Giáo Trình Công Nghệ Khí: Vận Hành Thiết Bị Khai Thác Dầu Khí Cao Đẳng

Giáo trình công nghệ khí nghề vận hành thiết bị khai thác dầu khí cao đẳng cung cấp kiến thức chuyên sâu và kỹ năng thực hành cho sinh viên.

• Tác giả: Ks. Phạm Thế Anh
• Trường học: Trường Cao Đẳng Dầu Khí
• Chuyên ngành: Công Nghệ Khí
• Đề tài: Giáo Trình Công Nghệ Khí Nghề Vận Hành Thiết Bị Khai Thác Dầu Khí
• Loại tài liệu: giáo trình
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Bà Rịa - Vũng Tàu

Mục lục chi tiết

• LỜI GIỚI THIỆU
• 1. CHƯƠNG 1: QUÁ TRÌNH KHAI THÁC KHÍ
• 1.1. Quá trình khai thác khí
• 1.2. Công nghệ khai thác khí
• 2. CHƯƠNG 2: QUÁ TRÌNH BƠM ÉP KHÍ
• 2.1. Công nghệ bơm ép khí
• 2.2. Vận hành hệ thống bơm ép khí trên mô hình
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình công nghệ khí trong khai thác dầu khí

Giáo trình công nghệ khí nghề vận hành thiết bị khai thác dầu khí cao đẳng là tài liệu quan trọng, cung cấp kiến thức nền tảng cho sinh viên trong ngành dầu khí. Tài liệu này không chỉ giúp sinh viên hiểu rõ về công nghệ khai thác khí mà còn trang bị cho họ những kỹ năng cần thiết để vận hành thiết bị một cách hiệu quả. Ngành công nghiệp dầu khí đang phát triển mạnh mẽ, và việc nắm vững công nghệ khí là điều cần thiết để đáp ứng nhu cầu của thị trường.

1.1. Mục tiêu và nội dung chính của giáo trình

Giáo trình này nhằm cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về khí tự nhiên, quy trình khai thác và chế biến khí. Nội dung bao gồm các khái niệm về khí đồng hành, công nghệ khai thác khí và các thiết bị liên quan.

1.2. Vai trò của công nghệ khí trong ngành dầu khí

Công nghệ khí đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quy trình khai thác và chế biến dầu khí. Việc hiểu rõ công nghệ này giúp sinh viên có thể áp dụng vào thực tiễn, nâng cao hiệu quả sản xuất.

II. Thách thức trong việc vận hành thiết bị khai thác dầu khí

Ngành khai thác dầu khí đối mặt với nhiều thách thức, từ việc đảm bảo an toàn lao động đến việc tối ưu hóa quy trình vận hành. Những thách thức này đòi hỏi người vận hành phải có kiến thức vững vàng và kỹ năng thực hành tốt. Việc không tuân thủ quy trình có thể dẫn đến sự cố nghiêm trọng, ảnh hưởng đến an toàn và hiệu quả sản xuất.

2.1. An toàn lao động trong khai thác dầu khí

An toàn lao động là yếu tố hàng đầu trong ngành khai thác dầu khí. Người vận hành cần nắm vững các quy định về an toàn, phòng cháy chữa cháy và các biện pháp bảo vệ bản thân cũng như đồng nghiệp.

2.2. Tối ưu hóa quy trình vận hành thiết bị

Tối ưu hóa quy trình vận hành thiết bị là một thách thức lớn. Việc áp dụng công nghệ mới và cải tiến quy trình có thể giúp nâng cao hiệu quả và giảm thiểu rủi ro trong quá trình khai thác.

III. Phương pháp giảng dạy hiệu quả trong giáo trình công nghệ khí

Để đạt được hiệu quả cao trong việc giảng dạy giáo trình công nghệ khí, cần áp dụng các phương pháp giảng dạy tích cực. Việc kết hợp lý thuyết và thực hành sẽ giúp sinh viên nắm vững kiến thức và kỹ năng cần thiết. Các phương pháp như thảo luận nhóm, bài tập tình huống và thực hành trên mô hình sẽ tạo điều kiện cho sinh viên phát triển toàn diện.

3.1. Phương pháp giảng dạy tích cực

Phương pháp giảng dạy tích cực bao gồm việc khuyến khích sinh viên tham gia thảo luận, đặt câu hỏi và thực hành. Điều này giúp sinh viên chủ động hơn trong việc tiếp thu kiến thức.

3.2. Thực hành trên mô hình

Thực hành trên mô hình là một phần quan trọng trong giáo trình. Sinh viên sẽ được trải nghiệm thực tế, từ đó hiểu rõ hơn về quy trình vận hành thiết bị khai thác dầu khí.

IV. Ứng dụng thực tiễn của công nghệ khí trong ngành dầu khí

Công nghệ khí không chỉ được áp dụng trong quá trình khai thác mà còn trong chế biến và vận chuyển khí. Việc áp dụng công nghệ hiện đại giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm thiểu tác động đến môi trường. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng công nghệ khí tiên tiến có thể cải thiện đáng kể hiệu suất khai thác.

