nghiên cứu phướng án thi công tuyến đường ống vận chuyển khí từ mỏ d14 về trạm phân phối khí tiền hải- thái bình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT


TRẦN ĐỨC SOẠN
LỚP: THIẾT BỊ DẦU KHÍ K51 CQ HÀ NỘI
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU PHƯỚNG ÁN THI CÔNG TUYẾN ĐƯỜNG ỐNG VẬN
CHUYỂN KHÍ TỪ MỎ D14 VỀ TRẠM PHÂN PHỐI KHÍ
TIỀN HẢI- THÁI BÌNH

HÀ NỘI, 05-2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
TRẦN ĐỨC SOẠN
LỚP: THIẾT BỊ DẦU KHÍ K51 CQ HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU PHƯỚNG ÁN THI CÔNG TUYẾN ĐƯỜNG ỐNG VẬN
CHUYỂN KHÍ TỪ MỎ D14 VỀ TRẠM PHÂN PHỐI KHÍ
TIỀN HẢI- THÁI BÌNH

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
THS. NGUYỄN VĂN THỊNH
GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

HÀ NỘI, 05-2011

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
Chương 1 3
KHÁI QUÁT VỀ MỎ KHÍ D14 3
1.1. Lịch sử phát hiện mỏ khí D14 –Trà Lý 3
1.2. Đặc điểm kỹ thuật mỏ 4
1.2.1. Địa chất khu vực 4
1.2.2. Cấu trúc mỏ D14 4
1.2.3. Tính chất của khí 5
1.2.4. Đánh giá trữ lượng tại chỗ 5
1.3. Phương án khai thác mỏ 7
1.3.1. Khả năng cung cấp của giếng 7
1.3.2. Dự báo sản lượng khai thác 8
Chương 2 9
THIẾT KẾ ĐƯỜNG ỐNG DẪN KHÍ TỪ MỎ D14 ĐẾN 9
TRẠM PHÂN PHỐI KHÍ TIỀN HẢI 9
2.1. Những cơ sở thiết kế 9
2.1.1. Thành phần khí của đường ống 9
2.1.2. Điệu kiện vận hành 10
2.1.3. Tuổi thọ thiết kế và tiêu chuẩn vận hành 10
2.1.4. Các thông số thiết kế 10
2.1.5. Lưu lượng thiết kế 11
2.1.6. Tính chất của đất 11
2.1.7. Xem xét về môi trường 11
2.1.8. Các tiêu chuẩn và qui phạm áp dụng 11
2.2. Thiết kế hệ thống đường ống 12
2.2.1. Các thiết bị công nghệ tại giếng khoan D14 12
2.2.2.Tính toán thiết kế đường ống 15

2.2.3. Kiểm toán cho đường ống chôn 21
Chương 3 28
PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG TUYẾN ỐNG TỪ MỎ D14 ĐẾN TRẠM
PHÂN PHỐI KHÍ TIỀN HẢI 28
Sinh viên: Trần Đức Soạn Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
3.1. Phương pháp chung khi thi công trên đất liền 28
3.1.1. Lựa chọn và đánh dấu tuyến ống 29
3.1.2. Quá trình đào rãnh 29
3.1.3. Quá trình rải ống và uốn ống 31
3.1.4. Quá trình hàn ống 34
3.1.5. Phủ ống và hạ xuống rãnh 35
3.1.6. Quá trình lấp rãnh 36
3.1.7. Thi công tại các vị trí cắt ngang ống qua các khu vực đặc biệt 37
3.1.8. Phục hồi trạng thái ban đầu 39
3.1.9. Các kĩ thuật đặc biệt sử dụng trong thi công đường ống
39
3.2. Thi công tuyến ống dẫn khí từ mỏ D14-STL về trạm phân phối khí Tiền
Hải 40
3.2.1. Dự kiến các đoạn đường ống dẫn khí có thể đi qua 41
3.2.2. Tập kết vật tư, thiết bị và tổ chức nhân sự 43
3.2.3. Phương pháp lắp đặt tuyến ống 45
3.2.4. Kiểm tra thủy lực đường ống 51
Chương 4 52
CHỐNG ĂN MÒN CHO HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG VÀ CÔNG TÁC AN
TOÀN TRONG THI CÔNG TUYẾN ỐNG D14 52
4.1. Ăn mòn và chống ăn mòn cho đường ống 52
4.1.1. Ăn mòn và các biện pháp chống ăn mòn đường ống 53
4.1.2. Các biện pháp chống ăn mòn và độ dày lớp phủ chống ăn mòn cho

đường ống dẫn khí từ mỏ D14-STL đến trạm phân phối khí Tiền Hải 67
4.2. An toàn lao động 69
4.2.1. An toàn cho công tác thi công 69
4.2.2. Các biện pháp đảm bảo an toàn, phòng chống sự cố và tai nạn lao động
70
4.2.3. Bảo vệ môi trường 76
KẾT LUẬN 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1
MỤC LỤC 2
Sinh viên: Trần Đức Soạn Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN
STT SỐ HÌNH VẼ TÊN HÌNH VẼ TRANG
1 Hình 2.1 Giản đồ pha 9
2 Hình 2.2 Kết quả đường kính ống 19
3 Hình 2.3 Khả năng tạo hydrate 19
4 Hình 3.1 Quá trình đào rãnh 27
5 Hình 3.2 Quá trình rải ống 30
6 Hình 3.3 Quá trình hàn ống 32
7 Hình 3.4 Đoạn đường ống qua sông 35
8 Hình 3.5 Đường ống dự kiến đi qua 38
9 Hình 3.6 Mặt cắt ngang qua bờ đê sông Trà Lý 43
10 Hình 3.7 Mặt cắt dọc qua bờ đê sông Trà Lý 43
11 Hình 3.8 Mặt cắt điển hình qua sông 44
12 Hình 3.9 Đường ống qua máng 44
13 Hình 3.10 Mặt cắt qua đường nhựa 46
14 Hình 3.11 Mặt cắt dọc đường nhựa 46
15 Hình 3.12 Mặt cắt điển hình của đường ống 47

