Tìm hiểu về hệ thống bình tách ở mỏ bạch hổ”,với chuyên đề “giải pháp kỹ thuật nâng cao hiệu quả hoạt động của bình tách

Sơ lược về thiết bị tách pha Thiết bị tách dầu khí là một thuật ngữ dụng để chỉ một bình áp suất được sử dụng để tách chất lưu thu được từ giếng khai thác dầu khí thành các pha khí và lỏ

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LỚP: THIẾT BỊ DẦU KHÍ K57

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG BÌNH TÁCH Ở MỎ BẠCH

HỔ CHUYÊN ĐỀ : GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO HIỆU QUẢ

HOẠT ĐỘNG CỦA BÌNH TÁCH CHUYÊN NGÀNH : THIẾT BỊ DẦU KHÍ

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LỚP : THIẾT BỊ DẦU KHÍ K57

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG BÌNH TÁCH Ở MỎ BẠCH

HỔ CHUYÊN ĐỀ : GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO HIỆU QUẢ

HOẠT ĐỘNG CỦA BÌNH TÁCH CHUYÊN NGÀNH : THIẾT BỊ DẦU KHÍ

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

HÀ NỘI - THÁNG 06 / 2017

Trang 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ TÁCH VÀ TÌNH HÌNH KHAI

THÁC TẠI MỎ BẠCH HỔ 2

1.1 Giới thiệu chung và tình hình khai thác ở mỏ Bạch Hổ 2

1.1.1 Sự hình thành phát triển của ngành công nghiệp dầu khí ở Việt Nam .2

1.1.2 Khái quát về Liên Doanh dầu khí Vietsovpetro 2

1.2 Sơ lược về thiết bị tách pha 4

1.2.1 Phân loại thiết bị tách pha 5

1.2.2 Chức năng của thiết bị tách pha 8

1.2.3 Mục đích sử dụng của thiết bị tách pha 10

1.3 Cơ chế tách 11

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VỀ TÁCH PHA 13

2.1 Các phương pháp tách dầu ra khỏi khí 13

2.1.1 Tách trọng lực 13

2.1.2 Tách va đập 13

2.1.3 Thay đổi hướng và tốc độ chuyển động 13

2.1.4 Sử dụng lực ly tâm 14

2.1.5 Đông tụ 14

2.1.6 Phương pháp thấm 14

2.2 Các phương pháp tách khí ra khỏi dầu 14

2.2.1 Các giải pháp cơ học 15

2.2.2 Giải pháp nhiệt 15

2.2.3 Giải pháp hóa học 16

2.3 Những khó khăn thường gặp trong quá trình tách dầu khí trong bình tách 16

2.3.1 Tách dầu bọt 16

2.3.2 Lắng đọng Parafin 17

Trang 4

2.3.4 Chất lỏng ăn mòn 17

2.4 Phân loại bình tách 17

2.4.1 Phân loại theo chức năng 18

2.4.2 Phân loại bình tách theo hình dạng 18

2.5 Phạm vi ứng dụng 25

2.5.1 Bình tách hình trụ đứng 26

2.5.2 Bình tách hình trụ nằm ngang 26

2.5.3 Bình tách hình cầu 27

2.6 Ưu nhược điểm của các loại bình tách 27

2.7 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số loại bình tách 28

2.7.1 Bình tách cấp 1 có hệ thống thu gom khí sơ bộ 28

2.7.2 Bình tách có hệ thống thải nước sơ bộ 30

2.7.3 Bình tách 2 tầng kiểu xoáy 32

2.8 Hệ thống điều khiển, kiểm soát của bình tách 34

2.8.1 Đặc điểm chung 34

2.8.2 Mục đích 34

2.8.3 Sơ đồ điều khiển kiểm soát bình tách NGS 25m 3 ở mỏ Bạch Hổ 34

CHƯƠNG 3: CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BÌNH TÁCH MỎ BẠCH HỔ VÀ TÍNH TOÁN CHUNG CHO BÌNH TÁCH 37

3.1 Cấu tạo chung của bình tách 37

3.1.1 Bộ phận tách cơ bản A 38

3.1.2 Bộ phận tách thứ cấp B 40

3.1.3 Bộ phận lưu giữ chất lỏng C 40

3.1.4 Bộ phận chiết sương D 40

3.2 Nguyên lý hoạt động của bình tách 43

3.3 Tính toán cho bình tách 44

3.3.1 Tính toán công suất và kích thước bình tách 44

3.3.2 Tính toán thể tích và chiều dài bình tách 47

Trang 5

3.3.4 Tính toán bền cho bình tách 50

CHƯƠNG 4 : GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO HIỆU QUẢ BÌNH TÁCH 52

4.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách 52

4.2 Các biện pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng của bình tách 52

4.2.1 Các biện pháp về mặt kỹ thuật 53

4.2.2 Các biện pháp về mặt công nghệ 53

4.3 Thiết bị điều chỉnh mức và áp suất của bình tách 60

4.3.1 Sơ đồ khối của hệ thống điều chỉnh mức và áp suất 61

4.3.2 Chức năng của hệ thống điều khiển mức và áp suất 61

4.3.3 Nguyên lý làm việc của hệ thống điều khiển mức và áp suất bình tách 61

4.3.4 Các thiết bị trong hệ thống điều khiển 65

4.3.5 Sơ đồ tổng quan hệ thống theo dõi giám sát 77

KẾT LUẬN 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

Trang 6

10 Hình 2.8 Bình tách cấp 1 có hệ thống thu gom khí sơ bộ 29

11 Hình 2.9 Bình tách có hệ thống thải nước sơ bộ 31

13 Hình 2.11 Sơ đồ điều khiển, kiểm soát bình tách 25m3 36

15 Hình 3.2 Tách cơ bản kiểu cửa vào hướng tâm 38

17 Hình 3.4 Bộ phận chiết sương kiểu đồng tâm 41

21 Hình 4.1 Sơ đồ xử lý Parafin bằng hóa chất 56

22 Hình 4.2 Cấu trúc phân tử của Polydimethylsioxane 58

25 Hình 4.5 Sơ đồ khối hệ thống điều chỉnh mức và áp suất 61

26 Hình 4.6 Sơ đồ nguyên lý của bình tách C1 63

27 Hình 4.7 Cấu tạo của van điều khiển áp suất trong bình

tách

67

32 Hình 4.12 Sơ đồ khối của bộ biến đổi áp suất sang dòng

Trang 7

STT SỐ HIỆU BẢNG TÊN BẢNG TRANG

Trang 8

6 Bảng 4.1 Tổng hợp cấu tạo van PCV, LCV 66

BẢNG QUY ĐỔI CÁC ĐƠN VỊ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN

1 inch (in) = 25,4 mm

1 foot (ft) = 0,305 m

1 pound = 0,454 kg

1 at = 760 mmHg

Trang 10

LỜI MỞ ĐẦU

Ngành công nghiệp dầu khí ở Việt Nam ngày càng phát triển, sản lượng khai thácdầu thô và khí đồng hành ngày càng tăng Dầu thô và khí đồng hành chủ yếu được khaithác tại phần thềm lục địa phía Nam Việt Nam Dầu thô được khai thác trên các mỏ ởViệt Nam là dầu có hàm lượng parafin tương đối cao, độ nhớt, nhiệt độ đông đặc cao nênviệc khai thác, vận chuyển hỗn hợp dầu khí, vận chuyển dầu gặp nhiều khó khăn, đòi hỏiphải xử lý nhiều sự cố kỹ thuật xảy ra trên đường ống vận chuyển như: sự cố tắc đườngống do lắng đọng parafin, xung động trong hệ thống vận chuyển hỗn hợp dầu khí, làmgiảm công suất tách, giảm mức độ an toàn với thiết bị công nghệ

