Tìm hiểu cấu tạo, quy trình vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng bình tách chịu áp lực ở mỏ Bạch Hổ

LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triển ngày càng cao của khoa học công nghệ đặt ra yêu cầu khắt khe hơn về nguồn nhiên liệu, đòi hỏi ngành công nghiệp dầu khí phải luôn luôn vận động hết mình, không ngừng nghiên cứu và áp dụng những thành tựu khoa học nhằm cải tiến công nghệ để nguồn nhiên liệu sản suất ra đáp ứng được những yêu cầu đó. Ngành Thiết Bị Dầu Khí chính là ngành quyết định mức độ ứng dụng khoa học công nghệ vào sản suất trong công nghiệp dầu khí. Sau 5 năm học đại học chuyên ngành Thiết Bị Dầu Khí, em đã được trang bị những kiến thức quý báu để có thể tiếp thu những kĩ năng làm việc khi ra trường, làm một công việc cụ thể, thực tế. Với mong muốn được vận dụng những kiến thức học được, cùng với sự tâm đắc của bản thân về các thiết bị tách sản phẩm khai thác, em chọn đề tài: Tìm hiểu cấu tạo, quy trình vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng bình tách chịu áp lực ở mỏ Bạch Hổ. Chuyên đề: Tính chọn bình tách C2 cho MSP 3 mỏ Bạch Hổ. Trong thời gian thực tập tìm hiểu thực tế và thiết kế đồ án, với sự hướng dẫn tận tình của cô Nguyễn Thị Hải Yến và các thầy cô giáo trong bộ môn cùng với sự nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành đồ án, đồng thời tiếp thu thêm được nhiều kiến thức bổ ích. Tuy nhiên, do kinh ngiệm nghiên cứu và kiến thức còn nhiều hạn chế, nên mặc dù được thầy giáo hướng dẫn nhiệt tình và bản thân đã hết sức cố gắng, nhưng đồ án của em vẫn không tránh khỏi những sai sót. Em kính mong nhận được sự chỉ dẫn của các thầy cô trong bộ môn để đồ án của em hoàn thiện hơn. Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô Nguyễn Thị Hải Yến, các thầy cô giáo trong bộ môn và các bạn trong lớp đã giúp em hoàn thành đồ án này. Hà Nội, ngày 30/4/2011 Sinh viên Bùi Chí Công CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ TÁCH 1.1. Sơ lược về thiết bị tách 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 các pha khí và lỏng. Do bố trí gần đầu giếng nên được thiết kế với tốc độ dòng tức thời cao nhất. Các thiết bị chỉ dùng để tách nước hoặc chất lỏng (dầu + nước) ra khỏi khí, thường có tên gọi là bình nockout hoặc bẫy. Nếu thiết bị tách nước lắp đặt gần miệng giếng thì khí và dầu lỏng thoát ra đồng thời còn nước tự do thoát ra ở phần đáy bình. Còn ở các bình tách lỏng cho phép tách tất cả chất lỏng ra khỏi khí thì dầu và nước thoát ra ở đáy bình, còn khí thì thoát ra ở phần đỉnh bình. Thiết bị tách truyền thống làm việc ở áp suất thấp, thường gọi là buồng Flat. Chất lưu vào từ các bình cao áp, còn chất lưu đi ra được truyền tới các bể chứa, cho nên thương đóng vai trò bình tách cấp hai hoặc cấp ba, có vai trò tách khí nhanh. Các bình tách bậc I 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 để phòng ngừa hydrat hóa 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 theo kiểu keo tụ và các chi tiết phia 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 dòng ra. 1.2. Chức năng của thiết bị tách Thiết bị tách có các chức năng: chức năng cơ bản, chức năng phụ và chức năng đặc biệt. 1.2.1. Chức năng cơ bản Chức năng cơ bản của thiết bị tách bao gồm tách dầu khỏi khí, tách khí khỏi dầu và tách nước khỏi dầu. Việc tách khí có thể được bắt đầu khi chất lỏng đi từ vỉa vào giếng, khi di chuyển trong ống nâng và ống xả. Vì vậy, có những trường hợp trước khi vào bình tách, dầu và khí đã được tách hoàn toàn, lúc đó bình tách chỉ còn tạo không gian cho khí và dầu đi theo đường riêng.Sự chênh lệch lỏng – khí nói chung đảm bảo cho quá trình tách dầu, tuy nhiên vẫn cần đến các phương tiện cơ khí chẳng hạn như bộ chiết sương và các phương tiện khác trước khi xả dầu, khí ra khỏi bình. Tốc độ giải phóng khí ra khỏi dầu là một hàm số biến thiên theo