BÌNH TÁCH DẦU KHÍ DÙNG TRONG HỆ THỐNG THU GOM TRÊN GIÀN RP-1

ỏn tt nghip SV Hong Vn Chuõn
Phn I: CễNG NGHIP DU KH TI VIT NAM
* Tng quan v ngnh cụng nghip du khớ ti Vit Nam.
Cụng nghip du khớ Vit Nam ang c chớnh ph c bit quan tõm
phỏt trin. n cui nm 1999 PetroVietNam ó kớ 36 hp ng phõn chia sn
phm vi cỏc cụng ty nc ngoi.
Ti thm lc a Vit Nam, cỏc cụng ty du khớ ln trờn th gii ang
hot ng nhn nhp nh: Mobil, Shell, Total, BP, Vietsovpetro, JVPC. Nh
mỏy lc hoỏ du Dung Qut ang trong quỏ trỡnh thi cụng v sp i vo hot
ng. Khi ú du m khai thỏc t cỏc ging s c thu gom v vn chuyn
n nh mỏy lc tỏch. Chỳng ta khụng cũn phi xut khu du thụ na.
Cựng vi vic xõy dng nh mỏy lc hoỏ du s 1 l d ỏn khớ Lan Tõy
v Lan khai thỏc khớ t. M khớ t Lan c phỏt hin vo cui nm
1992 v m Lan c phỏt hin vo nm sau. D kin m Lan Tõy c
khai thỏc trc vỡ m cú tr lng nhiu hn. Tr lng ca c 2 m khong
28 t m
3
. H thng ng ng v thu gom ang c cỏc cụng ty cú kinh
nghim trin khai xõy dng v lp t.
Tỡnh hỡnh khai thỏc ti cỏc m du nc ta :
Ti m Bch H, m Rng, m i Hựng tỡnh hỡnh khai thỏc vn ang
mc n nh.
M Bch H nm lụ 9 trờn bin ụng cỏch b khong 100km, cỏch
cng Vng Tu 130km. Trờn m Bch H gm 11 gin khoan c nh (MSP)
theo thit k ca VNIPI (Liờn Xụ), 5 gin nh (BK), mt t hp cụng ngh
trung tõm, 2 trm rút du khụng bn vi 2 tu cha Chớ Linh v Chi Lng,
hn 100km ng ng ngm dn du v khớ. Mỏ Bạch Hổ có cấu tạo là một
nếp lồi có ba vòm á kinh tuyến - ba vòm của móng Bạch Hổ cho sản phẩm
chính, chúng là: Vòm Bắc, vòm Trung và vòm Nam. Ranh giới giữa các vòm đ-
ợc chia ra một cách quy ớc vì các vùng trũng phân chia chúng không rõ ràng và
đứt gãy. Nó phức tạp bởi sự đứt gãy có biên độ giãn dần về phía trên có mặt cắt

và kéo dài. Cấu trúc của mỏ này ở dạng dài khép kín theo dõi đợc ở các mặt
phản xạ địa chấn, vỏ nền hình thành cấu trúc khép kín không quan sát đợc. Vì
vậy, mỏ Bạch Hổ đến nay đợc coi là dạng có cấu trúc bị vùi lấp.
Mỏ Rồng cách mỏ Bạch Hổ 30 km và cách cảng Vũng Tàu 120 km, là
một bộ phận quan trọng của khối nâng trung tâm trong bồn trũng Cửu Long,
kéo dài theo phơng Đông Bắc - Tây Nam. Mỏ Rồng có cấu tạo địa chất phức
Lp Thit B Du Khớ K49 i hc M - a Cht
1
ỏn tt nghip SV Hong Vn Chuõn
tạp, có thể chia làm bảy khu vực khác nhau. Mỗi khu vực có những đặc điểm
riêng biệt về phân bố địa lý, tính chất lý hoá của dầu thì giống ở mỏ Bạch Hổ.
Nhp khai thỏc du m Bch H ngy cng tng, nm u tiờn
(1986) khai thỏc 40.000 tn. n ngy 16/9/1998, Xớ nhip liờn doanh
Vietsovpetro ó khai thỏc c 60 triu tn du thụ v khai thỏc tn du th
75 triu vo ngy 20/12/1999. n ngy 22/2/2001 khai thỏc tn du th 90
triu v ngy 4/12/2005 khai thỏc tn du th 150 triu.
Thnh cụng ln nht, thit thc nht l 25 nm qua (tớnh n ht thỏng
10 nm 2006). Xớ nghip ó khai thỏc c gn 160 triu tn du t cỏc m
Bch H, Rng, i Hựng, thu gom v vn chuyn vo b 16,6 t m
3
khớ
ng hnh v khớ hoỏ lng phc v phỏt in sn xut cụng nghip, hoỏ cht.
Xớ nghip ó t mc doanh thu t xut khu du thụ 32,7 t USD, np ngõn
sỏch Nh nc Vit Nam 21 t USD, li nhun phớa Nga 5,8 t USD v vo
cỏc nm 1993, 1996 phớa Vit Nam v phớa Nga ó thu hi c vn, qua ú
ó gúp phn a Vit Nam thnh nc khai thỏc v xut khu du ng th 3
trong khu vc ụng Nam . Xớ nghip ó to dng c mt h thng c s
vt cht k thut vng chc trờn b v di bin vi 12 gin khoan c nh, 2
gin cụng ngh trung tõm, 9 gin nh, 3 gin bm ộp nc, 4 trm rút du
khụng bn, 2 gin nộn khớ, 2 gin t nõng, vi 330 km ng ng di bin,

