Bình tách dầu khí trong hệ thống thu gom sản phẩm khai thác tại giàn MSP - mỏ Bạch Hổ. Hệ thống điều chỉnh mức và áp suất bình tách

Tài liệu tham khảo Bình tách dầu khí trong hệ thống thu gom sản phẩm khai thác tại giàn MSP - mỏ Bạch Hổ. Hệ thống điều chỉnh mức và áp suất bình tách

Lời Mở Đầu

Ngành dầu khí Việt Nam ngày càng phát triển, sản lợng khai thác dầu thô

và khí đồng hành ngày càng tăng Dầu thô và khí đồng hành chủ yếu đợc khaithác tại phần thềm lục địa phía Nam Việt Nam Dầu thô đợc khai thác trên các

mỏ ở Việt Nam là dầu có hàm lợng parafin tơng đối cao, độ nhớt ,nhiệt độ đông

đặc cao nên việc khai thác, vận chuyển hỗn hợp dầu khí, vận chuyển dầu gặpnhiều khó khăn, đòi hỏi phải xử lý nhiều sự cố kỹ thuật xảy ra trên đờng ống vậnchuyển nh: sự cố tắc đờng ống do lắng đọng parafin, xung động trong hệ thốngvận chuyển hỗn hợp dầu khí, làm giảm công suất tách, giảm mức độ an toàn vớithiết bị công nghệ

Với mục đích áp dụng lý thuyết và thực tế sản xuất trong quá trình thugom, vận chuyển hỗn hợp dầu khí, đợc sự đồng ý của bộ môn Thiết bị dầu khí, tr-ờng đại học Mỏ -địa chất và với sự giúp đỡ của các cán bộ trong xí nghiệp Khoan

và sửa giếng trực thuộc XNLD Vietsopetro Em đã kết thúc đợt thực tập sản xuất,thực tập tốt nghiệp, thu thập tài liệu, hoàn thành đồ án này dới sự hớng dẫn trựctiếp của thầy Trần Văn Bản

Đồ án mang tên ‘‘Bình tách dầu khí trong hệ thống thu gom sản phẩm khai thác tại giàn MSP-mỏ Bạch Hổ Hệ thống điều chỉnh mức

và áp suất bình tách.’’ với mục tiêu là nghiên cứu các phơng pháp tách dầu từ

hỗn hợp dầu khí, cấu trúc thiết bị bình tách dầu khí, nguyên lý hoạt động, các yếu

tố ảnh hởng tới hiệu quả, công suất tách của bình tách dâù khí, tính toán thiết bị bình tách dầu khí, đa ra phuơng pháp tính kích thớc bình tách

Đồ án tốt nghiệp đợc xây dựng dựa trên quá trình học tập, nghiên cứu tạitruờng kết hợp với thực tế sản xuất nhằm giúp cho sinh viên nắm vững kiến thức

đã học Với mức độ tài liệu và thời gian nghiên cứu hoàn thành đồ án cũng nhkiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên sẽ không tránh khỏi có những thiếusót Em rất mong nhận đợc sự góp ý bổ sung của các thầy cô và các bạn đồngnghiệp

Sau cùng, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo Trần Văn Bản, cácthầy cô trong bộ môn Thiết bị dầu khí - Khoa dầu khí, các bạn cùng lớp, cùngtoàn thể cán bộ nhân viên thuộc XN Khoan đã giúp đỡ, hớng dẫn tạo điều kiệncho em hoàn thành đồ án này

Sinh viên thực hiện

Đỗ Mạnh DoanhPhần 1

Tình hình khai thác thu gom dầu khí

tại mỏ Bạch Hổ

1.1 Sơ lợc về sự phát triển dầu khí ở Việt Nam

Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam đợc hình thành theo Quyết định số198/2006/QĐ-TTg ngày 29/8/2006 của thủ tớng chính phủ Hiện nay với hơn 50

đơn vị thành viên và các công ty liên doanh, lực lợng lao động với hơn 22 000

ng-ời và doanh thu 2006 đạt 174 300 tỷ đồng (khoảng 11 tỷ đôla Mỹ) Tập đoàn Dầukhí Việt Nam hoạt động trong lĩnh vực dầu khí và các lĩnh vực khác không chỉ ởlãnh thổ trong nớc mà còn ở nớc ngoài.

Kết quả tìm kiếm thăm dò cho tới nay đã xác định đợc các bể trầm tích ĐệTam có triển vọng dầu khí: Sông Hồng, Phú Khánh, Cửu Long, Nam Côn Sơn,Malay- Thổ Chu, T Chính-Vũng Mây, nhóm bể Trờng Sa và Hoàng Sa trong đócác bể Sông Hồng, Cửu Long, Nam Côn Sơn, Malay-Thổ Chu là đã phát hiện và

đang khai thác dầu khí Đến nay đã ký trên 57 hợp đồng dầu khí trong đó có 35hợp đồng đang có hiệu lực với các tập đoàn dầu khí quốc tế: Hợp đồng phân chiasản phẩm (PSC), Hợp đồng hợp tác kinh doanh (BCC), Hợp đồng điều hànhchung (JOC) với tổng đầu t tới 7 tỷ đôla Với khoảng 600 giếng tìm kiếm, tổng

số mét khoan có thể tới 2,0 triệu km Phát hiện khí tại giếng Đông Quan D-1X,vùng trũng Hà Nội, phát hiện dầu khí tại giếng Rồng Tre-1X…đã góp phần làmđã góp phần làmgia tăng trữ lợng dầu quy đổi khoảng từ 30-40 triệu tấn/năm

Bên cạnh đó Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam còn mở rộng ký kếtcác hợp đồng tìm kiếm thăm dò khai thác ở nớc ngoài nh: lô madura 1 và 2 ởInđônêxia, lô PM 304 và SK-305 ở Malayxia…đã góp phần làmvà còn tìm kiếm cơ hội ở các nớckhác thuộc khu vực châu Phi, Nam Mỹ…đã góp phần làm

Hiện nay đang khai thác tại 9 mỏ trong và ngoài nớc: Bạch Hổ, Rồng, ĐạiHùng, PM3-CAA/Cái Nớc, Hồng Ngọc, Rạng Đông, Lan Tây-Lan Đỏ, Tiền HảI

C, S Tử Đen, Rồng Đôi, Rồng Đôi Tây, Cendoz thuộc lô PM-304, Malayxia

Sản lợng khai thác trung bình của Tập đoàn khoảng 350 000 thùng dầuthô/ngày và 18 triệu m3 khí/ngày Tính tới hết 12/2006 đã khai thác trên 235 triệutấn quy dầu trong đó dầu thô đạt trên 205 triệu tấn thu gom, vận chuyển vào bờ

và cung cấp 30 tỷ m3 khí cho sản xuất điện, đạm và các nhu cầu dân sinh khác

1.2 Tình hình khai thác dầu khí tại mỏ Bạch Hổ

Năm 1981, Hiệp định liên chính phủ Việt Nam- Liên Xô đã đợc ký kết,thành lập xí nghiệp liên doanh Vietsopetro, có nhiệm vụ tìm kiếm, thăm dò vàkhai thác dầu khí trên thềm lục địa của Việt Nam Đến nay đã phát hiện 3 mỏ dầu

có giá trị công nghiệp, với chi phí thấp, chỉ 0,2 USD/thùng đối với mỏ Bạch Hổ

và 0,6 USD/thùng với mỏ Rồng Doanh thu xuất khẩu dầu thô của Vietsopetro ớc

đạt 32,5 tỷ USD và chiếm khoảng 60 sản lợng chung của cả nớc

Một phát hiện đặc biệt là tìm ra tầng dầu trong đá móng tiền Đệ Tam tạigiếng khoan BH.6 ngày 15-5-1987 và bắt đầu khai thác từ 6-9-1988 Đây là tầngdầu quan trọng và độc đáo vì từ tầng dầu này đã góp phần làm tăng sản lợng khaithác dầu hàng năm ở mỏ Bạch Hổ Điều quan trọng nữa là thềm lục địa Việt Namtrở nên hấp dẫn với các nhà đầu t vì cha có tầng dầu nào nh thế trong khu vực.Kiên trì và gian khó để xác lập thân dầu trong đá móng đến việc xác định côngnghệ khai thác là thành tựu của Vietsopetro Nhờ áp dụng công nghệ Bơm ép nớc

