Kết quả và biện luận về tác động cải thiện tính lưu biến của dầu thô Paraphin bằng từ trường nam châm Nd-Fe-B

Kết quả và biện luận về tác động cải thiện tính lưu biến của dầu thô Paraphin bằng từ trường nam châm Nd-Fe-B

Trang 1

37

CHƯƠNG 3 - KẾT QUÁ VÀ BIỆN LUẬN

3.1 Tính chất của các mẫu dầu thô Bạch Hổ và Rồng

3.1.1 Các đặc trung lý háa của dầu thô: 2 Bảng 3.1: Các đặc trưng lý hoá của các mẫu dầu thô Bạch Hổ và Rồng Các chỉ tiêu BH-Mio | BH-Oli CPT2 RPI RP3 RC2 Tỷ trọng đ”, 0,869 0.8465 0.8342 08996 | 08499 | 0/8683 Trọng lượng phân tử 307,90 240,24 266,31 277,05 249,44 2725 Nhiệt độ đông đặc(oC) | 300 32,0 32,0 26,0 31,0 270 Độ nhớt (cS) 40°C 47,37 13,78 8,76 109,50 11,43 13,8 50°C 25,89 5,67 6,08 71,50 7,38 9,460 Asphanten (% KD 1,7] Lis 0,84 2,42 4,02 1,82 Nhuta (% KI) 10,25 3,84 1,94 11/73 9,45 11,93 Paraphin (% K}) 19.12 22,01 26,34 10,5 22,84 10,6

Kết quả bang 3.1 cho thấy các loại đầu Việt Nam đều thuộc đầu nhẹ đến trung bình (tỷ trọng <1) Hàm lượng paraphin của các mẫu dâu Bạch Hể và RP3

khá cao (trên 20%) nên nhiệt độ đông đặc của các mẫu này kha cao (tif 30°C ~

32°C) Trong khi đơ, với dầu Rồng RPI và RC2, hàm lượng paraphin chiếm

khoảng 10%, vì vậy, nhiệt độ đông đặc của hai mẫu này thấp hơn (26, 272C)

Ngoài ra, khi so sánh tổng hàm lượng nhựa và asphanten của các mẫu đầu, nhận thấy các mẫu có hàm lượng nhựa và asphanten cao thì nhiệt độ đông đặc thấp

hơn, đồng thời có độ nhớt động học cao, thí dụ như mẫu BH-MIio và RPI

Kết quả này cho thấy tính chất của các mẫu dầu rất khác biệt, trong cùng

một mỏ dầu nhưng thành phần và tính chất cũng không giống nhau, Điều này nói

lên sự bất đồng nhất và tính phức tạp khi xử lý các vấn để về dầu như cải thiện tính lưu biến trong quá trình khai thác, vận chuyển, tách nước, chế biến, Như

Trang 2

2 A ae > 4 x 2 a 3.1.2 Kết quả phân bố n-paraphin của các mẫu dầu thô 4.5 ¬ 30 ¬ $ : fr \ ——BH-Mo | 25 j \ ——BHOI - | : \ CTP2 _ 204 4 poe RPT % Khối lượng a i 104 : | 7T 4 i x ao 7 r H T T Sẽ carbon T + + T ¥ “

Hình 3.1 Phân bố n-paraphin của các mẫu dầu thô

Biểu đổ phân bế n-paraphin của các mẫu dầu thô cho thấy:

Đầu Bạch Hổ BH-Mio, BH-Oli có phân bế n-paraphin tương tự nhau và CTP2 khác biệt so với hai mẫu dau kia Cực đại của hàm lượng n-paraphin trải

rộng từ C¡; tới Cạ; Trong khi đó, mẫu đầu Rồng có hàm lượng paraphin thấp hơn

n so với đầu Bạch Hổ, đồng thời dầu Rông còn khác dầu Bạch Hể là hàm bù h lượng cực đại của n-paraphin thuộc về các phân tử có số cacbon cao hơn, từ Cạs tới Chị Sự khác biệt về phân bố n-paraphin giữa 2 loại dầu Bạch Hồ và Rồng trong x

cùng bổn trăng Cứu Long khá rõ rệt song vẫn có điểm chung là số nguyên tử cacbon tối đa trong mạch paraphin tuy khá cao, xấp xỈ Css nhưng phẩn n-

ó

paraphin có hàm lượng đáng kế c nguyên tử cacbon tối đa trong mạch cũng

chỉ tới Cạa, không có n-parapbin với số nguyên tử cacbon lớn (Cao-C;o) chiếm hàm

Trang 3

3.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý dầu đến độ nhớt của dau thé dưới tác dụng của từ trường:

Các thí nghiệm được thực hiện trong mô hình dòng chảy trên các mẫu dau

Bạch Hổ (CTP2, BH-Mio, BH-Oli) va dầu Rồng (RPI, RP3 và RC2) với các điều

kiện thí nghiệm:

— Nhiệt độ xử lý dầu 40°C, 45°C và 50°C — Cường độ từ trường §600 Gauss,

—_ Thời gian chiếu từ khoảng 2s

wag

” am ta ˆ `

Nhiệt độ xử lý 4Ó C Nhiệt độ xử lý 45oC

aa Thời gian chiếu từ 2s Thời gian chiếu từ 2s te — _ — Mau trang xe ` FC*— Mẫu tríng Xử ly tự Xử lý từ £ : I0 ¬ PS whew (cP Bo nhidt (cP) 1 ja wo bại 3R Mu we M MM 1 " 3s * w 2 Q Nhi¢t dd toCy tà om Nhiệt dộ xử lý 50 C Thời gian chiếu từ 2s FE—®— Mẫu trắng Ie ee a Xử lý tr 5 2 won “ ue T T T T T T T T 1 „ 35 „ Vị MU vy 1 uy 1Á we NIiệt độ toc:

