Nghiên cứu Bình Tách C - 1 và hệ thống điều chỉnh , kiểm tra mực chất lỏng và áp suất bình tách C1 trong hệ thống thu gom

Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, ngành công nghiệp dầu khí có lịch sử phát triển còn non trẻ nhưng đã không ngừng vươn nên và trở thành một ngành công nghiệp mũi nhọn của đất nước.

Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh LỜI NĨI ĐẦU Trong q trình cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, ngành cơng nghiệp dầu khí có lịch sử phát triển cịn non trẻ không ngừng vươn nên trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn đất nước Hiện công ty trực thuộc tổng cơng ty dầu khí Việt Nam cộng tác với nhiều cơng ty nước ngồi tham gia vào dự án dầu khí quốc gia, khẳng định tiềm phát triển mạnh mẽ dầu khí ngành Việt Nam Với mong muốn góp phần nhỏ vào phát triển ngành công nghiệp dầu khí nước nhà Qua q trình thực tập, nghiên cứu, thu thập tài liệu nghiên cứu với giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo Trần Văn Bản - Bộ môn Máy Thiết bị Mỏ Nhằm nâng cao hiệu sử dụng Bình Tách C - nên em chọn đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu Bình Tách C - hệ thống điều chỉnh , kiểm tra mực chất lỏng áp suất bình tách C1 hệ thống thu gom ” Để hoàn thành đồ án em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trần Văn Bản thầy mơn Cơ Khí thiết bị Dầu Khí, bạn bè giúp đỡ hướng dẫn nhiệt tình, chu đáo Mặc dù cố gắng kiến thức thực tế, kiến thức thân, thời gian thực tập nguồn tài liệu hạn chế nên đồ án tránh khỏi thiếu sót Em mong đóng góp ý kiến thầy cô bạn bè để xây dựng đồ án hoàn thiện Hà nội, tháng – 2009 Sinh viên: Phạm Văn Thanh Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Lớp : Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí K49 Trang : Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh Chương 1: Giới thiệu chung tình hình khai thác thu gom xử lý dầu khí Việt Nam 1.1 Tình hình khai thác dầu Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro nói chung mỏ Bạch Hổ nói riêng Mỏ Bạch Hổ nằm bể Cửu Long cách thành phố Vũng Tàu 120 km phía Đơng nam Cấu tạo Mobil phát sở tài liệu địa chấn chiều ( 2D ) phát dầu khí vào tháng năm 1975 giếng khoan Bạch Hổ 1( BH – ) tàu khoan Glomar Ngày 26/6/1986 , Xí nghiệp liên doanh Vietsopevtro khai thác dầu từ mỏ từ 6/9/1988 khai thác thêm tầng dầu móng granit nứt nẻ độ sâu khác Đây mỏ dầu lớn Việt Nam , bao gồm nhiều thân dầu: Miocene , Oligocene đá móng nứt nẻ trước Đệ tam Hiện mỏ Bạch Hổ có 11 giàn khai thác cố định giàn nhẹ Phương pháp khai thác dầu chủ yếu áp dụng mỏ Bạch Hổ phương pháp khai thác tự phun , phương pháp khai thác gaslift phương pháp khai thác máy bơm ly tâm điện chìm Nhịp độ khai thác dầu mỏ Bạch Hổ ngày tăng, năm ( 1986 ) khai thác 40.000 Đến ngày 16/9/1998 , Xí nhiệp liên doanh Vietsovpetro khai thác 60 triệu dầu thô khai thác dầu thứ 75 triệu vào ngày 20/12/1999 Đến ngày 22/2/2001 khai thác dầu thứ 90 triệu ngày 4/12/2005 khai thác dầu thứ 150 triệu Liên doanh dầu khí Vietsovpetro thành lập ngày 19/8/1981 Kể từ đến Liên doanh dầu khí Vietsovpetro ln ln đơn vị chủ lực , chim đầu đàn ngành dầu khí Việt Nam , sản lượng khai thác không ngừng tăng , năm chiếm tới gần 80% sản lượng dầu thô xuất nước ta Thành công lớn , thiết thực 25 năm qua ( tính đến hết tháng 10 năm 2006 ) Xí nghiệp khai thác gần 160 triệu dầu từ mỏ Bạch Hổ, Rồng, Đại Hùng, thu gom vận chuyển vào bờ 16,6 tỷ m3 khí đồng hành khí hố lỏng phục Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Lớp : Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí K49 Trang : Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh vụ phát điện sản xuất cơng nghiệp, hố chất Xí nghiệp đạt mức doanh thu từ xuất dầu thô 32,7 tỷ USD, nộp ngân sách Nhà nước Việt Nam 21 tỷ USD, lợi nhuận phía Nga 5,8 tỷ USD vào năm 1993, 1996 phía Việt Nam phía Nga thu hồi vốn, qua góp phần đưa Việt Nam thành nước khai thác xuất dầu đứng thứ khu vực Đơng Nam Á Xí nghiệp tạo dựng hệ thống sở vật chất kỹ thuật vững bờ biển với 12 giàn khoan cố định, giàn công nghệ trung tâm, giàn nhẹ, giàn bơm ép nước, trạm rót dầu khơng bến, giàn nén khí, giàn tự nâng, với 330 km đường ống biển, 17 tàu dịch vụ loại biển dịch vụ bờ với 10 cầu cảng dài tổng cộng 1.300 m, có cầu cảng trọng tải 10.000 tấn, có hệ thống kho có khả chứa 38.000 tấn/năm, 60.000 m2 bãi cảng, lực hàng hố thơng qua 12.000 tấn/năm Hiện nay, chặng đường với nhiều thử thách đến với liên doanh dầu khí Vietsovpetro Khi mỏ dầu cũ khai thác nhiều năm, giảm dần sản lượng việc tìm kiếm mỏ dầu khí áp dụng kỹ thuật gia tăng sản lượng quan trọng Vì cơng tác tìm kiếm thăm dò mỏ dầu đẩy mạnh bao gồm khoan khai thác 12 giếng gồm 51.150 m khoan sâu lòng biển, sửa chữa 35 giếng Liên doanh Vietsovpetro xây dựng kế hoạch, áp dụng thành công giải pháp điều chỉnh khai thác làm cho trạng thái khai thác tầng móng vịm trung tâm Bạch Hổ ổn định, bảo đảm áp suất vỉa độ sâu 3.050 m Bên cạnh việc khai thác, tìm kiếm dầu khí, liên doanh dầu khí Vietsovpetro cịn khai thác lực sẵn có để tham gia dịch vụ kỹ thuật dầu khí biển cho cơng ty nước ngồi ký hợp đồng tìm kiếm, thăm dị, khai thác, phân chia sản phẩm với ngành dầu khí nước ta Dự tính doanh thu từ lĩnh vực năm đạt 20 triệu USD Theo kế hoạch giai đoạn 2006 ÷ 2010, Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro phấn đấu gia tăng trữ lượng 52 triệu dầu thô với 20 giếng khoan tìm kiếm, vận Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Lớp : Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí K49 Trang : Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh chuyển đưa vào bờ 6,5 tỷ m3 khí Khoan 64 giếng khoan khai thác Đưa vào sử dụng cơng trình biển, cơng trình đầu tư lớn 1.2 Dầu mỏ đặc tính dầu thơ mỏ Bạch Hổ 1.2.1 Thành phần chung dầu mỏ Dầu mỏ sản phẩm phức tạp thiên nhiên với thành phần chủ yếu hydrocacbon, chúng chiếm từ 60 ÷ 90% khối lượng dầu Các hydrocacbon tạo thành kết hợp nguyên tố bon hydro Tuỳ theo cấu trúc phân tử mà ta có hydrocacbon thể khí, lỏng, rắn Dầu mỏ bao gồm nhóm: - Nhóm hydrocacbon Parafinic (CnH2n+2): ÷ 70% Ở điều kiện bình thường hydrocacbon có cấu tạo mạch từ C1 ÷ C4 trạng thái khí, từ C4 ÷ C6 Nhóm có cấu trúc mạch thẳng mạch nhánh chiếm từ 50 trạng thái lỏng, lớn C17 trạng thái rắn (dạng tinh thể) - Nhóm hydrocacbon naptenic (CnH2n): Nhóm có cấu trúc mạch vịng (no khơng no) chiếm tỷ lệ 10 ÷ 20% thành phần dầu thơ, phổ biến