TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ TÁCH SẢN PHẨM KHAI THÁC TRÊN GIÀN CÔNG NGHỆ TRUNG TÂM SỐ 3 CHUYÊN NGÀNH : THIẾT BỊ DẦU KHÍ

1


2

LỜI MỞ ĐẦU
Mỏ Bạch Hổ là một trong những mỏ có trữ lượng dầu khí lớn của Việt Nam, được
Xí nghiệp khai thác trực thuộc Liên doanh Viêt-Nga (Vietsovpetro) đưa vào khai thác dầu
từ năm 1986 cho đến nay. Trải qua hơn 30 năm khai thác, mỏ Bạch Hổ đã đóng góp một
phần sản lượng dầu khí đáng kể trong tổng sản lượng dầu khí khai thác của xí nghiệp.
Song hiện nay, việc các giếng ngập nước trên mỏ Bạch Hổ đã làm cho hàm lượng nước
trong sản phẩm dầu thu gom để xử lý thành dầu thương phẩm gặp rất nhiều khó khăn.
Mặt khác việc xử lý nước đồng hành cùng với sản phẩm dầu tách ra xả ra biển phải tuân
thủ công ước bảo vệ môi trường (Công ước Marpol) là một điều bắt buộc. Với cam kết
trên công ước là hàm lượng dầu trong nước xả biển dưới 40PPm (40 phần triệu) là một
điều cũng không dễ dàng.
Để làm được 2 điều : Tuân thủ cam kết của công ước và đảm bảo tách dầu thô
thành dầu thương mại thì vấn đề đặt ra là phải kiểm tra,vận hành tối ưu hệ thống xử lí sản
phẩm khai thác trên giàn,cụ thể là hệ thống các bình tách. Đó chính là lý do để em chọn
đề tài:
Đề tài: “Tìm hiểu về các thiết bị tách sản phẩm khai thác trên giàn công nghệ
trung tâm số 3”
Với mục tiêu nghiên cứu phương pháp tách dầu từ hỗn hợp dầu khí, cấu trúc thiết bị
bình tách, nguyên lý hoạt động, các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả, công suất tách của
bình tách, đưa ra được lưu lượng tách phù hợp để bình tách đạt hiệu quả cao.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô ở Bộ môn Thiết bị dầu khí & Công trìnhKhoa Dầu khí, đặc biệt là TS.Hoàng Anh Dũng. Thầy đã hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều
kiện cho em hoàn thành đồ án này. Với mức độ tài liệu, thời gian nghiên cứu hoàn thành
đồ án cũng như kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên sẽ không tránh khỏi những
thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý bổ sung của các thầy cô và các bạn để sau
này khi tiếp xúc với môi trường công việc có thể giải quyết các vấn đề được tốt hơn .
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng 5 năm 2017.
Sinh viên thực hiện :

Đỗ Đức Vương

2


3

CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ GIÀN CÔNG NGHỆ TRUNG TÂM SỐ 3
1.1. 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 LDDK 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 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 m 3
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.
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 CPP3 với tổng sức chứa 140 người.
1.2. Hệ thống công nghệ trên giàn công nghệ trung tâm số-3.
1.2.1 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, BK-14, BKCNV 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.

3


4

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.

4


5

Hình 1.1: Cụm phân dòng trên Riser Block.
1.2.2. Hệ thống xử lý dầu - khí.
5


6

1.2.2.1. Hệ thống xử lý dầu.
Hỗn hợp dầu - khí - nước của BK-2, 4, 5, 6, 8, 9, 14, CNV và một phần dầu đã
tách khí của các MSP vòm Bắc được đưa về giàn ống đứng (Riser Block) của CTK-3. Từ
đây hỗn hợp dầu khí nước được đưa đến cụm phân dòng M1 và chia vào 3 đường thu
gom chính A/B/C rồi đến các phin lọc F-1-A/B/C tương ứng (phin lọc F-1-D dự phòng
khi sửa chữa hoặc sự cố trên các phin F-1-A/B/C). Hỗn hợp dầu từ F-1-A/B/C được đưa
đến bình tách cấp 1 (V-1-A/B/C) tương ứng. Tại đây hỗn hợp được tách thành 3 pha dầu,
khí, nước theo nguyên lý trọng lực.
Dầu sau khi tách ra ở giai đoạn này vẫn chứa một hàm lượng 7-20% nước sẽ được
đưa đến hệ thống gia nhiệt T-1-A/B/C (T-1-D dự phòng cho T-1-A/B/C khi sự cố hoặc
sửa chữa) sau đó sẽ được đưa đến các bình tách cấp 2 (V-2-A1/B1/C1), tại đây tách thành
2 pha khí và chất lỏng. Chất lỏng chảy xuống bình (V-2-A2/B2/C2) và tại đây sẽ tách
nước trong dầu theo nguyên lý trọng lực cùng với tĩnh điện (hàm lượng nước trong dầu
sau khi tách nhỏ hơn 0.5%) sẽ đi qua cụm phân dòng đến V-3-A/B, từ đây dầu được bơm
đi các tàu chứa bằng hệ thống máy bơm cao áp (P-1-A/B/C/D/E) hoặc thấp áp (P-2A/B/C/D/E). Trong trường hợp hàm lượng nước trong dầu cao hơn giới hạn cho phép,
dầu sẽ đưa về bình V-3-C, từ đây dầu sẽ được bơm trở lại F-1 hoặc V-2-A1/B1/C1 để xử
lý lại.
Giàn CPP-3 được thiết kế xử lý tổng cộng 19.000 t/ngđ chất lỏng với hàm lượng
nước lớn nhất vào khoảng 60-65 %. Sơ đồ công nghệ xử lý dầu trên CPP-3 được trình bày
trên hình 1.2.
1.2.2.2. Hệ thống thu gom khí đồng hành.
*Hệ thống thu gom khí áp suất cao.
Khí áp cao được tách ra các bình tách ba pha V-1-A/B/C và khí từ máy nén khí K1 đi qua cụm phân dòng và đo lưu lượng khí (Skid-38), một phần dùng làm khí nhiên liệu

