Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh
LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, ngành công nghiệp
dầu khí có lịch sử phát triển còn non trẻ nhưng đã không ngừng vươn nên và trở thành
một ngành công nghiệp mũi nhọn của đất nước. Hiện nay các công ty trực thuộc tổng
công ty dầu khí Việt Nam cộng tác với nhiều công ty nước ngoài đang tham gia vào các
dự án dầu khí của quốc gia, khẳng định một tiềm năng phát triển mạnh mẽ của dầu khí
ngành Việt Nam.
Với mong muốn được góp một phần nhỏ vào sự phát triển của ngành công nghiệp
dầu khí nước nhà. . Qua quá trình thực tập, nghiên cứu, thu thập tài liệu và nghiên cứu
cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo Trần Văn Bản - Bộ môn Máy và Thiết bị
Mỏ. Nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng Bình Tách C - 1 nên em đã chọn đề tài tốt
nghiệp:
“Nghiên cứu Bình Tách C - 1 và hệ thống điều chỉnh , kiểm tra mực chất lỏng
và áp suất bình tách C1 trong hệ thống thu gom .”
Để hoàn thành bản đồ án này em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trần Văn Bản
cùng các thầy trong bộ môn Cơ Khí thiết bị Dầu Khí, cùng bạn bè đã giúp đỡ và hướng
dẫn nhiệt tình, chu đáo. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do kiến thức thực tế, kiến thức bản
thân, thời gian thực tập và nguồn tài liệu còn hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi
những thiếu sót. Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn bè để xây
dựng bản đồ án hoàn thiện hơn.
Hà nội, tháng 6 – 2009
Sinh viên: Phạm Văn Thanh .
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Trang : 1
Lớp : Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí K49
Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh
Chương 1: Giới thiệu chung về tình hình khai thác thu gom và xử lý dầu khí
tại Việt Nam.
1.1. Tình hình khai thác dầu ở Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro nói
vụ phát điện sản xuất công nghiệp, hoá chất. Xí nghiệp đã đạt mức doanh thu từ xuất
khẩu dầu thô 32,7 tỷ USD, nộp ngân sách Nhà nước Việt Nam 21 tỷ USD, lợi nhuận
phía Nga 5,8 tỷ USD và vào các năm 1993, 1996 phía Việt Nam và phía Nga đã thu hồi
được vốn, qua đó đã góp phần đưa Việt Nam thành nước khai thác và xuất khẩu dầu
đứng thứ 3 trong khu vực Đông Nam Á. Xí
nghiệp đã tạo dựng được một hệ thống cơ sở vật chất kỹ thuật vững chắc trên bờ và dưới
biển với 12 giàn khoan cố định, 2 giàn công nghệ trung tâm, 9 giàn nhẹ, 3 giàn bơm ép
nước, 4 trạm rót dầu không bến, 2 giàn nén khí, 2 giàn tự nâng, với 330 km đường ống
dưới biển, 17 tàu dịch vụ các loại trên biển và một căn cứ dịch vụ trên bờ với 10 cầu
cảng dài tổng cộng 1.300 m, trong đó có cầu cảng trọng tải 10.000 tấn, có hệ thống kho
có khả năng chứa 38.000 tấn/năm, 60.000 m
2
bãi cảng, năng lực hàng hoá thông qua
12.000 tấn/năm.
Hiện nay, một chặng đường mới với nhiều thử thách đang đến với liên doanh dầu
khí Vietsovpetro. Khi các mỏ dầu cũ đã được khai thác nhiều năm, giảm dần sản lượng
thì việc tìm kiếm những mỏ dầu khí mới và áp dụng kỹ thuật hiện đại để gia tăng sản
lượng hết sức quan trọng. Vì vậy công tác tìm kiếm thăm dò những mỏ dầu mới được
đẩy mạnh bao gồm khoan khai thác 12 giếng gồm 51.150 m khoan sâu trong lòng biển,
sửa chữa 35 giếng. Liên doanh Vietsovpetro đã xây dựng kế hoạch, áp dụng thành công
các giải pháp điều chỉnh khai thác làm cho trạng thái khai thác tầng móng vòm trung tâm
Bạch Hổ khá ổn định, bảo đảm áp suất vỉa ở độ sâu 3.050 m.
Bên cạnh việc khai thác, tìm kiếm dầu khí, liên doanh dầu khí Vietsovpetro còn
khai thác năng lực sẵn có để tham gia các dịch vụ kỹ thuật dầu khí biển cho các công ty
nước ngoài đã ký hợp đồng tìm kiếm, thăm dò, khai thác, phân chia sản phẩm với ngành
dầu khí nước ta. Dự tính doanh thu từ lĩnh vực này trong năm nay sẽ đạt được hơn 20
triệu USD.
