Nghiên cứu xử lý lắng đọng parafin trong đường ống vận chuyển bằng phương pháp hóa lý

ĐỖ QUANG THỊNH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐỖ QUANG THỊNH KỸ THUẬT HÓA HỌC NGHIÊN CỨU XỬ LÝ LẮNG ĐỌNG PARAFIN TRONG ĐƯỜNG ỐNG VẬN CHUYỂN BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Kỹ thuật hóa học 2011 Hà Nội - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐỖ QUANG THỊNH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ LẮNG ĐỌNG PARAFIN TRONG ĐƯỜNG ỐNG VẬN CHUYỂN BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Kỹ thuật hóa học NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Đào Quốc Tùy Hà Nội - 2012 Luận văn thạc sĩ MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN LỜI MỞ ĐẦU 10 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG LẮNG ĐỌNG PARAFFIN VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ 12 I.1 Thành phần tính chất dầu mỏ liên quan tới lắng đọng parafin 12 I.2 Tác hại tượng lắng đọng parafin 13 I.2.1 Đối với trình khai thác 13 I.2.2 Đối với trình vận chuyển 14 II.2.3 Đối với trình tàng trữ, bảo quản 15 I.3 Nguyên nhân chế tượng lắng đọng parafin 15 I.3.1 Nguyên nhân tượng lắng đọng parafin 15 I.3.2 Cơ chế trình lắng đọng paraffin 18 I.4 Thành phần phân bố lắng đọng parafin đường ống 19 I.5 Các phương pháp xử lý lắng đọng parafin 22 I.6 Cơ sở hóa lý phương pháp xử lý lắng đọng parafin phản ứng sinh nhiệt24 I.7 Tổng quan nhũ tương phương pháp chế tạo nhũ tương 25 I.7.1 Khái niệm phân loại nhũ tương 25 I.7.2 Các phương pháp chế tạo nhũ tương 27 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 29 II.1 Chuẩn bị mẫu lắng đọng 29 II.1.1 Xác định nhiệt độ nóng chảy mẫu lắng đọng 29 II.1.2 Xác định hình thái học mẫu lắng đọng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 29 II.2 Tiến hành thí nghiệm 31 II.2.1 Sơ đồ tiến hành thí nghiệm 31 II.2.2 Khảo sát ảnh hưởng điều kiện phản ứng tới khả sinh nhiệt phản ứng NH Cl NaNO 31 II.2.3 Ứng dụng kết nghiên cứu để lựa chọn điều kiện phản ứng thích hợp 33 HVTH: Đỗ Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ II.2.4 Tạo nhũ tương NH Cl NaNO 33 II.2.4.1 Lựa chọn chất nhũ hóa 33 II.2.4.2 Chuẩn bị chất nhũ hóa 35 II.2.4.3 Điều kiện thực nghiệm 36 II.2.4.4 Xác định đặc trưng nhũ 38 II.2.5 Lựa chọn dung mơi hịa tan lắng đọng parafin 40 II.2.6 Đánh giá yếu tố ảnh hưởng đến khả sinh nhiệt khả làm paraffin 41 II.2.6.1 Ảnh hưởng nồng độ chất HĐBM 42 II.2.6.2 Ảnh hưởng tốc độ khuấy trộn 43 II.2.6.3 Ảnh hưởng hàm lượng dung môi 44 II.3 Thử nghiệm mô hình 45 II.3.1 Cách thức tiến hành 45 II.3.2 Tính tốn thơng số thử nghiệm 47 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 48 III.1 Các thơng số hóa lý mẫu parafin lắng đọng 48 III.2 Khảo sát khả sinh nhiệt phản ứng NH Cl NaNO 49 III.2.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ H+ 49 III.2.