3..4.4.1. Dựng phản ứng của đất đốn với nước
Đất đốn phản ứng với nước sinh ra một lượng nhiệt rất lớn theo phương trỡnh dưới đõy:
CaC2+ H2O→ C2H2+ Ca(OH)2↓ + Q↑
Theo lý thuyết, 1 pound (0,454 kg) CaC2 phản ứng với nước sinh ra 840 BTU (1.954 kJ/kg ). Trong qỳa trỡnh xử lý một phần nhiệt bị hao phớ để đốt núng đất đỏ và bị khớ C2H2 mang đi, phần cũn lại cú tỏc dụng làm núng chảy cỏc lắng đọng parafin và asphanten.
Lượng đất đốn đưa vào giếng phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng trong giếng. Nếu trong giếng là nước cần 350 BTU để nõng 72 gallon nước lờn 10C, nếu trong giếng là dầu thỡ chỉ cần 140 BTU để nõng 72 gallon nước lờn 10C, nghĩa là lượng đất đốn cần dựng trong trường hợp lũng giếng chứa dầu sẽ ớt hơn lượng đất đốn cần dựng trong trường hợp lũng giếng chứa nước. Hiện tượng này dược giải thớch là do nhiệt dung riờng nước lớn hơn của dầu nờn tiờu hao nhiều nhiệt hơn. Vỡ vậy để tăng hiệu quả của quỏ trỡnh xử lý người ta bơm vào giếng lượng nước vừa đủ cho phản ứng với đất đốn, phần chất lỏng cũn lại thờm vào giếng là dầu thụ hoặc dầu diezel.
Qua tớnh toỏn thực tế bằng thớ nghiệm và thực nghiệm cho thấy cứ 1 gallon V lũng giếng dựng 1,5lb CaC2+ 0,3gallon H2O + 0,7gallon dầu thỡ cho hiệu quả xử lý giếng tốt nhất.
Thứ tự tiến hành: Trước khi xử lý giếng cần được làm sạch sơ bộ và nước phải được hỳt cạn. Sau đú bơm hỗn hợp nước và dầu thụ vừa đủ xuống giếng rồi cho từ từ cỏc cục đất đốn cú kớch thước <1,5 inh(3,8 cm) xuống giếng. Đúng giếng 4-5 giờ chờ cho phản ứng xảy ra hoàn toàn rồi tiến hành gọi dũng trở lại.
Nhược điểm: Chỉ cú thể dựng xử lý cỏc giếng nụng (L<1500m). Khi làm việc với phương phỏp này, chế độ an toàn chống chỏy nổ cần được kiểm soỏt cực kỡ nghiờm ngặt vỡ axetylen C2H2 tạo hỗn hợp nổ với khụng khớ trong giới hạn rộng.
3.4.4.2. Dựng phản ứng của kiềm khan với nước
Kiềm khan (NaOH rắn, khụ) khi hợp nước sinh ra nhiệt : NaOH + H2O→ Q↑
Khi hũa tan 1 pound NaOH tinh thể vào trong nước khoảng 420 BTU (977 kJ/kg ) nhiệt được sinh ra.
Thứ tự tiến hành:
Bơm nước xuống vựng cận đỏy giếng. Đưa xỳt hạt xuống đỏy giếng.
Đúng giếng chờ phản ứng. Nhược điểm:
Hạn chế về chiều sõu giếng.
Giỏ thành xử lý đắt hơn phương phỏp dựng đất đốn CaC2.
3.4.4.3. Dựng phản ứng của hỗn hợp kiềm khan, nhụm kim loại với nước
Kiềm khan ( NaOH rắn, khụ) hợp nước tỏa nhiệt mạnh. Nhụm kim loại phản ứng với nước cũng tỏa nhiệt mạnh. Đồng thời nhụm kim loại phản ứng với dung dịch kiềm cũng tỏa nhiệt mạnh. Cỏc phản ứng xảy ra trong quỏ trỡnh xử lý như sau:
NaOH + H2O→ Q↑
Al + H2O→ Al(OH)3 + H2↑ + Q↑
2Al + 2NaOH + 2H2O→ 2NaAlO2+ 3H2↑+ Q↑
Thứ tự thực hiện: đầu tiờn cho NaOH rắn vào giếng đó cú sẵn một lượng nước mục đớch để hũa tan NaOH và tỏa nhiệt làm núng đỏy giếng, tiếp theo cho bột hoặc cỏc mảnh vụn của nhụm kim loại xuống giếng khi đú xảy ra phản ứng giữa Al và NaOH, phản ứng này xảy ra mạnh mẽ nhờ vào nhiệt do kiềm khan hợp nước tỏa ra. Sản phẩm phản ứng tạo thành Natri aluminat tan trong nước, khớ CO2 và H2.