4.1. Công nghệ xử lý khí trong khai thác

Công nghệ xử lý khí bao gồm các quy trình như tách condensate, làm khô khí và xử lý khí axit. Những quy trình này giúp tối ưu hóa chất lượng khí trước khi đưa vào sử dụng.

4.2. Vận chuyển khí hiệu quả

Vận chuyển khí là một khâu quan trọng trong ngành dầu khí. Việc sử dụng các hệ thống đường ống và công nghệ hóa lỏng giúp giảm thiểu chi phí và tăng cường hiệu quả vận chuyển.

V. Kết luận và tương lai của giáo trình công nghệ khí

Giáo trình công nghệ khí nghề vận hành thiết bị khai thác dầu khí cao đẳng không chỉ cung cấp kiến thức mà còn trang bị cho sinh viên những kỹ năng cần thiết để làm việc trong ngành. Tương lai của ngành dầu khí phụ thuộc vào việc áp dụng công nghệ mới và cải tiến quy trình khai thác. Việc đào tạo chất lượng sẽ giúp sinh viên sẵn sàng đối mặt với những thách thức trong ngành.

5.1. Tầm quan trọng của giáo trình trong đào tạo

Giáo trình này đóng vai trò quan trọng trong việc đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cho ngành dầu khí. Việc nắm vững kiến thức và kỹ năng sẽ giúp sinh viên tự tin hơn khi bước vào thị trường lao động.

5.2. Xu hướng phát triển công nghệ khí trong tương lai

Tương lai của công nghệ khí sẽ tiếp tục phát triển với sự xuất hiện của các công nghệ mới. Việc nghiên cứu và áp dụng công nghệ tiên tiến sẽ giúp nâng cao hiệu quả khai thác và bảo vệ môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun: Công nghệ khí (Mã mô đun: PETP642158) được biên soạn bởi Chủ biên Ks. Phạm Thế Anh cùng tác giả Phạm Hữu Tài, ban hành kèm theo Quyết định số 210/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 3 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Việt Nam), lưu hành nội bộ tại Bà Rịa - Vũng Tàu.

Trong chương trình đào tạo trình độ cao đẳng nghề "Vận hành thiết bị khai thác dầu khí" (tổng thời lượng toàn khóa 86 tín chỉ / 2025 giờ), mô đun Công nghệ khí có khối lượng 2 tín chỉ, tương đương 45 giờ học (gồm 14 giờ lý thuyết, 29 giờ thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập và 2 giờ kiểm tra). Mô đun này thuộc khối kiến thức chuyên môn ngành, được bố trí giảng dạy sau các học phần kỹ thuật cơ sở (Hóa đại cương, Địa chất cơ sở, Vẽ kỹ thuật, Điện kỹ thuật cơ bản, Cơ sở điều khiển quá trình) và đóng vai trò làm tiền đề cho các mô đun vận hành hệ thống khai thác chuyên sâu trên mô hình mô phỏng (PETP545159, PETP643160).

Mục tiêu đào tạo của giáo trình hướng tới ba chuẩn đầu ra cụ thể:

• Kiến thức (A1): Trình bày có hệ thống sơ đồ công nghệ và thông số kỹ thuật của các trang thiết bị trong quá trình khai thác và bơm ép khí.
• Kỹ năng (B1): Thực hiện đúng quy trình vận hành hệ thống khai thác khí và hệ thống bơm ép khí trên mô hình mô phỏng.
• Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C4): Tuân thủ quy định an toàn lao động, phòng cháy chữa cháy; thực hiện đúng quy trình cơ - điện - tự động hóa; phát hiện và ngăn chặn sự cố thiết bị; đồng thời có năng lực kèm cặp, hướng dẫn kỹ thuật cho nhân viên vận hành bậc thấp hơn.

Cấu trúc giáo trình kết hợp giữa cơ sở lý thuyết nhiệt động học chất lưu dầu khí với quy trình công nghệ và kỹ năng vận hành trên hệ thống mô phỏng trạm/giàn khai thác.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Giáo trình được cấu trúc thành 2 chương lớn (bài học) theo tiến trình từ khai thác đến bơm ép xử lý:

Chương trình Mô đun: Công nghệ khí (45 giờ)

• Chương I: Quá trình khai thác khí (Thời lượng: 30 giờ, gồm 9 giờ lý thuyết, 20 giờ thực hành/thảo luận, 1 giờ kiểm tra): Trình bày lý thuyết nguồn gốc hình thành dầu khí qua 4 giai đoạn biến đổi hữu cơ; phân loại khí tự nhiên và khí đồng hành; phân tích thành phần cấu tử hydrocacbon ($C_1 - C_5^+$) và phi hydrocacbon ($CO_2, H_2S, N_2, He, Ar$); thiết lập và phân tích giản đồ pha của hệ một cấu tử, hai cấu tử và đa cấu tử. Đồng thời, chương này giới thiệu công nghệ thu gom, vận chuyển dòng hai pha/một pha, phương pháp thu hồi condensate, tiêu chuẩn chất lượng khí thương mại, hệ thống đường ống dẫn khí thực tế tại Việt Nam và hướng dẫn vận hành hệ thống khai thác khí trên mô hình.

