RA KHỎI KHÍ NẫN VÀ CÁC BIỆN PHÁP KỸ THUẬT NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG CHÚNG
6.1. Cỏc phương phỏp tỏch dầu bụi trơn đang sử dụng trờn giàn
Hệ thống khớ nộn trờn cỏc giàn khoan-khai thỏc dầu khớ của Xớ nghiệp Liờn
doanh “Vietsovpetro” cũng vậy. Chỳng được tạo ra từ nhiều nguồn khỏc nhau, như : từ cỏc mỏy nộn khớ 4BУ 1-5/9, BУ-0,6/8 , BУ-0,6/13, ВП2-9/10, ЭКП-70/25, Ingersoll-Rand T 30/7100, cỏc trạm mỏy nộn khớ GA-22, GA-30, GA-75, MH- 75… - đối với hệ thống khớ thấp ỏp - hoặc từ cỏc mỏy nộn khớ Kp-2T, BT 1,5- 0,3/150…- đối với hệ thống khớ cao ỏp. Với khớ hậu nhiệt đới, núng ẩm và nhất là mụi trường biển trờn cỏc giàn khoan-khai thỏc của chỳng ta, những nguồn khớ nộn ấy cũng chứa rất nhiều hơi nước, muối, bụi bẩn, dầu bụi trơn, cỏc tạp chất cơ học sinh ra trong quỏ trỡnh làm việc của hệ thống cơ khớ, cỏc sản phẩm ụxy húa do sự trong quỏ trỡnh nộn khớ .v.v…Bởi vậy, để sử dụng cho cỏc thiết bị và hệ thống, như :
- Cỏc thiết bị đo lường (cỏc cột mức chất lỏng cho cỏc bỡnh, bể cụng nghệ…)
- Cỏc hệ thống điều khiển, tự động húa (cỏc trạm điều khiển van dập giếng
(ACS, TOE ..), hệ thống điều khiển lưu lượng (cỏc van MIM ),cỏc rơle trong hệ thống bảo vệ, điều khiển đúng/mở cỏc van cầu, cỏc thiết bị chặn khỏc …)
- Cỏc thiết bị dẫn động bằng khớ nộn (hệ thống khởi động cho cỏc động cơ
Diezel cụng suất lớn, cỏc động cơ kiểu Rụto, cỏc mỏy bơm, mỏy mài, mỏy khoan, thiết bị thỏo/lắp bulụng dẫn động bằng khớ nộn, thiết bị phun sơn…)
- Hệ thống vận chuyển ximăng, phục vụ cho quỏ trỡnh cụng nghệ khoan… và
cỏc mục đớch khỏc, như : làm sạch cỏc bề mặt gia cụng, sửa chữa; làm vệ sinh cụng nghiệp; hoặc sử dụng khớ nộn để thực hiện một quy trỡnh cụng nghệ nào đú, như gọi dũng trong Khai thỏc ; khuấy trộn dung dịch khoan hoặc ximăng trong quỏ trỡnh khoan… nguồn khớ nộn của chỳng ta bắt buộc
phải được xử lý để đạt được cỏc yờu cầu cơ bản: Đảm bảo độ sạch, độ khụ,
Đảm bảo khoảng ỏp suất và nhiệt độ làm việc thớch hợp… của một nguồn khớ nộn cụng nghiệp.
Với từng yờu cầu về chất lượng của nguồn khớ nộn và hệ thống nộn khớ cụ thể, người ta cú những phương phỏp xử lý khớ thớch hợp. Trờn cỏc giàn cố định, từ trước đến nay, người ta sử dụng cỏc phương phỏp xử lý khớ nộn như sau :
- Xử lý khớ nộn bằng cỏc bộ lọc, cỏc bỡnh ngưng tụ và làm mỏt bằng khụng
khớ, như đối với cỏc mỏy nộn khớ BУ-0,6/8 (hoặc BУ-0,6/13) ; 4 BУ1-5/9... Trong
phương phỏp xử lý này, khụng khớ được lọc sạch cỏc phần tử cơ học nhờ cỏc phin lọc khớ trờn đường hỳt, khớ nộn nhiệt độ cao trờn đường xả cấp I được dẫn qua làm mỏt sơ bộ ở kột tản nhiệt trung gian (sau cấp I), cũn khớ nộn nhiệt độ cao trờn đường xả cấp II được dẫn đến bỡnh chứa và tản nhiệt tự nhiờn ra mụi trường xung quanh. Condensate cũng được ngung tụ tự nhiờn và được xả tự động qua van điện từ ở kột tản nhiệt trung gian cú quạt giú làm mỏt, cũn ở trong cỏc bỡnh chứa chỳng được xả bằng tay, định kỳ theo hướng dẫn vận hành cỏc trạm mỏy nộn khớ kể trờn.
