NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: “Áp dụng phương pháp tổ hợp phối trộn chọn lọc và thống kê hiện đại để xây dựng hệ chất hoạt động bề mặt tối ưu sử dụng trong bơm ép tăng cường thu hồi dầu”

Chia sẻ: Pham Linh Dan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

98
lượt xem 18
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trên cơ sở thử nghiệm sơ bộ những chất hoạt động bề mặt (HĐBM) có tính bền nhiệt và tương hợp với nước biển tốt, sức căng bề mặt liên diện (SCBMLD) thấp, quá trình phối trộn chọn lọc được tiến hành để tìm ra hệ có các thành phần tối ưu trong hỗn hợp bằng cách sử dụng phần mềm có nhiều đặc tính ưu việt Statistica 7.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: “Áp dụng phương pháp tổ hợp phối trộn chọn lọc và thống kê hiện đại để xây dựng hệ chất hoạt động bề mặt tối ưu sử dụng trong bơm ép tăng cường thu hồi dầu”

NGHIÊN C U KHOA H C ĐỀ TÀI: “Áp d ng phương pháp t h p ph i tr n ch n l c và th ng kê hi n i xây d ng h ch t ho t ng b m t t i ưu s d ng trong bơm ép tăng cư ng thu h i d u”
NGHIÊN C U KHOA H C Thăm dò, Khai thác Áp d ng phương pháp t h p ph i tr n ch n l c và th ng kê hi n i xây d ng h ch t ho t ng b m t t i ưu s d ng trong bơm ép tăng cư ng thu h i d u Trên cơ s th nghi m sơ b nh ng ch t ho t ng b m t (H BM) có tính b n nhi t và tương h p v i nư c bi n t t, s c căng b m t liên di n (SCBMLD) th p, quá trình ph i tr n ch n l c ư c ti n hành tìm ra h có các thành ph n t i ưu trong h n h p b ng cách s d ng ph n m m có nhi u c tính ưu vi t Statistica 7.
Các k t q a th nghi m cho th y, h n h p ch t H BM t i ưu có tính b n nhi t và tương h p cao trong nư c bi n ông Nam R ng ( NR) có ch a t ng hàm lư ng ch t r n hòa tan (TDS) và c ng cao. H n h p ch t H BM này t i n ng 0,1% tr ng lư ng, có th gi m SCBMLD gi a d u và nư c xu ng t i giá tr r t th p (kho ng 0,2mN/m). 910C trong Giá tr SCBMLD này thay i không áng k trong su t quá trình nhi t 31 ngày, như i u ki n ng d ng trong v a NR. Nh ng th nghi m v tính h p ph c a h ch t H BM này cũng ư c ti n hành t i nhi t tương t và s d ng phương pháp phân tích UV xác nh hàm lư ng ch t H BM h p ph trên b m t á v a NR. T vi c thêm m t lư ng nh Ethylene Glycol Monobutyl Ether (EGBE) như m t tác nhân thay th , tính n nh c a giá tr SCBMLD và s gi m h p ph c a ch t H BM ư c c i thi n áng k trong su t th i gian nhi t. Nh ng k t qu thu ư c cho th y, h n h p ch t H BM này là ng viên yh ah n s d ng cho quá trình tăng cư ng thu h i d u trong nh ng m d u ngoài bi n có nhi t cao và c ng cao. 1. Gi i thi u Nghiên c u v các phương pháp nâng cao hi u qu y d u là m t nhi m v quan tr ng trong công nghi p khai thác d u khí, khi s n lư ng d u thô gi m d n trong giai o n cu i
c a khai thác th c p. M t trong nh ng hư ng quan tr ng trong tăng cư ng thu h i d u (TCTHD) là bơm ép dung d ch có ch t H BM h th p SCBMLD, c i thi n dính ư t i v i nư c c a b m t á v a và gia tăng h s thu h i d u (HSTHD). c b i t, iv i d u m móng NR v i hàm lư ng asphaltene cao nên nh t cao và lư u ng th p, HSTHD có th ư c gia tăng b ng cách thêm ch t H BM phù h p vào nư c bơm ép trong quá trình y d u. Trong v a n t n t nhiên, l c ch y u ki m soát dòng ch y c a ch t lưu là l c nh t