Tìm hiểu cấu tạo, quy trình vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị kiểm soát hoạt động của bình tách

Đồ án tốt nghiệp
Trường đại học Mỏ - Địa Chất
LỜI NÓI ĐẦU
Sự phát triển ngày càng cao của khoa học công nghệ đặt ra yêu cầu khắt
khe hơn về nguồn nhiên liệu, đòi hỏi ngành công nghiệp dầu khí phải luôn
luôn vận động hết mình, không ngừng nghiên cứu và áp dụng những thành tựu
khoa học nhằm cải tiến công nghệ để nguồn nhiên liệu sản suất ra đáp ứng
được những yêu cầu đó. Ngành Thiết Bị Dầu Khí chính là ngành quyết định
mức độ ứng dụng khoa học công nghệ vào sản suất trong công nghiệp dầu khí.
Sau 5 năm học đại học chuyên ngành Thiết Bị Dầu Khí – Công Trình, em đã
được trang bị những kiến thức quý báu để có thể tiếp thu những kĩ năng làm
việc khi ra trường, làm một công việc cụ thể, thực tế.
Với mong muốn được vận dụng những kiến thức học được, cùng với sự
tâm đắc của bản thân về các thiết bị tách sản phẩm khai thác, em chọn đề tài
“Tìm hiểu cấu tạo, quy trình vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị kiểm
soát hoạt động của bình tách. Chuyên đề: Biện pháp nâng cao hiệu quả sử
dụng thiết bị điều khiển mức chất lỏng trong bình tách”.
Trong thời gian thực tập tìm hiểu thực tế và thiết kế đồ án, với sự hướng
dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Thịnh và các thầy cô giáo trong bộ môn
cùng với sự nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành đồ án, đồng thời tiếp thu
thêm được nhiều kiến thức bổ ích.
Tuy nhiên, do kinh ngiệm nghiên cứu và kiến thức còn nhiều hạn chế,
nên mặc dù được thầy giáo hướng dẫn nhiệt tình và bản thân đã hết sức cố
gắng, nhưng đồ án của em vẫn không tránh khỏi những sai sót. Em kính mong
nhận được sự chỉ dẫn của các thầy cô trong bộ môn để đồ án của em hoàn
thiện hơn.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Nguyễn Văn Thịnh, các thầy cô
giáo trong bộ môn và các bạn trong lớp đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Hà Nội, ngày 27/5/2010
Sinh viên
Nguyễn Trung Dũng

SVTH: Nguyễn Trung Dũng GVHD: Nguyễn Văn Thịnh
1
Đồ án tốt nghiệp
Trường đại học Mỏ - Địa Chất
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DẦU KHÍ VIỆT NAM
1.1. Giới thiệu về ngành dầu khí Việt Nam
Hơn 30 năm trước, ngày 3/9/1975, Chính Phủ đã ban hành Nghị Định
số 170/CP, thành lập tổng cục Dầu Mỏ và Khí Đốt Việt Nam, tiền thân của
Tập Đoàn Dầu Khí Quốc Gia Việt Nam ngày nay. Gần một năm sau ngày
thành lập, ngày 27/7/1986, chúng ta có nguồn khí thiên nhiên đầu tiên được
khai thác từ giếng khoan số 51 ở vùng trũng sông Hồng, nguồn tài nguyên vô
cùng quý giá của đất nước. Năm năm sau, vào tháng 6/1981, dòng khí công
nghiệp ở mỏ khí Tiền Hải được khai thác để đưa vào phục vụ sản suất. Mười
năm sau ngày thành lập, ngày 26 tháng 6 năm 1986 Xí Nghiệp Liên Doanh
Dầu Khí Việt – Xô đã khai thác tấn dầu đầu tiên từ mỏ Bạch Hổ… Kể từ đó
Việt Nam đã trở thành một trong những nước khai thác và xuất khẩu dầu thô,
dánh dấu một bước tiến vững chắc, khẳng định một tương lai đầy hứa hẹn cho
ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam.
Trải qua 35 năm xây dựng và phát triển, ngành dầu khí Việt Nam đã
vượt qua mọi trở ngại khó khăn để vươn lên trở thành ngành kinh tế kĩ thuật
hàng đầu, đã đóng góp to lớn vào công cuộc xây dựng và bảo vệ tổ quốc Việt
nam XHCN, đặc biệt ở những năm cuối của thế kỷ trước, ngành dầu khí đã
góp phần tích cực vào việc đưa đất nước thoát khỏi tình trạng khủng hoảng
kinh tế. Ở thập kỷ này – thập kỷ đầu tiên cua thế kỷ 21, Tập Đoàn Dầu Khí
Quốc Gia Việt Nam thực sự đã trở thành đầu tàu kinh tế, là động lực đẩy
nhanh tiến trình “công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước”. Trong những năm
gần đây, nhờ có nền tảng vững chắc, tốc độ phát triển của tập đoàn luôn ở
mức cao, đóng góp lớn cho nguồn thu ngân sách quốc gia.
Hiện nay với hơn 50 đơn vị thành viên và các công ty liên doanh, lực