Đõy là một phương phỏp xử lý khớ điển hỡnh trong cỏc trạm mỏy nộn khớ cũ của Liờn-Xụ. Phương phỏp này, do khả năng làm mỏt kộm, nhiệt độ khớ nộn vẫn cũn ở
mức cao- sau khi đến bỡnh chứa, chỳng vẫn cũn ở khoảng 30ữ40 0C - nờn khả năng
ngưng tụ condensate kộm . Khớ nộn khi đến cỏc thiết bị tiờu thụ vẫn cũn lẫn rất nhiều hơi nước và dầu bụi trơn, cú thể tạo thành những phase lỏng là mụi trường tốt cho quỏ trỡnh ăn mũn điện húa đối với đường ống dẫn cũng như cỏc thiết bị. Mặt khỏc, với thành phần khớ nộn cũn nhiều hơi nước và dầu bụi trơn cú thể làm tắc cỏc zicler trong cỏc thiết bị điều khiển. Nguồn khớ nộn này cũng khụng thể sử dụng trong hệ thống vận chuyển ximăng , phục vụ cho quỏ trỡnh cụng nghệ khoan. Khi sử dụng để ộp nước kỹ thuật, lượng dầu bụi trơn trong khớ nộn lẫn vào sẽ rất nguy hiểm trong sinh hoạt trờn giàn…Chớnh vỡ vậy, khụng thể là một phương phỏp xử lý khớ nộn hoàn chỉnh. Nguồn khớ nộn trong hệ thống này chỉ thớch hợp cho những thiết bị, hệ thống khụng yờu cầu , đũi hỏi cao về chất lượng, như cỏc thiết bị cầm tay dẫn động bằng khớ nộn, hệ thống ly hợp dẫn động bằng khớ nộn của cỏc thiết bị trong tổ hợp khoan.
-Xử lý khớ nộn bằng cỏc bộ lọc, cỏc bỡnh ngưng tụ và làm mỏt bằng nước, như
đối với cỏc mỏy nộn khớ ВП2-9/10 ; ЭКП-70/25 ; Kp-2T (hoặc BT 1,5- 0,3/150)...Trong phương phỏp xử lý này, khụng khớ cũng được lọc sạch cỏc phần tử cơ học nhờ cỏc phin lọc khớ trờn đường hỳt, khớ nộn nhiệt độ cao trờn đường xả được dẫn trong những ống xoắn ruột gà, đi qua cỏc bỡnh ngưng tụ được làm mỏt bởi một hệ thống nước tuần hoàn. Với những mỏy nộn khớ cú năng suất nhỏ như Kp-2T (hoặc BT 1,5-0,3/150), nước làm mỏt tuần hoàn theo một chu trỡnh kớn nhờ kết cấu bơm gắn trờn cựng trục khuỷu với cụm pittụng và được giải nhiệt nhờ kột tản nhiệt và quạt giú. Những mỏy nộn khớ cú năng suất trung bỡnh hoặc cỡ lớn như ВП2-
9/10; ЭКП-70/25…cú hẳn một hệ thống nước kỹ thuật làm mỏt riờng ở bờn ngoài. Khớ nộn trờn đường ra của trạm mỏy nộn khớ được dẫn qua hệ thống này. Chỳng được làm mỏt và tỏch ẩm tại đõy, và cú thể cũn được sấy khụ trước khi đưa đến cỏc thiết bị tiờu thụ.
Phương phỏp xử lý này cú hệ thống thiết bị xử lý tương đối cồng kềnh với cỏc mỏy bơm,cỏc đường ống dẫn, cỏc kết cấu ỏo nước, cỏc bỡnh ngưng tụ, bỡnh sấy… khỏ phức tạp. Tuy nhiờn, khớ nộn khi đi qua hệ thống này được làm mỏt và tỏch ẩm
khỏ tốt. Nhiệt độ khớ nộn sau khi được xử lý cú thể giảm đến 20 0C, nờn sự ngưng tụ
condensate (hơi nước, dầu bụi trơn…) tốt hơn hẳn so với phương phỏp làm mỏt bằng khụng khớ. Đõy cũng là một phương phỏp xử lý khớ điển hỡnh trong cỏc trạm mỏy nộn khớ cũ của Liờn-Xụ. Đõy cũng là một phương phỏp xử lý khớ điển hỡnh trong cỏc trạm mỏy nộn khớ cũ của Liờn-Xụ. Nú cũng chưa xử lý triệt để độ ẩm của nguồn khớ nộn, vỡ vậy khi sử dụng cho hệ thống vận chuyển ximăng rời (dạng bột), người ta phải sử dụng một hệ thống sấy khỏ cồng kềnh, phức tạp, tốn kộm và lóng phớ về mặt năng lượng.
