(TIỂU LUẬN) báo cáo bài tập lớn DCS SCADA NGUYÊN lý, cấu tạo của BÌNH TÁCH 3 PHA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - - BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN DCS & SCADA Giáo viên hướng dẫn: GVC ThS Đào Đức Thịnh Sinh viên thực hiện: Nhóm 11: Nguyễn Văn Diện - 20181391 Nguyễn Văn Mạnh Đức - 20181412 Trần Minh Hoàng - 20181496 Lê Vũ Việt Long - 20181605 Vũ Đức Minh - 20181661 Trần Thị Hoài Sương - 20181736 HÀ NỘI, 8/2022 MỤC LỤC MỤC LỤC PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ .2 DANH MỤC HÌNH ẢNH LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI P&ID lựa chọn Giới thiệu chung trình xử lý sản phẩm khai thác Các thiết bị sử dụng lưu đồ P&ID CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ, CẤU TẠO CỦA BÌNH TÁCH PHA Chức bình tách dầu khí Cấu tạo bình tách pha 10 Nguyên lý hoạt động bình tách pha .10 Yêu cầu bình tách 11 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM TIA PORTAL V16 13 Lưu đồ thuật tốn mơ tả ngun lý hoạt động P&ID .13 Mô hệ thống Tia Portal V16 14 2.1 Lựa chọn thiết bị 14 2.2 Tạo PLC, HMI cho hệ thống 15 2.3 Khai báo đặt tên biến vào .16 2.4 Sơ đồ P&ID thiết kế phần mềm Tia Portal V16 16 KẾT LUẬN 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO 18 Thành viên Long Sương, Minh Đức Hồng Diện DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 P&ID Instrumentationtools Hình 2.1 Cấu tạo bình tách hình trụ pha Hình 3.1 Lưu đồ thuật tốn Hình 3.2 PLC S7 - 1200 CPU 1214C AC/DC/RLY 6ES7214-1BG40-0XB0 Hình 3.3 Tạo PLC Tia Portal V16 Hình 3.4 Tạo HMI Tia Portal V16 Hình 3.5 Kết nối PC có hình HMI với PLC Tia Portal V16 Hình 3.6 Khai báo biến I/O Hình 3.7 Sơ đồ P&ID thiết kế Tia Portal V16 LỜI NĨI ĐẦU Nghành cơng nghiệp dầu khí Việt Nam cịn non trẻ khơng ngừng vươn lên trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn đất nước Hiện có nhiều cơng ty dầu khí nước ngồi với cơng ty trực thuộc Tập đồn dầu khí quốc gia Việt Nam tham gia vào dự án đầu tư nước quốc tế Dầu thô khai thác mỏ Viêt Nam dầu có hàm lượng Parafin tương đối cao, độ nhớt , nhiệt độ đông đặc cao nên việc khai thác vận chuyển gặp nhiều khó găn địi hỏi phải sử lý nhiều cố kỹ thuật xảy đường ống vận chuyển Để hiểu rõ ngun lý tách dầu thơ, nhóm em lựa chọn P&ID “Instrumentationtools” cho máy tách pha Mục đích đề tài nghiên cứu cấu tạo bình tách pha, nguyên lý hoạt động yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả, công suất bình tách dầu khí Cảm ơn GVC ThS Đào Đức Thịnh giúp đỡ chúng em trình nghiên cứu đề tài Do thời gian nghiên cứu hạn chế nên báo cáo em nhiều thiếu sót, mong thầy bạn đóng góp thêm ý kiến để chúng em hoàn thiện báo Em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI P&ID lựa chọn P&ID: Instrumentationtools Hình 1.1 P&ID Instrumentationtools Giới thiệu chung trình xử lý sản phẩm khai thác P&ID “Instrumentationtools” mô tả cấu tạo nguyên lý hoạt