• Chương II: Quá trình bơm ép khí (Thời lượng: 15 giờ, gồm 5 giờ lý thuyết, 9 giờ thực hành, 1 giờ kiểm tra): Trình bày các giải pháp công nghệ bơm ép và xử lý khí ngoài khơi; phân tích các nhóm tạp chất cơ học, hơi nước, khí acid; phân loại công nghệ làm sạch khí theo phương pháp làm sạch khô và làm sạch ướt; hướng dẫn các bước kiểm tra, khởi động, điều khiển và dừng hệ thống bơm ép khí an toàn trên hệ thống thiết bị mô phỏng.

Logic tiến trình nội dung đi từ việc xây dựng bản chất hóa lý của lưu chất khí, nhận diện pha trạng thái trong điều kiện vỉa và ống dẫn, cho đến các phương án xử lý công nghệ và quy trình thao tác điều khiển thiết bị cơ học ngoài thực địa.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập các cơ sở lý thuyết và nguyên lý kỹ thuật:

• Thuyết hình thành dầu khí hữu cơ: Hệ thống hóa 4 giai đoạn biến đổi: (1) Tích đọng vật liệu hữu cơ trong trầm tích đáy biển; (2) Biến đổi lipid, protein thành hydrocacbon ban đầu dưới điều kiện nhiệt độ $100 - 200^\circ\text{C}$ và áp suất $200 - 1000\text{ atm}$; (3) Quá trình di cư của hydrocacbon vào các lớp đá chứa xốp (sa thạch, đá vôi) và tích tụ tại các bẫy địa chất; (4) Quá trình cracking tự nhiên biến đổi hydrocacbon mạch dài thành các cấu tử nhẹ hơn và khí.
• Nhiệt động học cân bằng pha chất lưu: Ứng dụng quy tắc pha Gibbs ($T = C - P + 2$) để xác định số bậc tự do của các hệ cân bằng; phân tích đường cong bọt (bubble point line), đường cong sương (dew point line), điểm chạc ba (triple point), điểm tới hạn ($P_c, T_c$). Phân tích vùng hai pha, xác định điểm áp suất cực đại cricondenbar và nhiệt độ cực đại cricondentherm.
• Hiện tượng ngưng tụ ngược và hóa hơi ngược (Retrograde Phenomena): Phân tích biến đổi trạng thái của hệ khí - condensate khi giãn nở đẳng nhiệt hoặc làm lạnh đẳng áp vượt qua đường bao pha.
• Hệ thống phân loại khí công nghiệp:
  • Theo nguồn gốc: Khí tự nhiên, khí đồng hành, condensate (khí ngưng, nhiệt độ sôi cuối $\approx 200^\circ\text{C}$).
  • Theo hàm lượng khí acid: Khí chua ($H_2S > 1%$ thể tích, $CO_2 > 2%$ thể tích); Khí ngọt ($H_2S < 1%$, $CO_2 < 2%$).
  • Theo hàm lượng hydrocacbon nặng: Khí béo ($C_3^+ > 150\text{ g/m}^3$), khí gầy ($C_3^+ < 50\text{ g/m}^3$); Khí ẩm ($C_2^+ > 10%$ thể tích), khí khô ($C_2^+ < 10%$ thể tích).
  • Phân đoạn thương phẩm: LPG (khí dầu mỏ hóa lỏng: Propan và Butan), NGL (chất lỏng khí tự nhiên: Etan và $C_3^+$), LNG (khí thiên nhiên hóa lỏng ở $-160^\circ\text{C}$). Hệ số quy đổi nhiệt năng: $5.487\text{ ft}^3\text{ khí} = 1\text{ thùng dầu thô} = 159\text{ lít dầu}$.

Phân loại khí tự nhiên và khí đồng hành	C2+	H2S	CO2	Trữ lượng dự đoán thế giới ($10^9\text{ m}^3$)
Khí ẩm ngọt (Khí đồng hành/condensate)	$> 10%$	$< 1%$	$< 2%$	25.370
Khí ẩm chua (Khí đồng hành/condensate)	$> 10%$	$> 1%$	$> 2%$	8.410
Khí khô ngọt (Khí thiên nhiên)	$< 10%$	$< 1%$	$< 2%$	12.435
Khí khô chua (Khí thiên nhiên)	$< 10%$	$> 1%$	$> 2%$	7.880

