Quy trình lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa bình tách chịu áp lực ở mỏ Bạch Hổ

Ngành dầu khí Việt Nam càng ngày càng phát triển, sản lượng khai thác dầu thô và khí đồng hành ngày càng tăng. Dầu thô và khí đồng hành chủ yếu được khai thác ở thềm lục địa phía Nam Việt Nam.

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành dầu khí Việt Nam càng ngày càng phát triển, sản lượng khai thác dầuthô và khí đồng hành ngày càng tăng Dầu thô và khí đồng hành chủ yếu được khaithác ở thềm lục địa phía Nam Việt Nam Dầu thô được khai thác trên các mỏ ở ViệtNam có hàm lượng Parafin cao, độ nhớt, nhiệt độ đông đặc cao nên việc khai thác,vận chuyển hỗn hợp dầu - khí, vận chuyển dầu gặp nhiều khó khăn, đòi hỏi phải xử

lý nhiều sự cố kỹ thuật xảy ra trên đường ống vận chuyển như: sự cố đường ống dolắng đọng Parafin, xung động trong hệ thống vận chuyển hỗn hợp dầu - khí, làmgiảm công suất tách, giảm mức độ an toàn với các thiết bị công nghệ

Do điều kiện thuận lợi là được thực tập trong xí nghiệp liên doanhVietsovpetro, được tiếp cận các thiết bị trong công nghiệp dầu - khí Với điều kiệnthực tế khi sản xuất cần đến các bình tách chịu áp lực cho việc khai thác cũng nhưvận chuyển dầu thô của những giếng với áp suất đầu giếng thấp Cùng với sự hướngdẫn trực tiếp của thầy Nguyễn Văn Thịnh, em đã và quyết định làm đồ án tốt nghiệp

với đề tài: Quy trình lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa bình tách chịu áp lực ở mỏ Bạch Hổ Chuyên đề: Các biện pháp kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng của bình tách

Đồ án tốt nghiệp là công trình nghiên cứu khoa học được xây dựng dựa trênquá trình học tập, nghiên cứu tại trường kết hợp với thực tế sản xuất nhằm giúp chosinh viên nắm vững kiến thức đã học Với mức độ tài kiệu và thời gian nghiên cứuhoàn thành đồ án cũng như kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế, nên sẽ khôngtránh khỏi có những thiếu sót Em rất mong nhận được sự góp ý, bổ sung của cácthầy cô, các nhà chuyên môn và các bạn cùng học

Em xin chân than cảm ơn các thầy cô giáo Bộ môn Thiết bị dầu khí và côngtrình, các bạn cùng lớp và đặc biệt là thầy Nguyễn Văn Thịnh đã giúp đỡ, hướngdẫn và tạo điều kiện cho em hoàn thành bản đồ án này Nhân đây em cũng xin bày

tỏ lòng biết ơn tới các cán bộ, công nhân viên trong xí nghiệp liên doanhVietsovpetro đã giúp đỡ thu thập tài liệu để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Hà Nội, ngày 25 tháng 5 năm 2010

Sinh viên

Vũ Duy Trường

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ TÁCH PHA VÀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC

DẦU KHÍ Ở MỎ BẠCH HỔ

1.1 Giới thiệu chung về mỏ Bạch Hổ

Mỏ Bạch Hổ nằm trên thềm lục địa Việt Nam thuộc lô 09 -1, từ 9 - 11 độ vĩBắc và 106,30 - 190 độ kinh Đông, cách thành phố Vũng Tàu 120 km về phía ĐôngNam Đây là một trung tâm công nghiệp dầu khí của Viêt Nam, là cơ sở kỹ thuật,sản xuất và cung ứng của xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro

Khí hậu vùng mỏ là nhiệt đới gió mùa, gồm 2 mùa rõ rệt là mùa mưa và mùakhô Chiều sâu nước biển trong vùng mỏ khoảng 50m nên có thể sử dụng được cácgiàn khoan tự nâng Tốc độ dòng chảy ở độ sâu 15 - 20m đạt 85 cm/s, còn ở lớpnước gần đáy thì thay đổi từ 20 - 30cm/s Nhiệt độ nước biển trong năm thay đổi từ

25 đến 300C Độ mặn nước biển khoảng 33 - 35g/l

Theo số liệu địa chất công trình, phần đất đá bề mặt biển có tính chất thuậnlợi cho việc xây dựng các công trình mỏ Mức độ địa chấn ở vùng mỏ không vượtquá 6 độ Richter

Mỏ Bạch Hổ được phát hiện vào tháng 03 năm 1975, được bắt đầu khai thác

từ tháng 06 năm 1986 Thời gian đưa các đối tượng vào khai thác như sau:

 Mioxen dưới: 26/06/1986

 Oligoxen hạ : 15/05/1987

 Oligoxen trên : 25/11/1987

 Móng : 06/09/1988

Tới thời điểm 01/01/2005 trên mỏ đã có 11 giàn khoan cố định, 7 giàn nhẹ,

đã khoan tổng cộng 246 giếng khoan trong đó có 22 giếng khoan thăm dò, 224giếng khoan khai thác

Việc thu gom dầu từ các giếng khoan khai thác được thực hiện trên các giàn

cố định (MSP) và giàn nhẹ (BK), sau đó dầu theo hệ thống dẫn đi tới 3 trạm rót dầukhông bến 1, 2, 3 Có 2 trạm nén cục bộ và 2 trạm nén trung tâm để gom và tách khíđồng hành chuyển vào bờ

Việc bơm nước nhằm duy trì áp suất vỉa được thực hiện từ 2 hệ thống néncông suất 30.000 m3/ngày và 40.000 m3/ngày và 2 trạm công suất 500 m3/ngày đặttrên giàn MSP - 9 Trên tất cả các giàn cố định đều có các thiết bị nén riêng

Tính đến 01/01/2005 đã khai thác được:

 135.264.258 tấn dầu, trong đó:

Từ Mioxen dưới: 4.130.329 tấn

Hình 1.1 Sơ đồ vị trí mỏ Bạch HổTrong công nghiệp dầu khí việc tách các pha khi khai thác dầu thô từ giếngkhai thác lên là một công việc hết sức quan trọng Việc tách riêng từng pha giúp choviệc vận chuyển được một cách dễ dàng, không những thế mà nó còn tránh được

một số hiện tượng khi vận chuyển như: sự lắng đọng Parafin, tạo bọt khí, tạo nhũtương Việc tách các pha là một việc làm cần thiết để có dầu thương phẩm và thuđược một lượng khí nhất định có thể sử dụng trực tiếp cho việc khai thác dầu

1.2 Sơ lược về thiết bị tách pha

Thiết bị tách là một thuật ngữ dùng để chỉ một bình áp suất sử dụng để táchchất lưu thành các pha khí và lỏng

Các thiết bị truyền thống thường gọi là bình tách hoặc bẫy, lắp đặt tại vị trísản suất hoặc ở các giàn ngay gần miệng giếng, cụm phân dòng, trạm chứa để táchchất lỏng giếng thành khí và lỏng Do bố trí gần đầu giếng nên được thiết kế với tốc

độ dòng tức thời cao nhất

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 Nếu thiết bị tách nước lắp đặt gần miệnggiếng thì khí và dầu lỏng thoát ra đồng thời còn nước tự do thoát ra ở phần đáybình Còn ở các bình tách lỏng cho phép tách tất cả chất lỏng ra khỏi khí thì dầu vànước thoát ra ở đáy bình, còn khí thoát ra ở phần đỉnh bình

