Các phương pháp vận chuyển dầu nặng

Tiểu luận Các phương pháp vận chuyển dầu nặng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng TÓM TẮT Hai trở ngại lớn vận chuyển dầu thô nặng độ nhớt cao ( chứa nhiều asphalten) nhiệt độ đông đặc cao ( 0API cao chứa nhiều wax) Do chi phí đầu tư cho q trình vận chuyển dầu nặng cao phức tạp nhiều so với dầu truyền thống Do đó, để vận chuyển dầu nặng chúng cần phải qua trình xử lý trước Nội dung báo cáo đề cặp đến phương pháp sau: - Phương pháp vận chuyển đường giao thông - Phương pháp vận chuyển đường ống Phương pháp gia nhiệt Phương pháp nhũ tương hóa Phương pháp pha lỗng Phương pháp tạo dòng chảy tâm ống Phương pháp dùng dòng nước áp lực cao Trong đó, chủ yếu đề cặp đến đặc điểm kỹ thuật phương pháp vận chuyển đường ống GVHD: Dương Thành Trung i LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng Mục Lục Chương I: Tính Chất Dầu Nặng Ảnh Hưởng Đến Q Trình Vận Chuyển I.1 Giới Thiệu I.2 Độ nhớt I.3 Tỉ trọng Chương II : Vận Chuyển Dầu Nặng II.1 Giới Thiệu II.2 Vận chuyển dầu nặng phương tiện giao thông II.2 Vận chuyển dầu nặng đường ống II.2.1 Vận chuyển dầu nặng phương pháp gia nhiệt II.2.1.1 Quy Trình II.2.1.2 Ưu điểm nhược điểm 10 II.2.2 Phương pháp tạo nhũ tương với nước 11 II.2.2.1 Công nghệ nhũ tương hóa dầu nặng 11 II.2.2.2 Ưu điểm nhược điểm 17 II.2.3 Phương pháp pha loãng 18 II.2.3.1 Dung môi 18 I.2.3.2 Quy Trình 20 I.2.3.3 Ưu điểm nhược điểm 20 II.2.4 Phương pháp tạo dòng chảy tâm ống 21 II.2.4.1 Core annular flow (CAF) 21 II.2.4.2 Hệ thống, thiết bị 21 II.2.4.3 Ưu điểm nhược điểm 24 II.2.5 Phương pháp dùng dòng nước áp lực cao 24 II.2.5.1 Một cải thiện so với phương pháp gia nhiệt truyền thống 24 II.2.5.2 Máy bơm phun 25 II.2.5.3 Thời gian gia nhiệt lượng nước sử dụng 26 II.2.5.4 Khởi động lại hệ thống 28 II.3 Kết luận 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO 29 GVHD: Dương Thành Trung ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng Danh Sách Hình Vẽ Hình 1-1 Độ API, khối lượng riêng cách phân loại dầu Hình 1-2 Nguồn dầu nặng chủ yếu số quốc gia … Hình 1-3 Sự thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ bitumen Athabasca, Canada (8,60API) Hình 1-4 Sự thay đổi độ nhớt dầu theo số hydrocacbon 250C .4 Hình 1-5 Sự thay đổi độ nhớt theo trọng lượng phân tử trung bình Hình 2-1 Vận chuyển dầu nặng phương pháp gia nhiệt Hình 2-2 Độ nhớt hệ nhũ tương dầu/nước theo ứng suất cắt 14 Hình 2-3 Độ nhớt dầu thơ hỗn hợp sau xử lí 15 Hình 2-4 Độ nhớt dầu thô sau theo hàm lượng dung môi 19 Hình 2-5 Bộ phận tạo dịng chảy tâm ống 22 Hình 2-6 Hệ thống tách dầu nước trạm bơm 23 Hình 2-7 Bộ phận tách cung cấp nước 23 Hình 2-8 Máy bơm phun 25 Hình 2-9 Hệ thống gia nhiệt gồm nhiều máy bơm phun 27 GVHD: Dương Thành Trung iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng Chương I: Tính Chất Dầu Nặng Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Vận Chuyển I.1 Giới Thiệu: Dầu nặng loại dầu thơ có độ nhớt cao khó lưu chuyển Đặc tính chung loại dầu tỉ trọng cao, tỉ số Hydro/Cacbon thấp, hàm lượng asphalten cao, hàm lượng lưu huỳnh, nitơ kim loại cao Tùy vào độ nhớt, tỉ trọng API mà người ta chia thành dầu nặng,dầu siêu nặng bitumen Thông thường, đề cập đến khái