Giáo trình Vận hành thiết bị tách dầu khí (Nghề: Vận hành thiết bị khai thác dầu khí - Trình độ: Trung cấp) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí (năm 2020)

Giáo trình Vận hành thiết bị tách dầu khí được biên soạn với mục tiêu giúp các bạn có thể trình bày được định nghĩa, phân loại, nguyên lý tách pha của thiết bị tách dầu khí; Phân tích được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách dầu khí; Trình bày và giải thích được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị tách dầu khí. Mời các bạn cùng tham khảo!

KHÁI QUÁT VỀ THIẾT BỊ TÁCH DẦU KHÍ

ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI

1.1.1 Giới thiệu chung về quá trình xử lý sản phẩm khai thác

Sản phẩm khai thác từ các giếng dầu khí là hỗn hợp phức tạp gồm dầu, khí, nước và các tạp chất khác, đòi hỏi quá trình xử lý để đáp ứng yêu cầu thương mại Quá trình xử lý sản phẩm khai thác chủ yếu là tách pha, diễn ra ngay tại giàn khai thác hoặc tàu FPSO để đảm bảo chất lượng và hiệu quả sản phẩm.

Bài 1: Khái quát về thiết bị tách dầu khí Trang 15

Hình 1.1 Dầu thô được khai thác từ giếng lên, sau đó qua các giai đoạn xử lý để loại bỏ thành phần nặng, hơi nước và tạp chất Pha khí sau khi ra khỏi thiết bị tách sơ bộ vẫn còn chứa các thành phần nặng và hơi nước, cần xử lý để thu hồi các thành phần này và tách nước ngưng tụ nhằm đảm bảo chất lượng khí thương phẩm Pha nước sau tách sơ bộ vẫn còn nhiều tạp chất như bùn đất, do đó cần xử lý tiếp để loại bỏ tạp chất trước khi thải ra môi trường hoặc tái sử dụng cho các công đoạn bơm ép vỉa Pha dầu tiếp tục được xử lý để tách nước, muối và các tạp chất cơ học cho đến khi đạt tiêu chuẩn dầu thương phẩm, đảm bảo chất lượng và an toàn trong vận hành.

Quá trình xử lý sản phẩm khai thác bắt đầu từ việc hỗn hợp dầu khí di chuyển từ giếng lên bề mặt qua hệ thống cây thông khai thác Sau đó, hỗn hợp đi qua cụm manifold để đến các thiết bị tách sơ bộ, nơi sản phẩm được phân chia thành các pha theo yêu cầu Cuối cùng, các pha đã qua tách được vận chuyển đến nơi tiêu thụ nhờ hệ thống máy bơm và máy nén khí, đảm bảo quá trình vận chuyển hiệu quả và an toàn.

Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo cây thông khai thác

Hình 1.3 Cây thông khai thác

Hình 1.4.Sơ đồ hệ thống khai thác dầu khí trên mô hình

Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống bình tách dầu khí

Hình 1.6.Hệ thống bơm dầu thương phẩm

Dầu cho các bình tách dầu khí là hỗn hợp phức tạp chứa nhiều thành phần với các đặc tính vật lý khác nhau Khi dầu được khai thác và nâng lên từ giếng khoan, nó trải qua quá trình giảm áp suất và nhiệt độ khiến khí tách ra khỏi dầu, làm thay đổi thành phần của dầu Quá trình tách pha vật lý này rất phổ biến trên các giàn khai thác dầu khí.

Hình 1.7.Giàn khai thác dầu khí

Hình 1.8 Tàu FPSO Sông Đốc

Thiết bị tách là một thuật ngữ dùng để chỉ một bình áp suất sử dụng để tách chất lưu thành các pha riêng biệt (khí và lỏng)

Hình 1.10.Bình tách dầu khí

Các thiết bị truyền thống, hay còn gọi là thiết bị tách, thường được lắp đặt tại vị trí sản xuất hoặc gần miệng giếng, cụm phân dòng, trạm chứa để tách chất lỏng của giếng thành khí và lỏng Vì được bố trí gần đầu giếng, các thiết bị này được thiết kế để hoạt động với tốc độ dòng tức thời cao nhất, đảm bảo hiệu quả trong quá trình tách khí – lỏng.

Các thiết bị dùng để tách nước hoặc chất lỏng (dầu và nước) khỏi khí thường được gọi là bình knockout hoặc slugcatcher, đóng vai trò quan trọng trong hệ thống xử lý khí và dầu Khi lắp đặt gần miệng giếng, thiết bị này giúp thoát ra đồng thời khí, dầu lỏng và nước tự do từ phần đáy bình Trong khi đó, các thiết bị tách lỏng hoàn toàn khỏi khí cho phép dầu và nước thoát ra ở đáy bình, còn khí thoát ra ở phần đỉnh, đảm bảo hiệu quả phân tách tối ưu trong quá trình xử lý khí.

Các thiết bị tách bậc một, còn gọi là bình giãn nở, hoạt động tại các trạm tách nhiệt độ thấp hoặc tách lạnh để ngăn chặn sự hình thành hydrat Để đảm bảo hiệu quả, chúng thường được trang bị nguồn nhiệt bổ sung nhằm phòng ngừa sự xuất hiện của hydrat trong quá trình tách Ngoài ra, còn có phương pháp bơm chất ức chế hydrat vào chất lỏng trước khi quá trình giãn nở diễn ra để kiểm soát và hạn chế sự hình thành hydrat hiệu quả.

Hình 1.11.Sơ đồ bình tách đứng ly tâm trong tách lần 1 và lần 2

1.1.3 Công dụng của bình tách

Bình tách là thiết bị quan trọng trong hệ thống thu gom, vận chuyển và xử lý dầu thô, giúp tách các pha khí, dầu và nước ra khỏi nhau Ứng dụng phổ biến nhất của bình tách trong mỏ dầu là đảm bảo quá trình tách các thành phần một cách hiệu quả, đảm bảo chất lượng và an toàn cho hệ thống xử lý dầu Việc sử dụng bình tách giúp nâng cao hiệu suất hoạt động của các hệ thống khai thác dầu, giảm thiểu rủi ro và tối ưu hóa quá trình vận hành.

Chất lỏng cần được loại bỏ khỏi khí để ngăn chặn sự tích tụ trong ống dẫn khí, từ đó duy trì tốc độ dòng chảy tối ưu Trong quá trình xử lý tại nhà máy, phương pháp loại bỏ nước và dầu mỏ phải đảm bảo hiệu quả, thu hồi chất lỏng để phòng tránh tổn thất và hư hỏng thiết bị Việc kiểm soát chất lỏng trong hệ thống khí là yếu tố then chốt giúp duy trì hiệu suất vận hành của nhà máy.

Dầu thô cần phải được loại bỏ sạch khí để đảm bảo an toàn trong quá trình lưu trữ Khí thu được từ quá trình này có thể được sử dụng trong các ngành công nghiệp năng lượng và hóa học Ngoài ra, khí còn được sử dụng trong kỹ thuật bơm ép bằng phương pháp gaslift để nâng cao hiệu quả khai thác dầu.

Bình tách giúp giảm sức cản thủy lực và ngăn chặn sự hình thành nhũ tương trong đường ống, giúp phá hủy các bọt khí trong dầu để giảm thiểu hiện tượng xâm thực trong máy bơm Thiết bị này còn có khả năng tách nước khỏi dầu trong quá trình khai thác các nhũ tương kém bền, từ đó tăng hiệu quả vận chuyển dầu, khí trước trạm bơm và quá trình xử lý dầu.

Loại bỏ các tạp chất gây hại từ vỉa sản phẩm giúp ngăn chặn tình trạng tắc nghẽn đường ống và giảm thiểu nguy cơ hỏng hóc máy bơm, từ đó nâng cao hiệu quả vận hành và tuổi thọ của hệ thống.

