Tài liệu tách lỏng khí

KHOA DẦU KHÍBỘ MÔN KHOAN – KHAI THÁC

BÀI GIẢNG

THU GOM, XỬ LÝ, VẬN CHUYỂN, TÀNG TRỮDẦU – KHÍ – NƯỚC

ThS Nguyễn Khắc Long

5/7/2013 1

PHẦN 3CƠ CHẾ VÀ CÔNG NGHỆ - KỸ THUẬT

TÁCH PHA LỎNG - KHÍ

Chương 1: Cơ chế và phương pháp tách pha

Chương 2: Thiết bị tách pha

Chương 3: Tính toán công nghệ thiết bị tách pha.

5/7/2013 2

PHẦN 3CƠ CHẾ VÀ CÔNG NGHỆ - KỸ THUẬT

TÁCH PHA LỎNG - KHÍ

5/7/2013 3

CHƯƠNG 1CƠ CHẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÁCH PHA

5/7/2013 4

1. Mục đích tách pha

2.Cơ chế tách

3.Phương pháp tách dầu ra khỏi khí

4.Phương pháp tách khí ra khỏi dầu

5. Khó khăn gặp trong quá trình tách

CHƯƠNG 1: CƠ CHẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÁCH PHA

5/7/2013 5

- Thu hồi khí dầu làm nguyên liệu cho công nghiệp hoá hoặc dùnglàm nhiên liệu.- Giảm xáo trộn của dòng khí - dầu, giảm sức căng kháng thuỷ lựctrên các ống dẫn và hạn chế sự tạo thành nhũ tương.- Giải phóng các bọt khí đã tách trên đường ống.- Giảm các va đập áp suất khi tạo trên ống thu gom hỗn hợp dầu - khídẫn tới các trạm bơm hoặc trạm xử lý.- Tách nước khỏi dầu khi khai thác các nhũ tương không ổn định.

1. Mục đích tách pha


5/7/2013 6

- Cơ sở tách khí khỏi dầu:Sự giảm áp suất của hỗn hợpNguyên tắc cân bằng hoạt nhiệt lỏng – khí

- Cơ chế tạo khí tiếp xúc (flash vaporisation): áp suất trong bơm đầu tiên được nângcao hơn điểm bọt, rồi giảm đột ngột từng nấc một, sau đó ghi nhận giá trị thể tíchtương ứng. Tại mỗi nấc áp suất ta không thể phân biệt thể tích khí và dầu mà chỉ cóthể ghi thể tích tổng.- Cơ chế tạo khí vi sai (vi phân) (differential vaporisation): tách vi sai thường bắt đầubởi áp suất điểm bọt vì nếu trên giá trị này thì lại giống với trường hợp tách tiếp xúc.Khác với tách tiếp xúc, sau mỗi lần giảm áp thì khí được giải phỏng khỏi bình bằngcách giữ áp suất bơm không đổi. Thể tích dầu được đo trực tiếp sau khi giải phóngkhí.

2. Cơ chế tách


5/7/2013 7

- Trong tách tiếp xúc, khi giảm áp từ đầu đến giá trị cuối cùng thì khí không đượctách mà luôn tiếp xúc cân bằng với dầu nên thành phần Hydrocacbon không thay đổi.

- Trong tách vi sai: sau mỗi nấc giảm áp, khí được giải phóng nên thành phầnHydrocacbon trong bình thay đổi và liên tục giàu thêm các thành phần nặng, còntrọng lượng trung bình phân tử khí tăng lên.- Nói chung, tách vi sai cho nhiều dầu hơn là tách tiếp xúc. Trong thực tế, tách tiếpxúc ứng với tách một bậc. Tách vi sai ứng với tách nhiều bậc

2. Cơ chế tách


5/7/2013 8

Tách khí ra khỏi dầu trong thiếtbị PVT1-Tách tiếp xúc; 2-Tách vi sai

2. Cơ chế tách

NhiÒu khÝ

Ýt láng

NhiÒu láng

Ýt khÝ

G

p P


5/7/2013 9

Các phương pháp dùng để tách dầu ra khỏi khí trong bình tách bao gồm:

-Trọng lực

-Va đập (impingement)

- Thay đổi hướng và tốc độ chuyển động dòng hỗn hợp

- Dùng lực ly tâm

- Đông tụ (chiết sương)

- Phương pháp thấm (filtering)

3. Phương pháp tách dầu ra khỏi khí


5/7/2013 10

Tách trọng lực:

- Nguyên lý tách dựa vào sự chênh lệch về mật độ.- Ở điều kiện nhiệt độ áp suất chuẩn (200C, 14,7 Psia), khối lượng riêng của dầu lớnhơn khí từ 400 ÷ 1600 lần.- Các hạt lỏng có kích thước khoảng 100μm hay lớn hơn thường được tách ra khỏidòng khí trong các bình tách có kích thước trung bình, còn các hạt nhỏ hơn chỉ có thểtách bằng các thiết bị chiết sương.