Hình 3-2: Ảnh hưởng của nhiệt độ khi xử lý từ trường đến dầu BH-Oli

Trang 4

40 dikis âu Nhiệt dộ xử lý: 40 C wo 4 Thời gian chiếu từ: 2s so "— Miu tring < S *— Xử lý từ Xử lý từ = lo š Z sod le sod Đ T r T T T 3R ao 4à 34 380 ¬ Nhiệt độ L C) 4t) “ Nhiệt độ xử lý 45 C 304 , ` Thời gian chiếu từ 2s Ha VÀ AI ơn ¬| \ TT *— Mau trang x4 ‘ oe OXITS t & âu N Xứ lý từ zs x = 0! —| N — t1 100 —I su „ T T T T 1 3n 38 w R aM : Nhiệt độ (ọC) 4411 ¬ 413) | Nhiệt độ xử lý: S0 C 490 ~] Thời gian chiếu từ: 2s ` doo \ \ E—*®— Mau trắng tog - 3¬ x ~*= Xữ lý từ š y 3 ows N = N Ais “ 0U ¬ 4D ” T T T r T T 1 28 3ù 32 1 do Nhiệt độ (oC) 3.3.1 3.3.2 3.3.3

Hình 3.3: Ảnh hưởng của nhiệt độ khi xử lý từ trường đến đầu BH-Mio

Trang 6

42 ma \ Nhíct độ xự lý đầu ở 40 € xe \ thời gian chí n từ 2.3, a \ F—*— Mẫu trắng re ÀẦA +k= Nử lý tứ ® a # so dua ^ xa] 3.5.1 ụ T T T T T T ¬¬ w w + * 3 3 49 Nhiệt độ toC} xa Ñ Nie fe wu HỆ đai dà C Thor stan ehicu tif 2.29 a5 ; mẽ FC~—— Mẫu trắng £ À Le ? lẻ tỉ $ N Xử lý từ 3 ‘ Zan +: &@ wd 3.5.2 0 T T T T TT T K Mt x Ww as uk 40 Nhiệt độ (oC) tot Ả \

4 Nhichil suc dy dan 80.0

uO) \ \ ‘Tho give chidy tit 2.25 wi của

\ E—*®—— Mau ting = om 4 «Xử lý từ + = „ 410 xa ' T T T T T T w ao + uM W Ww 40 Nhiệt độ tóC)

Hình 3.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý từ trường đến đầu RPI

Hiệu quả tác động của từ trường đến sự giảm độ nhớt của dầu RP1 khá tốt, có giá trị tương đối đồng đều ở cả ba mức nhiệt độ khảo sát: 40°C là 26,7%;

45°C: 29,3% và 50°C: 26,8% (so sánh ở mức nhiệt độ 30°C trên các đồ thị 3.5a,

Trang 7

43 " Nhiệt độ xử lý 40 C hod Thai gian chiếu tử 2s Iu \ [—*— Mẫu trắng £ \ “OTN Ny tif 2 04 ` = OM N dai ~ wd 3.6.1 »4 0 T w Nigh kao Isa ¬ Nhiệt độ xử lý 45 C

Thôn oe tên xây 24

ian Thời gian chiếu từ 2š % —— Mẫu trắng , Xư lý từ aw a4 ú wn Nhidt ld (aC) IấU Hi 7 * Nhiệt độ xử lý S0 C mu Thời gian chiến từ 2s lao \ [—*—Mầu trắng x Ệ —® - Xử lý từ cst Joo \ = ` =m N Tàn 3.6.3 40 mị " T Mw Nhigt dé toy

Hình 3.6: Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý từ trường đến dầu RP3

Các đô thị 3.6a, 3.6b, 3.óc cho thấy hiệu quả tác động của từ trường đến sự

siâm độ nhớt của dầu RP3 rất tốt ở tất cả mức nhiệt độ khảo sát So sánh độ

g :

Trang 8

44 1à) — su “ Nhiệt dộ xử lý 40 C “Thời gian chiếu từ 2s £ 1 -® ‘ [—®— Máu trắng Đ © Nil ne [Đỗ nhớt (cP) 3.7.1 the 4 T T T Ww * dù fa Nhigt do oC) “tạ -| wn Nhiệt độ xử lý 45 C Thời gian chiếu từ 2s wo [—a— Mẫu trắng wo ‘, ® Xửlýtừ 4 Do nhĩ (EP) 3.7.2 we MW Ww w aa Nhiệt độ (uC) ue * Nhiệt độ xử lý 5O C Thời gian chiếu từ 2s sua F—— X†ẫu trắng — ® Xử lý từ Độ nhới (cP) 3.7.3 Nhiệt độ toC)

Hình 3.7: Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý từ trường đến dầu RC2

Các đồ thị 3.7a, 3.7b, 3.7c cho thấy hiệu quả tác động của từ trường đến sự giảm độ nhớt của dầu RC2 tương đối tốt ở hai mức nhiệt độ 40°C và 45°C (giảm

