Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 THIẾT BỊ TÁCH SẢN PHẨM 2 1.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH KHÍ RA KHỎI HỖN HỢP DẦU – KHÍ TRONG BÌNH TÁCH 2 1.1.1. Sự lắng đọng 2 1.1.2. Sự khuấy trộn 2 1.1.3. Sự đổi hướng 2 1.1.4. Nung nóng 3 1.1.5. Hoá chất 3 1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH DẦU RA KHỎI HỖN HỢP DẦU – KHÍ TRONG BÌNH TÁCH 5 1.2.1. Sự khác nhau về tỷ trọng 10 1.2.2. Sự va đập 10 1.2.3. Thay đổi hướng dòng chảy 10 1.2.4. Thay đổi tốc độ dòng chảy 11 1.2.5. Dùng lực ly tâm 11 1.2.6. Sự đông kết 11 1.2.7. Lọc bằng phin lọc 12 1.3. NHỮNG KHÓ KHĂN THƯỜNG GẶP TRONG QUÁ TRÌNH TÁCH 14 DẦU KHÍ 14 1.3.1. Tách dầu thô có bọt 14 1.3.2. Lắng đọng parafin 15 1.3.3. Cát, bùn, cặn khoan, muối và các tạp chất khác 15 1.3.4. Chất lỏng ăn mòn 15 1.4. CÁC THIẾT BỊ BÊN TRONG BÌNH TÁCH 16 1.4.1. Bộ điều khiển bao gồm 16 1.4.2. Các van sử dụng trong thiết bị tách và các thiết bị khác 16 1.4.3. Bộ điều khiển mức chất lỏng 16 1.4.4. Thiết bị điều khiển nhiệt độ 16 1.4.5. Các van an toàn 16 1.4.6. Thiết bị điều khiển áp suất 16 1.4.7. Van tháo chất lỏng 17 1.4.8. Những đầu mối an toàn hay các đĩa ngắt 17 1.4.9. Màng chiết tách 17 1.4.10. Cốc đo mực chất lỏng 18 1.4.11. Đồng hồ đo áp suất và các thiết bị cơ khí khác trong bình tách 18 1.5. PHÂN LOẠI BÌNH TÁCH 18 1.5.1. Cấu tạo chung của bình tách 18 1.5.2. Phân loại bình tách 20 1.5.2.1. Phân loại theo chức năng 20 1.5.2.2. Phân loại bình tách theo hình dạng 21 1.6. SƠ ĐỒ TỔ HỢP KHAI THÁC , THU GOM DẦU KHÍ TRÊN MSP8 29 CHƯƠNG 2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA 30 BÌNH TÁCH C1 30 2.1. CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ CHỨC NĂNG CỦA BÌNH TÁCH C1 30 2.1.1 Cấu tạo của bình tách C1 30 2.1.2. Chức năng của bình tách C1 31 2.1.3. Nguyên lý hoạt động 31 2.2. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA BÌNH TÁCH C1 32 2.3. Sơ đồ nguyên lý của bình tách C1 33 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN BÌNH TÁCH C1 34 3.1. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 34 3.1.1. Tính toán dung lượng chất lỏng tách 34 3.1.2. Tính toán công suất bình 36 3.1.3. Tính toán kích thước của bình tách 39 3.1.4. Thời gian lưu giữ chất lỏng trong bình tách 41 3.1.5. Tính bền cho bình tách: 42 3.1.6. Khối lượng và diện tích sàn lắp đặt 43 3.1.6.1.Khối lượng 43 3.1.6.2. Diện tích mặt sàn lắp đặt 46 3.1.7. Sàn chịu tải 46 3.2. ÁP DỤNG KIỂM TOÁN CHO BÌNH C1 TRÊN GIÀN MSP8 MỎ BẠCH HỔ ( LƯU LƯỢNG 500 TẤNNGÀY ĐÊM) 46 3.2.1. Tính toán cân bằng pha 46 3.2.2. Tính kích thước bình 47 3.2.3. Khối lượng bình: 48 3.2.4. Diện tích mặt sàn lắp đặt 48 3.2.5. Sàn chịu tải: 48 3.2.6. Tính toán gia cố bình tách 48 CHƯƠNG 4 CÁC GIẢI PHÁP KĨ THUẬT NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG CHO BIHF TÁCH C1 TRÊN GIÀN MSP8 50 4.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách 50 4.2. Các biện pháp nhằm năng cao quá trình sử dụng bình tách 50 4.2.1. Các biện pháp về mặt kỹ thuật 50 4.2.2 Các biện pháp về mặt công nghệ 51 4.2.2.1. Khử nhũ trên đường vào của bình tách 51 4.2.2.2. Xử lý lắng đọng Parafin 52 4.2.2.3. Phương pháp ngăn ngừa, xử lý cặn 54 4. 2.2.4. Xử lý dầu bọt bằng hóa chất 54 4.2.2.1. Khử nhũ trên đường vào của bình tách 58 KẾT LUẬN 59
MỤC LỤC MỤC LỤC .1 Bình tách có màng ngăn dạng lưới kiểu ngưng tụ LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG .2 THIẾT BỊ TÁCH SẢN PHẨM .2 1.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH KHÍ RA KHỎI HỖN HỢP DẦU – KHÍ TRONG BÌNH TÁCH .2 1.1.1 Sự lắng đọng 1.1.2 Sự khuấy trộn 1.1.3 Sự đổi hướng 1.1.4 Nung nóng .3 1.1.5 Hoá chất 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH DẦU RA KHỎI HỖN HỢP DẦU – KHÍ TRONG BÌNH TÁCH .5 1.2.1 Sự khác tỷ trọng .10 1.2.2 Sự va đập .10 1.2.3 Thay đổi hướng dòng chảy 10 1.2.4 Thay đổi tốc độ dòng chảy 11 1.2.5 Dùng lực ly tâm 11 1.2.6 Sự đông kết 11 1.2.7 Lọc phin lọc 12 Hình 1.6 Bình tách có màng ngăn dạng lưới kiểu ngưng tụ 13 1.3 NHỮNG KHĨ KHĂN THƯỜNG GẶP TRONG Q TRÌNH TÁCH 14 DẦU KHÍ .14 1.3.1 Tách dầu thơ có bọt .14 1.3.2 Lắng đọng parafin .15 1.3.3 Cát, bùn, cặn khoan, muối tạp chất khác 15 1.3.4 Chất lỏng ăn mòn 15 1.4 CÁC THIẾT BỊ BÊN TRONG BÌNH TÁCH 16 1.4.1 Bộ điều khiển bao gồm 16 1.4.2 Các van sử dụng thiết bị tách thiết bị khác .16 1.4.3 Bộ điều khiển mức chất lỏng .16 1.4.4 Thiết bị điều khiển nhiệt độ 16 1.4.5 Các van an toàn 16 1.4.6 Thiết bị điều khiển áp suất 16 1.4.7 Van tháo chất lỏng .17 1.4.8 Những đầu mối an toàn hay đĩa ngắt 17 1.4.9 Màng chiết tách 17 1.4.10 Cốc đo mực chất lỏng 18 1.4.11 Đồng hồ đo áp suất thiết bị khí khác bình tách 18 1.5 PHÂN LOẠI BÌNH TÁCH 18 1.5.1 Cấu tạo chung bình tách 18 1.5.2 Phân loại bình tách 20 1.6 SƠ ĐỒ TỔ HỢP KHAI THÁC , THU GOM DẦU KHÍ TRÊN MSP8 30 Hình 1.15 Sơ đồ tổ hợp khai thác , thu gom dầu khí MSP 30 CHƯƠNG 31 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA 31 BÌNH TÁCH C1 31 2.1 CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ CHỨC NĂNG CỦA BÌNH TÁCH C1 .31 2.1.1 Cấu tạo bình tách C1 31 2.1.2 Chức bình tách C1 32 2.1.3 Nguyên lý hoạt động 32 2.2 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA BÌNH TÁCH C1 33 2.3 Sơ đồ nguyên lý bình tách C1 34 CHƯƠNG 35 TÍNH TỐN BÌNH TÁCH C1 35 3.1 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN 35 3.1.1 Tính tốn dung lượng chất lỏng tách 35 3.1.2 Tính tốn cơng suất bình .37 3.1.3 Tính tốn kích thước bình tách .40 3.1.4 Thời gian lưu giữ chất lỏng bình tách 41 3.1.5 Tính bền cho bình tách: .42 3.1.6 Khối lượng diện tích sàn lắp đặt .44 3.1.6.1.Khối lượng 44 3.1.6.2 Diện tích mặt sàn lắp đặt 46 3.1.7 Sàn chịu tải 46 3.2 ÁP DỤNG KIỂM TỐN CHO BÌNH C1 TRÊN GIÀN MSP8 MỎ BẠCH HỔ ( LƯU LƯỢNG 500 TẤN/NGÀY ĐÊM) 46 3.2.1 Tính tốn cân pha 46 3.2.2 Tính kích thước bình 47 3.2.3 Khối lượng bình: 48 3.2.4 Diện tích mặt sàn lắp đặt .48 3.2.5 Sàn chịu tải: 48 3.2.6 Tính tốn gia cố bình tách 48 CHƯƠNG 51 4.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình tách .51 4.2 Các biện pháp nâng cao nhằm nâng cao sử dụng bình tách 51 4.2.1 Các biện pháp mặt kỹ thuật 51 4.2.2 Các biện pháp mặt công nghệ 52 4.2.2.1 Khử nhũ đường vào bình tách 52 4.2.2.2 Xử lý lắng đọng Parafin 53 4.2.2.4 Xử lý dầu bọt hóa chất .55 57 KẾT LUẬN 58 DANH MỤC HÌNH VẼ STT SỐ HÌNH VẼ Hình 1.1 Hình 1.2 Hinh 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 TÊN HÌNH VẼ TRANG Hình 1.6 Sơ đồ bình tách đứng đặc biệt để tách dầu thô chứa nhiều bọt Thiết bị chiết sương Sơ đồ cấu tạo bình tách đứng Bình tách pha sử dụng phương pháp lực ly tâm Màng ngăn kiểu sợi Bình tách có màng ngăn dạng lưới kiểu ngưng tụ 13 Hình 1.7 Sơ đồ cấu tạo bình tách 19 Bình tách hình trụ đứng pha hoạt động dầu khí Bình tách hình trụ đứng pha hoạt động dầu-khí-nước Bình tách hình trụ đứng pha sử dụng lực ly tâm Bình tách hình trụ nằm ngang pha dầu-khí Bình tách hình trụ nằm ngang pha dầu-khí-nước Bình tách pha hình cầu Bình tách pha hình cầu Hình 1.8 Hình 1.9 10 Hình 1.0 11 Hình 1.11 12 Hình 1.12 13 14 Hình 1.13 Hình 1.14 15 Hình 1.15 Sơ đồ tổ hợp khai thác , thu gom dầu khí MSP 29 16 Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý bình C-1 33 17 Hình 3.1 18 19 Hình 4.1 Hình 4.2 Tương quan chiều dài, chiều dày đường kính Sơ đồ xử lý Parafin hóa chất Thiết bị xử lý sản phẩm 22 23 24 25 26 27 28 45 54 57 LỜI MỞ ĐẦU Ngành dầu khí Việt Nam ngày phát triển, sản lượng khai thác dầu thơ khí đồng hành ngày tăng Dầu thơ khí đồng hành chủ yếu khai thác phần thềm lục địa phía Nam Việt Nam Dầu thơ khai thác mỏ Việt Nam dầu có hàm lượng parafin tương đối cao, độ nhớt ,nhiệt độ đông đặc cao nên việc khai thác, vận chuyển hỗn hợp dầu khí, vận chuyển dầu gặp nhiều khó