lượng lao động hơn 25000 người, doanh thu năm 2008 đạt 280,05 ngàn tỉ
đồng, Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam hoạt động trong lĩnh vực dầu khí
và các lĩnh vực khác không chỉ ở trong nước mà còn ở nước ngoài.
1.2 Tình hình tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí của Tập đoàn Dầu
khí Quốc gia Việt Nam
SVTH: Nguyễn Trung Dũng GVHD: Nguyễn Văn Thịnh
2
Đồ án tốt nghiệp
Trường đại học Mỏ - Địa Chất
Kết quả tìm kiếm thăm dò cho tới nay đã xác định được các bể trầm
tích Đệ Tam có triển vọng dầu khí: Sông Hồng, Phu Khánh, Cửu Long, Nam
Côn Sơn, Malay – Thổ Chu, Tư Chính – Vũng Mây, nhóm bể Trường Sa và
Hoàng Sa. Trong đó các bể Sông Hồng, Cửu Long, Nam Côn Sơn, Malay –
Thổ Chu là đã phát hiện và đang khai thác dầu khí. Đến nay đã kí gần 60 hợp
đồng dầu khí, trong đó có 35 hợp đồng có hiệu lực với các tập đoàn dầu khí
quốc tế: Hợp đồng phân chia sản phẩm, hợp đồng hợp tác kinh doanh, hợp
đồng điều hành chung… với tổng đầu tư tới hơn 7 tỷ USD. Với khoảng 600
giếng tìm kiếm, tổng số mét khoan tới 2 triệu km. Phát hiện khí tại giếng
Đông Quan D – 1X, vùng trũng Hà Nội, phát hiện dầu khí tại giếng Rồng Tre
– 1X… đã góp phần làm gia tăng trữ lượng dầu quy đổi khoảng 30-40 triệu
tấn/năm.
Bên cạnh đó, Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam còn mở rộng kí kết
các hợp đồng thăm dò tìm kiếm khai thác ở nước ngoài như: lô Madura 1 và 2
ở Indonexia, lô PM 304 và SK-305 ở Malayxia… và còn tìm kiếm cơ hội ở
các nước châu Phi, Nam Mỹ…
Hiện nay, Tập Đoàn đang khai thác tại 12 mỏ trong và ngoài nước:
Bạch Hổ, Rồng, Đại Hùng, PM3-CAA, 46 Cái Nước, Hồng Ngọc, Rạng
Đông, Lan Tây – Lan Đỏ, Tiền Hải C, Sư Tử Đen, Rồng Đôi, Ruby, Cá Ngừ
Vàng, Rồng Đôi Tây, Cendoz thuộc lô PM-304 (Malayxia)... Trong những
năm tới đây, các mỏ khí mới như lô B, Sư Tử Trắng… sẽ được đưa vào khai

thác và mở ra một giai đoạn mới đầy hứa hẹn của ngành công nghiệp khí Việt
Nam.
Sản lượng khai thác trung bình của tập đoàn khoảng 350.000 thùng dầu
thô/ngày và 18 triệu m
3
khí/ngày. Tính tới năm 2008 đã khai thác được hơn
280 triệu tấn quy dầu, trên 45 tỷ m
3
khí, mang lại nguồn thu ngoại tệ gần 60 tỷ
USD, nộp ngân sách nhà nước trên 36 tỉ USD và tạo dựng nguồn vốn chủ sở
hữu trên 100 ngàn tỷ đồng.
Với tiềm năng và sự phát triển như trên, ngành dầu khí Việt Nam đang
là mũi nhọn và thế mạnh trong nền kinh tế quốc dân.
1.3 Một số lĩnh vực hoạt động tiêu biểu khác của Tập đoàn Dầu khí Quốc
gia Việt Nam
SVTH: Nguyễn Trung Dũng GVHD: Nguyễn Văn Thịnh
3
Đồ án tốt nghiệp
Trường đại học Mỏ - Địa Chất
Song song với hoạt động tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí, lĩnh
vực công nghiệp khí cũng tích cực được triển khai. Dòng khí đồng hành từ
bồn trũng Cửu Long (mỏ Bạch Hổ + Rạng Đông) và khí thiên nhiên từ mỏ
Nam Côn Sơn (mỏ Lan Tây + Rồng Đôi Tây) đã xung cấp và tạo điều kiện
hình thành cụm công nghiệp Khí – Điện – Đạm Cà Mau, dự án đã và đang
được khẩn trương thực hiện, có ý nghĩa rất lớn đối với sự phát triển kinh tế -
xã hội ở đồng bằng Sông Cửu Long nói riêng và cả nước nói chung.
Trong lĩnh vực chế biến dầu khí và hóa dầu, nhà máy Đạm Phú Mỹ đã
di vào hoạt động ổn định và có những đóng góp quan trọng trong việc bình ổn
giá thị trường phân bón, hỗ trợ đắc lực cho phát triển nông nghiệp trong nước
thời gian qua. Nhà máy lọc dầu Dung Quất với tổng mức đầu tư hơn 3 tỷ

USD, sau một thời gian triển khai xây dựng, đến nay đã hoàn thành và đi vào
sả suất đạt 100% công suất. Việc kí kết bàn giao nhà máy lọc dầu Dung Quất
giữa nhà thầu Technip (Pháp) và Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam đã
diễn ra vào ngày 25.5. Theo kế hoạch, năm 2010, NMLD Dung Quất sẽ nhập
5 triệu tấn dầu thô, chế biến 4,76 triệu tấn sản phẩm các loại với doanh thu
khoảng 63.000 tỉ đồng. Các dự án: đầu tư xây dựng liên hợp Lọc Hóa Dầu
Nghi Sơn, Tổ Hợp Hóa Dầu Miền Nam, Nhà máy Lọc Dầu Phía Nam và các
dự án chế biến nhiên liệu sinh học đang được Tập Đoàn tích cực triển khai để
sớm đưa vào vận hành nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về nhiên liệu
cho đất nước và cung cấp cho ngành công nghiệp hóa dầu những nguyên liệu
và sản phẩm mới.
Cùng với sự phát triển các lĩnh vực trong một nền công nghiệp dầu khí
hoàn chỉnh, các hoạt động thương mại, dịch vụ kỹ thuật, dịch vụ tài chính,
bảo hiểm, dịch vụ xây lắp dầu khí, dịch vụ tổng hợp cũng đã được hình thành,
phát triển và có đóng góp đáng kể trong doanh thu của Tập Đoàn. Công tác
đổi mới daong nghiệp được triển khai tích cực theo hướng có hiệu quả nhất.
Công tác nghiên cứu, ứng dụng khoa học công nghệ và đào tạo đội ngũ cán
bộ khoa học và đội ngũ co trình độ cao luôn được lãnh đạo các cấp của Tập
Đoàn quan tâm thực hiện. Đến nay, Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam đã
có đội ngũ chuyên gia, cán bộ, công nhân kĩ thuật với hơn 25 nghìn người
đảm đương tốt nhiệm vụ được giao phó.
SVTH: Nguyễn Trung Dũng GVHD: Nguyễn Văn Thịnh
4
Đồ án tốt nghiệp
Trường đại học Mỏ - Địa Chất
SVTH: Nguyễn Trung Dũng GVHD: Nguyễn Văn Thịnh
5
Đồ án tốt nghiệp
Trường đại học Mỏ - Địa Chất
CHƯƠNG II

