Nghiên cứu sử dụng gel và chất hoạt động bề mặt nhằm nâng cao hệ số thu hồi dầu mỏ

Luận văn nghiên cứu ứng dụng gel và chất hoạt động bề mặt nhằm tăng hiệu quả thu hồi dầu mỏ, cải thiện hệ số khai thác tài nguyên.

• Tác giả: Nguyễn Phương Tùng
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Phương Tùng
• Trường học: Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng
• Chuyên ngành: Khoa học Vật liệu
• Đề tài: Nghiên cứu sử dụng gel và các chất hoạt động bề mặt để nâng cao hệ số thu hồi dầu mỏ
• Loại tài liệu: Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2008
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Ứng dụng gel trong công nghiệp dầu khí

Ứng dụng gel trong công nghiệp dầu khí đã được nghiên cứu rộng rãi nhằm tăng hiệu suất thu hồi dầu. Gel polyme được sử dụng để kiểm soát nước trong các giếng khai thác, đặc biệt tại các mỏ như Bạch Hổ và Đông Nam Rồng. Các hệ gel như gel polyme chịu nhiệt và gel nano clay polyacrylamit đã được thử nghiệm để đảm bảo độ bền trong điều kiện vỉa. Nghiên cứu chỉ ra rằng, việc sử dụng gel giúp giảm thiểu tình trạng ngập nước, từ đó tăng cường hiệu suất thu hồi dầu. Các thử nghiệm thực tế tại mỏ Bạch Hổ cho thấy, hệ gel polyme có khả năng bít nước hiệu quả, giúp duy trì áp suất vỉa và tối ưu hóa quá trình khai thác.

1.1. Hệ gel polyme chịu nhiệt

Hệ gel polyme chịu nhiệt được thiết kế để hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao của các vỉa dầu. Các nghiên cứu tập trung vào việc tối ưu hóa thành phần gel, bao gồm các polyme như acrylamit và sulfonic, cùng với các chất tạo nối hữu cơ. Kết quả thử nghiệm cho thấy, hệ gel này có độ bền cao, thời gian tạo gel ổn định, và khả năng chịu nhiệt lên đến 150°C. Điều này giúp tăng cường hiệu suất thu hồi dầu tại các mỏ có điều kiện khắc nghiệt.

1.2. Gel nano clay polyacrylamit

Gel nano clay polyacrylamit là một trong những giải pháp tiên tiến được nghiên cứu để kiểm soát nước trong các giếng khai thác. Hệ gel này kết hợp giữa polyme và nano clay, tạo ra cấu trúc gel bền vững và có khả năng thích ứng cao với các điều kiện địa chất phức tạp. Thử nghiệm tại mỏ Bạch Hổ cho thấy, hệ gel này giúp giảm đáng kể lượng nước sản xuất, đồng thời tăng cường hiệu suất thu hồi dầu.

II. Chất hoạt động bề mặt trong thu hồi dầu

Chất hoạt động bề mặt (HĐBM) đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường hiệu suất thu hồi dầu. Các chất HĐBM như alkylbenzen sulfonic acid và alkylnapthalen sulfonic acid được sử dụng để giảm sức căng bề mặt giữa dầu và nước, từ đó cải thiện khả năng đẩy dầu ra khỏi vỉa. Nghiên cứu chỉ ra rằng, việc bơm ép các chất HĐBM vào vỉa giúp tăng số mao dẫn, cải thiện tính dính ướt của đá, và tăng cường sự tự ngấm mao dẫn của dung dịch. Các thử nghiệm tại mỏ Rồng và Bạch Hổ cho thấy, hiệu suất thu hồi dầu tăng đáng kể khi sử dụng các chất HĐBM phù hợp.

2.1. Cơ chế hoạt động của chất HĐBM

Cơ chế hoạt động của chất hoạt động bề mặt dựa trên việc giảm sức căng bề mặt giữa dầu và nước, giúp dễ dàng đẩy dầu ra khỏi các khe nứt trong đá. Các chất HĐBM còn cải thiện tính dính ướt của đá, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thu hồi dầu. Nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng các chất HĐBM phù hợp giúp tăng số mao dẫn, từ đó tăng cường hiệu suất thu hồi dầu.

2.2. Ứng dụng chất HĐBM tại mỏ Bạch Hổ

Tại mỏ Bạch Hổ, các chất HĐBM như alkylbenzen sulfonic acid đã được sử dụng để tăng cường hiệu suất thu hồi dầu. Kết quả thử nghiệm cho thấy, việc bơm ép các chất HĐBM vào vỉa giúp giảm đáng kể lượng nước sản xuất, đồng thời tăng cường hiệu suất thu hồi dầu. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, việc tối ưu hóa thành phần và nồng độ của các chất HĐBM là yếu tố quan trọng để đạt được hiệu quả cao trong quá trình thu hồi dầu.

