Máy phân tách trong mỏ dầu là gì: Chức năng, loại hình và vai trò quy trình

Máy phân tách trong mỏ dầu là gì?Máy tách mỏ dầu là một bình chịu áp được lắp đặt gần đầu giếng hoặc tại trạm thu gom để tách chất lỏng thô của giếng, hỗn hợp dầu thô, khí tự nhiên và nước sản xuất, thành các pha riêng biệt bằng cách lắng trọng lực, do đó mỗi pha có thể được đo, xử lý và định tuyến chính xác. Hai loại chính là thiết bị phân tách hai pha, phân tách khí khỏi chất lỏng và thiết bị phân tách ba pha, tiếp tục phân tách chất lỏng thành dầu thô và tạo ra nước bằng cách sử dụng đập và bộ điều khiển mức giao diện. Cấu hình theo chiều dọc hoặc chiều ngang, được chọn theo tỷ lệ khí-lỏng và diện tích khu vực, đồng thời các bộ phận bên trong chính là thiết bị đầu vào giúp ngắt dòng, bộ phận lắng, đập hoặc bốt thiết lập giao diện dầu-nước và máy hút sương giúp loại bỏ chất lỏng cuốn theo khí. Thiết bị phân tách là bước đầu tiên trong việc biến chất lỏng giếng thành các sản phẩm có thể bán được và là điểm tham chiếu cho tất cả các phép đo sản xuất.

1. Dấu phân cách làm gì và nó nằm ở đâu

Chức năng của nó giống nhau trên mọi lĩnh vực; vị trí và kích thước của nó thay đổi theo luồng:

• Chia dòng giếng thành các giai đoạn có thể bán được:Chất lỏng giếng thô xuất hiện dưới dạng hỗn hợp dầu, khí đốt và nước, thường có cát, cặn và hóa chất vi lượng, và nó vô dụng cho đến khi được tách ra. Bộ phân tách thực hiện điều này bằng cách giữ hỗn hợp đủ lâu, thường là thời gian lưu từ 3-10 phút, để khí dâng lên và nước đậm đặc hơn giảm xuống dưới dầu nhẹ hơn, sau đó mỗi pha thoát ra theo lối thoát riêng: khí trên, dầu trên đập, nước từ bốt hoặc đáy. Nếu không có sự tách biệt thì sẽ không có đo lường, không xử lý và không chuyển giao quyền giám hộ, bởi vì bạn không thể bán một dòng hỗn hợp. Do đó, thiết bị phân tách nằm ở đầu dây chuyền sản xuất và hiệu suất của nó, mức độ phân tách các pha hoàn toàn, quyết định chất lượng của mọi thứ ở hạ lưu, từ thiết bị khử nước đến đồng hồ đo tài chính.
• Địa điểm từ Wellhead đến Nhà máy Trung tâm:Dấu phân cách xuất hiện ở một số điểm. Tại đầu giếng hoặc trong một cụm, thiết bị phân tách dòng chảy hoặc thiết bị phân tách thử nghiệm sẽ xử lý các giếng riêng lẻ để đo và làm sạch. Tại trạm thu gom, máy phân tách sản xuất xử lý dòng chảy hiện trường kết hợp trước khi xử lý. Tại cơ sở xử lý trung tâm, các máy tách ba pha nằm ngang cỡ lớn cung cấp năng lượng cho thiết bị khử nước, thiết bị khử muối và thiết bị ổn định. Trong các hoạt động ngập nước, hệ thống loại bỏ nước tự do trước tiên sẽ loại bỏ lượng nước được sản xuất lớn để bộ xử lý chỉ xử lý nhũ tương. Kích thước và các bộ phận bên trong thay đổi theo vị trí, bộ phận đầu giếng nhìn thấy sên và cát, bộ phận trung tâm nhìn thấy khối lượng cao ổn định, nhưng nguyên tắc, trọng lực lắng xuống bình chịu áp, là giống hệt nhau ở mọi nơi.
• Tài liệu tham khảo cho tất cả các phép đo sản xuất:Bởi vì dải phân cách là nơi các pha lần đầu tiên trở nên khác biệt nên nó cũng là nơi đo trường. Máy phân tách thử nghiệm hoặc ống góp thử nghiệm đo tỷ lệ khí-dầu, lượng nước cắt và trọng lực dầu của từng giếng, đó là cách hiểu về bể chứa và sự phân bổ. Độ chính xác của mỗi con số ở hạ lưu phụ thuộc vào công việc của bộ phân tách, bởi vì nếu dầu để lại quá nhiều nước, chỉ số nước và trầm tích cơ bản, mục tiêu dưới 0,5-1%, sẽ sai và việc chuyển giao quyền nuôi con sẽ bị tranh chấp. Do đó, thiết bị phân tách vừa là một bình xử lý vừa là công cụ hỗ trợ tính toán sản xuất, đó là lý do tại sao bộ phận kiểm soát mức độ và nội bộ của nó nhận được nhiều sự chú ý về mặt kỹ thuật.

