Nghiên cứu, chế tạo hệ thiết bị thí nghiệm dùng để xác định tốc độ lắng đọng Paraffin trong dầu thô (Cold finger)
PETROVIETNAM
TẠP CHÍ DẦU KHÍ
Số 2 - 2021, trang 41 - 50
ISSN 2615-9902
NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO HỆ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM DÙNG ĐỂ XÁC ĐỊNH
TỐC ĐỘ LẮNG ĐỌNG PARAFFIN TRONG DẦU THÔ (COLD FINGER)
Nguyễn Huỳnh Anh, Nguyễn Bá Khoa, Nguyễn Hiền Phong, Nguyễn Phan Trí
Ngô Thị Loan, Nguyễn Thanh Tùng, Nguyễn Văn Hùng
Viện Dầu khí Việt Nam
Email: anhnguyenh@vpi.pvn.vn
Tóm tắt
Cold finger là phương pháp quan trọng đánh giá tốc độ lắng đọng paraffin của dầu thô trong quá trình khai thác và vận chuyển, được
sử dụng trong các phòng thí nghiệm về vận chuyển dầu khí.
Bài báo giới thiệu hệ thống thiết bị thí nghiệm dùng để xác định tốc độ lắng đọng paraffin trong dầu thô được nâng cấp, cải tiến từ
thiết bị cũ tại Viện Dầu khí Việt Nam (VPI). Hệ thống thiết bị mới có công năng tương đương với các thiết bị thương mại nhập ngoại, đáp
ứng yêu cầu phân tích mẫu của các nhà thầu khai thác dầu khí tại Việt Nam cũng như các nước trong khu vực.
Từ khóa: Lắng đọng paraffin, vận chuyển dầu thô.
1. Giới thiệu
Dầu thô là hỗn hợp phức tạp của các hợp chất hydro-
carbon no (paraffin/wax), hydrocarbon thơm, asphaltene,
naphthene và nhựa. Các phân tử hydrocarbon no có khối
lượng phân tử lớn (thường được gọi là wax) là nguyên
nhân chính gây lắng đọng paraffin, làm giảm lưu lượng,
gây khó khăn cho quá trình vận chuyển dầu thô bằng
đường ống.
chảy, chênh lệch áp suất, ứng suất trượt, tốc độ hồi lưu và
độ nhớt của dầu thô [1, 2].
Để đánh giá tốc độ lắng đọng paraffin của dầu thô
được vận chuyển trong đường ống, các phòng thí nghiệm
về vận chuyển dầu khí thường sử dụng phương pháp cold
finger. Phương pháp này dựa trên nguyên tắc giả lập các
điều kiện thực tế trong đường ống vận chuyển dầu khí,
mô phỏng quá trình hình thành và phát triển lắng đọng
paraffin trong đường ống bằng cách sử dụng ống kim loại
hình trụ (ống làm lạnh) có nhiệt độ thấp (thường được
đặt tại nhiệt độ bằng với nhiệt độ thực tế ở khu vực đáy
biển nơi đường ống chạy qua), được nhúng trong mẫu
dầu thô. Mẫu dầu thô này được duy trì ở nhiệt độ tương
đương với nhiệt độ thực tế của dầu thô khi vận chuyển
trong đường ống tại các công trình biển và được khuấy
với tốc độ xác định để giả lập quá trình di chuyển của dầu
thô trong đường ống thực tế.
Sự hình thành, tích tụ wax (lắng đọng paraffin) trong
đường ống phụ thuộc nhiều vào chênh lệch nhiệt độ giữa
dầu thô và thành ống vận chuyển. Quá trình lắng đọng
paraffin trong đường ống vận chuyển dầu xảy ra khi [1, 2]:
- Nhiệt độ của dầu thô tại vị trí gần thành bên trong
của đường ống thấp hơn nhiệt độ xuất hiện tinh thể
paraffin (wax appearance temperature) của dầu thô;
- Nhiệt độ tại mặt trong của thành ống thấp hơn
Sơ đồ nguyên lý của thiết bị cold finger sử dụng để
đánh giá tốc độ lắng đọng paraffin của dầu thô trong
phòng thí nghiệm được thể hiện trong Hình 1.
nhiệt độ của dầu thô.