Với mục đích áp dụng lý thuyết và thực tế sản xuất trong quá trình thu gom, vậnchuyển hỗn hợp dầu khí, được sự đồng ý của bộ môn Thiết bị dầu khí, Trường Đại học

Mỏ - Địa chất và với sự giúp đỡ của các cán bộ trong xí nghiệp khai thác trực thuộcXNLD Vietsovpetro Em đã kết thúc đợt thực tập sản xuất, thực tập tốt nghiệp, thu thập

tài liệu, hoàn thành đồ án này dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy Nguyễn Văn Thịnh.

Đồ án mang tên “Tìm hiểu về hệ thống bình tách ở mỏ Bạch Hổ”,với chuyên đề

“Giải pháp kỹ thuật nâng cao hiệu quả hoạt động của bình tách’’ Với mục tiêu là

nghiên cứu các phương pháp tách dầu từ hỗn hợp dầu khí, cấu trúc thiết bị bình tách dầukhí, nguyên lý hoạt động, các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả, công suất tách của bình táchdầu khí, tính toán thiết bị bình tách dầu khí, đưa ra phương pháp tính kích thước bìnhtách

Đồ án tốt nghiệp được xây dựng dựa trên quá trình học tập, nghiên cứu tại trườngkết hợp với thực tế sản xuất nhằm giúp cho sinh viên nắm vững kiến thức đã học Vớimức độ tài liệu và thời gian nghiên cứu hoàn thành đồ án cũng như kiến thức và kinhnghiệm còn hạn chế nên sẽ không tránh khỏi có những thiếu sót Em rất mong nhận được

sự góp ý bổ sung của các thầy cô

Sau cùng, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo Nguyễn Văn Thịnh, các

thầy cô trong bộ môn Thiết bị dầu khí - Khoa dầu khí, các bạn cùng lớp, cùng toàn thểcán bộ nhân viên thuộc xí nghiệp khai thác đã giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện cho emhoàn thành đồ án này

Sinh viên

Trang 11

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ TÁCH VÀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC TẠI MỎ

BẠCH HỔ 1.1 Giới thiệu chung và tình hình khai thác ở mỏ Bạch Hổ

1.1.1 Sự hình thành phát triển của ngành công nghiệp dầu khí ở Việt Nam

Từ những năm đầu của thập kỷ 60, khi đất nước còn chiến tranh công tác tìmkiếm, thăm dò dầu khí đã được các đoàn địa chất dầu khí của Tổng cục địa chất tiến hành

ở miền Bắc Với sự giúp đỡ về tài chính và kỹ thuật của Liên Xô (cũ), tiến hành thăm dòtrên địa bàn sông Hồng Hàng chục giếng khoan đã được thực hiện bằng các thiết bị củaLiên Xô khoan trong đất liền với độ sâu từ 1200  4200 m và đã phát hiện có dầu khí vàCondensate, song trữ lượng không đáng kể

1.1.2 Khái quát về Liên Doanh dầu khí Vietsovpetro

Được thành lập năm 1981, Xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro là công ty đầu tiêntiến hành thăm dò và khai thác trên thềm lục địa phía nam Việt Nam, mở ra giai đoạn vềphát triển ngành dầu khí còn non trẻ Năm 1984 Vietsovpetro phát hiện dầu khí ở mỏ Bạch

Hổ, ngày 26/6/1986 Vietsovpetro đã khai thác tấn dầu thô đầu tiên đặt nền móng cho việcphát triển ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam

Mặc dù còn non trẻ, nhưng với tốc độ phát triển nhanh, xí nghiệp liên doanh dầu khí

đã đóng một vai trò quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa nền kinh tếđất nước Với sản lượng tăng nhanh chóng từ năm 1986, năm đầu tiên khai thác 40 ngàntấn dầu thô/năm, đến năm 1996 sản lượng là 8,8 triệu tấn/năm, sản lượng khai thác tănggấp 200 lần

2 19.11.1981 Hội đồng bộ trưởng Việt Nam ra quyết định số 136 - HĐBT

cho phép XNLD hoạt động trên lãnh thổ Việt Nam

Trang 12

3 31.12.1983 Khoan giếng khoan thăm dò đầu tiên BH-5 mỏ Bạch Hổ bằng

giàn khoan tự nâng Mirchink

4 31.03.1984 Khởi công lắp ráp chân đế số 1 giàn MSP-1 mỏ Bạch Hổ

5 24.05.1984 Phát hiện dòng dầu công nghiệp ở mỏ Bạch Hổ, tại giếng

8 11.05.1987 Phát hiện dòng dầu công nghiệp ở tầng móng mỏ Bạch Hổ tại

giếng khoan thăm dò BH – 6

9 18.07.1988 Phát hiện dòng dầu công nghiệp dòng dầu công nghiệp ở mỏ

Đại Hùng tại giếng ĐH-1

10 06.09.1988 Bắt đầu khai thác dầu từ tầng móng mỏ Bạch Hổ từ giếng số 1

giàn MSP-1

11 29.12.1988 Khai thác tấn dầu thứ 1 triệu từ mỏ Bạch Hổ

13 16.07.1991 Ký hiệp định liên chính phủ sửa đổi về XNLD “vietsovpetro”

15 02.07.1993 Ký hiệp định liên chính phủ về liên bang Nga thừa kế quyền

và nghĩa vụ phía Liên Xô (trước đây),đối với XNLD

“ Vietsovpetro”

17 11.12.1994 Bắt đầu khai thác dầu từ mỏ Rồng

18 16.04.1995 Bắt đầu đưa khí từ mỏ Bạch Hổ về bờ

19 23.04.1995 Khai thác tấn dầu thứ 30 triệu từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng

22 16.09.1998 Khai thác tấn dầu thứ 60 triệu từ mỏ Bạch hổ và mỏ Rồng

23 12.02.1999 XNLD “ Vietsovpetro” được giao chức năng điều hành khai

thác mỏ Đại Hùng

25 12.08.1999 Ký thỏa thuận giữa petro Việt Nam và zarubezhneft về hợp tác

thăm dò và khai thác mỏ Đại Hùng

27 21.11.2001 Khai thác tấn dầu thứ 100 triệu

28 02.12.2002 Khai thác tấn dầu thứ 100 triệu từ tầng móng mỏ Bạch Hổ

29 13.05.2003 Phía Nga chính thức tuyên bố rút khỏi đề án Đại Hùng

30 04.12.2005 Khai thác tấn dầu thứ 150 triệu từ mỏ Bạch hổ và mỏ Rồng

Trang 13

31 08.12.2006 Khai thác tấn dầu thứ 160 triệu từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng.