niệm dầu nặng bao hàm dầu siêu nặng bitumen Hình 1-1 Độ API, khối lượng riêng cách phân loại dầu (Nguồn: viện Dầu Khí Mỹ – America Petroleu Institute) Hình 1-1 cách phân loại dầu theo viện Dầu Khí Mỹ Dầu truyền thống loại dầu có độ API lớn 20 Và ngược lại, loại dầu có độ API nhỏ 20 dầu nặng Trong loại dầu nặng, người ta phân chia thành ba loại là: dầu nặng, dầu siêu nặng bitumen GVHD: Dương Thành Trung LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng Hình 1-2 nguồn dầu nặng chủ yếu số quốc gia I.2 Độ nhớt Độ nhớt biểu thị khả lưu chuyển dầu Dầu nặng có độ nhớt cao nên khó lưu chuyển điều kiện thông thường dầu truyền thống Độ nhớt dầu nặng có giá trị lớn Nó lên đến hàng vạn cSt 1000F GVHD: Dương Thành Trung LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng Hinh 1-3 Sự thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ bitumen Athabasca, Canada (8,60API) (Nguồn:http://www.heavyoilinfo.com/blogposts/bitumen_viscosity.ppt/view) Độ nhớt dầu nặng thay đổi theo nhiệt độ Khi nhiệt độ tăng, độ nhớt giảm dần theo hàm lũy thừa loại dầu khác thay đổi độ nhớt khác GVHD: Dương Thành Trung LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng Độ nhớt (cP) Hình 1-4 Sự thay đổi độ nhớt dầu theo số hydrocacbon 250C Hình 143 cho ta thấy thay đổi độ nhớt dầu bitumen (có nguồn gốc từ Canada, độ API 8,6) theo nhiệt độ Theo đó, nhiệt độ tăng độ nhớt dầu giảm Ngồi nhiệt độ, độ nhớt dầu cịn phụ thuộc vào số hydrocacbon trọng lượng phân tử trung bình Theo Hình 1-2, số hydrocacbon tăng độ nhớt dầu tăng theo Đường biểu diễn có độ dốc cao cho thấy số hydrocacbon có ảnh hưởng lớn đến tính chất nhớt dầu GVHD: Dương Thành Trung LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng Độ nhớt (mPa.s) Hình 1-5 Sự thay đổi độ nhớt theo trọng lượng phân tử trung bình Trọng lượng phân tử trung bình (Nguồn: P.J Closmann & R.D Seba JCPT, July-August, 1990 vol.29, No4 pp115) Tương tự trên, độ nhớt dầu tăng theo trọng lượng phân tử trung bình dầu (Hình 1-3) I.3 Tỉ trọng Để phân biệt dầu nặng dầu truyền thống, người ta dựa vào thông số độ API API  141,5  131,5 SG Trong : SG tỉ trọng dầu Dầu nặng có API lớn 10 Dầu siêu nặng bitumen có độ API nhỏ 10 Loại dầu có độ API nhỏ khối lượng riêng lớn gây khó khăn cho q trình vận chuyển GVHD: Dương Thành Trung LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng Bảng 1-1 trình bày tính chất ba loại dầu từ Venezuela Canada Bảng 1-1 Tính chất số loại dầu Độ nhớt 8x104 đến 105 dầu CerroLoại Negro, Bitumen Venezuela 7x10-3 (m2/s) ở0400C (mPa.s) 25 C Morichal, Athabasca, 14257 (cSt) 500C Canada Venezuela Dựa vào Bảng Tính chất A P Điểm chảy 38 I9 (0C) - 27 , (0C) 5533 (cSt) 600C 1-1 ta nhận thấy dầu có nguồn gốc5 khác có tính chất khác Cụ thể độ nhớt độ API Do đó, tùy vào loại dầu mà ta có cách xử lý khác cho thuận lợi cho trình vận chuyển Một điều dễ thấy dầu có độ nhớt lớn việc vận chuyển tốn Vấn đề vận chuyển dầu nặng trình bày phần sau GVHD: Dương Thành Trung LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng II.2.3 Phương pháp pha loãng Một phương pháp khác để giảm độ nhớt dầu nặng giúp cho trình vận chuyển dễ dàng phương pháp pha loãng dầu nặng Khác với phương pháp tạo hệ nhũ tương với nước, phương