Hai phương phỏp xử lý khớ nờu trờn thuộc về cỏc thế hệ trạm mỏy nộn khớ kiểu cũ, cú từ những ngày đầu xõy dụng cỏc giàn khoan-khai thỏc Dầu khớ trờn biển của của Xớ nghiệp Liờn doanh “Vietsovpetro”. Hiện nay cỏc trạm mỏy nộn khớ kiểu BУ- 0,6/8 (hoặc BУ-0,6/13) và ВП2-9/10 đó được dỡ bỏ, để thay thế bằng cỏc trạm mỏy nộn khớ kiểu mới, hiện đại hơn như : Ingersoll-Rand T 30/7100 ; GA-30 ; GA-75 (của hóng Atlas-Copco), hoặc Ml 18.5E ; SSR MH-75 (của hóng Ingersoll-Rand)... với cỏc phương phỏp xử lý khớ nộn triệt để hơn, đảm bảo chất lượng nguồn khớ nộn hơn. Ta sẽ xem xột chỳng dưới đõy :
- Xử lý khớ nộn bằng cỏc bộ lọc, cỏc bỡnh ngưng tụ và làm mỏt bằng khụng
khớ, làm khụ khớ bằng cỏc chất hấp thụ trong một hệ thống chuyờn dụng, như đối với cỏc mỏy nộn khớ trờn trạm T30/7100 của hóng Ingersoll-Rand. Ở trạm nộn khớ loại này, khụng khớ cũng được lọc sạch qua cỏc phin lọc ở đầu vào, sau đú chỳng được làm mỏt ở bộ phận làm mỏt trung gian sau cấp I và ở kột tản nhiệt sau cấp II,với sự trợ giỳp của quạt giú. Nhờ sự làm mỏt này, một phần lượng hơi nước và dầu bụi trơn ngưng tụ và được tỏch khỏi khớ nộn qua bộ xả condensate tự động kiểu cơ lắp ngay trờn đường ra ở cấp II. Phần cũn lại (hơi nước và dầu bụi trơn) sẽ được
tiếp tục tỏch và xả tại bỡnh chứa cú dung tớch V= 2,0 m3 thụng qua hệ thống xả
condensate kiểu cơ hoặc điện tử nối với đỏy bỡnh.
Trước khi đến cỏc nguồn tiờu thụ, khớ nộn từ bỡnh chứa cũn được tỏch ẩm, một lần nữa, với thiết bị làm khụ khớ tự động hiệu suất cao PNEUDRI kiểu Domnick Hunter cỡ trung. Thụng thường trờn hai nhỏnh ra song song của bỡnh chứa, người ta
lắp đặt 2 bộ thiết bị loại này, với cỏc van chặn trước và sau trờn mỗi nhỏnh để chỳng cú thể đồng thời hoặc luõn phiờn làm việc. Thiết bị làm khụ khớ PNEUDRI kiểu Domnick Hunter cú cỏc phin lọc (2 hoặc 4 chiếc) kiểu Domnick Hunter OIL-X loại AA, lắp ở đầu vào (Inlet filter) và đầu ra (Outlet filter) của đường khớ nộn.Trong
khoang phần thõn của PNEUDRI cú chứa cỏc chất hỳt ẩm như Silicagel (SiO2) để
cú thể hấp thụ triệt để phần hơi nước, dầu bụi trơn cũn sút lại khi khớ nộn đi qua khoang này. Lượng condensate (hơi nước và dầu bụi trơn) lắng đọng ở PNEUDRI sẽ được xả qua cỏc kết cấu xả kiểu cơ hoặc bộ xả điện tử, theo những chu kỳ nhất định, do sự điều khiển của bộ xả điện tử này. Cỏc cơ cấu xả condensate (kiểu cơ hoặc điện tử) đều được lắp ở khoang dưới cựng của PNEUDRI. Phần condensate lắng đọng trong cỏc phin lọc ở đầu vào (Inlet filter) và đầu ra (Outlet filter) cũng sẽ được xả tự động qua cỏc kết cấu xả kiểu cơ.