16 Hình 4.1 Sơ đồ nguyên tắc bảo vệ ống bằng Cathod 61
Sinh viên: Trần Đức Soạn Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN
STT SỐ HIỆU
BẢNG
TÊN BẢNG TRANG
1 Bảng 1.1 Thành phần khí vận chuyển trong đường
ống
5
2 Bảng 1.2 Trữ lượng của mỏ khí D14 6
3 Bảng 2.1 Độ dày thành ống 14
4 Bảng 2.2 Tải trọng động 23
5 Bảng 4.1 Giới hạn nhiệt độ sử dụng của các loại
vật liệu
56
6 Bảng 4.2 Bề dày tối thiểu của lớp PE 57
Sinh viên: Trần Đức Soạn Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
MỘT SỐ KÝ HIỆU DÙNG TRONG ĐỒ ÁN
S: Lực căng nhỏ nhất, (psi);
F: Hệ số thiết kế;
E: Hệ số điểm nối;
T: Temperature derating factor;
V
max
: Vận tốc lớn nhất cho phép trong ống

C: Hằng số có giá trị từ 150 đến 200 ;
Ρ
mix
: Khối lương riêng hỗn hợp khí/condensate;
V: Vận tốc dòng khí trong ống, (m/s);
d: Đường kính trong của ống, (m);
Q: Lưu lượng dòng sản phẩm, (m
3
/s);
f
n
: Hệ số ma sát;
Q
L
: Lưu lượng lỏng, (m
3
/h);
Q
G
: Lưu lượng khí, (m
3
/h);
: Tổn thất áp suất;
L
m
: Chiều dài ống, (m);
: Khối lượng riêng của khí, (kg/m
3
);
Re: Hệ số Reynold;

: Độ nhớt của hỗn hợp, (Pa.s);
P: Áp suất bên trong đường ống, (psi);
D: Đường kính ngoài của ống, (inch);
t: Chiều dày của ống, (inch);
: Tỷ số poisson (thường là bằng 0,3 đối với thép);
E: Mô đun đàn hồi của thép, (N/m
2
);
: Hệ số giản nở vỉ nhiệt của thép, m/m/
0
C ;
T
2
: Nhiệt độ lớn nhất trong quá trình vận hành, (
0
C);
Sinh viên: Trần Đức Soạn Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
T
1
: Nhiệt độ môi trường, (
0
C);
: Tải trọng tĩnh của đất lên ống đẫn, (pa);
: Khối lượng riêng của đất khô, (kg/m
3
);
C: Chiều cao tính từ mặt đất lên điểm trên cùng của đường ống chôn, (m);
: Khối lượng của đất khô lấp, (kg/m

3
);
: Chiều cao của nước trên đường ống, (m);
: Khối lượng riêng của nước, (kg/m
3
);
: Hệ số nổi =1-0.33( /C);
P
p
: Áp suất truyền tới ống, (kg/m
2
);
P
s
: Tải trọng tập trung trên bề mặt đất chôn, (kg);
d: Khoảng cách song song tính từ ví trí tải trong trên bề mặt đến đường ống;
C: Độ sâu chôn ống, (m);
: Độ lệch thẳng của đường ống;
D
1
: Hệ số độ lêch;
K: Hệ số nằm;
P: Áp suất trên đường ống do tải trọng của đất và tải trọng động ;
R: Bán kính ống ;
EI
eq
: Độ cứng tương đương vách ống trên mỗi chiều dài của đường ống;
E: Mô đun phản của đất.
Sinh viên: Trần Đức Soạn Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa

Chất
BẢNG QUY ĐỔI VÀ CÁC ĐƠN VỊ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN
Sinh viên: Trần Đức Soạn Lớp: Thiết bị dầu khí K51
1 inch (in) = 0,0254 m
1 foot (ft) = 0,305 m
1 psi = 6895 pa
1 bar = 100000 pa
1 thùng (bbl) = 0,159 m
3
1 bộ khối (scf) = 0,028321 m
3
1 triệu bộ khí (MMscf) = 10
6
bộ khí (scf)
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành dầu khí Việt Nam tuy còn non trẻ, với hơn 30 năm xây dựng và
phát triển nhưng đã sớm khẳng định vị trí của nó trong nền kinh tế quốc dân,
cho tới nay dầu khí vẫn luôn được coi là ngành kinh tế mũi nhọn. Đóng góp
quan trọng trong sự tăng trưởng và phát triển của đất nước. Không chỉ là đóng
góp chung cả nước mà còn góp phần làm nên diện mạo mới của địa phương
nơi ngành dầu khí đến.
Thái Bình được biết đến như là một trong những tỉnh đầu tiên phát hiện
trữ lượng khí của nước ta. Từ đó đã xây dựng lên khu công nghiệp Tiền Hải-
Thái Bình với những ngành công nghiệp như sản xuất sản phẩm sứ, gạch ốp
lát, thủy tinh, xi măng,… Các ngành đó chủ yếu sử dụng nguồn năng lượng là
khí thiên nhiên. Trạm phân phối khí Tiền Hải có nhiệm vụ xử lý, thu gom khí
từ các mỏ khí trên xã Đông Cơ-Tiền Hải phục vụ cho khu công nghiệp của
địa phương. Sản lượng khí khai thác của các mỏ tại Đông Cơ giảm dần theo