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Nhận diện ảnh hưởng của tạp chất ($CO_2, H_2S$ làm hạ đường bao pha và giảm cricondenbar; $N_2$ làm nâng cao đường bao pha và tăng cricondenbar). Vận dụng 3 phương pháp làm lạnh tách condensate: trao đổi nhiệt với dòng khí sản phẩm/môi chất lạnh, van giảm áp tiết lưu qua hiệu ứng Joule-Thomson, và giãn nở turbin.
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Đánh giá tiêu chuẩn kỹ thuật của khí thương mại dựa trên các chỉ số định lượng: Nhiệt trị cháy ($39.100 - 39.500\text{ kJ/m}^3$), nhiệt độ điểm sương ($< -6^\circ\text{C}$), hàm lượng nước ($H_2O < 150\text{ ppm}$), cặn lỏng ($C_5^+ < 0,5%$), hàm lượng hydrosunfua ($H_2S: 2 - 20\text{ mg/m}^3$).
• Kỹ năng thực hành nghề nghiệp (Practical competencies): Vận hành trạm thu gom và tách chất ngưng tụ (slug catcher) trên đường ống vận chuyển hai pha; thiết lập thông số vận hành hệ thống máy nén, thiết bị lọc bụi làm sạch khô/làm sạch ướt và kiểm soát an toàn hệ thống bơm ép khí trên mô hình mô phỏng.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình quy định phương pháp dạy học tích cực, tổ chức chia ca và nhóm nhỏ phù hợp với dung lượng phòng học chuyên môn hóa và xưởng mô hình.

Phương pháp tổ chức dạy học:

Thời lượng thực hành chiếm 29/45 giờ (khoảng 64,4% tổng thời lượng mô đun). Các bài tập và tình huống thảo luận được thiết kế gắn liền với thực tế vận hành:

• So sánh thành phần và tính chất giữa khí tự nhiên và khí đồng hành.
• Phân tích nguyên nhân suy giảm áp suất, nhiệt độ của lưu chất khi ra khỏi giếng.
• Đánh giá sự cần thiết của việc xử lý điểm sương nước và điểm sương hydrocacbon trước khi vận chuyển khí vào bờ.

Cơ cấu kiểm tra và đánh giá kết quả học tập tuân thủ Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy (ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH ngày 13/3/2017 của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội):

Thành phần đánh giá	Hình thức và công cụ kiểm tra	Thời điểm	Chuẩn đầu ra	Trọng số
Kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1)	Quan sát, bảng kiểm, hỏi đáp/vấn đáp	Sau 5 giờ học	A1, C1	40% (Tổng ĐG quá trình)
Kiểm tra định kỳ (Hệ số 2)	Tự luận, trắc nghiệm, sản phẩm học tập/thực hành	Sau 15 giờ học	A1, B1, C1-C4
Thi kết thúc mô đun	Bài thi viết tổng hợp kết hợp thực hành trên mô hình	Sau 45 giờ học	A1, B1, C1-C4	60%

Quy định tính điểm theo thang điểm 10, làm tròn đến một chữ số thập phân. Học viên nếu vắng quá 30% số tiết lý thuyết hoặc vắng bất kỳ buổi thực hành nào ($> 0%$) sẽ không đủ điều kiện dự thi và phải học lại mô đun.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

Giáo trình tích hợp dữ liệu địa chất - kinh tế năng lượng thực tế của ngành Dầu khí Việt Nam và thế giới:

• Cơ sở dữ liệu trữ lượng bồn trũng dầu khí Việt Nam: Cung cấp số liệu phân bố nguồn khí tại các bồn trũng trầm tích trọng điểm:

  • Bồn trũng Nam Côn Sơn: Trữ lượng tiềm năng $650 - 750\text{ triệu m}^3$ quy dầu; trữ lượng xác minh gồm $74\text{ triệu m}^3$ dầu, $15\text{ tỷ m}^3$ khí đồng hành và $159\text{ tỷ m}^3$ khí không đồng hành (chiếm 35,5% tổng trữ lượng khí xác minh cả nước).
  • Bồn trũng Sông Hồng: Trữ lượng tiềm năng $550 - 700\text{ triệu m}^3$ quy dầu, xác minh $208\text{ tỷ m}^3$ khí (chủ yếu là khí có hàm lượng $CO_2$ cao).
  • Bồn trũng Cửu Long: Trữ lượng tiềm năng $700 - 800\text{ triệu m}^3$ quy dầu, xác minh $20\text{ triệu m}^3$ dầu và $56\text{ tỷ m}^3$ khí đồng hành.
  • Bồn trũng Mã Lai - Thổ Chu: Trữ lượng tiềm năng $250 - 350\text{ triệu m}^3$ quy dầu, xác minh $12\text{ triệu m}^3$ dầu, $3\text{ tỷ m}^3$ khí đồng hành và $45\text{ tỷ m}^3$ khí tự nhiên.
  • Bồn trũng Phú Khánh & Vũng Mây: Tiềm năng lần lượt là $300 - 700\text{ triệu m}^3$ và $1 - 1,5\text{ tỷ m}^3$ quy dầu.

