KHẢO SÁT LỰA CHỌN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC HỢP LÍ CHO BÌNH 3 PHA V1 TRÊN GIÀN CÔNG NGHỆ TRUNG TÂM SỐ 3

1

MỤC LỤC


2

DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG BIỂU


3

LỜI NÓI ĐẦU
Ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam là một ngành non trẻ và ngày một phát
triển mạnh mẽ đã và đang góp phần quan trọng trong sự phát triển của nền kinh tế
quốc dân. Nhiệm vụ của kỹ thuật công nghệ trong lĩnh vực dầu khí là tìm ra những
phương án khả thi để không ngừng nâng cao sản lượng khai thác, xử lý dầu khí.
Cùng với nhịp độ tìm kiếm thăm dò các vỉa sản phẩm mới, thì công tác khai thác,
lựa chọn giải pháp thu gom, xử lý sản phẩm nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế và
giảm bớt chi phí đầu tư cho mỏ là một vấn đề hết sức quan trọng trong công nghệ
khai thác dầu khí.
Xí nghiệp LDDK Việt Nga (Vietsovpetro) được thành lập năm 1981 và bắt đầu
khai thác năm 1986. Hiện VSP đang khai thác ở hai mỏ: mỏ Bạch Hổ (BH) với 10
giàn cố định, 2 giàn công nghệ trung tâm, 12 giàn nhẹ (BK) và mỏ Rồng với hai
giàn cố định và một giàn công nghệ trung tâm, năm giàn nhẹ RC.
Ngày 08 tháng 08 năm 2012 , đại diện tiêu biểu của ngành dầu khí là LDDK
Việt Nga (Vietsovpetro) đã khai thác được trên 200 triệu tấn dầu. Có được thành
tích này chính là nhờ sự lãnh đạo sáng suốt, sự đoàn kết gắn bó khăng khít giữa tập
thể lao động Việt Nam và Cộng hòa Liên bang Nga bên cạnh sự ứng dụng kịp thời

các tiến bộ khoa học kỹ thuật vào thực tế sản xuất. mỏ Bạch Hổ đi vào khai thác
dầu thương mại từ năm 1986 đến nay, đã hơn 26 năm khai thác và đã đóng góp rất
lớn cho nền kinh tế quốc dân, song cho tới thời điểm hiện nay mỏ Bạch Hổ đang ở
giai đoạn sản lượng ngày một giảm cùng với sự gia tăng của hàm lượng nước trong
dầu ngày một cao. Do đó để giải quyết được vấn đề tách dầu trong hỗn hợp dầu,
khí, nước là một vấn đề cấp bách trong thời điểm hiện nay cũng như trong giai đoạn
tới. Việc lựa chọn giải pháp công nghệ thu gom, xử lý, vận chuyển dầu khí là vấn đề
cần thiết cho quá trình phát triển và triển khai công tác khai thác mỏ hiện nay. Việc
giàn công nghệ trung tâm CPP3 được hoàn thiện và đi vào vận hành đã giải quyết
được nhu cầu cấp thiết việc xử lý dầu trong giai đoạn hiện nay.
Để nắm vững và tìm hiểu sâu hơn về công nghệ thu gom, xử lý, vận chuyển
dầu khí trên giàn CPP-3 nên tôi chọn đề tài của mình như sau:
Đề Tài: Khảo sát lập chế độ làm việc hợp lí cho bình tách 3 pha (V-1)
trên giàn công nghệ trung tâm số 3 của Mỏ Bạch Hổ


4

Do trình độ còn hạn chế nên chuyên đề này sẽ không tránh khỏi thiếu sót. Vậy
kính mong sự góp ý của hội đồng giám khảo giúp tôi nâng cao thêm hiểu biết của
mình ,.
Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy Triệu Hùng Trường cùng toàn thể cán bộ
của xí nghiệp Cơ Điện (vietsovpetro) và cán bộ kỹ thuật trên giàn công nghệ trung
tâm số 3 đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong thời gian qua để tôi hòan thành chuyên đề
này.
Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội , ngày 15 tháng 05 năm 2014
Sinh viên thực hiện

ĐỒNG NGUYÊN QUÝ

5

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MỎ BẠCH HỔ
1.1 Vị trí địa lý và khái quát lịch sử vùng mỏ Bạch Hổ.
1.1.1. Vị trí địa lý.

Hình 1.1 - Vị trí địa lý
Mỏ Bạch Hổ nằm ở lô số 09 của bể Cửu Long thuộc thềm lục địa Nam Việt
Nam, tọa độ địa lý: 90º30’-90º50’ vĩ Bắc,107º50-108º kinh Đông. Chiều sâu mực nước
khoảng 50m. Diện tích khoảng 10.000 km², cách cảng dịch vụ của Xí nghiệp Liên
doanh Dầu khí Vietsovpetro khoảng 120 km. Ở phía Tây Nam của mỏ Bạch Hổ
khoảng 35 km là mỏ Rồng, xa hơn nữa là mỏ Đại Hùng.
1.1.2. Khái quát lịch sử thăm do, khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ
Bồn trũng Cửu Long được các nhà địa chất quan tâm từ trước ngày Miền Nam
hoàn toàn giải phóng. Tính đến nay, việc nghiên cứu bồn trũng Cửu Long nói
chung, mỏ Bạch Hổ nói riêng đã trải qua các giai đoạn sau:
* Giai đoạn trước 1975.
Công cuộc tìm kiếm và thăm dò dầu khí trước ngày miền Nam giải phóng được
tiến hành bởi các công ty dầu khí tư bản, kết quả cho thấy rất hy vọng tìm thấy dầu
trong trầm tích Kainozoi ở thềm lục địa phía Nam Việt Nam.
Mỏ Bạch Hổ được công ty dầu khí Mobil của Mỹ phát hiện bằng các tài liệu địa
chấn cho đến 1974 thì công ty này và một số công ty của tư bản khác bắt đầu khoan


