Tìm hiểu về tuyến ống dẫn nước ép vỉa từ giàn MSP 7 đến giàn BK 19” với chuyên đề “kiểm toán bền và ổn định cho tuyến ống

MỤC LỤC


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN
ST
T

SỐ HÌNH VẼ

1

Hình 1.1

2

Hình 1.2

3

Hình 1.3

4

Hình 2.1

Hình ảnh minh họa phân bố hệ thống đường
ống ở Bắc Mỹ
Hình ảnh minh họa phân bố hệ thống đường
ống tại Đơng Nam Á
Hình ảnh minh họa phân bố một số cơng trình
đường ống điển hình ở Việt Nam

Vị trí địa lý của mỏ Bạch Hổ

5

Hình 2.2

Hình ảnh minh họa giàn MSP

9

6

Hình 2.3

Hình ảnh minh họa giàn BK

10

7

Hình 2.4

Minh họa tuyến ống từ giàn MSP7 đến giàn
BK19

17

8

Hình 4.1

Q trình ăn mịn và giải phóng năng lượng

44

9

Hình 4.2

Một số loại ăn mịn thực tế

46

10

Hình 4.3

Hình ảnh minh họa cơ chế ăn mịn điện hóa
đường ống

47

11

Hình 4.4

Ăn mịn galvanic

48

12

Hình 4.5

Sơn phủ bên ngồi ống (polypropylen)

52

13

Hình 4.6

Sơn phủ bên trong ống

53

TÊN HÌNH VẼ

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN

TRANG
4
5
7
8


ST
T

SỐ HIỆU BẢNG

1

Bảng 2.1

2

Bảng 2.2

3

Bảng 2.3

4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

Bảng 2.4
Bảng 2.5
Bảng 2.6
Bảng 2.7

Bảng 2.8
Bảng 2.9
Bảng 2.10
Bảng 3.1
Bảng 3.2
Bảng 3.3
Bảng 3.4

15

Bảng 3.5

16
17
18
19

Bảng 3.6
Bảng 3.7
Bảng 3.8
Bảng 3.9

20

Bảng 3.10

21

Bảng 3.11

22

Bảng 3.12

ST
T

SỐ HIỆU BẢNG

23

Bảng 3.13

24

Bảng 3.14

TÊN BẢNG
Thành phần hóa học trung bình của nước
Biển Đơng vùng thềm lục địa phía Nam
Việt Nam
Hàm lượng cân bằng của H2S và CO2
Một số hóa chất sử dụng để xử lý nước bơm
ép
Thơng số sử dụng cho tính tốn tuyến ống
Thơng số sóng thiết kế
Vận tốc dịng chảy mặt (m/s)
Vận tốc dòng chảy đáy (m/s)
Thủy triều và nước dâng do bão
Mật độ các chất

Chiều dày hà bám
Các vị trí trong quá trình tính tốn
Phân loại chất vận chuyển trong ống
Phân cấp vùng tính tốn
Phân cấp an tồn
Phân cấp an tồn theo chất vận chuyển, giai
đoạn và vùng tính tốn
Hệ số độ bền phụ thuộc cấp an toàn
Cấp an toàn của tuyến ống
Hệ số cường độ vật liệu
Hệ số cấp an toàn
Hệ số cường độ vật liệu phụ thuộc vào
trạng thái tính tốn
Giải thích các đại lượng trong biểu thức
(3.1)
Giải thích các đại lượng trong biểu thức
(3.2)
TÊN BẢNG
Giải thích các đại lượng trong biểu thức
(3.3)
Giải thích các đại lượng trong biểu thức

TRANG
14
15
16
18
18
19
19

19
20
20
21
22
22
23
23
24
24
24
24
25
26
27

TRANG
29
30


25

Bảng 3.15

26

Bảng 4.1

(3.4)

Giải thích các đại lượng trong biểu thức
(3.5)
Bảng hướng dẫn thời gian tối đa để kiểm tra
đường ống

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT TRONG ĐỒ ÁN
ALS
API
C - Mn
DnV

Trạng thái giới hạn sự cố
Tiêu chuẩn API
Cacbon - Mangan
Tiêu chuẩn DnV

34
48


FLS
SLS
SMYS
SMTS
ULS
Hs
Ts
N
NE
E

SE
S
SW
W
NW
NTU

Trạng thái giới hạn mỏi
Trạng thái giới hạn vận hành
Ứng suất chảy dẻo đặc trưng của thép
Khả năng chịu kéo của thép
Trạng thái tới hạn chịu lực
Chiều cao sóng đáng kể
Chu kỳ sóng
Hướng Bắc
Hướng Đơng Bắc
Hướng Đơng
Hướng Đơng Nam
Hướng Nam
Hướng Tây Nam
Hướng Tây
Hướng Tây Bắc
Đơn vị đo độ đục khuếch tán