Hình 1.12 Sự hình thành Hydrat trên đường ống vận chuyển dầu

Hình 1.13.Sự hình thành hydrat trên đường ống vận chuyển dầu

Hình 1.14.Tắc đường ống dẫn dầu do hydrat

1.1.4 Yêu cầu của bình tách

Một bình tách lý tưởng được định nghĩa là đạt hiệu suất thu hồi chất lỏng cao nhất, với khí và hơi rời khỏi bình một cách liên tục ngay sau khi chúng thoát ra khỏi chất lỏng Đối với các sản phẩm khai thác từ giếng ở áp suất cao, quá trình giảm áp suất được thực hiện thông qua hệ thống tách giai đoạn, gồm nhiều bình tách vận hành theo chiều giảm dần của áp suất theo tỷ lệ đã định Chất lỏng thoát ra từ bình tách ở áp suất cao sẽ chuyển vào bình tách kế tiếp hoạt động ở áp suất thấp hơn, nhằm tối ưu hóa hiệu quả tách khí và chất lỏng.

Để ổn định thành phần khí và lỏng trong vỉa dầu có thành phần nhất định, cần điều chỉnh nhiệt độ và áp suất tại các bình tách cao áp và thấp áp Áp suất tách được điều chỉnh bằng các van điều áp lắp đặt tại bình tách, giúp kiểm soát quá trình phân tách khí-lỏng hiệu quả Nhiệt độ của hệ thống được điều chỉnh dựa trên hệ thống đường ống thug om vận chuyển dầu, đảm bảo quá trình tách diễn ra tối ưu khi dầu được dẫn qua các đường ống ngầm dưới đáy biển hoặc trộn lẫn với các giếng dầu khác.

Dầu mỏ Bạch Hổ có đặc điểm quan trọng cần chú ý khi thay đổi chế độ làm việc của bình tách Để đảm bảo hiệu quả tách tinh dầu, cần thiết lập nhiệt độ cao hơn mức nhiệt sinh ra các tinh thể paraffin và hydrat Nếu không đảm bảo nhiệt độ phù hợp, công suất tách của bình sẽ giảm đáng kể, dẫn đến hiện tượng kẹt van và gây ra sự cố trong quá trình vận hành Việc điều chỉnh nhiệt độ phù hợp giúp duy trì hiệu suất tách tối ưu và đảm bảo an toàn cho hệ thống.

CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC LOẠI THIẾT BỊ TÁCH DẦU KHÍ

NGUYÊN LÝ TÁCH

Tất cả các bình tách, dù có hình dáng, chức năng và điều kiện làm việc khác nhau, có nguyên lý cấu tạo cơ bản giống nhau Một thiết bị tách thường gồm năm phần chính, đảm bảo hoạt động hiệu quả trong quá trình phân tách chất lỏng khỏi khí hoặc các hợp chất khác Việc hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bình tách giúp nâng cao hiệu suất xử lý và tiết kiệm chi phí vận hành trong các ứng dụng công nghiệp.

1 Ngăn tách chính: dùng để tách một khối lượng dầu khỏi khí

2 Ngăn làm sạch khí: tách tiếp các phần còn lại như bọt khí bằng thiết bị khử mù

Bài 2: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các loại thiết bị tách dầu khí Trang 38

5 Một số bộ phận điều khiển áp suất thích hợp trong bình tách và thiết bị điều khiển mực chất lỏng trong bình tách

2.1.1.2 Các chi tiết bên trong bình tách

Việc lựa chọn hợp lý các yếu tố bên trong bình tách đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất và hiệu quả của quá trình phân tách Hiểu rõ các yếu tố nội bộ giúp giảm thiểu lượng chất lỏng bị cuốn theo trong quá trình thiết kế bình tách, từ đó tối ưu hóa hiệu quả hoạt động và tiết kiệm nguồn lực Điều chỉnh các yếu tố bên trong một cách chính xác sẽ mang lại hiệu quả cao hơn trong quá trình phân tách chất lỏng, giúp nâng cao năng suất và đảm bảo hiệu quả vận hành của hệ thống.

Sau đây là một số chi tiết cơ bản bên trong bình tách đang được sử dụng phổ biến

- Tấm đổi hướng và thiết bị tạo ly tâm cửa vào

Các thiết bị này thường được lắp đặt ngay tại lối vào của bình tách để thực hiện nhiệm vụ tách sơ bộ lượng lớn chất lỏng khỏi khí Chúng giúp bắt đầu quá trình phân lớp của hỗn hợp, trong đó khí nhẹ hơn sẽ chuyển động lên trên, còn pha lỏng nặng hơn đi xuống khoang thoát ở phía dưới Hình 2.1 minh họa đơn giản cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị này, góp phần tăng hiệu quả tách khí-lỏng trong hệ thống.

Hình 2.1.Bình tách hình trụ nằm ngang

Có 2 loại khử mù chính: loại dùng va đập và loại dùng lực ly tâm

Thiết bị va đập: Được ứng dụng phổ biến là 2 kiểu: kiểu tấm cánh và kiểu lưới dầy

Tấm cánh là một dạng thiết bị có cấu tạo phức tạp với mạng lưới các thanh kim loại song song, tạo ra các khoang thu chất lỏng và khí Khi dòng chất đi qua các máng bị khuấy trộn liên tục và đổi hướng nhiều lần, các hạt nặng hơn sẽ bị bắn ra ngoài và được giữ lại trong khoang thu chất lỏng Hình III.10 minh họa thiết bị mù kiểu tấm cánh, tận dụng lực va đập và sự đổi hướng dòng chảy để nâng cao hiệu quả tách chất trong quá trình xử lý.

Bài 2: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các loại thiết bị tách dầu khí Trang 39 dòng chảy, thay đổi vận tốc dòng chảy và hấp thụ để tách các hạt sương lỏng khỏi khí Chúng được ứng dụng rộng rãi bởi hiệu quả tách cao, không bị kẹt hay cáu bẩn bởi các vật lạ và paraffin, giá thành thấp

Hình 2.2.Thiết bị khử mù dạng tấm cánh

Hình 2.3.Thiết bị khử mù dạng lưới dầy

2.1.2.1 Nguyên lý tách dầu ra khỏi khí

Trong quá trình tách chất lỏng khỏi khí, những hạt nhỏ còn sót lại trong dòng chảy được loại bỏ cuối cùng bằng bộ phận chiết sương hoặc màng ngăn, đảm bảo hiệu quả tách sạch Hơi ngưng tụ trong khí không thể thu hồi bằng thiết bị này, đặc biệt khi ngưng tụ xảy ra do giảm nhiệt độ hoặc sau khi khí đã được thu hồi từ bình tách, vì đặc tính của khí ngưng tụ phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất của bình tách.

Sự khác biệt về tỷ trọng giữa chất lỏng và khí cho phép tách các hạt chất lỏng còn sót lại trong khí một cách hiệu quả khi tốc độ dòng khí được điều chỉnh phù hợp Người ta có thể tính toán và giới hạn vận tốc của khí trong bình tách nhằm tối ưu hóa quá trình tách mà không cần sử dụng bộ chiết sương Tuy nhiên, các bộ chiết sương lắp trong bình tách vẫn được sử dụng để hỗ trợ quá trình tách, giúp giảm thiểu lượng chất lỏng mang theo trong khí góp phần nâng cao hiệu quả tách.

Các phương pháp tách dầu khỏi khí bao gồm sử dụng sự khác nhau về tỷ trọng giữa hai chất, phương pháp va đập, thay đổi hướng dòng chảy, điều chỉnh tốc độ dòng chảy, và ứng dụng lực ly tâm Những kỹ thuật này giúp hiệu quả trong quá trình loại bỏ dầu khỏi khí, nâng cao độ sạch của khí sau xử lý và đảm bảo tối ưu hóa quá trình sản xuất.