6

thăm dò. Công ty Pecten khoan giếng Hồng IX, Dừa IX, Dừa 2X và Mía 1X. Công

ty Mobil khoan giếng Bạch Hổ IX. Trong các giếng khoan trên đã tìm thấy dầu ở
tầng Mioxen hạ.
* Giai đoạn năm 1975-1980.
Sau ngày miềm Nam hoàn toàn giải phóng công cuộc tìm kiếm thăm dò vẫn
được tiến hành, thăm dò địa chấn và khoan các giếng khoan thăm dò trên mỏ. Trên
cơ sở tài liệu cũ trước 1975.
Kết quả thăm dò các tuyến địa chấn và các giếng khoan trên khu vực mỏ Bạch
Hổ nói riêng và thềm lục địa Nam Việt Nam nói chung, Hồ Đắc Thắng và Ngô
Thường San đã xây dựng các báo cáo tổng hợp đầu tiên mang tên “Cấu trúc địa
chất và triển vọng dầu khí thềm lục địa Nam Việt Nam”.
* Giai đoạn 1980 đến nay.
Xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro được thành lập vào ngày 19/6/1981. Sự kiện
này đánh dấu bước phát triển mới rất quan trọng đối với ngành công nghiệp dầu khí
Việt Nam. Ngày 31-12-1983 tàu Ikhain Mirchin đã khoan giếng thăm dò đầu tiên
BH-5 tại mỏ Bạch Hổ, ngày 24-05-1984 tại giếng này đã phát hiện ra dòng dầu
công nghiệp đầu tiên.Vào ngày 26/6/1986 tấn dầu đầu tiên tại mỏ được khai thác.
Ngoài mỏ Bạch Hổ ra XN còn phát hiện ra mỏ Rồng và mỏ Đại Hùng và hai mỏ
này hiện đang khai thác.
Năm 1988 một sự kiện đặc biệt đối với mức tăng sản lượng khai thác dầu khí
của Liên doanh, đó là lần đầu tiên Việt Nam phát hiện ra tầng dầu có sản lượng lớn
(gần 1000 tấn/ ngày đêm/giếng) trong đá móng Granit nứt nẻ. Nhờ vậy mà sản
lượng khai thác dầu giai đoạn 1991-1997 tăng từ 8000 lên trên 25000 tấn/ngày đêm.


7

CHƯƠNG 2
THIẾT BỊ TÁCH VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH PHA LỎNG KHÍ
2.1. Mục đích tách pha lỏng khí
Dầu thô sau khi khai thác lên được tách pha lỏng – khí nhằm mục đích:

- Thu hồi khí làm nguyên liệu cho công nghiệp hoá hoặc dùng làm nhiên liệu.
- Giảm xáo trộn của dòng khí - dầu, giảm sức căng kháng thuỷ lực trên các ống
dẫn và hạn chế sự tạo thành nhũ tương.
- Giải phóng các bọt khí đã tách trên đường ống.
- Giảm các va đập áp suất khi tạo trên ống thu gom hỗn hợp dầu - khí dẫn tới các
trạm bơm hoặc trạm xử lý.
- Tách nước khỏi dầu khi khai thác các nhũ tương không ổn định.
2.2. Cơ chế tách pha lỏng khí
Chúng ta có thể đánh giá quá trình tách pha bằng thực nghiệm hoặc lý thuyết.
Nghiên cứu thí nghiệm về tách khí của các mẫu dầu tiến hành bởi các bơm cao áp
theo hai phương pháp: tiếp xúc một lần và vi sai hoặc nhiều lần. Mẫu nghiên cứu có
thể là mẫu ngầm lấy trực tiếp ở đáy giếng hoặc mẫu tái tạo trên mặt đất. Dù mẫu
nào cũng phải bảo đảm tỷ lệ dầu - khí đúng như tỷ lệ trong điều kiện mỏ. Mẫu được
cho vào bình cao áp với nhiệt độ không đổi. Sự thay đổi áp suất thực hiện bằng bơm
piston thuỷ ngân, sự thay đổi thể tích sẽ được đo trực tiếp.
Với thí nghiệm tách tiếp xúc, áp suất trong bơm đầu tiên được nâng cao hơn
điểm bọt, rồi giảm đột ngột từng nấc một, sau đó ghi nhận giá trị thể tích tương ứng.
Khi giảm tới điểm bọt, khí sẽ tách ra, độ nén của hệ thống sẽ tăng cho nên một thay
đổi nhỏ áp suất sẽ dẫn đến sự thay đổi lớn về thể tích trong bình. Vì vậy thí nghiệm
về tiếp xúc có thể dùng để xác định điểm bọt khi áp suất thấp hơn điểm bọt. Tại mỗi
nấc áp suất ta không thể phân biệt thể tích khí và dầu mà chỉ có thể ghi thể tích tổng
(hình 2.1).
Với thí nghiệm tách vi sai thường bắt đầu bởi áp suất điểm bọt vì nếu trên giá trị
này thì lại giống với trường hợp tách tiếp xúc. Khác với tách tiếp xúc, sau mỗi lần
giảm áp thì khí được giải phỏng khỏi bình bằng cách giữ áp suất bơm không đổi.
Thể tích khí được giãn nở tới điều kiện chuẩn, so sánh với điều kiện bình cao áp ta
được hệ số giãn nở E và yếu tố Z. Thể tích dầu được đo trực tiếp sau khi giải phóng
khí (hình 2.2).