BẢNG QUY ĐỔI CÁC ĐƠN VỊ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN
1 Mpa = 103 kN/m2
1 at = 98,1 kN/m2

7
MỞ ĐẦU
Hiện nay, ở mỏ Bạch Hổ có nhiều giếng khai thác dầu khí đã giảm áp suất, dẫn
đến việc khai thác dầu khí theo phương pháp tự phun có hiệu quả khơng cao. Do đó,
người ta thường dùng các biện pháp nhân tạo tác động lên vỉa dầu nhằm duy trì áp suất
vỉa. Để duy trì áp suất vỉa dầu đang khai thác nhằm nâng cao hệ số thu hồi dầu thì cơng
nghệ bơm ép nước vào vỉa dầu đóng một vai trị chủ đạo.
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 bơm ép vỉa nên
em đã chọn đồ án tốt nghiệp với tên đề tài:
“Tìm hiểu về tuyến ống dẫn nước ép vỉa từ giàn MSP - 7 đến giàn BK - 19”
với chuyên đề: “Kiểm toán bền và ổn định cho tuyến ống”.
Để hoàn thành tốt đồ án này, ngoài những kiến thức đã được học và sự nỗ lực của
bản thân, em đã nhận được sự giúp đỡ từ các thầy, cơ trong Khoa Dầu khí, đặc biệt là
sự chỉ dẫn tận tình của TS. Nguyễn Văn Thịnh cũng như là các bác, các chú, các anh
chị cơng tác trong Xí nghiệp Liên doanh Vietsovpetro.
Em xin được bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô trong trường Đại học MỏĐịa chất cũng như là các cán bộ, viên chức trong Xí nghiệp Vietsovpetro đã tạo mọi
điều kiện cho em trong đợt thực tập, đặc biệt là các thầy cơ trong bộ mơn Thiết bị Dầu
khí và Cơng trình và hơn nữa là thầy TS. Nguyễn Văn Thịnh đã tận tình chỉ bảo để em
hồn thành tốt đồ án này.
Tuy nhiên, do kiến thức và hiểu biết còn hạn chế nên cuốn đồ án không thể tránh
khỏi những thiếu sót về nội dung và hình thức. Em rất mong nhận được những ý kiến
đóng góp của các thầy cơ và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, tháng 6 năm 2017
Sinh viên


8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG ỐNG DÙNG TRONG

NGÀNH CƠNG NGHIỆP DẦU KHÍ
1.1 Vai trị của đường ống trong nền kinh tế quốc dân
Ngày nay trong các ngành sản xuất công nghiệp, đường ống được sử dụng rộng rãi
ở nhiều lĩnh vực khác nhau. Nó có tác dụng quan trọng trong việc vận chuyển các sản
phẩm công nghiệp mà thiếu nó thì q trình tự động hóa của một số ngành cơng nghiệp
sẽ gặp nhiều khó khăn, thậm chí khơng thực hiện được. Đường ống có nhiều loại kết
cấu, kích thước và phạm vi sử dụng 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 hoạt động được an
toàn, liên tục và đạt hiệu quả cao trong sử dụng.
Trong ngành công nghiệp Dầu khí khơng thể khơng nhắc đến tầm quan trọng của
cơng trình đường ống. Nó giúp chúng ta vận chuyển chất lưu, hỗn hợp thành phần dầu,
khí, nước … một cách dễ dàng, thuận tiện nhất cho quá trình khai thác và tiêu dùng.
Vận chuyển bằng đường ống cho phép hạn chế đến mức tối thiểu mất mát trong quá
trình lao động. Vận chuyển bằng đường ống có thể tiến hành tự động hóa trong q
trình vận chuyển cao hơn các phương pháp khác như tàu, xe. Nhưng ngoài những ưu
điểm thì nó có những nhược điểm về chi phí thiết kế, lắp đặt cao.
1.2 Sự phát triển của công trình đường ống trên thế giới
Hiện nay, đường ống phát triển ở hầu khắp các châu lục trên thế giới. Qua thời
gian, việc sử dụng đường ống để dẫn dầu, khí và các sản phẩm phục vụ trong ngành
cơng nghiệp Dầu khí đã chứng minh được tính ưu việt về kinh tế, thân thiện với môi
trường của đường ống vận chuyển so với hình thức vận chuyển khác.
Việc sử dụng đường ống đầu tiên để vận chuyển hydrocacbon được ghi lại là ở
Trung Quốc, cách đây khoảng 2500 năm người ta đã biết sử dụng ống tre để vận
chuyển khí đốt tự nhiên từ các giếng cạn để đun nước biển tách muối.
Dầu đã được khoan ở Baku, Azerbaijan vào năm 1848 và ở Ba Lan vào năm 1854.
Năm 1865, một đường ống dẫn dầu có đường kính 6 inch được xây dựng ở bang
Pennsylvania, Hoa Kỳ vận chuyển 7000 thùng/ngày. Và từ đó hệ thống đường ống
dùng trong ngành Dầu khí phát triển mạnh mẽ.
Năm 1906, một đường ống dài 755 km, đường kính 8 inch được xây dựng từ
Oklahoma đến Texas.