34 05 01 2011 Khai thác tấn dầu thứ 190 triệu từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng

36 10.05 2014 Khai thác tấn dầu thứ 210 triệu từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng

Ngoài các mỏ Bạch Hổ, Rồng và Đại Hùng đang được khai thác, kết quả tìm kiếmthăm dò cho thêm phát hiện Hồng Ngọc, Lục Ngọc, Lan Tây, Lan Đỏ, cùng với các mỏmới phát hiện sẽ đưa sản lượng khai thác trong những năm tiếp theo tăng nhanh chóng.Nhưng trong giai đoạn hiện nay thì sản lượng dầu khai thác đã giảm dần

Hệ thống đường ống dẫn khí đồng hành từ Bạch Hổ - Bà Rịa đã hoàn tất và đi vàohoạt động từ cuối tháng 4 năm 1995, cung cấp khoảng hàng 1 triệu m3 khí/ngày cho nhàmáy điện chạy tuốc-bin khí Phú Mỹ - Bà Rịa, đã góp phần tăng thêm nguồn điện ở phíaNam tiết kiện hàng chục triệu USD do không phải mua dầu chạy máy phát điện

Tóm lại xí nghiệp LDDK “Vietsovpetro” đang đóng góp vai trò quan trọng trongviệc đóng góp ngân sách nhà nước, thúc đẩy tốc độ phát triển kinh tế đất nước

1.2 Sơ lược về thiết bị tách pha

Thiết bị tách dầu khí là một thuật ngữ dụng để chỉ một bình áp suất được sử dụng

để tách chất lưu thu được từ giếng khai thác dầu khí thành các pha khí và lỏng

Bình tách dầu và khí thường được sử dụng trên giàn cố định gần đầu giếng, cụm manifold hoặc trên tàu FPSO Chúng phải có khả năng kiểm soát slugs hoặc heads (là hiện tượng lưu chất từ dưới vỉa đi lên với lưu lượng không liên tục và thay đổi đột ngột)

Do hiện tượng này của lưu chất từ giếng mà lưu lượng qua hệ thống có thể tăng lên rất cao hay giảm xuống rất thấp Vì vậy bình tách thường phải có kích thước đủ để kiểm soáttốc độ dòng chảy tức thời lớn nhất

1.2.1 Phân loại thiết bị tách pha

Việc phân loại bình tách dựa trên nhiều quan điểm khác nhau:

Theo chức năng, áp suất làm việc, hình dáng, mục đích sử dụng, theo

nguyên tắc tách cơ bản…

Trang 14

1.2.1.1 Theo chức năng làm việc

Bình tách dầu và khí (Oil and gas separator): dùng để tách lỏng, tách dầu lẫn nước khỏi khí Nước và dầu lỏng theo đường đáy bình, còn khí theo đường trên đỉnh

Bình tách dạng bẫy (Trap vessel): là bình tách dùng để kiểm soát slugs hoặc heads (là hiện tượng lưu chất từ dưới vỉa đi lên với lưu lượng không liên tục và thay đổi đột ngột)

Bình tách nước (Water knockout) kiểu khô hay ướt

Bình lọc khí (Gas filter): Được coi như một bình làm sạch khí kiểu khô đặc biệt với mục đích để tách bụi khỏi dòng khí Thiết bị lọc trong bình được dùng để tách bụi, cặn đường ống, gỉ và các vật còn lại khác khỏi khí

Bình làm sạch khí (Gas scrubber) kiểu khô hay ướt: thường được dùng trong thu gom khí, những chỗ không yêu cầu phải kiểm soát slugs hoặc heads của chất lỏng Bình làm sạch khí kiểu khô dùng thiết bị tách sương, còn các thiết bị bên trong còn lại tương tựnhư bình tách dầu và khí Bình làm sạch khí kiểu khí ướt hướng dòng khí qua bồn chứa dầu hoặc các chất lỏng khác để rửa sạch bụi và các tạp chất còn lại khỏi khí Khí được đưa qua một thiết bị tách sương để tách các chất lỏng khỏi nó Một thiết bị lọc có thể coi như một thiết bị đặt trước một tổ hợp thiết bị tách khí để bảo vệ nó khỏi chất lỏng hay nước

Bình tách và lọc (Filter/Separator)

1.2.1.2 Theo phạm vi ứng dụng

Bình tách thử giếng: dùng để tách và đo chất lỏng, có trang bị các loại đồng hồ để

đo tiềm năng dầu, khí, nước, thử định kỳ các giếng khai thác hoặc thử các giếng ở biên

mỏ Thiết bị có 2 kiểu: tĩnh tại và di động, có thể 2 pha hoặc 3 pha, trụ đứng hay nằmngang hoặc hình cầu

Bình tách đo: có nhiệm vụ tách dầu, khí , nước và đo các chất lưu có thể thực hiệntrong cùng một bình, các kiểu thiết kế đảm bảo đo chính xác các loại dầu khác nhau, cóthể 2 hoặc 3 pha Ở loại 2 pha, sau khi tách chất lỏng được đo ở phần thấp nhất của bình.Trong thiết bị tách 3 pha có thể chỉ đo dầu hoặc cả dầu lẫn nước Việc đo lường đượcthực hiện theo giải pháp: tích luỹ, cách ly và xả vào buồng đo ở phần thấp nhất Với dầu

Trang 15

nhiều bọt hoặc độ nhớt cao, thường không đo thể tích mà đo trọng lượng thông qua bộkhống chế cột áp thuỷ tĩnh của chất lỏng.

