5.1. Tính toán các thông số cơ bản:
5.1.1. Phương pháp tính toán các thông số của máy nén khí piston:
Trong điều kiện giàn, việc đáp ứng nhu cầu sử dụng khí nén làm nguồn nuôi và cung cấp cho hệ thống điều khiển tự động, khi đòi hỏi việc lựa chọn máy móc, thiết bị cho phù hợp với từng điều kiện làm việc.
Khi có rất nhiều loại máy để chúng ta lựa chọn và đưa vào hoạt động, nhưng mọi chủng loại đều có những ưu điểm và những hạn chế nhất định, vì thế trách nhiệm chúng ta phải là phải tính toán và lựa chọn chủng loại nào cho phù hợp với nơi làm việc và có thể giảm được hạn chế của máy càng nhiều càng tốt.
Để thực hiện công việc này, đòi hỏi chúng ta phải nắm vững các thông số và các đặc tính của từng loại, để từ đó phân tích, tính toán chúng và xem loại nào phù hợp nhất để đáp ứng nhu cầu đã đặt ra cho khí nén và đưa vào hoạt động. Lúc đó mới đạt được hiệu quả, năng suất cao cũng như tuổi thọ của chúng lớn.
Trong công tác nghiên cứu để đưa một chủng loại máy mà tính ưu việt của nó cao, phù hợp với điều kiện làm việc là một vấn đề hết sức quan trọng.
Do các yêu cầu đặt ra cho máy nén, có thể nói rằng kiểu máy nén khí piston có dầu bôi trơn là loại máy nén có nhiều ưu điểm nhất so với các loại máy nén khác cùng làm việc trên giàn khoan, khai thác. Do chuyển động tịnh tiến của piston, nên máy nén piston có thể làm việc tạo ra áp suất cao, lưu lượng ổn định với số vòng quay cao.
5.1.2. Tính toán năng suất khí nén yêu cầu
Năng suất nén là lượng khí nén phục vụ cho các thiết bị tự động hoá trong một khoảng thời gian nhất định, được tính bởi công thức sau:
1 . . . . n i i i V =α ψ k∑z q + ∆V (m3/ph) Trong đó: - zi: Số lượng thiết bị dùng khí thứ i
- qi: Lượng tiêu thụ khí nén cho một máy thứ i
- αi: Hệ số sử dụng đồng thời của thiết bị dùng khí thứ i α = 1,0 - 0,85 nếu chỉ có ít thiết bị zi <10 α = 0,85 - 0,75 nếu zi = 10 - 30
α = 0,75 - 0,65 nếu zi >30
- Ψ: Hệ số tăng lượng khí nén khi thiết bị dùng khí đã bị cũ hỏng. Ψ = 1,1 - 1,2
- k: Hệ số kể đến tổn thất khí nén ở chỗ ống nối k = 1,2.
- n: Số nhóm thiết bị dùng khí cùng loại
- ∆V: Tổn thất lượng khí nén trên đường ống dẫn chính từ máy nén khí tới nơi sử dụng khí
∆V= α. L m3/ph Với:
L: Là chiều dài đường ống (km). L = 500 (m) = 0,5 (km) α =1,5 (m3/ph/km): Là tổn thất trên 1 km chiều dài ống Số nhóm thiết bị n = 2
- nhóm 1: Là nhóm các van Min (20 cái). q1= 0,1 m3/ph
- nhóm 2: Là nhóm thiết bị đo thuộc bình 100 m3 (1 cái). q5=2,0 m3/ph Tổng thiết bị sử dụng khí là 21 do vậy ta có các thông số tính toán chọn như sau:
- α = 0,75 - Ψ = 1,1 - k = 1,2
- ∆V= 1,5 x0,5 = 0,75 m3/ph
Do vậy, ta tính được năng suất tính toán của giàn MSP - 8:
1
. . . n .
i i i
V =α ψ k∑z q + ∆V (3.2) V= 0,75.1,1.1,2.(20.0,1 + 2) + 0,75 = 4,71 (m3/ph)
5.1.3 . Tính toán áp suất yêu cầu:
Tính toán áp suất yêu cầu dựa vào công thức sau:
tmnk tbdk
P = P + ∆P Với:
Ptmnk: áp suất tính toán máy nén khí.
Ptbdk: áp suất mà thiết bị dùng khí yêu cầu, thông thường Ptbdk= Pmax.
∆P: Tổn thất áp suất trên đường ống dầu từ máy nén đến thiết bị dùng khí.
Thông thường ∆P= λ.L.Pmnk.
Với: L = 0,5 (km).
Đối với máy nén khí T30 – 7100x10 sử dụng trên giàn MSP - 5 thì cung cấp cho các thiết bị tự động như: van Mim, nhiệt độ trên các bình đo, tách và bình 100 m3. áp suất lớn nhất của các thiết bị vào khoảng 8,5 (bar), do đó:
∆P = 0,05.0,5.8,5 = 0,2 (bar). Do đó: Ptmnk =8,5 0, 2 8,7+ = (bar)
So sánh với áp suất lớn nhất của máy nén khí T30 – 7100x10 là 12 (bar) thì việc lựa chọn máy nén khí này là phù hợp với yêu cầu của giàn MSP - 5.
