2.8.1. Bình tách cấp 1 có hệ thống thu gom khí sơ bộ
2.8.1.1. Cấu tạo
Hình 2.11. Bình tách cấp 1 có hệ thống thu gom khí sơ bộ 1, 3 - Đoạn ống nghiêng của bộ phận giảm xung.
2 - Đoạn ống nằm ngang của bộ phận giảm xung.
4 - Đoạn ống thoát khí. 9 - Thiết bị Ejector. 5 - Bộ phận giảm xung động. 10 - Các mặt phẳng nghiêng.
7 - Các vách ngăn của chớp. 12 - Hệ thống van xả dầu. 8 - Khoang bẫy các hạt chất lỏng. 13 - Vách ngăn.
2.8.1.2. Nguyên lý hoạt động
Đây là loại bình được đánh giá là hiệu quả nhất. Tại đầu vào của thiết bị tách, người ta đặt một thiết bị giảm xung. Hỗn hợp dầu - khí từ đường ống đi vào bình theo đoạn ống nghiêng số 1 (góc nghiêng từ 30o đến 40o), rồi đến đoạn ống nằm ngang số 2 (dài từ 2 m đến 3 m), tiếp tục đi qua ống nghiêng số 3 (dài từ 15m đến 20m và góc nghiêng từ 10o đến 15o). Từ đoạn ống số 3 khí được thu hồi và đi vào thiết bị số 4 để đi vào bộ phận giảm xung 5. Sau đó khí được dẫn vào khoang số 8. Khoang số 8 là khoang bẫy các hạt chất lỏng gồm mạng lưới chặn số 6 và khung chớp số 7. Từ khoang số 8 khí sẽ đi vào thiết bị số 9 rồi đi ra ngoài. Các giọt dầu tách ra sẽ đi qua tấm chắn số 10 xuống phía dưới của bình. Dầu còn sót một phần khí qua đoạn ống số 3 và đi vào bình tách. Khi mức chất lỏng trong bình đủ lớn và tràn vách ngăn số 14 tới các mặt phẳng nghiêng số 10. Tại đây dầu sẽ được trải thành từng lớp mỏng để khí dễ dàng tách ra khỏi dầu và bay lên khoang bẫy dầu số 8 hoặc lên thẳng thiết bị số 9. Dầu thương phẩm sẽ được xả ra ngoài qua bộ điều khiển phao số 11 theo đường xả dầu số 12. Các vách ngăn trong bình có tác dụng làm ổn định mức chất lỏng trong bình.
2.8.1.3. Ưu - nhược điểm
a. Ưu điểm.
Tách dầu - khí độc lập.
Hiệu quả tách cao.
b. Nhược điểm.
Bình tách tương đối kồng kềnh do bộ phận nhô lên phía trên.
2.8.2. Bình tách có hệ thống thải nước sơ bộ
2.8.2.1. Cấu tạo
Hình 2.12. Bình tách có hệ thống thải nước sơ bộ Chú thích:
1- Vòi dẫn hỗn hợp dầu - khí - nước. 10- Hệ thống tự động xả dầu. 2- Thanh rót trải dầu. 11- Bộ phận thu dầu.
3- Khoang tách khí. 12- Hệ thống tự động xả nước. 4- Van xả tự động. 13- Bộ phận thu nước.
5- Bộ phận phân dòng. 14- Hệ thống tạo giọt. 6- Khoang lắng. 15- Vách ngăn hình cầu. 7- Thiết bị bẫy các hạt dầu. 16- Đường nước vòng trở lại. 8, 9- Các ống xả dầu.
2.8.2.2. Nguyên lý hoạt động
Để tách dầu ra khỏi khí và nước, ta dùng bình tách 3 pha. Đặc trưng của bình tách kiểu này là kiểu 2 khoang: khoang tách khí số 3 và khoang lắng số 6. Hai khoang này được ngăn cách với nhau bởi các vách ngăn hình cầu số 15 và được liên hệ với nhau qua các thiết bị kết tụ tạo giọt chất lỏng số 14. Sản phẩm khai thác đi vào khoang tách khí theo vòi dẫn số 1 tới tấm rót trải dầu số 2, tấm này có tác dụng tách khí triệt để. Khí được tách ra và đưa vào khoang số 6 qua van số 4, từ khoang lắng số
6 khí được đưa qua bộ phận bẫy dầu số 7 và đi vào đường ống thu gom khí. Chất lỏng bị cuốn theo dòng khí sẽ được giữ lại ở thiết bị số 7, kết dính lại với nhau và chảy xuống khoang lắng số 6 nhờ trọng lực. Nhũ tương dầu - nước từ khoang số 3 qua thiết bị tạo giọt số 14 đi vào khoang lắng số 6. Sự chênh lệch áp suất giữa khoang số 3 và khoang số 6 cỡ khoảng hơn 0,2MP. Để quá trình phân chia có hiệu quả, người ta đưa thêm vào bộ phận tạo giọt số 14. Thiết bị số 14 được chia từ 3 đoạn ống nằn ngang có đường kính tăng dần theo hướng dòng chảy. Do có cấu tạo như vậy, nên quá trình tạo giọt nước xảy ra tuần tự như sau: Các hạt chất lỏng sẽ có kích thước lớn dần do dòng chảy rối, tiếp theo đến các hạt nhẹ kết hợp với nhau để tạo thành giọt lớn và cuối cùng là quá trình phân lớp dưới tác dụng của trọng lực.