17 tu dch v cỏc loi trờn bin v mt cn c dch v trờn b vi 10 cu
cng di tng cng 1.300 m, trong ú cú cu cng trng ti 10.000 tn, cú h
thng kho cú kh nng cha 38.000 tn/nm, 60.000 m
2
bói cng, nng lc
hng hoỏ thụng qua 12.000 tn/nm.
ti nghiờn cu Bỡnh tỏch du khớ trong h thng thu gom sn
phm khai thỏc trong giai on tỏch s b du thụ t va nhm ỏp ng yờu
cu cụng ngh cho h thng thu gom v x lý. Mc ớch c bn ca ti ny
da trờn thc tin quy trỡnh cụng ngh ca gin c nh, tỡm ra cỏc thụng s k
thut c bn nh: iu kin hot ng ca bỡnh tỏch, kớch thc bỡnh, mc
cht lng trong bỡnh, thi gian lu, tớnh toỏn bn cho bỡnh tỏch,khi lng
bỡnh, din tớch mt sn lp t. õy l nhng thụng s ht sc quan trng, nú
l nn tng cho thit k, hon thin mt gin khoan c nh, v trờn c s ú
chỳng ta cú th m rng tớnh toỏn thit k cho quỏ trỡnh tng t.
Lp Thit B Du Khớ K49 i hc M - a Cht
2
Đồ án tốt nghiệp SV Hoàng Văn Chuân
Phần II: TÌM HIỂU THIẾT BỊ BÌNH TÁCH
I : Mục đích , Yêu cầu.
Do đặc điểm của quá trình khai thác, sản phẩm khai thác là chất lỏng,
điều kiện khai thác ngoài biển nên cần thiết phải có một hệ thống đường ống
thu gom dầu khí về trung tâm xử lý. Mặt khác, do đặc thù của sản phẩm khai
thác là dầu thô có nhiệt độ đông đặc cao , lẫn nhiều nước vỉa, khí, cát và các
hoá chất khác. Đặc biệt là chúng có chứa nhiều paraffin, do vậy nếu vận
chuyển ngay trong đường ống ở nhiệt độ trung bình dưới đáy biển là 20-22
0
C
thì paraffin sẽ lắng đọng dẫn đến việc tắc đưởng ống. Vì những lý do đó mà
trên dàn cố định phải xây dựng hệ thống tách dầu khỏi nước, khí ; dùng hoá

phẩm để hạ nhiệt độ đông đặc của dầu xuống. Ngoài ra trên giàn còn lắp đặt
hệ thống đo lưu lượng, áp suất cùa dầu để điều chỉnh hợp lý và đảm bảo an
toàn cho quá trình vận chuyển dầu, khí.
II : Sơ đồ công nghệ thu gom dầu khí trên giàn
Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49 Đại học Mỏ - Địa Chất
3
Đồ án tốt nghiệp SV Hoàng Văn Chuân
Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49 Đại học Mỏ - Địa Chất
4
Đồ án tốt nghiệp SV Hoàng Văn Chuân
Hệ thống thu gom xử lý trên các giàn khoan cố định (MSP) được lắp
đặt trong 6 block.
• Block 1&2 : Lắp đặt các thiết bị miệng giếng và các hệ thống
đường ống thu gom sau:
Gồm 5 đường ống công nghệ chính:
Đường gọi dòng
Đường gom chính
Đường gom phụ
Đường đo
Đường xả
Các đường ống phụ trợ bao gồm:
Đường dập giếng
Đường tuần hoàn thuận và đường tuần hoàn nghịch.
Ngoài ra còn lắp thêm các thiết bị như: Bình tách 16m
3
, bình gaslift, hệ
thống vận chuyển dầu thô, đường bơm ép nước.
• Block 3: Lắp đặt các thiết bị sau đây:
Bình tách áp suất cao C-3 (25m
3

), bình tách áp suất thấp E-1
(100m
3
).Ngoài ra còn hệ thống máy bơm , hệ thống đường nối giữa các Block
4, Block 5; Block 1, Block 2.
• Block 4: Trên Block này gồm có các thiết bị:
Trạm phân phối khí, hệ thống hoá phẩm cho các giếng gaslift, các hệ
thống đo như tua bin đo, bình đo C-1, hệ thống bình gọi dòng C-4, bình sấy
áp suất cao và áp suất thấp.
• Block 5: Bao gồm các thống bơm ép và các thiết bị pha hoá
phẩm cho công nghệ bơm ép và xử lý dầu.
• Block 6: Gồm các thiết bị:
Các thiết bị phụ trợ, máy bơm phục vụ công nghệ bơm ép nước, hệ
thống máy nén khí để duy trì áp suất cho các hệ thống tự động trên giàn.
Dòng sản phẩm sau khi ra khỏi giếng đi vào đường ống công nghệ trên
Block 1&2 để phục vụ các mục đích sau đây:
Quá trình gọi dòng giếng: Sản phẩm theo đường gọi dòng về bình gọi
dòng C-4. Khí sau khi tách được đưa ra đốt ở phaken đốt nếu khí có áp suất
thấp hoặc đưa về bình C-3 nếu khí có áp suất cao.
Đối với các giếng khai thác bình thường, sản phẩm sẽ đi vào đường
gom chính đến bình tách C-3. Tại đây, dầu tách ra được đưa vào bình E-1,
còn khí tách ra được đưa vào bình sấy cao áp C-2. Trong bình C-2 khí sẽ
được tách condensate và tăng áp suất rồi đưa đến Block 1&2.
Để cung cấp khí cho các giếng gaslift hoạt động, người ta cho sản phẩm
giếng có áp suất cao theo đường gom phụ tới các bình gaslift đặt trên các
Block 1&2. Sau khi rời khỏi bình gaslift, khí có áp suất cao được đưa về trạm
Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49 Đại học Mỏ - Địa Chất
5
Đồ án tốt nghiệp SV Hoàng Văn Chuân
phân phối khí trên Block 4 rồi cung cho các giếng khai thác bằng gaslift hoạt

