Trong kỳ trước chúng ta đã đề cập đến “Giải pháp nghiên cứu cải hoán và lắp đặt đường ống dẫn khí giữa bình slugcatcher 1-V-211C và 2 bình 1-V-211A/B nhằm giảm lượng lỏng cuốn theo vào các tổ máy nén cao áp và tăng hiệu suất nén khí gaslift, khí về bờ, tăng chất lượng khí fuel gas và khí chèn sealgas". Còn trong kỳ này chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về ý tưởng “Nâng cao hiệu quả làm việc của bình slugcatcher 1-V-211C và toàn bộ các thiết bị trên Riser Block Giàn Nén Khí Trung Tâm (GNTT) bằng giải pháp chống ngưng tụ, tạo lỏng bên trong và ngoài hệ thống khí từ các JOC về Giàn". Bài viết sẽ cung cấp cho độc giả những kiến thức chuyên sâu hơn nữa về hệ thống bình slugcatcher 1-V-211C trên GNTT và lợi ích mà giải pháp này mang lại cho hệ thống công nghệ trên Giàn.
Giàn Nén Khí Trung Tâm của chúng ta hiện đang thu gom và vận chuyển khí đồng hành từ các nguồn: mỏ Bạch Hổ, Rồng, Thỏ Trắng, khí từ JOC (Sư Tử Đen, Sư Tử Vàng, Sư Tử Trắng; Tê Giác Trắng,…) theo đường ống Rạng Đông – Bạch Hổ (RĐ-BH pipeline), khí mỏ Đại Hùng, Thiên Ưng. Trong các nguồn khí đó, khí của nguồn JOC đến CCP dao động từ 1100 ÷ 5500 kPa qua van điều áp PV-6101 xuống còn 930 ÷ 1000 kPa vào bình slugcatcher 1-V-211C, khí ra khỏi bình này sẽ hoà vào nguồn chung và đi vào CCP. Với lưu lượng rất lớn (ngày 03/3/2017 là 2,338 triệu m3/day. Theo thiết kế, khi Sư Tử Trắng đưa giếng mới vào làm việc, lưu lượng sẽ tăng lên 3,5 tr.m3/day, cùng sự giảm áp rất lớn, đột ngột sau khi qua van điều áp PV-6101 dẫn đến nhiệt độ dòng khí này cùng toàn bộ đường ống, bình slugcatcher 1-V-211C (đặt tại Riser Block) giảm xuống rất thấp (-4oC). Từ đó gây hiện tượng tạo nước ngưng tụ (đổ mồ hôi) xung quanh toàn bộ thành ống, thành bình. Khi chênh áp càng cao, nhiệt độ khí càng giảm, giọt mồ hôi sẽ ngưng tụ thành giọt lỏng lớn và chảy thành dòng xung quanh khu vực đặt bình, các thiết bị điện heat tracing, tự động hóa đều luôn ở trạng thái ẩm ướt. Dòng nước ngưng tụ này gây ẩm ướt và làm hư hỏng các thiết bị xung quanh, đặc biệt là các thiết bị tự động hóa, gây khó khăn cho việc vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa các thiết bị.
Công tác chống ăn mòn cho toàn bộ các thiết bị cũng như các sàn trên Riser block hiệu quả rất thấp, các thiết bị luôn ở trạng thái ẩm nên chất lượng chống ăn mòn kém, các lớp sơn sau thời gian ngắn sẽ bị bung ra và khả năng bị ăn mòn tiếp diễn và mãnh liệt hơn.
Mặt sàn, thành bình, các thiết bị tự động hóa v.v… bị ẩm ướt liên tục. Tuyến ống 4’’ Black condensate từ CCP – CTP2 bị tắc hoàn toàn do parafin, đã được CTP2 khắc phục bằng cách cắt bỏ, thay mới 1 đoạn ống dài gần 30 m, thông rửa 4 ngày và hoàn thành vào lúc 15h30 ngày 23/02/2017.
Nhiệt độ xuống thấp (nhỏ hơn 0oC) làm cho các chất bẩn, hydrocarbon nặng,… vón cục lâu ngày tích tụ trong bình, ống condensate rất khó làm sạch, gây tắc nghẽn các thiết bị đo kết nối với bình, làm cản trở vận chuyển condensate đen sang giàn CTP-2, gây hư hỏng các sight glass. Không những thế, khi nhiệt độ bình slugcatcher 1-V-211C quá thấp, ngoài việc gây đổ mồ hôi, còn làm cho đường ống dẫn khí 30" về 2 bình tách chính 1-V-211A/B lạnh, nhiệt độ càng thấp, lỏng và condensate trong dòng khí ở dạng sệt, nhũ tương nên khả năng tách condensate tại 2 bình này là rất khó, kém.