Sự đông kết và lọc

Bộ chiết sương dùng trong bình tách có nhiều loại khác nhau, bao gồm các thiết bị như bình tách đứng (Hình II.4(a)), sơ đồ cấu tạo của bình tách đứng (Hình II.4(b)), màng ngăn kiểu ly tâm (Hình II.5) và màng ngăn dạng lưới (Hình II.6) Các loại bộ chiết sương này giúp nâng cao hiệu quả trong quá trình tách khí và hơi nước, phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau trong ngành công nghiệp Việc lựa chọn loại bộ chiết sương phù hợp đảm bảo tối ưu hóa quá trình vận hành và giảm thiểu rắc rối kỹ thuật.

Hình 2.4.Bình tách hai pha sử dụng phương pháp lực ly tâm

Hình 2.5.Sơ đồ cấu tạo bình tách đứng

Hình 2.6 Bộ phận chiết sương dạng cánh

Hình 2.7 Bộ phận chiết sương a Tách trọng lực

Nguyên lý tách dựa vào sự chênh lệch về tỷ trọng giữa khí tự nhiên và hydrocacbon lỏng Khí tự nhiên nhẹ hơn hydrocacbon lỏng do sự khác biệt về tỷ trọng và lực hấp dẫn, giúp các phần tử hydrocacbon lỏng lơ lửng trong dòng khí dễ dàng thoát ra khi dòng khí có vận tốc phù hợp Các hạt hydrocacbon lớn lắng xuống nhanh hơn so với các hạt nhỏ, nhờ vào trọng lượng riêng khác nhau Tại điều kiện áp suất và nhiệt độ chuẩn, hydrocacbon lỏng có tỷ trọng nằm trong khoảng phù hợp để thực hiện quá trình tách hiệu quả.

400 – 1600 lần so với khí tự nhiên Khi áp suất và nhiệt độ tăng lên thì sự khác nhau

Bài 2: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các loại thiết bị tách dầu khí Trang 43 về tỷ trọng sẽ giảm xuống, ở áp suất làm việc 53 at tỷ trọng hydrocacbon lỏng chỉ nặng gấp 6-10 lần so với khí

Trên lý thuyết, các hạt chất lỏng có tỷ trọng từ 6 đến 10 lần khí có thể nhanh chóng lắng xuống và tách khỏi khí, nhưng thực tế không xảy ra do các hạt quá nhỏ và có xu hướng trôi nổi trong khí, không dễ thoát ra khỏi bình tách Trong các bình tách kích thước trung bình, các phần tử hydrocacbon có đường kính từ 100μm trở lên sẽ hoàn toàn lắng xuống khỏi khí, giúp tách hiệu quả hơn Việc sử dụng màng ngăn giúp lọc các phần tử chất lỏng nhỏ hơn còn lại trong không khí, nâng cao hiệu suất tách Khi áp suất làm việc của bình tăng, sự khác biệt về tỷ trọng giữa khí và chất lỏng giảm xuống, do đó cần vận hành bình tách ở áp suất thấp phù hợp và kết hợp các phương pháp xử lý thích hợp để đạt hiệu quả tối ưu.

Hình 2.8 Màng ngăn kiểu sợi

2 Tấm khử sương dạng lưới, dầy 3’’

3 Tấm khử sương dạng lưới, dầy 5’’

4 Hình cầu lắng chất lỏng

6 Chất lỏng đi xuống b Tách va đập

Dòng khí chứa hỗn hợp lỏng va chạm vào tấm chắn, khiến chất lỏng bám dính vào bề mặt và hình thành các giọt lớn hơn Nhờ lực trọng lực, các giọt lỏng này sẽ lắng xuống, giúp tách riêng chất lỏng khỏi dòng khí Quá trình này là nguyên lý chính trong hệ thống thu gom và loại bỏ hơi ẩm hoặc các thành phần lỏng trong khí công nghiệp Việc sử dụng tấm chắn hiệu quả giúp tăng khả năng ngưng tụ và nâng cao hiệu suất làm việc của hệ thống xử lý khí.

Để nâng cao hiệu quả tách chất lỏng khi hàm lượng chất lỏng cao hoặc kích thước các hạt nhỏ, cần tạo ra nhiều va đập nhờ bố trí các mặt chặn liên tiếp nhau Việc này giúp tăng khả năng phân tách các thành phần một cách tối ưu, đảm bảo quá trình diễn ra hiệu quả hơn.

Dòng khí chứa các phần tử chất lỏng chuyển động va đập vào thành, khiến các phần tử bám lại và ngưng tụ thành hạt lớn, sau đó rơi vào khoang chứa chất lỏng Khi hàm lượng chất lỏng trong khí cao hoặc các phần tử lỏng là nguyên chất, các mặt va đập được lắp đặt để thu hồi dầu dạng sương Hình II.4a mô tả bộ màng ngăn sử dụng phương pháp va đập lặp đi lặp lại để thu hồi chất lỏng trong khí Ngoài ra, việc thay đổi hướng dòng chảy cũng là một trong những cách tối ưu hóa quá trình thu hồi chất lỏng trong hệ thống khí.

THIẾT BỊ TÁCH HAI PHA

2.2.1 Thiết bị tách hai pha thẳng đứng

Hình 2.12.Cấu tạo thiết bị tách hai pha thẳng đứng

Khi dòng vật chất đi vào thiết bị tách, nó va đập vào tấm chắn khiến sức căng bề mặt giữa dầu và khí giảm, giúp khí nhẹ hơn dầu được tách ra khỏi dòng chảy và hướng lên phía trên đỉnh thiết bị, trong khi dầu nặng hơn chảy xuống phía dưới Lực quán tính từ sự va đập làm thay đổi hướng chuyển động của các chất, với các chất nặng hơn có lực quán tính lớn hơn, gây ảnh hưởng đến đường đi ban đầu của khí và dầu Quá trình này khiến dòng chảy bị phân tách rõ rệt hơn theo các hướng khác nhau, khí nhẹ hơn được dẫn vào bộ phận chiết sương lần thứ nhất để tiếp tục quá trình tách nước và các chất lỏng nhẹ còn đọng lại trong khí.

Hình 2.13.Cấu tạo của Mist extractor

Khi dòng khí đi lên tấm chắn hình nón (cone), chúng di chuyển nhanh hơn và theo hướng xoáy quanh các cánh dẫn hướng (vanes) Các phần lỏng tích tụ dần trên các cánh dẫn hướng và tấm chắn phía trên (cover plate), tạo thành các giọt chất lỏng đủ lớn sẽ chảy xuống phía dưới theo thành thiết bị.

Phần khí đi lên tiếp tục qua bộ phận chiết sương lần hai, có cấu tạo dạng lưới nhiều lớp để tách dầu và hơi ẩm còn sót lại Khi khí gặp các dây lưới này, nó sẽ đi vòng qua còn các giọt dầu va chạm và bị giữ lại trên lưới, và sau đó rơi xuống phía dưới khi đủ lớn Cuối cùng, phần khí đã qua bộ phận chiết sương sẽ thoát ra ngoài qua đường thoát khí ở đỉnh thiết bị tách, đảm bảo khí sạch hơn và giảm độ ẩm trong quy trình.

Hình vẽ mô tả thiết bị tách hai pha thẳng đứng với cửa vào dạng tiếp tuyến để tạo lực ly tâm hiệu quả cho quá trình phân tách dòng dầu khí Thiết kế này giúp lượng lỏng kèm theo khí dễ dàng di chuyển lên phía đỉnh thiết bị, nâng cao hiệu suất tách pha Bộ phân chiết sương của thiết bị đặc biệt, có thể dạng hình chữ V hoặc dạng các viên đệm, tối ưu hóa quá trình loại bỏ sương nhỏ và nâng cao hiệu quả tách dầu khí.

