Bình tách dầu khí trong hệ thống thu gom sản phẩm khai thác tại giàn MSP mỏ bạch hổ các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng bình tách

Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường đại học Mỏ-Địa

LỜI NÓI ĐẦU
Ngành dầu khí Việt Nam càng ngày càng phát triển, sản lượng khai thác dầu
thô và khí đồng hành ngày càng tăng. Dầu thô và khí đồng hành chủ yếu được khai
thác ở thềm lục địa phía Nam Việt Nam. Dầu thô được khai thác trên các mỏ ở Việt
Nam có hàm lượng Parafin 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 sự cố kỹ thuật xảy ra trên đường ống vận chuyển như: sự cố đường ống do
lắng đọng Parafin, xung động trong hệ thống vận chuyển hỗn hợp dầu - khí, làm
giảm công suất tách, giảm mức độ an toàn với các thiết bị công nghệ.
Do điều kiện thuận lợi là được thực tập tại xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro,
được tiếp cận các thiết bị trong công nghiệp dầu - khí. Với điều kiện thực tế khi sản
xuất cần đến các bình tách chịu áp lực cho việc khai thác cũng như vận chuyển dầu
thô của những giếng với áp suất đầu giếng thấp. Cùng với sự hướng dẫn trực tiếp
của thầy Trần Văn Bản, em đã và quyết định làm đồ án tốt nghiệp với đề tài: về :
"Bình tách dầu khí trong hệ thống thu gom sản phẩm khai thác tại giàn MSPmỏ Bạch Hổ. Các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng bình tách "
Đồ án tốt nghiệp là công trình nghiên cứu khoa học được xây dựng dựa trên
quá trình học tập, nghiên cứu tại trường kết hợp với thực tế sản xuất nhằm giúp cho
sinh viên nắm vững kiến thức đã học. Với mức độ tài liệu và thời gian nghiên cứu
hoàn thành đồ án cũng như kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế, nên sẽ không
tránh khỏi có những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý, bổ sung của các
thầy cô, các nhà chuyên môn và các bạn cùng học.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Bộ môn Thiết bị Dầu khí và
Công trình, các bạn cùng lớp và đặc biệt là thầy Trần Văn Bản đã giúp đỡ, hướng
dẫn và tạo điều kiện cho em hoàn thành bản đồ án này. Nhân đây em cũng xin bày
tỏ lòng biết ơn tới các cán bộ, công nhân viên trong xí nghiệp liên doanh
Vietsovpetro đã giúp đỡ thu thập tài liệu để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Hà Nội, ngày …02… tháng …6.. .năm 2013
Sinh viên
Nguyễn Đình Hoàng

1
SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường đại học Mỏ-Địa

CHƯƠNG 1
TÌNH HÌNH KHAI THÁC THU GOM DẦU KHÍ
TẠI MỎ BẠCH HỔ
1.1. SƠ LƯỢC VỀ SỰ PHÁT TRIỂN DẦU KHÍ Ở VIỆT NAM
Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam được hình thành theo Quyết định số
198/2006/QĐ-TTg ngày 29/8/2006 của thủ tướng chính phủ. Hiện nay với hơn 50
đơn vị thành viên và các công ty liên doanh, lực lượng lao động với hơn 22 000
người và doanh thu 2006 đạt 174 300 tỷ đồng (khoảng 11 tỷ đôla Mỹ). Tập đoàn
Dầu khí Việt Nam hoạt động trong lĩnh vực dầu khí và các lĩnh vực khác không chỉ
ở lãnh thổ trong nước mà còn ở nước ngoài.
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, Phú 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 ký trên 57 hợp đồng dầu khí trong đó có 35 hợp

đồng đang có hiệu lực với các tập đoàn dầu khí quốc tế: Hợp đồng phân chia sản
phẩm (PSC), Hợp đồng hợp tác kinh doanh (BCC), Hợp đồng điều hành chung
(JOC)...với tổng đầu tư tới 7 tỷ đôla. Với khoảng 600 giếng tìm kiếm, tổng số mét
khoan có thể tới 2,0 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 từ 30-40 triệu tấn/năm.
Bên cạnh đó Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam còn mở rộng ký kết các
hợp đồng tìm kiếm thăm dò khai thác ở nước ngoài như: lô madura 1 và 2 ở
Inđônêxia, lô PM 304 và SK-305 ở Malayxia…và còn tìm kiếm cơ hội ở các nước
khác thuộc khu vực châu Phi, Nam Mỹ…
Hiện nay đang khai thác tại 9 mỏ trong và ngoài nước: Bạch Hổ, Rồng, Đại
Hùng, PM3-CAA/Cái Nước, Hồng Ngọc, Rạng Đông, Lan Tây-Lan Đỏ, Tiền HảI
C, Sư Tử Đen, Rồng Đôi, Rồng Đôi Tây, Cendoz thuộc lô PM-304, Malayxia.
Sản lượng khai thác trung bình của Tập đoàn khoảng 350 000 thùng dầu
thô/ngày và 18 triệu m3 khí/ngày. Tính tới hết 12/2006 đã khai thác trên 235 triệu
tấn quy dầu trong đó dầu thô đạt trên 205 triệu tấn thu gom, vận chuyển vào bờ và
cung cấp 30 tỷ m3 khí cho sản xuất điện, đạm và các nhu cầu dân sinh khác.

