Tìm hiểu cấu tạo, quy trình vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị kiểm soát hoạt động của bình tách

Sự phát triển ngày càng cao của khoa học công nghệ đặt ra yêu cầu khắt khe hơn về nguồn nhiên liệu, đòi hỏi ngành công nghiệp dầu khí phải luôn luôn vận động hết mình, không ngừng nghiên cứu và áp dụng những thành tựu khoa học nhằm cải tiến công nghệ để nguồn nhiên liệu sản suất ra đáp ứng được những yêu cầu đó.

LỜI NÓI ĐẦU

Sự phát triển ngày càng cao của khoa học công nghệ đặt ra yêu cầu khắtkhe hơn về nguồn nhiên liệu, đòi hỏi ngành công nghiệp dầu khí phải luônluôn vận động hết mình, không ngừng nghiên cứu và áp dụng những thành tựukhoa học nhằm cải tiến công nghệ để nguồn nhiên liệu sản suất ra đáp ứngđược những yêu cầu đó Ngành Thiết Bị Dầu Khí chính là ngành quyết địnhmức độ ứng dụng khoa học công nghệ vào sản suất trong công nghiệp dầu khí.Sau 5 năm học đại học chuyên ngành Thiết Bị Dầu Khí – Công Trình, em đãđược trang bị những kiến thức quý báu để có thể tiếp thu những kĩ năng làmviệc khi ra trường, làm một công việc cụ thể, thực tế

Với mong muốn được vận dụng những kiến thức học được, cùng với sựtâm đắc của bản thân về các thiết bị tách sản phẩm khai thác, em chọn đề tài

“Tìm hiểu cấu tạo, quy trình vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị kiểm soát hoạt động của bình tách Chuyên đề: Biện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị điều khiển mức chất lỏng trong bình tách”.

Trong thời gian thực tập tìm hiểu thực tế và thiết kế đồ án, với sự hướngdẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Thịnh và các thầy cô giáo trong bộ môncùng với sự nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành đồ án, đồng thời tiếp thuthêm được nhiều kiến thức bổ ích

Tuy nhiên, do kinh ngiệm nghiên cứu và kiến thức còn nhiều hạn chế,nên mặc dù được thầy giáo hướng dẫn nhiệt tình và bản thân đã hết sức cốgắng, nhưng đồ án của em vẫn không tránh khỏi những sai sót Em kính mongnhận được sự chỉ dẫn của các thầy cô trong bộ môn để đồ án của em hoànthiện hơn

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Nguyễn Văn Thịnh, các thầy côgiáo trong bộ môn và các bạn trong lớp đã giúp em hoàn thành đồ án này

Hà Nội, ngày 27/5/2010

Sinh viên

Nguyễn Trung Dũng

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DẦU KHÍ VIỆT NAM 1.1 Giới thiệu về ngành dầu khí Việt Nam

Hơn 30 năm trước, ngày 3/9/1975, Chính Phủ đã ban hành Nghị Định

số 170/CP, thành lập tổng cục Dầu Mỏ và Khí Đốt Việt Nam, tiền thân củaTập Đoàn Dầu Khí Quốc Gia Việt Nam ngày nay Gần một năm sau ngàythành lập, ngày 27/7/1986, chúng ta có nguồn khí thiên nhiên đầu tiên đượckhai thác từ giếng khoan số 51 ở vùng trũng sông Hồng, nguồn tài nguyên vôcùng quý giá của đất nước Năm năm sau, vào tháng 6/1981, dòng khí côngnghiệp ở mỏ khí Tiền Hải được khai thác để đưa vào phục vụ sản suất Mườinăm sau ngày thành lập, ngày 26 tháng 6 năm 1986 Xí Nghiệp Liên DoanhDầu Khí Việt – Xô đã khai thác tấn dầu đầu tiên từ mỏ Bạch Hổ… Kể từ đóViệt Nam đã trở thành một trong những nước khai thác và xuất khẩu dầu thô,dánh dấu một bước tiến vững chắc, khẳng định một tương lai đầy hứa hẹn chongành công nghiệp dầu khí Việt Nam

Trải qua 35 năm xây dựng và phát triển, ngành dầu khí Việt Nam đãvượt qua mọi trở ngại khó khăn để vươn lên trở thành ngành kinh tế kĩ thuậthàng đầu, đã đóng góp to lớn vào công cuộc xây dựng và bảo vệ tổ quốc Việtnam XHCN, đặc biệt ở những năm cuối của thế kỷ trước, ngành dầu khí đãgóp phần tích cực vào việc đưa đất nước thoát khỏi tình trạng khủng hoảngkinh tế Ở thập kỷ này – thập kỷ đầu tiên cua thế kỷ 21, Tập Đoàn Dầu KhíQuốc Gia Việt Nam thực sự đã trở thành đầu tàu kinh tế, là động lực đẩynhanh tiến trình “công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước” Trong những nămgần đây, nhờ có nền tảng vững chắc, tốc độ phát triển của tập đoàn luôn ởmức cao, đóng góp lớn cho nguồn thu ngân sách quốc gia

Hiện nay với hơn 50 đơn vị thành viên và các công ty liên doanh, lựclượng lao động hơn 25000 người, doanh thu năm 2008 đạt 280,05 ngàn tỉđồng, Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam hoạt động trong lĩnh vực dầu khí

và các lĩnh vực khác không chỉ ở trong nước mà còn ở nước ngoài

1.2 Tình hình tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí của Tập đoàn Dầu

Kết quả tìm kiếm thăm dò cho tới nay đã xác định được các bể trầmtích Đệ Tam có triển vọng dầu khí: Sông Hồng, Phu Khánh, Cửu Long, NamCôn Sơn, Malay – Thổ Chu, Tư Chính – Vũng Mây, nhóm bể Trường Sa vàHoàng Sa Trong đó các bể Sông Hồng, Cửu Long, Nam Côn Sơn, Malay –Thổ Chu là đã phát hiện và đang khai thác dầu khí Đến nay đã kí gần 60 hợpđồng dầu khí, trong đó có 35 hợp đồng có hiệu lực với các tập đoàn dầu khíquốc tế: Hợp đồng phân chia sản phẩm, hợp đồng hợp tác kinh doanh, hợpđồng điều hành chung… với tổng đầu tư tới hơn 7 tỷ USD Với khoảng 600giếng tìm kiếm, tổng số mét khoan tới 2 triệu km Phát hiện khí tại giếngĐông Quan D – 1X, vùng trũng Hà Nội, phát hiện dầu khí tại giếng Rồng Tre– 1X… đã góp phần làm gia tăng trữ lượng dầu quy đổi khoảng 30-40 triệutấn/năm.