Độ dài chung của ống khoảng 500m. Khoang lắng có thiết bị phân dòng số 5 dạng đục lỗ để phân bố nhũ tương đều khắp khoang lắng. Dầu đã tách nước và nước được tự động xả ra khỏi bình nhờ bộ điều chỉnh số 10, 12. Đoạn ống số 8, 9 là đường ra của 2 chế độ tương ứng, là bình tách đầy và chưa đầy.
2.8.3. Bình tách 2 tầng kiểu xoáy
2.8.3.1. Cấu tạo
Hình 2.13. Bình tách 2 pha kiểu xoáy 1- Đầu vào tạo dòng xoáy. 8- Van điều tiết. 2- Thanh hướng dòng. 9- Thanh kéo.
3- Bình chứa tầng trên. 10- Hệ thống xả nước.
6- Vòi phun. 14- Bình chứa tầng dưới. 7- Các vách ngăn dạng nan chớp.
2.8.3.2. Nguyên lý hoạt động
Quá trình tách xảy ra nhờ bộ phận xoáy thủy lực số 1. Sau đó đến các trạm rót số 4 và 12. Quá trình tách khí được tăng tốc nhờ vòi phun số 6. Hỗn hợp dầu - khí đi vào bình tách theo phương tiếp tuyến với thành bình, do tác dụng của lực ly tâm dầu sẽ bám vào thành bình, khí ở phần giữa bình. Dầu và khí từ bình đi ra ngoài theo 2 đường riêng biệt nhờ thanh hướng dòng số 2. Dầu và khí được tách khỏi nhau và đi vào bình chứa tầng trên, tại đây khí sẽ đi vào bộ phận bẫy các giọt dầu bị dòng khí cuốn theo. Bộ phận thu giữ giọt số 5 giữ các giọt dầu lại, các giọt dầu nhỏ kết dính lại với nhau và lắng xuống dưới, còn khí sẽ qua các vách ngăn dạng nan chớp số 7 và được xả ra ngoài nhờ van điều tiết số 8. Dầu từ bình chứa tầng trên chảy xuống bình chứa tầng dưới qua các tấm rót dầu số 12. Tại đây khí còn sót lại trong dầu sẽ được tách triệt để và đi lên bình chứa tầng trên rồi được xả ra ngoài. Còn dầu thương phẩm sẽ lắng ở phần dưới của bình chứa tầng dưới và được xả ra ngoài hệ thống xả dầu số 10. Vách ngăn hình cầu số 13 có tác dụng làm ổn định mức dầu trong bình chứa tầng dưới. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.9. Hệ thống điều khiển, kiểm soát của bình tách2.9.1. Đặc điểm chung 2.9.1. Đặc điểm chung
Các thiết bị điều khiển, kiểm soát có nhiệm vụ khống chế các thông số: mức tiếp xúc dầu - khí, dầu - nước và giá trị áp suất làm việc trong bình. Để đảm bảo an toàn trong quá trình làm việc, các thiết bị tách cần có: bộ khuếch đại tín hiệu, thiết bị báo mức, đồng hồ đo và các loại van.
Tất cả các thiết bị khống chế mức chất lỏng, áp suất và nhiệt độ đều có thể đánh tín hiệu báo động khi đạt đến giá trị nguy hiểm. Đối với bình tách dầu - khí thường trang bị các van an toàn kiểu lò xo. Khi lắp đặt van an toàn sẽ có một giá trị áp suất thiết kế nhất định, bộ phận quan trọng nhất của van an toàn là đĩa van (đầu van), đây là một màng kim loại mỏng. Khi giá trị áp suất cao so với thiết kế, thì đĩa van sẽ bị thủng và van an toàn ở trạng thái mở để xả khí ra ngoài nhằm giảm áp suất trong bình, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
2.9.2. Mục đích
Khống chế mức chất lỏng trong bình nhờ bộ Rơle phao để khởi động van đầu vào.