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ NH Cl 51 III.2.3 Ứng dụng kết nghiên cứu để lựa chọn điều kiện phản ứng thích hợp 52 III.3 Kết khảo sát khả sinh nhiệt độ bền hệ nhũ tương 52 III.4 Kết lựa chọn dung mơi hịa tan lắng đọng parafin 56 III.5 Kết đánh giá yếu tố ảnh hưởng đến khả sinh nhiệt khả làm paraffin 58 III.5.1 Kết đánh giá ảnh hưởng hàm lượng chất HĐBM 58 III.5.2 Kết đánh giá ảnh hưởng tốc độ khuấy trộn 60 III.5.3 Kết đánh giá ảnh hưởng hàm lượng dung môi 62 III.6 Thử nghiệm mơ hình thí nghiệm 63 III.6.1 Chế tạo hệ hóa phẩm nhũ tương có khả sinh nhiệt 63 III.6.2 Xác định thơng số hóa lý hệ 64 III.6.3 Kết thử nghiệm mơ hình 65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 HVTH: Đỗ Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Nhiệt độ nóng chảy (kết tinh) số parafin rắn 20 Bảng Chuẩn bị chất hoạt động bề mặt 35 Bảng 3: Kết xác định nhiệt độ nóng chảy mẫu lắng đọng parafin 48 Bảng Kết thực nghiệm với nồng độ axit khác 49 Bảng 5: Kết xác định nhiệt độ cao nhất, thời gian đạt nhiệt độ cao nhất, độ bền nhũ ứng với tỷ lệ chất HDBM Span 80/ Tween khác 53 Bảng 6: Kết xác định nhiệt độ cao nhất, thời gian đạt nhiệt độ cao nhất, độ bền nhũ ứng với tỷ lệ chất HDBM Span 80/ Ethoxylate khác 54 Bảng 7: Kết xác định nhiệt độ cao nhất, thời gian đạt nhiệt độ cao nhất, độ bền nhũ ứng với tỷ lệ chất HDBM Span 80/ NP9 khác 55 Bảng 8: Kết khảo sát nhiệt độ cao nhất, khả hòa tan lắng đọng parafin ứng với tỷ lệ dung môi Xylen/Kerosen khác 56 Bảng 9: Kết khảo sát nhiệt độ cao nhất, khả hòa tan lắng đọng parafin ứng với tỷ lệ dung môi Xylen/Heptan khác 57 Bảng 10: Kết khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất HĐBM tới khả sinh nhiệt làm lắng đọng parafin 58 Bảng 11: Ảnh hưởng tốc độ khuấy trộn tới khả sinh nhiệt làm lắng đọng parafin 60 Bảng 12: Kết đánh giá ảnh hưởng hàm lượng dung môi tới khả sinh nhiệt khả hòa tan lắng đọng parafin 62 Bảng 13 Kết thơng số hóa lý hệ nhũ tương 64 Bảng 14 Chuẩn bị thông số bơm lượng mẫu paraffin 65 Bảng 15 Kết xử lý paraffin lắng đọng mơ hình 66 Bảng 16 Kết hiệu xử lý paraffin lưu lượng bơm khác 66 HVTH: Đỗ Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình Sự lắng đọng parafin thành giếng khai thác dầu thơ 13 Hình Sự lắng đọng parafin xảy đường ống dẫn dầu 14 Hình Sự lắng đọng parafin bồn, bể chứa 15 Hình Mơ hình q trình chui vào bên khung tinh thể parafin phân tử hydrocacbon nhỏ 16 Hình Quá trình lắng đọng lớp tinh thể paraffin 17 Hình Biểu đồ phân bố n-parafin dầu Bạch Hổ Rồng 21 Hình Phân bố n-parafin mẫu lắng đọng lấy từ giếng XNLD Vietsovpetro 22 Hình Các dạng nhũ tương hai pha 26 Hình Thiết bị xác định nhiệt độ nóng chảy mẫu lắng đọng 29 Hình 10 Sơ đồ tia tới tia phản xạ tinh thể 30 Hình 11 Sơ đồ tiến hành thí nghiệm 31 Hình 12 Máy khuấy EUROSTAR IKA Labortechnik 38 Hình 13 Kính hiển vi điện tử Leica DM 750 có khả chụp hình 38 Hình 14 Mơ hình thử nghiệm 45 Hình 15 Ảnh SEM mẫu lắng đọng parafin 48 Hình 16 Đồ thị quan hệ nồng độ xúc tác axit acetic khả sinh nhiệt 50 Hình 17 Đồ thị quan hệ nồng độ axit thời gian phản ứng 50 Hình 18 Đồ thị quan hệ nồng độ NH Cl tới thời gian 51 nhiệt độ phản ứng 51 Hình 19 Đồ thị quan hệ nồng độ chất phản ứng tới khả sinh nhiệt 52 Hình 20 Đồ thị quan hệ loại chất HĐBM độ bền nhũ, nhiệt độ tối đa hệ53 Hình 21 Đồ thị quan hệ loại chất HĐBM độ bền nhũ, 54 nhiệt độ tối đa hệ 54 Hình 22 Đồ thị quan hệ loại chất HĐBM độ bền nhũ, 55 nhiệt độ tối đa hệ 55 Hình 23 Đồ thị quan hệ % Xylen kerosen khả đạt 56 nhiệt độ tối đa, hòa tan paraffin 56 Hình 24 Đồ thị quan hệ hàm lượng xylen heptan khả đạt nhiệt độ tối đa, hòa tan paraffin 57 HVTH: Đỗ Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ Hình 25 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ nồng độ chất HĐBM với khả thời gian đạt nhiệt độ tối đa 59 Hình 26 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ nồng độ chất HDDBM với khả sinh nhiệt tối đa, khả hòa tan lắng đọng parafin 59 Hình 27 Ảnh hưởng tốc độ khuấy tới nhiệt độ tối đa thời gian đạt nhiệt độ tối đa 60 Hình 28 Đồ thị quan hệ tốc độ khuấy độ bền nhũ 61 Hình 29 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ tốc độ khuấy khả hòa tan lắng đọng parafin 61 Hình 30 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ hàm lượng dung mơi tới khả hịa tan lắng đọng parafin 62 Hình 31 Hình ảnh nhũ tương quan sát kính hiển vi điện tử 65 Hình 32 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ lưu lượng bơm hiệu xử lý lắng đọng paraffin mô hình 67 HVTH: Đỗ Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn: “Nghiên cứu xử lý lắng đọng Parafin đường ống vận chuyển phương pháp hóa lý”.là cơng trình nghiên cứu thân Tất thông tin tham khảo dùng luận văn lấy từ công trình nghiên cứu có liên quan nêu rõ nguồn gốc danh mục tài liệu tham khảo Các kết nghiên cứu đưa luận văn hồn tồn trung thực chưa cơng bố cơng trình khoa học khác Ngày tháng năm 2012 TÁC-GIẢ Đỗ Quang Thịnh HVTH: Đỗ Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Đào Quốc Tùy tận tình bảo giúp đỡ suốt thời gian làm thực nghiệm hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn anh chị Viện Dầu khí Việt Nam tạo điều kiện giúp đỡ đóng góp nhiều ý kiến bổ ích mặt khoa học để tơi hồn thành luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2012 TÁC GIẢ Đỗ Quang Thịnh HVTH: Đỗ Quang Thịnh Luận văn thạc sĩ LỜI MỞ ĐẦU Trong ngành cơng nghiệp dầu khí vấn đề quan tâm đặc biệt trình khai thác vận chuyển dầu thơ lắng đọng parafin vỉa, đường ống khai thác đường ống vận chuyển dầu thơ Hiện tượng lắng đọng parafin xảy điểm, từ đáy giếng đến hệ thống thu gom, hệ thống đường ống dẫn bồn bể chứa dầu thô Hiện tượng lắng đọng parafin xảy tất loại dầu thô Tuy nhiên, với họ dầu parafinic, loại dầu thơ có hàm lượng paraffin lớn dầu thơ Minas (Indonesia), dầu thô Bạch Hổ, Đại Hùng (Việt Nam), tượng xảy nhiều có mức độ lớn Khi tượng lắng đọng