Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ TÁCH 1.1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ TÁCH…………………………………………2 1.1.1. PHÂN LOẠI………………………………………………………………...3 1.1.1.1. Theo chức năng làm việc………………………………………………….3 1.1.1.2. Theo phạm vi ứng dụng……………………………………………………3 1.1.1.3. Theo áp suất làm việc………………………………………………..3 1.1.1.4. Theo nguyên lý tách cơ bản…………………………………………4 1.1.1.5.Theo hình dáng……………………………………………………….4 1.2. CẤU TẠO , NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CHUNG VÀ CHỨC NĂNG CỦA BÌNH TÁCH.............................................................................................12 1.2.1. Cấu tạo chung..................................................................................12 1.2.2. Nguyên lý hoạt động chung.............................................................21 1.2.3. Chức năng của bình tách..................................................................21 1.3. PHẠM VI ỨNG DỤNG VÀ ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC LOẠI BÌNH TÁCH.................................................................................................................23 1.3.1. Phạm vi ứng dụng……………………………………………………23 1.3.1.1. Thiết bị tách hình trụ đứng………………………………………....24 1.3.1.2. Thiết bị tách hình trụ nằm ngang………………………………….24 1.3.1.3. Thiết bị tách hình cầu………………………………………………25 1.3.2. Ưu nhược điểm các loại bình tách...................................................26 1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH KHÍ RA KHỎI HỖN HỢP DẦU – KHÍ TRONG BÌNH TÁCH……………………………………………………………27 1.4.1. Sự lắng đọng ………………………………………………………...27 1.4.2. Sự khuấy trộn………………………………………………………..27 1.4.3. Sự đổi hướng ………………………………………………………..27 1.4.3. Sự đổi hướng ………………………………………………………..28 1.4.5. Hoá chất …………………………………………………………….28 1.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH DẦU RA KHỎI HỖN HỢP DẦU – KHÍ TRONG BÌNH TÁCH……………………………………………………………29 1.5.1. Sự khác nhau về tỷ trọng…………………………………………….30 1.5.2. Sự va đập……………………………………………………….31 1.5.3. Thay đổi hướng dòng chảy………………………………………….31 1.5.4. Thay đổi tốc độ dòng chảy …………………………………………31 1.5.5. Dùng lực ly tâm ……………………………………………………..32 1.5.6. Sự đông kết…………………………………………………………..32 1.5.7. Lọc bằng phin lọc…………………………………………………….33 1.6. NHỮNG KHÓ KHĂN THƯỜNG GẶP TRONG QUÁ TRÌNH TÁCH DẦU KHÍ…………………………………………………………33 1.6.1. Tách dầu thô có bọt ………………………………………………….33 1.6.2. Lắng đọng parafin……………………………………………………34 1.6.3. Cát, bùn, cặn khoan, muối và các tạp chất khác…………………….34 1.6.4. Chất lỏng ăn mòn…………………………………………………….35 1.7. CÁC THIẾT BỊ BÊN TRONG BÌNH TÁCH ……………………………..35 1.7.1. Bộ điều khiển bao gồm………………………………………………35 1.7.2. Các van sử dụng trong thiết bị tách và các thiết bị khác……………35 1.7.3. Bộ điều khiển mức chất lỏng………………………………………..35 1.7.4. Thiết bị điều khiển nhiệt độ…………………………………………36 1.7.5. Các van an toàn ……………………………………………………..36 1.7.6. Thiết bị điều khiển áp suất…………………………………………..36 1.7.7. Van tháo chất lỏng…………………………………………………...36 1.7.8. Những đầu mối an toàn hay các đĩa ngắt……………………………36 1.7.9. Màng chiết tách………………………………………………………37 1.7.10. Cốc đo mực chất lỏng………………………………………………37 1.7.11. Đồng hồ đo áp suất và các thiết bị cơ khí khác trong bình tách….37 CHƯƠNG 2 CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ TÍNH TOÁN BÌNH TÁCH C1 37 2.1. CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ CHỨC NĂNG CỦA BÌNH TÁCH C1 37 2.1.1 Cấu tạo của bình tách C1 37 2.1.2. Chức năng của bình tách C1 39 2.1.3. Nguyên lý hoạt động 39 2.2. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA BÌNH TÁCH C1 40 2.3. Sơ đồ nguyên lý của bình tách C1 40 2.4 TÍNH TOÁN BÌNH TÁCH C1 41 2.4.1. