Việt Nam bắt đầu khai thác dầu thô từ năm 1986 ( mỏ Bạch Hổ ở thềm lục địa phía Nam). Tính đến thời điểm 31122016 toàn ngành Dầu khí đã khai thác được 370,33 triệu tấn dầucondensat. Sản lượng khai thác dầucondensat đạt mức đỉnh với sản lượng trên 20 triệu tấn năm vào năm 2004 sau đó bắt đầu suy giảm. Chiếm 60% sản lượng khai thác dầu khí của toàn Tập đoàn dầu khí quốc gia Việt Nam (PVN) từ trước tới nay, mỏ Bạch Hổ mỏ dầu khí lớn nhất cả nước đang trong tình trạng suy kiệt và có thể chỉ còn khai thác được trong 4 5 năm tới đây. Dự tính sản lượng đang còn tiếp tục giảm rất nhanh và đến 2025 chỉ còn 35 triệu tấnnăm. Việc sản lượng khai thác của ngành Dầu khí nói chung và mỏ Bạch Hổ nói riêng đang suy giảm và mỏ đang đi vào giai đoạn tận thu với tình trạng ngập nước nhiều, yêu cầu quan trọng là đẩy sản lượng khai thác tăng lên trong những năm tới. Có 3 xu hướng đầu tư vào dầu khí đó là: • Tìm kiếm các mỏ mới. • Dùng kĩ thuật hiện đại để khai thác dầu từ các mỏ phi truyền thống (dầu nặn, dầu và khí trong đá chặt sít, cát, hắc ín...) • Tăng thu hồi các mỏ đã và đang khai thác. Vấn đề trong việc tìm kiếm mỏ mới và khai thác dầu từ các mỏ phi truyền thống là rất khó khăn và đòi hỏi các công nghệ hiện đại tốn kém. Điều kiện phù hợp nhất với tình hình ngành Dầu khí Việt Nam bây giờ là xu hướng thứ 3 Tăng cường thu hồi dầu từ mỏ đang khai thác bằng việc nghiên cứu ứng dụng các giải pháp mới trong khai thác thu hồi. Bởi sản lượng dầu còn nằm lại trong mỏ còn rất lớn (có thể lên đến 70%) nên việc đẩy mạnh ứng dụng công nghệ để tăng cường thu hồi là điều rất cần thiết và triển vọng. Trong đó ứng dụng công nghệ nano trong khai thác dầu là mổ trong những giải pháp hiệu quả.
1 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ .2 DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU CHƯƠNG I : CÔNG NGHỆ NANO TRONG KHAI THÁC DẦU 1.1 Giới thiệu chung công nghệ nano 1.2 Các ứng dụng công nghệ nano khai thác dầu 1.2.1 Thay đổi khả dính ướt đất đá vỉa .8 1.2.2 Giảm sức căng bề mặt pha 1.2.3 Cải thiện tốc độ dòng chảy từ giếng khai thác 12 CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM VÀ HIỆN TRẠNG KHAI THÁC TẦNG MIOXEN MỎ BẠCH HỔ 15 2.1 Tính chất đá chứa chất lưu tầng Miocen hạ mỏ Bạch Hổ 15 2.1.1 Đặc tính đá chứa tầng Miocen hạ mỏ Bạch Hổ .15 2.1.2 Tính chất lưu thể tầng Miocen hạ mỏ Bạch Hổ 24 2.2 Hiện trạng khai thác 26 2.2.1 Miocen hạ - Vòm Bắc 27 2.2.2 Miocen hạ - Vòm Trung Tâm .32 2.2.3 Miocen hạ - Vòm Nam 36 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NANO TRONG KHAI THÁC DẦU TẦNG MIOXEN MỎ BẠCH HỔ .39 3.1 Các kết thí nghiệm với mơ hình vỉa tầng mioxen mỏ Bạch Hổ 39 3.1.1 Thí nghiệm khả đẩy rửa dầu thô mỏ Bạch Hổ với phức nano silica hợp chất bề mặt[7] 39 3.1.2 Thí nghiệm mơ hình vỉa tầng mioxen mỏ Bạch Hổ với khả cải thiện hệ số thu hồi tổ hợp nanosilica - HCBM 48 3.2 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP: .52 3.2.1 Kết luận 52 3.2.2 Đề xuất giải pháp 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình a: Sản lượng khai thác dầu khí qua năm Việt Nam Hình 1.1: Tính dính ướt bề mặt rắn pha dầu pha nước 10 Hình 1.2: Phân bố dịng lỏng theo khả dính ướt .11 Hình 1.3: Cơ chết làm giảm sức căng bề mặt dầu hạt nano 12 Hình 1.4 Phương pháp gia nhiệt 13 Hình 2.1: Các mối quan hệ vật lý thạch học đá chứa Miocen hạ, vòm Bắc mỏ Bạch Hổ 23 Hình 2.2: Các mối quan hệ vật lý thạch học đá chứa Miocen hạ, vòm Trung tâm mỏ Bạch Hổ 24 Hình 2.3: Biểu đồ sản