Đề tài Tính toán lắp đặt tuyến ống dẫn nước ép vỉa từ dàn MSP4 đến dàn MSP8

LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay đối với nhiều quốc gia, dầu khí đã trở thành nguồn tài nguyên thiên nhiên mang tính chiến lược cực kì quan trọng, nó có thể làm xoay chuyển và làm khởi sắc nền kinh tế của một quốc gia, đặc biệt là đối với nền kinh tế đang phát triển của Việt Nam. Liên doanh dầu khí VietsovPetro là một thành phần rất quan trọng trong nền công nghiệp đó. Công nghệ khai thác, thu gom và vận chuyển dầu khí tại các mỏ Bạch Hổ, mỏ Rồng…của xí nghiệp đang được tiến hành tốt, tuy nhiên vẫn còn một số vấn đề tồn tại cần giải quyết. Hiện nay phần lớn các giếng khai thác đều cạn kiệt nguồn năng lượng vỉa. Do đó người ta thường có những tác động nhân tạo lên vỉa dầu nhằm duy trì năng lượng vỉa, cho phép duy trì áp suất gần bằng áp suất ban đầu để đạt được hệ số khai thác k lớn nhất, trong đó có phương pháp bơm ép nước vào vỉa. Từ những phân tích ở trên và được sự đồng ý của Bộ môn, cùng với mong muốn của em nhằm sử dụng có hiệu quả các đường ống phục vụ cho công tác khai thác nên em đã chọn đề tài “Tính toán lắp đặt tuyến ống dẫn nước ép vỉa từ dàn MSP4 đến dàn MSP8”. Đồ án được cấu tạo gồm 6 chương: Chương 1. Tổng quan về công nghệ khai thác dầu khí Chương 2. Kiểm tra độ bền của đường ống Chương 3. Kiểm tra ổn định vị trí của đường ống Chương 4. Tìm nhịp treo tối đa Chương 5. Lựa chọn phương án thi công tuyến ống Chương 6. Tính toán thi công, an toàn lao động và bảo vệ môi trường Trong quá trình thực tập và viết đồ án được sự giúp đỡ của bác Lê Biên Thùy XN Khai thác dầu khí VietsovPetro, với các tài liệu tham khảo và kiến thức bổ sung trong quá trình thực tập tốt nghiệp. Đặt biệt với sự chỉ dẫn tận tình của Thạc sĩ Nguyễn Văn Thịnh, em đã thực hiện được quyển đồ án này. Mặc dù bản thân có rất nhiều cố gắng nhưng thực tế và kiến thức còn rất nhiều hạn chế cho nên cuốn đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót về nội dung và hình thức.Vì vậy em rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong trường Đại học Mỏ - Địa chất đã dạy dỗ em trong thời gian em học tại trường. Đặc biệt là các thầy trong bộ môn Thiết bị dầu khí và Công trình và hơn nữa là Thầy Nguyễn Văn Thịnh đã giúp đỡ em trong việc hoàn thành cuốn đồ án này. Hà Nội, ngày 4 tháng 6 năm 2010 Sinh viên Nguyễn Văn Hùng CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG ỐNG VÀ CÔNG TRÌNH PHỤC VỤ KHAI THÁC DẦU KHÍ 1.1. Khái quát về đường ống Ngày nay trong một số nghành sản xuất công nghiệp, đường ống và bể chứa được sử dụng rộng rãi ở nhiều phạm vi khác nhau. Nó có tác dụng quan trọng trong việc vận chuyển và cất giữ các sản phẩm công nghiệpmà thiếu nó thì quá trình tự động hóa của một số nghành công nghiệp sẽ gặp khó khăn thậm chí không thực hiện được. Đường ống bể chứa có nhiều loại khác nhau do đó chúng phải được thiết kế, chế tạo, lắp ráp trên cơ sở có căn cứ kỹ thuật, đảm bảo cho hệ thống làm việc an toàn, liên tục và đạt hiệu quả cao trong sử dụng. Đối với nghành Dầu Khí việc vận chuyển các sản phẩm từ miệng giếng đến các điểm cất chứa sản phẩm được thực hiện bằng đường ống vận chuyển. Mọi tuyến ống phải được tính toán thiết kế cẩn thận trên cơ sở tính toán bền, nhiệt và tính toán công nghệ, đảm bảo cho quá trình vận hành được an toàn một tuyến ống bao gồm các đoạn đầu nối và phụ kiện kèm theo. Toàn bộ quá trình thu gom được bắt đầu từ miệng giếng đến các trạm chứa,suất sản phẩm thương mại. Hệ thống thu gom có các nhiệm vụ: 1.Tập hợp sản phẩm từ các giếng riêng rẽ, từ các khu vực trong mỏ lại với nhau, đó là nhiệm vụ thu gom. 2. Đo lường chính xác về số lượng và chất lượng của các thành phần trong sản phẩm khai thác theo các mục đích khác nhau. 3. Xử lý chất lưu khai thác thành các sản phẩm thô thương mại. Chất lưu khai thác còn gọi là chất lỏng giếng, khai thác lên là một hỗn hợp dầu - khí - nước, bùn cát. Trong đó còn có các hóa chất không phù hợp với yêu cầu vận chuyển và chế biến như CO2 , H2O, các loại muối hòa tan hoặc không tan. Nên việc thu gom phải bảo đảm tách các pha trước hết là tách khí, ách nước, tách muối hòa tan hoặc không hòa tan; sau đó mỗi pha phải tiếp tục được xử lý. * Công dụng của ống: Tuyến ống dùng vận chuyển dầu và các sản phẩm khác thường có đường kính 100 ÷ 1400 mm với áp lực từ 12 ÷ 100 daN/cm2 được gọi là đường ống dẫn chính có các chức năng sau: - Dùng vận chuyển khí thiên nhiên và nhân tạo từ nơi sản suất đến nơi tiêu thụ. - Dùng vận chuyển dầu và sản phẩm dầu từ nơi khai thác đến nơi tiêu thụ (các kho chứa, nhà máy chế biến, các trạm cung cấp, các nhà máy xí nghiệp…). Dầu và khí sau khi khai thác sẽ được vận chuyển qua hệ thống đường ống tới các trạm xử lý, sau đó được chuyển tới các trạm cất chứa. Các phần chuyển tiếp đi qua chướng ngại vật thiên nhiên và nhân tạo. Dọc theo tuyến ống người ta cho lắp đặt các thiết bị truyền dẫn tín hiệu, các trạm bảo vệ, các thiết bị chống ăn mòn điện hóa … ngoài ra dọc theo các tuyến ống dẫn khí người ta cho lắp đặt thêm các trạm nén khí, phân phối khí khoảng cách 120 ÷ 150 km. * Phân loại ống: Do yêu cầu đa dạng và tính chất làm việc phức tạp nên ống được phân loại theo nhiều cách: 1. Theo phương pháp lắp đặt: ngầm dưới đất, ngầm dưới nước, trên mặt đất hoặc được treo trên không. 2. Theo chất được truyền tải: dẫn nước, dẫn dầu, dẫn hỗn hợp hoặc ống được chuyển động phân đoạn các chất khác nhau bằng các nút ngăn cách. 3. Theo đặt tính và trị số áp lực: Theo đặt tính, ta phân ra ống có áp và ống tự chảy (không áp). Loại ống có áp lực, thông thường chất lưu lấp đầy tiết diện ống. Trường hợp không lấp đầy thì có thể có áp lực hoặc tự chảy. Các ống lấp đầy thường là ống vận chuyển dầu thương mại, ống thu gom nước, còn ống thu gom trong hệ thống kín thường không lấp đầy. Trong ống không tự chảy chuyển động thực hiện nhờ trọng lực, gây ra bởi chênh lệch cao trình ở hai đầu ống. Lúc đó nếu dầu và khí chuyển động riêng rẽ, đường ống được xem là tự chảy tự do hoặc không áp, còn lúc không có pha khí được xem là tự chảy có áp. Ống chia ra loại cao áp (lơn hơn 60 kG/cm2 ), loại thấp áp (bé hơn 16at) và loại trung bình. 4. Theo nhiệt độ chất chuyển tải ta chia ra ống lạnh (≤ 0oC), ống nhiệt (> 50o C) và ống bình thường. 