Đõy là hệ thống tỏch và xả condensate khỏ hoàn chỉnh. Nguồn khớ cung cấp từ hệ thống này tương đối sạch và khụ. Tuy nhiờn, thực tế vận hành cho thấy, với một hệ thống qua nhiều giai đoạn xử lý khớ nộn, và cú rất nhiều bộ phận lọc, cơ cấu xả tự động nờn tổn thất nguồn khớ nộn trờn chỳng khỏ lớn, nhiều khi cũn lớn hơn sự mất mỏt ở cỏc thiết bị tiờu thụ. Mặt khỏc, do sự làm mỏt khớ nộn chưa được triệt để nờn sự ngưng tụ hơi ẩm kộm, làm quỏ trỡnh tỏch ẩm phải kộo dài. Khi cỏc thiết bị tiờu thụ đũi hỏi một lưu lượng lớn, vận tốc dũng khớ lưu thụng qua hệ thống xử lý sẽ rất cao làm khả năng tỏch ẩm sẽ giảm đi đỏng kể.
Ba phương phỏp xử lý khớ nộn kể trờn thường được sử dụng cho cỏc trạm mỏy
nộn khớ kiểu Pittụng cú năng suất nhỏ và trung bỡnh.Với cỏc mỏy nộn khớ kiểu Pittụng, mặc dự cú sự rũ rỉ, xõm nhập của dầu bụi trơn vào nguồn khớ nộn, nhưng khụng nhiều. Vỡ vậy, hệ thống xử lý khớ nộn chủ yếu làm nhiệm vụ làm sạch cỏc phần tử cơ học và tỏch hơi nước ra khỏi khớ nộn.Do đú, tuổi thọ của cỏc phần tử lọc trong hệ thống này thường cao hơn tuổi thọ của cỏc phần tử lọc trong hệ thống mỏy nộn khớ kiểu trục vớt mà chỳng ta sẽ xem xột qua một hệ thống điển hỡnh như của trạm mỏy nộn khớ GA-75FF.
- Xử lý khớ nộn bằng cỏc bộ lọc, cỏc bỡnh ngưng tụ và làm mỏt bằng khụng
khớ, làm khụ khớ bằng một hệ thống làm lạnh chuyờn dụng , như đối với cỏc mỏy nộn khớ GA-30 ; GA-75 (của hóng Atlas-Copco), hoặc Ml 18.5E ; SSR MH-75 (của hóng Ingersoll-Rand)... Đặc điểm cơ bản nhất của cỏc trạm mỏy nộn khớ kiểu trục vit trờn cỏc giàn khoan-khai thỏc dầu khớ của Xớ nghiệp Khai thỏc hiện nay là :
Khụng khớ, sau khi được làm sạch cỏc phần tử cơ học trờn phin lọc ở cửa vào (hỳt), chỳng được trộn lẫn với dầu bụi trơn trong suốt cả quỏ trỡnh nộn, từ sau cửa hỳt đến cửa xả của mỏy nộn khớ. Hỗn hợp khớ nộn và dầu bụi trơn chỉ được phõn tỏch
sau khi ra khỏi cửa xả, trong bỡnh tỏch dầu bụi trơn -AR: Air receiver, oil separator- chuyờn dụng.
Dũng hỗn hợp khớ nộn và dầu bụi trơn được dẫn vào AR theo phương gần như tiếp tuyến với bề mặt trụ trong của thành bỡnh tạo ra một vũng xoỏy ly tõm khiến cho cỏc phần tử dầu bụi trơn trong hỗn hợp này cú xu hướng văng ra, bỏm vào thành bỡnh do độ nhớt của chỳng khỏ lớn so với cỏc thành phần khỏc của hỗn hợp. Sau đú, do trọng lực, chỳng rơi xuống phớa đỏy bỡnh. Phần cũn lại của dầu bụi trơn được phõn tỏch nốt nhờ bộ lọc OS của phin lọc trong bỡnh tỏch. Tất cả chỳng được gom lại ở phần dưới của bỡnh tỏch. Nhờ ỏp lực khớ nộn, dầu bụi trơn từ bỡnh tỏch AR đi qua cỏc phin lọc dầu OF và van chặn Vs đến mỏy nộn khớ E để bụi trơn cho cỏc bộ phận. Van chặn Vs chỉ được mở nhờ ỏp lực khớ nộn trờn đường ộp khi mỏy nộn khớ làm việc. Khi mỏy nộn khớ ngừng làm việc van chặn Vs đúng lại, ngăn khụng cho dầu bụi trơn từ bỡnh tỏch hồi về tràn ngập mỏy nộn khớ. Cú một lượng rất nhỏ dầu bụi trơn cú thể lọt qua cỏc phần tử lọc, lắng đọng ở phần đỏy bộ lọc OS và được dẫn qua đường thu hồi dầu đọng về mỏy nộn khớ, cũng nhờ ỏp lực khớ nộn trong bỡnh tỏch .
