Giáo trình Thiết bị Khai thác Dầu khí 2020 – Trường Cao Đẳng Dầu Khí Bà Rịa-Vũng Tàu, soạn Ks. Phạm Thế Anh

Giáo trình công nghệ khí nghề vận hành thiết bị khai thác dầu khí trình độ cao đẳng năm 2020 cung cấp kiến thức chuyên sâu và thực tiễn.

• 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: 2020
• 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 năm 2020

Giáo trình công nghệ khí nghề vận hành thiết bị khai thác dầu khí trình độ cao đẳng năm 2020 được biên soạn nhằm cung cấp kiến thức cơ bản về công nghệ khí cho sinh viên. Nội dung giáo trình bao gồm các khái niệm về khí tự nhiên, quy trình khai thác khí, và các thiết bị liên quan. Môn học này không chỉ giúp sinh viên nắm vững lý thuyết mà còn trang bị kỹ năng thực hành cần thiết cho ngành công nghiệp dầu khí.

1.1. Ứng dụng của giáo trình trong đào tạo

Giáo trình này được sử dụng để đào tạo sinh viên trong ngành dầu khí, giúp họ hiểu rõ về quy trình khai thác khí và vận hành thiết bị. Nội dung giáo trình được thiết kế để phù hợp với yêu cầu thực tế của ngành công nghiệp.

1.2. Cấu trúc và nội dung chính của giáo trình

Giáo trình bao gồm các chương trình học cụ thể, từ lý thuyết đến thực hành, giúp sinh viên có cái nhìn tổng quát về công nghệ khí và các thiết bị khai thác dầu khí.

II. Thách thức trong ngành công nghiệp khai thác dầu khí

Ngành công nghiệp khai thác dầu khí đang đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm sự cạnh tranh gay gắt và yêu cầu về công nghệ hiện đại. Việc áp dụng công nghệ mới trong khai thác khí là rất cần thiết để nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm thiểu tác động đến môi trường.

2.1. Vấn đề về môi trường trong khai thác khí

Khai thác khí có thể gây ra ô nhiễm môi trường nếu không được quản lý đúng cách. Các biện pháp bảo vệ môi trường cần được áp dụng để giảm thiểu tác động tiêu cực.

2.2. Cạnh tranh trong ngành dầu khí

Sự cạnh tranh giữa các công ty dầu khí ngày càng gia tăng, đòi hỏi các doanh nghiệp phải cải tiến công nghệ và tối ưu hóa quy trình khai thác để duy trì vị thế trên thị trường.

III. Phương pháp khai thác khí hiệu quả

Để khai thác khí hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp công nghệ tiên tiến. Việc sử dụng thiết bị hiện đại và quy trình vận hành chuẩn là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong khai thác.

3.1. Công nghệ tách khí và xử lý khí

Công nghệ tách khí và xử lý khí là một phần quan trọng trong quy trình khai thác. Các thiết bị hiện đại giúp tối ưu hóa quá trình này, đảm bảo chất lượng khí đạt tiêu chuẩn.

3.2. Quy trình vận hành an toàn

Quy trình vận hành an toàn là yếu tố then chốt trong khai thác khí. Đào tạo nhân viên về an toàn lao động và quy trình vận hành là rất cần thiết để giảm thiểu rủi ro.

IV. Ứng dụng thực tiễn của công nghệ khí

Công nghệ khí không chỉ được áp dụng trong khai thác mà còn trong nhiều lĩnh vực khác như sản xuất điện, chế biến thực phẩm và công nghiệp hóa chất. Việc áp dụng công nghệ khí giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và tiết kiệm chi phí.

4.1. Khai thác khí trong sản xuất điện

Khí tự nhiên là nguồn năng lượng sạch, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất điện. Việc chuyển đổi từ than sang khí tự nhiên giúp giảm phát thải khí nhà kính.

4.2. Ứng dụng trong công nghiệp chế biến

Công nghệ khí cũng được áp dụng trong ngành chế biến thực phẩm, giúp cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm thiểu lãng phí.

V. Kết luận về tương lai của ngành công nghiệp khí

Ngành công nghiệp khí đang có nhiều tiềm năng phát triển trong tương lai. Với sự phát triển của công nghệ và nhu cầu năng lượng ngày càng tăng, việc đầu tư vào công nghệ khí sẽ mang lại nhiều cơ hội cho các doanh nghiệp.