5. Theo chức năng ta chia ra ống xả (từ miệng giếng tới bình tách đo), ống gom dầu, gom khí, gom nước và ống dẫn dầu thương mại. 6. Theo sơ đồ thủy lực, ống được xem là đơn giản nếu không phân nhánh và đường kính không thay đổi và ống phức tạp. 7. Theo mức độ ăn mòn của chất chuyển tải ta phân ra ống cho môi trường ăn mòn, ít ăn mòn và ăn mòn cao. * Vật liệu chế tạo ống: Trong công nghiệp dầu khí, theo vật liệu ta chia ra ống cứng và ống mềm. - Ống cứng được chế tạo từ thép cacbon, thép không gỉ, thép hợp kim. Ngoài ra còn tùy theo yêu cầu đặt biệt, ta có thể dùng các loại vật liệu khác như gang, kim loại màu, ống phi kim: bê tông cốt thép, thủy tinh sứ gốm… ống mềm chế tạo từ chất dẻo, cao su, sợi kim loại… - Ống thép chiếm tỷ lệ cao nhất. Thép ống có yêu cầu nhất định về tính cơ lý và về thành phần hóa học, nhất là hàm lượng lưu huỳnh và phốt pho cùng với các tạp chất khác. Thông thường người ta sử dụng thép hợp kim thấp, chịu gia công nhiệt và có thể được thường hóa. - Đối với các môi trường ăn mòn, ta phải sử dụng loại thép chịu ăn mòn cao và thành phần hóa học cũng đòi hỏi khắt khe hơn. Theo tiêu chuẩn API, các loại thép thông thường mác 40 ÷ 100 kG/mm2 có giới hạn chảy cực tiểu 28 ÷ 72 kG/mm2 và cực đại từ 56 ÷ 98 kG/mm2 và bền kéo tối thiểu từ 42 ÷ 88 kG/mm2 hàm lượng phốt pho cực đại 0,04 ÷ 0,11% , lưu huỳnh từ 0,06 ÷ 0,065%. Với thép chịu ăn mòn, thành phần cực đại của các nguyên tố như bảng 1.1 Bảng 1.1 Thành phần % của thép chịu ăn mòn Loại thép  Cmax  Mnmax  Mo  Ni,Cr,Cu  P  S  Si   Lò điện, siêmm Martin  0,5  1,9  0,15÷0,3  0,5  0,44  0,06  0,35   Thép có độ bền cao được chế tạo ở mức độ ít hơn và không quy chuẩn, có giới hạn chảy thấp nhất 67 ÷ 120134 kG/mm2 và cao nhất 77 ÷ 126134kG/mm2, giới hạn kéo 77÷ 134 kG/mm2 hàm lượng cacbon thấp hơn 0,45% , mangan 1,3 ÷ 1,7% , Si 0,15 ÷ 0,3% được tôi, giam và thường hóa. Các loại thép bền cao thường dòn, không phù hợp với khí hậu nóng lạnh đột ngột và khó gia công cắt gọt. Căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật, chế tạo, lắp ráp ống được chia ra làm 5 loại I ÷ V theo điều kiện áp suất nhiệt độ và 5 nhóm A, B, C, D, E theo tính chất môi trường (bảng 1.2). Để chế tạo ống, người ta dùng hai công nghệ chủ yếu là cán và hàn, cá biệt có thể đúc. Ống thép cán trực tiếp thường có chất lượng không cao do chiều dày không đều và có độ ôval lớn. Ống hàn thường chế tạo từ thép tấm theo chất lượng kỹ thuật hàn thẳng để có chất lượng cao hơn thường dùng kỹ thuật hàn xoắn ốc. Bảng 1-3 cho thấy các đặt tính ống công nghệ của Nga và phương