Cyclopentan (C5H10) Cyclohexan (C6H12) dẫn xuất alkyl chúng Ở điều kiện thường hydrocacbon napten (no) có cấu tạo từ C ÷ C4 trạng thái khí, từ C5 ÷ C10 trạng thái lỏng, từ C11 trở lên trạng thái rắn - Nhóm hydrocacbon anomatic (CnH2n-6): Nhóm có mặt dầu thô dạng dẫn xuất benzen, chiếm từ ÷ 2% thành phần dầu thơ - Các hợp chất có chứa ơxy, Nitơ, lưu huỳnh: ngồi nhóm hydrocacbon kể dầu thơ cịn chứa hợp chất không thuộc loại mà phần lớn Asphatel – smol có chứa hợp chất O, N, S đó: + Hợp chất với O chiếm hàm lượng riêng lớn Asphatel, tới 80%, chủ yếu tồn dạng axit naften, nhựa Asphal Phenol Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Lớp : Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí K49 Trang : Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh + Hợp chất với N2: quan trọng pocfirin Đây sản phẩm chuyển hoá từ Hemoglobin sinh vật từ clorofin thực vật Điều chứng tỏ nguồn gốc hữu dầu mỏ Pocfirin bị phân huỷ nhiệt độ tạo thành dầu mỏ ≥ 200oC + Hợp chất với S: tồn dạng S tự H 2S Hàm lượng dầu thô thường từ 0,1 ÷ 1%, S ≤ 0,5% xem hàm lượng đạt tiêu chuẩn Hàm lượng S cao giá trị dầu thơ giảm Ngồi dầu thơ cịn chứa hàm lượng nhỏ kim loại hợp chất khác như: Fe, Mg, Ca, Ni, Cr, Ti, Co, Zn chiếm khoảng 0,15 ÷ 0,19 kg/tấn 1.2.2 Đặc tính dầu thơ mỏ Bạch Hổ Theo tài liệu viện nghiên cứu thiết kế dầu khí biển NIPI dầu thơ mỏ Bạch Hổ có số đặc tính sau: 1.2.2.1 Khối lượng riêng ρ Hiện dầu thô khai thác chủ yếu tập trung tầng sản phẩm Mioxen hạ, Olighen hạ tầng móng kết tinh Chúng thuộc loại dầu nhẹ vừa phải, khối lượng riêng nằm khoảng giới hạn (0,83 ÷ 0,85).103 kg/m3 Dầu thơ khu vực mỏ Bạch Hổ có khối lượng riêng khoảng 0,8319.10 kg/m3 (38o6 API), thuận lợi cơng tác vận chuyển dầu theo cơng thức tính lưu lượng Q = cm π D b cột áp H = u c 2u g ta khơng thấy có ảnh hưởng khối lượng riêng lại ảnh hưởng đáng kể đến công suất thuỷ lực (NTL) máy bơm: NTL = G.H = ( ρ g.Q).H Điều có nghĩa ρ nhỏ, việc cung cấp lượng (điện năng) cho trạm bơm vận chuyển dầu giảm đáng kể 1.2.2.2 Độ nhớt µ Là khả chất lỏng chống lại lực trượt (lực cắt), biểu diễn dạng lực ma sát (nội ma sát) có chuyển dịch tương đối lớp chất lỏng kề Bởi độ nhớt tính chất đặc chưng cho mức độ di động chất lỏng Độ nhớt chất lỏng thay đổi phạm vi rộng theo nhiệt độ, Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Lớp : Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí K49 Trang : Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh nhiệt độ tăng µ giảm ngược lại Ngồi áp suất tăng độ nhớt chất lỏng tăng (trừ chất lỏng đặc biệt nước) Khi vận chuyển dầu, phải đưa chúng vào trạng thái chuyển động, muốn phải đặt vào chúng lực định tác động cánh bơm Chuyển động chất lỏng xuất ứng suất ma sát vượt giới hạn đó, gọi ứng suất trượt ban đầu Như rõ ràng độ nhớt chất lỏng ảnh hưởng lớn đến dịng chuyển động Mặc dù cơng thức tính tốn máy bơm dùng để vận chuyển chất lỏng (dầu thô) khơng có mặt trực tiếp đại lượng µ , yếu tố ảnh hưởng quan trọng gây nên tổn thất dịng chảy, µ lớn tổn thất thuỷ lực dịng chảy lớn, làm tăng tổn thất công suất giảm lưu lượng máy bơm 1.2.2.3 Thành phần Dầu thô mỏ Bạch Hổ loại dầu thô sạch, chứa lưu huỳnh, kim loại nặng hợp chất với Nitơ Hàm