Đánh giá hiệu quả thiết kế hệ thống xử lý khí mỏ rồng đôi

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

NGUYỄN XUÂN ĐĂNG

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
XỬ LÝ KHÍ MỎ RỒNG ĐƠI
Chun ngành : CƠNG NGHỆ KHOAN KHAI THÁC DẦU KHÍ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2007


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : ............................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 1 :...................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2 :...................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày 10 tháng 08 năm 2007

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: Nguyễn Xn Đăng
Giới tính : Nam ;/ Nữ
Ngày, tháng, năm sinh : 02 tháng 09 năm 1974
Nơi sinh : Bình Định
Chuyên ngành : Kỹ thuật khoan, khai thác và công nghệ dầu khí
Khoá (Năm trúng tuyển) : 16 (năm 2005)
1- TÊN ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ THIẾT KẾ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ
KHÍ MỎ RỒNG ĐƠI
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
Tìm hiểu cơ sở lý thuyết của các phương pháp xử lý khí, dựa vào phần mềm HYSYS
tính tốn, lập mơ hình giả định cho một hệ thống Tri-Ethylen-Glycol (TEG).
Tìm hiểu thiết kế của hệ thống xử lý khí của mỏ Rồng đơi, đặc biệt là tìm hiểu hệ
thống (TEG) của giàn khai thác Rồng đôi vừa đưa vào vận hành.
Theo dõi quá trình vận hành của hệ thống TEG này, tìm hiểu các nguyên nhân hao
hụt glycol, các sự cố trong vận hành.
Đánh giá hiệu quả thiết kế của hệ thống, đưa ra các giải pháp khắc phục và những đề
xuất để cải tiến thiết kế và cải tiến vận hành của hệ thống để áp dụng cho các dự án
khí khác.
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 27 tháng 2 năm 2007

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 15 tháng 8 năm 2007
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị ):
PGS. TS. Lê Phước Hảo (Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM)
TS. Đặng Anh Tuấn (Cơng ty Dầu khí Cuu Long JOC)
Nội dung và đề cương Luận văn thạc só đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông
qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)


LỜI CẢM ƠN
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Tên học viên :

Nguyễn Xuân Đăng

Mã số học viên:

03805650

Người hướng dẫn: PGS.TS. Lê Phước Hảo (ĐHBK)
TS Đặng Anh Tuấn (Cửu Long JOC)
Tên đề tài :

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
XỬ LÝ KHÍ MỎ RỒNG ĐÔI

Trong suốt quá trình học tập và thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp, người viết
đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ của quý thầy cô của trường Đại học Bách Khoa Tp.
Hồ Chí Minh, Công ty Thăm dò và Khai thác dầu khí (PVEP), Công ty dầu khí Quốc
gia Hàn Quốc, các anh chị đồng nghiệp, gia đình và các bạn cùng lớp. Đặc biệt là sự
chỉ dẫn tận tình của thầy PGS.TS Lê Phước Hảo (ĐHBK), thầy TS. Đặng Anh Tuấn
(CLJOC), anh KS. Nguyễn Minh Tâm (KNOC), đã hướng dẫn và giúp đỡ người viết
hoàn thành tập luận văn này. Người viết xin chân thành cảm ơn:
- Ban giám hiệu trường ĐHBK TPHCM
- Thầy PGS.TS. Lê Phước Hảo (ĐHBK)
-

Thầy TS. Đặng Anh Tuấn (CLJOC)

-

Anh KS. Nguyễn Minh Tâm (KNOC)

-

TS. Rorbert A. Hubbard của John M. Campbell

-

Quý thầy, cô khoa kỹ thuật địa chất và dầu khí ĐHBK TPHCM

-

Quý thầy, cô phòng quản lý khoa học - sau đại học trường ĐHBK TPHCM

-

Gia đình và bạn bè, đồng nghiệp.
TP.HCM, tháng 07 năm 2007

Nguyễn Xuân Đăng


TÓM TẮT NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN
PHẦN MỞ ĐẦU
Nêu mục đích lựa chọn đề tài, tóm tắt nội dung của luận văn, đối tượng và phạm vi
nghiên cứu và ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài.
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MỎ RỒNG ĐÔI
-

Giới thiệu tổng quát về mỏ Rồng Đôi,
Thu thập dữ liệu về đặc điểm địa chất, địa vật lý và môi trường của khu vực mỏ.
Thu thập hiện trạng thành phần khí của mỏ
Nêu các tiêu chuẩn kỹ thuật của khí thương mại
Các khái niệm về sự hình thành hydrate và cơ chế ức chế

CHƯƠNG 2 TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHÍ TỰ NHIÊN
-

Tìm hiểu cơ sở lý thuyết và các chế độ pha của khí thiên nhiên,
Tìm hiểu tính chất vật lý của khí thiên nhiên

CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ
-

Các khái niệm và cơ sở lý thuyết về q trình làm khơ khí.

