Chuyên đề Quy trình lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa bình tách chịu áp lực ở mỏ Bạch Hổ: Các biện pháp kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng của bình tách

ó va đập vào các tấm chắn thẳng đứng có đục lỗ, hướng các giọt dầu chảy xuống phần thu và theo đường ống chảy xuống phần thấp nhất của thiết bị. Hiệu quả sẽ được tăng lên khi trên các tấm lượn sóng có các gờ và các cánh phụ. + Ưu điểm: chế tạo đơn giản, giá thành thấp, quá trình tách nhanh và khả năng tách bụi dầu là tốt hơn so với bộ chiết sương dạng đồng tâm. Bộ chiết sương dạng cánh: Hình 3.6. Bộ phận chiết sương dạng cánh Bộ chiết sương dạng cánh được cấu tạo từ các tấm thép góc lắp song song. Đỉnh của các tấm này được bố trí hướng lên phía trên, các khe hở được bố trí sao cho dòng khí qua đó chịu va đập, thay đổi hướng, tốc độ chuyển động để tách pha lỏng ra khỏi pha khí. Bộ chiết sương dạng cánh có cấu tạo đơn giản, nhưng hiệu quả tách cao và giá thành hợp lý. 3.2. Nguyên lý hoạt động của bình 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. 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 ướng. Pha lỏng được lưu giữ ở phần lắng một thời gian theo thiết kế. 3.3. Tính toán cho bình tách 3.3.1. Tính toán công suất và kích thước bình tách 3.3.1.1. Công suất bình tách Công suất bình tách phụ thuộc vào các yếu tố: Kích thước của bình tách. Hình dáng và các thiết bị bên trong bình tách. Số giai đoạn tách. Nhiệt độ và áp suất trong bình. Tính chất lý, hoá của dầu. Tỷ số dầu/ khí trong chất lưu. Kích thước và phân bố các phần tử chất lỏng trong khí ở cửa vào của bình. Mức chất lỏng được duy trì trong bình tách. Hàm lượng tạp chất có trong dầu. Khuynh hướng tạo bọt của dầu. Trong các yếu tố trên thì 2 yếu tố: tính chất lý, hoá của dầu và kích thước, phân bố các phần tử chất lỏng trong khí ở cửa vào của bình tách là rất cần thiết cho việc xác định chính xác kích thước của bình tách để cho hiệu suất cao nhất nhưng cũng rất khó xác định đầy đủ và chính xác. Trong bình tách đứng, những phần tử chất lỏng tách khỏi khí, rơi xuống sẽ gặp sự cản trở của khí bay lên. Trong bình tách ngang các phần tử lỏng bay ngang qua bình như quỹ đạo của viên đạn bắn từ lòng súng. Qua đó cho thấy bình tách ngang sẽ tách được một lượng chất lỏng lớn hơn so với bình tách đứng với cùng một kích thước. Điều này đúng khi mức chất lỏng trong bình tách phải duy trì ở một mức thích hợp để tránh hiện tượng khí mang theo dầu khi mức chất lỏng trong bình quá cao. Vận tốc khí lớn nhất trong bình tách cho phép sự tách sương khỏi khí, được tính theo công thức Stock: (3.1) Trong đó: vg: là vận tốc khí lớn nhất cho phép. F∞: là hệ số kể đến hình dáng và điều kiện làm việc của bình tách. Với bình tách đứng F∞ = 0,05 - 0,167. Với bình tách ngang F∞ = 0,2 - 0,7. ρl: là khối lượng riêng của dầu, kg/m3. ρg: là khối lượng riêng của khí, kg/m3. Giá trị của F∞ trong công thức (3.1) là một biến độc lập thực nghiệm. Các yếu tố ảnh hưởng đến giá trị của F∞: Tỷ số chiều dài trên đường kính L/D. Kiểu dáng các chi tiết bên trong. Độ sâu mức chất lỏng. Khuynh hướng tạo bọt của dầu. Sự chuyển động ổn định của dòng khí. Tỷ lệ pha khí trên pha lỏng. Sự hiện diện của các chất liệu khác. Trong đó yếu tố L/D ảnh hưởng tới F∞ nhiều nhất. Việc sử dụng ống nắn dòng, tấm chắn làm lệch dòng và các thiết bị đặc biệt ở cửa vào sẽ làm tăng giá trị của F∞ và công suất của bình tách. Vận tốc khí lớn nhất cho phép vg của công thức (3.1) là vận tốc khí lớn nhất có thể chảy trong bình tách và vẫn đạt được chất lượng tách như mong muốn. Giá trị của F∞ tỷ lệ thuận với tỷ số L/D của bình. Trong bình tách đứng, cửa vào được đặt ở khoảng 1/3 chiều dài bình tính từ mồi hàn trên đỉnh xuống, khí chảy từ đầu vào qua bình tới đường xả khí phía trên bình. Dầu chảy từ cửa vào xuống đáy bình. Vì vậy không phải thể tích dầu hay khí có thể xác định được chính xác kích thước của bình theo yêu cầu. Với bình tách ngang, nếu thể tích khí xác định được kích thước của bình thì tỷ số L/D lấy từ 2 - 6. Công thức tính công suất của bình tách được tính như sau : (3.2) Trong đó : vg : là vận tốc khí lớn nhất cho phép, m/s. ρg : là khối lượng riêng của khí, kg/m3. Qn: là công suất của bình, kg.giờ/m2. 3.3.1.2. Tính đường kính của bình tách Khối lượng lưu lượng : (3.3) Trong đó: m: là lưu lượng khối lượng, kg/giờ. Kp : là hệ số khí hòa tan trong dầu, (Kp= 1,0565.10-5 m3/m3.Pa). P : là áp suất làm việc của bình tách, at. ρl, ρg : lần lượt là khối lượng riêng của dầu và khí, kg/m3. Γ : là tỷ lệ khí trong hỗn hợp, (Γ = 170,5). Đường kình của bình tách được tính theo công thức : (3.4) Trong đó : d : là đường kính của bình tách,mm. F : là hệ số trong bình tách, được tính theo bảng dưới đây. Bảng 3.1. Hệ số F của bình tách. h/d F h/d F 0,00 1,000 0,30 0,748 0,05 0,981 0,35 0,688 0,10 0,948 0,40 0,626 0,15 0,906 0,45 0,564 0,20 0,858 0,50 0,500 0,25 0,804 0,55 0,436 3.3.2. Tính toán thể tích và chiều dài bình tách 3.3.2.1. Thể tích bình tách Công thức tính thể tích của bình tách : (3.5) Trong đó : Qn : là công suất của bình tách, tấn/ngày. t : là thời gian lưu giữ chất lỏng trong bình, giây. 3.3.2.2. Chiều dài bình tách Công thức tính chiều dài bình tách : (3.6) 3.3.2.3. Thời gian lưu giữ chất lỏng trong bình tách Thời gian lưu giữ chất lỏng trong bình là thời gian giới hạn cho khí thoát ra khỏi pha lỏng. Thông số này không có trong công thức tính kích thước của bình tách. Xác định thời gian lưu giữ chất lỏng là cách gián tiếp để xác định thể tích của bình tách cần thiết để kiểm soát được dòng chảy có lưu lượng cho trước. Thể tích bình tách bằng lưu lượng của bình nhân với thời gian lưu giữ chất lỏng. Với bình tách cho trước, thể tích lỏng cần thiết ảnh hưởng nhiều hơn đến kích thước của bình so với lưu lượng khí. Điều này đúng cho các bình tách lớn với tỷ số dầu - khí thấp. Ta có công thức tính thời gian lưu giữ chất lỏng ( thời gian lắng): (3.7) Trong đó: Vl: là phần thể tích chất lỏng đòi hỏi của bình tách, m3. t: là thời gian lưu giữ thiết kế, phút. Ql: là lưu lượng chất lỏng qua bình, m3/ngày. Thời gian lưu