lượng khai thác Miocen hạ 27 Hình 2.4: Các số cơng nghệ khai thác Miocen hạ vịm Bắc 28 Hình 2.5: Động thái áp suất vỉa giếng khai thác Miocen hạ vòm Bắc 29 Hình 2.6: Trạng thái giếng bơm ép thời điểm 1/1/2017 30 Hình 2.7: Độ bão hòa dầu thời điểm (1/1/2017) 31 Hình 2.8: Các số công nghệ khai thác Miocen hạ vịm Trung Tâm 33 Hình 2.9: Động thái áp suất vỉa giếng khai thác Miocen hạ vòm Trung Tâm 34 Hình 2.10: Độ bão hịa dầu đối tượng Miocen hạ vịm Trung tâm .35 Hình 2.11: Các số công nghệ khai thác Miocen hạ vịm Nam 37 Hình 3.1: Mẫu nanosilica: (a) dung dịch keo nanosilica, (b) hạt nanosilic 40 Hình 3.2: Khả phân tán hạt nanosilica hệ chất hoạt động bề mặt sau 14 ngày 41 Hình 3.3: Khả phân tán dung dịch keo nanosilica hệ chất hoạt động bề mặt sau 28 ngày 43 Hình 3.4: Sự biến thiên sức căng bề mặt hệ nanosilica, hệ chất hoạt động bề mặt hệ nanosilica hệ chất hoạt động bề mặt .45 Hình 3.5: Khảo sát khả tự đẩy dầu nước biển 46 Hình 3.6: Khảo sát khả tự đẩy dầu dung dịch chất hoạt động bề mặt theo thời gian .47 Hình 3.7: Khảo sát khả tự đẩy dầu hệ hoá phẩm phối trộn theo thời gian 47 Hình 3.8: Sơ đồ thiết bị thực thí nghiệm .48 Hình 3.9: Động thái đẩy dầu trước bơm hóa phẩm 51 Hình 3.10: Động thái đẩy dầu sau bơm hóa phẩm 51 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Đặc trưng thân dầu Miocen hạ 17 Bảng 2.2: Kết phân tích hàm lượng khống vật sét đá cát kết - bột kết tầng Miocen hạ giếng khoan BH-1203 .20 Bảng 2.3: Hàm lượng sét đá từ kết minh giải ĐVLGK tầng Miocen hạ 20 Bảng 2.4: Hàm lượng khoáng vật sét vỉa sản phẩm tầng Miocen hạ vòm Bắc mỏ Bạch Hổ 21 Bảng 2.5: Hàm lượng khoáng vật sét vỉa sản phẩm tầng Miocen hạ vòm Trung tâm mỏ Bạch Hổ .22 Bảng 2.6: Hàm lượng khoáng vật sét vỉa sản phẩm tầng Miocen hạ vòm Nam mỏ Bạch Hổ 22 Bảng 2.7: Tính chất vật lý đá chứa Miocen hạ .23 Bảng 2.8: Giá trị trung bình thơng số dầu vỉa Miocen hạ 24 Bảng 2.9: Thông số nước vỉa Miocen hạ mỏ Bạch Hổ điều kiện vỉa 25 Bảng 2.10: Các số trữ lượng dầu thu hồi Miocen hạ 26 Bảng 2.11: Các số công nghệ khai thác Miocen hạ vòm Bắc 28 Bảng 2.12: So sánh độ bão hòa dầu độ bão hòa dầu dư 31 Bảng 2.13: Các số công nghệ khai thác Miocen hạ vòm Trung Tâm 32 Bảng 2.14: Các số cơng nghệ khai thác Miocen hạ vịm Nam 36 Bảng 3.1: Khả phân tán hạt nanosilica dung dịch chất hoạt động bề mặt 41 Bảng 3.2: Khả phân tán dung dịch keo nanosilica hệ chất hoạt động bề mặt .42 Bảng 3.3: Ảnh hưởng độ nhớt dung dịch chất hoạt động bề mặt tới khả phân tán dung dịch keo nanosilica 44 Bảng 3.4: Khả giảm giá trị sức căng bề mặt nanosilica hệ chất hoạt động bề mặt 45 Bảng 3.5: Góc dính ướt hệ hóa phẩm phối trộn, nước biển dung dịch nanosilica 46 Bảng 3.6: Các thông số mẫu yếu tố thể tích,lưu lượng 49 MỞ ĐẦU Việt Nam bắt đầu khai thác dầu thô từ năm 1986 ( mỏ Bạch Hổ thềm lục địa phía Nam) Tính đến thời điểm 31/12/2016 tồn ngành Dầu khí khai thác 370,33 triệu dầu/condensat Sản lượng khai thác dầu/condensat đạt mức đỉnh với sản lượng 20 triệu tấn/ năm vào năm 2004 sau bắt đầu suy giảm Chiếm 60% sản lượng khai thác dầu khí tồn Tập đồn dầu khí quốc gia Việt Nam (PVN) từ trước tới nay, mỏ Bạch Hổ - mỏ dầu khí lớn nước tình trạng suy kiệt khai thác - năm tới Hình a : Sản lượng khai thác dầu khí qua năm Việt Nam Dự tính sản lượng tiếp tục giảm nhanh đến 2025 3-5 triệu tấn/năm Việc sản lượng khai thác ngành Dầu khí nói chung mỏ Bạch Hổ nói riêng suy giảm mỏ vào giai đoạn tận thu với tình trạng ngập nước nhiều, yêu cầu quan