Từ những yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả làm việc của thiết bị tỏch ta đưa ra cỏc phương phỏp nõng cao hiệu quả sử dụng như sau:
1. Khử nhũ trờn đường ống trước khi hỗn hợp dầu - khớ đi vào thiết bị tỏch Dầu khai thỏc lờn sau giai đoạn tỏch nước cơ bản vẫn cũn lại một lượng nước tồn tại dưới dạng nhũ, thành phần chủ yếu là nước vỉa cú chứa cỏc muối khoỏng chủ yếu như: NaCl, CaCl2, MgCl2… và cỏc tạp chất cơ học khỏc. Khớ hữu cơ, vụ cơ cũng cũn sút lại trong dầu thụ sau khi tỏch nước cơ bản thành phần khớ chủ yếu như: CH4, C2H6, C3H8, C4H10, H2S, CO2, He.
Hàm lượng nước và dung dịch nước của cỏc muối khoỏng tạo thành nhũ tương bền vững gõy cản trở cho cụng tỏc vận chuyển (cú thể gõy tắc nghẽn đường ống), chế biến dầu làm han gỉ đường ống và thiết bị.
Nhiệm vụ chủ yếu lỳc này là tỏch nước và tỏch muối hơn nữa đa số muối trong nước vỉa là muối hoà tan nờn chủ yếu là tỏch nước. Nước tồn tại trong thời điểm này chủ yếu dưới dạng nhũ mà phổ biến là nhũ thuận nghịch (nước trong dầu), nờn trọng tõm của việc tỏch nước là khử nhũ thuận nghịch, giải phỏp chớnh dựng khử nhũ gồm:
+ Giải phỏp cơ học: lắng, ly tõm. + Giải phỏp nhiệt.
+ Giải phỏp điện. + Giải phỏp hoỏ học.
Cỏc giải phỏp đưa ra mục đớch cuối cựng là dầu thu được phải đạt tiờu chuẩn thương mại như trong bảng sau:
Bảng 5.1. Cỏc chỉ tiờu dầu đạt tiờu chuẩn thương mại
Cỏc chỉ tiờu Định mức theo nhúm dầu
1 2 3
Hàm lượng nước, % trọng lượng 0,5 1,0 1,0
Muối clo, mg/lớt 100,0 300,0 1800,0
Tạp chất cơ học, % trọng lượng 0,05 0,05 0,05
Áp lực hơi bóo hoà tại điểm cấp,
Dầu thương mại trước khi tới nhà mỏy chế biến lại phải khử nước đến 0,1 mg/lớt và muối tới 5 mg/lớt hoặc thấp hơn. Bõy giờ ta đi tỡm hiểu cụ thể từng phương phỏp sử lý.
● Khử nhũ trờn đường ống bằng hoỏ chất.
Đõy là giải phỏp phổ biến nhất và mang lại hiệu quả cao nhất, bằng cỏch dựng cỏc hoỏ chất cú tớnh chất hoạt tớnh bề mặt nhõn tạo cú hoạt tớnh cao hơn cỏc hoạt chất bề mặt cú trong tự nhiờn bơm vào trong đường ống (nõng, thu gom) trước trạm xử lý để tăng năng suất và chất lượng làm việc của trạm, tăng khả năng vận chuyển của hệ thống thu gom. Khi chảy trờn đường ống thỡ chất khử nhũ cú điều kiện và thời gian hoà trộn, khử lớp bảo vệ và tỏch nhũ thành hai pha dầu – nước, quỏ trỡnh này xảy ra tương đối phức tạp. Việc khử nhũ trờn đường ống cũn tăng việc chống già hoỏ của nhũ, giỳp cho việc khử nhũ dễ dàng khi nhũ mới hỡnh thành.
● Phương phỏp kết lắng và phõn ly trọng lực.
Trong cỏc bể lắng – chứa, dầu được phõn dũng đều theo tiết diện bể từ phớa dưới, nổi qua một lớp nước thực hiện qỳa trỡnh rửa, keo tụ. Dầu nổi lờn phớa trờn cựng của bể và nước lắng xuống dưới, đõy là giải phỏp sử dụng sự khỏc nhau về tỷ trọng của cỏc pha.
● Phương phỏp nhiệt hoỏ.
Khoảng 80% sản lượng dầu khai thỏc cú ngậm nước đó được xử lý bằng phương phỏp nhiệt hoỏ, phương phỏp đỏp ứng được sự thay đổi hàm lượng nước trong một phạm vi rộng, cú thể thay đổi dễ dàng chất khử nhũ và chế độ làm việc cho phự hợp với tớnh chất của nhũ, hạn chế được sự tổn hao của cỏc thành phần nhẹ. Cỏc loại dầu nặng và dầu nhớt thỡ khử nhũ trờn đường ống kốm theo nhiệt hoỏ là hợp lý nhất để tỏch muối và nước. Với dầu mật độ trung bỡnh (0,83 – 0,85) độ nhớt trung bỡnh 10 – 15 cp và độ ngậm nước đến 40% thỡ cú thể khụng cần xử lý trờn đường ống mà chỉ cần xử lý bằng nhiệt hoỏ.