Xây dựng mơ hình xử lý khí Rồng Đơi dựa trên những dữ liệu đầu bài
Các thiết bị cơ bản trong quá trình xử lý khí

CHƯƠNG 4 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ THIẾT KẾ CỦA HỆ THỐNG TEG
-

Đưa ra cơ sở lý thuyết về xử lý khí bằng TEG
Sử dụng phần mềm HYSIS để thiết lập hệ thống xử lý khí theo cơ sở lý thuyết
Lập lại thiết kế toàn bộ hệ thống TEG trên giàn Rồng Đơi
Tính tốn trên HYSIS dựa vào các số liệu đầu bài cho các hệ thống.

CHƯƠNG 5 THEO DÕI QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH KHAI THÁC VÀ CÁC SỰ CỐ
XẢY RA ĐỐI VỚI HỆ THỐNG TEG
-

Tóm tắt những sự kiện quan trọng.
Theo dõi tình hình vận hành khai thác và các sự cố xảy ra đối với hệ thống TEG

Kết luận


Luận văn thạc sỹ

Phần Mở Đầu

PHẦN MỞ ĐẦU
1.1. MỤC ĐÍCH LỰA CHỌN ĐỀ TÀI
Việc chọn lựa đề tài “ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ
LÝ KHÍ MỎ RỒNG ĐÔI “ xuất phát từ những ý tưởng:
1. Xuất phát từ tình hình phát triển của nghành cơng nghiệp khí

¾ Nghành cơng nghiệp khí là một nghành cơng nghệ tương đối mới mẻ ở Việt
Nam. Giàn khai thác thác khí thương mại tự nhiên đầu tiên ở Việt Nam là
giàn khai thác khí Lan Tây, thuộc Lơ 06.1, bồn trũng Nam Côn Sơn (NCS),
Việt Nam do các đối tác BP, ONGC và PVEP góp vốn khai thác và phân
chia sản phẩm. Dịng khí đầu tiên của giàn Lan Tây vận hành vào tháng
11/2002, đã đưa Việt Nam chuyển sang một nghành công nghiệp mới. Một
tổ hợp của hệ thống vận chuyển khí, sử dụng khí thương phẩm ra đời,
chuyển đổi việc sử dụng nhiên liệu đốt từ dầu diezen sang khí cho các nhà
máy điện thuộc khu cơng nghiệp Phú Mỹ đã mang lại một thành tựu to lớn
có ý nghĩa về khoa học và kinh tế cho quốc gia.
¾ Giá thành khí khá rẻ so với sử dụng nhiên liệu bằng dầu, các nhà máy điện
tại cụm công nghiệp Phú Mỹ sử dụng khí làm nhiên liệu đầu vào. Các nhà
máy điện tại các khu vực lân cận như nhà máy điện Nhơn Trạch, Hiệp
Phước cũng đã yêu cầu về nguồn khí. Bên cạnh đó, các nhà máy tại khu
công nghiệp Phú Mỹ và các khu vực lân cận đã có định hướng dần dần
chuyển sang sử dụng nguồn nhiên liệu này. Với nhu cầu to lớn như thế, địi
hỏi phải có sự đầu tư tìm kiếm, thăm dò, khai thác và sử dụng hiệu quả
nguồn tài nguyên khí thiên nhiên to lớn của nước ta.
¾ Việt Nam ngồi trữ lượng dầu tương đối đáng kể, cịn có một trữ lượng khí
dồi dào đã được khám phá thuộc bồn trũng Cửu Long, bồn trũng Nam Côn
Sơn, Lô B và 52/97, Tây Nam…đang ở trong giai đoạn nghiên cứu, đầu tư