9
Cùng thời gian đó, một tuyến ống có chiều dài như trên được xây dựng ở Baku với
đường kính từ 8 - 12 inch.
Năm 1912, một đường ống dẫn khí dài 272 km, đường kính 16 inch được xây
dựng trong 86 ngày ở đảo Bow, Canada. Nó đã trở thành một trong những tuyến ống
dài nhất ở Bắc Mỹ.
Theo Cục Quản lý Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ thuộc Cục Năng lượng Thế giới
đã dự đốn nhiên liệu hóa thạch sẽ vẫn là nguồn năng lượng chính, đáp ứng hơn 90%
sự gia tăng nhu cầu năng lượng trong tương lai.
Nhu cầu về dầu của toàn cầu sẽ tăng khoảng 1,6% mỗi năm, từ 75 triệu thùng dầu
mỗi ngày vào năm 2000 lên đến 120 triệu thùng dầu mỗi ngày vào năm 2030. Nhu cầu
đối với khí thiên nhiên sẽ tăng mạnh hơn so với bất kỳ nhiên liệu hóa thạch khác: lượng
khí tiêu thụ sẽ tăng gấp đơi từ nay đến năm 2030 [5].
Sự tăng lên không ngừng của nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm Dầu khí kéo theo sự ra
đời của hàng loạt các dự án khai thác Dầu khí trên biển. Bắt đầu từ đường ống đầu tiên
cho đến nay hàng vạn kilomet đường ống đã được xây dựng trên khắp thế giới từ biển
Bắc, Địa Trung Hải, Australia, Đông Nam Á, Mỹ Latinh…. Một số đường ống đã được
lắp đặt ở độ sâu đến 700m, kích thước ống lên tới 56 inch. Các công nghệ liên quan
đến cơng trình đường ống cũng phát triển rất nhanh chóng. Điển hình là các thiết bị thi
cơng thả ống, công nghệ gia tải cho ống, công nghệ nối ống ….
Theo ước tính trên thế giới, mỗi năm có khoảng 32000 km đường ống mới được xây
dựng và 50% trong số đó dự kiến được xây dựng ở Bắc Mỹ và Nam Mỹ. Ngồi ra, mỗi
năm có khoảng 8000 km đường ống vận chuyển ra nước ngoài được xây dựng với 60%
là ở Tây Bắc Châu Âu, Châu Á Thái Bình Dương và vịnh Mexico. Tổng chiều dài của
đường ống truyền dẫn áp lực cao trên khắp thế giới ước tính vào khoảng 3500000 km
(tính đến năm 2012). Nó được chia ra gồm đường ống vận chuyển khí tự nhiên (64%),
đường ống vận chuyển các sản phẩm dầu khí (19%) và đường ống vận chuyển dầu thô
(17%) [5].

Dưới đây là bản đồ một số hệ thống đường ống trên thế giới và khu vực Đông Nam
Á.


10

Hình 1.1: Hình ảnh minh họa phân bố hệ thống đường ống tại Bắc Mỹ [6]


11

Hình 1.2: Hình ảnh minh họa phân bố hệ thống đường ống tại Đông Nam Á [6]

1.3 Sự phát triển của cơng trình đường ống tại Việt Nam
1.3.1 Khái qt chung
Với vai trị quan trọng của nó trong ngành cơng nghiệp Dầu khí, hệ thống đường
ống ở Việt Nam đã và đang được xây dựng, phát triển mạnh mẽ, bao gồm các đường
ống nội mỏ và các đường ống đưa dầu, khí vào bờ.
Một số mốc thời gian và hệ thống đường ống điển hình ở Việt Nam [5]:
- Ngày 26/4/1995, hệ thống đường ống dẫn khí Bạch Hổ - Long Hải - Dinh Cố Bà Rịa dài 124 km, chiều dày 16 inch, công suất thiết kế 2 tỉ m 3 khí/năm được
hồn thành xây dựng và đưa vào vận hành.
- Năm 1998, đường ống dẫn dầu từ Dinh Cố - Thị Vải chính thức đi vào hoạt
động để vận chuyển các sản phẩm lỏng từ nhà máy chế biến khí Dinh Cố đến
Thị Vải.
- Cuối tháng 11/2001, đường ống dẫn khí dài 46,5 km từ mỏ Rạng Đơng về mỏ
Bạch Hổ được hồn thành, góp phần đưa thêm 1 triệu m 3 khí/ngày đêm của mỏ
Rạng Đơng về mỏ Bạch Hổ.


