Trên thế giới có hơn 100 quốc gia đang hoạt động khai thác dầu khí. Với khả năng định lượng chính xác mà bơm định lượng đóng một vai trò quan trọng ngành này. Ở bài viết này  chúng ta hãy cùng tìm hiểu về nguyên tắc hoạt động, vai trò và các yêu cầu của máy bơm định lượng trong quy trình khai thác.

Khi lựa chọn máy bơm ngoài việc quan tâm đến khả năng làm việc của máy bơm còn phải chú ý đến các điểm sau: giá mua, tuổi thọ của máy bơm và khả năng hoạt động đáp ứng yêu cầu vận chuyển, các thông số kỹ thuật cần thiết và thử nghiệm chúng để đảm bảo chúng đáp ứng yêu cầu.

Nguyên tắc hoạt động của bơm định lượng

Bơm định lượng là thiết bị định lượng hóa chất dịch chuyển tích cực có thể cung cấp độ chính xác trong khoảng một nửa 1,0 phần trăm. Bơm định lượng màng dẫn động bằng thủy lực có thể là lựa chọn ưu tiên cho các hoạt động dầu khí vì hai lý do: độ chính xác và độ tin cậy.  

Nguyên tắc hoạt động của loại máy bơm này rất đơn giản và tương đối không thay đổi kể từ khi chúng được cấp bằng sáng chế vào những năm 1940. Hóa chất đi vào máy bơm khi động cơ dẫn động một piston để tạo ra một chân không kéo hóa chất vào đầu lỏng từ các bồn chứa bên ngoài. 

Các lần vuốt piston luân phiên tạo ra áp suất đóng van đầu vào, mở van đầu ra và đẩy hóa chất ra ngoài theo quy trình. Khi piston di chuyển, nó đẩy chất lỏng thủy lực vào màng ngăn, làm cong màng ngăn ở một góc cụ thể và ở một tốc độ hành trình cụ thể để di chuyển một thể tích hóa chất chính xác qua đầu chất lỏng và ra ngoài quy trình. Chất lỏng thủy lực ở đầu lỏng của máy bơm hoạt động như một rào cản giữa piston và màng ngăn. 

Bởi vì piston không bao giờ tiếp xúc với màng ngăn, và bởi vì màng ngăn được cân bằng hoàn hảo giữa chất lỏng thủy lực và quá trình, nên có rất ít mài mòn trên màng ngăn. Nhờ vậy, loại bơm định lượng này có thể chạy hàng chục năm.  

Vai trò của bơm định lượng trong hệ thống

1. Đảm bảo dòng chảy

Khi làm việc trong môi trường sâu ngoài khơi, một trong những vấn đề lớn nhất là sự hình thành hydrat, hình thành khi hydrocacbon nhẹ và nước trộn lẫn dưới áp suất cao và nhiệt độ thấp. Hydrat hạn chế dòng chảy và có thể làm hỏng thiết bị. Xử lý ô nhiễm tốn kém và nguy hiểm cho con người, thiết bị và môi trường, vì vậy một chiến lược hợp lý để quản lý hydrat là rất quan trọng. Bơm định lượng được sử dụng trong môi trường ngoài khơi để cung cấp các hóa chất đảm bảo dòng chảy, chẳng hạn như metanol, monoetylen glycol và các chất ức chế ăn mòn khác. Những hóa chất này được bơm trực tiếp xuống đầu giếng dưới đáy biển (thông qua dây rốn) để không chỉ ngăn chặn sự hình thành hydrat mà còn giúp tăng tỷ lệ phục hồi và ngăn đầu giếng bị đóng băng.

2. Phân tách và vận chuyển đường ống

Sau khi được đưa lên từ đầu giếng, dầu, khí và các vật phẩm không mong muốn phải được tách riêng trên bệ hoặc bộ phận sản xuất, lưu trữ và hạ tải (FPSO) nổi trước khi dầu và khí đốt có thể được bơm vào đường ống. Trong quá trình phân tách này, các hydrocacbon lỏng có thể trở nên không ổn định, vì các vật liệu nhựa đường và parafinic trong dầu có thể làm giảm “khả năng chảy” và làm hỏng đường ống. Để khắc phục điều này, một loạt các chất ức chế Aspirin và parafin phải được đo lường với liều lượng cụ thể trong giai đoạn phân tách này. Độ chính xác rất quan trọng vì những hóa chất này đắt tiền và việc tiêm quá nhiều vào thượng nguồn đòi hỏi phải loại bỏ ở hạ nguồn.  

3. Thu hồi dầu tăng cường (EOR)

Khi một giếng mới được khởi động, 10 đến 20 phần trăm hydrocacbon hàng đầu sẽ chảy tự do vì áp suất tự nhiên rất lớn trong bể chứa đẩy dầu và khí lên bề mặt. 30 đến 40% hàm lượng tiếp theo của bể chứa thường được thu hồi bằng cách bơm một lượng lớn nước (hoặc khí) vào bể chứa để chuyển dầu và đưa dầu về phía đầu giếng. Giai đoạn phục hồi thứ ba và cuối cùng (nơi có thể còn lại tới 50% hàm lượng của bể chứa) được gọi là thu hồi dầu tăng cường (EOR). Điều này đòi hỏi một hỗn hợp khí, hơi nước, nước và bơm hóa chất để di chuyển các thành phần còn lại đến các khu sản xuất nơi chúng có thể được chiết xuất. 

