Đang tải... (xem toàn văn)
Hoàn thiện công nghệ sản xuất thử nghiệm hệ hóa phẩm ức chế lắng đọng muối vô cơ gồm 3 chương: Chương I: Nghiên cứu tổng quan về các chất ức chế sa lắng muối và công nghệ sử dụng trong ngành khai thác dầu khí; Chương II: Kết quả nghên cứu hoàn thiện thành phần hệ hóa phẩm ức chế lắng đọng muối vô cơ; Chương III: Kết quả nghên cứu hoàn thiện công nghệ sản xuất hệ hóa phẩm ức chế lắng đọng muối vô cơ
BỘ CÔNG THƯƠNG CHI NHÁNH PVCHEM-RT BÁO CÁO TỔNG KẾT DỰ ÁN SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM CẤP BỘ HOÀN THIỆN CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM HỆ HĨA PHẨM ỨC CHẾ LẮNG ĐỌNG MUỐI VÔ CƠ MÃ SỐ: DASXTN.009/18 Cơ quan chủ trì đề tài: Chi nhánh Tổng cơng ty Hóa chất Dịch vụ Dầu khí - CTCP - Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng Dịch vụ kỹ thuật (PVChem-RT) Chủ nhiệm đề tài: Th.S Đỗ Thành Trung Thời gian thực hiện: từ tháng 15/1/2018 đến 31/12/2020 Hà Nội, 12-2020 BỘ CÔNG THƯƠNG CHI NHÁNH PVCHEM-RT BÁO CÁO TỔNG KẾT DỰ ÁN SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM CẤP BỘ HỒN THIỆN CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM HỆ HĨA PHẨM ỨC CHẾ LẮNG ĐỌNG MUỐI VƠ CƠ MÃ SỐ: DASXTN.009/18 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI CƠ QUAN CHỦ TRÌ Đỗ Thành Trung Phan Công Thành Hà Nội, 12- 2020 DỰ ÁN SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM HỒN THIỆN CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM HỆ HÓA PHẨM ỨC CHẾ LẮNG ĐỌNG MUỐI VÔ CƠ CHỦ NHIỆM: Th.S Đỗ Thành Trung - Phó Giám đốc Chi nhánh PVChem-RT THƯ KÝ : ThS Lê Văn Cơng – Trưởng phịng Nghiên cứu Phát triển Dịch vụ, Chi nhánh PVChem-RT TÁC GIẢ: 10 ThS Đỗ Thành Trung ThS Lê Văn Cơng KS Hồng Anh Dũng TS Nguyễn Văn Ngọ KS Phan Văn Minh KS Phạm Ngọc Sơn KS Bùi Lê Phương ThS Ngô Thị Nguyên TS Vũ Hoàng Duy KS Phạm Ngọc Tú Chi nhánh PVChem-RT Chi nhánh PVChem-RT Chi nhánh PVChem-RT Chi nhánh PVChem-RT Chi nhánh PVChem-RT Chi nhánh PVChem-RT Chi nhánh PVChem-RT Chi nhánh PVChem-RT Chi nhánh PVChem-RT Chi nhánh PVChem-RT Mục lục Mục lục Lời mở đầu Chương NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÁC CHẤT ỨC CHẾ SA LẮNG MUỐI VÀ CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG TRONG NGÀNH KHAI THÁC DẦU KHÍ 1.1 Phương pháp xử lý ức chế hình thành tích tụ lắng đọng muối vô cần khai thác 1.1.1 Cơ chế tác dụng chất ức chế lắng đọng muối vô .8 1.1.2 Một số chất ức chế lắng đọng muối dùng cho điều kiện nhiệt độ cao 11 1.1.3 Bản chất công nghệ ép chất ức chế vào vỉa nhằm ngăn ngừa tích tụ muối vơ cần ống khai thác 12 1.1.4 Yêu cầu đặt chất ức chế lắng đọng muối 20 Chương KẾT QUẢ NGHÊN CỨU HỒN THIỆN THÀNH PHẦN HỆ HĨA PHẨM ỨC CHẾ LẮNG ĐỌNG MUỐI VÔ CƠ .22 2.1 Nghiên cứu hoàn thiện thành phần hệ hóa phẩm ức chế lắng đọng muối vô 22 2.2 Đánh giá tổng thể tính chất hệ hóa phẩm ức chế lắng đọng muối vô 24 2.2.1 Đánh giá khả tương hợp hệ hóa phẩm với lưu thể vỉa .24 2.2.2 Đánh giá độ bền nhiệt hệ hóa phẩm 28 2.2.3 