8

Hình 2.1- Tách tiếp xúc

Hình 2.2 -Tách vi sai
Chú thích:
P- áp suất ban đầu của mẫu
Ps- áp suất bọt ứng với nhiệt độ thí nghiệm
Sự khác nhau cơ bản giữa hai kiểu tách ( hình 2.1 và hình 2.2 ) cho thấy rằng
trong thí nghiệm tiếp xúc, khi giảm áp từ đầu đến giá trị cuối cùng thì khí không
được tách mà luôn tiếp xúc cân bằng với dầu nên thành phần Hydrocacbon không
thay đổi. Ngược lại ở thí nghiệm vi sai sau mỗi nấc giảm áp, khí được giải phóng
nên thành phần Hydrocacbon trong bình thay đổi và liên tục giàu thêm các thành
phần nặng, còn trọng lượng trung bình phân tử khí tăng lên. Nếu điều kiện thí nghiệm
đều là đẳng nhiệt, đều giảm áp từng nấc. Với tổng như nhau thì thể tích chất lỏng thu
được ở nấc áp suất cuối cùng sẽ khác nhau tùy theo tính chất của dầu. Với dầu có khí
hòa tan chủ yếu là Metan và Etan thì thể tích dầu cuối cùng trong hai thí nghiệm thực tế
là như nhau. Ngược lại, nếu dầu có hàm lượng các cấu tử trung gian như Propan,
Pentan cao thì thể tích dầu cuối cùng sẽ khác nhau. Nói chung, tách vi sai cho nhiều
dầu hơn là tách tiếp xúc. Nguyên nhân có thể là khi tách một bậc, dầu tiếp xúc với một


9

thể tích khí lớn, các cấu tử trung gian dễ thoát và nhập vào khối khí này. Còn khi tách
vi sai, thể tích khí luôn bé hơn nên các thành phần này khó xâm nhập vào đó. Tóm lại,
sư sai lệch về thể tích giữa hai phương pháp là có, song không phải bao giờ cũng xảy ra
và ta có thể đo bằng thí nghiệm.
Trong điều kiện mỏ, sự tách khí cũng xảy ra khi P < Ps; đầu tiên khí được giải
phóng, phân bố đều trong mỏ và bất động cho tới khi đạt tới một tỷ lệ tiêu chuẩn

nào đó cỡ 12%. Khi vượt tỷ lệ này, khí bắt đầu chuyển động nhanh hơn dầu. Một
khi khí được giải phóng, khí không còn tiếp xúc cân bằng với dầu nên quá trình
được mô tả bởi thí nghiệm vi sai là phù hợp nhất.
Sự thay đổi thể tích dầu khai thác xảy ra qua các khâu từ mỏ tới bể chứa khó mô
tả hơn, song về tổng thể, người ta xem như là tách tiếp xúc không đẳng nhiệt. Sự
giãn nở trong quá trình khai thác trước hết cần xem xét điều gì xảy ra khi dầu di
chuyển từ mỏ tới thiết bị tách trên mặt đất. Việc giải phóng khí trong bất kỳ bình
tách nào cũng được xem là tách tiếp xúc ( Foratine ), khí tồn tại cân bằng với dầu.
Khi sử dụng kỹ thuật tách từng bậc, dầu rời bình tách thứ nhất lại được tiếp tục tách
ở bình tách thứ hai lại được tách tiếp xúc ở bình tách thứ ba…Sự cách ly vật lý giữa
các bậc tách tương ứng với tách vi sai. Nói khác đi là kỹ thuật tách nhiều bậc chính
là chế độ tách vi sai ở chế độ không đẳng nhiệt. Trong thực tế, tách nhiều bậc được
dùng phổ biến vì tách vi sai nói chung cho thể tích dầu nhiều hơn tách tiếp xúc.
2.3. Các phương pháp tách dầu khí
2.3.1. các phương pháp tách dầu ra khỏi khí.
Các phương pháp dùng để tách dầu ra khỏi khí trong bình tách bao gồm: Trọng
lực, va đập, thay đổi hướng và tốc độ chuyển động dòng hỗn hợp, dùng lực ly tâm,
cơ chế keo tụ và thấm.
2.3.1.1. Tách trọng lực
Nguyên lý tách dựa vào sự chênh lệch về tỷ trọng. Khí nhẹ hơn dầu, ở điều kiện
chuẩn các giọt dầu nặng hơn khí tự nhiên từ 400 đến 1600 lần. Khi áp suất và nhiệt
độ tăng thì sự chênh lệch đó sẽ giảm nhanh. Nếu kích thước các giọt đủ lớn thì
chúng sẽ dễ dàng lắng đọng và tách ra. Tuy nhiên điều đó ít xảy ra vì kích thước các
hạt lỏng thường bé làm cho chúng có xu hướng nổi trong khí và không thể tách ra
khỏi dòng khí trong thời gian ngắn, đặc biệt nếu tốc độ dòng khí cao. Khi ta giới
hạn tốc độ dòng khí thì ta có thể thu được kết quả tách thỏa mãn nhờ cơ chế phân ly
trọng lực.


