Tài liệu Thiết kế thiết bị cho cụm xử lý khí giàn thái bình (instrument fuet gas skid)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU ĐỒ ÁN/ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ QUY TRÌNH CỤM XỬ LÝ KHÍ GIÀN THÁI BÌNH (INSTRUMENT/FUEL GAS SKID) Trình độ đào tạo : Đại học chính quy Ngành : Công nghệ kỹ thuật hóa học Chuyên ngành : Hóa dầu Giảng viên hƣớng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Văn Thông ThS. Nguyễn Quốc Hải KS. Nguyễn Văn Vinh Sinh viên thực hiện : Trần Thị Ngọc Anh MSSV: 1052010012 Lớp: DH10H1 Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2014 Đồ án tốt nghiệp đại học (2010 – 2014) Trƣờng ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC VÀ CNTP 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: Trần Thị Ngọc Anh Ngày sinh: 02/02/1991 MSSV : 1052010012 Lớp: DH10H1 Địa chỉ : 947A Bình Giã, Phƣờng 10, Tp Vũng Tàu, Tỉnh BR – VT E-mail : [email protected] Trình độ đào tạo : Đại học Hệ đào tạo : Chính quy Ngành : Công nghệ kỹ thuật hóa học Chuyên ngành : Hóa Dầu 1. Tên đề tài: “Thiết kế quy trình cụm xử lý khí – hệ thống khí nhiên liệu cho giàn Thái Bình (Fuel Gas Skid)” 2. Giảng viên hƣớng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Văn Thông – ThS. Nguyễn Quốc Hải – KS. Nguyễn Văn Vinh 3.Ngày giao đề tài: 11/06/2014 4. Ngày hoàn thành đồ án/ khoá luận tốt nghiệp: 07/07/2014 Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày 11 tháng 06 năm 2014 GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký và ghi rõ họ tên) Trần Thị Ngọc Anh TRƢỞNG BỘ MÔN (Ký và ghi rõ họ tên) Khoa Hóa học & CNTP TRƢỞNG KHOA (Ký và ghi rõ họ tên) Chuyên ngành hóa dầu Đồ án tốt nghiệp đại học (2010 – 2014) Trƣờng ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp là một công trình nghiên cứu khoa học đƣợc xây dựng dựa trên quá trình học tập nghiên cứu tại trƣờng kết hợp với những ứng dụng thực tế giúp sinh viên nắm vững và vận dựng kiến thức đã học vào một trƣờng hợp cụ thể. Trong suốt thời gian thực hiện đề tài và hoàn thành đồ án tốt nghiệp đại học tại Trung tâm thiết kế và triển khai dự án PVC – MSep, tôi luôn nhận đƣợc sự quan tâm giúp đỡ tận tình của tập thể cán bộ kỹ sƣ tại đơn vị thực tập và các thầy/cô giảng viên trong Khoa Hóa học & Công nghệ thực phẩm Trƣờng Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu. Nhân dịp này cho tôi gửi lời cảm ơn sâu sắc đến: BGH Trƣờng Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu, PGS.TS. Nguyễn Văn Thông – trƣởng khoa Hóa học & Công nghệ Thực phẩm, ThS. Nguyễn Quốc Hải cùng toàn thể đội ngũ cán bộ giảng viên khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm đã tạo điều kiện tốt nhất giúp tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp đại học này. Tập thể cán bộ kỹ sƣ của TT Thiết kế & Triển khai dự án PVC – MSep đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực tập tại đơn vị, đặc biệt là KS. Nguyễn Văn Vinh – là ngƣời hƣớng dẫn trực tiếp cho tôi. Tuy bận rộn với công việc, nhƣng kỹ sƣ vẫn luôn dành cho sự quan tâm, chỉ bảo và hƣớng dẫn tôi tận tình suốt thời gian thực hiện hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Một lần nữa tôi xin chân thành cám ơn! Vũng Tàu, tháng 07 năm 2014 Sinh viên thực hiện Trần Thị Ngọc Anh Khoa Hóa học & CNTP i Chuyên ngành hóa dầu Đồ án tốt nghiệp đại học (2010 – 2014) Trƣờng ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ...................................................................... iii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .................................................................... iv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT......................................... v LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT ............................................... 