5.1. Tiềm năng phát triển của ngành khí

Ngành khí có tiềm năng lớn trong việc cung cấp năng lượng sạch và bền vững. Các công nghệ mới sẽ giúp tối ưu hóa quy trình khai thác và chế biến khí.

5.2. Định hướng phát triển bền vững

Định hướng phát triển bền vững trong ngành khí là rất quan trọng. Cần có các chính sách hỗ trợ và khuyến khích đầu tư vào công nghệ xanh để bảo vệ môi trường.

Nội dung chính

TỔNG QUAN HỌC THUẬT: GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN CÔNG NGHỆ KHÍ (MÃ MÔ ĐUN: KKT19MĐ57)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Công nghệ khí (Mã mô đun: KKT19MĐ57) là tài liệu đào tạo chuyên môn thuộc chương trình đào tạo nghề "Vận hành thiết bị khai thác dầu khí" ở trình độ Cao đẳng. Giáo trình được ban hành theo Quyết định số 192/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 3 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam) và lưu hành nội bộ phục vụ công tác giảng dạy, học tập. Ban biên soạn giáo trình gồm Ks. Phạm Thế Anh (Chủ biên) và kỹ sư Phạm Hữu Tài.

+-------------------------------------------------------------------------+
|                  CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO NGHỀ CAO ĐẲNG                     |
|                VẬN HÀNH THIẾT BỊ KHAI THÁC DẦU KHÍ                      |
+-------------------------------------------------------------------------+
+-------------------------------------------------------------------------+
|                KHỐI MÔN HỌC / MÔ ĐUN KỸ THUẬT CƠ SỞ                     |
|  (Hóa đại cương, Địa chất dầu khí, Cơ sở khai thác, Vận hành van/bơm)   |
+-------------------------------------------------------------------------+
+-------------------------------------------------------------------------+
|                 MÔ ĐUN KKT19MĐ57: CÔNG NGHỆ KHÍ                         |
|             (Tổng số: 45 giờ | 14h Lý thuyết - 29h Thực hành)           |
+-------------------------------------------------------------------------+
+-------------------------------------------------------------------------+
|           CÁC MÔ ĐUN VẬN HÀNH TRÊN MÔ HÌNH & THỰC TẬP TỐT NGHIỆP        |
| (KKT19MĐ58 Mô hình 1, KKT19MĐ59 Mô hình 2, KKT19MĐ60 Thực tập sản xuất) |
+-------------------------------------------------------------------------+

Về vị trí trong khung chương trình đào tạo 86 tín chỉ (2025 giờ), mô đun Công nghệ khí gồm 2 tín chỉ với tổng thời lượng 45 giờ (14 giờ lý thuyết, 29 giờ thực hành/thí nghiệm/thảo luận và 2 giờ kiểm tra). Mô đun được xếp trong nhóm các môn học, mô đun chuyên môn ngành nghề (chiếm 50 tín chỉ), được bố trí giảng dạy sau các môn học kỹ thuật cơ sở (Hóa đại cương, Địa chất dầu khí, Cơ sở khai thác, Cơ sở điều khiển quá trình, Thiết bị hoàn thiện giếng, Vận hành thiết bị tách dầu khí) và trước các mô đun Vận hành hệ thống khai thác trên mô hình 1 và 2 (KKT19MĐ58, KKT19MĐ59).

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định cụ thể theo 3 nhóm chuẩn đầu ra:

• Chuẩn kiến thức (A1): Trình bày được sơ đồ công nghệ, nguyên lý làm việc và các trang thiết bị của quá trình khai thác khí và quá trình bơm ép khí.
• Chuẩn kỹ năng (B1): Thực hiện đúng quy trình thao tác vận hành hệ thống khai thác khí và hệ thống bơm ép khí trên hệ thống thiết bị và phòng mô hình mô phỏng.
• Chuẩn năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1 - C4): Tuân thủ quy định an toàn, phòng cháy chữa cháy (PCCC); thực hiện đúng quy trình vận hành thiết bị cơ khí, điện, tự động hóa; hoàn thành nhiệm vụ được giao không để xảy ra sự cố kỹ thuật; có khả năng hướng dẫn và kèm cặp nhân viên vận hành bậc dưới.

