Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh khai thác dầu khí tại mỏ Rồng, lô 09-1 thuộc Liên doanh Việt-Nga Vietsovpetro (VSP), khí đồng hành được tách ra trong quá trình khai thác dầu và được thu gom, nén để phục vụ khai thác dầu theo phương pháp gaslift. Tuy nhiên, hiện nay công suất thu gom và nén khí tại mỏ Rồng chỉ đạt khoảng 1,4 triệu m³/ngày đêm, trong khi nhu cầu khí gaslift và khí đồng hành lên tới khoảng 1,7 triệu m³/ngày đêm, dẫn đến việc phải đốt bỏ khoảng 300-600 ngàn m³ khí mỗi ngày, gây lãng phí tài nguyên và ô nhiễm môi trường. Dự báo giai đoạn 2019-2030, sản lượng khí cần thu gom vẫn vượt quá công suất hiện hữu khoảng 300-600 ngàn m³/ngày đêm.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả thu gom khí đồng hành và giảm thiểu đốt bỏ khí tại mỏ Rồng, đồng thời mở rộng năng lực thu gom khí nhằm đáp ứng nhu cầu khai thác dầu khí ngày càng tăng. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào hệ thống thu gom khí tại mỏ Rồng và khu vực Nam Rồng – Đồi Mồi trong giai đoạn 2018-2030. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc tối ưu hóa sử dụng nguồn khí đồng hành, giảm thiểu tác động môi trường và tăng hiệu quả kinh tế cho hoạt động khai thác dầu khí của VSP.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình kỹ thuật trong lĩnh vực thu gom và vận chuyển khí đồng hành, bao gồm:

  • Lý thuyết về thu gom khí đồng hành: Khí đồng hành được tách ra từ quá trình khai thác dầu, cần được thu gom và xử lý để tái sử dụng hoặc vận chuyển về bờ, tránh lãng phí và ô nhiễm.
  • Mô hình gaslift trong khai thác dầu khí: Sử dụng khí nén để nâng dầu lên mặt đất, đòi hỏi nguồn khí gaslift ổn định và đủ công suất.
  • Mô hình tối ưu hóa hệ thống thu gom khí: Phân tích các phương án lắp đặt máy nén booster, vận chuyển khí trung áp và cao áp nhằm nâng cao hiệu quả thu gom và giảm đốt bỏ khí.
  • Khái niệm về áp suất và lưu lượng khí trong hệ thống nén khí: Áp suất đầu vào, đầu ra máy nén và lưu lượng khí là các thông số quan trọng để đánh giá hiệu quả thu gom và vận chuyển khí.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp sau:

  • Thu thập và phân tích số liệu khai thác: Số liệu về sản lượng khí đồng hành, khí gaslift, công suất thu gom hiện hữu và nhu cầu khí trong giai đoạn 2018-2030 được tổng hợp từ hệ thống khai thác mỏ Rồng và Nam Rồng – Đồi Mồi.
  • Khảo sát hiện trạng hệ thống thu gom khí: Đánh giá cấu trúc, công suất và hạn chế của các giàn nén khí nhỏ (MKS), trung tâm (CCP) và giàn nén khí mỏ Rồng (DGCP).
  • Mô hình hóa quá trình thu gom khí bằng phần mềm chuyên dụng HYSYS: Mô phỏng các phương án lắp đặt máy nén booster, vận chuyển khí trung áp và cao áp để tính toán lưu lượng khí tối đa có thể thu gom và vận chuyển.
  • Phân tích so sánh các phương án kỹ thuật và kinh tế: Đánh giá ưu nhược điểm, chi phí đầu tư, vận hành và hiệu quả giảm thiểu đốt bỏ khí của từng phương án.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu tập trung vào giai đoạn 2018-2030, với đề xuất lắp đặt máy nén booster mới dự kiến vận hành từ tháng 6 năm 2019.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm toàn bộ hệ thống thu gom khí tại mỏ Rồng và các giàn khai thác liên quan, phương pháp chọn mẫu dựa trên dữ liệu khai thác thực tế và mô hình hóa kỹ thuật.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Công suất thu gom khí hiện hữu không đáp ứng nhu cầu: Công suất thu gom khí tại mỏ Rồng hiện là 1,4 triệu m³/ngày đêm, trong khi nhu cầu khí gaslift và khí đồng hành lên tới khoảng 1,7 triệu m³/ngày đêm, dẫn đến thiếu hụt khoảng 300-600 ngàn m³/ngày đêm và phải đốt bỏ lượng khí này hàng ngày.

