Nghiên cứu bình tách c1 3 giàn công nghệ trung tâm số 02 mỏ bạch hổ

Hiện nay các ống đứng vận chuyển dầu và khí từ các giàn và BK về BK2 kếthợp với 15 giếng khai thác tại BK2, đường khí thì đưa vào cụm phân dòng khíGasmaniphôn, đường dầu được đưa vào cụm

LỜI NÓI ĐẦU

Mỏ dầu khí Bạch Hổ là một trong những mỏ có trữ lượng dầu khí lớn của ViệtNam, được Xí nghiệp khai thác trực thuộc Liên doanh Viêt-Nga (Vietsovpetro) đưavào khai thác dầu từ năm 1986 cho đến nay Trải qua hơn 25 năm khai thác, mỏBạch Hổ đã đóng góp một phần sản lượng dầu khí đáng kể trong tổng sản lượng dầukhí khai thác của xí nghiệp Xong hiện nay,việc các giếng ngập nước trên Mỏ Bạch

Hổ đã làm cho hàm lượng nước trong sản phẩm dầu thu gom để xử lý thành dầuthương phẩm gặp rất nhiều khó khăn Mặt khác việc xử lý nước đồng hành cùng với

sản phẩm dầu tách ra xả ra biển phải tuân thủ công ước bảo vệ môi trường (Công ước Marpol) là một điều bắt buộc Với cam kết trên công ước là hàm lượng dầu

trong nước xả biển dưới 40PPm (40 phần triệu) là một điều cũng không dễ dàng

Để làm được 2 điều : Tuân thủ cam kết của công ước và đảm bảo tách dầu thôthành dầu thương mại thì vấn đề đặt ra là phải kiểm tra,vận hành tối ưu hệ thống xử

lí sản phẩm khai thác trên giàn,cụ thể là hệ thống các bình tách Đó chính là lý do để

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô ở Bộ môn Thiết bị dầu khí & Công

trình-Khoa Dầu khí, đặc biệt là ThS.Nguyễn Thị Hải Yến Cô đã hướng dẫn, giúp

đỡ tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án này Với mức độ tài liệu, thời gian nghiêncứu hoàn thành đồ án cũng như kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên sẽ khôngtránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự góp ý bổ sung của các thầy

cô và các bạn để sau này khi tiếp xúc với môi trường công việc có thể giải quyết cácvấn đề được tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng 6 năm 2014.

Sinh viên thực hiện :

Bùi Hải Nam

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THU GOM XỬ LÍ TRÊN GIÀN CÔNG

NGHỆ TRUNG TÂM SỐ 2 (CTP2) 1.1 Tổng quan giàn công nghệ trung tâm số 2 CTP2

Giàn công nghệ trung tâm số 2 là giàn có sản lượng lớn nhất mỏ Bạch Hổ.Qua quá trình thăm dò, xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro đã phát hiện ra nhiềugiếng có trữ lượng lớn tại giàn nhẹ BK-2 và các vùng lân cận Do đó, yêu cầu cấpbách đề ra là phải xây dựng giàn trung tâm để xử lý dầu từ BK-2 và các giàn nhẹ

BK ở các vùng lân cận để giảm bớt chi phí sản xuất, nâng cao hiệu quả kinh tế củaquá trình khai thác dầu tại mỏ Bạch Hổ

Hình 1.1 Giàn công nghệ trung tâm số 2 mỏ Bạch Hổ

Giàn công nghệ trung tâm CTP-2 được đặt ở phía Nam mỏ Bạch Hổ Giàn nằmcách bờ hơn 100km và là một trong 40 công trình biển của liên doanh Vietsovpetroquản lý và vận hành đã được khai thác trong hơn 20 năm qua Giàn CTP-2 hiệnđang phụ trách các giàn BK từ BK-1 đến BK-10, khai thác hai mỏ dầu chủ lực là

mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng nằm tại lô 09-1 với tổng sản lượng 18.900 tấn/ngày đêm,hiện nay giàn quản lý 72 giếng khoan mỗi giếng có độ sâu hơn 5000 m Dầu và khí

đồng hành khai thác được từ các giếng dầu này sẽ được thu gom về bồn xử lý củagiàn trung tâm bằng hệ thống đường ống đặt dưới đáy biển.

Giàn công nghệ trung tâm số 2 được xây dựng từ năm 1990 với kết cấu banđầu là giàn cố định Đây là một khối sắt thép đồ sộ, gồm 4 công trình nổi trên biểnlà:

- Giàn công nghệ trung tâm CTP-2

- Giàn bơm ép nước PPD 40.000m3

- Giàn nén khí trung tâm CCP

- Khu nhà ở cán bộ, công nhân viên

Ngoài ra, giàn còn có một số hạng mục như cầu nối và các đường ống côngnghệ, cơ cấu đuốc với các đường ống tựa trên các Block chân đế phục vụ cho quátrình khai thác cũng như vận chuyển dầu khí của giàn

1.2 Tổng quát về quy trình công nghệ xử lý dầu khí trên giàn công nghệ trung tâm số 2

a.Về cơ bản bao gồm 6 giai đoạn (stage) xử lý

- Giai đoạn khai thác

- Giai đoạn tách cao áp

- Giai đoạn tách nước

- Giai đoạn tách thấp áp

- Hệ thống xử lý khí

- Giai đoạn xử lý nước

b.Chức năng cơ bản của giàn:

- Nhận và xử lý dầu từ các đầu giếng ở BK-2

- Nhận và xử lý dầu từ các giàn nhẹ (BK)

- Nhận và xử lý dầu từ các giàn cố định.(MSP)

c.Nhiệm vụ của hệ thống thu gom và xử lý là:

- Tách dầu ra khỏi khí và nước

- 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 đo, kiểm tra,

xử lý theo sơ đồ công nghệ

Hỗn hợp dầu khí từ các giàn nhẹ BK-1 đến BK-10 được vận chuyển theođường ống thu gom về giàn công nghệ trung tâm số 2 Tại đây hỗn hợp dầu khíđược tách thành các pha riêng biệt Dầu và khí ở các giàn cố định MSP sau khi được

xử lý tại giàn thì được vận chuyển theo đường ống riêng tới giàn công nghệ trungtâm số 2 để tiếp tục xử lý

MSP4

BK3

Hình 1.2 Sơ đồ thu gom, vận chuyển dầu khí trên mỏ Bạch Hổ

FSO: Kho nổi chứa suất dầu MSP: Giàn cố định trên mỏ Bạch Hổ

CTP: Giàn công nghệ trung tâm RC: Giàn nhẹ trên mỏ Rồng

BK: Giàn nhẹ trên mỏ Bạch Hổ RP: Giàn cố định trên mỏ Rồng

Sau khi xử lý xong, sản phẩm dầu sẽ được bơm xuống các tàu chứa Ba Vì vàViệt Xô -02 để xuất bán hoặc đưa về nhà máy lọc dầu Dung Quất Khí đồng hànhđược đưa sang giàn nén khí và được đưa vào bờ cung cấp cho các nhà máy điệnDinh Cố Bà Rịa và Phú Mỹ, một phần được giữ lại bơm ép xuống để duy trì áp suấtvỉa và khai thác gaslift Quá trình này được trung tâm điều khiển của giàn kiểm soátchặt chẽ, bất kì một sự cố nào về giếng khoan hay hệ thống ống dẫn đều phải đượckhắc phục nhanh chóng, đảm bảo dòng dầu không bị gián đoạn.

Dầu thô xử lý trên giàn CTP-2 được lấy từ :

- Các giếng dầu tại BK-2 nối trực tiếp với giàn CTP-2

- 6 đường từ các BK-1, BK-3, BK-4, BK-5, BK-6, BT-7 khác được nối vớigiàn CTP-2 qua hệ thống đường ống ngầm đặt dưới biển

Dầu từ các giếng ở các BK qua các đường ống dẫn đến cụm phân dòng M-1,M-1 mở rộng và M-2 cụm này được thiết kế để thu gom dầu từ các giếng và phânphối chúng

là cấc bình tách 2 pha, bình C1-3 là bình tách 3 pha gồm cả tách nước

Dầu sau khi được tách ở quá trình tách đầu tiên được chuyển theo 1 trong 2hướng sau:

- Các bình tách nước EG nếu hàm lượng nước có trong dầu vượt quá 5%

- Chuyển tới các bình chứa nếu hàm lượng nước có trong dầu nhỏ hơn 5%

Mỗi cụm bình tách nước EG gồm 2 phần :

- Bình nhỏ phía trên là nơi để tách khí ra khỏi chất lỏng

- Bình to đặt phái dưới có công dụng tách nước ra khỏi dầu

Cụm xử lý nước :

Nước được tách từ các bình EG được chuyển tới cụm tách nước gồm các bìnhD-1, F-1để tách phần dầu còn lại trong nước trước khi nước này được thải xuốngbiển

Dầu sau khi được dẫn tới các bình chứa lại được tách để loại bỏ hết khí mộtlần nữa, sau đó dầu thô sẽ được dẫn đến các bình chứa trên các FPSO bằng các bơmsau:

- Bơm H2-1 đến H2-4 được nối với bình C2-2

- Bơm H5-1 đến H5-5 được nối với bình C2-2 và C2-4

Thông thường, dầu sau khi đã tách nước từ EG-1 được chuyển tới C2-1 , dầu

từ EG-2 được chuyển tới bình C2-2, dầu từ bình EG-3 và hoặc EG-4 được chuyểntới C2-3 Dầu từ EG-1và EG-2 có thể chuyển tới bình C2-3 trong trường hợp cầnthiết

Dòng khí ra ở quy trình tách áp đầu tiên (từ bình C1-1, C1-2, C1-3) đượcchuyển tới bộ phận xử lý khí GTU- phần áp suất cao bao gồm các bộ phận:

- Bình làm sạch khí C-3

- Bình lọc khí nhiên liệu C6-1 và C6-2

- Bình phân ly khí C-4

- Hệ thống đốt phakel áp suất cao FT-1

Dòng khí được tách lại chu trình tách nước và từ các bình chứa cũng đượcchuyển tới bộ phận xử lý khí GTU- phần áp suất thấp bao gồm các bộ phận :

- Bình phân ly khí C-5

- Hệ thống đốt phakel áp suất thấp FT-2

Condensate được tách ra từ các bình C1-4, C1-5, C-3, C-4, C-5, C6-1 và C6-2được chuyển tới bình E-3 và được bơm ngược trở lại tới chu trình tách nước nhờcác bơm H3-1và H3-2

Khí áp suất cao và khí từ các BK đưa về sẽ được đưa về bình C1-4 và C1-5, đểtách condensate có trong khí và sau đó khí này được đưa sang giàn nén khí đưa vềbờ

1.3 Hệ thống công nghệ trên BK2

BK2 thuộc giàn công nghệ trung tâm số 2 quản lý và vận hành BK2 kết nốivới giàn công nghệ trung tâm số 2 bằng cầu dẫn và hệ thống đường ống công nghệ,trên BK2 có 18 ống đứng để vận chuyển dầu khí từ các giàn khai thác và các BK vềgiàn 2 và đi qua giàn công nghệ trung tâm số 3 CTK3 hệ thống ống đứng gồm có:

- Ống đứng R9 219 vận chuyển dầu khí từ MSP về BK2 và ngược lại

- Ống đứng R10  325 đường bơm dầu số 1 đi tàu chứa dầu Ba Vì

- Ống đứng R11 426 đường bơm dầu số 2 đi từ tàu chứa dầu Ba Vì

- Ống đứng R12 325 đường vận chuyển dầu khí từ MSP1 về BK2 và ngượclại

- Ống đứng R13 325 đường vận chuyển dầu khí từ BK3 về BK2

- Ống đứng R14 325 đường vận chuyển khí từ BK3 về BK2

- Ống đứng R15 325 đường vận chuyển dầu khí từ MSP9 qua BK3 về BK2

- Ống đứng R16 219 đường vận chuyển dầu khí từ BK1/10 về BK2

- Ống đứng R17 219 đường vận chuyển khí từ BK1/10 về BK2

- Ống đứng R18  325 đường vận chuyển khí từ MSP9 về BK2

Hiện nay các ống đứng vận chuyển dầu và khí từ các giàn và BK về BK2 kếthợp với 15 giếng khai thác tại BK2, đường khí thì đưa vào cụm phân dòng khíGasmaniphôn, đường dầu được đưa vào cụm phân dòng maniphôn (gồm M1 vàM2) sau đó đưa sang giàn công nghệ số 3 hay giàn CNTT số 2 CTP2 để xử lý tùytheo yêu cầu trên maniphon có những đường chính sau:

- Đường gom 1 đưa dầu sang CTK3 hay về Block 1 vào bình tách C1-1

- Đường gom 2 đưa dầu sang CTK3 hay về Block 2 vào bình tách C1-2

- Đường gom 3 đưa dầu sang CTK3 hay về Block 3 vào bình tách C1-3

- Đường đo đưa dầu vào bình đo C 3a

- Đường xả van an toàn của maniphon về bình E1

- Bình đo nhận dầu từ mamiphon (M1, M2) xuống đường đo qua van SDV

200 vào bình đo

1.4.2 Bình tách cao áp C1-1

- Bình tách cao áp C1-1 nhận dầu từ đường gom 1 qua van SDV 300 M1 haySDV 300M2 hoặc nhận dầu từ BK1/10 qua van SDV 150/160 và van tay 151/161

về Block 1 hoặc sang giàn công nghệ trung tâm số 3

- Bình tách cao áp C1-1 là bình tách 2 pha pha lỏng và pha khí công suất thiết

kế 5000 tấn/ ngày đêm, tại đây dầu được đưa sang SK2 tại Block 6 và vào bình táchtĩnh điện EG-1 hoặc các EG khác theo yêu cầu công nghệ; khí tách ra được đưa lênbình xử lý khí C3

1.4.4 Bình tách cao áp C1-3

- Bình tách cao áp C1-3 nhận dầu từ đường gom 3 qua van SDV 500 M1 haySDV 500 M2 hoặc nhận dầu từ BK 1/10 qua van SDV 150/160 van tay 153/163 vềBlock 3 vào bình C1-3, hay có thể đưa sang giàn công nghệ trung tâm số 3 CTK3

- Bình tách cao áp C1-3 là bình tách 3 pha dầu + nước + khí, công suất thiết

kế tách 10.000 tấn/ngày đêm, lượng nước tối đa có thể tách được lên tới 80% khối

lượng, trong trường hợp này phần trăm nước trong dầu đầu ra lên tới 25% khốilượng Tại đây nước được tách ra nằm dưới trong khoang tách nước và được đưalên hệ thống xử lý nước D1 tại Block 10, dầu được tách ra khỏi nước tràn quangăn chứa dầu và đưa sang SK2 Block 6 vào EG-3, EG-4 hay có thể EG khác theoyêu cầu công nghệ, khí được tách ra được đưa lên bình xử lý khí C3

1.4.5 Hệ thống bình tách nước bằng tĩnh điện EG 1÷4

- Bình tách nước tĩnh điện EG1 nhận dầu từ bình C1-1 tại SK2 hoặc có thểbình tách cao áp khác, bình tách tĩnh điện EG-1 là bình tách 3 pha dầu - nước - khí.Bình có hai thân, thân trên tách khí, thân dưới tách nước, trên mỗi bình còn có gắnmột biến thế một pha dùng để cấp điện cho các tấm bản cực của thân dưới, mỗi biếnthế có một bảng điều khiển và cầu dao điện cách xa biến thế để đảm bảo an toàn

- Dầu được đưa về bình chứa dầu C2-1, nước được đưa lên bình xử lý nướcD1, khí được đưa lên bình xử lý khí C5 hoặc có thể đưa về bình chứa dầu C2-1 để

1.4.6 Bình chứa dầu áp suất thấp C2-1

- Bình chứa dầu C2-1 nhận dầu từ EG-1 hay có thể từ các EG khác Tại đâydầu tách lại khí lần cuối trước khi được bơm đi tàu qua hệ thống bơm Sulzer: H1.1,H1.2, H1.4 đặt tại Block 1

- Bình chứa dầu áp suất thấp C2-1 nhận dầu từ 1 hay có thể từ các 2/3/4 tùy theo yêu cầu công nghệ, bình C2-1 thể tích chứa 100m3 Tại đây dầu sẽđược tách lại khí một lần nữa để loại bỏ bớt khí sau đó dầu đi vào hệ thống máybơm Suzer H1-1, H1-2, H1-4 để bơm đi tàu chứa dầu, khí được tách ra được đưalên bình xử lý khí thấp áp C5

EG-1.4.7 Bình chứa dầu áp suất thấp C2-2

- Bình chứa dầu áp suất thấp C2-2 nhận dầu từ EG-2 hay có thể từ các EGkhác theo yêu cầu công nghệ, bình C2-2 có thể tích chứa 100m3 tại đây dầu sẽ đượctách lại khí một lần nữa, sau đó dầu đi vào hệ thống máy bơm Sunzer H2-1, H2-2,H2-4 để bơm dầu đi tàu chứa dầu, khí được tách ra đưa lên bình xử lý khí thấp ápC5

1.4.8 Bình chứa dầu áp suất thấp C2-3

- Bình chứa dầu C2-3 nhận dầu từ EG-3/4 hay có thể từ các EG khác nhautheo yêu cầu công nghệ Bình C2-3 có thể tích 207m3 tại đây dầu sẽ được tách lạikhí một lần nữa sau đó dầu được đưa vào hệ thống máy bơm H5-1, H5-2, H5-3, H5-

4, H5-5 để bơm đi tàu chứa dầu, khí được tách ra đưa lên bình xử lý khí áp suất thấpC5

1.4.9 Bình chứa dầu áp suất thấp C2-4

- Hiện nay bình chứa dầu C2-4 chứa dầu không thương phẩm còn lẫn nhiềunước được bơm từ các bình E7 và E8 của hệ thống tách nước bơm vào sau đó dùngbơm H14-1, H14-2 bơm lại SK2 đầu vào các EG để xử lý tiếp, bình C2-4 có thể tíchchứa 207m3 và có thể làm việc song song với bình C2-3 bằng đường ống nối tại đâycủa hai bình và các van chặn, bình C2-3 và C2-4 còn có đường khí cũng được nốichung với nhau và có van chặn để bình C2-4 có thể làm việc độc lập