3 1.1. Tiềm năng và trữ lƣợng bể trũng Sông Hồng ........................................ 3 1.1.1. Vị trí địa lý ...................................................................................... 3 1.1.2. Tình hình khai thác và sử dụng ....................................................... 5 1.2. Quá trình khai thác và đặc điểm mỏ khí Tiền Hải ................................. 6 1.3. Dự án cụm xử lý khí giàn Thái Bình ..................................................... 7 1.4. Công nghệ xử lý khí – hệ thống xử lý khí nhiên liệu ............................ 9 1.4.1. Công nghệ xử lý khí ........................................................................ 9 1.4.2. Hệ thống xử lý khí nhiên liệu (fuel gas) ....................................... 11 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN CỤM XỬ LÝ KHÍ THÁI BÌNH ..................... 13 2.1. Nguồn nguyên liệu và sản phẩm của cụm xử lý khí Thái Bình ........... 13 2.1.1. Nguồn nguyên liệu của quá trình sử lý khí ................................... 13 2.1.2. Nguồn sản phẩm sau quá trình xử lý khí ...................................... 15 2.2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của cụm xử lý khí Thái Bình ................... 16 2.2.1. Sơ đồ hoạt động dòng lƣu chất vào/ra thiết bị tách khí ................ 18 2.2.2. Sơ đồ dòng lƣu chất vào/ra thiết bị lọc khí ................................... 20 2.3. Hệ thống thiết bị chính cho cụm xử lý khí nhiên liệu.......................... 22 Khoa Hóa học & CNTP i Chuyên ngành hóa dầu Đồ án tốt nghiệp đại học (2010 – 2014) Trƣờng ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu 2.3.1. Thiết bị tách khí ............................................................................ 22 2.3.2. Thiết bị lọc Filter Coalescer (FC) ................................................. 27 2.4. Hệ thống điều khiển mức, thiết bị phụ trợ của cụm xử lý khí ............. 30 2.4.1. Shutdown Valve (SDV) ................................................................ 30 2.4.2. Pressure Control Valve (PCV) ...................................................... 31 2.4.3. Pressure Safety Valve (PSV) và Pressure Relief Valve (PRV) .... 31 2.4.4. Blowdown Valve (BDV) .............................................................. 32 2.4.5. Các loại van khác .......................................................................... 32 CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH .......................... 33 3.1. Giới thiệu phần mềm PV – Elite .......................................................... 33 3.2. Thành phần nguyên liệu đầu vào của quy trình thiết kế ...................... 34 3.3. Tính toán thiết kế cho thiết bị tách Scrubber ....................................... 43 3.4. Tính toán thiết bị lọc khí FC ................................................................ 52 3.5. Biện pháp chống ăn mòn và bố trí sàn lắp đặt các thiết bị cho cụm xử lý khí giàn Thái Bình................................................................................... 59 3.5.2. Biện pháp chống ăn mòn............................................................... 59 3.5.3. Bố trí lắp đặt các thiết bị cho cụm xử lý giàn Thái Bình .............. 61 KẾT LUẬN ..................................................................................................... 