Chương 3: Phương pháp nghiên cứu dầu nhiều paraffin để vận chuyển bằng đường ống ngầm ngoài khơi I. Nghiên cứu tính lưu biến chất lỏng và dầu nhiều paraffin 1. Chất lỏng Newton, phi Newton; Những đặc tính phi Newton của dầu nhiều paraffin; Phương pháp nghiên cứu các tính chất lưu biến của dầu nhiều paraffin và độ nhớt cao 1.1. Chất lỏng Newton, phi Newton Nhìn chung chất lỏng được chia làm hai lọai: Chất lỏng Newton; Chất lỏng phi Newton; 1.1.1. Chất lỏng Newton Đối với chất lỏng bình thường (nước, dầu bình thường), đồ thị phụ thuộc giữa ứng suất trượt tại mỗi điểm của môi trường lỏng và vận tốc biến dạng ở chính điểm đó, hay còn được gọi là đường cong chảy là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ. Dòng chảy của các chất lỏng như thế tuân theo định luật Newton. Mô hình dòng chảy chất lỏng Newton được mô tả trên hình I.1 (đường 1) (I.1) Trong đó: – ứng suất lực động, Pа; – độ nhớt, Pа.s; – vận tốc biến dạng, s1. Mô hình dòng chảy chất lỏng Newton được mô tả trên hình I.1 (đường 1) 1.1.2. Chất lỏng phi Newton 1.1.2.1. Chất lỏng giả dẻo (mô hình OSTWALD) Chất lỏng giả dẻo có dòng chảy không tuân theo phương trình của Newton. Trong khi chảy chúng đã giảm dần đi tính tỷ lệ tương ứng giữa lực tác dụng lên và vận tốc biến dạng. Chất lỏng có khả năng chảy ngay cả khi ứng suất trượt nhỏ nhất. Đường cong chảy (đường 2, hình I.1) của chất lỏng đó có xu hướng lồi lên về phía trục τ. Chất lỏng có tính dị thường đó được gọi là giả dẻo. Sự chảy của chất lỏng giả dẻo tuân theo mô hình Ostwald. (I.2) Trong đó: – ứng suất lực động, Pа; – độ nhớt, Pа.s; – vận tốc biến dạng, s1. n < 1 – hệ số đặc trưng cho mức độ ổn định của chất lỏng. 1.1.2.2. Chất lỏng nhớt – dẻo (mô hình Bingham) Hệ cấu trúc mà trong đó pha rắn có cấu trúc mạng dày đặc (ví dụ: mạng tính thể paraffin) chỉ có khả năng tạo dòng chảy sau khi mạng đã bị phá vỡ. Sự chảy của lọai dầu này bắt đầy sau khi tác dụng lên chúng một ứng suất trượt lớn hơn ứng suất giới hạn và sau khi phá vỡ cấu trúc, chất lỏng chảy theo định luật của Newton. Những chất lỏng đó có tính chất nhớt dẻo, và sự chảy tuân theo mô hình Bingham. (I.3) Mô hình Bingham được mô tả ở hình I.1 (đường cong 3) Các nghiên cứu mô hình lưu biến của dầu mỏ chứng minh rằng ở điều kiện gần nhiệt độ đông đặc, sự chảy của dầu tuân theo mô hình Bingham 27,39. Sử dụng mô hình Bingham trong nghiên cứu dầu nhiều paraffin, độ nhớt cao đã được trình bày trong các công trình nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm của Mirzadzanzade, Gubin. MÔ HÌNH ĐƯỜNG CONG CHẢY 1. Chất lỏng Newton: 2. Chất lỏng giả dẻo: Mô hình Ostwald ; n < 1 3. Chất lỏng nhớt – dẻo: Mô hình Bingham 4. Chất lỏng nhớt – dẻo không tuyến tính: Mô hình Herschell – Bulkley ; n < 1
