Tài liệu Thiết kế phân tích hệ thống điều khiển công nghệ cho giàn khoan vietsovpetro

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ------------------------------------ LÊ TÙNG SƠN THIẾT KẾ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHỆ CHO GIÀN GIÀN KHOAN VIETSOVPETRO LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Hà Nội – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ------------------------------------ LÊ TÙNG SƠN THIẾT KẾ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHỆ CHO GIÀN GIÀN KHOAN VIETSOVPETRO LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS. PHAN XUÂN MINH Hà Nội – 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là Lê Tùng Sơn, học viên lớp Cao học 2014B ĐKTĐH.VT. Sau hơn hai năm học tập và nghiên cứu, đƣợc sự giúp đỡ của các thầy cô trƣờng Bách Khoa Hà Nội và đặc biệt là sự giúp đỡ của PGS. TS Phan Xuân Minh , giáo viên hƣớng dẫn tốt nghiệp của tôi, tôi đã đi đến cuối chặng đƣờng để kết thúc khóa học. Tôi đã quyết định chọn đề tài tốt nghiệp “Thiết Kế Phân Tích Hệ Thống Điều Khiển Công Nghệ Cho Giàn Giàn Khoan – Vietsovpetro”. Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dƣới sự hƣớng dẫn của PGS Phan Xuân Minh và chỉ tham khảo các tài liệu đã liệt kê. Tôi không sao chép công trình của các cá nhân khác dƣới bất kỳ hình thức nào. Nếu có tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Ngƣời cam đoan MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Danh mục các bảng Danh mục các hình vẽ, đồ thị Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 9 1.1 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRÊN GIÀN KHAI THÁC DẦU KHÍ 10 1.2 CÁC HỆ THỐNG CHÍNH 1.3 TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHỆ TRÊN GIÀN KHAI THÁC 28 1.4 CÁC BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN ĐẶC TRƢNG: 12 32 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN GIÀN KHAI THÁC DẦU KHÍ: 39 2.1 TỔNG QUÁT VỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 39 2.2 THIẾT HỆ THỐNG PCS THEO TIÊU CHUẨN (DNV, API) 52 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ PHỎNG VÀ CHẠY THỬ TRÊN WINCC 130 3.1 TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM WINCC 130 3.2 THỰC HIỆN MÔ PHỎNG 133 CHƢƠNG 4: ĐÁNH GIÁ – KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 1 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1-1 Bảng quy định mẫu phê duyệt tiêu chuẩn của hệ thống điều khiển ........ 47 Bảng 2.2-1 Chức năng điều khiển liên tục .................................................................. 65 Bảng 2.2-2 Chức năng điều khiển khác....................................................................... 66 Bảng 2.2-3 Chức năng logic .......................................................................................... 67 Bảng 2.2-4 Hiển thị giao diện ngƣời máy (HMI) ........................................................ 70 Bảng 2.2-5 Hard wire IO ........................................................................................... 101 Bảng 2.2-6 Modbus IO .............................................................................................. 102 Bảng 2.2-7 Công suất tiêu thụ ................................................................................... 103 Bảng 2.2-8 Danh mục thiết bị .................................................................................... 