các năm. Vì vậy, việc tìm kiếm, thăm dò các mỏ khác trong khu vực nhằm
cung cấp thêm nguồn khí phục vụ cho nhu cầu phát triển công nghiệp của địa
phương là cần thiết.
Mỏ D14 là mỏ khí nằm trên xã Thái Thọ, huyện Thái Thụy, tỉnh Thái
Bình được phát hiện năm 1997. Mỏ nằm cách trạm thu gom khí hiện tại của
Xí nghiệp Dầu khí Thái Bình khoảng 8 km. Từ những đánh giá trữ lượng của
mỏ và nhu cầu phát triển kinh tế của địa phương mà cụ thể ở đây là khu công
nghiệp Tiền Hải thì việc nghiên cứu phương án thu gom khí và sau đó là
phương án thi công tuyến ống từ D14 đến trạm phân phối khí Tiền Hải là một
yêu cầu. Chính vì vậy mà em đã chọn Đồ án tốt nghiệp là: “Nghiên cứu
phương án thi công tuyến ống vận chuyển khí từ mỏ D14 đến Trạm phân
phối khí Tiền Hải – Thái Bình”. Đồ án của em được chia làm 4 chương:
Chương 1: Khái quát về mỏ khí D14.
Chương 2: Thiết kế đường ống dẫn khí từ mỏ D14 đến trạm phân phối
khí Tiền Hải.
Chương 3: Phương pháp thi công tuyến ống từ mỏ D14 đến trạm phân
phối khí Tiền Hải.
Sinh viên: Trần Đức Soạn 1 Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
Chương 4: Chống ăn mòn cho hệ thống đường ống và công tác an toàn
trong thi công tuyến ống D14.
Để hoàn thành đồ án này em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy
giáo, Thạc sỹ Nguyễn Văn Thịnh, anh Hoàng Văn Nhuận – Công ty dầu khí
Sông Hồng, cùng các thầy (cô) trong Bộ môn Thiết bị dầu khí đã giúp đỡ em
rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án. Mặc dù em đã cố gắng tìm hiểu
cũng như nghiên cứu các tài liệu có liên quan để xây dựng đồ án, nhưng do
kinh nghiệm còn thiếu và trình độ còn hạn chế, nên đồ án này chắc chắn còn
nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được sự quan tâm góp ý của tất cả các thầy
(cô) và các bạn để sau này khi tiếp xúc với môi trường công việc có thể giải

quyết các vấn đề được tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 4 tháng 5 năm 2011

Sinh viên: Trần Đức Soạn
Sinh viên: Trần Đức Soạn 2 Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
Chương 1
KHÁI QUÁT VỀ MỎ KHÍ D14
1.1. Lịch sử phát hiện mỏ khí D14 –Trà Lý
Mỏ khí D14 Sông Trà Lý thuộc xã Thái Thọ, huyện Thái Thụy, tỉnh
Thái Bình. D14 Sông Trà Lý (D14 - STL) là một trong những cấu tạo có triển
vọng cao về dầu khí đã được Anzoil và Petrovietnam lựa chọn đưa vào khoan
thăm dò đầu tiên tại khu vực Hợp Đồng. Giếng khoan D14-1X khởi công
ngày 11/3/1996 kết thúc ngày 19/4/1996 đã phát hiện 3 vỉa chứa khí tuổi
Oligocene nằm trong khoảng chiều sâu 3000 – 3300 m, trong đó chỉ có 2 vỉa
khí được khẳng định bằng kết quả thử vỉa với lưu lượng tổng cộng tương
đương 5,2 triệu bộ khí/ngày (148 nghìn m
3
/ngày). Tiếp theo giếng khoan
D14-STL-1X, Anzoil đã tiến hành khoan 4 giếng thẩm lượng trên cấu tạo
D14 và kết quả thẩm lượng đã chỉ ra triển vọng và qui mô không lớn của các
vỉa khí cấu tạo D14.
Giếng thẩm lượng D14-STL-2X được khoan năm 1996, giếng khoan
xiên 1,27 km về phía đông giếng khoan D14-STL-1X. Không tiến hành bắn
vỉa thủy lực do thiết bị bị hỏng và giếng cho dòng khí quá yếu không có ý
nghĩa thương mại (3-4 nghìn bộ khí/ngày). Giếng đã bị hủy bỏ.
Giếng thẩm lượng D14-STL-3X đã được khoan năm 1997, giếng
khoan xiên 1,5 km về phía bắc của nền khoan cho dòng khí yếu (0,16-0,18