Một phần dầu bụi trơn từ bỡnh tỏch AR cũn được dẫn đến khoang làm mỏt dầu Co. Khi nhiệt độ dầu bụi trơn thấp hơn 40ºC van bypass BV đúng lại, chặn đường dầu từ khoang làm mỏt Co về. Van bypass BV chỉ mở ra khi nhiệt độ dầu bụi trơn của hệ thống tăng đến 40ºC, để bổ sung lượng dầu đó được làm nguội ở Co, nhằm giảm nhiệt độ cho dầu bụi trơn. Khi nhiệt độ dầu tăng đến xấp xỉ 55ºC thỡ van bypass sẽ đúng chặn đường dầu từ bỡnh tỏch AR đến thẳng OF, buộc toàn bộ dầu bụi trơn phải đi qua khoang làm mỏt Co để được làm nguội.
Như vậy, bỡnh tỏch AR chỉ làm nhiệm vụ tỏch dầu bụi trơn ra khỏi hỗn hợp khớ nộn ngay khi chỳng cũn đang ở nhiệt rất cao. Do đú, lỳc này hơi nước ở trong khớ nộn đang cũn ở trạng thỏi hơi, nờn chỳng dễ dàng đi qua bộ lọc OS cựng với một lượng nhỏ dầu bụi trơn. Từ bỡnh tỏch AR, hỗn hợp này (khớ nộn, hơi nước, một lượng nhỏ dầu bụi trơn...) được dẫn đến khoang làm mỏt Ca-Air cooler- để làm nguội nhờ kột tản nhiệt và quạt giú. Tại kột tản nhiệt này, nhiệt độ của hỗn hợp bắt đầu giảm nhanh. Hơi nước, hơi dầu bụi trơn…, gọi chung là condensate,bắt đầu hỡnh thành cỏc mầm ngưng tụ. Vỡ vậy, ở một số loại kột tản nhiệt của hóng Atlas- Copco, người ta cú lắp thờm một bộ lọc cú bẫy tỏch condensate ngay trờn đường ra của Ca, trước khi vào làm khụ khớ ở Air-Dryer. Tuy nhiờn, tại thời điểm này, lượng condensate ngưng tụ được rất ớt, do nhiệt độ của hỗn hợp vẫn cũn cao hơn rất nhiều so với nhiệt độ đọng sương và tốc độ lưu thụng qua Ca khỏ lớn, nờn tỏc dụng của bộ lọc và bẫy tỏch condensate là khụng cao.
Hơi nước, dầu bụi trơn ... chỉ thực sư ngưng tụ phần lớn khi đi vào cỏc khoang trao đổi nhiệt của Air-Dryer. Từ khoang trao đổi nhiệt với khụng khớ(lạnh), khớ nộn được làm lạnh dần và bắt đầu sự ngưng tụ hơi nước và cỏc hạt dầu. Khớ nộn sau khi đi qua khoang trao đổi nhiệt này vẫn cũn hơi ấm. Chỉ sau khi đi qua khoang trao đổi nhiệt với dàn lạnh mỏy lạnh và bỡnh tỏch condensate mới trở thành khớ lạnh và khụ.
Khi vào đến khoang trao đổi nhiệt với dàn lạnh mỏy lạnh, khớ nộn được làm lạnh tiếp và rất nhanh nhờ sự bay hơi của mụi chất làm lạnh thu bớt nhiệt của chỳng. Tại đõy, khớ nộn được làm lạnh đến ngang nhiệt độ bay hơi của mụi chất làm lạnh. Hơi nước, dầu bụi trơn trong khớ nộn ngưng tụ lại càng nhiều hơn. Khớ nộn đó được làm lạnh đi qua bỡnh tỏch condensate và cỏc chất ngưng tụ (condensate) trong chỳng được tỏch ra. Condensate được xả tự động qua cơ cấu xả tự động kiểu điện từ hoặc kiểu cơ. Ngoài ra, chỳng cũn được người vận hành xả định kỳ, theo cỏc hướng dẫn vận hành mỏy nộn khớ GA-75FF, qua van xả condensate bằng tay.