khăn, địi hỏi phải xử lý nhiều cố kỹ thuật xảy đường ống vận chuyển như: cố tắc đường ống lắng đọng parafin, xung động hệ thống vận chuyển hỗn hợp dầu khí, làm giảm cơng suất tách, giảm mức độ an tồn với thiết bị cơng nghệ Với mục đích áp dụng lý thuyết thực tế sản xuất trình thu gom, vận chuyển hỗn hợp dầu khí, đồng ý mơn Thiết bị dầu khí, trường đại học Mỏ -địa chất với giúp đỡ cán xí nghiệp Khoan sửa giếng trực thuộc XNLD Vietsopetro Em kết thúc đợt thực tập sản xuất, thực tập tốt nghiệp, thu thập tài liệu, hoàn thành đồ án hướng dẫn trực tiếp thầy Lê Đức Vinh Đồ án mang tên ‘‘Tìm hiểu bình tách dầu khí C-1 hệ thống thu gom sản phẩm khai thác giàn MSP-mỏ Bạch Hổ Các giải pháp nhằm nâng cao hiệu sử dụng bình tách’’ với mục tiêu nghiên cứu phương pháp tách dầu từ hỗn hợp dầu khí, cấu trúc thiết bị bình tách dầu khí, ngun lý hoạt động, yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả, công suất tách bình tách dầu khí, tính tốn thiết bị bình tách dầu khí, đưa phuơng pháp tính kích thước bình tách Đồ án tốt nghiệp xây dựng dựa trình học tập, nghiên cứu trường kết hợp với thực tế sản xuất nhằm giúp cho sinh viên nắm vững kiến thức học Với mức độ tài liệu thời gian nghiên cứu hoàn thành đồ án kiến thức kinh nghiệm hạn chế nên khơng tránh khỏi có thiếu sót Em mong nhận góp ý bổ sung thầy cô bạn đồng nghiệp Sau cùng, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo Lê Đức Vinh, thầy cô mơn Thiết bị dầu khí - Khoa dầu khí, bạn lớp, toàn thể cán nhân viên thuộc XN Khoan giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2017 Sinh viên thực Đặng Đình Ngọc CHƯƠNG THIẾT BỊ TÁCH SẢN PHẨM 1.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH KHÍ RA KHỎI HỖN HỢP DẦU – KHÍ TRONG BÌNH TÁCH Do nhiều ngun nhân khác đảm bảo chất lượng dầu thô lợi ích từ khí tự nhiên khơng nhỏ Vì phải tách khí khơng hồ tan khỏi dầu trình xử lý Các chế để tách khí khỏi dầu bình tách là: lắng đọng, khuấy, làm lệch, nung nóng, hố học lực ly tâm 1.1.1 Sự lắng đọng Khí chứa dầu thơ khí khơng hồ tan thường tách khỏi dầu có đủ thời gian để dầu lắng xuống Khi tăng thời gian lưu giữ chất lỏng đòi hỏi phải tăng kích thước bình hay độ sâu mực chất lỏng bình tách Sự tăng độ sâu mực chất lỏng bình tách khơng làm tăng tách khí khơng hồ tan khỏi dầu ‘‘sự chồng chất’’ dầu ngăn cản khí lên bề mặt chất lỏng Việc tách tối đa khí khỏi dầu đạt phần chứa dầu bình tách mỏng (tỷ số diện tích bề mặt thể tích dầu lớn) 1.1.2 Sự khuấy trộn Phương pháp cần thiết việc thu hồi khí khơng hồ tan bị giữ lại dầu sức căng bề mặt độ nhớt dầu Khi có hoạt động khuấy bình thời gian để bọt khí dầu tách ngắn nhiều so với khơng có hoạt động khuấy Tuy hoạt động khuấy điều chỉnh mức thích hợp để khơng xảy phản tác dụng Mặt khác thiết kế lắp đặt chi tiết bên cho hợp lý 1.1.3 Sự đổi hướng Một thiết bị khử khí cửa vào hình (1.1) lắp đặt cửa vào bình tách để hỗ trợ việc hướng dịng chất lưu vào bình tách không bị khuấy động mạnh hỗ trợ việc tách khí khỏi dầu Thiết bị làm cho dầu qua tán xạ hay tạo thành lớp mỏng để khí tách khỏi dầu nhanh hơn.Thiết bị khử va đập chất lỏng tốc độ cao vào thành đối diện bình tách Hình (1.1) hình vẽ làm lệch hướng dịng chảy lắp bình tách đầu vào mức dầu làm cho dầu chảy từ cửa vào đến khoang dầu dạng lớp mỏng Khi dầu chảy qua thiết bị dàn mỏng có xu hướng cuộn trịn làm tăng hiệu làm tan bọt khí, đặc biệt chúng có hiệu việc xử lý dầu có bọt Bộ làm lệch có đục lỗ dùng để tách khí khơng hồ tan dầu, chúng gây nên khuấy động nhẹ làm cho khí khỏi dầu thơ dịng dầu chảy qua 1.1.4 Nung nóng Nung nóng làm giảm sức căng bề mặt độ nhớt dầu, hỗ trợ cho việc khí khỏi dầu dễ dàng Phương pháp hiệu việc nung dầu thô cho chúng qua thùng nước nung nóng Một đĩa làm tán xạ chất lỏng thành dòng hay lớp mỏng làm tăng ảnh hưởng bình nước nóng, dịng dầu lên qua bình nuớc nóng tạo khuấy