THIẾT BỊ TÁCH SẢN PHẨM KHAI THÁC
Thiết bị tách dầu khí là một thuật ngữ dùng để chỉ một bình áp suất sử
dụng để tách chất lưu thu được từ các giếng dầu khí thành các pha khí và
lỏng.
Các thiết bị truyền thống thường gọi là bình tách hoặc bẫy, lắp đặt tại vị
trí sản suất hoặc ở các giàn ngay gần miệng giếng, cụm phân dòng, trạm chứa
để tách chất lỏng giếng thành khí và lỏng. Do bố trí gần đầu giếng nên được
thiết kế với tốc độ dòng tức thời cao nhất.
Các thiết bị chỉ dùng để tách nước hoặc chất lỏng (dầu + nước) ra khỏi
khí, thường có tên gọi là bình nốc ao (knock out) hoặc bẫy. Nếu thiết bị tách
nước lắp đặt gần miệng giếng thì khí và dầu lỏng thoát ra đồng thời còn nước
tự do thoát ra ở phần đáy bình. Còn ở các bình tách lỏng (cho phép tách tất cả
chất lỏng ra khỏi khí) thì dầu và nước thoát ra ở phần dưới của bình, còn khí
thoát ra ở phần trên đỉnh của bình. Như vậy thuật ngữ nốc ao ám chỉ nhiệm vụ
tách nhanh chất lỏng ra khỏi khí.
Thiết bị tách truyền thống làm việc ở áp suất thấp, thường gọi là buồng
Flat. Chất lưu vào là từ các bình tách cao áp, còn chất lưu đi ra được chuyển
tới các bể chứa, cho nên chúng thường đóng vai trò bình tách cấp hai hoặc cấp
ba, có nhiệm vụ tách khí nhanh.
Các bình tách bậc một làm việc ở các trạm tách nhiệt độ thấp hoặc tách
lạnh, thường gọi là bình giãn nở, được trang bị thêm nguồn nhiệt để nung
chảy hydrat. Cũng có thể bơm chất lỏng phòng ngừa hydrat hoá vào chất lỏng
giếng trước khi giãn nở.
Các bình lọc khí cũng tương tự như bình tách, dùng cho các giếng có
chất lưu chứa ít chất lỏng hơn so với chất lưu của giếng khí và giếng dầu,
thường dùng trên các tuyến ống phân phối, thu gom, được chế tạo theo kiểu
lọc khô và lọc ướt. Loại lọc khô có trang bị bộ chiết sương, phổ biến là kiểu
keo tụ và các chi tiết phía trong tương tự như bình tách dầu khí. Đối với loại
lọc ướt thì dòng hơi đi qua một đệm lỏng (có thể là dầu) để rửa sạch bụi bẩn
SVTH: Nguyễn Trung Dũng GVHD: Nguyễn Văn Thịnh

6
Đồ án tốt nghiệp
Trường đại học Mỏ - Địa Chất
và tạp chất, sau đó qua bộ chiết sương để tách lỏng. Bình lọc thường lắp ở
dòng đi lên từ thiết bị xử lý khí bất kỳ hoặc thiết bị bảo vệ dòng ra.
2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chung, chức năng của bình tách
2.1.1. Cấu tạo chung
Các thiết bị tách truyền thống, thông dụng có sơ đồ nguyên lí như hình
2.1
Hình 2.1. Sơ đồ bình tách 2 pha trụ đứng
1- Đường vào của hỗn hợp. 5- Bộ phận chiết sương.
2- Tấm lệch dòng. 6- Đường xả khí.
3- Thiết bị điều khiển mức. 7- Van an toàn.
4- Đường xả chất lỏng.
Ở trong bình tách có các bộ phận chính bảo đảm tách sơ cấp (hoặc tách
cơ bản), lắng dầu, lưu giữ dầu và triết sương.
SVTH: Nguyễn Trung Dũng GVHD: Nguyễn Văn Thịnh
7
Đồ án tốt nghiệp
Trường đại học Mỏ - Địa Chất
 Bộ phận tách cơ bản A: được lắp đặt trực tiếp ở cửa vào đảm bảo
nhiệm vụ tách dầu ra khỏi khí, tức là giải phóng được các bọt khí tự do. Hiệu
quả làm việc phụ thuộc vào cấu trúc đường vào: hướng tâm, tiếp tuyến của
vòi phun tức bộ phận phân tán để tạo dòng rối cho hỗn hợp dầu khí.
Có 2 cách bố trí bộ phận tách cơ bản: hướng tâm và ly tâm.
- Theo nguyên tắc hướng tâm:
A-A
Hình 2.2. Tách cơ bản kiểu cửa vào hướng tâm
1 - Thành bình.
2 - Đoạn ống đục lỗ.

