Khử nhũ trên đường vào của bình tách. Xử lý lắng đọng Parafin.
Ngăn ngừa, xử lý cặn.
Sử dụng hoá chất tách bọt nhằm tăng lượng sản phẩm trong khai thác dầu khí.
4.2.2.1. Khử nhũ trên đường vào của bình tách
a. Giải pháp cơ học.
Thực tế nhũ tương nghịch thường không ổn định hoặc ổn định trung bình. Chúng sẽ bị phá hủy khi đi qua lớp lọc rắn háo nước được chế tạo từ sỏi, dăm, kính vụn, các quả cầu Polyme,…
Người ta đưa chất phá nhũ là một loạt các quả cầu Polyme rắn vào bên trong đường ống trước khi hỗn hợp dầu - nước - khí vào bình tách.
Sự khử nhũ dựa vào hiện tượng hấp thụ ẩm ướt của lớp lọc rắn háo nước. Sự tương tác giữa các phân tử chất lỏng với các phân tử rắn sẽ mạnh hơn sự tương tách giữa các phân tử lỏng với nhau. Vì vậy chất lỏng sẽ loang theo bề mặt và tẩm ướt chất rắn. Tùy theo tính chất của chất rắn, lỏng mà sự tẩm ướt có thể là toàn phần, từng phần hoặc không tẩm ướt. Chất lỏng bôi trơn vật rắn càng mạnh khi sự tương tác giữa các phân tử của chúng càng yếu. Nước là chất lỏng phân cực, có sức căng bề mặt lớn hơn dầu nên sẽ tẩm ướt bề mặt chất rắn tốt hơn dầu. Còn dầu là chất lỏng không phân cực với sức căng bề mặt nhỏ hơn sẽ chỉ tẩm ướt một số chất rắn nhất định. Lúc này dầu và nước trong nhũ đã đươ ̣c tách ra khỏi nhau. Các giọt dầu sẽ kết dính lại với nhau. Nhũ tương đã được xử lý.
Vật liệu dùng để khử nhũ phải thỏa mãn:
Phải có tính tẩm ướt tốt, có khả năng tạo liên kết các vật liệu thấm với các giọt nước, phá hủy màng ngăn giữa các pha của nhũ và tạo điều kiện cho dầu kết dính.
Có độ bền để không bị phá hủy lẫn vào hỗn hợp và có thể sử dụng lâu dài.
b. Giải pháp điện
Người ta chiếu một điện trường vào bình tách ở giai đoạn tách lắng và phân ly trọng lực. Dưới tác dụng của điện trường, các giọt nước sẽ chuyển động cùng pha với điện trường 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 nhũ và sự kết dính của các giọt.
4.2.2.2. Xử lý lắng đọng Parafin
Việc xử lý lắng đọng Parafin góp phần tăng hiệu quả tách của bình tách. Công việc này trước hết phải tổ chức công tác vận chuyển sau đó mới xử lý khi bề dày lắng đọng đạt đến giới hạn.
a. Các phương pháp ức chế Parafin
Phương pháp phủ lớp sơn bảo vệ.
Phương pháp này là phủ bọc bên trong của bình tách một lớp thuỷ tinh hoặc một lớp nhựa dày 0,8 ÷ 1mm để làm giảm bám dính của Parafin. Độ nặng của Parafin sẽ làm cho nó rơi khỏi bề mặt trước khi tụ lại một lớp dày đến mức có hại. Ngày nay người ta đang hoàn thiện công nghệ sử dụng thép không gỉ với bề mặt phủ cacbon có cấu trúc giống kim cương. Công nghệ này làm giảm độ bám dính tinh thể đến 70 - 100% và giảm vi sinh vật đến 90%.
Trong tất cả các phương pháp thì phương pháp dùng hoá phẩm ức chế có ưu điểm hơn cả. Giá thành không cao do chỉ phải bơm một lượng nhỏ hoá chất, phương pháp xử lý đơn giản ít tốn kém.
b. Các phương pháp khử parafin
Hiện nay, tại XNLD Vietsovpetro có sử dụng một số phương pháp sau đây để tiến hành loại bỏ parafin:
Phương pháp cơ khí.
Sử dụng giải pháp cơ khí để tiến hành loại bỏ parafin chính là việc người ta dùng các phương pháp nạo vét khác nhau để di dời cặn parafin bám dính trên các bình chứa, bình tách. Phương pháp này đòi hỏi một lượng lớn nhân công và có nhược điểm là phải dừng các hoạt động sản xuất.
Phương pháp vi khuẩn.