động máy tách dầu pha Sản phẩm khai thác từ giếng dầu khí sản phẩm hỗn hợp bao gồm: Dầu, khí, nước tạp chất khác Chính phải tiến hành sử lý sản phẩm dàn nhằm đáp ứng yêu cầu loại sản phẩm, trình sử lý sản phẩm khai thác thực chất trình tách pha, pha khí sau khỏi thiết bị tách sơ mang theo thành phần nặng, mang theo nước,… Do cần phải sử lý để thu hồi thành phần nặng đó, tách nước ngưng tụ để đảm bảo thu khí thương phẩm Đối với pha nước sau tách sơ khỏi dầu cịn lẫn nhiều tạp chất kể bùn đất…, trước thải môi trường tái sử dụng để bơm ép vỉa cần phải tiếp tục sử lý để loại bỏ tạp chất Đối với pha dầu tiếp tục sử lý để tách nước, tách muối tạp chất học đạt tiêu chuẩn dầu thương phẩm Quá trình sử lý sản phẩm khai thác thực sau: Hỗn hợp dầu khí từ giếng lên bề mặt qua hệ thống thông khai thác, qua cụm Manhephon tới thiết bị tách sơ sản phẩm tách thành pha theo yêu cầu vận chuyển đến nơi tiêu thụ nhờ hệ thống máy bơm máy nén khí Các thiết bị sử dụng lưu đồ P&ID Bảng 1: Các thiết bị sử dụng lưu đồ P&ID Thiết bị đồng tâm dùng để nối thay đổi đường kính ống Đầu mũi tên nước Tương tự đầu dầu, có thêm van cầu (Van cầu, khác với van bi, loại van sử dụng để điều chỉnh dòng chảy đường ống, bao gồm nút phần tử đĩa di chuyển đế vịng cố định thân hình cầu nói chung) Bypass màu đen Tương tự đầu mũi tên nước Điều khiển mức, hàm điều khiển hiển thị phần mềm BPCS (Người vận hành xử lý) truyền mức Mặt bích: Mặt bích có tên tiếng anh Flange Đây thiết bị phụ kiện thuộc loại đường ống có hình dáng trịn Nó dùng để kết nối hai đường ống với dùng để ngăn dòng chảy đường ống Tấm lọc: Tương tự lọc khơng khí, dùng để loại bỏ bụi bẩn khỏi dịng khí Là thiết bị dùng để chống lại tạo thành xoáy nước hút nước từ bể chứa Xoáy nước theo nước vào dịng chảy, khiến cho việc tách chất lỏng ngưng tụ dẫn đến tượng xâm thực Là đập thấp chắn ngang dòng chảy làm thay đổi đặc tính chảy dịng nước làm thay đổi mực nước Cũng dùng để điều khiển lưu lượng nước đầu CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ, CẤU TẠO CỦA BÌNH TÁCH PHA Chức bình tách dầu khí Sự tách dầu khỏi khí bắt đầu chất lưu giếng chảy qua vỉa sản xuất thân giếng khoan tiếp tục tăng lên qua ống khai thác, đường ống dẫn thiết bị điều khiển mặt Dưới điều kiện xác định dung dịch hồn tồn thành chất lỏng khí trước chúng tới bình tách Trong trường hợp bình tách làm nhiệm vụ tăng cường khí bay lên theo đường khí, chất lỏng xuống tới đường chất lỏng  Tách dầu khỏi khí Sự khác trọng lượng chất lỏng khí hydrocacbon hồn tất việc tách bình tách dầu khí Mặc dù vậy, đơi lúc cần sử dụng thiết bị chiết sương để rời chất lỏng dạng sương khỏi khí trước chúng khỏi bình tách Hơn nữa, việc sử dụng thiết bị để tách khí khơng hồ tan khỏi dầu cần thiết trước dầu khỏi bình tách  Tách khí khỏi dầu Các tính chất hố học vật lý dầu điều kiện nhiệt độ, áp suất chúng định lượng khí mà chứa đựng lưu chất Tỷ lệ khí giải phóng