pháp pha lỗng sử dụng dung mơi hydrocacbon nhẹ Dung môi thường sử dụng là: condensate, gasoline naphtha Đây phương pháp sử dụng nhiều cho trình vận chuyển dầu nặng II.2.3.1 Dung môi Cho đến cuối thập niên 80, condensate sử dụng làm dung mơi pha lỗng cho q trình vận chuyển hầu hết dầu nặng Canada Có số nhược điểm sử dụng condensate làm dung mơi pha lỗng, sau: o Nguồn condesate hạn chế tùy thuộc vào nguồn khí thiên nhiên Trong năm cuối thập niên 1980, người ta tiên đoán: lượng condensate khai thác không đủ để đáp ứng nhu cầu làm chất pha loãng dầu nặng sản lượng dầu nặng ngày tăng o Hơn nữa, sản phẩm condensate khơng hiệu việc pha lỗng asphaltene Một lựa chọn khác để pha loãng dầu nặng dùng dầu thô nhẹ Độ API loại dầu thô nên từ 350API đến 420API Tuy nhiên, hiệu giảm việc giảm độ nhớt dầu thô nhẹ khơng condensate Thêm vào đó, việc sử dụng dầu thô nhẹ gặp phải nhược điểm bị giới hạn nguồn nguyên liệu condensate Một hạn chế khác dầu thô nhẹ việc sử dụng làm dung môi pha lỗng tính tương thích với asphaltene khơng cao Naphtha thay tốt cho condensate Độ API naphtha cao nên hiệu việc pha loãng Hơn thế, naphtha tương thích với asphaltene dễ dàng tái sử dụng Sự pha lỗng dầu nặng naphtha ln kèm với hệ thống hồn lưu dung mơi Cơng nghệ ứng dụng Canada (Cold Lake Lloydminster) Venezuela Đối với hỗn hợp hydrocacbon lỏng, bao gồm dầu thô phân đoạn khác, đường cong thành phần - độ nhớt thường đơn điệu (Hình 1-2) Thông thường GVHD: Dương Thành Trung 18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng độ nhớt chất pha loãng thấp độ nhớt dầu pha lỗng thấp.Tỉ số độ nhớt dầu nặng dung mơi quan trọng Thơng số khơng thể tính tốn dựa định luật pha trộn đơn giản Vì vậy, tùy theo loại dầu nặng loại dung môi sử dụng, ta phải tiến hành thí nghiệm để phân tích, đánh giá tiên đoán độ nhớt hỗn hợp sau pha lỗng Hình 2-4 đồ thị thể độ giảm độ nhớt dầu thô theo hàm lượng dung môi Trục tung thể độ nhớt dầu thô sau pha lỗng, trục hồnh thể phần thể tích dung mơi sử dụng Hình biểu diễn cho ba loại dầu có độ API khác (80API, 120API 160API) Dựa vào hình này, ta nhận thấy đường cong thể giảm độ nhớt dầu theo hàm lượng chất pha lỗng có dạng hàm lũy thừa pha lỗng (cS) Độ nhớt dầu Hình 2-4 Độ nhớt dầu thô sau theo hàm lượng dung mơi Phần thể tích dung mơi Việc sử dụng số dung môi hữu khác số nhà khoa học nghiên cứu Ví dụ: Metyl-tert butyl-eter (MTBE) tert-amyl metyl eter (TAME) nghiên cứu phịng thí nghiệm chất thay để pha lỗng dầu nặng Những dung mơi phần lớn sử dụng xăng nhằm cải thiện số octan Rượu (Alcohol), đặc biệt pentanol, có hiệu cao lần kerozen việc giảm độ nhớt dầu nặng hiệu việc giảm độ nhớt dầu nặng GVHD: Dương Thành Trung 19 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng dung môi rượu cho tương tác nhóm hydroxyl số nhóm chức asphaltene I.2.3.2 Quy Trình Dầu nặng Pha trộn Dung môi Vận chuyển đường ống Tách dung Nhà máy môi lọc dầu Dung môi hồn lưu Dầu thơ sau pha trộn với dung môi bơm vào hệ thống đường ống vận chuyển đến nhà máy Việc pha trộn tiến hành thiết bị, bồn bể đường ống Lượng dung môi sử dụng từ 25 – 50 % thể tích Sau vận chuyển đến nhà máy, dầu phân tách khỏi dung mơi Sau đó, dung mơi hồn lưu hệ thống ban đầu; cịn dầu vào nhà máy I.2.3.3 