trọng đẩy sản lượng khai thác tăng lên năm tới Có xu hướng đầu tư vào dầu khí là: Tìm kiếm mỏ Dùng kĩ thuật khai thác dầu từ mỏ phi truyền thống (dầu nặn, dầu khí đá chặt sít, cát, hắc ín ) Tăng thu hồi mỏ khai thác Vấn đề việc tìm kiếm mỏ khai thác dầu từ mỏ phi truyền thống khó khăn địi hỏi công nghệ đại tốn Điều kiện phù hợp với tình hình ngành Dầu khí Việt Nam xu hướng thứ 3- Tăng cường thu hồi dầu từ mỏ khai thác việc nghiên cứu ứng dụng giải pháp khai thác thu hồi Bởi sản lượng dầu nằm lại mỏ cịn lớn (có thể lên đến 70%) nên việc đẩy mạnh ứng dụng công nghệ để tăng cường thu hồi điều cần thiết triển vọng Trong ứng dụng cơng nghệ nano khai thác dầu mổ giải pháp hiệu Đề tài “ Nghiên cứu công nghệ nano khai thác dầu tầng Mioxen mỏ Bạch Hổ’’ phù hợp với yêu cầu thực tế lúc Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: Tầng Mioxen mỏ Bạch Hổ Phạm vi nghiên cứu: Tầng Mioxen mỏ Bạch Hổ Mục tiêu đề tài: Đánh giá khả ứng dụng công nghệ nano khai thác dầu tầng Mioxen mỏ Bạch Hổ, từ làm tăng hệ số thu hồi cho mỏ CHƯƠNG I : CÔNG NGHỆ NANO TRONG KHAI THÁC DẦU 1.1 Giới thiệu chung công nghệ nano Công nghệ vật liệu nano ứng dụng hiệu nhiều lĩnh vực, có ngành cơng nghiệp dầu khí nhờ phát triển kỹ thuật monitoring sáng tạo phát triển cảm biến (sensor) nano thông minh Công nghệ nano sử dụng để cải thiện q trình khoan khai thác dầu khí cách cung cấp vật liệu khoan nhẹ, chống mài mòn bền học hơn; phát triển loại chất lỏng thông minh để tăng hiệu suất thu hồi dầu (EOR) điều kiện nhiệt độ áp suất cao; phân tách tạp chất kim loại dầu hay khí dễ dàng Từ điển Nano Viện Nghiên cứu Tiên tiến Collegium Basilea (Thụy Sĩ) định nghĩa công nghệ nano “sự sáng tạo, miêu tả đặc trưng, sản xuất ứng dụng vật liệu, thiết bị hệ thống cách kiểm sốt hình dạng kích thước cấp độ nano” Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế (ISO) làm rõ khái niệm cơng nghệ nano, là: Am hiểu, kiểm sốt vấn đề q trình cấp độ nano Sử dụng tính chất vật liệu kích thước nano hồn tồn khác với tính chất vật liệu với kích thước lớn hơn, để tạo vật liệu, thiết bị hệ thống cải tiến sở hữu đặc tính Cơng nghệ nano nhìn chung liên quan đến việc thực xây dựng quy mơ kích thước từ 0,1 - 100nm Việc thao tác vật chất quy mơ kích thước nano khơng giúp tạo thao tác vật liệu kích thước siêu nhỏ mà cịn làm thay đổi chất vật liệu quy mơ ngun tử phân tử Kích thước hạt cấp độ nano làm tăng tỷ lệ diện tích bề mặt đơn vị thể tích vật liệu, xuất miền có hiệu ứng lượng tử chiếm ưu thế, đồng thời làm tăng số lượng nguyên tử hạt nano bề mặt Nhờ đó, vật liệu chế tạo cứng hơn, nhẹ hơn, bền hơn, hoạt hóa hơn, có độ dẫn điện và/hoặc dẫn nhiệt cao hơn, thân thiện với mơi trường có nhiều đặc tính mong đợi khác quang, điện từ tính Chúng ta thời kỳ nghiên cứu tạo vật liệu có cấu trúc tính chất đặc biệt, ống nano (nanotube) sợi nano (nanowire) Lớp phủ nano tiên tiến chống ăn mòn, chống mài mòn cho phận thiết bị khoan với mục đích tăng độ cứng, thời gian làm việc, chi phí vận hành thấp cho phận hoạt động thiết bị Ngoài ra, lớp phủ nano dùng để bảo vệ thiết bị giàn khoan khơi để tránh rỉ sét ăn mịn có khả gây vấn đề an tồn Lớp phủ nano bền, chi phí thấp thân thiện với môi trường sử dụng cho đường ống ngầm biển để chống hàu, tránh tượng ăn mịn mơi trường nước biển Mặt khác, cơng nghệ nano cịn dùng để cải thiện đặc tính sản phẩm ngành cơng nghiệp dầu khí hệ phân tán hạt nano dầu hay nước làm tăng cường tính chất nhiệt (truyền nhiệt cách nhiệt tốt