Cấu trúc giáo trình tiếp cận theo mô hình mô đun hóa tích hợp lý thuyết công nghệ với kỹ năng thực hành mô phỏng. Điểm đặc thù của tài liệu là gắn kết lý thuyết nhiệt động học chất lưu dầu khí với số liệu mỏ thực tế, tiêu chuẩn kỹ thuật sản phẩm khí thương mại và các dự án đường ống dẫn khí đang vận hành tại Việt Nam.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Giáo trình được cấu trúc thành 2 bài học chuyên đề tương ứng với hai giai đoạn công nghệ chính trên mỏ và giàn khai thác:

                  GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: CÔNG NGHỆ KHÍ (45 GIỜ)
  BÀI 1: QUÁ TRÌNH KHAI THÁC KHÍ                          BÀI 2: QUÁ TRÌNH BƠM ÉP KHÍ
         (30 giờ)                                                (15 giờ)

Bài 1: Quá trình khai thác khí (Thời lượng: 30 giờ; gồm 9 giờ lý thuyết, 20 giờ thực hành và 1 giờ kiểm tra thực hành)

• 1.1 Khái niệm khí tự nhiên và khí đồng hành: Trình bày 4 giai đoạn hình thành dầu khí theo giả thuyết nguồn gốc hữu cơ (tích đọng vật liệu hữu cơ, biến đổi thành hydrocacbon ban đầu ở nhiệt độ 100–200°C và áp suất 200–1000 atm, di cư vào đá chứa/bẫy dầu, biến đổi phân hủy sâu trong bồn chứa thiên nhiên). Cung cấp số liệu lịch sử phát triển ngành khí từ năm 250 tại Trung Quốc, Fredonia (Mỹ) năm 1821 đến hiện đại; thống kê trữ lượng khí toàn cầu (179 × 10¹² m³) và trữ lượng tại các bồn trũng Việt Nam (Nam Côn Sơn, Cửu Long, Sông Hồng, Mã Lai - Thổ Chu, Vũng Mây, Phú Khánh).
• 1.2 Công nghệ khai thác khí: Thiết lập 4 hệ thống phân loại khí tự nhiên: theo nguồn gốc (khí tự nhiên, khí đồng hành, condensate); theo hàm lượng khí acid ($H_2S > 1%$ thể tích và $CO_2 > 2%$ thể tích là khí chua; ngược lại là khí ngọt); theo hàm lượng $C_3^+$ (khí béo $> 150 \text{ g/m}^3$, khí gầy $< 50 \text{ g/m}^3$); theo hàm lượng $C_2^+$ (khí khô $< 10%$, khí ẩm $> 10%$). Định nghĩa các phân đoạn thương phẩm LPG, NGL, LNG (hóa lỏng ở -160°C). Trình bày tính chất vật lý, hóa học, nhiệt trị và phân tích chuyên sâu giản đồ pha chất lưu ($P-T$, $P-V$) cho hệ đơn chất, hệ hai cấu tử và hệ đa cấu tử; xác định các thông số cricondenbar, cricondentherm, điểm bọt, điểm sương, hiện tượng hóa hơi ngược và ngưng tụ ngược. Phân tích 3 phương pháp làm lạnh thu hồi condensate: trao đổi nhiệt với môi chất lạnh, giãn nở qua van Joule-Thomson và giãn nở bằng turbin. Cập nhật dữ liệu kỹ thuật các dự án khí lớn tại Việt Nam: Đường ống Nam Côn Sơn, Cụm Khí - Điện - Đạm Cà Mau, Đường ống Lô B - Ô Môn và Hệ thống khí Bạch Hổ.
• 1.3 Vận hành hệ thống khai thác khí trên mô hình: Tổ chức thực hành các bước khởi động, điều chỉnh thông số áp suất, nhiệt độ, lưu lượng và dừng hệ thống thu gom, phân tách khí trên mô hình mô phỏng.