Ưu điểm nhược điểm  Ưu điểm Việc sử dụng dung môi không làm ảnh hưởng nhiều đến tính chất dầu thơ phương pháp gia nhiệt tạo hệ nhũ tương Bên cạnh đó, dầu thơ sau pha lỗng với dung mơi sử dụng nhiên liệu cho nhà máy lọc dầu mà không cần phân tách  Nhược điểm Thể tích dầu thơ tăng lên pha lỗng với dung mơi Do đó, cơng suất vận chuyển lớn so với bình thường Thơng thường, để đạt điều kiện cho q trình vận chuyển hàm lượng dung môi cần thiết khoảng 30% thể tích Việc xây dựng hệ thống hồn lưu dung mơi cần thiết chi phí dung mơi q cao Khi đó, chi phí đầu tư cho hệ thống vận chuyển tăng chi phí vận hành giảm GVHD: Dương Thành Trung 20 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng II.2.4 Phương pháp tạo dòng chảy tâm ống Đây phương pháp vận chuyển dầu nặng dựa nguyên tắc giảm ma sát dòng chảy dầu nặng thành ống cách cho lướt lớp đệm Lớp đệm lớp lưu chất có tác dụng chất bơi trơn Phương pháp khắc phục số nhược điểm phương pháp trước, là: biến tính dầu phương pháp gia nhiệt phương pháp tạo nhũ; tăng thể tích dầu sử dụng phương pháp pha loãng II.2.4.1 Core annular flow (CAF) CAF dịng chảy hai lớp lưu chất khơng tan lẫn vào đường ống; đó, lưu chất có độ nhớt cao tập trung phần tâm ống, lưu chất có độ nhớt thấp bao bọc xung quanh lưu chất có độ nhớt cao Kỹ thuật có tác dụng giảm ma sát lưu chất có độ nhớt cao thành ống cách bao bọc xung quanh lớp lưu chất khác có độ nhớt thấp Lớp lưu chất có tác dụng chất bơi trơn cho q trình vận chuyển Lưu chất ứng dụng kỹ thuật lưu chất newton Kỹ thuật CAF ứng dụng để vận chuyển dầu nặng Khi đó, dầu nằm tâm ống bao bọc xung quanh lưu chất có độ nhớt thấp Trên thực tế, nước thường sử dụng cho q trình CAF có tác dụng giảm ma sát dòng chảy dầu nặng cách tao lớp đệm nước xung quanh Hay nói cách khác, ma sát dầu thành ống thay ma sát nước thành ống Trong dòng chảy lúc có loại ma sát, bao gồm: ma sát lớp dầu, lớp nước, lớp dầu nước, ma sát nước với thành ống II.2.4.2 Hệ thống, thiết bị  Bộ phận tạo CAF GVHD: Dương Thành Trung 21 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng Hình 2-5 Bộ phận tạo dòng chảy tâm ống (Nguồn: Inlet Device for Introducing Water and Oil in a Pipeline – E VERSCHUUR) Hình 2-5 hình vẽ mặt cắt dọc phận tạo dòng chảy tâm ống Bộ phận đặt đầu đường ống vận chuyển Nó gồm phần sau: đường ống vận chuyển ống dẫn nước ống hình ống trung tâm bơm cung cấp dầu bơm cung cấp nước rãnh giữa ống trung tâm ống dẫn nước Dầu bơm vào ống 4, nước vào rãnh bơm Rãnh tạo hai ống đặt đồng trục Ống có tác dụng tạo mơi trường chuyển tiếp, giúp dịng chảy khơng bị xáo trộn vào đường ống vận chuyển Có nhiều yếu tố tác động đến dịng chảy q trình vận chuyển, là: chênh lệch khối lượng riêng dầu nước, độ nhớt dầu, tốc độ bơm  Hệ thống tách dầu nước trạm bơm Đối với hệ thống đường ống dài, trạm bơm bố trí dọc theo đường ống Nhiệm vụ chúng cung cấp lượng cho dòng chảy Năng lượng bị ma sát trình vận chuyển Một điều đáng lưu ý là: dòng chảy tâm ống vào máy bơm, chúng bị xáo trộn Nếu nước sử dụng hệ nhũ tương nước dầu hình thành Khi đó, làm tăng độ nhớt dầu nặng Do đó, dầu nước phải tách trước vào máy bơm GVHD: Dương Thành Trung 22 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng Hình 2-6 Hệ thống tách dầu