3 - Tấm chặn.
4 - Vòi phun.
5 - Đường vào của hỗn hợp.
6 - Lỗ thoát chất lỏng.
SVTH: Nguyễn Trung Dũng GVHD: Nguyễn Văn Thịnh
8
Đồ án tốt nghiệp
Trường đại học Mỏ - Địa Chất
Bố trí bộ phận tách cơ bản theo nguyên tắc này tạo được các va đập,
thay đổi hướng và tốc độ chuyển động. Hỗn hợp phải được phân tán, tạo rối
qua các vòi phun và đập vào các tấm chặn để thực hiện quá trình tách cơ bản.
Hỗn hợp sản phẩm khai thác theo đường số 5 vào ống phân tán, qua các
vòi phun số 4 được tăng tốc và đạp vào các tấm chặn số 3 làm đổi chiều
chuyển động và giảm tốc độ thoát qua khe hở giữa các tấm chặn. Khí bay lên
phần cao. Còn chất lỏng phần lớn bám vào các tấm chặn, kết dính và đi xuống
bộ phận tách thứ cấp theo các lỗ thoát số 6.
- Theo nguyên tắc ly tâm:
Hình 2.3. Bình tách 2 pha sử dụng bộ phân tách cơ bản kiểu ly tâm
Phương án phổ biến là bố trí cửa vào theo hướng tiếp tuyến với thành
bình. Thường được thiết kế bởi 2 bình hình trụ đồng tâm. Dòng sản phẩm hỗn
hợp sẽ đi vào khoảng không gian giữa 2 bình theo hướng tiếp tuyến với thành
bình. Dầu có xu hướng bám dính vào thành bình.
+ Đối với bình trụ đứng: bộ phận tách cơ bản là 2 bình hình trụ đồng
tâm có đường kính không thay đổi. Bình trong có rãnh kiểu nan chớp. Khi
dòng hỗn hợp sản phẩm khai thác đi vào theo hướng tiếp tuyến với thành bình
và chuyển động theo quỹ đạo xoáy, do khí có lực ly tâm nhỏ hơn sẽ đi vào
SVTH: Nguyễn Trung Dũng GVHD: Nguyễn Văn Thịnh
9
Đồ án tốt nghiệp
Trường đại học Mỏ - Địa Chất

bình hình trụ bên trong qua các màng chớp và thoát lên trên. Còn dầu có lực
ly tâm lớn hơn sẽ văng ra và bám vào thành trong của bình hình trụ bên ngoài,
kết dính lại và lắng xuống dưới đến bộ phận tách thứ cấp.
+ Đối với bình trụ ngang: sử dụng 2 bình hình trụ đồng tâm, bình
hình tru bên trong có đường kính thay đổi. Dòng hỗn hợp sẽ đi vào theo
hướng rãnh xoắn ốc để tạo lực ly tâm để dễ dàng phân ly dầu – khí.
+ Ngoài ra còn tách sơ bộ bằng đầu xoáy lốc thuỷ lực.
 Bộ phận tách thứ cấp B: là phần lắng trọng lực, thực hiện tách bổ
sung các bọt khí còn sót lại ở phần A. Để tăng hiệu quả tách các bọt khí ra
khỏi dầu, cần hướng các lớp mỏng chất lưu theo các mặt phẳng nghiêng (tấm
lệch dòng), phía trên có bố trí các ngưỡng chặn nhỏ, đồng thời phải kéo dài
đường chuyển động bằng cách tăng số lượng các tấm lệch dòng.
 Bộ phận lưu giữ chất lỏng C: là phần thấp nhất của thiết bị dùng
để gom dầu và xả dầu ra khỏi bình tách. Dầu ở đây có thể là một pha hoặc
hỗn hợp dầu – khí tuỳ thuộc vào hiệu quả làm việc của phần A và phần B, vào
độ nhớt và thời gian lưu giữ. Trường hợp hỗn hợp thì phần này có nhiệm vụ
lắng để tách khí, hơi ra khỏi dầu. Ở thiết bị 3 pha, nó còn có chức năng tách
nước.
 Bộ phận chiết sương D: là bộ phận được lắp ráp ở phần cao nhất
của thiết bị nhằm giữ lại các giọt dầu nhỏ bị cuốn theo dòng khí. Dầu thu giữ
ở đây thì theo đường tháo khô chảy trực tiếp xuống phần lưu giữ chất lỏng.
- Bộ phận chiết sương kiểu đồng tâm:
Gồm 3 hình trụ đồng tâm, có lỗ thoát khí ở phía trên cao nhất và thấp
nhất của trụ để hướng dòng khí đi lên xuống với trị số tốc độ khác nhau ở mỗi
hình trụ trước khi ra đầu xả. Các giọt dầu bám vào thành ống sẽ chảy xuống
phần lắng.
+ Ưu điểm: chế tạo đơn giản, giá thành thấp và quá trình tách nhanh.
+ Nhược điểm: tách các bụi dầu ra khỏi dòng khí không triệt để.
- Bộ phận chiết sương kiểu nan chớp:
SVTH: Nguyễn Trung Dũng GVHD: Nguyễn Văn Thịnh