5/7/2013 11

Tách va đập:

- Dòng khí có chứa hỗn hợp lỏng đập vào một tấm chắn, chất lỏng sẽdính lên bề mặt tấm chắn và chập lại với nhau thành các giọt lớn vàlắng xuống nhờ trọng lực.

- Khi hàm lượng chất lỏng cao hoặc kích thước các hạt bé, để tăng hiệuquả tách người ta cần tạo ra nhiều va đập nhờ sự bố trí các mặt chặn kếtiếp nhau.



5/7/2013 12

Thay đổi hướng và vận tốc chuyển động:

- 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 hướngchuyển động một cách đột ngột

- Tách nhờ thay đổi vận tốc dòng chảy: Là phương pháp thực hiện bằng cách tănghay giảm đột ngột vận tốc dòng chảy dựa vào sự khác biệt quán tính hay sự linh độngcủa dầu và khí.



5/7/2013 13

Sử dụng lực ly tâm:

-Khi dòng hơi chứa lỏng buộc phải chuyển động theo quỹ đạo vòng với tốc độ đủlớn, lực ly tâm sẽ đẩy chất lỏng ra xa hơn, bám vào thành bình, chập dính với nhauthành 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 theođường thoát khí.



5/7/2013 14

Đông tụ (chiết sương)

- Các đệm đông tụ là một phương pháp có hiệu quả để tách lỏng ra khỏi khí tự nhiên.

- Ứng dụng: hệ thống vận chuyển và phân phối khí.

-Kết hợp nhiều cơ chế: va đập, thay đổi hướng, thay đổi tốc độ dòng và keo tụ. Hiệuquả phụ thuộc vào diện tích có thể tập hợp và chập dính các hạt chất lỏng.

-Các thiết bị đông tụ trong bình tách có thể là lưới thép, đĩa hình yên ngựa, Berl, vòngRasching… phải có diện tích bề mặt lớn



5/7/2013 15

Thấm (filtering)

-Sử dụng các vật liệu xốp

- Khí qua vật liệu xốp sẽ chịu va đập, thay đổi hướng và tốc độ chuyển động

-Áp dụng: dùng cho các bộ chiết kiểu phin lọc



5/7/2013 16

Các phương pháp dùng để tách khí ra khỏi dầu trong bình tách baogồm:

-Các giải pháp cơ học: dao động (agitation), va đập (baffling), lắng(settling) và lực ly tâm.

- Các giải pháp nhiệt

- Các giải pháp hóa học

4. Phương pháp tách khí ra khỏi dầu


5/7/2013 17

Các giải pháp cơ học:

- Các rung động điều hòa có kiểm soát tác động lên dầu sẽ làm giảmsức căng bề mặt và độ nhớt của dầu

- Các tấm chắn: phân tán dầu cho khí dễ dàng thoát ra, trải dầu thànhnhững lớp mỏng trên đường chảy xuống phần lắng

- Dưới tác dụng của lực ly tâm, dầu nặng hơn nên được giữ lại ở thànhbình còn khí chiếm vị trí phía trong của dòng xoáy lốc



5/7/2013 18

Các giải pháp nhiệt:

-Nhiệt đóng vai trò làm giảm sức căng bề mặt trên các bọt khí và giảm độ nhớt củadầu, giảm khả năng lưu trữ khí bằng thủy lực

- Cho dầu thô đi qua nước nóng.

- Là phương pháp hiệu quả với dầu bọt

Các giải pháp hóa học:

-Sử dụng hóa phẩm giảm sự tạo bọt và tăng khả năng tách (silicone 1 – 106)-

- Tác dụng chính của hóa chất là giảm sức căng bề mặt, làm giảm xu hướng tạo bọtcủa dầu và do đó tăng khả năng tách khí.



5/7/2013 19

5.1 Tách dầu bọt:

Dầu thô sẽ dễ dàng tạo bọt khi:+ Tỷ trọng API < 4000API.+ Nhiệt độ làm việc < 1600 F.+ Dầu thô có độ nhớt > 53 Cp.Bọt dầu sẽ làm giảm đáng kể năng suất của bình tách bởi vì thời gian lưu giữ cầnthiết để tách hết lượng bọt trong dầu thô càng dài.