động nhẹ cần thiết cho kết tụ tách khí sủi bọt từ dầu Bình nước nóng làm tăng hiệu việc tách khí khỏi dầu thơ dạng bọt Trên thực tế bình nước nóng khơng lắp số bình tách nhiệt lượng cung cấp cho dầu nung nóng lửa ,bộ trao đổi nhiệt…một cách gián tiếp hay trực tiếp Những xử lý nhũ tương dùng 1.1.5 Hoá chất Hoá chất làm giảm sức căng bề mặt dầu thô hỗ trợ việc giải phóng khí khỏi dầu Những hố chất làm giảm đáng kể khuynh hướng tạo bọt dầu làm tăng cơng suất bình tách mà bọt dầu xử lý Khí Bộ chiết sương A Thiết bị tách cửa vào Đầu vào chất lỏng A Đĩa làm lệch Thiết bị dẫn hướng Mặt cắt A-A Đầu Hình 1.1 Sơ đồ bình tách đứng đặc biệt để tách dầu thô chứa nhiều bọt 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH DẦU RA KHỎI HỖN HỢP DẦU – KHÍ TRONG BÌNH TÁCH Những hạt chất lỏng cịn sót lại chất lưu qua thiết bị tách ban đầu (khi mà bình tách phân biệt rõ hai dịng chất lưu khí lỏng) tách lần cuối thiết bị gọi chiết sương hay màng ngăn Hơi ngưng tụ khí khơng thể thu hồi chiết Sự ngưng tụ hơinày xảy giảm nhiệt độ sau khí vừa thu hồi từ bình tách Bởi khí vừa ngưng tụ có đặc tính tự nhiên nhiệt độ áp suất bình tách Sự ngưng tụ xảy nhanh chóng sau khỏi bình tách Sự khác tỷ trọng chất lỏng khí hồn thành việc tách hạt chất lỏng cịn lại khí mà tốc độ dịng khí chậm vừa phải để hồn thành tách Người ta tính tốn giới hạn vận tốc khí bình tách để đạt tách cách hồn tồn khơng có chiết sương Tuy nhiên, theo quy ước chiết sương lắp bình tách để hỗ trợ thêm cơng việc tách làm giảm thấp chất lượng chất lỏng bị khí mang theo Các phương pháp để tách dầu từ khí bình tách là: Sự khác tỷ trọng Sự va đập Thay đổi hướng dòng chảy Thay đổi tốc độ dòng chảy Dùng lực ly tâm Sự đông kết lọc Bộ chiết sương dùng bình tách có nhiều kiểu khác nhau: Hình (1.2) màng ngăn kiểu cánh quạt Hình (1.4) màng ngăn kiểu ly tâm Hình (1.5) màng kiểu sợi 46 3.1.6.2 Diện tích mặt sàn lắp đặt Xung quanh bình tách có hệ thống đường ống dẫn, bao gồm đường ống dẫn (có đường kính khoảng inch) đường ống phụ thêm vào Vì khơng gian lắp đặt bình tách cần tính tốn cho hợp lý cho hệ thống Ngoài ra, yêu cầu hệ thống lắp đặt bao gồm máy bơm, hệ thống điều khiển áp suất, mực chất lỏng 3.1.7 Sàn chịu tải Bình tách đựơc lắp đặt sàn chịu tải Sàn phải chịu tải bình tách trình làm việc thử thuỷ lực Vì cần xác định tải trọng tối đa mà sàn chịu Theo ASME tải trọng tối đa coi khối lượng nước bình (Ww) cộng với khối lượng bình tách Ww=V.1000 +Wv (kg) (3.21) 3.2 ÁP DỤNG KIỂM TOÁN CHO BÌNH C1 TRÊN GIÀN MSP8 MỎ BẠCH HỔ ( LƯU LƯỢNG 500 TẤN/NGÀY ĐÊM) 3.2.1 Tính tốn cân pha Nhiệt độ làm việc: 450C Áp suất làm việc: 15,5 at Áp suất làm việc: 15,5 at Bảng 3.7 Các thành phần dầu mỏ mỏ Bạch Hổ STT Cấu tử 10 11 N2 CO2 C1 C2 C3 IC4 NC4 IC5 NC5 C6 C7+ Thành phần dầu vỉa(%mol) 0,292 0,093 46,193 8,636 5,423 1,479 2,308 0,870 0,991 1,298 32,417 Hệ số cân bằng(Ki) 86,90 6,77 16,26 2,87 0,98 0,40 0,30 0,14 0,11 0,05 0,006 n Với cơng thức có trên: ∑1 + V i =1 Thành phần lỏng(Xi) 0,006 0,002 4,860 4,228 5,757 2,226 3,781 1,671 1,692 2,760 72,727 Zi = g ( K i − 1) Thành phần hơi(Yi) 0,519 0,149 78,976 12,312 5,158 0,886 1,140 0,235 0,221 0,139 0,445 47 Ta cho giá trị i chạy từ 1-11 có giá trị tương ứng Z i Ki bảng thay số vào ta có: + + + + + + + =1 - Vg = 0,55 (tính gần đúng) - Vl = 0,45 Do ta có h/d = 0,45 Tra bảng (3.4) ta có : F = 0,564 3.2.2 Tính kích thước bình • Tính đường kính bình tách Hệ số thực nghiệm F ∞ = 0,25 (m/s) Khối lượng riêng dầu 200C: ρ l = 833(kg / m ) Khối lượng riêng khí (đktc): ρ k = 1,034( kg / m ) Tỷ lệ khí hỗn hợp: Hệ số khí hoà tan dầu: Lưu lượng khối lượng 1h : m = (Γ − K p P)Qgio Γ = 170,5 KP= 1,0565.10-5 (m3/m3 Pa) ρl ρg ⇒ m = (170,5 −1,0565.10 −5.15,5.10 ) (3.22) 5.10 1,034 = 39857.(kg / h) 24 833 Theo cơng thức (3.9) ta có : m 0,5 39857 0, ) 0,0188.