triệu bộ khí /ngày) sau khi bắn vỡ vỉa thủy lực thành công lưu lượng dòng khí
tăng gấp 6 đạt 1,1 triệu bộ khí/ngày. Bắn gộp thêm 8 m của vỉa lưu lượng
không tăng lên.
Hai giếng thẩm lượng tiếp theo được khoan vào năm 1999 và đầu năm
2000 cho kết quả kém.
D14-STL-A/4A nằm phía Đông nam GK D14-STL-1X và cách GK
200 (giếng khoan được petrovietnam khoan vào những năm 1970) 1 km về
phía Tây Bắc. Theo tài liệu Địa vật lý giếng khoan (DVLGK) giếng gặp
159m cát kết chặt xít trong đó 2-20 m chữ khí. Sau 6 tháng treo giếng nhà
thầu đã tiến hành thử vỉa nhưng không thành, giếng cho dòng quá nhỏ không
có ý nghĩa. Giếng đã được treo ngày 23/1/2000.
Sinh viên: Trần Đức Soạn 3 Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
D14-STL-5X là giếng thẩm lượng thứ tư khoan ở độ sâu 3600 m, cách
giếng khoan D14-STL-1X 8 km về phía Tây Bắc. Trong quá trình khoan
không có biểu hiện khí. Tài liệu DVLGK chỉ ra tập vỉa cát kết chứa nước.
Giếng đã được hủy.
1.2. Đặc điểm kỹ thuật mỏ
1.2.1. Địa chất khu vực
Trũng Hà Nội được hình thành do kết quả của quá trình tạo rift trong
thời kỳ đầu Đệ tam. Trầm tích có bề dày hơn 6 km được lắng đọng trên đá vôi
tuổi Carbon- Pecmi. Các trầm tích không thấm và móng kết tinh nằm bên
dưới đá vôi này. Trầm tích Oligocene lục địa bao gồm cát kết và sét giàu vật
chất hữu cơ, nó vừa là tầng sinh và tầng chứa của mỏ D14 STL. Sự lắng đọng
đồng tạo rift với các trầm tích và than thành tạo trong môi trường biển nông,
ven biển và châu thổ tuổi Miocene nằm phủ bất chỉnh hợp lên trầm tích
Oligocene. Tiếp theo pha sụt lún Miocene sớm đến giữa một pha nghịch đảo
Miocene gây ra bào mòn trong các phần tây nam và phần sâu hơn của trũng.
Pha bào mòn được được đánh dấu bởi bất chỉnh hợp Miocene thượng, các cấu

trúc được hình thành trong pha bào mòn tạo nên các dạng cấu tạo khác nhau
trong bể trầm tích Oligocen trong đó có mỏ khí Tiền Hải C.
Mỏ khí D14-STL được phát hiện trong các trầm tích Oligocene của
trũng Hà Nội nằm trên đất liền thuộc phần kéo dài của Bể Sông Hồng.
1.2.2. Cấu trúc mỏ D14
Cấu trúc mỏ D14-STL bao gồm một loạt các khối đứt gẫy xếp lớp tuổi
Oligocene. Phía Tây chúng được chắn bởi đứt gẫy Vĩnh Ninh, một đứt gẫy
nghịch lớn hướng Đông Nam-Tây Bắc. Mỏ bao gồm 3 khối chứa khí riêng
biệt, khối 1, khối 2 và khối 3 được ngăn cách bởi các đứt gẫy. Theo minh giải
của GCA (Gaffney, Cline & Associates) các khối đứt gẫy này không liên
thông với nhau. Sự khác nhau về chế độ áp suất trong mỗi khối, về chiều dày
của các vỉa chứa, về đặc tính phân bố và tính liên tục của các vỉa chứa dẫn tới
các rủi ro về mô hình thể tích và trữ lượng khí của các vỉa nói riêng và cả mỏ
nói chung. Kết quả nứt vỉa thủy lực và thử vỉa kéo dài vỉa thử số 2 giếng
khoan D14-STL-1X đã khẳng định thêm kết luận nói trên.
Sinh viên: Trần Đức Soạn 4 Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
1.2.3. Tính chất của khí
Phân tích thành phần khí được tiến hành trên các mẫu PVT lấy từ 3 vỉa
Oligocene được thử giếng khoan D14-STL-1X trong khoảng từ 3071-3355m
Tất cả 3 mẫu phân tích có tính chất tương tự với thành phần như sau:
Bảng 1.1. Thành phần khí vận chuyển trong đường ống
Thành phần Tỉ lệ (%) mol
Methane 85,32-85,97
Ethane 5,53-5,64
Propane 1,97-2,64
Iso – butane 0,61-0,70
n-butane 0,33-0,36
iso-pentane 0,12-0,16

n-pentane 0,07-0,10
Hexane 0,10-0.17
Heptanes 0,03-0,20
CO
2
4,88-5,10
Nitrogen 0,28-0,31
Tỷ trọng của khí được tương ứng là 0,669 đến 0,681 và giá trị nhiệt
lượng cao 1065-1077 BTU/scf. Tỉ số condensate- gas từ 3-10 bbls/MMscf và
hàm lượng nước có trong khí khoảng 3-4 bbls/MMscf. Nhìn chung khí của
mỏ D14-STL là khí khô, sạch.
1.2.4. Đánh giá trữ lượng tại chỗ
Trữ lượng khí tại chỗ trường hợp nhỏ nhất, trung bình và trường hợp
lớn nhất được tính toán và trình bày như sau:
• Trường hợp nhỏ nhất
Như đã nói ở trên do tính không chắc chắn trong sự phân bố vỉa chứa,
chất lượng đá chứa cũng như ranh giới khí nước trong vỉa nên trong trường
hợp tính trữ lượng khí tại chỗ này đã giả thiết.
Chỉ có khối cho dòng đo được trong quá trình thử vỉa có chứa khí tức là
các vỉa đó nằm ở trung tâm vùng diện tích D14-khối 1 (GK D14-STL-1X, X)
và khối 2 (GK D14-STL-3).
Các than cát lòng sông cổ riêng biệt không liên thông theo chiều ngang.
Sinh viên: Trần Đức Soạn 5 Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
Trong giếng khoan không gặp ranh giới khí nước tài liệu RFT cũng
không xác định được do đó có khả năng các ranh giới khí nước ở mỗi một vỉa
chứa là khác nhau. Ở đây ranh giới khí thấp nhất gặp trong thử vỉa (LTG)
được sử dụng làm ranh giới chứa khí cho mỗi một than cát.
Chiều dày hiệu dụng chứa được tính theo kết quả phân tích tài liệu