Những đĩa khử bọt được lắp đặt từ cuối đầu vào đến cuối đầu ra của bình tách, chúngđược đặt cách nhau 4 inch tạo thành một hình chóp ở tâm theo chiều đứng của bình



5/7/2013 20

5.2 Lắng đọng paraffin

Parafin lắng đọng trong thiết bị tách làm giảm hiệu suất tách của thiết bị và nó có thểlắng đọng cục bộ trong bình gây cản trở hoạt động của màng chiết.

Để loại trừ ảnh hưởng của Parafin lắng đọng có thể dùng hơi nóng hoặc dung môihòa tan hoàn toàn Parafin.

Giải pháp tốt nhất là ngăn cản sự lắng đọng ban đầu của nó bằng nhiệt hay hóa chất. Một phương pháp khác là phủ bọc bên trong của bình một lớp nhựa



5/7/2013 21

5.3 Cát, Bùn, Cặn khoan, muối và các tạp chất khác

- Những hạt cát vừa với số lượng nhỏ có thể loại bỏ bằng lắng đọng trong bình táchđứng 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 hòatan thì nước được tách khỏi dầu và được xả ra ngoài.5.4. Chất lỏng ăn mòn:-Nước, H2S và CO2, đôi khi tạo thành hydrate-Nước lắng xuống phần dưới của ống làm giảm diện tích chảy của khí và làm rỉ sétđường ống- Khí chua: gây rỉ sét khi gặp nước trong đường ống.


CHƯƠNG 2THIẾT BỊ TÁCH PHA

5/7/2013 22

1. Chức năng và yêu cầu của bình tách2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách của thiết bịtách pha3. Hiệu quả làm việc của thiết bị tách pha4. Tên gọi và phân loại5. Các giai đoạn tách6. Các bộ phận của bình tách


5/7/2013 23

1. Chức năng và yêu cầu của thiết bị tách pha1.1. Chức năng của thiết bị tách phaThiết bị tách pha là một thuật ngữ dùng để chỉ một bình áp suất sử dụng để táchchất lưu thu được từ các giếng dầu khí thành các pha khí và lỏng.1.1.1 Chức năng cơ bản bao gồm tách dầu khỏi khí, tách khí khỏi dầu và tách nướckhỏi dầut = 2 - 4 phút, loại 2 pha t =30s – 2 ph, loại 3 pha t =2 -10 ph1.1.2 Chức năng phụ của bình tách bao gồm duy trì áp suất tối ưu và mức chấtlỏng trong bình tách1.1.3 Các chức năng đặc biệt của thiết bị tách bao gồm tách dầu bọt, ngăn ngừalắng đọng parafin, ngăn ngừa sự han gỉ và tách các tạp chất.


5/7/2013 24

1. Chức năng và yêu cầu của thiết bị tách pha1. 2. Yêu cầu đối với thiết bị tách- Không để bình tách làm việc với tối đa dung tích của nó và thực hiện đầy đủ các

chức năng, dựa vào các phương pháp và các nguyên tắc đã nêu trên.- Kiểm soát nguồn năng lượng vỉa, tạo tốc độ chất lưu phù hợp để pha khí và pha

lỏng ở trạng thái cân bằng, nhằm mục đích tách bằng trọng lực.- Tách dầu – khí và loại bỏ các tạp chất trong giai đoạn tách sơ cấp (cơ bản). Đây

là giai đoạn cần được thực hiện nhanh chóng và hiệu quả.- Làm sạch các sản phẩm tách sơ cấp như: khử các hạt lỏng trong khí, tránh tình

trạng tồn tại các nút lỏng.- Hạn chế dòng chảy rối trong phần chứa khí để đảm bảo sự ổn định thích hợp.


5/7/2013 25

1. Chức năng và yêu cầu của thiết bị tách pha1. 2. Yêu cầu đối với thiết bị tách- Ngăn chặn hiện tượng khí – dầu trộn lẫn vào nhau trở lại.- Có các thiết bị tương ứng để điều chỉnh quá trình hồi áp suất và mực chất lỏng

trong bình.- Đảm bảo an toàn và hoạt động hiệu quả nhờ các đồng hồ đo áp suất, nhiệt độ và

mực chất lỏng cung như các van an toàn.