Thiết bị tách truyền thống làm việc ở áp suất thấp, thường gọi là 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 tách cấp hai hoặc cấp ba, có vai trò tách khínhanh

Các bình tách bậc một làm việc ở các trạm tách nhiệt độ thấp hoặc tách lạnh,thường gọi là bình giãn nở, được trang bị thêm nguồn nhiệt để nung chảy hydrat.Cũng có thể bơm chất lỏng phòng ngừa hydrat hoá vào chất lỏng giếng trước khigiãn nở

Các bình lọc khí cũng tương tự như bình tách dùng cho các giếng có chất lưuchứa ít chất lỏng hơn so với chất lưu của giếng khí và giếng dầu, thường dùng trêncác tuyến ống phân phối, thu gom, được chế tạo theo kiểu lọc thô và lọc ướt Loạilọc thô có trang bị bộ chiết sương, phổ biến là kiểu keo tụ và các chi tiết phía trongtương tự như bình tách dầu khí Loại lọc ướt dòng hơi đi qua một đệm lỏng, có thể

là dầu để rửa sạch bụi bẩn và tạp chất, sau đó qua bộ chiết sương để tách lỏng Bìnhlọc thường lắp ở dòng đi lên từ thiết bị xử lý khí bất kỳ hoặc thiết bị dòng ra

1.2.1 Phân loại thiết bị tách pha

1.2.1.1 Theo chức năng làm việc

Bình tách 2 pha: loại này chủ yếu khí được tách ra khỏi pha lỏng và pha khí

đi theo đường riêng biệt

Bình tách 3 pha: phần chất lưu khai thác từ giếng lên được phân ra thànhnước, dầu, khí đi theo đường riêng biệt

1.2.1.2 Theo phạm vi ứng dụng

Bình tách thử giếng: dùng để tách và đo chất lỏng, có trang bị các loại đồng

hồ để đo tiềm năng dầu, khí, nước, thử định kỳ các giếng khai thác hoặc thử cácgiếng ở biên mỏ Thiết bị có 2 kiểu: tĩnh tại và di động, có thể 2 pha hoặc 3 pha, trụđứng hay nằm ngang hoặc hình cầu

Bình tách đo: có nhiệm vụ tách dầu, khí , nước và đo các chất lưu có thể thựchiện trong cùng một bình, các kiểu thiết kế đảm bảo đo chính xác các loại dầu khácnhau, có thể 2 hoặc 3 pha Ở loại 2 pha, sau khi tách chất lỏng được đo ở phần thấpnhất của bình Trong thiết bị tách 3 pha có thể chỉ đo dầu hoặc cả dầu lẫn nước.Việc đo lường được thực hiện theo giải pháp: tích luỹ, cách ly và xả vào buồng đo ởphần thấp nhất Với dầu nhiều bọt hoặc độ nhớt cao, thường không đo thể tích mà

đo trọng lượng thông qua bộ khống chế cột áp thuỷ tĩnh của chất lỏng

Bình tách khai thác: là một kiểu bình đặc biệt, chất lỏng giếng có áp suất caochảy vào bình qua van giảm áp sao cho nhiệt độ bình tách giảm đáng kể thấp hơnnhiệt độ chất lỏng giếng Sự giảm thực hiện theo hiệu ứng Joule - Thomson khi giãn

nở chất lỏng qua van giảm áp nhờ đó xảy ra sự ngưng tụ Chất lỏng thu hồi lúc đócần phải được ổn định để ngăn bay hơi thái quá trong bể chứa

1.2.1.3 Theo áp suất làm việc

Các bình tách làm việc với áp suất từ giá trị chân không khá cao cho tới 300

at và phổ biến là trong giới hạn 1,5 - 100 at

 Loại thấp áp: áp suất làm việc của bình là 0,7 - 15 at

 Loại trung áp: áp suất làm việc của bình là 16 - 45 at

 Loại cao áp: áp suất làm việc của bình là 45 - 100 at

1.2.1.4 Theo nguyên lý tách cơ bản

 Nguyên lý trọng lực: dựa vào sự chênh lệch mật độ của các thành phần chấtlưu Các bình tách loại này ở cửa vào không thiết kế các bộ phận tạo va đập,lệch dòng hoặc đệm chắn Còn ở cửa ra của khí có lắp đặt bộ phận chiếtsương

Nguyên lý va đập hoặc keo tụ: gồm tất cả các tiết bị ở cửa vào có bố trí cáctấm chắn va đập, đệm chắn để thực hiện tách sơ cấp

 Nguyên lý tách ly tâm: có thể dùng cho tách sơ cấp và cả thứ cấp, lực ly tâmđược tạo ra theo nhiều phương án:

- Dòng chảy vào theo hướng tiếp tuyến với thành bình

- Phía trong bình có cấu tao hình xoắn, phần trên và dưới được mở rộng hoặc mởrộng từng phần

Lực ly tâm tạo ra các dòng xoáy với tốc độ cao đủ để tách chất lỏng Tốc độcần thiết để tách ly tâm thay đổi từ 3 - 20 m/s và giá trị phổ biến từ 6 - 8 m/s Đa sốthiết bị ly tâm có hình trụ đứng Tuy nhiên các thiết bị hình trụ ngang cũng có thểlắp bộ phận tạo ly tâm ở đầu vào để tách sơ cấp và ở đầu ra của khí để tách lỏng.

Cần tách hiệu quả dầu - nước, tức là khi cần phải tách 3 pha

Tách dầu bọt: nhờ có diện tích tiếp xúc lỏng và khí lớn bọt sẽ bị phá huỷnhanh cho phép tách lỏng - khí có hiệu quả

Nơi có chiều cao hạn chế do mái thấp

Tỷ lệ dầu - khí cao

Giếng có tốc độ khai thác ổn định, cột áp chất lỏng bé

Cần loại trừ bộ khống chế mức tiếp xúc dầu- nước

Bình tách trụ đứng: có đường kính từ 0,8 - 10 ft, chiều cao có thể đạt từ 4 ftđến 25 ft, thường dùng khi:

Ở dòng chảy xuôi có thể tạo ra đông tụ hoặc keo tụ

Bình tách hình cầu: thường có đường kính từ 24 - 72 inch, thường sử dụngkhi:

Tỷ lệ dầu - khí cao, tốc độ khai thác ổn định, chất lỏng không có cột áp

Điều kiện không gian lắp đặt phù hợp

Cần thiết bị tách nhỏ, chỉ cần một người có thể vận chuyển hoặc lắp đặt

Làm bộ lọc nhiên liệu để sử dụng ở hiện trường hoặc ở các nhà máy

Ngoài các điều kiện sử dụng trên đây, ta còn thấy loại hình cầu và trụ nằmngang có một số ưu việt so với trụ đứng ở chỗ cần đường kính bé hơn khi có cùng

áp suất, vận hành dễ dàng vì thấp và đầu tư ít hơn Tuy vậy chúng có hạn chế cơbản là chiếm diện tích lớn và khó giữ chất lỏng ổn định

1.2.2 Chức năng của thiết bị tách pha

 Chức năng cơ bản bao gồm tách dầu khỏi khí, tách khí khỏi dầu và tách nướckhỏi dầu