12

-

-

-

-

Tháng 12/2002, dự án khí Nam Cơn Sơn 1 đã được hoàn thành với tổng chiều
dài trên 400 km từ mỏ Lan Tây đến Phú Mỹ, gồm: đường ống ngoài biển từ
Lan Tây đến Dinh Cố dài 370 km với đường kính 26 inch, áp suất thiết kế 171
bar và đường ống trên bờ có đường kính 30 inch, áp suất thiết kế là 84 bar, áp
suất vận hành là 60 bar vận chuyển khí tự nhiên từ Lan Tây - Long Hải - Phú
Mỹ. Sau 5 năm vận hành, dự án đã được bàn giao cho PVGas.
Tháng 4/2007, dự án khí PM3 - Cà Mau chính thức hồn thành, cung cấp khí
cho nhà máy Điện Cà Mau 1, Cà Mau 2 bằng đường ống dài trên 300 km,
đường kính 18 inch và công suất thiết kế 2 tỉ m3 khí/năm.
Năm 2008, hệ thống đường ống dẫn khí từ Phú Mỹ - Nhơn Trạch - Hiệp Phước
chính thức đi vào hoạt động với tổng chiều dài là 71,1 km để cung cấp khí cho
nhà máy điện và các khu cơng nghiệp, kết nối các hệ thống khí ở Đơng Nam Tây Nam với nhau.
Dự án Nam Côn Sơn 2 bắt đầu triển khai từ năm 2011, theo thiết kế có cơng
suất 18,4 triệu m3 khí/năm và khoảng 1320 tấn codensat/ngày đêm, có tổng
mức đầu tư khoảng 1,3 tỷ USD, bao gồm: 325 km đường ống biển, 30 km
đường ống bờ, xuất phát từ mỏ Hải Thạch - Mộc Tinh, đi qua giàn Thiên Ưng Mãng Cầu và tiếp bờ tại Long Hải. Tháng 5/2016, Dự án Nam Côn Sơn 2 giai
đoạn 1chính thức đưa vào sử dụng. Giai đoạn 1 của dự án là xây dựng khoảng
151 km đường ống dẫn khí từ giàn Thiên Ưng đến khu vực giàn BK4A của mỏ
Bạch Hổ.


13

Hình 1.3: Hình ảnh minh họa phân bố một số cơng trình đường ống
điển hình ở Việt Nam [8]
1.3.2 Sự phát triển của cơng trình đường ống ở Vietsovpetro
Tuyến ống đầu tiên để phục vụ cơng tác thăm dị và khai thác Dầu khí đã được lắp
đặt bởi doanh Vietsovpetro khi xây dựng mỏ Bạch Hổ.
Hiện nay, Vietsovpetro có hệ thống đường ống tập trung chủ yếu ở mỏ Bạch Hổ và
mỏ Rồng, tất cả tạo nên một hệ thống đường ống liên kết giữa các giàn giúp hiệu quả
khai thác một cách cao nhất.
Tính đến năm 2015, mỏ Bạch Hổ đã có các hệ thống đường ống bao gồm:
- Tổng chiều dài đường ống dẫn dầu là 150,361 km.
- Tổng chiều dài đường ống dẫn gaslift là 84,107 km.
- Tổng chiều dài đường ống dẫn khí là 36,177 km.
- Tổng chiều dài đường ống dẫn hỗn hợp dầu, khí là 43,519 km.
Và cho đến cuối năm 2016, mỏ Bạch Hổ đã lắp đặt trên 750 km đường ống kết nối
tất cả các cơng trình nội mỏ và liên mỏ với nhau [2].
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ TUYẾN ỐNG DẪN NƯỚC ÉP VỈA TỪ GIÀN


14
MSP7 ĐẾN GIÀN BK19 Ở MỎ BẠCH HỔ
2.1 Giới thiệu về mỏ Bạch Hổ
Mỏ Bạch Hổ là vùng mỏ dầu khí lớn nằm trong lơ 09 thềm lục địa Việt Nam thuộc
bồn trũng Cửu Long và cách thành phố Vũng Tàu 145 km về hướng Đơng Nam, nơi có
căn cứ sản xuất Vietsovpetro. Vị trí của mỏ nằm trong khoảng từ 80 o30’ đến 11o00’ vĩ
tuyến Bắc và từ 106o40’ đến 108o40’ kinh độ Đơng, phía Đơng Nam là mỏ Đại Hùng,
phía Tây Nam cách mỏ Rồng 35 km.
Mỏ có trữ lượng khoảng 300 triệu tấn và được khai thác thương mại từ giữa năm
1986. Đơn vị khai thác là Xí nghiệp liên doanh Dầu khí Việt-Xơ (Vietsovpetro) thuộc
Tập đồn Dầu khí Quốc gia Việt Nam. Hiện nay, sản lượng dầu khai thác đang giảm

mạnh. Năm 2009, sản lượng dầu thô khai thác được vào khoảng 5,4 triệu tấn, đến năm
2012, con số này giảm xuống còn 3,81 triệu tấn. Kể từ khi khai thác đến cuối năm
2016, mỗi ngày Vietsovpetro đã khai thác được từ mỏ này khoảng 223,6 triệu tấn dầu
thơ và 31 tỉ m3 khí [9].

