Nghiên cứu sử ăn mòn của dầu ngậm nước từ mỏ bạch hổ và mỏ rồng đối với đường ống và điều chế, sử dụng chất ức chế ăn mòn trong vận chuyển dầu bạch hổ và dầu rồng

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ĐƠN ĐĂNG KÝ CHỦ TRÌ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI TRỌNMG ĐIỂM CẤP VIỆN KH&CN VIỆT NAM Kính gửi: Chủ tòch Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam Căn cứ thông báo của Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam về việc tuyển chọn đơn vò và cá nhân chủ trì thực hiện đề tài KHCN cấp Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam trong kế hoạch năm 2005, chúng tôi: a) Viện Công nghệ Hóa học 01 Mạc Đónh Chi, Q.1, TP. Hồ Chí Minh Tel: 08-8245195 Fax: 08.8293889 b) Lưu Cẩm Lộc PGS, TSKH, Viện trưởng Viện Công nghệ Hóa học Đòa chỉ : 01 Mạc Đónh Chi, Q.1, TP. Hồ Chí Minh Tel: 08-8245195 - 0918071573 E-mail: chemtech@hcm.fpt.vn Xin đăng ký chủ trì thực hiện đề tài: Nghiên cứu sự ăn mòn của dầu ngậm nước từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng đối với đường ống và điều chế, sử dụng chất ức chế ăn mòn trong vận chuyển dầu Bạch Hổ và dầu Rồng Thuộc hướng KHCN: Dầu khí Mã số đề tài: Hồ sơ đăng ký chủ trì thực hiện đề tài gồm: 1/ Thuyến minh đề tài KHCN 2/ Tóm tắt về hoạt động KHCN và năng lực của đơn vò đăng ký chủ trì đề tài 3/ Lý lòch khoa học của cá nhân đăng ký làm chủ nhiệm đề tài TP. Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 12 năm 2004 Cá nhân Thủ trưởng đơn vò đăng ký làm chủ nhiệm đề tài đăng ký chủ trì đề tài Lưu Cẩm Lộc VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM **************************** HỒ SƠ ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI TRỌNG ĐIỂM CẤP VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM Tên đề tài: Nghiên cứu sự ăn mòn của dầu ngậm nước từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng đối với đường ống và điều chế, sử dụng chất ức chế ăn mòn trong vận chuyển dầu Bạch Hổ và dầu Rồng + Thuộc hướng: Chương trình dầu khí + Đơn vò chủ trì: Viện Công nghệ Hóa học + Chủ nhiệm đề tài: PGS.TSKH. Lưu Cẩm Lộc + Những người tham gia thực hiện đề tài: ST T Họ và Tên Cơ quan công tác 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 PGS.TS.Nguyễn Thò Dung TS. Trần Thanh Phương CN. Nguyễn Thò Kim Dung KS. Bùi Thanh Hương TS. Đào Thanh Hùng CN. Đặng Thò Ngọc Yến KTV. Nguyễn Hoàng Tuấn Dũng Th.S. Hoàng Tiến Cường KS. Nguyễn Hữu Huy Phúc KS. Nguyễn Mạnh Huấn KS. Nguyễn Duy Bình TS. Phan Thanh Thảo Viện Công nghệ Hóa học TT Nghiên cứu & phát triển dầu khí Viện Công nghệ Hóa học Viện Công nghệ Hóa học Viện Công nghệ Hóa học Viện Công nghệ Hóa học Viện Công nghệ Hóa học Viện Công nghệ Hóa học Viện Công nghệ Hóa học Viện Công nghệ Hóa học Viện Công nghệ Hóa học Viện Công nghệ Hóa học TP.HCM, Tháng 12/2004 VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM **************************** HỒ SƠ ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI TRỌNG ĐIỂM CẤP VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM Tên đề tài: NGHIÊN CỨU SỰ ĂN MÒN CỦA DẦU NGẬM NƯỚC TỪ MỎ BẠCH HỔ VÀ MỎ RỒNG ĐỐI VỚI ĐƯỜNG ỐNG VÀ ĐIỀU CHẾ, SỬ DỤNG CHẤT ỨC CHẾ ĂN MÒN TRONG VẬN CHUYỂN DẦU BẠCH HỔ VÀ DẦU RỒNG Đơn vò chủ trì: Viện Công nghệ Hóa học Chủ nhiệm đề tài: PGS.TSKH. LƯU CẨM LỘC TP.HCM, THÁNG 12/2004 THUYẾT MINH ĐỀ TÀI TRỌNG ĐIỂM CẤP VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM Phần I: Thông tin chung về đề tài: 1. Tên đề tài: Nghiên cứu sự ăn mòn của dầu ngậm nước từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng đối với đường ống và điều chế, sử dụng chất ức chế ăn mòn trong vận chuyển dầu Bạch Hổ và dầu Rồng 2. Mã số: 3. Thời gian thực hiện: Từ tháng 1/2005 đến tháng 12/2006. 