pháp chế tạo. Trong các hệ thống phân phối khí, người ta thường dùng các vật liệu như sắt đúc, thép, polyetylen, polyamide và đồng. Sắt đúc không dùng cho ống có áp lực trên 200 KPa, ống thép thường dùng cho trường hợp áp lực rất cao; ống polyetylen ngày càng được phổ cập nhất là hệ thống phân phối, chế tạo theo công nghệ polymer hóa etylen, có tỷ trọng từ 0,91 ÷ 0,96, có thể xem là một vật liệu nhớt - dẻo. Có hai loại phổ biến cho ống dẫn khí là PE-80 (tới áp suất 420 KPa) và PE-100 (tới 700 KPa). So với ống thép thì ống polyetylen bền với hóa chất, không bị ăn mòn, dễ vận chuyển và kinh tế, nhưng không chịu được áp lực cao và khi nhiệt độ tăng thì độ bền giảm. Ống polyamit có tính chất tương tự như ống PE nhưng có giới hạn chảy, giới hạn bền, độ cứng và mật độ cao hơn, việc ghép nối không dùng phương pháp hàn mà chỉ dán. Đồng là một loại vật liệu tuổi thọ cao, dễ sử dụng song rất đắt tiền nên chỉ dùng cho các mạng phân phối trong nhà, không dùng cho các ống dẫn chính. Bảng 1-2. Phân loại ống theo điều kiện đặc biệt Nhóm  Môi trường  Loại     I  II  III  IV  V     Áp suất làm việc ( kG/cm2 )  Nhiệt độ chất chuyển tải(oC)  Áp suất làm việc (kG/cm2)  Nhiệt độ chất chuyển tải(oC)  Áp suất làm việc (kG/cm2)  Nhiệt độ chất chuyển tải(oC)  Áp suất làm việc (kG/cm2)  Nhiệt độ chất chuyển tải(oC)  Áp suất làm việc (kG/cm2)  Nhiệt độ chất chuyển tải(oC )   A  Chất lỏng và khí dễ cháy có tính độc a/Chất có tính độc cao,hơi sương và khí hóa lỏng. b/các chất khác.  Mọi áp suất >16 và <0,8÷0,9  150÷700 +300÷ 700  - 0,8÷16  - 150÷350  - -  - -  - -  - -  - -  - -   B  Khí dễ cháy,chất liệu dễ cháy và nguyên liệu lỏng không độc. a/Khí hóa lỏng được b/khí dễ nổ và chất lỏng dễ bốc cháy.  >25 Mọi áp suất  >250 +350÷700  Đến 25 >25÷ 64  150÷350 250÷350  - 16÷25  70÷250  - Đến 16  - 150÷250  - -  - -   C  Hơi nước qua nhiệt  >39  Đến 450  >22÷39  >330÷450  >16÷22  >250÷350  Đến 16  >150÷250  -  -   D  Nước nóng và hơi nước bão hòa.  >80  >+115  >38÷ 90  >115  >16÷39  >115  Đến 16  >15  -  -   E  a/Khí không cháy được,chất lỏng và hơi. b/Vật liệu tải lạnh ( Phreon ).  Mọi áp suất >16  540÷700 Mọi áp suất  64÷ 100 Đến 16  350÷450 Đến 16  25÷64 -  250÷350 -  16÷25 -  120÷250 -  Đến 16 -  150÷250 -   Bảng 1.3. Đặc tính ống thép công nghệ do Nga sản xuất TT  Các loại ống  Kích thước ống  Quy chuẩn     Đường kính ngoài (mm)  Bề dày ống (mm)  Chiều dài (mm)    1  Ống thép hàn  8 ÷ 1620  1 ÷ 14  1,5 ÷ 18  ΓOTC 10704-63   2  Ống hàn-kéo nguội và cán nguội  5 ÷ 76  0,5 ÷ 3  1,5÷ 8,5  ΓOTC 10704-63   3  Ống hàn với mối hàn xoắn vít  426÷1220  4 ÷ 12  10 ÷ 18  ΓOTC 8696-62   4  Ống thép liền cán nóng  25 ÷ 530  2,5 ÷ 75  4 ÷ 12,5  ΓOTC 8732-70   5  Ống thép liền cán nguội và kéo nguội  1 ÷ 200  0,1 ÷ 12  1,5 ÷ 9  ΓOTC 8734-58   6  Ống chế tạo chính xác  4 ÷ 710  0,1 ÷ 32  1 ÷ 9  ΓOTC 9567-60   7  Ống thép liền cho các trạm áp lực cao  12 ÷ 129  3 ÷ 60  4,5    8  Ống thép liền chịu