Bên cạnh đó, Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam còn mở rộng kí kếtcác hợp đồng thăm dò tìm kiếm khai thác ở nước ngoài như: lô Madura 1 và 2

ở Indonexia, lô PM 304 và SK-305 ở Malayxia… và còn tìm kiếm cơ hội ởcác nước châu Phi, Nam Mỹ…

Hiện nay, Tập Đoàn đang khai thác tại 12 mỏ trong và ngoài nước:Bạch Hổ, Rồng, Đại Hùng, PM3-CAA, 46 Cái Nước, Hồng Ngọc, RạngĐông, Lan Tây – Lan Đỏ, Tiền Hải C, Sư Tử Đen, Rồng Đôi, Ruby, Cá NgừVàng, Rồng Đôi Tây, Cendoz thuộc lô PM-304 (Malayxia) Trong nhữngnăm tới đây, các mỏ khí mới như lô B, Sư Tử Trắng… sẽ được đưa vào khaithác và mở ra một giai đoạn mới đầy hứa hẹn của ngành công nghiệp khí ViệtNam

Sản lượng khai thác trung bình của tập đoàn khoảng 350.000 thùng dầuthô/ngày và 18 triệu m3 khí/ngày Tính tới năm 2008 đã khai thác được hơn

280 triệu tấn quy dầu, trên 45 tỷ m3 khí, mang lại nguồn thu ngoại tệ gần 60 tỷUSD, nộp ngân sách nhà nước trên 36 tỉ USD và tạo dựng nguồn vốn chủ sởhữu trên 100 ngàn tỷ đồng

Với tiềm năng và sự phát triển như trên, ngành dầu khí Việt Nam đang

là mũi nhọn và thế mạnh trong nền kinh tế quốc dân

1.3 Một số lĩnh vực hoạt động tiêu biểu khác của Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam

Song song với hoạt động tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí, lĩnhvực công nghiệp khí cũng tích cực được triển khai Dòng khí đồng hành từbồn trũng Cửu Long (mỏ Bạch Hổ + Rạng Đông) và khí thiên nhiên từ mỏNam Côn Sơn (mỏ Lan Tây + Rồng Đôi Tây) đã xung cấp và tạo điều kiệnhình thành cụm công nghiệp Khí – Điện – Đạm Cà Mau, dự án đã và đangđược khẩn trương thực hiện, có ý nghĩa rất lớn đối với sự phát triển kinh tế -

xã hội ở đồng bằng Sông Cửu Long nói riêng và cả nước nói chung

Trong lĩnh vực chế biến dầu khí và hóa dầu, nhà máy Đạm Phú Mỹ đã

di vào hoạt động ổn định và có những đóng góp quan trọng trong việc bình ổngiá thị trường phân bón, hỗ trợ đắc lực cho phát triển nông nghiệp trong nướcthời gian qua Nhà máy lọc dầu Dung Quất với tổng mức đầu tư hơn 3 tỷUSD, sau một thời gian triển khai xây dựng, đến nay đã hoàn thành và đi vào

sả suất đạt 100% công suất Việc kí kết bàn giao nhà máy lọc dầu Dung Quấtgiữa nhà thầu Technip (Pháp) và Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam đãdiễn ra vào ngày 25.5 Theo kế hoạch, năm 2010, NMLD Dung Quất sẽ nhập

5 triệu tấn dầu thô, chế biến 4,76 triệu tấn sản phẩm các loại với doanh thukhoảng 63.000 tỉ đồng Các dự án: đầu tư xây dựng liên hợp Lọc Hóa DầuNghi Sơn, Tổ Hợp Hóa Dầu Miền Nam, Nhà máy Lọc Dầu Phía Nam và các

dự án chế biến nhiên liệu sinh học đang được Tập Đoàn tích cực triển khai đểsớm đưa vào vận hành nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về nhiên liệucho đất nước và cung cấp cho ngành công nghiệp hóa dầu những nguyên liệu

và sản phẩm mới

Cùng với sự phát triển các lĩnh vực trong một nền công nghiệp dầu khíhoàn chỉnh, các hoạt động thương mại, dịch vụ kỹ thuật, dịch vụ tài chính,bảo hiểm, dịch vụ xây lắp dầu khí, dịch vụ tổng hợp cũng đã được hình thành,phát triển và có đóng góp đáng kể trong doanh thu của Tập Đoàn Công tácđổi mới daong nghiệp được triển khai tích cực theo hướng có hiệu quả nhất.Công tác nghiên cứu, ứng dụng khoa học công nghệ và đào tạo đội ngũ cán

bộ khoa học và đội ngũ co trình độ cao luôn được lãnh đạo các cấp của TậpĐoàn quan tâm thực hiện Đến nay, Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam đã

có đội ngũ chuyên gia, cán bộ, công nhân kĩ thuật với hơn 25 nghìn ngườiđảm đương tốt nhiệm vụ được giao phó

CHƯƠNG II THIẾT BỊ TÁCH SẢN PHẨM KHAI THÁC

Thiết bị tách dầu khí là một thuật ngữ dùng để chỉ một bình áp suất sửdụng để tách chất lưu thu được từ các giếng dầu khí thành các pha khí vàlỏng

Các thiết bị truyền thống thường gọi là bình tách hoặc bẫy, lắp đặt tại vịtrí sản suất hoặc ở các giàn ngay gần miệng giếng, cụm phân dòng, trạm chứa

để tách chất lỏng giếng thành khí và lỏng Do bố trí gần đầu giếng nên đượcthiết kế với tốc độ dòng tức thời cao nhất

Các thiết bị chỉ dùng để tách nước hoặc chất lỏng (dầu + nước) ra khỏikhí, thường có tên gọi là bình nốc ao (knock out) hoặc bẫy Nếu thiết bị táchnước lắp đặt gần miệng giếng thì khí và dầu lỏng thoát ra đồng thời còn nước

tự do thoát ra ở phần đáy bình Còn ở các bình tách lỏng (cho phép tách tất cảchất lỏng ra khỏi khí) thì dầu và nước thoát ra ở phần dưới của bình, còn khíthoát ra ở phần trên đỉnh của bình Như vậy thuật ngữ nốc ao ám chỉ nhiệm vụtách nhanh chất lỏng ra khỏi khí

Thiết bị tách truyền thống làm việc ở áp suất thấp, thường gọi là buồngFlat Chất lưu vào là từ các bình tách cao áp, còn chất lưu đi ra được chuyểntới các bể chứa, cho nên chúng thường đóng vai trò bình tách cấp hai hoặccấp ba, có nhiệm vụ tách khí nhanh

Các bình tách bậc một làm việc ở các trạm tách nhiệt độ thấp hoặc táchlạnh, thường gọi là bình giãn nở, được trang bị thêm nguồn nhiệt để nungchảy hydrat Cũng có thể bơm chất lỏng phòng ngừa hydrat hoá vào chất lỏnggiếng trước khi giãn nở

Các bình lọc khí cũng tương tự như bình tách, dùng cho các giếng cóchất lưu chứa ít chất lỏng hơn so với chất lưu của giếng khí và giếng dầu,thường dùng trên các tuyến ống phân phối, thu gom, được chế tạo theo kiểulọc khô và lọc ướt Loại lọc khô có trang bị bộ chiết sương, phổ biến là kiểukeo tụ và các chi tiết phía trong tương tự như bình tách dầu khí Đối với loạilọc ướt thì 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 Bình lọc thường lắp ởdòng đi lên từ thiết bị xử lý khí bất kỳ hoặc thiết bị bảo vệ dòng ra.

2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chung, chức năng của bình tách 2.1.1 Cấu tạo chung

Các thiết bị tách truyền thống, thông dụng có sơ đồ nguyên lí như hình2.1

Hình 2.1 Sơ đồ bình tách 2 pha trụ đứng1- 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

Ở trong bình tách có các bộ phận chính bảo đảm tách sơ cấp (hoặc tách

cơ bản), lắng dầu, lưu giữ dầu và triết sương

 Bộ phận tách cơ bản A: được lắp đặt trực tiếp ở cửa vào đảm bảo

nhiệm vụ tách dầu ra khỏi khí, tức là giải phóng được các bọt khí tự do Hiệu

quả làm việc phụ thuộc vào cấu trúc đường vào: hướng tâm, tiếp tuyến củavòi phun tức bộ phận phân tán để tạo dòng rối cho hỗn hợp dầu khí.

