Parafin là một hỗn hợp hydrocacbon phức tạp, thành phần chủ yếu là hydrocacbon ở thể rắn, hợp chất từ C17 đến C100 thường là mạch no. Tỷ trọng thường từ 0.86 – 0.94. Theo tớnh chất vật lý chia làm 2 nhúm:
- Nhúm từ C17 đến C35 gọi là parafin. - Nhúm lớn hơn C35 gọi là xeregin.
Parafin bị mất tớnh lưu biến tạo thành thể rắn ở nhiệt độ từ 25-350C. Khi bắt đầu kết tinh hoặc mất tớnh linh động sẽ gõy khú khăn cho việc vận chuyển, làm tăng tổn hao ỏp suất và nhiều khi khụng vận chuyển được.
Nguyờn nhõn gõy kết tinh, lắng đọng parafin: - Do bề mặt trong của ống (độ nhỏm của ống). - Do khả năng hũa tan parafin trong dầu kộm. - Do nhiệt độ kết tinh của parafin cao.
- Do hàm lượng parafin trong dầu cao. - Do tốc độ giảm ỏp lớn.
- Do tốc độ dũng chảy thấp.
* Cỏc biện phỏp khắc phục khi vận chuyển dầu nhiều parafin
Hiện nay đó cú rất nhiều giải phỏp mà việc lựa chọn phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của từng mỏ, từng khu vực. Cỏc giải phỏp truyền thống cú thể là:
+ Duy trỡ ỏp suất vận chuyển cao (10 - 15at) trờn tuyến ống thu gom để hạn chế viờc tỏch khớ và vận tốc chảy cao để gõy động lực ngăn cản sự lắng đọng.
+ Giải phỏp gia nhiệt là một trong những biện phỏp được dựng phổ biến, cũn gọi là biện phỏp vận chuyển dầu núng. Nguyờn tắc là duy trỡ dầu ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ đụng đặc của parafin.
+ Vận chuyển dầu cựng khớ hoặc nước.
+ Giảm độ nhỏm và khả năng bỏm dớnh của ống.
+ Pha loóng dầu, đõy là giải phỏp làm giảm độ nhớt, giảm tổn hao ỏp suất, tăng tốc độ vận chuyển và giảm nồng độ parafin.
+ Sử dụng húa chất, trước hết là cỏc húa chất bề mặt, ngăn ngừa sự hỡnh thành nhũ tương dầu, thành ống sẽ tiếp xỳc với nước chứ khụng tiếp xỳc với dầu, giảm khả năng bỏm dớnh. Đồng thời húa chất hấp phụ trờn bề mặt cỏc
lắng đọng. Ở cỏc nước phương Tõy, cỏc húa chất được chia ra làm 2 nhúm là bụi trơn và phõn tỏn. Loại thứ nhất cú khả năng tạo một lớp màng mỏng trờn bề mặt thiết bị ngăn cản sự lắng đọng, loại thứ hai ngăn cản sự liờn kết của cỏc tinh thể parafin làm cho chỳng ở trạng thỏi phõn tỏn trong suốt quỏ trỡnh vận chuyển. Ở nước ta cỏc húa chất thường được sử dụng cú tờn thương phẩm Sepaflux, Paraven, Sellowim … với hàm lượng từ 0,01-0,05% cú tỏc dụng hạ thấp nhiệt độ đụng đặc, cải thiện tớnh lưu biến (400 - 10000g/tấn dầu).
+ Sử dụng cỏc giải phỏp hỗn hợp: nhiệt - húa, nhiệt - từ.
Căn cứ vào ỏp suất của hệ thống thu gom, cỏc giải phỏp cú thể khỏc nhau về nguyờn tắc cho hệ thống hở và hệ thống kớn.
* Trong hệ thống thu gom hở : Cỏc giải phỏp cú thể là:
+ Pha loóng dầu nhằm cải thiện tớnh lưu biến.