trên giàn, phần lớn được vận chuyển về giàn nén khí trung tâm.
*Hệ thống nén khí áp suất thấp.
Khí thấp áp từ bình V-3-A/B/C được làm mát bằng quạt AC-1-A, sau đó vào bình
V-6 để tách condensate và được nén lên tới áp suất khoảng 3,5 barg, tương đương áp suất
khí tách bậc 2, bằng hệ thống máy nén khí K-1A-A/B/C, sau đó được làm mát bằng các
quạt AC-2-A/B/C. Khí này được hòa chung với khí bậc 2 tách ra từ bìnhV-2-A1/B1/C1
(đã được làm mát bằng quạt AC-1-B) đi vào bình V-8 để tách thành phần lỏng, rồi đi
vào máy nén khí K-1B-A/B/C để nén lên bằng áp suất V-1-A/B/C, tiếp theo qua quạt làm
mát AC-3-A/B/C đi vào bình V-9 tách condensate, rồi hòa chung với hệ thống khí cao áp
ở Skid-38 sang giàn nén khí lớn (xem hình 1.3).
*Hệ thống khí nhiên liệu.
6


7

Một phần khí cao áp được trích ra từ cụm đo khí Skid 38 đưa vào bình V-11 sau đó
đến bộ gia nhiệt (T-3-A/B), khí từ T-3-A/B cung cấp cho bộ nồi hơi Boiler A/B/C.
Một phần khí cao áp từ Skid-38 đến bình V-22, tới máy nén khí K-2-A/B/C được
nén lên 21,5 barg qua bộ trao đổi nhiệt T-2-A/B/C qua hệ thống làm mát AC-4-A/B/C về
bình V-23-A/B/C để tách condensate sau đó đi qua bộ trao đổi nhiệt T-2-A/B/C và về
bình V-24. Khí từ bình V-24 sẽ cung cấp cho giàn ép vỉa WIP-30.000.

7


8

Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ xử lý dầu trên CPP-3

8


9

Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống thu gom và nén khí thấp áp trên CPP-3.
1.2.3. Hệ thống xử lý nước vỉa
Nước vỉa được tách ra từ các bình tách ba pha V-1-A/B/C sẽ được đưa đến các
thiết bị tách nước ly tâm hydrocyclone HC-1-A/B/C tương ứng để tách dầu, nước tách ra
từ bình tách nước sử dụng điện trường cao V-2-A2/B2/C2 sẽ được đưa đến các thiết bị
tách nước ly tâm hydrocyclone HC-2-A/B/C để tách dầu hạt. Nước sau khi đi qua hệ
thống hydrocyclone HC-1-A/B/C/D và HC-2-A/B/C/D được đưa đến bình V-10-A/B để
tách khí trong nước và tách phần váng dầu còn lại, sau đó đưa xuống KS-1 (xem hình
1.2). Trên đường nước từ V-10 A/B đến KS-1 có lắp bộ đo AT-1501 A/B để kiểm soát
hàm lượng dầu trong nước (tại đây nước đã đạt tiêu chuẩn an toàn và bảo vệ môi trường).
Tại KS-1 lượng váng dầu còn lại được tách lần cuối cùng, nước sau đó được xả xuống
biển.
1.2.4. Hệ thống đuốc áp suất cao và áp suất thấp áp (HP&LP Flare )
Trong trường hợp giàn nén khí trung tâm không nhận hoặc nhận không hết khí cao
áp tách ra trên giàn, lượng khí cao áp từ các bình tách bậc 1, từ hệ thống nén khí nhiên
9


10

liệu và khí tách ra từ V-4 sẽ đi vào bình V-5, tại đây chất lỏng được tách ra còn khí sẽ đi
ra fakel cao áp FT-1 để đốt.
Tất cả khí tách bậc 2, bình chứa V-3A/B (trong trường hợp máy nén khí K-1AA/B/C, K-1B-A/B/C không làm việc), V-6, V-8, V-10-A/B và các bình dầu thải sẽ đi vào
bình V-7, tại đây chất lỏng được tách ra, khí sẽ ra đuốc thấp áp FT-2.
Khí mồi đốt fakel: khí cao áp đưa vào FS-1-A/B tại đây khí được làm sạch phục vụ

