Chế ngự Bạch Hổ và thành quả đưa dòng khí công nghiệp về bờ (Kỳ 2)

Đặng Hữu Quý - Trần Văn Thục - Đỗ Văn Phúc - Ngô Thường San

Nhà máy Xử lý khí Dinh Cố GPP công suất 1,50 tỉ m³ khí/năm, sản lượng thu hồi khoảng 4,28 triệu m³ khí khô, 850 tấn LPG và 130 tấn condensate/ngày đêm; Kho cảng Thị Vải công suất chứa 12.000 tấn condensate và 20.000 tấn LPG. Đường ống dẫn khí khô 16” Dinh Cố - Bà Rịa - Phú Mỹ - Thủ Đức, các đường ống 6” dẫn condensate và LPG nối Dinh Cố - Thị Vải.

Theo dây chuyền công nghệ này, khí đồng hành qua hệ thống thu gom từ mỏ Bạch Hổ được đưa vào giàn nén lớn CCP nâng áp suất lên 117 barg qua 116 km đường ống biển vận chuyển về nhà máy GPP tại Dinh Cố, sau khi được tách Condensate và LPG, khí khô sẽ được vận chuyển theo đường ống cung cấp cho các nhà máy điện Bà Rịa, Phú Mỹ, Thủ Đức và các hộ tiêu thụ công nghiệp dọc theo tuyến  ống.  Condensate và LPG sẽ được vận chuyển bằng các đường ống lên Kho cảng Thị Vải.

Dự án khó khăn và những thách thức

Để đưa khí vào bờ với sản lượng lớn và sử dụng đạt hiệu quả kinh tế cao - ngoài xây dựng đường ống - cần có hệ thống thu gom, có giàn nén khí ngoài biển, nhà máy xử lý khí GPP cũng như các hộ tiêu thụ công nghiệp trên bờ liên kết thành một dây chuyền đồng bộ. Tuy nhiên, để xây dựng được giàn nén khí và nhà máy xử lý GPP phải mất 3-4 năm. Vì nguồn khí là khí đồng hành được khai thác đồng hành cùng dầu thô nên sản lượng dầu tăng thì sản lượng khí cũng tăng nhanh theo dầu.

Với mục tiêu tận dụng nhanh nguồn khí đồng hành không phải đốt ngoài biển nên ngay từ 1995, Vietsovpetro đã  phối hợp với Công ty Khí Việt Nam triển khai Dự án đưa khí sớm về bờ (Fast Track). Dự án đưa sớm khí vào bờ (còn được gọi là dự án 1 triệu m³ khí) chính là sự tận dụng năng lượng vỉa của dòng khí áp lực cao trong dầu được khai thác từ tầng móng mỏ Bạch Hổ, đưa vào bờ với sản lượng hạn chế ban đầu khoảng 1 triệu m³/ngày đêm mà chưa cần giàn nén ngoài biển, cũng như chấp nhận chạy turbine với khí nhiệt trị cao, chưa tách condensate và LPG.

Khí đồng hành ở nhiệt độ 80^oC sau bình tách cao áp của CTP-2 áp lực còn 50 barg. Nếu là khí khô, lưu lượng 1 triệu m³/ngày đêm, sau quãng đường 125km qua đường ống 16”, từ CTP-2 về đến nhà máy điện Bà Rịa, áp suất khí giảm còn khoảng 25 barg (kể cả giảm áp qua các hệ thống van), đáp ứng yêu cầu áp suất tối thiểu vào các turbines nhà máy điện Bà Rịa là 16 barg. Tuy nhiên, do chứa một hàm lượng lớn chất lỏng C3, C4, C5, nếu đưa ngay vào đường ống vận chuyển, khi nguội tới 20 độ C - tương ứng với nhiệt độ đáy biển - các thành phần lỏng trong khí sẽ ngưng tụ thành những nút chất lỏng trong đường ống.

 Theo tính toán, nếu vận chuyển khoảng 920,000m³/ngày đêm đủ cung cấp cho Nhà máy Điện Bà Rịa thì chỉ sau 1 ngày trong lòng đường ống 16”, nút chất lỏng đã ngưng tụ dài tới 200m và chỉ sau vài ngày, các nút chất lỏng xuất hiện càng nhiều, áp suất khí trong đường ống giảm mạnh không thể đưa khí về bờ. Để làm khô tối đa dòng khí, cần lắp đặt bổ sung các bình tách lỏng trước khi đưa khí vào đường ống ngầm dưới biển.

Những ngày tháng lao động sáng tạo

Những ngày tháng của các năm 1993-1994, cả Vietsovpetro sôi động, tất bật cho Dự án đưa khí về bờ. Từ bộ máy điều hành, Viện NIPI, Xí nghiệp Xây lắp, Xí nghiệp khai thác… khắp nơi trên bờ, ngoài biển nhộn nhịp xe cộ, tàu bè.

Bãi cảng Vietsovpetro chất đầy các đường ống 16” bọc bê tông, các modules, chân đế và khối thượng tầng “topside” giàn ống đứng, các cầu dẫn xếp thành hàng chờ đưa ra biển. Tàu Hyundai HD-2500 lừng lững vào cảng Vũng Tàu làm thủ tục để tiến hành lắp đặt tuyến ống 16” dài 110km Bạch Hổ - Long Hải. Liên hiệp Xây lắp Dầu khí triển khai thi công tuyến ống Long Hải - Bà Rịa và các trạm Dinh Cố, Bà Rịa. Khắp Vũng Tàu, trên các tuyến đường từ cảng Việt - Xô tới Bà Rịa, Long Hải xe ben, xe tải nhộn nhịp, các công trình đồng loạt khởi công.

