Nghiên cứu tổng hợp phụ gia giảm nhiệt độ đông đặc cho khai thác và vận chuyển dầu thô

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ

1. GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI

1.1. Lý do chọn đề tài

1.2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.3. Phương pháp nghiên cứu

1.4. Các đóng góp mới của luận án

1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

1.5.1. Ý nghĩa khoa học

1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn

1.6. Bố cục của luận án

2. NỘI DUNG LUẬN ÁN

2.1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

2.1.1. NHỮNG BẤT LỢI CỦA DẦU THÔ CHỨA NHIỀU PARAFINIC

2.1.1.1. Tổng quan chung về thành phần hóa học của dầu thô

2.1.2. TỔNG QUAN VỀ PHỤ GIA POLYME CÓ KHẢ NĂNG HẠ NHIỆT ĐỘ ĐÔNG ĐẶC CỦA DẦU THÔ

2.1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM VỀ PHỤ GIA HẠ NHIỆT ĐỘ ĐÔNG ĐẶC CHO DẦU THÔ

2.2. ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN

2.3. THỰC NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3.1. HÓA CHẤT, THIẾT BỊ, DỤNG CỤ

2.3.1.1. Thiết bị, dụng cụ

2.3.2. TỔNG HỢP CÁC VẬT LIỆU POLYME

2.3.2.1. Quy trình chung tổng hợp vật liệu polyme

2.3.2.2. Tổng hợp polyme số 1 - OP 01B

2.3.2.3. Tổng hợp polyme số 2 – OP 01S

2.3.2.4. Tổng hợp polyme số 3 – OP 01V

2.3.2.5. Tổng hợp polyme số 4 – OP 01

2.3.2.6. Khảo sát quá các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tổng hợp polyme OP 01

2.3.2.7. Tính hiệu suất tạo polyme

2.3.3. CHẾ TẠO HỆ PHỤ GIA GIẢM NHIỆT ĐỘ ĐÔNG ĐẶC CHO DẦU THÔ TRÊN CƠ SỞ CÁC POLYME ĐÃ TỔNG HỢP

2.3.3.1. Công thức chế tạo hệ phụ gia

2.3.3.2. Quy trình ứng dụng hệ phụ gia

2.3.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ SỬ DỤNG ĐỂ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT POLYME

2.3.4.1. Xác định khối lượng phân tử (KLPT) trung bình

2.3.4.2. Xác định hình thái học qua ảnh SEM

2.3.4.3. Xác định thành phần nguyên tố qua phổ EDX

2.3.4.4. Xác định các nhóm chức đặc trưng trong polyme thông qua phổ hồng ngoại (FT-IR)

2.3.4.5. Xác định cấu trúc polyme qua phổ cộng hưởng từ hạt nhân NMR

2.3.4.6. Xác định độ bền nhiệt của polyme theo phương pháp TG-DSC

2.3.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA PHỤ GIA

2.3.5.1. Xác định nhiệt độ đông đặc (ASTM D 97)

2.3.5.2. Xác định tính chất lưu biến của dầu thô thông qua phương pháp đo độ nhớt (ASTM D 2196)

2.3.5.3. Xác định độ bền gel thông qua ứng suất trượt của dầu thô (ASTM D 4684)

2.3.5.4. Xác định tốc độ lắng đọng sáp của dầu thô

2.4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

2.4.1. TỔNG HỢP CÁC LOẠI VẬT LIỆU POLYME HẤP PHỤ DẦU

2.4.1.1. Tổng hợp và xác định một số đặc tính của polyme số 1 (OP 01B)

2.4.1.2. Tổng hợp và đặc trưng polyme số 2 (OP 01S)

2.4.1.3. Tổng hợp và đặc trưng polyme số 3 (OP 01V)

2.4.1.4. Tổng hợp và đặc trưng polyme số 4 (polyme OP 01)

2.4.2. KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP COPOLYME OP 01

2.4.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ

2.4.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ chất khơi mào

2.4.2.3. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn

2.4.2.4. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đồng trùng hợp

2.4.3. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ PHỤ GIA TRÊN CƠ SỞ POLYME TỔNG HỢP

2.4.3.1. Khảo sát hiệu quả giảm nhiệt độ đông đặc của từng thành phần sử dụng để chế tạo hệ phụ gia

2.4.3.2. Chế tạo và khảo sát sự giảm nhiệt độ đông đặc của hệ phụ gia

2.4.4. KẾT QUẢ ỨNG DỤNG HỆ PHỤ GIA BK 0102 TRONG VIỆC GIẢM NHIỆT ĐỘ ĐÔNG ĐẶC CHO DẦU THÔ DIAMOND

2.4.4.1. Ảnh hưởng của nồng độ phụ gia đến nhiệt độ đông đặc dầu thô Diamond

2.4.4.2. Ảnh hưởng của nồng độ phụ gia đến độ nhớt dầu thô Diamond

2.4.4.3. Ảnh hưởng của nồng độ phụ gia đến ứng suất trượt dầu thô Diamond

2.4.4.4. Ảnh hưởng của nồng độ phụ gia đến lắng đọng sáp của dầu thô Diamond

CÁC ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về đề tài

Nghiên cứu này tập trung vào tổng hợp phụ gia giảm nhiệt độ đông đặc cho khai thác và vận chuyển dầu thô, đặc biệt là dầu thô chứa nhiều parafin. Phụ gia giảm nhiệt độ được xem là giải pháp hiệu quả để ngăn chặn sự kết tinh parafin, giảm lắng đọng sáp và cải thiện tính lưu biến của dầu thô. Nghiên cứu tổng hợp các copolyme từ ba monome: behenyl acrylat, stearyl metacrylat và vinyl axetat, nhằm tạo ra hệ phụ gia có hiệu quả cao trong việc hạ nhiệt độ đông đặc của dầu thô mỏ Diamond.