4. Cấp quản lý: Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam 5. Kinh phí: Tổng số: 450 triệu đồng Trong đó, từ ngân sách SNKH: 450 triệu đồng 6. Thuộc chương trình (nếu có): Dầu khí 7. Chủ nhiệm đề tài: - Họ và tên: Lưu Cẩm Lộc - Học hàm, học vò: PGS.TSKH - Chức vụ: Viện trưởng - Điện thoại: 08-8245195 Fax: 08-8293889 E-mail: Chembet41@hcm.vcn.vn 8. Đơn vò chủ trì đề tài: Viện Công Nghệ Hóa Học - Điện thoại: 08-8245195 Fax: 08-8293889 - Đòa chỉ: 01 Mạc Đónh Chi , Q.01, Tp. HCM Phần II: Nội dung KHCN của đề tài: 9 9. Mục tiêu của đề tài: 10 1. Tổng quan tài liệu, tìm hiểu nguyên nhân ăn mòn đường ống trong vận chuyển dầu. 11 2. Xác đònh hàm lượng nước của dầu Bạch Hổ và Rồng 12 3. Phân tích thành phần hóa học của nước tách ra khỏi sản phẩm giếng 4. Khảo sát khả năng tách lớp và tạo nhũ tương của dầu Bạch Hổ và dầu Rồng phụ thuộc vào hàm lượng nước và tính chất vật lý của dầu 5. Kiểm tra hoạt tính ăn mòn của nước tách ra khỏi sản phẩm giếng đối với thép hợp kim hiện đang được sử dụng làm đường ống dẫn dầu ở xí nghiệp Vietsopetro. 6. Tổng hợp chất ức chế ăn mòn 7. Thử nghiệm các chất ức chế ăn mòn để đánh giá hiệu quả chống ăn mòn của chúng khi nước tách ra khỏi dầu. 4 8. Lựa chọn chất ức chế ăn mòn thích hợp cho từng loại dầu và điều kiện sử dụng tối ưu. 10. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước: a) Nguyên nhân ăn mòn trong vận chuyển dầu: n mòn chiến phần quan trọng trong các trường hợp hư hỏng đường ống dẫn dầu. Một trong những yếu tố quyết đònh khả năng làm việc ổn đònh của ống dẫn dầu dưới biển là cường độ ăn mòn của chúng. Từ giếng khoan dầu có chứa nước vỉa với muối hòa tan, khí và khoáng. Trong giai đoạn đầu khai thác trong các giếng mới thường nhận được dầu không chứa hoặc chứa ít nước. Theo thời gian độ chứa nước của dầu tăng và trong các giếng cũ độ chứa nước có thể đạt tới 80-90%. Theo [1] trong vùng mỏ Bạch hổ có những giếng khoan tỷ lệ nước tới 80% trọng lượng. Khi độ chứa nước của dầu đạt 30% có thể tạo thành nhũ tương đủ bền. Để tránh tạo nhũ tương bền vững trong khai thác dầu người ta cho thêm chất phá nhũ. Khi có chất phá nhũ, dầu ngậm 3-5% nước và có hợp chất lưu huỳnh sẽ tạo nhũ tương không bền và pha nước tách ra, ăn mòn thiết bò tăng lên. Trong quá trình khai thác hàm lượng nước tăng, còn độ khoáng của nước vỉa giảm, nghóa là tính chất của nước vỉa thay đổi. Như người ta đã biết bản thân dầu và khí không gây ăn mòn nội. Ăn mòn nội bề mặt ống dẫn là do tác dụng của các chất ăn mòn chứa trong sản phẩm giếng như nước giếng khoáng; sản phẩm phản ứng wae¿5Ÿ55Ÿ 5 5 µ bằngŸŸ‚Ÿ"Lí chua ( H 2 W rà CO 2 ) … NfØIên cứu ăb Mòn các giếng dầu ở Tây Siberi các nhà khoa học Nga cho thấy yếu tố quyết đònh không phải là tính ăn mòn của nước giếng mà do sự tách lớp các pha dầâu, nước. Các hư hỏng đường ống diễn ra trong vận chuyển dầu nhiễm nước 50-95% và có tốc độ dòng là 0,1-0,9 m/giây. Trong điều kiện này diễn ra sự phân lớp nước- dầu trong đường ống. Khi phân lớp trên bề mặt phân chia pha dầu-nước sẽ tạo thành tạo dòng xoáy có khả năng bóc màng carbonat sắt bảo vệ ra khỏi phần dưới của đường ống. Dẫn tới tạo cặp macro-ganvanic giữa phần kim loại bò