Việc tách khí có thể được bắt đầu khi chất lỏng đi từ vỉa vào giếng, khi dichuyển trong ống nâng và ống xả Vì vậy những trường hợp trước khi vào bìnhtách, dầu khí đã được tách hoàn toàn, lúc đo bình tách chỉ còn tạo không gian chokhí và dầu di theo đường riêng Sự chênh lệch mật độ lỏng - khí nói chung bảo đảmcho quá trính tách dầu, tuy nhiên vẫn cần đến các phương tiện cơ khí chẳng hạn như

bộ chiết sương và các phương tiện khác trước khi xả dầu, khí ra khỏi bình

Tốc độ giải phóng khí ra khỏi dầu là một hàm số biến thiên theo áp suất vànhiệt độ Thể tích khí tách ra khỏi dầu phụ thuộc vào tính chất vật lý và hoá học củadầu thô, áp suất và nhiệt độ vận hành, tốc độ lưu thông, hình dáng kích thước củabình tách và nhiều yếu tố khác Tốc độ lưu thông qua bình và chiều sâu lớp chấtlỏng ở phần thấp quyết định thời gian lưu giữ hoặc thời gian lắng Thời gian nàythường từ 1- 3 phút là thoả mãn trừ trường hợp dầu bọt, còn phải tăng lên từ 5 - 20phút tùy theo độ ổn định của bọt và kết cấu của bình, chung nhất là từ 2 - 4 phút,loại 2 pha từ 20 giây đến 2 phút, loại 3 pha từ 2 đến 10 phút, khoảng thời gian cóthể gặp là từ 20 giây đến 2 giờ Hệ thống khai thác và xử lý đòi hỏi phải tách hoàntoàn khí hoà tan, bao gồm rung lắc, nhiệt, keo tụ, lắng Nếu dầu có độ nhớt cao hoặcsức săng bề mặt lớn thì phải sử dụng các vật liệu lọc

Nước trong chất lưu giếng cần được tách trước khi đi qua các bộ phận giảm

áp như van, vòi để ngăn ngừa sự ăn mòn, tạo thành hydrat hoặc tạo thành nhũ tươngbền gây khó khăn cho việc xử lý Việc tách nước thực hiện trong các thiết bị 3 phabằng cơ chế trọng lực kết hợp với hoá chất Nếu thiết bị có kích thước không đủ lớn

để tách theo yêu cầu thì chúng sẽ được tách trong các bình tách nhanh lắp ở đườngvào hoặc ra của thiết bị tách có vai trò tách sơ bộ hoặc bổ sung Nếu nước bị nhũhoá thì cần có hoá chất để khủ nhũ

 Chức năng phụ của bình tách bao gồm duy trì áp suất tối ưu và mức chấtlỏng trong bình tách

Để thực hiện tốt chức năng cơ bản, áp suất trong bình tách cần được duy trì ởgiá trị sao cho chất lỏng và chất khí thoát theo đường riêng biệt tương ứng vào hệthống gom và xử lý Việc duy trì được thực hiện bởi các van khí cho riêng mỗi bìnhhoặc một van chính kiểm soát áp suất cho một số bình Giá trị tối ưu của áp suất làgiá trị bảo đảm hiệu quả kinh tế cao nhất khi bán dầu và khí thương phẩm

Để duy trì được áp suất, cần giữ một đệm chất lỏng ở phần thấp của bìnhtách, nó có tác dụng ngăn khí thoát theo chất lỏng, mức chất lỏng thường đượckhống chế bởi van điều khiển bằng rơle phao.

 Các chức năng đặc biệt của thiết bị tách bao gồm tách dầu bọt, ngăn ngừalắng đọng parafin, ngăn ngừa sự han gỉ và tách các tạp chất

Trong một số loại dầu thô các bọt khí tách ra được bọc bởi một màng dầumỏng, tạo thành bọt phân tán trong chất lỏng Một số loại khác lại có độ nhớt và sứccăng bề mặt cao, khí tách ra cũng bị giữ lại trong dầu tương tự như bọt Bọt có độ

ổn định khác nhau tuỳ theo thành phần và hàm lượng tác nhân tạo bọt có trong dầu.Dầu tạo bọt thường có tỷ trọng thấp hơn 40 độ API, độ nhớt lớn hơn 53 cp và nhiệt

độ làm việc thấp hơn 160 độ F Sự tạo bọt làm giảm khả năng tách của thiết bị, cácdụng cụ đo làm việc không chính xác, tổn hao thế năng của dầu - khí một cách vôích và đòi hỏi các tiết bị đặc biệt cản phá hoặc ngăn ngừa sự tạo bọt theo phươngpháp rung lắc, lắng, nhiệt và hoá học

Các thiết bị tách dầu nhiều parafin có thể gặp trở ngại do parafin lắng đọnglàm giảm hiệu quả và có thể phải ngừng hoạt động do bình hẹp dần hoặc bộ chiếtsương có đường dẫn chất lỏng bị lấp Giải pháp hiệu quả có thể dùng hơi nóng hoặcdung môi để làm tan parafin Tuy nhiên tốt nhất là dùng giải pháp ngăn ngừa bằngnhiệt và hoá chất, phía trong thiết bị sơn phủ một lớp chất dẻo

Tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất của tầng chứa, chất lưu có thể mang theocác tạp chất cơ học như cát, bùn, muối kết tủa với hàm lượng đáng kể Việc táchchúng trước khi chảy vào đường ống là một việc làm rất cần thiết Các hạt tạp chấtvới số lượng nhỏ được tách theo nguyên tắc lắng trong các bình trụ đứng với đáyhình côn và xả cặn định kỳ Muối kết tủa được hoà tan bởi nước và xả theo đường

 Giải phóng các bọt khí đã tách trên đường ống

 Giảm các va đập áp suất khi tạo trên ống thu gom hỗn hợp dầu - khí dẫn tớicác trạm bơm hoặc trạm xử lý

 Tách nước khỏi dầu khi khai thác các nhũ tương không ổn định

1.3 Cơ chế tách

Ta có thể đánh giá quá trình tách pha bằng thực nghiệm hoặc lý thuyết.Nghiên cứu thí nghiệm về tách khí của các mẫu dầu tiến hành bởi các bơm cao áptheo hai phương pháp: tiếp xúc một lần và vi sai hoặc nhiều lần Mẫu nghiên cứu cóthể là mẫu ngầm lấy trực tiếp ở đáy giếng hoặc mẫu tái tạo trên mặt đất Dù mẫunào cũng phải bảo đảm tỷ lệ dầu - khí đúng như tỷ lệ trong điều kiện mỏ Mẫu đượccho vào bình cao áp với nhiệt độ không đổi Sự thay đổi áp suất thực hiện bằng bơmpiston thuỷ ngân, sự thay đổi thể tích sẽ được đo trực tiếp

 Với thí nghiệm tách tiếp xúc, áp suất trong bơm đầu tiên được nâng cao hơn điểm bọt, rồi giảm đột ngột từng nấc một, sau đó ghi nhận giá trị thể tích tương ứng.Khi giảm tới điểm bọt, khí sẽ tách ra, độ nén của hệ thống sẽ tăng cho nên một thayđổi nhỏ áp suất sẽ dẫn đến sự thay đổi lớn về thể tích trong bình Vì vậy thí nghiệm

về tiếp xúc có thể dùng để xác định điểm bọt khi áp suất thấp hơn điểm bọt Tại mỗinấc áp suất ta không thể phân biệt thể tích khí và dầu mà chỉ có thể ghi thể tích tổng

P> Ps P= Ps P< Ps

Hình 1.2 Tách tiếp xúc

Chú thích:

P- áp suất ban đầu của mẫu

Ps- áp suất bọt ứng với nhiệt độ thí nghiệm

Với thí nghiệm tách vi sai thường bắt đầu bởi áp suất điểm bọt vì nếu trêngiá trị này thì lại giống với trường hợp tách tiếp xúc Khác với tách tiếp xúc, saumỗi lần giảm áp thì khí được giải phỏng khỏi bình bằng cách giữ áp suất bơmkhông đổi Thể tích khí được giãn nở tới điều kiện chuẩn, so sánh với điều kiện bìnhcao áp ta được hệ số giãn nở E và yếu tố Z Thể tích dầu được đo trực tiếp sau khigiải phóng khí