2
SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường đại học Mỏ-Địa

1.2. TÌNH HÌNH KHAI THÁC DẦU KHÍ TẠI MỎ BẠCH HỔ

Năm 1981, Hiệp định liên chính phủ Việt Nam- Liên Xô đã được ký kết,
thành lập xí nghiệp liên doanh Vietsopetro, có nhiệm vụ tìm kiếm, thăm dò và khai
thác dầu khí trên thềm lục địa của Việt Nam. Đến nay đã phát hiện 3 mỏ dầu có giá
trị công nghiệp, với chi phí thấp, chỉ 0,2 USD/thùng đối với mỏ Bạch Hổ và 0,6
USD/thùng với mỏ Rồng. Doanh thu xuất khẩu dầu thô của Vietsopetro ước đạt
32,5 tỷ USD và chiếm khoảng 60% sản lượng chung của cả nước.
Một phát hiện đặc biệt là tìm ra tầng dầu trong đá móng tiền Đệ Tam tại
giếng khoan BH.6 ngày 15-5-1987 và bắt đầu khai thác từ 6-9-1988. Đây là tầng
dầu quan trọng và độc đáo vì từ tầng dầu này đã góp phần làm tăng sản lượng khai
thác dầu hàng năm ở mỏ Bạch Hổ. Điều quan trọng nữa là thềm lục địa Việt Nam
trở nên hấp dẫn với các nhà đầu tư vì chưa có tầng dầu nào như thế trong khu vực.
Kiên trì và gian khó để xác lập thân dầu trong đá móng đến việc xác định công nghệ
khai thác là thành tựu của Vietsopetro. Nhờ áp dụng công nghệ Bơm ép nước mà hệ
số thu hồi dầu tăng tới 40,3%. Nhờ vậy mà trong 129 triệu tấn dầu lấy từ mỏ Bạch
Hổ có hơn 50% là lấy từ tầng móng của mỏ.
Từ 1995, khí đồng hành ở mỏ Bạch Hổ đã được đưa vào sử dụng. Năm đầu
tiên cung cấp 202,9 triệu m3 khí. Tính tới 7-11-2005 đã cung cấp 14,730 tỷ m3 khí
cho công trình khí-điện- đạm Phú Mỹ, cung cấp cho các hộ tiêu thụ 15 tỷ m 3, 2 triệu
tấn khí hoá lỏng, 8 triệu tấn condensate. Tổng doanh thu đạt 34.000 tỷ đồng và nộp
ngân sách 8000 tỷ đồng.
Từ 1986-31/2/2004 VietsovPetro đa khai thác 140,153 triệu tấn dầu và
13.315 tỷ m3 khí. Doanh thu từ bán dầu là 22.364 tỷ USD, nộp ngân sách nhà nước
10.368 tỷ đôla. Năm 2005 thì dự báo bán dầu có doanh thu là 4250 tỷ đôla, nộp
ngân sách 3053 tỷ đôla. Từ 1981-2005 doanh thu đạt 27.317,2 triệu USD và nôp
ngân sách 16.604,5 triệu USD.

3
SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản

Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường đại học Mỏ-Địa

1.3. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ THU GOM,KHAI THÁC DẦU KHÍ TRÊN MSP10
TẠI MỎ BẠCH HỔ
1.3.1. Mục đích và nhiệm vụ của hệ thống thu gom và xử lý dầu
1.3.1.1. Mục đích
- Dầu thô khai thác là một hỗn hợp của nhiều chất: dầu, khí, nước, parafin và
các tạp chất khác.
- Để lấy dầu thương phẩm và vận chuyển được, ta phải xây dựng hệ thống
thiết bị để thu gom và xử lý.
1.3.1.2. Nhiệm vụ
- Tách dầu ra khỏi khí và nước.
- Dùng hoá phẩm để gia nhiệt hoặc hạ nhiệt độ đông đặc của dầu.
- Phân phối dòng sản phẩm nhờ cụm manhephon đến các thiết bị kiểm tra, xử
lý theo sơ đồ công nghệ
1.3.2. Sơ đồ công nghệ hệ thống thu gom và xử lý
Hệ thống thu gom và xử lý trên giàn cố định cơ bản được lắp trên 6 block
khai thác sau:
1.3.2.1. Block 1 và 2
Đây là hai block quan trọng nhất. Hai block này được lắp đặt thiết bị miệng
giếng và các hệ thống đường ống thu gom bao gồm 5 đường ống công nghệ chính:

-

Đường gọi dòng: dẫn về bình gọi dòng.

Đường làm việc chính: dẫn về bình tách C1
Đường làm việc phụ.
Đường ống xả: để xả áp suất trong trường hợp cần thiết.
Đường dẫn về bình đo
Ngoài ra còn có các đường phụ trợ như: đường dập giếng, đường tuần hoàn
thuận, đường tuần hoàn nghịch.
1.3.2.2. Block 3
Được lắp đặt các hệ thống sau:

-

Bình tách áp suất cao (Bình C1).
Bình tách ap suất thấp C2 (Bình bufe).
Hệ thống máy bơm để bơm dầu từ bình C2 ra tầu chứa.
Hệ thống đường ống nối từ các bình tách đến các block 1,2 và 4,5.
1.3.2.3. Block 4
Được lắp đặt các hệ thống sau:

4
SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản


Đồ án tốt nghiệp
Chất

-

Trường đại học Mỏ-Địa

Hệ thống hoá phẩm cho Gaslift.
Trạm phân phối khí cho các giếng Gaslift.
Hệ thống đo gồm: bình đo(bình C3) và hệ thống tuabin đo dầu và khí.
Hệ thống bình gọi dòng (bình C4).
Bình sấy áp suất cao và sấy khí áp suất thấp.
Bình tách condesat (Bình C5).
1.3.2.4. Block 5
Được lắp đặt các hệ thống sau:

-

Các hệ thống bơm ép và thiết bị pha hoá phẩm cho công nghệ bơm ép nước
và xử lý vùng cận đáy giếng.

-

Hệ thống tủ điều khiển bằng thủy lực.
Xưởng cơ khí.
1.3.2.5. Block 6
Được lắp đặt các hệ thống sau:

-

Các thiết bị phụ trợ.
Các máy bơm phục vụ cho công nghệ bơm ép nước.
Hệ thống máy nén khí để duy trì áp suất cho các hệ thống tự đông trên giàn.
1.3.3. Nguyên lý làm việc của hệ thống thu gom và xử lý dầu
Dòng sản phẩm sau khi ra khỏi miệng giếng được đi qua hệ thống phân dòng
(cụm manhephon) để phân phối dòng theo các đường ống phù hợp với từng mục

đích công nghệ sau:
1.3.3.1. Đối với giếng gọi dòng
Sản phẩm dầu khí sau khi ra khỏi miệng giếng phân phối về đường gọi dòng
để đưa về bình gọi dòng. Tại đây:

-

Dầu được tách ra và đưa về bình 100m3 để tách lần 2.
Khí đưa ra phakel đốt.
Nước, dung dịch khoan, dung dịch gọi dòng được xả xuống biển.
Khi thấy dầu phun lên thì người ta không đưa sản phẩm vào bình gọi dòng
mà chuyển sang bình tách 25m3 hoặc 100m3.
1.3.3.2. Đối với giếng cần đo
Khi tiến hành khảo sát giếng, kiểm tra định kỳ hoặc đột suất để xác lập các
thông tin của vỉa nhằm xây dựng chế độ khai thác hợp lý, cần phảI tiến hành công
tác đo.