( ) F F∞ 0,564.0,25 d= = = 1,85(m) (( ρ l − ρ g ) ρ g ) 0, 25 ((833 − 1,034).1.034) 0, 25 0,0188.( • Thể tích bình tách Theo (3.12) ta có: V= Qn t 5.10 150 = = 23(m ) 24.3600 F ρ l 24.3600 0,45.833 • Chiều dài bình: L=4V/d2.Π= 8,5 (m) 48 • Chiều dày thành bình Theo (3.16) ta có: t= P.Dt 1,55.185 +C = + 0,3 = 1,72(cm) với S=120 Mpa (thép hợp kim) E.S − P 2.120.0,85 − 1,55 Chiều dày bao quanh toàn bình chưa tính tới độ ăn mịn cho phép 1,42 cm Theo catalog hãng chế tạo SiiRTEC NIGI.S.p.A chọn bình có thơng số sau: Kích thước bình tách :d.l=2000.7960 mm Thể tích 25 m3 Tiêu chuẩn thiết kế chế tạo: ASME SECTION VIII DIVISION Áp suất tính tốn 2,7 Mpa Áp suất làm việc 1,6 Mpa Nhiệt độ tính tốn: 1250C Nhiệt độ làm việc: 450C Loại bình nằm ngang Với thơng số ta tính khối lượng diện tích sàn lắp đặt, sàn chịu tải 3.2.3 Khối lượng bình: Hệ Mét Hệ Anh L=7,96 m 25ft d=200cm 6,2 ft t=1,42 cm 0,55 in Đối chiếu với hình (3.1) ta được: W v=15000 lb=6803kg (đây khối lượng chưa kể đến chất lưu làm việc hay thử thuỷ lực…) 3.2.4 Diện tích mặt sàn lắp đặt Từ tốn đồ hình (3.1) ta tìm diện tích dùng để lắp đặt bình tách với thông số 670 ft2 Tức cần diện tích bề mặt khoảng 65 m2 3.2.5 Sàn chịu tải: Theo cơng thức (3.21) ta có : Ww=V.1000+ Wv(kg) =25.1000 +6803=31803 (kg) Như trọng lượng mà sàn phải chịu 31,803 tấn, có nghĩa sàn chịu tải trọng phân bố là: 31,803/65=0,49 tấn/m2 3.2.6 Tính tốn gia cố bình tách + Sơ đồ gia cố 49 Trong trình nối thiết bị với bình tách, ta phải đảm bảo độ bền mối nối điều kiện làm việc bình, phương pháp hay sử dụng gia cố mối nối Người ta đưa đường kính giới hạn do, cần phải gia cố giá trị dl>do Trong đó: d: đường kính ống lỗ cần gia cố S1: chiều dày thành ống nối l1 : chiều dài phần bên thân ống nối l3 : chiều dài phần bên thân ống nối l :độ rộng đệm t: chiều dầy thành bình C: chiều dầy kể tới độ ăn mịn D: đường kính bình Theo tiêu chuẩn ΓOCT 14349-80 ta có cơng thức tính chiều dầy bình tách: t= P.Dt 1,6.200 + Ck = + 0,28 = 1,62(cm) 2.E.S − P 2.1.120 − 1,6 với Ck chiều dầy dự phòng ăn mịn thành bình Ck=0,28 cm Chiều dầy đáy bình: (3.23) 50 t= P.R 1,6.200 + Cσ = + 0,42 = 1,75(cm) 2.E.S − 0,5.P 2.1.120 − 0,5.1,6 (3.24) với Cσ chiều dầy dự phịng ăn mịn đáy bình Cσ=0,42 cm Chọn chiều dày chung là: t=1,8 cm Đường kính cần giới hạn lỗ cần gia cố thành bình là: d o = 2( t − Ck 1,8 − 0,28 − 0,8) D.(t − C k ) = 2( − 0,8) 200(1,8 − 0,28) = 11,6(cm) (3.25) tr 1,34 t r : chiều dày thiết kế Với lỗ có đường kính nhỏ 11 cm thành bình khơng cần phải thiết kế gia cố bổ sung Đường kính giới hạn lỗ cần gia cố đáy bình: d o = 2( t − Cσ − 0,8) Dr (t − Cσ ) tr (3.26) P.Dr 4.E.S − P (3.27) r Dr = D − 3( ) D (3.28) Với : t r = Ta thay thông số: r = 40 (cm) ⇒ Dr = 375cm t r = 1,25cm ⇒ do= 13,8 (cm) + Tính tốn gia cố: áp dụng tính tốn cho lỗ có đường kính 45 cm (lắp đậy) - Chiều dầy thân ống nối cần gia cố: S1 R = P.d 1,6.45 = = 0,34(cm) 2.E.S − P 2.0,9.120 − 1,6 (3.29) - Chiều dài phần bên thân ống nối: l1 = 1,25 (d + 2.C )( S1 − C ) = 1,25 (45 + 2.0,28)(1 − 0,28) = 7,16(cm) (3.30) Lấy chiều dày thành ống ban đầu là: S1 =1 cm - Chiều dài bên phần thân ống: l3 R = 0,5 ( d + 2.C )( S1 − 2.C ) = 0,5 (45 + 2.0,28)(1 − 2.0,28) = 2,2(cm) (3.31) - Độ rộng tính tốn đệm: l R = Dr ( S + t − C ) = 200.(1 + 1,8 − 0,28) = 26(cm) (3.32) 51 CHƯƠNG CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG BÌNH TÁCH 4.