CHƯƠNG 2

LÝ THUYẾT VỀ BÌNH TÁCH

2.1 Các phương pháp tách dầu ra khỏi khí

Trong dòng khí thường có những bụi dầu dạng sương mù hoặc thậm chí còn

là các giọt dầu Để tách chúng ra, trong thiết bị tách thường lắp bộ chiết sương Tuynhiên dòng khí khi ra khỏi bình tách vẫn có một lượng dầu nhất định tùy thuộc vào

sự hoàn thiện về kỹ thuật và dầu sẽ ngưng tụ do giảm nhiệt độ

Các phương pháp dùng để tách dầu ra khỏi khí trong bình tách bao gồm:Trọng lực, va đập, thay đổi hướng và tốc độ chuyển động dòng hỗn hợp, dùng lực lytâm, cơ chế keo tụ và thấm

2.1.1 Tách trọng lực

Nguyên lý tách dựa vào sự chênh lệch về tỷ trọng Khí nhẹ hơn dầu, ở điềukiện chuẩn các giọt dầu nặng hơn khí tự nhiên từ 400 đến 1600 lần Khi áp suất vànhiệt độ tăng thì sự chênh lệch đó sẽ giảm nhanh Chẳng hạn ở áp suất 50 at thì sựchênh lệch chỉ còn từ 6 đến 10 lần Nếu kích thước các giọt đủ lớn thì chúng sẽ dễdàng lắng đọng và tách ra Tuy nhiên điều đó ít xảy ra vì kích thước các hạt lỏngthường bé làm cho chúng có xu hướng nổi trong khí và không thể tách ra khỏi dòngkhí trong thời gian ngắn, đặc biệt nếu tốc độ dòng khí cao Khi ta giới hạn tốc độdòng khí thì ta có thể thu được kết quả tách thỏa mãn nhờ cơ chế phân ly trọng lực

Các hạt chất lỏng có kích thước từ 100 µm trở lên được tách cơ bản trong cácthiết bị tách trung bình, còn các hạt có kích thước nhỏ hơn cần nhờ đến bộ chiếtsương

2.1.2 Tách va đập

Dòng khí có chứa hỗn hợp lỏng đập vào một tấm chắn, chất lỏng sẽ dính lên

bề mặt tấm chắn và chập lại với nhau thành các giọt lớn và lắng xuống nhờ trọnglực Khi hàm lượng chất lỏng cao hoặc kích thước các hạt bé, để tăng hiệu quả táchngười ta cần tạo ra nhiều va đập nhờ sự bố trí các mặt chặn kế tiếp nhau

2.1.3 Thay đổi hướng và tốc độ chuyển động

Cơ chế này dựa trên 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 hướngchuyển động một cách đột ngột Do có quán tính lớn, chất lỏng vẫn tiếp tục đi theohướng cũ, va vào bề mặt vật cản và dính vào đó, chập lại và dính vào với nhau tạothành những giọt lớn và lắng xuống dưới nhờ trọng lực Còn chất khí do có quántính bé hơn, chấp nhận sự thay đổi hướng một cách dễ dàng và bỏ lại các hạt chấtlỏng để bay theo hướng mới

Vai trò của quán tính cũng được vận dụng để tách lỏng - khí bằng phươngpháp thay đổi tốc độ dòng khí đột ngột Khi giảm tốc độ dòng khí đột ngột, do quántính chất lỏng lớn sẽ vượt lên trước và tách ra khỏi chất khí Ngược lại khi tăng tộcmột cách đột ngột thì chất khí sẽ vượt lên trước nhờ quán tính bé hơn.

2.1.4 Sử dụng lực ly tâm

Khi dòng hơi chứa lỏng buộc phải chuyển động theo quỹ đạo vòng với tốc độ

đủ lớn, lực ly tâm sẽ đẩy chất lỏng ra xa hơn, bám vào thành bình, chập dính vớinhau thành các giọt lớn và lắng xuống dưới nhờ trọng lực Còn chất khí do có lực lytâm bé nên sẽ ở phần giữa bình và thoát ra ngoài theo đường thoát khí Đây là mộttrong các phương pháp hiệu quả nhất để tách lỏng ra khỏi khí Hiệu quả sẽ tăngcùng với sự tăng tốc dòng khí, nên ta có thể giảm được kích thước của thiết bị

2.1.6 Phương pháp thấm

Trong một số trường hợp, phương pháp thấm cũng phát huy tác dụng tốt Vậtliệu xốp có tác dụng loại bỏ hoặc tách dầu ra khỏi dòng khí Khí qua vật liệu xốp sẽchịu va đập, thay đổi hướng và tốc độ chuyển động Khi đó khí dễ dàng đi qua, còncác hạt chất lỏng được giữ lại

2.2 Các phương pháp tách khí ra khỏi dầu

Việc tách khí không hòa tan là rất cần thiết Trước hết để tận dụng khí vàomục đích sử dụng nội bộ và thương mại Ngoài ra tách khí giúp cho việc đo lườngdầu chính xác hơn

Các phương pháp tách khí ra khỏi dầu bao gồm: cơ học, nhiệt và hóa học

2.2.1 Các giải pháp cơ học

Phổ biến là dao động, va đập, lắng và lực ly tâm

 Các rung động điều hòa có kiểm soát tác động lên dầu sẽ làm giảm sức căng

bề mặt và độ nhớt của dầu giúp cho việc tách khí được diễn ra dễ dàng hơn, các bọtkhí sẽ kết dính lại với nhau và thoát ra khỏi dầu

 Trên đường đầu vào bình tách, thường lắp chi tiết tách khí cơ bản, có tácdụng đưa dòng chất lỏng vào bình với độ rối tối thiểu, phân tán dầu cho khí dễ dàngthoát ra Các chi tiết này còn loại trừ các va đập cao tốc của chất lỏng với thànhbình Các tấm chắn còn được bố trí trên đường lắng của dầu, sẽ trải chúng thànhnhững lớp mỏng trên đường chảy xuống phần lắng Các giọt dầu sẽ lăn và dàn trảilàm tăng hiệu quả tách bọt khí và thường được dùng để tách dầu bọt.

 Các tấm chắn có đục lỗ và đệm chắn thường dùng để tách khí không hòa tan,nếu kết hợp với rung động nhẹ sẽ tăng thêm hiệu quả tách bọt

 Nếu để lắng một thời gian đủ lớn, khí tự do sẽ được tách ra khỏi dầu, việckéo dài thời gian lưu trữ sẽ kéo theo sự gia tăng đường kính hoặc chiều sâu lớp chấtlỏng trong bình tách Tuy nhiên việc tăng chiều sâu lớp chất lỏng sẽ ít đem lại hiệuquả, vì dầu sẽ ngăn cản sự thoát của khí tự do Kết quả tối ưu chỉ thu được khi lớpdầu lắng là mỏng, tức là cần có tỷ lệ bề mặt tiếp xúc và thể tích dầu cao

 Dưới tác dụng của lực ly tâm, dầu nặng hơn nên được giữ lại ở thành bìnhcòn khí chiếm vị trí phía trong của dòng xoáy lốc

 Nhiệt độ làm việc < 1600 F.