Khống chế nhiệt độ trong giới hạn làm việc. Trường hợp này không bắt buộc cho tất cả các thiết bị tách, mà chỉ dùng trong trường hợp đặc biệt nhằm đóng mở tự động đường dẫn và bộ gia nhiệt.
2.9.3. Sơ đồ điều khiển kiểm soát bình tách NGS 25m3 ở mỏ BạchHổ Hổ
Nguyên lý hoạt động (hình 2.14)
Dầu sau khi tách sẽ đưa về bình 100m3 qua van 13; 14; 15 hoặc van 12 để tách nốt khí còn lại. Khí sau khi tách sẽ đi qua van 3; 4; 5 hoặc van 2 ra đuốc. Nhánh có các van 6; 7; 8 chỉ làm việc khi áp suất trong bình vượt quá giới hạn cho phép. Tuỳ thuộc vào yêu cầu công nghệ mà bình tách chỉ duy trì áp suất ở một giá trị nào đó. Giá trị này phải lớn hơn giá trị áp suất làm việc ở trong bình 100m3. Thông thường các bình tách làm việc có áp suất duy trì từ 8 KG/cm2 đến 12 KG/cm2. Các thiết bị điều khiển làm việc để luôn duy trì mức chất lỏng trong bình tách.
a. Quá trình điều khiển mức chất lỏng trong bình tách
Thiết bị dùng để kiểm tra và điểu khiển mức chất lỏng trong bình tách bao gồm: bộ đo mực chất lỏng số 11; bộ B10, P331 dùng để ghi mực chất lỏng trong bình và đóng mở số 15. Bộ đo mực chất lỏng số 11 được gắn với bình bởi van số 9; 10. Bộ đo này được gắn với phao và sử dụng nguồn khí nuôi 1,4 KG/cm2. Tuỳ thuộc vào mức chất lỏng trong bình nhiều hay ít thì lực đẩy lên phao số 1 mạnh hay yếu. Trọng lượng của phao có giá trị khác nhau, thông qua bộ phận đo mức chất lỏng số 11, sẽ truyền tín hiệu ở lối ra ở các giá trị tương ứng.
Tín hiệu ở lối ra 11 sẽ truyền đến B qua đường truyền số 18, tín hiệu này sẽ tỷ lệ với mức chất lỏng trong bình tách.Trường hợp lối ra 11 lớn hơn ngưỡng B thì sẽ điều khiển để van số 15 dẫn chất lỏng từ bình NGS tới bình 100m3 hoặc ra tàu chứa.
Trường hợp ngược lại tín hiệu lối ra 11 nhỏ hơn ngương B thì van sẽ đóng lại để duy trì mức chất lỏng.
b. Quá trình điều khiển áp suất trong bình
Áp suất trong bình NGS được lối với đồng hồ MP4 qua hệ thống van. Tuỳ theo giá trị của áp suất của bình cao hay thấp mà đồng hồ có giá trị tương ứng. Tín hiệu lối ra của đồng hồ có giá trị từ 0,2 đến 1 KG/cm2. Trường hợp tín hiệu lối ra có giá trị 0,2 KG/cm2 thì áp suất trên đồng hồ bằng 0. Trường hợp tín hiệu lối ra có giá trị 1 KG/cm2 thì áp suất trên đồng hồ MP4 có giá trị hết thang đo.
Ví dụ: đồng hồ có dải đo từ 0 đến 25 KG/cm2 thì áp suất bằng 0 nếu đồng hồ chỉ 0,2. Còn áp suất bằng 25 KG/cm2 nếu tín hiệu lối ra bằng 1.
Tín hiệu lối ra tỷ lệ với áp suất trong bình. Tín hiệu này được đưa tới A qua đường truyền tín hiệu số 20. Tương tự như quá trình điều khiển mức chất lỏng trong bình, người ta có giá trị ngưỡng trên A.
Trường hợp tín hiệu ở cụm A mà lớn hơn giá trị của ngưỡng thì van số 4 sẽ mở, áp suất trong bình sẽ giảm. Trường hợp tín hiệu ở lối ra nhỏ hơn giá trị của ngưỡng thì van số 4 đóng lại và áp suất sẽ tăng dần.
Hình 2.14. Sơ đồ điều khiển, kiểm soát bình tách 25m3 Chú thích:
1- Phao báo mức.
2;3;5;6;8;9;10;12;13;14- Các van chặn thôg thường. 4;15- Van Mim.
7- Van an toàn.
11- Bộ phận đo mức chất lỏng trong bình. 16- Bộ truyền tín hiệu áp suất của bình.
17;18;19;20- Các đường truyền tín hiệu điều khiển.
