Giải pháp kỹ thuật, công nghệ tận thu condensate trên giàn nén khí nhỏ – vòm bắc mỏ Bạch Hổ

Lời mở đầu Ngành công nghiệp Dầu khí Việt Nam từ khi thành lập đến nay đã có đóng góp rất lớn vào công cuộc xây dựng và phát triển đất nước. Trước nhu cầu rất lớn về nguồn năng lượng thì việc khai thác các mỏ dầu, mỏ khí và sử dụng khí đồng hành, tận thu các sản phẩm từ dầu khí mang lại ý nghĩa quan trọng về mặt kinh tế và công nghệ, thiết bị xử lý, công cụ tính toán, mô phỏng quá trình đóng vai trò quyết định cho mục đích vận hành hệ thống, ứng dụng công nghệ, nhằm tối ưu hóa lượng sản phẩm. Qua quá trình làm việc, học tập và tìm hiểu em thấy các nhà máy chế biến dầu khí đã và đang xây dựng. Các nhà máy hiện có thì đang tăng công suất, nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng, trong khi đó nguồn nguyên liệu trong nước đang giảm dần thì việc tận thu tối đa sản phẩm dầu khí là rất cấp thiết, mà nguồn tận thu là khí đồng hành và condensate, đặc biệt là condensate. Do đó em đã làm đồ án tốt nghiệp đại học với đề tài: “Giải pháp kỹ thuật, công nghệ tận thu condensate trên giàn nén khí nhỏ – vòm Bắc mỏ Bạch Hổ” Em xin chân thành cảm ơn quí thầy cô bộ môn Khoan - Khai Thác dầu khí, Th.S Vũ Thiết Thạch, PGS.TS Cao Ngọc Lâm, Th.S Lê Quang Duyến, Th.S Phạm Hoàng Việt đã giúp đỡ và hướng dẫn em thực hiện luận văn này. MỤC LỤC Đề mục Trang Trang bìa . i Lời mở đầu ii Tóm tắt nội dung luận văn . iii Mục lục iv Danh sách hình vẽ . viii Danh sách bảng biểu . xii CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KHÍ - CONDENSATE 1 I.1 Khái niệm về khí tự nhiên 1 I.2 Phân loại khí tự nhiên 3 I.3 Các tính chất cơ bản của hydrocarbon . 4 3.1 Tính chất vật lý 4 3.1.1 Khối lượng phân tử trung bình 4 3.1.2 Khối lượng riêng . 4 3.1.3 Tỷ trọng tương đối . 5 3.1.4 Nhiệt độ điểm sương 5 3.1.5 Áp suất và nhiệt độ tới hạn . 6 3.1.6 Giới hạn cháy nổ của khí hydrocarbon 6 3.2 Tính chất hoá học của hydrocarbon . 7 3.3 Phương trình trạng thái . 7 II.1 Khái niệm về Condensate 9 II.2 Sản lượng Condensate trên thế giới 9 II.3 Thành phần và trữ lượng Condensate ở nước ta . 10 II.4 Hiện trạng khai thác và sử dụng Condensate ở nước ta 13 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÍ THUYẾT . 15 II.1 Cơ sở tính toán 15 1.1 Giản đồ pha 15 1.1.1 Giản đồ pha của đơn chất 15 1.1.2 Giản đồ pha của hỗn hợp khí nhiều cấu tử 17 1.2 Cân bằng pha lỏng – khí . 18 1.3 Nhiệt lượng . 22 1.4 Nhiệt dung riêng . 22 1.5 Enthapy 25 1.6 Entropy 28 II.2 Các phương pháp tách Condensate 30 2.1 Phương pháp ngưng tụ 30 2.2 Phương pháp hấp thụ 32 2.3 Phương pháp chưng cất . 34 II.3 Các thiết bị ứng dụng trong công nghệ khí . 35 3.1 Bình tách 35 3.2 Máy nén khí . 36 3.3 Turbine khí . 36 3.4 Thiết bị thu hồi nhiệt HRSG (Heat Recovery Steam Generator) 39 3.5 Thiết bị làm mát, gia nhiệt, trao đổi nhiệt . 40 3.6 Van điều khiển . 41 3.7 Đặc tính của các quá trình công nghệ . 42 3.7.1 Quá trình tiết lưu qua van . 