giữ bị ảnh hưởng bởi thành phần bọt, sự hiện diện của các chất rắn và nhũ tương. Thời gian lưu giữ chất lỏng là thông số rất quan trọng trong bình tách, ở đó các phản ứng hoá học có thể xảy ra. Thời gian lắng được thể hiện trong các bảng dưới đây: Bảng 3.2. Thời gian lắng. Dầu - khí tự nhiên 1 - 3 phút Dầu nghèo 10 - 15 phút Xử lý phân đoạn 8 - 15 phút Trong bình làm lạnh 4 - 7 phút Tiêu chuẩn API 12J dùng cho bình tách dầu và khí: Bảng 3.3. Thời gian lắng tương đương với tỷ trọng tương đối của dầu. Tỷ trọng tương đối của dầu Phút < 0,85 1 0,85 - 0,93 1 – 2 0,93 - 1 2 – 4 3.3.3. Tính toán chiều dày của bình tách 3.3.3.1. Chiều dày thành bình (3.8) Trong đó: r1: là chiều dày của bình tách, cm. P : là áp suất làm việc của bình,Psi. d : là đường kính của bình tách, cm. E: là hệ số giảm bền do ảnh hưởng của mối hàn (E = 0,85 - 1). S: là giới hạn bền của vật liệu chế tạo bình, (S = 120 Mpa). C: là chiều dày dự phòng ăn mòn thành bình, (C = 0,3 cm). 3.3.3.2. Chiều dày đáy bình tách (3.9) Trong đó: r2: là chiều dày đáy bình tách, cm. Cσ: là chiều dày dự phòng ăn mòn đáy bình, (C = 0,42 cm). 3.3.4. Tính toán bền cho bình tách Lực F tác dụng lên 2 đầu bình tách được tính theo công thức: (3.10) Trong đó: F: là lực tác dụng lên 2 đầu bình tách, KN. d: là đường kính của bình tách, mm. P: là áp suất làm việc của bình tách, at. Diện tích chịu lực f tính theo đường kính trong của bình: (3.11) Ứng suất cho phép của bình: (3.12) Trong đó: r: là chiều dày của bình tách, mm. Bình làm việc ổn định khi lực tác dụng lên thành bình cân bằng với phản lực tại mối hàn. Điều kiện ổn định: Þ (3.13) Trong đó: L: là chiều dài của bình tách, mm. N: là phản lực tại mối hàn, KN. Ứng suất tại mối hàn: (3.14) 3.3.5. Tính toán khối lượng, diện tích và tải trọng sàn lắp đặt 3.3.5.1. Tính toán khối lương và diện tích sàn lắp đặt Dựa vào đồ thì thể hiện sự tương quan giữa chiều dài, chiều dày và đường kính mà ta xác định được khối lượng sàn lắp đặt là Wv. Xung quanh bình tách có hệ thống đường ống dẫn, trong đó bao gồm các đường ống dẫn chính với đường kính khoảng 4 inch và các đường ống phụ thêm vào. Vì thế không gian lắp đặt bình tách cần tính toán cho hợp lý cho cả hệ thống này. Ngoài ra, yêu cầu về hệ thống lắp đặt này bao gồm cả máy bơm, hệ thống điều khiển áp suất, mức chất lỏng trong bình,… Hình 3.7 là ước tính về diện tích mặt sàn cho các bình tách ngang. 3.3.5.2. Tính toán tải trọng tác dụng lên mặt sàn lắp đặt Bình tách được lắp đặt trên một sàn chịu tải. Sàn này phải chịu được tải trọng của bình tách trong quá trình làm việc cũng như khi thử thuỷ lực. Vì thế cần phải xác định tải trọng tối đa mà sàn có thể chịu được. Theo ASME tải trọng tối đa có thể coi như là khối lượng nước trong bình Ww cộng với khối lượng của bình tách: (kg) (3.15) 3.4. Áp dụng cho bình tách chịu áp lực C2 tại mỏ Bạch Hổ Để có được giá trị này ta phải đi tìm giá trị h/d bằng cách tính cân bằng pha trong bình tách. Để tính cân bằng pha ta phải làm tuần tự như sau: Với một lượng sản phẩm dầu - khí biết trước, khi ở áp suất và nhiệt độ bình tách thì chúng được tách thành 2 pha: lỏng - hơi và giữa 2 pha này có sự cân bằng. Chúng ta cần tính được thể tích của từng pha là hàm lượng mol tồn tại ở trạng thái lỏng và khí của mỗi cấu tử. Muốn vậy trước hết phải biết hàm lượng mol của từng cấu tử trong hỗn hợp ban đầu. - Gọi thành phần thể tích pha lỏng, hơi lần lượt là Vl, Vg. - Xét một Kmol hỗn hợp sản phẩm, ta có hệ phương trình sau: Vl+Vg = 1 (3.16) Zi = Xi.Vl+ Yi.Vg Trong đó: Xi, Yi, Zi: lần lượt là hàm lượng mol của các cấu tử ở trạng thái lỏng, pha khí và trong hỗn hợp. Zi = Xi.(1-Vg)+ Ki.Xi.Vg Þ Từ 2 hệ thức của Xi ta có: (3.17) Với điều kiện nhiệt độ và áp suất làm việc của bình tách ta sẽ xác định được giá trị của Ki và từ đó sẽ xác định được giá trị của Vg. Bảng 3.4. Các thành phần dầu mỏ trong mỏ Bạch Hổ. STT Cấu tử Thành phần dầu vỉa % mol Hệ số cân bằng (Ki) Thành phần lỏng (Xi) Thành phần hơi (Yi) 1 N2 0,292 86,90 0,006 0,519 2 CO2 0,093 6,77 0,002 0,149 3 C1 46,193 16,26 4,860 78,976 4 C2 8,636 2,87 4,228 12,312 5 C3 5,423 0,98 5,757 5,158 6 IC4 1,479 0,40 2,226 0,886 7 NC4 2,308 0,30 3,871 1,140 8 IC5 0,870 0,14 1,671 0,235 9 NC5 0,991 0,11 1,692 0,221 10 C6 1,298 0,05 2,760 0,139 11 C7 32,417 0,006 72,727 0,445 Với công thức đã có ở trên ta có: Ta cho giá trị của i chạy từ 1 đến 11, khi đó sẽ có giá trị tương ứng của Zi và Ki như trên bảng và thay số vào ta có: Þ Vg = 0,55 Þ Vl = 0,45 Do vậy ta có h/d = 0,45. Từ đó ta tra bảng và có F =0,564 Hệ số thực nghiệm: F∞ = 0,3 Khối lượng riêng của dầu ở 20 oC: ρl = 833 kg/m3 Khối lượng riêng của khí ở đktc: ρg = 1,034 kg/m3. Tỷ lệ khí trong hỗn hợp: Г = 170,5 Áp suất làm việc của bình: P = 15,5 at. Nhiệt độ làm việc của bình: T = 45oC. Hệ số khí hoà tan trong dầu: Kp = 1,0565.10-5 Vận tốc khí lớn nhất. Theo công thức (3.1) ta có: Công suất của bình tách. Theo công thức (3.2) ta có: (kg/ngày đêm). Lưu lượng khối lượng. Theo công thức (3.3) ta có : Đường kính bình tách. Theo công thức (3.4) ta có: Thể tích bình tách. Theo công thức (3.5) ta có: Chiều dài bình tách. Theo công thức (3.6) ta có: Từ các số liệu trên và ta dựa vào bảng catalog bình tách của Schlumberger (xem phụ lục số 1) ta có kích thước của bình tách như sau: - Chiều dài của bình: L = 7,50 m (24,60 ft). - Chiều rộng của bình: b = 2,95 m (9,68 ft). - Chiều cao của bình: h = 3,10 m (10,17 ft). Þ Đường kính của bình: d = 3 m ( 9,84 ft). Þ Thể tích của bình tách: - Kích thước đường vào (Inlet) : 6-in Fig 1002. - Kích thước đường khí ra (Gas Outlet) : 6-in Fif 206. - Kích thước đường xả dầu (Oil Outlet) : 3-in Fig 602. - Kích thước đường xả nước (Water Outlet) : 3-in Fig 602. - Kích thước đường xả cặn (Sand-Jet Line) : 3-in Fih 602. - Áp suất làm việc của bình: 9,928 Kpa (1,440 psi). - Nhiệt độ làm việc của bình: - 20oC đến 149oC (- 4oF đến 300oF). Chiều dày bình tách. Chiều dày thành bình, áp dụng công thức (3.8) ta có: Chiều dày đáy bình, áp dụng công thức (3.9) ta có: Từ đây ta chọn chiều dày chung cho bình tách khi tính toán là: r = 2,23 (cm) = 0,878 (in). Lực tác dụng lên 2 đầu bình tách, áp dụng công thức (3.10) ta có : Diện tích chịu lực, áp dụng công thức (3.11) ta có : Ứng suất cho phép, áp dụng công thức (3.12) ta có: Phản lực tại mối hàn, áp dụng công thức (3.13) ta có; Ứng suất tại mối hàn, áp dụng công thức (3.14) ta có: Ta thấy σbt << σmh. Như vậy khi tính toán bền cho bình tách ta tính theo σmh. Khối lượng và diện tích sàn lắp đặt. Ta có sự tương quan giữa chiều dày, chiều dài và đường kính của bình tách: Hình 3.7. Sự tương quan giữa chiều dày, chiều dài và đường kính. Dựa vào sự tương quan giữa chiều dày, chiều dài và đường kính của bình tách ta có : Khối lượng bình tách : Wv = 23000 (kg) = 50789 (lb). Diện tích sàn lắp đặt : S = 854 (ft2) = 83 (m2). Tải trọng mà sàn phải chịu là , áp dụng công thức (3.15) ta có : Như vậy trọng lượng mà sàn phải chịu là Sàn chịu tải trọng phân bố là : (tấn/m2) CHƯƠNG 4 CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG BÌNH TÁCH 4.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách Một thiết bị tách có hiệu quả, được xem là hoàn thiện về kỹ thuật khi không để thoát các bọt khí cũng như các giọt dầu theo đường xả, thời gian lưu giữ chất lỏng thấp, tiêu hao kim loại ít và thiết bị phải tạo được sự cân bằng pha. Ngoài ra bề mặt tiếp xúc dầu - khí cũng là một thông số quan trọng, giảm thời gian đạt tới trạng thái cân bằng và tránh sự thoát các bọt khí theo đường lỏng. Việc tách khí có hiệu quả khi hỗn hợp được phân tán tốt, tạo ra các giọt dầu có kích thước khoảng 1- 2 mm3 và sẽ được giữ lại ở bộ phận chiết sương. Kích thước này là một hàm số của tỷ số giữa sức căng bề mặt δ và hiệu số mật độ ∆p: δ/∆p. Khả năng tách khí của thiết bị phụ thuộc vào các yếu tố: Thiết bị tách: chiều dài, đường kính, thiết kế và bố trí bên trong, số bậc tách, áp suất và nhiệt độ vận hành, mức chất lỏng và điều kiện vật lý của thiết bị nói chung cũng như các chi tiết cấu thành. Tính chất của chất lưu: tính chất lý hoá, mật độ ρ, độ nhớt μ, hệ số cân bằng K, tỷ lệ khí - lỏng, kích thước các giọt dầu đi vào bộ phận chiết sương, dòng chảy của dòng chất lỏng giếng (ổn định hay chảy rối), hàm lượng tạp chất, xu hướng tạo bọt. Tính chất hoá lý của dầu và kích thước các giọt dầu khó nhận biết một cách chính xác. Khi tính toán khả năng và kích thước thiết bị tách thường căn cứ vào tài liệu thực nghiệm hoặc giả định theo cách so sánh hoặc kinh nghiệm. Ngoài ra, trong quá trình tách một số sự cố thường xảy ra cũng ảnh hưởng tới quá trình tách: Mức chất lỏng quá cao. Mức chất lỏng quá thấp. Áp suất trong bình cao. Áp suất trong bình thấp. 4.2. Các biện pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng của bình tách 4.2.1. Các biện pháp về mặt kỹ thuật Các biện pháp về mặt kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng của bình tách bao gồm: Phải tiến hành phân loại dầu cũng như nắm rõ về tính chất lý, hóa của dầu như: độ nhớt, nhiệt độ đông đặc, sức căng bề mặt, độ dẫn nhiệt. Từ đó bố trí thiết bị tách hợp lý để đạt hiệu quả tách cao nhất. Thực hiện tốt các quy trình công nghệ của thiết bị tách. Từ việc tính toán bình tách (chiều dài, đường kính, bố trí các thiết bị bên trong của bình tách) tới điều kiện vật lý nơi lắp đặt, áp suất và nhiệt độ vận hành, số bậc tách để đạt hiệu quả tách cao nhất. Thực hiện tốt công tác bảo dưỡng, sửa chữa bình tách như trong quy trình đã thiết kế. - Thường xuyên kiểm tra trạng thái của bình, sự hoạt động của các thiết bị kiểm tra đo lường, các cơ cấu an toàn và các phụ tùng của bình. - Khi áp suất làm việc tăng quá mức cho phép mặc dù các yêu cầu khác trong quy định của quy trình đều đảm bảo thì phải đình chỉ hoạt động ngay lập tức để kiểm tra và có biện pháp điều chỉnh và sửa chữa. - Thường xuyên căn chỉnh van an toàn cho phù hợp. - Kiểm tra kết cấu kim loại các thiết bị của bình cũng như các thiết bị dùng cho công tác sửa chữa và bảo dưỡng. - Phải định kỳ kiểm tra sửa chữa và bảo dưỡng bình, đảm bảo cho các hoạt động được an toàn. Mọi thay đổi về kết cấu của bình trong quá trình sửa chữa phải được sự thỏa thuận bằng văn bản của người chế tạo. - Các mối hàn dọc ở các khoang liền nhau của thân bình với mối hàn đáy bình không được nằm liền nhau, mà phải lệch nhau một đoạn ít nhất bằng 3 lần chiều dày, nhưng không mỏng hơn 100 mm. 4.2.2. Các biện pháp về mặt công nghệ Khử nhũ trên đường vào của bình tách. Xử lý lắng đọng Parafin. Ngăn ngừa, xử lý cặn. Sử dụng hoá chất tách bọt nhằm tăng lượng sản phẩm trong khai thác dầu khí. 4.2.2.1. Khử nhũ trên đường vào của bình tách a. Giải pháp cơ học. Thực tế nhũ tương nghịch thường không ổn định hoặc ổn định trung bình. Chúng sẽ bị phá hủy khi đi qua lớp lọc rắn háo nước được chế tạo từ sỏi, dăm, kính vụn, các quả cầu Polyme,… Người ta đưa chất phá nhũ là một loạt các quả cầu Polyme rắn vào bên trong đường ống trước khi hỗn hợp dầu - nước - khí vào bình tách. Sự khử nhũ dựa vào hiện tượng hấp thụ ẩm ướt của lớp lọc rắn háo nước. Sự tương tác giữa các phân tử chất lỏng với các phân tử rắn sẽ mạnh hơn sự tương tách giữa các phân tử lỏng với nhau. Vì vậy chất lỏng sẽ loang theo bề mặt và tẩm ướt chất rắn. Tùy theo tính chất của chất rắn, lỏng mà sự tẩm ướt có thể là toàn phần, từng phần hoặc không tẩm ướt. Chất lỏng bôi trơn vật rắn càng mạnh khi sự tương tác giữa các phân tử của chúng càng yếu. Nước là chất lỏng phân cực, có sức căng bề mặt lớn hơn dầu nên sẽ tẩm ướt bề mặt chất rắn tốt hơn dầu. Còn dầu là chất lỏng không phân cực với sức căng bề mặt nhỏ hơn sẽ chỉ tẩm ướt một số chất rắn nhất định. Lúc này dầu và nước trong nhũ đã được tách ra khỏi nhau. Các giọt dầu sẽ kết dính lại với nhau. Nhũ tương đã được xử lý. Vật liệu dùng để khử nhũ phải thỏa mãn: Phải có tính tẩm ướt tốt, có khả năng tạo liên kết các vật liệu thấm với các giọt nước, phá hủy màng ngăn giữa các pha của nhũ và tạo điều kiện cho dầu kết dính. Có độ bền để không bị phá hủy lẫn vào hỗn hợp và có thể sử dụng lâu dài. b. Giải pháp điện Người ta chiếu một điện trường vào bình tách ở giai đoạn tách lắng và phân ly trọng lực. Dưới tác dụng của điện trường, các giọt nước sẽ chuyển động cùng