Hình 2.1: Vị trí địa lý của mỏ Bạch Hổ
2.2 Giới thiệu giàn MSP7 và BK19


15
Giàn MSP7 là giàn khoan cố định, trên giàn bố trí tháp khoan di động có khả năng
khoan ở nhiều giếng khoan.
Chức năng giàn MSP có thể khoan, khai thác và xử lý. Hệ thống công nghệ trên
giàn cho phép đảm nhiệm nhiều công tác, từ xử lý sơ bộ sản phẩm dầu khí cho đến
tách lọc sản phẩm dầu thương phẩm hay xử lý sơ bộ khí đồng hành. Mức độ xử lý
tuỳ thuộc vào hệ thống thiết bị trên từng giàn. Sản phẩm dầu khí được xử lý trên
giàn MSP có thể là từ các giếng khoan của nó hoặc được thu gom từ giàn nhẹ BK.

Hình 2.2: Hình ảnh minh họa giàn MSP
Giàn BK19 là giàn nhỏ nhẹ khơng có tháp khoan, có từ 6 đến 12 giếng được
khoan từ phương tiện khoan tự nâng. Trên đó trang bị các máy móc, thiết bị cơng
nghệ để xử lý sơ bộ dầu khai thác. Giàn BK có các thiết bị công nghệ ở mức tối
thiểu để đo lưu lượng và tách nước sơ bộ. Sản phẩm từ giàn BK sẽ được dẫn bằng
đường ống về MSP hoặc giàn công nghệ trung tâm để xử lý.


16

Hình 2.3: Hình ảnh minh họa giàn BK

2.3 Tổng quan về hệ thống bơm ép nước vỉa
Trong công nghệ khai thác Dầu khí, bơm ép nước vào vỉa là phương pháp phổ biến
để duy trì áp suất vỉa, kéo dài thời gian tự phun của giếng khai thác, là một trong những
biện pháp thu hồi dầu hiệu quả nhất.
Theo số liệu thống kê, hiện nay trên thế giới mỗi ngày lượng nước được bơm ép
vào các vỉa dầu là khoảng 200 triệu thùng với chi phí cho việc bơm ép nước trên toàn
thế giới là trên 50 tỷ USD/năm.
Tại mỏ Bạch Hổ, nhằm nâng cao hệ số thu hồi dầu thì từ năm 1993, Xí nghiệp Liên
doanh Vietsovpetro bắt đầu tiến hành bơm ép nước vào các thân dầu trong móng khi áp
suất vỉa cịn lớn hơn áp suất bão hòa khoảng 50 at.
Hệ thống bơm ép tại mỏ Bạch Hổ là một tổ hợp lớn, bao gồm các hệ thống bơm, xử
lý trung tâm, hệ thống đường ống dẫn đến các giếng bơm ép và đường ống trong lòng
giếng bơm ép. Nguồn nước bơm ép tại mỏ Bạch Hổ chủ yếu là nước biển lấy tại độ sâu
25m có ít tạp chất và ít các động thực vật, phù du trôi nổi.
Kết quả của việc bơm ép vỉa là hệ số thu hồi dầu một số giếng đã được nâng lên
35 - 38%, rồi lên 40,3%, cao hơn nhiều so với hệ số thu hồi dầu theo chế độ khai
thác tự phun chỉ khoảng 15 - 18% [3].


17
Việt Nam là quốc gia đầu tiên trên thế giới thăm dị và khai thác thành cơng 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.
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 địi 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 gaslift. 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 áp suất vỉa gần bằng giá trị ban đầu nhằm đạt được
hệ số khai thác 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:
2.3.1 Bơm ép nước ngồi vành đai vùng chứa dầu
Ở đây, các giếng bơm ép nằm ở chu vi phía ngồi vùng chứa dầu cách ranh giới dầu
nước 800 - 1500m. Trong cách bố trí này, tổn thất năng lượng trong quá trình bơm ép
lớn (do nước bơm ép phải đi một đoạn đường dài) nhưng lại 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). Cách này có hiệu quả cao đối với vỉa có mối liên thơng thủy động tốt
(có độ thấm tốt, thành tạo từ cát sỏi đồng nhất), dầu có độ nhớt khơng cao.
Tuy nhiên, nó lại có hiệu quả khơng cao đối với vỉa khơng đồng nhất, có những phá
hủy kiến tạo. Nếu dầu có độ nhớt cao (nước vượt qua dầu) thì giếng khai thác dễ bị
ngập nước, dầu đọng lại trong vỉa.
2.3.2 Bơm ép trên vành đai chứa dầu
Ở đây, 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 chóng lên vỉa, ít tổn


