Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
2 Xác định nhiệt độ xuất hiện tinh thể paraffin (WAT) và nhiệt độ tan chảy hoàn toàn paraffin (WDT) bằng thiết bị DSC Q1000

2 Xác định nhiệt độ xuất hiện tinh thể paraffin (WAT) và nhiệt độ tan chảy hoàn toàn paraffin (WDT) bằng thiết bị DSC Q1000

Tải bản đầy đủ - 0trang

BÁO CÁO THỰC TẬP



- Buồng gia nhiệt mẫu

- Cánh tay gắp mẫu tự động và khay chứa mẫu.

- Bộ điều khiển với màn hình điều khiển cảm ứng

- Buồng làm lạnh kết nối với buồng gia nhiệt mẫu

- Bình khí Nitơ kết nối với buồng gia nhiệt mẫu

- Máy vi tính chạy chương trình điều khiển

- Cân điện tử

- Pan chứa mẫu, kẹp gắp pan và thiết bị ép pan…

Tiến hành đo

Bật tất cả các thiết bị. Máy tính và thiết bị DSC Q1000 được kết nối thông qua

mạng Lan. Bật chương trình TA Instrument Explorer để kết nối với thiết bị DSC

Q1000. Một chương trình điều khiển sẽ hiện lên.

Pan dùng chứa mẫu gồm 2 miếng: miếng có đáy lớn dùng để chứa mẫu, miếng

còn lại dùng làm nắp đậy. Đầu tiên, cần cân 2 miếng pan để xác định khối lượng,

sau đó dùng xilanh lấy mẫu cần đo rồi nạp vào pan có đáy lớn. Tiếp theo gắp miếng

pan nhỏ đậy lại, rồi bỏ vào thiết bị ép pan, ép pan thật chặt để quá trình gia nhiệt

dầu khi bị thốt ra ngồi. Cân lại pan đã ép để xác định khối lượng dầu đã nạp vào

pan.

Dùng kẹp gắp pan đựng mẫu đặt vào vị trí sample trong buồng gia nhiệt. Đóng

nắp buồng gia nhiệt rồi cho máy chạy theo chương trình cài đặt sẵng. Kết quả sẽ lưu

lại và được mở bằng chương trình TA Universal Analysis.

Dựa vào sự thay đổi của đồ thị Heat Flow theo nhiệt độ sẽ xác định được điểm

WAT và WDT.

Sample: Crude H1

Size: 10.6700 mg



DSC



Comment: Crude TGT



File: C:\DSC Data\TGT\h1.010

Operator: Doan Tien Lu

Run Date: 26-Mar-2012 08:09

Instrument: DSC Q1000 V9.4 Build 287



1.0



55.46°C



Heat Flow (W/g)



0.5



65.32°C



0.0



-0.5



-1.0

Exo Up



0



20



40



60



Temperature (°C)



80



100



120

Universal V4.2E TA Instruments



Trang 41



BÁO CÁO THỰC TẬP



Hình 13: Đồ thị Heat Flow theo nhiệt độ



CHƯƠNG IV: CÁC NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐÃ THỰC

HIỆN

1. Nghiên cứu hóa phẩm phá nhũ tương dầu nước

Nước là người bạn đồng hành của ngành khai thác dầu khí. Q trình khai thác

dầu khí sẽ kèm theo nước. Nước sẽ tồn tại ở dạng nhũ tương dầu nước hoặc dạng tự

do. Do đó, quá trình tách nước ra khỏi dầu để được dầu thương phẩm (hàm lượng nước

dưới 0,5%) là nhiệm vụ vô cùng quan trọng trong cơng nghiệp khai thác dầu khí.

Hiện nay, LD Việt-Nga “Vietsovpetro” sử dụng hai phương pháp để tách nước ra

khỏi dầu: phương pháp tách nước bằng trọng lực và phương pháp tách nước bằng tĩnh

điện. Phòng thí nghiệm Vận chuyển dầu chủ yếu nghiên cứu phương pháp tách nước

bằng trọng lực. Để thực hiện được phương pháp tách nước bằng trọng lực cần phải phá

được nhũ tương dầu nước ở nhiệt độ cao (từ 50 đến 70 oC). Để thực hiện được điều

này cần phải có phụ gia hỗ trợ, do đó Phòng chủ yếu nghiên cứu các demulsifier (chất

phá nhũ) phù hợp để phục vụ sản xuất.