pha với điện trường chính và ở mọi thời điểm chúng luôn ở trạng thái dao động. Chúng bị biến dạng liên tục, hình dáng luôn thay đổi thuận lợi cho việc phá nhũ và sự kết dính của các giọt. 4.2.2.2. Xử lý lắng đọng Parafin Việc xử lý lắng đọng Parafin góp phần tăng hiệu quả tách của bình tách. Công việc này trước hết phải tổ chức công tác vận chuyển sau đó mới xử lý khi bề dày lắng đọng đạt đến giới hạn. a. Các phương pháp ức chế Parafin Phương pháp phủ lớp sơn bảo vệ. Phương pháp này là phủ bọc bên trong của bình tách một lớp thuỷ tinh hoặc một lớp nhựa dày 0,8 ÷ 1mm để làm giảm bám dính của Parafin. Độ nặng của Parafin sẽ làm cho nó rơi khỏi bề mặt trước khi tụ lại một lớp dày đến mức có hại. Ngày nay người ta đang hoàn thiện công nghệ sử dụng thép không gỉ với bề mặt phủ cacbon có cấu trúc giống kim cương. Công nghệ này làm giảm độ bám dính tinh thể đến 70 - 100% và giảm vi sinh vật đến 90%. Phương pháp dùng hoá phẩm ức chế. Trong tất cả các phương pháp thì phương pháp dùng hoá phẩm ức chế có ưu điểm hơn cả. Giá thành không cao do chỉ phải bơm một lượng nhỏ hoá chất, phương pháp xử lý đơn giản ít tốn kém. b. Các phương pháp khử parafin Hiện nay, tại XNLD Vietsovpetro có sử dụng một số phương pháp sau đây để tiến hành loại bỏ parafin: Phương pháp cơ khí. Sử dụng giải pháp cơ khí để tiến hành loại bỏ parafin chính là việc người ta dùng các phương pháp nạo vét khác nhau để di dời cặn parafin bám dính trên các bình chứa, bình tách. Phương pháp này đòi hỏi một lượng lớn nhân công và có nhược điểm là phải dừng các hoạt động sản xuất. Phương pháp vi khuẩn. Người ta dựa vào ưu thế sinh sản của vi khuẩn, dùng vi khuẩn “ăn” parafin để tiến hành áp dụng phương pháp. Khả năng tẩy rửa parafin bằng phương pháp này cho hiệu quả tốt, nhưng giá thành đắt phụ thuộc vào nguồn cung cấp từ nước ngoài và không thuận tiện. Chính vì thế mà phương pháp này khi sử dụng ở XNLD Vietsovpetro sẽ bị hạn chế. Hiện tại phương pháp này đang được áp dụng nhiều ở Trung quốc. Phương pháp hoá phẩm. Người ta đã tiến hành dùng phản ứng của hóa phẩm đối với parafin nhằm đẩy parafin trở lại trong dầu thô. Hình 4.1. Sơ đồ xử lý Parafin bằng hóa chất. Chú thích: 1- Bình tách bậc 1 5- Bình tách bậc 2. 2- Buồng trộn hóa phẩm. 6 Bình tách ngưng tụ 3- Lò nung. 7- Máy bơm. 4- Bình ủ nhiệt. 8- Tàu chứa dầu. Sản phẩm khai thác từ các giếng được đưa vào bình phân ly dầu - khí số 1. Tại đây khí đồng hành được tách ra khỏi dầu, dầu và khí hòa tan còn lại dưới áp suất phân ly được trộn với dung dịch 10% Bicromat natri (Na2Cr2O7.2H2O) và còn được gọi là Crompic với hàm lượng 2 - 3 kg cho 1 tấn dầu. Hỗn hợp thu được tiếp tục đưa vào buồng làm nóng kiểu lò điện số 3 tới nhiệt độ 80 - 90oC. Sau đó được dẫn sang bình ủ nhiệt số 4, tại đây nhiệt độ được giữ 70 - 80oC trong 30 phút, lúc này dưới tác dụng của hóa phẩm làm cho độ nhớt và sức căng bề mặt của dầu giảm và Parafin được khử. Hỗn hợp dầu khí được đưa tới bình tách số 5 để tách nốt phần khí còn sót trong dầu, khí tách ra và được đưa tới bình tách ngưng tụ số 6 để tách các bụi dầu bị cuốn theo dòng khí. Còn dầu thô được máy bơm số 7 bơm đến tàu chứa số 8. 4.2.2.3. Phương pháp ngăn ngừa, xử lý cặn Người ta chiếu vào dòng chất lưu, trạm gia nhiệt một từ trường có cường độ thích hợp. Từ trường này làm chậm lại quá trình lắng đọng của muối trong nước vỉa. Những hạt cát vừa với số lượng nhỏ có thể loại bỏ bằng lắng đọng trong bình tách 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 hòa tan thì nước được tách khỏi dầu và được xả ra ngoài. Đối với bình tách ngang người ta tiến hành bơm, phun tia nước sạch vào chỗ có cặn. Phương pháp này thường được sử dụng khi muối lắng đọng phần lớn là Natri clorua và vị trí lắng đọng không quá khó khăn. Khi đó nước sạch được bơm với một áp lực rất mạnh vào thẳng vị trí lắng đọng muối, đây là giải pháp đơn giản rẻ tiền và hiệu quả. 4.2.2.4. Xử lý dầu bọt bằng hóa chất Bọt dầu là một thành phần của sản phẩm tách không triệt để của dầu và khí, thường xuất hiện trong sản phẩm dầu và khí ở những giếng khoan sâu. Áp suất vỉa lớn, nhiệt độ vỉa cao, cộng với tốc độ khai thác nhanh gây ra một khối lượng bọt lớn. Bọt là kết quả của những giọt dầu được mang theo cùng với khí vào trong hệ thống xử lý khí. Tại đây chúng sẽ làm đầy những bình và các buồng chứa của tháp glycol hoặc là bình nén và có thể gây ra hiện tượng tắc nghẽn. Hoá chất tách bọt có thể ngăn chặn những hiện tượng này bằng cách kết tụ nhanh chóng các bọt khí. a. Sự tạo thành bọt Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự tạo thành bọt dầu có liên quan tới độ nhớt của bề mặt dầu - khí, cụ thể là độ giãn nở của độ nhớt và biến dạng. Nếu giá trị thuộc tính này cao, chúng ta cần khởi động nhiều lần hệ thống xả. Các hợp chất hoạt động bề mặt giống như các chuỗi ngắn của các bon dioxi và phenol thì có tác dụng ổn định bọt, bởi vì chúng ảnh hưởng tới các đặc tính độ nhớt. b. Công nghệ tách bọt Tác nhân tách bọt làm giảm hiện tượng tạo bọt bằng cách thay đổi độ nhớt của bề mặt phân cách dầu - khí và kết tụ nhanh chóng các bọt khí. Hóa chất tách bọt hoạt động trên bề mặt và do đó còn được gọi là hóa chất bề mặt. Loại hóa chất tách bọt hiêụ quả là loại hóa chất gốc silicol. Bởi vì chúng thường nằm ở trên mặt mà không bị lắng xuống đáy (khác với các hóa chất khác). Và do đó không gây ra các hiệu ứng phụ không mong muốn khác, ví dụ như nhũ tương. Baker petrolite đã sử dụng đầu tiên hóa chất gốc silicol, đã được tính toán một cách chi tiết cho các ứng dụng trong dầu khí. Có vài loại hóa chất silicol được sử dụng và mỗi loại có những ảnh hưởng khác nhau. Hóa chất được sử dụng phổ biến là loại được mô phổng như trên hình 4.3, còn được gọi là polydimethylsiloxane. Loại hóa chất này được sử dụng vì nó có ưu điểm về kinh tế, được sản xuất rộng rãi và giá thành thấp, phù hợp với các ứng dụng trong lĩnh vực tách bọt. Hình 4.2. Cấu trúc phân tử của Polydimethylsioxane Thí nghiệm: Baker đã phát triển và nghiên cứu thêm về phương pháp kiểm tra và đánh giá bọt dầu cũng như lựa chọn hóa chất tách bọt phù hợp với yêu cầu của công việc