áp suất và nhiệt độ. Thể tích khí tách ra khỏi dầu phụ thuộc vào tính chất vật lý và hóa học của dầu thô, áp suất và nhiệt độ vận hành, tốc độ lưu thông, hình dáng kích thước của bình tách và nhiều yếu tố khác. Tốc độ lưu thông qua bình và chiều sâu lớp chất lỏng ở phần thấp quyết định thời gian lưu giữ và thời gian lắng. Thời gian này thường từ 1 ÷ 3 phút là thỏa mãn trừ trường hợp dầu bọt, còn phải tăng lên từ 5 ÷ 20 phút tùy theo độ ổn định của bọt và kết cấu của bình, chung nhất là từ 2 ÷ 4 phút, loại 2 pha từ 20 giây đến 2 phút, loại 3 pha từ 2 ÷ 10 phút, khoảng thời gian có thể gặp là từ 20 giây đến 2 giờ. Hệ thống khai thác và xử lý đòi hỏi phải tách hoàn toàn khí hòa tan, bao gồm rung lắc, nhiệt, keo tụ, lắng. Nếu dầu có độ nhớt cao hoặc sức căng bề mặt lớn thì phải sử dụng các vật liệu lọc. Nước trong chất lưu giếng cần được tách trước khi đi qua các bộ phận giảm áp như van, vòi để ngăn ngừa sự ăn mòn, tạo thành hydrat hoặc tạo thành nhũ tương bền gây khó khăn cho việc xử lý. Việc tách nước thực hiện trong các thiết bị 3 pha bằng cớ chế trọng lực kết hợp với hóa chất. Nếu thiết bị có kích thước không đủ lớn để tách theo yêu cầu thì chúng sẽ được tách trong các bình tách nhanh lắp ở đường vào hoặc ra của thiết bị tách có vai trò tách sơ bộ hoặc bổ sung. Nếu nước bị nhũ hóa thì cần có hóa chất để khử nhũ. 1.2.2. Chức năng phụ Chức năng phụ của thiết bị tách bao gồm duy trì áp suất tối ưu và mực chất lỏng trong bình tách. Để thực hiện tốt chức năng cơ bản, áp suất trong bình tách cần được duy trì ở giá trị sao cho chất lỏng và chất khí thoát theo đường riêng biệt tương ứng vào hệ thống thu gom và xử lý. Việc duy trì được thực hiện bởi các van khí cho riêng mỗi bình hoặc một van chính kiểm soát áp suất cho một số bình. Giá trị tối ưu của áp suất là giá trị bảo đảm hiệu quả kinh tế cao nhất khi bán dầu và khí thương phẩm. Để duy trì được áp suất, cần giữ một đệm chất lỏng ở phần thấp nhất của bình tách, nó có tác dụng ngăn khí thoát theo chất lỏng, mực chất lỏng thường được khống chế bởi van điều khiển bằng rơle phao. 1.2.3. Chức năng đặc biệt 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. Trong một số loại dầu thô các bọt khí tách ra được bọc bởi một màng dầu mỏng, tạo thành bọt phân tán trong chất lỏng. Một số loại khác có độ nhớt và sức căng bề mặt cao, khí tách ra cũng bị giữ lại trong dầu tương tự như bọt. Bọt có độ ổn định khác nhau tùy theo thành phần và hàm lượng tác nhân tạo bọt có trong dầu. Dầu tạo bọt thường có tỷ trọng thấp hơn 40 0API, độ nhót lớn hơn 53 cp và nhiệt độ làm việc thấp hơn 160 0F. Sự tạo bọt làm giản khả năng tách của thiết bị, các dụng cụ đo làm việc không chính xác, tổn hao thế năng của dầu – khí một cách vô ích và đòi hỏi các thiết bị đặc biệt phá hoặc ngăn ngừa sự tạo bọt theo phương pháp rung lắc, lắng, nhiệt và hóa học. Các thiết bị tách dầu nhiều parafin có thể gặp trở ngại do parafin lắng đọng làm giảm hiệu quả và có thể phải ngừng hoạt động do bình hẹp dần hoặc bộ chiết sương có đường dẫn chất lỏng bị lấp. Giải pháp pháp hiệu quả có thể dùng hơi nóng hoặc dùng môi để làm tan parafin. Tuy nhiên tốt nhất là dùng giải pháp ngăn ngừa bằng nhiệt và hóa chất, phía trong thiết bị sơn phủ một lớp chất dẻo. Tùy thuộc vào điều kiện địa chất của tầng chứa, chất lưu có thể mang theo các tạp chất cơ học như cát, bùn, muối kết tủa với hàm lượng đáng kể. Việc tách chúng trước khi chảy vào đường ống là một việc làm rất cần thết. Các hạt tạp chất với số lượng nhỏ được tách theo nguyên tắc lắng trong các bình trụ đứng với đáy hình côn và xả cặn định kỳ. Muối kết tủa được hòa tan bởi nước và xả theo đường xả nước. 1.3. Các cơ chế tách dầu – khí 1.3.1. Các phương pháp tách dầu ra khỏi khí Trong dòng khí thường có những bụi dầu dạng sương mù hoặc thậm chí còn là các giọt dầu. Để tách chúng ra, trong thiết bị tách thường lắp bộ chiết sương. Tuy nhiên dòng khí khi ra khỏi bình tách vẫn có một lượng dầu nhất định tùy thuộc vào sự hoàn thiện về kỹ thuật và dầu sẽ ngưng tụ do giảm nhiệt độ. 