Thạc Sĩ Nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng chất hoạt động bề mặt lưỡng cực dạng betaine trong thu hồi dầu tại m

MỞ ĐẦU

Người ta cho rằng, năng lượng tiêu thụ tính trên mỗi người của một quốc gia là thước đo tiêu chuẩn của xã hội văn minh có nền công nghiệp phát triển. Trong số các nguồn năng lượng hiện có thì dầu mỏ là nguồn nguyên nhiên liệu quan trọng bậc nhất hiện nay của nhân loại. Nó là nguồn nhiên liệu chính dùng để sản xuất điện, vận hành các phương tiện giao thông vận tải, và hơn 90% là nguyên liệu cho ngành công nghiệp hoá học [1]. Từ năm 1986, Việt Nam trở thành một trong những nước khai thác và xuất khẩu dầu thô trên thế giới. Tuy còn non trẻ nhưng ngành công nghiệp dầu khí đã nhanh chóng trở thành ngành kinh tế mũi nhọn và là chỗ dựa vững chắc cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiên đại hóa đất nước. Nhưng vấn đề lớn hiện nay trên thế giới cũng như tại Việt Nam là sản lượng dầu thô khai thác được chỉ chiếm khoảng một phần ba lượng dầu dưới mỏ, trong khi đó vẫn còn một lượng rất lớn nằm dưới vỉa khó khai thác. Tăng cường thu hồi luôn là nhiệm vụ rất quan trọng của công nghiệp khai thác dầu khí. Sản lượng dầu khai thác giảm đáng kể sau một thời gian sử dụng phương pháp bơm ép nước, nhất là trong những vỉanứt nẻ [3], thấm dầu như ĐNR. Một trong những định hướng quan trọng trong công nghệ TCTHD là bơm ép chất HĐBM. Mục tiêu của phương pháp là giảm SCBMLD giữa hai pha dầu-nước đến giá trị cực thấp, thay đổi tính dính ướt đối với nước của đá vỉa, cải thiện hệ số đẩy dầu.
Mục đích của đề tài là nghiên cứu tổng hợp chất HĐBM có những tính năng ưu việt có thể ứng dụng trong TCTHD. Khảo sát sự tác động của các chất HĐBM khi phối trộn với hạt nano SiO2, hạt nano SiO2/PEG lên sự giảm SCBMLD giữa hai pha dầu-nước đạt giá trị cực thấp (10-2 – 10-3 mN/m), từ đó sử dụng phương pháp tối ưu hoá thực nghiệm xây dựng hệ chất HĐBM-nano có nồng độ tối ưu, ổn định nhiệt, có SCBMLD thấp, và tương hợp với nước bơm ép có độ muối cao áp dụng tại móng mỏ ĐNR.
MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN . i
TÓM TẮT ii
MỤC LỤC . iv
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU . vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ . ix
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT . xi
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN . 2
1.1. Giới thiệu về mỏ Đông Nam Rồng 2
1.2. Các phương pháp tăng cường thu hồi dầu trên thế giới. . 3
1.2.1. Các giai đoạn trong quá trình khai thác dầu thô. 3
1.2.2. Các phương pháp tăng cường thu hồi dầu. . 5
1.2.3. Các dự án tăng cường thu hồi dầu trên thế giới. . 11
1.3. Chất hoạt động bề mặt. 12
1.3.1. Định nghĩa. . 12
1.3.2. Cấu trúc chất HĐBM. . 12
1.3.3. Phân loại chất hoạt động bề mặt . 13
1.3.4. Tính chất của dung dịch chất HĐBM. 15
1.4. Các chất HĐBM thường dùng trong thu hồi dầu: . 19
1.4.1. Chất HĐBM họ Sulfonate: . 19
1.4.2. Sulfonate dầu mỏ . 20
1.4.3. Ankylbenzen sulfonate (ABS, LAS) . 20