Hiện nay, LD Việt-Nga “Vietsovpetro” đang sử dụng các chất phá nhũ sau:

DMO86318 của Hãng Baker Hughes _ Đức, PX0190 của Hãng Nalco _ Mỹ, DMC

Demul của Tổng cơng ty hóa chất dầu khí và TPS609 của Cơng ty Thuận Phong.

Ngồi các cơng ty kể trên, Phòng khơng ngừng nghiên cứu các loại hóa phẩm mới của

các nhà cung cấp để phục vụ nhu cầu sản xuất ngày càng thay đổi.

Dưới đây trình bày hiệu quả phá nhũ của một vài hóa phẩm:



1. Nghiên cứu các tính lưu biến của dầu và các phương pháp cải thiện tính lưu



biến của dầu

1.1. Nghiên cứu các tính lưu biến của dầu

Ở những nhiệt độ cao, dầu nhiều paraffin thể hiện là chất lỏng Newton. Khi hạ

nhiệt độ đến nhiệt độ bão hòa paraffin, dầu trở thành hệ đa phân tán và ở nhiệt độ xác

định chúng biểu hiện tính phi Newton. Khái niệm về hệ dầu phi Newton được áp dụng

để ghi nhận những tính chất đặc biệt của cấu trúc dầu nhiều paraffin. Khi hạ nhiệt độ,

cấu trúc không gian paraffin sẽ hình thành trong dầu, và ở một vài nhiệt độ được gọi là

nhiệt độ đông đặc, ở trạng thái tĩnh dầu mất đi tính lưu động.

Khi tiến hành tính tốn nhiệt thủy lực cho vận chuyển dầu ổn định cần phải biết

những thơng số lưu biến ổn định. Q trình xác định các thông số này được thực hiện

theo qui định với tài liệu hướng dẫn của LD, trên thiết bị “Rotovisco” RV-20 của hãng

HAAKE (Đức), với chương trình phần mềm Software Rotation Version 3.0. Cấu tạo

của bộ thiết bị bao gồm: rotor đo độ nhớt với chương trình điều khiển thay đổi vận tốc

trược và chế độ thay đổi nhiệt độ.

Kết quả thu được chỉ ra rằng, độ nhớt của dầu phụ thuộc nhiệt độ trong phạm vi

thể hiện tính Newton có thể được biễu diễn bằng hàm số dạng:

Trang 42



BÁO CÁO THỰC TẬP



  t   o e  u t ,

Trong đó μ – độ nhớt động học, Pas;

μo – hệ số, Pas;

u – hệ số, oС-1;

t – nhiệt độ, oС.

Nhiệt độ cực trị tct được xác định thấp hơn nhiệt độ mà dầu biểu hiện tính phi

Newton.

Đường cong chảy của dầu nhiều paraffin mỏ Bạch Hổ trong phạm vi thể hiện tính

phi Newton (t < tct) đối với dòng chảy ổn định có thể được trình bày theo mơ hình

chất lỏng độ nhớt dẻo Shvedova-Bingham.



 d   p 

Trong đó τ - ứng suất lực, Па;

τd - ứng suất động, Па;

μ р - độ nhớt dẻo, Pas;

γ - ứng suất trược, s-1.

Độ nhớt dẻo phụ thuộc nhiệt độ đối với chế độ dòng chảy ổn định được miêu tả

bằng hàm lũy thừa dạng



 p  t   o e



 u  t



,



Trong đó μo – hệ số, Pa.s;

uμ – hệ số gốc của hàm lnμp theo nhiệt độ , oС-1.

Đối với ứng suất trược động đối với chế độ dòng chảy ổn định có giá trị phụ

thuộc tương tự:



d  t   o e  u  t ,

Trong đó τo – hệ số, Pa.s;

uτ – hệ số gốc của hàm lnd theo nhiệt độ , oС-1.

Sự thay đổi hệ số gốc của đường thẳng xảy ra ở những nhiệt độ khác nhau, khi đó

thay đổi hệ số uμ và uτ.

