Chương 1 – TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1 Sơ lược mỏ Sư Tử Trắng 1. Giới thiệu chung về mỏ sư tử trắng Mỏ Sư Tử Trắng được phát hiện vào ngày 19/11/2003, nằm ở góc Đông Nam lô 15-1 thềm lục địa Việt Nam, ở độ sâu 56m nước, cách đất liền khoảng 62km và cách Vũng Tàu khoảng 135km về phía đông và cách hệ thống xử lý trung tâm Sư Tử Vàng CPP 18.748 km, là mỏ nằm xa nhất so với hệ thống xử lý trung tâm. Theo khảo sát, trữ lượng của mỏ này đạt khoảng 300 triệu thùng dầu thô và 3-4 tỷ m 3 hơi đốt. Vị trí mỏ Sư Tử Trắng thuộc bể Cửu Long được thể hiện trong Hình 1.
Bản đồ vị trí Lô 15.1 Ngày 15/11/2012, Cửu Long JOC đã đón nhận dòng khí đầu tiên của mỏ Sư Tử Trắng. Với sự kiện đón dòng khí đầu tiên từ mỏ Sư Tử Trắng theo đúng kế hoạch phê duyệt, bảo đảm chất lượng, an toàn và hiệu quả, tổng sản lượng khai thác toàn Lô 15.000 thùng dầu quy đổi/ngày. Thành công của việc khai thác dầu, khí tại cụm 1 mỏ Sư Tử Lô 15.1 đã góp phần quan trọng vào việc bổ sung sản lượng khai thác chung của toàn ngành, chiếm 10,7 % sản lượng khai thác năm 2016 của toàn Tập đoàn, đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia. Tổng sản lượng khai thác năm 2016 của cả Tập đoàn Dầu khí đạt 27,84 triệu tấn dầu quy đổi.
Giàn này có khả năng xử lý tối đa 4 giếng khí áp suất cao. Sản lượng hiện tại là 6.000 BPD condensate và 50 MMSCFD khí và tất cả các chất lỏng sản xuất từ STT được xuất khẩu để xử lý cho Công ty CPP Sư Tử Vàng thông qua đường ống 12 nhiều pha. Hoạt động sản xuất của mỏ Sư Tử Trắng hiện đang bị cản trở bởi khả năng xử lí của CPP, và đáng kể nhất là do đường ống xuất khẩu khí vào bờ và nhu cầu bán khí ở miền Nam Việt Nam. Mục đích của Giai đoạn 1 của phát triển toàn mỏ Sư Tử Trắng phải đối mặt với những hạn chế này bằng cách cho phép tăng sản lượng condensate trong khi giữ ổn định tốc độ xuất khẩu khí.
Nó cũng sẽ cung cấp thêm thông tin về vỉa dầu để hỗ trợ phát triển toàn mỏ STT Giai đoạn 2 sẽ làm tăng đáng kể sản lượng/xuất khẩu khí. Dự án bao gồm việc lắp đặt giàn reinjection (ST-PIP) liên kết với WHP-C hiện có, khoan hai giếng mới trên ST-PIP [một giếng phun/giếng sản xuất (hoạt động hai chế độ) và một giếng sản xuất] và việc chuyển đổi từ giếng sản xuất thành giếng phun của một giếng hiện có trên WHP-C. Kết quả của dự án sẽ là tốc độ sản xuất liên tục là 150 MMSCFD, tốc độ reinjection là 100 MMSCFD, tỷ lệ xuất khẩu là 50 MMSCFD đến Bạch Hổ thông qua CPP (không thay đổi) và sản lượng condensate tăng dần là 13. Đặc điểm thành phần dòng khí - condensate mỏ Sư Tử Trắng Được đánh giá là mỏ khí-condensate có trữ lượng rất lớn, mỏ Sư Tử Trắng đang đóng góp một sản lượng rất lớn vào tổng sản lượng khai thác của Cửu Long JOC, góp phần đạt được các mục tiêu về gia tăng sản lượng của công ty.