Người ta dựa vào ưu thế sinh sản của vi khuẩn, dùng vi khuẩn “ăn” parafin để tiến hành áp dụng phương pháp. Khả năng tẩy rửa parafin bằng phương pháp này cho hiệu quả tốt, nhưng giá thành đắt phụ thuộc vào nguồn cung cấp từ nước ngoài và không thuận tiện. Chính vì thế mà phương pháp này khi sử dụng ở XNLD Vietsovpetro sẽ bị hạn chế. Hiện tại phương pháp này đang được áp dụng nhiều ở Trung quốc.
Phương pháp hoá phẩm.
Người ta đã tiến hành dùng phản ứng của hóa phẩm đối với parafin nhằm đẩy parafin trở lại trong dầu thô.
Hình 4.1. Sơ đồ xử lý Parafin bằng hóa chất. Chú thích:
1- Bình tách bậc 1 5- Bình tách bậc 2. 2- Buồng trộn hóa phẩm. 6 Bình tách ngưng tụ
Sản phẩm khai thác từ các giếng được đưa vào bình phân ly dầu - khí số 1. Tại đây khí đồng hành được tách ra khỏi dầu, dầu và khí hòa tan còn lại dưới áp suất phân ly được trộn với dung dịch 10% Bicromat natri (Na2Cr2O7.2H2O) và còn được gọi là Crompic với hàm lượng 2 - 3 kg cho 1 tấn dầu. Hỗn hợp thu được tiếp tục đưa vào buồng làm nóng kiểu lò điện số 3 tới nhiệt độ 80 - 90oC. Sau đó được dẫn sang bình ủ nhiệt số 4, tại đây nhiệt độ được giữ 70 - 80oC trong 30 phút, lúc này dưới tác dụng của hóa phẩm làm cho độ nhớt và sức căng bề mặt của dầu giảm và Parafin được khử. Hỗn hợp dầu khí được đưa tới bình tách số 5 để tách nốt phần khí còn sót trong dầu, khí tách ra và được đưa tới bình tách ngưng tụ số 6 để tách các bụi dầu bị cuốn theo dòng khí. Còn dầu thô được máy bơm số 7 bơm đến tàu chứa số 8.
4.2.2.3. Phương pháp ngăn ngừa, xử lý cặn
Người ta chiếu vào dòng chất lưu, trạm gia nhiệt một từ trường có cường độ thích hợp. Từ trường này làm chậm lại quá trình lắng đọng của muối trong nước vỉa.
Những hạt cát vừa với số lượng nhỏ có thể loại bỏ bằng lắng đọng trong bình tách đứng với một cái phễu dưới đáy và loại bỏ chúng theo định kỳ. Muối có thể loại bỏ chúng bằng cách cho thêm nước vào trong dầu và khi muối hòa tan thì nước được tách khỏi dầu và được xả ra ngoài.
Đối với bình tách ngang người ta tiến hành bơm, phun tia nước sạch vào chỗ có cặn. Phương pháp này thường được sử dụng khi muối lắng đọng phần lớn là Natri clorua và vị trí lắng đọng không quá khó khăn. Khi đó nước sạch được bơm với một áp lực rất mạnh vào thẳng vị trí lắng đọng muối, đây là giải pháp đơn giản rẻ tiền và hiệu quả.
4.2.2.4. Xử lý dầu bọt bằng hóa chất
Bọt dầu là một thành phần của sản phẩm tách không triệt để của dầu và khí, thường xuất hiện trong sản phẩm dầu và khí ở những giếng khoan sâu. Áp suất vỉa lớn, nhiệt độ vỉa cao, cộng với tốc độ khai thác nhanh gây ra một khối lượng bọt lớn. Bọt là kết quả của những giọt dầu được mang theo cùng với khí vào trong hệ thống xử lý khí. Tại đây chúng sẽ làm đầy những bình và các buồng chứa của tháp glycol hoặc là bình nén và có thể gây ra hiện tượng tắc nghẽn. Hoá chất tách bọt có thể ngăn chặn những hiện tượng này bằng cách kết tụ nhanh chóng các bọt khí.
a. Sự tạo thành bọt
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự tạo thành bọt dầu có liên quan tới độ nhớt của bề mặt dầu - khí, cụ thể là độ giãn nở của độ nhớt và biến dạng.
Nếu giá trị thuộc tính này cao, chúng ta cần khởi động nhiều lần hệ thống xả. Các hợp chất hoạt động bề mặt giống như các chuỗi ngắn của các bon dioxi và phenol thì có tác dụng ổn định bọt, bởi vì chúng ảnh hưởng tới các đặc tính độ nhớt.
b. Công nghệ tách bọt
Tác nhân tách bọt làm giảm hiện tượng tạo bọt bằng cách thay đổi độ nhớt của bề mặt phân cách dầu - khí và kết tụ nhanh chóng các bọt khí. Hóa chất tách bọt hoạt động trên bề mặt và do đó còn được gọi là hóa chất bề mặt. Loại hóa chất tách bọt hiêụ quả là loại hóa chất gốc silicol. Bởi vì chúng thường nằm ở trên mặt mà không bị lắng xuống đáy (khác với các hóa chất khác). Và do đó không gây ra các hiệu ứng phụ không mong muốn khác, ví dụ như nhũ tương.