1.4.4. a-Olefin sunlfonate (AOS), parafin sulfonate (SAS). 22
1.4.5. Ankylbenzen Ethoxylat Sulfonate, Ankyl Ethoxylat Sulfonate. 23
1.4.6. Chất HĐBM họ sulfate. 23
1.4.7. Chất HĐBM Ethoxylat Alcohol. 24
1.4.8. Chất HĐBM Gimini . 25
1.5. Các chất trợ hoạt tính bề mặt ứng dụng trong thu hồi dầu. . 27
1.6. Nano polysilicon 28
1.7. Giới thiệu về phương pháp bơm ép chất HĐBM để nâng cao hệ số thu hồi
dầu. . 30
1.7.1. Tổng quan về phương pháp. . 30
1.7.2. Các phương pháp bơm ép chất HĐBM để nâng cao hệ số thu hồi dầu. . 31
1.7.3. Các phương pháp bơm ép chất HĐBM tiên tiến. . 33
1.7.4. Cơ chế của phương pháp bơm ép chất HĐBM . 35
1.7.5. Những triển vọng của phương pháp. 41
CHƯƠNG 2 : THỰC NGHIỆM 42
2.1. Mục đích, đối tượng nghiên cứu : . 42
2.2. Hóa chất và thiết bị: . 43
2.2.1. Hóa chất. . 43
2.2.2. Thiết bị: . 45
2.3. Quá trình thực nghiệm. 47
2.3.1. Tổng hợp chất HĐBM lưỡng cực dạng betaine: 47
2.3.2. Khảo sát tính năng của chất HĐBM betain và các chất HĐBM khác ứng
dụng trong TCTHD . 50
2.4. Qui hoạch thực nghiệm xác định hệ chất HĐBM tối ưu. 54
2.4.1. Thí nghiệm theo quy hoạch ma trận yếu tố toàn phần. 54
2.4.2. Quy hoạch tối ưu hoá theo phương án quay bậc hai của Box-Hunter. . 56
2.5. Khảo sát sự ảnh hưởng của nước vỉa đến tính chất của chất HĐBM 58
CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 59
3.1. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình tổng hợp chất HĐBM
lưỡng tính dạng betaine : 59
3.1.1. Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ trong phản ứng tổng hợp 3-chloro-2-
hydroxypropane sulfonate . 59
3.1.2. Ảnh hưởng tỷ lệ mol của aicd oleic và thionyl chloride trong phản ứng
tạo acyl chloride: . 60
3.1.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ mol và dung môi lên quá trình tổng hợp monoester
của triethanolamine oleic acid: . 61
3.2. Kết Quả phân tích: . 63
3.3. Kết quả khảo sát tính chất của các chất HĐBM ứng dụng trong TCTHD: 65
3.3.1 Khả năng tương hợp với nước biển: 65
3.3.2. Nồng độ CMC của các đơn chất: 66
3.3.3. Độ nhớt: 68
3.3.4. Đo pH và khảo sát độ bền nhiệt của các đơn chất: . 69
3.3.5. Độ hấp phụ của chất HĐBM: . 71
3.3.6. Ảnh hưởng của nước vỉa lên pH, SCBMLD của hệ dầu Rồng/ dung dịch
chất HĐBM trong quá trình ủ nhiệt ở 91oC: . 74
3.4. Kết quả phối trộn thực nghiệm: . 76
3.4.1. Hệ NS1 và AS1: 1000 ppm . 76
3.4.2. Hệ chất HĐBM và nano SiO2, nano SiO2/PEG: . 77
3.4.3. Hệ phối trộn: Betaine : SiO2 : NS1 : AS1 79
3.5. Thực nghiệm tối ưu hóa hệ chất HĐBM bền nhiệt: 82
3.5.1. Thí nghiệm theo qui hoạch ma trận yếu tố toàn phần: . 83
3.5.2. Thí nghiệm theo quy hoạch tối ưu hóa theo phương án quay bậc hai của
Box- Hunter. . 86
3.5.3. Đưa phương trình vừa xây dựng được trong hệ biến mã hoá về dạng
phương trình trong hệ biến thực nghiệm. . 90
3.6. Kiểm tra tính bền nhiệt của hệ tối ưu: . 93
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 94
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ . 95
TÀI LIỆU THAM KHẢO 96
PHỤ LỤC . 99