Bình tách khai thác: dùng tách chất lỏng giếng khai thác từ một giếng hoặc mộtcụm giếng

Bình tách nhiệt độ thấp là một kiểu bình đặc biệt, chất lỏng giếng có áp suất caochảy vào bình qua van giảm áp sao cho nhiệt độ bình tách giảm đáng kể thấp hơn nhiệt

độ chất lỏng giếng Sự giảm thực hiện theo hiệu ứng Joule - Thomson khi giãn nở chấtlỏng qua van giảm áp nhờ đó xảy ra sự ngưng tụ Chất lỏng thu hồi lúc đó cần phải được

ổn định để ngăn bay hơi thái quá trong bể chứa

Ngoài ra ta còn gặp bình tách dầu bọt, bình tách treo, bình tách theo bậc

1.2.1.3 Theo áp suất làm việc

Bình tách chân không

Bình thấp áp: áp suất làm việc từ 0,7 – 15 at

Bình trung áp: áp suất làm việc từ 16 – 45 at

Bình cao áp: áp suất làm việc từ 46 – 100 at

Ngoài ra còn có một số bình tách đặc biệt có áp suất làm việc cao hơn 300 at

1.2.1.4 Theo nguyên lý tách cơ bản

Tách cơ bản là quá trình tách đầu tiên khi cho chất lưu vào thiết bị, còn gọi là tách

sơ cấp Các nguyên lý dùng cho giai đoạn này thường là trọng lực, va đập (hoặc kết dính)

và lực ly tâm

Nguyên lý trọng lực: dựa vào sự chênh lệch mật độ của các thành phần chất lưu Các bình tách loại này ở cửa vào không thiết kế các bộ phận tạo va đập, lệch dòng hoặc đệm chắn Còn ở cửa ra của khí có lắp đặt bộ phận chiết sương Người ta dùng với số lượng ít

Nguyên lý va đập hoặc keo tụ: gồm tất cả các tiết bị ở cửa vào có bố trí các tấmchắn va đập, đệm chắn để thực hiện tách sơ cấp Người ta thiết kế rất nhiều phương án

Trang 16

Nguyên lý tách ly tâm: có thể dùng cho tách sơ cấp và cả thứ cấp, lực ly tâm đượctạo ra theo nhiều phương án:

- Dòng chảy vào theo hướng tiếp tuyến với thành bình

- Phía trong bình có cấu tao hình xoắn ốc, phần trên và dưới được mở rộng hoặc

mở rộng từng phần

Lực ly tâm tạo ra các dòng xoáy với tốc độ cao đủ để tách chất lỏng Tốc độ cầnthiết để tách ly tâm thay đổi từ 3 - 20 m/s và giá trị phổ biến từ 6 - 8 m/s Đa số thiết bị lytâm có hình trụ đứng Tuy nhiên các thiết bị hình trụ ngang cũng có thể lắp bộ phận tạo lytâm ở đầu vào để tách sơ cấp và ở đầu ra của khí để tách lỏng

1.2.1.5 Theo hình dáng bình tách

Ta thường gặp 3 loại: hình trụ đứng, hình trụ ngang và hình cầu

Bình tách trụ ngang có thể đơn hoặc kép: kiểu 2 pha hoặc 3 pha Loại kép gồm hai bình bố trí chồng lên nhau, cái này phía trên cái kia Loại đơn phổ biến hơn vì có diệntích lớn cho dòng khí, mặt tiếp xúc dầu - khí rộng và thời gian lưu trữ dài nhờ có thể tíchdầu lớn và thay rửa dễ dàng Đường kính thay đổi từ 0,8 - 16 ft, chiều dài từ 4 - 70 ft.Thường được áp dụng trong các trường hợp sau:

Cần tách hiệu quả dầu - nước, tức là khi cần phải tách 3 pha

Tách dầu bọt: nhờ có diện tích tiếp xúc lỏng và khí lớn bọt sẽ bị phá huỷnhanh cho phép tách lỏng - khí có hiệu quả

Nơi có chiều cao hạn chế do mái thấp

Tỷ lệ dầu - khí cao

Giếng có tốc độ khai thác ổn định, cột áp chất lỏng bé

Cần loại trừ bộ khống chế mức tiếp xúc dầu- nước

Bình tách trụ đứng: có đường kính từ 0,8 - 10 ft, chiều cao có thể đạt từ 4 ft đến 25

ft, thường dùng khi:

Tỷ lệ khí - lỏng cao

Trang 17

Chất lỏng giếng có nhiều cát, bùn và tạp chất rắn.

Nơi có diện tích hạn chế như các trạm chứa và các giàn khai thác ngoài biển.Cho các giếng có lưu lượng thay đổi trong phạm vi rộng, tức thời như giếng có

ép khí gián đoạn

Ở dòng chảy xuôi có thể tạo ra đông tụ hoặc keo tụ

Bình tách hình cầu: thường có đường kính từ 24 - 72 inch, thường sử dụng khi:

Tỷ lệ dầu - khí cao, tốc độ khai thác ổn định, chất lỏng không có cột áp

Điều kiện không gian lắp đặt phù hợp

Cần thiết bị tách nhỏ, chỉ cần một người có thể vận chuyển hoặc lắp đặt

Làm bộ lọc nhiên liệu để sử dụng ở hiện trường hoặc ở các nhà máy

Ngoài các điều kiện sử dụng trên đây, ta còn thấy loại hình cầu và trụ nằm ngang

có một số ưu việt so với trụ đứng ở chỗ cần đường kính bé hơn khi có cùng áp suất, vậnhành dễ dàng vì thấp và đầu tư ít hơn Tuy vậy chúng có hạn chế cơ bản là chiếm diệntích lớn và khó giữ chất lỏng ổn định

1.2.2 Chức năng của thiết bị tách pha

Tốc độ giải phóng khí ra khỏi dầu là một hàm số biến thiên theo áp suất và nhiệt

độ Thể tích khí tách ra khỏi dầu phụ thuộc vào tính chất vật lý và hoá học của dầu thô,

Trang 18

áp suất và nhiệt độ vận hành, tốc độ lưu thông, hình dáng kích thước của bình tách vànhiều yếu tố khác Tốc độ lưu thông qua bình và chiều sâu lớp chất lỏng ở phần thấpquyết định thời gian lưu giữ hoặc thời gian lắng Thời gian này thường từ 1- 3 phút làthoả mãn trừ trường hợp dầu bọt, còn phải tăng lên từ 5 - 20 phút tùy theo độ ổn định củabọt và kết cấu của bình, chung nhất là từ 2 - 4 phút, loại 2 pha từ 20 giây đến 2 phút, loại

3 pha từ 2 đến 10 phút, khoảng thời gian có thể gặp là từ 20 giây đến 2 giờ Hệ thốngkhai thác và xử lý đòi hỏi phải tách hoàn toàn khí hoà tan, bao gồm rung lắc, nhiệt, keo

tụ, lắng Nếu dầu có độ nhớt cao hoặc sức săng bề mặt lớn thì phải sử dụng các vật liệulọc

Nước trong chất lưu giếng cần được tách trước khi đi qua các bộ phận giảm ápnhư van, vòi để ngăn ngừa sự ăn mòn, tạo thành hydrat hoặc tạo thành nhũ tương bền gâykhó khăn cho việc xử lý Việc tách nước thực hiện trong các thiết bị 3 pha bằng cơ chếtrọng lực kết hợp với hoá chất Nếu thiết bị có kích thước không đủ lớn để tách theo yêucầu thì chúng sẽ được tách trong các bình tách nhanh lắp ở đường vào hoặc ra của thiết bịtách có vai trò tách sơ bộ hoặc bổ sung Nếu nước bị nhũ hoá thì cần có hoá chất để khủnhũ

Để duy trì được áp suất, cần giữ một đệm chất lỏng ở phần thấp của bình tách, nó

có tác dụng ngăn khí thoát theo chất lỏng, mức chất lỏng thường được khống chế bởi vanđiều khiển bằng rơle phao