Để tiếp cận các phần sâu nhất, polyme và các chất hoạt động được đưa vào bể chứa thông qua máy bơm định lượng. Hóa chất được gọi là chất hoạt động bề mặt làm giảm sức căng bề mặt giữa dầu và đá giữ dầu. Những hóa chất này cải thiện “khả năng thấm ướt” của đá xốp và cho phép nước và các hóa chất khác chảy qua đá để chuyển dầu. Sau khi phân tán từ các thành tạo đá, các giọt dầu có thể được chiết xuất bằng cách đo các kết hợp polyme khác nhau hoạt động giống như chổi cao su trên kính chắn gió - đẩy các giọt dầu lại với nhau thành các chùm lớn hơn, sau đó có thể được cuốn về các khu sản xuất và chiết xuất.

Bởi vì tuổi, địa chất, độ sâu, nhiệt độ và áp suất khác nhau ở mỗi hồ chứa, hóa học cần thiết cho EOR – Enhanced Oil Recovery ( tăng cường dầu phục hồi) là duy nhất cho mỗi hồ chứa và hỗn hợp sẽ thay đổi trong suốt vòng đời khai thác. Do đó, các máy bơm định lượng được sử dụng để cung cấp chất xúc tác phải chính xác và linh hoạt để giải thích dữ liệu và phân tích cũng như điều chỉnh lưu lượng dòng chảy để tạo ra loại cocktail tối ưu cần thiết cho quá trình chiết xuất EOR.

Các yêu cầu đối với bơm định lượng

Mặc dù máy bơm định lượng là thành phần tương đối nhỏ trên một giàn khoan dầu khí, nhưng vai trò của chúng là rất lớn, vì nếu chúng bị hỏng vì bất kỳ lý do gì, toàn bộ doanh nghiệp có thể bị tổn hại. 

Với bất kỳ ứng dụng dầu khí nào, giá trị sản xuất của một ngày vượt quá chi phí của hệ thống bơm. Vì những lý do này, máy bơm định lượng phải được sản xuất theo tiêu chuẩn cao nhất và chúng phải đáp ứng các yêu cầu sau:   

• Độ chính xác : Chúng phải được đo với độ chính xác trong vòng 1 phần trăm với khả năng quay lại 1.000-1. Tốc độ dòng chảy phân tán từ máy bơm màng có thể được thay đổi từ xa bằng bộ truyền động điều chỉnh độ dài hành trình hoặc tốc độ của động cơ, để cung cấp khối lượng hóa chất chính xác theo yêu cầu của quy trình.    
• Độ tin cậy : Thiết kế của máy bơm màng dẫn động thủy lực rất quan trọng đối với các máy bơm được triển khai trên các giàn khoan ngoài khơi hoặc ở các vị trí xa bờ.   
• Bảo trì hợp lý : Tất cả các máy bơm đều yêu cầu bảo dưỡng cơ bản để giữ cho chúng hoạt động ở hiệu suất tối ưu. Tất cả các phụ tùng cần thiết (màng ngăn, van một chiều, bệ van và các miếng đệm làm kín) phải có sẵn với một số bộ phận duy nhất và các bộ phận này phải dễ lắp đặt khi có yêu cầu.     
• Kích thước nhỏ gọn, hiệu quả : Mỗi tấn thiết bị trên giàn khoan ngoài khơi có giá khoảng 30.000 USD / tấn. Cân nhắc rằng hàng trăm máy bơm được yêu cầu trên một nền tảng, trọng lượng và diện tích của mỗi máy bơm rất quan trọng. Máy bơm định lượng hiện có sẵn trong các gói nhỏ hơn và nhẹ hơn. 
• Chất liệu của máy bơm : Đầu chất lỏng cho máy bơm định lượng phải có nhiều loại vật liệu kim loại hoặc nhựa để chứa nhiều loại axit, bazơ, chất lỏng nhớt và hóa chất ăn mòn được yêu cầu cho các ứng dụng khác nhau.    
• Thời gian vận chuyển: Máy bơm màng dẫn động bằng thủy lực không phải là mặt hàng có sẵn. Khi các thông số kỹ thuật được xác định, mỗi máy bơm được chế tạo tùy chỉnh để đáp ứng các yêu cầu về lưu lượng, áp suất và xử lý hóa chất của ứng dụng. Việc quay vòng nhanh chóng (đo trong vòng hai đến ba tuần) là rất quan trọng vì các nhà tích hợp hệ thống phải kết hợp hàng chục thiết bị vào ván trượt. Bất kỳ sự chậm trễ vận chuyển nào đối với một phần thiết bị có thể ảnh hưởng đến ngày giao hàng cho toàn bộ đường trượt.   

Để có thêm thông tin chi tiết hơn về các loại máy bơm định lượng và cách sử dụng hiệu quả, bạn hãy liên hệ ngay với chúng tôi để được tư vấn miễn phí. Công ty TNHH Thiết Bị Công Nghiệp Nhất Phát tâm - chuyên phân phồi bơm định lượng giá rẻ luôn đồng hành cùng bạn.