hơn, làm việc tốt điều kiện nhiệt độ/ áp suất cao) đặc tính chống mài mòn tốt hơn, giải pháp lý tưởng cho loại dầu bôi trơn thành phần dung dịch khoan 1.2 Các ứng dụng công nghệ nano khai thác dầu 1.2.1 Thay đổi khả dính ướt đất đá vỉa Một số nhà nghiên cứu đề nghị sử dụng hạt nano để thay đổi tính ưa nước đất đá vỉa bao gồm bước cung cấp chất lỏng chứa nước có hệ thống làm thay đổi khả ướt; chảy chất lỏng vào bể chứa để làm cho vỉa chứa với hệ thống phủ Theo Ju Binshan cộng từ Đại học Dầu khí, Đơng Trung Quốc mơ tả phương pháp mơ hình hóa độ ướt thay đổi thấm nhờ hấp thụ polisilic cấu trúc nanomet môi trường xốp, kết hợp với nghiên cứu thí nghiệm phịng thí nghiệm lĩnh vực [1] Polysilicon phân thành ba loại: Polysilicon lipophobic hydrophilic (LHP) Polysilicon trung hòa (NWP) Polysilicon hydrophobic lipophilic (HLP) Khi đá vỉa đá ưa dầu biến đổi thành đá ưa nước hấp thụ LHP làm cho độ thấm tương đối pha dầu tăng lên độ thấm tương đối pha nước giảm xuống Sự hấp phụ NWP làm giảm sức căng bề mặt Do đó, tính linh động pha dầu hiệu suất dịch chuyển tăng lên vỉa chứa nước Nên LHP NWP sử dụng mỏ dầu tăng tỷ lệ khai thác dầu giếng cải thiện khả thu hồi dầu Sự hấp phụ HLP dẫn đến việc cải thiện lượng nước tương đối, tăng tỷ lệ bơm ép cho giếng ép nước Cần tăng cường ép nước cho vỉa chứa có độ thấm thấp Theo Lesin thay đổi khả ướt, ưa thích hydrofilization đá cách sử dụng dung dịch keo hạt sắt thực lĩnh vực nam châm hiển thị[2] Cần lưu ý hydrofilization dẫn đến phục hồi dầu Mơ hình tính chất hóa lý bề mặt lỗ rỗng thay đổi cách sử dụng ống dẫn khí hình thành hạt sắt từ keo dung dịch nước Douglas Espin đưa phương pháp làm thay đổi khả ướt môi trường lỗ rỗng qua hệ thống nước dựa hạt nano[3] Hệ thống chất lỏng nano phát triển bao gồm kết hợp thành phần hữu vơ có kích thước hạt nano Theo đó: Các hạt nano hữu cơ: cấu trúc polime hấp phụ bề mặt khoáng vật dẫn đến hình thành màng bề mặt khống vật để làm thay đổi khả dính ướt mong muốn mà không làm ảnh hưởng đến tính thấm Các cấu trúc hữu ưu tiên bao gồm cấu trúc polime ví dụ: Silan, alkoxysilan với chuỗi fluorin, alkycarbonyl cấu trúc dễ dàng hấp thụ lên bề mặt khoáng vật Các hạt nano vơ vơ: giúp kiểm sốt độ nhớt chất lỏng mong muốn Ví dụ hạt nano vơ thích hợp như: Silicon, nhơm, titan, zirconi Hạt nano để sử dụng chất lỏng tốt có kích thước trung bình hạt từ khoảng nm 200 nm, kết hợp để cung cấp cho hệ thống linh hoạt điều chỉnh để có điều kiện ẩm mong muốn từ tình trạng dính ướt có 1.2.2 Giảm sức căng bề mặt pha Khả dính ướt thước đo xem pha rắn có khuynh hướng giữ pha lỏng Đây thông số quan trọng khai thác dầu khí xác định đá dính ướt nước hay dính ướt dầu mơi trường rỗng Việc thay đổi tính dính ướt đá từ dính ướt ưa dầu sang dính ướt ưa nước hay dính ướt trung gian có ảnh hưởng đáng kể tới khả tăng cường thu hồi dầu 10 Mức độ dính ướt bề mặt đá chứa pha lỏng phụ thuộc vào sức căng bề mặt (σ) pha lỏng góc liên kết (θ) hai bề mặt lỏng - lỏng (dầu - nước) pha rắn Nếu θ < 90o bề mặt rắn dính ướt với nước (ưa nước) Nếu θ > 90o bề mặt rắn dính ướt với dầu (ưa dầu) Góc dính ướt = 90o dính ướt trung gian Góc dính ướt θ ~ 180o tức bề mặt rắn hồn tồn dính ướt dầu Phương trình Young tính tốn góc dính ướt biết sức căng bề mặt σ trạng thái cân σwo x cosθ = σso - σsw Trong đó: σwo: Sức căng bề mặt nước dầu; σso: Sức căng bề mặt dầu - bề mặt rắn; σsw: Sức căng bề mặt nước - bề mặt rắn Nước Dầu Dầu Dầu Chất rắn ө = 0o ө=25 ө=100 ө=160 ө=60 ө=180 