5
SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường đại học Mỏ-Địa

Quy trình công nghệ như sau: dầu, khí sau khi ra khỏi miệng giếng được đưa
về đường đo dẫn vào bình đo. Bình đo có tác dụng tách dầu riêng, khí riêng:

-

Dầu sau khi qua hệ thống tuabin đo được đưa về bình 100m3 để tách tiếp.
Khí sau khi qua thiết bị đo nếu áp suất cao thì đưa về bình 25m3 để xử lý, áp
suất thấp thì đưa ra phakel để đốt.
1.3.3.3. Đối với giếng khai thác bình thường
Sản phẩm đi ra khỏi miệng giếng, qua đường làm việc chính vào bình tách
3
25m

-

Dầu tách được chuyển qua bình 100m3 tách tiếp, sau đó dầu được bơm ra tàu
chứa, còn khí được đưa lên bình sấy áp suất thấp.

-

Khí tách được chuyển sang bình condensat
Trường hợp giếng có áp suất thấp, sản phẩm theo đường xả trực tiếp dẫn về
bình 100m3 để tách.

6
SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường đại học Mỏ-Địa

Hình 1.1 Sơ đồ tổ hợp thu gom dầu khí trên MSP

7
SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường đại học Mỏ-Địa

CHƯƠNG 2
BÌNH TÁCH DẦU KHÍ
2.1. CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA BÌNH TÁCH DẦU KHÍ
2.1.1. Tách dầu khỏi khí
Sự khác nhau về trọng lượng của chất lỏng và các khí hydrocacbon có thể
hoàn tất việc tách trong bình tách dầu khí. Mặc dù vậy, đôi lúc cần sử dụng các thiết
bị như bộ chiết sương để rời chất lỏng dạng sương khỏi khí trước khi chúng thoát ra
khỏi bình tách. Hơn nữa, việc sử dụng các phương tiện để rời khí không hoà tan
khỏi dầu là rất cần thiết trước khi dầu tách ra khỏi bình tách.
2.1.2. Tách khí khỏi dầu
Các tính chất hoá học và vật lý của dầu và điều kiện về nhiệt độ, áp suất của
chúng quyết định lượng khí mà nó chứa đựng trong lưu chất. Tỷ lệ tại đó khí giải
phóng ra khỏi một lượng dầu đã cho là một hàm số với biến số là nhiệt độ và áp
suất. Thể tích khí thoát ra khỏi dầu thô trong bình tách phụ thuộc vào :

-

Tính chất hoá lý của dầu thô
Áp suất làm việc
Nhiệt độ làm việc
Tốc độ chảy qua bình
Kích cỡ và hình dáng bình
Tốc độ chảy trong bình và chiều sâu mực chất lỏng trong bình quyết định
thời gian lưu giữ của dầu. Thời gian lưu giữ từ 1-3 phút nhìn chung tương xứng để
đạt được hiệu quả tách cao trừ khi tách dầu có chứa bọt khí. Khi tách dầu sủi bọt,
thời gian lưu giữ có thể tăng đến 5-20 phút tuỳ thuộc vào sự ổn định của bọt và thiết
kế của bình. Trong quá trình tách dầu khí, việc tách khí không hoà tan ra khỏi dầu là
rất cần thiết.
2.1.3. Tách nước khỏi dầu
Việc tách nướckhỏi dung dịch dầu mỏ có tác dụng : trách được sự mài
mòn hệ thống thu gom xử lý và sự tạo thành nhũ tương không thấm ( làm khó khăn
cho việc phân giải dầu và nước ).
Nước có thể được tách từ dầu ở bình tách 3 pha trong trường hợp sử
dụng tách hoá học và tách trọng lực. Nếu bình tách không đủ rộng để tách một
lượng nước tương ứng nó có thể được tách trong bình tách nước tự do bằng trọng

8
SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường đại học Mỏ-Địa

lực lắp đặt ở trước hoặc sau bình tách. Nếu nước bị nhũ tương hoá thì cần phải sử
dụng thiết bị xử lý nhũ tương để làm rời các hạt nhũ tương ra khỏi nước.
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH DẦU VÀ KHÍ TRONG BÌNH TÁCH
2.2.1. Các phương pháp tách khí ra khỏi hỗn hợp dầu-khí trong bình tách
Do nhiều nguyên nhân khác nhau như đảm bảo chất lượng dầu thô` và lợi
ích từ khí tự nhiên cũng không nhỏ. Vì vậy phải tách khí không hoà tan khỏi dầu
trong quá trình xử lý. Các cơ chế để tách khí ra khỏi dầu trong bình tách là: lắng
đọng, khuấy, làm lệch, nung nóng, hoá học và lực ly tâm.
2.2.1.1. Sự lắng đọng
Khí chứa trong dầu thô là khí không hoà tan và thường tách khỏi dầu khi có
đủ thời gian để dầu lắng xuống. Khi tăng thời gian lưu giữ chất lỏng đòi hỏi phải
tăng kích thước của bình hay độ sâu của mực chất lỏng trong bình tách. Sự tăng độ
sâu của mực chất lỏng trong bình tách có thể sẽ không làm tăng sự tách của khí
không hoà tan khỏi dầu bởi vì ‘‘sự chồng chất’’ của dầu sẽ ngăn cản khí nổi lên trên
bề mặt của chất lỏng. Việc tách tối đa của khí ra khỏi dầu đạt được khi phần chứa
dầu trong bình tách là mỏng (tỷ số diện tích bề mặt và thể tích dầu lớn).
2.2.1.2. Sự khuấy trộn
Phương pháp này rất cần thiết trong việc thu hồi khí không hoà tan bị giữ lại
trong dầu do sức căng bề mặt và độ nhớt của dầu. Khi có hoạt động khuấy trong
bình thì thời gian để các bọt khí trong dầu tách ra ngắn hơn nhiều so với không có
hoạt động khuấy. Tuy vậy các hoạt động khuấy này cũng được điều chỉnh ở một
mức thích hợp để không xảy ra phản tác dụng. Mặt khác trong thiết kế và lắp đặt
các chi tiết bên trong sao cho hợp lý.
2.2.1.3. Sự đổi hướng
Một thiết bị khử khí ở cửa vào như hình (1.1) có thể lắp đặt ở cửa vào của
bình tách để hỗ trợ trong việc hướng dòng chất lưu đi vào bình tách không bị khuấy
động mạnh và cũng hỗ trợ trong việc tách khí ra khỏi dầu. Thiết bị này làm cho dầu

