Giải Pháp Tối Ưu Thu Gom Khí Đồng Hành Mỏ Rồng: Nghiên Cứu & Ứng Dụng

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN

1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THU GOM VẬN CHUYỂN KHÍ LD VIỆT-NGA VIETSOVPETRO

1.1. Hệ thống công nghệ thu gom vận chuyển khí đồng hành lô 09-1

1.2. Hệ thống công nghệ thu gom, vận chuyển khí mỏ Rồng, NR-ĐM

2. PHƯƠNG PHÁP LUẬN ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG THU GOM KHÍ

2.1. Yêu cầu đặt ra đối với các giải pháp

2.1.1. Yêu cầu chung

2.1.2. Các yêu cầu chi tiết

2.2. Các tiêu chí giảm thiểu đốt bỏ khí

2.3. Các tiêu chí định hướng cho việc nâng cao hiệu quả thu gom khí

2.4. Xem xét khả năng thu gom cao áp

2.5. Xem xét khả năng thu gom trung áp

2.6. Kết luận về định hướng nâng cao hiệu quả thu gom khí tại mỏ Rồng

3. CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ THU GOM KHÍ KHU VỰC MỎ RỒNG

3.1. Cơ sở dữ liệu để giải quyết bài toán

3.2. Số liệu khai thác theo sơ đồ công nghệ mỏ Rồng

3.3. Nhu cầu cân đối khí khu vực mỏ Rồng và Nam Rồng – Đồi Mồi theo sơ đồ công nghệ

3.4. Lý giải về sự cần thiết phải đầu tư thêm máy nén booster tại mỏ Rồng

3.5. Đề xuất phương án thu gom và lắp đặt máy nén booster tại mỏ Rồng

3.5.1. Sơ đồ thu gom hiện tại

3.5.2. Đề xuất các phương án thu gom vận chuyển khí đồng hành

3.5.2.1. Phương án 1 – Vận chuyển đồng thời khí trung áp theo sơ đồ vận chuyển hiện hữu

3.5.2.2. Phương án 2 – Vận chuyển đồng thời khí trung áp kèm theo chuyển đổi chức năng đường ống ngầm

3.5.2.3. Phương án 3 – Vận chuyển song song khí trung áp

3.5.3. Mô hình tính toán cho các phương án được đề xuất

3.5.3.1. Mô hình tính toán cho phương án 1

3.5.3.2. Mô hình tính toán cho phương án 2

3.5.3.3. Mô hình tính toán cho phương án 3

3.5.4. So sánh và lựa chọn phương án tối ưu

4. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

I. Tổng Quan Vì Sao Cần Thu Gom Khí Đồng Hành Mỏ Rồng

Liên doanh Việt-Nga Vietsovpetro (VSP) đang vận hành nhiều hệ thống thu gom và nén khí, bao gồm giàn nén khí trung tâm (CCP), giàn nén khí nhỏ (MKS) và giàn nén khí mỏ Rồng (DGCP). Các hệ thống này có chức năng chính là thu gom khí đồng hành, xử lý và cung cấp khí gaslift cho các công trình khai thác. Giàn CCP tiếp nhận khí từ bể Cửu Long và các mỏ lân cận để xử lý, cung cấp khí nén về bờ và hỗ trợ khai thác dầu bằng phương pháp gaslift. Tại giàn nén khí mỏ Rồng, hai tổ máy nén khí cao áp, mỗi tổ có công suất thiết kế 450 ngàn m3/ngày đêm, được sử dụng. Khí nén này được dùng làm gaslift tại mỏ Rồng và Nam Rồng - Đồi Mồi. DGCP còn có một máy nén khí booster công suất 500 ngàn m3/ngày đêm để thu gom khí thấp áp, vận chuyển về giàn nén khí trung tâm mỏ Bạch Hổ qua đường RC-1 và BT-7. Luận văn này tập trung nghiên cứu các giải pháp để nâng cao hiệu quả của quá trình thu gom khí đồng hành.