103 Bảng 4.2-1 QUẢN LÍ HỆ THỐNG TÀI SẢN .......................................................... 152 2 DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ Hình 1.1-1 Hệ thống công nghệ giàn đầu giếng ........................................................... 12 Hình 1.2-1Đầu giếng .................................................................................................... 13 Hình 1.2-2: Cụm thu gom sản phẩm ............................................................................ 14 Hình 1.2-3: Bình tách sản phẩm ................................................................................... 15 Hình 1.2-4: Bộ đo lƣu lƣợng khí đầu ra bình tách ....................................................... 18 Hình 1.2-5: Sơ đồ công nghệ bình xả kín V-301 và bình xả hở V-300 ....................... 21 Hình 1.2-6 Sơ đồ phân cấp dừng giàn khần cấp ........................................................... 27 Hình 1.3-1 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG PCS VỚI CÁC HỆ THỐNG LIÊN QUAN .. 31 Hình 1.4-1Sơ đồ công nghệ một nhánh gaslift ............................................................. 32 Hình 1.4-2:Sơ đồ công nghệ bảo vệ áp suất bình V-400.............................................. 34 Hình 1.4-3Sơ đồ công nghệ điều khiển áp suất khí đầu ra bình V-400 ....................... 34 Hình 1.4-4Sơ đồ công nghệ đo và cảnh báo nhiệt độ bình V-400 ............................... 35 Hình 1.4-5Sơ đồ công nghệ điều khiển mức chất lỏng phân tách trong bình V-400 ... 37 Hình 1.4-6Sơ đồ nguyên lý điều khiển mức ................................................................. 38 Hình 2.2-1Mô hình tổng quát hệ thống điều khiển ...................................................... 53 Hình 2.2-2 Mô hình một hệ thống điều khiển đặc trƣng .............................................. 55 Hình 2.2-3HỆ THỐNG PCS TRONG SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG THỂ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN GIÀN ĐẦU GIẾNG ............................................................................ 99 Hình 2.2-4 SƠ ĐỒ PIPING INSTRUMENTATION DIAGRAM (PID) CHO BÌNH TÁCH SẢN PHẦM V-400 ........................................................................................ 100 Hình 2.2-3Mạng profibus giữa PCS PLC và ET-200 IO module .............................. 107 Hình 2.2-4Sơ đồ khối/truyền thông tổng quát hệ thống ICSS (PCS, SIS) ................. 108 Hình 2.2-10LƢU ĐỒ LOGIC ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT BÌNH V-400 ..................... 117 Hình 2.2-11 LƢU ĐỒ LOGIC ĐIỀU KHIỂN MỨC BÌNH V-400 ........................... 118 Hình 2.2-12 CÁC LƢU ĐỒ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐO LƢU LƢỢNG, ÁP SUẤT VÀ NHIỆT ĐỘ TRÊN BÌNH V-400 PHỤC VỤ ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHỆ ...... 119 Hình 2.2-13 CÁC LƢU ĐỒ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐO LƢU LƢỢNG, ÁP SUẤT VÀ NHIỆT ĐỘ TRÊN BÌNH V-400 PHỤC VỤ ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHỆ ...... 120 3 Hình 2.2-14 CÁC LƢU ĐỒ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐO LƢU LƢỢNG, ÁP SUẤT VÀ NHIỆT ĐỘ TRÊN BÌNH V-400 PHỤC VỤ ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHỆ ...... 