CHƯƠNG 3
CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BÌNH TÁCH TÍNH TOÁN CHO BÌNH TÁCH Ở MỎ BẠCH HỔ 3.1. Cấu tạo chung của bình tách
Hình 3.1. Sơ đồ bình tách 2 pha trụ đứng Chú thích:
1- Đường vào của hỗn hợp. 5- Bộ phận chiết sương. 2- Tấm lệch dòng. 6- Đường xả khí.
3- Thiết bị điều khiển mức. 7- Van an toàn. 4- Đường xả chất lỏng.
3.1.1. Bộ phận tách cơ bản A (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Được lắp đặt trực tiếp ở cửa vào đảm bảo nhiệm vụ tách khí ra khỏi dầu, tức là giải phóng được các bọt khí tự do. Hiệu quả làm việc phụ thuộc vào cấu trúc
Có 2 cách bố trí bộ phận tách cơ bản: hướng tâm và ly tâm.
a. Theo nguyên tắc hướng tâm
Hình 3.2. Tách cơ bản kiểu cửa vào hướng tâm Chú thích:
1- Thành bình. 4- Vòi phun.
2- Đoạn ống đục lỗ. 5- Đường vào của hỗn hợp. 3- Tấm chặn. 6- Lỗ thoát chất lỏng.
Phải tạo được các va đập, thay đổi hướng và tốc độ chuyển động. Hỗn hợp phải được phân tán, tạo rối qua các vòi phun và đập vào các tấm chặn để thực hiện quá trình tách cơ bản.
Hỗn hợp sản phẩm khai thác theo đường số 5 vào ống phân tán, qua các vòi phun số 4 được tăng tốc và đập vào các tấm chặn số 3 làm đổi chiều chuyển động và giảm tốc độ thoát qua khe hở giữa các tấm chặn. Khí bay lên phần cao. Còn chất lỏng phần lớn bám vào các tấm chặn, kết dính và đi xuống bộ phận tách thứ cấp theo các lỗ thoát số 6.
b. Theo nguyên tắc ly tâm
Hình 3.3. Tách cơ bản bằng lực ly tâm
Phương án phổ biến là bố trí cửa vào theo hướng tiếp tuyến với thành bình. Thường được thiết kế bởi 2 ống hình trụ đồng tâm. Dòng sản phẩm hỗn hợp sẽ đi vào khoảng không gian giữa 2 ống theo hướng tiếp tuyến với thành ống. Dầu có xu hướng bám dính vào thành ống.
Đối với bình trụ đứng: bộ phận tách cơ bản là 2 ống hình trụ đồng tâm có đường kính không thay đổi. Ống trong có rãnh kiểu nan chớp. Khi dòng hỗn hợp sản phẩm khai thác đi vào theo hướng tiếp tuyến với thành ống và chuyển động theo quỹ đạo xoắy. Do khí có lực ly tâm nhỏ hơn sẽ đi vào ống hình trụ bên trong qua các màng chớp và thoát lên trên. Còn dầu có lực ly tâm lớn hơn sẽ văng ra và bám vào thành trong của ống hình trụ bên ngoài, kết dính lại và lắng xuống dưới đến bộ phận tách thứ cấp.
Đối với bình trụ ngang: sử dụng 2 ống hình trụ đồng tâm, ống hình trụ bên trong có đường kính thay đổi. Dòng hỗn hợp sẽ đi vào theo hướng rãnh xoắn ốc để tạo lực ly tâm để dễ dàng phân ly dầu - khí.
Ngoài ra còn tách sơ bộ bằng đầu xoắy lốc thuỷ lực.
3.1.2. 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 chưa tách triệt để. Để tăng hiệu quả tách các bọt khí ra khỏi dầu, cần hướng các lớp mỏng chất lưu theo các mặt phẳng nghiêng (tấm lệch dòng), phía trên có bố trí các gờ chặn nhỏ, đồng thời phải kéo dài đường chuyển động bằng cách tăng số lượng các
3.1.3. Bộ phận lưu giữ chất lỏng C
Là phần thấp nhất của thiết bị dùng để gom dầu và xả dầu ra khỏi bình tách. Dầu ở đây có thể là một pha hoặc hỗn hợp dầu - khí tuỳ thuộc vào hiệu quả làm việc của phần A và phần B, vào độ nhớt và thời gian lưu giữ. Trường hợp hỗn hợp thì phần này có nhiệm vụ lắng để tách khí, hơi ra khỏi dầu. Ở thiết bị 3 pha, nó còn có chức năng tách nước.
3.1.4. Bộ phận chiết sương D
Là bộ phận được lắp ráp ở phần cao nhất của thiết bị nhằm giữ lại các giọt dầu