Đồ án tính toán lắp đặt tuyến ống dẫn nước ép vỉa từ dàn MSP4 đến dàn MSP8

Đồ án tốt nghiệp
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay đối với nhiều quốc gia, dầu khí đã trở thành nguồn tài nguyên
thiên nhiên mang tính chiến lược cực kì quan trọng, nó có thể làm xoay
chuyển và làm khởi sắc nền kinh tế của một quốc gia, đặc biệt là đối với nền
kinh tế đang phát triển của Việt Nam. Liên doanh dầu khí VietsovPetro là một
thành phần rất quan trọng trong nền công nghiệp đó. Công nghệ khai thác, thu
gom và vận chuyển dầu khí tại các mỏ Bạch Hổ, mỏ Rồng…của xí nghiệp
đang được tiến hành tốt, tuy nhiên vẫn còn một số vấn đề tồn tại cần giải
quyết.
Hiện nay phần lớn các giếng khai thác đều cạn kiệt nguồn năng lượng vỉa.
Do đó người ta thường có những tác động nhân tạo lên vỉa dầu nhằm duy trì
năng lượng vỉa, cho phép duy trì áp suất gần bằng áp suất ban đầu để đạt được
hệ số khai thác k lớn nhất, trong đó có phương pháp bơm ép nước vào vỉa.
Từ những phân tích ở trên và được sự đồng ý của Bộ môn, cùng với mong
muốn của em nhằm sử dụng có hiệu quả các đường ống phục vụ cho công tác
khai thác nên em đã chọn đề tài “Tính toán lắp đặt tuyến ống dẫn nước ép vỉa
từ dàn MSP4 đến dàn MSP8”. Đồ án được cấu tạo gồm 6 chương:
Chương 1. Tổng quan về công nghệ khai thác dầu khí
Chương 2. Kiểm tra độ bền của đường ống
Chương 3. Kiểm tra ổn định vị trí của đường ống
Chương 4. Tìm nhịp treo tối đa
Chương 5. Lựa chọn phương án thi công tuyến ống
Chương 6. Tính toán thi công, an toàn lao động và bảo vệ môi trường
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
1
Đồ án tốt nghiệp
Trong quá trình thực tập và viết đồ án được sự giúp đỡ của bác Lê Biên
Thùy XN Khai thác dầu khí VietsovPetro, với các tài liệu tham khảo và kiến
thức bổ sung trong quá trình thực tập tốt nghiệp. Đặt biệt với sự chỉ dẫn tận
tình của Thạc sĩ Nguyễn Văn Thịnh, em đã thực hiện được quyển đồ án này.

Mặc dù bản thân có rất nhiều cố gắng nhưng thực tế và kiến thức còn rất
nhiều hạn chế cho nên cuốn đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót về nội
dung và hình thức.Vì vậy em rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong trường Đại học Mỏ -
Địa chất đã dạy dỗ em trong thời gian em học tại trường. Đặc biệt là các thầy
trong bộ môn Thiết bị dầu khí và Công trình và hơn nữa là Thầy Nguyễn Văn
Thịnh đã giúp đỡ em trong việc hoàn thành cuốn đồ án này.
Hà Nội, ngày 4 tháng 6 năm 2010
Sinh viên
Nguyễn Văn Hùng
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
2
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG ỐNG VÀ CÔNG TRÌNH PHỤC VỤ
KHAI THÁC DẦU KHÍ
1.1. Khái quát về đường ống
Ngày nay trong một số nghành sản xuất công nghiệp, đường ống và bể
chứa được sử dụng rộng rãi ở nhiều phạm vi khác nhau. Nó có tác dụng quan
trọng trong việc vận chuyển và cất giữ các sản phẩm công nghiệpmà thiếu nó
thì quá trình tự động hóa của một số nghành công nghiệp sẽ gặp khó khăn
thậm chí không thực hiện được. Đường ống bể chứa có nhiều loại khác nhau
do đó chúng phải được thiết kế, chế tạo, lắp ráp trên cơ sở có căn cứ kỹ thuật,
đảm bảo cho hệ thống làm việc an toàn, liên tục và đạt hiệu quả cao trong sử
dụng.
Đối với nghành Dầu Khí việc vận chuyển các sản phẩm từ miệng giếng
đến các điểm cất chứa sản phẩm được thực hiện bằng đường ống vận chuyển.
Mọi tuyến ống phải được tính toán thiết kế cẩn thận trên cơ sở tính toán bền,
nhiệt và tính toán công nghệ, đảm bảo cho quá trình vận hành được an toàn
một tuyến ống bao gồm các đoạn đầu nối và phụ kiện kèm theo.

Toàn bộ quá trình thu gom được bắt đầu từ miệng giếng đến các trạm
chứa,suất sản phẩm thương mại. Hệ thống thu gom có các nhiệm vụ:
1.Tập hợp sản phẩm từ các giếng riêng rẽ, từ các khu vực trong mỏ lại
với nhau, đó là nhiệm vụ thu gom.
2. Đo lường chính xác về số lượng và chất lượng của các thành phần
trong sản phẩm khai thác theo các mục đích khác nhau.
3. Xử lý chất lưu khai thác thành các sản phẩm thô thương mại.
Chất lưu khai thác còn gọi là chất lỏng giếng, khai thác lên là một hỗn
hợp dầu - khí - nước, bùn cát. Trong đó còn có các hóa chất không phù hợp
với yêu cầu vận chuyển và chế biến như CO
2
, H
2
O, các loại muối hòa tan
hoặc không tan. Nên việc thu gom phải bảo đảm tách các pha trước hết là tách
khí, ách nước, tách muối hòa tan hoặc không hòa tan; sau đó mỗi pha phải
tiếp tục được xử lý.
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
3
Đồ án tốt nghiệp
* Công dụng của ống:
Tuyến ống dùng vận chuyển dầu và các sản phẩm khác thường có đường
kính 100 ÷ 1400 mm với áp lực từ 12 ÷ 100 daN/cm
2
được gọi là đường ống
dẫn chính có các chức năng sau:
- Dùng vận chuyển khí thiên nhiên và nhân tạo từ nơi sản suất đến nơi
tiêu thụ.
- Dùng vận chuyển dầu và sản phẩm dầu từ nơi khai thác đến nơi tiêu thụ
(các kho chứa, nhà máy chế biến, các trạm cung cấp, các nhà máy xí