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 63 Khoa Hóa học & CNTP ii Chuyên ngành hóa dầu Đồ án tốt nghiệp đại học (2010 – 2014) Trƣờng ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Bản đồ phân bố các bể trầm tích ....................................................... 4 Hình 1.2. Sơ đồ phát triển dự án thu gom khí giàn Thái Bình .......................... 7 Hình 1.3. Giàn khí Thái Bình Lô 102 & 106 .................................................... 9 Hình 1.4. Sơ đồ hệ thống khí nhiên liệu (Fuel Gas System) .......................... 11 Hình 2.1. Sơ đồ bình tách hai pha trụ đứng .................................................... 24 Hình 2.2. Tách cơ bản kiểu cửa vào hƣớng tâm. ............................................ 25 Hình 2.3. Bình tách 2 pha bộ phận tách cơ bản kiểu ly tâm ........................... 26 Hình 2.4. Thiết bị lọc Filter Coalescer ............................................................ 29 Khoa Hóa học & CNTP iii Chuyên ngành hóa dầu Đồ án tốt nghiệp đại học (2010 – 2014) Trƣờng ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Nguồn nguyên liệu của cụm xử lý khí............................................ 14 Bảng 2.2. Sản phẩm sau quá trình xử lý khí ................................................... 15 Bảng 3.1. Thành phần & thông số dòng công nghệ, Jan 2014 ....................... 35 Bảng 3.2. Thành phần & thông số dòng công nghệ, Jan 2026 ....................... 37 Bảng 3.3. Thành phần & thông số dòng công nghệ, Oct 2027 ....................... 39 Bảng 3.4. Thành phần & thông số dòng công nghệ, Dec 2013 ...................... 41 Bảng 3.5. Kích thƣớc sơ bộ thiết bị tách Scrubber ......................................... 45 Bảng 3.6. Thông số đầu vào cho thiết bị tách Scrubber ................................. 46 Bảng 3.7. Thông số thiết kế tiêu chuẩn cho thiết bị tách ................................ 47 Bảng 3.8. Vật liệu chế tạo thiết bị tách Scrubber............................................ 49 Bảng 3.9. Tiêu chuẩn kích thƣớc cho các chi tiết của thiết bị tách ................ 50 Bảng 3.10. Các giá trị khối lƣợng thiết kế của thiết bị tách............................ 51 Bảng 3.11. Kích thƣớc sơ bộ của thiết bị lọc FC ............................................ 54 Bảng 3.12. Thông số đầu vào cho thiết bị (FC). ............................................. 55 Bảng 3.13. Thông số tiêu chuẩn thiết kế cho thiết bị FC ................................ 56 Bảng 3.14. Vật liệu chế tạo thiết bị FC ........................................................... 57 Khoa Hóa học & CNTP iv Chuyên ngành hóa dầu Đồ án tốt nghiệp đại học (2010 – 2014) Trƣờng ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT BDV Blowdown Valve FC Filter Coalescer LC Level control LCV Level control Valve MMscfd Million Standard cubic per day PCV Pressure Control Vale PRV Pressure Relief Valve PSV Pressure Safety Valve SAD Automatic Drainers SDV Shutdown Vale TBDP – A Dự án cụm xử lý khí Thái Bình VB Ball Valve VC Check Valve VGL Globe Valve DEG Dietylen glycol TEG Trietylen glycol Khoa Hóa học & CNTP v Chuyên ngành hóa dầu Đồ án tốt nghiệp đại học (2010 – 2014) Trƣờng ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu LỜI MỞ ĐẦU Trong bối cảnh hội nhập hiện nay, khi Việt Nam đã trở thành thành viên chính thức của Tổ chức thƣơng mại thế giới (WTO) thì nền công nghiệp đã có nhiều cơ hội phát triển hơn, trong đó ngành công nghiệp dầu khí là một trong những ngành công nghiệp đƣợc ƣu tiên phát triển hàng đầu. Đây là một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn nhằm phát triển kinh tế đất nƣớc, phù hợp với tiềm năng dầu mỏ hiện có của nƣớc ta. Nền kinh tế dầu khí nƣớc ta ngày càng phát triển