mà hệ số thu hồi dầu tăng tới 40,3% Nhờ vậy mà trong 129 triệu tấn dầu lấy từ

mỏ Bạch Hổ có hơn 50% là lấy từ tầng móng của mỏ

Từ 1995, khí đồng hành ở mỏ Bạch Hổ đã đợc đa vào sử dụng Năm đầutiên cung cấp 202,9 triệu m3 khí Tính tới 7-11-2005 đã cung cấp 14,730 tỷ m3 khícho công trình khí-điện- đạm Phú Mỹ, cung cấp cho các hộ tiêu thụ 15 tỷ m3, 2

triệu tấn khí hoá lỏng, 8 triệu tấn condensate Tổng doanh thu đạt 34.000 tỷ đồng

và nộp ngân sách 8000 tỷ đồng

Từ 1986-31/2/2004 VietsoPetro đa khai thác 140,153 triệu tấn dầu và13.315 tỷ m3 khí Doanh thu từ bán dầu là 22.364 tỷ USD, nộp ngân sách nhà nớc10.368 tỷ đôla Năm 2005 thì dự báo bán dầu có doanh thu là 4250 tỷ đôla, nộpngân sách 3053 tỷ đôla Từ 1981-2005 doanh thu đạt 27.317,2 triệu USD và nôpngân sách 16.604,5 triệu USD

1.3 Sơ đồ công nghệ thu gom,khai thác dầu khí trên MSP tại mỏ Bạch Hổ

1.3.1 Mục đích và nhiệm vụ của hệ thống thu gom và xử lý dầu

- Dùng hoá phẩm để gia nhiệt hoặc hạ nhiệt độ đông đặc của dầu

- Phân phối dòng sản phẩm nhờ cụm manhephon đến các thiết bị kiểm tra,

- Đờng làm việc phụ

- Đờng ống xả: để xả áp suất trong trờng hợp cần thiết

- Đờng dẫn về bình đo

Ngoài ra còn có các đờng phụ trợ nh: đờng dập giếng, đờng tuần hoàn thuận,

đờng tuần hoàn nghịch

1.3.2.2 Block modul 3

Đợc lắp đặt các hệ thống sau:

- Bình tách áp suất cao (Bình C1)

- Bình tách ap suất thấp C2 (Bình bufe)

- Hệ thống máy bơm để bơm dầu từ bình C2 ra tầu chứa

- Hệ thống đờng ống nối từ các bình tách đến các block 1,2 và 4,5

1.3.2.3 Block modul 4

Đợc lắp đặt các hệ thống sau:

- Hệ thống hoá phẩm cho Gaslift

- Trạm phân phối khí cho các giếng Gaslift

- Hệ thống đo gồm: bình đo và hệ thống tuabin đo dầu và khí

- Các máy bơm phục vụ cho công nghệ bơm ép nớc.

- Hệ thống máy nén khí để duy trì áp suất cho các hệ thống tự đông trên giàn

1.3.3 Nguyên lý làm việc của hệ thống thu gom và xử lý dầu

Dòng sản phẩm sau khi ra khỏi miệng giếng đợc đi qua hệ thống phân dòng (cụm manhephon) để phân phối dòng theo các đờng ống phù hợp với từng mục đích công nghệ sau:

1.3.3.1 Đối với giếng gọi dòng

Sản phẩm dầu khí sau khi ra khỏi miệng giếng phân phối về đờng gọi dòng để

đa về bình gọi dòng Tại đây:

- Dầu đợc tách ra và đa về bình 100m3 để tách lần 2

- Khí đa ra phakel đốt

- Nớc, dung dịch khoan, dung dịch gọi dòng đợc xả xuống biển

Khi thấy dầu phun lên thì ngời ta không đa sản phẩm vào bình gọi dòng mà chuyển sang bình tách 25m3 hoặc 100m3

1.3.3.2 Đối với giếng cần đo

Khi tiến hành khảo sát giếng, kiểm tra định kỳ hoặc đột suất để xác lập các thông tin của vỉa nhằm xây dựng chế độ khai thác hợp lý, cần phảI tiến hành công tác đo

Quy trình công nghệ nh sau: dầu, khí sau khi ra khỏi miệng giếng đợc đa

về đờng đo dẫn vào bình đo Bình đo có tác dụng tách dầu riêng, khí riêng:

- Dầu sau khi qua hệ thống tuabin đo đợc đa về bình 100m3 để tách tiếp

- Khí sau khi qua thiết bị đo nếu áp suất cao thì đa về bình 25m3 để xử lý, ápsuất thấp thì đa ra phakel để đốt

1.3.3.3 Đối với giếng khai thác bình thờng

Sản phẩm đi ra khỏi miệng giếng, qua đờng làm việc chính vào bình tách 25m3

- Dầu tách đợc chuyển qua bình 100m3 tách tiếp, sau đó dầu đợc bơm ra tàu chứa, còn khí đợc đa lên bình sấy áp suất thấp

- Khí tách đợc chuyển sang bình condensat

Trờng hợp giếng có áp suất thấp, sản phẩm theo đờng xả trực tiếp dẫn về bình 100m3 để tách

Sơ đồ tổ hợp thu gom dầu khí trên MSP

Phần 2 Bình tách dầu khí

Chơng 1 thiết bị tách dầu khí

1.1 chức năng cơ bản của bình tách dầu khí

1.1.1 Tách dầu khỏi khí

Sự khác nhau về trọng lợng của chất lỏng và các khí hydrocacbon có thểhoàn tất việc tách trong bình tách dầu khí Mặc dù vậy, đôi lúc cần sử dụng cácthiết bị nh bộ chiết sơng để rời chất lỏng dạng sơng khỏi khí trớc khi chúng thoát

ra khỏi bình tách Hơn nữa, việc sử dụng các phơng tiện để rời khí không hoà tankhỏi dầu là rất cần thiết trớc khi dầu tách ra khỏi bình tách

1.1.2 Tách khí khỏi dầu

Các tính chất hoá học và vật lý của dầu và điều kiện về nhiệt độ, áp suấtcủa chúng quyết định lợng khí mà nó chứa đựng trong lu chất Tỷ lệ tại đó khígiải phóng ra khỏi một lợng dầu đã cho là một hàm số với biến số là nhiệt độ và

áp suất Thể tích khí thoát ra khỏi dầu thô trong bình tách phụ thuộc vào :

- Tính chất hoá lý của dầu thô

1.1.3 Tách nớc khỏi dầu

Việc tách nớckhỏi dung dịch dầu mỏ có tác dụng : trách đợc sự mài mòn

hệ thống thu gom xử lý và sự tạo thành nhũ tơng không thấm ( làm khó khăn choviệc phân giải dầu và nớc )

Nớc có thể đợc tách từ dầu ở bình tách 3 pha trong trờng hợp sử dụng táchhoá học và tách trọng lực Nếu bình tách không đủ rộng để tách một lợng nớc t-

ơng ứng nó có thể đợc tách trong bình tách nớc tự do bằng trọng lực lắp đặt ở trớchoặc sau bình tách Nếu nớc bị nhũ tơng hoá thì cần phải sử dụng thiết bị xử lýnhũ tơng để làm rời các hạt nhũ tơng ra khỏi nớc

1.2 Các phơng pháp tách dầu và khí trong bình tách

1.2.1 Các phơng pháp tách khí ra khỏi hỗn hợp dầu-khí trong bình tách

Do nhiều nguyên nhân khác nhau nh đảm bảo chất lợng dầu thô` và lợiích từ khí tự nhiên cũng không nhỏ Vì vậy phải tách khí không hoà tan khỏi dầutrong quá trình xử lý Các cơ chế để tách khí ra khỏi dầu trong bình tách là: lắng