5/7/2013 26

2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách của thiết bị tách pha- Nhiệt độ tách: Nhiệt độ cao hơn sẽ tăng sự bay hơi của hydrocarbon, giảm sự thu hồithành phần lỏng.- Áp suất tách: Ở áp suất cao hơn sẽ cho phép nhiều hydrocarbon được ngưng tụ, tăngthu hồi lỏng. Tuy nhiên, sau khi đạt tới giá trị max nhất định, áp suất cao sẽ làm chothành phần lỏng giảm.- Số bậc tách (Number of stages): nói chung khi tăng số bậc tách thì sẽ tăng hiệu quảtách, kết quả tăng lượng dầu ổn định. (2-3 stages)- Kích thước, hình dáng và cấu trúc bên trong của bình tách.- Tính chất vật lý, hóa học của chất lưu đi vào bình tách


5/7/2013 27

3. Hiệu quả làm việc của thiết bị tách phaHiệu quả làm việc của một thiết bị phụ thuộc vào hai chỉ tiêu cơ bản: số lượng chất lỏngthoát ra theo đường khí đánh giá bằng hệ số mang lỏng Kl và số lượng khí thoát ra theođường lỏng bởi hệ số Kg:

,ql,qg: lưu lượng chất lỏng theo đường khí và khí theo đường lỏngVg,Ql: lưu lượng khí và lỏng của thiết bị trong điều kiện làm việc của bìnhThông thường Kl<50 cm3/1000m3 ; Kg<200.103 cm3/m3


5/7/2013 28

3. Hiệu quả làm việc của thiết bị tách phaĐánh giá hiệu quả qua mức độ tách và chất lượng (độ sạch) của chất lỏng cũng như của khí đượctách.- Mức độ tách đánh giá theo sự thay đổi tốc độ khối của các chất lưu ở đầu ra và đầu vào.

- Mức độ hoàn thiện về mặt kỹ thuật của thiết bị quyết định bởi mức độ sạch của khí cũng nhưlỏng, năng suất (tức là tốc độ luân chuyển) và tiêu hao kim loại, thường đánh giá qua 3 chỉ tiêu:

Đường kính tối thiểu của giọt chất lỏng được giữ lại trong thiết bị. Tốc độ cực đại của dòng khí. Thời gian lưu trữ.


5/7/2013 29

4. Tên gọi và phân loại thiết bị tách pha

Tên gọi:-Bình tách hoặc bẫy, lắp đặt tại vị trí sản suất hoặc ở các giàn ngay gần miệng giếng,cụm phân dòng, trạm chứa để tách sản phẩm từ giếng thành khí và lỏng.- Các thiết bị chỉ dùng để tách nước hoặc chất lỏng (dầu + nước) ra khỏi khí, thường cótên gọi là bình nốc ao hoặc bẫy.- Buồng Flat: chất lưu vào từ các bình tách cao áp, còn chất lưu đi ra được truyền tớicác bể chứa, cho nên thường đóng vai trò bình tách cấp hai hoặc cấp ba.- Bình giãn nở: Các bình tách bậc một làm việc ở các trạm tách nhiệt độ thấp hoặc táchlạnh, được trang bị thêm nguồn nhiệt để nung chảy hydrat


5/7/2013 30


Tên gọi:-Các bình lọc khí cũng tương tự như bình tách dùng cho các giếng có chất lưu chứa ítchất lỏng hơn so với chất lưu của giếng khí và giếng dầu, thường dùng trên các tuyếnống phân phối, thu gom khí. Được chế tạo theo kiểu lọc thô và lọc ướt- Bình thấm khí (bầu lọc kiểu thô) dùng để tách bụi. Môi trường thấm trong bình có tácdụng loại bỏ bụi, cặn, gỉ và các vật liệu lạ ra khỏi dòng khí và đồng thời cũng thườngdùng để tách lỏng


5/7/2013 31


Phân loại:- Theo số pha (chức năng của bình tách) thì có:

Bình tách hai pha: được sử dụng để tách khí từ lỏng: khí từ dầu trong mỏ dầu,hoặc khí từ nước trong mỏ khí. Lỏng và khí đi theo 3 đường khác nhau.Bình tách 2 pha thường dùng trong thu gom, đường ống phân phối, những chỗ khôngyêu cầu phải kiểm soát slug hoặc heads của chất lỏng.

Bình tách ba pha: được sử dụng để tách khí từ pha lỏng và nước từ dầu. Nước,dầu khí đi theo 3 đường khác nhau- Theo áp suất làm việc: Loại thấp áp từ 0,6 đến 6at, trung áp 6 đến 16at, cao áp từ 16đến 64at.


