Công nghệ dầu khí

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM CÔNG NGHỆ DẦU KHÍ Ths: Lưu Sơn Tùng TỔNG QUAN VỀ MỎ BẠCH HỔ Bạch Hổ là mỏ dầu lớn nhất nằm trên thềm lục địa nam Việt Nam, cách thành phố cảng Vũng Tàu - căn cứ dịch vụ kỹ thuật sản xuất của Xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro (XNLD VSP) 120 km. Dầu được bắt đầu khai thác từ mỏ Bạch Hổ vào năm 1986. Hệ thống các công trình chính xây dựng tại mỏ gồm có: 1. Các giàn cố định: MSP 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11; 2. Các giàn nhẹ: BK-1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9; 10. 3. Giàn công nghệ trung tâm CTP-2 và CTP-3; 4. Giàn duy trì áp suất vỉa: PPD-40000, PPD-30000; 5. Giàn nén khí trung tâm CKP; 6. Trạm nén khí nhỏ MKC; 7. 03 trạm rót dầu không bến: UBN-1, UBN-3, UBN-4; 8. Hơn 370 km đường ống ngầm (đuờng ống nổi trên đáy biển); 9. Hơn 25 km cáp điện ngầm 6.3 kV (cáp điện nổi trên đáy biển). Giàn cố định dạng MSP Các giàn cố định dạng MSP có chức năng khoan (sử dụng tổ hợp khoan cố định) và vận hành khai thác 16 ÷ 18 giếng với độ sâu đến 5000 m. Kết cấu của giàn bao gồm các phần chính sau: - Thượng tầng bao gồm 2 (hoặc 1) tầng; - Dầm chịu lực; - 02 khối chân đế; - Các sàn cập tàu; - Các giếng cùng các ống chống và ống cách nước. Hai chân đế là kết cấu không gian rỗng hình chóp cụt gồm có 8 cột ống (Ф812,8х20,62 mm), các ống ngang và ống xiên 720x16 mm , 609.6x12.7 mm, 530x12 mm, 480x12mm, 426x12 mm. Hai chân đế được đặt cố định xuống đáy biển bởi 48 cọc Ф720х20 mm, mỗi cột ống có 1 cọc chính và 2 cọc phụ, khoảng không gian hình xuyến giữa ống và cọc được bơm đầy xi măng. Vật liệu thép ống: ТУ-20-28-40-48-79, API 5L Gr X60, API 5L Gr X52, API 5L GrB, ВСт3сп4 ГОСТ8731-73. Khối chân đế Giàn công nghệ trung tâm là nơi tiếp nhận các sản phẩm từ các giếng khai thác, xử lý thành dầu thương phẩm để bơm ra UBN, xử lý nước vỉa, thu gom và vận chuyển khí đồng hành đến giàn nén trung tâm, tận dụng khí thải và khí xả sự cố đưa ra hệ thống đuốc. Giàn CTP-2 được xây dựng trên cơ sở giàn MSP nhưng đã thay thế hàng loạt các trang thiết bị thượng tầng. Giàn công nghệ trung tâm CTP-2, CTP-3 Là giàn nhỏ có từ 6 đến 12 giếng được khoan từ phương tiện khoan tự nâng, trên đó trang bị các máy móc thiết bị công nghệ để xử lý sơ bộ dầu khai thác. Về kết cấu, BK gồm các thành phần chính sau: 1. Thượng tầng (TS); 2. Dầm chịu lực (MSF); 3. Chân đế; 4. Các sàn cập tàu (tương tự sàn cập tàu của MSP) 5. Các giếng cùng các ống chống và ống cách nước. Giàn nhẹ (BK) Giàn nén khí trung tâm để tận dụng khí đồng hành mỏ Bạch Hổ. Trên đó trang bị máy nén khí để cung cấp cho hệ thống khai thác bằng gaslift, cung cấp khí nhiên liệu cho máy phát điezen chạy khí, đảm bảo việc đưa khí về bờ. Kết cấu của giàn gồm các thành phần chính sau: 