Bài 2: Quá trình bơm ép khí (Thời lượng: 15 giờ; gồm 5 giờ lý thuyết, 9 giờ thực hành và 1 giờ kiểm tra thực hành)

• 2.1 Công nghệ bơm ép khí: Giới thiệu sơ đồ công nghệ hệ thống thu gom và xử lý khí ngoài khơi phục vụ công tác duy trì áp suất vỉa. Phân tích các quá trình tách lọc tạp chất cơ học, tách bụi, tách nước và khử khí acid ($CO_2$, $H_2S$) bằng hai nhóm phương pháp: làm sạch khô và làm sạch ướt.
• 2.2 Vận hành hệ thống bơm ép khí trên mô hình: Hướng dẫn trình tự vận hành tổ hợp máy nén áp suất cao và hệ thống đường ống bơm ép khí vào giếng khoan trên phần mềm mô phỏng.

          TIẾN TRÌNH LOGIC CỦA NỘI DUNG GIÁO TRÌNH
+----------------------------------------------------------+
|  1. Cơ sở địa chất & Trữ lượng mỏ khí (Địa chất/Nguồn gốc)|
+----------------------------------------------------------+
+----------------------------------------------------------+
|  2. Thành phần cấu tử & Nhiệt động học (Giản đồ pha P-T) |
+----------------------------------------------------------+
+----------------------------------------------------------+
|  3. Quy trình công nghệ & Thiết bị xử lý (Lọc, tách lỏng)|
+----------------------------------------------------------+
+----------------------------------------------------------+
|  4. Thao tác vận hành trên phòng mô hình mô phỏng        |
+----------------------------------------------------------+

Progression logic của giáo trình đi từ cơ sở lý thuyết địa chất và nhiệt động học chất lưu, tiến đến sơ đồ công nghệ thiết bị thực tế, và kết thúc bằng quy trình thao tác chuẩn trên hệ thống phòng mô phỏng.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng hệ thống kiến thức nền tảng dựa trên các nguyên lý kỹ thuật dầu khí chuẩn mực:

• Lý thuyết nhiệt động học và cân bằng pha chất lưu: Ứng dụng quy tắc pha Gibbs ($T = C - P + 2$) để xác định số bậc tự do của hệ lưu chất khí - lỏng; phân tích sự dịch chuyển trạng thái vật chất qua các đường cong thăng hoa, bay hơi và nóng chảy gặp nhau tại điểm chạc ba (triple point).
• Hành vi pha của hệ hydrocacbon đa cấu tử: Cơ chế biến thiên điểm tới hạn ($P_c, T_c$), vùng hai pha lỏng - khí, giải thích hiện tượng ngưng tụ ngược (retrograde condensation) đối với giếng khí - condensate và giếng khí ướt khi suy giảm áp suất vỉa.
• Nguyên lý thủy lực đường ống và thu gom hai pha: Cơ chế suy giảm áp suất do ma sát thành ống, sự hình thành nút lỏng trong đường ống vận chuyển hai pha và vai trò của thiết bị bẫy nút lỏng (slug catcher) tại đầu vào nhà máy xử lý.
• Tiêu chuẩn kỹ thuật thương mại cho khí tự nhiên: Thiết lập các thông số định mức sản phẩm: nhiệt trị cháy (39.100 – 39.500 kJ/m³), điểm sương hydrocarbon ($< -6^\circ\text{C}$), hàm lượng ẩm ($H_2O < 150\text{ ppm}$), tỷ lệ cấu tử nặng ($C_5^+ < 0,5%$) và hàm lượng hợp chất lưu huỳnh ($H_2S$ từ 2 – 20 mg/m³).

Nhóm phân loại khí	Tiêu chí kỹ thuật theo thành phần	Ứng dụng công nghệ xử lý tương ứng
Khí chua (Sour gas)	$H_2S > 1%$ thể tích, $CO_2 > 2%$ thể tích	Cần qua cụm thiết bị khử khí acid để chống ăn mòn
Khí ngọt (Sweet gas)	$H_2S < 1%$ thể tích, $CO_2 < 2%$ thể tích	Xử lý cơ học và làm khô trực tiếp
Khí béo (Rich gas)	$C_3^+ > 150 \text{ g/m}^3$	Làm lạnh sâu thu hồi NGL, phân tách LPG
Khí gầy (Lean gas)	$C_3^+ < 50 \text{ g/m}^3$	Làm khô, vận chuyển làm nhiên liệu đốt/nhiệt điện
Khí khô (Dry gas)	$C_2^+ < 10%$ thể tích	Đường bao pha hẹp, nén vận chuyển đường dài
Khí ẩm (Wet gas)	$C_2^+ > 10%$ thể tích	Cần cụm tách condensate tránh ngưng tụ 2 pha trong ống