• Liên kết các dự án công trình khí quốc gia: Giáo trình phân tích thông số kỹ thuật của 4 hệ thống đường ống và cụm công nghiệp khí chính tại Việt Nam:

  1. Dự án đường ống Nam Côn Sơn: Chiều dài tuyến ống 370 km từ giàn Lan Tây về Nhà máy Chế biến khí Dinh Cố (Bà Rịa - Vũng Tàu), đường kính 26 inch, vận chuyển dòng hai pha với công suất thiết kế 19,8 triệu $\text{m}^3\text{ khí/ngày}$ (khoảng 7 tỷ $\text{m}^3\text{/năm}$).
  2. Dự án Khí - Điện - Đạm Cà Mau: Tuyến ống dẫn khí thép dài 325 km (298 km ngầm dưới biển), đường kính 18 inch, vận chuyển 2 tỷ $\text{m}^3\text{ khí/năm}$ từ mỏ PM3 (vùng chồng lấn Việt Nam - Malaysia) về Khu công nghiệp Khánh An (Cà Mau) cung cấp cho 2 nhà máy điện 1500 MW và Nhà máy Đạm Cà Mau công suất 800.000 tấn/năm.
  3. Dự án đường ống dẫn khí Lô B - Ô Môn: Tuyến ống dài gần 400 km (246 km trên biển, 152 km trên bờ) cấp khí cho Trung tâm nhiệt điện Ô Môn công suất 2600 MW.
  4. Hệ thống khí Bạch Hổ - Rạng Đông - Dinh Cố - Thị Vải: Gồm trạm nén khí Dinh Cố nâng áp suất lên 139 bar, Nhà máy xử lý khí Dinh Cố công suất 1,4 tỷ $\text{m}^3\text{ khí khô/năm}$ (sản xuất propan, butan, condensate), Kho cảng Thị Vải và Nhà máy chế biến condensate sản xuất xăng RON 83 và dầu FO.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Đối tượng đào tạo chính: Học sinh, sinh viên trình độ cao đẳng chính quy theo học ngành nghề "Vận hành thiết bị khai thác dầu khí" tại Trường Cao đẳng Dầu khí và các cơ sở giáo dục nghề nghiệp chuyên ngành dầu khí.
• Kiến thức điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các mô đun kỹ thuật cơ sở và chuyên môn bậc dưới bao gồm:
  • Khối kỹ thuật cơ sở: Hóa đại cương (PETR522001), Địa chất cơ sở (PETD523031), Địa chất dầu khí (PETD622032), Vẽ kỹ thuật (MECM512003), Điện kỹ thuật cơ bản (ELEI522003), Cơ sở điều khiển quá trình (AUTM512111).
  • Khối thiết bị khai thác: Cơ sở khai thác (PETD523034), Vận hành van (PETP533151), Thiết bị hoàn thiện giếng (PETP533152), Vận hành Bơm (PETP534153), Vận hành máy nén (PETP533154), Vận hành thiết bị tách dầu khí (PETP534155), Hệ thống thu gom và vận chuyển dầu khí (PETP543157).
• Phạm vi sử dụng cho giảng viên: Làm tài liệu chuẩn để xây dựng giáo án tích hợp, thiết lập kịch bản vận hành trên phòng mô hình mô phỏng, tổ chức các buổi đánh giá định kỳ và thi kết thúc mô đun.
• Tài liệu tham khảo chuyên ngành: Dùng làm tài liệu tra cứu cho kỹ thuật viên vận hành trên giàn khai thác khí, trạm nén khí ngoài khơi và các nhà máy xử lý khí trên bờ.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu được thiết kế chuyên biệt cho học sinh, sinh viên trình độ cao đẳng nghề "Vận hành thiết bị khai thác dầu khí", đồng thời làm tài liệu tham khảo cho cán bộ kỹ thuật, kỹ thuật viên vận hành hệ thống thu gom, xử lý, bơm ép khí trên giàn khai thác hoặc tại các nhà máy chế biến khí.

2. Cần kiến thức nền nào để học mô đun này?

Người học cần tích lũy kiến thức từ các học phần: Hóa đại cương (đặc tính hydrocacbon), Địa chất dầu khí (cấu trúc vỉa và đá chứa), Cơ sở điều khiển quá trình (vòng điều khiển tự động hóa), cùng các kỹ năng thao tác thiết bị cơ sở như vận hành bơm, van, máy nén và bình tách dầu khí.

3. Điểm khác biệt của giáo trình so với các tài liệu lý thuyết hóa dầu tổng quát?

Giáo trình tập trung vào mảng công nghệ khí tại khâu khai thác mỏ và xử lý sơ bộ ngoài khơi (offshore processing). Cấu trúc môn học dành tới 64,4% thời lượng (29/45 giờ) cho thực hành thao tác quy trình trên mô hình mô phỏng, đồng thời gắn liền với dữ liệu kỹ thuật của các dự án đường ống và nhà máy khí thực tế tại Việt Nam như Nam Côn Sơn, Bạch Hổ, PM3 Cà Mau.