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, đông tụ và thấm. 1.3.1.1 Tách trọng lực Nguyên lý tách dựa vào sự chênh lệch về tỷ trọng. Ở điều kiện chuẩn các giọt dầu nặng hơn khí tự nhiên từ 400 ÷ 1600 lần. Khi áp suất và nhiệt độ tăng thì sự chênh lệch đó sẽ giảm nhanh. Chẳng hạn ở áp suất 50 at thì sự chênh lệch chỉ còn từ 6 ÷ 10 lần. 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 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. 1.3.1.2. Tách va đập Dòng khí có chứa hỗn hợp lỏng đập vào một tấm chắn, chất lỏng sẽ dính lên bề mặt tấm chắn và chập lại với nhau thành các giọt lớn và lắng xuống nhờ trọng lực. Khi hàm lượng chất lỏng cao hoặc kích thước các hạt bé, để tăng hiệu quả tách người ta cần tạo ra nhiều va đập nhờ sự bố trí các mặt chặn kế tiếp nhau. 1.3.1.3. Thay đổi hướng và thay đổi tốc độ 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 hơn, chất lỏng vẫn tiếp tục đi theo hướng cũ, va vào bề mặt vật cản và dính vào đó, chập lại với nhau tạo thành những giọt lớn và lắng xuống dưới nhờ trọng lực. Còn chất khí do có quán tính nhỏ hơn nên dễ dàng thay đổi hướng và bỏ lại các hạt chất lỏng để bay theo hướng mới. Vai trò của quán tính cũng được vận dụng để tách chất lỏng ra khỏi chất 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 hơn 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 nhỏ hơn. 1.3.1.4. Sử dụng lực ly tâm Khi dòng khí có chứa các hạt chất lỏng 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 lại 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 các hạt chất lỏng ra khỏi chất khí. Hiệu quả sẽ tăng cùng với sự tăng tốc dòng khí, nên ta có thể giảm được kích thước của thiết bị. 1.3.1.5. Đông tụ Các đệm đông tụ là một phương pháp hiệu quả để tách các hạt chất lỏng ra khỏi khí tự nhiên. Một trong các ứng dụng phổ biến nhất là tách dầu trong hệ thống vận chuyển và phân phối khí. Vì lúc đó tỷ lệ các hạt chất lỏng trong khí nói chung là thấp. Để tách các hạt chất lỏng trong đệm đông tụ sử dụng tập hợp các cơ chế: va đập, thay đổi hướng, thay đổi tốc độ dòng. 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 đông tụ 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 vì thế làm bình tách hoạt động không hiệu quả sau một thời gian sử dụng. 1.3.1.6. Phương pháp thấm Trong một số trường hợp, phương pháp thấm cũng phát huy tác dụng tốt. Vật liệu xốp có tác dụng loại bỏ hoặc tách các hạt dầu ra khỏi 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. 1.3.2. Các phương pháp tách khí ra khỏi dầu Việc tách khí không hòa tan là rất cần thiết. Trước hết để tận dụng khí vào mục đích nội bộ và thương mại. Ngoài ra tách khí giúp cho việc đo lường dầu chính xác hơn. Các phương pháp tách khí ra khỏi dầu bao gồm: cơ học, nhiệt hóa và hóa học. 1.3.2.1. 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 giữ 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. 1.3.2.2. 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 đó là cho chúng đi qua nước nóng. Trước hết dầu được phân tán thành các tia hoặc các mạch nhỏ để tăng khả năng tiếp xúc dầu với nước nóng, chảy qua nước nóng đi lên, kết hợp với các rung động các bọt khí sẽ keo tụ và tách ra khỏi dầu. Đây là phương pháp hiệu quả nhất với các loại dầu bọt, tuy vậy không dùng cho các bình tách mà chỉ áp dụng cho các bể chứa công nghệ. Nhiệt được cung cấp trực tiếp bởi nồi hơi và qua các bộ phận trao đổi nhiệt. 1.3.2.3. 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. CHƯƠNG 2 CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG, QUY TRÌNH VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA BÌNH TÁCH 2.1. Cấu tạo chung
