- Trang Chủ
- Hoá dầu
- Nghiên cứu sử dụng các chất đồng hoạt động bề mặt và đánh giá tính năng thu hồi dầu
Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁC CHẤT ĐỒNG HOẠT ĐỘNG
BỀ MẶT VÀ ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG THU HỒI DẦU
Nguyễn Thị Thu Hà
Trường Đại học Thủy lợi, email: nguyenthithuha@tlu.edu.vn
1. GIỚI THIỆU CHUNG 2.2. Thực nghiệm
Trong công nghiệp khai thác dầu khí, các Thí nghiệm được tiến hành với dung dịch
chất hoạt động bề mặt (HĐBM) được sử chất HĐBM 0,5% trong nước biển tổng hợp
dụng rộng rãi trong thu hồi dầu. Các dự án (tổng Ca, Mg: 800ppm, tổng nồng độ khoáng
thử nghiệm sử dụng chất HĐBM để tăng thu 3,5%), các chất cosurfactant được sử dụng với
hồi dầu tại nhiều mỏ trên thế giới đã cho các nồng độ 0,1% (bằng 20% so với chất HĐBM).
kết quả khả quan. Cơ sở khoa học của Mẫu đối chứng (ĐC): Nước biển + Chất
phương pháp là làm giảm sức căng bề mặt HĐBM
giữa hai pha dầu - nước. Ở Việt Nam, đã có Mẫu nghiên cứu: Nước biển + Chất
một số nghiên cứu thử nghiệm sử dụng chất HĐBM + chất đồng HĐBM.
HĐBM cho tăng cường thu hồi dầu [1]. Cho các mẫu vào dầu thô, khuấy đều trên
Để tăng tính năng thu hồi dầu, người ta sử máy khuấy từ trong 1 giờ. Để ổn định trong 2
dụng chất HĐBM ở dạng phức hợp có bổ sung giờ, quan sát sự chuyển pha của các mẫu.
thêm chất đồng HĐBM (cosurfactant). Ngoài Chiết lấy phần dịch lọc và đo sức căng bề
việc hỗ trợ giảm sức căng bề mặt của hệ thì mặt của các dung dịch trên máy Radian 300.
các chất này còn làm tăng khả năng chịu muối,
đồng thời làm giảm khả năng bị hấp phụ của 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
các chất hoạt động bề mặt [2,3]. Tuy nhiên, Các chất đồng hoạt động bề mặt là các
việc sử dụng dạng phức hợp các chất đồng chất có tác dụng tương hỗ trong việc làm
HĐBM trong thu hồi dầu chưa được quan tâm. giảm sức căng bề mặt liên diện giữa hai pha
Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu lỏng - lỏng. Các chất này có thể tan trong
sử dụng một số chất đồng hoạt động bề mặt nước hoặc tan trong dầu tùy thuộc vào bản
và đánh giá tính năng thu hồi dầu của các hệ chất,chúng thường được sử dụng với một
chất này. lượng nhỏ so với các chất hoạt động bề mặt.
Về bản chất, các cosurfactant thường hay sử
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU dụng là các rượu mạch ngắn C3- C8 có cấu
2.1. Hóa chất trúc mạch thẳng hay mạch nhánh hoặc là các
dẫn xuất của glycol, các ancol ethylenoxit
Chất HĐBM: Sodium lauryl ether sulphate hoặc các amin oxit.
(SLES); Alpha olephin sulphonate (AOS); Thí nghiệm này đã sử dụng ba chất đồng
Nonyphenol ethoxylate (NP9); hoạt động bề mặt: IPA, BtOH và Ce phối hợp
Cocamidopropyl sulphobetain (CAS); với 4 chất hoạt động bề mặt: SLES, AOS,
Chất đồng HĐBM: Isopropanol (IPA); n- NP9, CAS.
butanol (BtOH); Butyl cellosol (Ce); Kết quả về sự chuyển pha của các dung
Các chất khác: Nước biển tổng hợp (NB); dịch nghiên cứu được trình bày trong các
Dầu thô mỏ Rồng (VietsovPetro). Hình từ 1 đến 4.