bóc ra và phần bề mặt còn lại của ống dẫn còn được phủ lớp bảo vệ, tạo thành vết rỗ. Vậy, ăn mòn nội ống dẫn dầu, khí là do việc tách lớp nhũ tương dầu – nước và tạo lớp nước. Nguy cơ ăn mòn ống dẫn dầu tăng lên khi lượng nước chứa trong dầu tăng. Trên bề mặt thép tiếp xúc với dầu, thực tế không bò ăn mòn do dầu không phải là chất điện phân. Do đó khi bề mặt thép tiếp xúc với hỗn hợp nước giếng dầu và dầu thì phần bề mặt tiếp xúc với nước bò ăn mòn, còn phần bề mặt tiếp xúc với dầu không bò. Ăn mòn mạnh cũng nhận thấy trong các thiết bò các thiết bò làm việc trong giếng khoan ngập nước, trong sản phẩm khai thác của nó chứa lượng lớn nước giếng dầu. Cường độ ăn mòn thiết bò bằng thép phụ thuộc vào pha nào chuyển động trong giếng- dầu hay nước- phủ bề mặt kim loại tốt hơn. Trong điều kiện bề mặt kim loại bò phủ dầu tốt hơn thì trên bề mặt kim loại có màng dầu bảo vệ và kim loại không bò ăn mòn. Khi bề mặt bò phủ nước thì ăn mòn diễn ra rất mạnh. Các yếu tốc cơ bản ảnh hưởng đến hoạt độ ăn mòn của nước vỉa: - Độ khoáng tổng; - Độ axit của nước (pH) - Nhiệt độ và tốc độ chuyển động của nước so với bề mặt kim loại; - Tỷ lệ thể tích nước và dầu; - Hàm lượng khí ăn mòn trong nước ( oxy, hydrosulfur, CO 2 ). Hoạt tính ăn mòn của nước giếng dầu được khai thác cùng với dầu phụ thuộc nhiều vào hàm lượng khí ăn mòn và tỷ lệ thể tích nước và dầu trong hỗn hợp khai thác hơn là hàm lượng muối. Cơ chế ăn mòn kích hoạt thép dưới tác dụng của H 2 S liên quan với ăn mòn anod và catod. Chênh lệch điện thế giữa hai cực đạt tới 0,2-0,3 v, có khả năng tăng ăn mòn thép. Khi hàm lượng H 2 S đạt đến 2 mg/l nó tác dụng với thép cacbon và tạo thành màng sulfua có tính bảo vệ, nhưng tính chất này mất đi khi hàm lượng H 2 S tăng. Cấu trúc màng sulfua trên bề mặt kim loại có ảnh hưởng mạnh đến tốc độ ăn mòn thép trong nước. Tính ăn mòn cao của H 2 S và sulfua đòi hỏi phải giảm hàm lượng của chúng trong nước. Tốc độ ăn mòn diễn ra với khử phân cực hydro được xác đònh bởi độ pH của dung dòch, nhiệt độ, áp suất riêng phần ( hàm lượng) hydro, bản chất của tạp chất đóng vai trò là catod, tỷ lệ diện tích catod và anod. Xác suất diễn ra quá trình ăn mòn khử phân cực hydro giảm khi độ pH tăng. Đối với các kim loại kỹ thuật quan trọng như sắt, khi trong nước không chứa hydrosulfua, ăn mòn không đáng kể khi pH>5. Giá trò pH là yếu tố quan trọng, ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn trong môi trường nước. Trong khoảng pH= 6,5-9,5 tốc độ ăn mòn kim loại hầu như cố đònh và phụ thuộc vào sự khuyếch tán oxy hòa tan đến bề mặt kim loại. Ở vùng pH thấp tốc độ ăn mòn tăng do ăn mòn khử phân cực hydro. Khi pH >10 tốc độ ăn mòn thép không đáng kể. Khi pH < 7 ăn mòn thiết bò đồng đều và sản phẩm tạo thành bò nước rửa trôi. Trong khoảng pH= 7-10 ăn mòn mang tính cục bộ. Hàm lượng oxy trong nước vỉa có vai trò quan trọng trong việc quyết đònh tốc độ ăn mòn thiết bò. Với nồng độ oxy hòa tan 7 mg/l tốc độ tăng tỷ lệ thuận với hàm lượng oxy hòa tan. Phản ứng điện khử oxy – quá trình khử phân cực oxy có vai trò quan trọng nhất 6 trong các quá trình ăn mòn. Nó có thể xảy ra với tất cả các kim loại kỹ thuật trong môi trường trung hòa và kiềm. Tốc độ của quá trình này phụ thuộc vào áp suất riêng phần oxy trong hệ. Khi loại oxy ra khỏi dung dòch xác suất các quá trình ăn mòn khử phân cực oxy giảm. Trong nước vỉa còn chứa chất hoạt động bề mặt – chất phá nhũ được sử dụng để phá nhũ dầu. Các chất