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 41 2.4.1.1. Tính toán dung lượng chất lỏng tách 41 2.4.1.2. Tính toán công suất bình 43 2.4.1.3. Tính toán kích thước của bình tách 46 2.4.1.4. Thời gian lưu giữ chất lỏng trong bình tách 48 2.4.1.5. Tính bền cho bình tách: 49 2.4.1.6. Khối lượng và diện tích sàn lắp đặt 51 2.4.1.6.1.Khối lượng 51 2.4.1.6.2. Diện tích mặt sàn lắp đặt 54 2.4.1.7. Sàn chịu tải 54 2.5.KIỂM TOÁN BÌNH C1 TRÊN GIÀN MSP8 MỎ BẠCH HỔ ( GIẢ SỬ LƯU LƯỢNG 440 TẤNNGÀY ĐÊM) 54 2.5.1. Tính toán cân bằng pha 54 2.5.2. Tính kích thước bình 55 2.5.3. Khối lượng bình: 56 2.5.4. Diện tích mặt sàn lắp đặt 56 2.5.5. Sàn chịu tải: 56 2.5.6. Tính toán gia cố bình tách 56 CHƯƠNG 3 CÁC GIẢI PHÁP KĨ THUẬT NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG CHO BÌNH TÁCH C1 TRÊN GIÀN MSP8 58 3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách 58 3.2. Các biện pháp nhằm năng cao quá trình sử dụng bình tách 58 3.2.1. Các biện pháp về mặt kỹ thuật 58 3.2.2 Các biện pháp về mặt công nghệ 59 3.2.2.1. Khử nhũ trên đường vào của bình tách 59 3.2.2.2. Xử lý lắng đọng Parafin 60 3.2.2.3. Phương pháp ngăn ngừa, xử lý cặn 62 3. 2.2.4. Xử lý dầu bọt bằng hóa chất 62 3.2.2.1. Khử nhũ trên đường vào của bình tách 63 KẾT LUẬN 65
MỤC LỤC MỤC LỤC .1 LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I .2 1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH KHÍ RA KHỎI HỖN HỢP DẦU – KHÍ TRONG BÌNH TÁCH 27 1.4.1 Sự lắng đọng 27 1.4.2 Sự khuấy trộn 27 1.4.3 Sự đổi hướng .27 1.4.4 Nung nóng 28 1.4.5 Hoá chất .28 1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH DẦU RA KHỎI HỖN HỢP DẦU – KHÍ TRONG BÌNH TÁCH 29 1.5.1 Sự khác tỷ trọng .30 1.5.2 Sự va đập .31 1.5.3 Thay đổi hướng dòng chảy 31 1.5.4 Thay đổi tốc độ dòng chảy 31 1.5.5 Dùng lực ly tâm 32 1.5.6 Sự đông kết 32 1.5.7 Lọc phin lọc 33 DẦU KHÍ .33 1.6.1 Tách dầu thô có bọt .33 1.6.2 Lắng đọng parafin .34 1.6.3 Cát, bùn, cặn khoan, muối tạp chất khác 34 1.6.4 Chất lỏng ăn mòn 35 1.7 CÁC THIẾT BỊ BÊN TRONG BÌNH TÁCH 35 1.7.1 Bộ điều khiển bao gồm 35 1.7.2 Các van sử dụng thiết bị tách thiết bị khác .35 1.7.3 Bộ điều khiển mức chất lỏng .36 1.7.4 Thiết bị điều khiển nhiệt độ 36 1.7.5 Các van an toàn 36 1.7.6 Thiết bị điều khiển áp suất 36 1.7.7 Van tháo chất lỏng .36 1.7.8 Những đầu mối an toàn hay đĩa ngắt 36 1.7.9 Màng chiết tách 37 1.7.10 Cốc đo mực chất lỏng 37 1.7.11 Đồng hồ đo áp suất thiết bị khí khác bình tách 37 CHƯƠNG 37 CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ TÍNH TOÁN .37 BÌNH TÁCH C1 37 2.1 CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ CHỨC NĂNG CỦA BÌNH TÁCH C1 .37 2.1.1 Cấu tạo bình tách C1 37 2.1.2 Chức bình tách C1 39 2.1.3 Nguyên lý hoạt động 39 2.2 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA BÌNH TÁCH C1 40 2.3 Sơ đồ nguyên lý điều khiển bình tách C1 40 2.4 TÍNH TOÁN BÌNH TÁCH C1 .41 2.4.1 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 41 2.4.1.1 Tính toán dung lượng chất lỏng tách 41 2.4.1.2 Tính toán công suất bình 43 2.4.1.3 Tính toán kích thước bình tách 46 2.4.1.4 Thời gian lưu giữ chất lỏng bình tách .48 2.4.1.5 Tính bền cho bình tách: 49 2.4.1.6 Khối lượng diện tích sàn lắp đặt 51 2.4.1.6.1.Khối lượng 51 2.4.1.6.2 Diện tích mặt sàn lắp đặt .52 2.4.1.7 Sàn chịu tải .52 2.5 KIỂM TOÁN BÌNH C1 TRÊN GIÀN MSP8 MỎ BẠCH HỔ (GIẢ SỬ LƯU LƯỢNG 440 TẤN/NGÀY ĐÊM) 53 2.5.1 Tính toán cân pha 53 2.5.2 Tính kích thước bình 54 2.5.3 Khối lượng bình: 55 2.5.4 Diện tích mặt sàn lắp đặt .55 2.5.5 Sàn chịu tải: 55 2.5.6 Tính toán gia cố bình tách 55 CHƯƠNG 58 3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình tách .58 3.2 Các biện pháp nâng cao nhằm nâng cao sử dụng bình tách 58 3.2.1 Các biện pháp mặt kỹ thuật 58 3.2.2 Các biện pháp mặt công nghệ 59 3.2.2.1 Khử nhũ đường vào bình tách 59 3.2.2.2 Xử lý lắng đọng Parafin 60 3.2.2.4 Xử lý dầu bọt hóa chất .63 64 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO .66 DANH MỤC HÌNH VẼ STT SỐ HÌNH VẼ Hình 1.1 TÊN HÌNH VẼ Bình tách trụ đứng pha TRANG Hình 1.2 Hinh 1.3 Hình 1.4 : Bình tách hình trụ đứng pha Bình tách trụ đứng pha Bình tách trụ đứng pha 6 Hình 1.5 Hình 1.6 Bình tách hình trụ đứng pha sử dụng lực ly tâm Bình tách hình trụ nằm ngang pha Hình 1.7 Bình tách pha hình trụ ngang Hình 1.8 : Bình tách hình trụ nằm ngang pha 10 Hình 1.9 Bình tách hình cầu pha 11 10 Hình 1.0 Bình tách hình cầu pha 12 11 Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý bình tách đứng 13 12 Hình 1.12 Sơ đồ bình tách pha trụ đứng 14 13 14 Hình 1.13 Hình 1.14 Tách kiểu cửa vào hướng tâm Bình tách pha sử dụng phận tách kiểu ly tâm 15 16 15 16 Hình 1.15 Hình 1.16 Bộ chiết sương kiểu nan chớp Bộ chiết sương kiểu nan chớp 17 18 17 18 19 Hình 1.17 Hình 1.18 Hình 1.19 Bộ phận chiết sương dạng