TỔNG HỢP NANO COMPOSITE Fe3O4 ỨNG DỤNG TRONG TĂNG CƯỜNG THU HỒI DẦU, CHỐNG SA LẮNG MUỐI VÀ ĂN MÒN ĐƯỜNG ỐNG KHAI THÁC
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC BỘ MƠN KỸ THUẬT HỮU CƠ ĐỒ ÁN MÔN HỌC TỔNG HỢP NANO COMPOSITE Fe3O4 ỨNG DỤNG TRONG TĂNG CƯỜNG THU HỒI DẦU, CHỐNG SA LẮNG MUỐI VÀ ĂN MÒN ĐƯỜNG ỐNG KHAI THÁC GVHD: PGS TS NGUYỄN PHƯƠNG TÙNG Nội dung Tổng quan Thực nghiệm • • • • Tình hình chung Tăng cường thu hồi dầu Vât liệu nanocomposite Cơ sở lý thuyết • Quy trình tổng hợp nano Fe3O4 • Biến tính bề mặt • Khảo sát tính hạt nano composite Fe3O4 Tình hình chung Dầu mỏ 87% - Nhiên liệu - Nguyên liệu - Sản xuất điện Dầu mỏ - nguồn máu giới Tình hình chung Thực trạng Nhu cầu sử dụng ngày cao 87 triệu thùng/ngày 32 tỷ thùng /năm Tăng khoảng 11,5% /năm Khan mỏ dầu Trữ lượng tham dò hàng năm giảm 6,7 % Thăm dị, tìm kiếm khó khăn Trang thiết bị đại Kỹ thuật cao Dầu mỏ - “Vàng đen” có nguy bị tuyệt chủng Tình hình chung Giải pháp Đa dạng hóa nguồn lượng Tiết kiệm lượng Tăng cường thu hồi dầu Tăng cường thu hồi dầu Quá trình khai thác Dầu khai thác lượng tự nhiên vỉa Bơm ép chất lưu để trì áp suất vỉa Tăng khả rút dầu, giúp ta thu lại lượng lớn dầu lại bể Tăng cường thu hồi dầu Tăng độ nhớt hệ dung dịch bơm ép Giảm sức căng bề mặt hai pha dầu/ nước Thay đổi tính dính ướt đá vỉa Tăng cường thu hồi dầu phương pháp Phương pháp nhiệt Phương pháp khí - Bơm ép chất lưu nóng vào vỉa : nước nóng, nước,… - Đốt chỗ Bơm ép khí vào vỉa làm giảm độ nhớt , tăng khả linh động dầu thô tạo áp lực để đẩy dầu lên Phương pháp bơm ép hóa chất Sử dụng hóa chất đặc biệt ( polymer, chất HĐBM, )nhằm tăng hiệu suất đẩy dầu nhờ làm giảm SCBM Tăng cường thu hồi dầu Chất hoạt động bề mặt Tập trung giao diện lỏng - lỏng, làm giảm sức căng bề mặt dầu với môi trường nước Tăng cường thu hồi dầu Cơ chế tác động chất HĐBM Tăng hệ số mao dẫn Nc Cải thiện tính dính ướt nước đá vỉa σ so −σ sw cosθ = σ wo Lake (1989) dầu σwo σso Chọn cách giảm lực mao dẫn Chất HĐBM giúp giảm lực mao dẫn cách giảm SCBM hai pha dầu nước σsw θ nước chất rắn Thay đổi tính dính ướt đá vỉa từ dính ướt dầu sang dính ướt nước hay dính ướt trung gian Tăng cường thu hồi dầu Vật liệu nanocomposite Nanocomposite Fe3O4 Tăng cường thu hồi dầu Chống xa lắng muối Chống ăn mòn đường ống khai thác Vật liệu nanocomposite nano Fe3O4 Vật liệu tổ hợp 2-5 nm Có cấu trúc tương tự cầu bên có nhân với kích thước nano, bọc bên lớp vỏ tạo vật liệu thứ hai (polymer hữu cơ) Vật liệu nanocomposite Quá trình phát triển Năm 2006, X Liu et al tổng hợp loại vật liệu có cấu trúc dạng core/shell với hạt nano SiO2 đóng vai trị hạt