nước trạm bơm Hình 2-6 biểu diễn sơ đồ nguyên lý hệ thống tách dầu nước trạm bơm Đường ống số 11 chạy hai trạm bơm 12 13 Các trạm bơm bố trí theo đoạn dọc chiều dài đường ống Hai trạm bơm hoàn toàn giống cấu tạo chức Mỗi trạm bơm bố trí phận dùng để cung cấp tách nước Bộ phận gắn đầu hút bơm có tác dụng tách nước từ đường ống (18 19) Bộ phận đầu đẩy có nhiệm vụ cung cấp nước cho trình vận chuyển (16 17) Cấu tạo chi tiết phận trình bày Hình 2-7 Hình 2-7 Bộ phận tách cung cấp nước (Nguồn:Method and Apparatus for Lubricating Pipelines – E.G CHITON ET AL) Hình 2-7 trình bày vẽ mặt cắt dọc phận tách nước cung cấp nước GVHD: Dương Thành Trung 23 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng Phần quan trọng hai phận khe 23 27 Các khe cửa ngõ để nước vào khỏi dòng chảy Cấu tạo kích thước chúng ảnh hưởng lớn đến khả tạo lớp màng nước cho trình vận chuyển II.2.4.3 Ưu điểm nhược điểm  Ưu điểm Tính chất dầu khơng bị thay đổi nhiều so với phương pháp gia nhiệt nhũ tương hóa Khơng cần bố trí thêm đường ống phụ bên cạnh đường ống phí đầu thư thấp  Nhược điểm Khó vận hành, lúc khởi động hệ thống Việc tạo nên dòng chảy tâm ống đòi hỏi người vận hành phải có kinh nghiệm dầu ln có xu hướng bám vào thành ống nằm tâm dòng chảy II.2.5 Phương pháp dùng dòng nước áp lực cao Đây phương pháp sử dụng dòng nước áp lực cao để gia nhiệt cho dầu thơ Dịng nhiệt có tác dụng nâng cao nhiệt độ dầu từ giúp giảm độ nhớt dầu Dầu có độ nhớt thấp vận chuyển cách dễ dàng đường ống Kỹ thuật sử dụng dịng nước có tác dụng lớn việc nâng cao nhiệt độ dầu thơ nặng Với lượng nhỏ dịng nước làm tăng nhiệt độ dầu đến mức cần thiết dịng nước có nhiệt lượng lớn trao đổi nhiệt trực tiếp hai dòng lưu chất Máy bơm phun thiết kế đặc biệt cho trình trao đổi diễn với hiệu suất cao (bao gồm: lượng, động lượng vật chất) II.2.5.1 Một cải thiện so với phương pháp gia nhiệt truyền thống Dầu nặng có độ nhớt cao nên khó vận chuyển đường ống Để tiến hành vận chuyển đường ống, độ nhớt dầu nên nhỏ 2x103 GVHD: Dương Thành Trung 24 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng (mPas) Như biết, độ nhớt dầu giảm theo nhiệt độ Hàm số độ nhớt dầu theo nhiệt độ hàm lũy thừa nghịch biến Do đó, phương pháp gia nhiệt thường sử dụng để giúp dầu vận chuyển đường ống Tuy nhiên, phương pháp gia nhiệt thông thường không hiệu tiêu tốn lượng Các nhà khoa học tìm phương pháp để gia nhiệt cho dầu nặng với hiệu suất cao Đó phương pháp sử dụng máy bơm phun Một hệ thống bơm phun sử dụng để gia nhiệt cho dầu nặng Hơi nước trạng thái bão hòa bơm phun với áp lực lớn vào dầu Sau tiếp xúc với dầu, dòng nước chuyển pha thải lượng nhiệt lớn Lượng nhiệt có tác dụng gia nhiệt cho dầu Theo phương pháp này, trao đổi nhiệt diễn cách trực tiếp nên hiệu truyền nhiệt lớn Đây ưu điểm phương pháp so với cách gia nhiệt truyền thống II.2.5.2 Máy bơm phun Máy bơm phun gồm ba đường ống đặt đồng trục: ống bên trong, ống ống bên ngồi Khoảng khơng gian ống bên ống dùng để gia nhiệt Còn, khoảng không gian ống ống bên ngồi có tác dụng ổn định nhiệt độ cho phần bên Hai khoảng không gian nối với dịng bão hịa Hình 2-8 Máy bơm phun GVHD: Dương Thành Trung 25 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng Khoảng không gian