Trang 9

Các đồ thị trên hình 3.2 đến 3.7 cho thấy các mẫu dâu khảo sát đều có khả năng bị nhiềm từ (biểu hiện ở sự thay đổi độ nhớt của dầu) trong những điều kiện thí nghiệm khác nhau về nhiệt độ với cùng thời gian chiếu từ (khoảng 2 giây) khi

tiền hành thí nghiệm trên mô hình đồng chảy

Đối với dầu Bạch Hồ khả năng nhiễm từ biểu hiện qua độ giảm độ nhớt của mẫu dầu BH-Mio và CTP2 tốt hơn mẫu dầu BH-Ol, đặc biệt trong khoảng nhiệt độ từ 40 — 45°C, khả năng nhiễm từ tốt hơn so với nhiệt độ ở 50°C Trong

khi đó, với các mẫu dầu Rồng RPI, RP3 và RC2 thì hiệu quả tác động của từ trường trong việc giảm độ nhớt đều tốt ở cả ba mức nhiệt độ khảo sát Tuy nhiên, hiệu quả của từ trường đối với dầu RC2 không tốt bằng khi so với hai mẫu dâu RPI và RP3

Đầu sau khi xử lí từ, trong điều kiện chuyển động nhiệt không lớn, có đ .œ

nhớt nhỏ hơn so với mẫu trắng, Điều này được giải thích là khi chiếu từ, các phân tử paraphin và các cấu tử vô cơ lẫn trong đầu đều bị nhiễm từ, sắp xếp lại theo

2,

hướng của lực từ, làm cho các phần tử parapbin để dàng trượt lên nhau, dòng đầu

FS

từ dang chuyén déng r6i sang dang chuyển động phan tang, dé nhét gidm

Theo cân bằng động học, ở vùng nhiệt độ khi đầu ở trạng thái chuyển tiếp

từ pha lỏng sang pha rắn, tức là ở điểm sương, ứng với dầu Bạch Hồ là khoảng 60-62°C, nếu có eos! lực tác động dù nhỏ (ví dụ như của từ trường), thì có thể sẽ dịch chuyển được cân bằng động học một khoảng lớn Tuy nhiên, ở nhiệt độ cao

hơn chuyển động nhiệt chiếm ưu thế, khi đó ảnh hưởng của từ trường lên các phân tử có trong đầu sẽ bị hạn chế và hiệu quả ảnh hướng của từ trường, tức là sự

sắp xếp định hướng các phân tử trong dòng chất lổng sẽ không rõ rệt Như vậy,

theo các kết quả thực nghiệm chúng tôi đã xác định nhiệt độ tối ưu để xử lý từ

trường là khoảng 40-45°C Trong thực tế các giếng gaslift, theo biểu để phân bố

"+ ; là Ay ha igi Ww? trở lê ia iến

Trang 10

khai thác

Tác dụng của từ trường đến việc giảm độ nhới của các mẫu dầu Rồng và BH-MiO rõ rệt hơn so với đầu Bạch Hổ BH-OIi và CTP2 Điều này có thể được giải thích đo trong đầu Rồng và Bạch Hể BH-Mio chứa hàm lượng nhựa và asphalten cao hơn rất nhiều, gấp khoảng 5 lần so với dầu BH-OIi và khoảng 7 lần

so với CTP2 Nhựa và asphalten là những phân tử phân cực mạnh, tập trung hầu

Trang 12

45 340 ¬ ae _— ay» en 330 _—_—— oa ee ven ee Độ nhớt dẻo: 82,2 cP $ ad Ủng suất trượt: 66.1 dyn/em2 š — 2 i0 —”” =a _——* = _ = Sed ee a BO nhét déo: 57,1 cP 2 Ứng suất trượt: 33,3 dyn/cm2

Sy nà : Nhiệt độ xứ lý 45 C Nhiệt độ do: 32 C vi GQ SU TY a Mau tring Mẫu xử lý từ Xnuấng tar ay | Ì Ị ii 0 tần T nap f 168 T M HT 7 2m H Vận tấc biến đụng +) Hình 3.12: Đề thị biểu diễn tính lưu biến của mẫu dâu RP3 D77 Độ nhớt déo: 338,0 cP vats Ung sudt wugt: 96,8 dyalem? en d — J—_—— a a a Wo al ` _ 2 a BO nhdi déo: 251.3 cP g ~ —” + v ng 2 od ca Ứng suất trượu 91.9 đyn/cm2 so = RU ¬ f1 ¬Ị S wl Nhiệt độ xử lý 45 C °_ Miẫu trắng Nhiệt độ đo: 32 C * đầu xử lý từ is c T T T T T 4 8 12 tt hi Vận tế biển đạng (5e L3

Hình 3.13: Đồ thị biểu diễn tính lưu biến của mẫu dầu RC2

Kết quả khảo sát tính lưu biến của các mẫu dầu ở vùng chất lổng phi

Newton cho thấy độ nhớt dẻo của các mẫu giảm khá mạnh (trên 20%), và ứng suất trượt giầm giám từ 30% đến hơn 50% (ngoại trừ mẫu RC2 chỉ giảm 5%)

Khi trạng thái dầu chuyển sang vùng chất lông phi Newton, độ nhớt dầu

“

tăng rất nhanh Ở đây xây ra sự kết tỉnh và bất đầu hình thành mạng của các vi o

Aa +

tỉnh thể paraphin Khi có lực tác động của từ trường đã tạo khả năng cho phân tử

các chất có trong dầu bị từ hoá tạo nên những lưỡng cực từ cảm ứng, chúng tự sắp

“

Trang 13

quá trình phát triển tính thể paraphin Đây được coi như là nguyên nhân làm cho dâu chuyển từ dòng chảy rối sang đồng chảy tầng, dẫn đến độ nhớt dẻo và ứng suất trượt của dầu đều giảm Trường hợp đầu RC2, hiệu quả tác động của từ trường đối với độ nhớt dẻo tốt (26%) trong khi đối với ứng suất trượt lại kém (5%), điều này cho thấy tác động của từ trường trong nhiều trường hợp không có quy luật rõ ràng và phụ thuộc vào nhiều yếu tế khác trong dầu