phá nhũ hiện nay được sử dụng là chất hoạt động bề mặt dạng không ion, tạo tác dụng ưa nước trên bề mặt kim loại, đẩy lớp bảo vệ và tăng cường ăn mòn. Nước giếng dầu có thể được phân loại thành hai nhóm chính bicarbonat natri ( pH= 8) và clorua canxi(pH= 4-6). Thành phầân hóa học của nước clorua canxi có hàm lượng ion Na + và Cl - cao và có hàm lượng ion Ca 2+ thấp. Thành phần chính của nước bicarbonat natri là các ion Na + , Cl - , SO 4 2- , HCO 3 - và CO 3 - . Đặc điểm của nước loại này là có CO 3 2- và hàm lượng Ca 2+ không đáng kể. Phụ thuộc vào hàm lượng ion Ca 2+ và CO 2 hòa tan, nước có khả năng kết tủa carbonat can xi (CaCO 3 ) trên bề mặt hoặc hòa tan nó. Nước có khả năng kết tủa CaCO 3 trên bề mặt ống dẫn tạo màng CaCO 3 , cản trở ăn mòn tiếp diễn. Nếu nước dư CO 2 thì nó không có khả năng tạo màng bảo vệ này, do đó có khả năng ăn mòn cao. Dư hoặc thiếu khí CO 2 trong nước được biểu thò qua chỉ số bão hòa . Khi chỉ số bão hòa có giá trò dương trong nước tạo kết tủa CaCO 3 , còn khi nó âm- nước hòa tan CaCO 3 . Một trong những phương pháp giảm hoạt tính ăn mòn của nước là xử lý nó nhằm chuyển chỉ số bão hòa từ âm sang dương, bằng cách thêm hydroxit natri hoặc vôi vào nước. Trong trường hợp nếu nước có cường độ tạo carbonat canxi cao trên thành ống dẫn, làm tắc ống thì nước cần được trung hòa. Khi tăng hàm lượng muối trong nước và trên kim loại không có lớp bảo vệ tốc độ ăn mòn của thép cacbon và thép không hợp kim tăng do độ dẫn điện của môi trường, ảnh hưởng của các khí hòa tan, clorua và sulfat tăng. Khi hàm lượng muối trong nước lạnh không quá 100mg/l trong phần lớn trường hợp ăn mòn không đáng kể. Vấn đề phức tạp hơn khi hàm lượng muối đạt tới 2000 mg/l hoặc cao hơn. Trong trường hợp này ăn mòn mạnh không chỉ đối với thép cacbon và không hợp kim, mà cả các vật liệu bền ăn mòn. Clorua và sulfat tăng khả năng ăn mòn của nước. Tốc độ ăn mòn thép cacbon khi trong nước chứa clorua ở nhiệt độ 60 o C tăng đến 2,6g/m 2 .h khi hàm lượng của nó tăng đến 180mg/l . Sản phẩm ăn mòn thép cacbon có tác dụng như lớp bảo vệ khi hàm lượng clorua là 75 mg/l, nhưng tính bảo vệ của màng carbonat giảm khi hàm lượng ion sulfat cao hơn 100 mg/l. Clorua và sulfat có tác dụng ăn mòn cục bộ trên bề mặt thép. Một số chất hữu cơ có tính axit làm giảm độ pH của nước dẫn tới làm tăng tốc độ ăn mòn. Khi có các sản phẩm dầu trong nước sự vận chuyển oxy đến bề kim loại tăng. Trong thực tế công nghiệp dầu mỏ đồng thời xuất hiện một số cơ chế ăn mòn nhưng phần lớn phản ứng ăn mòn trong khai thác dầu theo cơ chế điện hóa. Theo nhiều nghiên cứu ăn mòn điện hóa và ăn mòn carbonat trong đường ống là do có sự tách lớp nhũ tương dầu và tạo lớp nước tự do. Trong nhiều quá trình ăn mòn vẫn phát triển mặc dù đã sử dụng chất ức chế. Trong các nghiên cứu đã cho thấy có sự ăn mòn cục bộ ở phần dưới của ống dẫn dầu, khí và nước. b) Các phương pháp chống ăn mòn: Từ các nghiên cứu về quá trình ăn mòn có thể có các phương pháp chống ăn mòn sau: - tác động lên kim loại; - tác động lên môi trường ăn mòn; 7 - cách ly kim loại với môi trường; - bảo vệ catod; - thay kim loại bằng các chất phi kim loại. Nhóm thứ nhất liên quan với quá trình chế tạo kim loại và tạo hợp kim cho kim loại, xử lý nhiệt và cơ. Để thép bền ăn mòn tạo hợp kim với niken, crom, và đôi khi thêm phụ gia platin, palady, bạc hoặc đồng. Tạo hợp kim bền ăn mòn thép được ứng dụng hạn chế do chi phí cao. Hiện nay phương pháp chính chống ăn mòn nội đường ống là sử dụng các chất ức chế ăn mòn và phủ lớp vật liệu bền ăn mòn bên trong đường ống. Cách ly kim loại nhờ lớp bảo vệ là phương pháp được ứng dụng rộng rãi nhất để chống ăn mòn. Đối tượng bảo vệ chống ăn mòn theo phương pháp này là các bể chứa, hệ thống ống dẫn, thiết bò ngầm và giếng khoan. Các chất phủ được sử dụng là bitum, nhựa epoxy, emal, sơn và polymer. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi nhưng chúng vẫn không đáp ứng tính bền ăn mòn ở điều kiện nhiệt độ cao, không sử dụng lâu dài nên đòi hỏi phải thay thế bằng các ống dẫn mới, làm tăng chi phí. Do đó, trên thực tế phương pháp bảo vệ bằng chất ức chế được sử dụng hiệu quả hơn. Để tăng độ chống ăn mòn của thiết bò cần tiến hành các phương pháp chống ăn mòn như trung hòa và ức chế môi trường. Trung hòa môi trường nên tiến hành sau giai đoạn xử lý axit giếng dầu. Phương pháp chống ăn mòn bằng chất ức chế có thể ứng dụng trong bất cứ giai đoạn xử lý nào và đưa chất ức chế vào môi trường ăn mòn ở bất kỳ vò trí mong muốn nào mà không làm thay đổi quá trình công nghệ khai thác, vận chuyển và chế biến dầu. Cơ chế tác động của chất ức chế là thay đổi tốc độ phản ứng điện hóa. Theo cấu tạo hóa học chất ức chế ăn mòn là hợp chất cao phân tử có tính hoạt độ bề mặt rõ ràng. Khi bề mặt kim loại tiếp xúc với môi trường ăn mòn chất ức chế sẽ hấp phụ trên bề mặt, tạo màng bảo vệ, làm giảm tốc độ các quá trình ăn mòn điện hóa. Các chất chứa nitơ- đồng đẳng muối amoni tứ cấp và imidazolin thuộc nhóm chất hoạt động bề mặt cation có tác dụng bảo vệ cao nhất. Do tạo thành màng bảo vệ nên chúng làm cho bề mặt kim loại có tính kỵ nước, nên nước khó tiếp cận được. Ở Nga và các nước khác hiện nay đang sử dụng các chất ức chế ăn mòn cho công nghiệp dầu sau: cationat 7 – là diamin alyphatic; ИКБ-2 – là muối imidozolin tứ cấp; catapin A- muối amoniun tứ cấp của xăng piridin…Các chất ức chế chống ăn mòn của hydrosulfua là И-1-А, chống ăn mòn nước giếng dầu – ИКБ2 và ИКБ4, chống ăn mòn của CO 2 – ИКСГ-1. Hiệu quả chống ăn mòn của các chất ức chế này đạt tới 92-98%. Tuy nhiên, việc lựa chọn chất ức chế là khâu quan trọng và phức tạp vì có chất ức chế có hiệu quả bảo vệ cao cho sản phẩm của giếng này nhưng có hiệu quả kém cho giếng khác. Mặt khác chất ức chế ăn mòn có thể bò phân huỷ hoặc polymer hóa tạo thành các chất nhớt, dính làm tắc hệ. Chất ức chế cũng gây ra các vấn đề như tạo bọt và tạo nhũ trong vùng tiếp xúc khí với dầu. Do đó, để ứng dụng chất ức chế ăn mòn vào thực tế cần nghiên cứu lựa chọn chất ức chế phù hợp với từng loại dầu và xác đònh được hàm lượng tối ưu của chúng cần đưa vào dầu. c) Chất ức chế ăn mòn Chất ức chế làm chậm quá trình ăn mòn bằng cách: - Làm gia tăng đặc tính phân cực anod hay catod. - Làm giảm quá trình chuyển động hay khuyếch tán của các ion đến bề mặt kim loại. - Làm gia tăng điện trở của bề mặt kim loại. Chất ức chế ăn mòn được phân loại như sau: 8 - Chất ức chế thụ động: làm thụ động hóa bề mặt của kim loại. Có hai loại ức chế ăn mòn thụ động: o Oxi hóa anion, như cromate, nitrite, nitrate, … có khả năng làm thụ động thép khi không có mặt oxy. o Các ion không oxi hóa như phosphate, tungstate, molybdate,… thì cần có oxy để thụ động thép. Những chất ức chế trên làm việc rất hiệu quả và được sử dụng rộng rãi trong hệ thống làm lạnh và tuần hoàn của động cơ đốt trong, tháp làm lạnh. - Chất ức chế catod: làm chậm phản ứng catod hay kết tủa lựa