BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤTTRẦN 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
2.2.3. Kiểm toán cho đường ống chôn 21
Chương 3 28
PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG TUYẾN ỐNG TỪ MỎ D14 ĐẾN TRẠM
PHÂN PHỐI KHÍ TIỀN HẢI 28
Sinh viên: Trần Đức Soạn Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
3.1. Phương pháp chung khi thi công trên đất liền 28
3.1.1. Lựa chọn và đánh dấu tuyến ống 29
3.1.2. Quá trình đào rãnh 29
3.1.3. Quá trình rải ống và uốn ống 31
3.1.4. Quá trình hàn ống 34
3.1.5. Phủ ống và hạ xuống rãnh 35
3.1.6. Quá trình lấp rãnh 36
3.1.7. Thi công tại các vị trí cắt ngang ống qua các khu vực đặc biệt 37
3.1.8. Phục hồi trạng thái ban đầu 39
3.1.9. Các kĩ thuật đặc biệt sử dụng trong thi công đường ống
39
3.2. Thi công tuyến ống dẫn khí từ mỏ D14-STL về trạm phân phối khí Tiền
Hải 40
3.2.1. Dự kiến các đoạn đường ống dẫn khí có thể đi qua 41
3.2.2. Tập kết vật tư, thiết bị và tổ chức nhân sự 43
3.2.3. Phương pháp lắp đặt tuyến ống 45
3.2.4. Kiểm tra thủy lực đường ống 51
Chương 4 52
CHỐNG ĂN MÒN CHO HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG VÀ CÔNG TÁC AN
TOÀN TRONG THI CÔNG TUYẾN ỐNG D14 52
4.1. Ăn mòn và chống ăn mòn cho đường ống 52
4.1.1. Ăn mòn và các biện pháp chống ăn mòn đường ống 53
4.1.2. Các biện pháp chống ăn mòn và độ dày lớp phủ chống ăn mòn cho
16 Hình 4.1 Sơ đồ nguyên tắc bảo vệ ống bằng Cathod 61
Sinh viên: Trần Đức Soạn Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
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
Sinh viên: Trần Đức Soạn Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
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;
V
max
: Vận tốc lớn nhất cho phép trong ống
: 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/m
2
);
: Hệ số giản nở vỉ nhiệt của thép, m/m/
0
C ;
T
2
: Nhiệt độ lớn nhất trong quá trình vận hành, (
0
C);
Sinh viên: Trần Đức Soạn Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
T
1
: Nhiệt độ môi trường, (
0
C);
: Tải trọng tĩnh của đất lên ống đẫn, (pa);
: Khối lượng riêng của đất khô, (kg/m
3
);
C: Chiều cao tính từ mặt đất lên điểm trên cùng của đường ống chôn, (m);
: Khối lượng của đất khô lấp, (kg/m
Chất
BẢNG QUY ĐỔI VÀ CÁC ĐƠN VỊ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN
Sinh viên: Trần Đức Soạn Lớp: Thiết bị dầu khí K51
1 inch (in) = 0,0254 m
1 foot (ft) = 0,305 m
1 psi = 6895 pa
1 bar = 100000 pa
1 thùng (bbl) = 0,159 m
3
1 bộ khối (scf) = 0,028321 m
3
1 triệu bộ khí (MMscf) = 10
6
bộ khí (scf)
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
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
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
Sinh viên: Trần Đức Soạn 2 Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
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 m
3
/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
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.
Sinh viên: Trần Đức Soạn 4 Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
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
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
Sinh viên: Trần Đức Soạn 6 Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
Triệu mét khối 725.2 3779.0 49087.8
Sinh viên: Trần Đức Soạn 7 Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
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 m
3
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 m
3
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 m
3
/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
Giản đồ pha:
Sinh viên: Trần Đức Soạn 9 Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
Hình 2.1. Giản đồ pha
2.1.2. Điệu kiện vận hành
Nhiệt độ khí tại đầu vào đường ống: 20
0
C (nhỏ nhất);
24
0
C (lớn nhất);
Nhiệt độ không khí môi trường ngoài: 25
0
C (trung bình);
36
0
C (lớn nhất);
10
0
C (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
).
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
Sinh viên: Trần Đức Soạn 11 Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
bổ sung một số tiêu chuẩn và qui phạm của Việt Nam và Quốc tế đang hiện
hành.