đọng, khuấy, làm lệch, nung nóng, hoá học và lực ly tâm

1.2.1.1 Sự lắng đọng

Khí chứa trong dầu thô là khí không hoà tan và thờng tách khỏi dầu khi

có đủ thời gian để dầu lắng xuống Khi tăng thời gian lu giữ chất lỏng đòi hỏiphải tăng kích thớc của bình hay độ sâu của mực chất lỏng trong bình tách Sựtăng độ sâu của mực chất lỏng trong bình tách có thể sẽ không làm tăng sự táchcủa khí không hoà tan khỏi dầu bởi vì ‘‘sự chồng chất’’ của dầu sẽ ngăn cản khínổi lên trên bề mặt của chất lỏng Việc tách tối đa của khí ra khỏi dầu đạt đ ợc khiphần chứa dầu trong bình tách là mỏng (tỷ số diện tích bề mặt và thể tích dầulớn)

1.2.1.2 Sự khuấy trộn

Phơng pháp này rất cần thiết trong việc thu hồi khí không hoà tan bị giữ lạitrong dầu do sức căng bề mặt và độ nhớt của dầu Khi có hoạt động khuấy trongbình thì thời gian để các bọt khí trong dầu tách ra ngắn hơn nhiều so với không cóhoạt động khuấy Tuy vậy các hoạt động khuấy này cũng đợc điều chỉnh ở mộtmức thích hợp để không xảy ra phản tác dụng Mặt khác trong thiết kế và lắp đặtcác chi tiết bên trong sao cho hợp lý

1.2.1.4 Nung nóng

Nung nóng làm giảm sức căng bề mặt và độ nhớt của dầu, vì vậy nó hỗ trợcho việc thoát khí khỏi dầu dễ dàng hơn Phơng pháp hiệu quả nhất trong việcnung dầu thô là cho chúng đi qua một thùng nớc đợc nung nóng Một cái đĩa làmtán xạ chất lỏng thành dòng hay lớp mỏng sẽ làm tăng ảnh hởng của bình nớcnóng, dòng dầu đi lên qua bình nuớc nóng sẽ tạo ra sự khuấy động nhẹ rất cầnthiết cho sự kết tụ và tách khí sủi bọt từ trong dầu Bình nớc nóng cũng làm tănghiệu quả của việc tách khí ra khỏi dầu thô dạng bọt Trên thực tế bình nớc nóngkhông đợc lắp trong một số bình tách nhng nhiệt lợng có thể cung cấp cho dầubằng những bộ nung nóng bằng lửa ,bộ trao đổi nhiệt…đã góp phần làmmột cách gián tiếp haytrực tiếp Những bộ xử lý nhũ tơng cũng đợc dùng nh vậy

1.2.1.5 Hoá chất

Hoá chất làm giảm sức căng bề mặt của dầu thô và hỗ trợ trong việc giảiphóng khí ra khỏi dầu Những hoá chất nh thế làm giảm đáng kể khuynh hớng tạobọt của dầu và vì vậy làm tăng công suất của bình tách khi mà bọt dầu đã đợc xửlý

bộ chiết s ơng

thiết bi tách cửa vào

đầu vào chất lỏng

Hình 1.1 Sơ đồ bình tách đứng đặc biệt để tách dầu thô chứa nhiều bọt

1.2.2 Các phơng pháp tách dầu ra khỏi hỗn hợp dầu-khí trong bình tách

Những hạt chất lỏng còn sót lại trong khi chất lu đi qua các thiết bị táchban đầu (khi mà trong bình tách đã phân biệt rõ hai dòng chất lu khí và lỏng) đợctách lần cuối bằng một bộ thiết bị gọi là bộ chiết sơng hay màng ngăn Hơi ngng

tụ trong khí không thể thu hồi bằng bộ chiết này Sự ngng tụ của hơi này xảy ra

do sự giảm nhiệt độ hoặc sau khi khí vừa đợc thu hồi từ bình tách Bởi vì khí vừa

ngng tụ có thể có những đặc tính tự nhiên ở nhiệt độ và áp suất của bình tách Sựngng tụ của hơi này xảy ra nhanh chóng sau khi ra khỏi bình tách.

Sự khác nhau về tỷ trọng của chất lỏng và khí có thể hoàn thành việc táchnhững hạt chất lỏng còn lại trong khí khi mà tốc độ dòng khí chậm vừa phải đểhoàn thành sự tách Ngời ta có thể tính toán và giới hạn vận tốc của khí trongbình tách để đạt đợc sự tách một cách hoàn toàn khi không có bộ chiết sơng Tuynhiên, theo quy ớc thì các bộ chiết sơng đợc lắp trong bình tách để hỗ trợ thêmcông việc tách và làm giảm thấp nhất chất lợng chất lỏng khi bị khí mang theo

Các phơng pháp để tách dầu từ khí trong bình tách là:

 Sự khác nhau về tỷ trọng

 Sự va đập

 Thay đổi hớng dòng chảy

 Thay đổi tốc độ dòng chảy

 Dùng lực ly tâm

 Sự đông kết và lọc

Bộ chiết sơng dùng trong bình tách có nhiều kiểu khác nhau: Hình (1.2) làmàng ngăn kiểu cánh quạt Hình (1.3) là màng ngăn kiểu ly tâm Hình (1.4) làmàng ngăn dạng lới

B A

B C

A B C

A

B C

A :Va đập B: Thay đổi h ớng dòng chảy C: Thay đổi vận tốc dòng chảy

(a) Thiết bị tách s ơng

Van an toµn

§uêng khÝ ra Van an toµn

thiÕt bÞ t¸ch cöa vµo

H×nh 1.3 B×nh t¸ch 2 pha sö dông ph¬ng ph¸p lùc ly t©m

H×nh 1.4 Mµng ng¨n kiÓu sîi

1 KhÝ ë d¹ng s¬ng

2 TÊm khö s¬ng phô d¹ng líi, dÇy 3’’

3 TÊm khö s¬ng d¹ng líi, dÇy 5’’

4 Xilanh dÉn chÊt láng

6 ChÊt láng ®i xuèng

1.2.2.1 Sù kh¸c nhau vÒ tû träng

Khí tự nhiên nhẹ hơn hydrocacbon lỏng Do sự khác nhau về tỷ trọng vàlực hấp dẫn, những phần tử hydroccacbon lỏng lơ lửng trong dòng khí tự nhiên sẽthoát khỏi dòng khí nếu nh vận tốc dòng khí chậm vừa phải Những hạt lớn sẽlắng xuống nhanh hơn, và những hạt nhỏ sẽ lắng xuống chậm hơn.

Với điều kiện áp suất và nhiệt độ tiêu chuẩn thì những hạt hydrocacbonlỏng có tỷ trọng từ 400-16000 lần so với khí tự nhiên Tuy nhiên khi áp suất vànhiệt độ khí tăng lên thì sự khác nhau về tỷ trọng sẽ giảm xuống, ở áp suất làmviệc 53 at thì tỷ trọng hydrocacbon lỏng chỉ nặng gấp 6-10 lần so với khí Vì vậy

áp suất có ảnh hởng tới kích thớc của bình tách; kích thớc và kiểu của màng ngăn

để tách hoàn toàn chất lỏng và khí

Trên lý thuết các hạt chất lỏng có tỷ trọng từ 6-10 lần tỷ trọng khí có thểnhanh chóng lắng xuống và tách khỏi khí Tuy nhiên điều này không xảy ra bởivì những hạt chất lỏng quá nhỏ đến mức chúng có khuynh hớng trôi nổi trog khí

và không thoát ra khỏi khí khi khí ở trong bình

Trong hầu hết các bình tách có các kích thớc trung bình,những phần tửhydrocacbon lỏng có đuờng kính 100m hoặc lớn hơn sẽ hoàn toàn lắng xuốngkhỏi khí Tuy nhiên những màng ngăn dùng để lọc những phần tử chất lỏng nhỏhơn còn lại trong khí Khi áp suất làm việc của bình tăng lên sự khác nhau về tỷtrọng khí và chất lỏng giảm xuống Vì thế cần phải vận hành bình tách ở áp suấtthấp kết hợp với các phơng pháp xử lý ở những điều kiện và yêu cầu khác nhau

