Trong kỳ 5 của loạt bài viết nghiên cứu đổi mới khoa học kỹ thuật, áp dụng vào thực tế sản xuất mang lại nhiều lợi ích lớn trên giàn CCP, chúng tôi xin gửi đến quý độc giả thêm một cải tiến như trên.
Trước đây Giàn Nén Khí Trung Tâm của mỏ Bạch Hổ tiếp nhận khí đồng hành của mỏ Bạch Hổ, thu gom khí Rạng Đông, Tê Giác Trắng để nén về bờ và cung cấp khí gaslift. Khí này có hàm lượng CO2 thấp nên giàn CCP chỉ tiến hành chạy máy phân tích khí Gas Chromatograph 1 lần/tuần.
Tuy nhiên đầu năm 2017 giàn CCP có tiếp nhận thêm khí từ Thiên Ưng, khí này có hàm lượng CO2 cao nên phải chạy máy Gas Chromatograph liên tục để theo dõi, qua đó điều chỉnh sản lượng tiếp nhận từ Thiên Ưng (nếu thành phần CO2 > 0.92% thì gây ra ăn mòn đường ống). Tuy nhiên trong các ca làm việc gần đây % khí CO2 về bờ luôn bị vượt ngưỡng 0.92%.
Đoạn ống lấy mẫu từ đường Export Gas đến máy phân tích khí Daniel GC-500 khá dài (khoảng 9 m).
Thêm vào đó máy phân tích thành phần khí Gas Chromatograph chỉ tiêu tốn một lượng khí rất nhỏ đưa vào trong máy để phân tích. Điều này dẫn đến là khi thành phần khí bên ngoài đường ống Export Gas thay đổi thì máy phân tích thành phần khí Gas Chromatograph vẫn đang phân tích khí cũ đang tích trong đoạn ống lấy mẫu, làm cho máy phân tích khí có độ trễ lớn (3 giờ) so với sự thay đổi thành phần khí bên ngoài đường ống dẫn đến % CO2 trong khí gần đây liên tục bị vượt ngưỡng 0.92%.
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của Gas Chromatograph
Vì vậy, mỗi lần thay đổi sản lượng khí tiếp nhận từ Thiên Ưng hay để tăng độ chính xác của bộ phân tích khí, bộ phận Công Nghệ/KIP phải xuống để tiến hành xả đoạn ống khí từ đường lấy mẫu à máy Daniel GC-500 bằng tay.
Trên đây là hiện trạng của bộ phân tích khí về bờ Gas Chromatograph (GC) tại CCP.
Tiếp tục tôi xin phép nói về hiện trạng nhận khí Thiên Ưng: Khí Thiên Ưng được điều tiết bởi Giàn Công Nghệ Trung Tâm Số 2 (CTP-2). Việc điều tiết sẽ căn cứ vào giá trị nồng độ CO2 hiển thị trên màn hình SCADA của giàn CCP và điều độ CCP sẽ báo CTP-2 tăng hay giảm lưu lượng gas này sao cho phù hợp. Nhưng do nồng độ CO2 trong khí tại Thiên Ưng cao, đường ống vận chuyển lại dài, nên vấn đề đặt ra là tập khí có nồng độ CO2 cao đó bao lâu sẽ đến CCP. Việc tính toán khó khăn khi giá trị này tùy thuộc rất nhiều thông số: Áp suất, nhiệt độ, lưu lượng, thành phần v.v.. của đầu Thiên Ưng, đầu BK-2, BK-4, CTP-2, CCP v.v… Và việc cắt giảm hay tăng lưu lượng tiếp nhận bao nhiêu là phù hợp sẽ có độ trễ rất lớn (dao động từ 4 – 5h). Như thế khả năng đón nhận tập khí có nồng độ cao của Thiên Ưng sẽ làm cho nồng độ CO2 tại GC đạt quá ngưỡng mà rất khó kiểm soát.
Để giải quyết vấn đề khó khăn nêu trên nhóm tác giả đã nảy ra sáng kiến, giải pháp sau:
Giải pháp đối với bộ phân tích khí về bờ Gas Chromatograph (GC) tại CC
Chúng tôi tiến hành thực hiện như sau: Lắp đặt thêm van điện từ để xả đoạn ống khí từ đường lấy mẫu à máy Daniel GC-500, tín hiệu van này sẽ được đưa về hệ thống PLC Process. Trên đây chúng tôi cải tiến chương trình sử dụng tín hiệu này để điều khiển van xả Auto/ Manual.
Chế độ Auto: van sẽ tự động xả 1 lần/ 2 giờ, mỗi lần xả là 1 phút.
Chế độ Manual: Van sẽ xả khi người vận hành nhấn nút xả trên SCADA.
Trên màn hình SCADA: Tại trang điều khiển Gas Chromatograph chúng tôi sẽ thêm tín hiệu báo trạng thái van điện từ và 02 nút nhấn để điều khiển.
Chỉ thị van điện từ: Van mở sẽ có màu xanh, khi van đóng thì có màu đỏ.
