DAU KHI BANG DUONG ONG DA PHA
3.2.1.1 A4 CO, CO, gây ăn mòn đường ống vận chuyền dau khí khi có sự xuất hiện của nước ở thé long, quá
trình ăn mòn chịu ảnh hưởng của các yêu tô:
Nhiệt độ
Ap suất riêng phần CO, Chế độ dòng và tốc độ
Độ pH
Nông độ của các sản phâm ăn mòn hòa tan (FeCO3)
Nông độ acid acetic
Hàm lượng nước
Các vi câu trúc kim loại (mối hàn)
Tiên sử của kim loại
0.8 .0
07 Influence of CO2%
i Effect of Total Qhieesure . 0.6 +
Fos} Ệ 0.5
g § 0.4E
ð 07 =
§ 3 0.3 : ue 8 o2
rs) 0.5 0.1
0.4 w
"ấh ES ie 6 Ae dù ae 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
Total Pressure, bar CO; % mole
Hình 3-2. Anh hưởng của áp suât hệ va nông độ CO2 dén toc độ ăn mon
09 0.9
5 Effedt of Temperature 0.8 Sherrer eu
E 08 R
i Ề 0.7
E 07 Pad ỹ
8 ra 5 08
o 45
0.6 8 ox
0.5 0.4 1 10 15 20 25 30 35 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6
Temperature, C pH
Hình 3-3. Anh hưởng của nhiệt độ va pH dén toc độ ăn mon
3.2.1.2 A ADS
HS xuất hiện trong khoảng 40% các mỏ khai thác. Những mỏ có nồng độ H2S lớn thường được gọi là “chua”, tuy nhiên những mỏ có hàm lượng HS từ 10 ppm trở lên cũng có thé được
gọi là “chua”.
Áp suất riêng phần của HzS lớn hơn 0.05 được xem là gây ăn mòn, nồng độ H;S tăng theo
thời gian khai thác của mỏ.
HDS kết hợp với nước tự do tạo thành H;SO¿, một acid ăn mòn rat mạnh. An mon gay ra do
H,SO, được gọi là “ăn mòn chua” (sour corrosion).
3.2.1.3 Biện phap gi a wong Ống Sử dung các lớp phủ bên trong hay các chat ức chế An mòn dé giảm ăn mòn bên trong ống.
Các chất này hạn chế ăn mòn băng cách:
- Tang sự phân cực anod va cathode
- Giam sự khuếch tán ion đến bề mặt kim loại - Tang điện trở của bề mặt kim loại
Các chat ức chế được phân thành:
Chat thụ động hóa Chat ức chế cathode Chat ức chế sa lắng Chat ức chế hữu co Chất ức chế ăn mòn dễ bay hơi
3.2.2 An mòn bên ngoài đường ống
3.2.2.1 Khái niệm
Ăn mòn bên ngoài đường ông do tác dụng điện hóa của nó với môi trường. Nguyên nhân của
sự ăn mòn nay là do hiệu ứng ăn mòn Galvany.
Khi ống dẫn làm băng thép carbon tiếp xúc với môi trường điện phân (nước biển) sẽ xảy ra
ăn mòn điện hóa theo các phản ứng sau:
+ Phản ứng anode: Fe > Fe+2e'
+ Phan ứng cathode: O©; + 2H¿O +4e > 40H
Ferrous hydroxide
F——* Fe(OH), +— Hydroxide ion 20H"
Red rust Ferric oxyhydroxide Water H.0 Wenn Gả FeOOH Oxygen O,
lron Fe ———+> Electrons 2e
Hình 3-4. An mòn điện hóa đường ống [20]
Phan ứng này xảy ra và anode (Fe) sẽ bị hòa tan dan dan gây ra ăn mòn.
3.2.2.2 Các biện pháp hạn chế ăn mòn
Sử dụng các lớp phủ bảo vệ:
- FBE (fusion bonded epoxy) - PE (polyethylene)
- PP (polypropylene)
Bién phap bao vé cathode:
- Su dụng một Kim loại hoạt động hon sat như kẽm hoặc magie, lap trén bé mat duong ống, khi ăn mòn điện hóa xảy ra, những kim loại nay sẽ đóng vai trò là anode và bị ăn
mòn, săt đóng vai trò cathode và được bảo vệ.
Oa(g) + 4H*(aq) + 4e~ —> 2H;O()
Mg(s) —> Mg?*(aq) + 2e
Hình 3-5. Bảo vệ cathode bang Mg [20]
- Sử dụng một dòng điện áp đặt bên ngoài, ngược chiều và có giá trị lớn hơn dòng điện
gây ra do ăn mòn điện hóa.