ĐVLGK.
Thân cát lòng sông gặp ở GK D14-STL-2 và D14-STL-3 được xem là
có khả năng phát triển theo chiều rộng nhưng không có giếng khoan nào
không chế do đó việc xác định khả năng phát triển tới đâu là rất khó. Do vậy
đối với than cát gặp ở giếng D14-STL-2 được giả thiết phát triển đến khoảng
giữa của Giếng D14-STL-1X và D14-STL-2. Tương tự như vậy đối với thân
cát chứa khí gặp ở giếng D14-STL-3.
• Trường hợp trung bình
Đối với trường hợp này, tính không chắc chắn về chất lượng đá chứa,
ranh giới khí nước và tính lưu thông vẫn còn tồn tại song những thân cát đã
được giả thiết lưu thông với nhau. Trường hợp này chỉ tính hạn chế ở khối 1
và 2 (Giếng D14-STL-1X, 2, 3) ở trung tâm khu vực D14. Phần diện tích mở
rộng của mỗi thân cát được giới hạn bởi các đứt gãy hoặc điểm giữa của LTG
và điểm tràn của cấu trúc. Đây là trường hợp sử dụng để lập phương án tiền
khả thi cho mỏ.
• Trường hợp lớn nhất
Trong trường hợp này đã đưa thêm các vỉa chứa nằm trong khối 3 bao
gồm các vỉa gặp ở giếng D14-STL-4/4A, mặc dù khi thử vỉa giếng khoan này
cho dòng rất yếu. Phần diện tích được mở rộng tới giới hạn các đứt gãy và
điểm tràn của cấu tạo.
Trữ lượng khí tại chỗ của mỏ D14 tương ứng với các trường hợp được
tóm tắt trong bảng 1.2
Bảng 1.2. Trữ lượng của mỏ khí D14
Đơn vị tính Trữ lượng khí tại chỗ
Nhỏ nhất Trung bình Lớn nhất
Tỷ bộ khối 25.6 133.4 1732.8
Sinh viên: Trần Đức Soạn 6 Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
Triệu mét khối 725.2 3779.0 49087.8

Kết quả nứt vỉa thủy lực và thử vỉa kéo dài vỉa thử số 2 giếng khoan
D14-STL-1X đã khẳng định quy mô phân bố rất nhỏ và hẹp của các thân cát.
Vì vậy, giá trị trữ lượng khí tại chỗ tính theo phương án trung bình (134 tỷ bộ
khối khí) có thể tương ứng với phương án lớn nhất trong thực tế.
1.3. Phương án khai thác mỏ
1.3.1. Khả năng cung cấp của giếng
Các vỉa cát kết chứa khí của mỏ đều mang đặc tính chung của khu vực
có độ rỗng và độ thấm thấp do ảnh hưởng của quá trình tạo đá. Những vỉa
chứa này rất dễ bị phá hủy do những nguyên nhân chính sau:
- Sự xâm nhập nước từ dung dịch khoan và dung dịch hoàn thiện giếng
vào vỉa chứa làm cản trở thấm.
- Các vật liệu chống mất dung dịch, và các vật liệu trong dung dịch
khoan đã làm tắc nghẽn sự liên thông giữa các lỗ hổng trong đá.
- Sự biến đổi của khoáng vật sét trong đá cũng làm giảm khả năng
thấm của vỉa.
Một trong những tham số định lượng sự phá hủy thành hệ gần khu vực
giếng khoan đó là hệ số skin. Từ kết quả minh giải tài liệu thử vỉa các giếng
thăm dò và thẩm lượng cho thấy hệ số skin rất cao từ 14-30 như vậy hiện
tượng phá hủy thành hệ (vỉa bị nhiễm bẩn) đã cản trở rất lớn tới khả năng cho
dòng của vỉa. Vì thế việc cải thiện hiện tượng nhiễm bẩn thành hệ ở gần khu
vực giếng khoan (giảm hệ số skin) sẽ cải thiện được khả năng cho dòng của
vỉa. Các phân tích và đánh giá khả năng cho dòng của giếng chỉ ra 2 trường
hợp:
- Trường hợp 1: Nếu thành hệ không bị phá hủy (Skin = 0) thì giếng có
thể cho dòng 6,7 MMscfd.
- Trường hợp 2: Nếu tiến hành kích thích vỉa bằng nứt vỉa thủy lực sâu
vào trong vỉa 50 ft (Skin = -5) thì giếng có thể cho dòng tăng lên 10,5
MMscfd.
Như vậy 2 yếu tố quan trọng là loại trừ sự phá hủy thành hệ và nứt vỉa
thủy lực sẽ tăng khả năng cho dòng của giếng. Đây là những giải pháp chính