121 Hình 2.2-15MÀN HÌNH THAO TÁC CHÍNH HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ ............ 122 Hình 2.2-16 HỆ THỐNG ĐẦU GIẾNG KHAI THÁC BẰNG GASLIFT 1 ............ 123 Hình 2.2-17 GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHỆ CÁC GIẾNG .................... 124 Hình 2.2-18 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHỆ BÌNH TÁCH V-400 ........ 125 Hình 2.2-19 GIAO DIỆN CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN TRÊN GIÀN ............................. 126 Hình 2.2-20 KẾT QUẢ AUTO TURNING CÁC THAM SỐ PID BẰNG PHẦN MỀM (PIC-400) ......................................................................................................... 128 Hình 2.2-21 KẾT QUẢ AUTO TURNING CÁC THAM SỐ PID BẰNG PHẦN MỀM (LIC-400) ......................................................................................................... 129 Hình 3.2-1 Cấu hình phần cứng PLC ......................................................................... 134 Hình 3.2-2 Logic lập trình bậc thang.......................................................................... 134 Hình 3.2-3 Sơ đồ khối FB41 ...................................................................................... 135 Hình 3.2-4 Logic lập trình bậc thang.......................................................................... 136 Hình 3.2-5 Logic lập trình bậc thang.......................................................................... 138 Hình 3.2-6 Kết nối Wincc........................................................................................... 138 Hình 3.2-7 Gán tag name cho Wincc ......................................................................... 139 Hình 3.2-8 Thiết kế giao diện ..................................................................................... 140 Hình 3.2-9 Gán các hiệu ứng ...................................................................................... 140 Hình 3.2-10 Cột hiển thị mức ..................................................................................... 142 Hình 3.2-11 Tạo trend cho tín hiệu điều khiển ........................................................... 143 Hình 3.2-12 Mô phỏng trên Wincc ............................................................................. 145 Hình 4.2-1 Mô hình tích hợp điện và tự động hóa ..................................................... 147 Hình 4.2-2 Phƣơng pháp tiếp cận thống nhất để tự động hóa và tích hợp điện với hệ thống 800xA làm tăng năng suất và giảm thời gian chết. .......................................... 149 4 Một số thuật ngữ và viết tắt đƣợc sử dụng trong tài liệu này nhƣ sau: BDV (Blowdown Valve) Van xả áp ESD (Emergency Shutdown) Dừng khẩn cấp F&G (Fire and Gas) Báo cháy – báo khí PCS (Process Control System) Hệ thống điều khiển công nghệ PFD (Process Flow Diagram) Sơ đồ quá trình ppm (Parts Per Million) Phần triệu đơn vị PSD (Process Shutdown) Dừng quá trình SCSSV (Surface Controlled Sub-Surface Safety Valve) Van sâu điều khiển từ bề mặt SDV (Shutdown Valve) Van đóng khẩn cấp. SSV (Surface Safety Valve) Van an toàn bề mặt TEG Triethylene Glycol Hệ thống tách nƣớc dung công nghệ TEG USD (Unit Shutdown) Dừng thiết bị đơn lẻ WHCP (Wellhead Control Panel) Tủ điều khiển đầu giếng WVSV (Wing Valve) Van nhánh WAT (Wax appearance temperature) Nhiệt độ tạo