10

Các hạt chất lỏng có kích thước từ 100 µm trở lên được tách cơ bản trong các
thiết bị tách trung bình, còn các hạt có kích thước nhỏ hơn cần nhờ đến bộ chiết
sương.
2.3.1.2. Tách va đập
Dòng khí có chứa hỗn hợp lỏng đập vào một tấm chắn, chất lỏng sẽ dính lên bề
mặt tấm chắn và chập lại với nhau thành các giọt lớn và lắng xuống nhờ trọng lực.
Khi hàm lượng chất lỏng cao hoặc kích thước các hạt bé, để tăng hiệu quả tách
người ta cần tạo ra nhiều va đập nhờ sự bố trí các mặt chặn kế tiếp nhau.
2.3.1.3. Thay đổi hướng và chiều chuyển động
Cơ chế này dựa trên nguyên tắc lực quán tính của chất lỏng lớn hơn chất khí.
Khi dòng khí có mang theo chất lỏng gặp các chướng ngại vật sẽ thay đổi hướng
chuyển động một cách đột ngột. Do có quán tính lớn, chất lỏng vẫn tiếp tục đi theo
hướng cũ, va vào bề mặt vật cản và dính vào đó, chập lại và dính vào với nhau tạo
thành những giọt lớn và lắng xuống dưới nhờ trọng lực. Còn chất khí do có quán
tính bé hơn, chấp nhận sự thay đổi hướng một cách dễ dàng và bỏ lại các hạt chất
lỏng để bay theo hướng mới.
Vai trò của quán tính cũng được vận dụng để tách lỏng - khí bằng phương pháp
thay đổi tốc độ dòng khí đột ngột. Khi giảm tốc độ dòng khí đột ngột, do quán tính chất
lỏng lớn sẽ vượt lên trước và tách ra khỏi chất khí. Ngược lại khi tăng tốc một cách đột
ngột thì chất khí sẽ vượt lên trước nhờ quán tính bé hơn.
2.3.1.4. Sử dụng lực ly tâm
Khi dòng hơi chứa lỏng buộc phải chuyển động theo quỹ đạo vòng với tốc độ đủ
lớn, lực ly tâm sẽ đẩy chất lỏng ra xa hơn, bám vào thành bình, chập dính với nhau
thành các giọt lớn và lắng xuống dưới nhờ trọng lực. Còn chất khí do có lực ly tâm
bé nên sẽ ở phần giữa bình và thoát ra ngoài theo đường thoát khí. Đây là một trong
các phương pháp hiệu quả nhất để tách lỏng ra khỏi khí. Hiệu quả sẽ tăng cùng với
sự tăng tốc dòng khí, nên ta có thể giảm được kích thước của thiết bị.
2.3.1.5. Đông tụ
Các đệm đông tụ là một phương pháp có hiệu quả để tách lỏng ra khỏi khí tự

nhiên. Một trong các ứng dụng phổ biến nhất là tách dầu trong hệ thống vận chuyển
và phân phối khí. Vì lúc đó tỷ lệ lỏng trong khí nói chung là thấp. Để tách lỏng
trong đệm đông tụ sử dụng tập hợp các cơ chế: va đập, thay đổi hướng, thay đổi tốc
độ dòng và keo tụ. Hiệu quả phụ thuộc vào diện tích có thể tập hợp và chập dính
các hạt chất lỏng.


