Đang tải... (xem toàn văn)
Tập đoàn dầu khí quốc gia Việt Nam được thành lập theo quyết định số 198/2006/QD-TTg ngày 29/8/2006 của thủ tướng chính phủ.
ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ TÁCH PHA, TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CHO BÌNH TÁCH Đồ án gồm 5 chương: Chương I- Cơng nghiệp dầu khí Việt Nam, hệ thống thu gom dầu khí trên giàn cố định MSP. Chương II- Nhiệm vụ và ngun lý tách pha. Chương III - Ngun lý cấu tạo bình tách. Chương IV - Tính tốn các thơng số cơ bản cho bình tách. Chương V - Những sự cố thường gặp trong thiết bị tách và cơng tác an tồn đối với thiết bị tách. NỘI DUNG CHÍNH CẦN TRÌNH BÀY Chương I: *Tập đồn dầu khí quốc gia Việt Nam được thành lập theo quyết định số 198/2006/QD-TTg ngày 29/8/2006 của thủ tướng chính phủ. - Hiện nay có hơn 50 đơn vị thành viên, lực lượng lao động hơn 22.000 người. - Hiện nay đang khai thác tại 9 mỏ trong và ngồi nước: Bạch Hổ, Rồng, Đại Hùng, PM3-CAA/Cái nước . - Sản lượng khai thác trung bình của tập đồn khoảng 350.000 thùng dầu thơ/ngày và 18 triệu m 3 khí/ngày. - Liên doanh dầu khí Vietsovpetro được thành lập ngày 1/8/1981. Kể từ đó đến nay Liên doanh dầu khí Vietsovpetro ln ln là đơn vị chủ lực của nghành dầu khí Việt Nam. Đến nay, Vietsovpetro đã khai thác được 175,8 triệu tấn dầu thơ, cung cấp vào bờ 19,5 t ỷ m 3 khí từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng, với tổng doanh thu đạt 43,9 tỷ USD, nộp NSNN 27,9 tỷ USD, chiếm 19 - 25% tổng nộp NSNN. *Sản phẩm khai thác từ các giếng dầu khí là sản phẩm hỗn hợp bao gồm: dầu, khí, nước và các tạp chất khác. Chính vì vậy chúng ta phải tiến hành sử lý sản phẩm ngay tại dàn nhằm đáp ứng các yêu cầu đối với từng loại sản phẩm, quá trình sử lý sản phẩm khai thác thực chất là quá trình tách pha. - Quá trình sử lý sản phẩm khai thác được thực hiện như sau: hỗn hợp dầu khí đi từ giếng lên bề mặt qua hệ thống cây thông khai thác, qua cụm Manhephon đi tới các thiết bị tách sơ bộ tại đây sản phẩm được tách ra thành các pha theo yêu cầu và được vận chuyển đến nơi tiêu thụ nhờ hệ thống máy bơm và máy nén khí - Hệ thống thu gom vận chuyển được lắp đặt trong 6 block. Chương II: *Nguyên liệu đầu cho các cho các bình tách dầu khí là hỗn hợp phức tạp bao gồm rất nhiều cấu tử với các tính chất vật lý khác nhau, khi dầu được khai thác từ dưới giếng khoan lên nó trải qua một quá trình giảm áp suất và nhiệt độ, do vậy khí tách ra thay đổi về thành phần. -Có hai loại tách dầu khí: tách “vi phân” và tách “cân bằng” hay “tiếp xúc”. - Chức năng của bình tách dầu khí: + Tách dầu khỏi khí. + Tách khí khỏi dầu. + Tách nước khỏi dầu. + Duy trì áp suất tối ưu trong bình tách. + Chức năng đặc biệt của bình tách dầu khí. + Duy trì mực chất lỏng trong bình tách. - Các phương pháp dùng để tách dầu ra khỏi khí. + Sự khác nhau về tỷ trọng (tách trọng lượng). + Sự va đập. + Thay đổi hướng dòng chảy. + Thay đổi tốc độ dòng chảy. + Dùng lực ly tâm. +Sự đông kết. + Lọc bằng phin lọc. - Các phương pháp dùng để tách khí ra khỏi dầu: + Sự lắng đọng. + Sự khuấy trộn. + Sự đổi hướng. + Nung nóng. + Hoá chất. *Cân bằng lỏng hơi. - Cân bằng giữa pha hơi và pha lỏng sẽ đạt được khi sự hoạt động của thiết bị được duy trì ở một mức độ nào đó mà hầu như không có sự thay đổi về nhiệt độ, áp suất và thành phần của các pha. - Mức độ tách các cấu tử của một hỗn hợp sẽ đạt được cực đại tại trạng thái cân bằng, không thể tồn tại một trạng thái nào khác mà đạt được hiệu suất tách cao hơn. Tính toán cân bằng pha. ∑ = = −+ n i iG i KV Z 1 1 )1.