Hình 1.1: Tính dính ướt bề mặt rắn pha dầu pha nước Khả dính ướt vỉa xác định vị trí tương đối pha mơi trường rỗng điều chỉnh dòng chảy pha lỏng Hình 1.1 thể tính dính ướt đá lên độ bão hịa chất lưu Trong trường hợp dính ướt với nước, pha nước bao quanh hạt dầu đưa dầu vào không gian rỗng Đối với dính ướt với dầu, 38 Thiết bị: Cân phân tích số hãng Sartorius Tủ sấy Mrc Thiết bị đo sức căng bề mặt Ampul chịu nhiệt * Phương pháp: So sánh khả phân tán ổn định hệ keo nanosilica hạt nanosilica dung dịch chất hoạt động bề mặt: - Bước 1: Hệ chất hoạt động bề mặt: 15 Systhetic Sulfonate (FA 400) : 5,6 Nonylphenol ethoxylate (NP15) : Iso-propanol : Butanol phối trộn với Bước giúp việc phân tán chất hoạt động bề mặt tốt với dung môi tạo môi trường thuận lợi để tiếp xúc hiệu với hạt nanosilica - Bước 2: Đưa từ từ hai hệ nanosilica dạng hạt dung dịch keo nanosilica vào hỗn hợp chất hoạt động bề mặt điều kiện khuấy với khoảng thời gian từ 30 45 phút, sau hỗn hợp tiếp tục siêu âm thời gian từ 10 - 15 phút để đảm bảo khả phân tán ổn định đồng nanosilica Khảo sát nồng độ tối ưu hệ hóa phẩm phối trộn nanosilica với chất hoạt động bề mặt: Sử dụng dung dịch đậm đặc hệ chất hoạt động bề mặt với nồng độ hoạt tính bề mặt 50% để khảo sát tỷ lệ nồng độ tối ưu với có mặt hạt nanosilica Trong viết này, nhóm tác giả tiến hành phối trộn hạt nanosilica có nồng độ từ 1.000ppm vào hệ chất hoạt động bề mặt đậm đặc Tiến hành đo giá trị sức căng bề mặt hệ hóa phẩm phối trộn nồng độ 1% nước muối 3,5% NaCl Đánh giá khả tự đẩy dầu hệ hóa phẩm phối trộn: Nghiền mẫu lõi (tầng móng - Bạch Hổ), sàng qua rây 80 - 120mesh Mẫu bột sấy khô 120 oC Cân 100g mẫu, trộn với 12,5g dầu thô Bạch Hổ để thu hỗn hợp cát chứa dầu Cân 40g hỗn hợp cho vào cốc trong, cho vào dung dịch nước biển, 1% hệ chất hoạt động bề mặt, 1% hệ hóa phẩm phối trộn vào cốc khác Sau quan sát khả tự tách dầu khỏi mẫu nhiệt độ 60 oC thời gian 39 Đánh giá khả thay đổi tính dính ướt: Hệ hóa phẩm phối trộn tối ưu sử dụng đo góc dính ướt so sánh với dung dịch nước biển, dung dịch chứa nanosilica nồng độ (a) (b) Hình 3.1: Mẫu nanosilica: (a) dung dịch keo nanosilica, (b) hạt nanosilic Nồng độ SiO2 hệ chất hoạt động bề mặt (ppm) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1.000 2.000 Thời gian (ngày) + + + + + + + + + + + + + + + + + + (+): Trong; (-): Sa lắng 14 21 28 + + + + + + + + - + + + + + + + + - + + + + + + + + - Bảng 3.1: Khả phân tán hạt nanosilica dd chất hoạt động bề mặt 40 Hình 3.2: Khả phân tán hạt nanosilica hệ chất hoạt động bề mặt sau 14 ngày 3.1.1.2 Kết đánh giá * Đánh giá khả phân tán nanosilica hệ chất hoạt động bề mặt: So sánh khả phân tán hạt nanosilica dung dịch keo nanosilica dung dịch đậm đặc hệ chất hoạt động bề mặt Hạt dung dịch keo nanosilica với nồng độ khác phân tán hệ chất hoạt động bề mặt tăng cao hệ khơng bền, mật độ hạt dày dẫn tới tượng co cụm lại gây sa lắng nhanh sau vài khuấy trộn Trong hệ chất hoạt động bề mặt đậm đặc, khả phân tán dung dịch keo nanosilica tốt hạt nanosilica (Bảng 3.2 Hình 3.3) Tại nồng độ 2.000ppm sau 28 ngày, nanosilica khơng có tượng sa lắng Như vậy, nhóm tác giả lựa chọn dung dịch keo nanosilica cho tất thử nghiệm sau Bảng 3.2: Khả phân tán dung dịch keo nanosilica hệ chất hoạt động bề mặt Nồng độ SiO2 hệ chất hoạt Thời gian (ngày) động bề mặt (ppm) 14 21 28 100 200 + + + + + + + + + + 41 300 400 500 600 700 800 900 1.000 2.000 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Hình 