Ta cú thể dung cỏc dung mụi gốc Hydrocacbon ớt parafin, cú độ nhớt và nhiệt độ đụng đặc thấp. Sau khi pha loóng nồng độ parafin sẽ giảm. Đồng thời trong dung mụi cú chứa một hàm lượng nhựa nhất định, nú đúng vai trũ ức chế quỏ trỡnh hỡnh thành mạng tinh thể parafin. Cỏc dung mụi cú thể sử dụng bao gồm dầu thụ ớt parafin, condensat thu hồi từ khớ dầu, cỏc sản phẩm trưng cất dầu mỏ (xăng, dầu hỏa, dầu diezen), cỏc dẫn xuất : tetraclorua, cloruacacbon, cỏc hydrocacbon thơm: benzen, toluene ….
Giải phỏp này cú giỏ trị kinh tế với điều kiện cú sẵn cỏc dung mụi tự nhiờn ở những nơi cú nhiều mỏ tập trung, khai thỏc nhiều loại dầu khỏc nhau thỡ việc sử dụng mới thuận tiện. Ngoài ra, mỏ gần cỏc nhà mỏy chế biến dầu cũng cú được tớnh khả thi. Tại cỏc giàn cố định ở nước ta, tuy là hệ thống thu gom hở, song khụng cú điều kiện ứng dụng giải phỏp này vỡ hàm lượng dung mụi yờu cầu tương đối cao, trờn dưới 10%.
+ Giải phỏp nhiệt và nhiệt từ.
Là một giải phỏp được sử dụng rất phổ biến nhất là tại cỏc vựng cú nhiệt độ thấp. Trờn tuyến ống ta bố trớ cỏc trạm gia nhiệt mà phổ biến nhất là cỏc nồi hơi. Việc gia nhiệt chi cú hiệu quả khi tuyến ống được bọc cỏch nhiệt hoặc được chụn trong đất. Dầu sau khi được gia nhiệt vận chuyển theo ống cú
lớp bọc cỏch nhiệt sẽ đảm bảo giữ nhiệt tốt. Tuy nhiờn giải phỏp này cũng tốn kộm và khụng hiện thực khi khai thỏc ở ngoài biển.
Một giải phỏp khỏc là xử lý nhiệt thuần tỳy, ta nung dầu đến nhiệt độ núng chảy hết parafin, sau đú để nguội, thực hiện quỏ trỡnh tỏi kết tinh, tạo ra mạng hỡnh cõy khụng bền vững. Nguyờn nhõn là trong quỏ trỡnh tỏi kết tinh thành phần nhựa cú tỏc dụng như một hoạt chất bề mặt hấp phụ trờn bề mặt cỏc tinh thể, số lượng cỏc tinh thể sẽ lớn và kớch thước chỳng bộ, hỡnh dạng tinh thể thay đổi.
Một giải phỏp kỹ thuật mới là dựng phương phỏp nhiệt - từ. Cỏc thớ nghiệm được tiến hành với cỏc từ trường vĩnh cửu và từ trường xoỏy. Tỏc động của nú lờn mạng tinh thể parafin là một hiện tượng phức tạp chưa được nghiờn cứu kỹ. Kết quả cho thấy khi xử lý bằng từ trường và nhiệt, chi phớ điện năng giảm 2,5 lần so với xử lý nhiệt, chất lượng dầu khụng giảm do khụng dựng húa chất. Bản chất của phương phỏp cú thể là tại cỏc nỳt mạng tinh thể parafin cú tồn tại cỏc phõn tử với momen lưỡng cực, khi nhiệt độ tăng, trật tự này sẽ suy yếu, nhờ ảnh hưởng của từ trường, lực Lenxơ xuất hiện, cấu trỳc mạng sẽ bị phỏ vỡ ở nhiệt độ thấp hơn so với phương phỏp thuần tỳy nhiệt độ. Phương phỏp rỳt ngắn thời gian tỏi kết tinh của parafin, giữ được nhiệt độ đụng đặc thấp trong một thời gian dài.
+ Để tăng khả năng vận chuyển dầu nhiều parafin, cú thể dựng giải phỏp vận chuyển dầu cựng với nước, sẽ giảm được tổn hao ỏp suất và tăng khoảng cỏch vận chuyển.