1.1. Hiện Trạng Thu Gom Khí Đồng Hành Tại Vietsovpetro

Vietsovpetro hiện đang đối mặt với thách thức lớn trong việc thu gom khí đồng hành tại mỏ Rồng. Sản lượng khí đồng hành khai thác và lượng khí gaslift tuần hoàn vượt quá công suất thu gom khí hiện có. Điều này dẫn đến tình trạng đốt bỏ một lượng lớn khí đồng hành, gây lãng phí tài nguyên và ô nhiễm môi trường. Bài toán đặt ra là làm sao để tăng cường thu gom khí, tái sử dụng lượng khí này, giảm thiểu đốt bỏ, và tăng nguồn năng lượng cho phát triển kinh tế, góp phần giảm phát thải khí nhà kính.

1.2. Mục Tiêu Nghiên Cứu Tối Ưu Thu Gom Khí và Giảm Đốt Bỏ

Mục tiêu chính của nghiên cứu này là đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả thu gom khí, mở rộng năng lực hoạt động thu gom khí, và giảm thiểu lượng khí đồng hành bị đốt bỏ tại mỏ Rồng. Nghiên cứu tập trung vào việc khảo sát tổng quan hiện trạng hệ thống thu gom khí tại Vietsovpetro, phân tích các giải pháp đã được thực hiện trước đây, và khảo sát các phương án tăng cường thu gom khí về hệ thống mỏ Bạch Hổ. Đồng thời, nghiên cứu sử dụng các công cụ mô hình hóa chuyên dụng như HYSYS để tính toán và lựa chọn phương án tối ưu.

II. Thách Thức Giảm Đốt Khí Đồng Hành Nâng Cao Hiệu Quả

Mỏ Rồng đang ở giai đoạn cuối đời mỏ, với độ ngập nước tăng cao, dẫn đến nhu cầu gaslift ngày càng tăng. Nhu cầu khí gaslift khu vực mỏ Rồng và Nam Rồng - Đồi Mồi hiện nay khoảng 1.7 triệu m3/ngày đêm, trong khi sản lượng khí đồng hành khai thác khoảng 0.3 triệu m3/ngày đêm. Tổng công suất thu gom khí tại mỏ Rồng chỉ đạt 1.4 triệu m3/ngày đêm. Điều này dẫn đến việc đốt bỏ từ 300-600 ngàn m3 khí mỗi ngày. Dự báo giai đoạn 2019-2030, sản lượng khí cần thu gom tại khu vực này khoảng 1.0 triệu m3/ngày đêm, vượt quá công suất hiện tại.

2.1. Lãng Phí Tài Nguyên và Ô Nhiễm Môi Trường Từ Khí Đồng Hành

Việc đốt bỏ khí đồng hành không chỉ gây lãng phí nguồn tài nguyên quý giá mà còn gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường. Quá trình đốt bỏ thải ra các chất ô nhiễm như CO2, NOx, SOx, góp phần vào hiệu ứng nhà kính và ô nhiễm không khí. Do đó, việc tìm kiếm các giải pháp hiệu quả để thu gom và sử dụng khí đồng hành là vô cùng cấp thiết. Cần áp dụng công nghệ thu gom khí hiện đại để giảm thiểu tác động tiêu cực này.

2.2. Cân Bằng Nhu Cầu Gaslift và Công Suất Thu Gom Khí

Thách thức lớn nhất là làm thế nào để cân bằng giữa nhu cầu khí gaslift ngày càng tăng và công suất thu gom khí hạn chế tại mỏ Rồng. Cần có những giải pháp sáng tạo để tăng cường công suất thu gom, đồng thời tối ưu hóa việc sử dụng khí gaslift. Điều này đòi hỏi việc nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ thu gom khí đồng hành tiên tiến, cũng như cải tiến quy trình vận hành hệ thống hiện có. Các phương án tái sử dụng khí đồng hành cần được ưu tiên.

III. Phương Pháp Khảo Sát Lựa Chọn Công Nghệ Thu Gom Khí

Nghiên cứu này sử dụng kết hợp các phương pháp tổng hợp, phân tích dữ liệu, và mô hình hóa quá trình thu gom khí bằng phần mềm chuyên dụng HYSYS. Đầu tiên, tiến hành khảo sát tổng quan hệ thống thu gom khí tại mỏ Rồng, bao gồm sơ đồ công nghệ, các thiết bị, và quy trình vận hành. Tiếp theo, phân tích các số liệu khai thác, nhu cầu gaslift, và công suất thu gom khí hiện tại. Dựa trên kết quả phân tích, đề xuất các phương án cải tiến hệ thống thu gom khí, bao gồm lắp đặt thêm máy nén booster, cải tạo đường ống, và tối ưu hóa quy trình vận hành.