nghiệp…).
Dầu và khí sau khi khai thác sẽ được vận chuyển qua hệ thống đường ống
tới các trạm xử lý, sau đó được chuyển tới các trạm cất chứa. Các phần
chuyển tiếp đi qua chướng ngại vật thiên nhiên và nhân tạo. Dọc theo tuyến
ống người ta cho lắp đặt các thiết bị truyền dẫn tín hiệu, các trạm bảo vệ, các
thiết bị chống ăn mòn điện hóa … ngoài ra dọc theo các tuyến ống dẫn khí
người ta cho lắp đặt thêm các trạm nén khí, phân phối khí khoảng cách 120 ÷
150 km.
* Phân loại ống:
Do yêu cầu đa dạng và tính chất làm việc phức tạp nên ống được phân
loại theo nhiều cách:
1. Theo phương pháp lắp đặt: ngầm dưới đất, ngầm dưới nước, trên mặt
đất hoặc được treo trên không.
2. Theo chất được truyền tải: dẫn nước, dẫn dầu, dẫn hỗn hợp hoặc ống
được chuyển động phân đoạn các chất khác nhau bằng các nút ngăn cách.
3. Theo đặt tính và trị số áp lực: Theo đặt tính, ta phân ra ống có áp và
ống tự chảy (không áp). Loại ống có áp lực, thông thường chất lưu lấp đầy tiết
diện ống. Trường hợp không lấp đầy thì có thể có áp lực hoặc tự chảy. Các
ống lấp đầy thường là ống vận chuyển dầu thương mại, ống thu gom nước,
còn ống thu gom trong hệ thống kín thường không lấp đầy. Trong ống không
tự chảy chuyển động thực hiện nhờ trọng lực, gây ra bởi chênh lệch cao trình
ở hai đầu ống. Lúc đó nếu dầu và khí chuyển động riêng rẽ, đường ống được
xem là tự chảy tự do hoặc không áp, còn lúc không có pha khí được xem là tự
chảy có áp. Ống chia ra loại cao áp (lơn hơn 60 kG/cm
2
), loại thấp áp (bé hơn
16at) và loại trung bình.
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
4
Đồ án tốt nghiệp

4. Theo nhiệt độ chất chuyển tải ta chia ra ống lạnh (≤ 0
o
C), ống nhiệt
(> 50
o
C) và ống bình thường.
5. Theo chức năng ta chia ra ống xả (từ miệng giếng tới bình tách đo), ống
gom dầu, gom khí, gom nước và ống dẫn dầu thương mại.
6. Theo sơ đồ thủy lực, ống được xem là đơn giản nếu không phân nhánh
và đường kính không thay đổi và ống phức tạp.
7. Theo mức độ ăn mòn của chất chuyển tải ta phân ra ống cho môi trường
ăn mòn, ít ăn mòn và ăn mòn cao.
* Vật liệu chế tạo ống:
Trong công nghiệp dầu khí, theo vật liệu ta chia ra ống cứng và ống mềm.
- Ống cứng được chế tạo từ thép cacbon, thép không gỉ, thép hợp kim.
Ngoài ra còn tùy theo yêu cầu đặt biệt, ta có thể dùng các loại vật liệu khác
như gang, kim loại màu, ống phi kim: bê tông cốt thép, thủy tinh sứ gốm…
ống mềm chế tạo từ chất dẻo, cao su, sợi kim loại…
- Ống thép chiếm tỷ lệ cao nhất. Thép ống có yêu cầu nhất định về tính
cơ lý và về thành phần hóa học, nhất là hàm lượng lưu huỳnh và phốt pho
cùng với các tạp chất khác. Thông thường người ta sử dụng thép hợp kim
thấp, chịu gia công nhiệt và có thể được thường hóa.
- Đối với các môi trường ăn mòn, ta phải sử dụng loại thép chịu ăn mòn
cao và thành phần hóa học cũng đòi hỏi khắt khe hơn.
Theo tiêu chuẩn API, các loại thép thông thường mác 40 ÷ 100 kG/mm
2
có giới hạn chảy cực tiểu 28 ÷ 72 kG/mm
2
và cực đại từ 56 ÷ 98 kG/mm
2

và
bền kéo tối thiểu từ 42 ÷ 88 kG/mm
2
hàm lượng phốt pho cực đại 0,04 ÷
0,11% , lưu huỳnh từ 0,06 ÷ 0,065%.
Với thép chịu ăn mòn, thành phần cực đại của các nguyên tố như bảng 1.1
Bảng 1.1 Thành phần % của thép chịu ăn mòn
Loại thép C
max
Mn
max
Mo Ni,Cr,Cu P S Si
Lò điện,
siêmm
Martin
0,5 1,9 0,15÷0,3 0,5 0,44 0,06 0,35
Thép có độ bền cao được chế tạo ở mức độ ít hơn và không quy chuẩn, có
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
5
Đồ án tốt nghiệp
giới hạn chảy thấp nhất 67 ÷ 120134 kG/mm
2
và cao nhất 77 ÷
126134kG/mm
2
, giới hạn kéo 77÷ 134 kG/mm
2
hàm lượng cacbon thấp hơn
0,45% , mangan 1,3 ÷ 1,7% , Si 0,15 ÷ 0,3% được tôi, giam và thường hóa.
Các loại thép bền cao thường dòn, không phù hợp với khí hậu nóng lạnh đột

ngột và khó gia công cắt gọt.
Căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật, chế tạo, lắp ráp ống được chia ra làm 5 loại
I ÷ V theo điều kiện áp suất nhiệt độ và 5 nhóm A, B, C, D, E theo tính chất
môi trường (bảng 1.2).
Để chế tạo ống, người ta dùng hai công nghệ chủ yếu là cán và hàn, cá
biệt có thể đúc. Ống thép cán trực tiếp thường có chất lượng không cao do
chiều dày không đều và có độ ôval lớn. Ống hàn thường chế tạo từ thép tấm
theo chất lượng kỹ thuật hàn thẳng để có chất lượng cao hơn thường dùng kỹ
thuật hàn xoắn ốc. Bảng 1-3 cho thấy các đặt tính ống công nghệ của Nga và
phương pháp chế tạo.
Trong các hệ thống phân phối khí, người ta thường dùng các vật liệu như
sắt đúc, thép, polyetylen, polyamide và đồng. Sắt đúc không dùng cho ống có
áp lực trên 200 KPa, ống thép thường dùng cho trường hợp áp lực rất cao;
ống polyetylen ngày càng được phổ cập nhất là hệ thống phân phối, chế tạo
theo công nghệ polymer hóa etylen, có tỷ trọng từ 0,91 ÷ 0,96, có thể xem là
một vật liệu nhớt - dẻo. Có hai loại phổ biến cho ống dẫn khí là PE-80 (tới áp
suất 420 KPa) và PE-100 (tới 700 KPa). So với ống thép thì ống polyetylen
bền với hóa chất, không bị ăn mòn, dễ vận chuyển và kinh tế, nhưng không
chịu được áp lực cao và khi nhiệt độ tăng thì độ bền giảm. Ống polyamit có
tính chất tương tự như ống PE nhưng có giới hạn chảy, giới hạn bền, độ cứng
và mật độ cao hơn, việc ghép nối không dùng phương pháp hàn mà chỉ dán.
Đồng là một loại vật liệu tuổi thọ cao, dễ sử dụng song rất đắt tiền nên chỉ
dùng cho các mạng phân phối trong nhà, không dùng cho các ống dẫn chính.
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
6
Đồ án tốt nghiệp
Bảng 1-2. Phân loại ống theo điều kiện đặc biệt
Nhóm Môi trường
Loại
I II III IV V

Áp suất
làm việc
( kG/cm
2
)
Nhiệt độ chất
chuyển
tải(
o
C)
Áp suất
làm việc
(kG/cm
2
)
Nhiệt độ chất
chuyển
tải(
o
C)
Áp suất
làm việc
(kG/cm
2
)
Nhiệt độ chất
chuyển
tải(
o
C)