Hình 2.14 Cấu tạo thiết bị tách hai pha thẳng đứng có cửa vào dạng tiếp tuyến

• Thiết bị tách hai pha thẳng đứng có các tấm chắn nằm nghiêng

Hình 2.15.Thiết bị tách hai pha thẳng đứng có các tấm chắn nằm nghiêng

Vỏ thiết bị có dạng hình trụ, bên trong vỏ có các chi tiết:

+ Mist extractor (lưới lọc sương)

+ Phao điều khiển mức chất lỏng (nổi trên mặt thoáng chất lỏng)

+ Van đóng mở do tác động của phao

Hình 2.16 Vị trí van an toàn, đầu an toàn, van điều áp trên thiết bị tách thẳng đứng

Thiết bị được trang bị van an toàn và đầu an toàn trên đỉnh để đảm bảo an toàn và ổn định áp suất hoạt động Ở đầu ra của pha khí có gắn van điều áp nhằm duy trì áp suất phù hợp cho quá trình tách khí Các thành phần này giúp nâng cao hiệu quả và an toàn khi vận hành thiết bị tách khí, đảm bảo quá trình diễn ra ổn định và hiệu quả.

Dòng lưu chất hỗn hợp gồm lỏng và khí nhập vào thiết bị tách ở điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định Khi va chạm vào các thanh chặn bên trong, dòng chảy bị phân tán thành các hạt nhỏ, tạo điều kiện thuận lợi cho pha khí dễ dàng tách ra và bay lên đỉnh thiết bị Trong quá trình này, các hạt lỏng theo pha khí bay lên, ngưng tụ tại lưới chiết sương (mist extractor), còn pha khí thoát ra ngoài qua van điều áp Pha lỏng nặng sẽ rơi xuống đáy thiết bị, được đưa ra ngoài nhờ hệ thống phao và van điều chỉnh mức chất lỏng.

2.2.2 Thiết bị tách hai pha nằm ngang

Hình 2.17.Cấu tạo thiết bị tách hai pha nằm ngang

Vỏ có dạng hình trụ được đặt nằm ngang bên trong có chứa:

- Tấm chắn dạng góc (Angle Baffle)

- Tách bọt, hay chiết sương cấp 1 (Defoaming element)

- Chiết sương cấp 2 (Secondary Mist extractor)

- Đường ống dẫn pha khí ra sau khi tách

- Đường ống dẫn pha lỏng ra sau khi tách

Ngoài ra trên vỏ có gắn van an toàn và đầu an toàn

Dòng lưu chất va đập vào thanh chặn có cấu tạo dạng góc và có xu hướng di chuyển về phía chiều đi của dòng lưu chất Khi dòng chảy tạm dừng, chất lỏng nặng rơi xuống đáy thiết bị tách, trong khi dòng khí tiếp tục xuyên qua lưới de-foaming hoặc đi vào lưới lọc sương mù có các thanh chắn, nhằm thay đổi hướng dòng lưu chất Mục đích là để khí (gas) dễ dàng di chuyển qua, còn các hạt chất lỏng bị giữ lại và rơi xuống đáy thiết bị Dầu và nước thoát ra ngoài qua đường dẫn chất lỏng, trong khi các chất rắn tích tụ tại đáy thiết bị và được loại bỏ định kỳ để đảm bảo hoạt động hiệu quả của quá trình tách.

2.2.3 Đường ống tách hai pha nằm ngang

Hình 2.18 mô tả cấu tạo của đường ống tách hai pha nằm ngang, gồm hai đường ống đặt song song và liên kết với nhau Hệ thống này được thiết kế để phân tách hiệu quả các dòng chất lỏng hỗn hợp, đảm bảo vận hành an toàn và hiệu quả trong các quá trình công nghiệp Cấu tạo của đường ống tách hai pha bao gồm các thành phần chính như hai ống song song và các liên kết, giúp phân tách chính xác các pha, đặc biệt trong các ứng dụng yêu cầu tối ưu hóa quá trình xử lý chất lỏng hỗn hợp.

- Lower tube (đường ống dưới) dùng để chứa và thoát pha lỏng

- Upper tube (đường ống trên) dùng để tách bên trong có chứa các chi tiết

- Fluid inlet (dòng lưu chất cần tách đi vào)

- Defoaming Element: tạo cho dòng lưu chất đi vào bị bắn tung tóe cho pha lỏng dễ dàng tách khỏi pha khí

Lưới chiết sương thứ hai (Secondary Mist Extractor) chiếm toàn bộ thể tích của đường ống tách Thiết bị này có nhiệm vụ loại bỏ hơi ẩm còn lại, giúp pha khí đi qua mà không gây hiện tượng ngưng tụ Đồng thời, pha lỏng sẽ va chạm vào lưới và ngưng tụ, rơi xuống đáy của đường ống để dễ dàng xử lý Việc sử dụng lưới chiết sương thứ hai giúp nâng cao hiệu quả tách ẩm và đảm bảo hoạt động của hệ thống luôn ổn định, tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu rủi ro về an toàn.

- Gas outlet (đường thoát khí)

Dòng lưu chất cần tách đi vào đường ống trên và va đập vào bộ phận Defoaming, giúp phân nhỏ các hạt để dễ dàng tách pha khí khỏi pha lỏng Sau khi qua bộ phận Defoaming, pha khí tiếp tục di chuyển và mang theo các hạt lỏng, trong khi các phân tử nặng rơi xuống đáy của đường ống do trọng lượng cao Pha khí sau đó đi qua lưới chiết sương thứ hai, nơi các hạt lỏng bị giữ lại do ngưng tụ, tạo thành các hạt lớn hơn, đủ nặng rơi xuống đáy để tách ra ngoài qua đường ống dưới.

Nhược điểm của đường ống tách hai pha là rất khó làm sạch, nước ngưng tụ ở đáy của đường ống dưới dễ dàng đóng băng

2.2.4 Thiết bị tách hai pha dạng cầu

Hình 2.19 Thiết bị tách hai pha dạng cầu

- Back – pressure valve (van điều áp)

- Gas outlet (khí (gas) thoát ra)

- Mist extractor (lưới chiết sương)

- Inlet deflector (đường ống phân chia dòng lưu chất bên trong thiết bị tách)

- Oil outlet (dầu thoát ra)

- Lever dump valve (van điều khiển mức)

- Fluid inlet (lưu chất vào)

Hình 2.20.Cấu tạo bình tách 2 pha: dầu – khí dạng cầu

Dòng chảy được chia làm hai dòng để giúp khí dễ dàng thoát ra khỏi chất lỏng Thiết bị này gồm hai phần, trong đó chất lỏng từ tầng trên chảy xuống qua các lỗ trên sàn, phân tán thành các lớp nhỏ đều trên sàn giúp tăng hiệu quả tách khí Khí sau khi qua bộ phận tách sương được thu lấy tại đỉnh, còn chất lỏng thoát ra ở đáy của thiết bị.

Thiết bị tách hình cầu thường được sử dụng trong những trường hợp sau:

Chất lỏng giếng có lưu lượng dầu và khí cao, ổn định, không xảy ra hiện tượng trào dầu hoặc va đập dòng dầu, đảm bảo hoạt động liên tục và hiệu quả Các hệ thống này được lắp đặt tại những vị trí có hạn chế về chiều cao, giúp tối ưu hóa hiệu quả khai thác mà vẫn phù hợp với không gian hạn chế.

Hạ nguồn của các thiết bị xử lý nước bằng Glycol và thiết bị làm ngọt khí (quá trình khử lưu huỳnh) đóng vai trò quan trọng trong việc làm sạch và nâng cao hiệu quả xử lý chất lỏng, góp phần tối ưu hóa quá trình xử lý các chất như Amin và Glycol Quá trình này giúp loại bỏ các tạp chất không mong muốn và đảm bảo chất lượng nước sạch, phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp Việc duy trì hoạt động của hệ thống xử lý này đảm bảo hiệu suất tối ưu, giảm thiểu sự cố và tăng tuổi thọ của thiết bị.