02 nút điều khiển gồm 01 nút chọn Mode làm việc Gas Chromatograph Auto/Manual, và một nút xả. Nút xả này chỉ hoạt động khi ở mode Manual
Màn hình điều khiển và giám sát trên SCADA
Ưu điểm của giải pháp:
- Tăng tốc độ lấy mẫu khí giúp cho việc phân tích % CO2 trong khí nhanh, thời gian thực giảm thiểu độ trễ.
- Nâng cao độ an toàn cho đường ống, giảm thiểu rủi ro ăn mòn gây thiệt hại tài sản rất lớn cho XN Khí và Liên doanh Vietsovpetro.
- Vận hành dễ dàng nhanh chóng, giảm thiểu sức lao động cho người vận hành.
Giải pháp đối với lưu lượng tiếp nhận khí Thiên Ưng:
Để giải quyết vấn đề lưu lượng trên, nhóm tác giả tiến hành thu thập dữ liệu tin cậy trong nhiều ngày như: Áp suất, nhiệt độ, lưu lượng tức thời, % CO2 v.v.. của các bên liên quan (Thiên Ưng; CTP-2; nhà máy Dinh Cố; CCP). Từ đó tiến hành tính toán các thông số còn lại (Áp suất giả giảm; nhiệt độ giả giảm; hệ số nén khí) và từ đó tính được vận tốc di chuyển tập khí của Thiên Ưng tương ứng mỗi thời điểm. Khi có vận tốc di chuyển gas trong đường ống sẽ rất dễ dàng tính ra thời gian vận chuyển, và tính ra chính xác thời điểm tập khí đó đến CCP.
Để tiến hành tính toán lưu lượng tiếp nhận khí Thiên Ưng, nhóm tác giả thu nhập các dữ liệu sau trong nhiều ngày: Lưu lượng tức thời đầu vào CCP, JOC, Thiên Ưng, nồng độ CO2 tại GC và tại Thiên Ưng. Bằng thuật toán bình phương cực tiểu dựa trên định luật Gauss-Markov, chúng tôi tìm mối tương quan của lưu lượng tiếp nhận khí Thiên Ưng với các thông số còn lại bằng phương trình sau:
Trong đó:
- Q(TƯ-ĐH): Lưu lượng Khí Thiên Ưng (và Đại Hùng nếu có)
- Q(BH+JOC): Lưu lượng khí của mỏ Bạch Hổ và nguồn của JOC.
- % CO2(TƯ): Nồng độ CO2 đầu Thiên Ưng
- % CO2(CCP): Nồng độ CO2 đo tại GC của CCP
Theo tính chất dễ gây ăn mòn kim loại của CO2 khi kết hợp với nước tự do trong đường ống, các bên (PV-Gas, VSP) đã thống nhất giá trị chấp nhận được < 0.92% thì tại GC CCP phải khống chế ≤ 0.86%. Vì chênh lệch giữa CCP và Dinh Cố khoảng 0.03 – 0.05%. Như vậy, CCP phải nhận lưu lượng là bao nhiêu để GC đạt ngưỡng dưới 0.86%.
Với mối tương quan trên, nhóm tác giả thay giá trị % CO2 muốn khống chế tại GC của CCP vào phương trình (1) bằng 0.85 hoặc 0.86, giá trị % CO2 này cũng là giá trị max tương ứng với Qmax gas Thiên Ưng mà CCP có thể tiếp nhận tối đa.
Sai số phương trình trên dao động ± 5%.
- Dự đoán chính xác thời điểm CCP nhận tập khí có nồng độ cao từ đó đưa ra các quy tắc ứng xử phù hợp;
- Thay đổi lưu lượng tiếp nhận khí Thiên Ưng dễ dàng sao cho thu gom lưu lượng lớn nhất mà vẫn khống chế nồng độ CO2 trong khí phù hợp nhất có thể;
- Giảm thiểu thời gian tính toán khác cũng như tránh được các trường hợp nồng độ % CO2 tại CCP quá lớn khó kiểm soát.
- Sau vài tháng nghiên cứu và đưa ý tưởng vào thực tiễn kết quả thu về rất khả quan, luôn tiếp nhận khí từ Thiên Ưng với lưu lượng % CO2 < 0.92. Việc này giúp giảm thiểu rủi ro ăn mòn đường ống ngầm gây thiệt hại tài sản rất lớn cho XN Khí và Liên doanh Vietsovpetro.
- Thành quả của ngày hôm nay chính là nỗ lực của ngày hôm qua của cả tập thể. Cảm ơn lãnh đạo đã tin tưởng và động viên để chúng ta phát huy hết sức mạnh của mình góp phần đưa Xí Nghiệp Khí ngày một đổi mới, tiến lên phía trước. Vì vậy, để thành công chúng ta hãy cố gắng thêm chút nữa, sự nỗ lực của ngày hôm này là niềm hy vọng cho ngày mai.
Hết kỳ 5
Mời các Anh/Chị và các bạn đón đọc Kỳ 6: Lắp đặt camera quan sát trên Giàn Nén Khí Trung Tâm phục vụ cho công tác an toàn vận hành, bảo dưỡng Giàn sẽ được đăng trên http://gas.vietsov.com.vn vào thứ Hai ngày 11/9/2017.