Tìm hiểu bình tách dầu khí C1 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

MỤC LỤC

MỤC LỤC.........................................................................................................1
Bình tách có màng ngăn dạng lưới kiểu ngưng tụ.............................................3
LỜI MỞ ĐẦU...................................................................................................1
CHƯƠNG 1.......................................................................................................2
THIẾT BỊ TÁCH SẢN PHẨM.........................................................................2
1.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH KHÍ RA KHỎI HỖN HỢP DẦU – KHÍ
TRONG BÌNH TÁCH.......................................................................................2
1.1.1. Sự lắng đọng............................................................................................2
1.1.2. Sự khuấy trộn..........................................................................................2
1.1.3. Sự đổi hướng...........................................................................................2
1.1.4. Nung nóng...............................................................................................3
1.1.5. Hoá chất...................................................................................................3
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH DẦU RA KHỎI HỖN HỢP DẦU – KHÍ
TRONG BÌNH TÁCH.......................................................................................5
1.2.1. Sự khác nhau về tỷ trọng.......................................................................10
1.2.2. Sự va đập...............................................................................................10
1.2.3. Thay đổi hướng dòng chảy....................................................................10
1.2.4. Thay đổi tốc độ dòng chảy....................................................................11
1.2.5. Dùng lực ly tâm.....................................................................................11
1.2.6. Sự đông kết............................................................................................11
1.2.7. Lọc bằng phin lọc..................................................................................12
Hình 1.6. Bình tách có màng ngăn dạng lưới kiểu ngưng tụ...........................13
1.3. NHỮNG KHÓ KHĂN THƯỜNG GẶP TRONG QUÁ TRÌNH TÁCH. 14
DẦU KHÍ.......................................................................................................14
1.3.1. Tách dầu thô có bọt...............................................................................14
1.3.2. Lắng đọng parafin.................................................................................15
1.3.3. Cát, bùn, cặn khoan, muối và các tạp chất khác....................................15
1.3.4. Chất lỏng ăn mòn..................................................................................15
1.4. CÁC THIẾT BỊ BÊN TRONG BÌNH TÁCH..........................................16

1.4.1. Bộ điều khiển bao gồm..........................................................................16
1.4.2. Các van sử dụng trong thiết bị tách và các thiết bị khác.......................16
1.4.3. Bộ điều khiển mức chất lỏng.................................................................16
1.4.4. Thiết bị điều khiển nhiệt độ...................................................................16
1.4.5. Các van an toàn.....................................................................................16
1.4.6. Thiết bị điều khiển áp suất.....................................................................16
1.4.7. Van tháo chất lỏng.................................................................................17
1.4.8. Những đầu mối an toàn hay các đĩa ngắt..............................................17
1.4.9. Màng chiết tách.....................................................................................17
1.4.10. Cốc đo mực chất lỏng..........................................................................18
1.4.11. Đồng hồ đo áp suất và các thiết bị cơ khí khác trong bình tách..........18


1.5. PHÂN LOẠI BÌNH TÁCH......................................................................18
1.5.1. Cấu tạo chung của bình tách..................................................................18
1.5.2. Phân loại bình tách................................................................................20
1.6. SƠ ĐỒ TỔ HỢP KHAI THÁC , THU GOM DẦU KHÍ TRÊN MSP8...30
Hình 1.15. Sơ đồ tổ hợp khai thác , thu gom dầu khí trên MSP 8...................30
CHƯƠNG 2.....................................................................................................31
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA......................................31
BÌNH TÁCH C1..............................................................................................31
2.1. CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ CHỨC NĂNG CỦA BÌNH TÁCH C1.........31
2.1.1 Cấu tạo của bình tách C1........................................................................31
2.1.2. Chức năng của bình tách C1..................................................................32
2.1.3. Nguyên lý hoạt động.............................................................................32
2.2. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA BÌNH TÁCH C1..........................33
2.3. Sơ đồ nguyên lý của bình tách C1............................................................34
CHƯƠNG 3.....................................................................................................35
TÍNH TOÁN BÌNH TÁCH C1......................................................................35
3.1. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN................................................................35