Anh Quý được Ban Tổng giám đốc Vietsovpetro điều từ phòng thiết kế giàn khoan về làm Chủ nhiệm dự án của Vietsovpetro đưa khí vào bờ, tiếp sức cho anh Lâm Quang Chiến. Nhìn khối lượng công việc đồ sộ các anh đã thực hiện, mới thấy biết bao nhiêu chất xám, mồ hôi và công sức đã bỏ ra cho dự án này.

Đứng trên giàn CTP-2 mỏ Bạch Hổ - nhìn ngọn đuốc cháy cuồn cuộn - Tổng giám đốc Vietsovpetro Ngô Thường San nói: “Lửa cháy mạnh nên giàn CTP-2 bên cạnh rất nóng, vận hành không an toàn. Càng sản xuất nhiều dầu, càng phải đốt nhiều khí. Phải nhanh chóng dẫn khí về bờ, chinh phục ngọn lửa và thu hồi sớm nguồn khí đồng hành. Ban Tổng giám đốc giao cho anh (Quý) và Ban Dự án, điều hành các phòng thiết kế NIPI các đơn vị trong Liên doanh hoàn thành hệ thống thu gom khí trên giàn CTP-2, lưu ý là đảm bảo an toàn, chất lượng và tiến độ Dự án. Báo cáo cho Ban Tổng giám đốc và trực tiếp cho tôi thường xuyên mỗi cuối tuần”.

Tất cả đều bắt nguồn từ khâu thiết kế. Làm thế nào để tách khối lượng hydrocarbon nhẹ lõng tại ngoài giàn để tránh ngưng đọng trong đường ống dẫn khí vào bờ? 

Một giải pháp công nghệ mang tính đột phá của Viện NIPI là thiết kế bổ sung một đường ống phụ “Loop” làm lạnh dưới đáy biển dài 5,6km để ngưng tụ khí. Khí sau bình tách C1-4 sẽ đi qua riser cao 60m từ tầng thượng giàn CTP-2 chạy vào Loop, đi ngầm dưới biển từ CTP-2 sang BK-3 (cách CTP-2 2,8km) sau khi được làm lạnh trong loop nhằm ngưng tụ lỏng, sau đó khí quay lại CTP-2, qua van Joule-Thomson chuyển vào bình tách thứ cấp C1-5. Chất lỏng thu được từ  bình tách C1-4 và C1-5 được dẫn về bình tách thấp áp của CTP-2 và bơm sang tàu chứa trộn lẫn với dầu thô. Còn khí khô sau bình C1-5 được dẫn qua giàn ống đứng (Riser Platform) đưa vào đường ống Bạch Hổ - Long Hải.

Do giàn CTP-2 đã thiết kế và xây dựng xong giai đoạn 1, chỉ còn các modules tách và xử lý nước vỉa là chưa lắp đặt, do đó không có khu vực thích hợp để bố trí Hệ thống thu gom khí, nhất là 2 modules công nghệ C1-4 và C1-5 (gọi là Block-11), vì thế phải bố trí 2 modules này trên sàn tầng thượng của CTP-2. Hơn nữa, do các module xử lý dầu của CTP-2 nằm ở hướng đối diện với BK-2 nên các đường ống công nghệ phải chạy vòng từ tầng 2 CTP-2 lên tầng thượng vào C1-4, chạy qua BK-3, về C1-5 rồi lại phải chạy dọc theo chiều dài CTP-2 để qua giàn ống đứng (giàn này có hướng về phía thành phố Vũng Tàu)  để kết nối với đường ống biển về bờ. Thật là “Hai đứa ở hai đầu xa thẳm” làm sao mà kết nối?

Kết quả của suy nghĩ sáng tạo và một giải pháp kỹ thuật tiếp theo do Viện NIPI đề xuất là thiết kế các dàn ống công nghệ treo bên dưới các module sàn chịu lực của CTP-2 chạy từ đầu đến cuối giàn. Đây thật sự là một ý tưởng mới bất ngờ, không có trong sách vở nào, nhưng rất công dụng và hiệu quả, giải quyết được mọi khó khăn về bố trí hệ thống thu gom khí trên CTP-2.

Khi lắp đặt hệ thống công nghệ này ngoài biển anh Phúc, Phân xưởng trưởng Phân xưởng Biển nói với tôi: Sao các anh lại có thể thiết kế ra được một hệ thống phức tạp, nhiều ống nhánh chạy khắp các modules giàn CTP-2 chuẩn xác đến thế, tôi đã lắp nhiều giàn khoan, nhưng chưa từng lắp một hệ thống nào chằng chịt như thế này? Tôi đã trả lời: Đây là hệ thống công nghệ lắp đặt bổ sung, không có trong thiết kế ban đầu, nhưng bố trí rất tối ưu và hợp lý, các anh hãy cố gắng, chúng tôi đã cho sơn tất cả các ống công nghệ và các dàn ống của hệ thống thu gom khí màu vàng để khác biệt tránh đấu nối nhầm lẫn với hệ thống hiện hữu (trừ hệ thống nước cứu hỏa được sơn màu đỏ). Đồng thời, chúng tôi luôn có mặt ở đây phối hợp lắp đặt với các anh.

Năng lượng Mới 528