Có 2 cách bố trí bộ phận tách cơ bản: hướng tâm và ly tâm

- Theo nguyên tắc hướng tâm:

A-AHình 2.2 Tách cơ bản kiểu cửa vào hướng tâm

Hỗn hợp sản phẩm khai thác theo đường số 5 vào ống phân tán, qua cácvòi phun số 4 được tăng tốc và đạp vào các tấm chặn số 3 làm đổi chiềuchuyển động và giảm tốc độ thoát qua khe hở giữa các tấm chặn Khí bay lênphần cao Còn chất lỏng phần lớn bám vào các tấm chặn, kết dính và đi xuống

bộ phận tách thứ cấp theo các lỗ thoát số 6

- Theo nguyên tắc ly tâm:

Hình 2.3 Bình tách 2 pha sử dụng bộ phân tách cơ bản kiểu ly tâmPhương án phổ biến là bố trí cửa vào theo hướng tiếp tuyến với thànhbình Thường được thiết kế bởi 2 bình hình trụ đồng tâm Dòng sản phẩm hỗnhợp sẽ đi vào khoảng không gian giữa 2 bình theo hướng tiếp tuyến với thànhbình Dầu có xu hướng bám dính vào thành bình

+ Đối với bình trụ đứng: bộ phận tách cơ bản là 2 bình hình trụ đồngtâm có đường kính không thay đổi Bình trong có rãnh kiểu nan chớp Khidòng hỗn hợp sản phẩm khai thác đi vào theo hướng tiếp tuyến với thành bình

và chuyển động theo quỹ đạo xoáy, do khí có lực ly tâm nhỏ hơn sẽ đi vàobình hình trụ bên trong qua các màng chớp và thoát lên trên Còn dầu có lực

ly tâm lớn hơn sẽ văng ra và bám vào thành trong của bình hình trụ bên ngoài,kết dính lại và lắng xuống dưới đến bộ phận tách thứ cấp

+ Đối với bình trụ ngang: sử dụng 2 bình hình trụ đồng tâm, bìnhhình tru bên trong có đường kính thay đổi Dòng hỗn hợp sẽ đi vào theohướng rãnh xoắn ốc để tạo lực ly tâm để dễ dàng phân ly dầu – khí.

+ Ngoài ra còn tách sơ bộ bằng đầu xoáylốc thuỷ lực

 Bộ phận tách thứ cấp B: là phần lắng trọng lực, thực hiện tách bổ

sung các bọt khí còn sót lại ở phần A Để tăng hiệu quả tách các bọt khí rakhỏi dầu, cần hướng các lớp mỏng chất lưu theo các mặt phẳng nghiêng (tấmlệch dòng), phía trên có bố trí các ngưỡng chặn nhỏ, đồng thời phải kéo dàiđường chuyển động bằng cách tăng số lượng các tấm lệch dòng

 Bộ phận lưu giữ chất lỏng C: là phần thấp nhất của thiết bị dùng

để gom dầu và xả dầu ra khỏi bình tách Dầu ở đây có thể là một pha hoặchỗn hợp dầu – khí tuỳ thuộc vào hiệu quả làm việc của phần A và phần B, vào

độ nhớt và thời gian lưu giữ Trường hợp hỗn hợp thì phần này có nhiệm vụlắng để tách khí, hơi ra khỏi dầu Ở thiết bị 3 pha, nó còn có chức năng táchnước

 Bộ phận chiết sương D: là bộ phận được lắp ráp ở phần cao nhất

của thiết bị nhằm giữ lại các giọt dầu nhỏ bị cuốn theo dòng khí Dầu thu giữ

ở đây thì theo đường tháo khô chảy trực tiếp xuống phần lưu giữ chất lỏng

- Bộ phận chiết sương kiểu đồng tâm:

Gồm 3 hình trụ đồng tâm, có lỗ thoát khí ở phía trên cao nhất và thấpnhất của trụ để hướng dòng khí đi lên xuống với trị số tốc độ khác nhau ở mỗihình trụ trước khi ra đầu xả Các giọt dầu bám vào thành ống sẽ chảy xuốngphần lắng

+ Ưu điểm: chế tạo đơn giản, giá thành thấp và quá trình tách nhanh.+ Nhược điểm: tách các bụi dầu ra khỏi dòng khí không triệt để

- Bộ phận chiết sương kiểu nan chớp:

Hình 2.4 Bộ chiết sương kiểu nan chớpBao gồm các tấm uốn lượn sóng và các tấm đục lỗ sau khi qua bộ phậntách cơ bản ở đầu vào, khí bay lên đi vào chi tiếtgồm các tấm lượn sóng songsong không đục lỗ, khí sẽ chuyển động theo khe hở giữa các tấm, chiềuchuyển động được thay đổi liên tục, dầu sẽ bám dính vào các tấm này, sau đó

va đập vào các tấm chắn thẳng đứng có đục lỗ, hướng các giọt dầu chảyxuống phần thu và theo đường ống chảy xuống phần thấp nhất của thiết bị.Hiệu quả sẽ được tăng lên khi trên các tấm lượn sóng có các gờ và các cánhphụ

+ Ưu điểm: chế tạo đơn giản, giá thành thấp, quá trình tách nhanh vàkhả năng tách bụi dầu là tốt hơn so với bộ chiết sương dạng đồng tâm

- Bộ chiết sương dạng cánh:

Bộ lọc sương được sử dụng để tách sương từ khí thiên nhiên và đượcdùng nhiều trong hệ thống vận chuyển và phân phối khí có hàm lượng chấtlỏng trong khí thấp Bộ lọc sương có cấu tạo gồm các đệm keo tụ được chếtạo từ kim loại hoặc các vật liệu chế tạo khay dạng đệm trong các thấp xử lýdầu Các tấm đệm này tạo ra một tập hợp: cơ chế va đập, thay đổi hướng vàtốc độ chuyển động và kết dính để tách lỏng ra khỏi khí Đệm có mặt tiếp xúclớn để gom và keo tụ sương chất lỏng Bộ lọc kiểu này ngoài tác dụng lọc khícòn được sử dụng trong bình tách dầu – khí Tuy vậy, nếu sử dụng trong bìnhtách thì có hạn chế ở chỗ đệm keo tụ có thể chế tạo từ vật liệu giòn, dễ hỏngkhi vận chuyển và lắp ráp nếu như nó được lắp sẵn từ cơ sở chế tạo rồi vậnchuyển đến công trường Các loại lưới thép có thể bị lấp bịt bởi paraffin vàcác tạp chất, giảm thời hạn sử dụng Ngoài ra sự giảm áp lớn qua đệm gâynguy cơ tạo rãnh xung quanh Vì vậy bộ lọc kiểu keo tụ chỉ nên dùng cho hệthống thu gom, vận chuyển và phân phối khí.

Hỡnh 2.6 Một số loại đệm đụng tụ Phớa ngoài bỡnh cú cỏc cửa vào và cửa ra Cửa vào bao gồm đườngchảy của hỗn hợp và cửa vào cho người khi cần vệ sinh, sửa chữa, bảo dưỡng.Đường ra của khớ lắp đặt ở phần cao, cú van tự động điều khiển bằng ỏp suất.Phần thấp nhất cú đường ra của nước hoặc của cặn Đường ra của dầu điềukhiển bằng mực chất lỏng thiết kế trong bỡnh.