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng tính toán và phân tích kỹ thuật: Xác định các thông số trạng thái dòng khí, tính toán tốc độ cung cấp nhiệt ($\text{kcal/h} = \text{Nhiệt trị} \times \text{Lưu lượng}$), quy đổi tương đương thể tích khí sang đơn vị dầu thô ($5.487 \text{ ft}^3 \text{ khí} = 1 \text{ thùng dầu} = 159 \text{ lít dầu}$). Đọc hiểu sơ đồ dòng công nghệ (PFD) và sơ đồ công nghệ đường ống (P&ID) của hệ thống xử lý khí.
• Kỹ năng vận hành công nghệ: Khởi động, giám sát và dừng an toàn hệ thống phân tách khí - lỏng, hệ thống nén khí tăng áp và hệ thống bơm ép khí; kiểm soát các thông số áp suất, nhiệt độ tại các bình tách và thiết bị trao đổi nhiệt.
• Kỹ năng xử lý sự cố và kiểm soát an toàn: Nhận diện hiện tượng ngưng tụ lỏng trong đường ống dẫn khí áp suất cao, vận hành thiết bị làm sạch tạp chất khô và ướt, tuân thủ quy trình PCCC và an toàn môi trường mỏ dầu khí.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng phương pháp dạy học tích cực (active learning) kết hợp giữa giảng dạy lý thuyết, bài tập tình huống, thảo luận nhóm và thực hành trên thiết bị mô phỏng.