động.
Sản phẩm của giếng có áp suất thấp qua đường xả về ngay bình E-1.
Khí tách ra từ bình E-1 được dẫn vào bình tách condensat áp suất thấp, sau đó
được đốt ở phaken
Khi cần đo lưu lượng của giếng, ta đóng tất cả các van vào bình 100m
3
,
bình gọi dòng, bình sấy, bình C
3
, và mở van vào bình đo. Khi sản phẩm vào
bình đo, chúng sẽ được tách thành dầu và khí. Dầu và khí sẽ được dẫn ra thiết
bị đo dầu, khí riêng biệt. Sau đó dầu được đưa về bình E
1
, còn khí đươc đưa ra
phaken để đốt.
Trong một số trường hợp, do áp suất dòng sản phẩm của giếng thấp nên
người ta không cho dòng sản phẩm đi qua bình C
1
mà trực tiếp vào bình E
1
để
tách. Dầu từ các bình khác đưa vào bình E
1
tách tiếp phần khí còn lại trong
dầu , sau đó dầu đươc đưa sang tàu chứa qua các thiết bị bơm và đường ống
vận chuyển, khí được đưa ra các phaken để đốt.
Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49 Đại học Mỏ - Địa Chất
6
Đồ án tốt nghiệp SV Hoàng Văn Chuân
Chương I : BÌNH TÁCH DẦU KHÍ DÙNG TRONG HỆ THỐNG

THU GOM TRÊN GIÀN RP-1.
I.1:Công dụng của bình tách
Bình tách là 1 hệ thiết bị trong hệ thống vận chuyển, xử lý dầu thô.
Ứng dụng thông thường nhất của chúng trong mỏ dầu là tách dầu, khí và nước
ra khỏi nhau.
Chất lỏng phải được loại bỏ ra khỏi khí để tránh sự tích tụ của chúng
trong đường ống dẫn khí làm hạn chế tốc độ dòng chảy. Khi xử lý trong nhà
máy tùy phương pháp loại bỏ nước và dầu mỏ, chất lỏng phải được thu hồi để
tránh những hư hỏng trong nhà máy xử lý.
Dầu thô phải sạch khí để cho thùng chứa tránh những nguy hiểm.
Bình tách dùng để tách khí khỏi dầu với mục đích thu được khí để sử
dụng trong công nghiệp hóa học và trong năng lượng điện hoặc là dung bơm
ép bằng phương pháp gaslift.
Làm giảm sức cản thủy lực và tạo thành nhũ tương trong đưởng ống.
Phá hủy các bọt khí tạo thành trong dầu, tránh hiện tượng xâm thực
trong máy bơm.
Tách nước khỏi dầu khi khai thác các nhũ tương kém bền.
Loại các tạp chất gây hại được đưa lên theo dầu từ vỉa sản phẩm, tránh
được các hiện tượng tắc đường ống và gây hư hỏng máy bơm.
Làm giảm áp suất khi vận chuyển dầu khí trước trạm bơm và trạm xử
lý dầu.
I.2: Yêu cầu của bình tách.
Một bình tách được coi là lý tưởng khi hiệu suất thu hồi chất lỏng đạt
giá trị lớn nhất, khí và hơi rời khỏi bình tách một cách liên tục ngay sau khi
chúng rời khỏi chất lỏng.
Đối với các sản phẩm giếng có áp suất cao, việc giảm áp suất của
chúng được thực hiện nhờ quá trình tách giai đoạn. Hệ thống này bao gồm
một nhóm bình tách vận hành ở áp suất giảm dần theo một tỉ lệ nhất định.
Chất lỏng thoát ra từ bình tách vận hành ở áp suất cao hơn vào bình tách kế
tiếp vận hành ở áp suất thấp hơn.

Với một vỉa dầu có thành phần xác định thì để ổn định thành phần khí
và lỏng tách ra khỏi bình tách cao áp và thấp áp ta có thể điều chỉnh hai thông
số là nhiệt độ và áp suất. Trên thực tế, áp suất tách ra đươc điều chỉnh nhờ các
van điều áp tại bình tách , nhiệt độ được thay đổi dựa trên hệ thống thu gom
dầu (cho dầu đi qua các đường ống ngầm dưới đáy biển hay trộn lẫn với các
dầu vỉa đến từ các giếng khác).
Do đặc điểm của dầu mỏ Bạch Hổ, thay đổi chế độ làm việc của các
bình tách cần phải thiết lập nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tạo ra các tinh thể
paraffin cũng như nhiệt độ tạo thành hydrate, nếu không công suất tách của
bình sẽ giảm, các van bị kẹt gây sự cố.
Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49 Đại học Mỏ - Địa Chất
7
Đồ án tốt nghiệp SV Hoàng Văn Chuân
Cần lưu ý dung hòa hai yếu tố kinh tế và kĩ thuật, vì khi áp suất tách
giảm, khí thu được sẽ giàu các cấu tử nặng , nhưng hiệu quả thu gom dầu sẽ
bị giảm đáng kể.
Hàm lượng các chất ăn mòn trong dầu mỏ ở Bạch Hổ là không cao
nhưng vẫn phải kiểm tra định kì các bình tách cao áp và thấp áp cũng như các
đường ống thu gom nhằm phát hiện kịp thời các hư hỏng do ăn mòn hay mài
mòn. Nếu có thể, cần xác định độ dày thành sau những khoảng thời gian xác
định từ đó thiết lập được tối đa áp suất cho phép đối với từng bình tách.
Trong trường hợp bình tách làm việc ở công suất tối đa phải luôn luôn
theo dõi chi tiết sao cho thu được khí và dầu đạt yêu cầu đặt ra.
Cần kiểm tra định kì các thiết bị đo( áp suất, nhiệt độ, lưu lượng…)
nhằm đảm bảo tính chính xác của chúng.
Để giải quyết các vấn đề trên , nên thường xuyên cập nhật các thông tin
về thành phần dầu từ vỉa, từ đó có những biện pháp, chế độ công nghệ ,
phương án tách – thu gom thích ứng và kịp thời.
I-3: Các loại bình tách – Phạm vi ứng dụng – Ưu nhược điểm của
từng loại.