(1 Z i : hàm lượng mol của các cấu tử trong hỗn hợp. K i : hệ số cân bằng của cấu tử i. V G : thành phần thể tích pha hơi. Những khó khăn trong quá trình tách dầu và khí. - Tách dầu thô có bọt. - Paraffin. - Cát, bùn, muối và các tạp chất khác. - Sự gỉ sét. Chương III: *Bình tách là một thiết bị trong hệ thống thu gom, vận chuyển, xử lý dầu thô. Ứng dụng thông thường nhất của chúng trong mỏ dầu là tách các pha khí, dầu và nước ra khỏi nhau. *Phân loại bình tách dầu khí: - Phân loại theo chức năng và áp suất làm việc. - Phân loại theo phạm vi ứng dụng. a. Bình tách kiểm tra. b. Bình tách sản xuất. c. Bình tách nhiệt độ thấp. d. Bình đo. e. Bình tách bọt. - Phân loại theo nguyên lý tách cơ bản. a. Nguyên lý trọng lực. b. Sự va đập hoặc keo tụ. c. Lực ly tâm. - Phân loại theo hình dạng:Bình tách đứng, bình tách ngang, bình tách cầu. *So sánh các loại bình tách: - Phạm vi áp dụng. Bình tách hình trụ ngang là loại bình tách được sử dụng phổ biến nhất vì nó có nhiều ưu điểm trong vận hành, duy trì làm việc, bảo dưỡng và sửa chữa thay thế. *So sánh về nguyên tắc sự tách. Thông thường bình tách 3 pha trải qua 4 giai đoạn, bình tách đứng và bình tách ngang có sự khác nhau trong quá trình tách các hạt chất lỏng. *Cấu tạo thiết bị tách. Cấu tạo chung. Một thiết bị tách thông thường gồm 5 phần chính: 1. Ngăn tách chính: dùng để tách một khối lượng lớn dầu khỏi khí. 2. Ngăn làm sạch khí: tách tiếp các phần còn lại như bọt khí bằng thiết bị khử mù. 3. Ngăn thu dầu. 4. Ngăn chắn nước. 5. Một số bộ phận điều khiển áp suất thích hợp trong bình tách và thiết bị điều khiển mực chất lỏng trong bình. *Các chi tiết bên trong bình tách. - Tấm đổi hướng và thiết bị tạo ly tâm cửa vào. - Thiết bị khử mù. - Đĩa kết tụ. - Cánh quạt thẳng đứng (đệm khử sương). - Bộ lọc bụi. - Tấm chặn. - Tấm cản thẳng đứng. - Buồng lắng. - Bảo vệ phao. *Hệ thống điều khiển kiểm soát hoạt động của bình tách: Nhằm mục đích: 1. Khống chế mức chất lỏng nhờ hệ thống rơle phao, để tránh hiện tượng bọt khí từ bình HГC sang bình 100 m 3 hoặch dầu tràn trên đường ống dẫn khí. 2. Khống chế giá trị áp suất nhằm ngăn ngừa trị số áp suất cao hoặc thấp gây cản trở sự làm việc bình thường của bình tách, các hoạt động đó được thực hiện nhờ sự đóng mở của các van theo nguyên lý cơ học hoặc khí nén. Giá trị áp suất này phải luôn lớn hơn giá trị áp suất của bình 100 m 3 (khoảng từ 8 – 10 at). Việc khống chế nhiệt độ trong giới hạn làm việc của bình, trường hợp này không phải bắt buộc cho tất cả các thiết bị tách mà chỉ dùng trong trường hợp đặc biệt nhằm đóng mở tự động đường dẫn vào bộ gia nhiệt. a. Thiết bị kiểm tra và điều khiển mực chất lỏng. Thiết bị này bao gồm bộ đo mực chất lỏng (11), bộ П B10 và П B331 để ghi mực chất lỏng trong bình và điều khiển đóng mở van min (15). b. Thiết bị điều khiển và kiểm tra áp suất bình HГC. Hệ thống này bao gồm: van min (4), đồng hồ M П 4(16), bộ điều khiển П B10 và П B331. Chương IV: *Tính toán lượng dung