Trong phạm vi thể hiện tính phi Newton, dầu nhiều paraffin có tính xúc biến, là

đặc trưng đối với hệ keo, chúng tìm cách sắp xếp tồn bộ cấu trúc của nó theo thời

gian. Độ bền vững của cấu trúc tăng lên và đạt đến giới hạn cân bằng. Trong quá trình

cũng cố cấu trúc, ứng suất trược tĩnh có thể tăng lên nhiều lần. Do đó ở trạng thái đứng

yên, đường ống chứa dầu có thể bị đơng đặc lại. Thời gian, cần thiết để đạt đến giới

Trang 43



BÁO CÁO THỰC TẬP



hạn, hình thành sự vững chắc phục thuộc vào tính chất hóa lý của dầu và những điều

kiện bên ngồi.

Sự thay đổi độ bền vững của cấu trúc paraffin trong dầu theo thời gian chỉ có thể

nghiên cứu thực nghiệm theo thời gian thực. Kết quả tốt nhất chỉ có thể thu được trên

đường ống thực, trong hầu hết các trường hợp thì khơng thể. Các nghiên cứu được trên

thí bị thí nghiệm “Pipeline Restart Simulator Oilfield Production Analysts”, quá trình

điều khiển hoạt động và ghi nhận kết quả được thực hiện bởi máy vi tính với chương

trình phần mềm 5th Windmill Computer software.

Giá trị ổn định của ứng suất trược tĩnh τs theo sự phục thuộc nhiệt độ và ứng suất

trược động được biễu diễn bằng hàm mũ.



s  t   os e  u s t ,

Trong đó τs – giá trị ổn định của ứng suất trược tĩnh, Pa;

τos – hệ số, Pa;

us – hệ số gốc của hàm lnτs theo nhiệt độ, oС-1.

Từ kết quả thí nghiệm đã xử lý tốn học thu được mơ hình lưu biến của dầu, độ

nhớt dẻo theo nhiệt độ, ứng suất động và giá trị ổn định của ứng suất trược tĩnh. Cơng

thức này thuận lợi cho việc tính tốn nhiệt thủy lực trên máy tính các nhân.

1. Dầu móng mỏ Bạch Hổ, tct= 37 oС;

Độ nhớt:

ở 37 oС < t



ở t  37 oС



 p  t  0,0121 e  0,017t



 p  t  1114 e  0,32t



ở 27 0С < t  37 C



Ứng suất trượt động:



o



 d  t  6,27 10 9 e  0,75t



ở 21 0С < t  27 oC



 d  t  645,5 e  0,16t



Ứng suất trượt tĩnh:

o



o



ở 30 С < t  36 C



o

o

ở 21 С < t  30 C



 s  t  0,08 e 0,83 36 t 



 s  t  11,8 e 0,47  30 t 



2. Dầu Miocen dưới mỏ Bạch Hổ, tct = 36 0С;

Độ nhớt :

o

ở 36 С < t

ở 21 0С < t  36 oС



 p  t  0,06 e  0, 045t



 p  t  0,06 e  0, 045t

Ứng suất trượt động:

Trang 44



BÁO CÁO THỰC TẬP



ở 30 oC < t  36 oC



ở 21 0C < t  30 oC



 d  t  1,69 106 e  0,507t



 d  t  68,0 e  0,17t



Ứng suất trượt tĩnh:

ở 29 0С < t  33,5 C



ở 21 0С < t  29 oC



 s  t  0,06 e1,07 33.5 t 



 s  t  7,4 e 0,54  29 t 



o



Trong những khoảng nhiệt độ thất, độ nhợt dẻo μp có thể đạt đến vài đơn vị

Pa.s, độ nhớt độ học τd đạt đến vài chục đơn vị Pa, và giá trị giới hạn của ứng suất lực

ban đầu τo lên đến hàm trăm Pa.

Những tính chất lưu biến của dầu mỏ Rồng. Kết quả nghiên cứu các tính chất

lưu biến của dầu RP-1 được trình bày ở bảng №5 .

Những tính chất lưu biến của dầu RP-1

Bảng №5 .