sáp 5 LỜI MỞ ĐẦU Các hệ thống công nghệ khai thác dầu - khí trên biển luôn đòi hỏi phải đƣợc trang bị các hệ thống đo lƣờng - điều khiển đƣợc thiết kế theo những tiêu chuẩn và qui định đặc thù, đảm bảo cho hệ thống công nghệ hoạt động an toàn, ổn định, chính xác và hiệu quả, Trong quá trình thiết kế, kỹ sƣ thiết kế phải thực hiện hàng loạt tính toán, lựa chọn thiết bị, thiết kế - chế tạo hệ thống, lập trình điều khiển, đăng kiểm thiết kế và hệ thống… phù hợp với chức năng và nguyên lý của hệ thống điều khiển đƣợc yêu cầu. Để thực hiện nhiệm vụ này, ngoài kiến thức chuyên môn, ngƣời thiết kế phải có kinh nghiệm và nắm vững các tiêu chuẩn, qui trình và qui phạm trong thiết kế các hệ thống đo lƣờng - điều khiển, cũng nhƣ phải có kỹ năng trong việc ra quyết định dựa trên các qui định về an toàn cho con ngƣời và môi trƣờng của đăng kiểm quốc gia và quốc tế. Thực tế cho thấy các kỹ sƣ mới tốt nghiệp từ các trƣờng đào tạo chuyên ngành đo lƣờng – điều khiển trong và ngoài nƣớc đều có những hạn chế nhất định trong việc tiếp cận và triển khai thực hiện công việc thiết kế. Đặc biệt, họ hầu nhƣ không đƣợc đào tạo về các qui định, qui chuẩn và tiêu chuẩn thiết kế hệ thống. Dựa trên những kinh nghiệm và khó khăn đã trải qua trong quá trình tiếp cận công việc và thực hiện thiết kế, em mong muốn xây dựng các bộ hƣớng dẫn thiết kế hệ thống đo lƣờng - điều khiển để hỗ trợ và trang bị những kiến thức cần thiết cho các kỹ sƣ thiết kế chƣa có kinh nghiệm, nhằm giảm bớt những khó khăn ban đầu, đáp ứng tốt nhất các yêu cầu công việc cũng nhƣ nhanh chóng nâng cao năng lực và kinh nghiệm thiết kế hệ thống đo lƣờng - điều khiển. Công việc thiết kế hệ thống đo lƣờng – điều khiển cụ thể sẽ phụ thuộc vào tiêu chuẩn áp dụng, yêu cầu của chủ đầu tƣ, qui mô dự án… do đó đề tài này mang tính chất định hƣớng chung cho việc tiếp cận và triển khai thiết kế. Các yêu cầu cụ thể về phƣơng pháp tính toán, về lựa chọn thiết bị… đƣợc đƣa ra trong đề tài này nhằm phân tích, chứng minh tính đúng đắn và hƣớng dẫn ngƣời thiết kế hệ thống tuân thủ các tiêu 6 chuẩn thiết kế chi tiết, các hƣớng dẫn tính toán cũng nhƣ yêu cầu của chủ đầu tƣ trong các dự án cụ thể. Là trƣởng nhóm thiết kế điện tự động hóa giàn BKT- Liên doanh Việt – Nga Vietsovpetro (từ năm 2014-2016), em mong muốn thông qua đề tài này, cung cấp một cái nhìn khác về việc thiết kế, phân tích hệ thống. Khác với việc phân tích hệ thống thông qua nghiên cứu lý thuyết, em muốn tập trung nghiên cứu tiêu chuẩn thiết kế quốc tế - đây là một kho ứng dụng thực tiễn đƣợc rất nhiều chuyên gia có kinh nghiệm trên thế giới tập hợp và đƣa ra cho ngƣời nghiên cứu. Kết hợp với thành quả nghiên cứu của nhóm tác giá Vietsovpetro khi ra mắt bộ tài liệu “Hƣớng dẫn thiết kế đo lƣờng điều khiển trên giàn khoan” phát hành nội bộ tháng 10-2016, mục đích giảm thiểu thời gian thiết kế hệ thống cũng nhƣ đăng kiểm hệ thống thực tế trƣớc khi đƣợc cấp phép đi vào hoạt động. 1. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu Mục tiêu của đề tài: tập trung phân tích hệ thống tổng quan, các yêu cầu đầu vào và đầu ra của việc thiết kế hệ thống điều khiển quá trình cho một giàn khai thai dầu khí tiêu chuẩn. Nghiên cứu các hệ thống hiện hữu, hệ thống quy định, tiêu chuẩn quốc tế trong ngành dầu khí. 2. Đối tƣợng nghiên cứu Tập trung nghiên cứu vào các đối tƣợng cụ thể trong hệ thống điều khiển công nghệ trên giàn khai thác dầu khí (Bình tách V-400). 