Hình 2.1. Sơ đồ bình tách 2 pha trụ đứng 1 – Đường vào của hỗn hợp 5 – Bộ phận chiết sương 2 – Tấm lệch dòng 6 – Đường xả khí 3 – Thiết bị điều khiển mức 7 – Van an toàn 4 – Đường xả khí 2.1.1. Bộ phân tách cơ bản (A) Được lắp đặt trực tiếp ở cửa vào đảm bảo nhiệm vụ tách khí ra khỏi dầu, tức là giải phóng được các bọt khí tự do. Hiệu quả làm việc phụ thuộc vào cấu trúc đường vào. Có 2 cách bố trí bộ phận tách cơ bản: hướng tâm và ly tâm. 2.1.1.1. Bộ phận tách cơ bản bố trí theo nguyên tắc hướng tâm

A-A Hình 2.2. Bộ phận tách cơ bản kiểu cửa vào hướng tâm 1 – Thành bình 4 – Vòi phun 2 – Đoạn ống đục lỗ 5 – Đường vào của hỗn hợp 3 – Tấm chặn 6 – Lỗ thoát chất lỏng Bố trí bộ phân tách cơ bản theo nguyên tắc này tạo được các va đập, thay đổi hướng và tốc độ chuyển động. Hỗn hợp được phân tán, tạo rối qua các vòi phun và đập vào các tấm chặn để thực hiện quá trình tách cơ bản. Hỗn hợp sản phẩm khai thác theo đường số 5 vào ống phân tán, qua các vòi phun số 4 được tăng tốc và đập vào các tấm chặn số 3 làm đổi chiều chuyển động và giảm tốc độ thoát qua khe hở giữa các tấm chặn. Khí bay lên phần 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. 2.1.1.2. Bộ phận tách cơ bản bố trí theo nguyên tắc ly tâm
Hình 2.3. Bình tách 2 pha sử dụng bộ phận tách cơ bản kiểu ly tâm 1 – Cửa vào 2 – Đĩa gây va đập cửa vào kiểu ly tâm 3 – Thiết bị tách lần 2 dùng lực ly tâm 4 – Đường khí ra 5 – Ống hướng khí 6 – Đầu nối với bộ phận điều chỉnh mức 7 – Đầu nối để dẫn chất lỏng ra ngoài 8 – Ống xả 9 – Đầu nối của van an toàn Phương án phổ biến là bố trí cửa vào theo hướng tiếp tuyến vói thành bình. Thường được thiết kế bởi 2 ống hình trụ đồng tâm. Dòng sản phẩm hỗn hợp sẽ đi vào khoảng không gian giữa 2 ống theo hướng tiếp tuyến với thành ống. Dầu có xu hướng bám dính vào thành ống. - Đối với bình trụ đứng: bộ phận tách cơ bản là 2 ống hình trụ đồng tâm có đường kính không thay đổi. Ống trong có rãnh kiểu nan chớp. Khi dòng hỗn hợp sản phẩm khai thác đi vào theo hướng tiếp tuyến với thành ống và chuyển động theo quỹ xoáy. Do khí có lực ly tâm nhỏ hơn sẽ đi vào ống hình trụ bên trong qua các màng chớp và thoát lên trên. Còn dầu có lực ly tâm lớn hơn sẽ văng ra và bám vào thành trong của ống 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 ống hình trụ đồng tâm, ống hình trụ bên trong có đường kính thay đổi. Dòng hỗn hợp sẽ đi vào theo hướng rãnh xoắn ốc để tạo lực ly tâm dễ dàng phân ly dầu – khí. 2.1.2. Bộ phận tách thứ cấp (B) Là phần lắng trọng lực, thực hiện tách bổ sung các bọt khí còn sót lại ở phần A chưa tách triệt để. Để tăng hiệu quả tách các bọt khí ra khỏi dầu, cần hướng các lớp mỏng chất lưu theo các mặt phẳng nghiêng (tấm lệch dòng), phía trên có bố trí các gờ chặn nhỏ, đồng thời phải kéo dài đường chuyển động bằng cách tăng số lượng tấm lệch dòng. 2.1.3. Bộ phận lưu giữ chất lỏng (C) Là phần thấp nhất của thiết bị dùng để gom dầu và xả dầu ra khỏi bình tách. Dầu ở đây có thể là một pha hoặc hỗn hợp dầu – khí tùy thuộc vào hiệu quả làm việc của phần A và phần B, vào độ nhớt và thời gian lưu giữ. Trường hợp hỗn hợp thì phần này có nhiệm vụ lắng để tách khí, hơi ra khỏi dầu. Ở thiết bị 3 pha, nó còn có chức năng tách nước. 2.1.4. Bộ phận chiết sương (D) Là bộ phận được lắp ráp ở phần cao nhất của thiết bị nhằm giữ lại các giọt dầu nhỏ bị cuốn theo dòng khí. Dầu thu giữ ở đây thì theo đường tháo khô chảy trực tiếp xuống phần lưu giữ chất lỏng. 2.1.4.1. Bộ phận chiết sương kiểu đồng tâm
Hình 2.4. Bộ phận chiết sương kiểu đồng tâm 1 – Đường vào của hỗn hợp dầu khí 2 – Thành bình tách. 3 – Cửa thu khí từ bộ phận tách cơ bản lên bộ chiết sương. 4 – Lỗ thoát khí trên. 5 – Lỗ thoát khí dưới. 6 – Lỗ thu khí sau khi tách. 7 – Đường khí ra sau khi tách. 8 – Các ống đồng tâm. 9 – Đường thu hồi các giọt dầu. Bộ phận chiết sương kiểu đồng tâm gồm 3 ống hình trụ đồng tâm, có lỗ thoát khí ở phía trên cao nhất và thấp nhất của trụ để hướng dòng khí đi lên xuống với trị số tốc độ khác nhau ở mỗi ống hình trụ trước khi ra đầu xả. Các giọt dầu bám vào thành ống sẽ chảy xuống phần lắng. + Ưu điểm: chế tạo đơn giản, giá thành thấp và quá trình tách nhanh. + Nhược điểm: tách các giọt dầu ra khỏi dòng khí không triệt để. 2.1.4.2. Bộ chiết sương kiểu nan chớp