3.3 Khảo sát ảnh hưởng của cường độ từ trường đến độ nhớt của đầu thô:

Nhằm kháo sát ảnh hướng của cường độ từ trường tới sự giảm độ nhớt của

dẫu thô tại nhiệt độ và thời gian chiếu từ đã được xác định là tối ưu trong phần 3.2, thời gian chiếu từ 2 giây Khảo sát độ nhớt của các mẫu đầu được được xử lý

từ trường ở các cường độ: 4600, 6600, và 8600 Gauss Tiến hành thử nghiệm tương tự phần 3.2 300 ~ 8 ° \ tA ˆ + 3 \ Nhiệt độ xử lý: 45 C 2s0 4 \ Thời gian chiếu từ: 2s \ 4 \ - 204 \ — 8 Mẫu răng A & + —-#®—- Cường độ từ trường S600 Gauss oO A VÀ N a

TD ysy 4 N Cường độ từ trường 6600 Gauss

Trang 16

Từ các kết quả được trình bày trên các đồ thị (Hình 4.14 đến 4.19), cho thấy đối với cả hai loại dầu Bạch Hổ và Rồng, khi cường độ từ trường càng tăng thì tác động giảm độ nhớt đối với đầu thô cảng tăng Chính lực từ trường đã làm xáo trộn lớp điện tử bên ngoài của các phân tử paraphin, làm giảm khả năng tạo thành tỉnh thể, hoặc tỉnh thể có tạo thành cũng không bền, đễ cuốn trơi theo dịng chảy Ngồi ra, sự sắp xếp theo lực từ của các chất phân cực có trong hỗn hợp đầu-nước biển diễn ra mạnh hơn, kéo các phân tử paraphin theo một trật tự nhất

»

định, làm cho dầu chuyển động theo mô hình dòng chấy tầng Do đó giảm độ

nhớt và hạn chế sự kết tỉnh paraphin trên thành ống Theo lý thuyết vật lý, độ

nhiễm từ của đầu gia tăng theo cường độ từ trường sẽ đến một giá trị nhất định,

khi đạt đến điểm bão hòa thì dầu sẽ không thể nhiễm từ hơn nữa Do vậy, sẽ rất

thú vị và cần thiết nếu xác định được điểm bão hoà đó để thiết kế thiết bị nam

châm có cường đệ từ trường phù hợp Tuy nhiên, cũng như trong các tài liệu công bố về lĩnh vực này đều chưa đưa ra được giá trị điểm bão hoà khá năng nhiễm từ

nw”

của đầu thô khi làm việc trên nam châm đất hiếm Nd-Fe-B Có thể vì cho đến

be

nay, các giá trị cường độ từ trường lớn nhất đạt được đối với vật liệu này cò nằm dưới điểm bão hồ từ cúa đầu thơ Ngoài ra, ở đây chúng ta ghi nhận sự

A

khác biệt trong mức độ giảm độ nhới khi gia tăng cường độ từ trường đối với các

vở

%

mẫu dầu thử nghiệm Đối với các mẫu BH-Mio, RPI và RP3 hiệu quả giảm độ nhớt tăng tượng đối đều theo các mức tăng cường độ từ trường, trong khi với các mẫu còn lại thì tăng không đều Điều này cho thấy khả năng chịu tác động của từ trường phụ thuộc rất nhiều vào thành phần và tính chất các mẫu dầu thô

3.4 Khảo sát ảnh hướng của thời gian xử lý từ đến độ nhớt của dau thé:

a a z +

Mục đích nhằm xác định ảnh hưởng của thời gian chiếu từ lên tính lưu biến

ác mẫu dầu thô, cụ thể là độ nhớt, trong cùng điều kiện về nhiệt độ xử lý (45°C) và cường độ từ trường (8600 Gauss) Từ đó có thể tính toán, chế tạo các

thiết bị từ trường thích hợp cho quá trình khai thác và vận chuyển

Quy trình thử nghiệm tương tự như mục 3.2 Thay đối lưu lượng bơm ở các

Trang 17

300 ¬ Nhiệt độ xử lý: 45 € Cường độ từ trường 8600 Gauss 350 ¬ ®— Mau tring 1 c c

*—— Thời sian chiếu từ 2s Thời gian chiếu tr 6,1 ——*— Thời gian chiếu từ 9,9s Độ nhớt (cP) 1 30 32 34 36 38 40 Nhiệt độ (oC) Hình 3.20 Ảnh hưởng của thời gian chiếu từ lên độ nhớt của dau CTP2 500 ¬ 450 4 0 J Nhiệt độ xử lý: 45 C 406 ¬| Cường độ từ trường 8600 Gauss 350 4 ] ——*— Mau trang

ae 3 7 —=*-— Thời gian chiếu từ 2,0 +

= 350-4 Thời gian chiếu từ 6,Ls

Trang 18

cử BEN 1600 ~ 1 1 \

iduo \ Nhiệt độ xử lý đầu ở 45 €

1 Cường độ từ rường 8600 Gauss 1300 + ——————— 1000 ~ *—— Mẫu trắng | £ | eo Thời gian chiếu từ22 | a = xe 4 Thời gian chiêu từ 6,4s © * 7 ĐO xu : at ` 4 j v9 Thời gián chiếu từ 10/3s | & s06 400 ~ ¬ SE eo ơ= đ_~< u T Y 7 r 7 v T 7 7 28 3U ì 14 3o 38 4U Hình 3 ise 160 4 1d ro = £ 4 “2 = 100 — Š 4 = xg Om & 4 60 ¬ d0 - 30 5 ¬ 0 Nhiệt độ (oC) Anh hưởng của thời gian chiếu từ lên độ nhớt của dầu RPI s Ọ \ Nhiệt độ xứ lý 45 C