việc đánh lửa và duy trì ngọn lửa cho đuốc.
1.2.5. Hệ thống thu gom condensate.
Lượng dầu tách ra từ hệ thống tách nước ly tâm HC-1 & HC-2 cùng với
condensate tách ra các bình V-4, V-6, V-8, V-9, V-22, V-23, V-24 sẽ được gom về bình V14 và được bơm ngược trở lại F-1-A/B/C hoặc V2 A1 -A-B-C bằng bơm P-7-A/B.
1.2.6. Hệ thống thu gom dầu thải.
Toàn bộ đường xả kín các bình tách và các thiết bị công nghệ trên giàn, được chảy
về bình xả kín V-12, sau đó được bơm ngược lại hệ thống các bình tách hoặc bình V-21
bằng bơm P-6-A/B.
Toàn bộ đường xả hở từ các bình tách và các thiết bị công nghệ trên giàn được
chảy về bình xả hở V-13, sau đó được bơm vòng lại hệ thống các bình tách hoặc bình V21 bằng bơm P-8-A/B.
Toàn bộ dầu thải ở Riser Block chảy về bìnhV-15, sau đó được bơm về bình V-2
bằng bơm P-12-A/B.
Bình V-21 chứa các chất thải dạng bùn. Dầu ở đây được tách ra và được bơm trở
lại bình xả kín V-12 bằng bơm P-4-A/B, còn chất bẩn được xả vào thùng chứa chất thải
gửi về bờ xử lý.
1.2.7. Hệ thống hóa phẩm.
*Hệ thống bơm hoá phẩm trên giàn có 4 hệ thống chính.
Hóa phẩm giảm nhiệt độ đông đặc (depressant), các thùng chứa hóa phẩm được
bơm bằng P-11-D đến V-19 từ đây bơm đến V-3-A/B bằng bơm P-16-A/B/C/D/E.
Hóa phẩm phá nhũ tương dầu trong nước (deoiler), các thùng chứa hóa phẩm bơm
bằng P-11-A đến V-16, từ đây bơm đến đường nước tách ra từ V-1-A/B/C & V-2A2/B2/C2 và bình hớt váng V-10-A/B bằng bơm P-13-1-A/B &P-13-2-A/B.
Hóa phẩm phá nhũ tương nước trong dầu (demulsifier). Các thùng chứa hóa phẩm
bơm bằng P-11-B đến V-17, từ đây bơm đến đường hỗn hợp dầu khí nước trước phin lọc
F-1-A/B/C/D bằng bơm P-14-A/B.
Hóa phẩm chống ăn mòn (corrosion inhibitor) các thùng chứa hóa phẩm bơm bằng
P-11-C đến V-18, từ đây bơm đến đường hỗn hợp dầu khí nước trước phin lọc F-1A/B/C/D bằng bơm P-15-A/B.
10


11

1.2.8. Hệ thống tạo hơi nước.
Gồm có 3 Boiler A/B/C trong đó Boiler A đun nóng bằng dầu diezen và khí nhiên
liệu, Boiler B/C đun nóng bằng khí nhiên liệu.
Nước biển lấy từ hệ thống cứu hoả đưa vào hệ thống tách muối, sau đó đưa vào
bình chứa FWT (feed water tank) rồi đến các Boiler bằng bơm WP-3-A/B, nước được đun
nóng và hoá hơi với áp suất 7 barg, nhiệt độ 1700C dùng để gia nhiệt cho dầu ở cụm gia
nhiệt T-1-A/B/C/D và các bình chứa dầu thải ở các block.
1.2.9. Hệ thống khí nuôi.
Hệ thống máy nén và sấy khí cung cấp khí nén cho thiết bị tự động, cụm tạo Nitơ
và các mục đích khác.
Hệ thống khí nén gồm 3 máy nén trục vít K-3-A/B/C nén không khí lên áp suất 8
barg, qua bộ quạt làm mát AC-5-A/B/C tới bình V–25, qua bộ sấy AR-1-A/B đến bình V28 rồi tới các thiết bị sử dụng khí.
1.2.10. Hệ thống tạo Nitơ.
Khí Nitơ dùng để duy trì áp suất dầu làm mát ổ bi cho bơm dầu, bình hoá phẩm V19, bình V-10 A/B, thổi khí trong các bình, đường ống.
Không khí được nén bởi máy nén trục vít K-4 lên áp suất 10 barg, sau đó được làm
mát bởi AC-6, tới bình chứa V-26, bộ sấy AR-2 rồi vào bộ tách khí Nitơ (NSU-A/B). Khí
Nitơ được chứa trong bình V-27 theo đường ống tới các block.
1.2.11. Hệ thống cứu hoả.
Hệ thống cứu hỏa gồm 2 bơm duy trì áp suất P-19-A/B (30m 3/h) và 3 bơm chính
P-22-A/B/C (508m3/h). Khi áp trong hệ thống giảm bơm chính sẽ khởi động. Hệ thống
bọt gồm 2 bơm P-24-A/B bơm bọt trộn nước cứu hỏa đến các súng phun.