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình tách Một thiết bị tách có hiệu quả, xem hồn thiện kỹ thuật khơng để bọt khí giọt dầu theo đường xả, thời gian lưu giữ chất lỏng thấp, tiêu hao kim loại thiết bị phải tạo cân pha Ngoài bề mặt tiếp xúc dầu - khí thơng số quan trọng, giảm thời gian đạt tới trạng thái cân tránh bọt khí theo đường lỏng Việc tách khí có hiệu hỗn hợp phân tán tốt, tạo giọt dầu có kích thước khoảng 1- mm3 giữ lại phận chiết sương Kích thước hàm số tỷ số sức căng bề mặt δ hiệu số mật độ ∆p: δ/∆p Khả tách khí thiết bị phụ thuộc vào yếu tố: - Thiết bị tách: chiều dài, đường kính, thiết kế bố trí bên trong, số bậc tách, áp suất nhiệt độ vận hành, mức chất lỏng điều kiện vật lý thiết bị nói chung chi tiết cấu thành - Tính chất chất lưu: tính chất lý hố, mật độ ρ, độ nhớt μ, hệ số cân K, tỷ lệ khí - lỏng, kích thước giọt dầu vào phận chiết sương, dòng chảy dòng chất lỏng giếng (ổn định hay chảy rối), hàm lượng tạp chất, xu hướng tạo bọt - Tính chất hố lý dầu kích thước giọt dầu khó nhận biết cách xác Khi tính tốn khả kích thước thiết bị tách thường vào tài liệu thực nghiệm giả định theo cách so sánh kinh nghiệm Ngồi ra, q trình tách số cố thường xảy ảnh hưởng tới trình tách: Mức chất lỏng cao Mức chất lỏng thấp Áp suất bình cao Áp suất bình thấp 4.2 Các biện pháp nâng cao nhằm nâng cao sử dụng bình tách 4.2.1 Các biện pháp mặt kỹ thuật Các biện pháp mặt kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu sử dụng bình tách bao gồm: 52 • Phải tiến hành phân loại dầu nắm rõ tính chất lý, hóa dầu như: độ nhớt, nhiệt độ đông đặc, sức căng bề mặt, độ dẫn nhiệt Từ bố trí thiết bị tách hợp lý để đạt hiệu tách cao • Thực tốt quy trình cơng nghệ thiết bị tách Từ việc tính tốn bình tách (chiều dài, đường kính, bố trí thiết bị bên bình tách) tới điều kiện vật lý nơi lắp đặt, áp suất nhiệt độ vận hành, số bậc tách để đạt hiệu tách cao • Thực tốt cơng tác bảo dưỡng, sửa chữa bình tách quy trình thiết kế - Thường xuyên kiểm tra trạng thái bình, hoạt động thiết bị kiểm tra đo lường, cấu an tồn phụ tùng bình - Khi áp suất làm việc tăng mức cho phép yêu cầu khác quy định quy trình đảm bảo phải đình hoạt động để kiểm tra có biện pháp điều chỉnh sửa chữa - Thường xuyên chỉnh van an toàn cho phù hợp - Kiểm tra kết cấu kim loại thiết bị bình thiết bị dùng cho công tác sửa chữa bảo dưỡng - Phải định kỳ kiểm tra sửa chữa bảo dưỡng bình, đảm bảo cho hoạt động an toàn Mọi thay đổi kết cấu bình trình sửa chữa phải thỏa thuận văn người chế tạo - Các mối hàn dọc khoang liền thân bình với mối hàn đáy bình khơng nằm liền nhau, mà phải lệch đoạn lần chiều dày, không mỏng 100 mm 4.2.2 Các biện pháp mặt công nghệ Khử nhũ đường vào bình tách Xử lý lắng đọng Parafin Ngăn ngừa, xử lý cặn Sử dụng hoá chất tách bọt nhằm tăng lượng sản phẩm khai thác dầu khí 4.2.2.1 Khử nhũ đường vào bình tách a Giải pháp học Thực tế nhũ tương nghịch thường không ổn định ổn định trung bình Chúng bị phá hủy qua lớp lọc rắn háo nước chế tạo từ sỏi, dăm, kính vụn, cầu Polyme,… 53 Người ta đưa chất phá nhũ loạt cầu Polyme rắn vào bên đường ống trước hỗn hợp dầu - nước - khí vào bình tách Sự khử nhũ dựa vào tượng hấp thụ ẩm ướt lớp lọc rắn háo nước Sự tương tác phân tử chất lỏng với phân tử rắn mạnh tương tách phân tử lỏng với Vì chất lỏng loang theo bề mặt tẩm ướt chất rắn Tùy theo tính chất chất rắn, lỏng mà tẩm ướt tồn phần, phần khơng tẩm ướt Chất lỏng bôi trơn vật rắn mạnh tương tác phân tử chúng yếu Nước chất lỏng phân cực, có sức căng bề mặt lớn dầu nên tẩm ướt bề mặt chất rắn tốt dầu Cịn dầu chất lỏng khơng phân cực với sức căng bề mặt nhỏ tẩm ướt số chất rắn định Lúc dầu nước nhũ tách khỏi Các giọt dầu kết dính lại với Nhũ tương xử lý Vật liệu dùng để khử nhũ phải thỏa mãn: Phải có tính tẩm ướt tốt, có khả tạo liên kết vật liệu thấm với giọt nước, phá hủy màng ngăn pha nhũ tạo điều kiện cho dầu kết dính Có độ bền để khơng bị phá hủy lẫn vào hỗn hợp sử dụng lâu dài b Giải pháp điện Người ta chiếu điện trường vào bình tách giai đoạn tách lắng phân ly trọng lực Dưới tác dụng điện trường, giọt nước chuyển động pha với điện trường thời điểm chúng trạng thái dao động Chúng bị biến dạng liên tục, hình dáng ln thay đổi thuận lợi cho việc phá nhũ kết dính giọt 4.2.2.2 Xử lý lắng đọng Parafin Việc xử lý lắng đọng Parafin góp phần tăng