       MÔ HÌNH DẠY HỌC TÍCH HỢP LÝ THUYẾT & MÔ PHỎNG

• Hoạt động dạy học: Giáo viên thiết kế bài giảng theo hướng tích hợp, phân chia lớp học thành các ca và nhóm nhỏ. Giáo viên cung cấp chủ đề thảo luận trước giờ học, hướng dẫn sinh viên khai thác tài liệu thư viện và hệ thống phòng mô hình.
• Bài tập tình huống và thảo luận: Người học làm việc theo nhóm 2–3 người để giải quyết các vấn đề kỹ thuật thực tế, ví dụ: phân tích sự suy giảm nhiệt độ - áp suất của lưu chất đầu ra miệng giếng (dao động 100–140°F), so sánh hiệu quả kinh tế - kỹ thuật giữa van giảm áp Joule-Thomson và turbin giãn nở khi thu hồi condensate, hoặc xác định phương án loại bỏ nút lỏng trong đường ống vận chuyển 2 pha.
• Thực hành trên mô hình mô phỏng: Chiếm 29/45 giờ (tương đương 64,4% thời lượng mô đun). Sinh viên trực tiếp thao tác trên phần mềm mô phỏng quá trình khai thác và bơm ép khí ngoài khơi, luyện tập xử lý các biến đổi công nghệ theo thời gian thực.
• Phương pháp và hình thức đánh giá: Căn cứ Quy chế đào tạo Cao đẳng ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội, điểm đánh giá mô đun tính theo thang điểm 10 (làm tròn đến một chữ số thập phân) với cơ cấu trọng số:
  • Điểm đánh giá quá trình (Trọng số 40%): Gồm điểm kiểm tra thường xuyên (hệ số 1, hình thức hỏi đáp/vấn đáp/bảng kiểm sau 5 giờ học) và điểm kiểm tra định kỳ (hệ số 2, hình thức tự luận/trắc nghiệm hoặc đánh giá sản phẩm thực hành mô hình sau 15 giờ học).
  • Điểm thi kết thúc mô đun (Trọng số 60%): Tổ chức sau 45 giờ học bằng hình thức thi tự luận, trắc nghiệm kết hợp đánh giá thao tác trên sản phẩm học tập/mô hình mô phỏng.
• Yêu cầu đối với người học: Nghiên cứu bài trước khi đến lớp; tham dự tối thiểu 70% số giờ lý thuyết và 100% số giờ thực hành (vắng $>30%$ lý thuyết hoặc $>0%$ thực hành bắt buộc phải học lại mô đun); hoàn thành đầy đủ các bài kiểm tra định kỳ và bài tập nhóm.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• Tính thực tiễn cao thông qua đào tạo mô phỏng: Giáo trình không dừng lại ở mô tả lý thuyết tĩnh mà liên kết trực tiếp với các bài tập vận hành tại phòng mô hình mô phỏng của Trường Cao đẳng Dầu khí, giúp người học làm quen với giao diện điều khiển của giàn khai thác thực tế.
• Tích hợp số liệu địa chất dầu khí Việt Nam: Tài liệu cập nhật trữ lượng xác minh và tiềm năng khí tại các bồn trũng chủ lực của Việt Nam (Bồn trũng Nam Côn Sơn: 159 tỷ m³ khí không đồng hành, 15 tỷ m³ khí đồng hành; Bồn trũng Sông Hồng: 208 tỷ m³ khí; Bồn trũng Cửu Long: 56 tỷ m³ khí đồng hành; Bồn trũng Mã Lai - Thổ Chu: 45 tỷ m³ khí không đồng hành).
• Phân tích dữ liệu thực tế từ các đại dự án công nghiệp khí:
  • Đường ống dẫn khí Nam Côn Sơn: Tuyến ống 2 pha dài 370 km, đường kính 26 inch, công suất thiết kế 19,8 triệu m³/ngày (khoảng 7 tỷ m³/năm) kết nối mỏ Lan Tây về Nhà máy Xử lý khí Dinh Cố.
  • Dự án Khí - Điện - Đạm Cà Mau: Tuyến ống thép 18 inch dài 325 km (298 km đi ngầm dưới biển) đưa khí từ mỏ PM3 vùng chồng lấn Việt Nam - Malaysia về Khu công nghiệp Khánh An cấp cho 2 nhà máy điện 1.500 MW và nhà máy đạm 800.000 tấn/năm.
  • Dự án đường ống Lô B - Ô Môn: Tuyến ống dài gần 400 km (246 km trên biển, 152 km trên bờ) với tổng mức đầu tư 1 tỷ USD cấp khí cho Trung tâm nhiệt điện Ô Môn 2.600 MW.
  • Hệ thống khí Bạch Hổ - Rạng Đông: Trạm nén khí Dinh Cố áp suất 139 bar, Nhà máy chế biến khí Dinh Cố công suất 1,4 tỷ m³ khí khô/năm (140.000 tấn propan, 110.000 tấn butan, 100.000 tấn condensate/năm) và Kho cảng Thị Vải.
• Tiêu chuẩn tham chiếu quốc tế: Nội dung chuyên môn được biên soạn đối chiếu với các tài liệu chuẩn quốc tế như GPSA Engineering Data Book (Gas Processors Suppliers Association, 1998) và Oilfield Processes of petroleum – Natural gas (PennWell Publishing Company).

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên chuyên ngành: Học sinh, sinh viên hệ Cao đẳng chính quy nghề "Vận hành thiết bị khai thác dầu khí". Tài liệu được sử dụng trong giai đoạn học chuyên môn nghề nghiệp.
• Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học/mô đun kỹ thuật cơ sở và chuyên môn tiền đề trong chương trình đào tạo, bao gồm: Hóa đại cương (CNH19MH09), Địa chất cơ sở (KKT19MH31), Địa chất dầu khí (KKT19MH32), Cơ sở khoan (KKT19MH33), Cơ sở khai thác (KKT19MH34), Cơ sở điều khiển quá trình (TĐH19MĐ12), Vận hành van (KKT19MĐ50), Thiết bị hoàn thiện giếng khai thác (KKT19MĐ51), Vận hành bơm (KKT19MĐ52), Vận hành máy nén (KKT19MĐ53), Vận hành thiết bị tách dầu khí (KKT19MĐ54) và Hệ thống thu gom và vận chuyển dầu khí (KKT19MĐ56).
• Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng để biên soạn giáo án lý thuyết, giáo án thực hành tích hợp, thiết lập kịch bản mô phỏng tại phòng lab chuyên môn hóa và xây dựng ngân hàng câu hỏi kiểm tra đánh giá theo chuẩn A1, B1, C1–C4.
• Kỹ thuật viên và cán bộ kỹ thuật: Dùng làm tài liệu tham khảo nội bộ trong các khóa đào tạo nâng bậc, kèm cặp thợ vận hành tại các giàn khai thác, trạm nén khí và nhà máy xử lý khí thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam.