11


12

CHƯƠNG II: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CÁC LOẠI THIẾT BỊ TÁCH PHA
2.1. Sơ lược về bình tách dầu khí

2.1.1. 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.
2.1.2. Tính năng của bình tách dầu khí
2.1.2.1.Những tính năng cơ bản của bình tách dầu khí.
Quá trình tách dầu ra khỏi khí có thể bắt đầu ngay từ khi dòng lưu chất đi từ vỉa vào
thân giếng và quá trình dâng lên trong ống khai thác, trong các thiết bị miệng giếng của
nó. Dưới điều kiện xác định lưu chất có thể tách hoàn toàn thành hai thể lỏng và khí trước
khi nó kịp đi vào trong bình tách. Trong trường hợp đó bình tách chỉ đóng vai trò chuyển
tiếp cho phép khí đi ra một đường còn chất lỏng đi theo đường khác.
 Tách dầu ra khỏi khí:
Sự khác nhau về tỷ trọng (khối lượng riêng) của thể lỏng và khí là nguyên lý cơ bản
của bình tách dầu khí. Dù sao trong một số trường hợp ta cần thiết phải sử dụng thiết bị
được gọi là bẫy khí nhằm tách những hạt lỏng (dưới dạng sương) ra khỏi khí trước khi nó
được đưa ra khỏi bình tách. Cũng tương tự cần thiết phải sử dụng một vài thiết bị để tách
khí bị cuốn theo trong dầu trước khi dầu đi ra khỏi bình tách.
 Tách khí ra khỏi dầu:
Tính chất lý và hoá học của dầu và các điều kiện về nhiệt độ và áp suất quyết định
lượng khí sẽ tồn tại dưới dạng hoà tan. Tốc độ khí thoát ra dưới dạng tự do từ trong dầu là
một đặc tính của sự thay đổi nhiệt độ và áp suất. Lượng khí thoát ra trong bình tách từ
hỗn hợp dầu khí nước phụ thuộc vào:
 Tính chất lý hoá của hỗn hợp dầu;
 Áp suất làm việc;
 Nhiệt độ làm việc;

 Lưu lượng (tốc độ) dòng chảy;
 Kích thước và cấu tạo của bình tách;
 Các yếu tố khác.
12


13

Tốc độ của dòng chảy và chiều dày (độ sâu) của lưu chất trong bình tách quyết định
thời gian quá độ (lưu lại) của dầu. Thường thì thời gian lưu lại trong bình tách của hỗn
hợp là từ 1 đến 3 phút phụ thuộc vào độ bọt của dầu để cho phép tách dầu và khí. Sự
chuyển động hỗn độn, nhiệt độ, màng ngăn, sự đóng cục, vật liệu làm phin lọc có thể cản
trở sự tách của những bọt khí không hoà tan do đó nó có thể lưu lại trong dầu bởi độ nhớt
và sức căn bề mặt của dầu.
 Tách nước ra khỏi dầu
Trong một vài trường hợp sự tách và sự loại bỏ nước từ hỗn hợp xảy ra trước khi
dòng chảy được giảm áp suất, như trường hợp gây ra bởi van điều tiết và van cầu. Trong
trường hợp nước được tách có thể gây ra những vấn đề như: sự ăn mòn, hình thành
hydrate và sự hình thành những hạt nhũ tương, điều này có thể gây khó khăn khi xử lý
dầu nước.
Nước có thể tách ra khỏi dầu trong bình tách ba pha bằng cách sử dụng hoá phẩm và
tách trọng lực. Nếu bình tách ba pha không đủ lớn để tách lượng nước cần thiết, nó có thể
tách thành nước tự do tại bình tách trọng lực được lắp đặt tại trước hoặc sau bình tách.
Nếu nó ở thể nhũ tương cần phải sử dụng chất xử lý nhũ để tách chúng.
2.1.2.2. Những tính năng thứ cấp của bình tách dầu khí
 Duy trì áp suất tối ưu trong bình tách
Để bình tách dầu và khí hoàn thành những tính năng cơ bản, áp suất phải được duy
trì trong bình do đó lưu chất và khí có thể đi ra theo đường riêng của chúng. Áp suất được
duy trì trong bình tách bằng cách sử dụng van khí hồi áp trên mỗi bình tách hoặc bởi một
van tổng có thể điều chỉnh áp suất của cả cụm 2 hoặc 3 bình tách.

Áp suất tốt nhất để duy trì trong bình tách là áp suất cho kết quả có giá trị kinh tế
nhất từ tỷ lệ dầu và khí. Áp suất tối ưu có thể tính toán bằng lý thuyết hoặc xác định bởi
thử vỉa.
 Duy trì mực chất lỏng trong bình tách
 Để duy trì áp suất trong bình tách, chất lỏng trong bình phải được duy trì trong
một khoảng nhật định. Mức chất lỏng chống lại sự thoát khí theo đường dầu và
yêu cầu phải sử dụng van điều khiển chất lỏng và các van tương tự.
2.2 Các phương pháp tách dầu khí
2.2.1 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.
2.2.1.1 Tách trọng lực
13


14

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.
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.
2.2.1.2 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.
2.2.1.3 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.
2.2.1.4 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.
2.2.1.5 Đông tụ (keo 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
14


15

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.
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.
2.2.1.6 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.
2.2.2 Các phương pháp tách khí ra khỏi dầu
Các phương pháp tách khí ra khỏi dầu bao gồm: cơ học, nhiệt và hóa học.
2.2.2.1 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.
2.2.2.2 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
15