hiệu tách bình tách Công việc trước hết phải tổ chức công tác vận chuyển sau xử lý bề dày lắng đọng đạt đến giới hạn a Các phương pháp ức chế Parafin Phương pháp phủ lớp sơn bảo vệ Phương pháp phủ bọc bên bình tách lớp thuỷ tinh lớp nhựa dày 0,8 ÷ 1mm để làm giảm bám dính Parafin Độ nặng Parafin làm cho rơi khỏi bề mặt trước tụ lại lớp dày đến mức có hại Ngày người ta hồn thiện cơng nghệ sử dụng thép khơng gỉ với bề mặt 54 phủ cacbon có cấu trúc giống kim cương Cơng nghệ làm giảm độ bám dính tinh thể đến 70 - 100% giảm vi sinh vật đến 90% Phương pháp dùng hoá phẩm ức chế Trong tất phương pháp phương pháp dùng hố phẩm ức chế có ưu điểm Giá thành không cao phải bơm lượng nhỏ hố chất, phương pháp xử lý đơn giản tốn b Các phương pháp khử parafin Hiện nay, XNLD Vietsovpetro có sử dụng số phương pháp sau để tiến hành loại bỏ parafin: Phương pháp khí Sử dụng giải pháp khí để tiến hành loại bỏ parafin việc người ta dùng phương pháp nạo vét khác để di dời cặn parafin bám dính bình chứa, bình tách Phương pháp địi hỏi lượng lớn nhân cơng có nhược điểm phải dừng hoạt động sản xuất Phương pháp vi khuẩn Người ta dựa vào ưu sinh sản vi khuẩn, dùng vi khuẩn “ăn” parafin để tiến hành áp dụng phương pháp Khả tẩy rửa parafin phương pháp cho hiệu tốt, giá thành đắt phụ thuộc vào nguồn cung cấp từ nước ngồi khơng thuận tiện Chính mà phương pháp sử dụng XNLD Vietsovpetro bị hạn chế Hiện phương pháp áp dụng nhiều Trung quốc Phương pháp hoá phẩm Người ta tiến hành dùng phản ứng hóa phẩm parafin nhằm đẩy parafin trở lại dầu thơ Hình 4.1.Sơ đồ xử lý Parafin hóa chất 55 Chú thích: 1- Bình tách bậc 5- Bình tách bậc 2- Buồng trộn hóa phẩm Bình tách ngưng tụ 3- Lị nung 7- Máy bơm 4- Bình ủ nhiệt 8- Tàu chứa dầu Sản phẩm khai thác từ giếng đưa vào bình phân ly dầu - khí số Tại khí đồng hành tách khỏi dầu, dầu khí hịa tan cịn lại áp suất phân ly trộn với dung dịch 10% Bicromat natri (Na 2Cr2O7.2H2O) gọi Crompic với hàm lượng - kg cho dầu Hỗn hợp thu tiếp tục đưa vào buồng làm nóng kiểu lị điện số tới nhiệt độ 80 - 90 oC Sau dẫn sang bình ủ nhiệt số 4, nhiệt độ giữ 70 - 80 oC 30 phút, lúc tác dụng hóa phẩm làm cho độ nhớt sức căng bề mặt dầu giảm Parafin khử Hỗn hợp dầu khí đưa tới bình tách số để tách nốt phần khí cịn sót dầu, khí tách đưa tới bình tách ngưng tụ số để tách bụi dầu bị theo dịng khí Cịn dầu thơ máy bơm số bơm đến tàu chứa số 5.2.2.3 Phương pháp ngăn ngừa, xử lý cặn Người ta chiếu vào dịng chất lưu, trạm gia nhiệt từ trường có cường độ thích hợp Từ trường làm chậm lại trình lắng đọng muối nước vỉa Những hạt cát vừa với số lượng nhỏ loại bỏ lắng đọng bình tách đứng với phễu đáy loại bỏ chúng theo định kỳ Muối loại bỏ chúng cách cho thêm nước vào dầu muối hòa tan nước tách khỏi dầu xả ngồi Đối với bình tách ngang người ta tiến hành bơm, phun tia nước vào chỗ có cặn Phương pháp thường sử dụng muối lắng đọng phần lớn Natri clorua vị trí lắng đọng khơng q khó khăn Khi nước bơm với áp lực mạnh vào thẳng vị trí lắng đọng muối, giải pháp đơn giản rẻ tiền hiệu 4.2.2.4 Xử lý dầu bọt hóa chất Bọt dầu thành phần sản phẩm tách khơng triệt để dầu khí, thường xuất sản phẩm dầu khí giếng khoan sâu Áp suất vỉa lớn, nhiệt độ vỉa cao, cộng với tốc độ khai thác nhanh gây khối lượng bọt lớn Bọt kết giọt dầu mang theo với khí vào hệ thống xử lý khí Tại chúng làm đầy bình buồng chứa tháp 56 glycol bình nén gây tượng tắc nghẽn Hố chất tách bọt ngăn chặn tượng cách kết tụ nhanh chóng bọt khí a Sự tạo thành bọt Nhiều nghiên cứu tạo thành bọt dầu có liên quan tới độ nhớt bề mặt dầu - khí, cụ thể độ giãn nở độ nhớt biến dạng Nếu giá trị thuộc tính cao, cần khởi động nhiều lần hệ thống xả Các hợp chất hoạt động bề mặt giống chuỗi ngắn bon dioxi phenol có tác dụng ổn định bọt, chúng ảnh hưởng tới đặc tính độ nhớt b Công nghệ tách bọt Tác nhân tách bọt làm giảm tượng tạo