dịch tách. Dầu thô. Khí tự nhiên (không hoà tan) có chứa trong dầu thô đã tách luôn có một lượng biến đổi khá lớn, lượng biến đổi này phụ thuộc vào các yếu tố: - Kích cỡ và hình dáng của bình tách. - Thiết kế và bố trí các chi tiết bên trong bình tách. - Áp suất và nhiệt độ vận hành. - Tốc độ chảy, GOR. - Chiều sâu của chất lỏng trong bình. - Độ nhớt và ứng suất bề mặt của dầu. Nước đã tách từ dầu luôn có chứa một lượng dầu nào đó, trong khí tách ra luôn tồn tại một lượng hydrocacbon lỏng. *Tính công suất của bình tách. Q g =67824.d 2 .F hv .F. 5,0 . 1 − g gl b bg T T P P Z ρ ρρ ft 3 /ngày. Trong đó: Q g - thể tích khí chảy qua trong bình tách P b - Là áp suất tiêu chuẩn, 1at. T b - Là nhiệt độ tiêu chuẩn 16 0 C hay 289 0 K. F - Là hệ số trong bình tách, bảng 4.4 (trong bình tách đứng F = 1). d - Là đường kính của bình tách, ft Giá trị F hv là một biến độc lập thực nghiệm, là hệ số kể đến hình dáng và hoạt động của bình tách. Thường lấy: F hv = 0,05÷0,167 đối với bình tách đứng. F hv = 0,2÷0,7 đối với bình tách ngang. Z g - Là khả năng chịu nén của khí. l ρ - Là khối lượng riêng của pha lỏng, kg/m 3 g ρ - Là khối lượng riêng của pha khí, kg/m 3 *Tính đường kính bình tách. d = ( ) [ ] 25,0 5,0 . . .0188,0 ggl hv FF m ρρρ − m: Lưu lượng khối lượng qua bình tách trong một giờ: m = (Γ – K p . P). Q giờ . l g ρ ρ K p - Hệ số khí hoà tan trong dầu Γ - Tỷ lệ khí trong hỗn hợp *Tính thể tích bình tách. V = l n F t Q ρ . . 3600.24 Trong đó: Q n – Là công suất tách, tấn/ngày t – Là thời gian lưu giữ chất lỏng, giây *Tính chiều dài bình tách. L = 2 . .4 d V π *Thời gian lưu giữ chất lỏng trong bình tách. Phương trình xác định thời gian lắng: V L = 1440 .tQ L Trong đó: V L – Là phần thể tích lỏng đòi hỏi của bình tách, m 3 t – Là thời gian lưu giữ thiết kế, phút Q L – Là lưu lượng chất lỏng qua bình, m 3 /ngày *Tính toán bền cho bình tách. t = [ ] C DP c + σϕ 2 . t = [ ] C P DP t + − σϕ 2 . t= [ ] C P DP n + + σϕ 2 . φ – Là hệ số bền của mối hàn (0,85 ÷ 1), thông thường lấy φ = 1. [σ] – Là ứng suất lớn nhất cho phép (giới hạn bền) của vật liệu dùng để chế tạo bình. C – Là chiều dầy dự phòng do sự ăn mòn của môi trường, C = 2,5 ÷ 3,2. *Khối lượng, diện tích mặt sàn lắp đặt và sàn chịu tải. Khối lượng của cả bình tách: W A = W B . L + W T + W N W B :Khối lượng của một bình rỗng (không có các bộ phận bên trong) được xác định theo công thức: W B = 3,47. D t . t (kg/h). W T : Gọi khối lượng của các chi tiết bên trong bình tách. W N : khối lượng của những vòi phun bên ngoài. *Diện tích mặt sàn lắp đặt. được xác định theo đồ thị tương quan giữa chiều dài, đường. kính, chiều dầy *Sàn chịu tải. Theo ASME tải trọng tối đa (W w ) có thể được coi như khối lượng của chất lỏng trong bình cộng với khối lượng của bình tách. W W = 1000. V + W A *Áp dụng tính toán chọn bình tách công suất 5000 tấn/ ngày đêm. *Áp dụng tính toán cho bình tách áp suất thấp (E 1 ). *Tính toán gia cố đầu nối . này bao gồm bộ đo mực chất lỏng (11 ), bộ П B10 và П B3 31 để ghi mực chất lỏng trong bình và điều khiển đóng mở van min (15 ). b. Thiết bị điều khiển và. hiệu suất tách cao hơn. Tính toán cân bằng pha. ∑ = = −+ n i iG i KV Z 1 1 )1. (1 Z i : hàm lượng mol của các cấu tử trong hỗn hợp. K i : hệ số cân bằng