- Van: Nº SDV502: đa hỗn hợp dầu khí từ các giếng qua cụm phân dòng xuống đờng ống thu gom tại Block 1,2 vào bình C1,
Chơng IV: Công tác an toàn đối với bình tách dầu khí
IV.1. Quy phạm an toàn, kiểm tra bình tách theo tiêu chuẩn Việt Nam
Việc vận hành các thiết bị phải tuân theo các quy trình công nghệ và các hớng dẫn về an toàn:
+ Việc vận hành các thiết bị phải tuân theo các yêu cầu trong ‘‘Quy trình lắp đặt thiết bị và an toàn sử dụng các bình cao áp’’ đã đợc cơ quan giám sát kỹ thuật Liên Xô phê duyệt, đó là các quy tắc an toàn trong các lĩnh vực công nghiệp
+ Việc vận hành các thiết bị không đợc vợt quá các thông số đã ghi trong các hớng dẫn sử dụng thiết bị, nếu sử dụng khác đi phải đợc sự phê duyệt của bộ phận nghiên cứu và thiết kế kỹ thuật
+ Thiết bị phải đầy đủ các bộ phận an toàn nh ghi trong tài liệu và hớng dẫn đính kèm
+ Thiết bị phải ngừng hoạt động trong các trờng hợp: - Áp suất vợt quá mức cho phép
- Hỏng van an toàn
- Hỏng áp kế và không thể xác định
- Các bulông gia cố mặt bích bị hỏng hoặc không đủ số lợng yêu cầu
- Các đồng hồ đo chỉ báo, thiết bị điều chỉnh bị hỏng, hoạt động không ổn định.
+ Không đợc sửa chữa thiết bị dới áp suất cao
+ Việc xả khí từ thiết bị ra ngoài chỉ đợc thực hiện qua đờng xả ra đuốc, nghiêm cấm việc xả ra khe hở mặt bích
+ Để kiểm tra tốc độ ăn mòn của thiết bị cần tiến hành đo độ dày ít nhất 2 năm một lần bằng biện pháp kiểm tra không phá huỷ.
IV.2. Một số biện pháp nâng cao hiệu qủa sử dụng bình tách IV.2.1. Các yếu tố ảnh hởng tới quá trình tách
Một thiết bị tách có hiệu quả, đợc xem là hoàn thiện về kỹ thuật khi không để thoát các bọt khí cũng nh các giọt dầu theo đờng xả, thời gian lu giữ chất lỏng thấp, tiêu hao kim loại ít, thiết bị phải tạo đợc cân bằng pha. Ngoài ra, bề mặt tiếp xúc khí - dầu cũng là một thông số quan trọng, giảm thời gian đạt tới trạng thái cân bằng và tránh sự thoát các bọt khí theo đờng lỏng. Việc tách khí có hiệu quả khi hỗn hợp đợc phân tán tốt, tạo ra các giọt dầu có kích thớc 1- 2 mm và sẽ đợc giữ lại ở bộ phận chiết sơng. Kích thớc này là một hàm số của tỷ số giữa sức căng bề mặt δ và hiệu số mật độ ∆p: δ/∆p.
Khả năng tách khí của thiết bị phụ thuộc vào các yếu tố:
1. Thiết bị tách: chiều dài, đờng kính, thiết kế và bố trí bên trong, số bậc tách, áp suất và nhiệt độ vận hành, mức chất lỏng và điều kiện vật lý của thiết bị nói chung cũng nh các chi tiết cấu thành
2. Tính chất của chất lu bao gồm: tính chất lý hoá, mật độ ρ, độ nhớt
à, hệ số cân bằng K…, tỷ lệ khí lỏng, kích thớc giọt dầu đi vào bộ chiết sơng, dòng chảy của chất lỏng giếng: ổn định hoặc rối loạn, hàm lợng tạp chất, xu h- ớng tạo bọt.