16

dầu bọt, tuy vậy không dùng cho các bình tách mà chỉ áp dụng cho các bể chứa công
nghệ. Nhiệt được cung cấp trực tiếp bởi nồi hơi và qua các bộ phận trao đổi nhiệt.
2.2.2.3 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.
2.3.3 Các phương pháp khử nhũ tương
2.3.3.1. Nguyên lý kết lắng
Hiệu quả của quá trình kết lắng hoàn toàn phụ thuộc vào hiệu ứng thủy động lực tạo
ra bởi lực trọng trường, tốc độ chuyển động của dòng nhũ và chênh lệch mật độ giữa các
pha trong hệ nhũ. Hình 2.1 mô tả nguyên lý kết lắng của một bồn khử nhũ kiểu kín.
Bồn khử nhũ được thiết kế rất đa dạng. Theo hình dạng bên ngoài có loại trụ đứng
và trụ nằm, trong đó lại có kiểu kín và kiểu hở. Theo sự trang bị bên trong có loại một
ngăn và loại hai ngăn, trong đó lại có loại được trang bị bộ gia nhiệt, bộ xung điện và có
loại không, điều này phụ thuộc vào đặc tính của dầu thô ở từng mỏ.
Hiện nay mô hình bồn khử nhũ như hình 2.1 được sử dụng khá phổ biến nhờ những
ưu điểm của nó như:
- Khoảng cách giữa đầu vào và đầu ra đủ lớn để điều chỉnh chế độ dòng chảy phù
hợp với tốc độ lắng.
- Nhũ tương được lọc qua đệm nước hai lần, tăng hiệu quả khử nhũ.
- Có thể lắp đặt một hoặc nhiều tấm lưới phá nhũ dọc theo trục bồn để tăng hiệu quả

khử nhũ, đặc biệt đối với nhũ tương có độ ổn định cao.
4

4

5

10
7

6

9

10

o

o

o

8
2

A

11
o

1

3

o

o

B

2

o

o o o o o

12

Hình 2.1. Mô hình cấu tạo bồn khử nhũ kiểu kín.
1. Đường vào của nhũ tương
2/10/11. Các ống đục lô
3/12. Cửa xả nước
4. Đường dầu ra
5. Đường khí ra
6. Lưới phá nhũ
7. Lưới lọc khí
8. Mức nước đệm
9. Mức nhũ tương

1

16


17

Bồn khử nhũ được thiết kế rất đa dạng. Theo hình dạng bên ngoài có loại trụ đứng
và trụ nằm, trong đó lại có kiểu kín và kiểu hở. Theo sự trang bị bên trong có loại một
ngăn và loại hai ngăn, trong đó lại có loại được trang bị bộ gia nhiệt, bộ xung điện và có
loại không, điều này phụ thuộc vào đặc tính của dầu thô ở từng mỏ.
Hiện nay mô hình bồn khử nhũ như hình 2.1 được sử dụng khá phổ biến nhờ những
ưu điểm của nó như:
- Khoảng cách giữa đầu vào và đầu ra đủ lớn để điều chỉnh chế độ dòng chảy phù
hợp với tốc độ lắng.
- Nhũ tương được lọc qua đệm nước hai lần, tăng hiệu quả khử nhũ.
- Có thể lắp đặt một hoặc nhiều tấm lưới phá nhũ dọc theo trục bồn để tăng hiệu quả
khử nhũ, đặc biệt đối với nhũ tương có độ ổn định cao.
Nhũ tương đã được phá hủy bằng các chất khử nhũ nhưng chưa phân tách theo
đường 1 vào các ống có đục lỗ 2 nhằm phân bố đều theo tiết diện của ngăn A. Nhũ tương
được nâng lên qua lớp nước đệm 8 nhờ chênh lệch về khối lượng riêng. Lớp nước đệm
đóng vai trò như màng lọc hyđrofil giữ phần lớn lượng nước trong nhũ lại và xả qua cửa 3
về tăng chứa nước thải. Nhũ sau khi được lọc qua lớp nước đệm ở ngăn A sẽ đi qua lưới
6, qua ống đục lỗ 11, được lọc lần hai bởi lớp nước đệm ở ngăn B trước khi theo đường 4
về các tăng chứa dầu thương phẩm. Sau khi lọc lần một bởi lớp nước đệm ở ngăn A, sản
phẩm lúc này là một hệ nhũ tương loãng với các hạt nước phân tán có kích thước nhỏ li ti,
chúng hình thành một lớp trên bề mặt phân cách dầu - nước với bề dày tăng dần theo
hướng từ đầu vào đến đầu ra của bồn, lớp nhũ này rất khó phá hủy mặc dù đã có tác động
của chất phá nhũ. Lưới 6 sẽ có tác dụng khử lớp nhũ này bằng cơ chế va đập, dồn ép, làm
cho các hạt chập dính vào nhau, tạo thành các hạt có kích thước lớn hơn, đủ nặng để lắng
xuống. Các hạt còn sót lại sẽ theo dòng dầu qua vách tràn đi vào các ống đục lỗ 11 và

thực hiện quá trình lọc rửa ở ngăn B tương tự như ngăn A. Để quá trình lọc rửa ở ngăn B
triệt để hơn người ta duy trì mực nước đệm ở đây cao hơn ngăn A. Khí đồng hành được
lọc qua lưới 7 để giữ lại các hạt dầu bị cuốn theo, hiệu quả làm việc của lưới được đánh
giá bằng mức độ làm khô khí (lượng chất lỏng trong khí cho phép không lớn hơn 0,0134
ml/ m3).
2.3.3.2. Khử nhũ bằng phương pháp nhiệt.
Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhờ tính hiệu quả của nó, đặc biệt đối
với nhũ tương nghịch mà lớp vỏ của giọt phân tán bền vững, độ nhớt của môi trường phân
tán cao, môi trường phân tán là dầu nặng, dầu nhiều parafin và vật chất asfanten. Tuy
nhiên, phương pháp này đòi hỏi trang thiết bị phức tạp, cồng kềnh như nồi hơi, hệ thống
ống dẫn và ống gia nhiệt, hệ thống trưng cất nước cấp cho nồi hơi… nếu như không thể
tận dụng nguồn nhiệt của bản thân các giếng có nhiệt độ cao
17