11

Khi dùng đệm cho các thiết bị tách, người ta thường lưu ý hai điều: các đệm nếu
được chế tạo từ vật liệu giòn rất dễ hỏng khi vận chuyển và lắp đặt, các đệm kiểu
lưới thép đan có thể bị tắc bít do lắng đọng Parafin và các vật liệu khác.
2.3.1.6. Phương pháp thấm
Trong một số trường hợp, vật liệu xốp có tác dụng loại bỏ hoặc tách dầu ra khỏi
dòng khí. Khí qua vật liệu xốp sẽ chịu va đập, thay đổi hướng và tốc độ chuyển
động. Khi đó khí dễ dàng đi qua, còn các hạt chất lỏng được giữ lại.
2.3.2. Các phương pháp tách khí ra khỏi dầu
Các phương pháp tách khí ra khỏi dầu bao gồm: cơ học, nhiệt và hóa học.
2.3.2.1. Các giải pháp cơ học
Phổ biến là dao động, va đập, lắng và lực ly tâm.
- Các rung động điều hòa có kiểm soát tác động lên dầu sẽ làm giảm sức căng bề
mặt và độ nhớt của dầu giúp cho việc tách khí được diễn ra dễ dàng hơn, các bọt khí
sẽ kết dính lại với nhau và thoát ra khỏi dầu.
- Trên đường đầu vào bình tách, thường lắp chi tiết tách khí cơ bản, có tác dụng
đưa dòng chất lỏng vào bình với độ rối tối thiểu, phân tán dầu cho khí dễ dàng thoát
ra. Các chi tiết này còn loại trừ các va đập cao tốc của chất lỏng với thành bình. Các
tấm chắn còn được bố trí trên đường lắng của dầu, sẽ trải chúng thành những lớp
mỏng trên đường chảy xuống phần lắng. Các giọt dầu sẽ lăn và dàn trải làm tăng
hiệu quả tách bọt khí và thường được dùng để tách dầu bọt.
- Các tấm chắn có đục lỗ và đệm chắn thường dùng để tách khí không hòa tan,

nếu kết hợp với rung động nhẹ sẽ tăng thêm hiệu quả tách bọt.
- Nếu để lắng một thời gian đủ lớn, khí tự do sẽ được tách ra khỏi dầu, việc kéo
dài thời gian lưu trữ sẽ kéo theo sự gia tăng đường kính hoặc chiều sâu lớp chất
lỏng trong bình tách. Tuy nhiên việc tăng chiều sâu lớp chất lỏng sẽ ít đem lại hiệu
quả, vì dầu sẽ ngăn cản sự thoát của khí tự do. Kết quả tối ưu chỉ thu được khi lớp
dầu lắng là mỏng, tức là cần có tỷ lệ bề mặt tiếp xúc và thể tích dầu cao.
- Dưới tác dụng của lực ly tâm, dầu nặng hơn nên được giữ lại ở thành bình còn
khí chiếm vị trí phía trong của dòng xoáy lốc.
2.3.2.2. Các giải pháp nhiệt
Nhiệt đóng vai trò làm giảm sức căng bề mặt trên các bọt khí và giảm độ nhớt
của dầu, giảm khả năng lưu trữ khí bằng thủy lực. Phương pháp hiệu quả nhất để
làm nóng dầu thô là cho chúng đi qua nước nóng. Đây là phương pháp hiệu quả
nhất với các loại dầu bọt, tuy vậy không dùng cho các bình tách mà chỉ áp dụng cho


12

các bể chứa công nghệ. Nhiệt được cung cấp trực tiếp bởi nồi hơi và qua các bộ
phận trao đổi nhiệt.
2.3.2.3. Các giải pháp hóa học
Tác dụng chính của hóa chất là giảm sức căng bề mặt, làm giảm xu hướng tạo
bọt của dầu và do đó tăng khả năng tách khí.
2.4. Thiết bị tách pha
Thiết bị tách là một thuật ngữ dùng để chỉ một bình áp suất sử dụng để tách chất
lưu thành các pha khí và lỏng.
Các thiết bị truyền thống thường gọi là bình tách hoặc bẫy, lắp đặt tại vị trí sản
xuất hoặc ở các giàn ngay gần miệng giếng, cụm phân dòng, trạm chứa để tách chất
lỏng giếng thành khí và lỏng.
Các thiết bị chỉ dùng để tách nước hoặc chất lỏng (dầu + nước) ra khỏi khí,
thường có tên gọi là bình nốc ao 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 đáy bình, còn khí thoát ra ở phần đỉnh bình.
Thiết bị tách truyền thống làm việc ở áp suất thấp gọi là buồng Flat. Chất lưu
vào từ các bình tách cao áp, còn chất lưu đi ra được truyền tới các bể chứa, cho nên
thường đóng vai trò bình tách cấp hai hoặc cấp ba, có vai trò 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 thô và lọc ướt. Loại
lọc thô 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. Loại lọc ướt dòng hơi đi qua một đệm lỏng, có thể
là dầu để rửa sạch bụi bẩn 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.
Bình thấm khí ám chỉ bầu lọc kiểu thô, nhất là dùng để tách bụi. Môi trường
thấm trong bình có tác dụng loại bỏ bụi, cặn, gỉ và các vật liệu lạ ra khỏi dòng khí
và đồng thời cũng thường dùng để tách lỏng.


13

2.4.1. Chức năng của thiết bị tách pha
Mỗi thiết bị tách pha phải thực hiện 3 chức năng là: chức năng chính, chức năng
phụ và chức năng đặc biệt.
- Chức năng cơ bản bao gồm tách dầu khỏi khí, tách khí khỏi dầu và tách nước
khỏi dầu.
- Chức năng phụ của bình tách bao gồm duy trì áp suất tối ưu và mức chất lỏng

