Bài giảng thu gom, xử lý, vận chuyển, tàng trữ dầu, khí, nước ths nguyễn khắc long

KHOA DẦU KHÍ BỘ MÔN KHOAN – KHAI THÁC BÀI GIẢNG THU GOM, XỬ LÝ, VẬN CHUYỂN, TÀNG TRỮ DẦU – KHÍ – NƯỚC ThS Nguyễn Khắc Long 5/7/2013 PHẦN CƠ CHẾ VÀ CÔNG NGHỆ - KỸ THUẬT TÁCH PHA LỎNG - KHÍ Chương 1: Cơ chế phương pháp tách pha Chương 2: Thiết bị tách pha Chương 3: Tính toán công nghệ thiết bị tách pha 5/7/2013 PHẦN CƠ CHẾ VÀ CÔNG NGHỆ - KỸ THUẬT TÁCH PHA LỎNG - KHÍ 5/7/2013 CHƯƠNG CƠ CHẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÁCH PHA Mục đích tách pha 2.Cơ chế tách 3.Phương pháp tách dầu khỏi khí 4.Phương pháp tách khí khỏi dầu Khó khăn gặp trình tách 5/7/2013 CHƯƠNG 1: CƠ CHẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÁCH PHA Mục đích tách pha - Thu hồi khí dầu làm nguyên liệu cho công nghiệp hoá dùng làm nhiên liệu - Giảm xáo trộn dòng khí - dầu, giảm sức căng kháng thuỷ lực ống dẫn hạn chế tạo thành nhũ tương - Giải phóng bọt khí tách đường ống - Giảm va đập áp suất tạo ống thu gom hỗn hợp dầu - khí dẫn tới trạm bơm trạm xử lý - Tách nước khỏi dầu khai thác nhũ tương không ổn định 5/7/2013 CHƯƠNG 1: CƠ CHẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÁCH PHA Cơ chế tách - Cơ sở tách khí khỏi dầu: Sự giảm áp suất hỗn hợp Nguyên tắc cân hoạt nhiệt lỏng – khí - Cơ chế tạo khí tiếp xúc (flash vaporisation): áp suất bơm nâng cao điểm bọt, giảm đột ngột nấc một, sau ghi nhận giá trị thể tích tương ứng Tại nấc áp suất ta phân biệt thể tích khí dầu mà ghi thể tích tổng - Cơ chế tạo khí vi sai (vi phân) (differential vaporisation): tách vi sai thường bắt đầu áp suất điểm bọt giá trị lại giống với trường hợp tách tiếp xúc Khác với tách tiếp xúc, sau lần giảm áp khí giải khỏi bình cách giữ áp suất bơm không đổi Thể tích dầu đo trực tiếp sau giải phóng khí 5/7/2013 CHƯƠNG 1: CƠ CHẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÁCH PHA Cơ chế tách - Trong tách tiếp xúc, giảm áp từ đầu đến giá trị cuối khí không tách mà tiếp xúc cân với dầu nên thành phần Hydrocacbon không thay đổi - Trong tách vi sai: sau nấc giảm áp, khí giải phóng nên thành phần Hydrocacbon bình thay đổi liên tục giàu thêm thành phần nặng, trọng lượng trung bình phân tử khí tăng lên - Nói chung, tách vi sai cho nhiều dầu tách tiếp xúc Trong thực tế, tách tiếp xúc ứng với tách bậc Tách vi sai ứng với tách nhiều bậc 5/7/2013 CHƯƠNG 1: CƠ CHẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÁCH PHA Cơ chế tách G NhiÒu khÝ Tách khí khỏi dầu thiết Ýt láng bị PVT 1-Tách tiếp xúc; 2-Tách vi sai NhiÒu láng Ýt khÝ p 5/7/2013 P CHƯƠNG 1: CƠ CHẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÁCH PHA Phương pháp tách dầu khỏi khí Các phương pháp dùng để tách dầu khỏi khí bình tách bao gồm: -Trọng lực -Va đập (impingement) - Thay đổi hướng tốc độ chuyển động dòng hỗn hợp - Dùng lực ly tâm - Đông tụ (chiết sương) - Phương pháp thấm (filtering) 5/7/2013 CHƯƠNG 1: CƠ CHẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÁCH PHA Phương pháp tách dầu khỏi khí Tách trọng lực: - Nguyên lý tách dựa vào chênh lệch mật độ - Ở điều kiện nhiệt độ áp suất chuẩn (200C, 14,7 Psia), khối lượng riêng dầu lớn khí từ 400 ÷ 1600 lần - Các hạt lỏng có kích thước khoảng 100μm hay lớn thường tách khỏi dòng khí bình tách có kích thước trung bình, hạt nhỏ tách thiết bị chiết sương 5/7/2013 10 CHƯƠNG THIẾT BỊ TÁCH PHA Các phận thiết bị tách pha Cấu tạo chung: - Khu vực 1: Phần tách khí chủ yếu, nơi xảy trình tách chủ yếu phần chất lỏng tự dòng hỗn hợp lỏng khí - Khu vực 2: Phần lắng chất lỏng - Khu vực 3: Phần chứa chất lỏng - Khu vực 4: Phần bẫy giọt chất lỏng liên kết chúng lại 5/7/2013 rơi xuống 58 CHƯƠNG THIẾT BỊ TÁCH PHA Các phận thiết bị tách pha Bộ phân tách A: Bộ phận tách lắp đặt trực tiếp phần cửa vào bảo đảm nhiệm vụ tách dầu khỏi khí,tức giải phóng bọt khí tự Hiệu làm việc phụ thuộc cấu trúc đường vào: hướng tâm, tiếp tuyến với vòi phun tức phận phân tán để tạo dòng rối cho hỗn hợp dầu khí - Tách hướng tâm - Tách ly tâm 5/7/2013 59 CHƯƠNG THIẾT BỊ TÁCH PHA Các phận thiết bị tách pha Bộ phân tách A: -Tách hướng tâm Hình Tách kiểu cửa vào hướng tâm 1- Thành bình 4- Vòi phun 2- Đoạn ống đục lỗ 5- Đường vào hỗn hợp 3- Tấm chặn 6- Lỗ thoát chất lỏng 5/7/2013 60 CHƯƠNG THIẾT BỊ TÁCH PHA Các phận thiết bị tách pha Bộ phân tách A: -Tách ly tâm 6a 5/7/2013 6b 61 CHƯƠNG THIẾT BỊ TÁCH PHA Các phận thiết bị tách pha Bộ phân tách A: -Tách ly tâm 5/7/2013 62 CHƯƠNG THIẾT BỊ TÁCH PHA Các phận thiết bị tách pha Bộ phân tách thứ cấp B: Bộ phận tách thứ cấp phần lắng trọng lực, thực tách bổ sung bọt khí sót lại phần A Để tăng hiệu tách bọt khí khỏi dầu, cần hướng lớp mỏng chất lưu theo mặt phẳng nghiêng (tấm lệch dòng), phía có bố trí ngưỡng chặn nhỏ, đồng thời phải kéo dài đường chuyển động cách tăng số lượng lệch dòng 5/7/2013 63 CHƯƠNG THIẾT BỊ TÁCH PHA Các phận thiết bị tách pha Bộ phân chiết sương C: -Lắp ráp phần cao thiết bị nhằm giữ lại giọt dầu nhỏ bị theo dòng khí Chiết sương có tác dụng tách bụi dầu khỏi khí theo nguyên tắc ép, đổi hướng thay đổi tốc độ chuyển động -Phân loại: + Chiết sương kiểu đồng tâm + Chiết sương kiểu nan chớp + Chiết sương dạng cánh + Bộ lọc sương khử sương 5/7/2013 64 CHƯƠNG THIẾT BỊ TÁCH PHA Các phận thiết bị tách pha Bộ phân chiết sương C: + Chiết sương kiểu đồng tâm 1- Đường vào hỗn hợp dầu - khí 2- Thành bình tách 3- Cửa thu khí từ phận lên phận chiết sương 4- Lỗ thoát khí 5- Lỗ thoát khí 6- Lỗ thu khí sau tách 7- Đường khí sau tách 8- Các ống đồng tâm 5/7/2013 9- Đường thu hồi giọt dầu 65 CHƯƠNG THIẾT BỊ TÁCH PHA Các phận thiết bị tách pha Bộ phân chiết sương C: + Chiết sương kiểu đồng tâm 1- Đường vào hỗn hợp dầu - khí 2- Thành bình tách 3- Cửa thu khí từ phận lên phận chiết sương 4- Lỗ thoát khí 5- Lỗ thoát khí 6- Lỗ thu khí sau tách 7- Đường khí sau tách 8- Các ống đồng tâm 5/7/2013 9- Đường thu hồi giọt dầu 66 CHƯƠNG THIẾT BỊ TÁCH PHA Các phận thiết bị tách pha Bộ phân chiết sương C: + Chiết sương kiểu nan chớp Chế tạo đơn giản, giá thành thấp, trình tách nhanh khả tách bụi dầu tốt so với chiết sương dạng đồng tâm 5/7/2013 67 CHƯƠNG THIẾT BỊ TÁCH PHA Các phận thiết bị tách pha Bộ phân chiết sương C: + Chiết sương dạng cánh Hiệu cao, giá thành chế tạo thấp, sử dụng bị tắc nghẽn tạp chất parafin 5/7/2013 68 CHƯƠNG THIẾT BỊ TÁCH PHA Các phận thiết bị tách pha Bộ phân chiết sương C: + Bộ lọc sương khử sương Được sử dụng để tách sương từ khí thiên nhiên dùng nhiều hệ thống vận chuyển phân phối khí có hàm lượng chất lỏng khí thấp Các phận khử tách giọt sương cỡ 10-100µm 5/7/2013 69 CHƯƠNG THIẾT BỊ TÁCH PHA Các phận thiết bị tách pha Bộ phân lưu giữ chất lỏng D: + Bộ lọc sương khử sương Là phần thấp thiết bị dùng để gom dầu xả dầu khỏi bình tách Dầu pha hỗn hợp dầu - khí tuỳ thuộc vào hiệu làm việc phần A phần B, vào độ nhớt thời gian lưu giữ Trường hợp hỗn hợp phần có nhiệm vụ lắng để tách khí, khỏi dầu Ở thiết bị pha, có chức tách nước 5/7/2013 70 CHƯƠNG THIẾT BỊ TÁCH PHA Các phận thiết bị tách pha Thiết bị kiểm soát trình tách: Các thiết bị điều khiển, kiểm soát có nhiệm vụ khống chế thông số: mức tiếp xúc dầu - khí, dầu - nước, giá trị áp suất, nhiệt độ làm việc bình… Để đảm bảo an toàn trình làm việc, thiết bị tách cần có: khuếch đại tín hiệu, thiết bị báo mức, đồng hồ đo loại van Kiểm soát thời gian lưu trữ chất lỏng bình tách - Hệ thống kiểm soát ngắt mức cao mức thấp -Hệ thống báo động mức cao mức thấp Khống chế mức chất lỏng bình nhờ Rơle phao để khởi động van đầu vào 5/7/2013 71 CHƯƠNG THIẾT BỊ TÁCH PHA Các phận thiết bị tách pha Thiết bị kiểm soát trình tách: Khống chế giá trị áp suất giá trị cho phép Khống chế nhiệt độ giới hạn làm việc Trường hợp không bắt buộc cho tất thiết bị tách, mà dùng trường hợp đặc biệt nhằm đóng mở tự động đường dẫn gia nhiệt Kiểm soát trình tách pha - Kiểm soát mức nhờ phao dầu khí - Kiểm soát mức nhờ phao dầu, nước đập tràn - Kiểm soát mức nhờ đập tràn mà không sử dụng phao dầu-nước 5/7/2013 72 [...]... hai pha: được sử dụng để tách khí từ lỏng: khí từ dầu trong mỏ dầu, hoặc khí từ nước trong mỏ khí Lỏng và khí đi theo 3 đường khác nhau Bình tách 2 pha thường dùng trong thu gom, đường ống phân phối, những chỗ không yêu cầu phải kiểm soát slug hoặc heads của chất lỏng Bình tách ba pha: được sử dụng để tách khí từ pha lỏng và nước từ dầu Nước, dầu khí đi theo 3 đường khác nhau - Theo áp suất làm việc:... -Theo phạm vi ứng dụng: Bình tách thử giếng, nối với giếng cần phải thử hoặc cần phải kiểm tra, để tách và đo chất lỏng, do đó có trang bị các loại đồng hồ để đo tiềm năng dầu, khí, nước Bình tách đo: có nhiệm vụ tách dầu, khí, nước và đo các chất lưu có thể thực hiện trong cùng một bình, các kiểu thiết kế đảm bảo đo các loại dầu khác nhau, có thể loại 2 hoặc 3 pha Bình tách khai thác dùng tách chất... chúng theo định kỳ - Muối có thể loại bỏ chúng bằng cách cho thêm nước vào trong dầu và khi muối hòa tan thì nước được tách khỏi dầu và được xả ra ngoài 5.4 Chất lỏng ăn mòn: -Nước, H2S và CO2, đôi khi tạo thành hydrate -Nước lắng xuống phần dưới của ống làm giảm diện tích chảy của khí và làm rỉ sét đường ống - Khí chua: gây rỉ sét khi gặp nước trong đường ống 5/7/2013 21 CHƯƠNG 2 THIẾT BỊ TÁCH PHA 1 Chức... Chức năng và yêu cầu của thiết bị tách pha 1.1 Chức năng của thiết bị tách pha Thiết bị tách pha là một thu t ngữ dùng để chỉ một bình áp suất sử dụng để tách chất lưu thu được từ các giếng dầu khí thành các pha khí và lỏng 1.1.1 Chức năng cơ bản bao gồm tách dầu khỏi khí, tách khí khỏi dầu và tách nước khỏi dầu t = 2 - 4 phút, loại 