18

Bản chất của phương pháp nhiệt và ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu quả khử nhũ
như sau:
- Nhiệt làm giảm độ nhớt của dầu, do đó giảm sức cản đối với chuyển động tương
đối giữa các giọt, giảm thiểu sự cản trở đến tốc độ lắng của các giọt. Mặt khác, nhiệt lại
làm tăng chuyển động đối lưu do chênh lệch nhiệt độ giữa các vùng dẫn đến khả năng va
chạm giữa các giọt nước phân tán tăng.
- Nhiệt làm tăng chuyển động phân tử của các giọt, tạo các xung trong nội hạt và lớp
vỏ, làm cho lớp vỏ yếu đi trong khi tần số va chạm tăng lên. Do đó sự chập dính giữa các
giọt phân tán diễn ra thuận lợi hơn.
- Nhiệt làm giảm tác dụng của chất nhũ hóa như: phân hủy thành phần parafin kết
tinh, làm nóng chảy thành phần nhựa-asfaten, từ đó làm tăng khả năng khuếch tán của
chất khử nhũ vào cấu trúc của nhũ tương. Lúc này, nhiệt đóng vai trò như chất xúc tác
giúp cho chất khử nhũ hoạt động hiệu quả hơn.

- Nhiệt làm tăng độ chênh lệch về tỷ trọng giữa dầu và nước, có lợi cho quá trình
lắng của các giọt nước.
2.3.3.3. Khử nhũ bằng phương pháp hóa học
Trong thực tế gặp phải một số loại nhũ có độ ổn định rất cao, lớp vỏ bao bọc giọt
phân tán đạt độ bền khó phá hủy bằng các phương pháp nhiệt, lắng, lọc rửa. Để giải quyết
vấn đề này người ta đưa ra phương pháp khử nhũ bằng các hóa chất.
Bản chất của phương pháp là đưa vào hệ thống nhũ một lượng hợp chất có tính
hoạt động bề mặt gọi là chất khử nhũ. Hợp chất này sẽ trung hòa các chất tạo nhũ tự nhiên
và đẩy chúng ra khỏi lớp hấp phụ, không có khả năng ổn định trở lại để tạo thành một
kiểu nhũ khác.
2.3.3.4 Khử nhũ tương bằng phương pháp điện trường
Để khử nhũ tương có độ ổn định cao thì đây là phương pháp có ưu điểm vượt trội so
với các phương pháp khác. Nó có thể khử được loại nhũ có độ ổn định rất cao mà các
phương pháp khác không thể khử được. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có hạn chế cơ
bản là không thể áp dụng để khử nhũ có hàm lượng nước và muối cao do nguy cơ chập
mạch các bản cực. Rất khó áp dụng cho nhũ ở trạng thái tĩnh, vì khi đó các bản cực phải
có khả năng di động. Điều này là không khả thi vì không bảo đảm an toàn về điện.
Thông thường người ta chọn giai đoạn sau lọc rửa và kết lắng để tiến hành khử nhũ
bằng điện trường vì lý do sau:
- Hàm lượng nước và muối trong nhũ thấp, bảo đảm an toàn cho hệ thống bản cực
làm việc ở điện áp cao.
- Hàm lượng nước trong dầu còn cao, chưa đạt tiêu chuẩn thương mại, chúng tồn tại
dưới dạng các hạt vô cùng nhỏ, không thể khử bằng các phương pháp khác.
18


19

- Lợi dụng sự chuyển động của nhũ trong thiết bị khử theo chiều từ dưới lên để đặt
cố định các bản cực, bảo đảm độ cứng vững và an toàn.

Bản chất của phương pháp là sử dụng lực điện trường tác động vào các giọt nước
phân tán tạo ra sự phân cực. Đồng thời, sự đổi chiều liên tục của điện trường sẽ tạo lên
xáo trộn làm cho các hạt va chạm vào nhau, các thành phần trái dấu thì hút nhau tạo sự
chập dính.
Kết quả thí nghiệm đối với dòng điện một chiều và xoay chiều cho thấy, dòng điện
xoay chiều có tác dụng tốt hơn trong việc tạo ra xáo trộn cần thiết. Bản chất của hiện
tượng được minh họa bằng hình 2.8

19


20

----

++++++++++++

+++++++

Hình 2.2: Sự phân cực của các hạt nước trong điện trường.
Khi ta đặt hai điện cực song song với điện áp cao vào môi trường dầu đã tách nước
và muối thì sẽ xuất hiện một điện trường đồng nhất, các đường sức song song nhau (a).
Khi đặt hai điện cực vào nhũ tương nghịch thì các đường sức này sẽ thay đổi, chúng
lệch về phía các giọt nước (b). Hiện tượng cảm ứng điện trường sẽ làm cho các giọt nước
phân cực và bị kéo dài dọc theo đường sức, điện tích tại đỉnh các giọt trái dấu với điện
tích ở điện cực. Hiện tượng các giọt bị kéo dài ra sẽ làm cho lớp vỏ của chúng bị dát
mỏng và yếu đi, giúp cho sự liên kết giữa chúng dễ dàng hơn. Nếu sử dụng dòng điện một
chiều, sự phân cực ở các giọt là không thay đổi, do đó chúng chuyển động theo một trật tự
20