Các đặc điểm về thông số và thành phần đang khai thác ngoài giàn của dòng khí-condensate của mỏ Sư Tử Trắng được thể hiện ở Bảng 1 và Bảng 2. Dữ Liệu Dòng Vào Từ Giếng ST-2P Mỏ Sư Tử Trắng Thông Số Giá Trị Nhiệt đồ (°C) 93. Thành Phần Của Mẫu Khí Sau Khi Qua Thiết Bị Đo Sản Lượng Khí Mỏ Kết Quả Số Thứ Cấu Tử % Khối Lượng Tự % Mol Nhiệt Độ Sôi (°C) Methane 80.1153 Dioxide Carbon 3 0 0 Monoxide 4 Nitrogen 0.0001 6 Phân tử Khối 21.7327 riêng Các thông số về nhiệt độ, áp suất, thành phần và lưu lượng trình bày ở trên được đo tại thiết bị đo sản lượng giếng (Test Separator) của một trong hai giếng hiện đang khai thác tại mỏ Sư Tử Trắng. Hầu hết tại các đầu giếng khai thác đều có một thiết bị đo sản lượng, có thể là một bình tách (Test Separator) hoặc thiết bị đo lưu lượng đa pha (Multiphase Flow Meter).
Sau khi dòng khai thác được đo đạc thì hỗn hợp hai pha khí- lỏng sẽ được trộn và vận chuyển về hệ thống xử lý trung tâm Sư Tử Vàng CPP bằng đường ống ngầm dưới biển dài 18 km để tiếp tục xử lý các quá trình tiếp theo. Hiện tại mỏ Sử Tử Trắng đang khai thác hai giếng với lưu lượng khoảng 80 MMSCFD. Theo kinh nghiệm ước tính sản lượng thì cứ 1 MMSCFD khí thì cókhoảng 130 thùng dầu ở điều khiển chuẩn (STBPD). Giới thiệu về dự án phát triển toàn mỏ Sư Tử Trắng giai đoạn 1 Dự án “Giai đoạn thử nghiệm và sản xuất thời gian dài của mỏ Sư Tử Trắng” (Long Term Production Testing Phase) được đi vào hoạt động năm 2012.
Trong giai đoạn đầu, dự án được thiết kế bao gồm một Wellhead Platform (WHC-C) riêng biệt, không có người làm việc trên giàn này và được điều khiển bởi giàn xử lý trung tâm Sư Tử Vàng CPP. Giàn WHP-C được thiết kế để có thể xử lý bốn giếng cao áp, bao gồm ST-1P, ST-2P, ST-3P, ST-4P. Nhưng hiện tại chỉ khai thác hai giếng ST-1P và ST-2P với lưu lượng sản phẩm khoảng 80 MMSCFD khí và 10,000 BPD condensate và tất cả sản phẩm khai thác sẽ được vận chuyển về Sư Tử Vàng CPP thông qua đường ống ngầm dưới đáy biển. Mục đích của dự án “Phát triển toàn mỏ Sư Tử Trắng Giai đoạn 1” nhằm gia tăng sản lượng condensate nhưng vẫn giữ lưu lượng khí xuất khẩu là 50 MMSCFD khí về Sư Tử Vàng CPP.
Bên cạnh đó việc phát triển dự án giai đoạn 1 cũng cung cấp những thông tin về mỏ, vỉa để hỗ trợ Dự án “Phát triển toàn mỏ Sư Tử Trắng Giai đoạn 2” trong tương lai sẽ gia tăng đáng kể lưu lượng khí xuất khẩu. Dự án “Phát triển toàn mỏ Sư Tử Trắng Giai đoạn 1” bao gồm việc lắp đặt một giàn nén khí xuống lại vỉa để tiếp 4 tục khai thác (ST-Production and Reinjection Platform, ST-PIP) được liên kết với với giàn WHP-C thông qua một cầu nối giữa hai giàn. Việc khoan hai giếng mới ST-5P và ST-6P trên giàn ST- PIP với mục đích là giếng sản xuất kết hợp với hai giếng bên giàn WHP-C là ST-1P và ST-2P đang là giếng sản xuất sẽ chuyển thành hai giếng dùng để bơm khí nén xuống vỉa nhằm khai thác hai giếng ST-3P và ST-4P. Sau khi hoàn thành dự án này thì toàn mỏ sẽ có bốn giếng khai thác ST-3P, ST-4P, ST- 5P và ST-6P và hai giếng bơm ép xuống vỉa ST-1P và ST-2P.