Т,oС



22

24

26

28

30

32

34

36

40



101

3,86

2,50

1,62

0,692

0,29

0,126

0,053

0,033

0,026



22

24

26

28

30



14,60

8,71

5,20

1,16

0,259



22

25

28

32



62

24

6,7

0,5



Độ nhớt dẻo của dầu dẻo, Pa*s

Tên giếng

104

105

106

112

115

2,21

6,84

2,80

4,50

3,80

1,56

3,60

1,66

1,87

1,98

1,11

1,90

0,99

0,81

1,03

0,78

1,00

0,28

0,47

0,53

0,55

0,53

0,077

0,31

0,28

0,39

0,28

0,021

0,23

0,15

0,18

0,24

0,020

0,20

0,13

0,076

0,21

0,019

0,16

0,12

0,064

0,16

0,017

0,116

0,095

Ứng suất trượt động d, Pа

3,47

8,08

11,82

2,61

5,02

2,04

2,75

6,89

0,47

1,31

1,19

0,93

1,48

0,058

0,53

0,70

0,31

0,32

0,012

0,34

0,41

0,11

0,019

0

0,089

Ứng suất lực ban đầu sau 15 phút o, Pа

96,6

38,7

33,5

17,0

30,3

45

32,7

17,0

7,1

4,8

27,4

0,9

3,4

0,7

0,8

7,7

0

0,5

0

0



116

4,93

2,81

1,60

0,91

0,52

0,38

0,34

0,30

0,024

1,22

0,61

0,30

0,05

0

28,5

7,5

0,9

0



Khi nhiệt độ tăng, độ nhớt của dầu tăng ít và ở nhiệt độ thấp nhất của nước biển

22 oC độ nhớt dẻo của dầu dẻo đạt gần 4,93 Pa*s, và ứng suất lực động đ là 14,6 Ps.

Trang 45



BÁO CÁO THỰC TẬP



Những giá trị lưu biến này là nguyên nhân gây ra tổn hao thủy lực lớn khi bơm dầu.

Dầu có tính xúc biến. Sau 15 phút ở trạng thái đứng yên ở nhiệt độ 22 oC, độ bền vững

của cấu trúc đạt gần 96,6 Pa. Điều đó gây ra nguy hiểm cao “đống băng” cho đường

ống khi dừng bơm. Sự xuất hiện của nước trong sản phẩm từ giếng dẫn đến sự suy

giảm mạnh tính chất lưu biến của dầu. Với sự gia tăng hàm lượng nước làm tăng nhiệt

độ thể hiện tính phi Newton, tăng độ nhớt dẻo và ứng suất trược ban đầu.

Dầu khai thác ở RC-2 có tính đồng nhất cao về tính chất hóa lý. Chúng là dầu

có tỷ trọng trung bình và nhiều paraffin (~20%), chức một lượng lớn các chất

asphalten-nhựa

Dầu ở RC-2 có tính cấu trúc cứng hơn dầu ở RP-1. Ở nhiệt 22 oC, giá trị độ

nhớt dẻo đạt gần 4,3 Pa*s, ứng suất động 27 Pa. Độ bền cấu trúc hình thành trong dầu

sau 15 phút đạt gần 102 Pa.

Mơ hình lưu biến của dầu móng (RC-2) mỏ Rồng



Độ nhớt , Тct =36 0С

ở 43 0С < T

 p  t  0,031 e



ở 36 0C < T < 43 0C



 0,026t



 p  t  2,32 10 4 e  0,34t



ở 27 0С < T < 36 0C



ở 21 0C < T < 27 0C



4  0,34t



 p  t  26,8 e  0,09t



 p  t  2,32 10 e



Ứng suất trượt động:

ở 25 0С< T < 36 0C

 d  t  1,2 10 6 e  0,42t



ở 21 0C < T < 25 0C

 d  t  5,17 10 3 e  0, 21t



Ứng suất trượt tĩnh:

ở 30 0С < T < 36 0C

 s  t  0.05 e  0,83(36 t )



ở 21 0C < T < 30 0C

 s  t  7.8 e  0,52(30 t )



Ảnh hưởng của khí bão hồn lên tính chất lưu biến của dầu nhiều paraffin.

Những tính chất lưu biến thơng thường được xác định trên những mẫu dầu đã tách

khí, trong khi đó dầu với những mức độ bão hòa khí khác nhau được vận chuyển bằng

đường ống trong hệ thống thu gom hỗn hợp dầu khí.

