Báo cáo BƠM ÉP CHẤT HOẠT TÍNH BỀ MẶTSurfactantEOR
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.46 MB, 52 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
BỘ MÔN ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ
BƠM ÉP
CHẤT HOẠT TÍNH BỀ MẶT
GVHD: Nguyễn Xuân Huy
Thành viên nhóm
Nguyễn Thị Huyền Trang
Đoàn Anh Thư
Nguyễn Hoàng Anh Tuấn
Tạ Thị Phương Thảo
NỘI DUNG
Tổng quan nghiên cứu thu hồi dầu tăng cường và thu hồi
dầu bằng chất hoạt tính bề mặt
Tổng quan lý thuyết về bơm ép chất hoạt tính bề mặt
Áp dụng thử nghiệm bơm ép chất hoạt tính bề mặt tại vỉa
cát kết tầng Oligocen mỏ Bạch Hổ.
Tổng quan
Cơ chế thu hồi
24/09/2016
Nguồn : Adapted from the Oil & Gas Journal, Apr. 23, 1990
Lƣợng dầu thu hồi tăng lên
Nguồn:Ph.D. Do Hoon Kim
Mục tiêu EOR đối với các loại hydrocarbon
khác nhau
From:S.Thomas,2008
24/09/2016
Những phương pháp thu hồi dầu tăng
cường hóa học
Chất hoạt tính bề mặt: Thay đổi sức căng bề mặt và tính dính ướt của đá.
Polymer: Tăng độ nhớt của nước.
Kiềm: Tăng độ pH và tạo ra xà phòng.
Chất đồng dung môi: Thỉnh thoảng cần thêm vào chất hoạt tính bề mặt để chống
lại độ nhớt của các pha.
Có thể kết hợp các phương pháp với nhau tùy điều kiện vỉa để cho hệ số thu hồi
dầu là cao nhất
24/09/2016
Tổng thị trường thu hồi dầu bằng bơm ép
chất hóa học của Mỹ và Châu Âu
alkalinesurfactantpolymer
16%
2012
polymers
48%
surfactantpolymer
18%
alkaline
chemicals
1%
surfactants
17%
Nguồn: Frost và
Sullivan analysis
Lý thuyết
Chất hoạt tính bề mặt là gì ???
Chất hoạt tính bề mặt (surfactant) là những hợp chất làm giảm sức căng bề mặt
(hoặc sức căng giữa ranh giới hai lớp của hai chất lỏng không hòa tan trong nhau
hoặc giữa một chất lỏng và một chất rắn).
Một chất hoạt tính bề mặt được xem là một “amphiphilic”!
Hydrophobic
Hydrophilic
o Những phân tử “amphiphilic” có xu hướng mạnh mẽ di chuyển lên mặt ranh
giới giữa hai lớp hay bề mặt lớp và định hướng nhóm phân cực nằm trong
nước, nhóm không phân cực nằm bên ngoài. .
Phân loại các chất hoạt tính bề mặt
• Những chất hoạt tính bề mặt có thể được phân loại theo những ion tự
nhiên của đầu ưa nước :
NONIONIC
ANIONIC
CATIONIC
ZWITTERIONIC
Chất hoạt tính bề mặt ion âm (anionic surfactant):
ođược sử dụng bơm ép trong vỉa cát kết vì chúng hấp phụ tương đối thấp trên
đá cát kết (bề mặt điện tích âm).
ochứa đựng những nhóm điện tích âm tại đầu ưa nước của chúng ví dụ như
+ ), phosphate( −OPO2− ), và
sulfate ( OSO3− Na+ ), sulfonate ( −SO−
Na
3
3
carboxylates(−COO− ).
oVí dụ :
• ammonium lauryl sulfate
• sodium lauryl sulfate
• sodium dodecyl sulfate
Sodium dodecyl sulfate (SDS)
O
S - +
O Na
O
Chất hoạt tính bề mặt trung tính
(nonionic surfactant):
o Những nonionic surfactant được sử dụng cơ bản giống như chất đồng hoạt tính
bề mặt (cosurfactant) để cải thiện ứng xử pha của hệ.