2.2. Thiết kế hệ thống đường ống
2.2.1. Các thiết bị công nghệ tại giếng khoan D14
Trên cơ sở các thông số khí thu thập được tại giếng khoan D14 như
thành phần, áp suất, giản đồ pha và nhiệt độ như nêu ở trên, các phân tích sơ
bộ cho thấy cần thiết phải lắp đặt cụm thiết bị tách khí ba pha loại nằm ngang
nhằm tách riêng lượng nước và condensate khai thác được cùng với khí. Công
suất của cụm thiết bị tách khí này được xác định dựa trên cơ sở lưu lượng
khí/condensate/nước tại đầu ra của giếng khoan, các thông số cơ bản của bình
tách này tương ứng cho từng phương án khai thác và phân phối khí.
Nhằm đảm bảo duy trì áp lực khí tại đầu vào đường ống, ổn định hoạt
động của bình tách ba pha nói trên, tại vị trí phía trước và sau cụm thiết bị
tách này cần được lắp đặt các van điều chỉnh áp lực đầu vào và ra của khí.
Lượng condensate và nước sẽ được điều chỉnh bằng một thiết bị đo tự động
- Cụm thiết bị phóng thoi (pig launcher)
Tiêu chuẩn thiết kế: ASME Section VIII.
Barrel: 6 X 8" .
Áp suất thiết kế: ANSI class 300 (áp suất làm việc cho
phép lớn nhất là 51 barg).
Nhiệt độ thiết kế:
60
0
C.
- Cụm van điều chỉnh áp suất (PCV)
Công suất: 91,397 triệu m
3
/năm mắc song song.
Số lượng: 2 (1 hoạt động + 1 dự phòng).
Áp suất thiết kế: ANSI class 300 (áp suất làm việc cho
cho phép lớn nhất là 51 barg).
Nhiệt độ thiết kế: 60
0
C.
Độ giảm áp cho phép: 0,1-10 barg.
- Cụm thiết bị đo lưu lượng
Kiểu: Ultrasonic.
Công suất: 91,397 triệu m
3
/năm
Số lượng: 2 (1 hoạt động + 1 vừa dự phòng + kiểm
tra)
Áp suất thiết kế: ANSI class 300 (áp suất làm việc cho
phép lớn nhất là 51 barg)
* Hệ thống phát hiện cháy… vv.
+ Hệ thống bảo vệ chống ăn mòn cho trạm
Tất cả các thiết bị trong trạm đều được bố trí nổi trên mặt đất, do đó
thiết kế bảo vệ ăn mòn cho hệ thống ống và thiết bị trong trạm chủ yếu bằng
phương pháp sơn phủ.
+ Hệ thống khí nhiên liệu và điều khiển
Khí nhiên liệu và điều khiển (fuel, instrument gas) cho các máy phát
điện chạy khí nếu có, van ESDV, PCV trong trạm sẽ dùng chính khí trong
đường ống. Khí này sẽ được lấy từ sau thiết bị lọc và sẽ được giảm áp đến áp
suất yêu cầu của khí điều khiển.
Sinh viên: Trần Đức Soạn 14 Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ Địa
Chất
Các hạng mục xây dựng cho trạm xử lý và phân phối khí cũng được
thiết kế phù hợp với theo bản vẽ mặt bằng sơ bộ.
2.2.2.Tính toán thiết kế đường ống
2.2.2.1. Độ dày thành ống
Độ dày thành ống được tính theo công thức trong ASME B 31.8
Theo đó : t = (2.1)
Bảng 2.1. Độ dày thành ống
t =
Thể loại
Hệ số
thiết
kế
Đường
kính
ống
(inch)
Hệ số thiết kế F =0,5 Class 3 sử dụng cho khu vực dân cư ngoại thành
đô thị và cho phép phát triển dọc theo đường ống trong tương lai.
2.2.2.2. Tính toán thủy lực đường ống và lựa chọn kích thước ống
Theo tiêu chuẩn API RP14E, lựa chọn kích thước ống dựa vào các điều
kiện sau:
Vận tốc lớn nhất cho phép trong ống được xác định theo công thức sau:
V
max
= (2.2)
Trong đó:
- C là hằng số có giá trị từ 150 đến 200 ;
Sinh viên: Trần Đức Soạn 15 Lớp: Thiết bị dầu khí K51
Copyright: Tài liệu đại học ©