Cụm công trình đã đưa ra các giải pháp thu gom, xử lý và sử dụng khí đồng hành, tận dụng đến trên 90% lượng khí đồng hành, tạo lợi nhuận và hiệu quả kinh tế cao, góp phần bảo vệ môi trường sinh thái, tận thu nguồn tài nguyên cho đất nước, phục vụ phát triển kinh tế xã hội.
Đó là kết quả của cụm công trình “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thu gom, xử lý và sử dụng khí đồng hành ở các mỏ của Liên doanh Việt-Nga Vietsovpetro và các mỏ lân cận” do TS. Nguyễn Quỳnh Lâm - Tổng Giám đốc Vietsovpetro và 23 đồng tác giả thực hiện. Đây là 1 trong 17 công trình vinh dự được nhận Giải thưởng Nhà nước về khoa học và công nghệ trong Lễ trao Giải thưởng Hồ Chí Minh, Giải thưởng Nhà nước về khoa học và công nghệ vừa được Bộ Khoa học và Công nghệ tổ chức mới đây.
Thu gom, xử lý và sử dụng khí đồng hành
Đốt bỏ khí đồng hành, không những làm mất đi nguồn tài nguyên không tái tạo có giá trị và nguồn lợi nhuận cao của quốc gia, mà còn ảnh hưởng rất lớn đến môi trường sinh thái, đến điều kiện sống của dân cư, nơi khai thác dầu khí. Hiện nay, hầu hết các công ty khai thác dầu khí trên thế giới đã đưa ra các biện pháp để tận thu và sử dụng khí đồng hành. Nhiều nước đã yêu cầu các công ty dầu khí, khi đầu tư và phát triển mỏ phải có kế hoạch thu gom và sử dụng khí đồng hành, coi đây là biện pháp để cấp hoặc ngưng phép hoạt động khai thác dầu khí ở các vùng, lãnh thổ.
Ở Việt Nam, từ năm 1986, Liên doanh Việt-Nga Vietsovpetro thực hiện khai thác dầu ngoài khơi mỏ Bạch Hổ, Lô 09-1, tại Bồn trũng Cửu Long. Chính sách ban đầu của Vietsovpetro là khai thác dầu là chính, khí đồng hành tách ra đốt bỏ ngoài khơi, trên các công trình dầu khí. Theo số liệu thống kê, từ năm 1986 đến 1995, Vietsovpetro đã đốt bỏ ngoài khơi Lô 09-1 khoảng 6 tỷ m3 khí đồng hành (tương đương 6,0 triệu tấn dầu quy đổi).
Từ năm 1995, Vietsovpetro đã bắt đầu thực hiện thu gom khí đồng hành để sử dụng trên các công trình biển ngoài khơi và vận chuyển vào bờ. Những năm đầu của quá trình thu gom và sử dụng, khí đồng hành được vận chuyển vào bờ bằng công nghệ không dùng máy nén khí. Từ năm 1998, sau khi Giàn nén khí Trung tâm ở mỏ Bạch Hổ đi vào hoạt động, khí đồng hành đã bắt đầu được thu gom và sử dụng với lưu lượng lớn. Đến nay, phần lớn khí cao áp tách ra tại các công trình dầu khí của Vietsovpetro ở Lô 09-1 và khí thấp áp của mỏ Bạch Hổ đã được thu gom và sử dụng.
Nhóm nghiên cứu đã đưa ra các giải pháp công nghệ thu gom và vận chuyển khí đồng hành vào bờ không cần máy nén khí và năm 1995, Vietsovpetro đã thành công trong vận chuyển khí đồng hành vào bờ và cung cấp cho nhà máy nhiệt điện Bà Rịa 1,0 triệu m3/ngđ. Tiếp đó là giải pháp giảm điểm sương của khí đồng hành không cần bộ trao đổi nhiệt. Khí tách ra trên BK-2 có áp suất 37-37atm và nhiệt độ rất cao (khoảng 100oC). Khi vận chuyển khí này bằng đường ống ngầm dưới đáy biển vào bờ sẽ làm chất lỏng tách ra trong đường ống. Vietsovpetro đã nghiên cứu làm khô khí đồng hành này trước khi đưa vào đường ống vận chuyển vào bờ bằng cách đưa dòng khí sau bình tách UPOG trên BK-2 vào đường ống, đi xuống đáy biển, sau đó chuyển đến bình Slug catcher (lắp đặt trên CTP-2). Như vậy, chất lỏng sẽ ngưng tụ trong quá trình bị làm lạnh dưới đáy biển sẽ được thu hồi. Sau khi thu hồi chất lỏng tại bình Slug catcher trên CTP-2, khí được chuyển vào đường ống Bạch Hổ - Dinh Cố để vận chuyển vào bờ. Khí vận chuyển vào bờ sẽ là khí khô, có nhiệt độ điểm sương bằng nhiệt độ thấp nhất của nước biển ở vùng cận đáy, đáp ứng yêu cầu khí nhiên liệu cho nhà máy nhiệt điện Bà Rịa. Đến giữa năm 1995, giải pháp này đã áp dụng thành công. Khí đến nhà máy nhiệt điện Bà Rịa đảm bảo các yêu cầu nhiên liệu cho nhà máy.
Cùng với đó là sử dụng giải pháp áp suất khí đầu vào đường ống ở Bạch Hổ để vận chuyển 2,0 triệu m3/ngđ vào bờ. Việc sử dụng giải pháp này, đã cho phép Vietsovpetro thành công tăng thu gom khí đồng hành mỏ Bạch Hổ lên mức 2,0 triệu m3 khí/ngđ và vận chuyển vào bờ, cung cấp cho nhà máy nhiệt điện Bà Rịa và Phú Mỹ.
Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu đã đưa ra được các giải pháp công nghệ thu gom khí thấp áp mỏ Bạch Hổ, thu gom và vận chuyển khí đồng hành mỏ Rồng và các giải pháp sử dụng khí đồng hành tại các mỏ của Vietsovpetro gồm: Sử dụng khí đồng hành để khai thác dầu khí bằng gaslift; sử dụng khí đồng hành làm nhiên liệu cho động cơ turbin khí, phát điện tại các công trình dầu khí ở mỏ Bạch Hổ và Rồng; sử dụng khí đồng hành thay thế nhiện liệu FO/DO để gia nhiệt cho dầu trên các giàn công nghệ và trên tàu chứa dầu (FSO); vận chuyển vào bờ cho nhu cầu sử dụng làm nhiên liệu cho các nhà máy nhiệt điện và các ngành công nghiệp khí bờ.
Hiệu quả kinh tế - xã hội lớn
Cụm công trình được đánh giá có giá trị cao về khoa học, cụ thể, đã làm thay đổi thiết kế ban đầu các mỏ của Vietsovpetro; xây dựng phương pháp điều khiển cấu trúc dòng chảy nhờ thiết bị tách khí sơ bộ UPOG, cho phép vận chuyển dầu bão hoà khí. Khí tách trên giàn nhẹ (BK) đủ áp lực để thu gom, vận chuyển vào bờ.
Chủ tịch nước tặng Giải thưởng Nhà nước về KH&CN cho đại diện nhóm tác giả của cụm công trình.
Cùng với đó, bổ sung, bổ sung, hoàn thiện và làm phong phú thêm công nghệ vận chuyển khí trên thế giới. Nghiên cứu và thử nghiệm thực tế ở Vietsovpetro đã đưa ra các giải pháp khoa học và hình thành nên phương pháp thu gom, xử lý và vận chuyển khí đồng hành phù hợp với điều kiện biển Việt Nam. Cụ thể, xây dựng phương pháp thu gom và đưa khí vào bờ không cần dùng máy nén (sử dụng năng lượng tự nhiên của giếng dầu); sáng tạo ra giải pháp làm khô khí để đưa vào bờ không cần thiết bị làm lạnh. Đồng thời, nghiên cứu sử dụng Ejector ở quy mô lớn (công nghiệp) để có được 2,0 triệu m3 khí/ngày, áp suất 58 – 60 at đủ để vận chuyển đến nhiệt điện Phú Mỹ. Vietsovpetro đã lần đầu tiên áp dụng thành công máy nén khí piston để nâng công suất vận chuyển đến 3-5 triệu m3 khí, làm tiền đề để triển khai công nghệ khai thác dầu khí bằng gaslift.
Đặc biệt, nhóm đã nghiên cứu, sử dụng khí đồng hành để khai thác dầu bằng gaslift mang lại hiệu quả cao nhất trong điều kiện mỏ Bạch Hổ theo hai giai đoạn: phương pháp gaslift không có máy nén khí và có máy nén khí. Hình thành quy trình sử dụng khí để sản xuất điện thay thế dầu DO/FO ngoài khơi, đảm bảo cho Vietsovpetro vận hành ở mọi điều kiện thời tiết biển.
Việc ứng dụng các nghiên cứu và sử dụng hiệu quả khí đồng hành ở các mỏ của Liên doanh Việt-Nga Vietsovpetro nhờ áp dụng các giải pháp khoa học và công nghệ đã và đang đem lại lợi ích kinh tế-xã hội. Giải pháp của cụm công trình nghiên cứu đã mang đến kết quả sử dụng hiệu quả được trên 90% khí đồng hành mà trước đó 100% phải đốt bỏ ngoài khơi, là thành tựu xuất sắc nhất của Cụm công trình.
Việc sử dụng khí đồng hành cho Turbin khí của hệ thống điện tập trung, thay thế hệ thống máy phát điện Diesel cục bộ tại công trình biển của Vietsovpetro đã tiết kiệm chi phí vận hành cho Vietsovpetro trong giai đoạn 2013-2019 hàng trăm triệu USD.
Vietsovpetro đã thành công thu gom, xử lý và vận chuyển được khí đồng hành vào bờ cung cấp cho nhiệt điện Bà Rịa, đã làm thay đổi diện mạo ngành công nghiệp Việt Nam, làm tiền đề cho việc ra đời các nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ, góp phần giải quyết khủng hoảng năng lượng, tình trạng cắt điện luân phiên của thập niên 90. Đồng thời, tạo điều kiện thuận lợi để thu gom được khí đồng hành ở các mỏ hiện đang khai thác ở Bồn trũng Cửu Long, thềm lục địa Việt Nam. Các công trình của Vietsovpetro thực sự đã trở thành trung tâm kết nối và lưu chuyển khí từ các mỏ ở khu vực này, góp phần nâng cao hiệu quả khai thác các mỏ dầu khi tại thềm lục địa Việt Nam.
Cùng với đó, thay thế nguồn nguyên liệu dầu DO truyền thống cho các nhà máy nhiệt điện, là tiền đề tạo ra các sản phẩm mới cho đất nước như đạm, LPG, nguyên liệu cho nhà máy hóa dầu, góp phần đảm bảo an ninh lương thực, đô thị hóa phục vụ dân sinh, làm thay đổi nguyên liệu của nhiều ngành nghề tiểu thủ công, đem lại công ăn việc làm cho các tầng lớp xã hôi, tăng thu nhập cho người dân.
Bài, ảnh: Hoàng Quỳnh