Đánh giá tính ăn mịn dung dịch chất ức chế lắng đọng muối nước vỉa .29 2.2.4 Đánh giả ảnh hưởng hệ hóa phẩm đến tính trương nở sét 30 2.2.5 Đánh giá hệ số phục hồi độ thấm sau bơm chất ức chế lắng đọng muối 32 2.2.6 Xây dựng quy trình phân tính hàm lượng chất ức chế lắng đọng muối đánh giá hiệu hệ hóa phẩm 33 Chương KẾT QUẢ NGHÊN CỨU HỒN THIỆN CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT HỆ HĨA PHẨM ỨC CHẾ LẮNG ĐỌNG MUỐI VƠ CƠ 43 3.1 Kết nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ sản xuất hệ hóa phẩm ức chế lắng đọng muối vô 43 3.2 Sản xuất thử nghiệm 5.000 lít hệ hóa phẩm ức chế lắng đọng muối vô .60 3.3 Đánh giá hiệu kinh tế-kỹ thuật khả phát triển sản phẩm .62 Bảng 3.21 Kết tính tốn sơ chi phí sản xuất hóa phẩm 65 3.4 Biên soạn hướng dẫn cơng nghệ sử dụng hóa phẩm ức chế lắng đọng muối vô 66 3.4.2 Quy trình cơng nghệ sử dụng hệ hóa phẩm ức chế lắng đọng muối vô cách ép chất ức chế vào vỉa .70 3.4.3 Hướng dẫn an tồn q trình triển khai cơng nghệ phương pháp khắc phục cố xảy trình xử lý 77 Kết luận kiến nghị 80 Tài liệu tham khảo .81 Lời mở đầu Báo cáo “Hồn thiện cơng nghệ sản xuất thử nghiệm hệ hóa phẩm ức chế lắng đọng muối vơ cơ” nằm khuôn khổ Hợp đồng thực Dự án sản xuất thử nghiệm cấp Bộ số: 009.2018.SXTN.BO/HĐ-KHCN ký 15 tháng 01 năm 2018 Bộ Công Thương Chi nhánh Tổng Cơng ty Dung dịch khoan Hố phẩm Dầu khí-CTCP - Trung tâm Nghiên cứu Ứng dụng Dịch vụ Kỹ thuật (DMC-RT), Chi nhánh Tổng cơng ty Hóa chất Dịch vụ Dầu khí-CTCP-Trung tâm nghiên cứu ứng dụng Dịch vụ kỹ thuật (PVChem-RT) Năm 2012, Chi nhánh DMC-RT Bộ Công Thương giao chủ trì thực đề tài NCKH cấp “Nghiên cứu giải pháp công nghệ xử lý vùng cận đáy giếng nhằm ngăn ngừa tượng lắng đọng muối vô cần khai thác” theo Hợp đồng số 03.05.2012.RD/ HĐ-KHCN ký ngày 09/01/2012 Tổng Công ty DMC Bộ Công Thương Ngày 26/6/2014, Hội đồng nghiệm thu cấp Bộ nghiệm thu kết thực đề tài Kết thực đề tài đưa tổ hợp hệ hóa phẩm chế độ cơng nghệ cho phép xử lý vùng cận đáy giếng nhằm ngăn ngừa tượng lắng đọng muối vô cần khai thác Kết đánh giá Hội đồng nghiệm thu cấp sở để tiếp tục đề xuất triển khai đề tài dạng sản xuất thử nghiệm nhằm sản xuất thử hệ hóa phẩm, hồn thiện công nghệ sản xuất công nghệ sử dụng q trình áp dụng mỏ, từ đánh giá khả phát triển, thương mại hóa sản phẩm, đưa sản phẩm vào áp dụng thực tế ngành khai thác dầu khí Việt Nam Mặc dù kết thực đề tài đưa hệ hóa phẩm nhằm ức chế lắng đọng muối vơ chế độ công nghệ sử dụng, nhiên sản phẩm chế tạo phòng thí nghiệm với quy mơ nhỏ có số thành phần từ nguồn hóa chất tinh khiết Chính tiến hành sản xuất quy mô pilot sản xuất quy mơ cơng nghiệp chưa đảm bảo tính ổn định chất lượng sản phẩm Ngoài hệ hóa phẩm ức chế lắng đọng muối đề tài xuất xứ chủ yếu theo chế kết tủa-hòa tan kết tủa, tức chất ức chế lắng đọng muối ban đầu điều chỉnh để kết tủa vùng cận đáy giếng, sau q trình khai thác có nước vỉa, kết tủa bị hịa tan làm giải phóng chất ức chế để vào dòng khai thác Tuy