● Phương phỏp lọc và rửa.
Trong thực tế cỏc nhũ tương dầu kiểu thuận nghịch khụng ổn định hoặc độ ổn định trung bỡnh sẽ bị phỏ huỷ khi đi qua lớp lọc rắn hỏo nước chế tạo từ sỏi, dăm, kớnh vụn, cỏc quả cầu polimer, phoi gỗ, phoi kim loại…
Sự khử nhũ dựa vào hiện tượng tẩm ướt lựa chon, đi kốm với sự hấp thụ. Khi tương tỏc giữa cỏc phần tử chất lỏng và cỏc phần tử chất rắn mạnh hơn so với liờn kết giữ cỏc phần lỏng với nhau thỡ chất lỏng sẽ loang theo bề mặt và tẩm ướt chất rắn. Tuỳ theo tớnh chất rắn – lỏng mà sự tẩm ướt cú thể hoàn toàn, từng phần hoặc khụng tẩm ướt, cỏc chất lỏng phõn cực như dầu với sức căng bề mặt bộ thường tẩm ướt bề
Vật liệu lọc từ rắn dựng khi khử nhũ phải thoả món một số điều kiện như:
+ Phải cú tớnh tẩm ướt tốt, cú khả năng tạo liờn kết giữa cỏc vật liệu thấm với cỏc giọt nước, phỏ huỷ màng ngăn cỏch giữa cỏc pha của nhũ, tạo điều kiện cho nước kết dớnh.
+ Cú độ bền cao, cú thể sử dụng lõu dài ớt phải thay thế. ● Phương phỏp khử nhũ bằng điện trường.
Điện trường là một giải phỏp dựng chủ yếu để tỏch muối ra khỏi dầu nặng, dầu trung bỡnh và thường được bố trớ sau giai đoạn tỏch lắng và phõn ly trọng lực. Dưới tỏc dụng của điện trường thỡ cỏc giọt nước chuyển động đồng pha với trường điện chớnh và ở mọi thời điểm chỳng luụn ở trạng thỏi dao động, do đú chỳng bị biến dạng liờn tục, hỡnh dỏng luụn thay đổi thuận lợi cho việc phỏ huỷ và kết dớnh của cỏc giọt. Ngoài ra thỡ phương phỏp khử nhũ bằng tĩnh điện cũng mang lại hiệu quả cao.
● Khử nhũ theo cơ chế sủi bọt.
Đõy là phương phỏp nhờ vào sự tỏch khớ của cỏc giọt dầu khi nổi qua một đệm nước, trong quỏ trỡnh nhũ chuyển động từ đỏy bể đi lờn hay qua hệ thống thu gom, thiết bị sử lý dầu – nước thỡ ỏp suất sẽ giảm từ từ làm cho cỏc bọt khớ trong dầu được hỡnh thành, gión nở tăng kớch thước, xớch lại gần nhau, kết dớnh tăng kớch thước giọt và dần dần tỏch ra khỏi dầu. Quỏ trỡnh này khụng xảy ra với cỏc giọt nước vỡ rằng lượng khớ hoà tan trong nước khụng đỏng kể, gần như cỏc bọt khớ khụng tồn tại trong nước.
2. Xử lý lắng đọng parafin.
Quỏ trỡnh xử lý lắng đọng parafin gúp phần làm tăng hiệu quả làm việc của cỏc thiết bị tỏch. Khi bề dầy lắng đọng đạt giới hạn chỳng ta phải tiến hành khử, cỏc phương phỏp khử phụ thuộc vào tuyến ống và thành phần lớp lắng đọng.
Quỏ trỡnh lắng đọng parafin chịu ảnh hưởng của cỏc yếu tố như: chất lượng đường ống, ỏp suất và tốc độ vận chuyển, nhiệt độ mụi trường và tớnh chất của dầu.
Từ đú ta cú một số phương phỏp vận chuyển dầu nhiều parafin như sau:
+ Duy trỡ ỏp suất cao trờn tuyến ống thu gom (10 – 15 at) để hạn chế việc tỏch khớ và để duy trỡ tốc độ dũng chảy cao ngăn cản sự lắng đọng.
+ Duy trỡ nhiệt độ của dầu cao hơn nhiệt độ đụng đặc của parafin. + Vận chuyển dầu cựng khớ hoặc nước.
+ Giảm độ nhỏm và khả năng bỏm dớnh của ống bằng cỏch sơn phủ hoặc trỏng thuỷ tinh bờn trong bề mặt ống.
