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