Áp suất
làm việc
(kG/cm
2
)
Nhiệt độ chất
chuyển
tải(
o
C)
Áp suất
làm việc
(kG/cm
2
)
Nhiệt độ
chất chuyển
tải(
o
C )
A Chất lỏng và khí dễ
cháy có tính độc
a/Chất có tính độc
cao,hơi sương và khí
hóa lỏng.
b/các chất khác.
Mọi áp
suất
>16 và
<0,8÷0,9

150÷700
+300÷ 700
-
0,8÷16
-
150÷350
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
B Khí dễ cháy,chất liệu
dễ cháy và nguyên
liệu lỏng không độc.
a/Khí hóa lỏng được
b/khí dễ nổ và chất
lỏng dễ bốc cháy.
>25
Mọi áp
suất
>250
+350÷700
Đến 25

>25÷ 64
150÷350
250÷350
-
16÷25
70÷250 -
Đến 16
-
150÷250
-
-
-
-
C Hơi nước qua nhiệt
>39 Đến 450 >22÷39 >330÷450 >16÷22 >250÷350 Đến 16 >150÷250 - -
D Nước nóng và hơi
nước bão hòa.
>80 >+115 >38÷ 90 >115 >16÷39 >115 Đến 16 >15 - -
E a/Khí không cháy
được,chất lỏng và
hơi.
b/Vật liệu tải lạnh
( Phreon ).
Mọi áp
suất
>16
540÷700
Mọi áp
suất
64÷ 100

Đến 16
350÷450
Đến 16
25÷64
-
250÷350
-
16÷25
-
120÷250
-
Đến 16
-
150÷250
-
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
7
Đồ án tốt nghiệp
Bảng 1.3. Đặc tính ống thép công nghệ do Nga sản xuất

TT

Các loại ống
Kích thước ống
Quy chuẩn
Đường
kính ngoài
(mm)
Bề dày
ống

(mm)
Chiều
dài
(mm)
1 Ống thép hàn 8 ÷ 1620 1 ÷ 14 1,5 ÷ 18 ΓOTC 10704-63
2 Ống hàn-kéo nguội và
cán nguội
5 ÷ 76 0,5 ÷ 3 1,5÷ 8,5 ΓOTC 10704-63
3 Ống hàn với mối hàn
xoắn vít
426÷1220 4 ÷ 12 10 ÷ 18 ΓOTC 8696-62
4 Ống thép liền cán
nóng
25 ÷ 530 2,5 ÷ 75 4 ÷ 12,5 ΓOTC 8732-70
5 Ống thép liền cán
nguội và kéo nguội
1 ÷ 200 0,1 ÷ 12 1,5 ÷ 9 ΓOTC 8734-58
6 Ống chế tạo chính xác 4 ÷ 710 0,1 ÷ 32 1 ÷ 9 ΓOTC 9567-60
7 Ống thép liền cho các
trạm áp lực cao
12 ÷ 129 3 ÷ 60 4,5
8 Ống thép liền chịu áp
lực cao
6 ÷ 13 2 ÷ 4,5 0,5 ÷ 4 ΓOTC 11017-64
9 Ống thép liền gia công
nóng bằng thép không
gỉ
57 ÷ 325 3,5 ÷ 32 1,5 ÷ 10 ΓOTC 9940-72
10 Ống thép liền gia công
nguội và gia công

nóng bằng thép không
gỉ
5 ÷ 250 0,2 ÷ 2,2 1,5 ÷ 9 ΓOTC 9941-72
11 Ống thép hàn bằng
thép không gỉ
8 ÷ 102 1 ÷ 4 1,5 ÷ 8 ΓOTC 11068-64
Trong khai thác và thu gom dầu khí, người ta còn dùng các loại ống
mềm để truyền dẫn từ một điểm cố định đến một điểm có khoảng cách không
cố định mà thay đổi theo thời gian với một khoảng cách nhất định. Chẳng hạn
từ miệng giếng ngầm (trên đáy biển) tới các dàn khai thác kiểu nổi, dẫn chất
lưu từ ống cố định trên đáy biển lên tàu dầu hoặc chuyển từ tàu nọ sang tàu
kia. Ngoài ra, ống mềm còn dùng làm ống nâng, ống kiểm soát miệng giếng
ngầm.
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
8
Đồ án tốt nghiệp
Ống mềm trên các hệ thống khai thác trên biển có hai loại chính, khác
nhau về mật độ phù hợp với hai điều kiện nổi trên mặt nước và chìm xuống
đáy biển.
Đường ống mềm có hai phần là các đầu nối bằng kim loại và phần thân
ống. Đầu ống liên kết với thân nhờ keo dán chuyên dụng.
Mặt cắt của thân ống mềm cứng từ ngoài vào trong thường có các lớp:
lớp vỏ polyurethane, lớp vải, lớp lim loại – cao su, lớp sợi, lớp cao su, lớp dây
kim loại, lớp dây sợi thứ hai và lớp lưới kim loại – cao xốp.
1.2. Các loại công trình sử dụng cho việc khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ
Để phục vụ cho công tác khoan thăm dò, khai thác và vận chuyển dầu
khí ngoài biển ở mỏ Bạch Hổ, xí nghiệp liên doanh VietSovPetro đã xây dựng
nhiều giàn khoan biển và một số công trình khác. Hiện nay tại Mỏ Bạch Hổ
có hệ thống đường ống và các giàn như sau:
- 10 giàn MSP (MSP 1;3;4;5;6;7;8;9;10;11)

- 2 giàn công nghệ trung tâm CTP-2;CTK-3
- 10 giàn BK (BK 1;2;3;4;5;6;7;8;9;10)
- 3 tàu chứa dầu (FSO-1,2,3/ Chí Linh, Chi Lăng và Ba Vì).
Ngoài ra còn có các giàn nén khí (Complete gas compressor station),
giàn bơm nước ép vỉa (Water injection platform) và 3 giàn khoan tự nâng
(Jack up).
1.2.1. Hệ thống các giàn thép cố định
Giàn thép cố định là loại công trình được sử dụng phổ biến nhất hiện nay
trong ngành công nghiệp khai thác dầu khí hiện nay. Công nghệ xây dựng loại
công trình này đã trải qua một thời gian dài từ loại kết cấu Jacket lớn nhất thế
giới hiện nay là giàn Bullwinkle được xây dựng bởi hãng Shell tại vịnh
Mexico ở vùng nước sâu 1615 ft (492 m) nặng 56000 T. Kết cấu nhỏ ở vùng
nước sâu đến các công trình ngoại cỡ xây dựng ở biển bắc và vùng vịnh
Mexico.
Hiện tại ở vùng mỏ Bạch Hổ hầu hết sử dụng các loại dàn kết cấu Jacket
để phục vụ cho hoạt động khai thác dầu khí.
* Giàn khoan cố định MSP:
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
9
Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.1. Giàn khoan MSP-4
Là giàn khoan cố định có thể dùng để khoan, khai thác và xử lý sơ bộ
sản phẩm dầu khí. Trên giàn có bố trí tháp khoan di động có khả năng khoan
ở nhiều giếng khoan. Hệ thống công nghệ trên giàn cho phép đảm nhiệm
nhiều công tác, từ xử lý sơ bộ sản phẩm dầu khí đến tách lọc các sản phẩm
dầu thương phẩm, xử lý sơ bộ khí đồng hành. Dầu và khí được xử lý trên
MSP có thể là từ các giếng khoan của nó hoặc được thu gom từ các giàn BK.
Về cấu tạo, giàn MSP gồm có 3 phần chính là: phần móng, khối chân đế
và kết cấu thượng tầng. Chân đế gồm 2 khối nối với nhau bằng sàn chịu lực