3.3: Khả phân tán dung dịch keo nanosilica hệ chất hoạt động bề mặt sau 28 ngày *Ảnh hưởng độ nhớt dung dịch chất hoạt động bề mặt tới khả phân tán dung dịch keo nanosilica: Dựa vào kết phần trên, dung dịch keo nanosilica với nồng độ 500ppm phân tán hệ chất hoạt động bề mặt (nồng độ hoạt tính bề mặt 50%) pha loãng nước biển nồng độ khác để đánh giá ảnh hưởng độ nhớt dung dịch chất hoạt động bề mặt tới khả phân tán dung dịch keo nanosilica Kết phân tán dung dịch keo nanosilica với nồng độ 500ppm dung dịch chất hoạt động bề mặt cho thấy khả phân tán tăng lên theo độ nhớt dung dịch (Bảng 3.3), điều giải thích: độ nhớt dung dịch cao khả treo hạt nanosilica dung dịch bền, tránh tượng hạt co cụm lại với gây tượng kết tụ dung dịch Nồng độ dung dịch chất hoạt động Độ nhớt (cP) bề mặt nước biển (%) Thời gian (ngày) 14 21 28 42 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 160,43 + 87,25 + 41,72 + 25,16 + 17,58 + 14,54 + 12,36 + 10,23 + 9,59 + 8,26 + 1,5 + (+): Trong; (-): Sa lắng + + + + + + + - + + + + + - + + + + - + + + + - Bảng 3.3: Ảnh hưởng độ nhớt dung dịch chất hoạt động bề mặt tới khả phân tán dung dịch keo nanosilica Khảo sát khả làm giảm sức căng bề mặt dung dịch keo nanosilica hệ chất hoạt động bề mặt: Trên sở đánh giá khả phân tán dung dịch keo nanosilica, nhóm tác giả tiến hành đánh giá tác động giảm sức căng bề mặt dung dịch keo nanosilica với nồng độ 500ppm hệ chất hoạt động bề mặt (nồng độ hoạt tính bề mặt 50%), đồng thời so sánh với hệ có hạt nanosilica hệ chất hoạt động bề mặt có nồng độ tương ứng Kết Bảng 3.4 Hình 3.4 cho thấy hệ có nanosilica có tác động giảm sức căng bề mặt khơng nhiều Khác với chất hoạt động bề mặt, hạt nanosilica không tan pha lỏng nên giảm mạnh lực bề mặt, giá trị sức căng bề mặt giảm từ 24,5mN/m xuống 20,1mN/m Tuy nhiên, tác động giảm sức căng bề mặt xảy phối trộn hạt nanosilica với hệ chất hoạt động bề mặt, giá trị sức căng bề mặt giảm nhiều từ 6,94mN/m (khơng có nanosilica) xuống cịn 5,23mN/m (có nanosilica) nồng độ 100ppm Điều giải thích chất hoạt động bề mặt có kỵ nước dài khối lượng phân tử lớn nên sau hấp phụ lên bề mặt hạt nanosilica, chúng xúc tiến q trình lơi kéo hạt nanosilica đến bề mặt liên diện hai pha dầu nước, làm giảm lượng bề mặt hai pha, làm giảm giá trị sức căng bề mặt thấp có chất hoạt động bề mặt 43 Sức căng bề mặt (mN/m) Nồng độ Chất 100 200 Nanosilica 24,5 20,3 20,1 Hệ chất hoạt động bề mặt 24,5 6,94 6,03 Hệ 500ppm nanosilica 24,5 5,23 5,06 300 20,1 4,32 4,02 400 20,1 3,56 2,45 500 20,1 1,43 1,12 600 20,1 1,23 1,02 700 800 900 1.000 20,1 20,1 20,1 20,1 1,22 1,2 1,16 1,11 1,09 1,11 1,04 0,98 chất hoạt động bề mặt Bảng 3.4: Khả giảm giá trị sức căng bề mặt nanosilica hệ chất hoạt động bề mặt Hình 3.4: Sự biến thiên sức căng bề mặt hệ nanosilica, hệ chất hoạt động bề mặt hệ nanosilica hệ chất hoạt động bề mặt Lựa chọn hệ hóa phẩm phối trộn có thành phần tỷ lệ sau: hệ chất hoạt động bề mặt với nồng độ hoạt tính bề mặt 50% phối trộn với 700ppm nanosilica Hệ hóa phẩm phối trộn sử dụng để đánh giá khả tự đẩy dầu thay đổi tính dính ướt Khảo sát khả giảm sức căng bề mặt thay đổi góc dính ướt hệ hóa phẩm phối trộn 44 Dựa vào kết khảo sát phần dung dịch 1% hệ hóa phẩm phối trộn sử dụng để so sánh thay đổi góc dính ướt với nước biển dung dịch chứa hạt nano silica 700ppm điều kiện nhiệt độ 30 độ C (Bảng 3.5) Thơng số thí nghiệm Nước biển Dung dịch Hệ hóa phẩm phối trộn 30 Nhiệt độ (oC) Nồng độ muối (ppm) Khối lượng riêng