10
Đồ án tốt nghiệp
Trường đại học Mỏ - Địa Chất
Hình 2.4. Bộ chiết sương kiểu nan chớp
Bao gồm các tấm uốn lượn sóng và các tấm đục lỗ sau khi qua bộ phận
tách cơ bản ở đầu vào, khí bay lên đi vào chi tiếtgồm các tấm lượn sóng song
song không đục lỗ, khí sẽ chuyển động theo khe hở giữa các tấm, chiều
chuyển động được thay đổi liên tục, dầu sẽ bám dính vào các tấm này, sau đó
va đập vào các tấm chắn thẳng đứng có đục lỗ, hướng các giọt dầu chảy
xuống phần thu và theo đường ống chảy xuống phần thấp nhất của thiết bị.
Hiệu quả sẽ được tăng lên khi trên các tấm lượn sóng có các gờ và các cánh
phụ.
+ Ưu điểm: chế tạo đơn giản, giá thành thấp, quá trình tách nhanh và
khả năng tách bụi dầu là tốt hơn so với bộ chiết sương dạng đồng tâm.
- Bộ chiết sương dạng cánh:
SVTH: Nguyễn Trung Dũng GVHD: Nguyễn Văn Thịnh
11
Đồ án tốt nghiệp
Trường đại học Mỏ - Địa Chất
Hình 2.5. Bộ phận chiết sương dạng cánh
Bộ chiết sương dạng cánh được cấu tạo từ các tấm thép góc lắp song
song. Đỉnh của các tấm này được bố trí hướng lên phía trên, các khe hở được
bố trí sao cho dòng khí qua đó chịu va đập, thay đổi hướng, tốc độ chuyển
động để tách pha lỏng ra khỏi pha khí. Bộ chiết sương dạng cánh có cấu tạo
đơn giản, nhưng hiệu quả tách cao và giá thành hợp lý.
- Bộ lọc sương:
Bộ lọc sương được sử dụng để tách sương từ khí thiên nhiên và được
dùng nhiều trong hệ thống vận chuyển và phân phối khí có hàm lượng chất
lỏng trong khí thấp. Bộ lọc sương có cấu tạo gồm các đệm keo tụ được chế
tạo từ kim loại hoặc các vật liệu chế tạo khay dạng đệm trong các thấp xử lý

dầu. Các tấm đệm này tạo ra một tập hợp: cơ chế va đập, thay đổi hướng và
tốc độ chuyển động và kết dính để tách lỏng ra khỏi khí. Đệm có mặt tiếp xúc
lớn để gom và keo tụ sương chất lỏng. Bộ lọc kiểu này ngoài tác dụng lọc khí
còn được sử dụng trong bình tách dầu – khí. Tuy vậy, nếu sử dụng trong bình
tách thì có hạn chế ở chỗ đệm keo tụ có thể chế tạo từ vật liệu giòn, dễ hỏng
khi vận chuyển và lắp ráp nếu như nó được lắp sẵn từ cơ sở chế tạo rồi vận
chuyển đến công trường. Các loại lưới thép có thể bị lấp bịt bởi paraffin và
các tạp chất, giảm thời hạn sử dụng. Ngoài ra sự giảm áp lớn qua đệm gây
nguy cơ tạo rãnh xung quanh. Vì vậy bộ lọc kiểu keo tụ chỉ nên dùng cho hệ
thống thu gom, vận chuyển và phân phối khí.
SVTH: Nguyễn Trung Dũng GVHD: Nguyễn Văn Thịnh
12
ỏn tt nghip
Trng i hc M - a Cht
Hỡnh 2.6. Mt s loi m ụng t
Phớa ngoi bỡnh cú cỏc ca vo v ca ra. Ca vo bao gm ng
chy ca hn hp v ca vo cho ngi khi cn v sinh, sa cha, bo dng.
ng ra ca khớ lp t phn cao, cú van t ng iu khin bng ỏp sut.
Phn thp nht cú ng ra ca nc hoc ca cn. ng ra ca du iu
khin bng mc cht lng thit k trong bỡnh.
2.1.2. Nguyờn lý hot ng chung
Bình tách hoạt động theo 4 giai đoạn cơ bản sau:
Giai đoạn 1: Là giai đoạn đầu của quá trình tách về cơ bản là sử dụng
một bộ phận gạt đầu vào, cỏc git chất lỏng lớn nhất va chạm lên bộ phận gạt
này và rơi xuống bằng trọng lực
Giai đoạn 2: Là sự tách bằng trọng lực các giọt nhỏ hơn dạng hơi bằng
cách chảy thông qua khu vực tách
Giai đoạn 3: Là sự tách sơng, tại đây các giọt nhỏ nhất đợc đông tụ
thành các giọt lớn hơn, nó sẽ đợc tách bằng trọng lực
Giai đoạn 4: Là sự phân lớp, các chất lỏng nhẹ nổi lên trong pha nặng

hay sự sa lắng của các giọt lỏng nặng trong pha nhẹ và tuõn theo định luật
Stock.
2.1.3. Chc nng ca bỡnh tỏch
Bỡnh tỏch cú chc nng c bn, chc nng ph v chc nng c bit.
SVTH: Nguyn Trung Dng GVHD: Nguyn Vn Thnh
13
Đồ án tốt nghiệp
Trường đại học Mỏ - Địa Chất
* Chức năng cơ bản bao gồm: tách dầu khỏi khí, tách khí khỏi dầu và
tách nước khỏi dầu.
Việc tách khí có thể được bắt đầu khi chất lỏng đi từ vỉa vào giếng, khi
di chuyển trong ống nâng và ống xả. Vì vậy, có những trường hợp trước khi
vào bình tách, dầu và khí đã được tách hoàn toàn, lúc đo bình tách chỉ còn tạo
không gian cho khí và dầu di theo đường riêng. Sự chênh lệch mật độ lỏng –
khí nói chung bảo đảm cho quá trình tách dầu, tuy nhiên vẫn cần đến các
phương tiện cơ khí chẳng hạn như bộ chiết sương và các phương tiện khác
trước khi xả dầu, khí ra khỏi bình.
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, áp suất và nhiệt độ vận hành, tốc độ lưu thông, hình
dáng kích thước của bình tách và nhiều yếu tố khác. Tốc độ lưu thông qua
bình và chiều sâu lớp chất lỏng ở phần thấp quyết định thời gian lưu giữ hoặc
thời gian lắng. Thời gian này thường từ 1- 3 phút là thoả mãn trừ trường hợp
dầu bọt, còn phải tăng lên từ 5- 20 phút tuỳ theo độ ổn định của bọt 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
thống khai 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 liệu lọc.
Nước trong chất lưu giếng cần được tách trước khi đi qua các bộ phận