với nhiều hƣớng đi mới cùng các dự án, công trình dầu khí mở rộng đã và đang đƣợc triển khai. Sự phát triển ngày càng cao của khoa học công nghệ đặt ra yêu cầu khắt khe hơn về nguồn nhiên liệu, đòi hỏi ngành công nghiệp dầu khí phải luôn luôn vận động hết mình, không ngừng nghiên cứu và áp dụng những thành tựu khoa học nhằm cải tiến công nghệ để nguồn nhiên liệu sản xuất ra đáp ứng đƣợc những yêu cầu đó. Các dự án dầu khí khi triển khai cần phải có khâu chuẩn bị và thiết kế các thiết bị phù hợp với yêu cầu công nghệ và mục đích phát triển của dự án. Các thiết bị trong công nghiệp khai thác chế biến dầu khí luôn luôn đƣợc thiết kế tối ƣu nhất để đảm bảo phù hợp với mục đích sử dụng của thiết bị và đạt giá trị sử dụng lâu dài, hiệu quả cao về mặt kinh tế. Cùng với các dự án dầu khí đã và đang đƣợc triển khai xây dựng ở miền Nam nƣớc ta nhƣ cụm mỏ Bạch Hổ, cụm Lan Tây – Lan Đỏ, mỏ Diamond, mỏ Tê Giác Trắng,…hiện nay thì dự án cụm xử lý khí Thái Bình (Instrument/Fuel Gas Skid) tại thuộc lô 102 & 106 của mỏ khí Tiền Hải biển Thái Bình mở ra hƣớng phát triển cho thị trƣờng khí khu vực Đồng bằng Bắc Bộ thuộc miền Bắc nƣớc ta với tiềm năng cung cấp khí cho khu vực này và dùng làm nguyên liệu sử dụng cho nhà máy nhiệt điện Thái Bình 2 đang đƣợc ngành dầu khí Việt Nam quan tâm đầu tƣ và đánh giá cao về giá trị kinh tế. Vì Khoa Hóa học & CNTP 1 Chuyên ngành hóa dầu Đồ án tốt nghiệp đại học (2010 – 2014) Trƣờng ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu vậy, việc nghiên cứu thiết kế xây dựng cho cụm xử lý khí giàn Thái Bình là cần thiết đối với nhu cầu phát triển kinh tế của ngành công nghiệp dầu khí nói riêng và là bƣớc tiến mới trong công cuộc thực hiện Chiến lƣợc Phát triển Năng lƣợng Quốc gia Việt Nam đến năm 2020 nói chung. Từ những phân tích nhận định trên đây, tôi quyết định chọn đề tài : “ Thiết kế quy trình công nghệ cho cụm xử lý khí – hệ thống khí nhiên liệu cho giàn Thái Bình (Instrument/Fuel Gas Skid)” làm đề tài đồ án tốt nghiệp đại học của mình. Với đề tài này mục tiêu tôi muốn hƣớng đến là xây dựng một quy trình xử lý khí phù hợp với nguồn nguyên liệu mỏ khí Thái Bình cung cấp với những thiết bị tối ƣu nhất về mặt kinh tế và giá trị sử dụng trong thời gian dài để dạt hiệu quả cao nhất. Để thực hiện đề tài này tôi ứng dụng những kiến thức có đƣợc trong quá trình học hỏi tại trƣờng học, tìm hiểu thực tế trong quá trình thực tập kết hợp với việc sử dụng các phần mềm thiết kế, tính toán thông dụng nhất nhƣ Auto CAD, PV – ELITE, PDMS,... để tính toán thiết kế cho các thiết bị chính đƣợc lắp đặt và sử dụng trong cụm xử lý khí. Đề tài đồ án tốt nghiệp này đƣợc trình bày theo bố cục sau: Chƣơng 1: Tổng quan về lý thuyết Chƣơng 2: Tổng quan cụm xử lý khí Thái Bình Chƣơng 3: Tính toán, thiết kế thiết bị chính Kết luận Khoa Hóa học & CNTP 2 Chuyên ngành hóa dầu Đồ án tốt nghiệp đại học (2010 – 2014) Trƣờng ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT 1.1. Tiềm năng và trữ lƣợng bể trũng Sông Hồng 1.1.1. Vị trí địa lý Về địa lý, bể Sông Hồng có một phần nhỏ diện tích nằm trên đất liền thuộc đồng bằng Sông Hồng, còn phần lớn diện tích thuộc vùng biển Vịnh Bắc Bộ và biển miền Trung thuộc các tỉnh từ Quảng Ninh , đến Bình Định. Đây là một bể có lớp phủ trầm tích Đệ Tam dày hơn 14 km, có dạng hình thoi kéo dài từ miền võng Hà Nội ra vịnh Bắc Bộ và biển miền Trung. Dọc rìa phía Tây bể trồi lộ các đá móng Paleozoi – Mesozoi. Phía Đông Bắc tiếp giáp bể Tây Lôi Châu, phía Đông lộ móng Paleozoi – Mesozoi đảo Hải Nam, Đông Nam là bể Đông Nam Hải Nam và bể Hoàng Sa, phía Nam giáp bể trầm tích Phú Khánh. Tổng số diện tích