Hình 2.5. Bộ chiết sương kiểu nan chớp Bộ chiết sương kiểu nan chớp bao gồm các tấm uốn lượn sóng và các tấm đục lỗ, sau khi qua bộ phận tách cơ bản ở đầu vào, khí bay lên đi vào chi tiết gồm các tấm lượn sóng song song không đục lỗ, khí sẽ chuyển động theo khe hở giữa các tấm, chiều chuyển động được thay đổi liên tục, dầu sẽ bám dính vào các tấm này, sau đó 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 tốt hơn so với bộ chiết sương dạng đồng tâm. 2.1.4.3. Bộ chiết sương dạng cánh
Hình 2.6. Bộ 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 và 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. 2.1.4.4. Bộ lọc sương Bộ lọc sương được sử dụng để tách sương từ khí thiên nhiên và được dùng nhiều trong hệ thống vận chuyển và phân phối khí có hàm lượng chất lỏng trong khí thấp. Các tấm đệm này tạo ra một tập hợp cơ chế: va đập, thay đổi hướng, thay đổi tốc độ chuyển động và kết dính để tách pha lỏng ra khỏi pha khí. Đệm có mặt tiếp xúc lớn để gom và keo tụ sương chất lỏng. Bộ lọc kiểu này ngoài tác dụng lọc khí còn được sử dụng trong bình tách dầu – khí. Tuy vậy, nếu sử dụng trong bình tách thì có hạn chế ở chỗ đệm keo tụ có thể chế tạo từ vật liệu giòn, dễ hỏng khi vận chuyển và lắp ráp vì vậy chúng được lắp đặt ở nơi sản xuất trước khí đem đến nơi sử dụng. Các loại lưới thép có thể bị lấp bít bởi parafin và các tạp chất, vì thế làm bình tách hoạt động không hiệu quả sau một thời gian sử dụng. Ngoài ra sự giảm áp lớn qua đệm gây nguy cơ tạo rãnh xung quanh. Vì vậy bộ lọc kiểu keo tụ chỉ nên dùng cho hệ thống thu gom, vận chuyển và phân phối khí.
Hình 2.7. Một số loại đệm đông tụ 2.2. Nguyên lý hoạt động chung 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 vào tập hợp các cơ chế: va đập, trọng lực, thay đổi hướng và tốc độ chuyển động của 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 phận tách cơ bản. Tại đây pha khí được tách khỏi pha lỏng rồi đi lên bộ phận chiết sương để loc 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 các bọt khí còn sót trong pha lỏng mà bộ phận tách cơ bản chưa tách được. Sau đó pha lỏng chảy xuống phần lắng, tại đây khí được tách triệt để và dầu nước được phân lớp rồi được xả ra ngoài qua các van xả tương ứng. Pha lỏng được lưu giữ ở phần lắng một thời gian theo thiết kế. 2.3. Phân loại bình tách Có nhiều tiêu chí để phân loại bình tách như: - Phân loại theo chức năng. - Phân loại theo hình dạng. - Phân loại theo áp suất làm việc. - Phân loại theo phạm vi ứng dụng. - Phân loại theo nguyên lý tách cơ bản. - Phân loại theo số pha được tách. - Phân loại theo cấp tách. 2.3.1. Phân loại theo chức năng Tùy theo từng chức năng của bình tách mà ta có thể phân loại như sau: - Bình tách dầu và khí (oil and gas separator). - Bình tách 3 pha dầu, khí và nước. - Bình tách dạng bẫy (trap). - Bình tách từng giai đoạn (stage separator) - Bình tách nước (water knockout). - Bình lọc khí (gas filter). - Bình làm sạch khí (gas scrubber). - Bình tách và lọc (filter/separator). 2.3.2. Phân loại theo hình dạng Dựa vào hình dạng bên ngoài của bình tách người ta có thể phân chia bình tách thành các loại sau: - Bình tách hình trụ đứng. - Bình tách hình trụ ngang. - Bình tách hình cầu. 2.3.2.1. Bình tách trụ đứng Các bình tách hình trụ đứng có đường kính từ 10 in đến 10 ft, chiều cao có thể đạt từ 4 ÷ 25 ft. Gồm các loại sau: - Bình tách trụ đứng 2 pha dầu – khí. - Bình tách trụ đứng 3 pha dầu – khí – nước. - Bình tách 3 pha sử dụng lực ly tâm.