1. Thượng tầng (TS); 2. Chân đế (OB); 3. Các sàn cập tàu (tƣơng tự nhƣ của MSP, BK). Thượng tầng CKP là một module độc lập. Giàn nén khí trung tâm (CKP) Trạm nén khí nhỏ có chức năng như giàn nén trung tâm, chỉ khác biệt ở công suất và theo thiết kế khác. Kết cấu của giàn gồm các thành phần chính sau: 1. Thượng tầng (TS); 2. Dầm chịu lực; 3. Chân đế (ОB)- chân đế OB2 MSP; 4. Các sàn cập tàu (tƣơng tự nhƣ của MSP). Trạm nén khí nhỏ (MKS) Giàn PPD có công dụng xử lý và bơm nước ép vỉa, gồm các thành phần chính sau: Kết cấu của giàn PPD gồm các thành phần chính sau: 1. Thượng tầng (TS); 2. Dầm chịu lực; 3. Chân đế (OB) cùng các ống đầu hút của bơm và các két chứa nước thải; 4. Các sàn cập tàu (tƣơng tự nhƣ của MSP, BK). Giàn bơm ép vỉa PPD Giàn ống đứng (RB) được lắp đặt trên các chân đế riêng biệt, có thể có thượng tầng với máy móc công nghệ với công dụng để lắp đặt và kết nối các phần ống đứng của đường ống ngầm, các đường ống transit giữa các giàn với nhau và giữa các giàn với các cầu dẫn. Các block trung gian được lắp đặt trên các chân đế độc lập để đỡ các cầu dẫn, các đường ống transit. Các giàn ống đứng và chân đế trung gian Khu nhà ở được lắp đặt trên các chân đế riêng biệt, gồm có: 1. Thượng tầng với các khối nhà ở, sân bay và các trang bị xuồng cứu sinh; 2. Dầm chịu lực (MSF); 3. Chân đế; 4. Các sàn cập tàu (tương tự sàn cập tàu của MSP). Các khu nhà ở Các cầu dẫn có công dụng cho người đi lại và để đặt các đường ống giữa các giàn, giữa giàn và các chân đế trung gian (giàn ống đứng), hệ thống đuốc. Cầu dẫn có các phần sau: - Kết cấu kim loại; - Đường ống và các giá kẹp; - Đường đi bộ, lan can bảo vệ, các thang lên xuống. Kết cấu của cầu là khối tam diện hay tứ diện, mỗi mặt là giàn phẳng được chế tạo từ thép ống. Các cầu dẫn Độ dài của cầu: 23-80 m, khối lượng 15-300 tấn. Hệ thống neo ngầm của UBN gồm có: 1. Xích neo, 8 chiếc cho mỗi UBN 1,2,3,4 2. Moóc nối; 3. Các cọc neo (theo thiết kế các cọc neo phải được đóng sâu dưới mặt đáy biển tự nhiên). Độ dài nhánh xích L=300- 480 m. Đường kính xích 95- 133 mm. Tổng độ dài xích – 11.5 km. Tổng khối lượng xích ~4000 tấn. Cọc neo – thép ống Ф2032х50 mm Hệ thống neo tàu UBN Các tuyến đường ống trên biển TỔNG QUAN VỀ MỎ RỒNG VÀ NAM RỒNG – ĐỒI MỒI Mỏ Rồng và Nam Rồng - Đồi Mồi (gọi tắt: Rồng – Đồi Mồi) nằm trên diện tích khoảng 440 km2, 24.2 km từ Bắc sang Nam và 18,2 km từ Tây sang đông, tại lô 09-1 thềm lục địa nam Việt Nam, cách thành phố cảng Vũng Tàu - căn cứ dịch vụ kỹ thuật sản xuất của Liên doanh Việt-Nga Vietsovpetro (Vietsovpetro) 120km. Thành phố Vũng Tàu nối với thành phố Hồ Chí Minh 125 km đường bộ, và 80 km đường thủy cho hầu hết các loại tàu thủy. Khoan thăm dò trên diện tích mỏ Rồng - Đồi Mồi được thực hiện bằng gìan khoan tự nâng (GKTN). Nguồn điện được dùng trong