1.2.2.2 Sự va đập

Nếu dòng khí có chứa những phần tử chất lỏng chuyển động khi va đậpvào thành (bề mặt ) thì các phần tử có thể bám vào và ngng tụ trên bề mặt Khichất lỏng ngng tụ thành những hạt đủ lớn thì chúng rơi vào khoang chứa chấtlỏng Nếu hàm lợng chất lỏng trong khí cao hoặc các phần tử lỏng là nguyên chất,những mặt va đập đợc lắp đặt để thu hồi dầu dạng sơng Hình 1.2 (a) là hình vẽcủa một bộ màng ngăn sử dụng để lặp đi lặp lại sự va đập để thu hồi dòng chấtlỏng trong khí

1.2.2.3 Thay đổi hớng dòng chảy

Khi huớng chảy của dòng khí chứa chất lỏng bị thay đổi đột ngột thì quántính sẽ làm cho chất lỏng chuyển động theo hớng dòng chảy Sự tách sơng chấtlỏng từ khí sẽ bị ảnh hởng bởi vì khí nhẹ hơn sẽ dễ dàng thay đổi hớng dòng chảy

và tách khỏi những phần sơng chất lỏng Vì thế chất có thể ngng tụ trên bề mặthoặc rơi xuống buồng chứa chất lỏng phía duới Màng ngăn ở hình 1.2(a) thể hiện

sử dụng phơng pháp này

1.2.2.4 Thay đổi tốc độ dòng chảy

Việc tách chất lỏng và khí bị ảnh hởng do sự tăng hay giảm tốc độ của khímột cách đột ngột Cả hai yếu tố đều sử dụng sự khác nhau về quán tính của khí

và lỏng Khi giảm vận tốc thì quán tính của chất lỏng sẽ lớn hơn và sẽ mang nótheo và tách khỏi khí Chất lỏng sau đó ngng tụ trên các bề mặt và chảy vào trongkhoang chất lỏng của bình tách Khi tăng vận tốc của dòng khí, do có lực quántính nhỏ cho nên pha khí vợt lên trớc và tách khỏi pha dầu Hình 1.2(a) là hình vẽcủa một màng ngăn kiểu cánh quạt dùng để thay đổi vận tốc dòng chảy Màngngăn này đợc dùng trong bình tách đứng hình 1.2(b)

1.2.2.5 Dùng lực ly tâm

Nếu dòng khí có mang theo chất lỏng chuyển động theo đờng tròn với vậntốc đủ lớn, lực ly tâm sẽ làm chất lỏng bắn vào thanh bình Tại đây thì chất lỏngngng tụ thành những hạt chất lỏng có kích thớc ngày càng lớn và cuối cùng chảyxuống khoang chất lỏng phía dới bình Phơng pháp dùng lực ly tâm là một trongnhững phơng pháp hiệu quả nhất trong việc tách sơng chất lỏng từ khí Hiệu quảcủa bộ màng ngăn này tăng khi tốc độ dòng khí tăng Vì vậy với cùng tốc độdòng chảy vào bình cho trớc với bình tách ly tâm cần kích thứơc nhỏ hơn là đủ

Hình (1.3) minh hoạ một bình tách 2 pha nằm ngang sử dụng hai giai đoạnchiết sơng, ly tâm để tách sơng chất lỏng khỏi khí Thiết bị gây va đập cửa vào làmột cái phễu với những cánh quạt hình xoắn ốc hớng ra ngoài truyền một chuyển

động xoáy cho chất lu khi chúng đi vào bình tách Những hạt chất lỏng lớn hơn bịbắn vào vỏ của bình và rơi xuống khoang chứa chất lỏng Khí chảy vào thiết bịthứ cấp gồm những cánh quạt hình xoắn ốc hớng vào trong để tăng tốc cho đến0,7 2,7 m/s ở đầu ra của thiết bị thứ cấp Dầu đợc tách từ thiết bị ly tâm sơ cấpchảy từ khoang trên xuống khoang dới qua đờng dẫn bên dới ở bên phải Khoangdới của bình tách đợc chia thành hai ngăn, chất lỏng đợc lấy ra từ hai ngăn bằnghai bộ điều khiển mức chất lỏng và hai van thu hồi dầu

Bình tách và bình lọc dùng lực ly tâm để thu hồi sơng dầu từ khí có thể xử

lý một lợng khí lớn

1.2.2.6 Sự đông kết

Những tấm đệm đông kết đợc dùng nh những phơng tiện có hiệu quả trongviệc tách và thu hồi sơng dầu từ một dòng khí tự nhiên Một trong những côngdụng đặc biệt nhất là tách sơng chất lỏng từ khí trong hệ thống vận chuyển vàphân phối khí nơi mà lợng chất lỏng trong khí là nhỏ Những tấm đông kết thờngdùng làm ở dạng vòng, dạng lới bằng những vật liệu khác nhau Chúng sử dụng

sự kết hợp giữa va đập, thay đổi hớng, thay đổi vận tốc và loại bỏ sơng chất lỏng

từ khí Những tấm này cung cấp một diện tích bề mặt lớn lắng đọng sơng chấtlỏng Hình (1.5) là lợc đồ của một màng ngăn dạng lới dùng trong một số bìnhtách và bình lọc khí Những gói này đợc làm bằng vật liệu giòn nên có thể bị vỡtrong khi di chuyển và lắp đặt vì vậy chúng đợc lắp đặt ở nơi sản xuất trớc khi

đem đến nơi sử dụng Lới đan có thể bị kẹt, tắc nghẽn do sự lắng đọng củaparafin và các vật liệu khác vì thế làm bình tách hoạt động không hiệu quả saumột thời gian sử dụng Mặc dù các tấm đông kết hoạt động rất hiệu quả trongviệc thu hồi dầu từ khí nhng màng ngăn kiểu cánh quạt đợc sử dung rộng rãi hơnvì chúng có thể dùng trong nhiều điều kiện khác nhau Do nhợc điểm của các tấm

đông kết, công dụng của chúng chỉ hạn chế trong máy lọc khí và dùng trong hệthống phân phối, vận chuyển thu gom khí.

ợc duy trì Tóm lại sự giảm áp suất qua màng ngăn là lớn nhất nếu ta sử dụng

ph-ơng pháp phin lọc và nhỏ nhất là phph-ơng pháp kết tụ Còn những kiểu khác thì thay

đổi trong khoảng này

cöa ra cña chÊt láng

§Çu vµo chÊt láng Condensate

Mµng ng¨n kiÓu ng ng

§ êng khÝ ra

H×nh 1.5 Mµng ng¨n d¹ng líi kiÓu ngng tô

1.2.3 Những khó khăn thờng gặp trong quá trình tách dầu khí

1.2.3.1 Tách dầu thô có bọt

Khi áp suất giảm tới một mức độ nào đó, những bọt khí đợc bao bọc bởimột lớp dầu mỏng khi có khí hoà tan trong dầu Điều này gây nên hiện tợng bọt,váng hoặc bị tán xạ lơ lửng trong dầu và tạo nên những chất gọi là bọt dầu Độnhớt và sức căng bề mặt của dầu có thể giữ khí trong dầu và gây tạo bọt trongdầu Dầu thô sẽ dễ dàng tạo bọt khi:

đặt từ cuối đầu vào tơí cuối đầu ra của bình tách, chúng đợc đặt cách nhau 4 inchtạo thành một hình chóp ở tâm theo chiều đứng của bình Những đĩa này đợcnhúng trong dầu, hỗ trợ cho việc khuấy khí không hoà tan trong dầu và làm vỡbọt khí trong dầu Những đĩa trên bề mặt phân cách dầu khí thuộc phần chứa khícủa bình dùng để lọc các hạt chất lỏng từ khí và làm vỡ những bọt còn lại trongkhoang chứa khí của bình Màng ngăn dạng luới dày 6 inch đặt ở cửa ra của khílọc tiếp phần sơng dầu còn lại trong khí và làm vỡ những bọt dầu còn sót laị trong