và l c mao d n. L c nh t t o dòng ch y c a ch t lưu thay th trong các n t n l n, trong khi ó, l c mao d n t o dòng ch y c a ch t lưu trong các vi n t n . Hai l c này có m i liên h v i nhau thông qua s mao d n ư c nh nghĩa là t s gi a l c nh t và l c mao d n. Ch t H BM có tác d ng làm gi m SCBMLD gi a nư c bi n và d u dư vì th làm tăng s mao d n. S mao d n (Nc) ư c dùng di n t l c tác ng lên gi t d u b b y l i trong l x p. Nc là hàm s c a v n t c Darcy (ν), nh t (µ) c a pha ng và s c căng b m t(σ) gi a pha d u và nư c. Phương trình(1) dư i ây di n t m i quan h gi a v n t c Darcy, nh t, và IFT so v i s mao d n Nc. Nc = ν µ/σ (1) giai o n cu i c a quá trình bơm ép nư c, s mao d n có giá tr kho ng 10-6. Mu n gia tăng hi u qu y d u lên vài ch c %, ph i tăng Nc lên hai n ba b c lũy th a . SCBMLD gi a d u và nư c bi n bơm ép thư ng kho ng vài ch c mN/m. Khi s d ng ch t H BM phù h p có th d dàng h th p SCBMLD hàng trăm, hàng n 10-2 mN/m ho c ít hơn, i u này d n nghìn l n n s mao d n cũng tăng tương ng ít nh t hai n ba b c lũy th a. M i quan h gi a s mao d n và % d u thu h i ư c mô t trong Hình 1. Ngoài ra, khi SCBMLD gi a nư c bi n và d u gi m, ph n d u dư trong v a d hòa tan hơn vào nư c bi n t o thành d ng huy n phù linh ng hơn. Khi ó b m t á móng tr thành tích i n âm hơn do trong môi trư ng có n ng ion hydroxyl . Nh ng ion âm này không ch c n tr s h p ph nh ng hóa ch t d ng anion như ch t H BM anionic mà còn thay i tính dính ư t c a b m t á v a, tr nên dính ư t nư c hơn .
Vi c ng d ng các h n h p ch t H BM vào TCTHD ã ư c F.M.Llave và các c ng s kh o sát . Trong nh ng h này, các ch t H BM có th c ng h p các c tính ưu vi t riêng nâng cao hi u qu chung c a c h . M c ích ch t H BM s d ng d ng h n h p là d dàng xây d ng h ch t H BM t i ưu nh t cho các quá trình khai thác d u nh ng v a c ó c thù v tính ch t d u thô, mu i, nhi t …, bên c nh ó còn xác nh xem s k t h p nh ng ch t H BM khác nhau như v y có t o ra hi u qu c ng h p so v i khi s d ng riêng các ch t H BM này như trong nhi u nghiên c u trư c ây . Trong công trình nghiên c u này, các tác gi ã kh o sát tác ng c a nhi t và pH lên n nh c a h c h t H BM ư c nhi t qua các kho ng th i gian tìm ra h ch t H BM b n nh t trong i u ki n nhi t cao, nư c bi n có c ng cao b ng phương pháp th ng kê ph i tr n ch n l c. Nh ng ch t H BM ư c ch n ánh giá bn 910C là nh ng ch t ã ư c ch n l a sơ b trư c ó, bao g m alpha olefin sulfonic acid (AOS), alkyl benzene sulfonic acid (LAS), and Alkylaryl sulfonic acids (XSA-1416D). 2. Th c nghi m 2.1. Hóa ch t - LAS: Ankylbenzene sulfonate m ch th ng, C12-13 (Tico, Vi t Nam); - AOS: Alpha Olefin Sulfonate, C14-16 (Stepan, M ); - XSA-1416D: Axit Diarylalkyl xylene sulfonic, C14-16 (OCT, M ); - Nư c bi n vùng m ông Nam R ng; - D u thô NR. Hình1. S ph thu c gi a HSTHD và s mao d n B ng 1. Thành ph n nư c bi n m NR B ng 2. M t s c trưng cơ b n c a d u móng NR 2.2. Thi t b • Thi t b o SCBMLD theo phương pháp gi t quay, model 500, (Temco, USA);