---

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Giáo trình này được biên soạn cho đối tượng nào?

Giáo trình phục vụ trực tiếp cho sinh viên trình độ Cao đẳng nghề "Vận hành thiết bị khai thác dầu khí" tại Trường Cao đẳng Dầu khí; đồng thời là tài liệu tham khảo kỹ thuật cho nhân viên vận hành tại các cơ sở khai thác, xử lý khí.

2. Người học cần đáp ứng điều kiện tiên quyết nào trước khi học mô đun này?

Người học phải hoàn thành khối kiến thức kỹ thuật cơ sở và các mô đun chuyên ngành về thiết bị công nghệ mỏ (Hóa đại cương, Địa chất dầu khí, Cơ sở khai thác, Cơ sở điều khiển quá trình, Vận hành van, Bơm, Máy nén, Thiết bị tách dầu khí, Hệ thống thu gom và vận chuyển dầu khí).

3. Giáo trình có điểm gì khác biệt so với các giáo trình lý thuyết chế biến dầu khí thông thường?

Giáo trình tập trung vào mảng công nghệ khai thác và xử lý sơ bộ khí tại giàn/mỏ trước khi vận chuyển về nhà máy; dành hơn 64% thời lượng (29/45 giờ) cho thực hành trên hệ thống phòng mô hình mô phỏng; tích hợp đầy đủ sơ đồ và thông số của các hệ thống đường ống dẫn khí thực tế tại Việt Nam (Nam Côn Sơn, Bạch Hổ, PM3 Cà Mau, Lô B - Ô Môn).

4. Phương pháp tự học và yêu cầu chuyên cần để hoàn thành mô đun là gì?

Người học phải nghiên cứu giáo trình và tài liệu được cung cấp trước khi đến lớp, thực hiện bài tập thảo luận nhóm 2–3 người, tham dự tối thiểu 70% số giờ lý thuyết và bắt buộc 100% số giờ thực hành trên mô hình mô phỏng.

5. Giáo trình trích dẫn và sử dụng các tài liệu bổ trợ nào?

Tài liệu tham khảo chính thức gồm:

• Sách Hóa Lý – Tập II (Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế - NXB Giáo Dục).
• Sách Công nghệ chế biến dầu mỏ (Lê Văn Hiếu - NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2000).
• Bộ sổ tay kỹ thuật GPSA Engineering Data Book – FPS Volume 1,2 (Gas Processors Suppliers Association, 1998).
• Sách chuyên ngành Oilfield Processes of petroleum – Volume one: Natural gas (PennWell Publishing Company, Tulsa, Oklahoma).
• Hệ thống quy trình công nghệ và tài liệu hướng dẫn vận hành của phòng mô hình mô phỏng Trường Cao đẳng Dầu khí.

---

Kết luận

Giáo trình mô đun Công nghệ khí (KKT19MĐ57) của Trường Cao đẳng Dầu khí cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện về công nghệ khai thác, xử lý tạp chất, làm lạnh phân tách sản phẩm khí và công nghệ bơm ép khí ngoài khơi. Nội dung giáo trình gắn kết chặt chẽ giữa nền tảng nhiệt động học chất lưu ($P-T, P-V$) với kỹ năng thao tác quy trình vận hành trên mô hình mô phỏng thực tế.

Lộ trình học tập khuyến nghị dành cho sinh viên là hoàn thiện các mô đun thiết bị cơ sở (van, bơm, máy nén, bình tách), tiếp thu mô đun Công nghệ khí, sau đó chuyển tiếp sang các mô đun chuyên sâu Vận hành hệ thống khai thác trên mô hình 1 và 2 (KKT19MĐ58, KKT19MĐ59), tiến tới kỳ Thực tập sản xuất (KKT19MĐ60) và Khóa luận tốt nghiệp (KKT19MĐ61). Sinh viên cần kết hợp nghiên cứu giáo trình với việc tra cứu tiêu chuẩn kỹ thuật GPSA và rèn luyện kỹ năng xử lý tình huống công nghệ trên hệ thống mô phỏng chuyên dụng.

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.