Do yêu cầu của công nghệ mà bình tách được phân làm nhiều loại. Ta
có thể phân loại như sau:
I.3.1. Phân loại bình tách theo chức năng
Tùy theo chức năng của bình tách mà ta có thể phân thành:
1. Bình tách dầu và khí ( Oil and gas separator ).
2. Bình tách dạng bẫy( Trap )
3. Bình tách từng giai đoạn ( Stage separator )
4. Bình tách nước ( Water knockout ) kiểu khô hay ướt
5. Bình lọc khí ( Gas filter )]
6. Bình làm sạch khí ( Gas scrubber ) kiểu khô hay ướt
7. Bình tách và lọc (Filter / Separator )
Bình tách dầu và khí, bình tách, tách theo giai đoạn gọi chung là bình
tách dầu và khí. Những bình tách này thường được sử dụng trên giàn cố định
gần đầu giếng, cụm manifold hoặc bình chứa để tách lưu chất được tạo ra từ
dầu và khí trong giếng, thành dầu và khí hoặc chất lỏng và chất khí. 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 mà thay đổi). 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 soát
tốc độ dòng chảy tức thời lớn nhất.
+ Tách lỏng ( liquid knockout ) dùng để tách lỏng, tách dầu lẫn nước
khỏi khí. Nước và dầu lỏng theo đường đáy bình, còn khí theo đường trên
đỉnh.
+ Expansion vessel thường là bình tách giai đoạn một trong đơn vị tách
nhiệt độ thấp hay tách lạnh. Bình tách này có thể được lắp thiết bị gia nhiệt có
tác dụng làm chảy hydrates hoặc có thể được bơm một chất lỏng có tính chất
Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49 Đại học Mỏ - Địa Chất
8
Đồ án tốt nghiệp SV Hoàng Văn Chuân
chống hydrates (như glycol) vào lưu chất vỉa từ giếng lên trước khi nối vào

trong bình tách này.
+ Bình tách làm sạch khí (gas scrubber) : có thể tương tự như một bình
tách dầu và khí.
Bình tách làm sạch khí thường được dùng trong thu gom khí. Và đường
ống phân phối, 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 và các thiết bị
bên trong còn lại tương tự như 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 thề coi như một thiết bị đặt trước một tổ hợp thiết bị tách khí để bảo vệ nó
khỏi chất lỏng hay nước.
+ Thiết bị lọc ( gas filter ) được coi như một bình làm sạch khí kiểu khô
đặc biệt nếu đơn vị được dùng ban đầu để tách bụi khỏi dòng khí. Thiết bị lọc
trung bình được dùng trong bồn chứa (vessel) để tách bụi, cặn đường ống, gỉ,
và các vật còn lại khác khỏi khí.
+ Flash Chamber ( Trap or vessel ) thường là bình tách dầu và khí hoạt
động ở áp suất thấp với chất lỏng từ bình tách có áp suất cao hơn được xả vào
nó. Flash Chamber thường là bình tách giai đoạn hai hoặc ba, với chất lỏng
được xà từ Flash chamber vào bình chứa.
I.3.2. Phân loại bình tách theo hình dạng
Dựa vào hình dạng bên ngoài của bình tách, người ta có thể phân chia
bình tách thành những loại sau :
1. Loại 1: Bình tách đứng
2. Loại 2: Bình tách hình trụ ngang
3. Loại 3: Bình tách hình cầu
Trong đó tùy theo số pha được tách tương ứng với số dòng ra khỏi bình
tách mà ta có loại bình tách 2 pha ( lỏng – khí ), bình tách 3 pha ( dầu – khí -
nước ).
* Ngoài ra, một số bình tách dùng để tách rắn – cặn ra khỏi chất lỏng

bằng những kết cấu đặc biệt có tác dụng lắng đọng các vật liệu rắn. Chúng
không được coi là pha lỏng khác trong phân loại bình.
Ta đi vào các loại bình nói trên
1.Loại 1: Thiết bị tách trụ đứng:
Các thiết bị tách trụ đứng có kích thước thay đổi từ 10-12” và 4-5 ” lên
đến 10-12 feet đường kính và 15-25 ft
+ Hình I.1 minh họa hình ảnh đơn giản của một thiết bị tách trụ đứng 2
pha hoạt động dầu – khí .
+ Hình I.2 minh họa đơn giản cấu tạo thiết bị tách tách trụ đứng 3 pha
hoạt động : dầu, khí, nước.
+ Hình I.3 minh họa đơn giản cấu tạo thiết bị bình tách 3 pha sử dụng
lực ly tâm.
Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49 Đại học Mỏ - Địa Chất
9
ỏn tt nghip SV Hong Vn Chuõn
Dũng nguyờn liu vo xiờn theo mt ng mng cụn. Cú cỏc ng mng
dn dũng to dũng chy xoỏy trũn, nc nng nht b lc ly tõm phõn b sỏt
thnh ng dn. Du nh hn phõn b mt ngoi, khớ ớt chu nh hng ca
lc ly tõm, tỏch khi du v khớ i lờn. Du, nc b kộo xung di theo
mỏng dn. Nc nng hn chỡm xung di, du nh hn ni lờn trờn.
6
11
7
9
10
8
1
4
3
2

5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
-cửa vào nguyên liệu
-van điều áp hồi lưu khí
-cửa thoát khí
-đệm chiết
-bộ phận tách khí trên cửa vào
-đĩa kim loại làm chệch hướng dòng chảy
-miệng phao
-phao không trọng lượng
-thiết bị điều khiển mực chất lỏng
-van vận hành ngăn dầu
-cửa tháo dầu
Hình I.1. Bình tách hình trụ đứng 2 pha hoạt động dầu - khí
Lp Thit B Du Khớ K49 i hc M - a Cht
10
ỏn tt nghip SV Hong Vn Chuõn
6
11
7