Nguyễn Xuân Đăng

1


Luận văn thạc sỹ

Phần Mở Đầu

và phát triển để đưa vào khai thác trong những năm tiếp theo, đang mở ra
một tương lai rộng lớn cho nghành cơng nghiệp khí.
¾ Tình hình sản xuất các lơ khí hiện tại: Lơ 06.1, giàn khai thác khí Lan Tây
cho sản lượng khí tự nhiên khỏang 10 triệu mét khối khí/ngày. Khí đồng
hành Bạch Hổ, Rạng Đơng khỏang 5 triệu mét khối/ngày. Khí tự nhiên
Rồng Đôi/Rồng Đôi Tây khỏang 3 triệu mét khối/ngày. Trong khi nhu cầu
của các nhà máy điện hiện nay vào khoảng gần 20 triệu mét khối/ngày vào
mùa nắng và khỏang 16 triệu mét khối/ngày vào mùa mưa, chưa tính đến
nhu cầu khí thấp áp cơng nghiệp cho các khu vực lân cận.
¾ Tình hình phát triển các lơ khí trong tương lai: khí tự nhiên từ Lơ B &
48/95, 52/97 (phía Tây Nam), Lơ 05.2, 05.3 đang ở giai đọan phát triển, dự
kiến cho dịng khí đầu tiên vào năm 2012.
2. Xuất phát từ địi hỏi thực tế
¾ PVEP là một cơ quan quản lý nhà nước quản lý và tham gia góp vốn vào
các hoạt động thăm dị và khai thác dầu khí.
¾ Tác giả là một chun viên thuộc phịng quản lý đề án khí của PVEP, đã có
nhiều năm nghiên cứu, làm việc và quản lý các họat động khai thác khí của
các lơ trên bồn trũng Nam Việt Nam. Lựa chọn đề tài này là điều kiện để
tác giả đi sâu hơn vào nghiên cứu lý thuyết, có cơ sở đối chiếu với thực tế
cơng việc và rút ra bài học kinh nghiệm cho bản thân và cho các đồng
nghiệp.
¾ Đánh giá thiết kế hệ thống xử lý khí mỏ Rồng Đơi bằng Tri-Etylen Glycol
(TEG) để xử lý khí của nhà thầu Kvarner trong quá trình khai thác thực tế
để áp dụng của các thiết bị xử lý khí này đến một dự án khí khác.
1.2. TĨM TẮT NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI
¾ Tìm hiểu hiện trạng thành phần khí mỏ Rồng Đơi.
¾ Tìm hiểu đặc điểm địa chất, địa vật lý và môi trường khu vực mỏ.
¾ Tìm hiểu cơ sở lý thuyết, tính chất vật lý về khí thiên nhiên và cách xử lý .
Nguyễn Xuân Đăng

2


Luận văn thạc sỹ

Phần Mở Đầu

¾ Phân tích lưu đồ công nghệ hệ thống xử lý của giàn khai thác Rồng Đơi.
¾ Lập lại thiết kế và tính tóan các thiết bị chính của hệ thống xử lý khí trên
giàn Rồng đơi.
¾ Ứng dụng phần mềm Hysys để xây dựng mơ hình.
¾ Tính tốn kết quả sau khi chạy mơ hình.
¾ Lập lại thiết kế hệ thống TEG.
¾ Theo dõi số liệu và các sự cố đối với hệ thống TEG trong quá trình khai
thác (4 tháng từ lúc bắt đầu vận hành, cho đến hết giai đoạn vận hành thử
và đi vào khai thác ổn định 2 tháng).
¾ Đánh giá giữa kết quả thiết kế, kết quả nghiên cứu và thực tế khai thác. Đưa
ra kết luận về hệ thống.
1.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
¾ Tìm hiểu cơ sở lí thuyết của việc xử lý khí.
¾ Tổng hợp, phân tích các tài liệu hiện có của mỏ liên quan đến việc xây
dựng mơ hình của hệ thống.
¾ Tìm hiểu và nghiên cứu các thiết kế và giải pháp kỹ thuật của hệ thống xử
lý trên giàn Rồng Đơi (dựa trên tài liệu của Kvaener).
¾ Sử dụng phần mềm Hysys.
¾ Đi sâu vào giải pháp thiết kế hệ thống TEG của giàn khai thác khí Rồng
Đơi
¾ Theo dõi số liệu và theo dõi các sự cố xãy ra đối với hệ thống TEG trong
q trình vận hành.

¾ Đánh giá giữa cơ sở lý thuyết, tài liệu thiết kế vào khả năng vận hành của
giàn khai thác
1.4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
¾ Đề tài ra đời với hy vọng có thể dùng làm tài liệu tham khảo, nghiên cứu
cho sinh viên năm cuối, bổ sung tài liệu trong công tác giảng dạy, nghiên
Nguyễn Xuân Đăng

3


Luận văn thạc sỹ

Phần Mở Đầu

cứu và áp dụng một phần vào các dự án thiết kế và xây dựng một giàn khai
thác khí hoặc một nhà máy xử lý khí trong tương lai.
¾ Việc xây dựng mơ hình cùng với việc chọn lựa các thiết bị phù hợp của hệ
thống thu gom - xử lí trong bối cảnh mỏ Rồng Đôi vừa đưa vào khai thác
cho chúng ta một cái nhìn thực tế và kiểm chứng về cơ sở lý thuyết và áp
dụng vào vận hành của giàn xử lý khí mỏ Rồng Đơi.
¾ Chi phí đầu tư hơn 300 triệu USD để xây dựng giàn khai thác Rồng đơi và
30 triệu USD chi phí để vận hành giàn khai thác hàng năm, cho chỉ số lợi
nhuận mang lại hiệu quả kinh tế cho nước nhà và nhà đầu tư.
1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để xây dựng luận văn này tác giả đã đi từ nghiên cứu cơ sở lý thuyết, dựa vào
thiết kế của nhà thầu và vận dụng thực tế để so sánh và đưa ra đánh giá hiệu
quả thiết kế của đề án và của nhà thầu.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT

XÂY DỰNG MƠ HÌNH

THIẾT KẾ BAN ĐẦU

TÍNH TỐN TRÊN HYSIS

ĐÁNH GIÁ THỰC TẾ

CÁC SỰ CỐ XÃY RA KHI
VẬN HÀNH

Nguyễn Xuân Đăng

4

SO SÁNH ĐÁNH GIÁ


Luận văn thạc sỹ

Chương I: Tổng quan về mỏ Rồng Đơi

CHƯƠNG I:
TỔNG QUAN VỀ MỎ RỒNG ĐƠI
1.1. Giới thiệu tổng quát và các dữ liệu đầu bài
Rồng Đôi và Rồng Đơi Tây (RD, RDT) là những mỏ khí tự nhiên nằm ở Phía
Đơng Nam, cách biển Vũng Tàu khỏang 320 km, thuộc Lô 11.2, bồn trũng Nam Côn
Sơn thềm lục đại Việt Nam. Hai mỏ khí này được phát hiện vào những năm 1995 và
1996 bởi cơng ty dầu khí Quốc gia Hàn Quốc (KNOC). Theo kế họach phát triển mỏ, hai
mỏ này cho dịng khí đầu tiên vào cuối năm 2005. Thực tế vì nhiều lý do khách quan lẫn
chủ quan giàn khai thác này đã đưa vào khai thác dịng khí đầu tiên vào cuối năm 2006.

Tất cả những trang thiết bị được thiết kế có cơng suất vào khoảng 130 MMscfd ở giai
đọan bình ổn và cơng suất tối đa là 175 MMscfd.
Những phát hiện từ những giếng thăm dị đã cho thấy rằng mỏ khí này là mỏ khí
tự nhiên cùng với một lượng condensate được tìm thấy ở tầng Miocene, ở vào khoảng
2500 – 4000 mét theo chiều sâu, tổng trữ lượng đã bảo vệ cho cả hai mỏ là 0.9 TSCF.
Phát thảo tổng thể cho toàn bộ thiết bị của mỏ này bao gồm: một giàn đầu giếng
kết hợp với 15 lỗ để treo đầu giếng (WHd), nối bằng một cái cầu dài khoảng 80 mét và
một giàn xử lý, tiện ích, nhà ở và máy nén (PUQC). Khí được khai thác qua giàn đầu
giếng (WHd) chuyển đến giàn PUQC để xử lý khí, nước và tách condensate để tạo khí
thương mại. Sau đó khí và condensate được đưa ngược lại giàn đầu giếng để xuất vào hệ
thống đường ống dẫn nối vào hệ thống đường ống Nam Côn Sơn. Condensate thành
phẩm sẽ được chuyển đến tàu chứa FSO có dung tích 300,000 thùng.
Sau 2 năm, khí được yêu cầu đưa vào khai thác ở giai đọan bình ổn với cơng suất
130 MMscfd, kéo dài 15 năm.
Số lượng giếng khai thác trong toàn vỉa được tính tốn kỹ lưỡng để đảm bảo di trì
được cơng suất khai thác và kéo dài giai đoạn bình ổn là 7 giếng. Trong đó 5 giếng ở mỏ
RD và 2 giếng ở mỏ RDT. Sản lượng từng giếng vào khoảng 20 – 50 MMscfd.

Nguyễn Xuân Đăng

5


Luận văn thạc sỹ

Chương I: Tổng quan về mỏ Rồng Đơi

Giàn PUQC được thiết kế để xử lý khí đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của khí bán (đảm
bảo nhiệt độ điểm sương và năng lượng) với mức CO2 đảm bảo dưới 6% theo yêu cầu
của nhà vận chuyển.

Khí xử lý được đưa vào hệ thống đường ống dài khoảng 58 km nối vào đường
ống Nam Côn Sơn để vận chuyển về nhà máy xử lý khí Dinh Cố.

Hình 1.1: Sơ đồ bố trí tổng qt của giàn Rồng Đơi

Hình 1.2: Tổng quát của mỏ Rồng Đôi

Nguyễn Xuân Đăng

6


Luận văn thạc sỹ

Chương I: Tổng quan về mỏ Rồng Đơi

1.2. Tóm tắt các u cầu kỹ thuật
Lượng theo hợp đồng ngày (MMscfd/MMscmd)

130/3.68

Khả năng xử lý tối đa (MMscfd/MMscmd)

175/5

Đời sống mỏ (năm)

30

Nhiệt độ điểm sương của nước (0 C @ 70 barg)

-10

Hàm lượng CO2 và N2 (%)

< 6%

Áp suất tối thiểu vào đường Nam Côn Sơn (barg)

80

Áp suất cực đại để vào đừơng Nam Cơn Sơn (barg)

157

Áp suất của khí xuất vào đường ống (barg)

180

Áp suất vận hành trong đường ống (barg)

160

Thành phần Sulphur cực đại (ppm)

30

Thành phần Hydro Sulphur cực đại (ppm)

20

Thành phần Oxygen cực đại (ppm)