3.1. Mô Hình Hóa Quá Trình Thu Gom Khí Bằng Phần Mềm HYSYS

Phần mềm HYSYS được sử dụng để xây dựng mô hình mô phỏng quá trình thu gom khí tại mỏ Rồng. Mô hình này cho phép đánh giá hiệu quả của các phương án cải tiến khác nhau, từ đó lựa chọn phương án tối ưu nhất về mặt kỹ thuật và kinh tế. Mô hình HYSYS giúp xác định áp suất, nhiệt độ, và lưu lượng khí tại các điểm khác nhau trong hệ thống, từ đó đánh giá khả năng vận chuyển khí và hiệu quả của quá trình nén.

3.2. Phân Tích Chi Phí Lợi Ích Kinh Tế Của Các Giải Pháp

Việc lựa chọn phương án tối ưu thu gom khí không chỉ dựa trên yếu tố kỹ thuật mà còn phải xem xét đến yếu tố kinh tế. Nghiên cứu tiến hành phân tích chi phí đầu tư, chi phí vận hành, và lợi ích kinh tế của từng phương án, bao gồm lượng khí thu hồi thêm, doanh thu từ việc bán khí, và giảm chi phí do giảm lượng khí đốt bỏ. Từ đó, xác định phương án có hiệu quả kinh tế cao nhất và khả thi nhất để triển khai trong thực tế.

IV. Giải Pháp Lắp Booster Thu Gom Khí Áp Suất Trung Bình Hiệu Quả

Trên cơ sở phân tích các tiêu chí giảm thiểu đốt bỏ khí, nhu cầu cân đối khí khu vực mỏ Rồng và Nam Rồng – Đồi Mồi, các khả năng sử dụng hệ thống thu gom cao áp và trung áp được tập trung khảo sát. Qua đó định hướng triển khai hệ thống thu gom trung áp được lựa chọn cho mỏ Rồng. Dựa trên số liệu khai thác và phân tích sơ đồ công nghệ hiện hữu, ba phương án lắp đặt booster được khảo sát: (a) Vận chuyển đồng thời khí trung áp theo sơ đồ vận chuyển hiện hữu; (b) Vận chuyển đồng thời khí trung áp kèm theo chuyển đổi chức năng đường ống ngầm; (c) Vận chuyển song song khí trung áp.

4.1. Đề Xuất Ba Phương Án Lắp Đặt Máy Nén Booster Tại Mỏ Rồng

Nghiên cứu đề xuất ba phương án lắp đặt máy nén booster để tối ưu thu gom khí tại mỏ Rồng. Phương án 1 sử dụng hệ thống vận chuyển khí hiện hữu, phương án 2 chuyển đổi chức năng đường ống ngầm, và phương án 3 vận chuyển song song khí. Cả ba phương án đều nhằm mục đích tăng cường công suất thu gom khí và giảm thiểu lượng khí đồng hành bị đốt bỏ. Việc lựa chọn phương án tối ưu sẽ dựa trên phân tích chi tiết về kỹ thuật, kinh tế, và môi trường.

4.2. Vận Chuyển Song Song Khí Trung Áp Giải Pháp Tối Ưu

Dựa vào mô hình tính toán trên phần mềm HYSYS, phương án sử dụng hệ thống thu gom trung áp với việc lắp đặt máy nén booster trên giàn RP-3, dẫn động bằng động cơ điện, công suất 450-500 ngàn m3/ngày đêm, áp suất đầu vào 3.5-6 bar, áp suất đầu ra 24-27.5 bar được lựa chọn. Phương án này giúp thu gom và nén khí lên trung áp, vận chuyển song song theo hai tuyến ống, nâng cao hiệu quả thu gom và giảm thiểu đốt bỏ khí đồng hành tại mỏ Rồng. Giải pháp này giúp giảm phát thải khí nhà kính hiệu quả.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Mô Hình Tính Toán Lựa Chọn Tối Ưu