3. Phạm vi nghiên cứu Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu, mô phỏng cho hệ thống điều khiển ứng dụng cho bình tách V-400 trên giàn khai thác dầu khí BKT của Liên Doanh Việt-Nga Vietsovpetro. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu hệ thống điều khiển theo logic tiếp cận hệ thống. Nghiên cứu từ tổng quan hệ thống tới cụ thể đối tƣợng điều khiển là bình V-400. Nghiên cứu dựa trên phƣơng pháp ứng dụng thực tiễn có kiểm chứng cụ thể ở đây là thiết kế hệ thống điều khiển công nghệ trên giàn BKT, phân tích và kiểm chứng một phần kết quả dựa trên thực tế đã xây dựng trên giàn BKT. 7 Em xin chân thành cảm ơn cô Phan Xuân Minh, các thầy cô giáo trong khoa và các đồng nghiệp đang công tác tại Liên Doanh Việt-Nga Vietsovpetro đã giúp đỡ và tạo điều kiện để em thực hiện tốt đề tài này. Tuy nhiên do kiến thức, kinh nghiệm chƣa đƣợc hoàn chỉnh nên còn có một số thiếu sót trong quá trình thực hiện đề tài, em rất mong nhận đƣợc sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và bạn đọc quan tâm đề tài này. 8 1 GIỚI THIỆU CHUNG Luận văn mô tả sơ lƣợc quá trình công nghệ trên một giàn khai thác dầu khí (giàn đầu giếng) nằm trên thêm lục địa của việt nam, từ đó đƣa ra các bƣớc thiết kế hệ thống điều khiển để đáp ứng đƣợc những yêu cầu công nghệ đặt ra. Giàn đầu giếng này có 12 giếng với 9 giếng sản phẩm và 3 giếng bơm ép nƣớc. Giàn đầu giếng có khả năng xử lí dòng dầu thô (dầu & khí), các giếng có thể khai thác với yêu cầu công nghệ gaslift và bơm ép nƣớc. Hệ thống điều khiển phân tán DCS cũng nhƣ SCADA đƣợc sử dụng trên giàn đầu giếng với mục đích: 1. Điều khiển, tự động hóa và giám sát quá trình công nghệ (hệ thống PCS); 2. Giám sát và điều khiển hoạt động phƣơng tiện máy móc với độ an toàn và tin cậy cao; 3. Cung cấp chức năng bảo vệ cho con ngƣời, thiết bị và môi trƣờng bằng các hệ thống:dừng khẩn cấp quá trình công nghệ (ESD), hệ thống phát hiện và bảo vệ chống cháy nổ (FGS); 4. Cung cấp dữ liệu khai thác cho giàn trung tâm; Các thiết bị và hệ thống đều tuân thủ theo các quy định và tiêu chuẩn của quốc gia và quốc tế hoạt động trong môi trƣờng dầu khí. Để đáp ứng yêu cầu công nghệ nhằm mục đích khai thác, xử lý, lƣu trữ và vận chuyển các sản phẩm dầu/ khí thô từ lòng đất, các giàn khai thác dầu/ khí đƣợc xây dựng lên tại các vị trí định sẵn dựa trên các kết quả của các công tác nghiên cứu, thăm dò. Cùng với các yêu cầu cụ thể từ việc xử lý, lƣu trữ, vận chuyển dầu hay khí mà các quá trình công nghệ đƣợc thực thi bởi các thiết bị công nghệ nhất định với quy mô khác nhau với từng giàn, từng mỏ khai thác. Mỗi dự án, mỗi hệ thống công nghệ có những đối tƣợng công nghệ đặc thù, tuy nhiên các sơ đồ công nghệ khai thác dầu – khí trên biển thƣờng có những quá trình và thiết bị nhƣ phân tách (separation), lắng – lọc, truyền nhiệt, truyền khối… các quá trình và thiết bị đƣợc mô tả trong các phần dƣời đây là các thiết bị thƣờng gặp trên các giàn đầu giếng – wellhead platform. 