khỏi lượng dầu cho hàm số với biến số nhiệt độ áp suất Thể tích khí khỏi dầu thơ bình tách phụ thuộc vào: - Tính chất lý hố dầu thơ - Áp suất làm việc - Nhiệt độ làm việc - Tốc độ chảy qua bình - Kích cỡ hình dáng bình tách số yếu tố khác Tốc độ chảy bình chiều sâu mực chất lỏng bình tách định thời gian lưu giữ dầu, thời gian lưu giữ từ ÷ phút nhìn chung tương xứng để đạt hiệu tách cao trừ tách dầu có chứa bọt khí Khi tách dầu sủi bọt, thời gian lưu giữ tăng từ ÷ 20 phút tuỳ thuộc vào ổn định bọt thiết kế bình tách Trong trình tách dầu khí, để tách khí khơng hồ tan bị giữ lại dầu độ nhớt ứng suất bề mặt dầu người ta sử dụng phương pháp như: rung động, nung nóng, va đập, ngưng vật liệu lọc  Tách nước khỏi dầu Việc tách nước khỏi dung dịch dầu mỏ có tác dụng: tránh mài mòn hệ thống thu gom sử lý tạo thành nhũ tương không thấm (làm khó khăn cho việc phân giải dầu nước) Nước tách từ dầu bình tách ba pha trường hợp sử dụng tách hoá học tách trọng lực, bình tách khơng đủ rộng để tách lượng nước tương ứng, tách bình tách nước tự trọng lực lắp đặt trước sau bình tách Nếu nước bị nhũ tương hố cần phải sử dụng phương pháp khử nhũ để rời hạt nhũ tương khỏi nước  Duy trì áp suất tối ưu bình tách Trong trình tách, áp suất phải trì bình để chất lỏng thoát vào sử lý tương ứng hay hệ thống thu gom chúng Áp suất trì bình tách sử dụng van ‘min’ bình tách hay van chủ điều khiển áp suất gồm hai hay nhiều bình tách Áp suất tối ưu trì bình tách áp suất cho lợi ích kinh tế cao từ việc bán chất lỏng khí hydrocacbon, áp suất tính tốn theo lý thuyết xác định thực nghiệm  Duy trì mực chất lỏng bình tách Duy trì áp suất bình tách làm ảnh hưởng tới mực chất lỏng bình tách, mực chất lỏng ngăn cản mát khí dầu điều khiển van hoạt động theo nguyên lý đòn bẩy nhờ phao đặt bề mặt dầu hoặch sử dụng bờ chàn  Chức đặc biệt bình tách dầu khí Khi áp suất loại dầu thơ bị giảm bọt khí nhỏ bao bọc lớp dầu mỏng, bọt khí phân tán dầu chúng gọi bọt dầu Trong số loại dầu thô khác, độ nhớt ứng suất bề mặt dầu làm hãm tính học khí dầu gay kết giống bọt, dầu thô dạng bọt khi: Tỷ trọng dầu nhỏ 40 0API Nhiệt độ vận hành nhỏ 160 0F Dầu thơ có độ nhớt lớn 53 cp Bọt khí làm giảm đáng kể suất bình tách thời gian lưu giữ bình thực cho việc tách tương xứng lượng dầu có bọt tăng lên, dầu có bọt khí khơng đo cách xác lưu lượng kế thể tích hay bình đo thể tích thường Vì cần phải có thiết bị đặc biệt để tách dầu thơ chứa bọt khí - Cấu tạo bình tách pha Hình 2.1 Cấu tạo bình tách hình trụ pha Bình tách hình trụ nằm ngang pha có cấu tạo đơn giản Cấu tạo chung bình gồm phận chính: 1- Đường vào hỗn hợp; 2- Bộ phận tạo va đập; 3- Bộ phận chiết sương; Nguyên lý hoạt động bình tách pha Máy tách pha sử dụng phổ biến ngành dầu khí thượng nguồn để tách dầu, khí dịng nước từ giếng dầu Dòng sản phẩm vào bình theo lối cửa vào, đầu vào có lắp thiết bị làm lệch (Tấm chặn thiết bị ly tâm) Nó có tác