của cả bể khoảng 220.000 km2, bể Sông Hồng về phía Việt Nam chiếm khoảng 126.000km2 trong đó phần đất liền miền võng Hà Nội (MVHN) và vùng biển nông ven bờ chiếm khoảng hơn 4000 km2. Bể Sông Hồng rộng lớn có cấu trúc địa chất phức tạp thay đổi từ đất liền ra biển theo hƣớng Tây Bắc – Đông Nam và Nam, bao gồm các vùng địa chất khác nhau. Có thể phân thành 3 vùng địa chất: Vùng Tây Bắc: bao gồm miền võng Hà Nội (MVHN) và một số lô phía Tây Bắc của vịnh Bắc Bộ (lô 102, 103, 106, 107). Đặc điểm cấu trúc nổi bật của vùng này là cấu trúc uốn nếp phức tạp kèm nghịch đảo trong Miocen. Vùng Trung tâm: bao gồm từ lô 107 – 108 đến lô 114 – 115 với mực nƣớc biển dao động từ 20 – 90m. Vùng này có cấu trúc đa dạng, phức tạp, nhất là tại phụ bể Huế-Đà nẵng, nhƣng nhìn chung có móng nghiêng thoải dần vào trung tâm với độ dày trầm tích hơn 14000 m. Các cấu tạo nói chung Khoa Hóa học & CNTP 3 Chuyên ngành hóa dầu Đồ án tốt nghiệp đại học (2010 – 2014) Trƣờng ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu có cấu trúc khép kín kế thừa trên móng ở phía Tây, đến các cấu trúc diapir nổi bật ở giữa trung tâm. Vùng phía Nam từ lô 115 đến lô 121, với mực nƣớc thay đổi từ 30 – 800 m, có cấu trúc khác hẳn so với hai vùng trên vì có móng nhô cao trên địa lũy Tri Tôn tạo thềm cacbonat và ám tiêu san hô, bên cạnh phía Tây là địa hào Quảng Ngãi và phía Đông là các bán địa hào Lý Sơn có tuổi Oligocen. Hình 1.1. Bản đồ phân bố các bể trầm tích Khoa Hóa học & CNTP 4 Chuyên ngành hóa dầu Đồ án tốt nghiệp đại học (2010 – 2014) Trƣờng ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu 1.1.2. Tình hình khai thác và sử dụng Năm 1996, trong chƣơng trình hợp tác với BP, PetroVietnam đã thực hiện đề án đánh giá khí tổng thể (Vietnam Gas Master Plan) ở bể Sông Hồng với 4 đối tƣợng chính là móng trƣớc Đệ Tam, cát kết vùng ven, cát kết turbidit và khối xây cacbonat. Kết quả đánh giá từ 4 đối tƣợng trên cho thấy tiềm năng có thể thu hồi vào khoảng 420 tỷ m3 khí thiên nhiên, 250 triệu thùng (40 triệu m3) condensat, 150 triệu thùng (24 triệu m3) dầu và 5 tỷ m3 khí đồng hành. Năm 1997 PetroVietnam thực hiện đánh giá tổng thể tài nguyên dầu khí thềm lục địa Việt Nam (VITRA - Vietnam Total Resource Assessment, đề án hợp tác giữa PetroVietNam và NaUy) trong đó có bể Sông Hồng. Theo đề án này tổng tiềm năng thu hồi của bể Sông Hồng đƣợc tính cho 8 đối tƣợng gồm: móng trƣớc Đệ Tam, cát kết châu thổ – sông ngòi Oligocen, cát kết châu thổ – sông ngòi – đầm hồ Oligocen, cát kết châu thổ – sông ngòi – biển nông Oligocen và Miocen dƣới, bẫy thạch học Oligocen – Miocen, vùng nghịch đảo kiến tạo Miocen, khối xây cacbonat và turbidit, vào khoảng 570 – 880 triệu m3 quy dầu trong đó đã phát hiện khoảng 250 triệu m3 quy dầu. Trên cơ sở kết quả của đề án VITRA, trữ lƣợng và tiềm năng dầu khí bể Sông Hồng có thể đạt khoảng 1.100 triệu m3 quy dầu, chủ yếu là khí . Đến nay tại bể Sông Hồng mới chỉ có 9 phát hiện khí và dầu với tổng trữ lƣợng và tiềm năng khoảng 225 triệu m3 quy dầu, trong đó đã khai thác 0,55 tỷ m3 khí. Các phát hiện có trữ lƣợng lớn đều nằm tại khu vực vịnh Bắc Bộ và phía Nam bể Sông Hồng, nhƣ vậy tiềm năng khí ở ngoài biển hơn hẳn trong đất liền, tuy nhiên do hàm lƣợng CO2 cao nên hiện tại chƣa thể khai thác thƣơng mại đƣợc. Tiềm năng chƣa phát hiện dự báo vào khoảng 845 triệu m3 quy dầu, chủ yếu là khí và tập trung ở ngoài biển. Khoa Hóa học & CNTP 5 Chuyên ngành hóa dầu Đồ án tốt nghiệp đại học (2010 – 2014) Trƣờng ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu 1.2. Quá trình khai thác và đặc điểm mỏ khí Tiền Hải 30 năm đã trôi qua kể từ ngày dòng khí