2.1.2 Nguyờn lý hoạt động chung

Bình tách 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, cỏc giọt chất lỏng lớn nhất va chạm lên bộ phận gạtnày và rơi xuống bằng trọng 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 nặng trong pha nhẹ và tuõn theo định luậtStock

2.1.3 Chức năng của bỡnh tỏch

Bỡnh tỏch cú chức năng cơ bản, chức năng phụ và chức năng đặc biệt

* Chức năng cơ bản bao gồm: tách dầu khỏi khí, tách khí khỏi dầu và

tách nước khỏi dầu

Việc tách khí có thể được bắt đầu khi chất lỏng đi từ vỉa vào giếng, khi

di chuyển trong ống nâng và ống xả Vì vậy, có những trường hợp trước khivào bình tách, dầu và khí đã được tách hoàn toàn, lúc đo bình tách chỉ còn tạokhông gian cho khí và dầu di theo đường riêng Sự chênh lệch mật độ lỏng –khí nói chung bảo đảm cho quá trình tách dầu, tuy nhiên vẫn cần đến cácphương tiện cơ khí chẳng hạn như bộ chiết sương và các phương tiện kháctrước khi xả dầu, khí ra khỏi bình

Tốc độ giải phóng khí ra khỏi dầu là một hàm số biến thiên theo áp suất

và nhiệt độ Thể tích khí tách ra khỏi dầu phụ thuộc vào tính chất vật lý vàhoá học của dầu thô, áp suất và nhiệt độ vận hành, tốc độ lưu thông, hìnhdáng kích thước của bình tách và nhiều yếu tố khác Tốc độ lưu thông quabình và chiều sâu lớp chất lỏng ở phần thấp quyết định thời gian lưu giữ hoặcthời gian lắng Thời gian này thường từ 1- 3 phút là thoả mãn trừ trường hợpdầu bọt, còn phải tăng lên từ 5- 20 phút tuỳ theo độ ổn định của bọt và kết cấucủa bình, chung nhất là từ 2- 4 phút, loại 2 pha từ 20 giây đến 2 phút, loại 3pha từ 2 đến 10 phút, khoảng thời gian có thể gặp là từ 20 giây đến 2 giờ Hệthống khai thác và xử lý đòi hỏi phải tách hoàn toàn khí hoà tan, bao gồmrung lắc, nhiệt, keo tụ, lắng Nếu dầu có độ nhớt cao hoặc sức săng bề mặt lớnthì phải sử dụng các vật liệu lọc

Nước trong chất lưu giếng cần được tách trước khi đi qua các bộ phậngiảm áp như van, vòi để ngăn ngừa sự ăn mòn, tạo thành hydrat hoặc tạothành nhũ tương bền gây khó khăn cho việc xử lý Việc tách nước thực hiệntrong các thiết bị 3 pha bằng 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 táchtrong các bình tách nhanh lắp ở đường vào hoặc ra của thiết bị tách có vai tròtách sơ bộ hoặc bổ sung Nếu nước bị nhũ hoá thì cần có hoá chất để khủ nhũ

* Chức năng phụ của bình tách bao gồm: duy trì áp suất tối ưu và

mức chất lỏng trong bình tách

Để thực hiện tốt chức năng cơ bản, áp suất trong bình tách cần được duytrì ở giá trị sao cho chất lỏng và chất khí thoát theo đường riêng biệt tương

ứng vào hệ thống gom và xử lý Việc duy trì được thực hiện bởi các van khícho riêng mỗi bình hoặc một van chính kiểm soát áp suất cho một số bình.Giá trị tối ưu của áp suất là giá trị bảo đảm hiệu quả kinh tế cao nhất khi bándầu và khí thương phẩm.

Để duy trì được áp suất, cần giữ một đệm chất lỏng ở phần thấp củabình tách, nó có tác dụng ngăn khí thoát theo chất lỏng, mức chất lỏng thườngđược khống chế bởi van điều khiển bằng rơle phao

* Các chức năng đặc biệt của thiết bị tách bao gồm: tách dầu bọt,

ngăn ngừa lắng 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 màngdầu mỏng, tạo thành bọt phân tán trong chất lỏng Một số loại khác lại có độnhớt và sức căng bề mặt cao, khí tách ra cũng bị giữ lại trong dầu tương tựnhư bọt Bọt có độ ổn định khác nhau tuỳ theo thành phần và hàm lượng tácnhân tạo bọt có trong dầu Dầu tạo bọt thường có tỷ trọng thấp hơn 40 độAPI, độ nhớt lớn hơn 53 cp và nhiệt độ làm việc thấp hơn 160 độ F Sự tạobọt làm giảm khả năng tách của thiết bị, các dụng cụ đo làm việc không chínhxác, tổn hao thế năng của dầu – khí một cách vô ích và đòi hỏi các thiết bị đặcbiệt phá hoặc ngăn ngừa sự tạo bọt theo phương pháp rung lắc, lắng, nhiệt vahoá học

Các thiết bị tách dầu nhiều paraffin có thể gặp trở ngại do paraffin lắngđọng làm giảm hiệu quả và có thể phải ngừng hoạt động do bình hẹp dần hoặc

bộ chiết sương co đường dẫn chất lỏng bị lấp Giải pháp hiệu quả có thể dùnghơi nóng hoặc dung môi để làm tan paraffin Tuy nhiên tốt nhất là dung giảipháp ngăn ngừa bằng nhiệt và hoá chất, phía trong thiết bị sơn phủ một lớpchất dẻo

Tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất của tầng chứa, chất lưu có thể mangtheo các tạp chất cơ học như cát, bùn, muối kết tủa với hàm lượng đángkể.Việc tách chúng trước khi chảy vào đường ống là một việc làm rất cầnthiết Các hạt tạp chất với số lượng nhỏ được tách theo nguyên tắc lắng trongcác bình trụ đứng với đáy hình côn và xả cặn định kỳ Muối kết tủa được hoàtan bởi nước và xả theo đường xả nước

2.2 Phân loại bình tách

2.2 Phõn loại theo chức năng

Tuỳ theo từng chức năng của bình tách mà ta có thể phân loại nh sau:

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

- Bình tách 3 pha dầu, khí và nớc

- Bình tách dạng bẫy (trap)

- Bình tách từng giai đoạn (stage separator)

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

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

+ Bỡnh gión nở (Expansion vessel) thờng là bình tách giai đoạn mộttrong tách nhiệt độ thấp hay tách lạnh Bình tách này có thể đợc lắp thiết bịgia nhiệt (heating oil ) có tác dụng làm chảy hydrat (nh glycol) vào chất lu vỉa

từ giếng lên trớc khi nối vào trong bình tách này

+ Bình tách làm sạch khí (gas scrubber) : có thể hoạt động tơng tự nhbình tách 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 sluggs hoặc heads của chấtlỏng Bình làm sạch khí kiểu khô dùng thiết bị tách sơng và thiết bị bên trongcòn lại tơng tự nh bình tách dầu và khí

Bình làm sạch khí kiểu ớt hớng dòng khí qua bồn chứa dầu hoặc cácchất lỏng khác để rửa sạch bụi và các tạp chất khác còn lại khỏi khí Khí đợc

đa qua một 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 nókhỏi chất lỏng hay 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 trung

bình đợc dùng trong bồn chứa để tách bụi, cặn đờng ống (line scale), rỉ (rust)

và các 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

2.2.2 Phõn loại bỡnh tỏch theo hỡnh dạng

Ngoài sự phân loại theo chức năng thì dựa vào hình dạng bên ngoài củabình tách ngời ta có thể phân chia bình tách thành các loại sau:

+ Ngoài ra, một số bình tách dùng để tách rắn-cặn ra khỏi chất lỏngbằng những kết cấu đặc biệt có tác dụng lắng đọng các vật liệu rắn Chúngkhông đợc coi là pha lỏng khác trong phân loại bình