đường ống bên ngồi : có tác dụng ổn định nhiệt độ cho phần bên Dòng vào chạy dọc theo đường ống theo cấu trúc hình xoắn ốc bao bọc thành ngồi đường ống Dịng nước có tác dụng gia nhiệt cho phần đường ống bên nên giúp giảm mát nhiệt cho trình gia nhiệt dầu nặng Cấu trúc xoắn ốc có tác dụng tăng thời gian lưu dòng di chuyển đường ống nên giúp trình truyền nhiệt diễn hiệu Khoảng không gian đường ống đường ống bên trong: phần sử dụng để gia nhiệt cho dầu – khu vực gia nhiệt Hơi nước bơm vào khu vực gia nhiệt tạo chênh lệch áp suất khu vực gia nhiệt bên đường ống chứa dầu Tỉ lệ áp suất hai khu vực đến giá trị tới hạn – độ chênh lệch áp suất mà tốc độ dòng lưu chất với tốc độ âm Trên thành đường ống bên có miệng vịi để dòng bão hòa qua Khi chênh lệch áp suất đủ lớn, dòng nước phun vào dòng dầu qua miệng vòi Sự trao đổi nhiệt diễn trực tiếp dầu dịng nước bão hịa ngưng tụ Thơng số thiết bị lưu lượng dòng qua miệng vịi Thơng số tùy thuộc vào kích thước miệng vịi chênh lệch áp suất hai khu vực Theo nghiên cứu tiến hành Simpson Chan: kích thước miệng vịi nhỏ trình trao đổi nhiệt diễn hiệu Tuy nhiên, độ tổn thất áp suất qua miệng vòi lớn II.2.5.3 Thời gian gia nhiệt lượng nước sử dụng  Thời gian gia nhiệt Đây yếu tố định tính hiệu phương pháp Nếu thời gian gia nhiệt kéo dài tính hiệu phương pháp khơng cịn Khi đó, chi phí vận hành hệ thống tăng Để giảm thời gian gia nhiệt, người ta sử dụng hệ thống gồm nhiều bơm phun Các bơm phun lắp đặt nối tiếp với nhau, dọc theo chiều dài đường ống Xem Hình 2-9 GVHD: Dương Thành Trung 26 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng Hình 2-9 Hệ thống gia nhiệt gồm nhiều máy bơm phun (Nguồn: A New Technique of Oil Transportation in Pipeline by Steam Injection – Lai Yingxu) Chú thích: – cảm biến áp suất – cảm biến nhiệt độ – bơm phun – van chiều – van điều áp  Lượng nước sử dụng Chi phí trình gia nhiệt phụ thuộc nhiều lượng nước sử dụng Đây yếu tố quan trọng định tính kinh tế hệ thống gia nhiệt Vấn đề đặt làm để tối thiểu lượng nước sử dụng mà hệ thống gia nhiệt hoạt động hiệu Lượng nước sử dụng định lưu lượng tốc độ Từ đó, ảnh hưởng đến hệ số truyền nhiệt trình Theo kết thí nghiệm Simpso Chan, hệ số truyền nhiệt q trình tăng theo tốc độ dịng qua miệng vịi Cụ thể, q trình có tốc độ dịng nhỏ tốc độ âm q trình có tốc độ dịng tốc độ âm hệ số truyền nhiệt chênh lệch từ đến 10 lần Như vậy, hệ thống nên vận hành tốc GVHD: Dương Thành Trung 27 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng độ dịng với tốc độ âm Có thể điều chỉnh tốc độ cách thay đổi áp suất dòng Lượng nước cần thiết tính tốn phương trình thực nghiệm phương trình cân lượng vật chất Dù tính tốn lý thuyết đo đạc từ thực tế lượng nước cần thiết để tăng nhiệt độ dầu lên 300C không lớn 8% II.2.5.4 Khởi động lại hệ thống Bởi nhiều lí mà hệ thống phải dừng hoạt động đó, dầu đường ống tràng qua miệng vòi vào khu vực gia nhiệt Tại đây, chúng tiếp tục đến ống dẫn làm ngẹt ống Việc bố trí van chiều cần thiết trường hợp Chúng làm nhiệm vụ ngăn cản dòng dầu chảy vào ống dẫn để tránh làm ngẹt ống dẫn Khi nhiệt độ môi trường thấp (nhỏ nhiệt độ đóng băng dầu) dầu bị đóng lại thành dạng gel Để phá vỡ hệ gel này, ta phải vận hành hệ thống áp suất lớn