Theo kế hoạch giai đoạn 2006
÷
2010, Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro
ở trạng thái khí, từ C
4
÷
C
6
ở
trạng thái lỏng, lớn hơn C
17
ở trạng thái rắn (dạng tinh thể).
- Nhóm hydrocacbon naptenic (C
n
H
2n
):
Nhóm này có cấu trúc mạch vòng (no và không no) chiếm tỷ lệ 10
÷
20% thành
phần dầu thô, phổ biến nhất là Cyclopentan (C
5
H
10
) và Cyclohexan (C
6
H
12
) cùng các dẫn
xuất alkyl của chúng. Ở điều kiện thường hydrocacbon napten (no) có cấu tạo từ C
1
÷
C
≥
200
o
C.
+ Hợp chất với S: tồn tại dưới dạng S tự do H
2
S. Hàm lượng dầu thô thường từ
0,1
÷
1%, nếu S
≤
0,5% được xem là hàm lượng đạt tiêu chuẩn. Hàm lượng S càng cao
giá trị dầu thô càng giảm.
Ngoài ra trong dầu thô còn chứa hàm lượng rất nhỏ các kim loại hợp chất khác
như: Fe, Mg, Ca, Ni, Cr, Ti, Co, Zn... chiếm khoảng 0,15
÷
0,19 kg/tấn.
1.2.2. Đặc tính dầu thô mỏ Bạch Hổ
Theo tài liệu viện nghiên cứu và thiết kế dầu khí biển NIPI thì dầu thô mỏ Bạch
Hổ có một số đặc tính sau:
1.2.2.1. Khối lượng riêng
ρ
Hiện nay dầu thô của chúng ta khai thác được chủ yếu tập trung ở các tầng sản
phẩm Mioxen hạ, Olighen hạ và tầng móng kết tinh. Chúng thuộc loại dầu nhẹ vừa phải,
khối lượng riêng nằm trong khoảng giới hạn (0,83
÷
0,85).10
3
kg/m
3
1.2.2.2. Độ nhớt
µ
Là khả năng của chất lỏng có thể chống lại được lực trượt (lực cắt), nó được biểu
diễn dưới dạng lực ma sát trong (nội ma sát) khi có sự chuyển dịch tương đối của các
lớp chất lỏng kề nhau. Bởi vậy độ nhớt là tính chất đặc chưng cho mức độ di động của
chất lỏng. Độ nhớt của chất lỏng thay đổi trong một phạm vi rộng theo nhiệt độ, khi
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Trang : 5
Lớp : Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí K49
Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh
nhiệt độ tăng thì
µ
giảm và ngược lại. Ngoài ra khi áp suất tăng thì độ nhớt của chất
lỏng cũng tăng (trừ chất lỏng đặc biệt như nước). Khi vận chuyển dầu, chúng ta phải đưa
chúng vào trạng thái chuyển động, muốn vậy phải đặt vào chúng một lực nhất định bằng
sự tác động của các cánh bơm. Chuyển động của chất lỏng chỉ xuất hiện khi ứng suất ma
sát vượt quá một giới hạn nào đó, gọi là ứng suất trượt ban đầu. Như vậy rõ ràng độ nhớt
của chất lỏng ảnh hưởng rất lớn đến dòng chuyển động của nó. Mặc dù trong các công
thức tính toán cơ bản của các máy bơm dùng để vận chuyển chất lỏng (dầu thô) này
không có mặt trực tiếp của đại lượng
µ
, nhưng chính nó là yếu tố ảnh hưởng quan trọng
nhất gây nên tổn thất của dòng chảy,
µ
càng lớn thì tổn thất thuỷ lực của dòng chảy
càng lớn, làm tăng tổn thất công suất và giảm lưu lượng của các máy bơm.
1.2.2.3. Thành phần
Dầu thô mỏ Bạch Hổ là loại dầu thô rất sạch, chứa rất ít lưu huỳnh, kim loại nặng
và hợp chất với Nitơ. Hàm lượng lưu huỳnh trong dầu thô mỏ Bạch Hổ chiếm từ 0,04
÷
0,1% khối lượng, thấp hơn nhiều so với mức quy định cho dầu thô được xếp vào loại ít
+ Dùng hoá phẩm để gia nhiệt hoặc hạ nhiệt độ đông đặc của dầu.