2.2.2.1 Thiết bị bình tách trụ đứng

Các thiết bị bình tách trụ đứng cú đường kớnh từ 10 in đến 10 ft, chiềucao cú thể đạt từ 4- 25 ft Gồm cỏc loại sau:

- Thiết bị tách trụ đứng 2 pha hoạt động dầu khí

- Thiết bị tách trụ đứng 3 pha hoạt động: dầu – khí – nứơc

- Bình tách 3 pha sử dụng lực ly tâm

Dòng nguyên liệu vào đi 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 Nớcnặng hơn chìm xuống dới, dầu nổi lên trên

Hình 2.9 Bình tách hình trụ đứng 3 pha sử dụng lực ly tâm

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

2.2.2.2 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

Loại kộp gồm hai bỡnh bố trớ chồng lờn nhau, cỏi này phớa trờn cỏi kia.Loại đơn phổ biến hơn vị cú diện tớch lớn cho dũng khớ, mặt tiếp xỳc dầu khớrộng và thời gian lưu trữ dài nhờ cú thể tớch dầu lớn và thay rửa dễ dàng.Đường kớnh thay đổi từ 10 in đến 16 ft, chiều dài từ 4- 70 ft

Cả hai loại này đều có thể áp dụng tách 2 pha hoặc 3 pha

- Các thiết bị tách hình trụ nằm ngang đợc minh hoạ ở các bình tách sau: + Bình tách trụ ngang 2 pha hoạt động (dầu – khí)

+ Bình tách trụ ngang một ống, 3 pha hoạt động (dầu – khí – ớc).

1- Đường vào của hỗn hợp.

+Bình tách hình cầu 2 pha hoạt động (dầu – khí)

+ Bình tách hình cầu 3 pha hoạt động (dầu – khí – nớc)

Hỡnh 2.12 Bỡnh tỏch hỡnh cầu 2 pha1- Bộ phận ly tõm - 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 bỡnh

5- Van xả dầu tự động

Hình 2.13 Bình tách hình cầu 3 pha1- 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

7- Phao xả dầu tự động

8- Phao xả nước tự động

2.2.3 Phân loại theo phạm vi ứng dụng

- Bình tách thử giếng: dùng để tách và đo chất lỏng, có trang bị các loạiđồng hồ để đo tiềm năng dầu, khí, nước, thử định kỳ các giếng khai thác hoặcthử các giếng ở biên mỏ Thiết bị có 2 kiểu: tĩnh tại và di động, có thể 2 phahoặc 3 pha, trụ đứng hay nằm ngang hoặc hình cầu

- Bình tách đo: có nhiệm vụ tách dầu, khí , nước và đo các chất lưu cóthể thực hiện trong cùng một bình, các kiểu thiết kế đảm bảo đo chính xáccác loại dầu khác nhau, có thể 2 hoặc 3 pha Ở loại 2 pha, sau khi tách chấtlỏng được đo ở phần thấp nhất 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 ở phần thấp nhất.

Với dầu nhiều bọt hoặc độ nhớt cao, thường không đo thể tích mà đo trọnglượng thong 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 ápsuất cao chảy vào bình qua van giảm áp sao cho nhiệt độ bình tách giảm đáng

kể thấp hơn nhiệt độ chất lỏng giếng.Sự giảm thực hiện theo hiệu ứng Thomson khi giãn nở chất lỏng qua van giảm áp nhờ đó xảy ra sự ngưng tụ.Chất lỏng thu hồi lúc đó cần phải được ổn định để ngăn bay hơi thái quá trong

Joule-bể chứa

2.2.4 Phân loại 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 binh là 0,7- 15 at

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

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

2.2.5 Phân loại theo nguyên lý tách cơ bản

- Nguyên lý trọng lực: dựa vào sự chênh lệch mật độ của các thànhphần chất lưu Các bình tách loại này ở của vào không thiết kế các bộ phậntạo va đập, lệch dòng hoặc đệm chắn Còn ở cửa ra của khí có lắp đặt bộ phậnchiết sương

- Nguyên lý va đập hoặc keo tụ: gồm tất cả các tiết bị ở của vào có bốtrí các tấm chắn va đập, đệm chắn để thực hiện tách sơ cấp

- Nguyên lý tách ly tâm: có thể dung cho tách sơ cấp và cả thứ cấp, lực lytâm được tạo ra theo nhiều phương án:

+ Dòng chảy vào theo hướng tiếp tuyến với thành bình

+ Phía trong bình có cấu tạo hình xoắn, phần trên và dưới được mở rộnghoặc mở rộng từng phần

Lực ly tâm tạo ra các dòng xoáy với tốc độ cao đủ để tách chất lỏng Tốc

độ cần thiết để tách ly tâm thay đổi từ 3- 20 m/sec và giá trị phổ biến từ 6- 8m/sec Đa số thiết bị ly tâm có hình trụ đứng Tuy nhiên các thiết bị hình trụ

ngang cũng cú thể lắp bộ phận tạo ly tõm ở đầu vào để tỏch sơ cấp và ở đầu racủa khớ để tỏch lỏng.

2.3 Phạm vi ứng dụng và ưu nhược điểm từng của cỏc loại bỡnh tỏch 2.3.1 Phạm vi ứng dụng

Trong công nghiệp dầu khí, bình tách đợc chế tạo theo 3 hình dạng cơbản là: bình tách trụ đứng, bình tách trụ ngang, và bình tách cầu Mỗi loạithiết bị có những tiện lợi nhất định trong quá trình sử dụng Vì vậy, việc lựachọn trong mỗi ứng dụng thờng dựa trên hiệu quả thu đợc trong quá trình lắp

có nhiều u điểm trong sử dụng, vận hành, duy trì làm việc, bảo dỡng và sửachữa thay thế, vì vậy nó đợc áp dụng nhiều nhất Bảng tổng kết chỉ cho ta thấykhái quát chung của việc sử dụng thiết bị tách hình trụ ngang, hình trụ đứng,thiết bị hình cầu

2.3.1.1 Thiết bị tách hình trụ đứng

Trong công nghiệp dầu khí hiên nay, thiết bị bình tách hình trụ đứng ờng đợc sử dụng trong những trờng hợp sau:

th- 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 chiềucao của 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 manglại hiệu quả kinh tế cao hơn

2.3.1.2 Thiết bị tách hình trụ nằm ngang

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

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

 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

 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.

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

 Việc lắp đặt tại những nơi mà những thiết bị điều khiển hay những

điều kiện đòi hỏi sự thiết kế các ‘‘đập ngăn nớc’’ bên trong và ‘‘ngăn chứa’’dầu để loại trừ việc sử dụng bộ điều khiển ranh giới chất lỏng dầu- nớc

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

 Dùng cho những thiết bị cơ động, (hoặc trợt hoặc kéo) đợc yêu cầucho việc kiểm tra hay sản xuất

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

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

 Dùng cho những truờng hợp giá trị kinh tế của thiết bị tách trụ đứng

đem lại thấp hơn

2.3.1.3 Thiết bị tách hình cầu

Phạm vi ứng dụng trong các trờng hợp sau:

 Những chất lỏng giếng với lu lợng dầu khí cao, ổn định và không cóhiện tợng trào dầu hay va đập của dòng dầu

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

 Hạ nguồn của những thiết bị xử lý nh là thiết bị xử lý nớc bằng glycol

và các thiết bị làm ngọt khí (qua quá trình khử lu huỳnh) để làm sạch và tănggiá xử lý chất lỏng nh là Amin và Glycol

 Đợc lắp đặt tại những địa điểm yêu cầu thiết bị tách phải nhỏ và dễdàng di chuyển tới nơi lắp đặt

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

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

2.3.2 Ưu nhược điểm cỏc loại bỡnh tỏch

Bảng 2.1 So sánh sự thuận lợi và không thuận lợi của các loại bình tách

Số TT Các vấn đề so sánh

Thiết bị tách hình trụ ngang

Thiết bị tách hình trụ đứng

Thiết bị táchhình cầu

2 Sự ổn định của chất lu

Mặt phẳng đứngMặt nằm ngang.

