòn bên đường ống đảm bảo an toàn vận hành Giải pháp làm chống ăn mòn đường ống dẫn dầu Hình Các loại thoi làm đường ống Hình 10 Thoi thơng minh dùng để khảo sát đường ống 32 DẦU KHÍ - SỐ 8/2021 Để thực kế hoạch phát triển dài hạn, cần xác định tình trạng bên hệ thống đường ống ngầm từ có kế hoạch bảo dưỡng sửa chữa thay phù hợp Do đó, Vietsovpetro lựa chọn triển khai lắp đặt, thực việc làm khảo sát tình trạng bên đường ống phương pháp phóng thoi Hai kiểu thoi sử dụng thoi làm thoi thơng minh (Hình 10) PETROVIETNAM Việc phóng thoi đường ống cũ không thiết kế lắp đặt hệ thống phóng nhận thoi theo thiết kế ban đầu thách thức lớn đối mặt với rủi ro tắc thoi q trình phóng, nhận thoi cố khó lường khác Trên sở nghiên cứu tài liệu thiết kế đường ống, điều kiện vận hành, lịch sử vận hành đưa giả thiết giải pháp dự phòng trường hợp gặp cố, hệ thống phóng nhận thoi thiết kế, lắp đặt tiến hành phóng nhận thoi lần đầu cho đường ống dầu giàn MSP-8 → MSP-9 đường ống dẫn khí gaslift giàn MSP-10 → MSP-9 Hình 11 hình ảnh thoi làm sau sử dụng làm đường ống ngầm MSP-8 → MSP-9 Đường ống sau làm tiến hành đo bề dày thành ống thoi thông minh Kết thể Bảng 12 13 cho thấy bề dày thành ống giảm đáng kể so với bề dày thành ống thiết kế ban đầu Việc phóng thoi thơng minh cho phép xác định bề dày thành ống toàn tuyến ống, ghi nhận vị trí ăn mòn cục bộ, phương pháp đo bề dày UTM thơng thường khó thực Kết khảo sát rõ đường ống dẫn dầu giàn MSP-8 → MSP-9 sau 26 năm vận hành có nhiều vị trí ăn mịn cục phần khơng khí với bề dày thành ống cịn lại nhỏ bề dày yêu cầu tối thiểu, cần sửa chữa Còn phần ngầm nước, bề dày thành ống lại lớn bề dày yêu cầu tối thiểu Đối với đường ống dẫn gaslift, bề dày thành ống nhìn chung có suy giảm đáng kể sau 23 năm vận hành, nhiên nằm giới hạn cho phép nên chưa cần sửa chữa, song cần có kế hoạch kiểm tra giám sát định kỳ, trì hiệu bơm hóa phẩm ức chế ăn mịn để đảm bảo an tồn vận hành cho đường ống Trên sở kinh nghiệm thực tế, thời gian tới Vietsovpetro triển khai nghiên cứu tiếp tục tự thực phương án phóng nhận thoi đường ống ngầm để tiết giảm chi phí sản xuất đáp ứng nhu cầu lớn làm lắng đọng đường ống Kết luận Hình 11 Các loại thoi sử dụng để làm đường ống ngầm MSP-8 → MSP-9 mỏ Bạch Hổ Khoảng cách khảo sát từ MSP-8 (m) 0,62 - 0,89 1,2 - 4,84 2271,83 3030,23 Khoảng cách khảo sát từ MSP-8 (m) 0,56 1,26 2254,11 3065,33 Các tuyến ống ngầm Lô 09-1 Vietsovpetro chế tạo thép carbon, làm việc điều kiện hàm lượng nước đồng hành, tạp chất ăn mòn ngày cao đường ống hoạt động lâu năm, chí có đường ống vận hành tuổi thọ thiết kế đường ống nên nguy ăn mòn rủi ro ăn mòn lớn Bảng 12 Bề dày thành ống lại đường ống dầu giàn MSP-8 → MSP-9 sau 26 năm vận hành Khu vực khảo sát Trên khơng khí (MSP-8) Dưới nước Trên khơng khí (MPS-9) Bề dày thành ống tối thiểu khảo sát phóng thoi (mm) 6,06 3,68 8,38 9,91 Bề dày thành ống trung bình khảo sát UTM (mm) 12,6 11,1 Bề dày thành ống theo thiết kế (m) Bề dày thành ống yêu cầu tối thiểu (mm) 15,9 7,82 Bảng 13 Bề dày thành ống lại đường ống gaslift giàn MSP-10 → MSP-9 sau 23 năm vận hành Bề dày thành ống tối thiểu khảo sát phóng thoi (mm) 6,41 Trên khơng khí (MSP-10) 7,81 Dưới nước 7,17 Trên khơng khí (MPS-9) 7,17 Khu vực khảo sát Bề dày thành ống trung bình khảo sát UTM (mm) 10,1 11,8 Bề dày thành ống theo thiết kế (m) Bề dày thành ống yêu cầu tối thiểu (mm) 12,7 7,08 DẦU KHÍ - SỐ 8/2021 33 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Các kết đánh giá ăn mịn phịng thí nghiệm nước đồng hành kết quan sát trực quan thực đường ống dẫn dầu khí giàn MSP-11 → MSP-9 cho thấy q trình ăn mịn xảy nghiêm trọng vị trí đáy đường ống (vị trí giờ) nơi có nước ngưng tụ với tốc độ ăn mòn lớn, bề dày thành ống tối thiểu lại đáy đường ống khoảng 2,5 mm Các kết khảo sát đường ống dẫn nước bơm ép giàn MSP-8 → MSP-9 có tốc độ ăn mịn cực đại đáy đường ống tượng lắng đọng sản phẩm ăn mòn, bề dày thành