 Dầu thô có độ nhớt > 53 Cp

Bọt dầu sẽ làm giảm đáng kể năng suất của bình tách bởi vì thời gian lưu giữcần thiết để tách hết lượng bọt trong dầu thô càng dài Dầu chứa bọt không thể đochính xác bằng đồng hồ hay bình đo thể tích theo một quy ước nào đó Những khókhăn kết hợp với sự tách không hoàn toàn dầu khí để nhấn mạnh cần thiết cho cácphương pháp và thiết bị đầu vào Những đĩa khử bọt được lắp đặt từ cuối đầu vàođến cuối đầu ra của bình tách, chúng được đặt cách nhau 4 inch tạo thành một hìnhchóp ở tâm theo chiều đứng của bình Những đĩa này được nhúng trong dầu, hỗ trợcho việc khuấy khí không hòa tan trong dầu và làm vỡ bọt khí trong dầu Những đĩatrên bề mặt phân cách dầu - khí thuộc phần chứa khí của bình dùng để lọc các hạtchất lỏng từ khí và làm vỡ những bọt còn lại trong khoang chứa khí của bình Màngngăn dạng lưới dày 6 inch đặt ở cửa ra của khí lọc tiếp phần sương dầu còn lạitrong khí và làm vỡ những bọt dầu còn sót lại trong đó Bình tách đứng được dùng

để xử lý bọt dầu thô Khi dầu chảy xuống đĩa thì bọt bị biến dạng và vỡ ra Kiểu này

có thể tăng hiệu suất của bình tách trong xử lý bọt dầu từ 10 - 15 % Những nhân tốchính trong việc hỗ trợ làm vỡ những bọt dầu là khuấy, nung nóng, hóa chất và lực

ly tâm Những nhân tố này cũng được dùng để tách khí sủi trong dầu Những kiểubình tách sử dụng trong việc sử lý bọt dầu thô vừa được cải tiến, chúng được sảnxuất ở nhiều nơi khác nhau và một số bình được thiết kế cho những ứng dụng riêng

2.3.2 Lắng đọng Parafin

Parafin lắng đọng trong thiết bị tách làm giảm hiệu suất tách của thiết bị và

nó có thể lắng đọng cục bộ trong bình gây cản trở hoạt động của màng chiết

Để loại trừ ảnh hưởng của Parafin lắng đọng có thể dùng hơi nóng hoặcdung môi hòa tan hoàn toàn Parafin

Giải pháp tốt nhất là ngăn cản sự lắng đọng ban đầu của nó bằng nhiệt hayhóa chất Một phương pháp khác là phủ bọc bên trong của bình một lớp nhựa Độnặng của Parafin sẽ làm cho nó rơi khỏi bề mặt trước khi tụ lại một lớp dày đến mức

xả ra ngoài

2.3.4 Chất lỏng ăn mòn

Chất lỏng dòng có chứa tạp chất gây ăn mòn, sự ăn mòn này có thể gâyngừng hoạt động của bình tách Chất lưu trong dòng dễ gây rỉ sét nhất là nước, H2S

và CO2 Hai loại khí này có thể tồn tại trong bình tách với số lượng lớn từ 40 - 50

% thể tích khí Trong khí tự nhiên có chứa một hàm lượng nước nào đó, hàm lượngnày có thể thấp hơn hoặc cao hơn mức bão hòa Sự tạo thành nước tự do cùng với

sự giảm áp suất và nhiệt độ sẽ tạo thành hydrat nếu nhiệt độ thấp hơn nhiệt độhydrat Mặt khác khi nước lắng xuống phần dưới của ống làm giảm diện tích chảycủa khí và làm rỉ sét đường ống (vì nước là chất gây rỉ mạnh) Khí chua (khí cóchứa H2S) gây rỉ sét khi gặp nước trong đường ống, hơn nữa khi cháy nó tạo thành

SO rất độc Trong khí có CO nhưng không hại bằng H2S và cũng có đặc tính rỉ sétkhi có sự hiện diện của nước Nó là khí không cháy được nên nó làm giảm nhiệtlượng của khí tự nhiên và càng nghiêm trọng nếu lượng nước lớn

 Bình làm sạch khí kiểu khô hay ướt

Bình tách dầu và khí thường dùng trong thu gom, đường ống phân phối,những chỗ không yêu cầu phải kiểm soát slugg hoặc heads của chất lỏng Bình làmsạch khí kiểu khô dùng thiết bị tách sương và thiết bị bên trong còn lại tương tự nhưbình tách dầu và khí

Bình tách làm sạch khí kiểu ướt hướng dòng khí qua bồn chứa dầu hoặc cácchất lỏng khác để rửa sạch bụi và các tạp chất khác còn lại khỏi khí Khí được đưaqua một thiết bị tách sương để tách chất lỏng khỏi nó Một thiết bị lọc có thể coinhư một thiết bị đặt trước một tổ hợp thiết bị tách khí để bảo vệ nó khỏi chất lỏnghay nước

 Bình tách và lọc

2.4.2 Phân loại bình tách theo hình dạng

Bình tách hình trụ đứng

ly tâm lớn nhất Dầu nhẹ hơn sẽ phân bố ở mặt ngoài, khí ít chịu ảnh hưởng của lực

ly tâm sẽ tách khỏi dầu và đi lên Dầu và nước bị kéo xuống dưới theo máng dẫn.Nước nặng nhất chìm xuống dưới, dầu nổi lên trên

Hình 2.1 Bình tách hình trụ đứng 2 phaChú thích:

1- Cửa vào của hỗn hợp

2- Bộ phận tạo va đập

3- Bộ phận chiết sương

4- Đường xả khí

5- Đường xả chất lỏng

Hình 2.2 Bình tách hình trụ đứng 3 phaChú thích:

1- Đường vào của hỗn hợp

2.4.2.2 Bình tách hình trụ nằm ngang

 Bình tách hình trụ nằm ngang 2 pha

 Bình tách hình trụ nằm ngang 3 pha

Hình 2.4 Bình tách hình trụ nằm ngang 2 phaChú thích:

1- Đường vào của hỗn hợp

1- Đường vào của hỗn hợp 4- Đường xả khí

2- Bộ phận tạo va đập 5- Đường xả nước

3- Bộ phận chiết sương 6- Đường xả dầu

2.4.2.3 Bình tách hình cầu

 Bình tách hình cầu 2 pha dầu - khí

 Bình tách hình cầu 3 pha dầu - khí - nước

Hình 2.6 Bình tách hình cầu 2 phaChú thích:

1- Bộ phận ly tâm - kiểu thiết bị thay đổi hướng cửa vào

2- Màng chiết

3- Phao đo mức chất lỏng

4- Thiết bị điều khiển mức chất lỏng trong bình

5- Van xả dầu tự động

Hình 2.7 Bình tách hình cầu 3 pha Chú thích:

1- Thiết bị đầu vào

2- Bộ phận chiết sương

3- Phao báo mức dầu trong bình

4- Phao báo mức nước trong bình

5- Thiết bị điều khiển mức nước trong bình

6- Thiết bị điều khiển mức dầu trong bình

 Sự lắp đặt bị giới hạn về chiều ngang nhưng không bị giới hạn về chiều caocủa thiết bị.