Bài 2: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các loại thiết bị tách dầu khí Trang 57 Được lắp đặt tại những địa điểm yêu cầu thiết bị tách phải nhỏ và dễ dàng di chuyển tới nơi lắp đặt

Lắp đặt thiết bị tách hình cầu tại những vị trí có hiệu quả tối ưu giúp cải thiện quá trình xử lý khí và nhiên liệu Để đảm bảo hoạt động hiệu quả của nhà máy hoặc mỏ, việc làm sạch nhiên liệu và xử lý khí là yêu cầu bắt buộc Điều này giúp nâng cao hiệu suất vận hành và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

THIẾT BỊ TÁCH BA PHA

2.3.1 Thiết bị tách ba pha thẳng đứng

Hình 2.21.Cấu tạo thiết bị tách 3 pha thẳng đứng

- Gas outlet (khí thoát ra)

- Mist extractor (lưới chiết sương)

- Non – weighted float (phao không trọng lượng)

- Oil dump valve (van điều khiển mức dầu)

- Water dump valve (van điều khiển mức nước)

- Water out (nước thoát ra)

- Water (mức nước trong thiết bị tách)

- Oil (mức dầu trong thiết bị tách)

- Weighted float (phao có trọng lượng nặng hơn dầu và nhẹ hơn nước)

Trong thiết bị tách ba pha thẳng đứng sản phẩm đi ra khỏi thiết bị tách là khí (gas), dầu (oil) và nước (water)

Dòng lưu chất vào thiết bị tách gồm hai pha lỏng và một pha khí Pha khí nhẹ sau khi vào thiết bị sẽ được tách ra khỏi khí quyển, bay lên qua lưới chiết sương và thoát ra ngoài qua van điều áp Lỏng nặng trong thiết bị gồm dầu và nước, trong đó dầu nhẹ hơn nước nên nổi lên trên mặt nước, còn nước nặng rơi xuống đáy thiết bị Lượng dầu và nước được thoát ra ngoài qua cơ cấu điều khiển của phao và van, đảm bảo quá trình tách diễn ra hiệu quả.

Trong công nghiệp dầu khí hiện nay, thiết bị tách hình trụ đứng thường được sử dụng trong các trường hợp sau:

- Chất lỏng giếng có tỷ lệ lỏng/ khí cao

- Dầu thô có chứa lượng cát, cặn và các mảnh vụn rắn

- Sự lắp đặt bị giới hạn về chiều ngang nhưng không bị giới hạn về chiều cao của thiết bị

- Được lắp đặt ở những nơi mà thể tích chất lỏng có thể thay đổi nhiều và đột ngột

- Đầu vào của các thiết bị sản xuất khác sẽ không làm việc phù hợp với sự có mặt của chất lỏng ở trong khí đầu vào

2.3.2 Thiết bị tách 3 pha nằm ngang

Hình 2.22 Thiết bị tách 3 pha nằm ngang

Hình 2.23.Cấu tạo thiết bị tách 3 pha nằm ngang

1- Đường vào của hỗn hợp 4- Đường xả khí

2- Bộ phận tạo va đập 5- Đường xả nước

3- Bộ phận chiết sương 6- Đường xả dầu

Dòng hỗn hợp đi vào thiết bị tách va đập vào bộ phận va đập, có xu hướng chuyển về phía chiều dòng lưu chất Khi dòng chảy tạm thời dừng lại, chất lỏng nặng rơi xuống đáy nhằm tách khỏi khí, trong khi khí tiếp tục di chuyển qua bộ phận chiết sương hoặc lưới lọc sương mù, nơi có các thanh chặn đổi chiều dòng lưu chất Quá trình này giúp dòng khí dễ dàng thoát ra, còn các hạt chất lỏng bị giữ lại và rơi xuống đáy thiết bị tách Dầu có tỷ trọng nhẹ nằm trên, khi tích đủ lượng sẽ tràn qua vách ngăn sang ngăn chứa dầu và được thoát ra ngoài qua đường xả dầu; trong khi đó, nước có tỷ trọng nặng hơn rơi xuống phía dưới và được thoát qua đường xả nước.

Thiết bị tách 3 pha nằm ngang thường được sử dụng trong các trường hợp sau:

- Tách lỏng - lỏng trong bình tách 3 pha trong sự sắp đặt để hiệu quả hơn trong việc tách dầu - nước

Tách bọt dầu thô diễn ra tại các khu vực có diện tích tiếp xúc giữa pha lỏng và khí lớn hơn, giúp tạo ra phần vỡ bọt nhanh hơn Quá trình này cũng nâng cao hiệu quả tách khí từ dầu lỏng, đảm bảo tối ưu hóa quá trình xử lý và nâng cao năng suất.

Thiết bị tách hình trụ nằm ngang thường được lắp đặt ở các vị trí hạn chế về chiều cao do bóng của nó có thể che khuất vùng phụ cận, ảnh hưởng đến quá trình vận hành và an toàn.

- Được lắp đặt tại những giếng khai thác ổn định lưu lượng

Việc lắp đặt các thiết bị điều khiển tại những vị trí yêu cầu thiết kế đặc biệt để đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành, đặc biệt là trong các khu vực có các điều kiện đặc thù như đập ngăn nước hoặc bể chứa dầu Các thiết kế này phải bao gồm các đập ngăn nước bên trong và hệ thống chứa dầu để tránh sự tiếp xúc trực tiếp giữa bộ điều khiển và chất lỏng, hạn chế rủi ro rò rỉ hoặc hư hỏng thiết bị do chất lỏng dầu - nước Việc sử dụng các giải pháp phù hợp giúp loại trừ việc sử dụng bộ điều khiển ranh giới chứa chất lỏng dầu - nước, đảm bảo độ bền và độ chính xác của hệ thống điều khiển trong môi trường khắc nghiệt.

- Dùng ở nơi có nhiều thiết bị cơ động, được yêu cầu cho việc kiểm tra hay sản xuất

- Thượng nguồn của những thiết bị sản xuất sẽ không hoạt động hài hòa nhiều như có chất lỏng trong khí ở đầu vào

- Hạ nguồn của những thiết bị sản xuất mà cho phép hoặc tháo ra chất lỏng ngưng tụ hay đông tụ

- Dùng cho những trường hợp mà giá trị kinh tế của thiết bị tách trụ đứng đem lại thấp hơn

2.3.3 Bình tách 3 pha hình cầu

Hình 2.24.Bình tách 3 pha: dầu – khí – nước, kiểu hình cầu

1 Cửa vào tách khí thành phần – kiểu ly tâm

2 Màng chiết, kiểu đệm ngưng tụ

3 Bộ phận dẫn điều khiển mực chất lưu trong dầu

4 Bộ phận dẫn điều khiển mực chất lưu trong bình

HỆ THỐNG THIẾT BỊ TÁCH TRÊN MÔ HÌNH KHAI THÁC DẦU KHÍ

2.4.1 Hệ thống thu gom dầu

Dầu được khai thác trực tiếp từ giếng khai thác, sau đó qua Cây thông khai thác và Cụm phân dòng (Manifold), phần lớn dầu tập trung về Bình tách cao áp (HP Separator) Một phần nhỏ chảy về Bình đo (Test Separator) để kiểm tra Tiếp theo, hầu hết dầu được đưa đến Bình tách trung áp (MP Separator), sau đó qua Thiết bị gia nhiệt (Crude Oil Heater) để đến Bình tách thấp áp (LP Separator) Tại Bình tách thấp áp, một lượng dầu nhỏ còn lại được tách ra từ nước đồng hành và chảy về Tất cả dầu sau đó được tập trung đưa qua các thiết bị tách tiếp theo để đảm bảo chất lượng và phân loại rõ ràng hơn.