xử lý dầu. Phương pháp này chủ yếu dựa trên cột thủy tinh. Cột này dùng để phun khí qua một mẫu dầu (dùng làm thí nghiệm) ỏ một vận tốc nhất định. Trạng thái động lực của cột bọt lớn dần lên được kiểm tra thông qua một thiết bị cho đến khi nó dừng lại. Sau đó khí sẽ ngừng phun và kết quả là sự sụp đổ của cột bọt sẽ được tính toán (đo đạc). Hệ số giãn nở kích thước sẽ được một thiết bị nghi lại theo thời gian. Chiều cao của cột bọt sẽ được đánh giá và so sánh đối với mỗi hóa chất tách bọt. Hình sau là dữ liệu về một thí nghiệm điển hình đối với hóa chất tách bọt. Hình 4.3. Thời gian tạo bọt Thời gian cột bọt phát triển lên và đổ xuống là hai thông số được thu lại khá rõ ràng trong thí nghiệm này. Sự liên hệ của chúng có thể phụ thuộc vào cấu trúc bên trong của thiết bị tách - thiết bị xử lý sản phẩm khai thác. Trong thí nghiệm phun khí, dầu được lắc mạnh, hóa chất tách bọt được gọi là đạt yêu cầu khi nó làm cho thời gian phá vỡ bọt đủ nhanh để bọt không chiếm lĩnh cửa ra của thiết bị tách. Áp dụng thí nghiệm của Baker sử dụng hóa chất để xử lý dầu bọt trong bình tách, nâng cao hiệu quả tách sử dụng của bình tách. c. Hệ thống thiết bị xử lý Người ta bố trí một loạt các bình tách ở đầu vào của hệ thống. Các bình tách đầu tiên được vận hành ở áp suất cao 1000 ÷ 1800 psi. Các bình tách tiếp theo ở áp suất thấp hơn. Đầu ra của bình tách này là đầu vào của bình tách kia. Nếu khí có áp suất cao thì có thể vận chuyển trực tiếp đến nơi bán. Còn áp suất thấp thì cần nén lại để đạt tới áp suất cao hơn trước khi đem bán. Dầu thô thường mang theo những dòng khí và nó là nguyên nhân gây nên hiện tương tắc nghẽn của các thiết bị xử lý. Hình 4.4. Thiết bị xử lý sản phẩm Việc bơm hóa chất định kỳ vào trong các thiết bị xử lý là một giải pháp hữu hiệu. Đồng thời nó cho phép tăng thể tích lưu trữ dầu và khí trong thiết bị mà không cần trang bị thêm các trang thiết bị khác như đối với các thiết bị lưu trữ lớn khác. Và như vậy chúng ta có thể giảm được giá thành đối với sản phẩm. Thực tế, ở vịnh mexico người ta đã sử dụng hóa chất tách bọt rất phổ biến trong quá trình sử lý sản phẩm khái thác. Trên một giàn khai thác dầu lớn, người ta có thể thu được khoảng 100000 bbl dầu thô, và một giờ nghỉ làm việc có thể mất tới 100 000$ hoặc nhiều hơn thế. Do đó, sử dụng hoá chất thích hợp là cần thiết để tránh tình trạng trên, mang lại hiệu quả kinh tế. CHƯƠNG 5 QUY TRÌNH LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA VÀ CÔNG TÁC AN TOÀN ĐỐI VỚI BÌNH TÁCH 5.1. Quy trình lắp đặt và vận hành bình tách chịu áp lực C2 Bình tách chịu áp lực C2 hay còn gọi là bình 100 m3 dùng để tách dầu - khí cấp 2 và được lắp đặt tại BM-3 trên các giàn cố định MSP của xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro. Bình có chức năng, nhiệm vụ là nhận dầu và một lượng khí nhỏ từ bình C1, C3, C4 và từ đường xả tại BM-1,2 rồi tách pha. Dầu sau khi tách sẽ được sẽ được bơm vào đường ống vận chuyển dầu chung. Khí thấp áp từ bình C1 sẽ được đốt tại Fakel của giàn. Bình C2 trong quá trình lắp đặt, vận hành phải tuân thủ các tiêu chuẩ kỹ thuật an toàn về bình chịu áp lực. Phải đươc cơ quan nhà nước có thẩm quyền tiến hành khám nghiệm kỹ thuật trước khi đưa vào sử dụng. Các van an toàn của các bình phải được hiệu chỉnh đúng quy định trước khi đưa vào vận hành, còn trong thời gian làm việc sẽ được hiệu chỉnh theo lịch mỗi quý một lần. Hình 5.1. Sơ đồ nguyên lý điều khiển của bình tách C2 Bảng 5.1. Các thiết bị điều khiển của bình tách C2 Kí hiệu Tên các chi tiết Khoảng đặt PT - 521 Transmitter áp suất bình C2 0 ÷ 8 Bar PSLL - 521 Chuyển mạch áp suất thấp bình C2 0,5 Bar PSHH - 521 Chuyển mạch áp suất cao bình C2 5 Bar LT - 521 Transmitter mức chất lỏng bình C2 800 mm LSLL - 521 Chuyển mạch mức thấp bình C2 1330 mm LSHH - 521 Chuyển mạch mức cao bình C2 0 ÷ 100 oC TT - 521 Transmitter nhiệt độ bình C2 4 ÷ 20 mA PI - 521 Chỉ thị áp suất tại chỗ bình C2 0 ÷ 16 Bar TI - 521 Chỉ thị tại chỗ bình C2 0 ÷ 100 oC LG – 521A Chỉ thị mức tại chỗ bình C2 1143 mm LG – 521B Chỉ thị mức tại chỗ bình C2 1143 mm LCV - 521 Van điều khiển mức bình C2 0 ÷ 100 % LY - 521 Điều khiển khí nguồn nuôi đê đóng mở van điều khiển mức LCV - 521 4÷ 20 mA PCV - 521 Van điều khiển áp suất bình C2 0 ÷ 100 % PY - 521 Điều khiển khí nguồn nuôi đê đóng mở van điều khiển áp suất PCV - 521 4÷ 20 mA 5.1.1. Yêu cầu về lắp đặt Khi tiến hành lắp đặt các thiết bị cần phải tuân theo quy định tiêu chuẩn. Các định mức và các quy định về sản xuất và tiến hành công việc, trang bị công nghệ, các quy định chung và các yêu cầu hiện hành. Lắp đặt thiết bị phải thực hiện theo đúng sơ đồ hướng dẫn đính kèm với thiết bị. Nghiêm cấm lắp đặt các thiết bị ở ngoài bản vẽ kỹ thuật và các thiết bị khác ở ngoài vỏ thiết bị. Các thiết bị đặt tại vi trí xây lắp ở dạng chưa hoàn chỉnh thì phải hoàn thiện trước khi lắp đặt phù hợp với tiêu chuẩn. Khả năng hàn tại vị trí lắp ráp các thiết bị nhiệt của linh kiện nào đó mà chưa được xem xét khi thiết kế thì phải thống nhất với nhà chế tạo. Các thiết bị có thể được lắp đặt trên cấu trúc kim loại cũng như trên nền bê tông. Các thiết bị nằm ngang không điểm tựa dạng yên ngựa được lắp đặt trên nền bê tông. Kiểm tra vị trí thiết kế trên nền các thiết bị thẳng đứng, tiến hành phù hợp với quy phạm về xây lắp các dụng cụ và thiết bị dạng nghiêng và dạng tháp. Các thiết bị thẳng đứng sau khi lắp đặt phải được kẹp chặt trên các bulông cơ bản, trước khi bắt chặt ốc vít vào bulông không được tiến hành công việc vì có thể làm xê dịch vị trí của thiết bị. Thiết bị nằm ngang phải được đặt với độ nghiêng 0,002 – 0,003 về phía côn dẫn lưu. Việc kiểm tra độ nghiêng phải tuân theo phần bên dưới của thiết bị. Khi lắp đặt thiết bị nằm ngang trên cấu trúc kim loại phải đảm bảo khả năng chuyển dịch tự do khi có giãn nở nhiệt. Trước khi đổ bê tông phần phía ren của các ốc vít điều khiển phải được bôi dầu, mỡ. Sau khi kiểm tra thiết bị trên nền móng và đổ bê tông, các ốc vít điều chỉnh cũng như các bulông dùng để kẹp chặt với điểm tựa trong thời gian đặt thiết bị trên nền móng phải được đặt xa, các lỗ ren phải được bôi kín mỡ chống rỉ. Sau khi đặt thiết bị trên nền móng, các ốc vít của bulông điểm tựa cố định được hàn chặt với các tấm đệm. Việc bố trí thiết bị trên mặt phẳng lắp ráp phải đảm bảo các khe hở cần thiết giữa các thiết bị. Chống sét các thiết bị phải thực hiện phù hợp với các chỉ dẫn về thiết kế và xây lắp hệ thống chống sét công trình. 