áp lực cao  6 ÷ 13  2 ÷ 4,5  0,5 ÷ 4  ΓOTC 11017-64   9  Ống thép liền gia công nóng bằng thép không gỉ  57 ÷ 325  3,5 ÷ 32  1,5 ÷ 10  ΓOTC 9940-72   10  Ống thép liền gia công nguội và gia công nóng bằng thép không gỉ  5 ÷ 250  0,2 ÷ 2,2  1,5 ÷ 9  ΓOTC 9941-72   11  Ống thép hàn bằng thép không gỉ  8 ÷ 102  1 ÷ 4  1,5 ÷ 8  ΓOTC 11068-64   Trong khai thác và thu gom dầu khí, người ta còn dùng các loại ống mềm để truyền dẫn từ một điểm cố định đến một điểm có khoảng cách không cố định mà thay đổi theo thời gian với một khoảng cách nhất định. Chẳng hạn từ miệng giếng ngầm (trên đáy biển) tới các dàn khai thác kiểu nổi, dẫn chất lưu từ ống cố định trên đáy biển lên tàu dầu hoặc chuyển từ tàu nọ sang tàu kia. Ngoài ra, ống mềm còn dùng làm ống nâng, ống kiểm soát miệng giếng ngầm. Ống mềm trên các hệ thống khai thác trên biển có hai loại chính, khác nhau về mật độ phù hợp với hai điều kiện nổi trên mặt nước và chìm xuống đáy biển. Đường ống mềm có hai phần là các đầu nối bằng kim loại và phần thân ống. Đầu ống liên kết với thân nhờ keo dán chuyên dụng. Mặt cắt của thân ống mềm cứng từ ngoài vào trong thường có các lớp: lớp vỏ polyurethane, lớp vải, lớp lim loại – cao su, lớp sợi, lớp cao su, lớp dây kim loại, lớp dây sợi thứ hai và lớp lưới kim loại – cao xốp. 1.2. Các loại công trình sử dụng cho việc khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ Để phục vụ cho công tác khoan thăm dò, khai thác và vận chuyển dầu khí ngoài biển ở mỏ Bạch Hổ, xí nghiệp liên doanh VietSovPetro đã xây dựng nhiều giàn khoan biển và một số công trình khác. Hiện nay tại Mỏ Bạch Hổ có hệ thống đường ống và các giàn như sau: - 10 giàn MSP (MSP 1;3;4;5;6;7;8;9;10;11) - 2 giàn công nghệ trung tâm CTP-2;CTK-3 - 10 giàn BK (BK 1;2;3;4;5;6;7;8;9;10) - 3 tàu chứa dầu (FSO-1,2,3/ Chí Linh, Chi Lăng và Ba Vì). Ngoài ra còn có các giàn nén khí (Complete gas compressor station), giàn bơm nước ép vỉa (Water injection platform) và 3 giàn khoan tự nâng (Jack up). 1.2.1. Hệ thống các giàn thép cố định Giàn thép cố định là loại công trình được sử dụng phổ biến nhất hiện nay trong ngành công nghiệp khai thác dầu khí hiện nay. Công nghệ xây dựng loại công trình này đã trải qua một thời gian dài từ loại kết cấu Jacket lớn nhất thế giới hiện nay là giàn Bullwinkle được xây dựng bởi hãng Shell tại vịnh Mexico ở vùng nước sâu 1615 ft (492 m) nặng 56000 T. Kết cấu nhỏ ở vùng nước sâu đến các công trình ngoại cỡ xây dựng ở biển bắc và vùng vịnh Mexico. Hiện tại ở vùng mỏ Bạch Hổ hầu hết sử dụng các loại dàn kết cấu Jacket để phục vụ cho hoạt động khai thác dầu khí. * Giàn khoan cố định MSP:
Hình 1.1. Giàn khoan MSP-4 Là giàn khoan cố định có thể dùng để khoan, khai thác và xử lý sơ bộ sản phẩm dầu khí. Trên giàn có bố trí tháp khoan di động có khả năng khoan ở nhiều giếng khoan. Hệ thống công nghệ trên giàn cho phép đảm nhiệm nhiều công tác, từ xử lý sơ bộ sản phẩm dầu khí đến tách lọc các sản phẩm dầu thương phẩm, xử lý sơ bộ khí đồng hành. Dầu và khí được xử lý trên MSP có thể là từ các giếng khoan của nó hoặc được thu gom từ các giàn BK. Về cấu tạo, giàn MSP gồm có 3 phần chính là: phần móng, khối chân đế và kết cấu thượng tầng. Chân đế gồm 2 khối nối với nhau bằng sàn chịu lực (MSF) ở phía trên và cố định xuống đáy biển bằng các cọc. Khối chân đế là kết cấu Jacket, thượng tầng có cấu trúc module được lắp ghép lên trên sàn chịu lực. Mỗi chân đế có 8 ống chính có đường kính 812.8 x 20.6 mm, phần dưới của chân đế ở từng cọc trụ chính có 2 ống dẫn hướng cho các cọc phụ. Các phần tử cấu thành mạng panel và ống giằng ngang chân đế làm từ các ống có đường kính từ 426 x 12 mm đến 720 x 16 mm. Ở những chỗ tiếp giáp giữa đáy biển với cọc chính và cọc phụ được bơm trám bằng cement. Module sàn chịu lực (MSF) là các dầm thép tổ hợp. Do điều kiện thi công ngoài biển kết cấu này được chia làm 3 phần riêng biệt. Một phần liên kết hai phần kia thành 1 sàn chịu lực thống nhất. Phần không gian trống giữa các dầm của module chịu lực dùng để đặt các thùng chứa với các chức năng khác nhau phục vụ cho các quy trình công nghệ thực hiện ở trên dàn. Móng khối chân đế là các cọc thép ống có đường kính 720 x 20 mm. Các cọc được đóng gồm 16 cọc chính và 32 cọc phụ. Kết cấu thượng tầng của giàn MSP được thực hiện theo thiết kế số 16716 của trung tâm thiết kế Corall (U.S.S.R) bao gồm những block và module riêng rẽ được chia làm 2 tầng và được trang bị các thiết bị cần thiết phục vụ cho yêu cầu công nghệ ở trên giàn. Thành phần chính của kết cấu thượng tầng gồm có tổ hợp khoan khai thác, năng lượng và nhà ở. Gồm KCĐ có kết cấu hệ thanh được cố định xuống đáy biển bằng các cọc. KCĐ dạng thanh không gian làm từ các thép ống, xung quanh chân đế có 4 cọc trụ đỡ các ống chính (D = 812 x 20.6 mm). Kết cấu thượng tầng: Gồm những block và những module riêng rẽ làm thành 1 tầng và được trang bị những thiết bị công nghệ cần thiết đảm bảo cho hoạt động công nghệ khoan khi Jack-up cập vào khoan và chỗ ở cho người ra sửa chữa, vận hành. * Giàn khoan nhẹ BK Giàn BK là loại giàn thép có kết cấu dạng jacket loại nhỏ nhẹ ở trên không có tháp khoan, không có người ở. Công tác khoan được thực hiện bằng giàn jack up. Các thiết bị trên giàn BK được trang bị ở mức tối thiểu để có thể phục vụ cho việc đo lưu lượng và tách nước sơ bộ. Sản phẩm khai thác từ giàn BK sẽ được dẫn qua hệ thống đường ống về giàn MSP hoặc giàn công nghệ trung tâm để xử lý. Giàn khoan cố định BK là một trong những kết cấu chính của thiết kế xây dựng mỏ. Giàn cố định BK có chức năng là giàn đầu giếng, sử dụng cho Jack-up cập vào để khoan khai thác. Hiện nay trên mỏ đã sử dụng các giàn cố định số 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11, giàn cố định số 14, 15 đang trong giai đoạn xây dựng. Về mặt cấu tạo giàn gồm phần móng khối chân đế và kết cấu thượng tầng. * Giàn công nghệ trung tâm