Sinh viên: Trần Đức Soạn 7 Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
cần phải xem xét khi quyết định thiết kế giếng khoan và phương pháp hoàn
thiện giếng khai thác trong tương lai.Thực tế, tháng 6/2002 nhà thầu M&P đã
sửa chữa giếng D14-1X và tiến hành thành công nứt vỉa thủy lực tại vỉa số 2,
sau khi nứt vỉa giếng đã cho lưu lượng là 2,9; 9,7 và 10,5 triệu bộ khối
khí/ngày với các cỡ choke tương ứng 12/64”, 20/64” và 32/64”, ổn định ở 4,5
triệu bộ khối/ngày với cỡ choke 16/64” và áp suất miệng giếng khoảng 3000
psi, qua phân tích thử vỉa cho thấy hệ số Skin= 0,04. Điều đó đã đã khẳng
định được tính khả thi của các đề xuất cải thiện dòng và sản lượng của giếng.
1.3.2. Dự báo sản lượng khai thác
Do đặc trưng phức tạp của các vỉa sản phẩm và các tài liệu liên quan
đến nghiên cứu mô hình thủy động lực vỉa, tính toán hệ số thu hồi khí hiện
vẫn chưa được khẳng định. Với hệ số thu hồi được giả thiết khoảng 37% thì
trữ lượng khí có thể thu hồi tương ứng với mức trung bình là 50 tỷ bộ khối
khí (1,4 tỷ m
3
khí). Tuy nhiên, kết quả thử vỉa lại số 2 giếng khoan 14-STL-
1X có thể đã xác minh tính chất liên thông của vỉa kém và phạm vi phân bố
không lớn của các thân cát chứa khí. Vì vậy, một giả thiết trữ lượng khí thu
hồi của mỏ tương ứng với trữ lượng khí tại chỗ cấp 1P là 10 tỷ bộ khối khí
(tương đương 0,3 tỷ m
3
khí) cũng được đưa vào trong dự báo sản lượng. Do
đó, sản lượng khai thác trung bình năm của mỏ sẽ đạt 3 và 8 MMscfd (85 và
227 nghìn m
3
/ngày) tương ứng với 2 trường hợp khí tại chỗ cấp 1P và 2P. Sản
lượng đỉnh có thể duy trì trong 10 năm và tổng thời gian khai thác và cung

cấp khí có thể đạt 14, 16 năm. Số lượng giếng khai thác tương ứng với
phương án sản lượng:
- Phương án thấp (trữ lượng cấp 1P): 01 giếng khai thác ngay trong
thời điểm ban đầu, khi áp suất mỏ giảm 25% sẽ khoan thêm 1 giếng và khoan
tiếp giếng thứ hai khi áp suất mỏ giảm 40%.
- Phương án trung bình (trữ lượng cấp 2P): 02 giếng khai thác ngay
trong thời điểm ban đầu, khi áp suất mỏ giảm 25% sẽ khoan thêm 1 giếng và
khoan tiếp giếng thứ hai khi áp suất mỏ giảm 40%.
Máy nén sẽ phải được lắp đặt vào giai đoạn khai thác cuối của mỏ khi
áp suất mỏ suy giảm nhỏ hơn áp suất vào của đường ống dẫn khí (40 barg).
Sinh viên: Trần Đức Soạn 8 Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
Chương 2
THIẾT KẾ ĐƯỜNG ỐNG DẪN KHÍ TỪ MỎ D14 ĐẾN
TRẠM PHÂN PHỐI KHÍ TIỀN HẢI
Hệ thống thu gom, vận chuyển, xử lý và phân phối khí mỏ khí D14
Sông Trà Lý dự kiến sẽ được xây dựng nhằm mục đích thu gom khí khai thác
từ mỏ khí này và vận chuyển về trạm phân phối khí đặt tại Xí nghiệp Dầu khí
Thái Bình (XNDKTB), sau đó cung cấp cho các hộ tiêu thụ tại khu vực huyện
Tiền Hải và các huyện lân cận khác thuộc tỉnh Thái Bình. Đường ống sẽ xuất
phát từ đầu ra của hệ thống thu gom và xử lý tại khu vực giếng khoan D14-
STL-1X tới XNDKTB thuộc địa phận huyện Tiền Hải, và chủ yếu cung cấp
khí đến các nhà máy sản xuất vật liệu gốm, granit và xi măng hiện đang hoạt
động. Hệ thống đường ống này bao gồm đường ống, van, các thiết bị công
nghệ, đo lường, điều khiển và phụ trợ sẽ được kết hợp đồng bộ với nhau.
2.1. Những cơ sở thiết kế
2.1.1. Thành phần khí của đường ống
Như đã trình bày trong chương 1, thành phần khí của mỏ D14 được cho
trong bảng 1.1

Giản đồ pha:
Sinh viên: Trần Đức Soạn 9 Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất

Hình 2.1. Giản đồ pha
2.1.2. Điệu kiện vận hành
Nhiệt độ khí tại đầu vào đường ống: 20
0
C (nhỏ nhất);
24
0
C (lớn nhất);
Nhiệt độ không khí môi trường ngoài: 25
0
C (trung bình);
36
0
C (lớn nhất);
10
0
C (nhỏ nhất);
Áp suất khí đầu vào đường ống: 40 barg (trung bình).
Áp suất khí yêu cầu tối thiểu cung cấp cho các hộ tiêu thụ: 1,5-5,0 barg
2.1.3. Tuổi thọ thiết kế và tiêu chuẩn vận hành
Tuổi thọ thiết kế của đường ống là 30 năm. Đường ống sẽ vận hành liên
tục 24 giờ/ngày, 350 ngày/năm. Việc vận chuyển sẽ không ngừng trừ khi cần
thiết phải bảo dưỡng hoăc xuất hiện các tình huống có thể ảnh hưởng đến quá
trình vận hành của các thiết bị khai thác đầu nguồn, đường ống hoặc vấn đề
an toàn cho con người và môi trường.