- Khí từ C2-4 được đưa về bình xử lý khí áp suất thấp C5

1.5 Hệ thống xử lý khí

1.5.1 Hệ thống xử lý khí cao áp C1-4, C1-5

Hai bình C1-4 và C1-5 hoạt động song song nhận khí từ gas-manifon BK2,mục đích của bình C1-4, C1-5 làm nhiệm vụ lắng đọng Condensatee trong khí trướckhi đưa khí sang giàn nén khí trung tâm hoặc ra đuốc cao áp FT1

- Chất lỏng của bình C1-4, C1-5 được đưa xuống SK2 nay có thể đưa vào E3theo yêu cầu công nghệ

1.5.2 Bình thu hồi chất lỏng làm sạch khí C3

- Bình C3 nhận khí từ các bình tách cao áp (C1-1, C1-2, C1-3) bình đo C3a,sau khi khí được đưa vào bình C3, phần chất lỏng trong khí bị lọc lại được đưaxuống bình chứa condensate E3 hay có thể đưa vào bình C2-4, hoặc xuống SK2,phần khí được đưa sang giàn nén khí trung tâm hoặc sang bình phân li khí C4 sau

đó ra đuốc lớn cao áp FT1

1.5.3 Bình phân li khí C4

- Bình C4 có chức năng lọc lại phần chất lỏng có trong khí trước khi ra đuốccao áp, đặc biệt là khi các van an toàn khí của các bình tách cao áp xả, lượng chấtlỏng thu được sẽ tăng lên

1.5.4 Hệ thống xử lý khí thấp áp C5

- Bình C5 nhận khí từ các bình tách tĩnh điện EG-1, 2, 3, 4 và các bình chứadầu C2-1, C2-2, C2-3, C2-4 Bình có chức năng giữ lại phần chất lỏng có trong khí

trước khi ra pha ken đuốc thấp áp FT2, đặc biệt là khi nổ van an toàn của các bìnhthấp áp lượng chất lỏng thu được tăng lên

1.5.5 Bình thu gom Condensate E3

Bình thu gom chất lỏng Condensate E3 nhận chất lỏng từ các bình C3, C4, C5,các máy nén ga và đường bơm Condensate đen từ giàn nén khí và giàn bơm épnước PPD sang; chất lỏng trong bình E3 được bơm bằng 2 máy bơm H3-1/2, chấtlỏng có thể bơm vào SK để xử lý hoặc có thể mở thẳng bơm đi tàu

1.6 Hệ thống xử lý nước

Nhiệm vụ: tách dầu ra khỏi nước từ các bình EG nếu lượng dầu còn trongnước nằm trong giới hạn cho phép để thải nước xuống biển đảm bảo không gây ônhiễm môi trường

1.6.1 Bình tách thứ cấp 3 pha D1

- Bình D1 là bình tách 3 pha, nước - dầu - khí D1 xử lý nước nhận từ C1-3,EG-1, 2, 3, 4 trong bình D1 có vách ngăn dầu nước (vách ngăn có thể điều chỉnhchiều cao được) trung bình chiều cao của tấm chắn là 2510 mm nhưng có thể điềuchỉnh lên 2550mm bằng cách lắp thêm các thanh chắn, dầu vớt được từ D-1 đưaxuống E8, còn nước được đưa qua CV1, 2 xử lý tiếp Khí được đưa về C5, nếu ápsuất khí thấp sẽ được bù bằng áp suất của đường khí nitơ (N2)

1.6.2 Bình vớt váng dầu và tách chất rắn CV1, CV2

- Bình CV1, CV2 nhận nước từ D1, bình CV1, CV2 làm việc song song, bình

có dạng hình nêm (bên trong bình có đặt nhiều tấm phẳng xếp nghiêng dùng để táchváng dầu và chất rắn theo phương pháp trọng lực Trên bình có gắn máng để vớtváng dầu, váng dầu được đưa về E8, nước sau khi xử lý được đưa sang bình F1 để

xử lý tiếp trước khi xả xuống biển Chất rắn lắng lại trong bình CV1, CV2 được xảxuống E9

1.6.3 Bình vớt váng dầu F1

Bình F1 nhận nước từ CV1 và CV2 đi vào F1, để tách nốt dầu còn lại trongnước bằng phương pháp tuyển nổi hỗn hợp trong bình được khuấy lên nhờ bơmH10, 1/2 và hệ thống Ejector, nước vừa xử lý trộn với nitơ bọt được sinh do vángdầu sẽ bám vào bọt và được thiết bị vớt váng gom lại đưa về E7

1.6.4 Bình chứa dầu nước E7

- Bình E7 nhận dầu nước từ F1 chảy xuống nhờ tác dụng của trọng lực, bìnhE7 có hai máy bơm H7-1 và H7-2 chạy tự động khi mức cao để bơm lại dầu nướcthu được từ F1 vào CV1 và CV2 để tách lại

1.6.5 Bình chứa dầu nước E8

- Bình chứa dầu nước E8 nhận hỗn hợp từ D1 và thiết bị vớt từ CV1 và CV2chảy xuống, bình E8 có 2 máy bơm H8-1 và H8-2 tự động chạy khi mức cao để bơmhỗn hợp dầu nước thu được từ D1 và CV1, CV2 vào SK2 để xử lý tiếp

1.6.6 Hệ thống xử lý dầu thải V101 và V201

Tất cả các chất thải có lẫn dầu từ tất cả các Block trên giàn CNTT số 2 và giànbơm ép nước PPD 40.000 và giàn nén khí đều được đưa về 2 bình V101 và V201 đểchứa chất thải được bơm ngược lại vào hệ thống công nghệ để xử lý nhờ bơm H6.1

và H6.2

1.6.7 Bình chứa chất thải rắn E9

- Bình chứa chất thải rắn E9 nằm tại gần Block 5, chất thải rắn lắng đọng trongbình CV1 và CV2 được xả xuống E9 bằng tay, tại đây chất cặn thải rắn được lắngtiếp, nước được bơm vào đầu vào CV1 và CV2, chất cặn được bơm xuống tàu bằngbơm xoắn 415-1 và 415-2

1.7 Một số hệ thống khác

1.7.1 Hệ thống đuốc cao áp và thấp áp

Theo thiết kế hệ thống đuốc cao áp FT1 đốt được 5 triệu m3/ngày đêm gồm:

- 3 triệu 3m3 của C1-4 và C1-5 do giàn nén khí không lấy khí

- 2m3 khí của C3 do giàn nén khí không lấy khí

- Theo thiết kế hệ thống đuốc thấp áp FT2 đốt được 1 triệu m3 khí ngày đêm

-Hai máy đặt tại BK2 công suất 174m3/h

-3 máy đạt tại Block 7B công suất 678m3/h

1.7.5 Hệ thống cứu hỏa,an toàn

Hiện nay trên giàn CNTT số 2 có 3 hệ thống cứu hỏa chính:

- Hệ thống cứu hỏa bằng nước : nguồn nước được cung cấp bởi 6 bơm chính là:FP1, FP2, FP3, FP4, FP5, FP6 trong đó FP2 được nối với máy Diezen riêng đặt tạiBlock 4 nhằm trường hợp các bơm khác không khởi động được do sự cố

- Ngoài ra còn có hệ thống chữa cháy bằng bọt, có 2 bể 5m3 đặt tại Block 17

và 3m3 đặt tại BK2

- Hệ thống cứu hỏa bằng CO2 được lắp cho các phòng kín như BL8, BK2,phòng tiệm, phòng kín phòng hóa nghiệm…

-Bình chứa dầu xả van an toàn E1

Bình E1 có thể tích 50m3 là bình chứa dùng để chứa chất lỏng từ các đường xảcủa van an toàn của các giếng khai thác trên maniphon M1 và M2, đường xả van antoàn của các đường dầu từ BK và các đường dầu từ bình tách cao áp sang bình thấp

áp dùng để xả dầu từ các đường làm việc của giếng khi thay côn và xả các đườnggom 1, gom 2, gom 3, cả khi thay thế sửa chữa

Qua R2 dầu thô có thể vận chuyển từ giàn MSP-1 đến test C-3a

Qua R4 dầu thô được chuyển từ C2-1 và C2-2 (bơm H-1 và H-2) đến tàu chứaViệt Xô-01

Qua R4 dầu thô được chuyển từ C2-3 và C2-4 (bơm H-5) đến tàu chứa Ba Vì.Qua R5 dầu thô được chuyển từ C2-3 và C2-4 (bơm H-5) đến tàu chứa ViệtXô- 01

R1,R2 được gọi là Risers áp suất cao trong khi R4 và R5 là các Risers áp suấtthấp vì khoảng cách từ giàn trung tâm số 2 đến tàu chứa Việt Xô-01 khoảng 12 km.