quá trình khoan là máy phát điện động cơ đốt trong. Nguồn điện được dùng cho các căn cứ sản xuất của Vietsovpetro và thành phố Vũng Tàu là nguồn cáp điện 35 кВ. Hệ thống các công trình biển xây dựng tại mỏ Rồng - Đồi Mồi gồm có: - Các giàn cố định, RP-1, 2, 3. - Các giàn nhẹ, RC-1,2, 3, 4, 5, 6, 7, RC-DM; - Giàn nén khí DGCP; - Trạm rót dầu không bến UBN-3 với PLEM và hệ thống neo; - Khoảng 364 km đường ống nằm trên đáy biển; - Khoảng 68 km cáp điện ngầm 22 kV и 6,3 kV nằm trên đáy biển. Các giàn cố định dạng RP có chức năng khoan (sử dụng 01 tổ hợp khoan cố định) và vận hành khai thác 16 ÷ 18 giếng với độ sâu 3000-5000 м. Kết cấu của giàn bao gồm các phần chính sau: 1. Thượng tầng bao gồm 2 tầng (TT); 2. Dầm chịu lực (DCL); 3. 02 khối chân đế. (KCĐ); 4. Các sàn cập tàu (SCT) ; 5. Các giếng cùng các ống chống và ống cách nước. Giàn cố định dạng RP Giàn nhẹ RC – là giàn nhỏ có từ 6 đến 12 giếng được khoan từ phương tiện khoan tự nâng, trên đó trang bị các máy móc thiết bị công nghệ để xử lý sơ bộ dầu khai thác. Về kết cấu, RC gồm các thành phần chính sau: 1. Thượng tầng (TS); 2. Dầm chịu lực (DCL); 3. Chân đế; 4. Các sàn cập tàu (tương tự sàn cập tàu của RP) 5. Các giếng cùng các ống chống và ống cách nước. Giàn nhẹ Giàn nén khí DGCP dùng để tận dụng khí đồng hành mỏ Rồng - Đồi Mồi.Trên đó trang bị máy nén khí để cung cấp cho hệ thống khai thác bằng gaslift, cung cấp khí nhiên liệu cho máy phát điezen chạy khí, đảm bảo việc đưa khí về bờ Kết cấu của giàn gồm các thành phần chính sau: 1. Thượng tầng (TT); 2. Khối Chân đế (KCĐ); 3. Khung dầm chịu lực với cần ống xả khí và cần trục . 4. Các sàn cập tàu (tương tự như của RP, RC). Thượng tầng DGCP là một cụm module độc lập Giàn nén khí DGCP TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ NHỮNG TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ DẦU MỎ Tính chất bay hơi của dầu mỏ hay các sản phẩm của nó có ý nghĩa rất lớn trong quá trình bảo quản, vận chuyển cũng như trong quá trình sử dụng. Vì vậy đây là một tính chất hết sức quan trọng của dầu mỏ. Thành phần cất là khái niệm dùng để biểu diễn phần trăm của mẫu bay hơi trong điều kiện tiến hành thí nghiệm theo nhiệt độ hoặc ngược lại nhiệt độ theo phần trăm thu được khi tiến hành chưng cất mẫu. Thực tế người ta sử dụng những khái niệm sau. Nhiệt độ sôi đầu: Là nhiệt độ đọc được trên nhiệt kế vào lúc giọt chất lỏng ngưng tụ đầu tiên chảy ra từ cuối ống ngưng tụ. Nhiệt độ sôi cuối: Là nhiệt độ cao nhất đạt được trong qúa trình chưng cất. Nhiệt độ sôi 10% (t10%), t50%, t90%, t95%, ... Là nhiệt độ đọc trên nhiệt kế tương ứng khi thu được 10%, 50%, 90%, 95% ... chất lỏng ngưng tụ trong ống thu. Đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa phần cất thu đươc và nhiệt độ được gọi là đường cong chưng cất. Tuỳ theo