\ Cường độ từ trường 8600 Gauss

` \ Ả \ nme Mẫu trăng —

\ \ ——*#>—~ Thời gian chiều từ 2,05

ÑNÀ 4 Thời gian chiếu từ 6.1s

Trang 19

LA LA

Trên cơ sở những kết quả thu được (hình 3.20 — 3.23), với cả 4 mẫu đầu khảo

at CTP2, BH-Mio, RPI và RP3 đều cho thấy thời gian xử lý từ càng đài, độ nhớt

của dẫu giảm càng nhiều Ngoài ra, mức độ giảm độ nhớt theo thời gian chiếu từ

của các mẫu cũng khác nhau, đầu BH-MIio và RPI, và RP3 có sự giảm độ nhớt rõ

rệt hơn khi kéo dài thời gian xử lý, Điều này cho thấy khả năng sắp xếp của các phân tử phân cực trậi tự hơn trong điều kiện thời gian chiếu từ kéo đài, do các

⁄

phân tử nhựa và asphanten có trọng lượng phân tử khá lớn và c O», ng kểnh, với thời

~ %

gian chiếu từ càng lâu thì khả năng nhiễm từ và sắp xếp theo bướng lực từ của các nhóm vô cơ càng nhiều và mạnh, độ nhớt giám mạnh

2

Tuy vậy, các kết quả trên cho thấy một điều rất đặc biệt là hiệu quả giảm

“

độ nhớt khi chiếu từ 2 giây cao hơn so với 6 giây và I0 giây khi độ giám độ nhớt được tính trên một đơn vị thời gian, Chẳng hạn, với đầu BH-Mio ở nhiệt độ 28°C sau 2 giây, độ nhớt giảm 57,6%, sau 6 giây hiệu quả tăng lên 72,2% và tăng lên

82,3% khi thời gian chiếu từ 10 giây, với đầu RP3 hiệu quả giấm độ nhớt sau 2

giây: 54,4%, 6 giây: 64,1% và 10 giây: 68,9% Điều này cho thấy với cường độ từ

trudng cao (8600 Gauss) va chuyén động nhiệt không lón, thì chỉ cần một thời gian chiếu từ rất ngắn, từ trường đã có tác dụng giảm độ nhớt của dau thô rất

mạnh Kết quá này cho thấy khá nẵng ứng dụng vào thực tế của các thiết bị từ

a:

trường có cường độ cao là rat khả thị

Ảnh hưởng của thời gian chiếu từ tới sự giảm độ nhới không đồng đếu giữa

các loại dầu cũng được quan sát thấy như đối với các yếu tố đã khảo sát trước

đây: nhiệt độ, cường độ từ trường Điều này lại một lần nữa nói lên sự bất đồng

iữa các loại đầu thô, ngay cả khi cùng từ một mỏ, cùng một tầng nhưng =

nhất lớn te

2

khác siếng Do vậy, việc khảo sát ảnh hưởng của từ trường đối với từng loại đầu a Sư 3 :

Trang 20

56

Ảnh hưởng của thời gian chiếu từ đến sự giầm độ nhớt của dầu đến lúc nào là cực đại, tức là khi dầu đã bão hoà từ và sự tái định hướng các thành phần có trong đầu thô đã ở mức cân bằng, còn cần tiếp tục khảo sát Tuy nhiên, điều đó có ý nghĩa về mặt lý thuyết nhiều hơn do trong thực tế sắn xuất không thể kéo dài thiết bị từ trường hoặc giảm tốc độ dòng dầu xuống dưới mức cho phép vì phải đáp ứng được yêu cầu kinh tế, kỹ thuật của quá trình khai thác, vận chuyển 3.5 Khảo sát thời gian lưu từ của dầu thô

Trên cơ sở các thông số thí nghiệm tối ưu đã được xác lập qua các thử

nghiệm là: nhiệt độ 45°C, cường độ từ trường 8600G và thời gian chiếu từ khoảng

2 giây, tiến hành khảo sát thời gian kéo đài hiệu quả giảm độ nhớt của các mẫu đã được xử lý từ Các kết quả thu được sẽ phục vụ cho việc thiết kế và lắp đặt các thiết bị từ trường phù hợp nhằm đảm bảo hiệu quả xử lý trong suốt quá trình khai thác và vận chuyển 41.0 ¬ as 40.0 ~ z# Nhiệt độ xử lý: 45oC Zs Cường độ từ trường: 8600G

= 1 ⁄ Thời gian chiếu từ: 2.2s

= 3004 A Nhiệt độ đo: 36oC * 38.5 ~| c "— Mẫu trắng Tờ gà Hà ®— Xử lý từ ve Z 38.04 a l~ 37.5 ¬ 1 T r T r T r T 0 2 4 6 §

Thời giản (giờ)

Trang 21

Độ nhớt (cP) Độ nhớt (cP) 57 aod 40.5 ¬ ao 40.0 4 ue ° J Nhiệt độ xử lý: 45oC 39.5 -| “ Cường độ từ trường: 8600G

Lo Thời gian chiếu từ: 2,2s

390 ~ y Nhiệt độ đo: 36oC ass ‘ " Mẫutrắng | + Xửlýtt 80 Z +} 3784 T TT T T T T T T 0 2 4 6 8

Thời gian (giờ)

Hình 3.25 Thời gian lưu từ của dầu BH-Oli 20.05 19.8 = ‘a 19.0 — a IBS 4 : 12 ] Nhiệt độ xử lý: 45oC 18.0 Cường độ từ trường: 8600G

1 ⁄ Thời gian chiếu từ: 2.2s

17.5 Z Nhiệt độ đo: 36oC 1740 ¬ ⁄ m—— Mẫu trắng 1 o —®-—- Xử lý từ 16.5 4 ⁄ 16.0 » 18.5 1 T r T , T 0 2 4 6 8

Thời gian (giờ)