cánh Đệm đông tụ Một số loại đệm đông tụ 18,19 20 21 20 Hình 1.20 29 21 Hình 2.1 22 Hình 2.2 Sơ đồ bình tách đứng đặc biệt để tách dầu thô chứa nhiều bọt Sơ đồ nguyên lý điều khiển bình C-1 Biểu diễn lực lên hai đầu bình tách 23 Hình 2.3 24 Hình 2.4 25 26 Hình 3.1 Hình 3.2 Tương quan chiều dài, chiều dày đường kính Biểu thị đường kính gia cố mối nối bình tách Sơ đồ xử lý Parafin hóa chất Thiết bị xử lý sản phẩm 41 49,50 52 56 62 64 BẢNG QUY ĐỔI VÀ CÁC ĐƠN VỊ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN Hệ quốc tế SI Độ dài: m Khối lượng: kg KG/cm² = 0,981 bar Thời gian: s kPa = 1000 Pa Lực: N P = 10 −6 bar.s Áp suất: N/m² = Pa cP = 10 −8 bar.s Độ nhớt: P Quy đổi hệ Anh sang hệ SI inch = 2,54 cm 1m = 3,281 ft ft = 0,3048 m mile = 1,609 km bbl = 0,1589 m³ at = 14,7 psi psi = 0,07031 KG/cm² at = 1,033 KG/cm² psig = 1,176 psi 141,5 − 131,5 γ (G ) cm °API = °K = 273 + °C °C = °F − 32 ……………… LỜI MỞ ĐẦU Ngành dầu khí Việt Nam ngày phát triển, sản lượng khai thác dầu thô khí đồng hành ngày tăng Dầu thô khí đồng hành chủ yếu khai thác phần thềm lục địa phía Nam Việt Nam Dầu thô khai thác mỏ Việt Nam dầu có hàm lượng parafin tương đối cao, độ nhớt ,nhiệt độ đông đặc cao nên việc khai thác, vận chuyển hỗn hợp dầu khí, vận chuyển dầu gặp nhiều khó khăn, đòi hỏi phải xử lý nhiều cố kỹ thuật xảy đường ống vận chuyển như: cố tắc đường ống lắng đọng parafin, xung động hệ thống vận chuyển hỗn hợp dầu khí, làm giảm công suất tách, giảm mức độ an toàn với thiết bị công nghệ Với mục đích áp dụng lý thuyết thực tế sản xuất trình thu gom, vận chuyển hỗn hợp dầu khí, đồng ý môn Thiết bị dầu khí, trường đại học Mỏ -địa chất với giúp đỡ cán xí nghiệp Khoan sửa giếng trực thuộc XNLD Vietsopetro Em kết thúc đợt thực tập sản xuất, thực tập tốt nghiệp, thu thập tài liệu, hoàn thành đồ án hướng dẫn trực tiếp thầy Lê Đức Vinh Đồ án mang tên ‘‘ Các giải pháp nhằm nâng cao hiệu sử dụng bình tách C-1 giàn MSP-8 ’’ với mục tiêu nghiên cứu phương pháp tách dầu từ hỗn hợp dầu khí, cấu trúc thiết bị bình tách dầu khí, nguyên lý hoạt động, yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả, công suất tách bình tách dầu khí, tính toán thiết bị bình tách dầu khí, đưa phuơng pháp tính kích thước bình tách Đồ án tốt nghiệp xây dựng dựa trình học tập, nghiên cứu trường kết hợp với thực tế sản xuất nhằm giúp cho sinh viên nắm vững kiến thức học Với mức độ tài liệu thời gian nghiên cứu hoàn thành đồ án kiến thức kinh nghiệm hạn chế nên không tránh khỏi có thiếu sót Em mong nhận góp ý bổ sung thầy cô bạn đồng nghiệp Sau cùng, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo Lê Đức Vinh, thầy cô môn Thiết bị dầu khí - Khoa dầu khí, bạn lớp, toàn thể cán nhân viên thuộc XN Khoan giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2017 Sinh viên thực Đặng Đình Ngọc CHƯƠNG I 1.1 Tổng quan thiết bị tách Thiết bị tách thuật ngữ dùng để bình áp suất sử dụng để tách chất lưu thành pha khí lỏng Các thiết bị truyền thống thường gọi bình tách bẫy, lắp đặt vị trí sản suất giàn gần miệng giếng, cụm phân dòng, trạm chứa để tách chất lỏng giếng thành khí lỏng Do bố trí gần đầu giếng nên thiết kế với tốc độ dòng tức thời cao Các thiết bị dùng để tách nước chất lỏng (dầu + nước) khỏi khí, thường có tên gọi bình nốc ao bẫy Nếu thiết bị tách nước lắp đặt gần miệng giếng khí dầu lỏng thoát đồng thời nước tự thoát phần đáy bình Còn bình tách lỏng cho phép tách tất chất lỏng khỏi khí dầu nước thoát đáy bình, khí thoát phần đỉnh bình Thiết bị tách truyền thống làm việc áp suất thấp, thường gọi buồng Flat Chất lưu vào từ bình tách cao áp, chất lưu truyền tới bể chứa, thường đóng vai trò bình tách cấp hai cấp ba, có vai trò tách khí nhanh Các bình tách bậc làm việc trạm tách nhiệt độ thấp tách lạnh, thường gọi bình giãn nở, trang bị thêm nguồn nhiệt để nung chảy hydrat Cũng bơm chất lỏng phòng ngừa hydrat hoá vào chất lỏng giếng trước giãn nở Các bình lọc khí tương tự bình tách dùng cho giếng có chất lưu chứa chất lỏng so với chất lưu giếng khí giếng dầu, thường dùng tuyến ống phân phối, thu gom, chế tạo theo kiểu lọc thô lọc ướt Loại lọc thô có trang bị chiết sương, phổ biến kiểu keo tụ chi tiết phía tương tự bình tách dầu khí Loại lọc ướt dòng qua đệm lỏng, dầu