(Bảng 1.1 Thông số bình tách trên giàn công nghệ trung tâm CTP-2) In A3

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP TÁCH PHA LỎNG-KHÍ VÀ CÁC THIẾT BỊ TÁCH 2.1 Mục đích tách pha lỏng khí

Dầu thô sau khi khai thác lên được tách pha lỏng – khí nhằm mục đích:

- Thu hồi khí làm nguyên liệu cho công nghiệp hoá hoặc dùng làm nhiên liệu

- Giảm xáo trộn của dòng khí - dầu, giảm sức căng kháng thuỷ lực trên cácống dẫn và hạn chế sự tạo thành nhũ tương

- Giải phóng các bọt khí đã tách trên đường ống

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

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

2.2 Cơ chế tách pha lỏng khí

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

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

về tiếp xúc có thể dùng để xác định điểm bọt khi áp suất thấp hơn điểm bọt Tại mỗinấc áp suất ta không thể phân biệt thể tích khí và dầu mà chỉ có thể ghi thể tích tổng(hình 2.1)

Với thí nghiệm tách vi sai thường bắt đầu bởi áp suất điểm bọt vì nếu trên giátrị này thì lại giống với trường hợp tách tiếp xúc Khác với tách tiếp xúc, sau mỗilần giảm áp thì khí được giải phỏng khỏi bình bằng cách giữ áp suất bơm khôngđổi Thể tích khí được giãn nở tới điều kiện chuẩn, so sánh với điều kiện bình cao

áp ta được hệ số giãn nở E và yếu tố Z Thể tích dầu được đo trực tiếp sau khi giảiphóng khí (hình 2.2)

Hình 2.1: Tách tiếp xúc

Hình 2.2 Tách vi sai

P- áp suất ban đầu của mẫu

Ps- áp suất bọt ứng với nhiệt độ thí nghiệm

Sự khác nhau cơ bản giữa hai kiểu tách ( hình 2.1 và hình 2.2 ) cho thấy rằngtrong thí nghiệm tiếp xúc, khi giảm áp từ đầu đến giá trị cuối cùng thì khí khôngđược tách mà luôn tiếp xúc cân bằng với dầu nên thành phần Hydrocacbon khôngthay đổi Ngược lại ở thí nghiệm vi sai sau mỗi nấc giảm áp, khí được giải phóngnên thành phần Hydrocacbon trong bình thay đổi và liên tục giàu thêm các thànhphần nặng, còn trọng lượng trung bình phân tử khí tăng lên Nếu điều kiện thínghiệm đều là đẳng nhiệt, đều giảm áp từng nấc Với tổng như nhau thì thể tích chấtlỏng thu được ở nấc áp suất cuối cùng sẽ khác nhau tùy theo tính chất của dầu Vớidầu có khí hòa tan chủ yếu là Metan và Etan thì thể tích dầu cuối cùng trong hai thínghiệm thực tế là như nhau Ngược lại, nếu dầu có hàm lượng các cấu tử trung giannhư Propan, Pentan cao thì thể tích dầu cuối cùng sẽ khác nhau Nói chung, tách visai cho nhiều dầu hơn là tách tiếp xúc Nguyên nhân có thể là khi tách một bậc, dầutiếp xúc với một thể tích khí lớn, các cấu tử trung gian dễ thoát và nhập vào khốikhí này Còn khi tách vi sai, thể tích khí luôn bé hơn nên các thành phần này khó

xâm nhập vào đó Tóm lại, sư sai lệch về thể tích giữa hai phương pháp là có, songkhông phải bao giờ cũng xảy ra và ta có thể đo bằng thí nghiệm.

Trong điều kiện mỏ, sự tách khí cũng xảy ra khi P < Ps; đầu tiên khí được giảiphóng, phân bố đều trong mỏ và bất động cho tới khi đạt tới một tỷ lệ tiêu chuẩnnào đó cỡ 12% Khi vượt tỷ lệ này, khí bắt đầu chuyển động nhanh hơn dầu Mộtkhi khí được giải phóng, khí không còn tiếp xúc cân bằng với dầu nên quá trìnhđược mô tả bởi thí nghiệm vi sai là phù hợp nhất

Sự thay đổi thể tích dầu khai thác xảy ra qua các khâu từ mỏ tới bể chứa khó

mô tả hơn, song về tổng thể, người ta xem như là tách tiếp xúc không đẳng nhiệt

Sự giãn nở trong quá trình khai thác trước hết cần xem xét điều gì xảy ra khi dầu dichuyển từ mỏ tới thiết bị tách trên mặt đất Việc giải phóng khí trong bất kỳ bìnhtách nào cũng được xem là tách tiếp xúc ( Foratine ), khí tồn tại cân bằng với dầu.Khi sử dụng kỹ thuật tách từng bậc, dầu rời bình tách thứ nhất lại được tiếp tục tách

ở bình tách thứ hai lại được tách tiếp xúc ở bình tách thứ ba…Sự cách ly vật lý giữacác bậc tách tương ứng với tách vi sai Nói khác đi là kỹ thuật tách nhiều bậc chính

là chế độ tách vi sai ở chế độ không đẳng nhiệt Trong thực tế, tách nhiều bậc đượcdùng phổ biến vì tách vi sai nói chung cho thể tích dầu nhiều hơn tách tiếp xúc

2.3 Cơ chế hình thành nhũ tương

2.3.1 Điều kiện hình thành nhũ tương nghịch.

Để hình thành nhũ tương nói chung và nhũ tương nghịch nói riêng phải hội đủcác điều kiện sau:

- Phải có 2 chất lỏng không thể hòa tan được vào nhau

- Phải có tác động của sự xáo trộn hoặc xung động tự nhiên do dòng chảy tạo

ra với cường độ đủ lớn để làm phân tán một chất lỏng vào chất lỏng kia

- Phải có tác động của các chất nhũ hóa nhằm ổn định trạng thái của nhũtương vừa hình thành

- Điều kiện riêng đối với nhũ tương nghịch là hàm lượng nước phải nhỏ hơn50% tính theo thể tích

Để đi đến các kết luận trên, các nhà nghiên cứu đã tiến hành một số thí nghiệmkết hợp với quan sát thực tế như sau: Lấy dầu thô và nước là hai chất lỏng khônghòa tan được vào nhau với các tỷ lệ khác nhau, rót chúng vào bình chứa một cáchnhẹ nhàng không có sự khuấy trộn, dầu và nước sẽ nhanh chóng tách khỏi nhau Vẫn dùng mẫu đó nhưng tăng dần cường độ khuấy trộn, đến khi cường độkhuấy trộn đạt đến một giá trị nào đó thì thể tích nước (hoặc dầu) sẽ bị phá vỡ thành

các hạt riêng rẽ phân tán vào môi trường dầu (hoặc nước) còn lại Nếu ngừng xáotrộn thì dầu và nước sẽ nhanh chóng phân tách thành 2 lớp Có chăng thì chỉ một ítnhũ tương được tạo thành và tồn tại ở vùng cận trên và cận dưới của bề mặt phâncách dầu - nước.

Để nghiên cứu tác động của sự xáo trộn đến quá trình hình thành nhũ tươngnghịch người ta đã tiến hành quan sát các mẫu dầu thô được lấy từ một số điểm cóchủ ý của các giếng có hàm lượng nước nhỏ hơn 50% và nhận thấy:

- Mẫu dầu lấy ở vùng đáy giếng chưa thấy xuất hiện nhũ tương

- Mẫu dầu lấy ở miệng giếng có nhũ tương xuất hiện nhưng hàm lượng phaphân tán thấp và chúng dễ dàng tách thành 2 pha khi để ở trạng thái tĩnh

- Mẫu dầu lấy sau hệ thống bơm chuyển và hệ thống thu gom có các van chặn,van tiết lưu, đường kính ống thay đổi, nhũ tương được hình thành với mật độ phaphân tán tăng lên rất nhiều lần Khi để ở trạng thái yên tĩnh chúng cũng phân táchthành 2 pha nhưng không hoàn toàn, mà vẫn còn một số hạt nước có kích thước nhỏphân tán trong dầu Điều này chứng tỏ sự xáo trộn gây ra bởi:

- Dòng chất lỏng chảy qua ống nâng, thiết bị lòng giếng, miệng giếng, cácđoạn ống cong

- Sự thay đổi tốc độ dòng chảy ở đầu vào và đầu ra của máy bơm

- Sự xáo trộn trong khoang bơm

- Sự thay đổi tốc độ dòng chảy khi qua van tiết lưu, qua các đoạn ống dẫn cóđường kính thay đổi

Là các nguyên nhân tạo nên sự phân tán nước trong dầu Cường độ xáo trộncàng lớn thì kích thước hạt phân tán càng nhỏ, đồng thời mật độ pha phân tán càngtăng

Kết quả nghiên cứu cho thấy: Kích thước các hạt nước phân tán trong dầu làrất khác nhau, chúng dao động từ 1 đến 1000 µm Nhũ tương có các hạt nước càngnhỏ thì càng bền và việc tách chúng ra khỏi pha liên tục càng khó khăn hơn Hình2.3 đến hình 2.6 là ảnh chụp những mẫu nhũ tương ta thường gặp với độ phân tán

và kích thước hạt khác nhau

Hình 2.3 Mẫu nhũ tương chứa 30% nước, độ

phân tán trung bình, đường kính giọt

từ 1-60 µm

Hình 2.4 Mẫu nhũ tương chứa 30% nước, độ phân tán trung bình, đường kính giọt từ 1-250 µm

Hình 2.6 Mẫu nhũ tương chứa < 10 % độ phân tán cao, kích thước đường kính giọt

1 ÷ 20 µm

Hình 2.5 Mẫu nhũ tương chứa 30% nước, độ phân tán

trung bình, đường kính giọt từ 1-60 µm Đa

dạng d max = 60 µm, d tb = 40 µm,

d min = 1 µm.