(MSF) ở phía trên và cố định xuống đáy biển bằng các cọc. Khối chân đế là
kết cấu Jacket, thượng tầng có cấu trúc module được lắp ghép lên trên sàn
chịu lực.
Mỗi chân đế có 8 ống chính có đường kính 812.8 x 20.6 mm, phần dưới
của chân đế ở từng cọc trụ chính có 2 ống dẫn hướng cho các cọc phụ.
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
10
Đồ án tốt nghiệp
Các phần tử cấu thành mạng panel và ống giằng ngang chân đế làm từ
các ống có đường kính từ 426 x 12 mm đến 720 x 16 mm. Ở những chỗ tiếp
giáp giữa đáy biển với cọc chính và cọc phụ được bơm trám bằng cement.
Module sàn chịu lực (MSF) là các dầm thép tổ hợp. Do điều kiện thi
công ngoài biển kết cấu này được chia làm 3 phần riêng biệt. Một phần liên
kết hai phần kia thành 1 sàn chịu lực thống nhất. Phần không gian trống giữa
các dầm của module chịu lực dùng để đặt các thùng chứa với các chức năng
khác nhau phục vụ cho các quy trình công nghệ thực hiện ở trên dàn.
Móng khối chân đế là các cọc thép ống có đường kính 720 x 20 mm. Các
cọc được đóng gồm 16 cọc chính và 32 cọc phụ.
Kết cấu thượng tầng của giàn MSP được thực hiện theo thiết kế số 16716
của trung tâm thiết kế Corall (U.S.S.R) bao gồm những block và module riêng
rẽ được chia làm 2 tầng và được trang bị các thiết bị cần thiết phục vụ cho yêu
cầu công nghệ ở trên giàn. Thành phần chính của kết cấu thượng tầng gồm có
tổ hợp khoan khai thác, năng lượng và nhà ở.
Gồm KCĐ có kết cấu hệ thanh được cố định xuống đáy biển bằng các
cọc. KCĐ dạng thanh không gian làm từ các thép ống, xung quanh chân đế có
4 cọc trụ đỡ các ống chính (D = 812 x 20.6 mm).
Kết cấu thượng tầng:
Gồm những block và những module riêng rẽ làm thành 1 tầng và được
trang bị những thiết bị công nghệ cần thiết đảm bảo cho hoạt động công nghệ
khoan khi Jack-up cập vào khoan và chỗ ở cho người ra sửa chữa, vận hành.

* Giàn khoan nhẹ BK
Giàn BK là loại giàn thép có kết cấu dạng jacket loại nhỏ nhẹ ở trên
không có tháp khoan, không có người ở. Công tác khoan được thực hiện bằng
giàn jack up. Các thiết bị trên giàn BK được trang bị ở mức tối thiểu để có thể
phục vụ cho việc đo lưu lượng và tách nước sơ bộ. Sản phẩm khai thác từ
giàn BK sẽ được dẫn qua hệ thống đường ống về giàn MSP hoặc giàn công
nghệ trung tâm để xử lý.
Giàn khoan cố định BK là một trong những kết cấu chính của thiết kế
xây dựng mỏ. Giàn cố định BK có chức năng là giàn đầu giếng, sử dụng cho
Jack-up cập vào để khoan khai thác. Hiện nay trên mỏ đã sử dụng các giàn cố
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
11
Đồ án tốt nghiệp
định số 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11, giàn cố định số 14, 15 đang trong giai
đoạn xây dựng.
Về mặt cấu tạo giàn gồm phần móng khối chân đế và kết cấu thượng
tầng.
* Giàn công nghệ trung tâm

Hình 1.2. Giàn công nghệ trung tâm CTP-2
Giàn công nghệ trung tâm là tổ hợp các thiết bị công nghệ vừa và nhỏ
thành một cụm tổ hợp công nghệ phục vụ cho công tác khai thác và sơ chế
sản phẩm dầu & khí khai thác được tại mỏ. Giàn công nghệ trung tâm bao
gồm các bộ phận sau:
• Giàn công nghệ
• Giàn nhẹ BK
• Hệ thống các cầu dẫn nối các giàn với nhau
• Cần đuốc (Fakel) và các đường ống tựa trên các block chân đế.
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
12

Đồ án tốt nghiệp
Chức năng chính của giàn công nghệ trung tâm là:
- Thu gom tách lọc các sản phẩm từ các giàn BK, giàn MSP.
- Xử lý dầu thô thành dầu thương phẩm và bơm đến các trạm UBN.
- Xử lý nước thải đảm bảo điều kiện vệ sinh môi trường theo tiêu chuẩn
quốc tế rồi thải xuống biển.
- Xử lý sơ bộ khí đồng hành và dẫn chúng vào các trạm nén khí.
- Hệ thống các giàn nén khí .
Bao gồm các trạm nén khí áp lực cao và thấp có chức năng nén khí đồng
hành để đưa vào bờ và phục vụ công nghệ gaslift.
- Hệ thống các giàn bơm nước ép vỉa (WIP) .
Bao gồm các trạm bơm nước áp lực cao nhiều cấp có chức năng đưa
nước xuống các giếng để phục vụ công nghệ khoan khai thác.

Hình 1.3. Giàn công nghệ trung tâm CTK-3
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
13
Đồ án tốt nghiệp
1.2.2. Hệ thống trạm rót dầu không bến
Dầu thô từ các giàn MSP, BK, CTP được xử lý và vận chuyển tới các tàu
chở dầu nhờ 3 trạm rót dầu không bến. Hiện tại ở vùng mỏ Bạch Hổ có các
trạm rót dầu không bến sau đang được sử dụng:
- Trạm UBN-1 (Chí Linh) nằm ở vòm nam của mỏ gồm có tàu chứa
trọng tải 150000 tấn có khả năng tiếp nhận tối đa 10000 tấn/ngày đêm, nhận
dầu từ MSP1và CTP2, BK2, có hệ thống ống mềm để tiếp nhận dầu, hệ thống
van ngầm, hệ thống neo, hệ thống xuất dầu bằng phương pháp nối tiếp.
- Trạm UBN- 2 (Chi Lăng) nằm ở vòm phía bắc của mỏ Bạch Hổ tương
tự như trạm UBN-1 chỉ khác là công suất xử lý dầu thô là 15 000 tấn/ngày
đêm, hàm lượng nước trong dầu ở cửa vào của thiết bị nhận dầu là 20%.
- Trạm UBN- 3 (Ba Vì), có tính năng tương tự UBN-2.