Bài 2: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các loại thiết bị tách dầu khí Trang 62 nước (Coalescer) và được Cụm bơm nâng áp hỗ trợ tới Cụm bơm cung cấp dầu Từ đây, dầu được Cụm bơm cung cấp dầu bơm tới Thiết bị lưu trữ dầu

- HP là bình tách 3 pha (dầu – khí – nước)

- MP, LP là bình tách 2 pha (dầu – khí)

Hình 2.25: Tổng quan về hệ thống thu gom dầu

Trong bài này, một số nội dung chính được giới thiệu:

- Thiết bị tách hai pha

- Thiết bị tách ba pha

- Hệ thống thiết bị tách trên mô hình khai thác dầu khí

❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN BÀI 2

1 Chức năng của lưới chiết sương trong thiết bị tách? Phân loại lưới chiết sương?

2 Nêu nguyên lý hoạt động của thiết bị tách?

3 Thông thường, dòng nguyên liệu đi vào thiết bị tách pha sẽ va đập vào bộ phận nào trong thiết bị tách?

4 Khi áp suất làm việc cao người ta lựa chọn loại thiết bị tách nào?

VẬN HÀNH THIẾT BỊ TÁCH DẦU KHÍ

ĐIỀU CHỈNH MỨC CHẤT LỎNG

Khi mức chất lỏng tích tụ phía dưới tăng đến mức nhất định, cần tháo chúng ra để đảm bảo thiết bị tách hoạt động ổn định và hiệu quả Tuy nhiên, không để mức chất lỏng quá thấp để tránh khí thoát ra qua đường dẫn chất lỏng, gây ảnh hưởng đến quá trình vận hành Do đó, việc sử dụng thiết bị điều chỉnh để duy trì mức chất lỏng ở mức phù hợp, không quá thấp cũng không quá cao là rất cần thiết để đảm bảo hiệu suất của hệ thống.

Hình vẽ mô tả bộ phận điều chỉnh mức chất lỏng trong thiết bị tách bao, gồm phao và các đầu nối truyền động gắn với van Các đầu nối này được bố trí ở vị trí xả chất lỏng để duy trì mức chất lỏng ổn định và đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống Bộ phận điều chỉnh này đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát lượng chất lỏng trong thiết bị, giúp tối ưu hoá quá trình tách bao.

Bài 3: Vận hành thiết bị tách dầu khí Trang 66

Hình 3.1 Bộ phận điều chỉnh mức chất lỏng trong thiết bị tách

Khi mức chất lỏng trong hệ thống tăng lên, phao sẽ dâng lên, kéo theo các thanh nối liên kết chuyển động Quá trình này hoạt động thông qua hệ thống đòn bẩy để mở van, giúp kiểm soát dòng chảy một cách chính xác và hiệu quả.

Hình vẽ mô tả hệ thống điều khiển chất lỏng hoạt động dựa trên mức chất lỏng thay đổi Khi mức chất lỏng giảm, các thanh cữ (Levers) sẽ chuyển động lên để đóng van, kiểm soát dòng chảy chất lỏng Việc điều chỉnh tăng đơ (Turnbuckle) giúp thay đổi khoảng cách giữa các thanh cữ, từ đó ảnh hưởng đến điểm mở của van, cụ thể là nếu khoảng cách ngắn lại thì van sẽ mở ở mức chất lỏng cao hơn so với khi các thanh cữ cách xa nhau Hệ thống này cung cấp cách điều khiển chính xác mức chất lỏng cần thiết trong các ứng dụng công nghiệp và kỹ thuật.

Hình 3.2.Hệ thống điểu chỉnh mức chất lỏng khác

3.1.1 Điều chỉnh mức chất lỏng trong thiết bị tách hai pha

Mức chất lỏng trong thiết bị tách đóng vai trò quan trọng đối với hoạt động của thiết bị, đặc biệt là thiết bị tách nằm ngang Đảm bảo lượng chất lỏng đủ để dòng chảy có thời gian lưu phù hợp giúp tách hiệu quả các bọt khí bên trong Nếu mức chất lỏng quá cao, thời gian lưu của dòng sẽ bị ảnh hưởng, gây giảm hiệu quả tách khí trong quá trình vận hành.

Bài 3: Vận hành thiết bị tách dầu khí Trang 67 chất lỏng lớn Điều này không ảnh hưởng đến chất lượng của dòng sản phẩm lỏng, nhưng thể tích hơi phân tách ở phía trên sẽ giảm dẫn đến một lượng lỏng có thể bay theo hơi ra ngoài

Mức chất lỏng trong thiết bị tách thẳng đứng không ảnh hưởng lớn đến chất lượng dòng khí tách ra, do thể tích hơi ở phía trên thiết bị khá lớn và sự thay đổi nhỏ về mức chất lỏng không gây ảnh hưởng đáng kể Ngược lại, trong thiết bị tách nằm ngang, sự thay đổi nhỏ về mức chất lỏng có thể ảnh hưởng đáng kể, đặc biệt đối với các thiết bị có đường kính nhỏ Vị trí đặt mức chất lỏng phù hợp phụ thuộc vào tỷ lệ dòng lỏng và dòng khí đi vào thiết bị; khi lượng khí vào nhiều hơn so với thiết kế, nên điều chỉnh để mức chất lỏng thấp hơn để tăng thể tích hơi phân tách Ngược lại, nếu lượng chất lỏng tăng hơn mức bình thường, cần để mức chất lỏng cao hơn để tăng thời gian lưu của dòng lỏng, giúp nâng cao hiệu quả phân tách khí- lỏng. -**Sponsor**Looking to refine your article and ensure it's SEO-friendly? It can be tough making every paragraph coherent and impactful With [Article Generation](https://pollinations.ai/redirect-nexad/SNC0xzNT?user_id=983577), you can instantly get 2,000-word, SEO-optimized articles that capture the essence of your ideas Save over $2,500 a month compared to hiring a writer and focus on creating amazing content without the hassle It's like having your own content team ready to help you rewrite and optimize your articles!

Dòng khí thoát ra khỏi thiết bị tách thường được chuyển sang thiết bị chứa tiếp theo để tách lượng lỏng cuốn theo Khi phát hiện hiện tượng lỏng tách ra, cần giảm mức chất lỏng trong thiết bị để đảm bảo quá trình vận hành hiệu quả Thông thường, lượng lỏng cuốn theo dòng khí gây ra nhiều vấn đề vận hành hơn so với các bọt trong dòng lỏng, do đó, người ta thường duy trì mức chất lỏng trong thiết bị tách thấp hơn mức thiết kế ban đầu để tránh các sự cố không mong muốn.

Hình 3.3 Bình tách đứng hai pha dùng cho việc tách và đo – chất lỏng được đo ở khoang dưới bình

3.1.2 Điều chỉnh mức chất lỏng trong thiết bị tách ba pha

Thiết bị tách 3 pha là thiết bị chuyên dụng để tách khí và hai dòng lỏng trong quá trình xử lý dầu khí hoặc hóa chất Hầu hết các trường hợp, dòng lỏng gồm nước hoặc các chất không hòa tan như amin, glycol, hoặc các dung dịch khác không tan trong dầu Thiết bị này giúp tối ưu hóa quá trình tách phân lớp, đảm bảo hiệu quả và an toàn trong vận hành công nghiệp.

Khi lưu lượng nước trong dầu thay đổi, cần điều chỉnh mức nước trong thiết bị phù hợp để đảm bảo quá trình tách nước diễn ra hiệu quả Ví dụ, sau một thời gian vận hành, phân tích cho thấy lượng nước trong dầu tăng lên so với ban đầu, do đó, điểm đặt mức nước cần cao hơn nhằm cung cấp đủ thời gian để nước có thể tách ra hoàn toàn Điều chỉnh mức nước đúng cách giúp duy trì hiệu suất tối ưu của thiết bị tách nước trong quá trình sản xuất.