nhiên để tăng cường hiệu ức chế, mở rộng phạm vi sử dụng cần sử dụng thêm chế ức chế khác hấp phụ-giải hấp phụ chất ức chế, cần nghiên cứu, tối ưu hóa thành phần hệ hóa phẩm, sử dụng thêm nhóm hóa phẩm ức chế sa lắng muối khác Để đánh giá khả thương mại hóa sản phẩm cần nghiên cứu đánh giá tổng thể tính năng, hiệu kinh tế- kỹ thuật hệ hóa phẩm Đây sở nội dung Dự án sản xuất thử nghiệm Nội dung báo cáo trình bày 03 Chương, cụ thể sau: Chương I: Nghiên cứu tổng quan chất ức chế sa lắng muối công nghệ sử dụng ngành khai thác dầu khí; Chương II: Kết nghên cứu hồn thiện thành phần hệ hóa phẩm ức chế lắng đọng muối vơ cơ; Chương III: Kết nghên cứu hồn thiện cơng nghệ sản xuất hệ hóa phẩm ức chế lắng đọng muối vô Nhân dịp thực nghiên cứu này, Nhóm tác giả xin cảm ơn quan tâm tạo điều kiện Bộ Công thương, lãnh đạo tập thể cán Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng dịch vụ kỹ thuật (PVChem-RT); hợp tác, góp ý nhà khoa học bạn bè đồng nghiệp Chương NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÁC CHẤT ỨC CHẾ SA LẮNG MUỐI VÀ CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG TRONG NGÀNH KHAI THÁC DẦU KHÍ 1.1 Phương pháp xử lý ức chế hình thành tích tụ lắng đọng muối vô cần khai thác Trong khai thác dầu khí, để khắc phục tượng kết tinh muối vơ hình thành lắng đọng, người ta sử dụng hai nhóm giải pháp sử dụng thiết bị phát từ trường giải pháp dùng chất ức chế lắng đọng muối Các nghiên cứu cho thấy, từ trường tác động tới trình tạo mầm kết tinh, trình lớn lên tinh thể đặc tính liên kết tinh thể muối Hiệu ứng cuối tác động từ trường muối tạo pha nước dòng lưu thể khai thác phân bố đồng pha nước, chuyển động lên bề mặt bám vào thành ống gây tích tụ Thực tế ứng dụng từ trường số mỏ giới cho thấy, tượng tích tụ muối giếng giảm rõ rệt Tuy nhiên, phương pháp xử lý ức chế hình thành tích tụ lắng đọng muối vơ cần khai thác có hiệu hơn, đơn giản sử dụng chất ức chế lắng đọng muối khác Chất ức chế lắng đọng muối gồm tập hợp đa dạng nhóm chất phù hợp với điều kiện địa chất giếng khoan định Dưới trình bày phân loại, chế hoạt động yêu cầu đặt chất ức chế lắng đọng muối 1.1.1 Cơ chế tác dụng chất ức chế lắng đọng muối vô Chất ức chế lắng đọng muối chất có khả ức chế q trình hình thành tích tụ, lắng đọng muối vơ từ thay đổi ngưỡng bão hịa muối hệ dung dịch định, tới trình tạo mầm kết tinh, trình phát triển lớn lên tinh thể, q trình tích tụ để tạo lắng đọng Chất ức chế lắng đọng muối đa dạng phong phú chất tác động tới nhiều trình chuỗi trình dẫn tới hình thành lắng đọng Chất ức chế lắng đọng muối phân biệt theo hai dấu hiệu chính: chế hoạt động chất hóa học Căn vào chế hoạt động, chất ức chế lắng đọng muối chia thành ba nhóm sau: 1) Nhóm chất ức chế hoạt động theo chế chelate - chất có khả liên kết với ion tạo muối (Ca2+, Mg2+, Ba2+, Sr2+…) ngăn ngừa chúng tác dụng với anion tạo muối (CO22-, SO42-) Đại diện phổ biến số hợp chất chelate dùng làm chất ức chế lắng đọng muối đưa bảng Bảng 1.1 