 Được lắp đặt ở những nơi mà thể tích chất lỏng có thể thay đổi nhiều và độtngột như: các giếng tự phun, các giếng gaslift gián đoạn

 Đầu vào của các thiết bị sản xuất khác sẽ không làm việc phù hợp với sự cómặt của chất lỏng ở trong khí đầu vào

 Sử dụng tại những điểm mà việc áp dụng bình tách hình trụ đứng mang lạihiệu quả kinh tế cao hơn

 Được lắp đặt tại những giếng khai thác ổn định lưu lượng

 Việc lắp đặt tại những nơi mà những thiết bị điều khiển hay những điều kiệnđòi hỏi sự thiết kế các đập ngăn nước bên trong và ngăn chứa dầu để loài trừviệc sử dụng bộ điều khiển ranh giới chất lỏng dầu - nước

 Dùng ở nơi có nhiều thiết bị cơ động, được yêu cầu cho việc kiểm tra haysản xuất

 Thượng nguồn của những thiết bị sản xuất sẽ không hoạt động hài hòa nhiềunhư có chất lỏng trong khí ở đầu vào

 Hạ nguồn của những thiết bị sản xuất mà cho phép hoặc tháo ra chất lỏngngưng tụ hay đông tụ

 Dùng cho những trường hợp mà giá trị kinh tế của thiết bị tách trụ đứng đemlại thấp hơn

2.5.3 Bình tách hình cầu

Bình tách hình cầu thường được sử dụng trong những trường hợp sau:

 Những chất lỏng giếng với lưu lượng dầu - khí cao, ổn định và không có hiệntượng trào dầu hay va đập của dòng dầu

 Được lắp đặt ở những vị trí mà bị giới hạn về chiều cao

 Hạ nguồn của những thiết bị xử lý nước bằng Glycol và các thiết bị làm ngọtkhí (quá trình khử lưu huỳnh) để làm sạch và tăng giá xử lý chất lỏng như làAmin và glycol

 Được lắp đặt tại những địa điểm yêu cầu thiết bị tách phải nhỏ và dễ dàng dichuyển tới nơi lắp đặt

 Lắp đặt tại những nơi mà hiệu quả để lại từ thiết bị tách hình cầu là cao hơn

 Yêu cầu làm sạch nhiên liệu và xử lý khí cho mỏ hoặc nhà máy sử dụng

2.6 Ưu - nhược điểm của các loại bình tách

Bảng 2.1 So sánh sự thuận lợi và không thuận lợi của các loại bình tách.STT Các vấn đề so sánh Bình tách hình

trụ nằm ngang

Bình tách hìnhtrụ đứng

Bình táchhình cầu

13

31

22

12 Tiện lợi cho việc kiểm tra,

Chú thích:

 Loại chất lưu: dầu thô, khí và nước.

 Áp suất thiết kế: 27,5 bar

- Mức 1: mức áp suất cao và thấp PSH/L chỉ báo động trên SCADA

Mức 2: áp suất rất cao và rất thấp LSHH/LL sẽ báo động và đóng van SDV 300/400

- Mức 3: hai van an toàn hoạt động mở về C4

 Bảo vệ bình trong trường hợp mức cao và thấp

- Mức cao và thấp LSH/L chỉ báo động ở SCADA

- Mức rất cao và rất thấp LSHH/LL sẽ báo động và đóng van SDV - 200

2.7.1.2 Bình tách C 1-3

Là bình tách cao áp 3 pha với công suất tách 10.000 tấn dầu - nước/ ngày vàlượng nước tối đa có thể tới 80 % khối lượng tách, các thông số của bình:

 Loại chất lưu: dầu thô, khí và nước

 Áp suất thiết kế: 27,5 bar

 Nhiệt độ thiết kế: 1250C

 Thể tích: 75 m3

- Mức 1: mức áp suất cao và thấp PSH/L chỉ báo động trên SCADA.

Mức 2: áp suất rất cao và rất thấp LSHH/LL sẽ báo động và đóng van SDV

-500 hoặc M2 - SDV - -500 từ phía Manifold

- Mức 3: hai van an toàn hoạt động mở về C4

 Bảo vệ bình trong trường hợp mức dầu cao và thấp

- Mức cao và thấp LSH/L chỉ báo động ở SCADA

- Mức rất cao và rất thấp LSHH/LL sẽ báo động và đóng van SDV - 500 hoặcM2 - SDV - 500 từ phía Manifold

 Bảo vệ bình trong trường hợp mức nước cao và thấp:

- Mức cao và thấp LSH/L chỉ báo động ở SCADA

- Mức rất thấp LSLL sẽ báo động và đóng van Min nước đầu ra

2.7.1.3 Bình tách C 1-4 và C 1-5

Hai bình này hoạt động song song và nhận khí từ GMS Khí từ C1-4/5 đượcđưa sang CCP và trên đường đi mỗi bình có lắp bộ đo lưu lượng khí riêng Thôngthường đặt áp suất tại bình C3 một ít để Min khí C3 làm việc trước thì tốt hơn Ngoài

ra nó còn có thể nhận condensate từ CCP sang đưa vào hệ thống xử lý

Các thông số của bình:

 Loại chất lưu: dầu thô và khí

 Áp suất thiết kế: 45,7 bar

Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý điều khiển của bình tách C1.

2.7.2 Bình tách C 2

2.7.2.1 Bình tách C 2-1 và C 2-2

Là bình chứa dầu và bình chứa khí thấp áp, là bình tách 2 pha làm việc theonguyên lý trọng lực Các thông số của bình:

 Loại chất lưu: dầu thô và khí

 Áp suất thiết kế: 6,6 bar

Là bình chứa dầu cho bơm thấp áp H5 bơm đi tàu, đồng thời là bình tách thấp

áp trong quá trình xử lý dầu, hai bình này có thể làm việc song song hoặc độc lập đểchứa dầu thương phẩm Các thông số của bình:

 Loại chất lưu: dầu thô và khí

 Áp suất thiết kế: 6,6 bar

 Loại chất lưu: dầu - khí và nước.

 Áp suất thiết kế: 27,5 bar

60oC đề phòng hỗn hợp lưu chất có sap Bình được trang bị 2 van an toàn Cácthông số của bình:

 Loại chất lưu: chất lỏng, khí và Hydrocacbon

 Áp suất thiết kế: 27,5 bar

 Phần bình nằm ngang phía trên: lối vào ở một đầu và lối ra ở giữa bình.

 Phần bình nằm ngang phía dưới: tích tụ và chứa chất lỏng từ phần bình phíatrên bảo đảm cho bình phía trên chỉ chứa pha khí Phần bình phía dưới vàđường ống xả được bọc cách nhiệt và dây sấy mềm được duy trì ở 60oC

 Loại chất lưu: khí và Hydrocacbon.

 Áp suất thiết kế: 6,6 bar

 Phần nằm ngang phía trên: tách khí

 Phần nằm ngang phía dưới: tích tụ và chứa phần chất lỏng phía trên chảyxuống và bảo đảm cho phần trên chỉ tách khí

2.7.6 Bình tách C 6 - 1 / 2

Là loại bình tách lọc khí nhiên liệu, dùng để xử lý khí cao áp trước khi cấpcho các máy phát tại giàn Khí từ bình C3 hoặc C9 được giảm xuống còn 3 at trướckhi vào bình Bình tách C6 được cấu tạo bởi 2 phần: phần lọc và phần thu hồi chấtlỏng.