Trang 22

Độ nhớt (cP) 58 Độ nhới (cP) Độ nhớt (cP) Ina —^—“ iss 4 sn Nhiệt độ xử lý: 45oC Cường dộ từ trường: 8600G “Thời gian chiếu từ: 2,2s dã ' Nhiệt dộ do: 34oC nó “ [Mẫu trắng a ®— Xử lý từ | ~ las 4 T T T T — " 3 4 4 K (a Thời gian (giờ) Xã : ` 2 À Hình 3.27 Thời gian lưu từ của dầu RPI 15.05 14s 4 ~ to 4 Ins 4 ˆ J < Nhiệt độ xứ ly d5 C

nod Cương đụ tự tường B600G

Then gian chica tit 2s 12.5 4 NHhiệi dỡ do 3ö C < - lúa ⁄ Mẫu trắng Xử lý từ Ws Là” 110 T T T T T T T T 1 " 2 a h x 10 Thời gian (giờ) woe ` 2 x Hình 3.28 Thời gian lưu từ của dau RP3 Hàn 13.5 ~| P—————^——-— uw Ins] 12.04 soe Wwe

Cuonp do ir jn ÑGQU Gary

1s “E1 gian vhiếu từ 3s 118 ] Nhiệt độ đo 360C) nod "— Mẫu trắng —*=— Xử lý từ 10.5 4 4 lủn T r T xa T r T r T1 ụ > 4 6 x lũ

Thời gian (giờ)

Trang 23

59

Thời gian lưu từ là khoảng thời gian để đầu sau khi xử lý từ trường vẫn giữ

được tác động cải thiện độ nhớt so với trước khi xử lý Đây là một yếu tố có ý nghĩa rất quan trọng trong thực tế khai thác và vận chuyển đầu, Thời gian lưu từ

càng dài, sự cải thiện tính lưu biến giữ được càng lâu thì càng thuận lợi cho việc

vận chuyển đầu và ngược lại

Kết quả thực nghiệm cho thấy thời gian lưu từ của sáu mẫu dầu thô được

â

khảo sát đều tương đối lâu (từ 4 — § giờ), tuỳ theo loại dầu Nguyễn nhân của sự sy z

khác biệt này lại một lần nữa có thể được giải thích dựa trên sự khác biệt của thành phần và các đặc trưng lý hoá của dâu nguyên liệu Các loại dầu có hàm lượng nhựa và asphanten cao thì khả năng lưu từ lâu hơn (hình 3.24, 3.27 — 29)

Thời gian lưu từ của cả 2 loại dẫu khai thác tại Vietxopetro đều có thể đáp ứng được yêu cầu thực tế Khoảng thời gian 4-5 giờ đủ để bơm dầu chẩy qua

đường ống đến hệ thống thu gom, nhất là đối với các giếng xa và rải rác như tại mỏ Rồng Điều này cho phép tiết kiệm hoá phẩm chống lắng đọng paraphin va

a7 22

giảm năng lượng trong quá trình bơm, gia nhiệt đầu và làm sạch đường ống, giảm chi phí khi phải đóng, làm sạch giếng khai thác

3.6 Khảo sát ảnh hưởng của từ trường tới sự lắng đọng paraphin

2

Trên cơ sở các điều kiện tối ưu đã được xác định cho từng mẫu dầu ở các mục 3 đến 5, chúng tôi tiến hành khảo sát quá trình lắng đọng paraphin xảy ra trong đường ống với các điều kiện sáu:

Nhiệt độ xử lý: 45°C

Thời gian chiề từ: 2 giây

Cường độ từ trường: 8600 Gauss

N

Thời gian khảo sát | giờ, 2 giờ, 3 gid

Trang 24

\ \ g động (#) —*— - Xử lý từ (§600G) Mẫu trắng khối lượng lắng đ ÀN £) XN N \ Ầ ø ( J \ = ⁄ = E) J / Mẫu trắng ấm if Xtt ly (36000) 2 / ea f/ a4 ff if / " 7 T T T T ad ts io lá đt +5 ae

Thời gim bing dong (git)

Hình 3.31 Ảnh hưởng của từ trường đến khả năng lắng đọng đầu BH-Oli Ống dọng tại ° = Mẫu trắng + Xử lý từ 600G) Xử lý từ (8600G) Khối lượng aot T r 7 ! 3 4

Thời gian ling dong (gid)

Trang 25

61 ae 8ñ Mẫu trắng a " *— Xử lý từ (8600G) a ® „ š We Z ao sh “ _ se OX a a = 7 Z 2 hol « a ‘6 Le x 3T a Le 3¬ Z for 4 a a : Ws 7 r tai T 7 T T ĩ T La 20 2.8 Mo

Thời gian ling dong (gid)

Trang 26

Bảng 3-2: Khối lượng lắng đọng các mẫu dầu Bạch Hổ

Thời BH-Mio BH-Oli CTP2

sian Mẫu trắng | Xử lý từ | Mẫu trắng | Xử lý từ | Mẫu trắng | XửN từ iG} 6,1 4,4 19,2 16,1} 16,7 {5 2(n) 9,5 7,4 21,6 19,3 18,1 15,1 3th) 11,8 9,8 22,8 21,0 [8.8 17,0 + Bảng 3-3: Khối lượng lắng đọng các mẫu dầu Rồng = xe > VERE oS Thời RPI RP3 RC2 gan | Miu tấng Xử lý từ | Mẫu tắng Xử lý từ | Mẫu trắng | Xứ lý từ 1h) 63 4.7 6,3 47 6,7 5,2 24h) 10,5 8,2 8,9 7,1 10,5 8,9 3(h) 1420 US 13382 12,4 10,7