áp suất vận hành thông thường Đầu tiên, dòng bão hòa đưa vào nhằm làm tan chảy phần dầu nằm phần gia nhiệt Sau đó, áp suất dịng tăng lên đển đẩy lượng dầu khỏi phần gia nhiệt với dòng Việc khởi động lại hệ thống điều kiện tiêu tốn nhiều lượng so với điều kiện vận hành thông thường II.3 Kết luận Nhìn chung, phương pháp vận chuyển có ưu điểm nhược điểm riêng Hiệu trình vận chuyển tùy thuộc vào điều kiện cụ thể đặc điểm phương pháp Chi phí đầu tư vận hành cho hệ thống cao chiếm phần khơng nhỏ chi phí dầu thơ nặng Việc cải thiện phương pháp vận chuyển có tìm phương pháp vận chuyển hiệu cần thiết để giảm thiểu chi phí tác hại môi trường GVHD: Dương Thành Trung 28 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng TÀI LIỆU THAM KHẢO - A Saniere, I Hénaut and J.F Argillier, “Pipeline Transportation of Heavy Oils, a Strategic, Economic and Technological Challenge”, Oil & Gas Science and Technology – Rev IFP, Vol 59 (2004), No 5, pp 455-466 - D Langevin, S Poteau, I Hénaut and J.F Argillier,” Crude Oil Emulsion Properties and their Application to Heavy Oil Transportation”, Oil & Gas Science and Technology – Rev IFP, Vol 59 (2004), No 5, pp 511-521 - D.X WU, C.F ZHANG, “Technology and Practice of Super-Heavy Oil PipelineTransportation”, World Heavy Oil Conference Paper 2006-460 - E G Chilton et al., “Method and Apparatus for Lubricating Pipelines”, United States Patent 2821205 – Jan 28, 1958 - E Verschuur, “Inlet Device for Introducing Water and Oil In a Pipeline”, United States Patent 3502103 – March 24, 1970 - P Gateau , I Hénaut, L Barré and J.F Argillier, “Heavy Oil Dilution”, Oil & Gas Science and Technology – Rev IFP, Vol 59 (2004), No 5, pp 503-509 - P.L.J ZITHA, “Core-Annular Flow of Heavy Oil and Herschel-Bulkley Fluids in Straight and Slowly-Varying Tubes”, World Heavy Oil Conference Paper 2006684 - Kessick et al., “Pipeline Transportation of Heavy Crude Oil”, United States Patent 4343323 - Aug 10, 1982 - Lai Ying-xu , Zheng Zhi-chu , Shi Zai-hong , Wu Ying-xiang, “A New Technique of Oil Transportation in Pipeline by Steam Injection”, Journal of Hydrodynamics , Se r B ,4 (2002) ,1 – - Zagustin et al., “Core – Annular Flow Process”, United States Patent 4753261 – Jun 28, 1988 GVHD: Dương Thành Trung 29 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng GVHD: Dương Thành Trung 30 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng GVHD: Dương Thành Trung 31 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng GVHD: Dương Thành Trung 32 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... Phương pháp vận chuyển đường giao thông - Phương pháp vận chuyển đường ống Phương pháp gia nhiệt Phương pháp nhũ tương hóa Phương pháp pha lỗng Phương pháp tạo dòng chảy tâm ống Phương pháp dùng... : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng Chương I: Tính Chất Dầu Nặng Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Vận Chuyển I.1 Giới Thiệu: Dầu nặng loại dầu thơ có độ nhớt cao khó lưu chuyển Đặc tính chung loại dầu. .. nhiều so với phương án vận chuyển phương tiện giao thông II.2 Vận chuyển dầu nặng phương tiện giao thông: Phương tiện vận chuyển Ưu Điểm Nhược Điểm Vận chuyển tàu thủy Khối lượng vận chuyển lớn