Chương 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Sơ lược mỏ Sư Tử Trắng 1.1 Giới thiệu chung về mỏ Sư Tử Trắng Việc đưa mỏ Sư Tử Trắng đi vào khai thác giai đoạn 1 là công trình xây dựng dầu khí có quy mô lớn nhất của Cửu Long JOC kể từ sau công trình Sư Tử Vàng năm 2008 [1]. Mỏ Sư Tử Trắng được phát hiện vào ngày 19/11/2003, phía Đông Nam thuộc Lô 15.1 thềm lục địa Việt Nam, ở độ sâu 56 m nước, cách đất liền khoảng 62 km, cách Vũng Tàu khoảng 135 km 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 [2].1 Bản đồ vị trí Lô 15.1 (Nguồn: Executice Summary, Cưu Long JOC) Trữ lượng ước tính đến tháng 9/2023 của mỏ đạt khoảng 84 triệu thùng condensate và 3-4 tỷ m3 khí đốt. Vị trí mỏ Sư Tử Trắng thuộc bể Cửu Long được thể hiện trong Hình 1. TS Nguyễn Văn Thông 2 SVTH: Phạm Nhật Minh ThS.
Nguyễn Văn Toàn Khoa Hóa Học & Công Nghệ Thực Phẩm Đồ Án Tốt Nghiệp Ngày 16/9/2012 đón nhận dòng khí đầu tiên của mỏ Sư Tử Trắng [8]. Hiện nay mỏ Sư Tử Trắng đang được khai thác 2 giếng tại giàn WHP-C (Wellhead Platform-C) với lưu lượng ước tính đạt 80 MMSCFD.2 Đặc điểm thành phần dòng khí – condensate mỏ Sư Tử Trắng Được đánh giá là mỏ khí-condensate có trữ lượng rất lớn và chỉ mới đưa vào khai thác trong vòng ba năm trở lại đây, 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 1.1 Các thông số dòng vào từ giếng ST-2P mỏ Sư Tử Trắng Thông số Giá trị Nhiệt độ (ºC) 93.2 Thành phần cấu tử mẫu khí sau khi qua thiết bị đo sản lượng giếng (Test Separator) giếng ST-2P Kết quả Số Thứ Cấu tử Nhiệt độ % Mol % Khối Tự sôi (oC) lượng Methane 80. TS Nguyễn Văn Thông 3 SVTH: Phạm Nhật Minh ThS.
Nguyễn Văn Toàn Khoa Hóa Học & Công Nghệ Thực Phẩm Đồ Án Tốt Nghiệp Kết quả Số Thứ Cấu tử Nhiệt độ % Mol % Khối Tự sôi (oC) lượng neo-Pentane 0.0001 6 Phân tử khối 21.2203 7 Tỷ trọng riêng 0.) 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 GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông 4 SVTH: Phạm Nhật Minh ThS.
Nguyễn Văn Toàn Khoa Hóa Học & Công Nghệ Thực Phẩm Đồ Án Tốt Nghiệp Sư Tử Vàng CPP bằng đường ống ngầm dưới biển dài 18 km để tiếp tục xử lý các quá trình tiếp theo.3 Thành phần các cấu tử mẫu condensate sau khi qua thiết bị kiểm tra đầu giếng Khối % Phân Nhiệt STT lượng Cấu tử Khối % Mol tử độ sôi riêng lượng khối (oC) (kg/m3) 1 CH4 7. TS Nguyễn Văn Thông 5 SVTH: Phạm Nhật Minh ThS. Nguyễn Văn Toàn Khoa Hóa Học & Công Nghệ Thực Phẩm Đồ Án Tốt Nghiệp Khối % Phân Nhiệt STT lượng Cấu tử Khối % Mol tử độ sôi riêng lượng khối (oC) (kg/m3) <0. ) 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 có khoảng 130 thùng dầu ở điều khiển chuẩn (STBPD). Hiện tại, hệ thống xử lý trung tâm Sư Tử Vàng CPP đang hoạt động liên tục 24/24, các thiết bị như máy nén, đường ống, bơm,. gần như đang vận hành hết công suất thiết kế. Trong khi đó, lưu lượng từ mỏ Sư Tử Trắng đổ về Sư Tử Vàng CPP GVHD: PGS.
