Công nghệ nano và triển vọng ứng dụng trong
công nghiệp dầu khí
(H2N2)-Công nghệ nano –
một lĩnh vực ưu tiên hàng đầu, nền tảng cho sự phát
triển của tất cả các ngành kinh tế có hàm lượng khoa
học cao của xã hội sau công nghiệp. Người ta cho
rằng cho đến nay nhân loại đã trải qua hai cuộc cách
mạng: Cuộc cách mạng đầu tiên – thuần thục gia súc
và đã học được gieo hạt, và lần thứ hai là cuộc cách
mạng công nghiệp. Cuộc cách mạng thứ ba – công
nghệ nano, bắt đầu thế thế kỷ 21 có quy mô lớn hơn
hai cuộc cách mạng trước. Cần biết rằng, kích thước
của nó bằng một phần tỉ của mét, có nghĩa là chúng ta
đã tiếp cận đến kích thước nguyên tử. Thực ra, 100
năm trước đây chúng ta đã biết và đã nhìn thấy các
nguyên tử riêng lẻ, nhưng ngày nay chúng ta không
chỉ nhìn thấy, giám sát mà còn có thể điều khiển
chúng.
Thực tế hầu hết những sáng kiến trong công nghiệp
dầu mỏ lần đầu tiên được áp dụng tại Baku
(Azecbaizan). Và không phải ngẫu nhiên tại Baku đã
từng phát hiện các mỏ mới, được gọi “Baku thứ hai”,
“Baku thứ ba”, v.v…
Sau 160 năm kể từ khi lần đầu tiên trên thế giới giếng
khoan được thi công bằng phương pháp cơ khí thì
hiện nay trong ngành khai thác dầu khí ở Azecbaizan
lại đã nghiên cứu và ứng dụng công nghệ nano vào
thực tiễn sản xuất.
Việc nghiên cứu công nghệ nano trong ngành khai
thác dầu khí ở Azerbaijan bắt đầu vào năm 80 của thế
kỷ trước. Dưới sự hướng dẫn của nhà khoa học nổi

tiếng thế giới – Viện Azad Mirzadzhanzade, đã
nghiên cứu cơ sở lý thuyết và thực tiễn của việc ứng
dụng công nghệ nano cho ngành khai thác dầu khí.
Sử dụng công nghệ nano trong công nghiệp dầu khí
đã gia tăng sản lượng lên 1,3 – 1,5 lần, trường hợp cá
biệt tăng 2,0-2,5 lần; mức tiêu thụ năng lượng trong
khai thác giảm 15 phần trăm; giảm lượng nước chứa
trong chất lỏng khai thác đến 20 phần trăm; hiệu quả
sử dụng – 1:25.
Triển vọng ứng dụng công nghệ nano trong ngành
công nghiệp dầu mỏ:
• giảm xung động trong hệ thống vận chuyển dầu và
trong tuyến đường ống;
• phòng ngừa các sự cố khoan giếng;
• chống lắng đọng parafin và muối trong giếng;
• xử lý và tồn trữ dầu mỏ.
Dựa trên ý tưởng của Viện sĩ Mirzadzhanzade và
dưới sự lãnh đạo của Chủ tịch công ty dầu mỏ
Azerbaijan (GNKAR) – Rovnag Abdullayev, phó chủ
tịch thứ nhất của GNKAR – Khoshbakht Yusifzade,
Hiệu trưởng Đại học Baku, chuyên gia Eldar
Shahbazov lần đầu tiên đã thực hiện chương trình
khoa học nghiên cứu và ứng dụng công nghệ nano
trong ngành công nghiệp dầu khí.
Lãnh đạo GNKAR đã hỗ trợ kỹ thuật và công nghệ
cho việc lựa chọn giếng, xác định chế độ, triển khai
công tác thực tế về ứng dụng công nghệ nano. Trên
cơ cở luận cứ khoa học vững chắc cùng với phương
pháp khoa học plasma đã tổng hợp các hạt nhôm kích
thước nanomet, tạo ra một sang phẩm mới công nghệ

nano để bơm vào giếng đang khai thác trong thời
gian dài và làm việc với chế độ ổn định. Khi xử lý
các hạt sét, đã quan sát có sự tách khí CO2, từ đó làm
tăng áp suất trong môi trường và tăng độ axit, và cuối
cùng tạo ra một hiệu ứng mới.
Quá trình ứng dụng công nghệ trong sản xuất tiến
hành theo hai giai đoạn: trong giai đoạn đầu tiên,
dung dịch hạt nano được bơm vào trong khoảng
không vành xuyến giếng; giai đoan thứ hai, dung dịch
nano được bơm ép vào trong giếng đến tầng sản
phẩm.
Trong giai đoạn đầu tiên, để tác động vào khoảng
không vành xuyến của giếng khi khai thác bằng thiết
bị bơm cần sâu và không có áp suất dư trên miêng
giếng, thì máy bơm tạm dừng, mở mặt bích miệng
giếng và rót dung dịch có chứa chất nano trong
khoảng không vành xuyến. Khi khai thác bằng các
phương pháp khác, cũng như khi trong khoảng không
vành xuyến giếng có áp suất, thì dung dịch được bơm
giếng bằng máy bơm-nạp nano.
Lượng dung dịch có chứa hạt nano rót hoặc bơm vào
trong khoảng không vành xuyến của giếng được xác
định trước phụ thuộc vào việc cấu trúc của giếng và
các tính chất lý-hóa của vỉa. Khi dung dịch nano đạt
đến mức độ có thể tách vỡ các bọt khí lớn thành
những hát rất bé được gọi là “hiệu ứng
Mirzadjanzade”, dầu sẽ bị ép trong môi trường giếng,
dính vào thành ống, tạo ra một lớp trươt, gị là ”gối
trượt”. Do đó, hệ số đầy của máy bơm tăng lên, sức
kháng thủy lực giảm mạnh, và nhờ đó lưu lượng

