Các phương pháp vận chuyển dầu nặng

Tiểu luận Các phương pháp vận chuyển dầu nặng Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng GVHD: Dương Thành Trung i TÓM TẮT Hai trở ngại lớn nhất của vận chuyển dầu thô nặng là độ nhớt cao ( do chứa nhiều asphalten) và nhiệt độ đông đặc cao ( 0 API cao chứa nhiều wax). Do đó chi phí đầu tư cho quá trình vận chuyển dầu nặng cao và phức tạp hơn nhiều so với dầu truyền thống. Do đó, để vận chuyển dầu nặng chúng cần phải qua một quá trình xử lý trước đó. Nội dung bài báo cáo này sẽ đề cặp đến các phương pháp sau: - Phương pháp vận chuyển bằng đường giao thông - Phương pháp vận chuyển bằng đường ống Phương pháp gia nhiệt Phương pháp nhũ tương hóa Phương pháp pha loãng Phương pháp tạo dòng chảy tâm ống Phương pháp dùng dòng hơi nước áp lực cao Trong đó, chủ yếu đề cặp đến đặc điểm kỹ thuật của các phương pháp vận chuyển bằng đường ống Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng GVHD: Dương Thành Trung ii Mục Lục Chương I: Tính Chất Dầu Nặng Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Vận Chuyển 1 I.1 Giới Thiệu 1 I.2 Độ nhớt 2 I.3 Tỉ trọng 5 Chương II : Vận Chuyển Dầu Nặng 7 II.1 Giới Thiệu 7 II.2 Vận chuyển dầu nặng bằng các phương tiện giao thông 7 II.2 Vận chuyển dầu nặng bằng đường ống 8 II.2.1 Vận chuyển dầu nặng bằng phương pháp gia nhiệt 8 II.2.1.1. Quy Trình 9 II.2.1.2 Ưu điểm và 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 và 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 và 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 và nhược điểm 24 II.2.5 Phương pháp dùng dòng hơi 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 và lượng hơi nước được sử dụng 26 II.2.5.4 Khởi động lại hệ thống 28 II.3 Kết luận 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO 29 Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng GVHD: Dương Thành Trung iii Danh Sách Hình Vẽ Hình 1-1. Độ API, khối lượng riêng và cách phân loại dầu 1 Hình 1-2. Nguồn dầu nặng chủ yếu ở một số quốc gia … 2 Hình 1-3. Sự thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ của bitumen Athabasca, Canada (8,6 0 API) 3 Hình 1-4. Sự thay đổi độ nhớt của dầu theo số hydrocacbon ở 25 0 C 4 Hình 1-5. Sự thay đổi độ nhớt theo trọng lượng phân tử trung bình 5 Hình 2-1. Vận chuyển dầu nặng bằng phương pháp gia nhiệt 9 Hình 2-2. Độ nhớt hệ nhũ tương dầu/nước theo ứng suất cắt 14 Hình 2-3. Độ nhớt của dầu thô và hỗn hợp sau khi được xử lí 15 Hình 2-4. Độ nhớt của dầu thô sau theo hàm lượng dung môi 19 Hình 2-5. Bộ phận tạo dòng chảy tâm ống 22 Hình 2-6. Hệ thống tách dầu và nước tại các trạm bơm 23 Hình 2-7. Bộ phận tách và cung cấp nước 23 Hình 2-8. Máy bơm phun 25 Hình 2-9. Hệ thống gia nhiệt gồm nhiều máy bơm phun 27 Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng GVHD: Dương Thành Trung 1 Chương I: Tính Chất Dầu Nặng Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Vận Chuyển I.1 Giới Thiệu: Dầu nặng là loại dầu thô có độ nhớt cao và khó lưu chuyển. Đặc tính chung của loại dầu này là tỉ trọng cao, tỉ số Hydro/Cacbon thấp, hàm lượng asphalten cao, hàm lượng lưu huỳnh, nitơ và kim loại cao. Tùy vào độ nhớt, tỉ trọng API mà người ta chia ra thành dầu nặng,dầu siêu nặng và bitumen. Thông thường, khi đề cập đến khái niệm dầu nặng thì nó đã bao hàm cả dầu siêu nặng và bitumen. Hình 1-1. Độ API, khối lượng riêng và cách phân loại dầu (Nguồn: viện Dầu Khí Mỹ – America Petroleu Institute) Hình 1-1 là cách phân loại dầu theo viện Dầu Khí Mỹ. Dầu truyền thống là loại dầu có độ API lớn hơn 20. Và ngược lại, loại dầu có độ API nhỏ hơn 20 là dầu nặng. Trong các loại dầu nặng, người ta phân chia thành ba loại là: dầu nặng, dầu siêu nặng và bitumen. Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng GVHD: Dương Thành Trung 2 Hình 1-2. nguồn dầu nặng chủ yếu ở một số quốc gia. I.2 Độ nhớt Độ nhớt biểu thị khả năng lưu chuyển của dầu. Dầu nặng có độ nhớt cao nên rất khó lưu chuyển ở điều kiện thông thường như dầu truyền thống. Độ nhớt của dầu nặng có giá trị rất lớn. Nó có thể lên đến hàng vạn cSt ở 100 0 F. Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng GVHD: Dương Thành Trung 3 Hinh 1-3 Sự thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ của bitumen Athabasca, Canada (8,6 0 API) (Nguồn:http://www.heavyoilinfo.com/blogposts/bitumen_viscosity.ppt/view) Độ nhớt của dầu nặng thay đổi theo nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng, độ nhớt giảm dần theo hàm lũy thừa. đối với các loại dầu khác nhau thì sự thay đổi độ nhớt cũng khác nhau. Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng GVHD: Dương Thành Trung 4 Độ nhớt (cP) Hình 1-4. Sự thay đổi độ nhớt của dầu theo số hydrocacbon ở 25 0 C Hình 143 cho ta thấy sự thay đổi độ nhớt của dầu bitumen (có nguồn gốc từ Canada, độ API là 8,6) theo nhiệt độ. Theo đó, khi nhiệt độ tăng độ nhớt của dầu giảm. Ngoài nhiệt độ, độ nhớt của dầu còn phụ thuộc vào số hydrocacbon và trọng lượng phân tử trung bình. Theo Hình 1-2, khi số hydrocacbon tăng thì độ nhớt của dầu cũng tăng theo. Đường biểu diễn có độ dốc cao cho thấy số hydrocacbon có ảnh hưởng rất lớn đến tính chất nhớt của dầu. Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng GVHD: Dương Thành Trung 5 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 như trên, độ nhớt của dầu cũng tăng theo trọng lượng phân tử trung bình của dầu (Hình 1-3) I.3 Tỉ trọng Để phân biệt dầu nặng và dầu truyền thống, người ta dựa vào thông số độ API. 5,131 5,141  SG API Trong đó : SG là tỉ trọng dầu. Dầu nặng có API lớn hơn 10. Dầu siêu nặng và bitumen có độ API nhỏ hơn 10. Loại dầu có độ API càng nhỏ thì khối lượng riêng càng lớn và gây khó khăn cho quá trình vận chuyển. Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng GVHD: Dương Thành Trung 6 Bảng 1-1 trình bày tính chất của ba loại dầu từ Venezuela và Canada. Bảng 1-1. Tính chất của một số loại dầu Loại dầu Tính chất Độ nhớt 0 A P I Điểm chảy Cerro Negro, Venezuela 8x10 4 đến 10 5 (mPa.s) ở 25 0 C 8 38 ( 0 C) Bitumen Athabasca, Canada 7x10 -3 (m 2 /s) ở 40 0 C 9 - Morichal, Venezuela 14257 (cSt) ở 50 0 C 5533 (cSt) ở 60 0 C 8 , 5 27 ( 0 C) Dựa vào Bảng 1-1 ta nhận thấy dầu có nguồn gốc khác nhau thì có tính chất khác nhau. Cụ thể ở đây là độ nhớt và độ API. Do đó, tùy vào từng loại dầu mà ta có cách xử lý khác nhau sao cho thuận lợi cho quá trình vận chuyển. Một điều dễ thấy là dầu có độ nhớt càng lớn thì việc vận chuyển càng tốn kém. Vấn đề vận chuyển dầu nặng sẽ được trình bày trong những phần sau. [...]... vận chuyển ít Phạm vi vận chuyển hẹp Chi phí khá thấp Tính linh động thấp Vận chuyển nhanh Vận chuyển bằng tàu hỏa Ô nhiễm Khối lượng dầu được vận GVHD: Dương Thành Trung 7 Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng chuyển lớn Các phương tiện giao thông được sử dụng trong việc vận chuyển dầu, bao gồm: tàu thủy, xe tải và tàu hỏa Các phương tiện này là các phương tiện chuyên dụng để vận chuyển dầu. .. II.2 Vận chuyển dầu nặng bằng đường ống: Phương pháp vận chuyển dầu bằng đường ống thường được sử dụng hơn so với các phương pháp khác Ưu điểm của chúng là có thể