chọn để làm tăng và giới hạn quá trình khuyếch tán của các ion có thể khử tới được bề mặt. Chất ức chế catod hoạt động theo 3 cơ chế sau: o Đầu độc catod: Các ion As 3+ , Sb 5+ , Se 4+ , Te 4+ , S, CN có khả năng ngăn ngừa sự hình thành khí H 2 từ nguyên tử Hydro nên được gọi là chất đầu độc catod . o Kết tủa catod: một số ion như Ca, Zn, Mg có thể bò kết tủa dưới dạng oxit tạo thành một lớp bảo vệ trên kim loại. o Chất loại oxy: ức chế ăn mòn bằng cách ngăn ngừa quá trình khử phân cực gây ra bởi oxy. Nguyên tắc của cơ chế này là các ion sulfite hay bisulfite phản ứng với oxy hòa tan tạo thành dạng sulfate giúp làm giảm quá trình ăn mòn. Na 2 SO 3 được sử dụng rộng rãi nhất. Đây là phản ứng oxy hóa khử nên cần xúc tác Co hay Ni. - Chất ức chế hữu cơ: thường được tạo dưới dạng một lớp bảo vệ kim loại bằng cách hình thành một lớp film kỵ nước trên kim loại. Hiệu quả làm việc của chất ức chế loại này phụ thuộc vào thành phần hóa học, cấu trúc phân tử, và tính ái lực với bề mặt kim loại. Khả năng bò hấp thụ của chất ức chế hữu cơ phụ thuộc vào điện tích ion của chất ức chế và điện tích của bề mặt. Chất ức chế cation như các amines, hay chất ức chế anion như các sulfonates sẽ được hấp thụ ưu tiên phụ thuộc vào kim loại tích điện âm hay dương. - Chất ức chế kết tủa: tạo thành dạng film trên bề mặt kim loại, làm nghẽn các tâm anod và catod. Silicate và photphate được xếp vào loại chất ức chế này. - Chất ức chế ăn mòn bay hơi: là những hợp chất được vận chuyển từ một môi trường khí đến các tâm ăn mòn bằng quá trình bay hơi. Chất ức chế cũng có thể được chia thành 2 nhóm lớn: vô cơ và hữu cơ.  Chất ức chế vô cơ gồm: Cromat ( Na 2 Cr 2 O 7 , K 2 Cr 2 O 7 , K 2 CrO 4 , Li 2 CrO 4 , (NH 4 ) 2 CrO), có khả năng chống ăn mòn cao cho thép, đồng thau, đồng, nhôm trong môi trường nước , nhưng không chống ăn mòn cho kẽm. Hiệu quả cao, giá thành thấp nên khả năng áp dụng của của cromat cao, nhưng nó có độ độc cao. Vonadat, vonframat, molibdat (NaVO 3 , Na 2 VO 4 , Na 2 WO 4 , Na 2 Mo 2 O 7 , và các chất khác) có khả năng ức chế ăn mòn thép cácbon và thép không rỉ trong môi trường nước, nhưng molibdat natri tăng ăn mòn đồng thau. Chất ức chế này ít độc hơn so với cromat và giảm đóng cặn. Nitrit ( NaNO 2 , KNO 2 )- là các chất ức chế ăn mòn hiệu quả cho thép trong dung dòch muối. Phospat gồm meta-, orto-, polyphosphat natri có hiệu quả ức chế kém cromat và nitrit, nhưng chúng không độc và chống tạo cặn. Do có giá thành thấp, không độc và kìm hãm ăn mòn bề mặt nên polyphosphat được sử dụng rộng rãi để ức chế ăn mòn 9 cho thép, đồng, kẽm, đồng thau. Meta- và ortophosphat chỉ ức chế ăn mòn cho thép cacbon. Silicat natri (nNa 2 O.mSiO 2 ) chống ăn mòn thép cácbon, đồng, nhôm và đồng thau đã mạ kẽm. Silicat vơí modul 2-3,5 có hiệu quả nhất .  Chất ức chế hữu cơ Chất ức chế hữu cơ quan trọng nhất là hợp chất chứa nitơ, trong đó có polycrilamid, etyl- hoặc dimetylamoni phosphat, etyldiamintetraacetat natri, hợp chất của nó với phenol phosphat natri thế ba lần, ure và các hợp chất khác. Chất ức chế hợp chất chứa nitơ được sử dụng ở Nga là ИКБ-4 “В”, ИКБ-8, ИКБ-6-2 “3”. Chúng là các chất hoạt động bề mặt cao phân tử cation hoạt tính. ИКБ-4 “В” và ИКБ-8 ứng dụng trong môi trường nước trung hòa chứa muối hòa tan và oxy. ИКБ-6-2 “3” – trong môi trường nước chứa muối hòa tan và khí ăn mòn như CO 2 , oxy và hydrosulfua. Chất ức chế loại này có tác dụng rửa, hiệu quả bảo vệ đạt 