thiết bị sử dụng khi tiến hành chưng cất mà ta có nhiều loại đường cong khác nhau như đường cong chưng cất đơn giản, đường cong điểm sôi thực Khi cần phân tích nhanh thường đối với các sản phẩm nhẹ của dầu mỏ người ta tiến hành trên bộ chưng cất tiêu chuẩn Engler và đường cong thu được là đường cong chưng cất Engler hay đường cong chưng cất ASTM D 86. (American Society for Testing and Materials) Thiết bị chưng cất Engler thì chất lỏng của mẫu bị đun nóng nên bay hơi rồi qua bộ phận làm lạnh để ngưng tụ sau đó chảy vào ống đong, như vậy đây là quá trình chưng cất với khả năng phân chia không triệt để. Để bảo đảm tốt quá trình phân chia các cấu tử thì người ta sử dụng bộ chưng cất với độ phân chia nghiêm ngặt hơn (thiết bị chưng cất có số đĩa tương đương với 15 đĩa lý thuyết chỉ số hồi lưu bằng 5), tiến hành chưng cất theo tiêu chuẩn ASTM D 2892. Đường cong thu được ở đây có độ phân chia rất lớn nên được gọi là đường cong điểm sôi thực hay thường gọi là đường cong TBP (True Boiling Point). ASTM D 3710 xác định đường cong chưng cất xăng nhẹ bằng sắc ký khí; ASTM D 1078 xác định đường cong chưng cất chất lỏng hữu cơ bay hơi; ASTM D 1160 xác định đường cong chưng cất ở áp suất chân không của các phân đoạn có nhiệt độ sôi cao. NỘI DUNG 1. Giới thiệu về khí thiên nhiên và khí dầu mỏ 2. Quá trình công nghệ chế biến khí 3. Làm sạch khí khỏi các tạp chất cơ học 4. Tách condensat 5. Khử nước 6.Khử acide 7. Tách các phân đoạn hydrocarbon 8. Tách nito, Thủy ngân, Hêli 1. GIỚI THIỆU VỀ KHÍ THIÊN NHIÊN VÀ KHÍ DẦU MỎ 1.1. Nguồn gốc và phân loại 1.2. Thành phần và đặc tính 1.3. Tình hình chế biến và sử dụng khí thiên nhiên và khí dầu mỏ Nguồn gốc của khí thiên nhiên và khí dầu mỏ Cùng nguồn gốc với dầu mỏ Có nguồn gốc từ vật liệu hữu cơ ban đầu • Tích đọng các vật liệu hữu cơ ban đầu • Biến đổi các chất hữu cơ thành hydrocarbon • Dầu khí chuyển đến các bể chứa • Dầu khí tiếp tục biến đổi trong bể chứa Các giai đoạn tạo thành dầu mỏ Phân loại • Khí thiên nhiên: Khai thác từ các mỏ khí riêng biệt • Khí dầu mỏ (khí đồng hành): Thu được trong quá trình khai thác dầu. • Condensat: Thực chất là phần đuôi của khí và phần đầu của dầu. Theo nguồn gốc • Khí chua: Hàm lượng H2S > 1% thể tích và CO2 > 2% thể tích. • Khí ngọt: Hàm lượng H2S ≤ 1% thể tích và CO2 ≤ 2% thể tích Theo hàm lượng acide • Khí béo: Giàu propan, butan và Hydrocarbure nặng (ρ> 150 g/cm3 ). Khí này để chế tạo xăng (LGN), khí hóa lỏng (LPG) và tổng hợp hữu cơ. • Khí gầy: Chứa ít hydrocarbure nặng (ρ < 50 g/cm3 ). . Sử dụng làm nhiên liệu cho công nghiệp và đời sống. Theo thành phần C3 + • Khí khô: C2 + ≤ 10% • Khí ẩm: : C2+ > 10% Theo thành phần C2 + Thành phần khí Cấu tử cơ bản: metan, etan, propan, n-butan và iso – butan Pentan và các hydrocarbure no mạch thẳng chiếm một lượng không