18
hao trong quá trình bơm ép, nhược điểm là dầu dễ tồn đọng trong vỉa, giếng khai thác
dễ ngập nước.
2.3.3 Bơm ép trong vành đai vùng chứa dầu
Ở đây, các giếng bơm ép được bố trí bên trong vành đai 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.
2.4 Nước ép vỉa và các yêu cầu của nó
2.4.1 Giới thiệu chung
Nước bơm ép có thể là nước mặt ao hồ, nước biển hoặc là nước vỉa.
Đối với nước mặt ao hồ thì có một số đặc điểm như sau:
- Bão hịa ơxi.
- Tính ăn mịn 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.
Đối với nước biển thì có một số đặc điểm như sau:
- Bão hịa ơxi.
- Tính ăn mịn 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 CaCO3 trong giếng bơm ép và các thiết bị gia nhiệt.
- Chứa muối sunfat với hàm lượng cao. Nếu nước vỉa có chứa Ba 2+, Ca2+, Sr2+ thì
tạo thành chất kết tủa.
Đối với nước vỉa thì có một số đặc điểm như sau:
- Chứa khí H2S, CO2 và các nhân tố ăn mịn khác.
- Chứa các chất rắn, đơi khi có cả dầu mỏ.
- Chứa vi khuẩn khử sunfat.
- Có khả năng tạo kết tủa, tạo lớp cặn trong vỉa.


19
2.4.2 Xử lý nước ép vỉa
Nguồn nước thải trong quá trình khai thác thường được dùng để ép ngược lại vào

vỉa vì có ưu việt hơn so với việc sử dụng các nguồn nước khác: có độ nhớt và độ
khống hóa cao bảo tồn độ thấm tự nhiên của các vỉa chứa sét và khơng gây trương
nở, do có muối nên áp lực yêu cầu thấp hơn so với sử dụng nước ngọt. Ngồi ra, nhiệt
độ nước vỉa nói chung cao hơn nước bề mặt, có tác dụng thuận lợi cho sự tiếp nhận của
vỉa cũng như thay thế dầu.
Nguồn nước bơm ép tại mỏ Bạch Hổ chủ yếu là nước biển lấy tại độ sâu 25m, tuy
nhiên, nó vẫn còn tồn tại một số tạp chất sau:
- Các tạp chất cơ học dạng hạt có kích thước nhỏ.
- Các loại phù du, động thực vật, rong tảo, các vi khuẩn ưa khí và kị khí, đặc biệt
có vi khuẩn khử sunfat.
- Hàm lượng ion sunfat khá cao có thể là nguồn nuôi vi khuẩn khử sunfat.
- Lượng ôxi tự do ln có trong nước biển là nguồn gây ăn mịn thiết bị. Ngồi
ra, do sóng đánh liên tục, dịng chảy và các yếu tố khác cũng làm tăng các bọt
khí chứa ơxi trong nước.
Với các mỏ khai thác ngồi biển thì việc sử dụng nước biển làm nước ép là thuận
lợi và kinh tế nhất.
Những tính chất ảnh hưởng đến chất lượng nước ép vỉa bao gồm: hàm 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 khơng 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 gồm 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 lồi tảo, có chiều
dài bé hơn 1 µm đến vài mm nhưng cũng 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.


20
-

Thành phần hóa học: nước biển là một dung dịch của các chất rắn hịa tan và
khơng hịa tan. Các ngun tố có trong nước ở dạng ion tích điện. Bảng dưới
đây nêu ra kết quả phân tích nước biển Đơng.
Bảng 2.1: Thành phần hóa học trung bình của nước biển Đơng vùng thềm
lục địa phía Nam Việt Nam
Thành phần
Canxi
Magiê
Natri
Cacbonat
Sunfat
Clo