Ước tính sau khi hoàn thành dự án, sản lượng sản phẩm khí đạt 150 MMSCFD, nén xuống vỉa với lưu lượng 100 MMSCFD, xuất khẩu 50 MMSCFD đến Bạch Hổ CPP. Lưu lượng condensate tăng lên khoảng 19. Bên cạnh hệ thống xử lý để nén khí xuống lại vỉa, giàn ST-PIP cũng sẽ có một khu nhà ở ST-LQ (Living Quarters) được thiết kế với sức chứa khoảng 20 người trong giai đoạn 1 để phục vụ sinh hoạt và dự tính sẽ mở rộng lên 60 người trong giai đoạn tiếp theo. Trong tương lai, Giai đoạn 2 của dự án sẽ có thêm khu xử lý khí trung tâm (CGF- Central Gas Facility).
Các cụm quy trình xử lý chính trong dự án : Cụm đầu giếng và thiết bị thu gom Thiết bị đo sản lượng giếng Cụm thiết bị phân tách dầu - khí Cụm thiết bị nén Cụm bơm ép Hệ thống cung cấp nhiên liệu Hệ thống nước làm mát Hệ thống đốt xả Hệ thống thu gom lỏng Khu nhà ở 2. Cơ sở lý thuyết các thiết bị sử dụng Để đạt được hiệu quả về yêu cầu sản phẩm của một quá trình xử lý nào đó trong ngành công nghệ kỹ thuật hóa học nói chung và kỹ thuật dầu khí nói riêng thì bên cạnh các yếu tố như chất lượng nguyên vật liệu đầu vào, người kĩ sư vận hành, thì cần phải kể 5 đến các thiết bị như bình tách, đường ống. những thiết bị sẽ đảm nhiệm những nhiệm vụ nhất định nhằm đem lại hiệu quả xử lý tốt nhất theo như yêu cầu đặt ra. Nắm bắt rõ được những đặc điểm của thiết bị không những giúp người kĩ sư có thể dễ dàng thiết kế thiết bị đó cho một quy trình mới mà còn giúp họ có thể vận hành nó được tốt, đảm bảo an toàn trong suốt quá trình vận hành.
Trong phần này, các thiết bị chính của hệ thống tách khí/condensate của mỏ sư tử trắng sẽ được giới thiệu. Những nội dung như chức năng, nguyên lý hoạt động, phân loại, cấu tạo và các thông số thiết kế của từng loại thiết bị cũng sẽ được đề cập. Bình tách Tách là một quá trình xử lý cực kì quan trọng trong công nghiệp dầu khí, đặc biệt là quá trình xử lý tại các giếng khai thác. Lưu chất từ giếng thường là hỗn hợp gồm hydrocarbon lỏng, khí, và một số tạp chất cơ học.
Việc loại bỏ khí và phần lớn các tạp chất cơ học từ hydrocarbon lỏng trước khi tồn trữ, vận chuyển và phân phối sẽ quyết định được chất lượng các sản phẩm, có ảnh hưởng đến các quá trình xử lý tiếp theo. Một ví dụ được minh chứng, nếu quá trình tách nước ra khỏi hỗn hợp dầu-khí- nước mà còn quá nhiều nước trong pha dầu thì dẫn đến gây ăn mòn trong đường ống vận chuyển, tạo hệ nhũ tương giữa dầu và nước, gây tốn kém cho quá trình xử lý tiếp theo. Vì vậy tìm hiểu về chức năng, nguyên lý, cấu tạo,…của bình tách là việc quan trọng đối với người kĩ sư thiết kế và vận hành. Định nghĩa Bình tách (Separator) là thuật ngữ chung chỉ những thiết bị dùng để tách hỗn hợp khí- lỏng, khí-lỏng-lỏng, khí-rắn, lỏng-rắn hoặc khí-lỏng-rắn thành những pha riêng biệt.
Bên cạnh đó, còn có một số thuật ngữ tiếng anh với tên gọi khác nhau dùng để thể hiện chức năng của từng loại bình tách được sử dụng trong mỗi trường hợp khác nhau cũng được thể hiện dưới Bảng 3. Tên các loại bình tách Tên Tiếng Anh Mục đích sử dụng Dùng để tách lỏng, có thể tạo độ giảm áp Flash Drum hoặc tăng nhiệt độ của dòng lỏng từ dòng khí hay dòng hai pha lỏng-khí. Dùng để tách hỗn hợp khí-lỏng cho cả Knock out Drum trường hợp tỉ số khí/lỏng thấp hoặc cao. Dùng để tách hỗn hợp có tỉ số khí/lỏng Scrubber cao.
Test Separator Dùng để đo các tính chất dòng khai thác, thường được đặt gần đầu giếng của mỏ.