5/7/2013 32


Phân loại:-Theo phạm vi ứng dụng:

Bình tách thử giếng, nối với giếng cần phải thử hoặc cần phải kiểm tra, để táchvà đo chất lỏng, do đó có trang bị các loại đồng hồ để đo tiềm năng dầu, khí, nước

Bình tách đo: có nhiệm vụ tách dầu, khí, nước và đo các chất lưu có thể thựchiện trong cùng một bình, các kiểu thiết kế đảm bảo đo các loại dầu khác nhau, có thểloại 2 hoặc 3 pha.

Bình tách khai thác dùng tách chất lỏng giếng khai thác từ một giếng hoặc mộtcụm giếng.

Bình tách nhiệt độ thấp là một kiểu đặc biệt, chất lỏng giếng có áp suất caochảy vào bình qua van giảm áp sao cho nhiệt độ bình tách giảm đáng kể thấp hơn nhiệtđộ của chất lỏng giếng


5/7/2013 33


Phân loại:- Theo nguyên lý tách cơ bản

Nguyên lý trọng lực: Các bình tách loại này ở cửa vào không thiết kế các bộphận tạo va đập, lệch dòng hoặc đệm chắn. Còn ở cửa ra của khí (không nhiều) có lắpđặt bộ phận chiết sương

Loại va đập hoăc keo tụ bao gồm tất cả các thiết bị ở cửa vào có bố trí các tấmva đập hoặc đệm chắn để thực hiện tách sơ cấp

Nguyên lý tách ly tâm có thể dùng cho sơ cấp hoặc dùng cả cho thứ cấp, lực lytâm được tạo ra theo nhiều cách.


5/7/2013 34


Phân loại:- Theo hình dạng:

Bình tách đứng,Bình tách ngang,Bình tách hình cầu.


5/7/2013 35


Bình tách đứng:Bình tách hình trụ đứng có đường kính từ 10in đến 10ft, cao từ 4 đến 25ft .

Sản phẩm vào bình tách phải qua bộ phận dẫn hướng gây ra việc tách sơ bộ bởi ba tácđộng đồng thời: trọng lực, ly tâm, va chạm. Khí được tách bay lên phía trên, trong khichất lỏng rơi xuống nơi chứa, các giọt lỏng nhỏ được thu hồi nhờ bộ phận chiết sương.

Phân loại- 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.

.


5/7/2013 36


Bình tách đứng:•Ưu điểm:- Bình tách đứng có thể điều khiển lượng tương đối lớn chất lỏng mà không bị cuốntheo dòng khí, nó điều khiển mức tốt hơn.- Khuynh hướng chất lỏng bay hơi trở lại được giảm thiểu vì diện tích mặt cắt ngang bé.- Chiếm không gian ngang bé phù hợp giàn khai thác chật hẹp.•Nhược điểm:- Chi phí chế tạo, vận chuyển bằng tàu cao.- Khi hai bình tách có cùng công suất thì bình tách đứng thường có kích thước lớn hơnbình tách ngang.


5/7/2013 37


Bình tách đứng:Phạm vi áp dụng:+ Để xử lý sản phẩm có tỷ lệ khí - lỏng (GOR) từ thấp tới trung bình, dòng chất lưu cótương đối nhiều nút chất lỏng.+ Chất lỏng giếng có nhiều cát, bùn và tạp chất rắn khác.+ Nơi có diện tích hạn chế về chiều ngang như các trạm chứa và các giàn khai thácngoài biển+ Cho các giếng có lưu lượng thay đổi trong phạm vi rộng, tức thời. Như các giếng tựphun, giếng khai thác gaslift định kỳ.+ Ở dòng chảy xuôi có thể xảy ra ngưng tụ hoặc keo tụ.


5/7/2013 38


Bình tách đứng:

Hình 2.1 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.


5/7/2013 39



Hình 2.2 Bình tách hình 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.


5/7/2013 40



Hình 2.3 Bình tách hình trụ đứng 3 phasử dụng lực ly tâm.Chú thích:1- Cửa vào của hỗn hợp.2- Bộ phận chuyển động xoáy.3- Vòng hình tròn.4- Bề mặt tiếp xúc dầu - khí.5- Bề mặt tiếp xúc dầu - nước.