2.3.2 Các hoạt chất tạo nhũ tương tự nhiên.

Khi khai thác, trong dầu hoặc trong nước vỉa có chứa các tạp chất hòa tan thíchhợp cho việc thành tạo và ổn định hệ thống nhũ ta gọi là chất tạo nhũ hay tác nhânnhũ hóa

Chẳng hạn trong dầu có chứa asfanten, naften, hắc ín, parafin Trong nước cóchứa các loại muối và axít, có ảnh hưởng đến việc thành tạo và ổn định nhũ

Ngoài ra trong dầu có thể có các thành phần khác như: axít naften, axít béo,ête, lưu huỳnh, ni tơ Phân tử của các hợp chất này có độ phân cực lớn, có khả nănghấp phụ lên mặt phân cách dầu nước

Dầu thô có khuynh hướng tạo nhũ tương rất khác nhau Một số loại dầu có thểtạo nên nhũ tương nghịch có độ ổn định đạt tới mức rất khó xử lý Trong khi đó cóloại dầu thô lại tạo thành nhũ tương phân tán tự do rất dễ bị phân tách, đặc biệt cóloại không có khả năng tạo nhũ tương Sự có mặt, hàm lượng và tính chất của cácchất tạo nhũ sẽ quyết định có tạo thành nhũ hay không và độ ổn định của nhũ tươngđạt mức độ nào Nếu dầu thô và nước không chứa các chất tạo nhũ thì chúng chỉ cóthể tạo nên sự phân tán trong nhau khi có xáo trộn mạnh Khi ngừng xáo trộn hoặccường độ xáo trộn không đủ lớn, các hạt nước phân tán dễ dàng chập dính lại dokhông có sự cản trở của lớp vỏ nhũ bền vững và lắng xuống do chênh lệch trọnglượng

Các chất tạo nhũ là hỗn hợp các hoạt chất bề mặt, chúng tập chung ở lớp phâncách dầu-nước với hàm lượng cao hơn so với trong thể tích giọt, làm giảm sức căng

bề mặt của giọt, kết hợp với cường độ xáo trộn do dòng chảy tạo ra hoặc do khuấytrộn cơ học, tạo nên hiện tượng đập vỡ các hạt nước phân tán, hình thành các giọtnước có kích thước nhỏ hơn dẫn đến độ ổn định của nhũ tương tăng Hiện tượnglàm giảm sức căng trên bề mặt tiếp xúc là do lực hút của các phân tử hoạt chất hòatan với phân tử dung dịch (các giọt nước hoặc giọt dầu) bé hơn lực hút tương hỗ củacác phân tử dung dịch Do đó, các phân tử hòa tan của chất hoạt tính bị đẩy khỏi thểtích dung dịch lên mặt phân cách, tạo ra hiện tượng hấp phụ, làm giảm năng lượng

càng cân bằng đối với hai pha của nhũ, nghĩa là các phân tử của một chất tạo nhũmạnh phải có hai lực với cả hai pha phân cực và không phân cực Khi đó các phân

tử của hoạt chất tạo nhũ không thể ưu tiên hòa tan vào một pha nào, mà nó chiếm vịtrí trung gian trên mặt phân cách Nếu phần phân cực trong hoạt chất tạo nhũ chiếm

ưu thế, nó sẽ dễ dàng hòa tan trong nước, tạo thành lớp vỏ bọc phía ngoài các giọtdầu đối với nhũ tương thuận dầu trong nước, chủ yếu làm tăng độ bền của nhũthuận Ngược lại, nếu phần không phân cực trong hoạt chất tạo nhũ chiếm ưu thế,

nó sẽ dễ tan trong dầu và chủ yếu làm tăng độ bền của nhũ nghịch

Có rất nhiều lý thuyết nói về các hợp chất được coi là các chất tạo nhũ tựnhiên có trong dầu thô Trong đó phải kể đến thành phần hạt parafin kết tinh, cácaxít naften và vật chất asfanten, một số tạp chất cơ học và hóa học khác

2.4 Các phương pháp tách dầu khí.

2.4.1 Các phương pháp tách dầu ra khỏi khí.

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

2.4.1.1 Tách trọng lực

Nguyên lý tách dựa vào sự chênh lệch về tỷ trọng Khí nhẹ hơn dầu, ở điềukiện chuẩn các giọt dầu nặng hơn khí tự nhiên từ 400 đến 1600 lần Khi áp suất vànhiệt độ tăng thì sự chênh lệch đó sẽ giảm nhanh Nếu kích thước các giọt đủ lớn thìchúng sẽ dễ dàng lắng đọng và tách ra Tuy nhiên điều đó ít xảy ra vì kích thước cáchạt lỏng thường bé làm cho chúng có xu hướng nổi trong khí và không thể tách rakhỏi dòng khí trong thời gian ngắn, đặc biệt nếu tốc độ dòng khí cao Khi ta giới hạn tốc độ dòng khí thì ta có thể thu được kết quả tách thỏa mãn nhờ cơ chế phân lytrọng lực

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

2.4.1.2 Tách va đập

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

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

2.4.1.3 Thay đổi hướng và chiều chuyển động

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

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

2.4.1.4 Sử dụng lực ly tâm

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

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

2.4.1.6 Phương pháp thấm

Trong một số trường hợp, vật liệu xốp có tác dụng loại bỏ hoặc tách dầu rakhỏi dòng khí Khí qua vật liệu xốp sẽ chịu va đập, thay đổi hướng và tốc độ chuyểnđộng Khi đó khí dễ dàng đi qua, còn các hạt chất lỏng được giữ lại

2.4.2 Các phương pháp tách khí ra khỏi dầu

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

2.4.2.1 Các giải pháp cơ học

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

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

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

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

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

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

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

2.4.2.2 Các giải pháp nhiệt

Nhiệt đóng vai trò làm giảm sức căng bề mặt trên các bọt khí và giảm độ nhớtcủa dầu, giảm khả năng lưu trữ khí bằng thủy lực Phương pháp hiệu quả nhất đểlàm nóng dầu thô là cho chúng đi qua nước nóng Đây là phương pháp hiệu quảnhất với các loại dầu bọt, tuy vậy không dùng cho các bình tách mà chỉ áp dụng chocác bể chứa công nghệ Nhiệt được cung cấp trực tiếp bởi nồi hơi và qua các bộphận trao đổi nhiệt

2.4.2.3 Các giải pháp hóa học

Tác dụng chính của hóa chất là giảm sức căng bề mặt, làm giảm xu hướng tạobọt của dầu và do đó tăng khả năng tách khí

2.4.3 Các phương pháp khử nhũ tương 2.4.3.1 Nguyên lý kết lắng.

Hiệu quả của quá trình kết lắng hoàn toàn phụ thuộc vào hiệu ứng thủy độnglực tạo ra bởi lực trọng trường, tốc độ chuyển động của dòng nhũ và chênh lệch mật

độ giữa các pha trong hệ nhũ Hình 2.7 mô tả nguyên lý kết lắng của một bồn khửnhũ kiểu kín

Hình 2.7 Mô hình cấu tạo bồn khử nhũ kiểu kín.

1 Đường vào của nhũ tương 2/10/11 Các ống đục lỗ

- Khoảng cách giữa đầu vào và đầu ra đủ lớn để điều chỉnh chế độ dòng chảyphù hợp với tốc độ lắng (như phân tích ở mục 2.4.3.1)

- Nhũ tương được lọc qua đệm nước hai lần, tăng hiệu quả khử nhũ

- Có thể lắp đặt một hoặc nhiều tấm lưới phá nhũ dọc theo trục bồn để tănghiệu quả khử nhũ, đặc biệt đối với nhũ tương có độ ổn định cao

Nhũ tương đã được phá hủy bằng các chất khử nhũ nhưng chưa phân tách theođường 1 vào các ống có đục lỗ 2 nhằm phân bố đều theo tiết diện của ngăn A Nhũ

o o o o

o

o o o o o 1

tương được nâng lên qua lớp nước đệm 8 nhờ chênh lệch về khối lượng riêng Lớpnước đệm đóng vai trò như màng lọc hyđrofil giữ phần lớn lượng nước trong nhũlại và xả qua cửa 3 về tăng chứa nước thải Nhũ sau khi được lọc qua lớp nước đệm