đó Bình tách đứng hình (1.1) đợc 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 táchtrong xử lý bọt dầu từ 10-15% Những nhân tố chính trong việc hỗ trợ làm vỡnhững bọt dầu là khuấy, nung nóng, hoá chất và lực ly tâm Những nhân tố nàycũng đợc dùng để tách khí sủi bọt trong dầu Những kiểu bình tách sử dụng trongviệc xử lý bọt dầu thô vừa đợc cải tiến, chúng đợc sản xuất ở nhiều nơi khác nhau

và một số bình đợc thiết kế cho những ứng dụng riêng

1.2.3.2 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 cản trở hoạt động của màng chiết

Để loại trừ ảnh hởng của parafin lắng đọng có thể dùng hơi nóng hoặcdung môi hoà tan hoàn toàn parafin

Giải pháp tốt nhất là ngăn cản sự lắng đọng ban đầu của nó bằng nhiệt hayhoá chất Một phơng pháp khác là phủ bọc bên trong của bình một lớp nhựa (phùhợp mọi thời điểm) Độ nặng của parafin sẽ làm cho nó rơi khỏi bề mặt trớc khi

tụ lại một lớp dày đến mức gây hại

1.2.3.3 Cát, bùn, cặn khoan, muối và các tạp chất khác

Nếu dòng chất lu đi lên chứa một lợng đáng kể cát và các vật liệu khácthì cần phải loại bỏ chúng trớc khi đa chúng vào đờng ống Những hạt cát vừa với

số lợng nhỏ có thể loại bỏ bằng lắng đọng trong bình đứng với một cái phễu dới

đáy và loại bỏ chúng theo định kỳ Muối có thể loại bỏ chúng bằng cách cho

thêm nớc vào trong dầu và khi muối hoà tan thì nớc đợc tách khỏi dầu và đợc xả

40-sự giảm áp suất và nhiệt độ sẽ tạo thành hydrat nếu nhiệt độ thấp hơn nhiệt độhydrat Mặt khác, khi nớc lắng xuống phần dới của ống làm giảm diện tích chảycủa khí và làm rỉ sét đờng ống vì nớc là chất gây rỉ mạnh Khí chua (khí có chứa

S

H2 ) gây rỉ sét khi gặp nứơc trong đờng ống, hơn nữa khi cháy nó tạo thành SOrất độc Trong khí có CO nhng không hại bằng H2S , và cũng có đặc tính rỉ sétkhi có sự hiện diện của nớc Nó là khí không cháy đợc nên nó làm giảm nhiệt l-ợng của khí tự nhiên và càng nghiêm trọng nếu lợng nớc lớn

1.3 các thiết bị bên trong bình tách

1.3.1 Bộ điều khiển bao gồm

+ Những thiết bị điều khiển mức chất lỏng đối với dầu và bề mặt tiếp xúcdầu –nớc (sử dụng trong các bình tách 3 pha:dầu –khí –nớc)

+ Những van điều khiển áp suất (cho khí hồi lu để duy trì áp suất trongthiết bị tách), bộ điều khiển áp suất

1.3.2 Các van sử dụng trong thiết bị tách và các thiết bị khác

+ Van điều khiển xả dầu

+ Van điều khiển xả nớc (trong các thiết bị tách 3 pha hoạt động dầu –khí –nớc)

+ Các van thải

+ Van giảm áp

+ Các van sử dụng cho kính quan sát mực chất lỏng trong thiết bị

+ Các thiết bị đo áp suất

+ Các nhiệt kế (dụng cụ đo nhiệt độ tách)

+ Các thiết bị điều khiển sự giảm áp (cho điều khiển khí)

+ Các kính quan sát mực chất lỏng

+ Đờng ống và ống khai thác (đờng ống dẫn sản phẩm)

1.3.3 Bộ điều khiển mức chất lỏng

Thông thờng là một phao nổi hoạt động gắn với một van trên cửa vào thiết

bị tách, nó có tác động kích thích van tạo ra âm thanh báo động để ngăn cản nguyhiểm từ sự thay đổi đột ngột mức chất lỏng trong bình tách quá cao hoặc quáthấp

1.3.4 Thiết bị điều khiển nhiệt độ

Bộ điều khiển nhiệt độ phải đảm bảo sự đóng các đơn vị an toàn, báo độnghay mở ra các con đờng vòng qua thiết bị khi nhiệt độ bình tách quá cao hoặc quá

thấp Các thiết bị này ít đợc lắp đặt trên các thiết bị tách, chúng chỉ đợc ứng dụngtrong các trờng hợp đặc biệt.

1.3.5 Các van an toàn

Đợc lắp đặt hầu hết trên các thiết bị tách và thờng đợc bố trí ở vùng điềukhiển áp suất tách của bình tách

1.3.6 Thiết bị điều khiển áp suất

Đợc lắp đặt để ngăn cản sự cố xảy ra do áp suất tách thay đổi đột ngột sovới điều kiện áp suất hoạt động bình thờng Các bộ phận này có thể điều khiểnbằng cơ học, bằng khí nén hoặc bằng điện sao cho có thể gây tín hiệu báo độnghoặc đóng một van an toàn nhằm mục đích bảo vệ con nguời và thiết bị tách, cácthiết bị khác trong khu vực làm việc nơi xảy ra sự cố

1.3.7 Van tháo chất lỏng

Nếu ta tháo một thể tích nhỏ nhất chất lỏng từ bình tách thì có thể gây kíchthích hoặc lôi kéo các van bên trong, hoặc tác dụng có hại vào các vị trí van xảchất lỏng và có thể gây ra sự ăn mòn thân van thải dẫn đến sự tăng cờng màchúng có thể gây nổ vỡ tại chỗ hay dới mức áp suất làm việc Tuy vậy van xả vẫnhết sức cần thiết vì các bộ phận xử lý nh thiết bị tách ở điều kiện áp suất thấp, các

bộ làm bền, dòng ra của bình tách có thể yêu cầu dòng chảy phải ổn định Van

điều khiển tháo chất lỏng có đờng kính nhỏ hơn dòng ra để đảm bảo dòng quavan luôn chảy ổn định và liên tục

1.3.8 Những đầu mối an toàn hay các đĩa ngắt

Một đầu mối an toàn hay các đĩa ngắt ( Rapture disks) là một thiết bị chứamột miếng kim loại mỏng đợc thiết kế để làm gián đoạn khi áp suất trong thiết bịtách vợt quá giới hạn cho phép (giới hạn này đợc xác định trớc) Giá trị này bằngkhoảng từ 1,25-1,5 áp suất nhiệt kế Đĩa có vai trò quan trọng nhất thờng đợckiểm tra sự làm việc sao cho nó hoạt động không gián đoạn khi xẩy ra sự cố chotới khi các van an toàn hoạt động và ngăn chặn sự vợt trội về áp suất trong thiết bịtách

1.3.9 Màng chiết tách

Các màng chiết tách trong các thiết bị tách có tác dụng ngăn cản chất lỏng

bị cuốn theo dòng khí Tại đây có thể gây ra sự cố khi sự sụt áp qua màng chiếttrở nên quá lớn (vợt trội giới hạn sự sụt áp cho phép) Nếu sự sụt áp qua màngchiết (đo bằng inch cột dầu) vợt quá giới hạn thì dầu sẽ bị cuốn theo dòng khí vợtqua màng chiết và đi ra ngoài cùng với khí Khả năng có thể xảy ra là sự tắcnghẽn từng phần của màng chiết do parafin hoặc các vật liệu khác Điều này giảithích tại sao một số thiết bị tách không có sự xác định giới hạn dung tích nhngkhông vợt quá giới hạn mức chất lỏng mà ở đó chất lỏng có thể theo dòng khí rangoài Nh vậy nó cũng giải thích tại sao dung tích của một số thiết bị có thể nhỏ

1.3.11 Đồng hồ đo áp suất và các thiết bị cơ khí khác trong bình tách

Các thiết bị này cần phải đợc kiểm tra sự hoạt động thống nhất Các van rẽnhánh đợc sử dụng để đồng hồ đo áp suất có thể dễ dàng lấy ra kiểm tra, làm sạch

và sửa chữa thay thế

1.3 Phân loại bình tách – Phạm vi ứng dụng – Ưu nh Phạm vi ứng dụng – Phạm vi ứng dụng – Ưu nh Ưu nh ợc

điểm từng loại

1.3.1 Cấu tạo chung của bình tách

Mỗi bình tách thông thờng bao gồm 5 phần chính:

- Ngăn tách chính: dùng để tách một khối lợng lớn dầu khỏi khí

- Ngăn làm sạch khí: xảy ra quá trình tách tiếp các phần còn lại nh bọt khí bằngthiết bị khử mùi

- Ngăn thu dầu

- Ngăn chắn nớc

- Ngoài ra còn có một bộ phận điều khiển áp suất trong bình thích hợp và thiết bị

điều khiển mực chất lỏng trong bình

1 Bình tách dầu và khí ( oil and gas separator)

2 Bình tách 3 pha dầu, khí và nớc

3 Bình tách dạng bẫy (trap)

4 Bình tách từng giai đoạn (stage separator)

5 Bình tách nớc (water knockout), kiểu khô hay ớt

mà thay đổi) Do hiện tợng này của lu chất từ giếng mà lu lợng qua hệ thống cóthể tăng lên rất cao hoặc có thể giảm xuống rất thấp Vì vậy bình tách thờng phải

có kích thớc đủ để kiểm soát tốc độ dòng chảy tức thời lớn nhất

+ Tách lỏng (liquid kockout) dùng để tách chất lỏng, dẫn dầu lẫn nớc khỏikhí nớc và dầu lỏng thoát ra theo đờng đáy bình, còn khí đi theo đờng trên đỉnh

+ Expansion vessel thờng là bình tách giai đoạn một trong đơn vị táchnhiệt độ thấp hay tách lạnh Bình tách này có thể đợc lắp thiết bị gia nhiệt(heating oil ) có tác dụng làm chảy hydrat (nh glycol) vào chất lu vỉa từ giếng lêntrớc khi nối vào trong bình tách này

+ Bình tách làm sạch khí (gas scrubber) : có thể hoạt động tơng tự nh bìnhtách dầu và khí

Bình tách dầu và khí thờng dùng trong thu gom khí,và đờng ống phânphối,những chỗ không yêu cầu phải kiểm soát slugg hoặc heads của chất lỏng.Bình làm sạch khí kiểu khô dùng thiết bị tách sơng và thiết bị bên trong còn lại t-

ơng tự nh bình tách dầu và khí

Bình làm sạch khí kiểu ớt hớng dòng khí qua bồn chứa dầu hoặc các chấtlỏng khác để rửa sạch bụi và các tạp chất khác còn lại khỏi khí Khí đợc đa quamột thiết bị tách sơng để tách các chất lỏng khỏi nó Một thiết bị lọc có thể coi

nh một thiết bị đặt trớc một tổ hợp thiết bị tách khí để bảo vệ nó khỏi chất lỏnghay nớc

+ Thiết bị lọc (gas filter) đợc coi nh một bình làm sạch khí kiểu khô đặcbiệt nếu đơn vị đợc dùng ban đầu để tách bụi khỏi dòng khí Thiết bị lọc trungbình đợc dùng trong bồn chứa để tách bụi, cặn đờng ống (line scale), rỉ (rust) vàcác vật liệu khác khỏi khí

+ Flash chamber thờng là bình tách dầu và khí hoạt động ở áp suất thấpvới chất lỏng từ bình tách có áp suất cao hơn đợc xả vào nó Đây thờng là bìnhtách giai đoạn 2 hoặc 3 với chất lỏng đợc thải vào bình chứa từ Flash chamber

3 Loại 3: bình tách hình cầu.

+ Trong đó tuỳ theo số pha đợc tách tơng ứng với số dòng đợc tách rakhỏi tháp mà ta có loại bình tách 2 pha (lỏng –khí), bình tách 3 pha (dầu –khí-nớc)

+ Ngoài ra, một số bình tách dùng để tách rắn-cặn ra khỏi chất lỏng bằngnhững kết cấu đặc biệt có tác dụng lắng đọng các vật liệu rắn Chúng không đợccoi là pha lỏng khác trong phân loại bình Ta đi vào từng loại:

Loại 1 Thiết bị bình tách trụ đứng

Các thiết bị bình tách trụ đứng có kích thớc thay đổi từ 10-12’’ và 4-5footsean to seam( S to S) lên đến 10-12 feet đờng kính và 15-25 ft (S to S)

+ Hình (1.7): Minh hoạ hình ảnh đơn giản của một thiết bị tách trụ đứng 2pha hoạt động dầu khí

+ Hình (1.8): Minh hoạ đơn giản của cấu tạo thiết bị tách trụ đứng 3 phahoạt động: dầu –khí –nứơc

+ Hình (1.9): Minh hoạ hình ảnh đơn giản cấu tạo bình tách 3 pha sử dụnglực ly tâm

Dòng nguyên liệu vào xiên theo một ống màng côn Có các ống màng dẫndòng tạo dòng chảy xoáy tròn, nớc nặng nhất bị phân bố sát thành ống dẫn (dolực ly tâm) Dầu nhẹ hơn phân bố ở mặt ngoài, khí ít chịu ảnh hởng của lực lytâm, tách khỏi dầu và đi lên Dầu, nớc bị kéo xuống dới theo máng dẫn Nớc nặnghơn chìm xuống dới, dầu nổi lên trên

11

7 9 10 8

1

4

3 2

5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

-cửa vào nguyên liệu -van điều áp hồi l u khí -cửa thoát khí

-đệm chiết -bộ phận tách khí trên cửa vào -đĩa kim loại làm chệch h ớng dòng chảy -miệng phao

-phao không trọng l ợng -thiết bị điều khiển mực chất lỏng -van vận hành ngăn dầu -cửa tháo dầu

Hình 1.7 Bình tách hình trụ đứng 2 pha hoạt động dầu khí

11

7

9 10

8

3 2

5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

-cửa vào nguyên liệu -van điều áp hồi l u khí -đệm chiết

-bộ phận tách khí trên cửa vào -đĩa kim loại làm lệch h ớng dòng chảy -thiết bị điều khiển mực chất lỏng -van vận hành ngăn dầu

-phao không trọng l ợng -thiết bị điều khiển mực chất lỏng -phao trọng l ợng

-van vận hành ngăn n ớc

water oil

gas

dầu

n ớckhí

Hình 1.8 Bình tách hình trụ đứng 3 pha hoạt động dầu-khí-nớc

1-Cửa vào nguyên liệu 2-Bộ phận do chuyển động xoáy tròn

3-Vòng hình nón

4-Bề mặt tiếp xúc dầu-khí

5-Bề mặt tiếp xúc dầu nớc

Hình 1.9 Bình tách hình trụ đứng 3 pha sử dụng lực ly tâm

Loại 2 Thiết bị bình tách trụ ngang

Hiện nay các thiết bị tách trụ ngang đợc sản xuất với hai dạng:

+Bình tách một ống trụ đơn

+Bình tách gồm hai ống trụ

Cả hai loại này đều có thể áp dụng tách 2 pha, hoặc 3 pha, nhữngthiết bị tách ngang có sự thay đổi kích thớc từ 20-30’ đờng kính và 4-5 ft (S to S)lên tới 15-16 ft đờng kính và 60-70ft (S to S).