5/7/2013 41


Bình tách ngang:- Bình có mặt phân cách khí-lỏng lớn (gas-liquid interface).-. Sự thay đổi về kiểm soát mực chất lỏng trong bình tách bị giới hạn nhiều hơn so với ởbình tách đứng do khoảng dâng tương đối thấp. Đường kính thay đổi từ 10in đến 16ft;chiều dài từ 4 đến 70ft.Phân loại:- Bình tách ngang 2 pha,- Bình tách ngang 3 pha,- Bình tách ngang kiểu đơn (một tầng)- Bình tách ngang kiểu kép (hai tầng)


5/7/2013 42


Bình tách ngang:Ưu điểm :- Hiệu quả với tách ba pha khí-dầu-nước; bình tách ngang có diện tích tiếp xúc dầu khílớn, cho phép khí thoát nhanh hơn, vì thế nó có thể xử lý thể tích khí nhiều, tính kinh tếvà hiệu suất cao,- Chi phí chế tạo rẻ, chi phí vận chuyển bằng con lăn thấp hơn so với bình tách đứng,- Thuận lợi hơn cho việc lắp đặt và bảo hành,- Bình tách ngang hạn chế dòng rối và tạo bọt. Với cùng một công suất cho trước bìnhtách ngang nhỏ hơn và rẻ hơn bình tách đứng.


5/7/2013 43


Bình tách ngang:Nhược điểm:- Việc điểu khiển mức là một vấn đề khó trong bình tách ngang, không gian giao độngmức bị giới hạn.- Việc làm sạch gặp khó khăn và vì thế không tiện cho những giếng nhiều cát.- Bình tách ngang chiếm không gian lớn tuy nhiên có thể giảm thiểu bằng xếp chồngcác bình tách.


5/7/2013 44


Bình tách ngang: Phạm vi áp dụng:- Cần tách hiệu quả dầu - nước, tức là khi cần phải tách 3 pha.- Tách dầu bọt: nhờ diện tích tiếp xúc lỏng khí lớn, bọt sẽ bị phá hủy nhanh cho phéptách bọt khí có hiệu quả.- Nơi chiều cao hạn chế do có mái thấp.- Tỷ lệ khí-dầu (GOR) cao.- Cho các giếng tốc độ khai thác ổn định, cột áp chất lỏng bé.-Cần loại trừ bộ khống chế mức tiếp xúc dầu - nước.- Lắp đặt trước các thiết bị xử lý, thiết bị sản xuất sẽ không hoạt động hài hòa nhiều nhưcó chất lỏng trong khí ở đầu vào.- Lắp đặt sau các thiết bị sản xuất mà cho phép hoặc tháo ra chất lỏng ngưng tụ hayđông tụ.


5/7/2013 45


Bình tách ngang:

Hình 2.4 Bình tách hình trụ nằm ngang 2 pha1- Đường vào của hỗn hợp.2- Bộ phận tạo va đập.3- Bộ phận chiết sương.4- Đường xả khí.5- Đường xả chất lỏng.


5/7/2013 46


Bình tách ngang:

Hình 2.5 Bình tách hình trụ nằm ngang 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 xả nước. 6- Đường xả dầu.


5/7/2013 47


Bình tách ngang:


5/7/2013 48


Bình tách ngang:

Hình 2.6. Bình tách trụ ngang kép (2 tầng)1- Đầu vào tạo dòng xoáy. 8- Van điều tiết.2- Thanh hướng dòng. 9- Thanh kéo.3- Bình chứa tầng trên. 10- Hệ thống xả nước.4- Các tấm rót trải dầu. 11- Bộ cảm biến đo mức kiểu phao.5- Bộ phận thu giữ hạt dầu. 13- Vách ngăn.6- Vòi phun. 14- Bình chứa tầng dưới.7- Các vách ngăn dạng nan chớp.


5/7/2013 49


Bình tách cầu:Bình tách cầu được chế tạo để tối ưu công dụng của những thiết bị tách khí-

lỏng hiện có. Một thiết bị hướng dòng theo tiếp tuyến với vỏ bình, chất lỏng tách ra dobị giảm vận tốc đột ngột trong bình, nơi khí ra cũng có màn chắn sương. Đường kínhbình tách thường từ 24-72in.Ưu điểm:- Bình tách kiểu này chi phí không cao, rẻ hơn so với dạng đứng hay ngang.- Loại hình cầu cân đối, nhỏ, gọn, dễ dàng di chuyển tới nơi lắp đặt.Nhược điểm:

Khó giữ mức chất lỏng ổn định


5/7/2013 50


Bình tách cầu:Phạm vi áp dụng:

- Tỷ lệ GOR trung bình, tốc độ khai thác ổn định, chất lỏng không có cột áp.- Lưu lượng ổn định, không có hiện tượng trào dầu hay va đập của dòng dầu.- Điều kiện không gian lắp đặt phù hợp.- Sau các thiết bị xử lý (khử ẩm bằng glycol, khử chua, làm ngọt khí…) để thu hồiglycol, amin.- Cần thiết bị tách nhỏ, chỉ cần 1 ngưởi có thể vận chuyển hoặc lắp ráp.- Yêu cầu làm sạch nhiên liệu và xử lý khí cho mỏ hoặc nhà máy sử dụng.