Hình 1.4. Trạm rót dầu không bến VSP-01
Về mặt cấu tạo, trạm UBN chủ yếu có các bộ phận sau:
• Bể trao đổi nhiệt dạng tấm phẳng (dầu - dầu).
• Bể trao đổi nhiệt dạng tấm phẳng (dầu - nước).
• Hệ thống khử nước bằng điện có khối đốt nóng và phân li.
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
14
Đồ án tốt nghiệp
• Hệ thống phân li kiểu tháp.
• Khối chứa và chuyển hoá sản phẩm (chất khử nhũ và kìm hãm ăn
mòn).
Ngoài ra trạm còn có các thiết bị đo và kiểm tra cần thiết, hệ thống van
áp lực, hệ thống tín hiệu báo sự cố và phòng cháy đảm bảo cho trạm vận hành
một cách an toàn hiệu quả.
1.3. Nước ép vỉa, các đặt tính và yêu cầu cơ bản
1.3.1. Giới thiệu chung về nước ép vỉa
Việt Nam là quốc gia đầu tiên trên thế giới thăm dò và khai thác thành
công các mỏ dầu trong thân đá móng nứt nẻ. Gần 90% sản lượng dầu khai
thác của Việt Nam là từ các mỏ ở dạng này. Làm thế nào để hoàn thiện giải
pháp nâng hệ số thu hồi dầu từ 43% lên 50% - 60% .
Hầu hết chuyên gia đều thống nhất, thân dầu trong đá móng nứt nẻ là một
thân dầu có cấu trúc địa chất phức tạp, tính bất đồng nhất cao, đặc biệt là các
tính chất thủy động lực học. Điều này đòi hỏi phải có sự tiếp cận đặc biệt và
phù hợp trong công tác nghiên cứu thân dầu này. Trong số những giải pháp
được đề cập thì giải pháp điều chỉnh chế độ khai thác và bơm ép nước một
cách tối ưu và có thể áp dụng để duy trì áp suất vỉa đối với các thân dầu, cùng
với việc sử dụng hệ thống gas-lift. Bản chất của giải pháp trên là thiết lập chế
độ khai thác dầu và bơm ép hợp lý nhất như mạng lưới của từng giếng, áp
suất bơm, thời gian bơm ép nước

Đó là một trong những giải pháp nhân tạo tác động lên vỉa dầu nhằm
mục đích duy trì năng lượng vỉa cho phép duy trì P
v
gần bằng P
v
ban đầu
nhằm đạt được hệ số khai thác k lớn nhất.
Trong thực tế dựa vào điều kiện của từng vỉa như tính chất thủy động,
hình dạng vỉa, chế độ khai thác mà người ta bố trí hệ thống các giếng bơm ép
sao cho hợp lý nhất. Trong đó có các cách bố trí sau đây:
- Bơm ép nước ngoài vành đai vùng chứa dầu:
Các giếng bơm ép nằm ở chu vi phía ngoài vùng chứa dầu cách ranh
giới dầu nước 800-1500m.
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
15
Đồ án tốt nghiệp
Tổn thất năng lượng trong quá trình bơm ép lớn (do nước bơm ép phải
đi một đoạn đường dài).
Tận dụng được tối đa tác dụng của nước bơm ép. (Các giếng khoan ở
gần vành đai khai thác trước, lần lượt các giếng khoan bên trong khai thác sau
khi giếng bên ngoài ngập nước được chuyển thành giếng bơm ép).
Có hiệu quả cao đối với vỉa có mối liên thông thủy động tốt (có độ
thấm tốt, thành tạo từ cát sỏi đồng nhất); dầu có độ nhớt không cao.
Hiệu quả không cao đối với vỉa không đồng nhất, có những phá hủy kiến
tạo.
Dầu có độ nhớt cao (nước vượt qua dầu) dẫn đến hậu quả: giếng khai
thác bị ngập nước, dầu đọng lại trong vỉa.
- Bơm ép trên vành đai chứa dầu:
Các giếng bơm ép được bố trí ngay trên ranh giới dầu-nước.
Hệ thống này được áp dụng với vỉa có kích thước nhỏ, mối liên hệ

thủy động giữa dầu và đất đá xung quanh vỉa dầu kém.
Tuy nhiên nó có ưu điểm là tác động nhanh chống lên vỉa, ít tổn hao
trong quá trình bơm ép, nhược điểm là dễ hình thành lưỡi nước làm giảm hệ
số quét dẫn đến dầu tồn đọng trong vỉa, giếng khai thác dễ ngập nước.
- Bơm ép trong vành đai vùng chứa dầu:
Các giếng bơm ép được bố trí bên trong vùng chứa dầu.
Hệ thống bơm ép này được áp dụng khi biết rõ ràng điều kiện, thông
tin địa chất của vỉa và diện tích của vỉa phải lớn.
1.3.2. Xử lý nước ép vỉa
Với các mỏ khai thác ngoài biển thì việc sử dụng nước biển làm nước ép
là thuận lợi và kinh tế nhất. Tuy vậy yêu cầu nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn
quốc tế hiện tại, nước phải được xử lý đạt các yêu cầu như sau:
- Về tạp chất cơ học nhỏ hơn 10ppm, 98% các hạt có kích thước ≥ 2µm và
96% hạt có kích thước ≥ 1µm phải được tách bỏ.
- Về thành phần hóa học thì lượng ôxi hòa tan < 15ppm, hàm lượng clo
còn lại < 600ppm.
- Tốc độ ăn mòn kim loại < 0,01 mm/năm với độ pH = 4,5 ÷ 8,5.
* Tính chất của nước biển
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
16
Đồ án tốt nghiệp
Những tính chất ảnh hưởng đến chất lượng nước ép bao gồm hà lượng chất
rắn lơ lửng, hàm lượng vi sinh, thành phần hóa học và khả năng ăn mòn.
- Chất rắn lơ lửng là một hỗn hợp phức tạp gồm chủ yếu là vật liệu hữu cơ
(các vi sinh vật sống hoặc đã chết) và phụ thêm các hạt rắn vô cơ như bùn,
sét. Các khảo sát mỏ Bạch hổ cho thấy nước biển có hàm lượng chất rắn lơ
lửng tới 1 mg/lít với khoảng 10000 hạt trên 2µm trong 0,5 ml nước. Phần lớn
các hạt có kích thước bé hơn 10µm không thể lắng nhờ trọng lực mà được giữ
ở trạng thái lơ lửng như chất keo do lực hút và đẩy của các ion. Để có thể tách
chúng ở bầu lọc cần phải phá hủy hệ keo, làm kết dính các hạt bé thành hạt

lớn.
- Thành phần vi sinh:
+ Nước biển chứa một tập hợp chất phức tạp các vi sinh có chu kỳ sống
khác nhau, có nhiều cách để phân loại. Song nói chung có thể chia ra sinh vật
phù du, sinh vật bơi và vi khuẩn.
+ Thuật ngữ phù du chỉ các sinh vật sống trong nước; có thể là thực vật
điển hình là các loài tảo, có chiều dài bé hơn 1 µm đến vài mm; có thể là động
vật có chiều dài từ 20µm đến 20 cm, ta cần phải loại bỏ để tránh lấp nhét các
tầng chứa.
* Thành phần hóa học: nước biển là một dung dịch của các chất rắn hòa tan
và không hòa tan. Các nguyên tố có trong nước ở dạng ion tích điện. Bảng
nêu kết quả phân tích nước biển Đông.
Bảng 1.4. Thành phần hóa học trung bình của nước biển Đông vùng thềm lục
địa phía Nam Việt Nam.
Thành phần Ion Tỷ lệ (phần triệu)
Canxi Ca
2+
388
Magiê Mg
2+
1260
Natri Na
+
10313
Carbonate CO
3
2-
0
Bicarbonate HCO
3