bọt cách thay đổi độ nhớt bề mặt phân cách dầu - khí kết tụ nhanh chóng bọt khí Hóa chất tách bọt hoạt động bề mặt cịn gọi hóa chất bề mặt Loại hóa chất tách bọt hiêụ loại hóa chất gốc silicol Bởi chúng thường nằm mặt mà khơng bị lắng xuống đáy (khác với hóa chất khác) Và khơng gây hiệu ứng phụ khơng mong muốn khác, ví dụ nhũ tương Baker petrolite sử dụng hóa chất gốc silicol, tính tốn cách chi tiết cho ứng dụng dầu khí Có vài loại hóa chất silicol sử dụng loại có ảnh hưởng khác Hóa chất sử dụng phổ biến loại mơ phổng hình 4.3, cịn gọi polydimethylsiloxane Loại hóa chất sử dụng có ưu điểm kinh tế, sản xuất rộng rãi giá thành thấp, phù hợp với ứng dụng lĩnh vực tách bọt c Hệ thống thiết bị xử lý Người ta bố trí loạt bình tách đầu vào hệ thống Các bình tách vận hành áp suất cao 1000 ÷ 1800 psi Các bình tách áp suất thấp Đầu bình tách đầu vào bình tách Nếu khí có áp suất cao vận chuyển trực tiếp đến nơi bán Còn áp suất thấp cần nén lại để đạt tới áp suất cao trước đem bán Dầu thô thường mang theo dịng khí ngun nhân gây nên tương tắc nghẽn thiết bị xử lý 57 Hình 4.2.Thiết bị xử lý sản phẩm Việc bơm hóa chất định kỳ vào thiết bị xử lý giải pháp hữu hiệu Đồng thời cho phép tăng thể tích lưu trữ dầu khí thiết bị mà khơng cần trang bị thêm trang thiết bị khác thiết bị lưu trữ lớn khác Và giảm giá thành sản phẩm Thực tế, vịnh mexico người ta sử dụng hóa chất tách bọt phổ biến q trình sử lý sản phẩm khái thác 58 KẾT LUẬN Bình tách dầu khí đề tài quan trọng q trình khai thác dầu khí Đây cơng việc phức tạp, bao gồm nhiều cơng đoạn chứa đựng nguy hiểm tiềm ẩn trình thao tác sửa chữa thiết bị, bình tách thiết bị chịu áp lực, nên chúng gây cháy nổ q trình vận hành sửa chữa ta không tuân thủ ngun tắc an tồn Cùng với việc vận hành phải đảm bảo cho bình tách đạt hiệu cao nhất, tức thời gian lưu giữ chất lỏng bình hợp lý, tránh trường hợp lâu, làm giảm suất tách bình Yêu cầu đặt thời gian lưu giữ chất lỏng bình phải đạt giới hạn cho phép cho đạt hiệu tách cao Để nâng cao hiệu trình sử dụng bình tách việc tuân thủ quy trình bảo dưỡng, sửa chữa quan trọng Nó phải thực theo quy trình kỹ thuật thời gian quy định Thông qua việc làm đề tài tốt nghiệp " Tìm hiểu bình tách dầu khí C-1 hệ thống thu gom sản phẩm khai thác giàn MSP-mỏ Bạch Hổ Các giải pháp nhằm nâng cao hiệu sử dụng bình tách " giúp em có kiến thức quan trọng bình tách Đồ án vấn đề thường gặp bình tách Việc tính tốn thơng số cho bình tách nhằm đạt hiệu tách vô quan trọng Trong đồ án rõ phương pháp tính tốn thơng số bình tách nói chung đặc biệt tính tốn cụ thể cho bình C1 Với tính chất đặc biệt loại dầu mỏ mỏ Bạch Hổ, để có hiệu tách cao ta phải nghiên cứu tính chất loại dầu mỏ tách, yếu tố ảnh hưởng tới hiệu tách parafin, nhũ tương dầu…Do đồ án phương pháp khắc phục yếu tố cho hiệu tách cao Bên cạnh quy phạm an tồn bình tách, quy định phải tuân theo trình sử dụng bình tách Như vậy, sau trình thực tập, làm đồ án, hướng dẫn thầy Lê Đức Vinh, em hoàn thành đồ án Một lần em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy ,cùng thầy cô môn Thiết bị dầu khí bạn lớp giúp đỡ tơi hồn thành đồ án Hà Nội,ngày 20 tháng năm 2017 59 SVTT: Đặng Đình Ngọc ... tách Dầu Khí cấp I hệ thống cơng nghệ khai thác Bình tách C1 lắp đặt BM-03 Giàn cố định MSP thu? ??c XNKTDK Dầu sau tách cấp I bình C1 đẩy tiếp sang bình C2 để tách cấp II Dầu sau tách cấp II bình. .. thác giàn MSP-mỏ Bạch Hổ Các giải pháp nhằm nâng cao hiệu sử dụng bình tách? ??’ với mục tiêu nghiên cứu phương pháp tách dầu từ hỗn hợp dầu khí, cấu trúc thiết bị bình tách dầu khí, ngun lý hoạt... tổ hợp khai thác , thu gom dầu khí MSP 31 CHƯƠNG CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BÌNH TÁCH C1 2.1 CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ CHỨC NĂNG CỦA BÌNH TÁCH C1 2.1.1 Cấu tạo bình tách C1 Bình tách C1 có cấu