dụng tách sơ tạo phân lớp pha Hỗn hợp sau vào phần tách bình tách, có chi tiết lắp đặt để làm giảm bớt hỗn loạn, dịng xốy… giúp cho q trình tách thuận lợi Chất lỏng có tỷ trọng lớn lắng xuống dưới, trình lắng việc tách tiếp tục bọt khí Trong buồng chứa chất lỏng xảy trình khử nhũ tương nhằm thu sản phẩm đạt giá trị thương mại cửa 10 Từ phần tách chính, khí tách lên bên vào thiết bị làm khí, giọt chất lỏng bị theo dịng khí loại bỏ rơi xuống Cơ chế tách phần thường va đập, thay đổi hướng chuyển động dịng khí nhiều lần làm cho hạt chất lỏng nhỏ tích tụ lại thành giọt lớn rơi xuống trọng lực Khí sau qua thiết bị ngồi qua đường xã khí Nước tách từ dầu bình tách ba pha trường hợp sử dụng tách hoá học tách trọng lực Dầu nước sau tách theo ống xã ngồi u cầu bình tách Một bình tách coi lý tưởng hiệu suất thu hồi chất lỏng đạt giá trị lớn nhất, khí rời khỏi bình tách cách liên tục sau chúng rời khỏi chất lỏng Đối với sản phẩm giếng có áp suất cao việc giảm áp suất chúng thực nhờ trình tách giai đoạn, hệ thống bao gồm nhóm bình tách vận hành áp suất giảm dần theo tỷ lệ định Chất lỏng thoát từ bình tách vận hành áp suất cao vào bình tách vận hành áp suất thấp Với vỉa dầu có thành phần xác định để ổn định thành phần khí lỏng tách khỏi bình tách cao áp thấp áp ta điều chỉnh hai thơng số nhiệt độ áp suất, thực tế áp suất tách điều chỉnh van điều áp bình tách, nhiệt độ thay đổi dựa hệ thống đường ống thu gom vận chuyển dầu (cho dầu qua đường ống ngầm đáy biển, hay trộn lẫn với dầu vỉa đến từ giếng khác) Do đặc điểm dầu mỏ Bạch Hổ, thay đổi chế độ làm việc bình tách cần phải thiết lập nhiệt độ cao nhiệt độ tạo tinh thể paraffin nhiệt độ tạo thành hydrat, khơng cơng suất tách bình giảm, van bị kẹt gây cố Cần lưu ý dung hồ hai yếu tố kinh tế kỹ thuật, áp suất tách giảm khí thu giàu cấu tử nặng, hiệu thu gom dầu bị giảm đáng kể ngược lại Hàm lượng chất ăn mịn mỏ Bạch Hổ khơng cao phải kiểm tra định kỳ bình tách cao áp thấp áp, đường ống thu gom nhằm phát kịp thời hư hỏng ăn mịn 11 mài mịn Nếu có thể, cần xác định độ dày thành sau khoảng thời gian xác định từ thiết lập áp suất tối đa cho phép với bình tách Trong trường hợp bình tách làm việc cơng suất tối đa phải luôn theo dõi chi tiết cho thu khí dầu đạt yêu cầu đặt ra, cần kiểm tra định kỳ thiết bị đo (áp suất, nhiệt độ, lưu lượng …) nhằm đảm bảo tính xác chúng Để giải vấn đề trên, cần phải thường xuyên cập nhật thông tin thành phần dầu vỉa từ có biện pháp, chế độ công nghệ, phương án tách - thu gom hợp lý 12 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM TIA PORTAL V16 Lưu đồ thuật toán mơ tả ngun lý hoạt động P&ID Hình 3.1 Lưu đồ thuật tốn Trong đó: - F dịng sản phẩm vào bình phân tách a, b, c tín hiệu dịng qua van khí, dầu, nước Sa, Sb, Sc mức bình chứa khí, dầu, nước đầu 13 Mô hệ thống Tia Portal V16 2.1 Lựa chọn thiết bị  PLC: : PLC S7-1200 CPU 1214C AC/DC/RLY 6ES7214-1BG40-0XB0 