490
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
Hình 1 cho thấy, khi kết hợp cosurfactant Trong trường hợp của CAS (Hình 3), quá
với AOS đều làm tăng quá trình chuyển pha trình chuyển pha dầu vào nước xảy ra rõ rệt
dầu vào nước. Tuy nhiên tác dụng của IPA hơn. Quan sát lớp nhũ tương ở bề mặt phân
kém hơn so với BtOH và Ce, được thể hiện ở cách giữa hai pha cho thấy: quá trình chuyển
sự thay đổi màu của pha nước, các mẫu chứa pha dầu vào nước xảy ra rõ rệt nhất với mẫu
BtOH và Ce có pha nước chuyển sang màu CAS + BtOH (dung dịch nước chuyển màu
vàng hơn so với đối chứng. Điều này chứng vàng đậm hơn so với Ce). Đối với mẫu CAS
tỏ rằng hai cosurfactant này có tác dụng làm + IPA, chiều dày của lớp dầu lớn hơn so với
giảm sức căng bề mặt và làm cho quá trình các trường hợp khác.
chuyển dầu vào nước mạnh hơn.
CAS +
AOS + BtOH; BtOH; CAS +
AOS + Ce; AOS + Ce; CAS + IPA;
IPA; AOS CAS
(Thứ tự từ trái (Thứ tự từ
sang phải) trái sang phải)
Hình 3. Sự chuyển pha dầu nước
Hình 1. Sự chuyển pha dầu nước của hệ CAS-dầu thô
của hệ AOS- dầu thô
SLES +
NP9 + BtOH; BtOH; SLES +
NP9 + Ce; NP9 + Ce; SLES +
IPA; NP9 IPA; SLES
(Thứ tự từ trái (Thứ tự từ
sang phải) trái
sang phải)
Hình 2. Sự chuyển pha dầu nước
của hệ NP9-dầu thô Hình 4. Sự chuyển pha dầu nước
Kết quả thử nghiệm ở Hình 2 cho thấy quá của hệ SLES-dầu thô
trình chuyển pha dầu vào nước đều xảy ra đối Kết quả Hình 4 cho thấy: mẫu SLES + IPA
với các mẫu nghiên cứu, toàn bộ hệ chia không có tác dụng làm giảm SCBM, thể hiện
thành ba pha, pha giữa là hệ nhũ tương, trong ở màu sắc của phần dung dịch nước nhạt hơn
đó sự khác biệt nhất là mẫu có mặt BtOH. so với mẫu đối chứng. Các mẫu SLES +
Mặc dù lượng BtOH đưa vào chỉ bằng 20 BtOH và SLES + Ce có tác dụng giảm sức
% so với chất HĐBM nhưng khi nằm trong căng bề mặt của hệ so với mẫu đối chứng nên
toàn hệ, một phần nước và một phần dầu đã phần dung dịch nước có màu vàng đậm hơn.
chuyển vào trong đó làm cho thể tích của pha Trong tất cả các mẫu nghiên cứu, chúng
giữa tăng lên. Có thể nhận thấy dầu thô đã tôi nhận thấy tổ hợp chất HĐBM + BtOH
chuyển vào phần dung dịch nước và vào phần luôn cho màu đậm nhất, sau đó đến tổ hợp
nhũ tương nên lớp dầu quan sát có chiều dày chất HĐBM + Ce. Tổ hợp chất HĐBM + IPA
thấp hơn hẳn so với các mẫu còn lại. Sự cho màu nhạt nhất, chứng tỏ sự chuyển pha
chuyển pha này chứng tỏ sức căng bề mặt dầu nước là kém nhất.
liên diện giữa các pha khá thấp, một phần dầu Kết quả đo SCBM của các dung dịch
chuyển vào pha nước tạo thành hệ nhũ bền. nghiên cứu được trình bày ở Bảng 1.