đi qua nó sẽ tán xạ hay tạo thành lớp mỏng để khí tách ra khỏi dầu nhanh hơn.Thiết
bị này cũng khử sự va đập của chất lỏng ở tốc độ cao vào thành đối diện của bình
tách. Hình (2.1) là hình vẽ của bộ làm lệch hướng dòng chảy được lắp trong bình
tách giữa đầu vào và mức dầu làm cho dầu khi chảy từ cửa vào đến khoang dầu
luôn ở dạng lớp mỏng .Khi dầu chảy qua thiết bị này nó được dàn mỏng ra và có xu
hướng cuộn tròn làm tăng hiệu quả làm tan các bọt khí, đặc biệt chúng có hiệu quả
trong việc xử lý dầu có bọt. Bộ làm lệch có đục lỗ đưoc dùng để tách khí không hoà

9
SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản


ỏn tt nghip
Cht

Trng i hc M-a

tan trong du, chỳng gõy nờn s khuy ng nh lm cho khớ thoỏt ra khi du thụ
khi dũng du chy qua.
2.2.1.4. Nung núng
Nung núng lm gim sc cng b mt v nht ca du, vỡ vy nú h tr
cho vic thoỏt khớ khi du d dng hn. Phng phỏp hiu qu nht trong vic
nung du thụ l cho chỳng i qua mt thựng nc c nung núng. Mt cỏi a lm
tỏn x cht lng thnh dũng hay lp mng s lm tng nh hng ca bỡnh nc
núng, dũng du i lờn qua bỡnh nuc núng s to ra s khuy ng nh rt cn thit
cho s kt t v tỏch khớ si bt t trong du. Bỡnh nc núng cng lm tng hiu
qu ca vic tỏch khớ ra khi du thụ dng bt. Trờn thc t bỡnh nc núng khụng
c lp trong mt s bỡnh tỏch nhng nhit lng cú th cung cp cho du bng

nhng b nung núng bng la ,b trao i nhitmt cỏch giỏn tip hay trc tip.
Nhng b x lý nh tng cng c dựng nh vy.
2.2.1.5. Hoỏ cht
Hoỏ cht lm gim sc cng b mt ca du thụ v h tr trong vic gii
phúng khớ ra khi du. Nhng hoỏ cht nh th lm gim ỏng k khuynh hng
to bt ca du v vỡ vy lm tng cụng sut ca bỡnh tỏch khi m bt du ó c
x lý.
bộ chiết sơng
thiết bi tách cửa vào
đầu vào chất lỏng
đĩa làm lệch
thiết bị dấn hớng
đầu ra
khí ra

A
Mặt cắt A-A

A

Hỡnh 2.1. S bỡnh tỏch ng c bit tỏch du thụ cha nhiu bt

2.2.2. Cỏc phng phỏp tỏch du ra khi hn hp du-khớ trong bỡnh tỏch
Nhng ht cht lng cũn sút li trong khi cht lu i qua cỏc thit b tỏch
ban u (khi m trong bỡnh tỏch ó phõn bit rừ hai dũng cht lu khớ v lng) c

10
SVTT: Nguyn ỡnh Hong

GVHD: Trn Vn Bn

Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường đại học Mỏ-Địa

tách lần cuối bằng một bộ thiết bị gọi là bộ chiết sương hay màng ngăn. Hơi ngưng
tụ trong khí không thể thu hồi bằng bộ chiết này. Sự ngưng tụ của hơi này xảy ra do
sự giảm nhiệt độ hoặc sau khi khí vừa được thu hồi từ bình tách. Bởi vì khí vừa
ngưng tụ có thể có những đặc tính tự nhiên ở nhiệt độ và áp suất của bình tách. Sự
ngưng tụ của hơi này xảy ra nhanh chóng sau khi ra khỏi bình tách.
Sự khác nhau về tỷ trọng của chất lỏng và khí có thể hoàn thành việc tách
những hạt chất lỏng còn lại trong khí khi mà tốc độ dòng khí chậm vừa phải để
hoàn thành sự tách. Người ta có thể tính toán và giới hạn vận tốc của khí trong bình
tách để đạt được sự tách một cách hoàn toàn khi không có bộ chiết sương. Tuy
nhiên, theo quy ước thì các bộ chiết sương được lắp trong bình tách để hỗ trợ thêm
công việc tách và làm giảm thấp nhất chất lượng chất lỏng khi bị khí mang theo.
Các phương pháp để tách dầu từ khí trong bình tách là:

•

Sự khác nhau về tỷ trọng

•

Sự va đập

•

Thay đổi hướng dòng chảy

•

Thay đổi tốc độ dòng chảy

•

Dùng lực ly tâm

•

Sự đông kết và lọc.
Bộ chiết sương dùng trong bình tách có nhiều kiểu khác nhau: Hình (2.2) là
màng ngăn kiểu cánh quạt. Hình (2.3) là màng ngăn kiểu ly tâm. Hình (2.4) là màng
ngăn dạng lưới.

11
SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản


ỏn tt nghip
Cht

Trng i hc M-a

C
A

B

A

C

B

C

A

B

C

B

A :Va đập
B: Thay đổi hướng dòng chảy
C: Thay đổi vận tốc dòng chảy
(a) Thiết bị tách sương

Hỡnh 2.2. Thit b tỏch sng
Mặt cắt A-A
Đờng xả cặn
Đờng dầu
Đồng hồ đo áp
hộp bảo vệ phao
ống chỉ mức bằng thuỷ tĩnh

Van an toàn
Đuờng khí ra
Van an toàn
thiết bị tách cửa vào
Màng ngăn
(b) Bình tách đứng
A
A

12
SVTT: Nguyn ỡnh Hong

GVHD: Trn Vn Bn


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường đại học Mỏ-Địa

Hình 2.3. Sơ đồ cấu tạo bình tách đứng

Hình 2.4. Bình tách 2 pha sử dụng phương pháp lực ly tâm

13
SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản

Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường đại học Mỏ-Địa

Hình 2.5. Màng ngăn kiểu sợi

1.
2.
3.
4.
5.
6.

Khí ở dạng sương
Tấm khử sương phụ dạng lưới, dầy 3’’
Tấm khử sương dạng lưới, dầy 5’’
Xilanh dẫn chất lỏng
Khí khô
Chất lỏng đi xuống.