công nghiệp đầu tiên đƣợc đƣa vào khai thác tại Tiền Hải – Thái Bình, Ngành Dầu khí Việt Nam đã tiến những bƣớc dài vững chắc trên tất cả các lĩnh vực, trở thành Tập đoàn Anh hùng giữ vị trí đầu tàu trong nền kinh tế đất nƣớc với hoạt động thăm dò khai thác dầu khí – lĩnh vực hoạt động cốt lõi – đƣợc mở rộng đầu tƣ ở trong nƣớc và quốc tế. Sự kiện này luôn là mốc lịch sử đầy vẻ vang và tự hào của cán bộ nhân viên Ngành Dầu khí, có ý nghĩa đặt nền móng cho sự phát triển của công nghiệp dầu khí Việt Nam, từ đây các thế hệ lãnh đạo, cán bộ kỹ thuật, công nhân lao động của Ngành đã rèn luyện và trƣởng thành, tiếp tục lên đƣờng tới những công trình, dự án dầu khí để cống hiến trí tuệ, kinh nghiệm, sức lao động cần cù, sáng tạo cho sự nghiệp xây dựng và phát triển Ngành Dầu khí Việt Nam, góp phần quan trọng đẩy mạnh công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nƣớc và hội nhập kinh tế quốc tế. Ngày 01/2/1975, giếng khoan số 61 đƣợc khởi công trên địa phận xã Đông Cơ, huyện Tiền Hải, tỉnh Thái Bình. Đây là giếng khoan thăm dò đầu tiên thuộc cơ cấu bể Sông Hồng đã cho phát hiện khí tự nhiên tại cấu tạo Tiền Hải C, trong trầm tích Mioxen, hệ tầng Tiên Hƣng, ở chiều sâu 1146 – 1156 m với lƣu lƣợng trên 100 nghìn m3/ngày đêm. Sau thời gian triển khai công tác thẩm lƣợng và phát triển khai thác, ngày 19/4/1981, dòng khí công nghiệp đầu tiên đã đƣợc đƣa vào buồng đốt turbin nhiệt điện công suất 10 MW tại Tiền Hải để thử nghiệm phát điện. Từ năm 1981, những ngƣời thợ khai thác mỏ khí Tiền Hải – C tại địa bàn huyện Tiền Hải tỉnh Thái Bình luôn khơi thông dòng khí. Hàng tỷ m3 khí đƣợc khai thác tại 9 giếng khoan với lƣu lƣợng gần 60.000 m3/ngày đêm. Tất cả nhằm duy trì nguồn năng lƣợng khí đốt cho công nghiệp địa phƣơng. Sau giếng khoan 61, một loạt giếng khoan đã đƣợc thực hiện trong những năm tiếp theo và những năm gần đây nhằm tiếp tục tìm kiếm Khoa Hóa học & CNTP 6 Chuyên ngành hóa dầu Đồ án tốt nghiệp đại học (2010 – 2014) Trƣờng ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu thăm dò và khai thác dầu khí trong trầm tích Mioxen, đã phát hiện tổng cộng 13 vỉa khí với tổng trữ lƣợng tại chỗ khoảng 1,3 tỷ m3. Tổng sản lƣợng khí khai thác và cung cấp của mỏ khí Tiền Hải C từ năm 1981 đến nay đạt khoảng 850 triệu m3 khí, trong đó giai đoạn 1981 – 1991 chủ yếu phục vụ sản xuất điện, những năm tiếp theo đáp ứng cho hoạt động của hàng chục doanh nghiệp tại khu công nghiệp Tiền Hải, sử dụng nhiên liệu khí để sản xuất ra hàng triệu sản phẩm chất lƣợng cao nhƣ: thủy tinh, pha lê, xi măng trắng, gốm sứ, gạch ceramic, granit… với doanh thu hàng năm đạt trên 650 tỷ đồng, thu hút hơn 10.000 lao động, đóng góp quan trọng vào việc chuyển dịch cơ cấu, phát triển kinh tế, xã hội tỉnh Thái Bình nói riêng và khu vực phía Bắc nƣớc ta nói chung. 1.3. Dự án cụm xử lý khí giàn Thái Bình Hình 1.2. Sơ đồ phát triển dự án thu gom khí giàn Thái Bình Kể từ khi Việt Nam có Luật Đầu nƣớc ngoài (29-12-1987) và Luật Dầu khí (06-7-1993) đã có hàng chục công ty, tập đoàn dầu khí lớn trên thế giới đầu tƣ vào tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí trên toàn thềm lục địa Việt Khoa Hóa học & CNTP 7 Chuyên ngành hóa dầu Đồ án tốt nghiệp đại học (2010 – 2014) Trƣờng ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Nam, thông qua các hợp đồng dầu khí. Đến nay, công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí đã đƣợc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam triển khai mạnh mẽ trên toàn thềm lục địa Việt Nam với mục tiêu phát hiện nhiều mỏ dầu khí mới nhằm đáp ứng nhu cầu trong nƣớc và xuất khẩu. Các phát hiện dầu