Những nghiên cứu thực nghiệm về sự ảnh hưởng của khí bão hòa lên độ nhớt

động học của dầu trong phạm vi thể hiện tính phi Newton được thực hiện trên thiết bị

đo độ nhớt kín sử dụng quả cầu rơi của hãng “ROP” trong khoảng nhiệt độ từ 40 đến

80 oC và áp suất đến 5 MPa.

Dầu bão hòa khí được đánh giá theo sự khác nhau về số lượng khí tách ra trong

q trình tách khí ở áp suất khí quyển và nhiệt độ làm việc và ở các thông số làm việc.



g P, t  g в  P0 , t   g в  P, t  ,

Trong đó Р – áp suất, Pa;

Po – áp suất khí quyển, Pа;

t – nhiệt độ, oС;

Trang 46



BÁO CÁO THỰC TẬP



g(Р, t) – số lượng khí hòa tan trong dầu, m3/m3;

gв(Рo,t) – số lượng khí tách ra từ dầu ở nhiệt độ t và áp suất khí quyển

Po, m3/m3;

gв(Р, t) – số lượng khí tách ra từ dầu ở nhiệt độ T và áp suất P, m3/m3;

Sự phụ thuộc đã biết của độ nhớt đối với khí bão hòa và nhiệt độ được sử dụng

để miêu tả những thí nghiệm, được trình ở dạng sau:



  t, g    t  e



  P, t  g



,



Trong đó (t, g) – độ nhớt của dầu bão hòa khí, Pas;

(t) – độ nhớt của dầu sau khi tách khí chuẩn, Pas;

(p, t) – hệ số thực nghiệm;

g – số lượng khí hòa tan trong dầu, m3/ton.

Những kết quả thu chỉ ra rằng, độ nhớt dự kiến miêu tả sự thay đổi của độ nhớt

vào áp suất, nhiệt độ và khí bão hòa có sai số khoảng 10%.

Đã tiến hành nghiên cứu sự ảnh hưởng của khí bão hòa lên các thơng số lưu

biến của dầu nhiều paraffin, đặc trưng của tính phi Newton, ở áp suất lên đến 5 MPa.

Ở áp suất không đổi trong khoảng nhiệt độ xác định, dầu bão hòa khí thay đổi rất ít với

sự thay đổi nhiệt độ. Vì vậy, với sai số cho phép áp dụng cho thực tế (khơng q 3%),

có thể sử dụng áp suất hơi bão hòa trung bình cho tồn bộ khoảng nhiệt độ. Do đó để

miêu tả sự phụ thuộc của độ nhớt dẻo vào nhiệt độ và khí bão hòa, cơng thức sau được

sử dụng



 p  t, g   p  t  e



 g



Trong đó  – hệ số thực nghiệm;

g – số lượng khí hòa tan trong dầu, m3/ton.

Hoặc để tính tốn sự phụ thuộc của độ nhớt dẻo vào nhiệt độ



 p  t, g   p  t  e



 g



 oe



 g  u  t



.



Để tính tốn độ nhớt dẻo của dầu móng bão hòa khí mở Bạch Hổ:

 p  t , g   p  t  e  0,06 g .

Tương tự đối với ứng suất lực động

d  t, g  d  t  e  g  oe  g  u  t ,

Trong đó θ – hệ số thực nghiệm.

Mối liên hệ để tính tốn ứng suất lực động của dầu móng bão hòa khí mỏ Bạch

Hổ

 d  t , g   d  t  e  0,09 g .

Để tính tốn độ nhớt dẻo của dầu móng bão hòa khí (RC-2) mỏ rồng:

Trang 47



BÁO CÁO THỰC TẬP



 p  t , g    p  t  e  0,08 g .



Mối liên hệ để tính tốn ứng suất lực động của dầu móng bão hòa khí (RC-2)

mỏ Rồng:

 d  t , g   d  t  e  0,11g .

Độ bão hòa dầu khí có tác động tích cực lên những tính chất lưu biến của dầu

nhiều paraffin. Với sự gia tăng hàm lượng khí trong dầu, độ nhớt dẻo và ứng suất lực

động giảm. Đặc biệt là sự thay đổi đáng kể xảy ra trong thành phần ban đầu của dầu

khí bão hòa và ở trong khoảng nhiệt độ thấp. Với sự gia tăng bão hòa khí, nhiệt độ tới

hạn tk chuyển sang tính phi Newton thay đổi trong khoảng nhiệt độ thấp hơn khi so

sánh với nhiệt độ tới hạn của dầu đã tách khí.