2.1.4. Các thông số thiết kế
Đường ống: Cấp áp suất thiết kế ANSI class 300/150lb (áp suất vận
hành tối đa cho phép 51 barg / 19,7 barg).
Sinh viên: Trần Đức Soạn 10 Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
Trạm xử lý: Cấp áp suất thiết kế ANSI class 300/150lb (áp suất vận
hành tối đa cho phép 51 barg / 19,7 barg).
Ống ASME B31.8, khu vực tuyến ống được xác định theo class 3,
trong đó hệ số thiết kế ống là 0,5, thử thủy lực 1,4* MAOP.
Ống ASTM A 106 B schedul 160 được đề xuất.
Van trên tuyến: Cấp áp suất thiết kế ANSI 300/150lb Class Rating.
Độ sâu chôn ống: Độ sâu tiêu chuẩn được trình bày trong B31.8, đoạn
841.142. Trong trường hợp này, đường ống được chôn ở độ sâu khoảng 1 m.
Khi đi qua kênh, mương, suối và đường sá, độ sâu chôn ống tối thiểu là 2 m.
Hành lang an toàn: Hành lang an toàn được giả định là 25 m (Chú ý:
Các yếu tố chi phối đến độ rộng của hành lang an toàn là (a) độ an toàn của
đường ống, (b) các qui định về môi trường và (c) giá đất).
2.1.5. Lưu lượng thiết kế
Lưu lượng thiết kế được lấy trên cơ sở biểu đồ sản lượng có thể cung
cấp cao nhất từ mỏ và nhu cầu sử dụng khí của các hộ tiêu thụ, tương ứng với
8 triệu bộ khí/ngày (khoảng 227 nghìn m
3
khí/ngày).
2.1.6. Tính chất của đất
Yêu cầu của việc chọn sẽ được xác định dựa trên cơ sở các dữ liệu về
tỷ trọng của đất; nhiệt độ của đất và các hệ số dẫn nhiệt của đất sẽ là cơ sở để
tiến hành phân tích thủy lực đường ống
- Thể loại đất: Đất sét.
- Ứng suất nền của đất: 684 (kg/m

2
).
2.1.7. Xem xét về môi trường
Những yêu cầu về môi trường trong nghiên cứu báo cáo khả thi này
nhằm mục đích đảm bảo sức khoẻ cho con người và bảo vệ môi trường trong
suốt quá trình xây dựng và vận hành tuyến ống. Luật môi trường Việt Nam
được áp dụng trong phần lớn các trường hợp. Luật môi trường Quốc tế sẽ
được sử dụng chỉ khi luật môi trường Việt Nam chưa đầy đủ hoặc không thích
hợp.
2.1.8. Các tiêu chuẩn và qui phạm áp dụng
Đường ống sẽ được thiết kế theo tiêu chuẩn ASME B31.8 "Hệ thống
vận chuyển và phân phối khí", phiên bản mới nhất, có tham khảo và sử dụng
Sinh viên: Trần Đức Soạn 11 Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
bổ sung một số tiêu chuẩn và qui phạm của Việt Nam và Quốc tế đang hiện
hành.
2.2. Thiết kế hệ thống đường ống
2.2.1. Các thiết bị công nghệ tại giếng khoan D14
Trên cơ sở các thông số khí thu thập được tại giếng khoan D14 như
thành phần, áp suất, giản đồ pha và nhiệt độ như nêu ở trên, các phân tích sơ
bộ cho thấy cần thiết phải lắp đặt cụm thiết bị tách khí ba pha loại nằm ngang
nhằm tách riêng lượng nước và condensate khai thác được cùng với khí. Công
suất của cụm thiết bị tách khí này được xác định dựa trên cơ sở lưu lượng
khí/condensate/nước tại đầu ra của giếng khoan, các thông số cơ bản của bình
tách này tương ứng cho từng phương án khai thác và phân phối khí.
Nhằm đảm bảo duy trì áp lực khí tại đầu vào đường ống, ổn định hoạt
động của bình tách ba pha nói trên, tại vị trí phía trước và sau cụm thiết bị
tách này cần được lắp đặt các van điều chỉnh áp lực đầu vào và ra của khí.
Lượng condensate và nước sẽ được điều chỉnh bằng một thiết bị đo tự động

mức chất lỏng trong bình căn cứ vào các thông số tính toán mô phỏng.
Tại vị trí đầu vào của đường ống được lắp đặt 01 cụm thiết bị phóng
thoi làm sạch đường ống với chu kỳ phóng thoi khoảng 1 lần/năm, cụm van
đóng ngắt khẩn cấp (điều khiển tự động và bằng tay).
Tại trạm xử lý khí giếng khoan D14 này sẽ được lắp đặt 01 cụm thiết bị
đo đếm khí đầu vào đường ống, có công suất thiết kế phù hợp với công suất
khí khai thác được tại giếng khoan D14 và công suất của đường ống. Cụm
thiết bị đo đếm này có nhiệm vụ đo đếm khí tại đầu vào đường ống và sẽ
được điều khiển bằng một hệ thống riêng biệt kết nối với hệ thống tự động
chung của dự án.
Hệ thống bơm chất chống ăn mòn đường ống cũng sẽ được xem xét lắp
đặt tại vị trí đầu vào của đường ống. Hệ thống đường ống công nghệ, phụ trợ
để kết nối các thiết bị và các hệ thống tại khu vực giếng khoan D14, các đầu
chờ để kết nối, thu gom khí từ các giếng khoan khác.
Hệ thống phụ trợ tại khu vực này sẽ bao gồm các thiết bị chủ yếu sau:
- Máy phát điện dự phòng chạy bằng khí hoặc diesel nhằm cung cấp
điện cho các hệ thống điều khiển, chiếu sáng, sinh hoạt vv. Công suất của
Sinh viên: Trần Đức Soạn 12 Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
máy phát điện này khoảng 20 KVA. Với điều kiện hoạt động bình thường sẽ
sử dụng trạm biến thế để lấy điện từ lưới điện Quốc gia cung cấp cho các thiết
bị.
- Phòng điều khiển, nhà bảo vệ, nhà đặt máy phát điện (loại nhà cấp 4),
đường nội bộ …vv, được thiết kế theo tiêu chuẩn Việt Nam.
Hệ thống đo lường điều khiển tự động, thông tin liên lạc, hệ thống dò
và báo cháy được thiết kế nhằm đảm bảo đo đếm, điều khiển, vận hành an
toàn cho toàn bộ hệ thống các thiết bị công nghệ của trạm xử lý, đồng thời hệ
thống thiết bị này sẽ được kết nối với hệ thống các thiết bị tại trạm xử lý khí
thuộc XNDKTB và chi tiết như sau:

- Cụm thiết bị phóng thoi (pig launcher)
Tiêu chuẩn thiết kế: ASME Section VIII.
Barrel: 6 X 8" .
Áp suất thiết kế: ANSI class 300 (áp suất làm việc cho
phép lớn nhất là 51 barg).
Nhiệt độ thiết kế:

60
0
C.
- Cụm van điều chỉnh áp suất (PCV)
Công suất: 91,397 triệu m
3
/năm mắc song song.
Số lượng: 2 (1 hoạt động + 1 dự phòng).
Áp suất thiết kế: ANSI class 300 (áp suất làm việc cho
cho phép lớn nhất là 51 barg).
Nhiệt độ thiết kế: 60
0
C.
Độ giảm áp cho phép: 0,1-10 barg.
- Cụm thiết bị đo lưu lượng
Kiểu: Ultrasonic.
Công suất: 91,397 triệu m
3
/năm
Số lượng: 2 (1 hoạt động + 1 vừa dự phòng + kiểm
tra)
Áp suất thiết kế: ANSI class 300 (áp suất làm việc cho
phép lớn nhất là 51 barg)

Nhiệt độ thiết kế: 60
0
C.
Độ giảm áp cho phép: 0,1-1,0 bar
Sinh viên: Trần Đức Soạn 13 Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
- Đầu ra của hệ thống đo đếm sẽ được lắp đặt thiết bị lấy mẫu và phân
tích thành phần khí (gas chromatograph).
- Cụm thiết bị tách 3 pha nằm ngang sẽ được lắp đặt bởi nhà thầu khai
thác khí của mỏ D14.
- Van xả an toàn khi quá áp, xả chất lỏng, bypass.
- Hệ thống phụ trợ
Ngoài các thiết bị công nghệ chính phục vụ cho việc xử lý khí, tại trạm
xử lý khí thuộc khu vực mỏ D14 còn có các thiết bị và hệ thống phụ trợ kèm
theo sau đây:
+ Hệ thống điện
Hệ thống điện tại mỗi trạm phân phối sẽ bao gồm: hệ thống chiếu sáng,
cung cấp điện cho trạm bơm cứu hoả và nước sinh hoạt, hệ thống nối đất, hệ
thống chống sét.
Trạm phân phối khí sẽ được cung cấp điện từ nhà máy điện lân cận.
Ngoài ra trạm còn có máy phát điện dự phòng khi mất điện lưới và thiết bị
cấp nguồn điện liên tục (UPS) để cấp điện liên tục cho hệ thống điều khiển
của trạm.
+ Hệ thống phòng cháy chữa cháy
Hệ thống phòng cháy và chữa cháy của trạm bao gồm các hệ thống sau:
* Hệ thống chữa cháy bằng nước.
* Hệ thống chữa cháy bằng bọt và CO
2
.

* Hệ thống phát hiện cháy… vv.
+ Hệ thống bảo vệ chống ăn mòn cho trạm
Tất cả các thiết bị trong trạm đều được bố trí nổi trên mặt đất, do đó
thiết kế bảo vệ ăn mòn cho hệ thống ống và thiết bị trong trạm chủ yếu bằng
phương pháp sơn phủ.
+ Hệ thống khí nhiên liệu và điều khiển
Khí nhiên liệu và điều khiển (fuel, instrument gas) cho các máy phát
điện chạy khí nếu có, van ESDV, PCV trong trạm sẽ dùng chính khí trong
đường ống. Khí này sẽ được lấy từ sau thiết bị lọc và sẽ được giảm áp đến áp
suất yêu cầu của khí điều khiển.
Sinh viên: Trần Đức Soạn 14 Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
Các hạng mục xây dựng cho trạm xử lý và phân phối khí cũng được
thiết kế phù hợp với theo bản vẽ mặt bằng sơ bộ.
2.2.2.Tính toán thiết kế đường ống
2.2.2.1. Độ dày thành ống
Độ dày thành ống được tính theo công thức trong ASME B 31.8
Theo đó : t = (2.1)
Bảng 2.1. Độ dày thành ống
t =

Thể loại
Hệ số
thiết
kế
Đường
kính
ống
(inch)

Độ dày
tính
toán
(inch)
P là áp suất thiết kế, psi
S là lực căng nhỏ nhất, psi
D là đường kính ống,inches
t là chiều dày thành ống,inches
F là hệ số thiết kế
E là hệ số điểm nối
T là temperature derating factor
ASTM-A-
106 B
P=740 psi
S=42000 psi
E=1
T=1
F =0,5

0,5
4
6
8
10
12
0,03
0,05
0,07
0,088
0,11

Hệ số thiết kế F =0,5 Class 3 sử dụng cho khu vực dân cư ngoại thành
đô thị và cho phép phát triển dọc theo đường ống trong tương lai.
2.2.2.2. Tính toán thủy lực đường ống và lựa chọn kích thước ống
Theo tiêu chuẩn API RP14E, lựa chọn kích thước ống dựa vào các điều
kiện sau:
 Vận tốc lớn nhất cho phép trong ống được xác định theo công thức sau:
V
max
= (2.2)
Trong đó:
- C là hằng số có giá trị từ 150 đến 200 ;
Sinh viên: Trần Đức Soạn 15 Lớp: Thiết bị dầu khí K51