+ Pha loóng dầu trước khi vận chuyển, đõy là phương phỏp làm giảm tổn hao ỏp suất, giảm độ nhớt tăng tốc độ vận chuyển và làm giảm nồng độ parafin.
+ Sử dụng hoỏ chất, đú là cỏc hoạt chất bề mặt ngăn cản sự hỡnh thành nhũ tương dầu, thành ống sẽ tiếp xỳc với nước chứ khụng tiếp xỳc với dầu.
+ Sử dụng cỏc phương phỏp hỗn hợp như: nhiệt hoỏ, nhiệt từ.
Khi đó xảy ra lắng đọng parafin thỡ ta sử dụng cỏc phương phỏp sau đõy để sử lý:
+ Giải phỏp cơ học: Dựng cỏc mỏy cào, mỏy nạo hoặc phoi đẩy.
+ Dựng dung mụi hoà tan: Dựng CHCl3 hoặc CS2 pha cựng với nước và bơm vào đường ống.
+ Dựng chất phõn tỏn: Khụng cú tỏc dụng hoà tan nhưng cú tỏc dụng tăng độ phõn tỏn của lắng đọng.
+ Giải phỏp nhiệt: Chủ yếu dựng nước núng để tuần hoàn và chỉ dựng khi sự lắng đọng ở mức độ thấp.
Phải tiến hành phõn loại dầu cũng như nắm rừ tớnh chất lý hoỏ của dầu như: độ nhớt, nhiệt độ đụng đặc, sức căng bề mặt, độ dẫn nhiệt…, từ đú bố trớ thiết bị tỏch một cỏch hợp lý để đạt hiệu quả tỏch cao nhất.
Thực hiện tốt cỏc quy tỡnh cụng nghệ của thiết bị tỏch, từ việc tớnh toỏn cỏc thụng số cơ bản như chiều dài, đường kớnh, bố trớ cỏc chi tiết bờn trong đến điều kiện vật lý nơi lắp đặt, ỏp suất và nhiệt độ làm việc, số cấp tỏch… Đồng thời phải thực hiện tốt cụng tỏc bảo dưỡng và cỏc quy phạm an toàn khi vận hành thiết bị tỏch.
KẾT LUẬN
Do đặc điểm dầu mỏ Việt Nam cú chứa một hàm lượng parafin, nhựa asphaten lớn, độ nhớt nhiệt độ đụng đặc cao nờn gặp khỏ nhiều khú khăn trong quỏ trỡnh thu gom, vận chuyển và cất chứa. Hiện nay cụng nghệ xử lý dầu mỏ trờn cỏc giàn cố định là hệ thống cỏc bỡnh tỏch, nhờ cỏc thiết bị này mà sản phẩm dầu thụ sau khi qua hệ thống sẽ được phõn ra thành cỏc pha riờng biệt cú sự ổn đinh cao thuận tiện cho quỏ trỡnh thu gom và xử lý, trỏnh được cỏc sự cố xảy ra đối với cỏc thiết bị.
Qua quỏ trỡnh tỡm hiểu và hoàn thành đề tài ‘’Nghiờn cứa thiết bị tỏch pha, tớnh toỏn cỏc thụng số cơ bản cho bỡnh tỏch’’ đó giỳp cho em cú những kiến thức quan trọng về thiết bị tỏch qua đú tớnh toỏn cỏc thụng số cụ thể của bỡnh tỏch và đưa ra những nhận xột, lựa chọn, sử dụng thiết bị một cỏch hợp lý, hiệu quả. Kết quả tớnh toỏn một số thụng số kỹ thuật cơ bản cho bỡnh tỏch đem so sỏnh với cỏc số liệu của thiết bị đang sử dụng thỡ thấy tương đối phự hợp.
Trong quỏ trỡnh sử dụng cỏc loại thiết bị tỏch, phải tuyệt đối tuõn thủ theo cỏc tiờu chuẩn, quy định lắp đặt và vận hành, cú kế hoạch kiểm tra an toàn, bóo dưỡng theo định kỳ.
Ngày nay tuy cụng nghệ thiết kế bỡnh tỏch được thực hiện trờn mỏy vi tớnh điện tử hiện đại, song đối với mỗi điều kiện làm việc của từng giàn thỡ lại cho phộp xỏc định cỏc thụng số cơ bản, thụng số kỹ thuật cho bỡnh tỏch một cỏch phự hợp và khỏ đơn giản. Đú là ưu điểm của phương phỏp tớnh tắt so với việc thiết kế bỡnh tỏch trờn mỏy tớnh và việc nắm rừ được phương phỏp tớnh tắt là điều rất quan trọng đối với một kỹ sư Thiết bị dầu khớ.
Hà Nội, 6/2009