TS Nguyễn Văn Thông 6 SVTH: Phạm Nhật Minh ThS. Nguyễn Văn Toàn Khoa Hóa Học & Công Nghệ Thực Phẩm Đồ Án Tốt Nghiệp ngày càng tăng do mỏ mới được đưa vào khai thác trong hai năm trở lại đây, và sắp tới sẽ đưa vào khai thác nhiều giếng mới nên lưu lượng cũng sẽ tăng lên. Đáng kể đến là lưu lượng khí sau khi đổ về Sư Tử Vàng sẽ làm cho máy nén hoạt động quá công suất, dẫn đến những rủi ro cho toàn bộ hệ thống trong quá trình hoạt động.2 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 [5]. Như đã đề cập ở trên, giàn xử lý trung tâm Sư Tử Vàng CPP đã đang hoạt động gần như hết công suất, đặc biệt đối với các máy nén. Và 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 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 GVHD: PGS.
TS Nguyễn Văn Thông 7 SVTH: Phạm Nhật Minh ThS. Nguyễn Văn Toàn Khoa Hóa Học & Công Nghệ Thực Phẩm Đồ Án Tốt Nghiệp 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 19,500 BPD.
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) [5].3 Tìm hiểu các cụm quy trình xử lý chính trong Dự án Đối với một hệ thống xử lý trên Platform ngoài biển hay trong bờ thì bao giờ cũng yêu cầu các cụm thiết bị, hệ thống để xử lý. Các cụm này có liên hệ mật thiết với nhau, sản phẩm của cụm này là đầu vào của cụm kia. Dự án phát triển toàn mỏ Sư Tử Trắng giai đoạn 1 cũng sẽ có một số cụm thiết bị quan trọng như: Cụm đầu giếng và thiết bị thu gom, thiết bị đo sản lượng, bình tách, cụm nén và làm mát, cụm cung cấp nhiên liệu, cụm bơm ép khí xuống vỉa khai thác, hệ thống xả đốt,….trong phần này sẽ tìm hiểu một số cụm thiết bị như đã liệt kê ở trên.1 Cụm đầu giếng và thiết bị thu gom Cụm đầu giếng và thiết bị thu gom tên tiếng anh là Wellhead Production Gathering Manifold, là một cụm các thiết bị gồm một số ống kết nối từ vỉa lên bề mặt của giàn (Wellhead), một thiết bị phía trên bề mặt (Christmas Tree), van giảm áp (Choke), và một số ống có kích thước lớn (Manifold) có nhiệm vụ thu gom hỗn hợp dầu-khí-nước từ dưới vỉa lên.
Các van một chiều (Check Valve) và van cô lập (Isolation Valve) được đặt trên các đường ống của cụm để đảm bảo an toàn cho cả đường ống. Van giảm áp (Choke) được lắp đặt để giảm áp suất lưu chất từ vỉa đi lên, việc tính toán kích thước Choke sẽ phụ thuộc vào lưu lượng mà ta mong muốn có được là bao nhiêu. Áp suất của dòng sau Choke được điều khiển bằng van điều GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông 8 SVTH: Phạm Nhật Minh ThS.
Nguyễn Văn Toàn Khoa Hóa Học & Công Nghệ Thực Phẩm Đồ Án Tốt Nghiệp khiển áp suất trên thiết bị tách nhưng phải nằm trong giới hạn cho phép hoạt động của bình tách để đảm bảo độ an toàn [6],[7]. Trong dự án phát triển toàn mỏ Sư Tử Trắng giai đoạn 1 gồm có ba cụm thu gom: - Cụm thu gom thứ nhất: Hiện tại cụm này đang được đặt trên WHP-C, có nhiệm vụ thu gom sản phẩm từ hai giếng ST-3P và ST-4P và vận chuyển về STV CPP. - Cụm thu gom thứ hai: Cụm này sẽ được lắp đặt trên giàn WHP-C có nhiệm vụ thu gom sản phẩm từ hai giếng ST-3P và ST-4P. Sau đó sẽ được chuyển đến bình tách của giàn ST-PIP.
Cụm này sẽ hoạt động với áp suất khoảng 90 barg. - Cụm thu gom thứ ba: Cụm này sẽ được lắp đặt trên giàn ST –PIP, có nhiệm vụ thu gom sản phẩm từ hai giếng ST-5P và ST-6P nằm trên giàn ST-PIP, sau đó sẽ chuyển sang bình tách nằm trên giàn này. Cụm này được thiết kế có thể thu gom được năm giếng với lưu lượng 200 MMSCFD, ba giếng trong tương lai sẽ được đưa vào khai thác [9].