III. Tối ưu hóa thu hồi dầu

Tối ưu hóa thu hồi dầu là mục tiêu chính của nghiên cứu này. Việc kết hợp giữa ứng dụng gel và chất hoạt động bề mặt đã mang lại hiệu quả đáng kể trong việc tăng cường hiệu suất thu hồi dầu. Các phương pháp bơm ép gel và chất HĐBM được tối ưu hóa để phù hợp với điều kiện địa chất và nhiệt độ của các vỉa dầu. Nghiên cứu chỉ ra rằng, việc sử dụng đồng thời gel và chất HĐBM giúp giảm thiểu tình trạng ngập nước, tăng cường áp suất vỉa, và cải thiện hiệu suất thu hồi dầu. Các thử nghiệm tại mỏ Bạch Hổ và Đông Nam Rồng đã chứng minh tính hiệu quả của phương pháp này.

3.1. Phương pháp bơm ép kết hợp

Phương pháp bơm ép kết hợp giữa gel polyme và chất hoạt động bề mặt đã được nghiên cứu để tối ưu hóa quá trình thu hồi dầu. Kết quả cho thấy, việc sử dụng đồng thời gel và chất HĐBM giúp giảm thiểu tình trạng ngập nước, tăng cường áp suất vỉa, và cải thiện hiệu suất thu hồi dầu. Các thử nghiệm tại mỏ Bạch Hổ và Đông Nam Rồng đã chứng minh tính hiệu quả của phương pháp này.

3.2. Kết quả thử nghiệm tại mỏ Đông Nam Rồng

Tại mỏ Đông Nam Rồng, các thử nghiệm bơm ép kết hợp giữa gel và chất HĐBM đã mang lại hiệu quả đáng kể. Kết quả cho thấy, hiệu suất thu hồi dầu tăng lên đáng kể, đồng thời giảm thiểu tình trạng ngập nước. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, việc tối ưu hóa thành phần và nồng độ của gel và chất HĐBM là yếu tố quan trọng để đạt được hiệu quả cao trong quá trình thu hồi dầu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU.T7244100-EE11722120000rdii 1 CHUONG 1: TỎNG QUAN. Giới thiệu về mỏ Bạch Hồ và mỏ Rỗng. 2-22 52+2S22EE£2EE2EEtzEEvrxzsrez 3 1. Đặc điểm vùng mỏ Bạch HỒ.

2-2-2 ©+s+EEE+EEESEEEEEEEEEE2EEEEErrrrrrrrrrk 3 1. Tính bất đồng nhất và đặc trưng đây dầu trong đá granit nứt nẻ. Bơm ép nước và tình trạng ngập nước các giếng khai thác tầng móng mỏ Bạch HỒ.-2-©22+©222EE+2EE9EEE27122712271271711711711711211 211. Một số nghiên cứu nâng cao HSTHD trên đối tượng mỏ Bạch Hồ.

Một số đặc điểm về địa chất và thực tế khai thác đầu của khu vực Đông nam 1. Nguyên nhân ngập nước các giếng khai thác và biện pháp ngăn cách nước bằng gel polyme 1. Một số tác nhân cải thiện mặt cắt và kiểm soát nước và cơ chế hoạt động 24 1.--c:cccc22trrrrrrrrrtrtrrrirrrrrrrriiirrrrrrirrre 24 IP AWvt 2000. Các chất dạng hạt.

Ứng dụng gel polyme để xử lý vấn đề ngập nước. Hệ gel chịu nhiệt độ CaO. Hệ gel polyme trên cơ sở hệ co-, ter- polyme chứa nhóm acrylamit và sulfonie với hệ tạo nối hữu cơ.--2- 22+ 22+2E22EEe2EE2EEtEEErrrxrrrrrrr 28 1. Hệ gel nano clay polyaCTyaImI.

Những đặc trưng chính của hệ gel polyme. Khả năng ứng dụng hệ gel polyme. Van dé gap phải khi bơm ép hệ gel polyme vào vùng không gian rỗng. Thiết kế quá trình xử lý gel polyme.