Hình 2.8. Bình tách hình trụ đứng 2 pha 1 – Cửa vào của hỗn hợp 2 – Bộ phận tạo va đập 3 – Bộ phận chiết sương 4 – Đường xả khí 5 – Đường xả chất lỏng
Hình 2.9. Bình tách trụ đứng 3 pha 1 – Đường vào của hỗn hợp 2 – Bộ phận tạo va đập 3 – Bộ phận chiết sương 4 – Đường xả khí 5 – Đường gom các giọt chất lỏng 6 – Đường xả nước 7 – Đường xả dầu
Hình 2.10. Bình tách trụ đứng 3 pha sử dụng lực ly tâm 1 – Cửa vào nguyên liệu 2 – Bộ phận do chuyển động xoay tròn 3 – Vòng hình nón 4 – Bề mặt tiếp xúc dầu – khí 5 – Bề mặt tiếp xúc dầu – nước 2.3.2.2. Bình tách hình trụ ngang Bình tách hình trụ ngang gồm 2 loại: - Bình tách hình trụ nằm ngang 2 pha. - Bình tách hình trụ nằm ngang 3 pha.
Hình 2.11. Bình tách hình trụ nằm ngang 2 pha 1 – Đường vào của hỗn hợp 4 – Đường xả khí 2 – Bộ phận tạo va đập 5 – Đường xả chất lỏng 3 – Bộ phận chiết sương
Hình 2.12. Bình tách hình trụ nằm ngang 3 pha 1 – Đường vào của hỗn hợp 4 – Đường xả khí 2 – Bộ phận tạo va đập 5 – Đường xả nước 3 – Bộ phận chiết sương 6 – Đường xả dầu 2.3.2.3. Bình tách hình cầu Bình tách hình cầu thường có đường kính từ 24 ÷ 72 in, gồm 2 loại sau: - Bình tách hình cầu 2 pha dầu – khí. - Bình tách hình cầu 3 pha dầu – khí – nước.
Hình 2.13. Bình tách hình cầu 2 pha 1 – Bộ phận ly tâm – kiểu thiết bị thay đổi hướng cửa vào 2 – Màng chiết 3 – Phao đo mức chất lỏng 4 – Thiết bị điều khiển mức chất lỏng trong bình 5 – Van xả dầu tự động
Hình 2.14. Bình tách hình cầu 3 pha 1 – Thiết bị đầu vào 2 – Bộ phận chiết sương 3 – Phao báo mức dầu trong bình 4 – Phao báo mức nước trong bình 5 – Thiết bị điểu khiển mức nước trong bình 6 – Thiết bị điểu khiển mức nước trong bình 7 – Van xả dầu tự động 8 – Van xả nước tự động 2.3.3. Phân loại theo áp suất làm việc Trong thực tế, ta gặp các bình tách có áp suất làm việc với các áp suất từ giá trị chân không cho tới 300 at và phổ biến là trong giới hạn 1,5 ÷ 100 at. Gồm có: - Bình tách chân không. - Bình tách thấp áp: áp suất làm việc của bình là 0,7 ÷ 15 at. - Bình tách trung áp: áp suất làm việc của bình là 16 ÷ 45 at. - Bình tách cao áp: áp suất làm việc của bình là 45 ÷ 100 at. 2.3.4. Phân loại theo phạm vi ứng dụng - Bình tách thử giếng: dùng để tách và đo chất lỏng, có trang bị các loại đồng hồ để đo tiềm năng dầu, khí, nước, thử định kỳ các giếng khai thác hoặc thử các giếng ở biên mỏ. Thiết bị có 2 kiểu: tĩnh tại và di động, có thể 2 pha hoặc 3 pha, trụ đứng hay nằm ngang hoặc cầu. - Bình tách đo: có nhiệm vụ tách dầu, khí, nước và đo các chất lưu có thể thực hiện trong cùng một bình, các thiết kế đảm bảo đo chính xác các loại dầu khác nhau, có thể 2 pha hoặc 3 pha. Ở loại 2 pha, sau khi tách chất lỏng chất lỏng được đo ở phần thấp nhất của bình. Trong thiết bị tách 3 pha có thể chỉ đo dầu hoặc đo cả dầu lẫn nước. Việc đo lường được thực hiện theo giải pháp: tích lũy, cách ly và xả vào buồng đo ở phần thấp nhất. Với nhiều dầu bọt hoặc độ nhớt cao, thường không đo thể tích mà đo trọng lượng thông qua bộ khống chế cột áp thủy tĩnh của chất lỏng. - Bình tách khai thác: là một kiểu bình đặc biệt, chất lỏng giếng có áp suất cao chảy vào bình qua van giảm áp sao cho nhiệt độ bình tách giảm đáng kể thấp hơn nhiệt độ chất lỏng giếng. Sự giảm thực hiện theo hiệu ứng Joule – Thomson khi giãn nở chất lỏng qua van giảm áp nhờ đó xảy ra sự ngưng tụ. Chất lỏng thu hồi lúc đó cần phải được ổn định để ngăn bay hơi thái quá trong bể chứa. 2.3.5. Phân loại theo nguyên lý tách cơ bản - Nguyên lý trọng lực: dựa vào sự chênh lệch mật độ của các thành phần chất lưu. Các bình tách loại này ở của vào không thiết kế các bộ phận tạo va đập, lệch dòng hoặc đệm chắn. Còn ở cửa ra của khí có lắp đặt bộ phận chiết sương. - Nguyên lý va đập hoặc keo tụ: gồm tất cả các tiết bị ở của vào có bố trí các tấm chắn va đập, đệm chắn để thực hiện tách sơ cấp. - Nguyên lý tách ly tâm: có thể dung cho tách sơ cấp và cả thứ cấp, lực ly tâ được tạo ra theo nhiều phương án: + Dòng chảy vào theo hướng tiếp tuyến với thành bình. + Phía trong bình có cấu tạo hình xoắn, phần trên và dưới được mở rộng hoặc mở rộng từng phần. Lực ly tâm tạo ra các dòng xoáy với tốc độ cao đủ để tách chất lỏng. Tốc độ cần thiết để tách ly tâm thay đổi từ 3 ÷ 20 m/s và giá trị phổ biến từ 6 ÷ 8 m/s. Đa số thiết bị ly tâm có hình trụ đứng. Tuy nhiên các thiết bị hình trụ ngang cũng có thể lắp bộ phận tạo ly tâm ở đầu vào để tách sơ cấp và ở đầu ra của khí để tách lỏng. 2.3.6. Phân loại theo số pha được tách - Bình tách 2 pha: tách riêng pha khí và pha lỏng. - Bình tách 3 pha: tách sản phẩm khai thác thành 3 pha: khí, dầu, nước riêng biệt. 2.3.7. Phân loại theo cấp tách Gồm: - Bình tách cấp I. - Bình tách cấp II. 2.4. Phạm vi ứng dụng Trong công nghiệp dầu khí bình tách được chế tạo theo 3 kiểu hình dạng cơ bản: bình tách hình trụ đứng, bình tách hình trụ ngang và bình tách hình cầu. Mỗi loại thiết bị có những ưu điểm nhất định trong quá trình sử dụng. Vì vậy việc lựa chọn trong mỗi ứng dụng thường dựa trên hiệu quả thu được trong quá trình lắp đặt và duy trì giá trị. 2.4.1. Bình tách hình trụ đứng Trong công nghiệp dầu khí hiện nay, bình tách hình trụ đứng thường được sử dụng trong các trường hợp sau: - Chất lỏng giếng có tỷ lệ lỏng/ khí cao. - Dầu thô có chứa lượng cát, cặn và các mảnh vụn rắn. - Sự lắp đặt bị giới hạn về chiều ngang nhưng không bị giới hạn về chiều cao của thiết bị. - Được lắp đặt ở những nơi mà thể tích chất lỏng có thể thay đổi nhiều và đột ngột như: các giếng tự phun, các giếng gaslift gián đoạn. - Đầu vào của các thiết bị sản xuất khác sẽ không làm việc phù hợp với sự có mặt của chất lỏng ở trong khí đầu vào. - Sử dụng tại những điểm mà việc áp dụng bình tách hình trụ đứng mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn. 2.4.2. Bình tách hình trụ nằm ngang Bình tách hình trụ nằm ngang thường được sử dụng trong các trường hợp sau: - Tách lỏng - lỏng trong bình tách 3 pha trong sự sắp đặt để hiệu quả hơn trong việc tách dầu - nước. - Tách bọt dầu thô nơi mà diện tích tiếp xúc pha lỏng - khí lớn hơn và cho phép tạo ra phần vỡ bọt nhanh hơn và sự tách khí từ lỏng hiệu quả hơn. - Bình tách hình trụ nằm ngang được lắp đặt tại các vị trí giới hạn về chiều cao, vì bóng của nó có thể che lấp vùng phụ cận. - Được lắp đặt tại những giếng khai thác ổn định lưu lượng. - Việc lắp đặt tại những nơi mà những thiết bị điều khiển hay những điều kiện đòi hỏi sự thiết kế các đập ngăn nước bên trong và ngăn chứa dầu để loài trừ việc sử dụng bộ điều khiển ranh giới chất lỏng dầu - nước. - Dùng ở nơi có nhiều thiết bị cơ động, được yêu cầu cho việc kiểm tra hay sản xuất. - Thượng nguồn của những thiết bị sản xuất sẽ không hoạt động hài hòa nhiều như có chất lỏng trong khí ở đầu vào. - Hạ nguồn của những thiết bị sản xuất mà cho phép hoặc tháo ra chất lỏng ngưng tụ hay đông tụ. - Dùng cho những trường hợp mà giá trị kinh tế của thiết bị tách trụ đứng đem lại thấp hơn. 2.4.3. Bình