14
SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường đại học Mỏ-Địa

2.2.2.1. Sự khác nhau về tỷ trọng
Khí tự nhiên nhẹ hơn hydrocacbon lỏng. Do sự khác nhau về tỷ trọng và lực
hấp dẫn, những phần tử hydroccacbon lỏng lơ lửng trong dòng khí tự nhiên sẽ thoát
khỏi dòng khí nếu như vận tốc dòng khí chậm vừa phải. Những hạt lớn sẽ lắng
xuống nhanh hơn, và những hạt nhỏ sẽ lắng xuống chậm hơn.
Với điều kiện áp suất và nhiệt độ tiêu chuẩn thì những hạt hydrocacbon lỏng
có tỷ trọng từ 400-16000 lần so với khí tự nhiên. Tuy nhiên khi áp suất và nhiệt độ
khí tăng lên thì sự khác nhau về tỷ trọng sẽ giảm xuống, ở áp suất làm việc 53 at thì
tỷ trọng hydrocacbon lỏng chỉ nặng gấp 6-10 lần so với khí. Vì vậy áp suất có ảnh
hưởng tới kích thước của bình tách; kích thước và kiểu của màng ngăn để tách hoàn
toàn chất lỏng và khí.
Trên lý thuết các hạt chất lỏng có tỷ trọng từ 6-10 lần tỷ trọng khí có thể
nhanh chóng lắng xuống và tách khỏi khí. Tuy nhiên điều này không xảy ra bởi vì
những hạt chất lỏng quá nhỏ đến mức chúng có khuynh hướng trôi nổi trog khí và
không thoát ra khỏi khí khi khí ở trong bình.
Trong hầu hết các bình tách có các kích thước trung bình,những phần tử
hydrocacbon lỏng có đuờng kính 100 µm hoặc lớn hơn sẽ hoàn toàn lắng xuống
khỏi khí. Tuy nhiên những màng ngăn dùng để lọc những phần tử chất lỏng nhỏ hơn
còn lại trong khí .Khi áp suất làm việc của bình tăng lên sự khác nhau về tỷ trọng
khí và chất lỏng giảm xuống .Vì thế cần phải vận hành bình tách ở áp suất thấp kết
hợp với các phương pháp xử lý ở những điều kiện và yêu cầu khác nhau.
2.2.2.2. Sự va đập
Nếu dòng khí có chứa những phần tử chất lỏng chuyển động khi va đập vào
thành (bề mặt ) thì các phần tử có thể bám vào và ngưng tụ trên bề mặt. Khi chất
lỏng ngưng tụ thành những hạt đủ lớn thì chúng rơi vào khoang chứa chất lỏng. Nếu
hàm lượng chất lỏng trong khí cao hoặc các phần tử lỏng là nguyên chất, những mặt
va đập được lắp đặt để thu hồi dầu dạng sương. Hình 2.2 là hình vẽ của một bộ
màng ngăn sử dụng để lặp đi lặp lại sự va đập để thu hồi dòng chất lỏng trong khí.

2.2.2.3. Thay đổi hướng dòng chảy
Khi huớng chảy của dòng khí chứa chất lỏng bị thay đổi đột ngột thì quán
tính sẽ làm cho chất lỏng chuyển động theo hướng dòng chảy. Sự tách sương chất
lỏng từ khí sẽ bị ảnh hưởng bởi vì khí nhẹ hơn sẽ dễ dàng thay đổi hướng dòng chảy
và tách khỏi những phần sương chất lỏng. Vì thế chất có thể ngưng tụ trên bề mặt

15
SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường đại học Mỏ-Địa

hoặc rơi xuống buồng chứa chất lỏng phía duới. Màng ngăn ở hình 2.2 thể hiện sử
dụng phương pháp này.
2.2.2.4. Thay đổi tốc độ dòng chảy
Việc tách chất lỏng và khí bị ảnh hưởng do sự tăng hay giảm tốc độ của khí
một cách đột ngột. Cả hai yếu tố đều sử dụng sự khác nhau về quán tính của khí và
lỏng. Khi giảm vận tốc thì quán tính của chất lỏng sẽ lớn hơn và sẽ mang nó theo và
tách khỏi khí. Chất lỏng sau đó ngưng tụ trên các bề mặt và chảy vào trong khoang
chất lỏng của bình tách. Khi tăng vận tốc của dòng khí, do có lực quán tính nhỏ cho
nên pha khí vượt lên trước và tách khỏi pha dầu. Hình 2.2 là hình vẽ của một màng
ngăn kiểu cánh quạt dùng để thay đổi vận tốc dòng chảy. Màng ngăn này được dùng
trong bình tách đứng hình 2.3.
2.2.2.5. Dùng lực ly tâm
Nếu dòng khí có mang theo chất lỏng chuyển động theo đường tròn với vận

tốc đủ lớn, lực ly tâm sẽ làm chất lỏng bắn vào thanh bình. Tại đây thì chất lỏng
ngưng tụ thành những hạt chất lỏng có kích thước ngày càng lớn và cuối cùng chảy
xuống khoang chất lỏng phía dưới bình. Phương pháp dùng lực ly tâm là một trong
những phương pháp hiệu quả nhất trong việc tách sương chất lỏng từ khí. Hiệu quả
của bộ màng ngăn này tăng khi tốc độ dòng khí tăng. Vì vậy với cùng tốc độ dòng
chảy vào bình cho trước với bình tách ly tâm cần kích thứơc nhỏ hơn là đủ.
Hình (2.4) minh hoạ một bình tách 2 pha nằm ngang sử dụng hai giai đoạn
chiết sương, ly tâm để tách sương chất lỏng khỏi khí. Thiết bị gây va đập cửa vào là
một cái phễu với những cánh quạt hình xoắn ốc hướng ra ngoài truyền một chuyển
động xoáy cho chất lưu khi chúng đi vào bình tách. Những hạt chất lỏng lớn hơn bị
bắn vào vỏ của bình và rơi xuống khoang chứa chất lỏng. Khí chảy vào thiết bị thứ
cấp gồm những cánh quạt hình xoắn ốc hướng vào trong để tăng tốc cho đến 0,7 ÷
2,7 m/s ở đầu ra của thiết bị thứ cấp. Dầu được tách từ thiết bị ly tâm sơ cấp chảy từ
khoang trên xuống khoang dưới qua đường dẫn bên dưới ở bên phải. Khoang dưới
của bình tách được chia thành hai ngăn, chất lỏng được lấy ra từ hai ngăn bằng hai
bộ điều khiển mức chất lỏng và hai van thu hồi dầu.
Bình tách và bình lọc dùng lực ly tâm để thu hồi sương dầu từ khí có thể xử
lý một lượng khí lớn.