Một số kết quả thử nghiệm bít nước bằng gel gần đây tại mỏ Bạch Hỗ. Nâng cao hệ số thu hồi dầu bằng phương pháp bơm ép dung dịch chất HĐBM cô. Các chất HĐBM sử dụng trong nâng cao HSTHD. Một số phương pháp bơm ép chất HĐBM nhằm tăng cường thu hồi dầu trên thế giới.

Các phương pháp bơm ép chất HĐBM tiên tiến. Một số hợp chất HTBM thường được sử dụng trong nâng cao HSTHD LH< HT TT HT TH TT TT TT TT TT TT TH TT TT TT TT TT ngư 40 1. Các cơ chế gia tăng HSTHD khi bơm ép chất HĐBM vào via. Gia tăng số mao dẫn Nc đề đẩy dầu dư.

Cải thiện tính đính ướt đối với nước của đá. Sự tự ngắm mao dẫn của dung dịch chất HĐBM trong đá chứa nứt nẻ 51 CHUONG 2: THỰC NGHIỆM. Mục tiêu đề tài. Hoa Chat nh.

Các loại polyme geÌL.111 cryee 53 ", /ðNN con. 33 „8N ŸuU no addaiB 54 2. Nước biển mỏ Bạch HỖ. Nước biển mỏ Đông Nam Rồng.------ 2 +2+©+++2Et2EExterxzrrrxrrrree 54 QA, Dau 8n ẽ ẽ.

Dầu thô móng Bạch HỒ.- 2 22+222+EE22EE2EEt2EEEEEEEEEE2712271 2212 1. Dầu thô Đông Nam Rồng.--2-22©22+E2EE2EEt2EEEEEEE7112712271271 221 xe 55 2. Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm.2-22©22+SE2+SE+2EEt2EEEEEEEEEEEEEE2EEEEErrrrrrrree 56 2. Các thiết bị thử nghiệm độ bền gel, thời gian tạo gel và xác ứng suất trượt 2-4 TT TH HT HT TT TH TT TT HT TT TT TT TT TT TT TT Tàn Tre rkp 56 2.

Thiết bị thử nghiệm gel trong điều kiện via. Thiết bị đo SCBM liên dién Spinning Drop Interfacial Tesionmeter, Model 500, Temco. Bê điều nhiệt chương trình hóa nhiệt độ TC100 Brookfield (Mỹ). Thiết bị đo góc tiếp xúc: Máy OCA 20 của Dataphysics, Đức.

Các thiết bị khác. Thiết bị dùng trong bơm ép chất HĐBM trên mô hình via. Phuong phap nghién on. Các phương pháp tạo dung dịch gel và thử nghiệm gel.

Phương pháp tổng hợp hệ polyme Acrylamide/2-acrylamido-2- methylpropane sulfonic acid/N,N-dimethyl acrylamide/vinylsulfonat SOCUUM. Hod chat va AUN CU cecceecccescesscessvessesssesssesssessesiteviessissseessesssessseess 60 2. Tổng hợp dung dịch tạo gel. Phương pháp tổng hợp hệ polyme clay/acrylamit.

Hoá chất và dụng cụ. Tổng hợp dung dịch tạo gel clay/aeryÏaimit. Tổng hợp dung dịch tạo gel clay/acrylamit/AMPS. Tổng hợp dung dich tao gel clay/acrylamit/VS.

Phương pháp chuẩn bị dung dịch gel polyme thương mại. Hoá chất và dụng C. Chuẩn bị dung dich gel ceccccccccsssssssssssssesssssssssessssesssssssssssessssesssseeess 64 2. Phương pháp thử nghiệm độ bền gel và thời gian tạo gel.

Tién trình thử nghiệm:. Phương pháp đo ứng suất trượt của gel trên mẫu lõi. Hóa chất và thiết bị. sec kEEEETE E11 1101111211211 xe 66 2.

Tiến trình thử nghiệm. Yéu cau kỹ thuật về vật liệu phân cách nước của XNLD Vietsovpetro 68 2. Phương pháp tối ưu hoá quá trình gel hóa. Nghiên cứu thí nghiệm gel polyme theo các yêu cầu của gel ngăn cách TUG.

Phương pháp nghiên cứu sự hình thành và độ bền gel bằng kính hiển vi điện tử quét (SEEM). Xây dựng mô hình quá trình bơm hệ dung dịch gel vào giếng khai thác H3)90000 0. Các phương pháp nghiên cứu hệ chất HĐBM. Phương pháp tổng hợp œ-olephin sunfonic axit.

Phuong phap tong hop Alkylbenzen sunphonic axit. Phương pháp tổng hợp Alkyltoluen sunphonic axit. Phương pháp tổng hợp Akylxylen sulfonie acid. Phương pháp tổng hợp Akylnapthalen sunphonic axit.