+ Phân phối dòng sản phẩm nhờ cụm Manhephon đến các thiết bị đo, kiểm tra, xử
lý theo sơ đồ công nghệ...
1.3.2. Sơ đồ công nghệ hệ thống thu gom vận chuyển dầu khí
Hệ thống thu gom vận chuyển trên giàn cố định, cơ bản được lắp trên 6 Blốc khai
thác sau đây:
Blốc Modun N
o
/1 và N
o
/2
Đây là hai Blốc quan trọng nhất.
Hai Blốc này được lắp đặt thiết bị miệng giếng và các hệ thống đường ống thu
gom sau:
- 5 đường ống công nghệ chính:
+ Đường gọi dòng: dẫn về bình gọi dòng.
+ Đường làm việc chính: đưa về bình tác H
Γ
C.
+ Đường làm việc phụ.
+ Đường ống xả: để xả áp suất trong trường hợp cần thiết. Nếu giếng có áp suất
thấp nó dẫn về bình 100 m
3
để tách.
+ Đường dẫn về bình đo.
- Các đường phụ trợ:
+ Đường dập giếng.
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Trang : 7
Lớp : Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí K49
Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh
3
; bình E
1
):
+ Thể tích 100 m
3
.
+ Áp suất giới hạn 6 KG/cm
2
.
+ Áp suất làm việc 2,5
÷
3 KG/cm
2
.
- Hệ thống máy bơm để bơm dầu từ bình 100 m
3
ra tàu chứa.
- Hệ thống đường ống nối từ các bình tách đến các Blốc Modun N
o
/1, N
o
/2 và
Blốc Modun N
o
/4, N
o
/5.
Blốc Modun N
o
o
/6
Lắp đặt các hệ thống sau:
- Các thiết bị phụ trợ.
- Các máy bơm phục vụ cho công nghệ bơm ép nước.
- Hệ thống máy nén khí để duy trì áp suất cho các hệ thống tự động trên giàn.
1.3.3. Nguyên lý làm việc của hệ thống thu gom vận chuyển dầu
Sau khi dòng sản phẩm ra khỏi miệng giếng, nó đi qua hệ thống phân dòng (cụm
Manhephon) để phân phối dòng theo các đường ống phù hợp với từng mục đích công
nghệ sau:
1.3.3.1.Đối với giếng gọi dòng
Sản phẩm dầu khí sau khi ra khỏi miệng giếng được phân phối về đường gọi
dòng để đưa vào bình gọi dòng. Tại đây:
- Dầu được tách ra và được đưa về bình 100 m
3
để tách lần 2.
- Khí đưa ra phaken đốt.
- Nước, dung dịch khoan, dung dịch gọi dòng xả xuống biển.
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Trang : 9
Lớp : Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí K49
Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh
Khi thấy dầu phun lên thì người ta không đưa sản phẩm vào bình gọi dòng mà
chuyển sang bình tách (H
Γ
C hoặc bình 100 m
3
).
1.3.3.2. Đối với giếng cần đo
Khi tiến hành khảo sát giếng, kiểm tra định kỳ hoặc đột xuất, để xác lập các
thông tin của vỉa giếng, nhằm xây dựng chế độ khai thác hợp lý, người ta tiến hành công
100 m
3
để tách.
1.3.3.4. Những đặc điểm chung
Tất cả các bình trong hệ thống đều làm việc trong khoảng áp suất và mức dầu quy
định. Nó được bảo vệ bằng hệ thống tự động và bằng van an toàn đặt trên nóc bình.
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Trang : 10
Lớp : Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí K49
Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh
- Nếu áp suất trong bình vượt quá giới hạn thì van an toàn nổ và xả áp suất theo
đường dẫn tới phaken đốt. Khi áp suất giảm tới giới hạn làm việc của bình thì van tự
động đóng lại.
- Trên đầu ra của dầu và khí từ các bình đều lắp hệ thống van “mim” để tự động
điều chỉnh mức dầu khí và áp suất trung bình.
Để cấp khí có áp suất cao cho phương pháp khai thác gaslift người ta lắp đặt bình
gaslift ở blốc N
o
/1 và N
o
/2. Sản phẩm của giếng có áp suất cao đi theo đường làm việc
phụ đến bình gaslift.
- Khí có áp suất cao được đưa vào trạm phối khí để dẫn đến giếng khai thác bằng
phương pháp gaslift.
- Dầu được dẫn vào bình H
Γ
C để tách tiếp.