Ngoài ra, các thiết bị tự động hóa, báo mức lỏng trong bình slugcatcher 1-V-211C chỉ báo sai, nhảy liên tục và tiến hành calibrate nhiều lần nhưng không mang lại hiệu quả. Điều này được thể hiện rõ nét là lúc thay đổi máy, lưu lượng thay đổi đột ngột, chênh áp càng lớn, nhiệt độ giảm sâu nên càng làm cho thiết bị chỉ báo hoạt động sai lệch nhiều.
Khí từ các JOC đến CCP dao động từ 1100 ÷ 5500 kPa, tuy nhiên thường thì áp suất không đạt max hoặc min mà thường dao động trong khoảng từ 2000 – 4000 kPa. Ở áp suất khí từ các JOC về đến Riser Block là 2200 kPa, T = 24,4 oC, lưu lượng 110,434 m3/h qua van điều tiết SDV-6101 với độ mở van là 40% thì nhiệt độ khí vào bình ở mức 15,5oC. Ở nhiệt độ này, bắt đầu xảy ra hiện tượng đổ mồ hôi. Chênh áp qua van càng lớn thì nhiệt độ gas trong bình càng bé (-4oC), hiện tượng đổ mồ hôi quanh thành bình diễn ra càng mạnh mẽ.
Nhiệt độ Gas trong 1-V-211C quan sát tại SCADA tại CCP
Khi đã thiết lập mô hình công nghệ tin cậy từ đó chúng tôi sẽ dự đoán, tính toán dựa trên mô hình mô phỏng.
Mô hình HYSYS của cụm công nghệ bình 1-V-211C khi chênh áp qua van PV-6101
Mô hình cụm công nghệ inlet và outlet của bình 1-V-211C tại điều kiện P = 30 bar, T = 24.4oC; Q = 3 triệu m3/ngày-đêm, tại điều kiện này nhiệt độ gas vào bình ở mức 9.3oC.
Điều kiện vận hành thực tế, thời gian dài P=40 barg, lưu lượng 2,3 triệu m3/ngày
Với những khiếm khuyết của hệ thống như vậy, tình trạng thiết bị trên giàn bị xuống cấp và làm việc không ổn định sẽ gây nguy hiểm cho quá trình vận hành giàn, nên cải hoán là điều cấp thiết cần được thực hiện.
Để giải quyết các vấn đề trên, nhóm tác giả đã kiểm tra tình trạng và các thông số thực tế làm việc, từ đó mô phỏng trên mô hình (đã hiệu chỉnh so với thực tế) bằng phần mềm HYSYS:
Với sự hỗ trợ của Heater có công suất 0,3 MW thì nhiệt độ gas vào bình tăng lên 6oC. Tuy nhiên, khi vận hành ở chế độ áp suất đường Rạng Đông – Bạch Hổ nhỏ hơn (thường xuyên ở khoảng 18 – 28 bar) thì nhiệt độ dòng gas này đã hạn chế hiện tượng tạo nước do ngưng tụ.
Giải pháp cải tiến kỹ thuật này có thể được áp dụng không chỉ tại Giàn Nén Khí Trung Tâm – Xí Nghiệp Khai Thác Các Công Trình Khí mà còn có thể áp dụng cho các giàn dầu khí có hệ thống tương tự. Hiệu quả đem lại là tiết giảm chi phí sửa chữa, bảo dưỡng đường ống công nghệ, các thiết bị tự động hoá đấu nối với bình slugcatcher 1-V-211C, chi phí chống ăn mòn diện tích sàn và cấu trúc kim loại trên Riser Block; đồng thời làm tăng tuổi thọ cùng khả năng hoạt động của bình tách, thuận tiện trong quá trình vận hành, giúp đảm bảo an toàn và duy trì giàn hoạt động liên tục. Ngoài ra, khi áp dụng giải pháp trên tuổi thọ bình slugcatcher 1-V-211C cũng tăng lên đáng kể, vì nhiệt độ bình được duy trì ổn định, vật liệu bình không bị co giãn liên tục khi nhiệt độ liên tục thay đổi.
Hết kỳ 8
Mời các Anh/Chị và các bạn đón đọc Kỳ 9: Nâng cao hiệu quả tách lỏng tại các bình tách đầu ra của các tổ máy nén khí cao áp discharge scrubber V-253A/F sẽ được đăng trên http://gas.vietsov.com.vn vào thứ Hai ngày 02/10/2017.