3.1.1. Tính toán dung lượng chất lỏng tách.....................................................35
3.1.2. Tính toán công suất bình.......................................................................37
3.1.3. Tính toán kích thước của bình tách.......................................................40
3.1.4. Thời gian lưu giữ chất lỏng trong bình tách..........................................41
3.1.5. Tính bền cho bình tách:.........................................................................42
3.1.6. Khối lượng và diện tích sàn lắp đặt.......................................................44
3.1.6.1.Khối lượng...........................................................................................44
3.1.6.2. Diện tích mặt sàn lắp đặt....................................................................46
3.1.7. Sàn chịu tải............................................................................................46
3.2. ÁP DỤNG KIỂM TOÁN CHO BÌNH C1 TRÊN GIÀN MSP8 MỎ
BẠCH HỔ ( LƯU LƯỢNG 500 TẤN/NGÀY ĐÊM)....................................46
3.2.1. Tính toán cân bằng pha..........................................................................46
3.2.2. Tính kích thước bình.............................................................................47
3.2.3. Khối lượng bình:...................................................................................48
3.2.4. Diện tích mặt sàn lắp đặt.......................................................................48
3.2.5. Sàn chịu tải:...........................................................................................48
3.2.6. Tính toán gia cố bình tách.....................................................................48
CHƯƠNG 4.....................................................................................................51
4.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách.................................................51
4.2 Các biện pháp nâng cao nhằm nâng cao sử dụng bình tách......................51
4.2.1. Các biện pháp về mặt kỹ thuật..............................................................51
4.2.2. Các biện pháp về mặt công nghệ...........................................................52
4.2.2.1. Khử nhũ trên đường vào của bình tách..............................................52
4.2.2.2. Xử lý lắng đọng Parafin.....................................................................53


4.2.2.4. Xử lý dầu bọt bằng hóa chất...............................................................55
.........................................................................................................................57
KẾT LUẬN.....................................................................................................58

DANH MỤC HÌNH VẼ

STT

SỐ HÌNH VẼ

1

Hình 1.1.

2
3

Hình 1.2.
Hinh 1.3.

4

Hình 1.4.

5

Hình 1.5.

6
7

TÊN HÌNH VẼ

TRANG

Hình 1.6.

Sơ đồ bình tách đứng đặc biệt để tách
dầu thô chứa nhiều bọt
Thiết bị chiết sương
Sơ đồ cấu tạo bình tách đứng
Bình tách 2 pha sử dụng phương pháp
lực ly tâm
Màng ngăn kiểu sợi
Bình tách có màng ngăn dạng lưới kiểu
ngưng tụ

13

Hình 1.7.

. Sơ đồ cấu tạo bình tách cơ bản

19

4
6
7
8
9


Bình tách hình trụ đứng 2 pha hoạt
động dầu khí

Bình tách hình trụ đứng 3 pha hoạt
động dầu-khí-nước
Bình tách hình trụ đứng 3 pha sử dụng
lực ly tâm
Bình tách hình trụ nằm ngang 2 pha
dầu-khí
Bình tách hình trụ nằm ngang 3 pha
dầu-khí-nước
Bình tách 2 pha hình cầu
Bình tách 3 pha hình cầu

8

Hình 1.8.

9

Hình 1.9.

10

Hình 1.0.

11

Hình 1.11.

12

Hình 1.12.

13
14

Hình 1.13.
Hình 1.14.

15

Hình 1.15.

Sơ đồ tổ hợp khai thác , thu gom dầu
khí trên MSP 8

29

16

Hình 2.1.

Sơ đồ nguyên lý của bình C-1

33

17

Hình 3.1.