Hai máy bơm H
Π
C 65/35 - 500 được lắp song song trong đó một máy bơm
luôn ở trạng thái làm việc và một máy bơm dự phòng. Việc lắp đặt này nhằm mục đích:
thường gọi là bình giãn nở ,thường được trang bị thêm nguồn nhiệt để nung chảy
hydrat . Cũng có thể bơm chất lỏng phòng ngừa hydrat hoá vào chất lỏng giếng trước khi
giãn nở.
Các bình lọc khí cũng tương tự như bình tách ,dùng cho các giếng có chất lưu
chứa ít chất lỏng hơn so với chất lưu của giếng khí và giếng dầu thường dùng trên các
giếng ống phân phối ,thu gom khí .Chế tạo theo hai kiểu :lọc khô và lọc ướt. Loại khô có
trang bị bộ chiết sương ,phổ biến là kiểu keo tụ và các chi tiét phía trong tương tự như
bình tách dầu khí . Ở loại 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 chất lỏng .Bình lọc thường lắp ở
dòng đi lên từ thiết bị xử lý khí bất kì hoặc thiết bị bảo vệ dòng ra.
Bình thấm khí ám chỉ bầu lọc kiểu khô ,nhất là dùng để tách bụi .Môi trường
thấm trong bình có tác dụng loại bỏ bụi , cặn , gỉ và các vật liệu lạ ra khỏi dòng khí và
đồng thời cũng thường dùng để tách lỏng.
Phân loại :
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Trang : 12
Lớp : Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí K49
Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh
Bình tách được phân loại theo chức năng , áp suất làm việc ,hình dáng ,theo mục
đích sử dụng theo nguyên tắc cơ bản.
Các dạng bình tách :
Theo chức năng và áp suất làm việc :
1. bình tách dầu và khí (oil and gas separator )
2. Bình tách (Separator)
3. Bình tách dạng bãy ( Tray)
4. Bình tách từng giai đoạn (Stage separator)
5. Tách nước (Water knock ), kiểu khô hay ướt .
6. Bình lọc khí (Gas filter).
7. Bình làm sạch khí ( Gá scrubber) kiểu khô hay ướt.
8. Bình tách và lọc ( Filter/ Separator)
Bình tách dầu và khí , bình tách , tách theo giai đoạn gọi chung là bình tách dầu
+ Fláh Chambẻ ( trap hoặc vessel ) thường là bình tách dầu và khí hoạt động ở áp
suất thấp với chất lỏng từ bình tách có áp suất cao hơn được xả vào nó . Feash Chamber
thường là bình tách giai đoạn hai hoặc ba , với chất lỏng được xả từ flash chambẻ vào
bình chứa .
Chức năng bình tách chỉ ra số pha cần phải tách .Loại tách hai pha chủ yếu khí
được tách khỏi lỏng ;lỏng và khí đi theo đường riêng biệt ,loại 3 pha ,chất lỏng giếng
được phân ra nước , dầu , khí và đi theo đường khác nhau.
Trong thực tế ,ta gặp các bình tách có áp suất làm việc với các áp suất từ giá trị chân
không khá cao cho tới 300 at và phổ biến là trong giới hạn 1,5 ÷ 100 at . Loại thấp áp 0,7
÷ 1,5 at ,trung áp 16 ÷ 45 at ,cao áp 45 ÷100 at.
Theo phạm vi ứng dụng :
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Trang : 14
Lớp : Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí K49
Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh
Chế tạo theo mục đích riêng như để thử giếng , để khai thác , để đo , để tách
lạnh….
Bình tách thử giếng ,nối với giếng cần phải thử hoặc kiểm tra , để tách hoặc đo chất lỏng
,do đó phải trang bị các loại đồng hồ để đo tiềm năng dầu , khí , nước,thử định kì các
giếng khai thác hoặc thử các giếng ở biên mỏ .Thiết bị có 2 kiểu tĩnh tại và di động , có
thể 2 ,3 pha trụ đứng hay trụ nằm ngang hoặc hình cầu.
Bình tách đo có nhiệm vụ tách dầu , khí , nước và đo các chất lưu có thể thực hiện trong
cùng một bình ,các kiểu thiết kế bảo đảm đo chính xác các loại dầu khác nhau,có thể loại
2 hoặc 3 pha . ở loại 2 pha sau khi tách chất lỏng được đo ở phần thấp nhất của bình
.Trong thiêt bị tách 3 pha ta có thể chỉ đo dầu hoặc cả dầu lẫn nước .Việc đo lường được
thực hiện theo giải pháp :tích luỹ ,các ly và xả vào buồng đo ở phần thấp nhất.