giếng tăng lên 1,5-2,0 lần.
Trong giai đoạn thứ hai, bơm dung dịch nano vào
trong giếng bơm ép, và bơm ép dung dịch nano bơm
vào vỉa. Viện Mirzadzhanzade cùng các cộng sự đã
phát triển cơ sở khoa học của cơ chế hình thành sự
tương tác dung dịch nano.
Ưu điểm của phương pháp là khi bơm dung dịch
nano vào vỉa sẽ xảy ra quá trình phá nhũ, dầu được
tách ra khỏi nước và tạo điều kiện thuận lợi để nâng
sản phẩm từ giếng có chứa các vỉa sản phầm.
Dung dịch nano khi tác động lên vỉa, cải thiện tính
thấm của các loại đá trong vỉa, gồm cả vùng cân đáy
giếng và đặc biệt tăng hệ số thu hồi dầu. Hiệu quả
của bơm dung dich nano vào vỉa cao hơn nhiều so
với bơm vào khoảng không vành xuyên của giếng.
Tại cả hai giai đoạn của việc ứng dụng công nghệ
nano theo các giếng được chọn đã được xác định bởi
mức độ ngập nước, tính chất lý-hóa của sản phẩm
giếng và độ nhớt của nó phụ thuộc vào nhiệt độ.
Trong thời gian 3 tháng tại giếng khai thác gazlift đã
được kiểm tra độ tin cậy của phương pháp và thời
gian tác động của công nghệ nano với dung dịch
nano. Trong quá trình thử nghiệm, cho thấy trong giai
đoạn bơm dung dịch nano vào giếng thấy lưu lượng
giếng gia tăng, còn khi không bơm – lượng dầu giảm.
Nếu như lưu lượng của các giếng thử nghiệm trước
khi bơm dung dịch nano đã thu được 8 tấn/ngày, sau
khi bơm lưu lượng tăng thêm 2 tấn/ngày.
Vì vậy, nhờ áp dụng công nghệ nano cho nên trong
vòng 15 ngày thử nghiệm bơm dung dịch nano đã thu

thêm được khoảng 30 tấn dầu.
Song song với những thử nghiệm trên giếng khai thác
bằng gazlift N
o
1947, 1953 và 1960 đã tiến hành thử
nghiệm công nghiệp bơm dung dịch nano.
Trước khi thử nghiệm trên các giếng được chọn, đã
tiến hành đo, khảo sát và nghiên cứu để xác định mức
khai thác dầu mỏ, tổng sản lượng của giếng, hàm
lượng nước trong sản phẩm, hàm lượng nước trong
nhũ tương dầu-nước.
Mức khai thác dầu tại giếng N
o
1947 trước khi thử
nghiệm là 1,2 tấn. Công tác thử nghiệm kéo dài trong
40 ngày và kết quả lưu lượng khai thác tăng rất lớn
đến 2-3 lần. Ngoài ra. hàm lượng nước trong nhũ
tương dầu-nước giảm 70 – 55 phần trăm.
Mức khai thác tại giếng N
o
1953 trước khi thử
nghiếm là 3 tấn. Tiến hành thử nghiệm trong của 10
ngày, lượng khai thác đã gia tăng lớn, đến 1,7-2,0
lần. Ngoài ra, hàm lượng nước trong nhũ tương dầu-
nước từ 75-77 xuống 47-50 phần trăm.
Lượng khai thác dầu tại giếng N
o
1960 trước khi thử
nghiệm là 2,6 tấn, sau 17 ngày thử nghiệm sản lượng
khai thác được tăng rất lớn, 1,4 lần.

Như vậy, tại các giếng N
o
1947, 1953 và 1960 nhờ
ứng dụng công nghệ nano cho giai đoạn thử nghiệm
đã tăng thêm được khoảng 120 tấn dầu bổ sung.
Tóm lại, theo các số liệu khảo sát tiến hành lần đầu
tiên trên thế giới, các nghiên cứu lý thuyết và thực
nghiệm đã xác nhận hiệu quả của việc sử dụng các
công nghệ nano trong ngành công nghiệp dầu của
Azerbaijan.
Lần đầu tiên nghiên cứu công nghệ mới trên cơ sở hạt
nano nhôm. Đã có những kết quả khả quan về
phương pháp nâng cao hệ số thu hồi dầu nhờ hệ
nano-nano và phương pháp tăng cường thu bởi hồi
dầu.
Với việc áp dụng công nghệ nano trong vòng 3 tháng
ngoài sản xuất hơn 130 tấn dầu.
Nhờ áp dụng công nghệ nano, trong 2006-2008 thu
thêm được hơn 1000 tấn dầu bổ sung, chi phí thực
hiện các công nghệ được hoàn vốn khoảng 25 lần.
Với 60 phần trăm các giếng hiện SOCAR quản lý là
loại lưu lượng nhỏ và ngập nước mạnh, đang khai
thác trong giai đoạn cuối, sự cần thiết áp dụng công
nghệ nano hiện nay và tương lai là rất lớn.
Trương Quang – (Theo Rovnag Abdullaev và nnk-
Minenergy.ru)
Nguồn Viện Công nghệ khoan