giảm áp như van, vòi để ngăn ngừa sự ăn mòn, tạo thành hydrat hoặc tạo
thành nhũ tương bền gây khó khăn cho việc xử lý. Việc tách nước thực hiện
trong các thiết bị 3 pha bằng cơ chế trọng lực kết hợp với hoá chất. Nếu thiết
bị có kích thước không đủ lớn để tách theo yêu cầu thì chúng sẽ được tách
trong các bình tách nhanh lắp ở đường vào hoặc ra của thiết bị tách có vai trò
tách sơ bộ hoặc bổ sung. Nếu nước bị nhũ hoá thì cần có hoá chất để khủ nhũ.
* Chức năng phụ của bình tách bao gồm: duy trì áp suất tối ưu và
mức chất lỏng trong bình tách.
Để thực hiện tốt chức năng cơ bản, áp suất trong bình tách cần được duy
trì ở giá trị sao cho chất lỏng và chất khí thoát theo đường riêng biệt tương
SVTH: Nguyễn Trung Dũng GVHD: Nguyễn Văn Thịnh
14
Đồ án tốt nghiệp
Trường đại học Mỏ - Địa Chất
ứng vào hệ thống gom và xử lý. Việc duy trì được thực hiện bởi các van khí
cho riêng mỗi bình hoặc một van chính kiểm soát áp suất cho một số bình.
Giá trị tối ưu của áp suất là giá trị bảo đảm hiệu quả kinh tế cao nhất khi bán
dầu và khí thương phẩm.
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 van điều khiển bằng rơle phao.
* Các chức năng đặc biệt của thiết bị tách bao gồm: tách dầu bọt,
ngăn ngừa lắng đọng parafin, ngăn ngừa sự han gỉ và tách các tạp chất.
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 bề mặt cao, khí tách ra cũng bị giữ lại trong dầu tương tự
như bọt. Bọt có độ ổn định khác nhau 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 không chính

xác, tổn hao thế năng của dầu – khí một cách vô ích và đòi hỏi các thiết bị đặc
biệt phá hoặc ngăn ngừa sự tạo bọt theo phương pháp rung lắc, lắng, nhiệt va
hoá học.
Các thiết bị tách dầu nhiều paraffin có thể gặp trở ngại do paraffin lắng
đọng làm giảm hiệu quả và có thể phải ngừng hoạt động do bình hẹp dần hoặc
bộ chiết sương co đường dẫn chất lỏng bị lấp. Giải pháp hiệu quả có thể dùng
hơi nóng hoặc dung môi để làm tan paraffin. Tuy nhiên tốt nhất là dung 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 tạp chất cơ học như cát, bùn, muối kết tủa với hàm lượng đáng
kể.Việc tách chúng trước khi chảy vào đường ống là một việc làm rất cần
thiết. Các hạt tạp chất với số lượng nhỏ được tách 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.
2.2. Phân loại bình tách
SVTH: Nguyễn Trung Dũng GVHD: Nguyễn Văn Thịnh
15
ỏn tt nghip
Trng i hc M - a Cht
2.2. Phõn loi theo chc nng
Tuỳ theo từng chức năng của bình tách mà ta có thể phân loại nh sau:
- Bình tách dầu và khí ( oil and gas separator).
- Bình tách 3 pha dầu, khí và nớc.
- Bình tách dạng bẫy (trap).
- Bình tách từng giai đoạn (stage separator).
- Bình tách nớc (water knockout), kiểu khô hay ớt.
- Bình lọc khí (Gas filter).
- Bình làm sạch khí (Gas scrubber) kiểu khô hay ớt.
- Bình tách và lọc (Filter/separator).

Bình tách 2 pha, 3 pha, tách theo giai đoạn gọi chung là bình tách dầu và
khí. Những bình tách này sử dụng trên giàn cố định gần đầu giếng, cụm phõn
dũng hoặc bình chứa để tách chất lu đợc tạo ra từ dầu và khí trong giếng, thành
dầu và khí hoặc chất lỏng và khí. Chúng phải có khả năng kiểm soát slugs hoặc
heads (sluggs hay heads là hiện tợng chất lu t vỉa đi lên với lu lợng không liên
tục mà thay đổi). Do hiện tợng này của lu chất từ giếng mà lu lợng qua hệ thống
có thể tăng lên rất cao hoặc có thể giảm xuống rất thấp. Vì vậy, bình tách thờng
phải có kích thớc đủ để kiểm soát tốc độ dòng chảy tức thời lớn nhất.
+ Tách lỏng (liquid separator) dùng để tách chất lỏng, dẫn dầu lẫn nớc
khỏi khí. nớc và dầu lỏng thoát ra theo đờng đáy bình, còn khí đi theo đờng trên
đỉnh
+ Bỡnh gión n (Expansion vessel) thờng là bình tách giai đoạn một trong
tách nhiệt độ thấp hay tách lạnh. Bình tách này có thể đợc lắp thiết bị gia nhiệt
(heating oil ) có tác dụng làm chảy hydrat (nh glycol) vào chất lu vỉa từ giếng
lên trớc khi nối vào trong bình tách này
+ Bình tách làm sạch khí (gas scrubber) : có thể hoạt động tơng tự nh bình
tách dầu và khí.
Bình tách dầu và khí thờng dùng trong thu gom khí và đờng ống phân
phối, những chỗ không yêu cầu phải kiểm soát sluggs hoặc heads của chất lỏng.
Bình làm sạch khí kiểu khô dùng thiết bị tách sơng và thiết bị bên trong còn lại
tơng tự nh bình tách dầu và khí.
Bình làm sạch khí kiểu ớt hớng dòng khí qua bồn chứa dầu hoặc các chất
lỏng khác để rửa sạch bụi và các tạp chất khác còn lại khỏi khí. Khí đợc đa qua
SVTH: Nguyn Trung Dng GVHD: Nguyn Vn Thnh
16
ỏn tt nghip
Trng i hc M - a Cht
một thiết bị tách sơng để tách các chất lỏng khỏi nó. Một thiết bị lọc có thể coi
nh một thiết bị đặt trớc một tổ hợp thiết bị tách khí để bảo vệ nó khỏi chất lỏng
hay nớc.