Chương 3: Phương pháp nghiên cứu dầu nhiều paraffin để vận chuyển đường ống ngầm khơi I Nghiên cứu tính lưu biến chất lỏng dầu nhiều paraffin Chất lỏng Newton, phi Newton; Những đặc tính phi Newton dầu nhiều paraffin; Phương pháp nghiên cứu tính chất lưu biến dầu nhiều paraffin độ nhớt cao 1.1 Chất lỏng Newton, phi Newton Nhìn chung chất lỏng chia làm hai lọai: - Chất lỏng Newton; - Chất lỏng phi Newton; 1.1.1 Chất lỏng Newton Đối với chất lỏng bình thường (nước, dầu bình thường), đồ thị phụ thuộc ứng suất trượt điểm môi trường lỏng vận tốc biến dạng điểm đó, hay gọi đường cong chảy đường thẳng qua gốc tọa độ Dòng chảy chất lỏng tuân theo định luật Newton Mô hình dòng chảy chất lỏng Newton mô tả hình I.1 (đường 1) τ =µ dv dr (I.1) Trong đó: τ µ – ứng suất lực động, Pа; – độ nhớt, Pа.s; dv dr – vận tốc biến dạng, s-1 Mô hình dòng chảy chất lỏng Newton mô tả hình I.1 (đường 1) Chất lỏng phi Newton Chất lỏng giả dẻo (mô hình OSTWALD) Chất lỏng giả dẻo có dòng chảy không tuân theo phương trình Newton 1.1.2 1.1.2.1 Trong chảy chúng giảm dần tính tỷ lệ tương ứng lực tác dụng lên vận tốc biến dạng Chất lỏng có khả chảy ứng suất trượt nhỏ Đường cong chảy (đường 2, hình I.1) chất lỏng có xu hướng lồi lên phía trục τ Chất lỏng có tính dị thường gọi giả dẻo Sự chảy chất lỏng giả dẻo tuân theo mô hình Ostwald τ = µ'( dv n ) dr (I.2) Trong đó: τ – ứng suất lực động, Pа; µ ' – độ nhớt, Pа.s; dv dr – vận tốc biến dạng, s-1 n < – hệ số đặc trưng cho mức độ ổn định chất lỏng 1.1.2.2 Chất lỏng nhớt – dẻo (mô hình Bingham) Hệ cấu trúc mà pha rắn có cấu trúc mạng dày đặc (ví dụ: mạng tính thể paraffin) có khả tạo dòng chảy sau mạng bị phá vỡ Sự chảy lọai dầu bắt đầy sau tác dụng lên chúng ứng suất trượt lớn ứng suất giới hạn τ o sau phá vỡ cấu trúc, chất lỏng chảy theo định luật Newton Những chất lỏng có tính chất nhớt dẻo, chảy tuân theo mô hình dv ) dr Bingham (I.3) Mô hình Bingham mô tả hình I.1 (đường cong 3) Các nghiên cứu mô hình lưu biến dầu mỏ chứng minh điều kiện gần τ = τ o + µ" ( nhiệt độ đông đặc, chảy dầu tuân theo mô hình Bingham [27,39] Sử dụng mô hình Bingham nghiên cứu dầu nhiều paraffin, độ nhớt cao trình bày công trình nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm Mirzadzanzade, Gubin MÔ HÌNH ĐƯỜNG CONG CHẢY Chất lỏng Newton: τ = µ( dv ) dr dv n ) dr Chất lỏng giả dẻo: Mô hình Ostwald ;n[...]... cao nhiệt đổi tính chất dầu 4 Vận chuyển dầu đã 4 xử lý bằng hóa chất hạ điểm đông 5 Vận chuyển nước – 5 dầu Dầu ưa xử lý Thấp Cao chống đông Có nguồn Trung Trung Giảm công nước, có khả bình bình suất đường bằng hóa phẩm năng tách nước ống khỏi dầu 6 Vận chuyển dầu bão 6 hòa khí 7 Vận chuyển dầu 7 Trung Có khả năng bằng các nút đẩy nối tách các nút ra tiếp nhau khỏi dầu Không Phương tiện bình kỹ thuật... 1.1.5 Bơm chuyển nước – dầu Bơm chuyển nước -dầu là một trong những phương pháp vận chuyển có hiệu quả trên thế giới đối với dầu nhiều parafin độ nhớt cao Vận chuyển nước -dầu bằng cách bơm vào dòng dầu một khối lượng nước nhất định và thiết lập được những điều kiện thủy động lực hợp lý cho chuyển động của hỗn hợp đã tạo thành Vận chuyển nước -dầu được thực hiện với những chế độ chảy và phương pháp sau:... cuối đường ống và chi phí sản xuất tăng do tăng hóa phẩm xử lý dầu (tách nước) 1.1.6 Bơm chuyển dầu bão hòa khí Dầu khi vận chuyển theo đường ống luôn luôn có một lượng khí đồng hành Khối lượng khí này nhiều hay ít phụ thuộc