7.5

Bảng 1.1: Tóm tắt các yêu cầu kỹ thuật thiết kế

Hình 1.3: Biểu đồ khai thác khí và condensate của mỏ Rồng Đơi

Nguyễn Xuân Đăng

7


Luận văn thạc sỹ

Chương I: Tổng quan về mỏ Rồng Đơi

1.3. Đặc điểm của mỏ khí Rồng Đơi
Theo các kết quả nghiên cứu địa tầng ở mỏ Rồng Đơi có một khối đứt gãy
nghiêng dốc 1-20 về phía Đơng Bắc chạy dọc theo triền ranh giới đứt gãy từ hướng
Tây Bắc đến Đơng Nam. Ở dưới sâu đá chứa (có độ lỗ rỗng và độ thẩm thấu tốt)
bao gồm cát kết và sét kết xen kẽ nhau ở thành hệ Dua có tuổi giữa Miocence sớm
với độ sâu thẳng đứng thay đổi từ 2500-4000 m. Do loại mơi trường có đặc điểm
như vậy có thể là nguyên nhân dẫn đến việc biến đổi tướng nhanh chóng và chất
lượng đá chứa cũng thay đổi theo. Theo kết quả thăm dò các giếng ở mỏ Rồng Đơi
là khí thiên nhiên, khí ngưng tụ condensate.
1.3.1. Độ sâu mực nước
Độ sâu đo được 85.3 m MSL (tại đáy giếng khoan tính từ mực nước biển
trung bình).

Độ sâu đo được 84.1 m LAT (tại đáy giếng khoan tính đến biến động mực
nước biển thấp nhất).
1.3.2. Điều kiện đáy biển
Khu vực khảo sát đáy biển bao gồm các sóng cát rộng lớn (gờ cát hình
thành ở chỗ nước tương đối sâu bởi những dòng chảy mạnh) với bước sóng từ 1025 m và chiều cao sóng từ 0.3-0.5m. Chúng được minh giải từ loại cát tốt đến
trung bình trên các địa tầng cát xen kẽ nhau và tầng sét-cát.
1.3.3. Nhiệt độ biển

Độ sâu

Trung bình

Thấp nhất

Cao nhất

(m)

(0C)

(0C)

(0C)

Bề mặt

27.93

31.60

17.00

10

27.68

31.50

24.00

Nguyễn Xuân Đăng

8


Luận văn thạc sỹ

Chương I: Tổng quan về mỏ Rồng Đơi

Độ sâu

Trung bình

Thấp nhất

Cao nhất

(m)

(0C)

(0C)

(0C)

20

27.50

31.50

23.00

30

27.17

31.30

22.17

40

27.01

31.10

21.70

50

26.01

30.00

20.61

60

25.49

29.60

19.39

70

24.39

29.12

18.30

80

23.28

28.40

18.39

90

22.11

28.28

17.00

100

21.49

27.95

15.30

120

19.69

29.39

16.72

150

17.76

26.78

11.60

Bảng 1.2: Sự thay đổi nhiệt độ nước biển theo độ sâu.
1.3.4. Dữ liệu giếng khoan
Sau đây là các dữ liệu về nhiệt độ, áp suất, độ sâu và khả năng thu hồi khí
thiên nhiên ở các giếng đã khảo sát.
Đới

Độ sâu tham khảo (mSS)

Áp suất (psia)

Nhiệt độ (0C)

H

3467.0

5100

133

J

3526.5

5188

136

N

3754.0

5400

144

O

3754.0

5400

144

Nguyễn Xuân Đăng

9


Luận văn thạc sỹ

Chương I: Tổng quan về mỏ Rồng Đôi

P

3751.5

5399

144

R

3774.5

5426

145

S-1

3774.5

5426

145

Bảng 1.3: Áp suất và nhiệt độ vỉa ban đầu.
1.3.5. Bảng phân tích thành phần chất lưu vỉa
Qua các cơng tác khảo sát bằng các phương pháp khác nhau như DST hay phân
tích số liệu vỉa lập lại RST cho số liệu các giếng như sau:

RD-1X-ST

RD-1X-ST

RD-2X

RD-1X

RD-1X

DST#2

DST#4

DST#1

DST#2A

DST#2B

R,S-1 Zones

N,O Zones

O Zones

C2 Zones

C1,C2 Zones

5500

5410

4290

4202

4033

143

136

145

114

118

2.01

2.5

1.29

0.65

0.54

Tỉ trọng khí

0.7

0.74

0.71

0.678

0.684

Tỉ trọng

45.0

40.0

43.7

53.4

53.4

27

37

40

32

32

Áp suất bão hịa

(psig)
Nhiệt

độ

(0C)
Lượng lỏng tối đa
(%)

condensate (0API)
Condensate
(bbls/MMscf)

Bảng 1.4: Đặc tính hỗn hợp của chất lưu vỉa.

Nguyễn Xuân Đăng

10


Luận văn thạc sỹ

Chương I: Tổng quan về mỏ Rồng Đơi

Kết quả phân tích DST cho:

Giếng

RD-1X-ST

RD-2X

DST No.