Các thiết bị tách hình trụ nằm ngang đợc minh hoạ ở các bình tách sau: + Hình (1.10): Minh hoạ cấu tạo thiết bị tách trụ ngang 2 pha hoạt

3

4

56

GAS

OIL

1-cửa vào tách khí thành phần2-màng chiết dạng cánh3-van điều áp khí hồi l u4-miệng phao

5-bộ điều khiển mực chất lỏng6-van vận hành ngăn dầu

Hình 1.10 Bình tách hình trụ nằm ngang 2 pha dầu-khí

nguyên liệu lỏng

12

3

1-cửa vào tách khí thành phần2-màng chiết dạng cánh3-van điều áp khí hồi l u4-miệng phao5-bộ điều khiển mực chất lỏng6-van vận hành ngăn dầu

8

9water

oil

oilwater

Nuớc7

A

B6

7-van vận hành ngăn n ớc8-phao không trọng l ợng9-phao trọng l ợng

Hình 1.11 Bình tách hình trụ nằm ngang 3 pha dầu-khí-nớc

Loại 3 Thiết bị tách hình cầu

Thiết bị bình tách hình cầu có kích thớc thay đổi từ 24-30’’, đờng kính tới66-72’’ đờng kính

Hình (1.12), (1.13) chỉ ra loại thiết bị hình cầu là những thiết bị tách đơn giản

+ Hình (1.12): Minh hoạ cấu tạo đơn giản thiết bị bình tách hình cầu 2 phahoạt động (dầu –khí)

+ Hình (1.13): Minh hoạ cấu tạo đơn giản thiết bị tách hình cầu 3 pha hoạt

động (dầu –khí –nớc)

Kiểm soát van dầu

1- Cửa vào tách khí thành phần

2- Màng chiết kiểu đệm ngng tụ

3- Bộ phận dẫn điều khiển mực dầu lu trong bình

4- Bộ phận dẫn điều khiển mực nớc lu trong bình

5- Phao không trọng lợng

6- Phao trọng lợng

Hình 1.13 Bình tách 3 pha hình cầu 1.3.3 Phạm vi áp dụng

Trong công nghiệp dầu khí bình tách đợc chế tạo theo 3 hình dạng cơ bảnlà: bình tách trụ đứng ,bình tách trụ ngang, và bình tách cầu Mỗi loại thiết bị cónhững tiện lợi nhất định trong quá trình sử dụng Vì vậy việc lựa chọn trong mỗiứng dụng thờng dựa trên hiệu quả thu đợc trong quá trình lắp đặt và duy trì giá trị

Bảng số (1.1) chỉ ra sự so sánh những u nhợc điểm của các loại thiết bịtách dầu khí Bảng số (1.1) không phải là một bảng hớng dẫn thuần tuý nhng nó

đủ tiêu chuẩn liên quan tới sự so sánh, nh những đặc điểm thay đổi hay những

đặc điểm đặc trng của sự khác nhau giữa các thiết bị tách dựa trên những phạm vihình dạng, kích thớc, áp suất làm việc Từ bảng so sánh có thể chắc chắn rằngnhững thiết bị tách dầu và khí hình trụ nằm ngang là thiết bị có nhiều u điểmtrong sử dụng, vận hành, duy trì làm việc, bảo dỡng và sửa chữa thay thế, vì vậy

nó đợc áp dụng nhiều nhất Bảng tổng kết chỉ cho ta thấy khái quát chung củaviệc sử dụng thiết bị tách hình trụ ngang, hình trụ đứng, thiết bị hình cầu

1.3.3.1 Thiết bị tách hình trụ đứng

Trong công nghiệp dầu khí hiên nay, thiết bị bình tách hình trụ đứng thờng

đợc sử dụng trong những trờng hợp sau:

+ Chất lỏng giếng có tỷ lệ lỏng/khí cao

+ Dầu thô có chứa lợng cát, cặn và các mảnh vụn rắn

+ Sự lắp đặt bị giới hạn về chiều ngang nhng không giới hạn về chiều caocủa thiết bị

+ Đợc lắp đặt ở những nơi mà thể tích chất lỏng có thể thay đổi nhiều và

đột ngột nh; các giếng tự phun, các giếng gaslift gián đoạn

+ Hạ nugget của các thiết bị sản xuất khác cho phép hoặc tạo ra sự đông

tụ chất lỏng

+ Đầu vào của các thiết bị sản xuất khác sẽ không làm việc phù hợp với

sự có mặt của chất lỏng ở trong khí đầu vào

+ Sử dụng tại những điểm mà việc áp dụng thiết bị tách trụ đứng mang lạihiệu quả kinh tế cao hơn

1.3.3.2 Thiết bị tách hình trụ nằm ngang

Phạm vi áp dụng của nó trong các trờng hợp cụ thể:

1 Tách lỏng-lỏng trong bình tách 3 pha trong sự sắp đặt để hiệu quả hơntrong việc tách dầu –nớc

2 Tách bọt dầu thô nơi mà diện tích tiếp xúc pha: lỏng –khí lớn hơn vàcho phép tạo ra phần vỡ bọt nhanh hơn và sự tách khí từ lỏng hiệu quả hơn

3 Thiết bị tách hình trụ ngang đợc lắp đặt tại những vị trí giới hạn vềchiều cao, vì bóng của nó có thể che lấp vùng phụ cận

4 Đợc lắp đặt tại những giếng khai thác ổn định lu lợng với một GORcao

5 Việc lắp đặt tại những nơi mà những thiết bị điều khiển hay những điềukiện đòi hỏi sự thiết kế các ‘‘đập ngăn nớc’’ bên trong và ‘‘ngăn chứa’’ dầu đểloại trừ việc sử dụng bộ điều khiển ranh giới chất lỏng dầu- nớc

6 Dùng nơi có nhiều thiết bị nhỏ có thể xếp chồng nhau (đặt cạnh nhau)mục đích tiết kiệm không gian

7 Dùng cho những thiết bị cơ động, (hoặc trợt hoặc kéo…đã góp phần làm đợc yêu cầu) cho việc kiểm tra hay sản xuất

8 Thợng nguồn của những thiết bị sản xuất sẽ không hoạt động hài hoànhiều nh có chất lỏng trong khí ở đầu vào

9 Hạ nguồn của những thiết bị sản xuất mà cho phép hoặc tháo ra chấtlỏng ngng tụ hay đông tụ

10 Dùng cho những trờng hợp giá trị kinh tế của thiết bị tách trụ đứng đemlại thấp hơn.

1.3.3.3 Thiết bị tách hình cầu

Phạm vi ứng dụng trong các trờng hợp sau:

1 Những chất lỏng giếng với lu lợng dầu khí cao ,ổn định và không có hiệntợng trào dầu hay va đập của dòng dầu

2 Đợc lắp đặt ở những vị trí mà bị giới hạn về chiều cao

3 Hạ nguồn của những thiết bị xử lý nh là thiết bị xử lý nớc bằng glycol vàcác thiết bị làm ngọt khí (qua quá trình khử lu huỳnh) để làm sạch vàtăng giá xử lý chất lỏng nh là Amin và Glycol

4 Đợc lắp đặt tại những địa điểm yêu cầu thiết bị tách phải nhỏ và dễ dàng

di chuyển tới nơi lắp đặt

5 Lắp đặt tại những nơi mà hiệu quả để lại từ thiết bị tách hình cầu là caohơn

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

1.3.4 Ưu – nh ợc điểm

Bảng 1.1 So sánh sự thuận lợi và không thuận lợi của các loại bình tách

Số TT Các vấn đề so sánh

Thiết bị táchhình trụ ngang(1)

Thiết bị táchhình trụ

đứng(2)

Thiết bị táchhình cầu(3)

31

22

11 Tiện lợi cho việc lắp

12 Tiện lợi cho việc kiểm

Ghi chú:

Xét về mặt công suất (hoặc hiệu suất) sắp xếp kí hiệu nh sau:

(1): tiện lợi nhất

Bình tách HC hoạt động theo 4 giai đoạn cơ bản sau:

+ Giai đoạn 1: Là giai đoạn đầu của quá trình tách về cơ bản là sử dụngmột bộ phận gạt đầu vào, nh thế động lợng của chất lỏng bị cuốn trong các phahơi làm giọt chất lỏng lớn nhất va chạm lên bộ phận gạt này và rơi xuống bằngtrọng lực

+ Giai đoạn 2: Là sự tách bằng trọng lực các giọt nhỏ hơn dạng hơi bằngcách chảy thông qua khu vực tách

+ Giai đoạn 3: Là sự tách sơng ,tại đây các giọt nhỏ nhất đợc đông tụthành các giọt lớn hơn, nó sẽ đợc tách bằng trọng lực

+ Giai đoạn 4: Là sự phân lớp các chất lỏng nhẹ nổi lên trong pha nặnghay sự sa lắng của các giọt lỏng lặng trong pha nhẹ và đợc chi phối bởi định luậtStock

 Nguyên lý hoạt động :