2.2.2.6. Sự đông kết

16
SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường đại học Mỏ-Địa

Những tấm đệm đông kết được dùng như những phương tiện có hiệu quả
trong việc tách và thu hồi sương dầu từ một dòng khí tự nhiên. Một trong những
công dụng đặc biệt nhất là tách sương chất lỏng từ khí trong hệ thống vận chuyển
và phân phối khí nơi mà lượng chất lỏng trong khí là nhỏ. Những tấm đông kết
thường dùng làm ở dạng vòng, dạng lưới bằng những vật liệu khác nhau. Chúng sử
dụng sự kết hợp giữa va đập, thay đổi hướng, thay đổi vận tốc và loại bỏ sương chất
lỏng từ khí. Những tấm này cung cấp một diện tích bề mặt lớn lắng đọng sương
chất lỏng. Hình (2.5) là lược đồ của một màng ngăn dạng lưới dùng trong một số
bình tách và bình lọc khí. Những gói này được làm bằng vật liệu giòn nên có thể bị
vỡ trong khi di chuyển và lắp đặt vì vậy chúng được lắp đặt ở nơi sản xuất trước khi
đem đến nơi sử dụng. Lưới đan có thể bị kẹt, tắc nghẽn do sự lắng đọng của parafin
và các vật liệu khác vì thế làm bình tách hoạt động không hiệu quả sau một thời
gian sử dụng. Mặc dù các tấm đông kết hoạt động rất hiệu quả trong việc thu hồi
dầu từ khí nhưng màng ngăn kiểu cánh quạt được sử dung rộng rãi hơn vì chúng có
thể dùng trong nhiều điều kiện khác nhau. Do nhược điểm của các tấm đông kết,
công dụng của chúng chỉ hạn chế trong máy lọc khí và dùng trong hệ thống phân
phối, vận chuyển thu gom khí.
2.2.2.7. Lọc bằng phin lọc
Dùng phin lọc dễ thấm qua rất có hiệu quả trong việc thu hồi dầu từ khí. Vật
liệu có tính thấm lọc sương chất lỏng từ khí có thể sử dụng nguyên lý của sự va đập,
thay đổi hướng dòng chảy và hỗ trợ cho việc tách sương chất lỏng từ khí, áp suất
giảm qua màng ngăn càng thấp càng tốt trong khi hiệu quả tách tối đa vẫn được duy
trì. Tóm lại sự giảm áp suất qua màng ngăn là lớn nhất nếu ta sử dụng phương pháp
phin lọc và nhỏ nhất là phương pháp kết tụ. Còn những kiểu khác thì thay đổi trong
khoảng này.

cöa ra cña chÊt láng
§Çu vµo chÊt láng

Condensate
Mµng ng¨n kiÓu ngng
§êng khÝ ra

Hình 2.6. Màng ngăn dạng lưới kiểu ngưng tụ
2.2.3. Những khó khăn thường gặp trong quá trình tách dầu khí

17
SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường đại học Mỏ-Địa

2.2.3.1. Tách dầu thô có bọt
Khi áp suất giảm tới một mức độ nào đó, những bọt khí được bao bọc bởi
một lớp dầu mỏng khi có khí hoà tan trong dầu. Điều này gây nên hiện tượng bọt,
váng hoặc bị tán xạ lơ lửng trong dầu và tạo nên những chất gọi là bọt dầu. Độ nhớt
và sức căng bề mặt của dầu có thể giữ khí trong dầu và gây tạo bọt trong dầu. Dầu
thô sẽ dễ dàng tạo bọt khi:

•

Tỷ trọng API <400 API

•

Nhiệt độ làm việc<1600 F

•

Dầu thô có độ nhớt >53 Cp.
Bọt dầu sẽ làm giảm đáng kể năng suất bình tách bởi vì thời gian lưu giữ cần
thiết để tách hết lượng bọt trong dầu thô càng dài. Dầu chứa bọt không thể đo chính
xác bằng đồng hồ hay bình đo thể tích theo một quy ước nào đó. Những khó khăn
kết hợp với sự tách không hoàn toàn dầu khí để nhấn mạnh sự cần thiết cho các
phương pháp và thiết bị đặc biệt trong xử lý bọt. Có nhiều kiểu bình đặc biệt để
thiết kế xử lý bọt. Sự khuấy nhẹ chất lưu, hỗ trợ trong việc tách khí khỏi dầu và
làm vỡ bọt khi dòng chảy đi qua thiết bị đầu vào. Những cái đĩa khử bọt được lắp
đặt từ cuối đầu vào tơí cuối đầu ra của bình tách, chúng được đặt cách nhau 4 inch
tạo thành một hình chóp ở tâm theo chiều đứng của bình. Những đĩa này được
nhúng trong dầu, hỗ trợ cho việc khuấy khí không hoà tan trong dầu và làm vỡ bọt
khí trong dầu. Những đĩa trên bề mặt phân cách dầu khí thuộc phần chứa khí của
bình dùng để lọc các hạt chất lỏng từ khí và làm vỡ những bọt còn lại trong khoang
chứa khí của bình. Màng ngăn dạng luới dày 6 inch đặt ở cửa ra của khí lọc tiếp
phần sương dầu còn lại trong khí và làm vỡ những bọt dầu còn sót laị trong đó.
Bình tách đứng hình (2.1) được dùng để xử lý bọt dầu thô. Khi dầu chảy xuống đĩa
thì bọt bị biến dạng và vỡ ra. Kiểu này có thể tăng hiệu suất của bình tách trong xử
lý bọt dầu từ 10-15%. Những nhân tố chính trong việc hỗ trợ làm vỡ những bọt dầu
là khuấy, nung nóng, hoá chất và lực ly tâm. Những nhân tố này cũng được dùng để
tách khí sủi bọt trong dầu. Những kiểu bình tách sử dụng trong việc xử lý bọt dầu
thô vừa được cải tiến, chúng được sản xuất ở nhiều nơi khác nhau và một số bình
được thiết kế cho những ứng dụng riêng.