sáp parafin xảy làm cản trở dòng chảy dầu đường ống vận chuyển, làm giảm tiết diện dịng chảy dầu, chí làm tắc hồn tồn đường ống dẫn Điều gây thiệt hại đáng kể trình khai thác vận chuyển dầu thơ, làm tăng chi phí khai thác từ đẩy giá dầu thơ lên cao Chính thiệt hại tượng lắng đọng sáp parafin gây mà có nhiều cơng trình nghiên cứu nhằm mục đích ức chế, loại bỏ trình lắng đọng parafin tiến hành ứng dụng trình khai thác, vận chuyển dầu thô đường ống Tốc độ lắng đọng parafin không phụ thuộc vào chất dầu thơ (như hàm lượng parafin, tính tan parafin…) mà phụ thuộc vào điều kiện làm việc gradien nhiệt độ, áp suất, tốc độ chảy… giếng khoan đường ống Các chế lắng đọng parafin khác nghiên cứu trước khuếch tán phân tử, phân tán, khuếch tán Brown lắng trọng lực Vấn đề khó khăn việc dự báo tượng xảy lắng đọng parafin có mặt nhiều thành phần asphanten, hydrate tạp chất khác dầu Hiện có nhiều phương pháp xử lý paraffin nghiên cứu ứng dụng công nghiệp khai thác, vận chuyển tàng chứa dầu thô, phương pháp có ưu, nhược điểm riêng ứng dụng trường hợp cụ thể khác Một phương pháp xử lý paraffin lắng đọng nhóm HVTH: Đỗ Quang Thịnh 10 Luận văn thạc sĩ  Với hỗn hợp dung môi Kerosen + Xylen Bảng 9: Kết khảo sát nhiệt độ cao nhất, khả hòa tan lắng đọng parafin ứng với tỷ lệ dung môi Xylen/Heptan khác STT %Xylene Tmax, oC heptan Thời gian % đạt Tmax, Paraffin phút hòa tan Ghi 82 14 80 Y 20 82 14 81 Y 40 81 14 81 Y 60 81 14 79 Y 80 80 14 76 Y 100 14 74 Y 80 Ghi chú: Y: Có tượng paraffin lắng đọng trở lại sau 24h Hình 24 Đồ thị quan hệ hàm lượng xylen heptan khả đạt nhiệt độ tối đa, hòa tan paraffin Qua kết nghiên cứu thấy rằng, loại dung môi ảnh hưởng không nhiều tới khả sinh nhiệt hệ hóa phẩm Tuy nhiên, dung mơi có ảnh hưởng tới khả hịa tan hệ hóa phẩm Các dung mơi với thành phần khác có ảnh HVTH: Đỗ Quang Thịnh 57 Luận văn thạc sĩ hưởng tới lắng đọng trở lại paraffin theo thời gian Khi hàm lượng xylen dung mơi thay đổi, có ảnh hưởng tới khả hịa tan paraffin, nói mẫu paraffin lắng đọng có mặt nhựa asphalten, với có mặt xylen cải thiện khả hòa tan paraffin lắng đọng Hỗn hợp dung môi 20% Xylene + 80% kerosen cho hiệu hòa tan paraffin tương đối tốt khơng có lắng đọng trở lại paraffin theo thời gian Hệ dung môi Heptan + Xylen cho hiệu xử lý paraffin tốt hơn, nhiên lại có lắng đọng paraffin trở lại, mặt khác Heptan có giá thành cao kerosen vậy, lựa chọn hỗn hợp 20% Xylen + 80% Kerosen vừa đảm bảo khả sinh nhiệt, làm sạch, vừa đảm bảo yếu tố giá thành hệ hóa phẩm III.5 Kết đánh giá yếu tố ảnh hưởng đến khả sinh nhiệt khả làm paraffin III.5.1 Kết đánh giá ảnh hưởng hàm lượng chất HĐBM Kết đánh giá ảnh hưởng hàm lượng chất HĐBM khả sinh nhiệt khả làm parafin lắng đọng bảng 10 Bảng 10: Kết khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất HĐBM tới khả sinh nhiệt làm lắng đọng parafin STT Nồng độ HĐBM, % Tmax, oC Thời gian đạt Tmax, phút Độ bền nhũ NH Cl aq , % Độ bền nhũ NaNO 2aq , % % paraffin hòa tan 1 90 84 2 81 10 14 11 82 3 74 14 22 19 77 4 68 18 27 24 68 5 62 22 30 27 51 6 58 27 31 28 30 HVTH: Đỗ Quang Thịnh 58 Luận văn thạc sĩ Hình 25 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ nồng độ chất HĐBM với khả thời gian đạt nhiệt độ tối đa Hình 26 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ nồng độ chất HĐBM với khả sinh nhiệt tối đa, khả hòa tan lắng đọng parafin Nhận xét: Từ kết thu ta thấy rằng, tăng nồng độ chất hoạt động bề mặt độ bền nhũ tương tăng lên Tuy nhiên, khả sinh nhiệt hòa tan paraffin giảm xuống Từ kết thực nghiệm nồng độ chất HĐBM 3% nồng độ tối ưu hệ chứa 25% dung môi HVTH: Đỗ Quang Thịnh 59 Luận văn thạc sĩ III.5.2 Kết đánh giá ảnh hưởng tốc độ khuấy trộn Bảng 11: Ảnh hưởng tốc độ khuấy trộn tới khả sinh nhiệt làm lắng đọng parafin STT Tốc độ khuấy, vòng/phút Tmax, oC Thời gian đạt Tmax, phút Độ bền nhũ NH Cl aq , % Độ bền nhũ NaNO 2aq , % % paraffin hòa tan 1500 89 10 84 2000 83 12 16 12 82 2500 80 14 19 15 77 3000 77 15 22 17 73 3500 75 16 23 18 70 4000 73 17 24 19 65 Hình 27 Ảnh hưởng tốc độ khuấy tới nhiệt độ tối đa thời gian đạt nhiệt độ tối đa HVTH: Đỗ Quang Thịnh 60 Luận văn thạc sĩ Hình 28 Đồ thị quan hệ tốc độ khuấy độ bền nhũ Hình 29 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ tốc độ khuấy khả hòa tan lắng đọng parafin Từ bảng kết ta thấy, từ 1500 - 2000 v/phút độ bề nhũ tương tăng nhanh chóng, cịn từ 3500 - 4000 v/phút độ bền nhũ tăng không đáng kể Chúng lựa chọn tốc độ khuấy 2000 - 2500v/phút tối ưu để đảm bảo tính kinh tế mặt lượng (điện năng) cho vận hành thiết bị hoàn toàn phù hợp cho ứng dụng quy mô công nghiệp HVTH: Đỗ Quang Thịnh 61 Luận văn thạc sĩ III.5.3 Kết đánh giá ảnh hưởng hàm lượng dung môi Bảng 12: Kết đánh giá ảnh hưởng hàm lượng dung môi tới khả sinh nhiệt khả hòa tan lắng đọng parafin STT Nồng độ dung môi/ chất HĐBM, % 20 25 30 35 45 50 Tmax, o C 2,4 3,6 4,5 83 74 70 65 59 54 Độ bền Độ bền nhũ nhũ NH Cl aq NaNO 2aq % % 28 20 19 14 - % paraffin hòa tan 71 77 76 72 - Ghi Khó tạo nhũ Khó tạo nhũ Phân lớp Phân lớp Hình 30 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ hàm lượng dung mơi tới khả hịa tan lắng đọng parafin Từ kết qủa thực nghiệm đồ thị ảnh hưởng hàm lượng dung môi ta thấy rằng, nhũ tương bền vững nồng độ thấp, nhiệt độ tối đa hệ cao, nhiên hiệu sử lý paraffin không cao, lượng dung mơi hịa tan khơng lớn Nồng độ dung môi tối ưu 25% HVTH: Đỗ Quang Thịnh 62 Luận văn thạc sĩ III.6 Thử nghiệm mơ hình thí nghiệm III.6.1 Chế tạo hệ hóa phẩm nhũ tương có khả sinh nhiệt Sau tối ưu hóa thơng số cơng nghệ hệ hóa phẩm, tiến hành chế tạo hệ nhũ tương mang hóa phẩm sinh nhiệt để tiến thử nghiệm khả làm hiệu xử lý phương pháp Với bước tiến hành sau:  Chuẩn bị dung dịch muối: Các dung dịch muối NH Cl 4M NaNO 4M chuẩn bị cách cân lượng cân theo tỷ lệ phần trăm mol 4M cho loại muối, nước dùng để hòa