đáng kể • H2S: Thực tế hàm lượng H2S rất nhỏ (<1% thể tích), chỉ có một số mỏ khí ở Đức và CEI là có H2S > 10% • CO2, N2: Thường xuyên có mặt trong khí thiên nhiên và khí dầu mỏ: CO2: 0,5 -10% (có thể đạt 70%); N2: 0,5 – 5% (có thể đạt hơn 25%) Ngoài ra còn chứa tạp chất như H2S, CO2, N2, He và Hg Khí thiên nhiên có thành phần chủ yếu là metan (80 ÷99% thể tích). • Các mỏ khí thiên nhiên là các túi khí nằm sâu dưới mặt đất và thành phần khí ở bất cứ vị trí nào của túi khí cũng giống nhau (do trong pha khí các cấu tử được phân tán trong nhau rất đều) → Thành phần khí không phụ thuộc vào vị trí khai thác Khí dầu mỏ có thành phần chủ yếu là metan, ngoài ra còn có etan, propan, butan và các hydrocarbur có hàm lượng lớn hơn trong khí thiên nhiên • Thành phần của khí dầu mỏ thay đổi trong một phạm vi khá rộng tùy theo mỏ dầu khai thác, vị trí khai thác và thời gian khai thác. Các mỏ dầu thường tồn tại dưới áp suất cao nên một phần các hydrocarbur ở trạng thái khí hòa tan trong pha lỏng, Khi khai thác lên mặt đất, áp suất giảm lượng khí sẽ thoát ra.→Thời gian khai thác càng dài → Áp suất của khí trên bề mặt pha lỏng giảm dần → Khí càng nặng. Thành phần khí dầu mỏ ở một số mỏ dầu khí của Việt Nam Tính chất vật lý Khí hydrocarbon không màu, không mùi, không vị do vậy khi sủ dụng người ta thêm chất tạo mùi tùy theo mức độ an toàn Tình tan của chúng không giống nhau, không trộn lẫn với nước và có thể tan dễ dàng trong các chất mỡ và chất hữu cơ Điểm sôi của n-paraffine tăng dần theo số nguyên tử Carbon có trong mạch Tình hình chế biến và sử dụng khí thiên nhiên và khí dầu mỏ Khí thiên nhiên và khí dầu mỏ là nguồn nguyên liệu quan trong cho công nghiệp hóa dầu nói riêng và hóa học nói chung. • Sông Hồng • Cửu Long • Nam Côn Sơn • Mã Lai – Chu Thổ • Miền Trung Tiềm năng về khí của Việt Nam tập trung tại 5 bể chính: Hiện nay chỉ có 2 bể có trữ lượng thương mại là Cửu Long và Nam Côn Sơn thuộc thềm lục địa phía Nam. Trong đó mỏ dầu Bạch Hổ và Rồng thuộc bể Cửu Long đã và đang cho sản lượng khai thác khí dầu mỏ quan trọng nhất. Tình hình sản xuất khí thiên nhiên trên thế giới (đơn vị = 106tep = triệu tấn dầu tương đương; 1 tấn GNL = 2,2m3GNL =1350m3 khí) Tình hình tiêu thụ khí thiên nhiên trên thế giới (đơn vị = tep) Tiềm năng khí ở Việt Nam Ứng dụng của khí Sử dụng cho ngành công nghiệp điện Sử dụng cho quá trình bức xạ nhiệt Là nguyên liệu trong sản xuất Sử dụng trong công nghiệp giao thông vận tải Sử dụng để sản xuất phân đạm Sử dụng để sản xuất methanol Sử dụng cho liên hợp điện đạm Triển vọng của ngành công nghiệp khí • Công nghiệp: 14% • Phân đạm: 6% • Vận tải: 0% • Điện: 30% • LNG: 31% • Xuất khẩu sang Thái Lan: 19% Nhu cầu sử dụng khí trong năm 2010: 2. QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ Sơ đồ quá trình chế biến khí