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

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   MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 Chương 1: 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 4 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: THIẾT KẾ ĐƯỜNG ỐNG DẪN KHÍ TỪ MỎ D14 ĐẾN 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 10 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 11 2.2.1. Các thiết bị công nghệ tại giếng khoan D14 11 2.2.2.Tính toán thiết kế đường ống 14 2.2.3. Kiểm toán cho đường ống chôn 20 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG TUYẾN ỐNG TỪ MỎ D14 ĐẾN TRẠM PHÂN PHỐI KHÍTIỀN HẢI 26 3.1. Phương pháp chung khi thi công trên đất liền 26 3.1.1. Lựa chọn và đánh dấu tuyến ống 26 3.1.2. Quá trình đào rãnh 27 3.1.3. Quá trình rải ống và uốn ống 28 3.1.4. Quá trình hàn ống 31 3.1.5. Phủ ống và hạ xuống rãnh 32 3.1.6. Quá trình lấp rãnh 33 3.1.7. Thi công tại các vị trí cắt ngang ống qua các khu vực đặc biệt 34 3.1.8. Phục hồi trạng thái ban đầu 35 3.1.9. Các kĩ thuật đặc biệt sử dụng trong thi công đường ống 36 3.2. Thi công tuyến ống dẫn khí từ mỏ D14-STL về trạm phân phối khí Tiền Hải 37 3.2.1. Dự kiến các đoạn đường ống dẫn khí có thể đi qua 37 3.2.2. Tập kết vật tư, thiết bị và tổ chức nhân sự 40 3.2.3. Phương pháp lắp đặt tuyến ống 42 3.2.4. Kiểm tra thủy lực đường ống 47 Chương 4: CHỐNG ĂN MÒN CHO HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG VÀ CÔNG TÁC AN TOÀN TRONG THI CÔNG TUYẾN ỐNG D14 49 4.1. Ăn mòn và chống ăn mòn cho đường ống 49 4.1.1. Ăn mòn và các biện pháp chống ăn mòn đường ống 49 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 63 4.2. An toàn lao động 65 4.2.1. An toàn cho công tác thi công 65 4.2.2. Các biện pháp đảm bảo an toàn, phòng chống sự cố và tai nạn lao động 66 4.2.3. Bảo vệ môi trường 72 KẾT LUẬN 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 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   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   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; Vmax: Vận tốc lớn nhất cho phép trong ống C: Hằng số có giá trị từ 150 đến 200 ; Ρmix: 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, (m3/s); fn: Hệ số ma sát; QL: Lưu lượng lỏng, (m3/h); QG: Lưu lượng khí, (m3/h);
: Tổn thất áp suất; Lm: Chiều dài ống, (m);
: Khối lượng riêng của khí, (kg/m3); 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/m2);
: Hệ số giản nở vỉ nhiệt của thép, m/m/0C ; T2: Nhiệt độ lớn nhất trong quá trình vận hành, (0C); T1: Nhiệt độ môi trường, (0C);
: Tải trọng tĩnh của đất lên ống đẫn, (pa);
: Khối lượng riêng của đất khô, (kg/m3); C: Chiều cao tính từ mặt đất lên điểm trên cùng của đường ống chôn, (m);
: Khối lượng của đất khô lấp, (kg/m3);
: Chiều cao của nước trên đường ống, (m);
: Khối lượng riêng của nước, (kg/m3);
: Hệ số nổi =1-0.33(
/C); Pp: Áp suất truyền tới ống, (kg/m2 ); Ps: 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; D1: 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 ; EIeq: Độ cứng tương đương vách ống trên mỗi chiều dài của đường ống; E: Mô đun phản của đất. BẢNG QUY ĐỔI VÀ CÁC ĐƠN VỊ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN 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. 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 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 m3/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. 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. 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   CO2  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. 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   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 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 m3 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 m3 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 m3/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). 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:
Hình 2.1. Giản đồ pha 2.1.2. Điệu kiện vận hành Nhiệt độ khí tại đầu vào đường ống: 200 C (nhỏ nhất); 240C (lớn nhất); Nhiệt độ không khí môi trường ngoài: 250C (trung bình); 360C (lớn nhất); 100C (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). 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 m3 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/m2). 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 bổ sung một số tiêu chuẩn và qui phạm của Việt Nam và Quốc tế đang hiện hành.