5.1.2. Quy trình vận hành bình tách chịu áp lực C2 5.1.2.1. Yêu cầu khi vận hành Bình tách chịu áp lực C2 trong quá trình vận hành phải tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thật an toàn về bình chịu áp lực. Phải được cơ quan nhà nước có thẩm quyền tiến hành khám nghiệm kỹ thuật trước khi đưa vào sử dụng, trong quá trình sử dụng và điều tra sự cố theo đúng quy định. Các van an toàn của các bình phải được hiệu chỉnh đúng quy định trước khi đưa vào vận hành. Trong thời gian làm việc sẽ được hiệu chỉnh theo lịch mỗi quý một lần.Việc khám nghiệm định kỳ các bình phải theo đúng thời gian quy định. Khám sét bên ngoài và bên trong: 3 năm một lần. Khám sét bên ngoài, bên trong và thử thuỷ lực: 6 năm một lần. Kiểm tra vận hành bình: 1 năm một lần. Việc thử thuỷ lực chỉ được tiến hành sau khi khám sét bên ngoài và bên trong đạt yêu cầu. Thử thuỷ lực nhằm mục đích kiểm tra độ bền và độ kín của bình cũng như sự hoàn hảo của một số thiết bị kiểm tra và cơ cấu kiểm tra đo lường và cơ cấu an toàn. Trên bình sau khi đăng ký xong cần phải kẻ bằng sơn ở chỗ dễ thấy nhất một khung kích thước 150 x 200 mm, trong đó ghi các số hiệu: Số đăng ký. Áp suất làm việc cho phép. Ngày khám nghiệm và lần khám nghiệm tiếp theo. Lãnh đạo xí nghiệp ra quyết định bổ nhiệm những người có trách nhiệm: - Người chịu trách nhiệm thanh tra vận hành an toàn của bình là một chuyên viên phòng cơ điện. - Người chịu trách nhiệm về tình trạng ổn định của bình là phó giàn cơ khí. - Người chịu trách nhiệm về vận hành an toàn bình chịu áp lực là giàn phó công nghệ và các đốc công khai thác dầu khí. - Người được phép vận hành bình là thợ khai thác. 5.1.2.2. Quy trình vận hành bình chịu áp a. Công tác chuẩn bị Thông báo cho người trực ở phòng điều khiển và các bộ phận liên quan rằng thiết bị sắp hoạt động: áp suất tăng, nhiệt độ tăng, mực chất lỏng tăng,… Kiểm tra nguồn khí nuôi, nguồn điện đã sẵn sàng. Kiểm tra các hệ thống sau đang hoạt động: Hệ thống báo chảy và báo khí. Hệ thống điều khiển. Hệ thống bảo vệ. Các thiết bị báo và điều khiển tự động các thông số làm việc của bình, thiết bị chỉ báo nhiệt độ, đo lưu lượng. Kiểm tra nước trong bình đã xả. Kiểm tra các mặt bịt phải được tháo hết trong trường hợp kiểm định, sửa chữa bình. Kiểm tra các van xả đã đóng kín. Kiểm tra để xác định trạng thái của các van đầu vào, đầu ra, tình trạng kết nối thiết bị với hệ thống công nghệ. Các máy bơm dầu sẵn sàng làm việc. Các công tác chuẩn bị đã thực hiện cần ghi vào phần phiếu chuẩn bị đưa thiết bị vào vận hành. b. Khởi động thiết bị Công tác khởi động thiết bị được tiến hành theo trình tự như sau: Chuyển về chế độ tay các hệ thống bảo vệ tự động. Đóng các van sau: van No4, No7 trên đường bybass của đường khí và đường dầu hồi về bình. Mở các van sau: mở tất cả các van trên đường dầu bơm đi từ các máy bơm đến đường vận chuyển dầu. Mở van No2, No3 để đưa khí ra đốt ở Pakel. Mở van No1 để đưa hỗn hợp dầu - khí sau khi đã tách bước 1 ở bình C1 vào bình C2 và đưa bình C2 vào làm việc. Sau khi thiết bị đã đi vào làm việc ổn định, chuyển các hệ thống bảo vệ về chế độ tự động. Khi mức dầu trong bình cao thì khởi động máy bơm dầu từ bình vào đường vận chuyển. c. Kiểm tra trong quá trình vận hành Trong quá trình làm việc, thợ vận hành thiết bị phải tiến hành kiểm tra thường xuyên các thông số làm việc của bình tách C2. Các thông số làm việc này như mực chất lỏng trong bình, áp suất làm việc phải nằm trong giới hạn cho phép của nhà sản xuất và phù hợp với quy trình công nghệ trên giàn. Đảm bảo cho thiết bị này luôn ở trạng thái kỹ thuật tốt, vận hành an toàn, nâng cao độ tin cậy và kéo dài tuổi thọ hoạt động. Hàng ngày thợ khai thác kiểm tra định kỳ 4 giờ một lần và ghi lại các thông số làm việc của bình vào sổ theo dẽo công nghệ khai thác. Đốc công khai thác phải ghi các thông số làm việc của bình trong báo cáo hàng ngày rồi gửi về xí nghiệp. Định kỳ 3 tháng một lần phải tiến hành hiệu chỉnh áp suất làm việc của van an toàn theo lịch đã được duyệt. Tiến hành các việc khám nghiệm định kỳ các bình phải theo đúng thời gian quy định. Khám xét bên ngoài và bên trong: 3 năm một lần. Khám xét bên ngoài, bên trong và thuỷ lực: 6 năm một lần. Kiểm tra vận hành bình: 1 năm một lần. d. Dừng thiết bị Khi có sự cố phải tiến hành dừng thiết bị và hệ thống. Bình tách C2 dừng làm việc theo trình tự sau: Thông báo cho người trực ở phòng điều khiển ( Control room) và bộ phận liên quan rằng thiết bị sắp ngừng hoạt động: áp suất giảm, nhiệt độ giảm, mực chất lỏng giảm. Đóng các giếng khai thác đang làm việc. Bơm hết dầu trong bình vào đường vận chuyển. Rửa bình và hệ thống bằng nước biển từ hệ thống cứu hoả qua hệ thống đường công nghệ, qua bình C1 hoặc C3 rồi về bình C2. Bình C2 phải đảm bảo sạch trước khi dừng. Xả áp suất trong bình về không. Đóng các van đầu vào và đầu ra của bình. Tất cả các công việc đã tiến hành dừng bình tách C2 phải ghi vào sổ trực công nghệ. e. Khởi động lại thiết bị và hệ thống sau sự cố Sau khi khắc phục sự cố và trước khi khởi động hệ thống và thiết bị phải được tiến hành giải trừ (Reset) tất cả các van SDV có trong hệ thống, giải trừ các van chặn được điều khiển đóng mở từ xa, các van điều khiển tự động mức chất lỏng và áp suất trong bình từ hệ thống SCADA. Khởi động lại thiết theo trình tự như ở mục b. 5.2. Quy trình sửa chữa và bảo dưỡng bình tách 5.2.1. Quy trình sửa chữa bình tách Trong quá trình làm việc của bình tách, thường xảy ra các sự cố sau: 5.2.1.1. Chất lỏng bị cuốn ra ngoài theo dòng khí Bảng 5.2. Nguyên nhân và cách khắc phục sự cố khi chất lỏng bị cuốn ra ngoài theo dòng khí. Nguyên nhân Biện pháp khắc phục Lưu lượng khí vào dư nhiều Kiểm tra lại lưu lượng khí và chỉnh lại theo thiết kế