tách hình cầu Bình tách hình cầu thường được sử dụng trong những trường hợp sau: - Những chất lỏng giếng với lưu lượng dầu - khí cao, ổn định và không có hiện tượng trào dầu hay va đập của dòng dầu. - Được lắp đặt ở những vị trí mà bị giới hạn về chiều cao. - Hạ nguồn của những thiết bị xử lý nước bằng Glycol và các thiết bị làm ngọt khí (quá trình khử lưu huỳnh) để làm sạch và tăng giá xử lý chất lỏng như là Amin và glycol - Được lắp đặt tại những địa điểm yêu cầu thiết bị tách phải nhỏ và dễ dàng di chuyển tới nơi lắp đặt. - Lắp đặt tại những nơi mà hiệu quả để lại từ thiết bị tách hình cầu là cao hơn. - Yêu cầu làm sạch nhiên liệu và xử lý khí cho mỏ hoặc nhà máy sử dụng 2.4.4. Ưu – nhược điểm của các loại bình tách Bảng 2.1. So sánh sự thuận lợi và không thuận lợi của các loại bình tách STT  Các vấn đề so sánh  Bình tách hình trụ nằm ngang  Bình tách hình trụ đứng  Bình tách hình cầu   1  Hiệu quả tách  1  2  3   2  Sự ổn định của chất lưu  1  2  3   3  Khả năng thích ứng với sự thay đổi điều kiện  1  2  3   4  Tính chất cơ động của sự hoạt động  2  1  3   5  Dung tích  1  2  3   6  Giá thành của một đơn vị dung tích  1  2  3   7  Vật liệu ngoài  3  1  2   8  Khả năng xử lý bọt dầu thô  1  2  3   9  Khả năng thích ứng để sử dụng di động  1  3  2   10  Khoảng không gian yêu cầu cho lắp đặt Mặt phẳng đứng Mặt nằm ngang  1 3  3 1  2 2   11  Tiện lợi cho việc lắp đặt  2  3  1   12  Tiện lợi cho việc kiểm tra, bảo dưỡng thiết bị  1  3  2   1 – Tiện lợi nhất 2 – Tiện lợi trung bình 3 – Kém tiện lợi 2.5. Quy trình lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa và công tác an toàn đối với bình tách 2.5.1. Quy trình lắp đặt và vận hành bình tách chịu áp lực C2 đang được sử dụng tại XNLD Vietsovpetro Bình tách C2 hay còn gọi là bình 100 m3 có chức năng nhiệm vụ là nhận dầu và một lượng khí nhỏ từ bình C 1, C 3, C4 và từ đường xả tại blok – 1,2, tách dầu và khí cấp II trong hệ thống công nghệ khai thác dầu khí. Bình tách C2 được lắp đặt tại blok 3 của các giàn cố định thuộc Xí nghiệp khai thác dầu khí. Lượng dầu sau khi tách sẽ được các máy bơm dầu 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 2.15. Sơ đồ nguyên lý điều khiển của bình tách C2 Bảng 2.2. 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   2.5.1.1. 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. 2.5.1.2. Quy trình vận hành bình tách chịu áp lực C2 a.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. b.Quy trình vận hành * 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. * 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. * 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. * 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. * 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 bị theo trình tự khởi động thiết bị. 2.5.2. Quy trình sửa chữa và bảo dưỡng bình tách 2.5.2.1. Quy trình sửa chữa bình tách Trong quá trình làm việc của bình tách, thường xảy ra các sự cố sau: a. Chất lỏng bị cuốn ra ngoài theo dòng khí Bảng 2.3. 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   b. 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. c. Quá tải chất lỏng Bảng 2.4. 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   2.5.2.2. 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. 2.5.3. 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. 2.5.4. Các biện pháp an toàn trong công tách 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.