Tính chất lý hoá của dầu và kích thớc gọt dầu khó nhận biết một cách chính xác. Khi tính toán khả năng và kích thớc thiết bị tách thờng căn cứ vào tài liệu thực nghiệm hoặc giả định theo cách so sánh hoặc kinh nghiệm.
IV.2.2. Các biện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng bình tách
Từ các yếu tố ảnh hởng tới hiệu quả bình tách ta đa ra các phơng pháp để nâng cao hiệu quả sử dụng nh sau:
1. Khử nhũ trên đờng ống trớc khi hỗn hợp dầu khí đi vào bình tách Dầu khai thác lên sau giai đoạn tách nớc cơ bản vẫn còn lại một lợng nớc nào đó dới dạng nhũ. Thành phần nớc chủ yếu là nớc vỉa, có chứa các muối khoáng khác nhau nh là NaCL, CaCl2, MgCl2…và các tạp chất cơ học. Mặt khác sau khi tách nớc cơ bản vẫn còn khí hữu cơ trong dầu nh: CH4, C2H6, C3H8, C4H10; và khí vô cơ nh: H2S, CO2, He.
Hàm lợng nớc và dung dịch nớc của các muối khoáng làm tăng chi phí vận chuyển tạo thành các nhũ tơng bền vững gây trở ngại cho việc chế biến dầu làm han rỉ đờng ống và thiết bị vì vậy phải xử lý dầu để đạt tiêu chuẩn thơng mại. Nhiệm vụ chủ yếu là tách nớc và tách muối và hơn nữa thì đa số muối trong nớc vỉa là muối hoà tan nên chủ yếu là tách nớc.
Nớc tồn tại trong dầu tới thời điểm này chủ yếu dới dạng nhũ . Nhiệm vụ chủ yếu là tách nớc và tách muối và hơn nữa thì đa số muối trong nớc vỉa là muối hoà tan nên chủ yếu là tách nớc.
Nớc tồn tại trong dầu tới thời điểm này chủ yếu dới dạng nhũ mà phổ biến là nhũ tơng nghịch (nớc trong dầu) nên trọng tâm của việc tách nớc là khử nhũ tơng nghịch.
Các giải pháp xử lý (khử nhũ, tách nớc) bao gồm: - Giải pháp cơ học: lắng, ly tâm
- Giải pháp nhiệt - Giải pháp điện - Giải pháp hoá học.
Trong đó giải pháp hoá học là phổ biến nhất vì có hiệu quả cao. Bản chất của nó là dùng các chất khử nhũ, là các chất hoạt tính bề mặt nhân tạo có hoạt tính cao hơn các hoạt chất bề mặt có trong tự nhiên. Mục tiêu cuối cùng là dầu phải đạt tiêu chuẩn thơng mại nh trong bảng sau:
Bảng IV.1. Các chỉ tiêu dầu đạt tiêu chuẩn thơng mại
1 2 3
Hàm lợng nớc, % trọng lợng 0,5 1,0 1,0
Muối clo, mg/lít 100,0 300,0 1800,0
Tạp chất cơ học, % trọng lợng 0,05 0,05 0,05 Áp lực hơi bão hoà tại điểm cấp,
Pa (mmHg) 66650 (300) 66650 (300) 66650 (300) Dầu thơng mại trớc khi tới nhà máy chế biến lại phải khử nớc đến 0,1 mg/lít và muối tới 5 mg/lít hoặc thấp hơn. Ta đi vào nội dung của từng phơng pháp:
• Khử nhũ trên đờng ống bằng hoá chất.
Đó là đa chất khử nhũ vào trong đờng ống (nâng, thu gom) trớc trạm xử lý để tăng năng suất và chất lợng làm việc của trạm, tăng khả năng vận chuyển của hệ thống thu gom. Khi chảy trên đờng ống thì chất khử nhũ có điều kiện và thời gian hoà trộn, khử lớp bảp vệ và tách nhũ thành 2 pha dầu nớc. Quá trình này có vẻ đơn giản nhng thực chất rất là phức tạp. Việc khử nhũ trên đờng ống còn tăng việc chống già hoá của nhũ, tạo cho việc khử nhũ dễ dàng khi nhũ còn mới hình thành.