 Phần chứa chất lỏng phía dưới: ND 10’’ x 1850 mm

 Dòng chất lưu đầu vào cho mỗi bình:

2.7.8 Bình tách E

2.7.8.1 Bình tách E 1

Là bình xử lý:

 Nhận dầu - khí từ các giếng qua đường xả kỹ thuật 8”ở Manifold

 Nhận dầu khí từ van an toàn bình đo qua đường ống 6’’

 Nhận dầu khí từ van an toàn các giếng qua đường ống 16’’

2.7.8.2 Bình tách E 3

Là bình nhận chất lỏng xả tự động từ:

 Bình C3,4,5 và C6-1/2

 Các máy nén gas và gasheater block - 12

 Từ đường condensate đến giàn CCP và PPD

2.7.8.3 Bình tách E 7

Là bình chứa dầu bẩn, nhận dòng dầu dưới tác dụng của trọng lực chảyxuống từ F1 Dầu bẩn là hỗn hợp 95 % nước, một lượng dầu và cặn rắn Là bình

tách có bộ đo mức để ra lệnh chạy hoặc dừng bơm Nó được điền đầy Nitơ thôngqua đường cân bằng 4’’ nối với F1 và E8.

 Phần dưới: tách dầu và nước

Bình tách trọng lực không tách được hoàn toàn pha nước, bình EG sẽ làm nốtphần việc này bằng phương pháp tĩnh điện Đặc biệt khi nước lẫn trong dầu dướidạng nhũ tương thì lực điện trường sẽ tách lượng nước này ra một lượng nhũ phẩmhóa nhũ sẽ được bơm vào để tăng hiệu quả tách

2.8 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số loại bình tách 2.8.1 Bình tách cấp 1 có hệ thống thu gom khí sơ bộ

2.8.1.1 Cấu tạo

Hình 2.11 Bình tách cấp 1 có hệ thống thu gom khí sơ bộ

1, 3 - Đoạn ống nghiêng của bộ phận giảm xung

2 - Đoạn ống nằm ngang của bộ phận giảm xung

4 - Đoạn ống thoát khí 9 - Thiết bị Ejector

5 - Bộ phận giảm xung động 10 - Các mặt phẳng nghiêng

6 - Màng lưới chặn 11 - Bộ điều khiển tự động kiểu phao

7 - Các vách ngăn của chớp 12 - Hệ thống van xả dầu

8 - Khoang bẫy các hạt chất lỏng 13 - Vách ngăn

2.8.1.2 Nguyên lý hoạt động

Đây là loại bình được đánh giá là hiệu quả nhất Tại đầu vào của thiết bị tách,người ta đặt một thiết bị giảm xung Hỗn hợp dầu - khí từ đường ống đi vào bìnhtheo đoạn ống nghiêng số 1 (góc nghiêng từ 30o đến 40o), rồi đến đoạn ống nằmngang số 2 (dài từ 2 m đến 3 m), tiếp tục đi qua ống nghiêng số 3 (dài từ 15m đến20m và góc nghiêng từ 10o đến 15o) Từ đoạn ống số 3 khí được thu hồi và đi vàothiết bị số 4 để đi vào bộ phận giảm xung 5 Sau đó khí được dẫn vào khoang số 8.Khoang số 8 là khoang bẫy các hạt chất lỏng gồm mạng lưới chặn số 6 và khungchớp số 7 Từ khoang số 8 khí sẽ đi vào thiết bị số 9 rồi đi ra ngoài Các giọt dầutách ra sẽ đi qua tấm chắn số 10 xuống phía dưới của bình Dầu còn sót một phầnkhí qua đoạn ống số 3 và đi vào bình tách Khi mức chất lỏng trong bình đủ lớn vàtràn vách ngăn số 14 tới các mặt phẳng nghiêng số 10 Tại đây dầu sẽ được trảithành từng lớp mỏng để khí dễ dàng tách ra khỏi dầu và bay lên khoang bẫy dầu số

8 hoặc lên thẳng thiết bị số 9 Dầu thương phẩm sẽ được xả ra ngoài qua bộ điềukhiển phao số 11 theo đường xả dầu số 12 Các vách ngăn trong bình có tác dụnglàm ổn định mức chất lỏng trong bình

2.8.1.3 Ưu - nhược điểm

a Ưu điểm.

 Tách dầu - khí độc lập

 Hiệu quả tách cao

b Nhược điểm.

 Bình tách tương đối kồng kềnh do bộ phận nhô lên phía trên

 Ít được sử dụng ở ngoài giàn khoan

2.8.2 Bình tách có hệ thống thải nước sơ bộ

5- Bộ phận phân dòng 14- Hệ thống tạo giọt

6- Khoang lắng 15- Vách ngăn hình cầu

7- Thiết bị bẫy các hạt dầu 16- Đường nước vòng trở lại

8, 9- Các ống xả dầu

2.8.2.2 Nguyên lý hoạt động

Để tách dầu ra khỏi khí và nước, ta dùng bình tách 3 pha Đặc trưng của bìnhtách kiểu này là kiểu 2 khoang: khoang tách khí số 3 và khoang lắng số 6 Haikhoang này được ngăn cách với nhau bởi các vách ngăn hình cầu số 15 và được liên

hệ với nhau qua các thiết bị kết tụ tạo giọt chất lỏng số 14 Sản phẩm khai thác đivào khoang tách khí theo vòi dẫn số 1 tới tấm rót trải dầu số 2, tấm này có tác dụngtách khí triệt để Khí được tách ra và đưa vào khoang số 6 qua van số 4, từ khoang

lắng số 6 khí được đưa qua bộ phận bẫy dầu số 7 và đi vào đường ống thu gom khí.Chất lỏng bị cuốn theo dòng khí sẽ được giữ lại ở thiết bị số 7, kết dính lại với nhau

và chảy xuống khoang lắng số 6 nhờ trọng lực Nhũ tương dầu - nước từ khoang số

3 qua thiết bị tạo giọt số 14 đi vào khoang lắng số 6 Sự chênh lệch áp suất giữakhoang số 3 và khoang số 6 cỡ khoảng hơn 0,2MP Để quá trình phân chia có hiệuquả, người ta đưa thêm vào bộ phận tạo giọt số 14 Thiết bị số 14 được chia từ 3đoạn ống nằn ngang có đường kính tăng dần theo hướng dòng chảy Do có cấu tạonhư vậy, nên quá trình tạo giọt nước xảy ra tuần tự như sau: Các hạt chất lỏng sẽ cókích thước lớn dần do dòng chảy rối, tiếp theo đến các hạt nhẹ kết hợp với nhau đểtạo thành giọt lớn và cuối cùng là quá trình phân lớp dưới tác dụng của trọng lực

Độ dài chung của ống khoảng 500m Khoang lắng có thiết bị phân dòng số 5dạng đục lỗ để phân bố nhũ tương đều khắp khoang lắng Dầu đã tách nước và nướcđược tự động xả ra khỏi bình nhờ bộ điều chỉnh số 10, 12 Đoạn ống số 8, 9 làđường ra của 2 chế độ tương ứng, là bình tách đầy và chưa đầy

2.8.3 Bình tách 2 tầng kiểu xoáy

2.8.3.1 Cấu tạo

Hình 2.13 Bình tách 2 pha kiểu xoáy1- Đầu vào tạo dòng xoáy 8- Van điều tiết

2- Thanh hướng dòng 9- Thanh kéo

3- Bình chứa tầng trên 10- Hệ thống xả nước

4- Các tấm rót trải dầu 11- Bộ cảm biến đo mức kiểu phao.5- Bộ phận thu giữ hạt dầu 13- Vách ngăn

6- Vòi phun 14- Bình chứa tầng dưới.