Một số hợp chất chelat dùng làm chất ức chế lắng đọng muối T T Tên hóa học Amino tri(metylenphosphonic acid) 1-Hydroxyethylidene-1,1-Diphosphonic Acid Các tên khác - 1-Hydroxyethylidene diphosphonic Acid; - Etidronic acid; - 1-Hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid Ethylene Diamine Tetra(Methylene Phosphonic Acid) Penta Sodium Salt Các tên khác - Sodium EDTMP; - Pentasodium EDTMP; Na5EDTMP; - EDTMPS Diethylene Triamine Penta(methylene phosphonic acid) Cơng thức hóa học ký hiệu viết tắt C3H12NO9P3 (ATMP; ATMPA) CAS No.: 6419-19-8 C2H8O7P2 ( HEDP ; HEDPA) CAS No.:2809-21-4 C6H12N2O12-P2Na8 (Sodium EDTMP; Pentasodium-EDTMP; Sodium-Na5- EDTMP) CAS No.: 1429-50-1 C9H28N3O15P5 CAS No 15827-60-8 DTPMPA (Dequest 2060) 2) Nhóm chất ức chế hoạt động theo chế cản trở hình thành mầm kết tinh lớn lên tinh thể muối Các chất ức chế có khả hấp phụ lên tâm hoạt tính tinh thể, phá vỡ ổn định nhiệt trình phát triển tinh thể Sự thu nhiệt chất ức chế hấp phụ làm cho mầm tinh thể tan Đại diện tiêu biểu nhóm chất polymer như: + Polyacrylamide + Polyacrylamide thủy phân Các chất hấp phụ, bao phủ bề mặt mầm kết tinh tinh thể khơng cho chúng phát triển Hình 1a minh họa chế hấp phụ chất ức chế lên bề mặt vi mầm kết tinh làm chúng phân tán, tức cản trở chúng tụ lại thành mầm kết tinh Hình 1b minh họa chế hấp phụ chất ức chế lên bề mặt tinh thể hạn chế phát triển lớn lên Cũng theo chế chế cản trở hình thành mầm kết tinh lớn lên tinh thể muối cịn có muối NH4Cl Muối thúc đẩy phân rã Ca(HCO3)2 nhiệt độ < 360C (nhiệt độ thấp nhiệt độ chuyển Ca(HCO3)2 dạng canxit khó hịa tan (45-500C)) hạn chế hình thành mầm kết tinh lớn lên tinh thể can xit (CaCO3) 3) Nhóm chất ức chế hoạt động theo chế thay đổi hình dạng tinh thể Khác với chất thuộc nhóm thứ hai vừa nêu trên, chất ức chế nhóm khơng cản trở hình thành tinh thể mà tác động đến hình dạng tinh thể Chất ức chế có tác dụng xen cài vào mạng tinh thể muối kìm hãm trình phát triển tinh thể (tinh thể không đồng nhất) Sự hấp phụ không thuận nghịch chất ức chế vị trí tinh thể muối phát triển bất thường ức chế trình phát triển chúng Hình 1.1 – Minh họa hấp phụ chất ức chế gây phân tán mầm kết tinh cản trở lớn lên tinh thể muối Căn vào chất hóa học, chất ức chế lắng đọng muối chia thành: + Acrylic Acid-2-Acrylamido-2-Methylpropane Sulfonic Acid Copolymer + Copolymer Of Maleic And Acylic Acid + Hydrolyzed Polymaleic Anhydride + Polycarboxylate, sodium salt + Sulphnated polyacrylic acid copolymer + Sulfonated phosphonocarboxylic acid + Polyphosphono Carboxylic acid Chất ức chế lắng đọng muối quan tâm nghiên cứu sớm nhiều hãng nhà nghiên cứu Một số nghiên cứu có liên quan tới dạng chất ức chế chế tác động chất ức chế lắng đọng muối mà đề tài nghiên cứu hướng tới tham khảo tài liệu [1-11] 1.1.2 Một số chất ức chế lắng đọng muối dùng cho điều kiện nhiệt độ cao Môi trường nhiệt độ cao trở ngại lớn chất ức chế tạo muối vô Nhiệt độ cao mà đề cập tới nhiệt độ > 130 0C Một 10