21

xác định, dẫn đến khả năng va chạm là không đáng kể. Nếu thay bằng dòng điện xoay
chiều, sự phân cực sẽ thay đổi liên tục theo chu kì của dòng điện. Dưới tác dụng của điện
trường chính và phụ (c), giọt nước không ngừng chuyển động xoay quanh vị trí của nó và
bị bóp méo thay đổi hình dạng liên tục, làm cho khoảng cách giữa chúng thu hẹp lại, mức
độ va chạm giữa chúng tăng lên. Khi cường độ va chạm thích hợp thì sự liên kết giữa các
giọt sẽ diễn ra.
Trên thực tế thường sử dụng điện áp xoay chiều điều chỉnh được từ 12000V đến
22000V tùy theo hàm lượng nước trong dầu. Tuy nhiên, để tránh sự ngắn mạch cho các điện
cực nên khống chế hàm lượng nước nhỏ hơn 10%. Đây cũng chính là lý do người ta thường
sử dụng phương pháp này sau giai đoạn kết lắng.
Điện cực được chế tạo dạng khung thép hình chữ nhật và được bố trí nằm ngang
song song với bề mặt lớp nước đệm tạo thành cặp điện cực trái dấu mà nước đệm đóng
vai trò là một cực. Cần lưu ý là diện tích điện cực phải choán hết tiết diện ngang của bồn,
nơi đặt nó, để toàn bộ nhũ tương đều chịu tác động của điện trường. Có thể đặt từ hai đến
ba điện cực để tạo lên một vùng điện trường kép, tăng hiệu quả tác động.
2.3.3.5. Phương pháp khử nhũ bằng lực ly tâm
Đây là phương pháp cho chất lượng sản phẩm sau xử lý rất cao, phù hợp với tất cả các
loại nhũ. Tuy nhiên ít được áp dụng để khử nhũ tương nghịch trong công nghiệp do thiết
bị tương đối phức tạp, năng suất xử lý không cao. Hiện nay phương pháp này được sử
Bảng 2.1: Tóm tắt ưu nhược điểm, điều kiện áp dụng của các phương pháp khử nhũ dầu nước.
Tên phương
pháp

Lắng do
trọng lực.

Nhiệt.

Hóa.

Ưu điểm

Công nghệ đơn giản,
chi phí thấp.

Khử được các loại nhũ,
đặc biệt đối với nhũ có
lớp vỏ bền vững và độ
nhớt cao.
Khử được các loại
nhũ, chất lượng dầu
sau xử lý tốt, chi phí
thấp.

Nhược điểm
Công suất tách thấp, chất
lượng dầu sau xử lý
không cao, không khử
được nhũ có độ ổn định
cao, thời gian khử kéo
dài.
Thiết bị phức tạp, chi phí
cao, không thể xử lý độc
lập mà phải kết hợp với
phương pháp khác.
Không thể xử lý độc lập
mà thường kết hợp với
phương pháp lắng và

nhiệt, phải có bơm định
lượng và điều kiện xáo

Điều kiện áp dụng
Nhũ có độ ổn định
thấp, cần có sự kết
hợp của các phương
pháp hóa, nhiệt để
tăng hiệu quả.

Có nguồn nhiệt.
Thích hợp với điều
kiện xử lý ở quy mô
lớn.

21


22
trộn.
Lọc rửa
bằng nước
đệm.

Điện.

Ly tâm.

Lọc bằng
màng cơ

học.

Khử được các loại
nhũ, chất lượng dầu
sau xử lý tốt, chi phí
thấp.
Khử được nhũ có độ
phân tán cao, điều
chỉnh được mức độ va
chạm giữa các giọt
nhũ, năng suất tách
cao.
Khử được tất cả các
loại nhũ, điều chỉnh
được chất lượng dầu
sau xử lý.

Phải có hệ thống tạo
phun với áp lực hợp lý.

Thích hợp cho xử lý
ở quy mô lớn.

Hạn chế đối với nhũ có
hàm lượng nước cao,
thiết bị phức tạp, chi phí
cao.

Có thiết bị xử lý sơ
bộ để nhũ có hàm

lượng nước cho
phép.

Thiết bị phức tạp, năng
suất tách thấp, chi phí
khá cao.

Phù hợp tách với quy
mô nhỏ.

Công nghệ đơn giản,
chi phí thấp.

Công suất tách thấp, chất
lượng dầu sau xử lý
không cao, mất nhiều
thời gian cho việc thay
phin lọc.

Phù hợp tách với quy
mô nhỏ.

dụng nhiều hơn để xử lý nước thải từ quá trình khử nhũ tương nghịch, nhưng không sử
dụng kiểu truyền thống là động cơ và mâm quay mà sử dụng bơm ly tâm và thiết bị tạo ra
dòng chảy xoáy.
Về bản chất, phương pháp này dựa trên nguyên tắc: trong cùng một trường lực ly
tâm, cùng một thể vật chất (rắn, lỏng, khí), vật chất nào có khối lượng riêng lớn hơn sẽ
chịu một lực ly tâm lớn hơn và văng ra xa hơn, tiếp đó là nước, rồi đến dầu. Đây chính là
nguyên nhân tạo ra sự phân ly các pha trong phương pháp khử nhũ bằng lực ly tâm.
Trong thực tế, một hạt nước khi chịu tác động của lực ly tâm đẩy ra xa thì cũng đồng

thời chịu tác động của một lực cản theo chiều ngược lại.
2.4 Thiết bị tách pha
2.4.1 Sơ lược vể 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
22


23

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.
2.4.2 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.
2.4.3 Cấu tạo cơ bản của một bình tách
Các bình tách dầu khí thường có sơ đồ cấu tạo như (hình 2.3).