2. Các loại dấu phân cách, phần bên trong và kích thước

Việc phân loại theo các giai đoạn và hình học:

• Hai pha so với ba pha:Bộ tách hai pha tách khí khỏi tổng chất lỏng và được sử dụng khi có ít hoặc không có nước sản xuất hoặc khi xử lý nước được thực hiện ở hạ lưu. Bộ tách ba pha thực hiện đầy đủ công việc, tách dầu, khí và nước trong một bình bằng cách sử dụng giao diện chất lỏng-lỏng được điều khiển bởi đập cho các bộ phận thẳng đứng hoặc bộ điều khiển mức giao diện cho các bộ phận nằm ngang, với nước được hút từ bốt hoặc đáy và dầu trên đập. Tàu ba pha là thiết bị chính của các mỏ dầu có nước liên quan, phần lớn trong số đó là do việc đưa nước đến nhà máy xử lý thô sẽ làm lãng phí công suất. Sự lựa chọn tuân theo việc cắt giảm lượng nước: một khi lượng nước được sản xuất nhiều hơn một vài phần trăm, việc tách ba pha ở đầu trước hầu như luôn hợp lý.
• Cấu hình dọc và ngang:Máy tách dọc nhỏ gọn, xử lý tốt tỷ lệ khí-lỏng cao và ít nhạy cảm hơn với sự thay đổi mức độ, khiến chúng trở nên phổ biến ở đầu giếng và trong không gian hạn chế; chúng cũng tốt hơn trong việc loại bỏ sương mù và xử lý bọt. Vách ngăn ngang cung cấp diện tích lắng lớn hơn cho một đường kính nhất định và vượt trội hơn trong việc tách nhũ tương dầu và nước cũng như xử lý khối lượng chất lỏng lớn, vì vậy chúng thống trị các cơ sở trung tâm. Giao dịch là dấu chân và vận chuyển: tàu nằm ngang có đường kính 1-5 m và dài 3-10 m khó vận chuyển và đặt địa điểm hơn tàu thẳng đứng. Việc lựa chọn tuân theo tỷ lệ khí-lỏng và nhu cầu xử lý nước, theo chiều dọc dành cho dịch vụ giàu khí, chật hẹp về không gian và chiều ngang dành cho dịch vụ giàu chất lỏng, dễ bị nhũ tương.
• Các bộ phận bên trong: Cửa hút gió, đập nước, máy hút sương:Hiệu suất sống trong nội bộ. Thiết bị đầu vào, loại lốc xoáy hoặc vách ngăn, phá vỡ động lượng của dòng chảy vào và phân phối nó, bảo vệ máy chiết sương khỏi sên lỏng. Phần lắng cho phép trọng lực phân chia pha theo thời gian lưu. Đập hoặc bốt thiết lập bề mặt phân cách dầu-nước và do đó chất lượng của cả hai lối thoát ra. Và máy phun sương, một lưới thép hoặc gói cánh gạt, loại bỏ các giọt chất lỏng bị cuốn theo, trên 5-10 micromet với hiệu suất 99,9%, thoát ra khỏi khí để máy nén hoặc đường dẫn khí không bị tắc nghẽn. Định cỡ tuân theo API 12J và ASME VIII, sử dụng thời gian lưu cho các pha lỏng và phương trình Souders-Brown cho khí, được kiểm tra trên phạm vi dòng chảy để bình hoạt động vào ngày đầu tiên và khi ngừng hoạt động.

Ma trận so sánh các loại máy tách mỏ dầu

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Hỏi: Sự khác biệt giữa máy tách mỏ dầu hai pha và ba pha là gì?