5/7/2013 51


Bình tách cầu:

Hình 2.7 Bình tách hình cầu 2 pha dầu – khí.1- Bộ phận ly tâm - kiểu thiết bị thay đổihướng cửa vào.2- Màng chiết.3- Phao đo mức chất lỏng.4- Thiết bị điều khiển mức chất lỏng trongbình.5- Van xả dầu tự động


5/7/2013 52


Bình tách cầu:

Bình tách hình cầu 3 pha1- 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 điều khiển mức nước trong bình.6- Thiết bị điều khiển mức dầu trong bình.7- Phao xả dầu tự động.8- Phao xả nước tự động.


5/7/2013 53

4 Tên gọi và phân loại thiết bị tách pha

Bình tách cầu:

Bình tách hình cầu 3 pha1- 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 điều khiển mức nước trong bình.6- Thiết bị điều khiển mức dầu trong bình.7- Phao xả dầu tự động.8- Phao xả nước tự động.


5/7/2013 54


Khả năng áp dụng của các loại bình tách:

1- Tiện lợi nhất.2- Trung bình.3- Kém tiện lợi.


5/7/2013 55

5. Các giai đoạn tách- Giai đoạn 1: là giai đoạn đầu của quá trình tách. Hỗn hợp sản phẩm được tạo rối vàphân 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 màgiai đoạn 1 chưa tách được bằng cách trải hỗn hợp thành những lớp mỏng trên mặtphẳng nghiêng. Để tăng hiệu quả tách, trên mặt phẳng nghiêng có bố trí các gờ chặnnhỏ, 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 cuốntheo dòng khí. Sự tách các giọt lỏng ra khỏi dòng khí dựa trên tập hợp các cơ chế: vađập, 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 hơnsẽ nổi trên pha lỏng nặng hơn. Sự sa lắng các giọt chất lỏng tuân theo định luật Stock.


5/7/2013 56

6. Các bộ phận của thiết bị tách pha

Bình tách thường được đặt ở các vị trí khác nhau: trước và sau máy nén khí, thiết bịtách nước và thiết bị tách chua (gas sweeetening unit)

Một bình tách thông thường được thiết kế có các đặc điểm sau:+ Cửa vào hướng tâm, tại đây xảy ra tách lỏng – khí+ Khoảng lắng đọng có chiều cao hoặc chiều dài đủ lớn cho dòng các giọt lỏng tách rakhỏi dòng khí.+ Được trang bị thiết bị chiết sương gần lối ra của khí để tách những phần tử chất lỏngcòn sót lại không được tách ra dưới tác dụng của trọng lực.+ Nó có đủ các thiết bị kiểm soát được mực chất lỏng, van xả chất lỏng (liquid dumpvalve), van đối áp (backpressure), van an toàn, đồng hồ đo áp suất, ống thủy chuẩn (ốngđo – gauge glass), bộ điều chỉnh khí (gas regulator) và các ống.


5/7/2013 57


Cấu tạo chung:

Hình 2.11 Sơ đồ bình tách hai pha trụ đứng1- Đường vào của hỗn hợp. 4- Đường xả chất lỏng.toàn.2- Tấm lệch dòng. 5- Bộ phận chiết sương3- Thiết bị điều khiển mức. 6-Đường xả khí7-Van an toàn


5/7/2013 58


Cấu tạo chung:

- Khu vực 1: Phần tách khí chủ yếu, nơi xảy ra quá trìnhtách chủ yếu phần chất lỏng tự do trong dòng hỗn hợp lỏngkhí.- Khu vực 2: Phần lắng chất lỏng.- Khu vực 3: Phần chứa chất lỏng.- Khu vực 4: Phần bẫy các giọt chất lỏng liên kết chúng lạivà rơi xuống.


5/7/2013 59


Bộ phân tách cơ bản A:

Bộ phận tách cơ bản lắp đặt trực tiếp ở phần cửa vào bảo đảm nhiệm vụ tách dầura khỏi khí,tức là giải phóng được các bọt khí tự do. Hiệu quả làm việc phụ thuộccấu trúc đường vào: hướng tâm, tiếp tuyến với vòi phun tức bộ phận phân tán đểtạo dòng rối cho hỗn hợp dầu khí.- Tách hướng tâm- Tách ly tâm


5/7/2013 60



-Tách hướng tâm

Hình 2. 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.