2.2.3.2. Lắng đọng parafin

18
SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường đại học Mỏ-Địa

Parafin lắng đọng trong thiết bị tách làm giảm hiệu suất tách của thiết bị và
nó có thể lắng đọng cục bộ trong bình cản trở hoạt động của màng chiết.
Để loại trừ ảnh hưởng của parafin lắng đọng có thể dùng hơi nóng hoặc dung
môi hoà tan hoàn toàn parafin.
Giải pháp tốt nhất là ngăn cản sự lắng đọng ban đầu của nó bằng nhiệt hay
hoá chất. Một phương pháp khác là phủ bọc bên trong của bình một lớp nhựa (phù
hợp mọi thời điểm). Độ nặng của parafin sẽ làm cho nó rơi khỏi bề mặt trước khi tụ
lại một lớp dày đến mức gây hại.
2.2.3.3. Cát, bùn, cặn khoan, muối và các tạp chất khác
Nếu dòng chất lưu đi lên chứa một lượng đáng kể cát và các vật liệu khác
thì cần phải loại bỏ chúng trước khi đưa chúng vào đường ống. Những hạt cát vừa
với số lượng nhỏ có thể loại bỏ bằng lắng đọng trong bình đứng với một cái phễu
dưới đáy và loại bỏ chúng theo định kỳ. Muối có thể loại bỏ chúng bằng cách cho
thêm nước vào trong dầu và khi muối hoà tan thì nước được tách khỏi dầu và được
xả ra ngoài.
2.2.3.4. Chất lỏng ăn mòn
Chất lỏng giếng có chứa các tạp chất gây ăn mòn, sự ăn mòn này có thể gây
ngưng hoạt động của bình tách. Chất lưu trong giếng dễ gây rỉ sét nhất là nước và
H 2 S ,CO2 . Hai loại khí này có thể tồn tại trong bình tách với số lượng lớn từ 40-

50% thể tích khí. Trong khí tự nhiên có chứa một hàm lượng nước nào đó, hàm
lượng này có thể thấp hơn hoặc cao hơn mức bão hoà. Sự tạo thành nước tự do cùng
với sự giảm áp suất và nhiệt độ sẽ tạo thành hydrat nếu nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ
hydrat. Mặt khác, khi nước lắng xuống phần dưới của ống làm giảm diện tích chảy
của khí và làm rỉ sét đường ống vì nước là chất gây rỉ mạnh. Khí chua (khí có chứa
H 2 S ) gây rỉ sét khi gặp nứơc trong đường ống, hơn nữa khi cháy nó tạo thành SO

rất độc. Trong khí có CO nhưng không hại bằng H 2 S , và cũng có đặc tính rỉ sét khi
có sự hiện diện của nước. Nó là khí không cháy được nên nó làm giảm nhiệt lượng
của khí tự nhiên và càng nghiêm trọng nếu lượng nước lớn.

2.3. CÁC THIẾT BỊ BÊN TRONG BÌNH TÁCH

19
SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường đại học Mỏ-Địa

2.3.1. Bộ điều khiển bao gồm
+ Những thiết bị điều khiển mức chất lỏng đối với dầu và bề mặt tiếp xúc
dầu –nước (sử dụng trong các bình tách 3 pha:dầu –khí –nước)
+ Những van điều khiển áp suất (cho khí hồi lưu để duy trì áp suất trong thiết
bị tách), bộ điều khiển áp suất.

2.3.2. Các van sử dụng trong thiết bị tách và các thiết bị khác
+ Van điều khiển xả dầu
+ Van điều khiển xả nước (trong các thiết bị tách 3 pha hoạt động dầu –khí –
nước)
+ Các van thải
+ Van giảm áp
+ Các van sử dụng cho kính quan sát mực chất lỏng trong thiết bị
+ Các thiết bị đo áp suất
+ Các nhiệt kế (dụng cụ đo nhiệt độ tách)
+ Các thiết bị điều khiển sự giảm áp (cho điều khiển khí)
+ Các kính quan sát mực chất lỏng
+ Đường ống và ống khai thác (đường ống dẫn sản phẩm).
2.3.3. Bộ điều khiển mức chất lỏng
Thông thường là một phao nổi hoạt động gắn với một van trên cửa vào thiết
bị tách, nó có tác động kích thích van tạo ra âm thanh báo động để ngăn cản nguy
hiểm từ sự thay đổi đột ngột mức chất lỏng trong bình tách quá cao hoặc quá thấp.
2.3.4. Thiết bị điều khiển nhiệt độ
Bộ điều khiển nhiệt độ phải đảm bảo sự đóng các đơn vị an toàn, báo động
hay mở ra các con đường vòng qua thiết bị khi nhiệt độ bình tách quá cao hoặc quá
thấp. Các thiết bị này ít được lắp đặt trên các thiết bị tách, chúng chỉ được ứng dụng
trong các trường hợp đặc biệt.
2.3.5. Các van an toàn
Được lắp đặt hầu hết trên các thiết bị tách và thường được bố trí ở vùng điều
khiển áp suất tách của bình tách.
2.3.6. Thiết bị điều khiển áp suất
Được lắp đặt để ngăn cản sự cố xảy ra do áp suất tách thay đổi đột ngột so với
điều kiện áp suất hoạt động bình thường. Các bộ phận này có thể điều khiển
bằng cơ học, bằng khí nén hoặc bằng điện sao cho có thể gây tín hiệu báo động

20

SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường đại học Mỏ-Địa

hoặc đóng một van an toàn nhằm mục đích bảo vệ con nguời và thiết bị tách,
các thiết bị khác trong khu vực làm việc nơi xảy ra sự cố.
2.3.7. Van tháo chất lỏng
Nếu ta tháo một thể tích nhỏ nhất chất lỏng từ bình tách thì có thể gây kích
thích hoặc lôi kéo các van bên trong, hoặc tác dụng có hại vào các vị trí van xả chất
lỏng và có thể gây ra sự ăn mòn thân van thải dẫn đến sự tăng cường mà chúng có
thể gây nổ vỡ tại chỗ hay dưới mức áp suất làm việc. Tuy vậy van xả vẫn hết sức
cần thiết vì các bộ phận xử lý như thiết bị tách ở điều kiện áp suất thấp, các bộ làm
bền, dòng ra của bình tách có thể yêu cầu dòng chảy phải ổn định. Van điều khiển
tháo chất lỏng có đường kính nhỏ hơn dòng ra để đảm bảo dòng qua van luôn chảy
ổn định và liên tục.
2.3.8. Những đầu mối an toàn hay các đĩa ngắt
Một đầu mối an toàn hay các đĩa ngắt ( Rapture disks) là một thiết bị chứa
một miếng kim loại mỏng được thiết kế để làm gián đoạn khi áp suất trong thiết bị
tách vượt quá giới hạn cho phép (giới hạn này được xác định trước). Giá trị này
bằng khoảng từ 1,25-1,5 áp suất nhiệt kế. Đĩa có vai trò quan trọng nhất thường
được kiểm tra sự làm việc sao cho nó hoạt động không gián đoạn khi xẩy ra sự cố
cho tới khi các van an toàn hoạt động và ngăn chặn sự vượt trội về áp suất trong
thiết bị tách.
2.3.9. Màng chiết tách