2 pha t =30s – 2 ph, loại 3 pha t =2 -10 ph 1.1.2 Chức năng phụ của... tách hoặc bẫy, lắp đặt tại vị trí sản suất hoặc ở các giàn ngay gần miệng giếng, cụm phân dòng, trạm chứa để tách sản phẩm từ giếng thành khí và lỏng - Các thiết bị chỉ dùng để tách nước hoặc chất lỏng (dầu + nước) ra khỏi khí, thường có tên gọi là bình nốc ao hoặc bẫy - Buồng Flat: chất lưu vào từ các bình tách cao áp, còn chất lưu đi ra được truyền tới các bể chứa, cho nên thường đóng vai trò bình... PHA 3 Phương pháp tách dầu ra khỏi khí Thay đổi hướng và vận tốc chuyển động: - Nguyên tắc: lực quán tính của chất lỏng lớn hơn chất khí -Khi dòng khí có mang theo chất lỏng gặp các chướng ngại vật sẽ thay đổi hướng chuyển động một cách đột ngột - Tách nhờ thay đổi vận tốc dòng chảy: Là phương pháp thực hiện bằng cách tăng hay giảm đột ngột vận tốc dòng chảy dựa vào sự khác biệt quán tính hay sự linh... CƠ CHẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÁCH PHA 4 Phương pháp tách khí ra khỏi dầu Các giải pháp nhiệt: -Nhiệt đóng vai trò làm giảm sức căng bề mặt trên các bọt khí và giảm độ nhớt của dầu, giảm khả năng lưu trữ khí bằng thủy lực - Cho dầu thô đi qua nước nóng - Là phương pháp hiệu quả với dầu bọt Các giải pháp hóa học: -Sử dụng hóa phẩm giảm sự tạo bọt và tăng khả năng tách (silicone 1 – 106)- Tác dụng chính của hóa... các giọt lỏng nhỏ được thu hồi nhờ bộ phận chiết sương Phân loại - Bình tách trụ đứng 2 pha: dầu - khí - Bình tách trụ đứng 3 pha: dầu - khí - nước - Bình tách 3 pha sử dụng lực ly tâm 5/7/2013 35 CHƯƠNG 2 THIẾT BỊ TÁCH PHA 4 Tên gọi và phân loại thiết bị tách pha Bình tách đứng: •Ưu điểm: - Bình tách đứng có thể điều khiển lượng tương đối lớn chất lỏng mà không bị cuốn theo dòng khí, nó điều khiển mức... dầu ra khỏi khí Đông tụ (chiết sương) - Các đệm đông tụ là một phương pháp có hiệu quả để tách lỏng ra khỏi khí tự nhiên - Ứng dụng: hệ thống vận chuyển và phân phối khí -Kết hợp nhiều cơ chế: va đập, thay đổi hướng, thay đổi tốc độ dòng và keo tụ Hiệu quả phụ thu c vào diện tích có thể tập hợp và chập dính các hạt chất lỏng -Các thiết bị đông tụ trong bình tách có thể là lưới thép, đĩa hình yên ngựa,... và phân loại thiết bị tách pha Tên gọi: -Các bình lọc khí cũng tương tự như bình tách dùng cho các giếng có chất lưu chứa ít chất lỏng hơn so với chất lưu của giếng khí và giếng dầu, thường dùng trên các tuyến ống phân phối, thu gom khí Được chế tạo theo kiểu lọc thô và lọc ướt - Bình thấm khí (bầu lọc kiểu thô) dùng để tách bụi Môi trường thấm trong bình có tác dụng loại bỏ bụi, cặn, gỉ và các vật ... kiểm tra, để tách đo chất lỏng, có trang bị loại đồng hồ để đo tiềm dầu, khí, nước Bình tách đo: có nhiệm vụ tách dầu, khí, nước đo chất lưu thực bình, kiểu thiết kế đảm bảo đo loại dầu khác nhau,... Thiết bị tách pha thu t ngữ dùng để bình áp suất sử dụng để tách chất lưu thu từ giếng dầu khí thành pha khí lỏng 1.1.1 Chức bao gồm tách dầu khỏi khí, tách khí khỏi dầu tách nước khỏi dầu t =... tách hai pha: sử dụng để tách khí từ lỏng: khí từ dầu mỏ dầu, khí từ nước mỏ khí Lỏng khí theo đường khác Bình tách pha thường dùng thu gom, đường ống phân phối, chỗ không yêu cầu phải kiểm soát