18
19

Hình 4.1
Hình 4.2

Tương quan giữa chiều dài, chiều dày
và đường kính
Sơ đồ xử lý Parafin bằng hóa chất
Thiết bị xử lý sản phẩm

22
23
24
25
26
27
28

45
54
57



1
LỜI MỞ ĐẦU
Ngành dầu khí Việt Nam 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
tại phần thềm lục địa phía Nam Việt Nam. Dầu thô được khai thác trên các mỏ ở
Việt Nam là dầu có hàm lượng parafin tương đối cao, độ nhớt ,nhiệt độ đông đặc
cao nên việc khai thác, vận chuyển hỗn hợp dầu khí, vận chuyển dầu gặp nhiều khó

khăn, đòi hỏi phải xử lý nhiều sự cố kỹ thuật xảy ra trên đường ống vận chuyển
như: sự cố tắc 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 thiết bị
công nghệ.
Với mục đích áp dụng lý thuyết và thực tế sản xuất trong quá trình thu gom,
vận chuyển hỗn hợp dầu khí, được sự đồng ý của bộ môn Thiết bị dầu khí, trường
đại học Mỏ -địa chất và với sự giúp đỡ của các cán bộ trong xí nghiệp Khoan và sửa
giếng trực thuộc XNLD Vietsopetro. Em đã kết thúc đợt thực tập sản xuất, thực tập
tốt nghiệp, thu thập tài liệu, hoàn thành đồ án này dưới sự hướng dẫn trực tiếp của
thầy Lê Đức Vinh
Đồ án mang tên ‘‘Tìm hiểu bình tách dầu khí C-1 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’’ với mục tiêu là nghiên cứu các phương pháp
tách dầu từ hỗn hợp dầu khí, cấu trúc thiết bị bình tách dầu khí, nguyên lý hoạt
động, các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả, công suất tách của bình tách dầu khí, tính
toán thiết bị bình tách dầu khí, đưa ra phuơng pháp tính kích thước bình tách.
Đồ án tốt nghiệp 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 và các bạn đồng nghiệp.
Sau cùng, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo Lê Đức Vinh, các thầy cô trong bộ
môn Thiết bị dầu khí - Khoa dầu khí, các bạn cùng lớp, cùng toàn thể cán bộ nhân viên thuộc
XN Khoan đã giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án này.
Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Đặng Đình Ngọc

2
CHƯƠNG 1
THIẾT BỊ TÁCH SẢN PHẨM
1.1. 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.
1.1.1. 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).
1.1.2. 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.
1.1.3. 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 (1.1) 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 được dùng để tách khí không hoà


3
tan trong dầu, chúng gây nên sự khuấy động nhẹ làm cho khí thoát ra khỏi dầu thô
khi dòng dầu chảy qua.
1.1.4. Nung nóng
Nung nóng làm giảm sức căng bề mặt và độ nhớt của dầu, vì vậy nó hỗ trợ
cho việc thoát khí khỏi dầu dễ dàng hơn. Phương pháp hiệu quả nhất trong việc
nung dầu thô là cho chúng đi qua một thùng nước được nung nóng. Một cái đĩa làm
tán xạ chất lỏng thành dòng hay lớp mỏng sẽ làm tăng ảnh hưởng của bình nước
nóng, dòng dầu đi lên qua bình nuớc nóng sẽ tạo ra sự khuấy động nhẹ rất cần thiết
cho sự kết tụ và tách khí sủi bọt từ trong dầu. Bình nước nóng cũng làm tăng hiệu
quả của việc tách khí ra khỏi dầu thô dạng bọt. Trên thực tế bình nước nóng không
được lắp trong một số bình tách nhưng nhiệt lượng có thể cung cấp cho dầu bằng
những bộ nung nóng bằng lửa ,bộ trao đổi nhiệt…một cách gián tiếp hay trực tiếp.
Những bộ xử lý nhũ tương cũng được dùng như vậy.
1.1.5. Hoá chất
Hoá chất làm giảm sức căng bề mặt của dầu thô và hỗ trợ trong việc giải
phóng khí ra khỏi dầu. Những hoá chất như thế làm giảm đáng kể khuynh hướng
tạo bọt của dầu và vì vậy làm tăng công suất của bình tách khi mà bọt dầu đã được
xử lý.