trong bình tách.
- 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.
2.4.2 .Phân loại thiết bị tách pha
Bình tách được phân loại theo chức năng, áp suất làm việc, hình dáng, theo mục
đích sử dụng, theo nguyên tắc tách cơ bản.
2.4.2.1. Phân loại theo chức năng và áp suất làm việc
Theo chức năng:
- Bình tách dầu và khí.
+ Bình tách 3 pha: dầu, khí và nước.
+ Bình tách dạng bẫy.
+ Bình tách từng giai đoạn.
+ Bình tách nước kiểu khô hay ướt.
+ Bình lọc khí.
+ Bình tách và lọc.
Theo áp suất làm việc: Trong thực tế, ta gặp các bình tách có áp suất làm việc
với các áp suất từ giá trị chân không khá cao cho tới 300 at và phổ biến là trong giới
hạn 1,5 tới 100at. Loại thấp áp từ 0,7 đến 15at, trung áp 16 đến 45at, cao áp từ 45
đến 100at.
2.4.2.2. Phân loại bình tách theo phạm vi ứng dụng
Chế tạo theo mục đích riêng như để thử giếng, để khai thác, để đo…
Bình tách thử giếng dùng để nối với giếng cần phải thử hoặc cần phải kiểm tra,
để tách và đo chất lỏng, do đó có trang bị các loại đồng hồ để đo tiềm năng dầu, khí,
nước; thử định lỳ các giếng khai thác hoặc các giếng ở biên mỏ. Thiết bị có hai kiểu
tĩnh tại và di động, có thể 2, 3 pha, trụ đứng hay trụ ngang, trụ 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 các loại dầu khác nhau, có thể
loại 2 hoặc 3 pha. Ở loại 2 pha, sau khi tách chất lỏng được đo ở phần thấp nhất của

14

bình. Trong thiết bị tách 3 pha, ta có thể chỉ đo dầu hoặc cả dầu lẫn nước. Việc đo
lường thực hiện theo giải pháp: tích lũy, cách ly và xả vào buồng đo.
Bình tách khai thác dùng tách chất lỏng giếng khai thác từ một giếng hoặc một
cụm giếng.
Bình tách nhiệt độ thấp là một kiểu 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 của chất
lỏng giếng. sự giảm nhiệt thực hiện theo hiệu ứng Joule-Thomson khi giãn nở chất lỏng
qua van giảm áp-nhờ đó xảy ra ngưng tụ. Chất lỏng thu hồi lúc đó cần được ngưng tụ ổn
định để ngăn bay hơi thái quá trong bể chứa.
Ngoài ra, ta còn gặp bình tách dầu bọt, bình tách theo bậc, bình tách treo.
2.4.2.3. Phân loại bình tách theo nguyên lý tách cơ bản
Tách cơ bản còn gọi là tách sơ cấp. Các nguyên lý dùng trong giai đoạn này
thường là trọng lực, va đập lệch dòng hoặc đệm chắn. Còn ở cửa ra của khí (không
nhiều) có lắp đặt bộ phận chiết sương.
Loại va đập hoăc keo tụ bao gồm tất cả các thiết bị ở cử vào có bố trí các tấm va
đập hoặc đệm chắn để thực hiện tách sơ cấp.
Nguyên lý tách ly tâm có thể dùng cho sơ cấp hoặc dùng cả cho thứ cấp, lực ly
tâm được tạo ra theo nhiều cách:
- Dòng vào chảy theo hướng tiếp tuyến với thành bình.
- Phía trong bình có hình xoắn, phần trên và dưới (phần đẩu hoặc cuối) được mở
rộng hoặc mở rộng toàn phần.
Lực ly tâm tạo ra các dòng xoáy với tốc độ cao đủ để tách chất lỏng. Tốc độ cần
thiết để tách ly tâm thay đổi từ 3 đến 20m/s và giá trị phổ biến từ 6 đến 8m/s. Đa số
thiết bị ly tâm có dạng hình trụ đứng. Tuy nhiên ở các thiết bị hình trụ ngang cũng
có thể lắp các thiết bị tạo ly tâm ở đầu vào để tách sơ cấp và đầu ra của khí để tách
lỏng.

2.4.2.4. Phân loại bình tách theo hình dạng

a) Bình tách hình trụ đứng
- Bình tách trụ đứng 2 pha: dầu - khí.
- Bình tách trụ đứng 3 pha: dầu - khí - nước.
- Bình tách 3 pha sử dụng lực ly tâm.


15

Bình tách hình trụ đứng có đường kính từ 10 inch đến 10 ft, cao từ 4 đến 25 ft
thường dùng khi:
- Tỷ lệ khí - lỏng cao.
- Chất lỏng giếng có nhiều cát, bùn và tạp chất rắn khác.
- Nơi có diện tích hạn chế như các trạm chứa và các giàn khai thác ngoài biển
- Cho các giếng có lưu lượng thay đổi trong phạm vi rộng, tức thời.
- Ở dòng chảy xuôi có thể xảy ra ngưng tụ hoặc keo tụ.