ở ngăn A sẽ đi qua lưới 6, qua ống đục lỗ 11, được lọc lần hai bởi lớp nước đệm ởngăn B trước khi theo đường 4 về các tăng chứa dầu thương phẩm Sau khi lọc lầnmột bởi lớp nước đệm ở ngăn A, sản phẩm lúc này là một hệ nhũ tương loãng vớicác hạt nước phân tán có kích thước nhỏ li ti, chúng hình thành một lớp trên bề mặtphân cách dầu - nước với bề dày tăng dần theo hướng từ đầu vào đến đầu ra củabồn, lớp nhũ này rất khó phá hủy mặc dù đã có tác động của chất phá nhũ Lưới 6 sẽ

có tác dụng khử lớp nhũ này bằng cơ chế va đập, dồn ép, làm cho các hạt chập dínhvào nhau, tạo thành các hạt có kích thước lớn hơn, đủ nặng để lắng xuống Các hạtcòn sót lại sẽ theo dòng dầu qua vách tràn đi vào các ống đục lỗ 11 và thực hiện quátrình lọc rửa ở ngăn B tương tự như ngăn A Để quá trình lọc rửa ở ngăn B triệt đểhơn người ta duy trì mực nước đệm ở đây cao hơn ngăn A Khí đồng hành được lọcqua lưới 7 để giữ lại các hạt dầu bị cuốn theo, hiệu quả làm việc của lưới được đánhgiá bằng mức độ làm khô khí (lượng chất lỏng trong khí cho phép không lớn hơn0,0134 ml/ m3)

2.4.3.2 Khử nhũ bằng phương pháp nhiệt.

Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhờ tính hiệu quả của nó, đặc biệtđối với nhũ tương nghịch mà lớp vỏ của giọt phân tán bền vững, độ nhớt của môitrường phân tán cao, môi trường phân tán là dầu nặng, dầu nhiều parafin và vật chấtasfanten Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi trang thiết bị phức tạp, cồng kềnhnhư nồi hơi, hệ thống ống dẫn và ống gia nhiệt, hệ thống trưng cất nước cấp cho nồihơi… nếu như không thể tận dụng nguồn nhiệt của bản thân các giếng có nhiệt độcao

Bản chất của phương pháp nhiệt và ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu quả khửnhũ như sau:

- Nhiệt làm giảm độ nhớt của dầu, do đó giảm sức cản đối với chuyển độngtương đối giữa các giọt, giảm thiểu sự cản trở đến tốc độ lắng của các giọt Mặtkhác, nhiệt lại làm tăng chuyển động đối lưu do chênh lệch nhiệt độ giữa các vùngdẫn đến khả năng va chạm giữa các giọt nước phân tán tăng

- Nhiệt làm tăng chuyển động phân tử của các giọt, tạo các xung trong nội hạt

và lớp vỏ, làm cho lớp vỏ yếu đi trong khi tần số va chạm tăng lên Do đó sự chậpdính giữa các giọt phân tán diễn ra thuận lợi hơn

- Nhiệt làm giảm tác dụng của chất nhũ hóa như: phân hủy thành phần parafinkết tinh, làm nóng chảy thành phần nhựa-asfaten, từ đó làm tăng khả năng khuếchtán của chất khử nhũ vào cấu trúc của nhũ tương Lúc này, nhiệt đóng vai trò nhưchất xúc tác giúp cho chất khử nhũ hoạt động hiệu quả hơn.

- Nhiệt làm tăng độ chênh lệch về tỷ trọng giữa dầu và nước, có lợi cho quátrình lắng của các giọt nước

2.4.3.3 Khử nhũ bằng phương pháp hóa học.

Trong thực tế gặp phải một số loại nhũ có độ ổn định rất cao, lớp vỏ bao bọcgiọt phân tán đạt độ bền khó phá hủy bằng các phương pháp nhiệt, lắng, lọc rửa Đểgiải quyết vấn đề này người ta đưa ra phương pháp khử nhũ bằng các hóa chất

Bản chất của phương pháp là đưa vào hệ thống nhũ một lượng hợp chất cótính hoạt động bề mặt gọi là chất khử nhũ Hợp chất này sẽ trung hòa các chất tạonhũ tự nhiên và đẩy chúng ra khỏi lớp hấp phụ, không có khả năng ổn định trở lại

để tạo thành một kiểu nhũ khác

2.4.3.4 Khử nhũ tương bằng phương pháp điện trường.

Để khử nhũ tương có độ ổn định cao thì đây là phương pháp có ưu điểm vượttrội so với các phương pháp khác Nó có thể khử được loại nhũ có độ ổn định rấtcao mà các phương pháp khác không thể khử được Tuy nhiên, phương pháp nàycũng có hạn chế cơ bản là không thể áp dụng để khử nhũ có hàm lượng nước vàmuối cao do nguy cơ chập mạch các bản cực Rất khó áp dụng cho nhũ ở trạng tháitĩnh, vì khi đó các bản cực phải có khả năng di động Điều này là không khả thi vìkhông bảo đảm an toàn về điện

Thông thường người ta chọn giai đoạn sau lọc rửa và kết lắng để tiến hành khửnhũ bằng điện trường vì lý do sau:

- Hàm lượng nước và muối trong nhũ thấp, bảo đảm an toàn cho hệ thống bảncực làm việc ở điện áp cao

- Hàm lượng nước trong dầu còn cao, chưa đạt tiêu chuẩn thương mại, chúngtồn tại dưới dạng các hạt vô cùng nhỏ, không thể khử bằng các phương pháp khác

- Lợi dụng sự chuyển động của nhũ trong thiết bị khử theo chiều từ dưới lên

+ + +

+

- -

Hình 2.8: Sự phân cực của các hạt nước trong điện trường.

Khi ta đặt hai điện cực song song với điện áp cao vào môi trường dầu đã táchnước và muối thì sẽ xuất hiện một điện trường đồng nhất, các đường sức song songnhau (a)

Khi đặt hai điện cực vào nhũ tương nghịch thì các đường sức này sẽ thay đổi,chúng lệch về phía các giọt nước (b) Hiện tượng cảm ứng điện trường sẽ làm chocác giọt nước phân cực và bị kéo dài dọc theo đường sức, điện tích tại đỉnh các giọttrái dấu với điện tích ở điện cực Hiện tượng các giọt bị kéo dài ra sẽ làm cho lớp vỏcủa chúng bị dát mỏng và yếu đi, giúp cho sự liên kết giữa chúng dễ dàng hơn Nếu

sử dụng dòng điện một chiều, sự phân cực ở các giọt là không thay đổi, do đó chúngchuyển động theo một trật tự xác định, dẫn đến khả năng va chạm là không đáng kể.Nếu thay bằng dòng điện xoay chiều, sự phân cực sẽ thay đổi liên tục theo chu kìcủa dòng điện Dưới tác dụng của điện trường chính và phụ (c), giọt nước khôngngừng chuyển động xoay quanh vị trí của nó và bị bóp méo thay đổi hình dạng liêntục, làm cho khoảng cách giữa chúng thu hẹp lại, mức độ va chạm giữa chúng tănglên Khi cường độ va chạm thích hợp thì sự liên kết giữa các giọt sẽ diễn ra

Trên thực tế thường sử dụng điện áp xoay chiều điều chỉnh được từ 12000V đến22000V tùy theo hàm lượng nước trong dầu Tuy nhiên, để tránh sự ngắn mạch cho cácđiện cực nên khống chế hàm lượng nước nhỏ hơn 10% Đây cũng chính là lý do người

ta thường sử dụng phương pháp này sau giai đoạn kết lắng

Điện cực được chế tạo dạng khung thép hình chữ nhật và được bố trí nằmngang song song với bề mặt lớp nước đệm tạo thành cặp điện cực trái dấu mà nướcđệm đóng vai trò là một cực Cần lưu ý là diện tích điện cực phải choán hết tiết diệnngang của bồn, nơi đặt nó, để toàn bộ nhũ tương đều chịu tác động của điện trường

Có thể đặt từ hai đến ba điện cực để tạo lên một vùng điện trường kép, tăng hiệuquả tác động.

2.4.3.5 Phương pháp khử nhũ bằng lực ly tâm.

Đây là phương pháp cho chất lượng sản phẩm sau xử lý rất cao, phù hợp vớitất cả các loại nhũ Tuy nhiên ít được áp dụng để khử nhũ tương nghịch trong côngnghiệp do thiết bị tương đối phức tạp, năng suất xử lý không cao Hiện nay phươngpháp này được sử dụng nhiều hơn để xử lý nước thải từ quá trình khử nhũ tươngnghịch, nhưng không sử dụng kiểu truyền thống là động cơ và mâm quay mà sửdụng bơm ly tâm và thiết bị tạo ra dòng chảy xoáy

Về bản chất, phương pháp này dựa trên nguyên tắc: trong cùng một trường lực

ly tâm, cùng một thể vật chất (rắn, lỏng, khí), vật chất nào có khối lượng riêng lớnhơn sẽ chịu một lực ly tâm lớn hơn và văng ra xa hơn, tiếp đó là nước, rồi đến dầu.Đây chính là nguyên nhân tạo ra sự phân ly các pha trong phương pháp khử nhũbằng lực ly tâm

Trong thực tế, một hạt nước khi chịu tác động của lực ly tâm đẩy ra xa thìcũng đồng thời chịu tác động của một lực cản theo chiều ngược lại