Các mơ hình lưu biến của dầu bão hòa khí nhiều paraffin trên tồn bộ dãy nhiệt

độ và áp suất được sử dụng để tính tốn vận chuyển hỗn hợp dầu khí bằng đường ống.

1.2. Các phương pháp cải thiện tính lưu biến của dầu

Như trình bày ở trên, để cải thiện tính lưu biến của dầu có thể sử dụng nhiều

phương pháp: tăng độ bão hòa khí của dầu, thay đổi cấu trúc paraffin trong dầu. Phòng

thí nghiệm vận chuyển dầu chủ yếu nghiên cứu phương pháp thay đổi cấu trúc paraffin

trong dầu nhằm cải thiện tính lưu biến của nó.

Dưới đây là qui trình nghiên cứu nhằm cải thiện tính lưu biến của dầu Gấu

Trắng GTC-1 giếng 1X:

Các tính chất hóa lý của dầu GTC-1 1X



Các thống số

Hàm lượng nước

Hàm lượng tạp chất

Hàm lượng paraffin

Hàm lượng asphalten

Hàm lượng nhựa

Nhiệt độ nóng chảy paraffin

Tỷ trọng ở 20 оС

Hệ số khí



Đơn vị đo

% V.

% V.

%m

% m.

% m.

о

С

kg/m3

m3/ton



Giá trị

0,85

1,11

26,97

3,86

14,02

57,3

863,3

48,92



Các nghiên cứu tính lưu biến của dầu mỏ Gấu Trắng được nghiên cứu trong

phòng thí nghiệm bằng thiết bị VT-550 của hang HAAKE. Các lọai hóa phẩm được

nghiên cứu là: VX-7484, ES-3363, PAO32009 của hang Baker Petrolite, PPD FM-56

của DMC và ACM-1207 của ACME Chemical.

Các kết quả nghiên cứu mẫu dầu Gấu Trắng với các lọai hóa phẩm kể trên

được trình bày trong bảng 2 và các hình.

Bảng 2

Nhiệt độ đơng đặc của dầu Gấu Trắng khi được xử lý với các hóa phẩm khác nhau ở

các định lượng 0, 1000 và 1500ppm

Định lượng



Nhiệt độ đơng đặc, 0C

Hóa phẩm sử dụng ở LD

Hóa phẩm mới

Trang 48



BÁO CÁO THỰC TẬP



0



Sepaflux-3363/

PAO 83363

38



1000



30



28



34



28



29



1500



27



26



29



24



27



VX 7484



PAO-32009



FM-56



ACM-1207



38



38



38



38



Hình 1. Đường cong độ nhớt theo nhiệt độ của dầu GTC-1 chưa xử lý hóa

phẩm (ứng suất trượt 40 s-1).



Trang 49



BÁO CÁO THỰC TẬP



Hình 2. Đường cong độ nhớt theo nhiệt độ của dầu GTC-1 khi xử lý với các lọai hóa

phẩm khác nhau ở định lượng 1500ppm



Hình 3. Đường cong độ nhớt theo nhiệt độ của dầu GTC-1 khi xử lý với các lọai hóa

Trang 50



BÁO CÁO THỰC TẬP



phẩm khác nhau ở định lượng 1000ppm

Hình 4-7 trình bày kết quả nghiên cứu ứng suất lực của dầu khi xử lý với hóa

phẩm DMC PPP FM-56 với định lượng 1500ppm và ở nhiệt độ 30 và 35 0C, sau thời

gian dừng ở 10 và 100 phút, so sánh với dầu chưa xử lý.



Hình 4. Đường cong chảy lưu biến của dầu được xử lý hóa phẩm DMC PPD FM-56

với định lượng 1500ppm và ở nhiệt độ 350C sau thời gian dừng 10 phút, so sánh với

dầu chưa xử lý hóa phẩm



Trang 51



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

2 Xác định nhiệt độ xuất hiện tinh thể paraffin (WAT) và nhiệt độ tan chảy hoàn toàn paraffin (WDT) bằng thiết bị DSC Q1000

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×