So sánh khối lượng lắng đọng theo thdi gian (bang 3-2, 3-3), cho thay vdi

các mẫu dầu BH-Oii và CTP2 không xử lý, ở thời gian đầu lượng lắng đọng tăng rất nhanh (BH-Oli = 19,2g; CTP2 = l6,7g), nhưng sau thời gian 2 giờ và 3 giờ tốc độ tăng chậm lại Điều này có thể giải thích là đối với dầu không xứ lí, trong quá trình vận chuyển đầu ở các đoạn ống có nhiệt độ môi trường xung quanh thấp, do có sự trao đổi nhiệt, dẫn đến nhiệt độ dòng dầu hạ xuống dưới điểm sương Khi

đó xuất biện các mầm tình thể paraphin bám vào thành ống dẫn và do sự chênh

lệch nổng độ giữa dầu ở gần thành ống và trong lòng đồng dầu, các tinh thé paraphin ổ ạt, nhanh chóng bám vào thành ống theo cơ chế khuếch tần phân tử, lượng lắng đọng gia tăng đột ngột Sau một thời gian nhất định, nông độ paraphin o

Trang 27

oN Loo

sẽ dẫn đến quá trình lắng đọng tiếp theo chủ yếu theo cơ chế phân tán trượt,

lượng lắng đọng ít hơn Các kết quả thí nghiệm thu được cũng minh chứng cho các cơ chế lắng đọng paraphin đã nêu trên, với đầu BH-OIi và CTP2, (đồ thị 3.31

và 3.32) cho thấy độ đốc trong khoảng thời gian từ 0-1 giờ rất cao so với độ đốc

khoảng thời gian 1-3 giờ Trong khi đó, với các mẫu đầu có hàm lượng nhựa và asphanten cao (BH-Mio, RPI, RP3, RC2), thì trong thời gian 3 giờ khảo sất quá

trình lắng đọng không có sự gia tầng đội biến khối lượng, tuy vậy các mẫu CLÐ này có tính kết đính cao và khó xử lý Bang 3-4: % ức chế lắng đọng của các mẫu dầu khi xử lý từ Mẫu đâu % ức chế lắng đọng | ®% ức chế lắng đọng | % ức chế lắng đọng (ih) (2h) (3b) BH-Mio 27,9 22,1 17,0 BH-OW 16,2 10,7 7,9 CTP2 311 16,6 9,6 RPi 25,4 21,9 19.0 RC2 23,7 15,8 14,0 RP3 25,4 20,2 30,8 o id của các mẫu dầu khảo sát (bảng 3-4) ta Kết quá % ức chế lắng đọng sau 3

cho thấy tác dụng ức chế lắng đọng của từ trường có hiệu quả tốt ở các mẫu dâu

BH-Mio, RP1, RP3, RC2 (>14) và hiệu quả không cao ở mẫu BH-OH và CTP2

(<10%) Đặc biệt trong đó ?% ức chế lắng đọng trên mẫu dầu RP3 lên đến 30%

Điều này cho thấy tác dụng của từ trường lên các chất nhựa và asphanten rất rõ

ràng, ngoài ra hiệu quá xử lý còn phụ thuộc rất nhiều vào phân bố n-paraphin,

] gm cA tị A

Trang 28

64

Tác động của từ trường ở thời gian đầu trên dầu Bạch Hổ khá lớn (% giảm

lắng đọng = 31,1% với cường độ từ trường là 8600 Gauss) nhưng sau đó giảm rất nhanh theo thời gian, sau 3 giờ chỉ còn 9,6%, Trong khi đối với dầu Rồng thì hiệu quá ức chế lắng đọng không thay đổi nhiều trong suốt thời gian khảo sát Điều

nay được giải thích là đo sự khác nhau về hàm lượng nhựa và asphanten có trong hai loại dầu, trong đầu Bạch Hồ hàm lượng paraphin cao, hàm lượng nhựa và

asphalten thấp Do đó, khi đi qua vùng từ trường, các phân tử paraphin bị phân cực cảm ứng, sắp xếp trật tự theo hướng của từ trường, để dàng trượt lên các phần tử paraphin đã bám vào thành ống trước đó Sau một thời gian, đầu bắt đầu

Z

giải từ, hiệu quả ức chế lắng đọng giấm Ở dầu Rồng hàm lượng nhựa và asphalten cao hơn dầu Bạch Hể, trong điều kiện bình thường, chúng đóng vai trò như những chất làm bền nhỡ bao bọc lấy những vi tỉnh thể paraphin Khi bị chiếu từ các hạt keo nhựa, asphalien này bị từ hoá, tính phân cực tăng, làm tăng khả

năng solvat hóa các tỉnh thể paraphin, giữ các tinh thé nay ở trạng thái rời rạc,

dẫn đến xác suất gặp nhau giữa chúng thấp, lắng đọng giảm Các hợp chất nhựa

và asphanten này cũng có khả năng lưu từ lâu hơn nên sau 3 giờ khá năng ức chế

Trang 30

66

Kết quả trình bày trong bảng 3.5 cho thấy thành phan phần trăm của các bợp chất paraphin, nhựa và asphanten trong các mẫu cặn lắng đọng CTP2 và RP3

2“

không xử lý và xử lý từ hầu như không thay đổi, trong khi độ nhớt dẻo và ứn Ga

suất trượt giảm khá mạnh Các két qua nay cho thấy từ trường không làm thay làm thay đổi đặc tính của dòng chấy, ¬X ` ee ` Â ý đối thành phần của cặn lắng đọng, mà c ra tả năng sắp xếp của các phân tử paraphin-nhựa- z ty chay réi sang chay tang, | dã lá

asphanten trong quá trình lắng đọng, từ đó làm giảm lượng chất lắng đọng, độ nhát đếo cũng như ứng suất trượt,