* Vận chuyển trong hệ thống thu gom kớn.
Lỳc này dầu chưa được tỏch khớ hoặc chỉ được tỏch sơ bộ, phần lớn khớ cũn lại trong dầu. Sự cú mặt của khớ núi chung và thành phần nhẹ núi riờng rất cú lợi vỡ dầu trở nờn nhẹ và loóng, tăng khả năng hũa tan của parafin, giảm tổn hao ỏp suất. Đồng thời sự gión nở của khớ hũa tan và khớ tự do theo đường ống do ỏp suất giảm sẽ làm tăng tốc độ chuyển động, hạn chế sự lắng đọng parafin. Điều đú giải thớch xu hướng hay sử dụng hệ thống thu gom kớn. Tựy theo giỏ trị ỏp suất cú thể gặp hai trường hợp:
đảm bảo bởi giỏ trị ỏp suất dọc theo tuyến ống phải duy trỡ cao hơn ỏp suất bóo hũa. Khi vận chuyển dầu bóo hũa khớ, tổn hao ỏp suất giảm, ỏp suất khởi động giảm và hiệu quả càng cao khi tỷ lệ khớ hũa tan càng lớn.
+ Vận chuyển hỗn hợp dầu khớ: đõy là giải phỏp phổ biến chiếm 70% lượng dầu thu gom của thế giới. Trờn đường ống ỏp suất đó thấp hơn ỏp suất bóo hũa, cú khớ tự do và khớ hũa tan. Tựy theo lượng khớ tự do và tốc độ chuyển động, cấu trỳc dũng chảy phõn ra 7 chế độ, hạn chế nhiều sự lắng đọng parafin nhờ tốc độ lớn và sự va đập. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tại mỏ Bạch Hổ, hệ thống thu gom kớn được bố trớ trờn cỏc giàn nhẹ. Từ đú hỗn hợp được vận chuyển về giàn cụng nghệ với khoảng cỏch khụng lớn hơn 3km. Do nhiệt độ nước biển thấp hơn nhiệt độ đụng đặc của dầu từ 6 – 11oC, cỏc đường ống khụng cú cỏch nhiệt nờn thường gõy ra hiện tượng lắng đọng parafin và keo nhựa ở một số tuyến, đặc biệt khi vận chuyển thấp hơn cụng suất thiết kế. Một số trường hợp theo chế độ chảy nỳt, gõy ra va đập ỏp suất. Để hạn chế cần phải tăng ỏp suất và lưu lượng. Tuy nhiờn, việc tăng ỏp suất sẽ hạn chế sản lượng giếng nờn người ta phải lắp đặt cỏc thiết bị tỏch khớ sơ bộ. Khi đú dũng chuyển động sẽ là dầu bóo hũa hoặc hỗn hợp ớt khớ. Dầu sau khi ra khỏi bỡnh tỏch sẽ cú giỏ trị ỏp suất bóo hũa bằng ỏp suất bỡnh tỏch 12,5 at. Do ỏp suất õm trong đoạn chảy xuống (70m) nờn ỏp suất cao hơn ỏp suất bóo hũa, tổn hao chủ yếu trong ống nằm ngang, một phần nhỏ khớ sẽ được tỏch ra và khi tới giàn Cụng nghệ sẽ được tỏch ở ỏp suất 2,5 at. Nhờ sử dụng bỡnh tỏch sơ bộ, ỏp suất đầu ra ở cỏc giàn nhẹ giảm từ 26at xuống cũn 16at. Tuy nhiờn việc đú lại dẫn tới sự bất lợi khỏc là đường ống hay bị tắc nghẽn khi dừng bơm vỡ trong hỗn hợp lỳc này hàm lượng khớ thấp hơn 0,8. Cũn khi vận chuyển dầu bóo hũa thỡ dầu chiếm toàn bộ tiết diện. Vỡ vậy trước khi dừng hoặc khởi động bơm, cần phải cú cỏc giải phỏp kỹ thuật để trỏnh bị tắc nghẽn.