Từ hai thông số Vtmnk và Ptmnk ta chọn được máy nén khí T30 – 7100x10 với các thông số
Vmnk ≥ V và Pmnk ≥. P
5.2. Lựa chọn máy nén khí:
Nếu ta lựa chọn máy nén khí T30 – 7100x10 thì năng suất của một máy nén khí của máy là 1,71 (m3/ph), trạm nén khí Ingersoll Rand T30 gồm 3 máy ,như vậy Vthực tế = 1,71.3 = 5,1 (m3/ph). Như vậy: lựa chọn máy nén khí Ingersoll Rand T30 là phù hợp với thực tế giàn MSP - 5 .
So sánh với áp suất lớn nhất của máy nén khí T30 – 7100x10 là 12 (bar) thì việc lựa chọn máy nén khí này là phù hợp với yêu cầu của giàn MSP - 5.
Từ hai thông số Vtmnk và Ptmnk ta chọn được máy nén khí T30 – 7100x10 với các thông số
Vmnk ≥ V và Pmnk ≥. P
Từ các thông số trên cho thấy lựa chọn trạm nén khí Ingersoll Rand T30 – 7100x10 là phù hợp nhất. Ngoài chức năng cung cấp khí đạt các yêu cầu như: Nguồn khí sạch, khô, áp suất khí ổn định, nhiệt độ khí thấp. Thì nó còn hoạt động hoàn toàn tự động.
Trạm nén khí Ingersoll Rand cung cấp nguồn khí khô, sạch đảm bảo cho đường ống dẫn đến nơi sử dụng, thiết bị đo ít bị hư hỏng, tắc nghẹt. Sự chênh lệch nhiệt độ với môi trường thấp do đó ít gây ra các sai số khi dùng nguồn khí để đo.
Ngoài ra, trạm nén khí Ingersoll Rand T30 – 7100x10 được bố trí gọn, thiết kế hoàn hảo, độ rung ít, độ ồn không cao, hệ thống an toàn tốt, do những ưu điểm đó mà trạm nén khí này phù hợp với công trình biển với khó khăn về mặt bằng lắp đặt việc chống rung cho toàn giàn, nên việc đưa vào sử dụng trạm nén khí này vào sử dụng là hợp lý nhất.
Nhiệm vụ chính của trạm nén khí là: Cung cấp nguồn khí sạch, khô, áp suất ổn định để làm nguồn nuôi phục vụ cho hệ thống đo lường và điều khiển thiết bị tự động khác. Ứng dụng của nguồn khí này tại các giàn cụ thể như sau:
- Dùng nguồn khí đầu ra của trạm nén làm nguồn năng lượng để nuôi thiết bị đo như đo mức dầu trong bình chứa ( 1000 m3), duy trì áp suất lượng dầu trong bình chứa ở mức cố định. Đo áp suất ở những điểm cần đo trên hệ thống công nghệ.
- Dùng nguồn khí này làm nguồn đóng mở các van Min, nhằm ổn định lưu lượng cũng như áp suất khí xuống giếng dầu.
- Dùng nguồn khí này để đóng mở các van cầu của các đường chính Gazlip và đóng mở những van cầu phân phối khí cho các giàn khác.
- Dùng nguồn khí này là để đo những thông số cần thiết ở những thiết bị đặt tại các Block 1, 2, 3 và 4. Những tín hiệu này truyền về máy tính tại Block 8 đưa vào bộ phận chấp hành để hiển thị nhằm mục đích kiểm tra, theo dõi và điều chỉnh cho phù hợp với mức đã đặt sẵn trong công nghệ khai thác. Đồng thời cũng tại các Block 1, 2, 3 và 4 nguồn khí này được dùng để đưa vào các thiết bị đo và hiển thị tại các Block đó và cũng ghi lại các thông số cần thiết theo thời gian để có thể kiểm tra được những thông số cần thiết ở bất kỳ thời gian nào được áp dụng, đặc biệt trong công nghệ khai thác và vận chuyển dầu trên giàn.
- Ngoài ra còn dùng nguồn khí từ máy nén để vận hành máy bơm trộn hoá phẩm xuống giếng.
Do vậy trạm nén khí Ingersoll Rand T30 – 7100x10 là không thể thiếu được ở bất kỳ giàn khai thác cố định nào. Nó thật sự đóng vai trò quan trọng trong quá trình khai thác và vận chuyển dầu khí.
KẾT LUẬN
Trạm nén khí này cũng làm việc có hiệu quả là nó đảm bảo các thông số kỹ thuật thiết kế trong thời gian dài, với chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp. Hiệu quả của khí máy nén phụ thuộc vào các điều kiện sau:
- Chất lượng khí đầu vào phải khô, sạch đảm bảo.
- Lưu lượng và áp suất của máy nén phải phù hợp với yêu cầu sử dụng. - Máy nén phải được bôi trơn đúng với yêu cầu thiết kế.
- Máy nén hoạt động tốt.
- Vận hành máy đúng quy trình, đúng thông số kỹ thuật. - Lịch bảo dưỡng định kỳ theo điều kiện làm việc.
Cho đến thời gian này, tôi đã hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Tiến sĩ Nguyễn Văn Giáp. Tuy nhiên tôi cũng không tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Kính mong sự góp ý và thông cảm của các thày cô.
Một lần nữa tôi xin chân thành cám ơn thày giáo Tiến sĩ Nguyễn Văn Giáp và các thày cô đã giúp đỡ tôi hoàn thành cuốn đồ án này.
Hà Nội, tháng 06 năm 2009