9
10
8
1
4
3
2
5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
-cửa vào nguyên liệu
-van điều áp hồi lưu khí
-đệm chiết
-bộ phận tách khí trên cửa vào
-đĩa kim loại làm lệch hướng dòng chảy
-thiết bị điều khiển mực chất lỏng
-van vận hành ngăn dầu
-phao không trọng lượng
-thiết bị điều khiển mực chất lỏng
-phao trọng lượng
-van vận hành ngăn nước

water
oil
gas
dầu
nước
khí
Hình I.2. Bình tách hình trụ đứng 3 pha hoạt động dầu-khí-nớc
Lp Thit B Du Khớ K49 i hc M - a Cht
11
ỏn tt nghip SV Hong Vn Chuõn
1- Cửa vào nguyên liệu A- ng khớ ra
2- Bộ phận do chuyển động xoáy tròn B ng khớ ra
3- Vòng hình nón. C ng du ra
4- Bề mặt tiếp xúc dầu-khí D ng nc ra
5- Bề mặt tiếp xúc dầu nớc
Hình I.3. Bình tách hình trụ đứng 3 pha sử dụng lực ly tâm
Lp Thit B Du Khớ K49 i hc M - a Cht
12
ỏn tt nghip SV Hong Vn Chuõn
2. Loi 2: Thit b bỡnh tỏch tr ngang
Hin nay cỏc thit b tỏch tr ngang c sn xut vi 2 dng :
+ Bỡnh tỏch mt ng tr n
+ Bỡnh tỏch gm 2 ng tr
C 2 loi ny u cú th ỏp dng tỏch 2 hoc 3 pha, nhng thit b
tỏch ngang cú s thay i kớch thc t 24-30 ng kớnh v 4-5ft lờn ti 15-
16ft ng kớnh v 60-70ft
Cỏc thit b tỏch hỡnh tr ngang c minh ha cỏc hỡnh v sau:
+Hỡnh I.4 minh ha cu to thit b tỏch tr ngang 2 pha hot ng
+Hỡnh I.5 minh ha cu to thit b tỏch tr ngang mt ng 3 pha hot
ng.

nguyên liệu
1
2
3
4
5
6
GAS
OIL
1-cửa vào tách khí thành phần
2-màng chiết dạng cánh
3-van điều áp khí hồi lưu
4-miệng phao
5-bộ điều khiển mực chất lỏng
6-van vận hành ngăn dầu
Hình I.4. Bình tách hình trụ nằm ngang 2 pha dầu-khí
Lp Thit B Du Khớ K49 i hc M - a Cht
13
ỏn tt nghip SV Hong Vn Chuõn
nguyên liệu lỏng
1
2
3
1-cửa vào tách khí thành phần
2-màng chiết dạng cánh
3-van điều áp khí hồi lưu
4-miệng phao
5-bộ điều khiển mực chất lỏng
6-van vận hành ngăn dầu
8

9water
oil
gas
gas
oil
water
Nuớc
7
A
B
6
5
4
A
B
Mặt cắt ''A-A''
Mặt cắt ''B-B''
Dầu
Oil
Water
Gas
7-van vận hành ngăn nước
8-phao không trọng lượng
9-phao trọng lượng
Hình I.5. Bình tách hình trụ nằm ngang 3 pha dầu-khí-nớc
3. Loi 3 : Thit b tỏch hỡnh cu
Thit b tỏch hỡnh cu cú kớch thc thay i t 24-30 ng kớnh ti
66-72 ng kớnh.
+ Hỡnh I.6 minh ha cu to n gin thit b bỡnh tỏch hỡnh cu 2 pha.
+ Hỡnh I.7 minh ha cu to n gin thit b tỏch hỡnh cu 3 pha

Lp Thit B Du Khớ K49 i hc M - a Cht
14
ỏn tt nghip SV Hong Vn Chuõn
Hình I.6. Bình tách 2 pha hình cầu
1 - Bộ phận ly tâm- kiểu thiết bị thay đổi hớng cửa vào
2 - Màng chiết
3 - Đồng hồ đo áp suất
4 - Van an toàn (gây tiếng nổ báo động) d=2


5 - Đĩa thay đổi hớng dòng chảy
6 - Phao
7 - Đòn bẩy, kiểu van dầu
8 - Mực dầu
9 - Van đo và kính quan sát
Lp Thit B Du Khớ K49 i hc M - a Cht
15
ỏn tt nghip SV Hong Vn Chuõn
3
5
Dầu
6
Cặn
2
Khí
1
4
Nước
Nước
Dầu

Khí
1-Cửa vào tách khí thành phần
2-Màng chiết -kiểu đệm ngưng tụ
3-Bộ phận dẫn điều khiển mực dầu lưu trong bình
4-Bộ phận dẫn điều khiển mức nước lưu trong bình
5- Phao không trọng lượng
6-Phao trọng lượng
Hình I.7. Bình tách 3 pha hình cầu
I.3.3. Phm vi ng dng
Mi loi bỡnh tỏch cú nhng tin li nht nh trong quỏ trỡnh s dng.
Vỡ vy vic la chn trong mi ng dng thng c da trờn hiu qu thu
c trong qua trỡnh lp t v duy trỡ giỏ tr.
Bng I.1 ch ra s so sỏnh nhng u nhc im cựa cỏc loi thit b
tỏch du khớ. Bng khụng phi l hng dn thun tỳy nhng nú tiờu
chun liờn quan n s so sỏnh , nh nhng c im thay i hay c trng
ca s khỏc nhau gia cỏc thit b tỏch khỏc nhau da trờn nhng hỡnh dng ,
kớch thc, ỏp sut lm vic . T bng so sỏnh ta cú th chc chn rng nhng
thit b tỏch du v khớ hỡnh tr nm ngang l nhng thit b cú nhiuu im
trong s dng, vn hnh, duy trỡ s lm vic, bo dng, sa cha thay th.
Vỡ vy nú c ỏp dng nhiu nht. Bng tng kt ch cho ta thy nhng khỏi
quỏt chung cho vic s dng thit b tỏch hỡnh tr ngang, hỡnh tr ng, thit
b hỡnh cu.
I.3.3.1. Thit b tỏch hỡnh tr ng
Trong cụng nghip du khớ hin nay, thit b tỏch hỡnh tr ng thng
c s dng trong nhng trng hp sau:
Lp Thit B Du Khớ K49 i hc M - a Cht
16
Đồ án tốt nghiệp SV Hoàng Văn Chuân
1. Chất lỏng giếng ( dầu thô ) có tỉ lệ lỏng/khí cao
2. Dầu thô chứa một lượng cát , cặn và các mảnh vụn rắn