23


24

A: Bộ phận tách cơ bản.
B: Bộ phận tách thứ cấp.
C: Phần lưu trữ chất lỏng.
D: Bộ phận triết sương.
1: Đường vào của hôn hợp.
2: Tấm lệch dòng
3: Thiết bị điều khiển mức.
4: Đường xả chất lỏng.
5: Bộ phận chiết sương.

6: Đường xả khí.
7: Van an toàn

Hình 2.3. Sơ đồ cấu tạo cơ bản bình tách trụ đứng 2 pha.
*Bình tách hoạt động theo bốn giai đoạn cơ sau:
Giai đoạn 1: Là giai đoạn đầu của quá trình tách về cơ bản là sử dụng một bộ phận
gạt đầu vào, các giọt chất lỏng lớn nhất va chạm lên bộ phận gạt này và rơi xuống bằng
trọng lực.
Giai đoạn 2: Là sự tách bằng trọng lực các giọt nhỏ hơn dạng hơi bằng cách chảy
thông qua khu vực tách.
Giai đoạn 3: Là sự tách sương, tại đây các giọt nhỏ nhất được đông tụ thành các giọt
lớn hơn, nó sẽ được tách bằng trọng lực.
Giai đoạn 4: là sự phân lớp, các chất lỏng nhẹ nổi lên trong pha nặng hay sự sa lắng
của các giọt lỏng nặng trong pha nhẹ và tuân theo định luật Stock.
Ở trong bình tách có các bộ phận chính bảo đảm tách sơ cấp (hoặc tách cơ bản),
lắng dầu, lưu giữ dầu và chiết sương.
2.4.3.1.Bộ phận tách cơ bản A
Bộ phận này được lắp đặt trực tiếp ở cửa bình, có nhiệm vụ tách pha khí ra khỏi pha
lỏng để giải phóng ra các bọt khí tự do. Hiệu quả tách thì phụ thuộc vào cấu trúc đường đi
của hỗn hợp dầu khí.
Có 2 cách bố trí bộ phận tách cơ bản: Hướng tâm và ly tâm.

a) Theo nguyên tắc hướng tâm. (Hình 2.4)
24


25

A-A
Hình 2.4: Bộ phận tách cơ bản kiểu hướng tâm.

1: Thành bình.
4: Vòi phun.
2: Đoạn ống đục lô.
5: Đường vào của hôn hợp.
3: Tấm chặn.
6: Lô thoát chất lỏng.
Nguyên tắc bố trí hướng tâm của bộ phận tách cơ bản phải tạo được các va đập, thay
đổi hướng chuyển động và tốc độ chuyển động. Hỗn hợp dầu khí phải được tạo rối, phân
tán qua các vòi phun và đập vào các tấm chặn để thực hiện quá trình tách cơ bản. Trên
hình 2.4 là bộ phận tách cơ bản hướng tâm. Hỗn hợp sản phẩm theo đường 5 vào ống
phân tán, qua các vòi phun 4 được tăng tốc và đập vào tấm chặn 3 làm đổi chiều chuyển
động và giảm tốc độ thoát ra ngoài qua các khe hở giữa các tấm chặn. Khí bay lên trên
cao còn chất lỏng phần lớn bám vào các tấm chặn, kết dính và đi xuống bộ phận tách thứ
cấp theo các lỗ thoát số 6.

b) Theo nguyên tắc ly tâm (Hình 2.5)
Phương án phổ biến là bố trí cửa vào theo hướng tiếp tuyến với thành bình. Thường
được thiết kế bởi 2 bình hình trụ đồng tâm. Dòng sản phẩm hỗn hợp sẽ đi vào khoảng
không gian giữa 2 bình theo hướng tiếp tuyến với thành bình. Dầu có xu hướng bám dính
vào thành bình.
- Đối với bình trụ đứng: Bộ phận tách cơ bản là 2 bình hình trụ đồng tâm có đường
kính không thay đổi. Bình trong có rãnh kiểu nan chớp. Khi dòng hỗn hợp sản phẩm khai
thác đi vào theo hướng tiếp tuyến với thành bình và chuyển động theo quỹ đạo xoáy, khí
có lực ly tâm nhỏ hơn sẽ đi vào bình hình trụ bên trong qua các màng chớp và thoát lên
trên. Dầu có lực ly tâm lớn hơn sẽ văng ra và bám vào thành trong của bình hình trụ bên
ngoài, kết dính lại và lắng xuống dưới đến bộ phận tách thứ cấp.
- Đối với, bình trụ ngang: sử dụng 2 bình hình trụ đồng tâm, bình hình trụ bên trong
có đường kính thay đổi. Dòng hỗn hợp sẽ đi vào theo hướng rãnh xoắn ốc tạo lực ly tâm
để dễ dàng phân ly dầu – khí.
25