• Phơng pháp kết lắng và phân ly trọng lực
Trong các bể lắng- chứa, dầu đợc phân dòng đều theo tiết diện bể từ phía dới, nổi qua một lớp nớc, thực hiện quá trình rửa, keo tụ. Dầu nổi lên phía trên cùng của bể và nớc lắng xuống phía dới.
• Phơng pháp nhiệt hoá
Các phơng pháp khử nhũ không đốt nóng và không dùng hoá chất trong nhiều trờng hợp, nhất là với dầu có độ nhớt cao, dầu nặng, dầu có nhựa và parafin sẽ kém hiệu quả. Vì vậy, khoảng 80% sản lợng dầu khai thác có ngậm nớc đã đợc sử lý bằng phơng pháp nhiệt hoá. Phơng pháp đáp ứng đợc sự thay đổi hàm lợng nớc trong một phạm vi rộng, có thể thay đổi dễ dàng chất khử nhũ và chế độ làm việc cho phù hợp với tính chất của nhũ, hạn chế đợc sự tổn hao của các thành phần nhẹ.
Các loại dầu nặng và dầu nhớt thì khử nhũ trên đờng ống kèm theo nhiệt hoá là hợp lý nhất để tách muối và nớc. Với dầu mật độ trung bình 0,83-0,85, độ nhớt trung bình 10-15cp và độ ngậm nớc tới 40% thì có thể không cần xử lý trên đờng ống mà chỉ cần xử lý bằng nhiệt hoá
Thực tế cho thấy các nhũ tơng dầu kiểu nghịch không ổn định hoặc độ ổn định trung bình sẽ bị phá huỷ khi đi qua lớp lọc rắn háo nớc chế tạo từ sỏi, dăm, kính vụn, các quả cầu polimer, phoi gỗ, phoi kim loại…
Sự khử nhũ dựa vào hiện tợng ẩm ớt lựa chọn, đi vào với sự hấp thụ. Khi tơng tác giữa các phân tử chất lỏng với các phân tử chất rắn mạnh hơn giữa các phân tử lỏng với nhau thì chất lỏng sẽ loang theo bề mặt và tẩm ớt chất rắn. Tuỳ theo tính chất rắn- lỏng, sự ẩm ớt có thể toàn phần, từng phần hoặc không ẩm - ớt. Chất lỏng bôi trơn vật rắn càng mạnh khi tơng tác giữa các phân tử của chúng càng yếu. Các chất lỏng không phân cực nh dầu với sức căng bề mặt bé thờng tẩm ớt bề mặt rắn rất tốt. Nớc vốn là chất phân cực, có sức căng bề mặt tốt hơn và chỉ tẩm ớt một số chất rắn nhất định nh: thạch anh, thuỷ tinh.
Vật liệu lọc từ chất rắn dùng khi khử nhũ phải thoả mãn một số điều kiện sau:
- Phải có tính tẩm ớt tốt, có khả năng tạo liên kết các vật liệu thấm với các giọt nớc, phá huỷ màng ngăn cách giữa các pha của nhũ và tạo điều kiện cho nớc kết dính
- Có độ bền đầy đủ, có thể sử dụng lâu dài và ít phải thay thế
• Phơng pháp khử nhũ bằng điện trờng
Dùng tách muối ra khỏi dầu nặng, dầu trung bình và thờng đợc bố trí sau giai đoạn tách lắng và phân ly trọng lực. Dới tác dụng của điện trờng thì các giọt nớc chuyển động đồng pha với trờng điện chính và ở mọi thời điểm chúng luôn ở trạng thái dao động, chúng bị biến dạng liên tục, hình dáng luôn thay đổi thuận lợi cho việc phá huỷ và sự kết dính của các giọt. Ngoài ra ngời ta còn sử dụng phơng pháp khử nhũ bằng tĩnh điện rất hiệu quả.