+ Thiết bị lọc (gas filter) đợc coi nh một bình làm sạch khí kiểu khô đặc
biệt nếu đơn vị đợc dùng ban đầu để tách bụi khỏi dòng khí. Thiết bị lọc trung
bình đợc dùng trong bồn chứa để tách bụi, cặn đờng ống (line scale), rỉ (rust) và
các vật liệu khác khỏi khí.
+ Flash chamber thờng là bình tách dầu và khí hoạt động ở áp suất thấp
với chất lỏng từ bình tách có áp suất cao hơn đợc xả vào nó. Đây thờng là bình
tách giai đoạn 2 hoặc 3 với chất lỏng đợc thải vào bình chứa từ Flash chamber.
2.2.2. Phõn loi bỡnh tỏch theo hỡnh dng
Ngoài sự phân loại theo chức năng thì dựa vào hình dạng bên ngoài của
bình tách ngời ta có thể phân chia bình tách thành các loại sau:
Loại 1: bình tách đứng.
Loại 2: bình tách hình trụ nằm ngang.
Loại 3: bình tách hình cầu.
+ Trong đó tuỳ theo số pha đợc tách tơng ứng với số dòng đợc tách ra
khỏi tháp mà ta có loại bình tách 2 pha (lỏng khí), bình tách 3 pha (dầu
khí- nớc).
+ 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 đợc
coi là pha lỏng khác trong phân loại bình.
2.2.2.1. Thiết bị bình tách trụ đứng
Các thiết bị bình tách trụ đứng cú ng kớnh t 10 in n 10 ft, chiu
cao cú th t t 4- 25 ft . Gm cỏc loi sau:
- Thiết bị tách trụ đứng 2 pha hoạt động dầu khí.
- Thiết bị tách trụ đứng 3 pha hoạt động: dầu khí nứơc.
- Bình tách 3 pha sử dụng lực ly tâm.
Dòng nguyên liệu vào i theo một ống màng côn. Có các ống màng dẫn
dòng tạo dòng chảy xoáy tròn, nớc nặng nhất bị phân bố sát thành ống dẫn (do
lực ly tâm). Dầu nhẹ hơn phân bố ở mặt ngoài, khí ít chịu ảnh hởng của lực ly
tâm, tách khỏi dầu và đi lên. Dầu, nớc bị kéo xuống dới theo máng dẫn. Nớc
nặng hơn chìm xuống dới, dầu nổi lên trên.

SVTH: Nguyn Trung Dng GVHD: Nguyn Vn Thnh
17
Đồ án tốt nghiệp
Trường đại học Mỏ - Địa Chất
Hình 2.7. Bình tách hình trụ đứng 2 pha
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.
SVTH: Nguyễn Trung Dũng GVHD: Nguyễn Văn Thịnh
18
Đồ án tốt nghiệp
Trường đại học Mỏ - Địa Chất
Hình 2.8. Bình tách hình trụ đứng 3 pha
1- Đường vào của hỗn hợp.
2- Bộ phận tạo va đập.
3- Bộ phận chiết sương.
4- Đường xả khí.
5- Đường gom các giọt chất lỏng.
6- Đường xả nước.
7- Đường xả dầu.
SVTH: Nguyễn Trung Dũng GVHD: Nguyễn Văn Thịnh
19
ỏn tt nghip
Trng i hc M - a Cht
Hình 2.9 Bình tách hình trụ đứng 3 pha sử dụng lực ly tâm
1-Cửa vào nguyên liệu
2-Bộ phận do chuyển động xoáy tròn
3-Vòng hình nón.

4-Bề mặt tiếp xúc dầu-khí
5-Bề mặt tiếp xúc dầu nớc
2.2.2.2. Thiết bị bình tách trụ ngang
- Hiện nay các thiết bị tách trụ ngang đợc sản xuất với hai dạng:
+Bình tách một ống trụ đơn.
+Bình tách gồm hai ống trụ.
Loi kộp gm hai bỡnh b trớ chng lờn nhau, cỏi ny phớa trờn cỏi kia.
Loi n ph bin hn v cú din tớch ln cho dũng khớ, mt tip xỳc du khớ
rng v thi gian lu tr di nh cú th tớch du ln v thay ra d dng.
ng kớnh thay i t 10 in n 16 ft, chiu di t 4- 70 ft.
Cả hai loại này đều có thể áp dụng tách 2 pha hoặc 3 pha.
SVTH: Nguyn Trung Dng GVHD: Nguyn Vn Thnh
20
Đồ án tốt nghiệp
Trường đại học Mỏ - Địa Chất
- C¸c thiÕt bÞ t¸ch h×nh trô n»m ngang ®îc minh ho¹ ë c¸c b×nh t¸ch sau:
+ B×nh t¸ch trô ngang 2 pha ho¹t ®éng (dÇu – khÝ).
+ B×nh t¸ch trô ngang mét èng, 3 pha ho¹t ®éng (dÇu – khÝ – níc).
Hình 2.10. Bình tách hình trụ nằm ngang 2 pha
1- Đường vào của hỗn hợp.
2- Bộ phận tạo va đập.
3- Bộ phận chiết sương.
4- Đường xả khí.
5- Đường xả chất lỏng.
SVTH: Nguyễn Trung Dũng GVHD: Nguyễn Văn Thịnh
21
Đồ án tốt nghiệp
Trường đại học Mỏ - Địa Chất
Hình 2.11. Bình tách hình trụ nằm ngang 3 pha
1- Đường vào của hỗn hợp.