3. Sự lắp đặt bị giới hạn về chiều ngang nhưng không giới hạn về
chiều cao thiết bị, như số lượng thùng chứa các bộ acquy cho các giàn khai
thác ngoài khơi.
4. 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.
5. Hạ mugger của các thiết bị sản xuất khác cho phép hoặc tạo ra sự
đông tụ chất lỏng.
6. 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.
7. Sử dụng tại những điểm mà việc áp dụng thiết bị tách trụ đứng
mang lại hiệu quả kinh tế cao.
I.3.3.2 : Thiết bị tách hình trụ nằm ngang
Phạm vi áp dụng của nó trong các trường hợp cụ thể sau:
• Tách lỏng – lỏng trong bình tách 3 pha trong sự sắp đặt để thu
được hiệu quả nhiều hơn trong việc tách dầu – nước.
• Tách bọt dầu thô , nơi mà diện tích tiếp xúc pha lỏng/khí lớn hơn
và tạo hay cho phép sự tạo ra phần vỡ bọt nhanh hơn và sự tách khí từ lỏng
hiệu quả hơn.
• Thiết bị tách hình trụ ngang được lắp đặt tại những vị trí giới hạn
về chiều cao vì bóng của nó có thể che tối vùng làm việc phụ cận.
• Được lắp đặt tại những giếng khai thác ổn định lưu lượng với một
GOR cao.
• 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 các ngăn chứa
dầu để loại trừ việc sử dụng bộ điều khiển ranh giới chất lỏng dầu-nước.
• Dùng nơi có nhiều các thiết bị nhỏ có thể xếp chồng nhau với mục
đích tiết kiệm không gian.
• Dùng cho các thiết bị cơ động ( trượt hoặc kéo.
• Thượng nguồn của những thiết bị sản xuất ( xử lý )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 tạo ra chất
lỏng ngưng hay đông tụ.
• Dùng cho những trường hợp giá trị kinh tế của thiết bị tách trụ
đứng đem lại thấp hơn.
I.3.3.3. Thiết bị tách hình cầu
Phạm vi ứng dụng trong các trường hợp sau:
+ Những chất lỏng giếng với với lượng dầu khí cao, lưu lượng 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 cả khoảng không và chiều
cao.
Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49 Đại học Mỏ - Địa Chất
17
Đồ án tốt nghiệp SV Hoàng Văn Chuân
+ Hạ nguồn của những thiết bị xử lý như là thiết bị xứ lý nước bằng
Glycol và các thiết bị làm ngọt khí (quá trình khử lưu huỳnh) để làm sạch và
tăng giá trị xử lý chất lỏng như là amin va glycol.
+ Được lắp đặt tại địa điểm yêu cầu thiết bị tách phải nhỏ và dễ dàng
di chuyển đến nơi lắp đặt.
+ Lắp đặt tại những nơi mà hiệu quả tách 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.
I.3.4. Ưu nhược điểm – Sự thuận lợi và không thuận lợi của các
loại bình tách:
Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49 Đại học Mỏ - Địa Chất
18
Đồ án tốt nghiệp SV Hoàng Văn Chuân
Bảng I.1: So sánh sự thuận lợi và không thuận lợi của các loại thiết bị
tách
Số TT Các ấn đề so sánh Thiết bị tách

hình trụ ngang
(lồng đơn)
Thiết bị tách
hình trụ đứng
(lồng đơn)
Thiết bị
tách hình
cầu
(1 bình)
(1) (2) (3)
1 Hiệu quả của sự
tách
1 2 3
2 Sự ổn định của
chất được tách
1 2 3
3 Khá năng thích
ứng đến sự thay
đổi điều kiện
1 2 3
4 Tính chất cơ động
của sự hoạt động
2 1 3
5 Dung tích 1 2 3
6 Giá thành một đơn
vị dung tích
1 2 3
7 Vật liệu ngoài 3 1 2
8 Khả năng xử lý
bọt dầu thô

1 2 3
9 Khả năng thích
ứng để sử dụng di
động
1 3 2
10 Khoảng không
gian yêu cầu cho
lắp đặt
Mặt thẳng đứng
Mặt thẳng ngang
1
3
3
1
2
2
11 Tiện lợi cho việc
lắp đặt
2 3 1
Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49 Đại học Mỏ - Địa Chất
19
Đồ án tốt nghiệp SV Hoàng Văn Chuân
12 Tiện lợi cho việc
kiểm tra bảo
dưỡng thiết bị
1 3 2
Ghi chú:
Xét về mặt công suất ( hoặc hiệu suất ) sắp xếp theo ký hiệu như sau:
(1): Tiện lợi nhất
(2): Trung bình