vận chuyển được khối lượng lớn dầu với chi phí thấp trong thời gian nhanh Thêm vào đó, phương pháp vận chuyển này ít gây ô nhiểm môi trường hơn phương pháp vận chuyển bằng các phương tiện giao thông Nhược điểm chính của phương pháp vận chuyển. .. trình vận chuyển Do các nhược điểm trên, hiện nay, phương pháp này ít được sử dụng GVHD: Dương Thành Trung 10 Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng II.2.2 Phương pháp tạo nhũ tương với nước Phương pháp tạo nhũ tương giữa dầu và nước nhằm giảm độ nhớt của dầu, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình vận chuyển Phương pháp này có cùng mục đích với phương pháp gia nhiệt Tuy nhiên, nguyên lý và cách... : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng Chương II : Vận Chuyển Dầu Nặng II.1 Giới Thiệu: Vận chuyển dầu là một khâu quan trọng không kém phần khai thác và chế biến Chi phí vận chuyển thường chiếm 15 đến 20 % giá thành dầu thô Đặc biệt, đối với dầu nặng, chi phí vận chuyển rất tốn kém Chi phí này chủ yếu tập trung vào các quá trình xử lí nhằm làm giảm độ nhớt của dầu, cũng như một số kỹ thuật khác để dầu. .. II.2.3 Phương pháp pha loãng Một phương pháp khác để giảm độ nhớt của dầu nặng giúp cho quá trình vận chuyển được dễ dàng là phương pháp pha loãng dầu nặng Khác với phương pháp tạo hệ nhũ tương với nước, phương pháp pha loãng sử dụng dung môi là các hydrocacbon nhẹ Dung môi thường được sử dụng là: condensate, gasoline và naphtha Đây là phương pháp được sử dụng nhiều nhất cho quá trình vận chuyển dầu nặng. .. di chuyển từ nơi này đến nơi khác Do các tính chất hóa lý rất đặc biệt của dầu nặng nên việc vận chuyển nó là rất khó khăn Do đó, quá trình vận chuyển dầu nặng trở thành một chiến lược, một thử thách có tính kinh tế và kỹ thuật Để vận chuyển dầu nặng, người ta có thể sử dụng các phương tiện giao thông hoặc đường ống Trong đó, việc vận chuyển dầu nặng bằng đường ống thì kinh tế hơn nhiều so với phương. .. sử dụng như là: o Phương pháp gia nhiệt o Phương pháp tạo hệ nhũ tương dầu – nước o Phương pháp pha loãng dầu nặng với dung môi o Kỹ thuật tạo dòng chảy tâm ống o Kỹ thuật sử dụng dòng hơi nước áp lực cao II.2.1 Vận chuyển dầu nặng bằng phương pháp gia nhiệt Đây là phương pháp đã được sử dụng từ rất lâu Phương pháp này dựa trên cơ sở sự giảm độ nhớt của dầu theo nhiệt độ Do đó, để dầu có thể chảy được... al., “Core – Annular Flow Process”, United States Patent 4753261 – Jun 28, 1988 GVHD: Dương Thành Trung 29 Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng GVHD: Dương Thành Trung 30 Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng GVHD: Dương Thành Trung 31 Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng GVHD: Dương Thành Trung 32 ... II.2.4 Phương pháp tạo dòng chảy tâm ống Đây là phương pháp vận chuyển dầu nặng dựa trên nguyên tắc giảm ma sát của dòng chảy giữa dầu nặng và thành ống bằng cách cho nó lướt trên một lớp đệm Lớp đệm này là một lớp lưu chất có tác dụng như chất bôi trơn Phương pháp này có thể khắc phục một số nhược điểm của các phương pháp trước, như là: biến tính của dầu trong phương pháp gia nhiệt và phương pháp tạo nhũ;... với phương pháp gia nhiệt truyền thống Dầu nặng có độ nhớt quá cao nên khó có thể vận chuyển bằng đường ống Để có thể tiến hành vận chuyển bằng đường ống, độ nhớt của dầu nên nhỏ hơn 2x103 GVHD: Dương Thành Trung 24 Đề Tài : Các Phương Pháp Vận Chuyển Dầu Nặng (mPas) Như đã biết, độ nhớt của dầu giảm theo nhiệt độ Hàm số độ nhớt của dầu theo nhiệt độ là một hàm lũy thừa và nghịch biến Do đó, phương pháp