DST #2

DST #1

Đới

R & S1

O

Nhiệt độ vỉa (0C)

143

145

Áp suất vỉa (bar)

373.3

370.8

Bảng 1.5: Mẫu phân tích áp suất, nhiệt độ bằng DST
Giếng

RD-1X-ST

RD-2X

DST No.

DST #2

DST #1

H2S

0.00

0.00

CO2

6.61

5.42

N2

0.04

0.12

C1

82.21

80.83

C2

4.83

5.83

C3

2.56

3.36

i-C4

0.55

0.81

n-C4

0.61

0.83

i-C5

0.25

0.34

n-C5

0.18

0.22

C6

0.23

0.29

C7

0.39

-

Nguyễn Xuân Đăng

11


Luận văn thạc sỹ

Chương I: Tổng quan về mỏ Rồng Đôi

C7+

-

1.95

C8

0.43

C9

0.25

C10

0.13

C11+

0.73

Tổng

100.00

100.00

C7+ %mol

1.93

1.95

GLR@Điều kiện mẫu

24.765

27.155

(kscf/bbl)
C7 + thành phần giả định
Tỉ trọng (gm/cc@600F)

-

0.7947

Khối lượng phân tử

-

150

C11+ Thành phần giả định
Áp suất điểm sương @

373

297

nhiệt độ vỉa ( bar )
Bảng 1.6: Thành phần mole của khí.
1.3.6. Khí ơ nhiễm
H2S
Trong kết quả phân tích DST khơng thấy có sự hiện diện H2S. Tuy vậy trong
thiết kế người ta sử dụng giá trị 20 ppmv là giá trị lớn nhất cho phép của khí
thương mại.
CO2 và các khí trơ

Nguyễn Xuân Đăng

12


Luận văn thạc sỹ

Chương I: Tổng quan về mỏ Rồng Đơi

Hàm lượng khí CO2 được kiểm sốt bằng cách trộn lẫn khí từ các giếng khác
nhau và các tầng sản phẩm khác nhau. Tỉ lệ trộn phải theo yêu cầu tỉ lệ nhất định.
RD-1X-ST:RD-2X = 35:35.
+ RD-1X-ST có hàm lượng CO2 xấp xỉ 6.6mol%.
+ RD-2X có hàm lượng CO2 xấp xỉ 5.4mol%.
Kim loại nặng
Không xác định kim loại nặng gây ô nhiễm trong các kết quả phân tích.
1.3.7. Nước vỉa
Nước được khai thác từ giếng cùng với dầu khí, nước này có chứa các loại muối
hịa tan. Độ mặn của nước thành hệ được xác định là 25,000 ppm theo kết quả đo
địa vật lý lỗ khoan.

+ Ứng suất của nước là 3.5 x 10-6/psi.
+ Độ nhớt của nước là 0.27cP trong điều kiện vỉa.
+ Hệ số thể tích thành hệ Bw của nước là 1.048 stb/rb.
Thuộc tính của nước vỉa được cho ở bảng bên dưới

Cl

7000 ppm

L

0 ppm

Ca

140 ppm

pH

7.5

Resitivity

0.8 lhm-m

Bảng 1.7: Thuộc tính của nước vỉa.

Nguyễn Xuân Đăng

13

Luận văn thạc sỹ

Chương I: Tổng quan về mỏ Rồng Đôi

Thành phần

Nồng độ ( ppm)

Na

11000

K

1550

Mg

50

Ca

103

Ba

0

Sr

26

Cl

17500

SO4

0

HCO3

2800

PH

7.0

S.G

1.025

Bảng 1.8: Nồng độ của các chất trong nước vỉa.
1.3.8.

Sinh cát

Việc sinh cát trong quá trình khai thác không được đề cập tới trong kết quả

thăm dò và đánh giá giếng. Tuy vậy trong tương lai vấn đề sinh cát là điều không
thể tránh khỏi. Ống lửng đường kính 41/2 “ cho phép lắp đặt ống lọc và các thiết bị
lèn sỏi có hay khơng có cùng với thiết bị khoan. Coil tubing là giải pháp để hồn
thiện ống lọc có thể kiểm sốt cát trong giếng khí với lưu lượng < 30 MMscfd.
Thiết bị dị tìm cát sẽ khơng được dùng trong các đường ống dẫn riêng lẻ mà là
dùng bích chống va là bích đặt cuối ống thử T dùng để thu hút sự va đập của chất
lưu làm chuyển hướng dòng chảy ngăn chặn việc sinh cát trong đường ống dẫn
khí.
1.3.9. Kết quả phân tích hàm lượng các khí ban đầu
Nguyễn Xuân Đăng

14


Luận văn thạc sỹ

Mỏ

Chương I: Tổng quan về mỏ Rồng Đơi

Đới

Lượng khí

% khí ban

Ban đầu (Bscf) đầu

Lượng
Condensate

Ban đầu (MMstb)