  2. Sản lượng khí đồng hành giảm dần nhưng nhu cầu gaslift vẫn cao: Dữ liệu giai đoạn 2019-2030 cho thấy sản lượng khí đồng hành giảm, tuy nhiên nhu cầu khí gaslift vẫn duy trì ở mức cao, thậm chí có thể tăng do mở rộng khai thác các giàn mới.

  3. Phương án lắp đặt máy nén booster trung áp trên giàn RP-3 là tối ưu: Qua mô hình hóa bằng phần mềm HYSYS, phương án lắp đặt máy nén booster công suất 450-500 ngàn m³/ngày đêm, áp suất đầu vào 3.5-6 bar, đầu ra 24-27.5 bar trên giàn RP-3, vận chuyển khí theo đường ống song song đến giàn nén khí trung tâm Bạch Hổ (CCP) được đánh giá là hiệu quả nhất. Phương án này có thể tăng lưu lượng khí thu gom thêm từ 165-328 ngàn m³/ngày đêm tùy theo áp suất đầu ra máy nén.

  4. So sánh các phương án vận chuyển khí trung áp: Ba phương án vận chuyển khí trung áp được khảo sát gồm vận chuyển đồng thời theo sơ đồ hiện hữu, vận chuyển đồng thời kèm chuyển đổi chức năng đường ống ngầm, và vận chuyển song song khí trung áp. Phương án vận chuyển song song khí trung áp được lựa chọn vì tận dụng tối đa hạ tầng hiện có, giảm thiểu cải hoán công trình biển và nâng cao hiệu quả thu gom.

Thảo luận kết quả

Việc thiếu hụt công suất thu gom khí tại mỏ Rồng là nguyên nhân chính dẫn đến lượng khí đồng hành bị đốt bỏ, gây lãng phí tài nguyên và ô nhiễm môi trường. Nhu cầu khí gaslift tăng do khai thác cuối đời mỏ và mở rộng các giàn khai thác mới càng làm tăng áp lực lên hệ thống thu gom khí hiện hữu.

So với các nghiên cứu trước đây tập trung vào mở rộng công suất nén khí tại mỏ Bạch Hổ hoặc cải hoán hệ thống thu gom, luận văn này tập trung vào giải pháp lắp đặt máy nén booster trung áp tại mỏ Rồng, tận dụng không gian trống trên giàn RP-3 và hệ thống công nghệ hiện hữu, giúp giảm chi phí đầu tư và thời gian thi công.

Mô hình hóa bằng phần mềm HYSYS cung cấp số liệu chính xác về lưu lượng khí tối đa có thể vận chuyển, giúp lựa chọn phương án kỹ thuật phù hợp. Việc vận chuyển khí theo đường ống song song giúp giảm áp lực lên các tuyến ống hiện hữu, tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng trong tương lai.

Kết quả nghiên cứu có thể được trình bày qua các biểu đồ thể hiện sản lượng khí cần thu gom, công suất thu gom hiện hữu và lưu lượng khí bổ sung qua máy nén booster, cũng như bảng so sánh chi tiết các phương án vận chuyển khí trung áp.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Lắp đặt máy nén khí booster trung áp trên giàn RP-3: Triển khai máy nén booster công suất 450-500 ngàn m³/ngày đêm, áp suất đầu vào 3.5-6 bar, đầu ra 24-27.5 bar để nâng cao công suất thu gom khí đồng hành, dự kiến hoàn thành và vận hành từ tháng 6 năm 2019.

  2. Áp dụng phương án vận chuyển khí trung áp song song: Sử dụng hai tuyến ống vận chuyển khí từ RP-3 đến giàn nén khí trung tâm Bạch Hổ nhằm tối ưu hóa lưu lượng khí, giảm thiểu cải hoán công trình biển và tận dụng hạ tầng hiện có.

  3. Tối ưu hóa vận hành hệ thống thu gom khí: Điều chỉnh sản lượng khai thác và sử dụng khí gaslift hợp lý, giảm thiểu lượng khí đốt bỏ tại các đuốc bằng cách tối ưu các van điều khiển và áp suất làm việc của bình tách khí.

  4. Theo dõi và đánh giá hiệu quả sau khi triển khai: Thiết lập hệ thống giám sát lưu lượng khí, áp suất và lượng khí đốt bỏ để đánh giá hiệu quả của giải pháp, từ đó điều chỉnh kịp thời nhằm đảm bảo hiệu quả kinh tế và môi trường.