Bảng 2.1: Tóm tắt ưu nhược điểm, điều kiện áp dụng của các phương pháp

Công suất tách thấp,chất lượng dầu sau xử

lý không cao, khôngkhử được nhũ có độ ổnđịnh cao, thời gian khử

kéo dài

Nhũ có độ ổn địnhthấp, cần có sự kếthợp của cácphương pháp hóa,nhiệt để tăng hiệu

quả

Khử được các loạinhũ, đặc biệt đốivới nhũ có lớp vỏbền vững và độnhớt cao

Thiết bị phức tạp, chiphí cao, không thể xử

lý độc lập mà phải kếthợp với phương pháp

khác

Có nguồn nhiệt

loại nhũ, chấtlượng dầu sau xử

Không thể xử lý độclập mà thường kết hợpvới phương pháp lắng

Thích hợp với điềukiện xử lý ở quy

mô lớn

lý tốt, chi phíthấp.

và nhiệt, phải có bơmđịnh lượng và điềukiện xáo trộn

lý tốt, chi phíthấp

Phải có hệ thống tạophun với áp lực hợp lý

Hạn chế đối với nhũ cóhàm lượng nước cao,thiết bị phức tạp, chiphí cao

Có thiết bị xử lý sơ

bộ để nhũ có hàmlượng nước chophép

Khử được tất cảcác loại nhũ, điềuchỉnh được chấtlượng dầu sau xử

lý

Thiết bị phức tạp, năngsuất tách thấp, chi phí

khá cao

Phù hợp tách vớiquy mô nhỏ

Công suất tách thấp,chất lượng dầu sau xử

lý không cao, mấtnhiều thời gian choviệc thay phin lọc

Phù hợp tách vớiquy mô nhỏ

2.5 Thiết bị tách pha

2.5.1 Sơ lược vể thiết bị tách pha

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

Các thiết bị truyền thống thường gọi là bình tách hoặc bẫy, lắp đặt tại vị trí sảnxuất hoặc ở các giàn ngay gần miệng giếng, cụm phân dòng, trạm chứa để tách chấtlỏng giếng thành khí và lỏng

Các thiết bị chỉ dùng để tách nước hoặc chất lỏng (dầu + nước) ra khỏi khí,thường có tên gọi là bình nốc ao hoặc bẫy Nếu thiết bị tách nước lắp đặt gần miệng

giếng thì khí và dầu lỏng thoát ra đồng thời còn nước tự do thoát ra ở phần đáybình Còn ở các bình tách lỏng cho phép tách tất cả chất lỏng ra khỏi khí thì dầu vànước thoát ra ở đáy bình, còn khí thoát ra ở phần đỉnh bình.

Thiết bị tách truyền thống làm việc ở áp suất thấp gọi là buồng Flat Chất lưuvào từ các bình tách cao áp, còn chất lưu đi ra được truyền tới các bể chứa, cho nênthường đóng vai trò bình tách cấp hai hoặc cấp ba, có vai trò tách khí nhanh

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

Các bình lọc khí cũng tương tự như bình tách dùng cho các giếng có chất lưu

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

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

Bình thấm khí ám chỉ bầu lọc kiểu thô, nhất là dùng để tách bụi Môi trường

thấm trong bình có tác dụng loại bỏ bụi, cặn, gỉ và các vật liệu lạ ra khỏi dòng khí

và đồng thời cũng thường dùng để tách lỏng

2.5.2 Chức năng của thiết bị tách pha

Mỗi thiết bị tách pha phải thực hiện 3 chức năng là: chức năng chính, chứcnăng phụ và chức năng đặc biệt

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

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

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

2.5.3 Cấu tạo cơ bản của một bình tách

Các bình tách dầu khí thường có sơ đồ cấu tạo như (hình 2.9)

-Nguyên lý hoạt động chung của bình tách

Bình tách hoạt động theo bốn giai đoạn cơ sau:

Giai đoạn 1: Là giai đoạn đầu của quá trình tách về cơ bản là sử dụng một bộ

phận gạt đầu vào, các giọt chất lỏng lớn nhất va chạm lên bộ phận gạt này và rơixuống bằng trọng lực

Giai đoạn 2: Là sự tách bằng trọng lực các giọt nhỏ hơn dạng hơi bằng cách

chảy thông qua khu vực tách

Giai đoạn 3: Là sự tách sương, tại đây các giọt nhỏ nhất được đông tụ thành

các giọt lớn hơn, nó sẽ được tách bằng trọng lực

Giai đoạn 4: là sự phân lớp, các chất lỏng nhẹ nổi lên trong pha nặng hay sự

sa lắng của các giọt lỏng nặng trong pha nhẹ và tuân theo định luật Stock

Hình 2.9 Sơ đồ cấu tạo cơ bản bình tách trụ đứng 2 pha.

A: Bộ phận tách cơ bản 3: Thiết bị điều khiển mức B: Bộ phận tách thứ cấp 4: Đường xả chất lỏng.

C: Phần lưu trữ chất lỏng 5: Bộ phận chiết sương.

D: Bộ phận triết sương 6: Đường xả khí

1: Đường vào của hỗn hợp 7: Van an toàn

2: Tấm lệch dòng

Ở trong bình tách có các bộ phận chính bảo đảm tách sơ cấp (hoặc tách cơbản), lắng dầu, lưu giữ dầu và chiết sương.

2.5.3.1.Bộ phận tách cơ bản A

Bộ phận này được lắp đặt trực tiếp ở cửa bình, có nhiệm vụ tách pha khí rakhỏi pha lỏng để giải phóng ra các bọt khí tự do Hiệu quả tách thì phụ thuộc vàocấu trúc đường đi của hỗn hợp dầu khí

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

a) Theo nguyên tắc hướng tâm (Hình 2.10)

A-A

Hình 2.10 Bộ phận tách cơ bản kiểu hướng tâm.

2: Đoạn ống đục lỗ 6: Lỗ thoát chất lỏng.

3: Tấm chặn.

4: Vòi phun.

Nguyên tắc bố trí hướng tâm của bộ phận tách cơ bản phải tạo được các vađập, thay đổi hướng chuyển động và tốc độ chuyển động Hỗn hợp dầu khí phảiđược tạo rối, phân tán qua các vòi phun và đập vào các tấm chặn để thực hiện quá

trình tách cơ bản Trên (hình 2.10) là bộ phận tách cơ bản hướng tâm Hỗn hợp sản

phẩm theo đường 5 vào ống phân tán, qua các vòi phun 4 được tăng tốc và đập vào

tấm chặn 3 làm đổi chiều chuyển động và giảm tốc độ thoát ra ngoài qua các khe hởgiữa các tấm chặn Khí bay lên trên cao còn chất lỏng phần lớn bám vào các tấmchặn, kết dính và đi xuống bộ phận tách thứ cấp theo các lỗ thoát số 6.

b)Theo nguyên tắc ly tâm (Hình 2.11)

Hình 2.11: Bộ phận cơ bản kiểu ly tâm.

Phương án phổ biến là bố trí cửa vào theo hướng tiếp tuyến với thành bình.Thường được thiết kế bởi 2 bình hình trụ đồng tâm Dòng sản phẩm hỗn hợp sẽ đivào khoảng không gian giữa 2 bình theo hướng tiếp tuyến với thành bình Dầu có

xu hướng bám dính vào thành bình

- Đối với bình trụ đứng: Bộ phận tách cơ bản là 2 bình hình trụ đồng tâm cóđường kính không thay đổi Bình trong có rãnh kiểu nan chớp Khi dòng hỗn hợpsản phẩm khai thác đi vào theo hướng tiếp tuyến với thành bình và chuyển độngtheo quỹ đạo xoáy, khí có lực ly tâm nhỏ hơn sẽ đi vào bình hình trụ bên trong quacác màng chớp và thoát lên trên Dầu có lực ly tâm lớn hơn sẽ văng ra và bám vàothành trong của bình hình trụ bên ngoài, kết dính lại và lắng xuống dưới đến bộphận tách thứ cấp

- Đối với, bình trụ ngang: sử dụng 2 bình hình trụ đồng tâm, bình hình trụ bêntrong có đường kính thay đổi Dòng hỗn hợp sẽ đi vào theo hướng rãnh xoắn ốc tạolực ly tâm để dễ dàng phân ly dầu – khí.

Ngoài ra, người ta còn tách sơ bộ bằng đầu xoáy thuỷ lực

2.5.3.2.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 ra khỏi dầu, cần hướng các lớp mỏng chất lưutheo các mặt phẳng nghiêng (tấm lệch dòng), phía trên có bố trí các ngưỡng chặnnhỏ, đồng thời phải kéo dài đường chuyển động bằng cách tăng số lượng các tấmlệch dòng

2.5.3.3.Bộ phận lưu trữ chất lỏng C

Đây là phần thấp nhất của thiết bị dùng để gom dầu và xả dầu ra khỏi bìnhtách Sản phẩm ở đây có thể là một pha hoặc hỗn hợp dầu, nó tùy thuộc vào hiệuquả của các bộ phận A và B, độ nhớt và thời gian lưu trữ chất lỏng

2.5.3.4.Bộ phận chiết sương D

Là bộ phận được lắp ráp ở phần cao nhất của thiết bị giữ lại các giọt dầu nhỏ

bị cuốn theo dòng khí Dầu thu giữ ở đây thì theo đường tháo khô nhằm chảy trựctiếp xuống phần lưu giữ chất lỏng Bộ phận chiết sương có nhiều loại khác nhau

-Bộ phận chiết sương dạng cánh (hình 2.12): Cấu tạo từ các tấm thép góc lắp

song song Đỉnh của các tấm này được bố trí hướng lên phía trên, các khe hở được

bố trí sao cho dòng khí qua đó chịu va đập, thay đổi hướng, thay đổi tốc độ chuyểnđộng để tách pha lỏng ra khỏi pha khí Bộ chiết sương dạng cánh có cấu tạo đơngiản nhưng hiệu quả tách cao và giá thành hợp lý

C

C

C

C A A A A

B B B B

Hình 2.12: Bộ phận chiết sương dạng cánh.