4. Phương pháp tự học giáo trình như thế nào để đạt hiệu quả?

Học viên cần nghiên cứu lý thuyết trước khi lên lớp, phân tích kỹ các dạng giản đồ pha P-T của hỗn hợp nhiều cấu tử, xác định điểm sương và hiện tượng ngưng tụ ngược. Trong các buổi học nhóm (2-3 người), cần tập trung thảo luận các giải pháp xử lý dòng hai pha và quy trình khởi động, xử lý sự cố hệ thống bơm ép khí trước khi thực hành trên phòng mô hình.

5. Có những tài liệu bổ trợ nào kèm theo giáo trình?

Tài liệu tham khảo chính thức đi kèm giáo trình bao gồm:

• Tài liệu tiếng Việt:
  1. Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế – Hóa Lý (Tập II), Nhà xuất bản Giáo Dục.
  2. Lê Văn Hiếu (2000) – Công nghệ chế biến dầu mỏ, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
• Tài liệu nước ngoài:
  1. Oilfield Processing of Petroleum – Volume One: Natural Gas, PennWell Publishing Company, Tulsa, Oklahoma.
  2. Gas Processors Suppliers Association (GPSA) – Engineering Data Book – FPS Volume 1, 2 (1998).
• Hệ thống giáo án, quy trình vận hành thiết bị chuẩn lưu trữ tại phòng mô hình mô phỏng của Trường Cao đẳng Dầu khí.

---

Kết luận

Giáo trình mô đun: Công nghệ khí (PETP642158) cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện về nguồn gốc, thành phần, nhiệt động học cân bằng pha của khí tự nhiên, cùng các nguyên lý xử lý tách tạp chất, thu hồi condensate và kỹ thuật bơm ép khí trên công trình dầu khí biển.

Lộ trình đào tạo được xây dựng chặt chẽ: tiếp thu lý thuyết nhiệt động học và công nghệ xử lý khí tại giảng đường $\rightarrow$ phân tích dữ liệu kỹ thuật của các bồn trũng và dự án đường ống dẫn khí quốc gia $\rightarrow$ thực hành quy trình vận hành hệ thống khai thác và bơm ép khí trên hệ thống mô phỏng.

Việc hoàn thành mô đun này tạo điều kiện để sinh viên tiếp tục thực hiện các mô đun chuyên sâu: Vận hành hệ thống khai thác trên mô hình 1 (PETP545159), Vận hành hệ thống khai thác trên mô hình 2 (PETP643160), tham gia Thực tập sản xuất (PETR554261) và hoàn thiện Khóa luận tốt nghiệp (PETR653262) theo khung chương trình đào tạo của Trường Cao đẳng Dầu khí.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: QUÁ TRÌNH KHAI THÁC KHÍ ❖ GIỚI THIỆU BÀI 1 Bài 1 giới thiệu các kiến thức cơ bản về khí tự nhiên và quá trình khai thác khí tự nhiên để người học có được kiến thức nền tảng và dễ dàng tiếp cận công việc sau này. ❖ MỤC TIÊU BÀI 1 Sau khi học xong chương này, người học có khả năng: ➢ Về kiến thức: - Trình bày được sơ đồ công nghệ và các trang thiết bị của quá trình khai thác khí. ➢ Về kỹ năng: - Vận hành hệ thống khai thác khí đúng quy trình. ➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Tuân thủ tuyệt đối các qui định về an toàn, PCCC, nội quy phòng học/ phòng mô hình/ xưởng thiết bị và quy chế của nhà trường.

- Tuân thủ các qui trình vận hành các thiết bị cơ khí, điện, tự động hóa có liên quan. - Xác định được công việc phải thực hiện, hoàn thành các công việc theo yêu cầu, không để xảy ra sự cố, hư hỏng đối với hệ thống thiết bị. - Hướng dẫn, kèm cặp nhân viên vận hành bậc dưới cải thiện kỹ năng, kiến thức vận hành để đảm nhiệm nhiệm vụ tương tự. ❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 1 - Đối với người dạy: + Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết, thực hành hoặc tích hợp phù hợp với bài học.

Giáo án được soạn theo bài hoặc buổi dạy. + Tổ chức giảng dạy: Chia ca, nhóm (phụ thuộc vào số lượng sinh viên/lớp) - Đối với người học: + Chuẩn bị tài liệu, dụng cụ học tập, vở ghi đầy đủ; + Hoàn thành các bài thực hành kỹ năng; + Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập; + Tuần thủ quy định an toàn, giờ giấc. ❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1 Trang 10 - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng mô hình - Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu. - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Giáo án, giáo trình, quy trình thực hành.

- Các điều kiện khác: Không có ❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 1 - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. ✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng mô đun. + Nghiêm túc trong quá trình học tập.

- Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: Vấn đáp) ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: 1 điểm kiểm tra (hình thức: Câu hỏi) ✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: Không NỘI DUNG BÀI 1 Trang 11 1. QUÁ TRÌNH KHAI THÁC KHÍ Khí thiên nhiên có cùng nguồn gốc với dầu mỏ. Việc tìm nguồn gốc của khí vẫn còn là vấn đề rất phức tạp. Có hai giả thuyết về nguồn gốc dầu và khí: Giả thuyết về nguồn gốc vô cơ và giả thuyết về nguồn gốc hữu cơ.

Tuy nhiên với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, giả thuyết thứ 2 được nhiều nhà khoa học nhất trí. Theo giả thuyết đóquá trình hình thành khí có thể chia làm 4 giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Tích đọng các vật liệu hữu cơ ban đầu. Trong nước biển có rất nhiều các loại vi khuẩn nên khi các loại động thực vật sống dưới biển bị chết hoặc xác các động thực vật sống trên cạn bị các dòng sông cuốn trôi ra biển lập tức bị chúng phân huỷ để tạo thành khí và các sản phẩm tan trong nước. Phần còn lại không bị phân hủy dần lắng đọng tạo nên các lớp trầm tích dưới đáy biển.

Đây chính là các vật liệu hữu cơ ban đầu của dầu khí Giai đoạn 2: Biến đổi các vật liệu hữu cơ ban đầu thành các hydrocacbon ban đầu của dầu khí. Các vật liệu hữu cơ bền vững không bị phân huỷ bởi các vi sinh vật chính là các hợp chất lipip (protein, chất béo…). Các chất này theo thời gian bị lún sâu xuống đáy biển. Càng lún sâu, nhiệt độ và áp suất càng tăng, có thể lên đến 100 2000C và 200  1000 atm.

Với điều kiện nhiệt độ, áp suất và thời gian như vậy cùng với sự có mặt của các khoáng sét, vi khuẩn, các chất hữu cơ bền vững bị biến đổi tạo thành các hydrocacbon ban đầu của dầu khí. Trang 12 Giai đoạn 3: Di cư của các hydrocabon ban đầu đến các bồn chứa thiên nhiên. Các hydrocacbon ban đầu được tạo thành nằm rãi rác trong các lớp trầm tích. Do áp suất trong các lớp trầm tích cao nên các hydrocacbon ban đầu này bị đẩy ra ngoài và di cư đến nơi ở mới.

Quá trình di cư đó thường diễn ra trong các lớp sa thạch đá vôi hoặc các loại nham thạch có độ rỗng, xốp được gọi là "đá chứa". Sự di chuyển tiếp tục xảy ra cho đến khi chúng gặp điều kiện địa hình thuận lợi để có thể ở lại đấy và tích tụ thành mỏ dầu. Đó là những cái "bẫy" mà dầu có thể vào được nhưng không ra được. Trong suốt quá trình di cư, các hydrocacbon ban đầu chịu nhiều biến đổi hoá học, kết quả là chúng nhẹ dần.

Giai đoạn 4: Biến đổi tiếp tục trong các bồn chứa thiên nhiên. Các hydrocabon ban đầu thường có phân tử lượng rất lớn, ở giai đoạn này chúng tiếp tục bị biến đổi. Ở độ sâu càng lớn, nhiệt độ áp suất càng cao, các hydrocacbon có phân tử lượng lớn , mạch dài, cấu trúc phức tạp sẽ càng bị phân hủy tạo thành các chất có khối lượng phân tử bé hơn, cấu trúc đơn giản hơn…Chính vì vậy tuổi thọ dầu càng cao, độ lún chìm càng sâu thì dầu được tạo thành càng chứa nhiều hydrocacbon có khối lượng phân tử càng nhỏ, sâu hơn nữa có thể chuyển hoàn toàn thành khí. Tóm lại, dầu và khí trong thiên nhiên đều có cùng một nguồn gốc.

Tuy nhiên, do quá trình di cư có thể khác nhau nên chúng có thể tồn tại ở những nơi khác xa nhau. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN Trang 13 Khí thiên nhiên và khí dầu mỏ đã được con người sử dụng từ nhiều thế kỷ trước. Các ghi chép lịch sử đã cho thấy khí thiên nhiên đã được đốt ở Trung Quốc từ năm 250. Vào thế kỷ 17, khí thiên nhiên đã được sử dụng để sưởi ấm và chiếu sáng ở miền Bắc Ý.

Ở Hoa Kỳ, khí thiên nhiên lần đầu đã được phát hiện ở Fredonia, New York, năm 1821. Năm 1858, Công ty kinh doanh khí thiên nhiên đầu tiên của Hoa Kỳ được thành lập – Fredonia Gas Light Company. Năm 1885, Robert Bunsen phát minh đèn đốt bằng hỗn hợp khí thiên nhiên và không khí, dùng trong đun nấu và sưởi. Và đến năm 1900, khí thiên nhiên được phát hiện tại 17 tiểu bang của Hoa Kỳ.