Các màng chiết tách trong các thiết bị tách có tác dụng ngăn cản chất lỏng bị
cuốn theo dòng khí. Tại đây có thể gây ra sự cố khi sự sụt áp qua màng chiết trở nên
quá lớn (vượt trội giới hạn sự sụt áp cho phép). Nếu sự sụt áp qua màng chiết (đo
bằng inch cột dầu) vượt quá giới hạn thì dầu sẽ bị cuốn theo dòng khí vượt qua
màng chiết và đi ra ngoài cùng với khí. Khả năng có thể xảy ra là sự tắc nghẽn từng
phần của màng chiết do parafin hoặc các vật liệu khác. Điều này giải thích tại sao
một số thiết bị tách không có sự xác định giới hạn dung tích nhưng không vượt quá
giới hạn mức chất lỏng mà ở đó chất lỏng có thể theo dòng khí ra ngoài. Như vậy
nó cũng giải thích tại sao dung tích của một số thiết bị có thể nhỏ đi sử dụng.
Trong những năm gần đây những thiết bị tách với sự giúp đỡ của các màng
chiết mà không phải yêu cầu tháo bớt hay giảm nguyên liệu đầu vào. Những thiết kế
này đã loại trừ được những sự cố gây ra ở đầu vào của thiết bị tách.
2.3.10. Cốc đo mực chất lỏng

21
SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường đại học Mỏ-Địa

Các bộ phận này phải luôn giữ khô và sạch để trong mọi thời điểm sự thông
báo của chúng về mực chất lỏng trong bình tách là hoàn toàn chính xác. Định kỳ lặp
lại sự cân bằng của cốc và làm sạch nó bằng dung môi đặc biệt và giẻ lau sạch.
2.3.11. Đồng hồ đo áp suất và các thiết bị cơ khí khác trong bình tách
Các thiết bị này cần phải được kiểm tra sự hoạt động thống nhất. Các van rẽ

nhánh được sử dụng để đồng hồ đo áp suất có thể dễ dàng lấy ra kiểm tra, làm sạch
và sửa chữa thay thế.
2.4. PHÂN LOẠI BÌNH TÁCH – PHẠM VI ỨNG DỤNG – ƯU NHƯỢC ĐIỂM
TỪNG LOẠI
2.4.1. Cấu tạo chung của bình tách
Mỗi bình tách thông thường bao gồm 5 phần chính:
- Ngăn tách chính: dùng để tách một khối lượng lớn dầu khỏi khí.
- Ngăn làm sạch khí: xảy ra quá trình tách tiếp các phần còn lại như bọt khí
bằng thiết bị khử mùi.
- Ngăn thu dầu.
- Ngăn chắn nước.
- Ngoài ra còn có một bộ phận điều khiển áp suất trong bình thích hợp và
thiết bị điều khiển mực chất lỏng trong bình.

22
SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường đại học Mỏ-Địa

Hình 2.7. Sơ đồ cấu tạo bình tách cơ bản

2.4.2. Phân loại bình tách

23

SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường đại học Mỏ-Địa

Trong thực tế do yêu cầu công nghệ mà bình tách được phân ra làm nhiều
loại, ta có thể phân loại như sau:
2.4.2.1. Phân loại theo chức năng
Tuỳ theo từng chức năng của bình tách mà ta có thể phân loại như sau:

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Bình tách dầu và khí ( oil and gas separator)
Bình tách 3 pha dầu, khí và nước
Bình tách dạng bẫy (trap)
Bình tách từng giai đoạn (stage separator)
Bình tách nước (water knockout), kiểu khô hay ướt
Bình lọc khí (Gas filter)

Bình làm sạch khí (Gas scrubber) kiểu khô hay ướt
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 manifold hoặc
bình chứa để tách chất lưu được 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 tượng chất lưu 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 hoặc có thể 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 kockout) dùng để tách chất lỏng, dẫn dầu lẫn nước khỏi
khí. nước và dầu lỏng thoát ra theo đường đáy bình, còn khí đi 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 (heating oil )
có tác dụng làm chảy hydrat (như glycol) vào chất lưu vỉa từ giếng lên trước khi nối
vào trong bình tách này
+ Bình tách làm sạch khí (gas scrubber) : có thể hoạt động tương tự như bình
tách dầu và khí
Bình tách dầu và khí thường dùng trong thu gom khí,và đường ống phân
phối,những chỗ không yêu cầu phải kiểm soát slugg hoặc heads của chất lỏng. Bình
làm sạch khí kiểu khô dùng thiết bị tách sương và thiết bị bên trong còn lại tương tự
như bình tách dầu và khí.
Bình làm sạch khí kiểu ướt hướng 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 được đưa qua

24
SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản

Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường đại học Mỏ-Địa

một thiết bị tách sương để tách các chất lỏng khỏi nó. Một thiết bị lọc có thể coi như
một thiết bị đặt trước một tổ hợp thiết bị tách khí để bảo vệ nó khỏi chất lỏng hay
nước.
+ 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 để tách bụi, cặn đường ống (line scale), rỉ (rust) và
các vật liệu khác khỏi khí.
+ Flash chamber 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. Đây thường là bình tách
giai đoạn 2 hoặc 3 với chất lỏng được thải vào bình chứa từ Flash chamber.
2.4.2.2. Phân loại bình tách theo hình dạng
Ngoài sự phân loại theo chức năng thì dựa vào hình dạng bên ngoài của bình
tách người ta có thể phân chia bình tách thành các loại sau:

1.
2.
3.

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 được tách tương ứng với số dòng được tách ra

khỏi tháp mà ta có loại bình tách 2 pha (lỏng –khí), bình tách 3 pha (dầu –khínước).
+ 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 từng loại:
Loại 1. Thiết bị bình tách trụ đứng
Các thiết bị bình tách trụ đứng có kích thước thay đổi từ 10-12’’ và 4-5
footsean to seam( S to S) lên đến 10-12 feet đường kính và 15-25 ft (S to S)
+ Hình (2.8): Minh hoạ hình ảnh đơn giản của một thiết bị tách trụ đứng 2
pha hoạt động dầu khí.
+ Hình (2.9): Minh hoạ đơn giản của cấu tạo thiết bị tách trụ đứng 3 pha hoạt
động: dầu –khí –nứơc.
+ Hình (2.10): Minh hoạ hình ảnh đơn giản cấu tạo bình tách 3 pha sử dụng
lực ly tâm.
Dòng nguyên liệu vào xiên theo một ống màng côn. Có các ống màng dẫn
dòng tạo dòng chảy xoáy tròn, nước 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 hưởng của lực ly tâm,

25
SVTT: Nguyễn Đình Hoàng

GVHD: Trần Văn Bản