để rửa bụi bẩn tạp chất, sau qua chiết sương để tách lỏng Bình lọc thường lắp dòng lên từ thiết bị xử lý khí thiết bị dòng 1.1.1 Phân loại 1.1.1.1 Theo chức làm việc Bình tách pha: loại chủ yếu khí tách khỏi pha lỏng pha khí theo đường riêng biệt Bình tách pha: phần chất lưu khai thác từ giếng lên phân thành nước, dầu, khí theo đường riêng biệt 1.1.1.2 Theo phạm vi ứng dụng Bình tách thử giếng: dùng để tách đo chất lỏng, có trang bị loại đồng hồ để đo tiềm dầu, khí, nước, thử định kỳ giếng khai thác thử giếng biên mỏ Thiết bị có kiểu: tĩnh di động, pha pha, trụ đứng hay nằm ngang hình cầu Bình tách đo: có nhiệm vụ tách dầu, khí , nước đo chất lưu thực bình, kiểu thiết kế đảm bảo đo xác loại dầu khác nhau, pha Ở loại pha, sau tách chất lỏng đo phần thấp bình Trong thiết bị tách pha đo dầu dầu lẫn nước Việc đo lường thực theo giải pháp: tích luỹ, cách ly xả vào buồng đo phần thấp Với dầu nhiều bọt độ nhớt cao, thường không đo thể tích mà đo trọng lượng thông qua khống chế cột áp thuỷ tĩnh chất lỏng Bình tách khai thác: kiểu bình đặc biệt, chất lỏng giếng có áp suất cao chảy vào bình qua van giảm áp cho nhiệt độ bình tách giảm đáng kể thấp nhiệt độ chất lỏng giếng Sự giảm thực theo hiệu ứng Joule - Thomson giãn nở chất lỏng qua van giảm áp nhờ xảy ngưng tụ Chất lỏng thu hồi lúc cần phải ổn định để ngăn bay thái bể chứa 1.1.1.3 Theo áp suất làm việc Các bình tách làm việc với áp suất từ giá trị chân không cao 300 at phổ biến giới hạn 1,5 - 100 at Loại thấp áp: áp suất làm việc bình 0,7 - 15 at Loại trung áp: áp suất làm việc bình 16 - 45 at Loại cao áp: áp suất làm việc bình 45 - 100 at 1.1.1.4 Theo nguyên lý tách Nguyên lý trọng lực: dựa vào chênh lệch mật độ thành phần chất lưu Các bình tách loại cửa vào không thiết kế phận tạo va đập, lệch dòng đệm chắn Còn cửa khí có lắp đặt phận chiết sương Nguyên lý va đập keo tụ: gồm tất thiết bị cửa vào có bố trí chắn va đập, đệm chắn để thực tách sơ cấp Nguyên lý tách ly tâm: dùng cho tách sơ cấp thứ cấp, lực ly tâm tạo theo nhiều phương án: - Dòng chảy vào theo hướng tiếp tuyến với thành bình - Phía bình có cấu tao hình xoắn, phần mở rộng mở rộng phần Lực ly tâm tạo dòng xoáy với tốc độ cao đủ để tách chất lỏng Tốc độ cần thiết để tách ly tâm thay đổi từ - 20 m/s giá trị phổ biến từ - m/s Đa số thiết bị ly tâm có hình trụ đứng Tuy nhiên thiết bị hình trụ ngang lắp phận tạo ly tâm đầu vào để tách sơ cấp đầu khí để tách lỏng 1.1.1.5.Theo hình dáng Ngoài phân loại theo chức dựa vào hình dạng bên bình tách người ta phân chia bình tách thành loại sau: • Loại 1: bình tách đứng • Loại 2: bình tách hình trụ nằm ngang • Loại 3: bình tách hình cầu + Trong tuỳ theo số pha tách tương ứng với số dòng tách khỏi tháp mà ta có loại bình tách pha (lỏng – khí), bình tách pha (dầu –khínước) + Ngoài ra, số bình tách dùng để tách rắn-cặn khỏi chất lỏng kết cấu đặc biệt có tác dụng lắng đọng vật liệu rắn Chúng không coi pha lỏng khác phân loại bình Thiết bị bình tách trụ đứng Các thiết bị bình tách trụ đứng có đường kính từ 10 in đến 10 ft, chiều cao đạt từ 4- 25 ft Gồm cỏc loại sau: - Thiết bị tách trụ đứng pha hoạt động dầu khí - Thiết bị tách trụ đứng pha hoạt động: dầu – khí – nứơc - Bình tách pha sử dụng lực ly tâm Dòng nguyên liệu vào theo ống màng côn Có ống màng dẫn dòng tạo dòng chảy xoáy tròn, nước nặng bị phân bố sát thành ống dẫn (do lực ly tâm) Dầu nhẹ phân bố mặt ngoài, khí chịu ảnh hưởng lực ly tâm, tách khỏi dầu lên Dầu, nước bị kéo xuống theo máng dẫn Nước nặng chìm xuống dưới, dầu lên Hình 1.1 Bình tách trụ đứng pha 52 Hình 2.3 Tương quan chiều dài, chiều dày đường kính 2.4.1.6.2 Diện tích mặt sàn lắp đặt Xung quanh bình tách có hệ thống đường ống dẫn, bao gồm đường ống dẫn (có đường kính khoảng inch) đường ống phụ thêm vào Vì không gian lắp đặt bình tách cần tính toán cho hợp lý cho hệ thống Ngoài ra, yêu cầu hệ thống lắp đặt bao gồm máy bơm, hệ thống điều khiển áp suất, mực chất lỏng 2.4.1.7 Sàn chịu tải Bình tách đựơc lắp đặt sàn chịu tải Sàn phải chịu tải bình tách trình làm việc thử thuỷ lực Vì cần xác định tải trọng tối đa mà sàn chịu 53 Theo ASME tải trọng tối đa coi khối lượng nước bình (Ww) cộng với khối lượng bình tách Ww=V.1000 +Wv (kg) (2.21) 2.5 KIỂM TOÁN BÌNH C1 TRÊN