42 3.7.2 Hỗn hợp theo dòng 43 3.7.3 Quá trình gia nhiệt, trao đổi nhiệt . 43 3.7.4 Qua máy nén khí, máy bơm, expander 43 3.7.5 Qua bình tách 44 CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ GIÀN NÉN KHÍ NHỎ 45 III.1 Vị trí – chức năng 45 III.2 Hệ thống công nghệ . 45 2.1 Sơ đồ công nghệ chung . 45 2.2 Xử lí khí trước khi nén 45 2.3 Quá trình nén khí 46 2.4 Mô tả công nghệ tổ hợp máy nén khí . 48 2.5 Hệ thống đuốc 50 2.6 Hệ thống xử lí khí nhiên liệu . 51 III.3 Vị trí thu hồi khí trong hệ thống vòm Bắc mỏ Bạch Hổ 52 III.4 Khảo sát thực tế việc thu gom khí trong hệ thống . 53 III.5 Vị trí thu hồi Condensate trong hệ thống 54 III.6 Khảo sát thực tế việc thu gom Condensate 57 CHƯƠNG IV: CÁC GIẢI PHÁP TẬN THU KHÍ - CONDENSATE 60 IV. Các giải pháp đã được đề suất 60 IV.1. Bổ sung khí cao áp từ MSP-1, thổi thông đường ống 60 1.1 Nội dung . 60 1.2 Kết quả . 61 1.3 Hạn chế 61 IV.2 Dùng 3 tổ máy nén khí trên GNKN để thông đường ống 61 2.1 Nội dung 61 2.2 Kết quả 61 IV.3 Làm lạnh khí ở áp suất không đổi để tách pha lỏng từ MSP-3 62 3.1 Nội dung . 62 3.2 Thiết kế và tính toán . 62 3.2.1 Tính toán quạt làm mát 62 3.2.2 Tính toán và thiết kế bình tách . 63 3.3 Kiểm tra khả năng vận chuyển của đường ống 65 3.4 Hiệu quả kinh tế đạt được . 65 IV.4 Giải pháp công nghệ thu hồi condensate trên giàn nén khí . 66 4.1 Giản đồ pha của khí nhiều cấu tử 66 4.2 Ứng dụng giản đồ pha trong công nghệ tách Condensate 67 4.3 Thực tiễn về thu hồi Condensate trong khí đồng hành 67 4.4 Khảo sát nguyên nhân gây hao hụt sản phẩm dầu khí 68 4.4.1 Khảo sát vấn đề 68 4.4.2 Mô hình hoá . 70 4.4.3 Phân tích kết quả 70 4.4.4 Đánh giá . 71 IV.5 Thiết kế hệ thống thu gom & xử lí khí thấp áp mới 71 5.1 Nội dung . 71 5.2 Lưu đồ công nghệ . 71 5.3 Kết quả . 72 IV.6 Đưa Condensate trắng từ GNKNvề Giàn nén khí trung tâm. 72 6.1 Nội dung 72 6.2 Mô hình hoá 73 6.3 Xử lý số liệu 74 6.4 Hiệu quả kinh tế 74 CHƯƠNG V: ỨNG DỤNG HYSYS ĐỂ MÔ PHỎNG GIẢI PHÁP . 75 V.1 Giới thiệu về HYSYS . 75 1.1 Phần mềm HYSYS 75 1.2 Quản lí Cơ sở Mô phỏng (The Simulation Basic Manager) 77 V.2 Xây dựng quá trình mô phỏng . 83 2.1 Lưu đồ công nghệ chung 83 2.2 Mô phỏng cụm thu gom, xử lý khí trên GNKN . 85 2.3 Mô phỏng công nghệ lượng Condensate thất thoát . 100 2.4 Mô phỏng thu gom Condensate vận chuyển đến GNKTT 109 CHƯƠNG VI: ATLĐ TRONG THU GOM – XỬ LÝ KHÍ . 119 VI.1 Tình hình chung về ATLĐ và BVMT trong ngành CN khí VN 119 VI.2 Công tác AT và BVMT trên các giàn nén khí 119 VI.3 An toàn cháy nổ độc hại cho người và môi sinh . 120 VI.4 Kiểm soát sự nhiễm khí trên công trình . 120 VI.5 các dạng sự cố có thể xảy ra trên công trình 121 VI.6 Các hệ thống cứu hoả và phương tiện cứu sinh 123 VI.7 Các chất thải trên công trình . 124 VI.8 Các biện pháp an toàn và bảo vệ môi trường . 125 CHƯƠNG VII: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 126 VII.1 Hiệu quả đạt được từ giải pháp 126 VII.2 Kết luận – kiến nghị 127 Tài liệu tham khảo . 128 Phụ lục