Hỗn hợp vào theo đờng A (là kiểu dẫn ly tâm) dới áp suất lớn và theo ớng tia ly tâm Do thay đổi hớng và tốc độ đột ngột nên hỗn hợp đợc tách sơ bộ.Chất lỏng gặp tấm chặn 3 có tác dụng tách tiếp chất lỏng ra khỏi dòng khí và rơixuống dới (tách sơ bộ) Dầu, nớc do lực ly tâm thay đổi tốc độ và áp suất hớngdao động rơi xuống dới Vách ngăn 4 có tác dụng phá huỷ những bọt khí còn lạitrong dầu Khí đợc tách đi qua 5 và 6 đi ra đờng ống ra hệ thống thu gom Dầutheo đờng D đi vào bình 100 m3

h-2.2 Các thông số kỹ thuật của bình C1

* Loại chất lu: dầu thô, khí, nớc

* Pha: 2 pha

* áp suất làm việc của bình: P=2,2 Mpa

* áp suất tính toán của bình: P=2,5 Mpa

* áp suất thử của bình : P=3,6 Mpa

* Có 3 mức bảo vệ bình trong trờng hợp áp suất cao và áp suất thấp:

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

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

SDV Mức 3: hai van an toàn hoạt động mở về CSDV 4

* Bảo vệ bình trong trờng 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.

2.3 Sơ đồ nguyên lý của bình C1

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý của bình C-1 2.4 kiểm toán các thông số cơ bản của bình tách

2.4.1 Tính toán dung lợng chất lỏng tách

A Dầu thô

Khí tự nhiên (không hoà tan) có chứa trong dầu thô đã tách sẽ có một l

-ợng biến đổi lớn, phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Kích cỡ và hình dáng bình tách

- Thiết kế và bố trí bên trong bình tách

- áp suất và nhiệt độ vận hành

- Tốc độ chảy

- Chiều sâu của chất lỏng trong bình

- Độ nhớt và ứng suất bề mặt của dầu

Bảng 2.1: Chỉ ra lợng khí và lợng nớc tính toán chứa trong dầu thô đã tách

và thoát ra ngoài từ một bình tách phổ biến vận hành duới các điều kiện giếngbình thờng Các giá trị trên bảng đợc tính gần đúng

Các kết quả ở bảng 2.1 sẽ không còn đúng nếu ta sử dụng một trong cácyếu tố điều chỉnh đã nêu ở trên

Nớc có chứa trong dầu thô đã tách sẽ có một lợng biến đổi lớn Các yếu tố

đã nêu ở trên, cùng với rung động do sự giảm áp suất và dòng chảy, lợng nớcchứa trong dung dịch giếng khoan, độ bẩn, nhiệt độ nhũ tơng hoá của dầu và nớc

sẽ quyết định lợng nớc chứa trong dầu thô đã tách

Giá trị nêu trên bảng thực hiện với bình tách không có các thiết bị, các hoáchất đặc biệt, sử dụng hay áp dụng để tăng sản lợng dầu thô đã tách Khi các yếu

tố này đợc áp dụng kết quả thu đợc sẽ cao hơn

* Tỷ lệ phần trăm về thể tích của khí không hoà tan trong dầu đã tách ở

điều kiện tiêu chuẩn

* * Tỷ lệ phần trăm về thể tích chứa trong dầu đã tách

B Nớc tách

Trong thực tế lợng nớc tách ra từ bình tách 3 pha có chứa một lơngdầu nào đó, khoản biến đổi của nó thể hiện ở bảng số 2 Lợng nớc thoát ra từbình tách 3 pha phụ thuộc vào các yếu tố nh đã kể ở trên Nếu nh trong điều kiệnlàm việc của bình tách, sự khác nhau về tỷ trọng của dầu và nớc nhỏ hơn 0,2 thìcần phải chú ý bởi sự chênh lệch nhỏ về khối lợng riêng sẽ dẫn đến hạn chế vàkhông hoàn thành đợc sự tách

Bảng 2.1 Thành phần nớc, khí không hoà tan trong dầu thô sau khi táchThời gian

lu giữ

(phút)

Khí không hoà tan trong dầu đã

tách(%) Nớc chứa trong dầu đã tách(%) Nhỏ nhất Lớn nhất Nhỏ nhất Lớn nhất

Bảng 2.2 Tỷ lệ dầu có chứa trong nớc đã tách

Thời gian lu giữ nớc (phút)

Khoảng tính toán của dầu có trong nớc thoát ra

C Khí

Hydrocacbon lỏng có chứa trong khí thoát ra từ bình tách dầu khí nằmtrong khoảng chỉ ra trên bảng 2.3 Hiện nay việc đo lợng dầu có trong khí thoát radới điều kiện làm việc của vỉa rất khó khăn Số liệu này dựa trên tính toán gần

đúng đối với bình tách tiêu chuẩn thông dụng, làm việc duới điều kiện bình ờng, có bộ chiết sơng phù hợp với nó

Lợng dầu tính toán có trong khí thoát ra từ bình

5- Tính chất lý hoá của dầu (độ nhớt, trọng lợng )

6- Tỷ số dầu khí của chất lu

7- Kích thớc và phân bố các phần tử chất lỏng trong khí ở cửa vào của bìnhtách

8- Mực chất lỏng đợc duy trì trong bình tách

9- Kiểu chảy của chất lu (ổn định hay chảy rối)

10- Hàm lợng tạp chất trong dầu

11- Khuynh hớng tạo bọt của dầu

12- Các yếu tố khác

Trong các yếu tố trên thì yếu tố thứ 5 và 7 là rất cần thiết cho việc xác địnhchính xác kích thớc của bình tách để cho hiệu suất cao nhất nhng cũng rất khóxác định đầy đủ và chính xác Trong bình tách đứng, những phần tử chất lỏngtách khỏi khí rơi xuống sẽ gặp sự cản trở của khí bay lên Trong bình tách ngangcác phần tử lỏng bay ngang qua bình nh quỹ đaọ của viên đạn bắn từ nòng súng.Qua đó cho thấy bình tách ngang sẽ tách đợc một luợng chất ỏng lớn hơn so vớibình tách đứng vơí cùng kích thứơc Điều này đúng khi mực chất lỏng trong bìnhtách phải duy trì ở một mức thích hợp để tránh hiện tợng khí mang theo dầu khimực chất lỏng trong bình tách quá cao

Vận tốc khí lớn nhất trong bình tách cho phép sự tách sơng chất lỏng khỏikhí đợc tính theo công thức Stocke:

Vg=F.( )

5 , 0

g

g l

Thờng lấy: F=0,05-0,167 đối với bình tách đứng

F =0,2-0,7 đối với bình tách ngang

l: mật độ chất lỏng ở điều kiện làm việc, lbm/ft3

g: mật độ của khí ở điều kiện làm việc, lbm/ft3

Giá trị của F trong công thức (2.1) là một biến độc lập thực nghiệm Nóbao gồm các yếu tố ảnh hởng đến sự tách lỏng khỏi khí loại trừ:

- Tính chịu nén của khí

- áp suất thờng và áp suất làm việc

- Nhiệt độ thờng và nhiệt độ làm việc

- Tỷ trọng của chất lu tách

Những yếu tố ảnh hởng tới giá trị F:

- Tỷ số chiều dài trên đờng kính (L/D)

- Kiểu dáng các chi tiết bên trong

Vận tốc khí lớn nhất cho phép Vg của phơng trình 2.1 là vận tốc khí lớnnhất có thể chảy trong bình tách và vẫn đạt đợc chất lợng tách nh mong muốn

Công suất tách khí của một bình tách có thể xác định theo công thức sau:

g g

g A V

q  (2.2)

Trong đó : q g :là thể tích khí chảy qua bình tách, ft3/s

Ag: là diện tích mặt cắt ngang cho phần khí đi qua củabình tách, ft2

Vg: vận tốc khí tính ở công thức (1)

g trong phơng trình (1) đợc tính theo công thức sau:

T R Z

M p

g

g g

.

.



 (2.3)Trong đó: p: là áp suất làm việc của bình tách,psi

Mg: là phân tử lợng của khí

Zg: là khả năng chịu nén của khí