Hình 1.2. Giàn công nghệ trung tâm CTP-2 Giàn công nghệ trung tâm là tổ hợp các thiết bị công nghệ vừa và nhỏ thành một cụm tổ hợp công nghệ phục vụ cho công tác khai thác và sơ chế sản phẩm dầu & khí khai thác được tại mỏ. Giàn công nghệ trung tâm bao gồm các bộ phận sau: Giàn công nghệ Giàn nhẹ BK Hệ thống các cầu dẫn nối các giàn với nhau Cần đuốc (Fakel) và các đường ống tựa trên các block chân đế. Chức năng chính của giàn công nghệ trung tâm là: - Thu gom tách lọc các sản phẩm từ các giàn BK, giàn MSP. - Xử lý dầu thô thành dầu thương phẩm và bơm đến các trạm UBN. - Xử lý nước thải đảm bảo điều kiện vệ sinh môi trường theo tiêu chuẩn quốc tế rồi thải xuống biển. - Xử lý sơ bộ khí đồng hành và dẫn chúng vào các trạm nén khí. - Hệ thống các giàn nén khí . Bao gồm các trạm nén khí áp lực cao và thấp có chức năng nén khí đồng hành để đưa vào bờ và phục vụ công nghệ gaslift. - Hệ thống các giàn bơm nước ép vỉa (WIP) . Bao gồm các trạm bơm nước áp lực cao nhiều cấp có chức năng đưa nước xuống các giếng để phục vụ công nghệ khoan khai thác.
Hình 1.3. Giàn công nghệ trung tâm CTK-3 1.2.2. Hệ thống trạm rót dầu không bến Dầu thô từ các giàn MSP, BK, CTP được xử lý và vận chuyển tới các tàu chở dầu nhờ 3 trạm rót dầu không bến. Hiện tại ở vùng mỏ Bạch Hổ có các trạm rót dầu không bến sau đang được sử dụng: - Trạm UBN-1 (Chí Linh) nằm ở vòm nam của mỏ gồm có tàu chứa trọng tải 150000 tấn có khả năng tiếp nhận tối đa 10000 tấn/ngày đêm, nhận dầu từ MSP1và CTP2, BK2, có hệ thống ống mềm để tiếp nhận dầu, hệ thống van ngầm, hệ thống neo, hệ thống xuất dầu bằng phương pháp nối tiếp. - Trạm UBN- 2 (Chi Lăng) nằm ở vòm phía bắc của mỏ Bạch Hổ tương tự như trạm UBN-1 chỉ khác là công suất xử lý dầu thô là 15 000 tấn/ngày đêm, hàm lượng nước trong dầu ở cửa vào của thiết bị nhận dầu là 20%. - Trạm UBN- 3 (Ba Vì), có tính năng tương tự UBN-2.
Hình 1.4. Trạm rót dầu không bến VSP-01 Về mặt cấu tạo, trạm UBN chủ yếu có các bộ phận sau: Bể trao đổi nhiệt dạng tấm phẳng (dầu - dầu). Bể trao đổi nhiệt dạng tấm phẳng (dầu - nước). Hệ thống khử nước bằng điện có khối đốt nóng và phân li. Hệ thống phân li kiểu tháp. Khối chứa và chuyển hoá sản phẩm (chất khử nhũ và kìm hãm ăn mòn). Ngoài ra trạm còn có các thiết bị đo và kiểm tra cần thiết, hệ thống van áp lực, hệ thống tín hiệu báo sự cố và phòng cháy đảm bảo cho trạm vận hành một cách an toàn hiệu quả. 1.3. Nước ép vỉa, các đặt tính và yêu cầu cơ bản 1.3.1. Giới thiệu chung về nước ép vỉa Việt Nam là quốc gia đầu tiên trên thế giới thăm dò và khai thác thành công các mỏ dầu trong thân đá móng nứt nẻ. Gần 90% sản lượng dầu khai thác của Việt Nam là từ các mỏ ở dạng này. Làm thế nào để hoàn thiện giải pháp nâng hệ số thu hồi dầu từ 43% lên 50% - 60% . Hầu hết chuyên gia đều thống nhất, thân dầu trong đá móng nứt nẻ là một thân dầu có cấu trúc địa chất phức tạp, tính bất đồng nhất cao, đặc biệt là các tính chất thủy động lực học. Điều này đòi hỏi phải có