Với dầu nhiều bọt hoặc có độ nhớt cao , thường không đo thể tích mà đo trọng lượng
thông qua bộ khống chế cột áp thuỷ tĩnh của chất lỏng.
Bình tách khai thác dùng tách chất lỏng giếng khai thác từ một giếng hoặc
một cụm giếng
Bình tách nhiệt độ thấp là một kiểu đặc biệt ,chất lỏng giếng có áp suất cao
phân chia bình tách thành những loại sau :
- Loại 1 : Bình tách đứng
- Loại 2 :Bình tách hình trụ nằm ngang
- Loại 3 : Bình tách hình cầu
+ Trong đó tuỳ theo số pha được tách tương ứng với số dòng ra khỏi tháp mà ta
có 2 loại bình tách 2 pha ( lỏng - khí ) , bình tách 3 pha ( dầu - khí - nước )
• Ngoài ra , một số bình tách dùng để tách rắn – cặn ra khỏi chất lỏng bằng
những kết cấu đặc biệt có tác dụng lắng đọng các vật liệu rắn . Chúng không được coi là
pha lỏng khác trong phân loại bình .
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Trang : 16
Lớp : Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí K49
Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh
Hình 1- 1 Bình tách dầu khí hình trụ nằm ngang , ống đúp , hai pha hoạt động ( dầu
khí ) với hai thành phần ly tâm
1- Cửa vào nhiên liệu .
2- 2- Đĩa ảnh hưởng ở cửa vào và thành phần ly tâm thử nhất .
(dòng chảy xoáy ở phía ngoài ).
3- Van giảm áp có hoặc không có đầu điều khiển an toàn .
4- Thành phần ly tâm thứ 2 ( dòng chày xoáy ở bên trong ).
5- Ống dẫn khí ra ngoài.
6- Bộ điều khiển thay đổi mực chất lỏng .
7- Ống dẫn dầu .
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Trang : 17
Lớp : Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí K49
Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh
8- Đĩa chia phần ( có thể di chuyển sang phải , sang trái để mở rộng hoặc
thu hẹp thể tích lưu giữ dầu ).
9- Các ống xi phông dẫn dầu .
10-Cửa điều khiển sự tháo và làm sạch cặn bẩn.
Hình 1 – 2 Bình tách 3 pha dầu khí nước , kiểu hình cầu ,
2- Cửa thoát khí .
3- Đệm chiết.
4- Bộ phận tách khí trên cửa vào .
5- Đĩa kim loại làm lệch hướng dòng chảy.
6- Miệng phao .
7- Phao không trọng lượng .
8- Thiết bị điều khiển chất lỏng .
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Trang : 20
Lớp : Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí K49
Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh
9- Van vận hành ngăn dầu .
10-Cửa tháo dầu .
Hình 1 – 5 Kiểu bình tách hình trụ đứng 3 pha : dầu – khí nước.
1- Cửa vào nhiên liệu .
2- Van điều áp hồi lưu khí .
3- Đệm chiết .
4- Bộ phận tách khí trên cửa vào .
5- Đĩa kim loại làm lệch hướng dòng chảy .
6- Thiết bị điều kiển mực chất lỏng ( mức dầu lưu trong bình ).
7- Van vận hành ngăn dầu .
8- Phao không trọng lượng .
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Trang : 21
Lớp : Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí K49
Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh
9- Thiết bị điều khiển mực chất lỏng ( Mức nước lưu trong bình ).
10-Paho trọng lượng.
11-Van vận hành ngăn nước.
Hình 1 - 6 Kiểu bình tách hình trụ đứng 3 pha sử dụng lực ly tâm để đạt được sự
tách bậc nhất .
1- Cửa vào nhiên liệu .
Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Văn Thanh
Hình 1 – 9 Bình tách 3 pha dầu – khí - nước , kiểu hình cầu .
1- Cửa vào tách khí thành phần kiểu ly tâm
2- Màng chiết , Kiểu đệm ngưng tụ .
3- Bộ phận dẫn điều khiển mực dầu lưu trong bình .
4- Bộ phận dẫn điều khiển mực nước lưu trong bình .
5- Phao không trọng lượng .
6- Phao trọng lượng.
+ Hình trụ ngang có thể đơn hoặc kép ,kiểu 2 pha hoặc kiểu 3 pha .Loại kép gồm
hai bình bố trí chồng lên nhau ,cái nọ phía trên cái kia ; loại đơn phổ biến hơn vì có diện
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Trang : 25
Lớp : Cơ Khí Thiết Bị Dầu Khí K49
Copyright: Tài liệu đại học ©