Hình 3-6. Bảo vệ cathode băng dòng áp đặt [20]
3.3 Sự hình thành nút lỏng (Slug) 3.3.1 Định nghĩa
Nút long là dòng chảy không liên tục, gồm những cục chất lỏng và tui khí xen kẽ nhau. Day là một trong những van dé cần quan tâm nhất khi thiết kế đường ống đa pha.
HH... a6 nà pul2
wor
Hình 3-7. Dòng chảy nút lồng trong ống ngang và đứng
Sự hình thành nút lỏng do nhiều nguyên nhân:
+ Nút lỏng hình thành do thủy động (Hydrodynamic Slugging) + Nút lỏng hình thành do địa hình (Terrain Slugging)
+ Nút lỏng hình thành do quá trình phóng con thoi
+ Nút lỏng do khởi động và xả áp (Startup and Blowdown)
+ Nút lỏng do thay đồi lưu lượng 3.3.2 Các van đề do nút lồng gây ra
- Tran chat lỏng ở thiết bị tách gây hư hỏng cho các thiết bị hạ nguồn.
- Ap suất cao cục bộ và tức thời ở bình tách gây dừng khan cấp toàn giàn.
- Gay sốc thủy lực dẫn đến hư hỏng cơ khí.
- Làm tăng tốn that áp suất trên đường Ống - Luu lượng khai thác, áp suất không ồn định ảnh hưởng hoạt động thiết bị hạ nguồn.
3.3.3. Các dạng nút lỏng
3.3.3.1 Nút lỏng hình thành do thủy động
Nút lỏng được tạo thành trong đường ống khi pha khí di chuyển với tốc độ nhanh trên pha lỏng di chuyển chậm. Pha khí sẽ tạo thành các cột sóng trên bề mặt chat lỏng, nếu cột sóng này đủ lớn nó sẽ chiếm toàn bộ tiết diện ngang của ống va cản trở dòng chảy của pha khí, cục chat
raed J
~ =
~ si — |
=== eet at 4 wie]
Hình 3-8. Nút lóng hình thành do thủy động lỏng này là nút lỏng thủy động.
stl
3.3.3.2 Nút lỏng hình thành do địa hình
Nút long được tạo thành khi pha lỏng tích tụ tại những vùng tring trên đường ống. Phan chất lỏng này sẽ ngăn cản dòng chảy, làm tăng áp suất ở phần ống phía trước, cho đến khi áp suất tăng đủ lớn nó sẽ đây lượng lỏng tích tụ ra khỏi chỗ trũng và hình thành slug.
Flow
N
Flow
N
Flow
`
Hình 3-9. Nút lồng hình thành do địa hình
Nút lỏng hình thành thường thây gap nhất xuất hiện tại đoạn kết đáy ống Riser hay được gọi
là hiện tượng “Severe Slugging” được hình thành qua 4 giai đoạn:
Giai đoạn 1 — Pha long tích tụ ở đáy của ông Riser, bit kín dòng chảy làm tăng áp suất ở phân ống trước.
Giai đoạn 2 — Áp suất đủ lớn dé thăng cột áp suất thủy tĩnh trong ống Riser, cục chất lỏng bị đây ra khỏi ông hình thành slug.
Giai đoạn 3 — Pha khí day hoàn toàn lỏng ra khỏi Riser.
Giai đoạn 4 — Dòng khí chảy ổn định qua hệ thống, cuối giai đoạn này, pha lỏng tích tụ lai tại đáy Riser bắt đầu chu kỳ mới.
Giai đoạn hình thành “Severe Slugging” được thể hiện trên hình vẽ Hình 3-10.
Stage 1 Slug generation
Stage 2 Slug production
Stage 3 Bubble penetration
Stage 4 Gas blowdown
Start of Stage 1 Blockage occurs at base of riser
__, Slug production to separators
Gas bubble reaches base of riser End of Stage 2
Bubble starts to penetrate riser
Slug production to separators
—
End of Stage 3 Gas reaches top of riser
Gas production to separators
—*
Hình 3-10. Các giai đoạn hình thành nút lỏng trong hệ pipeline — riser
Nút lỏng tạo thành do địa hình hay còn gọi là “severe slugging” xuất hiện khi vận tốc của pha khí và pha lỏng nhỏ. Kích thước của nó có thể rất dài, đến hàng trăm mét, đặt biệt là nút lỏng gây ra do hệ thống Pipeline - Riser và gây nhiều khó khăn khi vận hành.
Dé đánh giá khả năng hình thành “Severe Slugging” tại vị trí Pipeline — Riser, người ta sử
dụng hệ sÔ Zs:
I = Vụ;
ss (3.3)