491
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
Bảng 1. Sức căng bề mặt của các dung dịch nghiên cứu
SLES SLES AOS+ AOS+
Mẫu SLES SLES +Ce AOS AOS+ Ce
+IPA +BtOH IPA BtOH
SCBM
18,72 19,12 16,73 15,34 16,67 16,54 15,12 15,35
(mN/m)
Độ giảm
- -2,14 10,63 18,06 - 0,78 9,30 7,92
SCBM (%)
CAS CAS
Mẫu NP9 NP9+IPA NP9+BtOH NP9+Ce CAS CAS +Ce
+IPA +BtOH
SCBM
17,83 17,73 15,23 15,31 17,45 15,87 15.31 15,20
(mN/m)
Độ giảm
- 0,56 14,58 14,13 - 9,05 12,26 12,89
SCBM (%)
Kết quả Bảng 1cho thấy, với hệ SLES + làm giảm SCBM lớn nhất (tương ứng là
cosurfactant: IPA làm tăng SCBM của hệ 18,06% và 14,58%).
dung dịch (sức căng bề mặt của dung dịch có
mặt IPA là 19,12 mN/m, trong khi dung dịch 4. KẾT LUẬN
đối chứng là 18,72 mN/m), điều này có thể là Tác dụng cộng hưởng khi sử dụng kết hợp
do có sự tương tác nghịch giữa chất SLES, các cosurfactant với chất hoạt động bề mặt
IPA và muối khoáng trong dung dịch. Trong thể hiện qua mức độ chuyển pha dầu nước
khi đó hai cosurfactant còn lại là BtOH và Ce của BtOH và Ce là tốt hơn cả. Các chất
đều có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt. cosurfactant BtOH và Ce có tác dụng làm
Tác dụng cộng hưởng của BtOH yếu hơn so giảm sức căng bề mặt của hệ chất HĐBM
với Ce (sức căng bề mặt giảm tương ứng là nghiên cứu. Tổ hợp SLES + Ce và NP9 +
10,63% và 18,06 % so với mẫu đối chứng). BtOH làm giảm SCBM lớn nhất, tương ứng
Đối với hệ AOS + cosurfactant: ảnh hưởng là 18,06% và 14,58%.
của các cosurfactan diễn ra theo chiều giảm Từ kết quả trên chúng tôi cho rằng, các hệ
sức căng bề mặt ở tất cả các hệ, tuy nhiên ảnh tổ hợp chất đồng hoạt động bề mặt SLES +
hưởng này không đáng kể. Có thể thấy BtOH Ce và NP9 + BtOH có tiềm năng ứng dụng
có tác dụng giảm sức căng bề mặt của hệ tốt trong ngành dầu khí.
hơn hai chất còn lại (giảm 9,3% so với mẫu
đối chứng). 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
Đối với hệ NP9 + cosurfactant: BtOH và
[1] Phan Văn Đoàn, Trịnh Thanh Sơn, nnk,
Ce có tác dụng giảm sức căng bề mặt nhiều
(2010). Báo cáo HĐ “Hoàn thiện công nghệ
hơn (SCBM giảm tương ứng 14,58% và nâng cao hệ số thu hồi dầu cho các vỉa Lục
14,13%) so với mẫu đối chứng. Với IPA là nguyên bằng những phương pháp hóa lý
0,56%, chứng tỏ tác động của IPA không tổng hợp”.
đáng kể so với đối chứng. [2] Nguyễn Phương Tùng (2007). Báo cáo HĐ
Đối với hệ CAS + cosurfactant: cả ba chất “Nghiên cứu thí nghiệm lựa chọn các hỗn hợp
đều có tác dụng cộng hưởng làm giảm sức chất hoạt tính bề mặt và phương pháp bơm ép
căng bề mặt của hệ so với đối chứng: sự giảm chúng vào vỉa nhằm nâng cao hệ số đẩy dầu
SCBM của IPA, BtOH và Ce tương ứng là cho thân dầu móng Đông Nam rồng”.
9,05%, 12,26% và 12,89%. [3] Acosta,E, et.al (2002). The role of hydrophylic
Như vậy, trong các mẫu nghiên cứu thì tổ linkers. J. Surfactants and Detergents.
hợp SLES + Ce và NP9 + BtOH có tác động
492
nguon tai.lieu . vn