• Các bìnhthu tinh ch u nhi t và ch u áp (ACE Glass, M ) •T i u nhi t (Shellox, M ). • Máy quang ph UV/VIS (Jasco, Japan); 2.3. o SCBMLD ây, SCBMLD c a dung d ch ch t H BM và d u ư c o b i phương pháp gi t quay (Spinning drop) s d ng máy o s c căng b m t Temco model 500. Thi t b này có ph m vi o SCBMLD r ng t 101 - 10-5 mN/m. M u o ư c th c hi n 600C ± 10C. K thu t này d a trên cơ s là gia t c tr ng trư ng có nh hư ng nh t i s c nét c a gi t ch t lưu phân tán trong môi trư ng l ng khi c gi t ch t lưu và môi trư ng l ng u ư c ch a trong ng n m ngang quay quanh tr c hoành c a chúng. V i v n t c (w) quay th p gi t ch t lưu s có hình elip nhưng khi w l n, nó s có hình tr . i u ki n này, bán kính (r) c a gi t hình tr ư c xác nh b i SCBMLD, s khác bi t v t tr ng c a gi t ch t lưu và môi trư ng xung quanh và t c quay c a gi t. Do ó, SCBMLD ư c tính toán theo công th c sau: n 10-5 mN/m và là Phương pháp gi t quay r t h u hi u khi o SCBMLD c c th p, phương pháp phù h p nh t kh o sát các ch t H BM s d ng cho bơm ép tăng cư ng thu h i d u . 2.4. S d ng chương trình Statistica 7 t i ưu hóa h n h p ch t H BM Chương trình ph n m m Statistica là chương trình chuyên phân tích t ng h p d li u, qu n lý cơ s d li u và ng d ng phát tri n nh ng c u t trong ph m vi ch n l a ban u, hoàn thi n qui trình phân tích trong ng d ng khoa h c công ngh . H n h p ch t H BM liên quan n SCBMLD, th c hi n nh ng thí nghi m ph i tr n t 3 lo i ch t H BM khác nhau, AOS, LAS, và XSA- 1416D v i các n ng c a t ng c u t khác nhau. o các giá tr SCBMLD c a m i h n h p t Spinning Drop Tensiometer. b n nhi t và tính tương h p v i nư c bi n c a h ch t H BM 2.5. Th nghi m Nh ng th nghi m v b n nhi t và tính tương h p ư c th c hi n d a trên s quan sát ngo i quan và giá tr SCBMLD c a dung d ch h n h p ch t H BM. Các dung d ch v i
các n ng khác nhau c a ba ch t H BM trong h n h p ch t H BM và nư c bi n ư c t i nhi t v a 910C trong 31 ngày, sau ó quan sát ngo i quan và o s thay i SCBMLDÒ 2.6. Xác nh th y phân và h p ph c a c h t H B M Trong nh ng thí nghi m h p ph , t v trí h p thu UV t i bư c sóng 235nm, xây d ng ư ng chu n xác nh n ng ch t H BM. T t c các m u ư c pha v i t ng n ng ch t H BM là 500ppm. á móng ông Nam R ng ư c nghi n nát, r a s ch b ng nư c c t vài l n cho n pH~7, sau ó s y khô và nghi n trên máy nghi n bi nhi u l n t ưc m n mong mu n và cho qua rây 80µm. 4000C trong th i gian Trư c khi s d ng, á ã nghi n và làm s ch ư c nung nhi t 4 gi . Cho b t á ã chu n b vào các ampul th y tinh ch u nhi t có nút v n kín v i t l 910C trong th i gian á: Ch t HTBM là 1:20, l c u trong vòng 20 phút và nhi t 48 gi . Dung d ch sau khi ư c ly tâm và tách l y dung d ch kh i ph n á. Xác nh n ng h n h p ch t H BM còn l i trong dung d ch d a trên cơ s h p th t ngo i UV . N ng c h t H BM b h p ph ư c tính d a trên ư ng chu n ã l p. th y phân và h p ph c a h n h p ch t H BM trên b m t á diorite ư c tính toán như sau: th y phân : h p ph : Trong ó: - C 0 là n n g ban u c a m u, ppm; - C 1 là n n g c a m u sau khi không á NR, ppm; - C 2 là n n g c a m u sau khi v i á NR, ppm; 3. K t qu và bi n lu n 3.1. S d ng chương trình Statistica 7 t i ưu hóa h h n h p ch t H BM Như ã trìnhbày , AOS có kh năng h tr r t t t tăng cư ng tính tan c a nhi u ch t H BM trong môi trư ng nư c bi n có c ng cao. Th c hi n 10 thí nghi m ph i tr n AOS xác nh thành ph n t i ưu, d a trên b m t áp ng ư c mô t qua th 3D. M i m u ư c pha v i n ng 0,1% kh i lư ng.