4

Khí ra

Bộ chiết sương

A
Thiết bị tách cửa vào
Đầu vào chất lỏng

A

Đĩa làm lệch

Thiết bị dẫn hướng

Mặt cắt A-A

Đầu ra

Hình 1.1. Sơ đồ bình tách đứng đặc biệt để tách dầu thô chứa nhiều bọt


5
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH DẦU RA KHỎI HỖN HỢP DẦU – KHÍ
TRONG BÌNH TÁCH
Những hạt chất lỏng còn sót lại trong khi chất lưu đi qua các thiết bị tách
ban đầu (khi mà trong bình tách đã phân biệt rõ hai dòng chất lưu khí và lỏng) được
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 hơinày 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 (1.2) là
màng ngăn kiểu cánh quạt. Hình (1.4) là màng ngăn kiểu ly tâm. Hình (1.5) là màng
kiểu sợi.


6

C
A
B

A

C

B

C

A
B

C

B

A :Va đập
B: Thay đổi h ớ ng dòng chảy
C: Thay đổi vận tốc dòng chảy

Hỡnh 1.2.
Thit
b schit
(a) Thiế
t bịtách
ơng sng


7

Đường khí ra
Van an toàn

Van an toàn
Màng ngăn

A

Thiết bị tách cửa vào

A

Đồng hồ đo áp

Hộp bảo vệ phao
Ống chỉ mức bằng thủy tĩnh

Đường dầu
Mặt cắt A-A

Đường xả cặn

Hình 1.3. Sơ đồ cấu tạo bình tách đứng


8

Hình 1.4. Bình tách 2 pha sử dụng phương pháp lực ly tâm


9

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.
Hình 1.5. Màng ngăn kiểu sợi


10
1.2.1. 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 trong 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.
1.2.2. 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 1.2 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.
1.2.3. Thay đổi hướng dòng chảy
Khi hướng 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 dễ dàng có thể ngưng tụ trên


11
bề mặt hoặc rơi xuống buồng chứa chất lỏng phía duới. Màng ngăn ở Hình 1.2 thể
hiện sử dụng phương pháp này.
1.2.4. 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 1.2 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 1.3.

1.2.5. 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 thành 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 thước nhỏ hơn là đủ.
Hình (1.4) 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.
1.2.6. Sự đông kết
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


12
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 (1.6) 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.
1.2.7. 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.


13

Đường khí ra

Màng ngăn kiểu ngưng tụ

Condensate

Đầu vào chất lỏng

Cửa ra chất lỏng

Hình 1.6. Bình tách có màng ngăn dạng lưới kiểu ngưng tụ


14
1.3. NHỮNG KHÓ KHĂN THƯỜNG GẶP TRONG QUÁ TRÌNH TÁCH
DẦU KHÍ
1.3.1. 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 tới 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 (1.1) 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.


15
1.3.2. Lắng đọng parafin
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.
1.3.3. 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.
1.3.4. 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.


16
1.4. CÁC THIẾT BỊ BÊN TRONG BÌNH TÁCH
1.4.1. 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.
1.4.2. 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).
1.4.3. 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.
1.4.4. 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.
1.4.5. 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.
1.4.6. 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


17
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.
1.4.7. 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.
1.4.8. 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.
1.4.9. 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.


18
1.4.10. Cốc đo mực chất lỏng
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.
1.4.11. 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.
1.5. PHÂN LOẠI BÌNH TÁCH
1.5.1. 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.


19

Đường khí ra
Van an toàn

Van an toàn
Màng ngăn

A

Thiết bị tách cửa vào

A

Đồng hồ đo áp

Hộp bảo vệ phao
ống chỉ mức bằng thủy tĩnh

Đường dầu

Mặt cắt A-A
Đường xả cặn

Hình 1.7. Sơ đồ cấu tạo bình tách cơ bản


20
1.5.2. Phân loại bình tách
Trong thực tế do yêu cầu công nghệ mà bình tách được phân ra làm nhiều
loại, ta có thể phân loại như sau:
1.5.2.1. Phân loại theo chức năng
Tuỳ theo từng chức năng của bình tách mà ta có thể phân loại như sau:
1. Bình tách dầu và khí (oil and gas separator)
2. Bình tách 3 pha dầu, khí và nước
3. Bình tách dạng bẫy (trap)
4. Bình tách từng giai đoạn (stage separator)
5. Bình tách nước (water knockout), kiểu khô hay ướt
6. Bình lọc khí (Gas filter)
7. Bình làm sạch khí (Gas scrubber) kiểu khô hay ướt
8. 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.