2-
127
Sulphat SO
4
2-
2473
Clo Cl
-
18075
Tổng chất rắn hòa tan 33025
- Dung dịch của các ion ở trạng thái cân bằng, trạng thái sẽ bị phá vỡ khi
có tác động về vật lý hoặc hóa học, có thể làm cho muối kết tủa và dẫn đến sự
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
17
Đồ án tốt nghiệp
lấp bít thiết bị cũng như tầng chứa. Điển hình cho sự lắng đọng khi thay đổi
tính chất vật lý của nước là carbonate canxi.
- Độ pH của nước biển bị chi phối bởi rất nhiều yếu tố chẳng hạn như sự
cân bằng giữa carbonate HCO
3
2-
và dioxit carbon CO
2
. Khi tăng nhiệt độ và
giảm áp suất, CO
2
sẽ được giải phóng thì carbonate sẽ kết tủa. Các lắng đọng
sẽ tạo rắc rối cho hệ thống xử lý cũng như vỉa dầu. Tuy ta có thể loại trừ
chúng bằng xử lý axit song biện pháp hữu hiệu là dùng các chất hãm để ngăn
ngừa kết tủa.

- Sử dụng kết quả phân tích thành phần hóa học của nước, ta tính toán 4
chỉ số lắng đọng: Carbonate canxi, sulphat canxi, sulphat bari va sulphat
stronti cho nước bơm ép ở nhiệt độ cụ thể.
- Các chỉ số lắng đọng là sự chênh lệch giữa độ hòa tan của các lắng
đọng muối trong các điều kiện nhiệt động đặt biệt và độ hòa tan trong các
điều kiện đó.
- Chỉ số lắng đọng dương chỉ ra khả năng lắng đọng có thể (trên bão hòa)
còn chỉ số âm cho thấy không có khả năng lắng (dưới bão hoà) trong các điều
kiện nhiệt động đặc biệt.
- Sự lắng đọng được dự báo là carbonate canxi do tăng nhiệt độ nước
biển và sự trộn lẫn nước biển với nước vỉa. Còn các chỉ số sulphat bari, stroni
và canxi thì không cần dự báo.
Việc cung cấp hóa chất hãm được áp dụng cho hệ thống nước ép để ngăn sự
lắng đọng của carbonate canxi do sự gia tăng nhiệt độ nước ép khi ép vào vỉa.
* Sự ăn mòn
- Nước biển là chất lỏng ăn mòn do có hòa tan rắn và khí. Tính ăn mòn
của nước xuất hiện bởi các quá trình vật lý và hóa học nhất định. Những trạm
ép nước cần dùng các hợp kim đặt biệt ở dòng vào của cột tách khí.
- Đa số các kim loại trong hệ thống tồn tại dưới dạng ô xit và muối. Để có
kim loại nguyên chất cần tiêu tốn một năng lượng đáng kể. Trong tự nhiên
kim loại có xu hướng mạnh mẽ giải phóng năng lượng này để chuyển qua
trạng thái ổn định nhất của chúng và việc giả phóng năng lượng này xảy ra
trong quá trình ăn mòn. Giá trị năng lượng này xảy ra trong kim loại không
giống nhau nên xu hướng ăn mòn cũng khác nhau, đánh giá qua điện thế half-
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
18
Đồ án tốt nghiệp
cell, giá trị tuyệt đối chi phối bởi các thành phần nước, nhiệt độ, tốc độ nước
chảy qua kim loại và yếu tố khác.
- Ăn mòn là một môi trường điện vì vậy cần có anot, catot và môi trường

dẫn điện.
- Thành phần nước biển chi phối rất lớn đến sự ăn mòn vì nó chi phối đến
sự dẫn điện, độ axit và sự hòa tan của khí.
- Sự hiện diện của khí hòa tan trong nước như ôxi, CO
2
, H
2
S sẽ làm cho
tốc độ ăn mòn tăng nhanh. Riêng ôxi có tác dụng thúc đẩy các phản ứng ở
catot.
2H
+
+ 2e → H
2
O
2
+ 2H
2
O → 4OH
-
- Phản ứng của ôxi với hydro sẽ tiêu hao các điện tử và đẩy nhanh phản
ứng chung, ngoài ra ôxi còn làm cho Fe
2+
thành Fe
3+
tạo ra kết tủa. Đa số ion
kim loại hòa tan thay thế ion kết tủa và quá trình ăn mòn gia tăng.
- CO
2
hòa tan trong nước tạo ra axit carbonic, làm giảm độ pH, làm tăng

tốc độ ăn mòn, bản thân CO
2
không ăn mòn như ôxi nhưng tạo ra các vết rỗ.
Tuy vậy, hàm lượng CO
2
trong nước biển rất thấp nên tác dụng ăn mòn của
nó không đáng kể.
- H
2
S có độ hòa tan lớn và là một axit yếu, nó gây ra sự rỗ và tố độ gia
tăng khi hiện diện cả CO
2
, H
2
S không có trong nước ép nhưng có thể là sản
phẩm trao đổi của vi khuẩn khử sulphat.
- Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng ăn mòn là nhiệt độ, áp suất, tốc độ
dòng và sự xâm thực. Hàm lượng cân bằng của CO
2
và H
2
S phụ thuộc vào độ
pH. (bảng 1.5). Nếu ph < 5, các sulphit tồn tại dạng H
2
S, còn khi pH tăng lên
thì H
2
S bị ôxi hóa thành HS
-
và S

2+
. Vì thế khi cần phải loại bỏ H
2
S ta phải
giảm độ pH.
Bảng 1.5. Hàm lượng cân bằng của H
2
S và CO
2
pH 4 5 6 7 8 9
CO
2
(%) 100 95 70 20 1 -
H
2
S (%) - 98 86 39 6 0,6
- Việc tách khí hòa tan thì mục đích chính là tách, khử ôxi, kìm hãm quá
trình ăn mòn.
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
19
Đồ án tốt nghiệp
- Ngoài ra, cần lựa chọn vật liệu phù hợp cho các thiết bị ẩm ướt bởi có
ôxi hòa tan, chẳng hạn thép không rỉ, hợp kim đồng – niken, thép Molop đen,
ống phi kim loại, thép tấm carbon…
* Tách khí hòa tan:
- Nước có thể hòa tan ôxi, CO
2
, H
2
S. Hai phương pháp tách cơ bản là thổi