7- Các vách ngăn dạng nan chớp

2.8.3.2 Nguyên lý hoạt động

Quá trình tách xảy ra nhờ bộ phận xoáy thủy lực số 1 Sau đó đến các trạmrót số 4 và 12 Quá trình tách khí được tăng tốc nhờ vòi phun số 6 Hỗn hợp dầu -khí đi vào bình tách theo phương tiếp tuyến với thành bình, do tác dụng của lực lytâm dầu sẽ bám vào thành bình, khí ở phần giữa bình Dầu và khí từ bình đi ra ngoàitheo 2 đường riêng biệt nhờ thanh hướng dòng số 2 Dầu và khí được tách khỏinhau và đi vào bình chứa tầng trên, tại đây khí sẽ đi vào bộ phận bẫy các giọt dầu bịdòng khí cuốn theo Bộ phận thu giữ giọt số 5 giữ các giọt dầu lại, các giọt dầu nhỏkết dính lại với nhau và lắng xuống dưới, còn khí sẽ qua các vách ngăn dạng nanchớp số 7 và được xả ra ngoài nhờ van điều tiết số 8 Dầu từ bình chứa tầng trênchảy xuống bình chứa tầng dưới qua các tấm rót dầu số 12 Tại đây khí còn sót lạitrong dầu sẽ được tách triệt để và đi lên bình chứa tầng trên rồi được xả ra ngoài.Còn dầu thương phẩm sẽ lắng ở phần dưới của bình chứa tầng dưới và được xả rangoài hệ thống xả dầu số 10 Vách ngăn hình cầu số 13 có tác dụng làm ổn địnhmức dầu trong bình chứa tầng dưới

2.9 Hệ thống điều khiển, kiểm soát của bình tách

2.9.1 Đặc điểm chung

Các thiết bị điều khiển, kiểm soát có nhiệm vụ khống chế các thông số: mứctiếp xúc dầu - khí, dầu - nước và giá trị áp suất làm việc trong bình Để đảm bảo antoàn trong quá trình làm việc, các thiết bị tách cần có: bộ khuếch đại tín hiệu, thiết

bị báo mức, đồng hồ đo và các loại van

Tất cả các thiết bị khống chế mức chất lỏng, áp suất và nhiệt độ đều có thểđánh tín hiệu báo động khi đạt đến giá trị nguy hiểm Đối với bình tách dầu - khíthường trang bị các van an toàn kiểu lò xo Khi lắp đặt van an toàn sẽ có một giá trị

áp suất thiết kế nhất định, bộ phận quan trọng nhất của van an toàn là đĩa van (đầuvan), đây là một màng kim loại mỏng Khi giá trị áp suất cao so với thiết kế, thì đĩavan sẽ bị thủng và van an toàn ở trạng thái mở để xả khí ra ngoài nhằm giảm áp suấttrong bình, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

 Khống chế nhiệt độ trong giới hạn làm việc Trường hợp này không bắt buộccho tất cả các thiết bị tách, mà chỉ dùng trong trường hợp đặc biệt nhằm đóng

mở tự động đường dẫn và bộ gia nhiệt

2.9.3 Sơ đồ điều khiển kiểm soát bình tách NGS 25m 3 ở mỏ Bạch

Hổ

Nguyên lý hoạt động (hình 2.14)

Dầu sau khi tách sẽ đưa về bình 100m3 qua van 13; 14; 15 hoặc van 12 đểtách nốt khí còn lại Khí sau khi tách sẽ đi qua van 3; 4; 5 hoặc van 2 ra đuốc.Nhánh có các van 6; 7; 8 chỉ làm việc khi áp suất trong bình vượt quá giới hạn chophép Tuỳ thuộc vào yêu cầu công nghệ mà bình tách chỉ duy trì áp suất ở một giátrị nào đó Giá trị này phải lớn hơn giá trị áp suất làm việc ở trong bình 100m3.Thông thường các bình tách làm việc có áp suất duy trì từ 8 KG/cm2 đến 12KG/cm2 Các thiết bị điều khiển làm việc để luôn duy trì mức chất lỏng trong bìnhtách

a Quá trình điều khiển mức chất lỏng trong bình tách

Thiết bị dùng để kiểm tra và điểu khiển mức chất lỏng trong bình tách baogồm: bộ đo mực chất lỏng số 11; bộ B10, P331 dùng để ghi mực chất lỏng trongbình và đóng mở số 15 Bộ đo mực chất lỏng số 11 được gắn với bình bởi van số 9;

10 Bộ đo này được gắn với phao và sử dụng nguồn khí nuôi 1,4 KG/cm2 Tuỳthuộc vào mức chất lỏng trong bình nhiều hay ít thì lực đẩy lên phao số 1 mạnh hayyếu Trọng lượng của phao có giá trị khác nhau, thông qua bộ phận đo mức chấtlỏng số 11, sẽ truyền tín hiệu ở lối ra ở các giá trị tương ứng

Tín hiệu ở lối ra 11 sẽ truyền đến B qua đường truyền số 18, tín hiệu này sẽ

tỷ lệ với mức chất lỏng trong bình tách.Trường hợp lối ra 11 lớn hơn ngưỡng B thì

sẽ điều khiển để van số 15 dẫn chất lỏng từ bình NGS tới bình 100m3 hoặc ra tàuchứa

Trường hợp ngược lại tín hiệu lối ra 11 nhỏ hơn ngương B thì van sẽ đóng lại

để duy trì mức chất lỏng

b Quá trình điều khiển áp suất trong bình

Áp suất trong bình NGS được lối với đồng hồ MP4 qua hệ thống van Tuỳtheo giá trị của áp suất của bình cao hay thấp mà đồng hồ có giá trị tương ứng Tínhiệu lối ra của đồng hồ có giá trị từ 0,2 đến 1 KG/cm2 Trường hợp tín hiệu lối ra cógiá trị 0,2 KG/cm2 thì áp suất trên đồng hồ bằng 0 Trường hợp tín hiệu lối ra có giátrị 1 KG/cm2 thì áp suất trên đồng hồ MP4 có giá trị hết thang đo

Ví dụ: đồng hồ có dải đo từ 0 đến 25 KG/cm2 thì áp suất bằng 0 nếu đồng hồchỉ 0,2 Còn áp suất bằng 25 KG/cm2 nếu tín hiệu lối ra bằng 1

Tín hiệu lối ra tỷ lệ với áp suất trong bình Tín hiệu này được đưa tới A quađường truyền tín hiệu số 20 Tương tự như quá trình điều khiển mức chất lỏng trongbình, người ta có giá trị ngưỡng trên A.

Trường hợp tín hiệu ở cụm A mà lớn hơn giá trị của ngưỡng thì van số 4 sẽ

mở, áp suất trong bình sẽ giảm Trường hợp tín hiệu ở lối ra nhỏ hơn giá trị củangưỡng thì van số 4 đóng lại và áp suất sẽ tăng dần

Hình 2.14 Sơ đồ điều khiển, kiểm soát bình tách 25m3Chú thích:

16- Bộ truyền tín hiệu áp suất của bình

17;18;19;20- Các đường truyền tín hiệu điều khiển

A;B- Bộ điều khiển duy trì áp suất và mức chất lỏng trong bình

CHƯƠNG 3 CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BÌNH TÁCH

TÍNH TOÁN CHO BÌNH TÁCH Ở MỎ BẠCH HỔ 3.1 Cấu tạo chung của bình tách

Hình 3.1 Sơ đồ bình tách 2 pha trụ đứngChú thích:

1- Đường vào của hỗn hợp 5- Bộ phận chiết sương 2- Tấm lệch dòng 6- Đường xả khí

3- Thiết bị điều khiển mức 7- Van an toàn

4- Đường xả chất lỏng

3.1.1 Bộ phận tách cơ bản A

Được lắp đặt trực tiếp ở cửa vào đảm bảo nhiệm vụ tách khí ra khỏi dầu, tức

là giải phóng được các bọt khí tự do Hiệu quả làm việc phụ thuộc vào cấu trúc