khí mới tại vùng Tây Bắc bể Sông Hồng nhƣ Hắc Long, Địa Long, Hồng Long, Bạch Long tại Lô 103 & 107; Hàm Rồng, Thái Bình tại Lô 102 & 106 là những cơ hội đầy triển vọng để phát triển khai thác với mục tiêu đáp ứng nguồn nhiên liệu phục vụ phát triển công nghiệp sản xuất nói chung và công nghiệp dầu khí nói riêng ở khu vực Đồng bằng Bắc Bộ trong thời gian tới. Hiện Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam (PVN) đã giao cho Tổng Công ty Khí (PV Gas) lập phƣơng án triển khai dự án thăm dò khai thác mỏ Hàm Rồng, Thái Bình từ lô 102 & 106 từ năm 2011 – 2014. Đặc biệt, trong giai đoạn này, PVN cũng ƣu tiên xây dựng tuyến đƣờng ống dẫn khí từ mỏ Hàm Rồng, Thái Bình vào bờ, tạo xƣơng sống cho ngành công nghiệp khai thác sản xuất khí tại Trung tâm khí Thái Bình và các vùng phụ cận Hà Nội, Hải Phòng, đáp ứng nhu cầu sử dụng khí thiên nhiên của nền kinh tế. Dự án cụm xử lý khí Thái Bình “Fuel Gas Skid” (giàn TBDP – A) do PETRONAS Carigali Overeas Sdn Bhd (PCOSB) đang tiến hành xây dựng với sự hỗ trợ thiết kế kỹ thuật và lắp đặt của Trung tâm thiết kế và triển khai dự án PVC – MSep thuộc Công ty cổ phần kết cấu kim loại và xây lắp Dầu khí Việt Nam PVC – MS đảm nhận. Dự án đƣợc xây dựng với vị trí đƣờng dẫn liệu cách khoảng 20 km ngoài khơi phía Đông Nam từ cảng Hải Phòng thuộc các khu vực lô 102 & 106 với độ sâu 25 – 30m. Khí cho dự án Thái Bình thu từ giàn khoan đầu giếng khoan TBDP – A, khí sau đó đƣợc sơ tán từ giàn về cụm xử lý khí bằng đƣờng ống dẫn khí dày 16 inch đƣợc thiết kế và lắp đặt. Dự án cụm xử lý khí Thái Bình dự kiến xử lý khí với công suất tối đa là 26 MMscfd. TBDP – A là một giàn khoan có bốn khe dẫn với một vòi nƣớc phòng ngừa hỏa hoạn chính Khoa Hóa học & CNTP 8 Chuyên ngành hóa dầu Đồ án tốt nghiệp đại học (2010 – 2014) Trƣờng ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu đƣợc quy định sử dụng trong quá trình khoan. TBDP – A là một giàn khoan trung tâm cho tƣơng lai phát triển khí phía Bắc nƣớc ta. Hình 1.3. Giàn khí Thái Bình Lô 102 & 106 1.4. Công nghệ xử lý khí – hệ thống xử lý khí nhiên liệu 1.4.1. Công nghệ xử lý khí Công nghệ khai thác và xử lý khí gas – condensate đƣợc nghiên cứu, phát triển và ứng dụng tại nhiều quốc gia trên thế giới từ những năm 90 của thế kỷ trƣớc. Tuy nhiên ở Việt Nam, lĩnh vực kỹ thuật này chƣa đƣợc quan tâm nhiều do nhu cầu thực tế sản suất. Trong thời gian gần đây, việc phát hiện và đƣa vào khai thác một số mỏ khí và gas – condensate trong nƣớc nhƣ cụm Lan Tây – Lan Đỏ, Rồng Đôi Tây và Hải Thạch – Mộc Tinh, Thiên Ƣng... đòi hỏi sự đầu tƣ nghiên cứu công nghệ và đào tạo nhân lực một cách nghiêm túc với các đơn vị trực tiếp tham gia điều hành các dự án nói riêng và Tập đoàn dầu khí Việt Nam nói chung. Các hệ thống thiết bị công nghệ chính trên giàn khai thác khí gas –condensate gồm: cụm thiết bị đầu giếng (wellhead facilities), cụm phân dòng đầu vào (inlet manifiold), cụm tách khí – Khoa Hóa học & CNTP 9 Chuyên ngành hóa dầu Đồ án tốt nghiệp đại học (2010 – 2014) Trƣờng ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu condensate – nƣớc (3 – phase separator), hệ thống xử lý làm khô khí (gas dehydration system), hệ thống xử lý condensate (condensate dehydration system), hệ thống đo khí (gas metering system), hệ thống đo condensate (condensate metering system), hệ thống phóng thoi làm sạch đƣờng ống vận chuyển (pig launcher), hệ thống xử lý nƣớc đồng hành (water treatment system). Ngoài ra, có thể thiết kế thêm các hệ thống phụ trợ nhƣ: hệ thống thiết bị xử lý H2S, CO2, Hg và chất rắn,... nếu trong thành phần hợp chất khai thác chứa nhiều tạp chất trên vƣợt quá