1.2.1.3 Chức năng đặc biệt

Các chức năng đặc biệt của thiết bị tách bao gồm tách dầu bọt, ngăn ngừa lắngđọng parafin, ngăn ngừa sự han gỉ và tách các tạp chất

Trang 19

Trong một số loại dầu thô các bọt khí tách ra được bọc bởi một màng dầu mỏng,tạo thành bọt phân tán trong chất lỏng Một số loại khác lại có độ nhớt và sức căng bềmặt cao, khí tách ra cũng bị giữ lại trong dầu tương tự như bọt Bọt có độ ổn định khácnhau tuỳ theo thành phần và hàm lượng tác nhân tạo bọt có trong dầu Dầu tạo bọt thường

có tỷ trọng thấp hơn 40 độ API, độ nhớt lớn hơn 53 cp và nhiệt độ làm việc thấp hơn 160

độ F Sự tạo bọt làm giảm khả năng tách của thiết bị, các dụng cụ đo làm việc khôngchính xác, tổn hao thế năng của dầu - khí một cách vô ích và đòi hỏi các tiết bị đặc biệtcản phá hoặc ngăn ngừa sự tạo bọt theo phương pháp rung lắc, lắng, nhiệt và hoá học

Các thiết bị tách dầu nhiều parafin có thể gặp trở ngại do parafin lắng đọng làmgiảm hiệu quả và có thể phải ngừng hoạt động do bình hẹp dần hoặc bộ chiết sương cóđường dẫn chất lỏng bị lấp Giải pháp hiệu quả có thể dùng hơi nóng hoặc dung môi đểlàm tan parafin Tuy nhiên tốt nhất là dùng giải pháp ngăn ngừa bằng nhiệt và hoá chất,phía trong thiết bị sơn phủ một lớp chất dẻo

Tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất của tầng chứa, chất lưu có thể mang theo các tạpchất cơ học như cát, bùn, muối kết tủa với hàm lượng đáng kể Việc tách chúng trước khichảy vào đường ống là một việc làm rất cần thiết Các hạt tạp chất với số lượng nhỏ đượctách theo nguyên tắc lắng trong các bình trụ đứng với đáy hình côn và xả cặn định kỳ.Muối kết tủa được hoà tan bởi nước và xả theo đường xả nước

1.2.3 Mục đích sử dụng của thiết bị tách pha

Thu hồi khí dầu làm nguyên liệu cho công nghiệp hoá hoặc dùng làm nhiên liệu.Giảm xáo trộn của dòng khí - dầu, giảm sức căng kháng thuỷ lực trên các ống dẫn

và hạn chế sự tạo thành nhũ tương

Giải phóng các bọt khí đã tách trên đường ống

Giảm các va đập áp suất khi tạo trên ống thu gom hỗn hợp dầu - khí dẫn tới cáctrạm bơm hoặc trạm xử lý

Tách nước khỏi dầu khi khai thác các nhũ tương không ổn định

1.3 Cơ chế tách

Ta có thể đánh giá quá trình tách pha bằng thực nghiệm hoặc lý thuyết Nghiêncứu thí nghiệm về tách khí của các mẫu dầu tiến hành bởi các bơm cao áp theo haiphương pháp: tiếp xúc một lần và vi sai hoặc nhiều lần Mẫu nghiên cứu có thể là mẫungầm lấy trực tiếp ở đáy giếng hoặc mẫu tái tạo trên mặt đất Dù mẫu nào cũng phải bảođảm tỷ lệ dầu - khí đúng như tỷ lệ trong điều kiện mỏ Mẫu được cho vào bình cao áp với

Trang 20

nhiệt độ không đổi Sự thay đổi áp suất thực hiện bằng bơm piston thuỷ ngân, sự thay đổithể tích sẽ được đo trực tiếp.

Với thí nghiệm tách tiếp xúc, áp suất trong bơm đầu tiên được nâng cao hơn điểm bọt, rồi giảm đột ngột từng nấc một, sau đó ghi nhận giá trị thể tích tương ứng Khi giảm tới điểm bọt, khí sẽ tách ra, độ nén của hệ thống sẽ tăng cho nên một thay đổi nhỏ áp suất sẽ dẫn đến sự thay đổi lớn về thể tích trong bình Vì vậy thí nghiệm về tiếp xúc có thể dùng để xác định điểm bọt khi áp suất thấp hơn điểm bọt Tại mỗi nấc áp suất ta không thể phân biệt thể tích khí và dầu mà chỉ có thể ghi thể tích tổng

Với thí nghiệm tách vi sai thường bắt đầu bởi áp suất điểm bọt vì nếu trên giá trịnày thì lại giống với trường hợp tách tiếp xúc Khác với tách tiếp xúc, sau mỗi lần giảm

áp thì khí được giải phỏng khỏi bình bằng cách giữ áp suất bơm không đổi Thể tích khíđược giãn nở tới điều kiện chuẩn, so sánh với điều kiện bình cao áp ta được hệ số giãn nở

E và yếu tố Z Thể tích dầu được đo trực tiếp sau khi giải phóng khí

dầu dầu khí dầu

Trang 21

P- áp suất ban đầu của mẫu.

Ps- áp suất bọt ứng với nhiệt độ thí nghiệm

dầu khí dầu

CHƯƠNG 2:

LÝ THUYẾT VỀ TÁCH PHA 2.1 Các phương pháp tách dầu ra khỏi khí

Trong dòng khí thường có những bụi dầu dạng sương mù hoặc thậm chí còn là cácgiọt dầu Để tách chúng ra, trong thiết bị tách thường lắp bộ chiết sương Tuy nhiên dòngkhí khi ra khỏi bình tách vẫn có một lượng dầu nhất định tùy thuộc vào sự hoàn thiện về

kỹ thuật và dầu sẽ ngưng tụ do giảm nhiệt độ

Trang 22

Các phương pháp dùng để tách dầu ra khỏi khí trong bình tách bao gồm: Trọnglực, va đập, thay đổi hướng và tốc độ chuyển động dòng hỗn hợp, dùng lực ly tâm, cơ chếkeo tụ và thấm.