13

31

22

11 Tiện lợi cho việc lắp

12 Tiện lợi cho việc kiểm

Ghi chú:

Độ tiện lợi sắp xếp theo kí hiệu nh sau:

1: tiện lợi nhất

2: tiện lợi trung bình

3: kém tiện lợi

2.4 Cỏc sự cố thường gặp đối với bỡnh tỏch- biện phỏp khắc phục

2.4.1 Cỏc sự cố thường gặp đối với bỡnh tỏch – biện phỏp khắc phục

Trong quỏ trỡnh làm việc của bỡnh tỏch thường xảy ra 3 sự cố chớnh:

1 Chất lỏng bị cuốn ra ngoài theo khớ

2 Mực chất lỏng khụng ổn định

3 Quỏ tải lỏng

2.4.1.1 Trường hợp chất lỏng bị cuốn ra ngoài theo khí

Bảng 2.2: Nguyên nhân và cách khắc phục với trường hợp bị cuốn rangoài theo khí

Lưu lượng khí vào dư nhiều Kiêm tra lại lưu lượng khí,

chỉnh lại theo thiết kế.

Mực lỏng lên vùng khí chưa

tách

Kiểm tra mực chất lỏng, chỉnhlại thấp hơn thiết kế

Các thiết bị tách bên trong bị

kẹt do bụi và nước

Kiểm tra lại nhiệt độ và áp suất

tính theo lượng nước được tạo ra.

Sóng mạnh ở vùng chất lỏng Do áp suất nhỏ hơn 0,1 Bar

Kiểm tra lại hay cài thêm màng chắnngang

Áp suất hoạt động lớn hơn áp

để phao ngập 1/2, nhập mực chất lỏng cho các bộ điều khiển

 Mực chất lỏng thấp dưới phao: Kiểm tra xem phao có bị kẹt không,đóng van tháo lỏng để van chìm 1/2

 Van điều khiển chất lỏng không làm việc, cần tiến hành các biện phápsau:

+ Kiểm tra lại sự hoạt động của van xem đóng mở có đúng không

+ Vặn van đóng mở hoàn toàn xem có trở lực không

+ Kiểm tra lưu lượng lỏng để xác định trở lực trong đường ống

 Phao bị lắc do song: Lắp giá bảo vệ phao luôn cân bằng để phao làmviệc ổn định.

 Bộ điều khiển mức chất lỏng không tương ứng: Bị thay đổi mực chấtlỏng có thể do bộ điều khiển hỏng, phao thủng hoặc chất lỏng ở dưới phao Taphải đóng mở van để chất lỏng dao động bằng chiều dài của phao, nếu bộđiều khiển không tương ứng sẽ làm rơi phao

2.4.1.3 Trường hợp quá tải chất lỏng

Bảng 2.3 Nguyên nhân và cách khắc phục đối với trường hợp quátải chất lỏng

Lưu lượng các dòng cao Chỉnh lại đúng thiết kế

Nhiệt độ thấp hơn thiết kế Tăng nhiệt độ tách

Bộ ngưng tụ, bộ lọc bị tắc

Kiểm tra áp suất rơi (sụt áp) hoặc phục hồi sửa chữa, tẩy rửa bộ ngưng tụ hoặc thay thế

2.4.2 Quy phạm an toàn trong công tác kiểm, vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng bình tách.

2.4.2.1 Quy phạm an toàn trong công tác kiểm tra bình tách theo tiêu chuẩn Việt Nam

 Việc vận hành các thiết bị phải tuân theo các yêu cầu trong quy trìnhlắp đặt thiết bị và an toàn sử dụng các bình cao áp đã được cơ quan giám sát

kỹ thuật phê duyệt

 Việc vận hành các thiết bị không được vượt quá các thong số đã ghitrong các hướng dẫn sử dụng thiết bị, nếu sử dụng khác đi phải được sự phêduyệt của bộ phận nghiên cứu và thiết kế kỹ thuật

 Thiết bị phải đầy đủ các bộ phận an toàn như đã ghi trong tài liệu và cóhướng dẫn đính kèm

 Thiết bị phải ngừng làm việc trong các trường hợp sau:

- Áp suất vượt quá mức cho phép.

- Van an toàn bị hư hỏng

- Áp kế bị hỏng và không thể xác định được

- Các bulông có mặt bích bị hư hỏng hoặc không đủ số lượng yêu cầu

- Các đồng hồ đo chỉ báo, thiết bị điều chỉnh bị hỏng hoặc hoạt độngkhông ổn định

 Không được sửa chữa thiết bị dưới áp suất cao

 Việc xả khí từ thiết bị ra ngoài chỉ được thực hiện qua đường xả rađuốc, nghiêm cấm việc xả ra khê hở mặt bích

 Để kiểm tra tốc độ ăn mòn của thiết bị cần tiến hành đo độ dày ít nhất

2 năm một lần bằng biện pháp kiểm tra không phá huỷ

2.4.2.2 Biện pháp an toàn trong công tác vận hành bình tách

 Công tác an toàn đối với bình tách chịu áp lực đòi hỏi người vận hànhphải từ 18 tuổi trở lên, đủ sức khoẻ, được huấn luyện và sát hạch kỹ thuậtchuyên môn và phải tuân theo các quy phạm sau:

- Thường xuyên kiểm tra tình trạng của bình, sự hoạt động của các dụng

cụ kiểm tra đo lường, các cơ cấu an toàn và các phụ tùng của bình

- Vận hành bình một cách an toàn, theo đúng quy trình của đơn vị: kịpthời và bình tĩnh xử lý theo đúng quy trình của đơn vị khi có sự cố xảy ra,đồng thời báo ngay cho người phụ trách những biểu hiện không an toàn củabình tách

- Không được vận hành bình vượt quá các thông số đã được quy định,nghiêm cấm chèn, hãm hoặc dung bất cứ biện pháp nào để thêm tải trọng củavan an toàn trong khi bình đang hoạt động

 Phải lập tức đình chỉ hoạt động của bình trong các trường hợp sau:

- Khi áp suất làm việc tăng quá mức cho phép mặc dù các yêu cầu khácquy định trong quy trình vận hành bình đều đảm bảo

- Khi cơ cấu an toàn không đảm bảo

- Khi phát hiện thấy có vết nứt, chỗ phồng, xì hơi hoặc chảy nước ở cácmối hàn, các miếng đệm bị xé

- Khi xảy ra cháy, trực tiếp đe doạ đến bình có áp suất

- Khi áp kế bị hỏng không có khả năng xác định áp suất trong bình bằngmột dụng cụ nào khác.