dung dịch 30 nanosilica 30 35.000 1,028 35.000 1.028 35.000 1,03 (g/cm3) Khối lượng riêng dầu 0,832 0,832 0,832 (g/cm3) Sức căng bề mặt (mN/m) Góc dính ướt (o) 24,5 122,4 20,1 96,99 0,54 56,48 Bảng 3.5: Góc dính ướt hệ hóa phẩm phối trộn, nước biển dung dịch nanosilica * Khảo sát khả tự đẩy dầu hệ hóa phẩm phối trộn: - Khảo sát khả tự đẩy dầu nước biển: phút giờ Hình 3.5: Khảo sát khả tự đẩy dầu nước biển - Khảo sát khả tự đẩy dầu dung dịch chất hoạt động bề mặt: 45 phút giờ Hình 3.6: Khảo sát khả tự đẩy dầu dung dịch chất hoạt động bề mặt theo thời gian - Khảo sát khả tự đẩy dầu hệ hóa phẩm phối trộn phút giờ Hình 3.7: Khảo sát khả tự đẩy dầu hệ hoá phẩm phối trộn theo thời gian Quan sát trình tự đẩy dầu hệ dung dịch chất hoạt động bề mặt (Hình 3.6), ban đầu dầu tách tương đối chậm, sau dầu bắt đầu tách khỏi mẫu đá với tốc độ nhanh việc hình thành nhiều giọt dầu dư bám bề mặt mẫu đá Sau số lượng dầu dư bám bề mặt đá tăng lên chứng tỏ khả tự đẩy dầu dung dịch chất hoạt động bề mặt tương đối tốt ,Tuy nhiên, so với hệ dung dịch chất hoạt động bề mặt hệ hóa phẩm phối trộn có khả tự đẩy dầu mạnh nhanh nhiều (Hình 3.7) Sau giờ, thấy lượng dầu dư tách hệ hóa phẩm phối trộn cao nhiều so với dung dịch có chất hoạt động bề mặt Điều giải thích hạt nanosilica phân tán tốt nước biển nên dễ dàng hấp phụ lên bề mặt liên diện hai pha dầu - nước, làm giảm sức căng bề mặt tăng khả tự đẩy dầu khỏi mẫu đá 3.1.2 Thí nghiệm mơ hình vỉa tầng mioxen mỏ Bạch Hổ với khả cải thiện hệ số thu hồi tổ hợp nanosilica - HCBM Khả gia tăng hệ số thu hồi dầu chất lượng đá chứa khác Điều kiện thử nghiệm: 46 Chất hoạt động bề mặt: Điều kiện thử nghiệm Thông số mẫu lõi Nhiệt độ 110°C, áp suất đẩy 100at, áp suất nén hông 150at Hình 3.8: Sơ đồ thiết bị thực thí nghiệm 1)Bộ cấp khí, 2) thiết bị điều khiển lưu lượng, 3) Van kiểm tra, 4) Bơm cao áp, 5) nước vỉa, 6) dầu thơ, 7) Dung dịch hóa phẩm, 8) Van nhiều chiều, 9) Bộ đối áp, 10) Van áp suất, 11) Bộ giữ mẫu, 12) van đối áp, 13) Bơm bán tự động, 14) thu mẫu, 15) Bộ điều khiển trung tâm, 16) Tủ giữ nhiệt Thông số Chiều dài (cm) Đường Mẫu Mẫu 11.42 15.65 5 47 Kính (cm) Độ thấm (mD) Độ rỗng (%) Độ nhớt dầu (cP) Độ nhớt nước (cP) Áp suất (atm) Nhiệt độ, (t°C) V bơm HĐBM (PV) Lưu lượng bơm 706 52.38 19.5 17 4.5 4.5 0.252 0.252 100 100 110 110 0.15 0.15 20 20 (ml/giờ) Bảng 3.6: Các thông số mẫu yếu tố thể tích,lưu lượng Chuẩn bị mẫu: Mẫu lõi Miocen Bạch Hổ chuẩn bị gia cơng có kích thước Đường kính: 5cm Chiều dài mẫu: cm Mẫu lõi cần xác định tính chất sau: Xác đinh thể tích chết ống Xác định thể tích chết Kerocene Xác định độ rỗng (%) Xác định thể tích rỗng Xác định độ thấm khí mD Xác định độ bão hòa nước dư % Xác định độ thấm dầu ban đầu mD Xác định độ bão hòa dầu dư % Xác định độ thấm nước ban đầu mD 48 Chuẩn bị lưu thể: Chuẩn bị dầu thơ: dầu Miocen vịm Nam – Bạch Hổ Pha dầu thô với dầu hỏa theo tỉ lệ 85:15 theo phần trăm thể tích Xác định độ nhớt 110°C: 4.5 cP Chuẩn bị nước biển: nồng độ khoáng 35g/l, độ nhớt 110°C: 0,252 cP Chuẩn bị chất HĐBM - Nanosilica 500ppm Thông số chạy mơ hình: Nhiệt độ thử nghiệm: 110°C Áp suất nén hông: 150 atm Áp suất hiệu dụng: 100 atm Vận tốc bơm: tùy theo mơ hình Thể tích HĐBM bơm: 0.15*PV Tiến hành thí nghiệm: Xác định hệ số thu hồi dầu bơm ép nước biển Chuẩn bị mẫu lắp mẫu vào giữ mẫu Nâng áp suất nhiệt độ lên tới điều kiện thí nghiệm Bơm bão hịa dầu cho mẫu (thể tích bơm: 6- 10 thể tích lỗ rỗng) Xác định độ thấm dầu Ko Đẩy