tan muối nước công nghệ (đã qua trao đổi ion) Do tính khả tan có giới hạn muối nước, cộng với phản ứng hòa tan phản ứng thu nhiệt, để hòa tan nhanh, hiệu tiến hành gia nhiệt nước trước hòa tan Các muối hòa tan nhiệt độ 350C để đảm bảo muối hòa tan nhanh Xúc tác axit acetic thêm vào dung dịch muối NH Cl với tỷ lệ 1,2M, axit acetic có tính phân cực lớn, nên khả tan nước điện ly proton H+ lớn  Tạo hệ nhũ tương: Do hệ nhũ tương hình thành thuận lợi nhiệt độ khoảng 35oC, pha nước (dung dịch NH Cl 4M NaNO 4M) gia nhiệt thiết bị khuấy trộn lên 350C, bật máy khuấy khuấy trộn 500 vịng/phút, sau thêm Ethoxylate alcohol vào dung dịch với tỷ lệ tính tốn sẵn cho nồng độ chất HĐBM hai pha dầu, nước đảm bảo tỷ lệ 3% thành phần chất HĐBM có tỷ lệ 60%Ethoxylate, 40% span 80 (theo % KL) Khuấy trộn vòng - 10’ tan hết Ethoxylate dung dịch muối Pha phân tán (pha dầu) hỗn hợp kerosen xylen chuẩn bị cách định lượng dung môi tỷ lệ 20% Xylen + 80% kerosen (theo thể tích), cho vào thiết bị khuấy trộn tốc độ 500 vịng/phút nhiệt độ mơi trường, thêm từ từ Span 80 vào hệ dung môi chuẩn bị Sở dĩ phải chia chất HĐBM vào HVTH: Đỗ Quang Thịnh 63 Luận văn thạc sĩ pha khác đặc tính loại chất HĐBM, Span 80 tan tốt dung mơi hữu cơ, cịn Ethoxylate tan tốt dung dịch nước Tỷ lệ pha dầu: pha nước = 1:3 Sau hòa tan hết chất HĐBM vào hai pha liên tục phân tán, tăng tốc độ khuấy pha liên tục lên 2500 vịng/phút, thêm từ từ dung mơi vào, sau cho hết dung môi vào dung dịch muối, trì tốc độ khuấy trộn - 10’ cho hệ nhũ tương ổn định Cuối ta thu hệ nhũ tương có chứa hóa phẩm có khả sinh nhiệt phản ứng với Các thiết bị, dụng cụ sử dụng để chuẩn bị hệ nhũ tương mang hóa phẩm sinh nhiệt ống đong định lượng có dung tích từ 100 đến 1000 ml, hệ thống cân số số, máy khuấy IKA có tốc độ khuấy điều chỉnh từ - 10.000 vịng/phút, dung tích bình khuấy lít III.6.2 Xác định thơng số hóa lý hệ Sau tạo hệ nhũ tương mang hóa phẩm sinh nhiệt, tiến hành xác định thơng số hóa lý hệ ta thu kết sau Bảng 13 Kết thơng số hóa lý hệ nhũ tương Tỷ trọng, Hệ nhũ tương STT Độ nhớt, g/cm3, 25oC Cst Nhiệt độ chớp cháy cốc kín, oC NH Cl 0,971 28,32 > 100 NaNO 1,042 21,56 > 100 Ghi Một số hình ảnh quan sát kính hiển vi điện tử hệ nhũ tương sau chế tạo: HVTH: Đỗ Quang Thịnh 64 Luận văn thạc sĩ (a) (b) Hình 31 Hình ảnh nhũ tương quan sát kính hiển vi điện tử (a): Nhũ tương NaNO2, (b): Nhũ tương NH4Cl III.6.3 Kết thử nghiệm mơ hình Bảng 14 Chuẩn bị thông số bơm lượng mẫu paraffin Lưu lượng Thời gian bắt bơm, lit/h đầu bơm, phút G01, g G02, g G03, g 50 52,32 56,47 51,28 100 13 57,85 53,76 49,21 200 14 54,35 52,65 55,34 300 14 49,48 47,39 52,59 500 14 56,73 53,36 57,60 STT Sau thiết kế xong chương trình bơm, tiến hành bơm hệ hóa phẩm theo thống số lưu lượng, thời gian bắt đầu bơm ghi lại thông số nhiệt độ theo thời gian bơm, lượng paraffin lại ống mẫu HVTH: Đỗ Quang Thịnh 65 Luận văn thạc sĩ Bảng 15 Kết xử lý paraffin