 Các bình thuộc phạm vi tiêu chuẩn phải có các trang bị đo kiểm tra và

1/3-cơ sở được phép kiểm định

 Không được sử dụng áp kế không kẹp chì và dấu hiệu của đơn vị kiểmđịnh không ghi rõ ngày kiểm tra lần cuối, quá hạn kiểm định, kim không trở

về chốt tựa khi ngắt hơi hoặc khi không có chốt tựa thì kim lệch quá 0 củathang đo một trị số quá nửa sai số cho phép của áp kế đó Những hư hỏngkhác có thể ảnh hưởng đến sự làm việc chính xác của áp kế

 Trên các bình tách phải lắp van an toàn, van phải được lắp ở phần trêncùng của bình tách và sao cho tiện cho việc quan sát và kiểm tra

 Áp suất trong bình không được vượt quá áp suất làm việc cho phép

 Kết cấu van an toàn kiểu lò xo phải đảm bảo: tránh xiết căng lò xo, bảo

vệ lò xo không bị đốt nóng và chịu tác dụng trực tiếp của môi chất Thườngxuyên kiểm tra tình trạng kỹ thuật của van, thử van theo định kỳ, theo quyđịnh của đơn vị

 Người thợ vận hành bình tách phải nắm rõ được:

- Nguyên lý làm việc của các thiết bị

- Các thiết bị đo lường như áp kế

- Hướng dẫn về an toàn khi sử dụngbình tách

- Có biện pháp phòng ngừa sự cố và khắc phục những hư hỏng phápsinh

2.4.2.3 Các biện pháp an toàn trong công tác bảo dưỡng, sửa chữa bình tách

 Trang bị đầy đủ các dụng cụ lao động cá nhân như: quần áo, mũ, gangtay, giầy và các dụng cụ để sửa chữa, bảo dưỡng bình tách.

 Kiểm tra kết cấu kim loại của các thiết bị của bình tách cũng như cácthiết bị dụng cho công tác sửa chữa và bảo dưỡng binh tách

 Một số bộ phận cần được che chắn, bảo vệ

 Khi bình tách đang làm việc thì tuyệt đối không được sửa chữa haybảo dưỡng nhằm tránh những tai nan không đáng có

 Khắc phục sự rò rỉ dù là rất nhỏ

 Các chi tiết liên quan được kiểm tra định kỳ

 Các thiết bị đo chỉ thị luôn trong trạng thái hoàn hảo

 Việc căn chỉnh van an toàn phải được thực hiện thường xuyên

 Các chất dầu, mỡ thải ra phải được thu gom gọn gang

 Dẻ lau sau khi sử dụng phải cho vào bao và cho vào thùng chứa chấtđộc hại

 Khi kết thúc công việc sửa chữa bình tách và các thiết bị thì cần vệsinh công nghiệp, lau chùi dầu mỡ, thu dọn dụng cụ và báo cáo trực tiếp vớilãnh đạo

CHƯƠNG III THIẾT BỊ ĐIỀU CHỈNH MỨC VÀ ÁP SUẤT

CỦA BÌNH TÁCH 3.1 Sơ đồ khối của hệ thống điều chỉnh mức và áp suất

PID

Van điều khiển

Bộ biến đổi I/P PID

Bình tách Đường thu gom

Bộ biến đổi mức

Van điều khiển

Bộ biến đổi I/P

Hình 3.1 Sơ đồ khối của hệ thống điều chỉnh mức và áp suất

3.2 Chức năng của hệ thống điều chỉnh mức và áp suất

Hệ thống điều chỉnh mức và áp suất có chức năng cơ bản là tự độngđiều chỉnh mực chất lỏng và áp suất trong bình để bảo vệ bình và các thiết bị

đi kèm Tất cả các bình trong hệ thống làm việc trong khoảng áp suất và mứcdầu quy định, chúng được bảo vệ bằng hệ thống tự động và van an toàn trênnóc bình:

Nếu áp suất trong bình vượt quá giới hạn cho phép thì van an toàn nổ, xảchất lưu ra ngoài theo đường dẫn đến pakel đốt để giảm áp suất bảo vệ bình.Khi áp suất giảm tới giới hạn thì van tự động đóng lại

Tại cửa ra của dầu và khí ở các bình đều lắp hệ thống van min để tự độngđiều chỉnh mức dầu khí và áp suất trung bình

3.3 Nguyên lí làm việc của hệ thống điều chỉnh mức và áp suất

Hệ thống điều chỉnh mức và áp suất trong các bình tách có nguyên líhoạt động chung là: xuất phát từ các cảm biến cảm nhận và đưa ra tín hiệu

cho biết giá trị của mức chất lỏng hoặc áp suất trong bình tách, các tín hiệunày được so sánh với các giá trị đặt, sau đó được đưa đến các cơ cấu điềukhiển và cuối cùng là đưa ra tín hiệu để điều khiển việc đóng mở van điềukhiển và van dẫn chất lưu vào bình tách Tùy theo tín hiệu nhận được từ cáccảm biến mà hệ thống sẽ quyết định việc đóng, mở và mở bao nhiêu phầntrăm các van trong hệ thống Để làm rõ hơn về nguyên lí hoạt động của hệthống điều chỉnh mức và áp suất trong bình tách, em xin trình bày nguyên líhoạt động của hệ thống điều chỉnh mức và áp suất trong bình tách C1, đây làbình tách 2 pha sử dụng trong liên doanh dầu khí Vietsovpetro.

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý của bình tách C1

Khi dầu vào bình được đưa đến tấm chặn, các tấm chặn có tác dụng làm ổnđịnh mức chất lỏng với dòng chảy có xung động lớn Do sự va đập của dầuvào các tấm chặn nên các bọt khí trong dầu được tách ra và bay lên trên do tỷ

trọng nhỏ hơn Trong quá trình va đập, chất lỏng có tỷ trọng lơn hơn nên sẽchuyển động xuống dưới do tác dụng của trọng lực, còn khí sẽ bay lêntrên,đồng thời nước trong dầu cũng được tách ra khỏi dầu và được đưa rangoài theo van xả Khí sau khi tách ra và bay lên được sử lý một lần nữa ở bộphận triết sương nhằm tách hoàn toàn chất lỏng ra khỏi khí Ở đây, nếu không

có bộ chỉ thị mức và áp suất thì dầu sẽ theo đường dầu, khí sẽ theo đường khí,lúc đó mức và áp suất trong bình sẽ không được giữ ở vị trí ổn định Do đóngười ta phải lắp đặt bộ điều chỉnh mức và áp suất cho bình tách để duy tri sựlàm việc ổn định của bình tách

3.3.1 Điều chỉnh áp suất

Áp suất của bình tách phụ thuộc vào lượng khí tách ra từ dầu, lượng khí

đi qua van điều khiển đến hệ thống thu gom khí và thể tích chứa khí trongbình PT 501 (Pressure transmitter) là bộ cảm biến áp suất trong bình tách.Tín hiệu ra được so sánh với các ngưỡng đặt trước là PLS 501 và PSH 501.Nếu áp suất vượt quá các giá trị này sẽ suất hiện tín hiệu báo động áp suất caoPSH 501 và áp suất thấp PSL 501 Tín hiệu từ PT còn được đưa vào bộ điềukhiển PC 501 Tín hiệu ra của bộ điều khiển tác động vào bộ biến đổi dòng ápsuất PY 501 để điều khiển van PCV 501 (Pressure control valve), nếu áp suấtcao van PCV sẽ mở lớn để khí đi qua nhiều và ngược lại áp suất thấp thì van

sẽ tự động đóng lại Trong trường hợp có sự cố van này sẽ mở ra hoàn toàn Ngoài ra còn có van an toàn với giá trị đặt 27,5 atm, khi vượt qua giớihạn này van an toàn sẽ tự mở để đưa khí ra đường Flare Hệ thống xảy ra sự

cố dừng công nghệ nếu một trong 2 rơle áp suất thấp và rơle áp suất cao tácđộng

Người vận hành theo dõi áp suất bình tách nhờ bộ chỉ thị tại chỗ PI 501

và PI 503 và tại phòng điều khiển chung nhờ tín hiệu PIR

3.3.2 Điều chỉnh mức

Mức của bình tách phụ thuộc vào lưu lượng đầu vào từ đường thu gom

và lưu lượng ra qua van điều khiển LCV 501 Tín hiệu ra của LT 501 tỉ lệ vớimức bình tách Tín hiệu này được đưa so sánh với trị số mức thấp LSL 501 vàtrị số mức cao LSH 501 Nếu vượt quá các giá trị này hệ thống sẽ cho thôngbáo mức thấp LSL 501 và trị số mức cao LSH 501 Tín hiệu của LT 501 còn

được đưa vào bộ điều khiển LC 501 Tín hiệu ra của bộ LC 501 sẽ điều khiểnvan LCV 501 thông qua bộ biến đổi dòng áp LY 501.