(3): Kém tiện lợi
I.4. Cơ sở làm việc chung của bình tách.
Để đi đến cấu tạo chung của một bình tách ta xét đến cơ sở làm việc
chung của chúng. Bình tách nói chung được làm việc dựa trên các cơ sở sau:
I.4.1: Cơ sở tách khí từ hỗn hợp dầu – khí
I.4.1.1. Để lắng
Khí chứa trong dầu thô nhưng không ở dạng hòa tan sẽ thường xuyên
tách ra khỏi dầu nếu được để ồn định trong thời gian dài. Nếu tăng thời gian
lưu chất lỏng qua thiết bị thì yêu cầu phải tăng kích thước thiết bị hoặc tăng
bề dày chất lỏng trong thiết bị.
I.4.1.2. Sự rung động
Giảm nhẹ và điều khiển sự rung động thì rất có lợi trong tách khí không
hòa tan, khí này có thể tạo khóa cơ học trong dầu bởi sức căng bề mặt và độ
nhớt của dầu. Sự rung động thường xuyên sẽ làm cho khí đông tụ lại thành
những bọt khí lớn và sau đó tách ra khỏi dầu. Sự rung động có thể đạt được
bởi tính chất thiết kế và vị trí màng ngăn trong các thiết bị tách dầu khí.
I.4.1.3. Màng ngăn
Thành phần cửa vào tách khí được lắp đặt trên cửa vào của thiết bị tách
để trợ giúp sự khởi đầu đưa chất lỏng từ giếng vào thiết bị với sự hỗn loạn
nhỏ nhất và giúp tách khí khỏi dầu.
Nhân tố này phân tán dầu làm cho khí thoát ra khỏi dầu nhiều hơn.
Dạng màng ngăn này sẽ loại trừ ảnh hưởng trở lại của tốc độ cao của nhiên
liệu ( giảm thiểu sự hỗn loạn ) đến thành đối diện của thiết bị. Vị trí những
màng ngăn trong thiết bị là giữa cửa vào và mặt thoáng dầu, dầu sắp xếp
thành từng lớp mỏng. Dầu bị cuốn đi cho đến khi chảy mạnh qua màng ngăn.
Do sức căng của của dòng dầu đổ xuống làm cho khí tạo thành bọt . Mỗi ngăn
cản hay lưu giữ của màng ngăn gây ra các rung động nhẹ cho phép khí tạo
thành bọt rồi thoát ra ngoài.
I.4.1.4. Phương pháp nhiệt
Ta biết nhiệt sẽ làm giảm sức căng bề mặt và độ nhớt của dầu, đồng

thời giúp khí thoát ra khỏi sự lưu giữ thuỷ lực của dầu. Trong các phương
pháp đốt nóng dầu thô, sử dụng hơi nước làm tác nhân truyền nhiệt.
Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49 Đại học Mỏ - Địa Chất
20
Đồ án tốt nghiệp SV Hoàng Văn Chuân
Dòng chảy của dầu qua bình nước nóng có khả năng gây ra những rung
động nhẹ, nó có lợi cho sự đông tụ bọt khí và tách được khí ra khỏi dầu.
Nguồn nhiệt là một bình nước nóng có khả năng thực hiện tốt nhất phương
pháp tách khí từ bọt dầu thô. Tuy nhiên bình nước nóng lại không được áp
dụng thực tế trong các thiết bị tách dầu khí. Sự gia nhiệt cho dầu trực tiếp hay
gián tiếp từ các lò đốt hoặc các thiết bị trao đổi nhiệt hoặc các thiết bị xử lý
nhũ tương có thể sử dụng để đạt được hiệu quả của sự cần nhiệt như là một
bình nước nóng.
I.4.1.5. Hoá chất
Hoá chất có khả năng làm giảm sức căng bề mặt của dầu, giúp khí
không hoà tan dễ dàng thoát ra. Các hoá chất làm giảm rõ xu hướng tạo bọt
của dầu, do vậy làm tăng dung tích thiết bị tách khi bọt dầu bị lưu giữ.
I.4.1.6. Phương pháp áp dụng lực ly tâm
Lực ly tâm làm dầu bị văng ra ngoài và đập vào các thành của màng
xoáy sau đó đi xuống phía dưới, đồng thời khí chiếm giữ phần không gian bên
trong màng xoáy và thoát ra ngoài. Với hình dạng và kích thước thích hợp của
màng xoáy sẽ cho phép khí đi ngược dòng với chất lỏng.
I.4.2. Cơ sở tách dầu từ hỗn hợp dầu khí
Dầu có thể tách ra khỏi hỗn hợp lỏng-khí trong thiết bị tách nhờ một
màng ngăn gọi là màng chiết (hơi condersat không thể tách bằng màng chiết).
Sự ngưng tụ của hơi này là do sự giảm nhiệt độ , nó xảy ra sau khi khí được
lấy ra khỏi thiết bị tách. Sự khác nhau giữa tỉ trọng chất lỏng và chất khí được
áp dụng để có thể hoàn thành quá trình tách của màng sương từ khí với tốc độ
khí đủ nhỏ và thời gian đủ để cho phép tách màng sương ra khỏi khí.
Màng chiết được lắp đặt trong thiết bị tách để trợ giúp việc tách một