1.1 Lý do chọn đề tài

Dầu thô chứa nhiều parafin gặp phải vấn đề kết tinh và lắng đọng sáp trong quá trình khai thác và vận chuyển, gây tắc nghẽn đường ống và giảm hiệu suất. Phụ gia giảm nhiệt độ được sử dụng để ức chế sự hình thành tinh thể parafin, cải thiện dòng chảy và giảm chi phí bảo trì. Nghiên cứu này nhằm tìm ra hệ phụ gia hiệu quả từ các copolyme tổng hợp, đặc biệt cho dầu thô mỏ Diamond.

1.2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu

Mục tiêu của nghiên cứu là tổng hợp và tối ưu hóa hệ phụ gia từ các copolyme để giảm nhiệt độ đông đặc của dầu thô. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc tổng hợp các copolyme, xác định cấu trúc và tính chất hóa học, cũng như đánh giá hiệu quả của hệ phụ gia trên dầu thô mỏ Diamond.

II. Tổng quan lý thuyết

Phần này trình bày các vấn đề liên quan đến dầu thô chứa parafin, bao gồm thành phần hóa học, ảnh hưởng của parafin đến tính chất cơ lý của dầu, và các phương pháp kiểm soát sáp parafin. Phụ gia polyme được nghiên cứu như một giải pháp hiệu quả để giảm nhiệt độ đông đặc và cải thiện tính lưu biến của dầu thô.

2.1 Thành phần hóa học của dầu thô

Dầu thô là hỗn hợp phức tạp của các hydrocacbon, trong đó parafin là thành phần chính gây ra hiện tượng kết tinh. Các hydrocacbon parafinic mạch thẳng (n-parafin) dễ kết tinh hơn so với các loại có nhánh, gây ra các vấn đề trong khai thác và vận chuyển.

2.2 Phụ gia polyme giảm nhiệt độ đông đặc

Phụ gia polyme hoạt động bằng cách tương tác với các phân tử parafin, ngăn chặn sự hình thành tinh thể. Các polyme như EVA (etylen vinyl acetate) và các copolyme khác được sử dụng rộng rãi để cải thiện tính lưu biến của dầu thô.

III. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng hợp và phân tích hóa lý để tạo ra các copolyme và đánh giá hiệu quả của chúng. Các kỹ thuật như SEM, FT-IR, NMR, và TG-DSC được sử dụng để xác định cấu trúc và tính chất của các polyme tổng hợp.

3.1 Tổng hợp copolyme

Copolyme được tổng hợp từ ba monome: behenyl acrylat, stearyl metacrylat và vinyl axetat. Quá trình tổng hợp được tối ưu hóa để đạt hiệu suất cao và khối lượng phân tử phù hợp.

3.2 Phân tích hóa lý

Các phương pháp phân tích như SEM, FT-IR, và NMR được sử dụng để xác định cấu trúc và tính chất của copolyme. Kết quả cho thấy copolyme OP 01 có khối lượng phân tử phù hợp và độ đa phân tán thấp.

IV. Kết quả và thảo luận

Nghiên cứu đã tổng hợp thành công copolyme OP 01 và chế tạo hệ phụ gia BK 0102. Hệ phụ gia này giảm nhiệt độ đông đặc của dầu thô mỏ Diamond từ 36°C xuống 21°C, hiệu quả vượt trội so với các phụ gia thương mại hiện có.

4.1 Hiệu quả của hệ phụ gia

Hệ phụ gia BK 0102 không chỉ giảm nhiệt độ đông đặc mà còn cải thiện độ nhớt và ứng suất trượt của dầu thô. Kết quả này cho thấy tiềm năng ứng dụng cao trong thực tế.

4.2 So sánh với phụ gia thương mại

BK 0102 cho hiệu quả tốt hơn so với các phụ gia thương mại như VX-7484 và PAO 83363, đặc biệt trong việc giảm lắng đọng sáp và cải thiện tính lưu biến của dầu thô.

V. Kết luận và đóng góp mới

Nghiên cứu đã tổng hợp thành công copolyme OP 01 và chế tạo hệ phụ gia BK 0102, mang lại hiệu quả cao trong việc giảm nhiệt độ đông đặc và cải thiện tính lưu biến của dầu thô mỏ Diamond. Đây là một đóng góp quan trọng cho công nghệ khai thác và vận chuyển dầu thô.

5.1 Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu mở ra hướng mới trong việc tổng hợp các copolyme từ các monome khác nhau, tạo ra hệ phụ gia có tính chất nổi trội.

5.2 Ý nghĩa thực tiễn

Hệ phụ gia BK 0102 có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp dầu khí, giúp giảm chi phí và tăng hiệu quả trong khai thác và vận chuyển dầu thô.

Luận án tiến sĩ kỹ thuật hóa học: Tổng hợp phụ gia giảm nhiệt độ đông đặc ứng dụng trong khai thác và vận chuyển dầu thô