GIÀN MSP8 MỎ BẠCH HỔ (GIẢ SỬ LƯU LƯỢNG 440 TẤN/NGÀY ĐÊM) 2.5.1 Tính toán cân pha Nhiệt độ làm việc: 450C Áp suất làm việc: 15,5 at Áp suất làm việc: 15,5 at Bảng 2.8 Các thành phần dầu mỏ mỏ Bạch Hổ STT Cấu tử 10 11 N2 CO2 C1 C2 C3 IC4 NC4 IC5 NC5 C6 C7+ Thành phần dầu vỉa(%mol) 0,292 0,093 46,193 8,636 5,423 1,479 2,308 0,870 0,991 1,298 32,417 Hệ số cân bằng(Ki) 86,90 6,77 16,26 2,87 0,98 0,40 0,30 0,14 0,11 0,05 0,006 n Với công thức có trên: ∑1 + V i =1 Thành phần lỏng(Xi) 0,006 0,002 4,860 4,228 5,757 2,226 3,781 1,671 1,692 2,760 72,727 Thành phần hơi(Yi) 0,519 0,149 78,976 12,312 5,158 0,886 1,140 0,235 0,221 0,139 0,445 Zi = g ( K i − 1) Ta cho giá trị i chạy từ 1-11 có giá trị tương ứng Z i Ki bảng thay số vào ta có: + - Vg = 0,55 (tính gần đúng) - Vl = 0,45 + + + + + =1 + 54 Do ta có h/d = 0,45 Tra bảng (2.4) ta có : F = 0,564 2.5.2 Tính kích thước bình • Tính đường kính bình tách Hệ số thực nghiệm F ∞ = 0,25 (m/s) Khối lượng riêng dầu 200C: ρ l = 833(kg / m ) Khối lượng riêng khí (đktc): ρ k = 1,034( kg / m ) Tỷ lệ khí hỗn hợp: Hệ số khí hoà tan dầu: Lưu lượng khối lượng 1h : m = (Γ − K p P )Qgio Γ = 170,5 KP= 1,0565.10-5 (m3/m3 Pa) ρl ρg (2.22) ⇒ m = (170,5 −1,0565.10 −5.15,5.10 ) 5.10 1,034 = 39857.(kg / h) 24 833 Theo công thức (2.9) ta có : d= = =1,75(m) • Thể tích bình tách Theo (2.12) ta có: v= =22( • Chiều dài bình: L=4V/d2.Π= 8,3 (m) • Chiều dày thành bình Theo (2.16) ta có: với S=120 Mpa (thép hợp kim) Chiều dày bao quanh toàn bình chưa tính tới độ ăn mòn cho phép 1,42 cm Theo catalog hãng chế tạo SiiRTEC NIGI.S.p.A chọn bình có thông số sau: Kích thước bình tách :d.l=2000.7960 mm 55 Thể tích 25 m3 Tiêu chuẩn thiết kế chế tạo: ASME SECTION VIII DIVISION Áp suất tính toán 2,7 Mpa Áp suất làm việc 1,6 Mpa Nhiệt độ tính toán: 1250C Nhiệt độ làm việc: 450C Loại bình nằm ngang Với thông số ta tính khối lượng diện tích sàn lắp đặt, sàn chịu tải 2.5.3 Khối lượng bình: Hệ Mét Hệ Anh L=7,96 m 25ft d=200cm 6,2 ft t=1,42 cm 0,55 in Đối chiếu với hình (2.3) ta được: W v=15000 lb=6803kg (đây khối lượng chưa kể đến chất lưu làm việc hay thử thuỷ lực…) 2.5.4 Diện tích mặt sàn lắp đặt Từ toán đồ hình (2.3) ta tìm diện tích dùng để lắp đặt bình tách với thông số 670 ft2 Tức cần diện tích bề mặt khoảng 65 m2 2.5.5 Sàn chịu tải: Theo công thức (2.21) ta có : Ww=V.1000+ Wv(kg) =25.1000 +6803=31803 (kg) Như trọng lượng mà sàn phải chịu 31,803 tấn, có nghĩa sàn chịu tải trọng phân bố là: 31,803/65=0,49 tấn/m2 2.5.6 Tính toán gia cố bình tách + Sơ đồ gia cố Trong trình nối thiết bị với bình tách, ta phải đảm bảo độ bền mối nối điều kiện làm việc bình, phương pháp hay sử dụng gia cố mối nối Người ta đưa đường kính giới hạn do, cần phải gia cố giá trị dl>do 56 Hình 2.4 : Biểu thị đường kính gia cố mối nối bình tách Trong đó: d: đường kính ống lỗ cần gia cố S1: chiều dày thành ống nối l1 : chiều dài phần bên thân ống nối l3 : chiều dài phần bên thân ống nối l :độ rộng đệm t: chiều dầy thành bình C: chiều dầy kể tới độ ăn mòn D: đường kính bình Theo tiêu chuẩn ΓOCT 14349-80 ta có công thức tính chiều dầy bình tách: t= P.Dt 1,6.200 + Ck = + 0,28 = 1,62(cm) 2.E.S − P 2.1.120 − 1,6 (2.23) với Ck chiều dầy dự phòng ăn mòn thành bình Ck=0,28 cm Chiều dầy đáy bình: t= P.R 1,6.200 + Cσ = + 0,42 = 1,75(cm) 2.E.S − 0,5.P 2.1.120 − 0,5.1,6 (2.24) với Cσ chiều dầy dự phòng ăn mòn đáy bình Cσ=0,42 cm 57 Chọn chiều dày chung là: t=1,8 cm Đường kính cần giới hạn lỗ cần gia cố thành bình là: d o = 2( t − Ck 1,8 − 0,28 − 0,8) D.(t − C k ) = 2( − 0,8) 200(1,8 − 0,28) = 11,6(cm) (2.25) tr 1,34 t r : chiều dày thiết kế Với lỗ có đường kính nhỏ 11 cm thành bình không cần phải thiết kế gia cố bổ sung Đường kính giới hạn lỗ cần gia cố đáy bình: d o = 2( t − Cσ − 0,8) Dr (t − Cσ ) tr (2.26) P.Dr 4.E.S − P (2.27) r Dr = D − 3( ) D (2.28) Với : t r = Ta thay thông số: r = 40 (cm) ⇒ Dr = 375cm t r = 1,25cm ⇒ do= 13,8 (cm) + Tính toán gia cố: áp dụng tính toán cho lỗ có đường kính 45 cm (lắp đậy) - Chiều dầy thân ống nối cần gia cố: S1R = P.d 1,6.45 = = 0,34(cm) 2.E.S − P 2.0,9.120 − 1,6 (2.29) - Chiều dài phần bên thân ống nối: l1 = 1,25 (d + 2.C )( S1 − C ) = 1,25 (45 + 2.0,28)(1 − 0,28) = 7,16(cm) (2.30) Lấy chiều dày thành ống ban đầu là: S1 =1 cm - Chiều dài bên phần thân ống: l3 R = 0,5 (d + 2.C )( S1 − 2.C ) = 0,5 ( 45 + 2.0,28)(1 − 2.0,28) = 2,2(cm) (2.31) - Độ rộng tính toán đệm: l R = Dr ( S + t − C ) = 200.