70-90%, phát triển sinh học giảm 2-3 lần Chất ức chế hợp chất nitơ như И-30Д, КПИ-5, КПИ-5/1 được quan tâm. Chất ức chế И- 30Д ứng dụng cho môi trường khoáng yếu có chứa hydrosulfua, CO 2 , oxy. Chất ức chế КПИ-5, КПИ-5/1 thuận lợi khi ứng dụng trong môi trường trung hòa. Thêm 0,43-0,9 mg/l chất ức chế này sẽ mất hoàn toàn ăn mòn thép ở nhiệt độ 20-100 o C. Chất ức chế hệ КПИ có hiệu quả tác dụng lâu dài và có thể được ứng dụng trong hệ tuần hoàn nước kín. Để bảo vệ kim loại đen trong môi trường nước có chứa sản phẩm dầu, nên sử dụng amin arilstearyl, hỗn hợp axit dicacbon C 21 với hợp chất mono- hoặc dialkanoamid và các hợp chất khác với nồng độ 25-100 mg/l. Để bảo vệ thép, đồng thau, đồng, nhôm trong nước nhạt và nước biển sử dụng benzocriazol cacboxyl. Trong công nghiệp ở Nga người ta sử dụng các chất ức chế hữu cơ như ИК-40, ИКН- 4ВМ, МКАР-1, И-4Д và một số chất khác để chống ăn mòn thiết bò công nghiệp dầu khí bò nước giếng dầu ăn mòn. Tóm lại, đánh giá nguy cơ ăn mòn, nghiên cứu biện pháp bảo vệ đường ống trong quá trình khai thác, vận chuyển khỏi ăn mòn là vấn đề cấp bách. Để thực hiện nhiệm vụ này cần phân tích các nguyên nhân gây ăn mòn và nghiên cứu các biện pháp khắc phục. 11 11. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng: - Thu thập tài liệu về nguyên nhân ăn mòn trong khai thác và vận chuyển dầu, các biện pháp hạn chế ăn mòn, các phương pháp tổng hợp chất ức chế ăn mòn của nước vỉa đối với thép. - Mẫu dầu: mẫu của mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng - Xác đònh hàm lượng nước trong dầu theo tiêu chuẩn ANSI/ASTM D96 – 73 : nước và sediment trong dầu thô - Đánh giá khả năng tạo nhũ và tách nước : được tiến hành theo ASTM D1401- 67 “ Emulsion Chacteritic Of Petroleum Oil And Synthetic Fuilds”. - Phân tích thành phần hoá học của nước tách ra từ sản phẩm giếng : • Phân tích các chỉ tiêu :Hàm lượng muối, hàm lượng các ion vô cơ đa lượng: Ca 2+ , Mg 2+ , K + , Na + …., Cl - , SO 4 2- , NO 3 - …., độ pH, độ oxi hóa, hàm 10 [...]... học của nước tách ra khỏi dầu Bạch Hổ và Rồng Khả năng tách lớp và tạo nhũ tương của dầu Bạch Hổ và dầu Rồng phụ thuộc vào hàm lượng nước, khi hàm lượng nước thay đổi từ 5 đến 80% Bảng phân tích khả năng ăn mòn của nước tách ra khỏi dầu Bạch Hổ và Rồng Đầy đủ số liệu để có thể phân tích và đánh giá yếu tố ảnh hưởng đến khả năng ăn mòn của nước vỉa Cảnh báo khả năng tách lớp nước trong vận chuyển dầu Bạch. .. dầu Bạch Hổ và dầu Rồng phụ thuộc vào hàm lượng nước, khi hàm lượng nước thay đổi từ 5 đến 80% - Phân tích một số tính chất vật lý của dầu và thành phần dầu Bạch Hổ và dầu tho.â - Kiểm tra hoạt tính ăn mòn của nước tách ra khỏi sản phẩm giếng đối với thép hợp kim hiện đang được sử dụng làm đường ống dẫn dầu ở xí nghiệp Vietsopetro Tổng hợp chất ức chế ăn mòn - Hàm lượng nước của mẫu dầu Bạch Hổ và Rồng. .. Hổ và dầu Rồng e) Kiểm tra hoạt tính ăn mòn của nước tách ra khỏi sản phẩm giếng đối với thép hợp kim hiện đang được sử dụng làm đường ống dẫn dầu ở xí nghiệp Vietsopetro trong phòng thí nghiệm f) Tổng hợp chất ức chế ăn mòn g) Thử nghiệm các chất ức chế ăn mòn để đánh giá hiệu quả chống ăn mòn của chúng trong nước tách ra khỏi dầu h) Nghiên cứu tính tạo bọt và tạo nhũ trong dầu của chất ức chế Năm... với sản phẩm của đề tài thuộc hướng phát triển công nghệ: TT Tên sản phẩm Yêu cầu kỹ thuật, công nghệ, kinh tế 1 Các chất ức chế ăn mòn cho Ứng dụng được trong vận chuyển dầu dầu Bạch Hổ và dầu Rồng Bạch Hổ và dầu Rồng, có chất lượng tương đương với chất ức chế ngoại nhập hiện đang được sử dụng 18 Khả năng và phương thức ứng dụng kết quả đề tài: Trong quá trình khai thác và vận chuyển dầu và khí xuất... chế Năm 2006: Thử nghiệm chất ức chế ăn mòn a) Xác đònh hàm lượng tối ưu của chất ức chế ăn mòn cho từng lọai dầu và với hàm lượng nước khác nhau b) Lựa chọn chất ức chế ăn mòn thích hợp cho từng loại dầu và điều kiện sử dụng tối ưu c) Chế tạo 100 lit chất ức chế ăn mòn tốt nhất cho từng lọai dầu d) Ký hợp đồng thử nghiệm với Công ty liên doanh dầu khí Vietsov e) Viết báo cáo và chuẩn bò nghiệm thu 13... khỏi dầu Bạch Hổ và Rồng - Kết luận khả năng tách lớp và tạo nhũ tương của dầu Bạch Hổ và dầu Rồng phụ thuộc vào hàm lượng nước, khi hàm lượng nước thay đổi từ 5 đến 80% - Kết quả nghiên cứu khả năng ăn mòn của nước tách ra khỏi dầu Bạch Hổ và Rồng - Các mẫu chất ức chế ăn mòn mỗi lọai 100 lit - Bài báo khoa học 16 Yêu cầu khoa học đối với sản phẩm tạo ra: TT Tên sản phẩm Yêu cầu khoa học 1 Hàm lượng nước, ... Hóa học Phân tích mẫu nước vỉa và dầu Nghiên cứu ăn mòn Phân tích mẫu nước vỉa và dầu Chuẩn bò thiết bò nghiên cứu và hóa chất Chuẩn bò thiết bò và hóa chất Nghiên cứu ăn mòn và điều chế chất ức chế ăn mòn -nt-ntĐiều chế chất ức chế ăn mòn Số thán g làm việc 24 4 4 20 6 4 6 6 24 24 24 10 Phần V: Kinh phí thực hiện đề tài: 23 Kinh phí đề tài phân theo các khoản chi: (tổng số, trong đó thuê khoán chuyên... dung nghiên cứu: - Năm 2005 Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm a) Phân tích hàm lượng nước của dầu Bạch Hổ và Rồng b) Phân tích thành phần hóa học của nước tách ra khỏi sản phẩm giếng 11 c) Khảo sát khả năng tách lớp và tạo nhũ tương của dầu Bạch Hổ và dầu Rồng phụ thuộc vào hàm lượng nước, khi hàm lượng nước thay đổi từ 5 đến 80% d) Phân tích một số tính chất vật lý của dầu và thành phần dầu Bạch Hổ và. .. hạn chế ăn mòn, các phương pháp tổng hợp chất ức chế ăn mòn của nước vỉa đối với thép - Lấy mẫu dầu mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng; - Chuẩn bò mẫu thép dùng cho ống dẫn dầu Việt Nam Lưu Cẩm Lộc Nguyễn Thò Dung Nguyễn Mạnh Huấn Nguyễn Duy Bình - Phân tích hàm lượng nước của dầu Bạch Hổ và Rồng - Phân tích thành phần hóa học của nước tách ra khỏi sản phẩm giếng - Khảo sát khả năng tách lớp và tạo nhũ tương của dầu. .. dầu của chất ức chế Xác đònh hàm lượng tối ưu của chất ức chế ăn mòn cho từng lọai dầu và với hàm lượng nước khác nhau Chế tạo 100 lit chất ức chế ăn mòn tốt nhất cho từng lọai dầu Vietsovpetro Lựa chọn chất ức chế thích hợp cho từng lọai dầu Hòang Tiến Cường Lựa chọn liều lượng chất ức chế tối ưu cho từng lọai dầu chứa hàm lượng nước khác nhau 2-3 chất ức chế, mỗi lọai 100 lit Nguyễn Hữu Huy Phúc Nguyễn . đăng ký chủ trì thực hiện đề tài: Nghiên cứu sự ăn mòn của dầu ngậm nước từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng đối với đường ống và điều chế, sử dụng chất ức chế ăn mòn trong vận chuyển dầu Bạch Hổ và dầu. HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM Phần I: Thông tin chung về đề tài: 1. Tên đề tài: Nghiên cứu sự ăn mòn của dầu ngậm nước từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng đối với đường ống và điều chế, sử dụng chất ức chế ăn. tế 1 Các chất ức chế ăn mòn cho dầu Bạch Hổ và dầu Rồng Ứng dụng được trong vận chuyển dầu Bạch Hổ và dầu Rồng, có chất lượng tương đương với chất ức chế ngoại nhập hiện đang được sử dụng. 18.