Ion
Ca2+
Mg2+
Na+
CO32SO42Cl-

Tỷ lệ (phần triệu)
388
1260
10313
0

2473
18075

Độ pH của nước biển bị chi phối bởi rất nhiều yếu tố chẳng hạn như sự cân bằng
giữa các ion với nhau (HCO32-,…). Khi tăng nhiệt độ và giảm áp suất, CO 2 sẽ
được giải phóng thì cacbonat 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 việc dùng axit
song biện pháp hữu hiệu là dùng các chất hãm để ngăn ngừa kết tủa.
- Sự ăn mòn: Nước biển là chất lỏng ăn mịn do có hịa tan rắn và khí. Tính ăn
mịn của nước xuất hiện bởi các q 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 ôxit và muối. Ăn mịn là một mơi
trường điện vì vậy cần có a nốt, ca tốt và môi trường dẫn điện. Thành phần
nước biển chi phối rất lớn đến sự ăn mịn vì nó chi phối đến sự dẫn điện, độ
axit và sự hịa tan của khí. Sự hiện diện của khí hịa tan trong nước như O 2,
CO2, H2S sẽ làm cho tốc độ ăn mịn tăng nhanh. Riêng ơxi có tác dụng thúc
đẩy các phản ứng ở ca tốt.
2H+ + 2e → H2
O2 + 2H2O → 4OHPhản ứng của ôxi với hydro sẽ tiêu hao các điện tử và đẩy nhanh phản ứng
chung, ngồi ra ơxi cịn làm cho Fe2+ thành Fe3+ 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 cacbonic, làm giảm độ pH, làm tăng tốc độ ăn mịn, bản thân
CO2 khơng ăn mịn như ơxi nhưng tạo ra các vết rỗ. Tuy vậy, hàm lượng CO 2


21
trong nước biển rất thấp nên tác dụng ăn mòn của nó khơng đáng kể. H 2S có độ
hịa tan lớn và là một axit yếu, nó gây ra sự rỗ và tốc độ gia tăng khi hiện diện cả
CO2, H2S khơng có trong nước ép nhưng có thể là sản phẩm trao đổi của vi
khuẩn khử sunfat. 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 H2S phụ
thuộc vào độ pH. Nếu pH < 5, các sunfit tồn tại dạng H 2S, cịn khi pH tăng lên
thì H2S bị ơxi hóa thành HS- và S2+. Vì thế khi cần phải loại bỏ H2S ta phải giảm
độ pH.
Bảng 2.2: Hàm lượng cân bằng của H2S và CO2
pH
CO2 (%)
H2S (%)

4
100
-

5
95
98

6
70
86

7
20
39

8
1
6

9

0,6

Việc tách khí hịa tan thì mục đích chính là tách, khử ơxi, kìm hãm q trình ăn
mịn. Ngồi ra, cần lựa chọn vật liệu phù hợp cho các thiết bị ẩm ướt bởi có ơxi hịa
tan, chẳng hạn thép khơng gỉ, hợp kim đồng - niken, thép molopden, ống phi kim loại,
thép tấm cacbon…
Các biện pháp để tách khí hịa tan gồm thổi khí và phương pháp chân khơng. Ta đã
biết, nước có thể hồ tan ơxi, CO2, H2S. Nước biển Đơng có chứa ít CO 2 và H2S nên
nhiệm vụ chính là tách ơxi hịa tan trong nước. Ta khơng dùng phương pháp sục khí mà
dùng phương pháp chân khơng theo nguyên tắc giảm hàm lượng hòa tan bằng cách
giảm áp suất cân bằng. Mục đích tách ơxi là để giảm tính ăn mịn của nước. Trong điều
kiện bình thường, ơxi hịa tan cân bằng với khí quyển. Khi ơxi trong khơng khí thay đổi
do bất kỳ ngun nhân nào thì lượng ơxi hịa tan trong nước cũng thay đổi để giữ cân
bằng. Khi ơxi trong khơng khí giảm thì ơxi trong nước sẽ được tách vào khơng khí.
Q trình này được gọi là quá trình chuyển vị hoặc chuyển khối. Độ hịa tan của khí
trong nước tn theo định luật Henry. Đó là độ hịa 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 tồn bộ thể tích. Mức hịa tan của ơxi tăng cùng với nhiệt độ và độ
muối. Nếu tách ơxi ra khỏi khơng khí thì ơxi sẽ tách ra khỏi nước, nghĩa là phải giảm
áp suất riêng phần của ơxi.
Danh mục một số hóa chất được sử dụng để xử lý nước bơm ép được cho trong
bảng sau:


22
Bảng 2.3: Một số hóa chất sử dụng để xử lý nước bơm ép
TT
1
2
3

4
5

Loại hóa chất
Coagulant
Floculant
Antifoam
Oxygenscavenger
Corrosion inhibitor

Tên
CTP - 1
TB - 6524
UI - 9850
OS - 702
TECHNIHIB - 377

Tỉ trọng
1,2
1,05
0,99
1,38
0,95

Chế độ bơm
Liên tục
Liên tục
Liên tục
Liên tục
Liên tục

Đối với mỏ Bạch Hổ, sau khi xử lý, nước bơm ép phải thỏa mãn các u cầu dưới
đây:
- Loại bỏ các hạt có kích thước trên 1µm phải đạt 96%.
- Loại bỏ các hạt có kích thước trên 2µm phải đạt 98%.
- Lượng tạp chất phải nhỏ hơn 3 mg/l.
- Độ đục phải nhỏ hơn 0,15 NTU.
- Hàm lượng Clo cịn lại khơng vượt q 0,5 mg/l ở filt lọc tinh.
- Hàm lượng ơxi hịa tan không vượt quá 0,05 mg/l sau khi khử bọt ở tháp chân
không và không vượt quá 0,015 mg/l sau khi khử ơxi ở chân tháp.
- Khơng có H2S và ion Fe3+.
- Khơng có vi khuẩn khử sunfat.
- Khơng có sa lắng muối vô cơ.
- Độ pH giới hạn trong khoảng từ 4,5 - 5,5.
- Tốc độ ăn mòn kim loại phải nhỏ hơn 0,01mm/năm.
2.5 Thông tin về tuyến ống và môi trường thi công tuyến ống
2.5.1 Thông tin về tuyến ống


23


24
Hình 2.4: Minh họa tuyến ống từ giàn MSP7 đến giàn BK19
Thông tin về tuyến ống thi công được cho trong bảng dưới đây:
Bảng 2.4: Thông số sử dụng cho tính tốn tuyến ống [2]
Đại lượng
Đường kính ngồi
Chiều dày
Chiều dài đường ống

Mác vật liệu
Nhiệt độ chất vận chuyển
Áp suất thiết kế
Mô đun thép
Hệ số Poisson
SMYS thép
SMTS thép

Thông số

Đơn vị

219,1
15,9
5,7
API 5L X60
25
250
207000
0,3
413
517

mm
mm
km
at
MPa
MPa
MPa

2.5.2 Thông tin về môi trường thi công tuyến ống
Thông tin về môi trường thi công được cho trong bảng dưới đây:
Bảng 2.5: Thơng số sóng thiết kế (m) [2]
Hướng sóng
Chu kỳ
100 năm

50 năm

25 năm

10 năm
5 năm

N

NE

E

SE

S

SW

W

NW

Hs(m)

5.8

8.7

4.8

3.3

4.3

6.3

4.8

4.9

Ts(s)

8.7

10.6

8.9

7.4

8.1

8.9

8.5

8.6

Hs(m)

4.9

8.3

4.3

2.9

3.8

5.8

4.4

4.3

Ts(s)

7.8

10.1

8.2

6.8

7.6

8.7

7.9

7.8

Hs(m)

4.0

7.9

3.9

2.5

3.2

5.2

4.1

3.7

Ts(s)

7.0

9.4

7.5

6.2

6.9

8.3

7.4

7.1

Hs(m)

2.9

7.4

3.3

2.1

2.7

4.7

3.7

3.0

Ts(s)

6.0

8.8

6.7

5.6

6.3

7.9

6.7

6.2

Hs(m)

2.2

7.0

2.9

1.7

2.2

4.2

3.4

2.6

Ts(s)

5.4

8.3

6.2

5.1

5.8

7.3

6.2

5.6

25
Bảng 2.6: Vận tốc dòng chảy mặt (m/s) [2]

Chu kỳ lặp

Hướng dòng chảy
N

NE

E

SE

S

0.93

1.83

1.16

1.75

2.24

50 năm

0.85

1.65

1.02

1.57

25 năm

0.77

1.40

0.89

10 năm

0.67

1.20

5 năm

0.59

1 năm

0.26

100 năm

SW

W

NW

1.53

2.00

1.97

1.34

1.73

1.2
1
1.0

1.33

1.73

1.16

1.47

0.73

1.14

1.42

0.95

1.16

1.00

0.62

0.95

1.21

0.80

0.95

0.85

0.44

0.84

0.69

0.56

0.61

7
0.9
4
0.7
9
0.6
7
0.4
9

Bảng 2.7: Vận tốc dòng chảy đáy (m/s) [2]
Hướng dòng chảy
Chu kỳ lặp

N

NE

E

SE

S

SW

W

NW

100 năm

0.87

1.24

1.19

1.12

0.91

1.45

1.65

1.01

50 năm

0.76

1.09

1.03

0.99

0.80

1.28

1.34

0.93

25 năm

0.66

0.95

0.92

0.87

0.69

1.12

1.15

0.84

10 năm

0.53

0.79

0.75

0.72

0.57

0.92

0.85

0.72

5 năm

0.45

0.68

0.61

0.61

0.48

0.79

0.65

0.61

1 năm

0.31

0.49

0.41

0.36

0.35

0.57

0.33

0.34

Bảng 2.8: Thủy triều và nước dâng do bão [2]
Mực nước

Triều cao nhất
(m)

Triều thấp nhất
(m)

Nước dâng do bão
(m)

100 năm

1.9

2.3

0.77

10 năm

1.13

1.79

0.77