Ngày nay, khí thiên nhiên đã được phát hiện và khai thác ở nhiều nơi trên thế giới đồng thời cũng đóng vai trò quan trọng trong ngành năng lượng. Do khí thiên nhiên ở dạng khí khó vận chuyển bằng các phương tiện thông thường, nên trong lịch sử, khí thiên nhiên thường được sử dụng ở các khu vực gần mỏ khí. Khi ngành công nghiệp dầu khí phát triển vào thế kỷ 19 và thế kỷ 20, khí thiên nhiên được phát hiện cùng dầu mỏ (khí đồng hành) từ các mỏ ngầm, thường được xử lý như chất phụ phẩm phế thải và thường được đốt bỏ ngay trên giàn khoan. Ngày nay, khí thiên nhiên được vận chuyển thông qua các mạng lưới đường ống dẫn khí rộng lớn hoặc được hóa lỏng và chở bằng tàu bồn.

HIỆN DIỆN VÀ TRỮ LƯỢNG Khí thiên nhiên đã được phát hiện trên khắp các châu lục. Trữ lượng khí thiên nhiên thế giới tổng cộng vào khoảng 150 tỷ tỷ m³ (150 × 1018). Trữ lượng khí thiên nhiên Trang 14 lớn nhất, tổng cộng khoảng 50 tỷ tỷ m³ đang nằm ở Nga. Trữ lượng lớn thứ nhì thế giới, khoảng 48 tỷ tỷ m³, nằm ở Trung Đông.

Trữ lượng khí thiên nhiên ở Hoa Kỳ tổng cộng khoảng 5 tỷ tỷ m³. Ở Canada, tổng trữ lượng khí tự nhiên là 1,7 tỷ tỷ m³. Các mỏ có trữ lượng khác nằm rải rác ở các nơi ở châu Á, châu Phi và Úc. Bản đồ sản lượng khí thiên nhiên theo quốc gia (các quốc gia màu nâu và tiếp theo là màu đỏ là những quốc gia có sản lượng lớn nhất) Hình 1.

Trữ lượng khí xác minh theo khu vực cuối năm 2004 Trang 15 Hình 1. Trữ lượng khí xác minh của một số nước Châu Á (cuối năm 1999) Đến cuối năm 2004, trữ lượng khí xác minh của thế giới được dự đoán ở mức 179. Khu Vực Trữ lượng (x1012 m3) Tỉ lệ (%) Tỉ số R/P/năm Trung Đông 72.6 >100 Trang 16 Châu Âu 64.1 10 Trung và Nam Mĩ 7.0 55 Trữ lượng toàn cầu 179.0 67 Việt Nam được nhìn nhận là một quốc gia dầu khí non trẻ trong cộng đồng các quốc gia dầu khí trên thế giới. Tuy nhiên, Việt Nam có tiềm năng khí khá lớn với trữ lượng tiềm năng khoảng 150 tỷ m3 gồm 160 tỷ m3 khí đồng hành, 1.130 tỷ m3 khí tự nhiên và khoảng 200 m3 condensate.

Trong đó, trữ lượng xác minh khoảng 500 tỷ m3 và khí tự nhiên có thể thu hồi được 90%.Theo tổng công ty khí Việt Nam ( PV Gas), tiềm năng nguồn khí Việt Nam tập trung ở một số vùng trũng chính: trũng Sông Hồng, trũng Cửu Long, trũng Nam Côn Sơn, trũng Mã Lai- Thổ Chu và một số trũng khác. - Bồn trũng Cửu Long: có trữ lượng tiềm năng khoảng 700 đến 800 triệu m3 quy dầu, trữ lượng xác minh 20 triệu m3 dầu với 56 tỷ m3 khí đồng hành. - Bồn trũng Nam Côn Sơn: có trữ lượng tiềm năng khoảng 650 ÷ 750 triệu m3 quy dầu (17%), trữ lượng xác minh chủ yếu là khí gồm 74 triệu m3 dầu, 15 tỷ m3 khí đồng hành, 159 tỷ m3 khí không đồng hành. Trữ lượng này đảm bảo khai thác trong 15 năm với công suất 2.

- Bồn trũng Sông Hồng: trữ lượng tiềm năng khoảng 550 ÷ 700 triệu m3 quy dầu, trữ lượng xác minh khoảng 208 tỷ m3 khí, chủ yếu là khí có hàm lượng CO2 cao. Trang 17 - Trũng Mã Lay- Thổ Chu: trữ lượng tiềm năng khoảng: 250 ÷ 350 triệu m3 quy dầu (5%), trữ lượng xác minh gồm 12 triệu m3 dầu, 3 tỷ m3 khí đồng hành và 45 tỷ m3 khí không đồng hành. - Bồn trũng Phú Khánh: trữ lượng tiềm năng 300 ÷ 700 triệu m3 quy dầu (10%). - Bồn trũng Vũng Mây: trữ lượng tiềm năng 1 ÷ 1,5 tỷ m3 quy dầu (30%), chủ yếu là khí.