Chất lỏng lên vùng khí chưa tách Kiểm tra mức chất lỏng và chỉnh thấp hơn theo thiết kế Các thiết bị tách bên trong bị kẹt do bụi và nước Kiểm tra lại nhiệt độ và áp suất tính theo lượng nước được tạo ra Sóng mạnh ở phần chất lỏng Do áp suất nhỏ hơn 0,1 Bar. Kiểm tra lại hay cài đặt thêm màng ngăn ngang Áp suất hoạt động lớn hơn áp suất thiết kế Kiểm tra áp suất hoạt động tăng lưu lượng khí Tỷ trọng chất lỏng cao hơn thiết kế Giảm lưu lượng khí theo tỷ trọng 5.2.1.2. Mức chất lỏng không ổn định Phao bị phủ hoàn toàn bởi chất lỏng, do đó ta phải thổi ra đường ống chia độ để lấy mức đo chính xác. Nếu thùng đo ở ngoài thì cần thổi chìm xuống xem có kẹt không. Khi ống đo mức chất lỏng và phao kiểm tra xong thì xem có bị chìm không, thường xuyên rút chất lỏng ra để phao chìm ½, nhập mức chất lỏng các bộ điều khiển. Mức chất lỏng thấp dưới phao: Kiểm tra xem có bị kẹt không, đóng van tháo lỏng để van chìm ½. Van điều khiển chất lỏng mà không làm việc thì cần phải: Kiểm tra lại sự hoạt động của van xem đóng mở có đúng không. Vặn van đóng mở hoàn toàn xem có phản lực hay không. Kiểm tra lưu lượng lỏng để xác định trở lực trong đường ống. Phao bị lắc do sóng: Lắp giá bảo vệ phao luôn cân bằng làm việc ổn định. Bộ điều khiển mức chất lỏng không tương ứng bị thay đổi mức có thể do bộ điều khiển hỏng, phao thủng hoặc chất lỏng ở dưới phao. Ta phải đóng mở van để chất lỏng dao động bằng chiều dài của phao, nếu bộ điều khiển không tương ứng sẽ làm rơi phao. 5.2.1.3. Quá tải chất lỏng Bảng 5.3. Nguyên nhân và cách khắc phục sự cố khi quá tải chất lỏng. Nguyên nhân Biện pháp khắc phục Lưu lượng các dòng cao Chỉnh lại đúng như thiết kế Nhiệt độ tách thấp hơn so với thiết kế Tăng nhiệt độ tách Bộ ngưng tụ, lọc bị tắc Kiểm tra áp suất rơi (sụt áp) hoặc phục hồi sửa chữa, tẩy rửa bộ ngưng tụ hoặc thay thế 5.2.2. Quy trình bảo dưỡng bình tách Các yêu cầu đặt ra cần phải thực hiện đầy đủ và nghiêm túc, các bình tách sau một thời gian làm việc nhất định do nhiễm bẩn, gây ra cho các bộ phận hiện tượng bị tắc các van, các ống dẫn hay do Parafin lắng đọng hoặc các vật liệu khác có thể làm cho các thiết bị ngừng làm việc, gây ngưng trệ sản xuất. Vì vậy phải dọn, rửa sạch các bình tách một cách định kỳ. Bình tách chịu áp lực C2 được thiết kế một số cách làm sạch chính những lỗ nạo cặn. Những bình lớn có thể được thiết kế vài cách để thuận tiện cho việc làm sạch. Với các bình nhỏ có thể được lắm những tay nắm và các dụng cụ rửa để dễ dàng làm sạch và sửa định kỳ. Thường xuyên xem xét, kiểm tra bên trong tại các điểm nối (tại các mối hàn). Làm sạch các mối hàn. Bề mặt các phần không sơn được phủ bằng vật liệu. Trước khi phủ sơn cần được phun cát. Lớp sơn lót 0,3k theo ГOCT và sơn 2 lớp sau khi đã thử và nghiệm thu. Diện tích F = 0,2 m2. 5.3. Quy phạm an toàn trong công tác kiểm tra bình tách theo tiêu chuẩn Việt Nam Việc vận hành các thiết bị phải tuân theo các yêu cầu trong quy trình lắp đặt thiết bị và an toàn sử dụng các bình cao áp đã được cơ quan giám sát kỹ thuật Liên Xô phê duyệt. Việc vận hành các thiết bị không được vượt quá các thông số đã ghi trong các hướng dẫn sử dụng thiết bị, nếu sử dụng khác đi thì phải được sự phê duyệt của bộ phận nghiên cứu và thiết kế kỹ thuật. Thiết bị phải đầy đủ các bộ phận an toàn như đã ghi trong tài liệu và có hướng dẫn đính kèm. Thiết bị phải ngừng làm việc trong các trường hợp sau: Áp suất vượt quá mức cho phép. Van an toàn bị hư hỏng. Áp kế bị hư hỏng và không thể xác định được. Các bulông có mặt bích bị hư hỏng và không đủ số lượng yêu cầu. Các đồng hồ chỉ báo, thiết bị điều chỉnh bị hỏng hoặc hoạt động không ổn định. Không được sửa chữa thiết bị dưới áp suất cao. Việc xả khí từ thiết bị ra ngoài chỉ được thực hiện qua đường xả ra đuốc, nghiêm cấm việc xả ra khe hở của mặt bích. Để kiểm tra độ ăn mòn của thiết bị cần tiến hành đo độ dày ít nhất 2 năm một lần bằng biện pháp kiểm tra không phá huỷ. 5.4. Các biện pháp an toàn trong công tác vận hành bình tách Công tác an toàn đối với bình tách chịu áp lực đòi hỏi người vận hành phải từ 18 tuổi trở lên, đủ sức khoẻ, được huấn luyện và sát hạch kỹ thuật chuyên môn và phải tuân theo các quy phạm sau: Thường xuyên kiểm tra tình trạng của bình, sự hoạt động của các thiết bị kiểm tra đo lường, các cơ cấu an toàn và các phụ tùng của bình. Vận hành bình một cách an toàn, theo đúng quy trình của đơn vị: kịp thời và bình tĩnh xử lý theo đúng quy trình của đơn vị khi có sự cố xảy ra, đồng thời báo ngay cho người phụ trách những biểu hiện không an toàn của bình tách. Không được vận hành bình vượt quá các thông số đã được quy định, nghiêm cấm chèn, hãm hoặc dùng bất cứ biện pháp nào để thêm tải trọng của van an toàn trong khi bình đang hoạt động. Phải ngay lập tức đình chỉ hoạt động của bình trong các trường hợp sau: Khi áp suất làm việc tăng quá mức cho phép mặc dù các yêu cầu khác trong quy định quy trình vận hành đều đảm bảo. Khi cơ cấu an toàn không đảm bảo. Khi phát hiện thấy vết nứt, chỗ phùng, xì hơi hoặc chảy nước ở các mối hàn, các miếng đệm bị xé. Khi xảy ra cháy trực tiếp đe dọa đến bình có áp suất. Khi áp kế bị hỏng, không có khả năng xác định áp suất trong bình bằng một dụng cụ nào khác. Các bình thuộc phạm vi tiêu chuẩn phải có các trang bị đo, kiểm tra và an toàn. Trên mỗi bình phải có ít nhất một áp kế phù hợp với môi chất chứa trong bình. Mặt áp kế phải kẻ vạch đỏ ở số chỉ áp kế làm việc của bình. Thang chia độ của áp kế phải chọn để số chỉ của áp suất làm việc nằm trong khoảng 1/3 - 2/3 thang đo. Áp kế phải đặt thẳng đứng hoặc nghiêng về phía trước 30o và phải bảo vệ khỏi bị ảnh hưởng của nhiệt độ. Đường kính áp kế phải không dưới 160 mm khi khoảng cách quan sát từ 2 - 5 m. Áp kế của bình phải được kiểm định và niêm phong mỗi năm một lần sau mỗi lần sửa chữa tại các cơ sở được phép kiểm định. Không được sử dụng áp kế không kẹp chì và dấu hiệu của đơn vị kiểm định không ghi rõ ngày kiểm tra lần cuối, quá hạn kiểm định, kim không trở về chốt tựa khi ngắt hơi hoặc khi không có chốt tựa thì kim lệch quá 0 của thang đo một trị số quá nửa sai số