o Chúng có thể chứa những nhóm không mang điện tích tại đầu ưa nước như :
• Alcohol
• Phenol
• Ether
• Ester
• Amide
O
O
O
O
Polyoxyethylene(4) lauryl ether (Brij 30)
OH
Chất hoạt tính bề mặt ion dƣơng
(cationic surfactant):
o Những chất hoạt tính bề mặt ion dương có thể hấp phụ mạnh trên đá cát kết; vì
vậy chúng được dùng trong vỉa carbonate.
o Chứa đựng những nhóm mang điện tích dương tại đầu ưa nước của chúng thường
là gốc amine bậc một, hai ba hoặc ammonium bậc bốn liên kết với chuỗi ankyl
dài hoặc các ion Cl− , Br − .
o Typical Example :
• - Trimethylalkylammonium chloride
• - Chlorides or bromides of benzealkonium
+
N
BrCetylpyridinium bromide
Chất hoạt tính bề mặt lƣỡng tính
(zwitterionic surfactant):
o Những chất hoạt tính bề mặt lưỡng tính bao gồm 2 nhóm hoạt động. Loại chất hoạt
tính bề mặt lưỡng tính là trung tính - ion dương, ion âm - ion dương, trung tính - ion
âm.
Phần điện tích dương: Dựa trên điện tích dương của amine bậc một, hai, ba hay
ammonium bậc bốn.
Phần điện tích âm: Có thể có các giá trị của nhóm sulfonate.
O
O
O
OCH2CH2N(CH3)3+
P OO
O
Dipalmitoylphosphatidylcholine (lecithin)
PHƢƠNG PHÁP MÔ TẢ SURFACTANT
Một vài phương pháp dung để mô tả surfactant:
Cân bằng ƣa nƣớc-kị nƣớc
Nồng độ Micelle tới hạn và nhiệt độ Kraff
Tỉ số hòa tan
Tỉ số R
Hệ số nén chặt
Cân bằng kị nƣớc ƣa nƣớc
(Hydrophile-Lipophile Balance)
Chỉ số này mô tả xu hướng hòa tan trong dầu hay trong nước của surfactant và xu
hướng hình thành dạng nhũ tương nước trong dầu hay dầu trong nước.
HLB thấp
Đối với các surfactant có xu hướng hòa tan trong dầu (dạng vi nhũ tương nước trong
dầu).
Khi độ mặn của tầng chứa thấp, surfactant có HLB thấp nên được lựa chọn.
HLB cao
Đối với các surfactant có xu hướng hòa tan trong nước (dạng vi nhũ tương dầu trong
nước).
Khi độ mặn của tầng chứa cao, surfactant có HLB cao nên được lựa chọn.
Cân bằng kị nƣớc ƣa nƣớc
(Hydrophile-Lipophile Balance)
HLB được xác định dựa vào việc tính toán giữa các vùng ưa nước và kị
nước trên phân tử surfactant.
Năm 1954, Phương trình Griffin được đưa ra để tính toán HLB cho
nonionic surfactant.
Trong đó : 𝑀𝑊ℎ : Là khối lượng phân tử của phần ưa nước của phân tử.
𝑀𝑊: Là khối lượng phân tử của toàn bộ phân tử.
:
Cân bằng kị nƣớc ƣa nƣớc
(Hydrophile-Lipophile Balance)
Cân bằng kị nƣớc ƣa nƣớc
(Hydrophile-Lipophile Balance)
Năm 1957, Phương trình Davies được đưa ra :
𝐻𝐿𝐵 = 7 + 𝑚𝐻ℎ − 𝑛𝐻𝑙
Trong đó:
m: Là số lượng nhóm ưa nước trong phân tử.
𝐻ℎ : Là giá trị của nhóm ưa nước.
n: Là số lượng nhóm kị nước trong phân tử.
𝐻𝑙 : Là giá trị của nhóm kị nước.
Nguồn: J.T.Davies
Cân bằng kị nƣớc ƣa nƣớc
(Hydrophile-Lipophile Balance)