Ngoài ra, hiệu quả tác động của từ trường trong việc giấm ứng suất trượt 9? của cặn lắng đọng trên hai mẫu dầu không giống nhau (CTP2 giảm từ 81,32 5 dyn/cm” xuống g 55,92 dyn/cm”, giấm 31,3% và cặn RP3 giảm đến 60%) Điều này x 1 một lần nữa cho thấy từ trường có tác dụng mạnh trên các chất nhựa và x

m ứng suất trượt của CLĐ cho phép gim áp suất asphanten trong dẫu Việc g

Trang 31

Kết quả phân bố n-paraphin của CLĐ CTP2 (hình 3.30) cho thấy CLĐ xử lý

từ trường có phân đoạn C¡;-C¿; chiếm 35,50% cao hơn so với mẫu trấn 8

(29,82%), trong khi phân đoạn từ C;¿-Cso của mẫu xử lý từ (chiếm 64,24%) giảm

hơn 5% so với mẫu trắng (69,8%), chính việc tăng phân đoạn n-paraphin có số carbon thấp và giảm phân đoạn n-paraphin có số carbon cao, làm cho cặn sau khi

xử lý từ mềm hơn, có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn, cảm quan trong quá trình

nghiên cứu cũng cho thấy hiện tượng này Ngoài ra, kết quả này còn góp phần làm sáng tổ về việc cặn lắng đọng sau khi xử lý từ có độ nhớt dếo và ứng suất trượt đều giảm Do đó, dễ xử lý bằng phương pháp nhiệt và nạo vét,

3.8 Khao sat ảnh hưởng của hàm lượng nước biển đến hiệu quả của từ trường trong việc giảm độ nhớt hỗn hợp đầu/nước

Để xác định định lượng ảnh hưởng của hàm lượng nước biển có trong dầu

đến hiệu quả cải thiện tính lưu biến của hỗn hợp đdẫu/nước sau khi được xử lý từ trường Điều này rất cần thiết khi xem xét ứng dụng thiết bị từ trường cho các giếng khai thác theo công nghé gasiift

Điều kiện thí nghiệm:

—_ Nhiệt xử lý từ trường: 45°C

—_ Cường độ từ trường: 8600 Gauss

Trang 33

Độ nhớt (eP) Độ nhớt (cP) 3300 ¬ 23000 ¬ 4 we ¬ 200C \ Nhiệt độ xứ lý: 45oC

¡800 - Cường độ từ trường: R©e00G

J \ Thời gian chiếu tử: 2,2% 1600-4 \\ 1 FT>*—~ Mẫu trấn 1400-4 | \\ \ F—*— Xử lý từ ° 1200 ¬ \ \\ 1000 ¬ ` 8004 \ 600 ¬ 400 = 200 7 T 7 ï : Tri ĩ 30 32 34 36 38 40 ö Hình 3.41 Mẫu dầu RP1/nước 50% 1090 9 \ ca ae ˆ 1 \ Nhiệt độ xử lý: 4SoC

sọa - \ Cường độ từ trugng: 8600G

Trang 34

70

Qua các kết quả trình bày trên các đồ thị 3.39 - 3.42, chúng tôi nhận thấy đối với hệ nhũ dầu/nước thì độ nhớt của hệ tăng khi tăng hàm lượng nước Ảnh hưởng của xử lý từ trường gia tăng khi hàm lượng nước biển trong hỗn hợp dầu nước gia tăng trên cả hai mẫu dầu CTP2 và RPI Đối với nhũ dầu CTP2/30%

nước, độ nhớt giảm đầu sau khi xử lý từ giảm từ 1100cP xuống 930eP (tại 30°C),

trong khi với mẫu 50% nước thì độ nhớt giảm từ 1780 cP xuống 1500 cP (tai 31°C) Diéu nay phù hợp với bản chất vật lý của tác động từ trường đến dòng chảy chứa các ion phân ly trong nước biển Trong điểu kiện như vậy, bên cạnh

việc lực từ trường làm xáo trộn lớp điện tử ngoài cùng của các phân tử không

phân cực như parafin, sắp xếp các phân tử nhựa và asphanten theo hướng lực từ thì lực Lorenz còn tác động lên các ion vô cơ tổn tại trong nước biển, gia tang kha năng nhiễm từ của hệ nhũ dầu/nước, khi đó chuyển động của hệ hai pha nước

trong dầu trật tự hơn, giẩm độ rối của dòng dầu, độ nhớt giảm

Kết quả chụp ảnh SEM của các mẫu nhũ dầu/nước

Trang 35

7l

Hình 3.46 CTP2 (50% nước) xử lý từ trường

Các ảnh SEM của các mẫu nhũ dâu/nước (hình 3.42 - 3.45) cho thấy từ

trường làm cho hệ nhũ dầu CTP2/50% nước rời rạc và các tinh thể paraphin nhỏ

hơn so với trong trường hợp 30% nước Điều này cũng phù hợp với kết luận của các tác giả [27]

Ngoài ra, độ nhớt của hệ nhũ dầu/nước rất lớn và tăng theo hàm lượng nước

có trong hệ Do vậy, ảnh hưởng tích cực của sự gia tăng hàm lượng nước biển đến

tác động cải thiện tính lưu biến của hỗn hợp dầu/nước khi xử lý từ cho một sự bảo

dam tốt để sử dụng thiết bị từ trường trong các giếng khai thác sử dụng công nghệ