T nh ng giá tr trên, b m t áp ng thu ư c cho th y m i quan h gi a các n ng ch t H BM (bi n s ) và SCBMLD (giá tr ph thu c) ư c th hi n trong th 3 chi u sau: T b m t áp ng (Hình 2), vùng t i ưu bi u th nh ng giá tr SCBMLD th p nh t. Qua b m t tam giác (Hình 3), t ph n c a các ơn ch t trong h h n h p ch t H BM t i ưu ư c xác nh d dàng. Thành ph n h h n h p ch t H BM t i ưu là: AOS 0-0,95; LAS 0,5-0,75; và XSA-1416D 0-0,5. Tuy nhiên, trong nh ng thí nghi m kh o sát trên có nhi u h n h p còn kém tương h p v i nư c bi n. Kh o sát thêm m t s h n h p khác tìm ra nh ng t ph n có tương h p t t nh t. B ng 3. SCBMLD c a các h h n h p ba ch t H BM Hình2. B m t áp ng, giá tr SCBMLD Hình3. B m t tam giác, giá tr CBMLD B ng 4. SCBMLD c a các h n h p 3 ch t H BM sau t i ưu hoá T ây, vùng t i ưu ư c gi i h n l i. Hai vùng t i ưu thu ư c như sau: Vùng t i ưu 2 ch a ph n trăm ch t H BM n ng XSA-1416D cao hơn nên kh năng tương h p v i nư c bi n s kém hơn so v i vùng 1, do ó b lo i b . Qua vi c thi t l p thí nghi m d a trên phương pháp th ng kê ã tìm ra ư c vùng t i ưu (vùng 1). T vùng t i ưu 1, ch n ra 3 h n h p th nghi m ánh giá m c b n nhi t và tương h p v i nư c bi n m DSE khi nhi t t i 910C trong 31 ngày. Hình4. B m t áp ng, giá tr SCBMLD Hình5. B m t tam giác, giá tr CBMLD Hình6. SCBMLD c a nh ng h n h p ch t H BM n ng t ng c ng 1000 ppm
B ng 5. SCBMLD c a ba h h n h p ch t H BM ư c ch n l a, n ng t ng 1000 ppm K t qu cho th y, các h h n h p ch t H BM ã ư c t i ưu hoá, sau khi nhi t 31 910C, s thay ngày i c a giá tr SCBMLD không l n, nh hơn gi i h n 25% cho phép c a yêu c u k thu t. SCBMLD có tăng nh là do x y ra ph n ng th y phân . Vì v y, các h h n h p ch t H BM tìm ư c trong vùng 1 có th á p ng y các yêu cu s d ng trong bơm ép nư c nh m TCTHD i u ki n móng NR. 3.2. Tác ng gi m s h p ph ch t H BM trên b m t á móng c a EGBE S d ng phương pháp phân tích ph UV xác nh n n g ch t H BM cònl i trong ph n dung d ch sau khi nhi t v i á móng. Xây d ng ư ng chu n cho thí nghi m d a trên ch s h p thu t i bư c sóng 235nm. Nh ng thí nghi m h p ph ti n hành v i 3 h n h p ư c ch n trên, v i t ng n ng ch t H BM cho m i h n h p là 500 ppm v i 500 ppm EGBE và nh ng m u 500 ppm h n h p ch t H BM không có EGBE. Hình7. Ph UV c a dung d ch OM1 Hình8. ư ng chu n OM1 Hình9. Ph UV c a OM1 không có EGBE Hình10. Ph UV c a OM1 có EGBE Hình11. Ph UV c a dung d ch OM2 Hình 12. ư ng chu n OM2 Hình13. Ph UV c a OM2 không có EGBE Hình14. Ph UV c a OM2 có EGBE
Hình15. Ph UV c a dung d ch OM3 Hình16. ư ng chu n OM3 Hình17. Ph UV c a OM3 không có EGBE Hình18. Ph UV c a OM3 có EGBE B ng 6:Các s li u c a quá trình nghiên c u h p ph và th y phân D a trên ư ng chu n ư c xác l p cho nh ng m u tr ng, ph UV c a các m u dung d ch ch t H BM có và không có EGBE sau khi nhi t v i b t á móng NR, xác nh ư c n ng h n h p ch t H BM. T ó tính toán ư c ph n h n h p ch t H BM b h p ph và ph n h n h p ch t H BM b th y phân. K t lu n Phương pháp th ng kê th c nghi m k t h p v i ph i tr n ch n l c là công c h u hi u ưa ra các h ch t H BM t i ưu hi u qu s d ng trong bơm ép TCTHD . Ba h h n h p ch t H BM ư c tìmra là OM1, OM2 và OM3 có giá tr SCBMLD r t th p (OM1: 0,31mN/m, OM2: 0,20mN/m, và OM3: 0,23mN/m) và n nh sau 31 ngày trong nư c 910C. bi n NR nhi t Các tính ch t vư t tr i c a các h s n ph m này có th ư c gi i thích nh tác ng c a hi u ng h p tr i x y ra trong quá trình ph i tr n các ch t H BM. EGBE vào có vai trò như m t tác nhân hy sinh làm gi m áng k s h p ph ch t H BM trên á móng NR (gi m 42%, 54% và 45% i v i OM1, OM2 và OM3 tương ng). CN. Văn Thanh Khuê, ThS. Lê Kim Hùng ThS. Lê Th Như ., CN. Ph m Duy Khanh CN. Nguy n B o Lâm, PGS.TS. Nguy n Phương Tùng Vi n Khoa h c V t li u ng d ng
(Theo TCDK s 3-2009)