B: thay đổi hướng dòng chảy

- Bộ phận chiết sương kiểu nan chớp (hình 2.13): Được sử dụng khá phổ biến,

nó bao gồm các tấm uốn lượn và các tấm đục lỗ thẳng đứng Khí được tách ra từ bộ phận tách cơ bản sẽ bay lên mang theo các giọt dầu đi vào các tấm lượn sóng nằm ngang Khí chuyển động theo các khe hở song song làm cho chiều chuyển động thay đổi liên tục Dầu vào các tấm chắn thẳng đứng và ngưng tụ rồi chảy xuống.Các tấm chắn thẳng đứng sẽ hướng các giọt dầu chảy xuống buồng thu và đưachúng xuống buồng lắng Các pha khí đã tách các hạt bụi dầu sẽ tiếp tục đi qua cáctấm chắn đục lỗ thẳng đứng rồi theo đường xả khí ra ngoài Hiệu quả tách dầu sẽcao khi bố trí nhiều vật cản

Hình 2.13: Bộ phận chiết sương kiểu nan chớp.

+ Ưu điểm: Chế tạo đơn giản, giá thành thấp, quá trình tách các bụi dầu rakhỏi dòng khí nhanh

+ Nhược điểm: Khả năng tách các bụi dầu chưa triệt để

- Bộ phận chiết sương kiểu đồng tâm (hình 2.14): Gồm 3 hình trụ đồng tâm, có

lỗ thoát khí ở phía trên cao nhất và thấp nhất của trụ để hướng dòng khí đi lênxuống với trị số tốc độ khác nhau ở mỗi hình trụ trước khi ra đầu xả Các giọt dầubám vào thành ống sẽ chảy xuống phần lắng theo đường thu hồi

+ Ưu điểm: Chế tạo đơn giản, giá thành thấp, quá trình tách các bụi dầu rakhỏi dòng khí nhanh

+ Nhược điểm: Tách các bụi dầu không triệt để

2 3

5

9

Hình 2.14: Bộ phận chiết sương kiểu đồng tâm.

1: Đường vào của hỗn hợp dầu khí.

2: Thành bình tách.

3: Cửa thu khí từ bộ phận tách cơ bản lên bộ phận chiết sương.

4: Lỗ thoát khí trên.

5: Lỗ thoát khí dưới.

6: Lỗ thu khí sau khi tách.

7: Đường khí ra sau khi tách.

8: Ống đồng tâm.

9: Đường thu hồi dầu ngưng tụ.

- Bộ lọc sương: được cấu tạo từ các đệm phổ biến là các lưới thép dùng để

tách sương trong khí thiên nhiên Được dùng nhiều trong hệ thống vận chuyển vàphân phối khí Các tấm đệm này tạo ra một tổ hợp các cơ chế: va đập, đổi hướng,thay đổi tốc độ và kết dính để tách lỏng khỏi khí Nó tạo ra mặt tiếp xúc lớn để gomchất lỏng Nó ít được dùng trong dầu khí vì nó giòn và có thể bị lấp nhét bởi Parafin

và các tạp chất khác

2.5.4 Phân loại thiết bị tách pha

Bình tách được phân loại theo chức năng, áp suất làm việc, hình dáng, theomục đích sử dụng, theo nguyên tắc tách cơ bản

2.5.4.1 Phân loại theo chức năng và áp suất làm việc

a Theo chức năng:

+Bình tách 2 pha: dầu,khí

+ Bình tách 3 pha: dầu, khí và nước

+ Bình tách theo từng giai đoạn (cấp 1,2,3 )

+ Bình lọc khí kiểu khô hay ướt

+ Bình thấm khí

+ Bình tách và lọc

b Theo áp suất làm việc: Trong thực tế, ta gặp các bình tách có áp suất làm

việc với các áp suất từ giá trị chân không khá cao cho tới 300 at và phổ biến là tronggiới hạn 1,5 ÷ 100at Loại thấp áp từ 0,7 ÷ 15at, trung áp 16 ÷ 45at, cao áp từ 45 ÷100at

2.5.4.2 Phân loại bình tách theo phạm vi ứng dụng

Chế tạo theo mục đích riêng như để thử giếng, để khai thác, để đo…

- Bình tách thử giếng: Dùng để nối với giếng cần phải thử hoặc cần phải kiểm

tra, để tách và đo chất lỏng, do đó có trang bị các loại đồng hồ để đo tiềm năng dầu,khí, nước; thử định lỳ các giếng khai thác hoặc các giếng ở biên mỏ Thiết bị có haikiểu tĩnh tại và di động, có thể 2, 3 pha, trụ đứng hay trụ ngang, trụ hình cầu

- Bình tách đo: Có nhiệm vụ tách dầu, khí, nước và đo các chất lưu có thể thực

hiện trong cùng một bình, các kiểu thiết kế đảm bảo đo các loại dầu khác nhau, cóthể loại 2 hoặc 3 pha Ở loại 2 pha, sau khi tách chất lỏng được đo ở phần thấp nhấtcủa bình Trong thiết bị tách 3 pha, ta có thể chỉ đo dầu hoặc cả dầu lẫn nước Việc

đo lường thực hiện theo giải pháp: tích lũy, cách ly và xả vào buồng đo ở phần thấpnhất Với dầu nhiều bọt hoặc có độ nhớt cao,thường không đo thể tích mà đo trọnglượng

- Bình tách khai thác: Dùng tách chất lỏng giếng khai thác từ một giếng hoặc

một cụm giếng

- Bình tách nhiệt độ thấp: Là một kiểu đặc biệt, chất lỏng giếng có áp suất cao

chảy vào bình qua van giảm áp sao cho nhiệt độ bình tách giảm đáng kể thấp hơnnhiệt độ của chất lỏng giếng sự giảm nhiệt thực hiện theo hiệu ứng Joule-Thomsonkhi giãn nở chất lỏng qua van giảm áp-nhờ đó xảy ra ngưng tụ Chất lỏng thu hồilúc đó cần được ngưng tụ ổn định để ngăn bay hơi thái quá trong bể chứa

Ngoài ra, ta còn gặp bình tách dầu bọt, bình tách theo bậc, bình tách treo

2.5.4.3 Phân loại bình tách theo nguyên lý tách cơ bản

Tách cơ bản còn gọi là tách sơ cấp Các nguyên lý dùng trong giai đoạn nàythường là trọng lực, va đập lệch dòng hoặc đệm chắn Còn ở cửa ra của khí (khôngnhiều) có lắp đặt bộ phận chiết sương

Loại va đập hoăc keo tụ bao gồm tất cả các thiết bị ở cửa vào có bố trí các tấm

va đập hoặc đệm chắn để thực hiện tách sơ cấp

Nguyên lý tách ly tâm có thể dùng cho sơ cấp hoặc dùng cả cho thứ cấp, lực lytâm được tạo ra theo nhiều cách:

- Dòng vào chảy theo hướng tiếp tuyến với thành bình

- Phía trong bình có hình xoắn, phần trên và dưới (phần đẩu hoặc cuối) được

mở rộng hoặc mở rộng toàn phần

Lực ly tâm tạo ra các dòng xoáy với tốc độ cao đủ để tách chất lỏng Tốc độcần thiết để tách ly tâm thay đổi từ 3 đến 20m/sec và giá trị phổ biến từ 6 đến8m/sec Đa số thiết bị ly tâm có dạng hình trụ đứng Tuy nhiên ở các thiết bị hìnhtrụ ngang cũng có thể lắp các thiết bị tạo ly tâm ở đầu vào để tách sơ cấp và đầu racủa khí để tách lỏng

2.5.4.4 Phân loại bình tách theo hình dạng

a) Bình tách trụ đứng:

- Bình tách trụ đứng 2 pha: dầu - khí

- Bình tách trụ đứng 3 pha: dầu - khí - nước

Bình tách hình trụ đứng có đường kính từ 10 inch đến 10 ft, cao từ 4 đến 25 ftthường dùng khi:

- Tỷ lệ khí - lỏng cao

- Chất lỏng giếng có nhiều cát, bùn và tạp chất rắn khác

- Nơi có diện tích hạn chế như các trạm chứa và các giàn khai thác ngoài biển

- Cho các giếng có lưu lượng thay đổi trong phạm vi rộng, tức thời

- Ở dòng chảy xuôi có thể xảy ra ngưng tụ hoặc keo tụ