(sục) khí và phương pháp chân không. Như đã biết, nước biển Đông có chứa
ít CO
2
và H
2
S nên nhiệm vụ chín là tách ôxi hòa tan trong nước không dùng
phương pháp sục khí mà thay vào đó là phương pháp chân không theo nguyên
tắc giảm hàm lượng hòa tan bằng cách giảm áp suất cân bằng. Mục đích tách
ôxi là để giảm tính ăn mòn của nước.
- Trong điều kiện bình thường, ôxi hòa tan cân bằng với khí quyển. Khi
ôxi trong không khí thay đổi do bất kỳ nguyên nhân nào thì lượng ôxi hòa tan
trong nước cũng thay đổi để giữ cân bằng. Khi ôxi trong không khí giảm thì
ôxi nước sẽ được tách vào không khí. Quá trình này được gọi là chuyển vị
hoặc chuyển khối.
- Độ hòa tan của khí trong nước tuân theo định luật Henry. Đó là độ hòa
tan của khí tỷ lệ thuận với áp suất riêng phần của khí trên nước. Áp suất riêng
phần của khí trong hỗn hợp là áp suất khí tạo ra nếu nó chiếm toàn bộ thể
tích.
- Mức hòa tan của ôxi tăng cùng với nhiệt độ và độ muối.
- Nếu tách ôxi ra khỏi không khí thì ôxi sẽ tách khỏi nước nghĩa là phải
giảm áp suất riêng phần của ôxi.
* Các loại hóa chất xử lý nước bơm ép:
- Clo:
+ được sử dụng như một chất diệt khuẩn và kế theo là chất trợ lọc.
Trước hết clo có tác dụng diệt vi khuẩn háo khí có phổ biến trong nước và các
sinh vật phù du. Các vi khuẩn háo khí gồm loại tạo ôxit sắt, tạo bùn… , tiêu
thụ ôxi trong các lớp lắng đọng, đẩy nhanh quá trình ăn mòn. Sự tiêu diệt các
sinh vật phù du làm cho bộ lọc vận hành tốt hơn.
+ Sự hiện diện của clo ở giai đoạn lọc có tác dụng rất tốt. Cơ chế của
quá trình chưa được sáng tỏ, có thể là tác dụng giảm tải cho môi trường lọc

khi hút các hạt rắn tích điện trái dấu.
- Chất trợ lọc:
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
20
Đồ án tốt nghiệp
+ Bao gồm chất điện phân polyelectrolyte và sulphat sắt, có tác dụng tăng
hiệu quả lọc các hạt rắn lơ lửng (< 10µm). Chúng giúp cho việc phá vỡ keo và
đông tụ tới kích thước bị bẫy trong đệm lọc mà không quá lớn để lưu lại trên
mặt đệm.
+ Cả hai hóa chất được sử dụng để đạt tới mức độ tách cao nhất. Sulphat
sắt được dùng như một chất keo tụ, kích thước lớn của các ion dương Fe
3+
được tạo ra sự mất ổn định hệ thống keo và các hạt rắn nhỏ sẽ bị bẫy bởi
hyđroxit sắt kết tủa.
+ Chất điện phân polyelectrolyte là các phân tử chuỗi dài thường là
polyamin hoặc polyacryamit, trong dung dịch sẽ tạo ra các ion dương được sử
dụng như một chất keo tụ thứ cấp và chất trợ lọc. Khi dùng với hàm lượng
thích hợp, nó sẽ cân bằng điện tích kích thích làm cho hệ thống keo mất ổn
định và bị đông tụ và bị đông tụ. Một điểm của chuỗi hyđrocarbon dài sẽ tấn
công hạt nhỏ bởi lực tĩnh điện hoặc tấn công các hạt khác. Đây là quá trình
bao vây hoặc kết nối các hạt.
- Chất chống tạo bọt:
Nước biển có xu hướng tạo bọt ở điều kiện chảy rối hoặc áp suất lớn.
Hiện tượng tạo bọt không thể dự báo và có thể gây ra nhiều phiền phức nhất
là khi các tháp chân không xử lý không phù hợp. Việc tạo bọt trong tháp chân
không làm mất đi đệm thủy lực giữa hai tầng, hỏng các bộ phận kiểm soát ở
đáy tháp và hiệu quả tách ôxi sẽ giảm. Các chất chống bọt thường dùng là
polyglycol và silicol. Dung dịch của chúng hòa tan hoặc phân tán hoàn toàn
trong nước, làm giảm sức căng bề mặt của bọt làm cho chúng giãn nở và kết
dính với nhau. Chất tạo bọt ở đầu vào của tháp chân không với hàm lượng bé

hơn 1ppm.
- Chất khử ôxi:
+ Hóa phẩm thương mại cho mục đích này là các dioxit sulphua hoặc
sulphit. Trong đó bi sulphit amôn NH
4
HSO
3
là thông dụng nhất khi xử lý
nước biển vì nó ổn định với khí quyển, dung dịch không hấp thu ôxi từ không
khí.
Phản ứng xảy ra như sau:
2NH
4
HSO
3
+ O
2
→ (NH
4
)
2
SO
4
+ H
2
SO
4
Cóứ 1 ppm ôxi hòa tan cần 6,2 ppm bi sulphit amôn.
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
21

Đồ án tốt nghiệp
Ngoài ra, NH
4
HSO
3
còn phản ứng với các hóa chất ôxi hóa khác như Cl
Cl
2
+ 2NH
4
HSO
3
+ H
2
O → (NH
4
)
2
SO
4
+ 2HCl
Với mức còn lại trong tháp chân không ở giai đoạn hai là 0,5 mg/lít cần bổ
sung 1,4 mg/lít.
- Chất ức chế cặn kết tủa
+ Nước có thể tạo cặn do bản thân hoặc khi trộn với nước vỉa. Nước biển
rất dễ kết tủa tạo cặn carbonate canxi khi nhiệt độ và áp suất giảm. Tại mỏ
Bạch Hổ, khi hai loại nước trộn lẫn nhau, hiện tượng này khá nghiêm trọng
do kết tủa sulphat, bari và stront nhất là ở giai đoạn mở các giếng mới, khi ép
nước lần đầu tiếp cận với nước vỉa.
+ Chất ức chế cặn có nhiều loại theo nhiều cơ chế khác nhau gồm:

Cơ chế cô lập: Chúng bao bọc một trong các thành phần có thể kết
tủa, chẳng hạn như chất E.D.T.A hình thành các phân tử lớn kiểu như có thể
vuốt để tóm các ion canxi, ngăn chặn sự kết tủa carbonate hoặc sulphat canxi.
Cơ chế phân tán: Làm phân tán các kết tủa đã hình thành, có thể dùng
để làm sạch các hệ thống bị kết tủa song có nguy cơ tạo hệ keo có thể lớp bịt
tầng chứa.
Ngăn trở phát triển của tinh thể: Gồm các chất phosphat, polimer.
Với các chất này, các tinh thể được bọc bởi các hạt rắn mịn lơ lửng, ngăn
chúng tăng trưởng hoặc liên kết với các tinh thể khác.
Cơ chế giới hạn: Khả năng của một số chất ức chế duy trì các thành
phần tạo cặn trong dung dịch với hàm lượng rất thấp. Đó là photphat hữu cơ
hoặc polimer.
- Chất ức chế ăn mòn.
Hiện tượng ăn mòn được hạn chế bởi quá trình tác khí. Nếu nước được
tách khí hoàn toàn thì tốc độ ăn mòn khoảng 1 ÷ 2 mm trong một năm và
không cần dùng đến chất ức chế. Khi cần thiết, ta dùng các hợp chất amin,
chúng tạo ra các màng rất mỏng không thấm, không tẩm ướt trên mặt kim loại
có tác dụng như một tấm chắn. Tuy vậy, khi sử dụng cần hết sức lưu ý. Vì nếu
liều lượng dư thừa sẽ gây cản trở cho bầu lọc và hấp thụ lên thành giếng. Bản
thân chúng có tác dụng với các nước có tính ôxi hóa cao và đồng thời với việc
giảm tốc độ ăn mòn thì hiện tượng tạo rỗ lại gia tăng.
- Chất diệt khuẩn.
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
22
Đồ án tốt nghiệp
+ Trong nước biển chủ yếu chứa các vi khuẩn háo khí, như vi khuẩn ôxi
hóa sắt, một số loại tạo bùn và các loại ôxi hóa hydrocarbon. Sự tăng trưởng
của vi khuẩn được hạn chế bằng clo, tách khí và các phụ gia ở đầu vào. Tuy
vậy, các vi khuẩn háo khí như loại khử sulphat và tạo bùn sau khi tách ôxi và
clo ở tháp chân không, cần phải bổ sung chất diệt khuẩn hữu cơ, bơm định kỳ