ống tối thiểu lại đường ống khoảng 4,3 mm Để kiểm soát trạng đường ống ngầm, giảm thiểu ăn mòn lớp cặn tối ưu hiệu chất ức chế ăn mòn, Vietsovpetro tiến hành thiết kế, lắp đặt phóng thu thoi thành cơng cho tuyến ống ngầm dẫn dầu khí giàn MSP-8 → MSP-9 dẫn khí gaslift giàn MSP-10 → MSP-9 Đây dự án tự thực Vietsovpetro kinh nghiệm hữu ích để tiếp tục triển khai cho tuyến ống ngầm khác Kết nghiên cứu lựa chọn áp dụng giải pháp khảo sát hạn chế ăn mòn mang lại hiệu cơng tác chống ăn mịn thực tiễn vận hành mỏ, đảm bảo an toàn cho công tác vận chuyển sản phẩm hệ thống đường ống ngầm, giúp Vietsovpetro bước đánh giá tình trạng hệ thống đường ống ngầm kịp thời đưa giải pháp kinh tế - kỹ thuật để tiếp tục trì hoạt động hệ thống đường ống ngầm vận chuyển nói riêng hệ thống khai thác, thu gom, vận chuyển xử lý sản phẩm nói chung Tài liệu tham khảo [1] James Speight, Oil and gas corrosion prevention (1 edition) Gulf Professional Publishing, 2014 st [2] Нгуен Тхук Кханг, “Разработка технологии транспорта нефти, исключающей расслоение наднжности эксплуатации нефтепроводов на шельфе Вьетнам”, Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Москва, 2000 [3] Vietsovpetro, “Hồn thiện cơng tác chống ăn mịn cho cơng trình dầu khí biển Vietsovpetro” [4] Weatherford, “Đánh giá độ nhiễm vi khuẩn thiết bị hệ thống thu gom vận chuyển dầu giàn công nghệ trung tâm tàu chứa dầu của Vietsovpetro”, 1234 109/N-N5SP5-Weathas [5] Lekan Taofeek Popoola, Alhaji Shehu Grema, Ganiyu Kayode Latinwo, Babagana Gutti, and Adebori Saheed Balogun, “Corrosion problems during oil and gas production and its mitigation”, International Journal of Industrial Chemistry, Vol 4, No 35, 2013 DOI: 10.1186/22285547-4-35 [6] ASTM International, “Standard practice for preparing, cleaning, and evaluating corrosion test specimens”, ASTM G1-03, 2017 CORROSION IN SUBSEA PIPELINES AND ANTI-CORROSION SOLUTIONS TO ENSURE SAFE OPERATION OF VIETSOVPETRO’S OIL AND GAS FIELDS Tran Van Vinh, Cao Tung Son, Le Dang Tam, Chu Van Luong, Tong Canh Son, Phung Quang Thang Vietsovpetro Email: tamld.pt@vietsov.com.vn Summary The subsea pipelines of Vietsovpetro’s offshore fields in Block 09-1 were made of carbon steel These pipelines have been operating in high content of produced water and corrosive impurities for a long period (many pipelines for over 25 years, which exceed their designed lifetime) which implies very high risks of leakage Corrosion tests in the laboratory and visual observation of the actual pipeline samples revealed the highest corrosion rate at the bottom of the pipelines, and the positions where water or corrosive products accumulate/stagnate Pig launching and receiving systems have been designed, installed, and successfully operated in two oil and gaslift pipelines of Bach Ho field to monitor and control corrosion, clean subsea pipelines to minimise corrosion under deposit layers and optimise the effectiveness of the corrosion inhibitors This article analyses the current corrosion inside the subsea pipelines of Block 09-1, the influencing factors, the corrosion mechanism, and mitigation methods to ensure the safe operation of Vietsovpetro’s oil and gas fields Key words: Subsea pipeline, metal corrosion, launch pig, Block 09-1, Vietsovpetro 34 DẦU KHÍ - SỐ 8/2021 ... làm đường ống biện pháp hiệu giảm thiểu ăn mòn bên đường ống đảm bảo an toàn vận hành Giải pháp làm chống ăn mịn đường ống dẫn dầu Hình Các loại thoi làm đường ống Hình 10 Thoi thông minh dùng để. .. chế ăn mòn đường ống vận chuyển, đặc biệt thời gian tiến hành xử lý vùng cận đáy giếng để tăng cường khai thác dầu 3.2 Thử nghiệm ăn mòn bên đường ống ngầm mỏ Bạch Hổ Một số tuyến đường ống ngầm. .. tình trạng ăn mịn bên đường ống ngầm Do đó, việc đánh giá ăn mòn để đưa giải pháp phù hợp, kiểm tra, kiểm sốt ăn mịn cần thiết nhằm đảm bảo hoạt động an toàn toàn hệ thống đường ống ngầm PETROVIETNAM