3.1.3 Đo trong quá trình tách

Bình tách này bao gồm hai phần, buồng trên dùng để tách buồng dưới dùng để đo

Hình 3.4.Phân bố các bộ phận đo mức trong bình tách

Phao tự động di chuyển theo mức chất lỏng bên trong bình tách còn mức chất lỏng rời khỏi bình tách với một cái phao

Hình 3.5.Quá trình điều chỉnh mức lỏng trong thiết bị tách

Khi phao ở vị trí thấp, mức chất lỏng được dẫn qua van vào buồng đo, trong khi đó van xả bị đóng lại để giữ mức chất lỏng ổn định Khi mức chất lỏng trong buồng đo tăng cao, phao sẽ tác động đóng van ở buồng tách và mở van ở buồng đo, giúp chất lỏng được đẩy ra ngoài một cách chính xác Hệ thống này đảm bảo độ chính xác trong đo lường mức chất lỏng và hoạt động hiệu quả trong quá trình vận hành.

Hình vẽ mô tả quá trình tháo nước ra khỏi bình tách mà không cần sử dụng dụng cụ đo, trong đó dòng lỏng được dẫn ra ngoài thông qua một hệ thống mở, còn dòng dầu phải đi qua buồng đo để đảm bảo chính xác trong quá trình phân tích.

Hình 3.6.Tháo nước khỏi thiết bị tách mà không đo mức nước

Hệ thống đo hoàn chỉnh có thể đo đuợc lượng nước và dầu sau khi tách

Hình 3.7.Cách đo lượng dầu và nước trong bình tách

Bình tách loại này có thiết kế gồm 3 buồng, trong đó buồng trên chứa dầu và buồng dưới chứa nước để phân tách hiệu quả Dòng dầu và nước sau khi tách sẽ chảy qua các đường dẫn và vào buồng đo đặt ở đáy của bình tách Tuy nhiên, việc đo trong bình tách thường không chính xác, chỉ phù hợp để kiểm tra dòng sản phẩm sinh ra.

Tại đầu giếng khai thác, áp suất tách rất cao, làm tăng khả năng dòng lưu chất chứa khí (gas) thoát ra Do đó, cần giảm áp suất dần theo từng cấp để đảm bảo quá trình tách khí và chất lỏng hiệu quả Khi áp suất giảm nhanh, khí sẽ thoát ra dễ dàng hơn từ dòng lưu chất lỏng Các bình tách nhiều cấp chỉ mang tính chất tương đối trong việc phân tách, nhằm mục đích giảm dần áp suất của từng cấp và thu hồi tối đa chất lỏng Quá trình này giúp nâng cao hiệu quả tách khí, giảm thiểu tổn thất và tối ưu hóa dòng chảy trong hệ thống khai thác khí và dầu.

ĐIỀU CHỈNH ÁP SUẤT VẬN HÀNH

Áp suất trong thiết bị tách cao hơn so với áp suất trong các thiết bị chứa, nhưng thấp hơn so với áp suất ở các giếng khoan Khi có sự giảm áp từ giếng đến thiết bị tách, khí hoà tan sẽ được giải phóng khỏi chất lỏng, do đó thiết bị cần vận hành ở áp suất thấp để tách triệt để khí khỏi pha lỏng Tuy nhiên, nếu áp suất quá thấp, một phần chất lỏng cũng sẽ chuyển sang pha hơi, làm giảm khả năng thu hồi pha lỏng ở đầu ra Vì vậy, việc sử dụng bộ điều chỉnh áp suất để duy trì áp suất vận hành phù hợp là rất quan trọng, đảm bảo không thấp quá cũng không cao quá, giúp tối ưu quá trình tách khí-lỏng Các van điều chỉnh áp suất được sử dụng để kiểm soát dòng chảy của khí và lỏng trong quá trình vận hành, đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống.

Hình 3.9.Van 1 chiều mở và đóng

Hình 3.13.Đường đi của dòng dầu qua van trong quá trình tuần hoàn

Figure 1: No process flow full Recirculation

Figure 2: Changing process flow controlled recirculation

Figure 3: Increased process flow No recirculation

3.2.1 Điều chỉnh bằng van tác dụng trực tiếp

Hình 3.14.Điều chỉnh áp suất bằng van tác dụng trực tiếp

Khi áp suất tác động vào màng ngăn, nó sẽ làm cho màng ngăn căng lên; nếu lực này đủ lớn để vượt qua lực đè của tải trọng, van sẽ mở để khí thoát ra, giảm áp suất trong thiết bị tách Ngược lại, nếu không có áp suất tác dụng, khối lượng của tải trọng giữ van ở trạng thái đóng Thay đổi áp suất trong thiết bị được thực hiện bằng cách điều chỉnh vị trí của tải trọng so với chốt định vị; di chuyển tải trọng ra xa chốt sẽ tăng áp suất, trong khi di chuyển gần hơn sẽ giảm áp Áp suất của thiết bị tách phụ thuộc trực tiếp vào vị trí của tải trọng Do các bộ phận này hoạt động ngoài trời, cần kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ để đảm bảo hoạt động tốt và độ bền của thiết bị.

3.2.2 Điều chỉnh bằng van lò xo

Hình 3.15 minh họa cách điều chỉnh áp suất bằng van lò xo, trong đó lực lò xo có xu hướng giữ van ở vị trí đóng Áp suất trong thiết bị tách tác dụng lên màng ngăn, từ trên xuống ở van B và từ dưới lên ở van A Các van này sẽ mở khi áp suất trong thiết bị tăng đủ để thắng lực cản của lò xo Áp suất trong thiết bị tách được điều chỉnh dễ dàng bằng cách thay đổi sức căng của lò xo, giúp kiểm soát chính xác quá trình tách khí hoặc hơi.

3.2.3 Điều chỉnh bằng van khí nén

Loại này có ưu điểm nổi bật là khả năng chịu đựng sự thay đổi đột ngột về áp suất tốt hơn so với hai loại còn lại Nó được thiết kế với một ống cong có tính đàn hồi, được hàn kín ở đầu cuối, giúp giảm thiểu ảnh hưởng của áp lực tăng đột biến trong quá trình vận hành Khi áp suất trong thiết bị tách tăng lên, ống cong này sẽ giãn ra nhờ tính đàn hồi, còn khi không có lực tác dụng, nó sẽ co lại về vị trí ban đầu theo thiết kế Phía cuối ống cong còn gắn một thanh kim loại mỏng, giúp truyền động và theo dõi sự chuyển động của ống trong quá trình làm việc, nâng cao độ chính xác và độ bền của hệ thống.

Hình 3.18.Điều chỉnh áp suất bằng van khí nén

Ở phần cuối của ống dẫn khí nén được thiết kế dạng vòi phun, bố trí tối ưu để phù hợp với vị trí của thanh kim loại tại ống cong Khi áp suất khí nén tăng lên, lực đẩy của khí sẽ làm thanh kim loại bị đẩy ra xa khỏi đầu phun, đảm bảo hiệu quả hoạt động của hệ thống khí nén.

Lực của lò xo luôn giữ van ở vị trí đóng, trong khi áp suất không khí nén tác dụng lên màng để mở van Khi áp suất trong thiết bị tách tăng, ống cong giãn ra, làm cho thanh kim loại di chuyển gần đầu phun khí nén hơn và khiến áp suất khí nén bắt đầu tăng lên Đến khi áp suất này đủ lớn để vượt qua lực cản của lò xo, van sẽ mở ra, cho phép khí thoát ra và giảm áp suất trong thiết bị tách Khi áp suất trong thiết bị giảm xuống, ống cong co lại, thanh kim loại chuyển ra xa đầu phun khí nén, làm cho khí nén thoát ra nhiều hơn và giảm áp lực tác dụng lên lò xo Khi áp suất không còn đủ lớn để vượt qua lực cản của lò xo, van sẽ đóng lại, duy trì trạng thái ổn định của hệ thống.