lắng đọng mơ hình STT Lưu lượng bơm, lit/h T1 T2 T3 G1, g G2, g G3, g 50 69 69 70 7,12 7,17 6,61 100 70 70 71 6,07 5,00 4,18 200 71 71 71 4,89 4,84 3,65 300 71 71 71 2,87 2,23 2,31 500 71 71 71 1,08 0,69 1,04 * T1, T2, T3 xác định sau có hệ hóa phẩm chảy qua Bảng 16 Kết hiệu xử lý paraffin lưu lượng bơm khác STT Lưu lượng Hiệu suất bơm, lit/h H1, % H2, % H3, % 50 86,4 87,3 87,11 86,94 100 89,5 90,7 91,5 90,57 200 91 90,8 93,4 91,73 300 94,2 95,3 95,6 95,03 500 98,1 98,7 98,2 98,33 HVTH: Đỗ Quang Thịnh 66 trung bình, % Luận văn thạc sĩ Hình 32 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ lưu lượng bơm hiệu xử lý lắng đọng paraffin mơ hình Từ kết thử nghiệm mơ hình thử nghiệm thấy rằng, tăng lưu lượng bơm hiệu xử lý tăng lên rõ rệt, hịa tan dung mơi, cịn có tượng trơi theo dịng chất lỏng áp suất dịng chảy mang lại Ở lưu lượng bơm thấp thời gian lưu mẫu hóa phẩm cao q trình hòa tan tốt hơn, lưu lượng bơm cao thời gian lưu thấp, q trình trơi theo dòng chất lỏng ưu tiên Với kết thử nghiệm thu kết luận rằng, hệ hóa phẩm nhũ tương sinh nhiệt có khả xử lý paraffin nhờ tác động đồng thời hai yếu tố hóa học (hịa tan) vật lý (nóng chảy, chảy mềm) HVTH: Đỗ Quang Thịnh 67 Luận văn thạc sĩ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Sau q trình nghiên cứu cơng nghệ xử lý lắng đọng paraffin đường ống vận chuyển dầu thơ nhóm tác giả rút số kết luận sau: - Đã chứng minh việc sử dụng phản ứng sinh nhiệt NH Cl NaNO việc xử lý lắng đọng paraffin hoàn toàn khả thi - Đã thiết lập nồng độ thích hợp chất tham gia phản ứng xúc tác phản ứng: NH Cl.4M, NaNO 4M, CH COOH.1,2M - Đã lựa chọn xác định thành phần hàm lượng tối ưu chất HĐBM sử dụng cho q trình nhũ hóa chất tham gia phản ứng: hệ chất HĐBM gồm 60% ethoxylate + 40% SPAN 80, nồng độ chất HĐBM 3% - Đã xác khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất HĐBM, tốc độ khuấy trộn, thành phần chất HĐBM tới độ bền nhũ tương chất tham gia phản ứng, tới khả sinh nhiệt khả hòa tan lắng đọng paraffin; - Lựa chọn hệ dung môi nồng độ dung môi kèm: Hệ dung môi gồm 20% xylem + 80% kerosene, hàm lượng dung môi 25% - Đã tiến hành thử nghiệm cơng nghệ mơ hình hệ thống đường ống vận chuyển dầu thô cho kết tốt Kiến nghị: Tuy kết nghiên cứu khả quan áp dụng điều kiện Việt Nam với khoảng thời gian nghiên cứu ngắn nên nhóm tác giả chưa đánh giá ảnh hưởng khác tới hiệu xử lý lắng đọng paraffin áp dụng công nghệ như: Ảnh hưởng mát nhiệt môi trường xung quanh đặc biệt môi trường đáy biển với nhiệt độ thấp; ảnh hưởng lưu lượng bơm hóa phẩm (chưa khảo sát đánh giá chi tiết chế ảnh hưởng lưu lượng bơm khác nhau) Để có đủ điều kiện đánh giá yếu tố ảnh hưởng tới hiệu xử lý lắng đọng paraffin đường ống vận chuyển dầu thơ nhằm hồn thiện cơng nghệ HVTH: Đỗ Quang Thịnh 68 Luận văn thạc sĩ nữa, tác giả nghiên cứu sâu cụ thể trình làm nghiên cứu sinh thời gian tới HVTH: Đỗ Quang Thịnh 69 Luận văn thạc