9 1.1 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRÊN GIÀN KHAI THÁC DẦU KHÍ 1.1.1 MÔ TẢ SƠ BỘ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CỦA GIÀN ĐẦU GIẾNG Đề tài này tập trung nghiên cứu và phát triển xây dựng giàn đầu giếng BKT thuộc Liên Doanh Việt Nga Vietsovpetro, vị trí giàn đặt tại mỏ Bạch Hổ. Tại đầu giếng khai thác, dòng lƣu chất (dầu & khí) của 9 giếng sản xuất đi qua van choke và chảy xuống các Production Header thông qua các đƣờng ống. Từ các Production Header này, dòng lƣu chất đi qua bình phân tách sản phẩm 2 pha V-400 để khí tách khỏi chất lỏng (dầu). Dầu và khí sau khi tách ra đƣợc đƣa ra các Riser riêng biệt (dầu Riser 03, khí Riser 02) để chuyển sang giàn trung tâm. Ngoài ra còn có quá trình đo đạc kiểm tra chất lƣợng giếng ở các Test Header. Trong quá trình thử giếng, dòng lƣu chất (dầu & khí) đƣợc đƣa tới Test Header, sau khi đƣợc đo đạc và kiểm tra chất lƣợng giếng, dòng lƣu chất đƣợc đƣa tiếp vào Bình phân tách sản phầm V-400 đế đi tiếp đến các Riser. Các đầu giếng không qua bộ tách vẫn đi thẳng tới bình tách V-400 để đến các Riser. Bình tách sản phẩm V-400 đƣợc thiết kế ở 2 chế độ: chế độ hoạt động bình thƣờng và chế độ kiểm tra. Có 2 bộ đo lƣu lƣợng đƣợc lắp song song ở mỗi đầu ra của bình tách để đo sản phẩm trong 2 chế độ riêng biệt. Bình tách hoạt động ở dải áp suất 10-41 barg. Bình Vent Scrubber V-200 đƣợc thiết kế hoạt động nhƣ một Vent Scrubber và Closed Drain Vessel. Trên giàn đầu giếng, tất cả các PSV và BDV đều xả qua bình V200. Các máng bảo dƣỡng từ hệ thống tăng áp cũng đƣợc dẫn tới bình V-200. Bình này sẽ xả khí hydrocarbon ra ngoài Vent Stack. Còn chất lỏng (dầu) sẽ có 2 dạng: hoặc đƣa trực tiếp vào đƣờng ống để ra Riser 03 thông qua bơm H-311, hoặc đẩy tới các bình hứng dầu thải. Chất lỏng thoát ra từ bình chứa hóa chất, các skid bơm hóa chất và bất kì chất lỏng rỉ nào thu từ các thiết bị đều đƣợc đƣa về bình Open Drain Tank V-300. Chất lỏng xả từ bình V-300 có 3 dạng: hoặc đƣa trực tiếp vào đƣờng ống để ra Riser 03 10 thông qua bơm H-311, đẩy tới các bình hứng dầu thải, hoặc tới các bình phụ trợ nhƣ là Produced water (nƣớc thải từ quá trình bơm ép nƣớc). Đƣờng nƣớc bơm ép (water injection) đến giàn đầu giếng bằng đƣờng Riser 04. Sáu nhánh đƣợc từ từ các Water Injection Header. Một nhánh kết nối với đƣờng ống Dầu-Khí hỗn hợp, mục đích là dùng trong việc rửa đƣờng ống. Nhánh thứ 2 kết nối với Kill Manifold Skid KM-200NB để phục vụ 9 giếng sản phẩm và 3 giếng bơm ép nƣớc. Ba nhánh nối trực tiếp tới 3 giếng bơm ép nƣớc từ các Water Injection Header. Nhánh còn lại dƣ phòng, để chuyển tiếp nƣớc tới giàn đầu giếng khác. Khí Gas-Lift đƣợc cấp từ Riser 01. Khí này đƣợc đo trong Gas-lift Metering Skid SK-800A và dẫn tới Gas-lift Distribution Skid SK-800B sau đó phân ra 9 giếng sản phẩm. Một nhánh dự phòng để chuyển khí Gas-lift tới giàn khác. Bên cạnh hệ thống công nghệ, các hệ thống tiện ích tƣơng ứng nhƣ là Hệ thống khí nguồn nuôi cho instrument, hệ thống nƣớc biển, hệ thống máy phát điện, hệ thống máy diesel, etc... đƣợc cung cấp để hỗ trợ cho hoạt động của giàn. 1.1.2 HOẠT ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN CÁC HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ: Phần này mô tả của hoạt động, điều khiển và theo dõi hệ thống xử lý đƣợc chia ra thành nhiều phân đoạn nhƣ sau: Hệ thống ống dẫn đầu giếng (Well flow lines control) Bộ phận lƣu giếng khoan (Production header) Bộ thử dòng (Test header) Hệ thống các ống đứng (Risers) Bộ tách sản phẩm (Production separator) Hệ thống thông gió (Vent system) Hệ thống xả (Open/close drain system) Hệ thống phân phối khí nén (Gaslift distribution system) Hệ thống bơm ép hóa chất (Chemical injection system) Hình dƣới mô tả quá trình công nghệ của giàn đầu giếng. 