dầu nước biển theo lưu lượng 20cm / h, thể tích bơm V pore Thu lượng dầu xác định hệ số thu hồi dầu nước bơm ép η1 độ thấm nước Bơm chất HĐBM với thể tích 0.15 V pore, ủ mẫu qua h sau đẩy nước khơng xuất dầu Xác định độ thấm nước sau đẩy dầu Kết quả: 49 Hình 3.9: Động thái đẩy dầu trước bơm hóa phẩm Hình 3.10: Động thái đẩy dầu sau bơm hóa phẩm TĨM TẮT KẾT QUẢ: Mơ hình MH1 MH2 Hệ số thu hồi dầu gia tăng (%OOIP) 13.5 10.35 50 - Với chế độ bơm ( mô áp suất, lưu lượng bơm thực tế), với nồng độ HCBM , kết khác mơ hình - Lượng dầu tăng thu hồi khác mơ hình nằm khoảng 10.35% -13.5 % 3.2 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP: 3.2.1 Kết luận Khả ứng dụng công nghệ nano vào việc khai thác dầu tầng mioxen mỏ Bạch hổ có tiềm sở khoa học Qua nghiên cứu khả công nghệ nano việc nhằm tăng thu hồi dầu ta thấy việc ứng dụng hạt nano với hợp chất bề mặt cho kết khả quan vượt trội so với việc áp dụng hợp chất bề mặt thông thường Khi sử dụng, ta lựa chọn sử dụng dung dịch keo nano dùng phối trộn với hợp chất bề mặt có độ nhớt thích hợp Qua thí nghiệm mơ hình vỉa cho thấy hệ số thu hồi tăng thêm từ 10.35% - 13.5% Là số đáng kể mục tiêu nâng cao sản lượng khai thác dầu tầng mioxen mỏ Bạch Hổ 3.2.2 Đề xuất giải pháp Q trình thí nghiệm mơ hình vỉa tầng mioxen mỏ Bạch Hổ cịn hạn chế, cần tiếp tục nghiên cứu ứng dụng nhiều loại nano khác nhằm áp dụng loại tối ưu cho tầng mioxen mỏ Bạch Hổ không dừng lại kết nanosilica TÀI LIỆU THAM KHẢO Ju Binshan, Dai Shugao, Luan Zhian, Zhu Tiangao, Su Xiantao, Qiu Xiaofeng: A Study of Wettability and Permeability Change Caused by 51 Adsorption of Nanometer Structured Polysilicon on the Surface of Porous Media 2002 SPE 77938 V.I Lesin, N.N Mikhailov, L.S Sechina: Use of colloidal particle of iron in water for oil and gas reservoir porous media surface modification Geology, geophysics and oil and gas reservoir engineering 2002, N2.(in Russian) D Espin, A Ranson, J.C Chavez, M Araujo, Y.C Araujo, L.C Genolet: Waterbased system for altering wettability of porous media US Patent 6579572 2003 K.Sefi ane, J.Skilling and J.MacGillicray Contact line motion and dynamic wetting of nanouid solutions Advances in Colloid and Interface Science May 2008; 138(2): p 101 - 120 D.Wasan, A.Nikoloc and K.Kondiparty The wetting and spreading of nanouids on solids: Role of the structural disjoining pressure Current Opinion in Colloid & Interface Science February 2011; 16: p 311 - 319 A Ranson, L.C Genolet , D Espin, J.C Chavez: Method for heating subterranean formation, particularly for heating reservoir fluids in near well bore zone US Patent 6607036 2001; RU Patent 2233974; CA Patent 2373472 ThS Lương Văn Tuyên, ThS Trịnh Thanh Sơn ThS Bùi Thị Hương, KS Ngô Hồng Anh, ThS Hồng Thị Phương Viện Dầu khí Việt Nam: Nghiên cứu số tính chất khả tự đẩy dầu phức Nanosilica-chất hoạt động bề mặt ... phân tán dung dịch keo nanosilica hệ chất ho? ??t động bề mặt sau 28 ngày *Ảnh hưởng độ nhớt dung dịch chất ho? ??t động bề mặt tới khả phân tán dung dịch keo nanosilica: Dựa vào kết phần trên, dung dịch... tới khả phân tán dung dịch keo nanosilica Kết phân tán dung dịch keo nanosilica với nồng độ 500ppm dung dịch chất ho? ??t động bề mặt cho thấy khả phân tán tăng lên theo độ nhớt dung dịch (Bảng 3.3),... số công nghệ khai thác Miocen hạ vòm Trung Tâm 32 Bảng 2.14: Các số công nghệ khai thác Miocen hạ vòm Nam 36 Bảng 3.1: Khả phân tán hạt nanosilica dung dịch chất ho? ??t động bề