Hình 2.3- Bình tách hình trụ đứng 2 pha


16

6
11
7
9
10
8
1
4
3

2
5
1
2
3
4
5
6
7
8
9


17

10
11
-cửa vào nguyên liệu
-van điều áp hồi lu khí
-đệm chiết
-bộ phận tách khí trên cửa vào
-đĩa kim loại làm lệch hớng dòng chảy
-thiết bị điều khiển mực chất lỏng
-van vận hành ngăn dầu
-phao không trọng lợng

-thiết bị điều khiển mực chất lỏng
-phao trọng lợng
-van vận hành ngăn nớc

water
oil
gas
dầu
nớc
khí

Hỡnh 2.4- Bỡnh tỏch hỡnh tr ng 3 pha

bộ chiết sơng


18

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 2.5- Bỡnh tỏch hỡnh tr ng 3 pha s dng lc ly tõm


19

Chú thích:
1- Cửa vào của hỗn hợp
4- Bề mặt tiếp xúc dầu – khí
2- Bộ phận chuyển động xoáy
5- bề mặt tiếp xúc dầu - nước
3- Vòng hình tròn
b) Bình tách hình trụ nằm ngang
Loại bình tách hình trụ nằm ngang gồm có :
- Bình tách hình trụ nằm ngang 2 pha.
- Bình tách hình trụ nằm ngang 3 pha.
Bình tách hình trụ ngang có thể đơn hoặc kép có thể 2 pha hoặc 3 pha. Loại
kép gồm hai hình bố trí chồng lên nhau, loại đơn phổ biến hơn vì có diện tích lớn
cho dòng khí, mặt tiếp xúc dầu khí rộng và thời gian lưu trữ dài nhờ có thể tích dầu
lớn và thau rửa dễ dàng. Đường kính thay đổi từ 10 đến 16ft và chiều dài từ 4 đến
70ft. Thường áp dụng trong trường hợp sau:
+ Cần tách hiệu quả dầu - nước, tức là khi cần phải tách 3 pha.
+ Tách dầu bọt: nhờ diện tích tiếp xúc lỏng khí lớn, bọt sẽ bị phá hủy nhanh
cho phép tách bọt khí có hiệu quả.
+ Nơi chiều cao hạn chế do có mái thấp.
+ Tỷ lệ dầu – khí cao.
+ Cho các giếng tốc độ khai thác ổn định, cột áp chất lỏng bé.
+ Cần loại trừ bộ khống chế mức tiếp xúc dầu - nước.
Ngoài ra, còn hay dùng cho kiểu tự hành, các trạm tách
+ Ở dòng đi vào các thiết bị xử lý
+ Ở dòng đi ra khỏi các thiết bị khai thác để tạo ngưng tụ và keo tụ


20

Hình 2.6- Bình tách hình trụ nằm ngang 2 pha
1.Cửa vào tách khí thành phần.
3.Van điều áp hồi lưu.
5.Bộ điều khiển mực chất lỏng.

2.Màng chiết dạng cánh.
4.Miệng phao
6.Van vận hành ngăn dầu


21

Hình 2.7- Bình tách hình trụ nằm ngang 3 pha
1.Cửa vào tách khí thành phần.
3.Van điều áp hồi lưu.
5.Bộ điều khiển mực chất lỏng.
7.Van vận hành ngăn nước.
9.Phao trọng lượng.

2.Màng chiết dạng cánh.
4.Miệng phao.
6.Van vận hành ngăn dầu.
8.Phao không trọng lượng.

c) Bình tách hình cầu
Bình tách hình cầu bao gồm:
- Bình tách hình cầu 2 pha dầu – khí.
- Bình tách hình cầu 3 pha dầu – khí – nước.
Bình tách hình cầu, thường có đường kính từ 24 đến 27 inch điều kiện sử
dụng bao gồm:

- Tỷ lệ dầu – khí cao, tốc độ khai thác ổn định, chất lỏng không có cột áp.
- Điều kiện không gian lắp đặt phù hợp.
- Dòng đi xuống của thiết bị xử lý (khử ẩm, khử chua…)


22

- Cần thiết bị tách nhỏ, chỉ cần 1 ngưởi có thể vận chuyển hoặc lắp ráp.
- Làm bộ lọc nhiên liệu để sử dụng ở hiện trường hoặc ở các nhà máy

Hình 2.8- Bình tách hình cầu 2 pha dầu khí
Chú thích:
1- Bộ phận ly tâm
4- Thiết bị điều khiển mức chất lỏng trong bình
2- Màng chiết
5- Van xả dầu tự động
3- Phao đo mức chất lỏng


23

Hình 2.9- Bình tách hình cầu 3 pha
Chú thích:
1- Thiết bị đầu vào
5- Thiết bị điều khiển mức nước
2- Bộ phận chiết sương
6- Thiết bị điều khiển mức dầu
3- Phao báo mức dầu
7- Phao xả dầu tự động
4- Phao báo mức nước

8- Phao xả nước tự động
2.4.3. Các giai đoạn tách
Bình tách hoạt động theo 4 giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: là giai đoạn đầu của quá trình tách. Hỗn hợp sản phẩm được tạo
rối và phân tán để tách các bọt khí.
Giai đoạn 2: là sự tách bằng trọng lực, thực hiện tách bổ sung các bọt khí
còn sót mà giai đoạn 1 chưa tách được bằng cách trải hỗn hợp thành những lớp
mỏng trên mặt phẳng nghiêng. Để tăng hiệu quả tách, trên mặt phẳng nghiêng có
bố trí các gờ chặn nhỏ, đồng thời tăng số lượng các tấm lệch dòng.