nhân bao bọc phân tử polymer Năm 2007, Jianping Ge et al tổng hợp vật liệu core/shell siêu từ tính, với hạt nhân oxit sắt từ Fe3O4 bao bọc phân tử polystyrene Năm 2008, Ke Yang-Chuan et al, hạt nano SiO2 biến tính bề mặt 3-methacryloxypropyl trimethoxy silane (MPS) Năm 2009, Qiang Gao et al đề xuất sử dụng poly(methacrylic acid-covinyl triethoxylsilane) bao bọc hạt nano SiO2 biến tính để thu hệ chất mang thuốc dạng core/shell Cơ sở lý thuyết Cơ chế tác động Tăng cường thu hồi dầu Chồng sa lắng muối Chống ăn mịn đường ống Kết hợp đặc tính thành phần cấu tạo: dẻo dai, đàn hồi, độ bền nhiệt,… - Thiết lập hệ thống từ trường giếng khoan - Chất ức chế lắng đọng Bảo vệ ăn mịn điện hóa : có vai trị chất khử để bảo vệ catot Cơ sở lý thuyết số ưu điểm khác…… • Khả phân tán tốt môi trường: nano Fe3O4 sau biến tính vừa có khả phân tán dầu lại đồng thời phân tán nước • Khả dẫn truyền dòng chảy, gia tăng độ nhớt đáng kể cho dung dịch bơm ép • Gia nhiệt từ tính • Khơng độc mơi trường Cơ sở lý thuyết Quy trình tổng hợp Cơ sở lý thuyết Tổng hợp nano Fe3O4 - Hạt nano từ tính Fe3O4 tổng hợp phương pháp đồng kết tủa hỗ trợ sóng siêu âm - Khi nồng độ chất đạt đến trạng thái bão hòa tới hạn, dung dịch xuất đột ngột mầm kết tụ Fe2+ + 2Fe3+ + 8OH- = Fe3O4 + 4H2O Sóng siêu âm đóng vai trị tác chất xúc tác giúp đầy nhanh tốc độ phản ứng giúp hình thành hat nano Cơ sở lý thuyết Gắn tác nhân ghép nối - Bề mặt hạt nano Fe3O4 gắn phân tử acid Oleic sóng siêu âm khuấy thông thường để tạo lớp OA bao bọc quanh hạt nano thơng qua tương tác nhóm carboxyl OA với bề mặt hạt - Yêu cầu tác nhân ghép nối : có nhóm liên kết đơi C=C để thực phản ứng polymer hóa Cơ sở lý thuyết Bọc hạt nano Fe3O4 Phản ứng polymer hóa gốc tự hệ vi nhũ tương tạo hệ thống phản ứng khuấy trộn tác động sóng siêu âm dung môi nước 2-Acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid sodium salt solution ( AMPS) acrylamide Quy trình tổng hợp nano Fe3O4 Gắn tác nhân ghép nối Bọc hạt nano Fe3O4 Khảo sát tính Quy trình The End ... ngồi Tăng cường thu hồi dầu Vật liệu nanocomposite Nanocomposite Fe3O4 Tăng cường thu hồi dầu Chống xa lắng muối Chống ăn mòn đường ống khai thác Vật liệu nanocomposite nano Fe3O4 Vật liệu tổ hợp. .. hồi dầu Quá trình khai thác Dầu khai thác lượng tự nhiên vỉa Bơm ép chất lưu để trì áp suất vỉa Tăng khả rút dầu, giúp ta thu lại lượng lớn dầu lại bể Tăng cường thu hồi dầu Tăng độ nhớt hệ dung... dầu sang dính ướt nước hay dính ướt trung gian Tăng cường thu hồi dầu Sử dụng Polymer Tăng độ nhớt dòng chất lưu bơm ép vào vỉa giá trị Nc tăng theo, tăng khả đẩy dầu Nhược điểm - Khó khăn trình