Xác định SCBM liên diện hai pha dầu - nước. Xác định nồng độ Mixen tới hạn (CMC) của dung dich chất HĐBM. Xác định khả năng tương hợp của hệ chất HĐBM với nước bién. Xác định độ bền nhiệt của hệ chất HĐBM sau 31 ngày ủ ở nhiệt độ vỉa LH< HT HT HT TT TT HH TT TT TT Tà TT TT TT TT TT TT TT gà nh gtry 74 2.

Tối ưu hóa thống kê xác định thành phần và nồng độ tối ưu của hệ chất HĐBM để bơm ép TCTHD. Xác định tính đính ướt của bề mặt đá bằng cách đo góc tiếp xúc. Quy trình bơm ép chất HĐBM trên mô hình via. Chuẩn bị các mô hình vỉa từ mẫu lõi đá móng ĐNR.

Chuẩn bị các chất lưu làm việc. Xác định các điều kiện thi 1/112, PS. Xác định hệ số thu hồi dầu bởi bơm ép nước. Xác định hệ số thu hồi dầu bởi bơm ép chất HĐBM.

Giảm áp, giảm nhiệt của hệ nghiên cứu, tháo mẫu và xác định độ bão hoà dâu dụ theo Deani-SfArrĂ. Tỉnh toán, lập đồ thị liên quan và biện luận các kết quả thí nghiệm //778/717/87/71252 8070787877. 77 CHƯƠNG3: KẾT QUÁ VÀ BIỆN LUẬN. Thiết kế các hệ gel bền nhiệt để ngăn cách nước tại giếng khai thác mỏ Bạch 0.

Sự tạo gel của poÏyaCTyÏ4IHIÍ. - --- tt vn gi 78 3. Hợp chất tạo nối HMTA và HQ. Hệ chất tạo nối HMTA-PhÁC.--222-22E22E+2EE2EEE2EEESEErExrrrkrrrree 79 3.

Nghiên cứu xác định thời gian tạo gel và độ bền gel của các hệ polyme. Cac polyme throng Main. Tối ưu hóa để xác định thành phân hệ gel phù hợp. Áp dụng phương pháp thừa số bat dinh Lagrange tìm hệ gel tối ưu.

Tổng hợp - Lựa chọn dung địch tạo gel từ hệ quart-polyme. Tối ưu hóa quá trình gel hóa của hệ polyme C. Ấp dụng phương pháp thừa số bat dinh Lagrange tim hé gel polyme /347/PEEEEEEEEEhh. Khảo sát hệ gel polyme clay/acrylamit.

Chuẩn bị dung dich gel. Thời gian gel hóa và độ bên gel. Khảo sát hệ gel copolyme clay/acrylamit/AMPS. Nghiên cứu tổng hợp hệ copolyme clay/acrylamit/AMPS.

Thời gian và độ bên gel của các hệ copolyme clay/acrylami/AMPS —— 104 3. Khảo sát hệ gel copolyme clay/acrylamit/VS. Nghiên cứu tổng hợp hệ copolyme clay/acrylamit/VS. Thời gian và độ bên gel của các hệ copolyme clay/acrylamit/VS 107 3.

Nghiên cứu xác định ứng suất trượt của gel. Thử nghiệm hệ gel trên mô hình vỉa tại Việt Xô Petro. Nghiên cứu trạng thai gel bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM). Xây dựng mô hình quá trình bơm hệ dung dịch gel vào giếng khai thác ngập 0ì.

Xây dựng các hệ chất HĐBM đề bơm ép TCTHD tại mỏ Rồng và mỏ Bạch Hồ 21H21 212 TH Hàn Hà nàn HH HH ri 115 3. Với mỏ Đông Nam Rồng. 2-22 222222EEES2EEEEEE2EE227E22EECEEECrrrrrrree 115 3. Xác định sức căng bề mặt giữa hai pha dầu - dung dich chat HDBM 115 3.

Khả năng bền nhiệt và tương hợp của các chất HĐBM với nước biển ¬ 116 3. Các muối gốc alkyl thơm Sulfonic aeid. Cac mudi goc alkyl SUNPNAL eesccccsccsssessssssssesssssssssessssssssssssssessseees 117 3. Cac chat HDBM Nonion vocessccssscssssesssssssssssssssssssssessssssssscsessessseces 118 3.