2- Bộ phận tạo va đập.
3- Bộ phận chiết sương.
4- Đường xả khí.
5- Đường xả nước.
6- Đường xả dầu.
2.2.2.3 ThiÕt bÞ t¸ch h×nh cÇu.
ThiÕt bÞ t¸ch h×nh cÇu thường có đường kính từ 24- 72 in, gồm 2 loại
sau:
+B×nh t¸ch h×nh cÇu 2 pha ho¹t ®éng (dÇu – khÝ).
+ B×nh t¸ch h×nh cÇu 3 pha ho¹t ®éng (dÇu – khÝ – níc).
SVTH: Nguyễn Trung Dũng GVHD: Nguyễn Văn Thịnh
22
Đồ án tốt nghiệp
Trường đại học Mỏ - Địa Chất
Hình 2.12. Bình tách hình cầu 2 pha
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
SVTH: Nguyễn Trung Dũng GVHD: Nguyễn Văn Thịnh
23
Đồ án tốt nghiệp
Trường đại học Mỏ - Địa Chất
Hình 2.13. Bình tách hình cầu 3 pha
1- Thiết bị đầu vào.
2- Bộ phận chiết sương.
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.
7- Phao xả dầu tự động.
8- Phao xả nước tự động.
2.2.3. Phân loại 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 nằm ngang hoặc hình cầu.
- Bình tách đo: có nhiệm vụ tách dầu, khí , nước và đo các chất lưu có
thể thực hiện trong cùng một bình, các kiểu thiết kế đảm bảo đo chính xác
các loại dầu khác nhau, có thể 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 được thực hiện theo giải pháp:
tích luỹ, cách ly và xả vào buồng đo ở phần thấp nhất.
Với dầu nhiều bọt hoặc độ nhớt cao, thường không đo thể tích mà đo trọng
lượng thong qua bộ khống chế cột áp thuỷ tĩnh của chất lỏng.
- Bình tách khai thác: là một kiểu bình đặc biệt, chất lỏng giếng có áp
suất cao chảy 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 chất lỏng 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.
2.2.4. Phân loại theo áp suất làm việc
Các bình tách làm việc với áp suất từ giá trị chân không khá cao cho tới
300 at và phổ biến là trong giới hạn 1,5 – 100 at.
- Loại thấp áp: áp suất làm việc của binh là 0,7- 15 at.
SVTH: Nguyễn Trung Dũng GVHD: Nguyễn Văn Thịnh
24
ỏn tt nghip
Trng i hc M - a Cht

- Loi trung ỏp: ỏp sut lm vic ca binh l 16- 45 at.
- Loi cao ỏp: ỏp sut lm vic ca binh l 45- 100 at.
2.2.5. Phõn loi theo nguyờn lý tỏch c bn
- Nguyờn lý trng lc: da vo s chờnh lch mt ca cỏc thnh
phn cht lu. Cỏc bỡnh tỏch loi ny ca vo khụng thit k cỏc b phn
to va p, lch dũng hoc m chn. Cũn ca ra ca khớ cú lp t b phn
chit sng.
- Nguyờn lý va p hoc keo t: gm tt c cỏc tit b ca vo cú b
trớ cỏc tm chn va p, m chn thc hin tỏch s cp.
- Nguyờn lý tỏch ly tõm: cú th dung cho tỏch s cp v c th cp, lc ly
tõm c to ra theo nhiu phng ỏn:
+ Dũng chy vo theo hng tip tuyn vi thnh bỡnh.
+ Phớa trong bỡnh cú cu to hỡnh xon, phn trờn v di c m rng
hoc m rng tng phn.
Lc ly tõm to ra cỏc dũng xoỏy vi tc cao tỏch cht lng. Tc
cn thit tỏch ly tõm thay i t 3- 20 m/sec v giỏ tr ph bin t 6- 8
m/sec. a s thit b ly tõm cú hỡnh tr ng. Tuy nhiờn cỏc thit b hỡnh tr
ngang cng cú th lp b phn to ly tõm u vo tỏch s cp v u ra
ca khớ tỏch lng.
2.3. Phm vi ng dng v u nhc im tng ca cỏc loi bỡnh tỏch
2.3.1. Phm vi ng dng
Trong công nghiệp dầu khí, bình tách đợc chế tạo theo 3 hình dạng cơ bản
là: bình tách trụ đứng, bình tách trụ ngang, và bình tách cầu. Mỗi loại thiết bị có
những tiện lợi nhất định trong quá trình sử dụng. Vì vậy, việc lựa chn trong
mỗi ứng dụng thờng dựa trên hiệu quả thu đợc trong quá trình lắp đặt và duy trì
giá trị.
Bảng số (2.1) chỉ ra sự so sánh những u nhợc điểm của các loại thiết bị
tách dầu khí. Bảng số (2.1) không phải là một bảng hớng dẫn thuần tuý nhng nó
đủ tiêu chuẩn liên quan tới sự so sánh, nh những đặc điểm thay đổi hay những
đặc điểm đặc trng của sự khác nhau giữa các thiết bị tách dựa trên những phạm

vi hình dạng, kích thớc, áp suất làm việc. Từ bảng so sánh có thể chắc chắn rằng
những thiết bị tách dầu và khí hình trụ nằm ngang là thiết bị có nhiều u điểm
trong sử dụng, vận hành, duy trì làm việc, bảo dỡng và sửa chữa thay thế, vì vậy
SVTH: Nguyn Trung Dng GVHD: Nguyn Vn Thnh
25