(1 + 1,8 − 0,28) = 26(cm) (2.32) 58 CHƯƠNG CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG BÌNH TÁCH C-1 TRÊN GIÀN MSP-8 3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình tách Một thiết bị tách có hiệu quả, xem hoàn thiện kỹ thuật không để thoát bọt khí giọt dầu theo đường xả, thời gian lưu giữ chất lỏng thấp, tiêu hao kim loại thiết bị phải tạo cân pha Ngoài bề mặt tiếp xúc dầu - khí thông số quan trọng, giảm thời gian đạt tới trạng thái cân tránh thoát bọt khí theo đường lỏng Việc tách khí có hiệu hỗn hợp phân tán tốt, tạo giọt dầu có kích thước khoảng 1- mm3 giữ lại phận chiết sương Kích thước hàm số tỷ số sức căng bề mặt δ hiệu số mật độ ∆p: δ/∆p Khả tách khí thiết bị phụ thuộc vào yếu tố: - Thiết bị tách: chiều dài, đường kính, thiết kế bố trí bên trong, số bậc tách, áp suất nhiệt độ vận hành, mức chất lỏng điều kiện vật lý thiết bị nói chung chi tiết cấu thành - Tính chất chất lưu: tính chất lý hoá, mật độ ρ, độ nhớt μ, hệ số cân K, tỷ lệ khí - lỏng, kích thước giọt dầu vào phận chiết sương, dòng chảy dòng chất lỏng giếng (ổn định hay chảy rối), hàm lượng tạp chất, xu hướng tạo bọt - Tính chất hoá lý dầu kích thước giọt dầu khó nhận biết cách xác Khi tính toán khả kích thước thiết bị tách thường vào tài liệu thực nghiệm giả định theo cách so sánh kinh nghiệm Ngoài ra, trình tách số cố thường xảy ảnh hưởng tới trình tách: Mức chất lỏng cao Mức chất lỏng thấp Áp suất bình cao Áp suất bình thấp 3.2 Các biện pháp nâng cao nhằm nâng cao sử dụng bình tách 3.2.1 Các biện pháp mặt kỹ thuật Các biện pháp mặt kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu sử dụng bình tách bao gồm: 59 • Phải tiến hành phân loại dầu nắm rõ tính chất lý, hóa dầu như: độ nhớt, nhiệt độ đông đặc, sức căng bề mặt, độ dẫn nhiệt Từ bố trí thiết bị tách hợp lý để đạt hiệu tách cao • Thực tốt quy trình công nghệ thiết bị tách Từ việc tính toán bình tách (chiều dài, đường kính, bố trí thiết bị bên bình tách) tới điều kiện vật lý nơi lắp đặt, áp suất nhiệt độ vận hành, số bậc tách để đạt hiệu tách cao • Thực tốt công tác bảo dưỡng, sửa chữa bình tách quy trình thiết kế - Thường xuyên kiểm tra trạng thái bình, hoạt động thiết bị kiểm tra đo lường, cấu an toàn phụ tùng bình - Khi áp suất làm việc tăng mức cho phép yêu cầu khác quy định quy trình đảm bảo phải đình hoạt động để kiểm tra có biện pháp điều chỉnh sửa chữa - Thường xuyên chỉnh van an toàn cho phù hợp - Kiểm tra kết cấu kim loại thiết bị bình thiết bị dùng cho công tác sửa chữa bảo dưỡng - Phải định kỳ kiểm tra sửa chữa bảo dưỡng bình, đảm bảo cho hoạt động an toàn Mọi thay đổi kết cấu bình trình sửa chữa phải thỏa thuận văn người chế tạo - Các mối hàn dọc khoang liền thân bình với mối hàn đáy bình không nằm liền nhau, mà phải lệch đoạn lần chiều dày, không mỏng 100 mm 3.2.2 Các biện pháp mặt công nghệ Khử nhũ đường vào bình tách Xử lý lắng đọng Parafin Ngăn ngừa, xử lý cặn Sử dụng hoá chất tách bọt nhằm tăng lượng sản phẩm khai thác dầu khí 3.2.2.1 Khử nhũ đường vào bình tách a Giải pháp học Thực tế nhũ tương nghịch thường không ổn định ổn định trung bình Chúng bị phá hủy qua lớp lọc rắn háo nước chế tạo từ sỏi, dăm, kính vụn, cầu Polyme,… 60 Người ta đưa chất phá nhũ loạt cầu Polyme rắn vào bên đường ống trước hỗn hợp dầu - nước - khí vào bình tách Sự khử nhũ dựa vào tượng hấp thụ ẩm ướt lớp lọc rắn háo nước Sự tương tác phân tử chất lỏng với phân tử rắn mạnh tương tách phân tử lỏng với Vì chất lỏng loang theo bề mặt tẩm ướt chất rắn Tùy theo tính chất chất rắn, lỏng mà tẩm ướt toàn phần, phần không tẩm ướt Chất lỏng bôi trơn vật rắn mạnh tương tác phân tử chúng yếu Nước chất lỏng phân cực, có sức căng bề mặt lớn dầu nên tẩm ướt bề mặt chất rắn tốt dầu Còn dầu chất lỏng không phân cực với sức căng bề mặt nhỏ tẩm ướt số chất rắn định Lúc dầu nước nhũ tách khỏi Các giọt dầu kết dính lại với Nhũ tương xử lý Vật liệu dùng để khử nhũ phải thỏa mãn: Phải có tính tẩm ướt tốt, có khả tạo liên kết vật liệu thấm với giọt nước, phá hủy màng ngăn pha nhũ tạo điều kiện cho dầu kết dính Có độ bền để không bị