Hình 3.2 PLC S7 - 1200 CPU 1214C AC/DC/RLY 6ES7214-1BG40-0XB0 Thông số kỹ thuật:  Mã sản phẩm: 6ES7214-1BG40-0XB0  Thông số: SIMATIC S7-1200, CPU 1214C, compact CPU, AC/DC/relay, onboard I/O: 14 DI 24 VDC; 10 DO relay A; AI 0-10 VDC, Power supply: AC 85-264 V AC at 47-63 Hz, Program/data memory 100 KB Kích thước: 11,40 x 11,70 x 8,80  Khối lượng: 0.491 Kg  Hãng sản xuất: Siemens AG  Xuất xứ: China  Bảo hành: Bảo hành hãng 12 tháng   HMI: WinCC RT Advanced 6AV2104-2BD04-0BD0 Thông số kỹ thuật:  SIMATIC WinCC Runtime Advanced Power Pack 128 Power Tags-> 512 Power Tags V14 (without version replacement); Runtime software in TIA Portal; Single License; without software a documentation; license key on USB stick; Class A (6AV2104-2BD04-0BD0)  Hãng sản xuất: Siemens AG 14      Xuất xứ: Germany Trọng lượng: 0.156 Kg Bảo hành 12 tháng Đổi trả hàng ngày Chứng từ : CO, CQ, hóa đơn VAT 2.2 Tạo PLC, HMI cho hệ thống  PLC: Hình 3.3 Tạo PLC Tia Portal V16  HMI: Hình 3.4 Tạo HMI Tia Portal V16  Kết nối PC có hình HMI với PLC: 15 Hình 3.5 Kết nối PC có hình HMI với PLC Tia Portal V16 2.3 Khai báo đặt tên biến vào Hình 3.6 Khai báo biến I/O 2.4 Sơ đồ P&ID thiết kế phần mềm Tia Portal V16 Hình 3.7 Sơ đồ P&ID thiết kế Tia Portal V16 16 KẾT LUẬN Trải qua 30 năm hình thành phát triển, ngành dầu khí Việt Nam ngày lớn mạnh khẳng định vị trí trường quốc tế Sự phát triển ngày cao khoa học công nghệ đặt yêu cầu khắt khe nguồn nhiên liệu, địi hỏi ngành cơng nghiệp dầu khí phải ln ln vận động hết mình, khơng ngừng nghiên cứu áp dụng thành tựu khoa học nhằm cải tiến công nghệ để nguồn nhiên liệu sản xuất đáp ứng yêu cầu Hiện công nghệ xử lý dầu mỏ giàn cố định hệ thống bình tách, nhờ thiết bị mà sản phẩm dầu thô sau qua hệ thống phân thành pha riêng biệt có ổn định cao thuận tiện cho trình thu gom xử lý, tránh cố xảy thiết bị Qua q trình tìm hiểu hồn thành đề tài giúp cho chúng em có kiến thức quan trọng cấu tạo, nguyên lý hoạt động thiết bị tách pha Qua đó, đưa nhận xét, lựa chọn, sử dụng thiết bị cách hợp lý, hiệu 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO Slide giảng “DCS & SCADA” thầy Đào Đức Thịnh Giáo trình “Cơng nghệ xử lý khí & Hidrat”, GV Thái Võ Trang, phần Web “https://nangluongquocte.petrotimes.vn/chu-trinh-cong-nghekhai-thac-dau-khi-tren-dat-lien-va-ngoai-bien-249136.html” 18 ... 2: NGUYÊN LÝ, CẤU TẠO CỦA BÌNH TÁCH PHA Chức bình tách dầu khí Cấu tạo bình tách pha 10 Nguyên lý hoạt động bình tách pha .10 Yêu cầu bình tách 11 CHƯƠNG 3: ... thiết bị đặc biệt để tách dầu thơ chứa bọt khí - Cấu tạo bình tách pha Hình 2.1 Cấu tạo bình tách hình trụ pha Bình tách hình trụ nằm ngang pha có cấu tạo đơn giản Cấu tạo chung bình gồm phận chính:... tách từ dầu bình tách ba pha trường hợp sử dụng tách hố học tách trọng lực, bình tách khơng đủ rộng để tách lượng nước tương ứng, tách bình tách nước tự trọng lực lắp đặt trước sau bình tách Nếu