mức quy định cho phép. Công nghệ xử lý khí trên các giàn khai thác ngoài khơi phụ thuộc rất nhiều vào thành phần hỗn hợp lƣu chất hydrocacbon của mỏ. Do đó, các thông số công nghệ hỗn hợp lƣu chất là cơ sở cho phép tính toán, lựa chọn và thiết kế các hệ thống thiết bị công nghệ của giàn khai thác một cách hợp lý và tối ƣu nhất. Mỏ gas – condensate thƣờng chứa khí thiên nhiên (fuel gas system) dạng không đồng hành là một hỗn hợp hydrocarbon (HC) đặc biệt, mà trong đó thành phần gồm có khí methane (C1) và các khí hydrocarbon có mạch carbon ngắn khác nhƣ: C2H6, C3H8, C4H10, C5H12,… chiếm tỷ lệ lớn, cùng với các hydrocarbon có giá trị khối lƣợng phân tử nặng hơn (mạch carbon dài hơn). Ngoài ra khí thiên nhiên thô còn chứa hơi nƣớc, H2S, CO2, He, N2 và các hợp chất khác. Quá trình xử lý khí thiên nhiên bao gồm việc tách tất cả các dạng hydrocacbon và các lƣu chất ra khỏi khí thiên nhiên để tạo ra một sản phẩm khí thiên nhiên khô đƣợc vận chuyển từ giàn vào bờ qua hệ thống đƣờng ống dẫn khí. Khí thiên nhiên khi vận chuyển đi những nới khác phải đƣợc làm sạch – tinh chế. Mặc dù yêu cầu phải tách C2H6, C3H8, C4H10 và C5H12 ra khỏi khí thiên nhiên, nhƣng chúng đều không phải là chất thải mà đƣợc sử dụng vào các mục đích khác nhau. Một quy trình xử lý khí trong quá trình khai thác thƣờng trải qua các giai đoạn: tách dầu và khí – condensate, tách nƣớc, làm khô Glycol thƣờng sử dụng DEG hoặc TEG, khử nƣớc bằng chất ngƣng tụ Khoa Hóa học & CNTP 10 Chuyên ngành hóa dầu Đồ án tốt nghiệp đại học (2010 – 2014) Trƣờng ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu dạng rắn, tách khí thiên nhiên lỏng, chiết xuất khí thiên nhiên lỏng (phƣơng pháp hấp thụ và quá trình giãn nở nhờ làm lạnh ngƣng tụ), chƣng cất phân đoạn, tách sunphua và khí cacbonic. 1.4.2. Hệ thống xử lý khí nhiên liệu (fuel gas) Xử lý khí gas là một phần quan trọng trong dây truyền sản xuất đặc trƣng của khí thiên nhiên trong đó có khí nhiên liệu. Nó đảm bảo độ sạch và tinh khiết tới mức có thể của sản phẩm khí sẽ đƣợc đƣa vào sử dụng, biến khí thiên nhiên/khí mỏ trở thành nguồn lựa chọn năng lƣợng đốt sạch với môi trƣờng. Khí đã đƣợc xử lý hoàn toàn, chúng đƣợc vận chuyển khỏi khu vực sản xuất và đƣa đến nơi tiêu thụ để phục vụ cho các nhu cầu sử dụng. Hình 1.4. Sơ đồ hệ thống khí nhiên liệu (Fuel Gas System) Với hệ thống khí nhiên liệu (Fuel gas) của quá trình xử lý khí cung cấp khí cho các hệ thống sau: Cung cấp khí nhiên liệu cao áp cho đầu kéo turbine (turbine drive) và máy phát turbine (turbine generator). Khoa Hóa học & CNTP 11 Chuyên ngành hóa dầu Đồ án tốt nghiệp đại học (2010 – 2014) Trƣờng ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Cung cấp khí nhiên liệu cho cụm nhà máy nhiệt điện – đạm. Khí mồi thấp áp cho đầu đốt cao áp/thấp áp. Khí đẩy (purge gas) cho ống gom của đuốc cao áp/thấp áp. Cung cấp khí hấp thụ (stripping gas) cho hệ thống tái sinh TEG. Khí bảo vệ (blanket gas) cho bình bay hơi nhanh TEG (TEG flash drum). Khí khô đi ra từ tháp TEG, sau khi đƣợc gia nhiệt (heaters), một phần đƣợc đƣa đến hệ thống khí nhiên liệu để cung cấp cho các cụm công nghệ. Khí đƣợc dẫn vào các thiết bị gia nhiệt sơ bộ, gia nhiệt đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ hình thành hydrate và thấp hơn 5 so với nhiệt độ môi trƣờng xung quanh, sau đó đƣa vào bình tách Scruber khí nhiên liệu đƣợc tách các hạt lỏng tạo thành do sự giảm áp. Tiếp đó, khí đƣợc đƣa đến phin lọc để tách triệt để phần lỏng và các hạt rắn có kích thƣớc lớn hơn 5 m trƣớc khi đƣa đến thiết bị gia nhiệt để làm nhiên liệu cho turbine khí. Khoa Hóa học & CNTP 12 Chuyên ngành hóa dầu