Phương phỏp này đạt hiệu quả tỏa nhiệt cao nhất khi sử dụng hỗn hợp nhụm và kiềm khan theo tỷ lệ 1:4. Khi hũa tan 1 pound hỗn hợp theo tỷ lệ trờn (0,2 lb Al + 0,8 lb NaOH) vào nước lượng nhiệt sinh ra bằng 1.620 BTU (3.768 kJ/kg hỗn hợp). Bằng cỏc thực nghiệm tại cỏc giếng dầu nụng đó ngập nước người ta nhận thấy rằng, với 60 pound (27,2kg) hỗn hợphúa chất (12 pound (5,44kg) bột nhụm và 48 pound NaOH (21,75kg) thỡ lượng nhiệt phản ứng sinh ra cú thể làm tăng nhiệt độ 1 barrel (159 lớt) nước từ 21ữ930C. Để làm giảm lượng nhiệt mất mỏt cỏc nhà nghiờn cứu đó đềnghị thay thế một phần nước bằng dầu.
3.4.4.4. Dựng phản ứng của Magie với axit Clohydric
Phản ứng giữa Mg kim loại với axit HCl tỏa nhiệt mạnh. Quỏ trỡnh xử lý vựng cận đỏy giếng bằng phương phỏp này gồm hai bước:
Bước 1: Bơm dung dịch huyền phự dầu thụ chứa cỏc hạt Mg xuống vựng cận đỏy giếng.
Bước 2: Bơm dung dịch axit HCl 15% xuống vựng cận đỏy giến g. Khi đú HCl gặp và phản ứng với Mg ở đỏy giếng và vựng cận đỏy giếng theo phản ứng sau:
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 + Q (Q = 18.946 kJ/ kg Mg)
Nhiệt lượng tỏa ra theo tớnh toỏn được là 18.946 kJ/ kg Mg, nhờ vậy mà nhiệt độ vựng cận đỏy giếng cú thể đạt tới 250-3000C. Nhiệt do phản ứng toả ra sẽ làm
núng dung mụi dầu thụ hoặc dầu diezel làm cho dung mụi cú khả năng hoà tan nhanh chúng paraffin và asphalten, cũn lượng axit dư sẽ tiếp tục phản ứng với cỏc kết tủa vụ cơ trờn bề mặt tầng sản phẩm, phản ứng này cũng toả nhiệt. Nhờ vậy độ thấm vựng cận đỏy giếng được cải thiện, tốc độ dũng chảy của lưu thể dầu và nước cũng tăng lờn.
Phản ứng húa học này ưu thế hơn so với một số phương phỏp dựng đấ t đốn, kiềm khan hợp nước, kiềm khan - nhụm kim loại tỏc dụng với nước ở khả năng sinh nhiệt lớn hơn trờn cựng một đơn vị khối lượng chất chớnh (Bảng 3.1). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 3.1:Khả năng sinh nhiệt của cỏc húa phẩm trong xử lý húa nhiệt
STT Phương phỏp (Kiểu phản ứng) Lượng nhiệt tỏa ra trờn 1 kg chất chớnh
1 Phương phỏpcho kiềm khan tỏc dụng với nước 977 kJ 2
Phương phỏpcho CaC2(Đất đốn) tỏc dụng với
nước 1.954 kJ
3
Phương phỏpcho hỗn hợp kiềm khan - nhụm
kim loại tỏc dụng với nước 3.768 kJ
4
Phương phỏpcho Magie kim loạitỏc dụng với
CHƯƠNG 4: BẢN CHẤTCỦA PHƯƠNG PHÁP HểA NHIỆT SỬ
DỤNG MAGIE KIM LOẠI VÀ AXIT HCl