RD

H

31.0

2.58

1.00

J

28.8

2.40

0.92

N

145.2

12.09

4.65

O

325.2

27.08

10.42

p

46.5

3.87

1.49

R

22.5

1.87

0.72

S-1

244.6

20.37

7.84

Tổng

843.9

70.27

27.0

357.1

29.73

11.0

1201

100.00

38.0

RDT
RD+RDT

Tổng

Bảng1.9: Dự đốn lượng khí ban đầu trong các đới mỏ Rồng Đơi
1.4. Các tiêu chuẩn kỹ thuật của khí bán và để hịa vào đường ống NCS
Cơng tác xử lý khí để đáp ứng được yêu cầu của khí bán và yêu cầu kỹ
thuật của đường ống phải đạt được mức cho phép chẳng hạn như: nhiệt độ điểm
sương, hàm lượng nước, nhiệt lượng, nồng độ tối đa cho phép của khí độc hại như

CO2, H2S…
Thành phần trong khí mỏ Rồng Đôi gây ra những vấn đề cần phải xử lý là:
hơi nước (gây ăn mòn, hydrate), CO2 (ăn mòn), và các hydrocacbon nặng hơn (gây
ra dòng chảy hai pha trong đường ống vận chuyển.
1.4.1. Tiêu chuẩn của khí thương mại
Nguyễn Xuân Đăng

15


Luận văn thạc sỹ

Chương I: Tổng quan về mỏ Rồng Đôi

Theo yêu cầu của các hợp đồng thương mại được ký giữa các chủ mỏ với
người mua, khí thương mại phải đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật như bảng sau:
Nhiệt độ điểm sương của hơi nước (độ C@ barg)

>5

Nhiệt độ điểm sương của hydrocacbon (độ C@ barg)

>5

Giá trị nhiệt lượng (MJ/m3)

37-45

Áp suất tại điểm giao (barg)

42-60

Nhiệt độ tại điểm giao (độ C)

10-60

Tổng sulphur (ppm)

<= 36

H2S (ppm)

<= 24

CO2 và N2 (%)

<= 6.6

O2 (ppm)

<= 7.5

Độ hạt (%)

lọai trừ 99,95 % hạt có đường
kính lớn hơn 10 micron.
Bảng 1.10: Tiêu chuẩn của khí bán

1.4.2. Tiêu chuẩn để hồ vào đường ống Nam Cơn Sơn
Ngồi việc xử lí khí khơng tạo hydrate suốt dọc đường ống vận chuyển NCS,

khí trước khi hịa vào đường ống dẫn Nam Cơn Sơn phải có các thơng số đảm bảo
yêu cầu sau:

Thành phần hay thuộc tính khí

Yêu cầu vào NCSP

CO2 và N2

Max 6.0 mol %

Điểm sương của nước

Max -100C tại 70barg(55ppmv)

Tổng hàm lượng Sulphur

Max 30ppmv

H2S

Max 20 ppmv

Nguyễn Xuân Đăng

16


Luận văn thạc sỹ

Chương I: Tổng quan về mỏ Rồng Đôi

O2

Max 7.5 ppmv

Wax

Max WAT 12 0C

Nhiệt độ vào đường ống

10 0C đến 65 0C
- Thiết kế -10 0C đến 85 0C

Áp suất vào đường ống

80 barg đến 157 barg
- Thiết kế 157 barg

Bảng 1.11. Thơng số dịng khí trước khi vào NCSP.
1.5. Phòng chống sự tạo thành hydrate
1.5.1. Khái niệm hydrate và sự tạo thành hydrate
Khí hydrocacbon hịa tan trong nước ở thể lỏng và kết hợp với nhau tạo thành
những hạt tinh thể rắn giống như tuyết, xốp, màu hơi vàng gọi là hydrate thường
gặp trong quá trình sản xuất và vận chuyển khí. Gas hydrate là một dạng phức tạp
của thể Clathrate (thể dạng ơ mạng) trong đó các phân tử khách bị “bắt nhốt” trong
các lỗ rỗng của cấu trúc được tạo thành từ các phân tử chủ. Như vậy hydrate là
những tập hợp chất có thể tồn tại một cách bền vững dưới dạng tinh thể. Thực chất
chúng là những dung dịch rắn, trong đó các phân tử nước dung môi nhờ liên kết

hydro tạo thành khung hydrate. Trong các khoang của khung này các phân tử khí
có khả năng tạo thành hydrate như: ethane, propane, isobutane, N2, H2S, CO2 sẽ
chiếm chỗ. Các hydrocacbon có phân tử lớn hơn sẽ khơng có khả năng tạo
hydrate. Gas hydrate có các biểu hiện bên ngồi giống như nước đá do đó có thể
làm tắc nghẽn đường ống và các thiết bị.
1.5.2. Điều kiện thành tạo hydrate
™

Có nước ở dạng tự do, và có sự tiếp xúc giữa khí và nước.

™

Điều kiện nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ tạo hydrate.

Nguyễn Xuân Đăng

17


Luận văn thạc sỹ

™

Chương I: Tổng quan về mỏ Rồng Đơi

Có thành phần như metane, ethane, propane, isobutene, N2, H2S,

CO2.
™

Có sự thay đổi áp suất như qua van giảm áp.

™

Có mơi trường và đủ thời gian.

™

Các điều kiện khác.

Hình 1.4. Tác hại của hydrate.

Hình 1.5. Đường đặc tính tạo hydrate của khí gas.

Nguyễn Xuân Đăng

18


Luận văn thạc sỹ

Chương I: Tổng quan về mỏ Rồng Đôi

1.5.3. Ức chế sự tạo thành hydrate
Nhằm ngăn ngừa sự hình thành các hydrate tốt nhất cần phải làm khơ khí thật
tốt trước khi qua các thiết bị cơng nghệ, tuy nhiên điều này khó thực hiện được.
Một phương pháp khác là đưa vào dịng khí các chất ức chế như methanol,
glycol… để chủ động hạ nhiệt độ tạo hydrate. Khi sử dụng các chất ức chế, người
ta lắp các đầu phun vào dịng khí. Methanol có áp suất hơi bão hịa cao, do vậy rất
tách nó ra khỏi dịng khí, việc tái sinh nó rất khó khăn nên sự tiêu hao chất này là

khá lớn, methanol chủ yếu dùng trong các ống vận chuyển nhằm phá vỡ các
hydrate tạo thành, ngồi ra nó cịn dùng trong cơng nghệ phân ly nhiệt độ thấp để
ngăn ngừa sự tạo thành hydrate trong khi làm lạnh khí nhằm tách các hydrocacbon
nặng và hơi nước. Glycol có áp suất hơi bão hịa rất thấp nên khả năng thu hồi là
rất cao bằng phương pháp cơ đặc dung dịch chứa glycol.
Đưa chất hoạt tính bề mặt vào hệ thống thu gom khí để tạo màng mỏng bọc
lấy tinh thể hydrate không cho chúng bám vào thành ống. Khi đó các tinh thể
hydrate khơng lớn lên về kích thước được và dễ dàng bị dịng khí cuốn đi, khơng
lắng đọng gây tắc nghẽn ống.
Bơm chất ức chế tạo hydrate vào ống là phương pháp ngăn ngừa hiệu quả
nhất. Các hố phẩm ức chế gồm có methanol, ethylen glycol, NaCl… đều có tác
dụng hạ thấp nhiệt độ tạo hydrate.

Nguyễn Xuân Đăng

19


Luận văn Thạc sỹ

Chương 2. Tính chất vật lý của khí

CHƯƠNG 2
TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHÍ
2.1. Khí thiên nhiên và các chế độ pha của khí thiên nhiên
2.1.1. Khí thiên nhiên
Là hỗn hợp các hydrocacbon nhẹ chủ yếu từ C1 đến C4 sinh ra dưới dạng khí trong
điều kiện áp suất 1atm và nhiệt độ 60 0F. Ngoài ra cịn có mặt thường xun một số
hydrocacbon nặng hơn, các tạp chất cơ học, hơi nước, chất lỏng tự do, các khí axit như
CO2, H2S, các hợp chất hữu cơ khác như CS2, mercaptans (RSH) và các tạp chất khác.

Những chất trên sẽ gây khó khăn cho vận chuyển và xử lí khí để đạt các chỉ tiêu cần
thiết.
Khí thiên nhiên được chia làm 3 loại:
a) Khí khơ
Khí thiên nhiên có thành phần chủ yếu là CH4 chiếm trên 80% về thể tích và ở
thể khí khí ngay trong điều kiện vỉa và không bị chuyển pha khi ở điều kiện bề mặt
được gọi là khí khơ.
b) Khí ướt
Khí thiên nhiên có chứa một phần hydrocacbon nặng mà chúng sẽ hóa lỏng ở
điều kiện mặt đất được gọi là khí ướt.
c) Khí ngưng tụ
Khí ngưng tụ (hay cịn gọi là khí condensate) là các hydrocacbon lỏng trong
thành phần dầu thơ, rất nhẹ, sinh ra dưới dạng khí trong điều kiện của vỉa (nhiệt độ và
áp suất cao) và ngưng tụ thành chất lỏng trên mặt đất. Nếu là khí thuần túy khi bị nén
bởi áp suất sẽ ngưng tụ lại thành condensate – tức pha lỏng của khí. Vì vậy khí
condensate hình thành là do ngưng tụ ngược trong điều kiện áp suất và nhiệt độ vượt
quá điểm giới hạn. Trong điều kiện bề mặt khí condensate là chất lỏng thường, không
màu hoặc phớt vàng, phớt nâu, đôi khi hơi xanh. Khối lượng riêng nhỏ hơn dầu và lớn
hơn khí. Thành phần condensate ngồi các khí hydrocacbon nặng cịn có chứa nhiều

Nguyễn Xuân Đăng

20