Trả lời: Bộ tách hai pha chỉ phân chia dòng giếng thành khí và tổng chất lỏng và được sử dụng khi nước sản xuất không đáng kể hoặc được xử lý ở hạ lưu. Thiết bị phân tách ba pha thực hiện phân tách hoàn toàn trong một bình, tách chất lỏng thành dầu thô và tạo ra nước bằng cách sử dụng đập trong bộ phận thẳng đứng hoặc bộ điều khiển mức giao diện trong bộ phận nằm ngang, hút nước từ bốt hoặc đáy và dầu qua đập. Bình ba pha là tiêu chuẩn nơi có nước liên quan, được sử dụng ở hầu hết các cánh đồng, vì việc đưa nước đến thiết bị xử lý thô sẽ làm lãng phí công suất. Sự lựa chọn tuân theo việc cắt nước: một khi lượng nước sản xuất vượt quá vài phần trăm, việc tách ba pha ở mặt trước hầu như luôn hợp lý và việc điều khiển giao diện trở thành hạng mục thiết kế quan trọng.

Hỏi: Tại sao máy phân tách mỏ dầu đôi khi thẳng đứng và đôi khi nằm ngang?

Đáp: Cấu hình tuân theo tỷ lệ khí-lỏng và nhu cầu xử lý nhũ tương nước. Bộ tách dọc nhỏ gọn, xử lý tốt tỷ lệ khí-lỏng cao, chống lại sự xáo trộn mức độ và bọt, phù hợp với đầu giếng và các vị trí chật hẹp. Bộ tách ngang cung cấp diện tích lắng lớn hơn cho một đường kính nhất định, tách nhũ tương dầu-nước tốt hơn và xử lý khối lượng chất lỏng lớn, do đó chúng chiếm ưu thế trong các cơ sở xử lý trung tâm. Nhược điểm của phương ngang là kích thước và vận chuyển, tàu có đường kính 1-5 m, dài 3-10 m khó vận chuyển hơn tàu thẳng đứng. Vì vậy, chiều dọc được chọn cho dịch vụ giàu khí, bị hạn chế về không gian, dễ bị trượt và chiều ngang được chọn cho dịch vụ giàu chất lỏng, dễ nhũ tương, khối lượng lớn.

Hỏi: Máy phân tách thử nghiệm làm gì trong mỏ dầu?

Trả lời: Máy phân tách thử nghiệm đo hiệu suất riêng của giếng bằng cách tách dòng của nó thành dầu, khí và nước và đo từng loại, từ đó mỏ lấy được tỷ lệ khí-dầu, lượng nước cắt và trọng lực API dầu, các con số được sử dụng để quản lý hồ chứa và phân bổ sản xuất. Nó thường là một thiết bị phân tách dọc hoặc ngang có đồng hồ đo trong ống góp thử nghiệm có thể được chuyển sang bất kỳ giếng nào và độ chính xác của nó phụ thuộc vào cùng các bộ phận bên trong, thiết bị đầu vào, đập, máy chiết sương, như thiết bị phân tách sản xuất. Bởi vì nó là tài liệu tham khảo cho tất cả các phép đo sản xuất nên hiệu suất của nó sẽ quyết định việc chuyển giao quyền giám hộ và hồ chứa; nếu nó truyền nước hoặc khí kém thì mọi số phân bổ ở hạ lưu đều sai.

Hỏi: Máy tách mỏ dầu có kích thước như thế nào?

A: Theo API 12J và ASME VIII, với hai tiêu chí. Các pha lỏng được xác định kích thước theo thời gian lưu, thường là 3-10 phút, do đó dầu, nước và bất kỳ nhũ tương nào có thời gian tách ra, điều này quyết định đường kính và chiều dài của bình. Khí được xác định kích thước theo phương trình Souders-Brown, phương trình này mang lại vận tốc khí tối đa trước khi chất lỏng được mang qua, thiết lập đường kính cho không gian hơi và lựa chọn máy hút sương. Sau đó, bình được kiểm tra trong phạm vi hoạt động, tối đa, bình thường và giảm tốc độ xuống 20-30% so với thiết kế, do bộ phân tách chỉ hoạt động ở lưu lượng đỉnh bị hỏng ở tốc độ thấp khi bộ chiết sương mù tái nhập vào. Nước khối thường được loại bỏ trước tiên bằng cách loại bỏ nước tự do nên thiết bị phân tách và xử lý chính chỉ xử lý nhũ tương, làm giảm kích thước yêu cầu.