5/7/2013 61



-Tách ly tâm

1

23 4

5

6a 6b7


5/7/2013 62



-Tách ly tâm


5/7/2013 63


Bộ phân tách thứ cấp B:

Bộ phận tách thứ cấp là phần lắng trọng lực, thực hiện tách bổ sung các bọt khícòn sót lại ở phần A. Để tăng hiệu quả tách các bọt khí ra khỏi dầu, cần hướngcác lớp mỏng chất lưu theo các mặt phẳng nghiêng (tấm lệch dòng), phía trên cóbố trí các ngưỡng chặn nhỏ, đồng thời phải kéo dài đường chuyển động bằngcách tăng số lượng các tấm lệch dòng.


5/7/2013 64


Bộ phân chiết sương C:

-Lắp ráp ở phần cao nhất của thiết bị nhằm giữ lại các giọt dầu nhỏ bị cuốn theodòng khí.Chiết sương có tác dụng tách các bụi dầu ra khỏi khí theo nguyên tắc cơ bản làép, đổi hướng và thay đổi tốc độ chuyển động-Phân loại:

+ Chiết sương kiểu đồng tâm+ Chiết sương kiểu nan chớp+ Chiết sương dạng cánh+ Bộ lọc sương hoặc bộ khử sương


5/7/2013 65



+ Chiết sương kiểu đồng tâm

1- Đường vào của hỗn hợp dầu - khí.2- Thành bình tách.3- Cửa thu khí từ bộ phận cơ bản lên bộphận 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.


5/7/2013 66



+ Chiết sương kiểu đồng tâm

1- Đường vào của hỗn hợp dầu - khí.2- Thành bình tách.3- Cửa thu khí từ bộ phận cơ bản lên bộphận 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.


5/7/2013 67



+ Chiết sương kiểu nan chớp

Chế tạo đơn giản, giá thành thấp, quá trình tách nhanh và khả năng táchbụi dầu là tốt hơn so với bộ chiết sương dạng đồng tâm.


5/7/2013 68



+ Chiết sương dạng cánh

Hiệu quả cao, giá thành chế tạo thấp, khi sử dụng ít bị tắc nghẽn do tạpchất hoặc parafin.


5/7/2013 69



+ Bộ lọc sương hoặc bộ khử sương

Được sử dụng để tách sương từkhí thiên nhiên và được dùngnhiều trong hệ thống vậnchuyển và phân phối khí cóhàm lượng chất lỏng trong khíthấp.Các bộ phận khử tách được

giọt sương cỡ 10-100µm


5/7/2013 70


Bộ phân lưu giữ chất lỏng D:

+ Bộ lọc sương hoặc bộ khử sương

Là phần thấp nhất của thiết bị dùng để gom dầu và xảdầu ra khỏi bình tách. Dầu ở đây có thể là một phahoặc hỗn hợp dầu - khí tuỳ thuộc vào hiệu quả làmviệc của phần A và phần B, vào độ nhớt và thời gianlưu giữ. Trường hợp hỗn hợp thì phần này có nhiệm vụlắng để tách khí, hơi ra khỏi dầu. Ở thiết bị 3 pha, nócòn có chức năng tách nước.


5/7/2013 71


Thiết bị kiểm soát quá trình tách:

Các thiết bị điều khiển, kiểm soát có nhiệm vụ khống chế các thông số: mức tiếpxúc dầu - khí, dầu - nước, giá trị áp suất, nhiệt độ làm việc trong bình… Để đảmbảo an toàn trong quá trình làm việc, các thiết bị tách cần có: bộ khuếch đại tínhiệu, thiết bị báo mức, đồng hồ đo và các loại van.

Kiểm soát thời gian lưu trữ chất lỏng trong bình tách- Hệ thống kiểm soát ngắt mức cao và mức thấp-Hệ thống báo động mức cao và mức thấp

Khống chế mức chất lỏng trong bình nhờ bộ Rơle phao để khởi động van đầu vào.


5/7/2013 72


Thiết bị kiểm soát quá trình tách:

Khống chế giá trị áp suất trong giá trị cho phép.

Khống chế nhiệt độ trong giới hạn làm việc. Trường hợp này không bắt buộc chotất cả các thiết bị tách, mà chỉ dùng trong trường hợp đặc biệt nhằm đóng mở tựđộng đường dẫn và bộ gia nhiệt.

Kiểm soát quá trình tách 3 pha- Kiểm soát mức nhờ phao nổi giữa dầu và khí- Kiểm soát mức nhờ phao nổi giữa dầu, nước và đập tràn- Kiểm soát mức nhờ đập tràn mà không sử dụng phao nổi giữa dầu-nước

Engineering

Tài liệu tách lỏng khí