2.1.1 Tách trọng lực

Nguyên lý tách dựa vào sự chênh lệch về tỷ trọng Khí nhẹ hơn dầu, ở điều kiệnchuẩn các giọt dầu nặng hơn khí tự nhiên từ 400 đến 1600 lần Khi áp suất và nhiệt độtăng thì sự chênh lệch đó sẽ giảm nhanh Chẳng hạn ở áp suất 50 at thì sự chênh lệch chỉcòn từ 6 đến 10 lần Nếu kích thước các giọt đủ lớn thì chúng sẽ dễ dàng lắng đọng vàtách ra Tuy nhiên điều đó ít xảy ra vì kích thước các hạt lỏng thường bé làm cho chúng

có xu hướng nổi trong khí và không thể tách ra khỏi dòng khí trong thời gian ngắn, đặcbiệt nếu tốc độ dòng khí cao Khi ta giới hạn tốc độ dòng khí thì ta có thể thu được kếtquả tách thỏa mãn nhờ cơ chế phân ly trọng lực

Các hạt chất lỏng có kích thước từ 100 µm trở lên được tách cơ bản trong các thiết

bị tách trung bình, còn các hạt có kích thước nhỏ hơn cần nhờ đến bộ chiết sương

2.1.2 Tách va đập

Dòng khí có chứa hỗn hợp lỏng đập vào một tấm chắn, chất lỏng sẽ dính lên bềmặt tấm chắn và chập lại với nhau thành các giọt lớn và lắng xuống nhờ trọng lực Khihàm lượng chất lỏng cao hoặc kích thước các hạt bé, để tăng hiệu quả tách người ta cầntạo ra nhiều va đập nhờ sự bố trí các mặt chặn kế tiếp nhau

2.1.3 Thay đổi hướng và tốc độ chuyển động

Cơ chế này dựa trên nguyên tắc lực quán tính của chất lỏng lớn hơn chất khí Khidòng khí có mang theo chất lỏng gặp các chướng ngại vật sẽ thay đổi hướng chuyển độngmột cách đột ngột Do có quán tính lớn, chất lỏng vẫn tiếp tục đi theo hướng cũ, va vào

bề mặt vật cản và dính vào đó, chập lại và dính vào với nhau tạo thành những giọt lớn vàlắng xuống dưới nhờ trọng lực Còn chất khí do có quán tính bé hơn, chấp nhận sự thayđổi hướng một cách dễ dàng và bỏ lại các hạt chất lỏng để bay theo hướng mới

Vai trò của quán tính cũng được vận dụng để tách lỏng - khí bằng phương phápthay đổi tốc độ dòng khí đột ngột Khi giảm tốc độ dòng khí đột ngột, do quán tính chấtlỏng lớn sẽ vượt lên trước và tách ra khỏi chất khí Ngược lại khi tăng tốc một cách độtngột thì chất khí sẽ vượt lên trước nhờ quán tính bé hơn

Trang 23

2.1.4 Sử dụng lực ly tâm

Khi dòng hơi chứa lỏng buộc phải chuyển động theo quỹ đạo vòng với tốc độ đủlớn, lực ly tâm sẽ đẩy chất lỏng ra xa hơn, bám vào thành bình, chập dính với nhau thànhcác giọt lớn và lắng xuống dưới nhờ trọng lực Còn chất khí do có lực ly tâm bé nên sẽ ởphần giữa bình và thoát ra ngoài theo đường thoát khí Đây là một trong các phương pháphiệu quả nhất để tách lỏng ra khỏi khí Hiệu quả sẽ tăng cùng với sự tăng tốc dòng khí,nên ta có thể giảm được kích thước của thiết bị

2.1.5 Đông tụ

Các đệm đông tụ là một phương pháp có hiệu quả để tách lỏng ra khỏi khí tựnhiên Một trong các ứng dụng phổ biến nhất là tách dầu trong hệ thống vận chuyển vàphân phối khí Vì lúc đó tỷ lệ lỏng trong khí nói chung là thấp Để tách lỏng trong đệmđông tụ sử dụng tập hợp các cơ chế: va đập, thay đổi hướng, thay đổi tốc độ dòng và keo

tụ Hiệu quả phụ thuộc vào diện tích có thể tập hợp và chập dính các hạt chất lỏng

Khi dùng đệm cho các thiết bị tách, người ta thường lưu ý hai điều: các đệm nếuđược chế tạo từ vật liệu giòn rất dễ hỏng khi vận chuyển và lắp đặt; các đệm kiểu lướithép đan có thể bị tắc bít do lắng động Parafin và các vật liệu khác

2.1.6 Phương pháp thấm

Trong một số trường hợp, phương pháp thấm cũng phát huy tác dụng tốt Vật liệuxốp có tác dụng loại bỏ hoặc tách dầu ra khỏi dòng khí Khí qua vật liệu xốp sẽ chịu vađập, thay đổi hướng và tốc độ chuyển động Khi đó khí dễ dàng đi qua, còn các hạt chấtlỏng được giữ lại

2.2 Các phương pháp tách khí ra khỏi dầu

Việc tách khí không hòa tan là rất cần thiết Trước hết để tận dụng khí vào mụcđích sử dụng nội bộ và thương mại Ngoài ra tách khí giúp cho việc đo lường dầu chínhxác hơn

Các phương pháp tách khí ra khAỏi dầu bao gồm: cơ học, nhiệt và hóa học

2.2.1 Các giải pháp cơ học

Phổ biến là dao động, va đập, lắng và lực ly tâm

Trang 24

Các rung động điều hòa có kiểm soát tác động lên dầu sẽ làm giảm sức căng bềmặt và độ nhớt của dầu giúp cho việc tách khí được diễn ra dễ dàng hơn, các bọt khí sẽkết dính lại với nhau và thoát ra khỏi dầu.

Trên đường đầu vào bình tách, thường lắp chi tiết tách khí cơ bản, có tác dụng đưadòng chất lỏng vào bình với độ rối tối thiểu, phân tán dầu cho khí dễ dàng thoát ra Cácchi tiết này còn loại trừ các va đập cao tốc của chất lỏng với thành bình Các tấm chắncòn được bố trí trên đường lắng của dầu, sẽ trải chúng thành những lớp mỏng trên đườngchảy xuống phần lắng Các giọt dầu sẽ lăn và dàn trải làm tăng hiệu quả tách bọt khí vàthường được dùng để tách dầu bọt

Các tấm chắn có đục lỗ và đệm chắn thường dùng để tách khí không hòa tan, nếukết hợp với rung động nhẹ sẽ tăng thêm hiệu quả tách bọt

Nếu để lắng một thời gian đủ lớn, khí tự do sẽ được tách ra khỏi dầu, việc kéo dàithời gian lưu trữ sẽ kéo theo sự gia tăng đường kính hoặc chiều sâu lớp chất lỏng trongbình tách Tuy nhiên việc tăng chiều sâu lớp chất lỏng sẽ ít đem lại hiệu quả, vì dầu sẽngăn cản sự thoát của khí tự do Kết quả tối ưu chỉ thu được khi lớp dầu lắng là mỏng,tức là cần có tỷ lệ bề mặt tiếp xúc và thể tích dầu cao

Dưới tác dụng của lực ly tâm, dầu nặng hơn nên được giữ lại ở thành bình còn khíchiếm vị trí phía trong của dòng xoáy lốc