phá hủy lẫn vào hỗn hợp sử dụng lâu dài b Giải pháp điện Người ta chiếu điện trường vào bình tách giai đoạn tách lắng phân ly trọng lực Dưới tác dụng điện trường, giọt nước chuyển động pha với điện trường thời điểm chúng trạng thái dao động Chúng bị biến dạng liên tục, hình dáng thay đổi thuận lợi cho việc phá nhũ kết dính giọt 3.2.2.2 Xử lý lắng đọng Parafin Việc xử lý lắng đọng Parafin góp phần tăng hiệu tách bình tách Công việc trước hết phải tổ chức công tác vận chuyển sau xử lý bề dày lắng đọng đạt đến giới hạn a Các phương pháp ức chế Parafin Phương pháp phủ lớp sơn bảo vệ Phương pháp phủ bọc bên bình tách lớp thuỷ tinh lớp nhựa dày 0,8 ÷ 1mm để làm giảm bám dính Parafin Độ nặng Parafin làm cho rơi khỏi bề mặt trước tụ lại lớp dày đến mức có hại Ngày người ta hoàn thiện công nghệ sử dụng thép không gỉ với bề mặt 61 phủ cacbon có cấu trúc giống kim cương Công nghệ làm giảm độ bám dính tinh thể đến 70 - 100% giảm vi sinh vật đến 90% Phương pháp dùng hoá phẩm ức chế Trong tất phương pháp phương pháp dùng hoá phẩm ức chế có ưu điểm Giá thành không cao phải bơm lượng nhỏ hoá chất, phương pháp xử lý đơn giản tốn b Các phương pháp khử parafin Hiện nay, XNLD Vietsovpetro có sử dụng số phương pháp sau để tiến hành loại bỏ parafin: Phương pháp khí Sử dụng giải pháp khí để tiến hành loại bỏ parafin việc người ta dùng phương pháp nạo vét khác để di dời cặn parafin bám dính bình chứa, bình tách Phương pháp đòi hỏi lượng lớn nhân công có nhược điểm phải dừng hoạt động sản xuất Phương pháp vi khuẩn Người ta dựa vào ưu sinh sản vi khuẩn, dùng vi khuẩn “ăn” parafin để tiến hành áp dụng phương pháp Khả tẩy rửa parafin phương pháp cho hiệu tốt, giá thành đắt phụ thuộc vào nguồn cung cấp từ nước không thuận tiện Chính mà phương pháp sử dụng XNLD Vietsovpetro bị hạn chế Hiện phương pháp áp dụng nhiều Trung quốc Phương pháp hoá phẩm Người ta tiến hành dùng phản ứng hóa phẩm parafin nhằm đẩy parafin trở lại dầu thô 62 Hình 3.1.Sơ đồ xử lý Parafin hóa chất Chú thích: 1- Bình tách bậc 5- Bình tách bậc 2- Buồng trộn hóa phẩm Bình tách ngưng tụ 3- Lò nung 7- Máy bơm 4- Bình ủ nhiệt 8- Tàu chứa dầu Sản phẩm khai thác từ giếng đưa vào bình phân ly dầu - khí số Tại khí đồng hành tách khỏi dầu, dầu khí hòa tan lại áp suất phân ly trộn với dung dịch 10% Bicromat natri (Na 2Cr2O7.2H2O) gọi Crompic với hàm lượng - kg cho dầu Hỗn hợp thu tiếp tục đưa vào buồng làm nóng kiểu lò điện số tới nhiệt độ 80 - 90 oC Sau dẫn sang bình ủ nhiệt số 4, nhiệt độ giữ 70 - 80 oC 30 phút, lúc tác dụng hóa phẩm làm cho độ nhớt sức căng bề mặt dầu giảm Parafin khử Hỗn hợp dầu khí đưa tới bình tách số để tách nốt phần khí sót dầu, khí tách đưa tới bình tách ngưng tụ số để tách bụi dầu bị theo dòng khí Còn dầu thô máy bơm số bơm đến tàu chứa số 3.2.2.3 Phương pháp ngăn ngừa, xử lý cặn Người ta chiếu vào dòng chất lưu, trạm gia nhiệt từ trường có cường độ thích hợp Từ trường làm chậm lại trình lắng đọng muối nước vỉa Những hạt cát vừa với số lượng nhỏ loại bỏ lắng đọng bình tách đứng với phễu đáy loại bỏ chúng theo định kỳ Muối loại bỏ chúng cách cho thêm nước vào dầu muối hòa tan nước tách khỏi dầu xả Đối với bình tách ngang người ta tiến hành bơm, phun tia nước vào chỗ có cặn Phương pháp thường sử dụng muối lắng đọng phần lớn Natri clorua vị trí lắng đọng không khó khăn Khi nước bơm 63 với áp lực mạnh vào thẳng vị trí lắng đọng muối, giải pháp đơn giản rẻ tiền hiệu 3.2.2.4 Xử lý dầu bọt hóa chất Bọt dầu thành phần sản phẩm tách không triệt để dầu khí, thường xuất sản phẩm dầu khí giếng khoan sâu Áp suất vỉa lớn, nhiệt độ vỉa cao, cộng với tốc độ khai thác nhanh gây khối lượng bọt lớn Bọt kết giọt dầu mang theo với khí vào hệ thống xử lý khí Tại chúng làm đầy bình buồng chứa tháp glycol bình nén gây tượng tắc nghẽn Hoá chất tách bọt ngăn chặn tượng cách kết tụ nhanh chóng bọt khí a Sự tạo thành bọt Nhiều nghiên cứu tạo thành bọt dầu có liên quan tới độ nhớt bề mặt dầu - khí, cụ thể độ giãn nở độ nhớt biến dạng Nếu giá trị thuộc tính cao, cần khởi động nhiều lần hệ thống xả Các hợp chất hoạt động bề mặt giống chuỗi ngắn bon dioxi phenol có tác dụng ổn định bọt, chúng ảnh hưởng tới đặc tính độ nhớt b Công nghệ tách bọt Tác nhân tách bọt làm giảm tượng tạo bọt cách