  5. Chủ thể thực hiện: Liên doanh Việt-Nga Vietsovpetro phối hợp với các đơn vị kỹ thuật và tư vấn chuyên ngành để triển khai, vận hành và bảo dưỡng hệ thống mới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các kỹ sư và chuyên gia kỹ thuật dầu khí: Nghiên cứu các giải pháp nâng cao hiệu quả thu gom khí đồng hành, áp dụng mô hình hóa kỹ thuật và lựa chọn thiết bị phù hợp trong khai thác dầu khí.

  2. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách trong ngành dầu khí: Hiểu rõ về các vấn đề kỹ thuật và kinh tế liên quan đến thu gom khí đồng hành, từ đó xây dựng các chính sách phát triển bền vững và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật dầu khí: Tài liệu tham khảo về phương pháp nghiên cứu, mô hình hóa hệ thống thu gom khí và các giải pháp kỹ thuật thực tiễn trong khai thác dầu khí.

  4. Các công ty điều hành và vận hành mỏ dầu khí trong nước và quốc tế: Áp dụng các giải pháp tối ưu hóa thu gom khí đồng hành, giảm thiểu đốt bỏ khí và nâng cao hiệu quả khai thác trong các mỏ dầu khí tương tự.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần nâng cao hiệu quả thu gom khí đồng hành tại mỏ Rồng?
    Việc nâng cao hiệu quả thu gom khí đồng hành giúp giảm lượng khí bị đốt bỏ, tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên và giảm ô nhiễm môi trường, đồng thời đảm bảo cung cấp đủ khí gaslift cho khai thác dầu hiệu quả.

  2. Phương án lắp đặt máy nén booster trung áp có ưu điểm gì?
    Phương án này tận dụng không gian trống trên giàn RP-3, giảm chi phí đầu tư và cải hoán công trình biển, đồng thời nâng cao công suất thu gom khí lên khoảng 450-500 ngàn m³/ngày đêm, đáp ứng nhu cầu khai thác.

  3. Phần mềm HYSYS được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
    HYSYS được dùng để mô hình hóa quá trình thu gom và vận chuyển khí, tính toán lưu lượng khí tối đa có thể vận chuyển qua các tuyến ống với các điều kiện áp suất khác nhau, giúp lựa chọn phương án tối ưu.

  4. Lượng khí bị đốt bỏ hiện nay tại mỏ Rồng là bao nhiêu?
    Hiện tại, lượng khí bị đốt bỏ tại mỏ Rồng dao động khoảng 300-600 ngàn m³/ngày đêm do công suất thu gom khí không đáp ứng đủ nhu cầu.

  5. Giải pháp nào giúp giảm thiểu lượng khí đốt bỏ ngoài việc lắp đặt máy nén booster?
    Ngoài lắp đặt máy nén booster, việc tối ưu hóa vận hành hệ thống, điều chỉnh sản lượng khai thác, giảm nhu cầu khí gaslift không cần thiết và cải tiến các van điều khiển cũng góp phần giảm lượng khí đốt bỏ.

Kết luận

  • Công suất thu gom khí hiện hữu tại mỏ Rồng không đáp ứng đủ nhu cầu, dẫn đến lượng khí đồng hành bị đốt bỏ lớn, gây lãng phí và ô nhiễm môi trường.
  • Nhu cầu khí gaslift tại khu vực mỏ Rồng và Nam Rồng – Đồi Mồi duy trì ở mức cao, đòi hỏi nâng cấp hệ thống thu gom khí.
  • Phương án lắp đặt máy nén booster trung áp trên giàn RP-3 với công suất 450-500 ngàn m³/ngày đêm và vận chuyển khí theo đường ống song song là giải pháp tối ưu về kỹ thuật và kinh tế.
  • Mô hình hóa bằng phần mềm HYSYS giúp đánh giá chính xác lưu lượng khí và áp suất vận chuyển, hỗ trợ lựa chọn phương án phù hợp.
  • Đề xuất triển khai giải pháp từ năm 2019, đồng thời theo dõi, đánh giá hiệu quả để điều chỉnh kịp thời, góp phần nâng cao hiệu quả khai thác và bảo vệ môi trường.

Hành động tiếp theo: Liên doanh Việt-Nga Vietsovpetro cần nhanh chóng triển khai lắp đặt máy nén booster mới, đồng thời áp dụng các biện pháp tối ưu vận hành để giảm thiểu đốt bỏ khí đồng hành, hướng tới phát triển bền vững ngành dầu khí Việt Nam.