sự tiếp cận đặc biệt và phù hợp trong công tác nghiên cứu thân dầu này. Trong số những giải pháp được đề cập thì giải pháp điều chỉnh chế độ khai thác và bơm ép nước một cách tối ưu và có thể áp dụng để duy trì áp suất vỉa đối với các thân dầu, cùng với việc sử dụng hệ thống gas-lift. Bản chất của giải pháp trên là thiết lập chế độ khai thác dầu và bơm ép hợp lý nhất như mạng lưới của từng giếng, áp suất bơm, thời gian bơm ép nước... Đó là một trong những giải pháp nhân tạo tác động lên vỉa dầu nhằm mục đích duy trì năng lượng vỉa cho phép duy trì Pv gần bằng Pv ban đầu nhằm đạt được hệ số khai thác k lớn nhất. Trong thực tế dựa vào điều kiện của từng vỉa như tính chất thủy động, hình dạng vỉa, chế độ khai thác mà người ta bố trí hệ thống các giếng bơm ép sao cho hợp lý nhất. Trong đó có các cách bố trí sau đây: - Bơm ép nước ngoài vành đai vùng chứa dầu: Các giếng bơm ép nằm ở chu vi phía ngoài vùng chứa dầu cách ranh giới dầu nước 800-1500m. Tổn thất năng lượng trong quá trình bơm ép lớn (do nước bơm ép phải đi một đoạn đường dài). Tận dụng được tối đa tác dụng của nước bơm ép. (Các giếng khoan ở gần vành đai khai thác trước, lần lượt các giếng khoan bên trong khai thác sau khi giếng bên ngoài ngập nước được chuyển thành giếng bơm ép). Có hiệu quả cao đối với vỉa có mối liên thông thủy động tốt (có độ thấm tốt, thành tạo từ cát sỏi đồng nhất); dầu có độ nhớt không cao. Hiệu quả không cao đối với vỉa không đồng nhất, có những phá hủy kiến tạo. Dầu có độ nhớt cao (nước vượt qua dầu) dẫn đến hậu quả: giếng khai thác bị ngập nước, dầu đọng lại trong vỉa. - Bơm ép trên vành đai chứa dầu: Các giếng bơm ép được bố trí ngay trên ranh giới dầu-nước. Hệ thống này được áp dụng với vỉa có kích thước nhỏ, mối liên hệ thủy động giữa dầu và đất đá xung quanh vỉa dầu kém. Tuy nhiên nó có ưu điểm là tác động nhanh chống lên vỉa, ít tổn hao trong quá trình bơm ép, nhược điểm là dễ hình thành lưỡi nước làm giảm hệ số quét dẫn đến dầu tồn đọng trong vỉa, giếng khai thác dễ ngập nước. - Bơm ép trong vành đai vùng chứa dầu: Các giếng bơm ép được bố trí bên trong vùng chứa dầu. Hệ thống bơm ép này được áp dụng khi biết rõ ràng điều kiện, thông tin địa chất của vỉa và diện tích của vỉa phải lớn. 1.3.2. Xử lý nước ép vỉa Với các mỏ khai thác ngoài biển thì việc sử dụng nước biển làm nước ép là thuận lợi và kinh tế nhất. Tuy vậy yêu cầu nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn quốc tế hiện tại, nước phải được xử lý đạt các yêu cầu như sau: - Về tạp chất cơ học nhỏ hơn 10ppm, 98% các hạt có kích thước ≥ 2µm và 96% hạt có kích thước ≥ 1µm phải được tách bỏ. - Về thành phần hóa học thì lượng ôxi hòa tan < 15ppm, hàm lượng clo còn lại < 600ppm. - Tốc độ ăn mòn kim loại < 0,01 mm/năm với độ pH = 4,5 ÷ 8,5. * Tính chất của nước biển Những tính chất ảnh hưởng đến chất lượng nước ép bao gồm hà lượng chất rắn lơ lửng, hàm lượng vi sinh, thành phần hóa học và khả năng ăn mòn.