2.2.2 Giải pháp nhiệt

Nhiệt đóng vai trò làm giảm sức căng bề mặt trên các bọt khí và giảm độ nhớt củadầu, giảm khả năng lưu trữ khí bằng thủy lực Phương pháp hiệu quả nhất để làm nóngdầu thô là cho chúng đi qua nước nóng Trước hết dầu được phân tán thành các tia hoặccác mạch nhỏ để tăng khả năng tiếp xúc dầu với nước nóng, chảy qua nước nóng đi lên,kết hợp với các rung động các bọt khí sẽ keo tụ và tách ra khỏi dầu Đây là phương pháphiệu quả nhất với các loại dầu bọt, tuy vậy không dùng cho các bình tách mà chỉ áp dụngcho các bể chứa công nghệ Nhiệt được cung cấp trực tiếp bởi nồi hơi và qua các bộ phậntrao đổi nhiệt

2.2.3 Giải pháp hóa học

Tác dụng chính của hóa chất là giảm sức căng bề mặt, làm giảm xu hướng tạo bọtcủa dầu và do đó tăng khả năng tách khí

Trang 25

2.3 Những khó khăn thường gặp trong quá trình tách dầu khí trong bình tách

sự tách không hoàn toàn dầu khí để nhấn mạnh cần thiết cho các phương pháp và thiết bịđầu vào Những đĩa khử bọt được lắp đặt từ cuối đầu vào đến cuối đầu ra của bình tách,chúng được đặt cách nhau 4 inch tạo thành một hình chóp ở tâm theo chiều đứng củabình Những đĩa này được nhúng trong dầu, hỗ trợ cho việc khuấy khí không hòa tantrong dầu và làm vỡ bọt khí trong dầu Những đĩa trên bề mặt phân cách dầu - khí thuộcphần chứa khí của bình dùng để lọc các hạt chất lỏng từ khí và làm vỡ những bọt còn lạitrong khoang chứa khí của bình Màng ngăn dạng lưới dày 6 inch đặt ở cửa ra của khílọc tiếp phần sương dầu còn lại trong khí và làm vỡ những bọt dầu còn sót lại trong đó.Bình tách đứng được dùng để xử lý bọt dầu thô Khi dầu chảy xuống đĩa thì bọt bị biếndạng và vỡ ra Kiểu này có thể tăng hiệu suất của bình tách trong xử lý bọt dầu từ 10 - 15

% Những nhân tố chính trong việc hỗ trợ làm vỡ những bọt dầu là khuấy, nung nóng,hóa chất và lực ly tâm Những nhân tố này cũng được dùng để tách khí sủi trong dầu.Những kiểu bình tách sử dụng trong việc sử lý bọt dầu thô vừa được cải tiến, chúng đượcsản xuất ở nhiều nơi khác nhau và một số bình được thiết kế cho những ứng dụng riêng

2.3.2 Lắng đọng Parafin

Parafin lắng đọng trong thiết bị tách làm giảm hiệu suất tách của thiết bị và nó cóthể lắng đọng cục bộ trong bình gây cản trở hoạt động của màng chiết

Trang 26

Để loại trừ ảnh hưởng của Parafin lắng đọng có thể dùng hơi nóng hoặc dung môihòa tan hoàn toàn Parafin.

Giải pháp tốt nhất là ngăn cản sự lắng đọng ban đầu của nó bằng nhiệt hay hóachất Một phương pháp khác là phủ bọc bên trong của bình một lớp nhựa Độ nặng củaParafin sẽ làm cho nó rơi khỏi bề mặt trước khi tụ lại một lớp dày đến mức có hại

2.3.3 Cát, bùn, cặn khoan, muối và các tạp chất khác

Nếu dòng chất lưu đi lên chứa một lượng đáng kể cát và các vật liệu khác thì cầnphải loại bỏ chúng trước khi đưa chúng vào đường ống Những hạt cát vừa với số lượngnhỏ có thể loại bỏ bằng lắng đọng trong bình tách đứng với một cái phễu dưới đáy và loại

bỏ chúng theo định kỳ Muối có thể loại bỏ chúng bằng cách cho thêm nước vào trongdầu và khi muối hòa tan thì nước được tách khỏi dầu và được xả ra ngoài

2.3.4 Chất lỏng ăn mòn

Chất lỏng dòng có chứa tạp chất gây ăn mòn, sự ăn mòn này có thể gây ngừnghoạt động của bình tách Chất lưu trong dòng dễ gây rỉ sét nhất là nước, H2S và CO2 Hailoại khí này có thể tồn tại trong bình tách với số lượng lớn từ 40 - 50 % thể tích khí.Trong khí tự nhiên có chứa một hàm lượng nước nào đó, hàm lượng này có thể thấp hơnhoặc cao hơn mức bão hòa Sự tạo thành nước tự do cùng với sự giảm áp suất và nhiệt độ

sẽ tạo thành hydrat nếu nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hydrat Mặt khác khi nước lắng xuốngphần dưới của ống làm giảm diện tích chảy của khí và làm rỉ sét đường ống (vì nước làchất gây rỉ mạnh) Khí chua (khí có chứa H2S) gây rỉ sét khi gặp nước trong đường ống,hơn nữa khi cháy nó tạo thành SO rất độc Trong khí có CO nhưng không hại bằng H2S

và cũng có đặc tính rỉ sét khi có sự hiện diện của nước Nó là khí không cháy được nên

nó làm giảm nhiệt lượng của khí tự nhiên và càng nghiêm trọng nếu lượng nước lớn

Trang 27

Thiết bị lọc trung bình thường được dùng trong bồn chứa để tách bụi, cặn đườngống, rỉ và các vật liệu khác khỏi khí.

Bình làm sạch khí kiểu khô hay ướt

Bình tách dầu và khí thường dùng trong thu gom, đường ống phân phối, nhữngchỗ không yêu cầu phải kiểm soát slugg hoặc heads của chất lỏng Bình làm sạch khí kiểukhô dùng thiết bị tách sương và thiết bị bên trong còn lại tương tự như bình tách dầu vàkhí

Bình tách làm sạch khí kiểu ướt hướng dòng khí qua bồn chứa dầu hoặc các chấtlỏng khác để rửa sạch bụi và các tạp chất khác còn lại khỏi khí Khí được đưa qua mộtthiết bị tách sương để tách chất lỏng khỏi nó Một thiết bị lọc có thể coi như một thiết bịđặt trước một tổ hợp thiết bị tách khí để bảo vệ nó khỏi chất lỏng hay nước

Trang 28

Hình 2.1 Bình tách hình trụ đứng 2 phaChú thích:

1- Cửa vào của hỗn hợp

2- Bộ phận tạo va đập

3- Bộ phận chiết sương

4- Đường xả khí

5- Đường xả chất lỏng

Trang 29

Hình 2.2 Bình tách hình trụ đứng 3 phaChú thích:

1- Đường vào của hỗn hợp

Trang 30

Hình 2.3 Bình tách hình trụ đứng 3 pha sử dụng lực ly tâmChú thích:

1- Cửa vào của hỗn hợp

2- Bộ phận chuyển động xoáy

3- Vòng hình tròn

Trang 31

1- Đường vào của hỗn hợp.