Baker petrolite đã sử dụng đầu tiên hóa chất gốc silicol, đã được tính toán một cách chi tiết cho các ứng dụng trong dầu khí. Có vài loại hóa chất silicol được sử dụng và mỗi loại có những ảnh hưởng khác nhau.
Hóa chất được sử dụng phổ biến là loại được mô phổng như trên hình 4.3, còn được gọi là polydimethylsiloxane. Loại hóa chất này được sử dụng vì nó có ưu điểm về kinh tế, được sản xuất rộng rãi và giá thành thấp, phù hợp với các ứng dụng trong lĩnh vực tách bọt.
Hình 4.2. Cấu trúc phân tử của Polydimethylsioxane
Thí nghiệm:
Baker đã phát triển và nghiên cứu thêm về phương pháp kiểm tra và đánh giá bọt dầu cũng như lựa chọn hóa chất tách bọt phù hợp với yêu cầu của công việc xử lý dầu.
Phương pháp này chủ yếu dựa trên cột thủy tinh. Cột này dùng để phun khí qua một mẫu dầu (dùng làm thí nghiệm) ỏ một vận tốc nhất định. Trạng thái động lực của cột bọt lớn dần lên được kiểm tra thông qua một thiết bị cho đến khi nó dừng lại. Sau đó khí sẽ ngừng phun và kết quả là sự sụp đổ của cột bọt sẽ được tính toán (đo đạc). Hệ số giãn nở kích thước sẽ được một thiết bị nghi lại theo thời gian. Chiều cao của cột bọt sẽ được đánh giá và so sánh đối với mỗi hóa chất tách bọt. Hình sau là dữ liệu về một thí nghiệm điển hình đối với hóa chất tách bọt.
Hình 4.3. Thời gian tạo bọt
Thời gian cột bọt phát triển lên và đổ xuống là hai thông số được thu lại khá rõ ràng trong thí nghiệm này. Sự liên hệ của chúng có thể phụ thuộc vào cấu trúc bên trong của thiết bị tách - thiết bị xử lý sản phẩm khai thác.
Trong thí nghiệm phun khí, dầu được lắc mạnh, hóa chất tách bọt được gọi là đạt yêu cầu khi nó làm cho thời gian phá vỡ bọt đủ nhanh để bọt không chiếm lĩnh cửa ra của thiết bị tách.
Áp dụng thí nghiệm của Baker sử dụng hóa chất để xử lý dầu bọt trong bình tách, nâng cao hiệu quả tách sử dụng của bình tách.
c. Hệ thống thiết bị xử lý
Người ta bố trí một loạt các bình tách ở đầu vào của hệ thống. Các bình tách đầu tiên được vận hành ở áp suất cao 1000 ÷ 1800 psi. Các bình tách tiếp theo ở áp suất thấp hơn. Đầu ra của bình tách này là đầu vào của bình tách kia. Nếu khí có áp suất cao thì có thể vận chuyển trực tiếp đến nơi bán. Còn áp suất thấp thì cần nén lại để đạt tới áp suất cao hơn trước khi đem bán. Dầu thô thường mang theo những dòng khí và nó là nguyên nhân gây nên hiện tương tắc nghẽn của các thiết bị xử lý.
Hình 4.4. Thiết bị xử lý sản phẩm
Việc bơm hóa chất định kỳ vào trong các thiết bị xử lý là một giải pháp hữu hiệu. Đồng thời nó cho phép tăng thể tích lưu trữ dầu và khí trong thiết bị mà không cần trang bị thêm các trang thiết bị khác như đối với các thiết bị lưu trữ lớn khác. Và như vậy chúng ta có thể giảm được giá thành đối với sản phẩm. Thực tế, ở vịnh mexico người ta đã sử dụng hóa chất tách bọt rất phổ biến trong quá trình sử lý sản phẩm khái thác.
Trên một giàn khai thác dầu lớn, người ta có thể thu được khoảng 100000 bbl dầu thô, và một giờ nghỉ làm việc có thể mất tới 100 000$ hoặc nhiều hơn thế. Do đó, sử dụng hoá chất thích hợp là cần thiết để tránh tình trạng trên, mang lại hiệu quả kinh tế.
CHƯƠNG 5
QUY TRÌNH LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA VÀ CÔNG TÁC AN TOÀN ĐỐI VỚI BÌNH TÁCH