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 No 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 No 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 No 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 No 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 No 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.
(Theo Rovnag Abdullaev và nnk- Minenergy.ru)
Nguồn Viện Công nghệ khoan
Leave a Reply