sĩ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Anh [1] Shroyer, L L, and Haynes J, (1992) “Paraffin Control for oil well and transport lines using linear kinetic cell technology”, SWPSC, Lubbock, TX [2] Sjoblom, J., Aske, N, Auflem, I H., Brandal, O., Havre, T E., Saether, O., Westvik, A., Johnsen, E E., and Kallevik, H, (2003) “Our current undersanding of water-in-crude oil emulsions Recent characterisation techniques and high pressure performance”, Advances in colloid and interface sience [3] Ekeh Modesty Kelechukwu, Hikmat Said S Al Salim, and Abu Azam Mohd Yassin, (2010) “Influencing factors governing paraffin wax deposition during crude production” [4] Sung Yong Cho and H Scott Fogler, (1998) “Efforts on solving the problem of paraffin deposition I: Using oil – Soluble inhibitors” [5] James B Dobbs, SPE, UNICHEM, A Division of BJ Services Company, (1999) “A unique method of paraffin control in production operations” [6] Brown, M J., and Dobbs, J B., (1999) “A Novel exothermic process for the removal of paraffin deposits in hydrocarbon production” SWPSC, Lubbock, TX [7] King, S R., and Cotney, C.R, (1996) “ Development and application of unique natural solvents for treating paraffin and asphaltene related problems” [8] Dr Chia – Lu Chang, Dr H Scott Fogler, (1998) “Removal of asphaltene and paraffin deposits using micellar solutions and fused reactions”, The university of Michigan [9] Noman Shahreyar, B.S.Ch.E, (2000) “Review of faraffin control and removal in oil wells using southwestern petroleum short course searchable database”, submitted to the graduate faculty of Texas Tech University in partial fulfillment of the requirements for the degree of master of science in petroleum engineering HVTH: Đỗ Quang Thịnh 70 Luận văn thạc sĩ [10] Biao, W & Lijian, D (1995) “Paraffin Characteristics of Paraffinic Crude Oils in China and the Methods of Paraffin Removal and Inhibition” Tài liệu Tiếng Việt [11] GS.TS Đào Văn Tường, (2006), “Động học xúc tác” Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội [12] Từ Văn Mặc, Trần Thị Ái, (2008),“Phân tích hóa lý”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội [13] Nguyễn Hữu Phú, (2004), “Giáo trình hóa lý & hóa keo”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội HVTH: Đỗ Quang Thịnh 71 ... trình lắng đọng paraffin 18 I.4 Thành phần phân bố lắng đọng parafin đường ống 19 I.5 Các phương pháp xử lý lắng đọng parafin 22 I.6 Cơ sở hóa lý phương pháp xử lý lắng đọng parafin. .. đồng thời hai yếu tố vật lý, hóa học hệ hóa phẩm để xử lý paraffin lắng đọng Luận văn với tựa đề ? ?Nghiên cứu xử lý lắng đọng Parafin đường ống vận chuyển phương pháp hóa lý? ?? Luận văn bao gồm phần... với trình vận chuyển Parafin sáp lắng đọng Hình Sự lắng đọng parafin xảy đường ống dẫn dầu Trong trình vận chuyển dầu thơ đường ống, lắng đọng parafin thường xảy chỗ gấp khúc đường ống, vị trí