24

Giai đoạn 3: là sự tách sương, sử dụng bộ chiết sương để giữ lại các giọt dầu
bị cuốn theo dòng khí. Sự tách các giọt lỏng ra khỏi dòng khí dựa trên tập hợp các
cơ chế: va đập, trọng lực, thay đổi hướng và tốc độ dòng khí.
Giai đoạn 4: là giai đoạn lắng trọng lực, sự phân lớp các chất lỏng: pha lỏng
nhẹ hơn sẽ nổi trên pha lỏng nặng hơn. Sự sa lắng các giọt chất lỏng tuân theo định
luật Stock.
Hỗn hợp sản phẩm khai thác qua đường vào tới bộ tách cơ bản. Tại đây pha
khí được tách khỏi lỏng rồi đi lên bộ phận chiết sương để lọc các giọt lỏng bị cuốn
theo dòng khí. Chất lỏng chảy xuống bộ phận tách thứ cấp là các tấm lệch dòng có
bố trí các gờ để tách hiệu quả tách các bọt khí còn sót trong pha lỏng mà bộ phận
tách cơ bản chưa tách được. Sau đó pha lỏng chảy xuống phần lắng, tại đây khí
được tách triệt để và dầu nước được phân lớp rồi được xả ra ngoài qua các van xả
tương ứng. Pha lỏng được lưu giữ ở phần lắng một thời gian theo thiết kế.

CHƯƠNG 3
KHÁI QUÁT VỀ GIÀN CÔNG NGHỆ TRUNG TÂM SỐ 3
3.1. Giới thiệu chung về giàn công nghệ trung tâm số 3.

Giàn công nghệ trung tâm số 3 hoàn thiện và được đưa vào sử dụng từ tháng 2
năm 2004 đây là một trong những thành quả của sự lao động sáng tạo của tập thể
đội ngũ cán bộ công nhân viên Xí nghiệp LD Vietsovpetro và là niềm tự hào của
nền công nghiệp dầu khí Việt Nam. Giàn Công Nghệ Trung Tâm số 3 là một bộ
phận của tổ hợp công nghệ trung tâm 3 (CTK3) được đặt ở phía Nam của mỏ Bạch
Hổ với mục đích nhận dầu từ các giàn nhẹ (BK) và các giàn cố định mỏ Bạch Hổ về để
xử lý dầu, khí, nước. Từ đây dầu thành phẩm được bơm đến các tàu chứa, khí tách ra
được đưa về giàn nén khí trung tâm, nước tách ra được xử lý sạch đảm bảo tiêu chuẩn
an toàn và bảo vệ môi trường sau đó xả xuống biển.
Giàn công nghệ trung tâm 3 (CPP3) được thiết kế với công suất thiết kế là
15.000 tấn dầu/ngày đêm, 4.000 m3 nước/ngày đêm (tối đa có thể xử lý được
12.000 m3 nước/ngày) và lưu lượng khí tách là 3 triệu m3/ngày đêm.
Ngoài CPP-3 ra, tổ hợp công nghệ trung tâm 3 còn có:
- Giàn bơm ép nước PPD -30.000.


25

Giàn bơm ép nước PPD-30.000 được thiết kế với 03 tổ máy với tổng công suất
thiết kế là 30.000 m3/ngày đêm với áp suất đầu ra của nước là 250 bar, hòa chung
vào hệ thống bơm ép nước vào vỉa của mỏ Bạch Hổ.
- Khu nhà ở
Khu nhà ở được đặt ở giữa giàn ép vỉa PPD-30.000 và giàn xử lý dầu trung tâm
CPP-3. Với tổng sức chứa 140 người.
3.2. Hệ thống công nghệ trên giàn công nghệ trung tâm số-3.
3.2.1 Riser block.
Trên Riser block bao gồm các cụm thiết bị công nghệ:
- Skid 1: Cụm phân dòng hỗn hợp lưu chất các giàn nhẹ –M1, gồm 3 đường phân
dòng 12” nối với các ống đứng dầu từ BK-4, BK-5, BK-6, BK-8, BK-9, BK14, BK-CNV và giàn 2, xem hình 1. Trên các tuyến và các ống đứng có lắp
đặt các van SDV. Hóa phẩm chống ăn mòn và hoá phẩm phá nhũ nước trong

dầu được bơm vào 3 tuyến khai thác hỗn hợp dầu-nước.
- Skid 2: Cụm phân dòng khí - M2, ống 8” nhận khí từ BK-9.
Hệ thống đường ống vận chuyển dầu đi tàu chứa VSP-01 và tàu chứa Ba Vì.
- Skid 3: Pig-Lauch trên đường vận chuyển dầu đến tàu chứa Ba Vì.
- Skid 4: Cụm thiết bị đo dầu đến giàn CNTT-2, gồm 2 bộ đo trái chiều để đo dầu
bơm sang Giàn CTP-2 và ngược lại.
- Skid 5: Hệ thống ống phóng (Pig-Laucher) trên đường vận chuyển khí đến giàn
nén khí trung tâm.
- Skid 6: Bình dầu thải V-15 và máy bơm P-12-A/B. Bình nhận chất lỏng và hơi
nước xả từ PL-1, PL-2, cụm phân dòng M-1 được P-12-A/B bơm về các bình
tách thứ cấp.