vào tính chất của dầu, điều kiện tách và bơm chuyển Tăng lượng khí bão hòa trong dầu và vận chuyển dầu bão hòa khí là một trong những phương pháp làm tốt hơn tính lưu biến của dầu. .. trong dầu Nhũ nước trong dầu thường có độ nhớt cao hơn hẳn dầu khi chưa xử lý, làm ảnh hưởng xấu đến quá trình vận chuyển Một yếu tố khác của phương pháp vận chuyển này là khi ngừng bơm sẽ xảy ra quá trình phân pha, làm tăng bề mặt tiếp xúc dầu với thành ống, điều đó dẫn đến làm tăng áp suất khởi động Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là làm giảm khả năng vận chuyển đường ống do phải vận chuyển. .. tính toán của độ nhớt theo hàm lượng nước II Nghiên cứu các phương pháp xử lý dầu nhiều paraffin ở LD "Vietsovpetro" để 1.1 vận chuyển bằng đường ống ngầm Giới thiệu và phân tích tất cả các phương pháp xử lý dầu trên thế giới Vào những năm gần đây, việc thiết kế khai thác các mỏ dầu khí ở thềm lục địa và biển sâu đã phát triển mạnh trên thế giới Khai thác dầu được thực hiện không chỉ từ các giàn cố... Khi bơm chuyển dầu bão hòa khí: tổn hao áp suất giảm, áp suất khởi động giảm Hiệu quả phương pháp tăng khi tăng lượng khí bão hòa trong dầu Nét đặc trưng của công nghệ bơm chuyển dầu bão hòa khí là đảm bảo vận chuyển dầu 1 pha, tức là tránh cho khí tách ra khỏi dầu Để đạt được điều đó phải duy trì áp suất trên toàn bộ đường ống luôn cao hơn áp suất bão hòa Thực hiện phương pháp vận chuyển dầu bão hòa... bày trên bảng sau: Tóm tắt những giải pháp công nghệ vận chuyển dầu nhiều paraffin theo đường ống S Công nghệ vận Vốn đầu Chi phí Các yếu tố № chuyển dụng 1 Trộn lẫn dầu parafin tư SX khác 1 Thấp Không với: Điều kiện áp Có dầu không - Dầu không parafin parafin - Các chất hòa tan Có chất hòa tan Trung Cao 27 2 Bơm chuyển dầu 2 nóng 3 Vận chuyển dầu đã 3 xử lý nhiệt Dầu ưa xử lý bình Trung Trung Có nguy... khuyên: dầu bên trong, nước bên ngoài; c) Dòng chảy của nhũ tương dầu- nước (dầu trong nước) Trong 3 phương pháp thì phương pháp b và c thường có kết quả cao hơn Phương pháp chảy vành khuyên: Đồng thời bơm vào đường ống dầu có độ nhớt cao và nước sao cho dầu chảy bên trong vành khuyên nước Để đạt được mục đích trên phải sử dụng kỹ thuật chuyên dụng hoặc những đường ống có cấu trúc xoáy bên trong Phương pháp. .. trình nghiên cứu phương pháp xử lý nhiệt cho dầu để vận chuyển được thực hiện như sau: - Gia nhiệt cho dầu đến 450C, sẽ làm tính lưu biến của dầu tồi đi (nhiệt độ đông - đăc cao nhất); Gia nhiệt cho dầu đến nhiệt độ trên > 65 0C, sẽ làm nhiệt độ độ đông đặc của - dầu giảm đáng kể; Nhiệt độ xử lý dầu của VSP tốt nhất là nhiệt đô trên 80 0C (nhiệt độ đông đăc - thấp nhất); Nếu vận chuyển bằng đường ống. .. đọng paraffin của dầu mỏ Rồng khi không xử lý và xử lý hóa phẩm giảm nhiệt độ đông đặc 33 Như vậy, từ kết quả nghiên cứu phòng thí nghiệm, có thể đề xuất công nghệ xử lý dầu thô nhiều paraffin khai thác ở thề lục địa nước ta để vận chuyển an tòan bằng đường ống ngầm dưới đáy biển 2.3 Phương pháp xử lý dầu dùng condensate hòa tan Mỏ Rồng và mỏ Bạch Hổ của XNLD “Vietsovpetro” được nối với nhau bằng hai