cho phép của áp kế đó. Những hư hỏng khác có thể ảnh hưởng đến sự làm việc chính xác của áp kế. Trên các bình tách phải lắp van an toàn, van phải được lắp đặt ở phần trên cùng của bình tách và sao cho tiện cho việc quan sát và kiểm tra. Áp suất trong bình không được vượt quá áp suất làm việc cho phép. Kết cấu van an toàn kiểu lò xo phải đảm bảo: tránh xiết căng lò xo, bảo vệ lò xo không bị đốt nóng và chịu tác dụng trực tiếp của môi chất. Thường xuyên kiểm tra tình trạng kỹ thuật của van, thử van theo định kỳ, theo quy định của đơn vị. Người thợ vận hành bình phải nắm rõ được: Nguyên lý làm việc của các thiết bị. Các thiết bị đo lường như áp kế. Hướng dẫn về an toàn khi sử dụng bình tách có áp suất. Có biện pháp phòng ngừa sự cố và khắc phục những hư hỏng có thể phát sinh. 5.5. Các biện pháp an toàn trong công tác bảo dưỡng và sửa chữa bình tách Trang bị đầy đủ các dụng cụ lao động cá nhân như: quần áo, mũ, gang tay, giầy và các dụng cụ để sửa chữa, bảo dưỡng bình tách. Kiểm tra kết cấu kim loại các thiết bị của bình tách cũng như các thiết bị dùng cho các công tác sửa chữa và bảo dưỡng bình tách. Một số bộ phận cần được che chắn, bảo vệ. Khi bình tách đang làm việc thì tuyệt đối không được sửa chữa hay bảo dưỡng nhằm tránh những tai nạn không đáng có. Phải khắc phục sự dò rỉ dù là rất nhỏ. Các chi tiết liên quan được kiểm tra định kỳ. Các thiết bị đo chỉ thị luôn trong trạng thái hoàn hảo. Việc căn chỉnh van an toàn phải được thực hiện thường xuyên. Các chất dầu, mỡ thải ra phải được thu gom gọn gang. Rẻ lau sau khi sử dụng phải cho vào bao và cho vào thùng chứa chất độc hại. Khi kết thúc công việc sửa chữa bình tách và các thiết bị thì cần được vệ sinh công nghiệp, lau chùi dầu - mỡ, thu gọn dụng cụ và báo trực tiếp với lãnh đạo. KẾT LUẬN Lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa bình tách là một đề tài quan trọng trong quá trình khai thác dầu - khí. Đây là một công việc phức tạp, nó bao gồm nhiều thiết bị, bởi vì bình tách là một thiết bị chịu áp lực, nên chúng có thể gây ra những tai nạn lao động đáng tiếc như: cháy, nổ trong quá trình vận hành và sửa chữa nếu ta không tuân thủ các nguyên tắc về an toàn. Cùng với nó thì việc vận hành cũng phải đảm bảo sao cho bình tách đạt hiệu quả cao nhất, tức là thời gian lưu giữ chất lỏng trong bình là hợp lý, tránh trường hợp quá lâu, làm giảm năng suất tách của bình. Việc tính toán các thông số cho bình tách nhằm đạt hiệu quả tách là vô cùng quan trọng. Với tính chất đặc biệt của loại dầu tại mỏ Bạch Hổ, để có được hiệu quả khai thác và tách cao nhất ta phải nghiên cứu tính chất của dầu mỏ được tách, cũng như các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả tách như: sự lắng đọng Parafin, nhũ tương dầu. Do vậy đồ án cũng chỉ ra các phương pháp khắc phục các yếu tố đó sao cho hiệu quả tách là cao nhất. Như vậy sau quá trình thực tập, làm đồ án, được sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Thịnh, em đã hoàn thành bản đồ án này. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy trong Khoa dầu khí, Bôn môn Thiết bị dầu khí cùng các bạn trong lớp đã giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này. Hà Nội, ngày 25 tháng 5 năm 2010 Sinh viên Vũ Duy Trường TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Lê Xuân Lân, Thu gom - Xử lý dầu - khí - nước [2]. handbook_of_natural_gas_transmission_and_processing [3]. Concepts And Equipment Of Petroleum Operations [4]. Roberge_ P. R. - Handbook of Corrosion Engineering MỤC LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC SỐ 1 DANH MỤC HÌNH VẼ STT SỐ HÌNH VẼ TÊN HÌNH VẼ TRANG 1 Hình 1.1 Sơ đồ vị trí mỏ Bạch Hổ trong bồn trũng Cửu Long. 4 2 Hình 1.2 Tách tiếp xúc. 10 3 Hình 1.3 Tách vi sai. 11 4 Hình 2.1 Bình tách hình trụ đứng 2 pha. 17 5 Hình 2.2 Bình tách hình trụ đứng 3 pha. 18 6 Hình 2.3 Bình tách hình trụ đứng 3 pha sử dụng lực ly tâm. 19 7 Hình 2.4 Bình tách hình trụ nằm ngang 2 pha. 20 8 Hình 2.5 Bình tách hình trụ nằm ngang 3 pha. 20 9 Hình 2.6 Bình tách hình cầu 2 pha. 21 10 Hình 2.7 Bình tách hình cầu 3 pha. 27 11 Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bình tách C1. 28 12 Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bình tách C3. 31 13 Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bình tách C4. 32 14 Hình 2.11 Bình tách cấp 1 có hệ thống thu gom khí sơ bộ. 34 15 Hình 2.12 Bình tách có hệ thống thải nước sơ bộ. 36 16 Hình 2.13 tách 2 pha kiểu xoáy. 37 17 Hình 2.14 Sơ đồ điều khiển, kiểm soát bình tách 25m3. 40 18 Hình 3.1 Sơ đồ bình tách 2 pha trụ đứng. 41 19 Hình 3.2 Tách cơ bản kiểu cửa vào hướng tâm. 42 20 Hình 3.3 Tách cơ bản bằng lực ly tâm. 43 21 Hình 3.4 Bộ phận chiết sương kiểu đồng tâm. 44 22 Hình 3.5 Bộ chiết sương kiểu nan chớp. 45 23 Hình 3.6 Bộ phận chiết sương dạng cánh. 46 24 Hình 3.7 Sự tương quan giữa chiều dày, chiều dài và đường kính. 57 25 Hình 4.1 Sơ đồ xử lý Parafin bằng hóa chất 61 26 Hình 4.2 Cấu trúc phân tử của Polydimethylsioxane. 63 27 Hình 4.3 Thời gian tạo bọt. 64 28 Hình 4.4 Thiết bị xử lý sản phẩm. 65 29 Hình 5.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bình tách C2 67 DANH MỤC BẢNG BIỂU STT SỐ HIỆU BẢNG TÊN BẢNG TRANG 1 Bảng 2.1 So sánh sự thuận lợi và không thuận lợi của các loại bình tách. 24 2 Bảng 3.1 Hệ số F của bình tách. 3 Bảng 3.2 Thời gian lắng. 50 4 Bảng 3.3 Thời gian lắng tương đương với tỷ trọng tương đối của dầu 50 5 Bảng 3.4 Các thành phần dầu mỏ trong mỏ Bạch Hổ. 54 6 Bảng 5.1 Các thiết bị điều khiển của bình tách C2 68 7 Bảng 5.1 Nguyên nhân và cách khắc phục sự cố khi chất lỏng bị cuốn ra ngoài theo dòng khí. 72 BẢNG QUY ĐỔI VÀ CÁC ĐƠN VỊ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN 1 inch (in) = 25,4 mm 1 foot (ft) = 0,305 m 1 pound = 4,54 N 1 oC = 33,8 oF = 274,15 oK 1 m3 = 61023,74409 inch3 = 6,28981077 thùng dầu. 1 m/s = 11811,02362 foot/h = 196,8053939 foot/phút = 2,236936292 dặm/h. 1 foot2 = 144 inch2 = 0,09290304 m2 = 3,587006428 dặm2. 1 at = 1,01325 Bar = 1,033227453 kg/cm2 = 101,325 Kpa = 2116,216624 pound/foot2= 101,325 KN/m2 = 760 mmHg = 14,69594878 Psi