lượng lưu huỳnh dầu thô mỏ Bạch Hổ chiếm từ 0,04 ÷ 0,1% khối lượng, thấp nhiều so với mức quy định cho dầu thô xếp vào loại lưu huỳnh Dầu thơ lưu huỳnh mức độ ăn mịn thấp ngun nhân ăn mịn dầu dầu có chứa lưu huỳnh nước Tổng hàm lượng kim loại nặng dầu thô mỏ Bạch Hổ chiếm khoảng 1,1 ppm theo khối lượng Hàm lượng hợp chất với N dầu thô mỏ Bạch Hổ chiếm từ 0,035 ÷ 0,067% Dầu thơ mỏ Bạch Hổ chứa nhiều Hydrocacbon Parafin phân đoạn trung bình (Kenozen Diezen) lên đến 30%, cịn cặn lên đến 50% Sự có mặt Parafin với hàm lượng cao làm cho dầu tính linh động nhiệt độ thấp nhiệt độ bình thường Điểm đông đặc dầu Bạch Hổ 36 oC gây nên nhiều khó khăn cơng tác vận chuyển Chúng dễ làm tắc nghẽn tuyến đường ống, điểm nút tuyến ống xa trạm tiếp nhận có lưu lượng thơng qua thấp, khơng liên tục mà bị gián đoạn thời gian lâu Đây nhược điểm tính chất lý, hố dầu thơ mỏ Bạch hổ Việc xử lý, khắc phục chúng địi hỏi q trình công nghệ phức tạp tốn Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Lớp : Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí K49 Trang : Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh 1.3 Sơ đồ công nghệ hệ thống thu gom vận chuyển dầu khí 1.3.1 Mục đích nhiệm vụ - Dầu thơ khai thác hỗn hợp nhiều chất: dầu, khí, nước, Parafin tạp chất - Để lấy dầu thương phẩm vận chuyển ta phải xây dựng hệ thống thiết bị để thu gom xử lý - Nhiệm vụ hệ thống thu gom xử lý là: + Tách dầu khỏi khí nước + Dùng hố phẩm để gia nhiệt hạ nhiệt độ đông đặc dầu + Phân phối dòng sản phẩm nhờ cụm Manhephon đến thiết bị đo, kiểm tra, xử lý theo sơ đồ công nghệ 1.3.2 Sơ đồ công nghệ hệ thống thu gom vận chuyển dầu khí Hệ thống thu gom vận chuyển giàn cố định, lắp Blốc khai thác sau đây: Blốc Modun No/1 No/2 Đây hai Blốc quan trọng Hai Blốc lắp đặt thiết bị miệng giếng hệ thống đường ống thu gom sau: - đường ống cơng nghệ chính: + Đường gọi dịng: dẫn bình gọi dịng + Đường làm việc chính: đưa bình tác H ΓC + Đường làm việc phụ + Đường ống xả: để xả áp suất trường hợp cần thiết Nếu giếng có áp suất thấp dẫn bình 100 m3 để tách + Đường dẫn bình đo - Các đường phụ trợ: + Đường dập giếng Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Lớp : Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí K49 Trang : Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh + Đường tuần hoàn thuận + Đường tuần hồn nghịch Ngồi Blốc cịn lắp đặt: - Bình tách 16 m3 - Bình Gaslift - Hệ thống đường vận chuyển: dầu thô, nước ép vỉa giàn chuyển dầu tàu chứa Blốc Modun No/3 Được lắp đặt hệ thống sau: - Bình H ΓC (cịn gọi bình tách áp suất cao; bình 25 m3): + Thể tích 25 m3 + Áp suất giới hạn 22 KG/cm2 + Áp suất làm việc ÷ 12 KG/cm2 - Bình Bufe (cịn gọi bình tách áp suất thấp; bình 100 m3; bình E1): + Thể tích 100 m3 + Áp suất giới hạn KG/cm2 + Áp suất làm việc 2,5 ÷ KG/cm2 - Hệ thống máy bơm để bơm dầu từ bình 100 m3 tàu chứa - Hệ thống đường ống nối từ bình tách đến Blốc Modun No/1, No/2 Blốc Modun No/4, No/5 Blốc Modun No/4 Được lắp đặt hệ thống sau: - Hệ thống hố phẩm cho gaslift - Trạm phân phối khí cho giếng gaslift - Hệ thống đo bao gồm: + Bình đo: • Áp suất làm việc: 57,2 KG/cm2 Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Lớp : Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí K49 Trang : Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh • Áp suất thử: 72 KG/cm2 • Áp suất van an toàn: 63 KG/cm2 + Hệ thống tuốcbin đo dầu khí - Hệ thống bình gọi dịng - Bình sấy áp suất cao sấy khí áp suất thấp Blốc Modun No/5 Được lắp đặt hệ thống sau: - Các hệ thống bơm ép thiết bị pha hố phẩm cho cơng nghệ bơm ép nước xử lý vùng cận đáy giếng - Hệ thống tủ điều khiển tự động thuỷ lực - Xưởng khí Blốc Modun No/6 Lắp đặt hệ thống sau: - Các thiết bị phụ trợ - Các máy bơm phục vụ cho công nghệ bơm ép nước - Hệ thống máy nén khí để trì áp suất cho hệ thống tự động giàn 1.3.3 Nguyên lý làm việc hệ thống thu gom vận chuyển dầu Sau dịng sản phẩm khỏi miệng giếng, qua hệ thống phân dòng (cụm Manhephon) để phân phối dòng theo đường ống phù hợp với mục đích cơng nghệ sau: 1.3.3.1.Đối với giếng gọi dịng Sản phẩm dầu khí sau khỏi miệng giếng phân phối đường gọi dịng để đưa vào bình gọi dòng Tại đây: - Dầu tách đưa bình 100 m3 để tách lần - Khí đưa phaken đốt - Nước, dung dịch khoan, dung dịch gọi dòng xả xuống biển Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Lớp : Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí K49 Trang : Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh Khi thấy dầu phun lên người ta khơng đưa sản phẩm vào bình gọi dịng mà chuyển sang bình tách (H ΓC bình 100 m3) 1.3.3.2 Đối với giếng cần đo Khi tiến hành khảo sát giếng, kiểm tra định kỳ đột xuất, để xác lập thông tin vỉa giếng, nhằm xây dựng chế độ khai thác hợp lý, người ta tiến hành cơng tác đo Quy trình cơng nghệ sau: dầu – khí sau khỏi miệng giếng đưa đường đo dẫn vào bình đo Bình đo có tác dụng tách dầu riêng, khí riêng: - Dầu sau qua hệ thống tuốcbin đo đưa bình 100 m3 để tách tiếp - Khí sau qua thiết bị đo nếu: + Áp suất cao, đưa bình H ΓC để xử lý + Áp suất thấp, đưa phaken đốt 1.3.3.3 Đối với giếng khai thác bình thường Sản phẩm khỏi miệng giếng qua đường làm việc vào bình tách H ΓC 25 m3: - Dầu tách chuyển sang bình 100 m3 tách tiếp, sau dầu bơm tàu chứa, cịn khí đưa lên bình sấy áp suất thấp - Khí tách chuyển sang bình tách tia (bình condensate): + Dầu thu đưa bình tách H ΓC bình 100 m3 + Khí đưa phaken đốt Trường hợp giếng có áp suất thấp, sản phẩm theo đường xả trực tiếp dẫn bình 100 m3 để tách 1.3.3.4 Những đặc điểm chung Tất bình hệ thống làm việc khoảng áp suất mức dầu quy định Nó bảo vệ hệ thống tự động van an toàn đặt bình Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Lớp : Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí K49 Trang : 10 ... Flat .chất lưu vào từ bình tách cao áp c? ??n chất lưu chuyển tới bể chứa thường đóng vai trị bình tách c? ??p hai c? ??p ba ,c? ? vai trị tách khí nhanh C? ?c bình tách b? ?c làm vi? ?c trạm tách nhiệt độ thấp tách. .. với chất lỏng từ bình tách c? ? áp suất cao xả vào Feash Chamber thường bình tách giai đoạn hai ba , với chất lỏng xả từ flash chambẻ vào bình chứa Ch? ?c bình tách số pha c? ??n phải tách Loại tách. .. khống chế c? ??t áp thu? ?? tĩnh chất lỏng Bình tách khai th? ?c dùng tách chất lỏng giếng khai th? ?c từ giếng c? ??m giếng Bình tách nhiệt độ thấp kiểu đ? ?c biệt ,chất lỏng giếng c? ? áp suất cao chẩy vào bình