vào đường ra ở đáy tháp. Các chất này được lựa chon theo các tính năng: tốc
độ diệt khuẩn kỵ khí và háo khí, khả năng xâm nhập vào các màng mỏng bề
mặt vì các vi khuẩn có thể phát triển trên bề mặt kim loại, nơi chúng ta quan
tâm nhất.
+ Các hóa chất thường dùng là gluteraldehyd và cocodiamin. Cơ chế
phản ứng là phức hợp có thể phân loại như sau:
Các chất tấn công vào vách tế bào, màng là cổng chính vào tế bào, điều
chỉnh sự trao đổi thực phẩm nuôi sống tế bào và chất thải. Khi màng này bị
phá hủy thì tế bào sẽ chết. Các chất có tác dụng này bao gồm clo và
hexacloruaphenol.
Các chất tấn công và các phân tử của tế bào, gây ra sự động tụ các
protein của chúng, điển hình aldehit và một vài loại dẫn xuất của phenol.
+ Do tính đa dạng và mật độ của các vi sinh nên không có một hóa chất
riêng lẻ nào có hiệu quả tổng hợp. Mặt khác, vi khuẩn có thể hồi phục và
nhờn thuốc nên phải sử dụng các chất diệt khuẩn theo các đơn pha chế khác
nhau.
+ Một số chất diệt khuẩn có chứa hoạt chất bề mặt hỗ trợ việc tách bóc
các màng sinh học nên nếu đưa vào đường vào tháp chân không có thể tạo bọt
gây cản trở cho việc tách ôxi vì vậy phải cấp vào đường ra
+ Thông thường, liều lượng cho mỗi chất là 100 ÷ 200 ppm, một đến hai
tuần thì bơm 4 ÷ 6 giờ, và từ 1÷ 4 tuần thì lại thay đổi hóa chất.
+ Nhiều khi cần phải cấp chất diệt khuẩn vào tháp chân không thì chất
này phải là chất không tạo bọt như glutaraldehyde. Nếu là chất tạo bọt thì phải
kèm theo chất chống bọt.
1.3.3. Các đặt tính và yêu cầu cơ bản của nước ép vỉa
* Nước bơm ép và một số đặt tính cơ bản:
- Nước mặt ao hồ
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
23
Đồ án tốt nghiệp

• Bão hòa oxy.
• Tính ăn mòn thay đổi theo thành phần nước.
• Chứa các loại vi khuẩn, tảo.
• Chứa nhiều tạp chất lơ lửng-Muối sunfat kết tủa.
• Có khả năng tạo lớp cặn trong vỉa.
• Gây trương nở sét.

- Nước biển:
• Bão hòa oxy.
• Tính ăn mòn cao.
• Chứa tạp chất hữu cơ và hạt rắn lơ lửng.
• Chứa vi khuẩn háo khí và vi khuẩn khử sunfat.
• Chứa vi sinh vật bám dính.
• Tạo kết tủa CaCO
3
trong giếng bơm ép và các thiết bị gia
nhiệt.
• Chứa muối sunfat với hàm lượng cao. Nếu nước vỉa có chứa
Ba
2+
, Ca
2+
, Sr
2+
thì tạo thành chất kết tủa.
- Nước vỉa:
• Chứa khí H
2
S, CO
2

và các nhân tố ăn mòn khác.
• Chứa các chất rắn, đôi khi có cả dầu mỏ.
• Chứa vi khuẩn khử sunfat.
• Có khả năng tạo kết tủa, tạo lớp cặn trong vỉa.
* Các yêu cầu cơ bản của nước bơm ép:
- Nước sạch, không chứa thành phần mang tính ăn mòn như:
•
Ion sắt hai Fe
2++
•
Hidrosulfua H
2
S
•
Axit Cacbonic H
2
CO
3
- Không phản ứng hóa hoạc với nước vỉa để tạo nên các chất lắng đọng
và tạo ra chất ăn mòn.
- Không chứa các chất rắn không tan, và các tạp chất hữu cơ (côn trùng,
vi khuẩn, rong biển …)
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
24
Đồ án tốt nghiệp
- Tương thích với các chất lưu trong vỉa. Không các tác dụng làm trương
nở sét.
- Nước vỉa phải không có thành phần dầu để hình thành nhũ tương, làm
giảm độ linh động của nước bơm ép.
Đối với mỏ Bạch Hổ yêu cầu của nước bơm ép như sau:

- Tạp chất cơ học < 0,1 mg/lit.
- Lượng oxy hòa tan < 0,015 mg/lit (15ppm).
- Hàm lượng Clo rua (Cl) < 0,6 mg/lit.
- Độ đục của nước < 0,15 (JTU).
Ngoài ra còn phải có các yêu cầu :
- Ổn định về mặt hóa học (không thực hiện phản ứng hóa học tạo ra chất
lắng đọng và ăn mòn).
- Có khả năng quyết dầu cao → tăng hệ số k.
- Không hoặc ít làm giảm độ tiếp nhận của giếng bơm ép (từ 0 ÷ 5%).
1.4. Giới thiệu đoạn đường ống tính toán
1.4.1. Đặc trưng ống
Đoạn đường ống tính toán là đoạn ống dẫn nước ép vỉa từ giàn MSP4
đến giàn MSP8 có chiều dài là 1054 m, đường kính ống là 273 mm bề dày 18
mm, áp lực vận hành là 188 at.
1.4.2. Các số liệu ban đầu phục vụ tính toán kiểm tra
* Số liệu địa chất, địa hình
- Độ dốc bãi biển: i = 0
- Nền đất đáy biển: Cát hạt mịn có cỡ hạt d
50
= 0.125 mm
- Hệ số ma sát giữa nền đất và đường ống: µ = 0.7
- Mặt nền đất tốt, ổn định.
* Số liệu môi trường
- Số liệu thủy văn .
- Độ sâu nước thấp nhất: d
0
= 50 + 3 = 53 m
Sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Thiết bị dầu khí K50
25