11 Hình 1.1-1 Hệ thống công nghệ giàn đầu giếng Nguồn: Hướng dẫn thiết kế đo lường điều khiển – lưu hành nội bộ Vietsovpetro – Tác giá Võ Việt Hải- Lê Tùng Sơn (10-2016) 1.2 CÁC HỆ THỐNG CHÍNH 1.2.1 ĐẦU GIẾNG (WELL SLOTS) a) Quá trình và thiết bị 12 Hình 1.2-1Đầu giếng Tùy thuộc vào thiết kế công nghệ, mỗi giàn khai thác dầu có thể có một số đầu giếng khai thác dầu hoặc xử lý công nghệ gaslift hoặc bơm ép nƣớc…Trong đó, các giếng gaslift hoặc bơm ép nƣớc đƣợc thiết kế để thực hiện các chức năng bơm khí hoặc nƣớc từ thiết bị bề mặt xuống giếng nhằm thực hiện quá trình công nghệ nhƣ: - Gaslift: trộn lẫn sản phẩm dầu với khí hydrocarbon để giảm tỉ trọng và lôi cuốn dầu lên bề mặt. 13 - Ép vỉa: dùng nƣớc có áp suất cao bơm vào các vỉa lân cận vỉa dầu đang khai thác để tăng áp suất vỉa cho dầu có thể lên đƣợc bề mặt thông qua giếng khai thác. b) Yêu cầu điều khiển Tại các giếng khai thác này việc điều khiển đƣợc thực hiện bởi hệ thống điều khiển đầu giếng. 1.2.2 CỤM THU GOM SẢN PHẨM (PRODUCTION MANIFOLD) a) Quá trình và thiết bị Hình 1.2-2: Cụm thu gom sản phẩm Cụm thu gom sản phẩm (M-x) là các ống công nghệ thƣờng nối thành vòng, có các đƣờng vào-ra đƣợc thiết kế để thu gom các dòng sản phẩm dầu từ các giếng khai thác của giàn. Từ cụm thu gom sản phẩm, dầu đƣợc chuyển qua các thiết bị lọc thô F1 trƣớc khi đƣa vào các cụm thiết bị xử lý. b) Yêu cầu điều khiển 14 - Giám sát áp suất trên đƣờng thu gom - Điều khiển đóng công nghệ và đóng khẩn cấp thông qua van điều khiển SDV khi xảy ra bất thƣờng. - Giám sát trạng thái các phin lọc bằng bộ đo chênh áp - Theo dõi dòng sản phẩm từ các giàn vệ tinh trong mạng lƣới khai thác nội mỏ thông qua kiểm soát áp suất dòng sản phẩm tại dàn ống đứng - Giám sát và thực hiện các hoạt động dừng công nghệ (PSD) và dừng khẩn cấp (ESD) 1.2.3 -400 (PRODUCTION SEPARATOR V-400) a) Quá trình và thiết bị Separator - . -03. Hình 1.2-3: Bình tách sản phẩm 15 b) Yêu cầu điều khiển - Giám sát và điều chỉnh mức lỏng và mức ngăn cách dầu-nƣớc trong các ngăn của bình tách - Giám sát và điều chỉnh áp suất khí và dầu tại đầu ra bình tách - Giám sát và điều chỉnh áp suất bình tách - Giám sát và điều chỉnh nhiệt độ làm việc của bình tách - Giám sát và điều chỉnh nhiệt độ dòng dầu lƣu chuyển giữa các khâu xử lý sản phẩm - Giám sát và thực hiện các hoạt động dừng công nghệ (PSD) và dừng khẩn cấp (ESD)  - đo mức 1 mức dung dịch - ổn định trong bình tách trong một nhất định . Để tránh ảnh hƣởng tới quá trình tách, . control valve. LIC sẽ tự động chuyển sang chế độ bằng tay (Manual Mode). Việc lỗi 16 này sẽ đƣợc thông báo cho ngƣời vận hành, nhƣng giữ thiết bị ở chế độ ổn định, tránh làm dừng hệ thống. - -thấp ).  - - đo áp suất tới PCS. Khi P Pressure control valve. PIC sẽ tự động chuyển sang chế độ bằng tay (Manual Mode). Việc lỗi này sẽ đƣợc thông báo cho ngƣời vận hành, nhƣng giữ thiết bị ở chế độ ổn định, tránh làm dừng hệ thống. -400). đo tới . Theo các chu trình tách khác nhau, ngƣời cán bộ vận hành công nghệ sẽ điều chỉnh các mức chất lỏng, áp suất và nhiệt độ bình tách thích hợp để hiệu suất tách là tốt và ổn định nhất. 1.2.4 (FLOWMETER) - 17 -