Để nâng cao độ tin cậy trong hệ thống còn sử dụng rơle mức thấp LSLL

501 và rơle mức cao LSHH 501 Khi một trong 2 rơle này tác động sẽ xuấthiện tín hiệu PSD hoặc LSLL hoặc LSHH 501 Nếu LSLL tác động van SOLLXY 501 mất điện, khí nuôi ở bộ biến đổi dòng áp mất, van LCV đóng hoàntoàn Khi LSHH tác động thì tín hiệu dừng công nghệ, PSD sẽ tác động đếnvan sự cố đầu vào của bình tách

Người vận hành theo dõi mức tại bình tách nhờ thiết bị báo mức LG 501

và tại phòng điều khiển nhờ bộ tín hiệu LIR

Ở đầu vào của bình tách người ta có đặt một van sự cố hay còn gọi làvan dừng khẩn cấp Dầu và khí từ đường thu gom qua van sự cố SDV 502 vàobình tách Van sự cố đóng lại khi khi có tín hiệu đóng khẩn cấp ESD(Emergency Shutdown) hoặc tín hiệu đóng công nghệ PSD (ProccesShutdown) Tín hiệu đóng khẩn cấp có thể tự động cài từ hệ thống báo cháyhoặc nhấn nút đóng khẩn cấp Trong trường hợp vận hành bình thường tađóng mở van bằng tín hiệu HS 502 hoặc ZS 502 Trạng thái đóng mỏ van sự

cố được đặc trưng bằng 2 tín hiệu ZSH 502 và ZSL 502

Khí sau khi tách ra được đưa ra ngoài có thể dùng trong khai thácGaslift, một phần được đưa vào bờ để chạy các nhà máy nhiệt điện, phần cònlại được đưa ra flare để đốt

3.4 Các thiết bị trong hệ thống điều khiển

3.4.1 Van điều khiển mức và áp suất (PCV, LCV)

- Chức năng và nhiệm vụ:

Van PCV, PLC thường được lắp trên các đường ống công nghệ (dầu,nước, gas, condensade… ) có nhiệm vụ điều chỉnh mức và áp suất trongđường ống hoặc trong bình tách (tùy theo mục đích sử dụng) Van được bảodưỡng định kì hang năm hoặc khi có sự cố hư hỏng bất thường

Bảng 3.1 Tổng hợp cấu tạo van PCV, LCV

1 Nắp màng ngăn 9 Đầu nối ti van

2-3 Đĩa kim loại 10 Thân van

4 Đầu vào khí điều khiển 11 Đĩa chỉ thị độ đóng mở của van

6 Ty van trên 13 Ty van dưới

7 Đế lò xo 14 Đai ốc liên kết phần trên và phần dưới van

8 Chi tiết điều chỉnh lò xo 15 Lá van

16 Đai ốc thân van

Hình 3.3 Cấu tạo van điều khiển

Lá van có thể chuyển động dưới tác dụng của cơ cấu dẫn động và làmkín với đế van bằng mặt côn Đối với van thường mở, khi chưa cấp khí màngngăn nằm ở giới hạn trên, van ở trạng thái mở hoàn toàn Dưới tác dụng của

áp suất khí màng ngăn chuyển động xuống dưới giới hạn dưới kéo theo ti van

và lá van xuống dưới, lúc này van ở trạng thái đóng Khi màng ngăn chuyểnđộng xuống đến giới hạn dưới, van sẽ ở trạng thái đóng hoàn toàn Trong quátrình màng ngăn chuyển động xuống dưới, lò xo bị nén lại, lực đàn hồi của lò

xo hướng lên trên Khi áp lực của khí nén lên màng ngăn nhỏ hơn lực đàn hồicủa lò xo,màng ngăn sẽ chuyển động lên giới hạn trên,van sẽ ở trạng thái mở.Đối với van thường đóng hướng của lực tác dụng lên màng ngăn hoàn toànngược lại với van thường mở Khi chưa cấp khí van ở trạng thái đóng hoàntoàn dưới tác dụng của lực đàn hồi của lò xo

Van có thể được điều khiển nhờ các cơ cấu dẫn động bằng tay Lúc nàylực tác dụng của khí nén được thay thế bằng các lực cơ học

3.4.2 Các cảm biến.

3.4.2.1 Cảm biến nhiệt độ.

Cảm biến nhiệt độ là thiết bị nhiệt điện trở được gắn vào đường ống,khi nhiệt độ càng cao thì điện trở nhiệt có trị số càng giảm (điện trở thay đổinghịch biến với nhiệt độ) Sự thay đổi nhỏ này được đưa vào mạch điện tử đểkhuyếch đại lên

Do vậy dòng điện đi qua sẽ thay đồi tuyến tính với nhiệt độ dòng chấtlưu (khi nhiệt độ tăng thì cường độ dòng điện tăng và ngược lại), điện ápnguồn cấp cho bộ cảm biến là 24 VDC từ PMCS hoặc nguồn nuôi

Cảm biến nhiệt độ dựa trên nguyên lý: Điên trở của kim loại tăng lênkhi nhiệt độ tăng, do đó bộ cảm biến nhiệt độ do nhiệt độ của thiết bị cần đobằng điện trở dung

*Cấu tạo của bộ cảm biến nhiệt độ:

- Phần tử nhạy cảm với nhiệt độ (1)

- Ống bảo vệ (2)

- Bộ xử lý tín hiệu (3)

* Nguyên lí hoạt động:

Khi đặt điện áp một chiều 24 V vào bộ cảm biến nhiệt điện trở, do nhiệt

độ thay đổi, điện trở tác dụng thay đổi dẫn đến dòng điện Ir của bộ cảm biếnthay đổi

Hình 3.4 Cấu tạo bộ cảm biến nhiệt độ

* Hệ thống điều khiển nhiệt độ:

Hệ thống điều khiển nhiệt độ như sau: tại phòng điều khiển trung tâmnhận giá trị nhiệt độ trên đường ống hay trong bình tách sẽ truyền tín hiệu đến

bộ điều khiển nhiệt độ Tại bộ điều khiển nhiệt độ sẽ nhận biết giá trị dòngđiện từ 4 ÷ 20 mA, tương ứng với nhiệt độ đó Và bộ điều khiển nhiệt độ sẽtác động đến các bộ điều khiển khác như bộ điều khiển áp suất, lưu lượng haytrực tiếp đến van

3.4.2.2 Cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất sử dụng để đo chênh áp giữa trong lòng ống và môitrường Sự thay đổi này làm thay đổi điện trở, sau đó tín hiệu được khuyếchđại lên và được đưa về bằng cáp qua MTL và Computer Metering

Bộ cảm biến nhiệt độ dùng để đo nhiệt độ chất khí và chất lỏng trongống dẫn

Bộ cảm biến áp suất gồm có:

+ Lò xo điều chỉnh (1)

+ Ống xếp (2)