• Khử nhũ theo cơ chế sủi bọt
Đó là nhờ vào sự tách khí của các giọt dầu khi nổi qua một đệm nớc. Khi nhũ chuyển động từ đáy bể đi lên nói riêng, cũng nh qua hệ thống thu gom, thiết bị xử lý dầu nớc nói chung thì áp suất sẽ giảm từ từ làm cho các bọt khí trong dầu đợc hình thành, giãn nở tăng kích thớc, xích lại gần nhau, kết dính tăng kích thớc giọt và dần dần tách ra khỏi dầu. Quá trình này không xảy ra với các giọt nớc vì rằng lợng khí hoà tan trong nớc không đáng kể, gần nh các bọt khí không tồn tại trong nớc.
Việc xử lý lắng đọng parafin góp phần tăng hiệu quả tách của bình tách. Công việc này trớc hết phải tổ chức công tác vận chuyển sau đó mới xử lý khi bề dày lắng đọng đạt giới hạn và phơng pháp khử phụ thuộc vào đờng ống và thành phần lớp lắng đọng.
Các yếu tố chính ảnh hởng tới quá trình lắng đọng parafin bao gồm chất lợng đờng ống, áp suất và tốc độ vận chuyển, nhiệt độ môi trờng và tính chất của dầu. Ta đa ra các phơng pháp vận chuyển dầu nhiều parafin:
- Duy trì áp suất cao 10-15 (at) trên ống thu gom để hạn chế việc tách khí và tốc độ chảy cao để gây động lực để ngăn cản sự lắng đọng
- Giải pháp nhiệt là giải pháp phổ biến với nguyên tắc là duy trì dầu ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ đông đặc của parafin
- Vận chuyển dầu cùng khí hoặc nớc
- Giảm độ nhám và khả năng bám dính của ống, khi chế tạo thì sơn một lớp hoặc tráng thuỷ tinh
- Pha loãng dầu, đây là phơng pháp giảm tổn hao áp suất, giảm độ nhớt và tăng tốc độ vận chuyển và giảm nồng độ parafin
- Sử dụng hoá chất, đó là các hoạt chất bề mặt ngăn cản sự hình thành nhũ tơng dầu, thành ống sẽ tiếp xúc với nớc chứ không phải dầu
- Sử dụng các giải pháp hỗn hợp nh: nhiệt hoá, nhiệt từ. Xử lý lắng đọng parafin:
- Giải pháp cơ học: Dùng máy cào, máy nạo hoặc thoi đẩy
- Dùng dung môi hoà tan: Dùng CHCl3 hoặc CS2 cùng với nớc và bơm vào đờng ống.
- Dùng chất phân tán: Không có tác dụng hoà tan nhng có tác dụng tăng độ phân tán của lắng đọng
- Giải pháp nhiệt: Chủ yếu dùng nớc nóng để tuần hoàn và chỉ tiến hành khi sự lắng đọng ở mức độ thấp
•Phải tiến hành phân loại dầu cũng nh nắm rõ về tính chất lý hoá của dầu nh: độ nhớt, nhiệt độ đông đặc, sức căng bề mặt, độ dẫn nhiệt…,từ đó bố trí thiết bị tách hợp lý để đạt hiệu quả tách cao nhất
•Thực hiện tốt các quy trình công nghệ của thiết bị tách. Từ việc tính toán bình tách (chiều dài, đờng kính, bố trí lắp đặt bên trong bình tách…) tới điều kiện vật lý nơi lắp đặt, áp suất và nhiệt độ vận hành, số bậc tách…
• Thực hiện tốt công tác bảo dỡng bình tách nh trong quy trình bảo dỡng bình tách.