2- Bộ phận tạo va đập

4- Đường xả khí

5- Đường xả chất lỏng

Trang 32

Hình 2.5 Bình tách hình trụ nằm ngang 3 phaChú thích:

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

2.4.2.3 Bình tách hình cầu

Bình tách hình cầu 2 pha dầu - khí

Bình tách hình cầu 3 pha dầu - khí - nước

Trang 33

Hình 2.6 Bình tách hình cầu 2 phaChú thích:

1- Bộ phận ly tâm - kiểu thiết bị thay đổi hướng cửa vào.2- Màng chiết

3- Phao đo mức chất lỏng

4- Thiết bị điều khiển mức chất lỏng trong bình

5- Van xả dầu tự động

Trang 34

Hình 2.7 Bình tách hình cầu 3 pha Chú thích:

1- Thiết bị đầu vào

3- Phao báo mức dầu trong bình

4- Phao báo mức nước trong bình

5- Thiết bị điều khiển mức nước trong bình

6- Thiết bị điều khiển mức dầu trong bình

Trang 35

có những ưu điểm nhất định trong quá trình sử dụng Vì vậy việc lựa chọn trong mỗi ứngdụng thường dựa trên hiệu quả thu được trong quá trình lắp đặt và duy trì giá trị.

2.5.1 Bình tách hình trụ đứng

Trong công nghiệp dầu khí hiện nay, bình tách hình trụ đứng thường được sử dụngtrong 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 củathiết bị

Được lắp đặt ở những nơi mà thể tích chất lỏng có thể thay đổi nhiều và đột ngột như: các giếng tự phun, các giếng gaslift gián đoạn

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

Sử dụng tại những điểm mà việc áp dụng bình tách hình trụ đứng mang lại hiệuquả kinh tế cao hơn

2.5.2 Bình tách hình trụ nằm ngang

Bình tách hình trụ 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 nơi mà diện tích tiếp xúc pha lỏng - khí lớn hơn và cho phép tạo

ra phần vỡ bọt nhanh hơn và sự tách khí từ lỏng hiệu quả hơn

Bình tách hình trụ nằm ngang được lắp đặt tại các vị trí giới hạn về chiều cao, vì bóng của nó có thể che lấp vùng phụ cận

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

Việc lắp đặt tại những nơi mà những thiết bị điều khiển hay những điều kiện đòi hỏi sự thiết kế các đập ngăn nước bên trong và ngăn chứa dầu để loài trừ việc sử dụng bộđiều khiển ranh giới chất lỏng dầu - nước

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

Thượng nguồn của những thiết bị sản xuất sẽ không hoạt động hài hòa nhiều như

có chất lỏng trong khí ở đầu vào

Trang 36

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

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

2.5.3 Bình tách hình cầu

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

Những chất lỏng giếng với lưu lượng dầu - khí cao, ổn định và không có hiện tượng trào dầu hay va đập của dòng dầu

Được lắp đặt ở những vị trí mà bị giới hạn về chiều cao

Hạ nguồn của những thiết bị xử lý nước bằng Glycol và các thiết bị làm ngọt khí (quá trình khử lưu huỳnh) để làm sạch và tăng giá xử lý chất lỏng như là Amin và glycol

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 tại những nơi mà hiệu quả để lại từ thiết bị tách hình cầu là cao hơn

Yêu cầu làm sạch nhiên liệu và xử lý khí cho mỏ hoặc nhà máy sử dụng

2.6 Ưu nhược điểm của các loại bình tách

Bảng 2.1 So sánh sự thuận lợi và không thuận lợi của các loại bình tách

STT Các vấn đề so sánh Bình tách hình

trụ nằm ngang

Bình tách hìnhtrụ đứng

Bình táchhình cầu

Trang 37

8 Khả năng xử lý bọt dầu thô 1 2 3

13

31

22

12 Tiện lợi cho việc kiểm tra,

Trang 38

Hình 2.8 Bình tách cấp 1 có hệ thống thu gom khí sơ bộ

1, 3 - Đoạn ống nghiêng của bộ phận giảm xung

2 - Đoạn ống nằm ngang của bộ phận giảm xung

4 - Đoạn ống thoát khí 9 - Thiết bị Ejector

5 - Bộ phận giảm xung động 10 - Các mặt phẳng nghiêng

6 - Màng lưới chặn 11 - Bộ điều khiển tự động kiểu phao

7 - Các vách ngăn của chớp 12 - Hệ thống van xả dầu

8 - Khoang bẫy các hạt chất lỏng 13 - Vách ngăn

2.7.1.2 Nguyên lý hoạt động

Đây là loại bình được đánh giá là hiệu quả nhất Tại đầu vào của thiết bị tách,người ta đặt một thiết bị giảm xung Hỗn hợp dầu - khí từ đường ống đi vào bình theođoạn ống nghiêng số 1 (góc nghiêng từ 30o đến 40o), rồi đến đoạn ống nằm ngang số 2(dài từ 2 m đến 3 m), tiếp tục đi qua ống nghiêng số 3 (dài từ 15m đến 20m và gócnghiêng từ 10o đến 15o) Từ đoạn ống số 3 khí được thu hồi và đi vào thiết bị số 4 để đivào bộ phận giảm xung 5 Sau đó khí được dẫn vào khoang số 8 Khoang số 8 là khoangbẫy các hạt chất lỏng gồm mạng lưới chặn số 6 và khung chớp số 7 Từ khoang số 8 khí

sẽ đi vào thiết bị số 9 rồi đi ra ngoài Các giọt dầu tách ra sẽ đi qua tấm chắn số 10 xuống

Trang 39

phía dưới của bình Dầu còn sót một phần khí qua đoạn ống số 3 và đi vào bình tách Khimức chất lỏng trong bình đủ lớn và tràn vách ngăn số 14 tới các mặt phẳng nghiêng số

10 Tại đây dầu sẽ được trải thành từng lớp mỏng để khí dễ dàng tách ra khỏi dầu và baylên khoang bẫy dầu số 8 hoặc lên thẳng thiết bị số 9 Dầu thương phẩm sẽ được xả rangoài qua bộ điều khiển phao số 11 theo đường xả dầu số 12 Các vách ngăn trong bình

Bình tách tương đối kồng kềnh do bộ phận nhô lên phía trên

Ít được sử dụng ở ngoài giàn khoan

2.7.2 Bình tách có hệ thống thải nước sơ bộ

2.7.2.1 Cấu tạo

Trang 40

Hình 2.9 Bình tách có hệ thống thải nước sơ bộChú thích:

1- Vòi dẫn hỗn hợp dầu - khí - nước 10- Hệ thống tự động xả dầu 2- Thanh rót trải dầu 11- Bộ phận thu dầu

3- Khoang tách khí 12- Hệ thống tự động xả nước.4- Van xả tự động 13- Bộ phận thu nước

5- Bộ phận phân dòng 14- Hệ thống tạo giọt

6- Khoang lắng 15- Vách ngăn hình cầu.7- Thiết bị bẫy các hạt dầu 16- Đường nước vòng trở lại

8, 9- Các ống xả dầu

Định dạng
Số trang	89
Dung lượng	1,22 MB