VẬN HÀNH THIẾT BỊ TÁCH

3.3.1 Yêu cầu khi vận hành

Trong quá trình vận hành, bình chịu áp lực phải tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật an toàn nghiêm ngặt, đảm bảo sự an toàn trong sử dụng Cơ quan nhà nước có thẩm quyền cần tiến hành kiểm tra kỹ thuật trước khi đưa bình vào vận hành, trong quá trình sử dụng và sau mỗi sự cố theo đúng quy định pháp luật Các van an toàn của bình phải được hiệu chỉnh chính xác theo quy định trước khi đưa vào hoạt động và định kỳ mỗi quý để đảm bảo hoạt động ổn định Việc kiểm tra định kỳ các bình cần thực hiện đúng theo thời gian quy định nhằm duy trì an toàn và bảo vệ thiết bị.

- Kiểm tra bên ngoài và bên trong: 3 năm một lần

- Kiểm tra bên ngoài, bên trong và thử thuỷ lực: 6 năm một lần

- Kiểm tra vận hành bình: 1 năm một lần

Việc thử thủy lực chỉ được tiến hành sau khi kiểm tra bên ngoài và bên trong đạt yêu cầu, nhằm đảm bảo an toàn và chất lượng Thử thủy lực giúp kiểm tra độ bền và độ kín của bình, đồng thời xác nhận sự hoàn hảo của các thiết bị kiểm tra, cơ cấu đo lường và hệ thống an toàn Đây là bước quan trọng để đảm bảo bình áp lực hoạt động an toàn, tin cậy và đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật.

Trên bình sau khi đăng ký xong cần phải kẻ bằng sơn ở chỗ dễ thấy nhất một khung kích thước 150 x 200 mm, trong đó ghi các số hiệu:

- Áp suất làm việc cho phép

- Ngày kiểm tra và lần kiểm tra tiếp theo

- Lãnh đạo xí nghiệp ra quyết định bổ nhiệm những người có trách nhiệm:

Người chịu trách nhiệm thanh tra vận hành an toàn của bình là một chuyên viên phòng cơ điện

Người chịu trách nhiệm về tình trạng ổn định của bình là phó giàn cơ khí

Người chịu trách nhiệm về vận hành an toàn bình chịu áp lực là giàn phó công nghệ và các đốc công khai thác dầu khí

Người được phép vận hành bình là thợ khai thác

3.3.2 Quy trình vận hành thiết bị tách

Thông báo cho nhân viên trực phòng điều khiển và các bộ phận liên quan về việc thiết bị sắp hoạt động với các tình trạng như áp suất tăng, nhiệt độ tăng và mức chất lỏng tăng cao Chuẩn bị các biện pháp cần thiết để đảm bảo an toàn và vận hành hiệu quả của thiết bị trong quá trình hoạt động Cần theo dõi chặt chẽ các chỉ số để phát hiện kịp thời các vấn đề phát sinh trong quá trình vận hành.

Kiểm tra nguồn khí nuôi, nguồn điện đã sẵn sàng

Kiểm tra các hệ thống sau đang hoạt động:

• Hệ thống báo cháy và báo khí

• Các thiết bị báo và điều khiển tự động các thông số làm việc của bình, thiết bị chỉ báo nhiệt độ, đo lưu lượng

Kiểm tra nước trong bình đã xả

Kiểm tra các mặt bịt phải được tháo hết trong trường hợp kiểm định, sửa chữa bình

Kiểm tra các van xả đã đóng kín

Kiểm tra để xác định trạng thái của các van đầu vào, đầu ra, tình trạng kết nối thiết bị với hệ thống công nghệ

Các máy bơm dầu sẵn sàng làm việc

Các công tác chuẩn bị đã thực hiện cần ghi vào phần phiếu chuẩn bị đưa thiết bị vào vận hành

Nếu thiết bị tách trống, đóng các van xả ở đường tháo sản phẩm nhằm ngăn chặn sự rò rỉ có thể xảy ra qua các van điều khiển

Trong quá trình vận hành thiết bị tách, bộ điều khiển áp suất thường được thiết lập với giá trị ban đầu bằng 75% áp suất vận hành để đảm bảo an toàn Sau đó, áp suất được dần dần nâng lên, giúp ngăn chặn việc mở van an toàn khi bộ điều khiển không hoạt động đúng cách Cách làm này giúp hạn chế sự tăng đột ngột của áp suất trong thiết bị tách vượt quá mức quy định.

Để đảm bảo hoạt động hiệu quả của thiết bị tách, cần thiết lập để thiết bị này tự ngừng hoạt động khi mức chất lỏng quá thấp Ngoài ra, khi mức chất lỏng giảm đến ngưỡng quy định, cần cho phép thiết bị không hoạt động hoặc bổ sung một lượng chất lỏng ban đầu lớn hơn mức chất lỏng khiến thiết bị tách dừng hoạt động Điều này giúp duy trì quá trình vận hành liên tục và ổn định của hệ thống tách chất lỏng.

Kiểm tra các đường ống tháo sản phẩm xem sự hoạt động có đạt yêu cầu hay không

Mở từ từ van nạp nguyên liệu vào thiết bị tách

502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared

3.3.2.3 Kiểm tra trong quá trình vận hành

502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared

Tiến hành các việc kiểm tra định kỳ các bình phải theo đúng thời gian quy định

▪ Kiểm tra bên ngoài và bên trong: 3 năm một lần

▪ Kiểm tra bên ngoài, bên trong và thuỷ lực: 6 năm một lần

▪ Kiểm tra vận hành bình: 1 năm một lần

3.3.2.4 Ngừng hoạt động Đóng van nạp nguyên liệu

Để tháo thiết bị tách chất lỏng, bạn cần mở đường ống bypass tại van điều khiển mức hoặc điều chỉnh bộ điều khiển mức chất lỏng, ensuring van xả luôn mở để loại bỏ hoàn toàn chất lỏng Sau khi thiết bị đã được loại bỏ hết chất lỏng, nhớ đóng van xả lại để đảm bảo hệ thống hoạt động bình thường.

Nếu thiết bị tách phải giảm áp thì trước hết đóng van xả khí của đường ống dẫn khí ở đỉnh, sau đó mở van xả áp

Nên duy trì một lượng áp suất dương trong thiết bị để ngăn chặn khí không mong muốn xâm nhập vào quá trình tách Việc này giúp giảm thiểu việc phải thổi khí làm sạch khi khởi động lại thiết bị, góp phần nâng cao hiệu quả vận hành và giảm thiểu thời gian dừng máy Áp suất dương ổn định trong thiết bị là yếu tố quan trọng để đảm bảo quá trình tách khí diễn ra hiệu quả, hạn chế rủi ro nhiễm khí lạ và tối ưu hóa năng suất hoạt động.

Trong bài này, một số nội dung chính được giới thiệu:

- Điều chỉnh mức chất lỏng

- Điều chỉnh áp suất vận hành

- Vận hành thiết bị tách dầu khí

❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN BÀI 3

1 Trình bày các bước kiểm tra thiết bị tách trước khi vận hành?

2 Trình bày các bước thực hiện để khởi động thiết bị tách?

3 Trình bày các bước thực hiện để ngừng hoạt động thiết bị tách?

4 Trong quá trình vận hành, nếu thiết bị tách gặp sự cố mức lỏng dâng cao thì phải xử lý như thế nào?

Tiêu đề	Vận hành thiết bị tách dầu khí
Tác giả	Nhóm tác giả
Người hướng dẫn	ThS. Phạm Hữu Tài
Trường học	Trường Cao Đẳng Dầu Khí
Chuyên ngành	Vận hành thiết bị khai thác dầu khí
Thể loại	Giáo trình mô đun
Năm xuất bản	2020
Thành phố	Bà Rịa-Vũng Tàu

Định dạng
Số trang	83
Dung lượng	5,52 MB