thay đổi độ nhớt bề mặt phân cách dầu - khí kết tụ nhanh chóng bọt khí Hóa chất tách bọt hoạt động bề mặt gọi hóa chất bề mặt Loại hóa chất tách bọt hiêụ loại hóa chất gốc silicol Bởi chúng thường nằm mặt mà không bị lắng xuống đáy (khác với hóa chất khác) Và không gây hiệu ứng phụ không mong muốn khác, ví dụ nhũ tương Baker petrolite sử dụng hóa chất gốc silicol, tính toán cách chi tiết cho ứng dụng dầu khí Có vài loại hóa chất silicol sử dụng loại có ảnh hưởng khác Hóa chất sử dụng phổ biến loại mô phổng hình 4.3, gọi polydimethylsiloxane Loại hóa chất sử dụng có ưu điểm kinh tế, sản xuất rộng rãi giá thành thấp, phù hợp với ứng dụng lĩnh vực tách bọt c Hệ thống thiết bị xử lý Người ta bố trí loạt bình tách đầu vào hệ thống Các bình tách vận hành áp suất cao 1000 ÷ 1800 psi Các bình tách áp suất thấp Đầu bình tách đầu vào bình tách Nếu khí có áp 64 suất cao vận chuyển trực tiếp đến nơi bán Còn áp suất thấp cần nén lại để đạt tới áp suất cao trước đem bán Dầu thô thường mang theo dòng khí nguyên nhân gây nên tương tắc nghẽn thiết bị xử lý Cửa thóa khí Đầu vào chất lỏng Vách ngăn Mặt thoáng chất lỏng Chiết sương Cửa thoát dầu Hình 3.2.Thiết bị xử lý sản phẩm Việc bơm hóa chất định kỳ vào thiết bị xử lý giải pháp hữu hiệu Đồng thời cho phép tăng thể tích lưu trữ dầu khí thiết bị mà không cần trang bị thêm trang thiết bị khác thiết bị lưu trữ lớn khác Và giảm giá thành sản phẩm Thực tế, vịnh mexico người ta sử dụng hóa chất tách bọt phổ biến trình sử lý sản phẩm khái thác 65 KẾT LUẬN Bình tách dầu khí đề tài quan trọng trình khai thác dầu khí Đây công việc phức tạp, bao gồm nhiều công đoạn chứa đựng nguy hiểm tiềm ẩn trình thao tác sửa chữa thiết bị, bình tách thiết bị chịu áp lực, nên chúng gây cháy nổ trình vận hành sửa chữa ta không tuân thủ nguyên tắc an toàn Cùng với việc vận hành phải đảm bảo cho bình tách đạt hiệu cao nhất, tức thời gian lưu giữ chất lỏng bình hợp lý, tránh trường hợp lâu, làm giảm suất tách bình Yêu cầu đặt thời gian lưu giữ chất lỏng bình phải đạt giới hạn cho phép cho đạt hiệu tách cao Để nâng cao hiệu trình sử dụng bình tách việc tuân thủ quy trình bảo dưỡng, sửa chữa quan trọng Nó phải thực theo quy trình kỹ thuật thời gian quy định Thông qua việc làm đề tài tốt nghiệp " Các giải pháp nhằm nâng cao hiệu sử dụng bình tách C-1 giàn MSP-8 " giúp em có kiến thức quan trọng bình tách Đồ án vấn đề thường gặp bình tách Việc tính toán thông số cho bình tách nhằm đạt hiệu tách vô quan trọng Trong đồ án rõ phương pháp tính toán thông số bình tách nói chung đặc biệt tính toán cụ thể cho bình C1 Với tính chất đặc biệt loại dầu mỏ mỏ Bạch Hổ, để có hiệu tách cao ta phải nghiên cứu tính chất loại dầu mỏ tách, yếu tố ảnh hưởng tới hiệu tách parafin, nhũ tương dầu…Do đồ án phương pháp khắc phục yếu tố cho hiệu tách cao Bên cạnh quy phạm an toàn bình tách, quy định phải tuân theo trình sử dụng bình tách Như vậy, sau trình thực tập, làm đồ án, hướng dẫn thầy Lê Đức Vinh, em hoàn thành đồ án Một lần em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy ,cùng thầy cô môn Thiết bị dầu khí bạn lớp giúp đỡ hoàn thành đồ án Hà Nội,ngày 20 tháng năm 2017 SVTT: Đặng Đình Ngọc 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Xuân Lân, ‘‘Bài giảng về: Thu gom – Xử lý Dầu- Khí- Nước’’, năm 2005 [2] Phùng Đình Thực, ‘‘Xử lý vận chuyển dầu mỏ’’, NXB Đại học Quốc gia TPHCM, năm 2006 [3] Phùng Đình Thực, ‘‘Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ sử lý vận chuyển dầu nhiều parafin, độ nhớt cao, khai thác dầu khí thềm lục địa phía nam Việt Nam’’, ĐH Mỏ Địa Chất, năm 1995 [4] XN Khai thác dầu khí Vietsopetro: “Hướng dẫn vận hành bình chịu áp lực C1, C2, C3, C4”, năm 2012 ... trí phận tách bản: hướng tâm ly tâm - Theo nguyên tắc hướng tâm: 15 A-A Hình 1.13 Tách kiểu cửa vào hướng tâm - Thành bình - Đoạn ống đục lỗ - Tấm chặn - Vòi phun - Đường vào hỗn hợp - Lỗ thoát... 1- Thiết bị đầu vào 2- Bộ phận chiết sương 3- Phao báo mức dầu bình 4- Phao báo mức nước bình 5- Thiết bị điều khiển mức nước bình 6- Thiết bị điều khiển mức dầu bình 7- Phao xả dầu tự động 8-. .. pha 1- Đường vào 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 Thiết bị tách hình cầu Thiết bị tách hình cầu thường có đường kính từ 2 4- 72