lượng nhỏ chất lỏng bị cuốn theo dòng khí ra ngoài.
* Hiện nay chúng ta có các phương pháp dùng để tách dầu từ hỗn hợp
dầu khí:
1. Tách nhờ trọng lực - Dựa vào sự khác nhau giữa tỉ trọng dầu và khí.
2. Sự va đập
3. Sự thay đổi hướng của dòng chảy.
4. Sự thay đổi tốc độ của dòng chảy
5. Dùng lực ly tâm
6. Sự đông tụ
7. Sự lọc-tách
Cụ thể từng phương pháp như sau:
I.4.2.1. Tách nhờ trọng lực
Hydrocacbon lỏng có tỉ trọng lớn hơn nhiều lần so với khí. Nếu tốc độ
dòng khí nhỏ thì những giọt hydrocacbon lớn sẽ nhanh chóng thoát ra ngoài ,
còn những hạt nhỏ hơn sẽ tồn tại lâu trong pha khí. Ở điều kiện nhiệt độ và áp
suất tiêu chuẩn, những giọt hydrocacbon có tỉ trọng gần 400-1600 so với tỉ
trọng của khí. Ngược lại, ở điều kiện nhiệt độ và áp suất tăng thì tỉ lệ này sẽ
giảm xuống.
Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49 Đại học Mỏ - Địa Chất
21
ỏn tt nghip SV Hong Vn Chuõn
Cỏc git cht lng quỏ nh phõn tỏn vỏo pha khớ hng ti s to
phao trong pha khớ v cú th khụng tỏch c chỳng ra khi dũng khớ vi
thi gian khớ cũn trong bỡnh tỏch.
Vy trong iu kin ỏp sut, nhit lm vic tng thỡ s chờnh lch v
t trng cht khớ v cht lng li gim. Vỡ vy ỏp sut trong thit b tỏch du
khớ phi thp phự hp vi cỏc thụng s, iu kin, hiu qu ca quỏ trỡnh.
I.4.2.2. S va chm
Mt dũng khớ mang theo cht lng (dng sng) khi di chuyn thỡ
mng sng ny s gõy nh hng tr li dũng khớ nh nh hng ca mt

b mt kớn. Mng sng cú th tham gia vo vic lm kớn b mt, sau ú
mng ny s liờn kt vi cỏc git cht lng ln hn, nhng git cht lng ú
s b hỳt v phớa tit din ca bỡnh tỏch.
Nu thnh phn cht lng trong khớ ln hay s phõn tỏn cỏc mng
mng thnh nhiu lp thỡ nhng nh hng liờn tip ca cỏc mng mng s
k tip nhau, tr giỳp vic tỏch cht lng t khớ cú hiu qu cao.
C
B
A
B
C
A
B
C
A
B
C
A :Va đập
B: Thay đổi hướng dòng chảy
C: Thay đổi vận tốc dòng chảy
(a) Thiết bị tách sương
Lp Thit B Du Khớ K49 i hc M - a Cht
22
ỏn tt nghip SV Hong Vn Chuõn
Hình I.8. Màng ngăn kiểu sợi
1. Khí ở dạng sơng
2.Tấm khử sơng phụ dạng lới, dầy 3
3.Tấm khử sơng dạng lới, dầy 5
4.Xilanh dẫn chất lỏng
5.Khí khô

6.Chất lỏng đi xuống.
Lp Thit B Du Khớ K49 i hc M - a Cht
23
Đồ án tốt nghiệp SV Hoàng Văn Chuân
I.4.2.3. Thay đổi hướng dòng chảy
Khi hướng của dòng khí-lỏng (chất lỏng ở dạng sương) bị thay đổi đột
ngột, chất lỏng có quán tính lớn hơn vẫn tiếp tục chuyển động theo hướng cũ.
Khí linh động hơn dễ dàng thay đổi hướng và sẽ chuyển động ra xa so
với hướng ban đầu.Vậy chất lỏng được tách sẽ đông tụ trên bề mặt hay rơi
xuống tiết diện lỏng phía dưới.
I.4.2.4. Thay đổi tốc độ dòng
Sự tách lỏng-khí có thể được thực hiện với mỗi sự tăng hay giảm đột
ngột của vận tốc khí. Cả 2 điều kiện này đều dựa trên sự khác nhau về quán
tính của chất lỏng và chất khí.
Có 2 trường hợp sau:
+ Trường hợp giảm tốc độ: Với quán tính lớn hơn, chất lỏng sẽ tách nó
ra xa dòng khí. Sau đó chất lỏng có thể tụ lại và rơi xuống bề mặt chất lỏng
trong thiết bị tách.
+ Trường hợp khi tốc độ khí tăng: Cũng như quán tính lớn của chất
lỏng, dòng khí mau chóng tách khỏi nó và do vậy chúng sẽ tụ lại với nhau và
rơi xuống tiết diện lỏng của thiết bị tách.
I.4.2.5. Phương pháp ly tâm
Một dòng khí mang theo chất lỏng chảy theo một vòng tròn chuyển
động với tốc độ đủ lớn, lực ly tâm làm cho các giọt chất lỏng văng ra ngoài
đập vào thành của thiết bị. Tại đây các giọt chất lỏng tụ lại với nhau thành các
hạt lớn hơn và cuối cùng thì bị hút vế phía lớp chất lỏng ở bên dưới. Phương
pháp ly tâm có thể tách được chất lỏng từ khí. Hiệu quả tách của màng chiết
theo phương pháp này tăng khi tốc độ dòng khí tăng.
Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49 Đại học Mỏ - Địa Chất
24

Đồ án tốt nghiệp SV Hoàng Văn Chuân
H×nh I.9. B×nh t¸ch 2 pha sö dông ph¬ng ph¸p lùc ly t©m
I.4.2.6. Đông tụ
Thu gom và tàng chứa chất lỏng sau khi tách ra từ khí là khả năng có
thể thực hiện được. Một trong phương pháp đã dùng thích hợp có hiệu quả
nhất là sự loại trừ màng sương từ khí trong những hệ thống truyền và hệ
thống phân tán tại những điểm mà số lượng chất lỏng trong khí là thấp bằng
các loại đệm chiết “khối đông tụ”.
Hình I.10 minh hoạ hình ảnh của một dạng đệm chiết khối vật liệu
đông tụ trong tấm lưới dệt, được sử dụng trong một số thiết bị tách dầu-khí và
máy lọc khí đốt, đặc biệt là trong thiết bị tách dầu, nước.
Lớp Thiết Bị Dầu Khí K49 Đại học Mỏ - Địa Chất
25