Trên cơ sở tổng hợp số liệu khai thác cũng như phân tích sơ đồ công nghệ hiện hữu của hệ thống thu gom khí khu vực mỏ Rồng, ba phương án lắp đặt booster được đi sâu khảo sát bao gồm (a) vận chuyển đồng thời khí trung áp theo sơ đồ vận chuyển hiện hữu; (b) vận chuyển đồng thời khí trung áp kèm theo chuyển đổi chức năng đường ống ngầm, và (c) vận chuyển song song khí trung áp. Các phương án được đánh giá dựa trên mô hình tính toán bằng phần mềm HYSYS. Mô hình tính toán này giúp xác định áp suất, nhiệt độ và lưu lượng trong hệ thống để từ đó lựa chọn ra được phương án tối ưu thu gom khí.

5.1. Kết Quả Mô Hình HYSYS So Sánh Đánh Giá Các Phương Án

Mô hình HYSYS cho phép so sánh khả năng vận chuyển khí và sản lượng khí cần vận chuyển cho từng phương án. Kết quả cho thấy phương án vận chuyển song song khí trung áp (Phương án 3) có khả năng vận chuyển khí lớn nhất và đáp ứng được nhu cầu thu gom của mỏ Rồng. Các phương án khác gặp hạn chế về khả năng vận chuyển hoặc yêu cầu cải tạo đường ống phức tạp.

5.2. Lựa Chọn Phương Án Tối Ưu Tính Khả Thi Hiệu Quả Kinh Tế

Dựa trên kết quả mô hình HYSYS, phương án lắp đặt máy nén booster trên giàn RP-3 và vận chuyển song song khí trung áp được lựa chọn là phương án tối ưu nhất. Phương án này không chỉ đảm bảo khả năng thu gom đủ lượng khí cần thiết mà còn có tính khả thi cao và mang lại hiệu quả kinh tế tốt. Điều này giúp Vietsovpetro nâng cao hiệu quả khai thác tài nguyên và bảo vệ môi trường. Cần chú trọng đến an toàn thu gom khí đồng hành.

VI. Kết Luận Hướng Đến Thu Gom Khí Bền Vững Tại Mỏ Rồng

Nghiên cứu đã đề xuất một giải pháp tối ưu cho việc thu gom khí đồng hành tại mỏ Rồng, đó là lắp đặt máy nén booster trên giàn RP-3 và vận chuyển song song khí trung áp. Giải pháp này không chỉ giúp giảm thiểu lượng khí đốt bỏ, tăng cường thu gom khí, mà còn góp phần nâng cao hiệu quả khai thác tài nguyên và bảo vệ môi trường. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc hướng đến khai thác dầu khí bền vững tại Việt Nam.

6.1. Đề Xuất Nghiên Cứu Tiếp Theo Tối Ưu Hóa Quy Trình Vận Hành

Để đảm bảo hiệu quả lâu dài của hệ thống thu gom khí mới, cần tiếp tục nghiên cứu và tối ưu hóa quy trình vận hành. Nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc điều chỉnh các thông số vận hành như áp suất, nhiệt độ, và lưu lượng để đạt được hiệu quả thu gom cao nhất. Ngoài ra, cần nghiên cứu các phương pháp bảo trì và bảo dưỡng hệ thống để đảm bảo hoạt động ổn định và liên tục. Chú trọng công tác quản lý khí đồng hành.

6.2. Hướng Phát Triển Áp Dụng Công Nghệ Thu Gom Khí Tiên Tiến

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và áp dụng các công nghệ thu gom khí tiên tiến nhất trên thế giới. Các công nghệ như màng lọc, hấp thụ, và hấp phụ có thể được sử dụng để thu gom các thành phần khí có giá trị cao như CO2 và H2S. Điều này không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn tạo ra nguồn doanh thu mới cho Vietsovpetro. Đồng thời, cần xem xét các phương án hóa lỏng khí đồng hành (LNG) hoặc nén khí đồng hành (CNG) để vận chuyển và sử dụng khí một cách hiệu quả hơn.

GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ THU GOM VÀ GIẢM ĐỐT BỎ KHÍ ĐỒNG HÀNH MỎ RỒNG LÔ 09-1 LD VIỆT-NGA VIETSOVPETRO