Hon hop cdc chat HDBM o. Khao sat d6 bén nhiét của các dung địch chất HĐBM. Khao sat d6 bén nhiét của các dung dịch hỗn hợp chất HDBM. Dung dịch chất HĐBM và chất trợ HĐBM.

Dung dịch hỗn hợp hai chất HĐBM anion. Dung dịch hỗn hợp chất HĐBM nonion và chất HĐBM anion. Thực nghiệm tối ưu hóa phối trộn các chất HĐBM. Hệ thứ nhất (AS1, AS2, chất trợ HĐBM isopropanol):LAMS-M1 126 3.

Hệ thứ hai (AS2; AS3; NS1): LAMS-M2. Xác định hệ chất HĐBM tối ưu cho nghiên cứu thí nghiệm đây dầu trên MO HNN Via woe 3. Các kết quả thí nQnitmcccccccccccsccccsesssssssssssssssesssissssessssessssssssessseees 130 3. Với móng mỏ Bạch HỒ.

2-22 222 +SE+EEE+EEE+EEEEEEEEEEEEEESEErrEErrrkrrrrer 147 3. Khao sát trên sự phối trộn giữa hai chất HĐBM ASI và AS3. Trung hòa và gia tăng chỉ số pH cho dung dịch các chất HĐBM gốc b0. Thử nghiệm đấy dầu bằng nước và nút dung dịch chất HĐBM trên mô hình vỉa của móng mỏ Bạch HỒ.

Tổng hợp một số chất HĐBM bên nhiệt tan trong dầu. Thử nghiệm hệ chất HĐBM tan trong dầu để tăng cường thu hồi dầu đối với mỏ Bạch HỖ. 2-2 St SE EEEEEEEEEEE111171111111111 2112. Khảo sát tính tương hợp với nước biển của các chất HĐBM đơn NA".

Xác định sức căng bề mặt giữa hai pha dau - dung dich chat HHĐBÌM.- 5S St St +tềt+t+x HH rưey 160 3. Khảo sát khả năng tương hợp và bên nhiệt của hệ nhiều cấu tử D7158. Thực nghiệm tối ưu hóa phối trộn hệ chất HĐBM bên nhiệt. Xác định hệ chất HĐBM tối tu cho nghiên cứu thí nghiệm đẩy dâu CEN MO NINN VI.

tt Ek*kEEEEEEEEkEkekEkEkrkkekekrkrkrkreres 171 KET LUAN ~.ÀÔ,ÔỎ 173 u98 ca <. 176 CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BÓ LIÊN QUAN ĐÉN ĐÈ TÀI. 183 Viện KHVLƯD VSP XNLD Viện NCKH&TK : HSTHD DNR HTBM SCBM SCBMLD ASP HLB CMC EOR EDX SEM DANH MUC CAC CHU VIET TAT : Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng : Vietsovpetro : Xí nghiệp Liên Doanh Viện Nghiên cứu Khoa học và Thiết kế : Hệ số thu hồi đầu : Đông nam Rồng : Hoạt tính bề mặt : Sức căng bề mặt : Sức căng bề mặt liên điện : Alkaline — surfactant — polyme : Hệ số cân bằng nhóm ưa nước/nhóm ưa hữu cơ : Nồng độ Mixen tới hạn : Tăng cường thu hồi dầu : Kỹ thuật tia X phân tán năng lượng : Kính hiển vi điện tử quét Bang 1.12: DANH MUC CAC BANG Đặc trưng lý hoá của nước biển bơm ép và nước vỉa vùng mỏ Bạch Hồ Giá trị trung bình về tinh chất lý hoá của dầu Bạch Hồ Tính chất lý-hóa cơ bản của dau via Tính chất lý-hóa cơ bản của nước vỉa Tinh chất Iý-hóa cơ bản của nước biển Thành phần nước biển mỏ Bạch Hỗ Thành phần lý-hoá của nước biển Đông Nam Rồng Các đặc trưng lý hóa của dầu thô móng mỏ Bạch Hồ Các đặc trưng lý hóa của dầu móng Đông Nam Rồng Độ bên gel theo chuẩn của Marathon Yêu cầu kỹ thuật về vật liệu phân cách nước của Vietsopetro Thành phần chất tạo nối và độ nhớt của dung dịch polyme thương mại 1,5% Sự tạo gel của polyacrylamit trong môi trường nước biển, hợp chất tạo nối HMTA-HQ (0,6 % -0,6%), dung dịch polyme 1,5% Sự tạo nối của polyacrylamit trong moâi tröôøng nöôùc bieän, hệ chất tạo nối HMTA-HQ (0,9 % -0,9%), dung dịch polyme 1,5%.