Ngoài 2 yếu tố quyết định trên, quá trình hình thành,
tích tụ, lắng đọng paraffin trong đường ống vận chuyển
dầu thô còn phụ thuộc vào yếu tố khác như: tốc độ dòng
Quá trình vận chuyển dầu khí tại Việt Nam thường xảy
ra tình trạng lắng đọng paraffin do dầu thô Việt Nam chủ
yếu thuộc loại dầu ngọt, có hàm lượng paraffin cao, có độ
nhớt và nhiệt độ đông đặc cao; đa số đường ống dẫn dầu
thô chạy dưới đáy biển, có nhiệt độ xuống đến 15 - 21 oC,
Ngày nhận bài: 12/11/2020. Ngày phản biện đánh giá và sửa chữa: 12/11 - 3/12/2020.
Ngày bài báo được duyệt đăng: 2/2/2021.
DẦU KHÍ - SỐ 2/2021
41
CÔNG NGHỆ DẦU KHÍ
đặc biệt là đường ống cũ không được trang bị lớp cách nhiệt.
Hiện tượng lắng đọng paraffin làm giảm khả năng lưu thông
của dầu trong đường ống, tăng tổn hao áp suất trong quá
trình vận chuyển, nghiêm trọng hơn là gây nguy cơ tắc nghẽn
đường ống, phải xử lý tốn kém, tăng chi phí bảo trì bảo dưỡng
hoặc gián đoạn cả hệ thống khai thác [3]. Hệ thống đánh giá
tốc độ lắng đọng paraffin bằng phương pháp cold finger trong
phòng thí nghiệm có giá trị rất quan trọng trong phân tích
mẫu phục vụ nghiên cứu đảm bảo dòng chảy tại Việt Nam.
tiến hệ thiết bị cũ, nâng cấp lên thành hệ thiết bị với
6 cold finger, có thể quan sát mẫu trong chai thủy
tinh trong quá trình thử nghiệm nhằm khắc phục các
nhược điểm của hệ thiết bị cũ như:
- Cho phép lựa chọn nhiều tốc độ khuấy khác
nhau bằng khuấy từ giúp giả lập dòng chảy của dầu
thô trong đường ống chính xác hơn;
- Kỹ thuật kết nối dòng nóng/lạnh và điện tử
theo kiểu tháo/ráp nhanh chóng, dễ dàng, thuận tiện
và tăng tính linh động cho việc nghiên cứu, khảo sát
chuyên sâu mức độ lắng đọng theo kích cỡ, chiều dài
các cold finger, lượng dầu nghiên cứu;
Ngoài mục đích đánh giá tốc độ lắng đọng paraffin của
dầu thô, phương pháp cold finger còn được ứng dụng để đánh
giá hiệu quả hóa phẩm ức chế lắng đọng paraffin bằng cách so
sánh tốc độ lắng đọng paraffin của dầu thô trước và sau khi sử
dụng hóa phẩm ức chế.
Việc nghiên cứu nâng cấp hệ thiết bị này cũng
giúp tiết giảm chi phí đầu tư so với mua mới thiết bị
cold finger thương mại nhập khẩu với giá thành cao
trên thị trường.
Từ những năm 2000, Viện Dầu khí Việt Nam đã sử dụng
thiết bị đánh giá tốc độ lắng đọng paraffin được gia công thô
sơ theo thiết kế của Liên Xô cũ. Thiết bị này đã không còn khả
năng sử dụng cung cấp dịch vụ cho các nhà thầu khai thác dầu
khí do: thiết kế thô sơ, hay hỏng hóc; không kiểm soát được
trạng thái làm việc của rotor, độ chính xác không cao; chỉ có
khả năng thử nghiệm độc lập được 1 mẫu, không thể đồng
thời kiểm tra chéo thí nghiệm; thời gian thử nghiệm kéo dài
khi phân tích nhiều mẫu hoặc khi đánh giá tối ưu, so sánh hiệu
quả hóa chất.
2. Thiết kế, cải tiến, nâng cấp hệ thống thiết bị
cold finger cũ
Trên cơ sở đánh giá, phân tích các ưu nhược điểm
của hệ thống thiết bị cold finger tại Trung tâm Phân
tích Thí nghiệm, Viện Dầu khí Việt Nam (VPI-Labs),
cũng như tham khảo các loại cold finger của các
phòng thí nghiệm trên thế giới, nhóm tác giả đã tiến
hành thiết kế, cải tiến, nâng cấp hệ thống thiết bị cũ
thành hệ thống thiết bị mới có đầy đủ các chức năng,
bảo đảm tính chính xác, khả năng thử nghiệm tối ưu,
tương đương với các loại thiết bị thương mại nhập
khẩu có giá thành cao trên thị trường hiện nay.
Trước yêu cầu thực tiễn trong việc cung cấp dịch vụ phân
tích mẫu phục vụ nghiên cứu đảm bảo dòng chảy cho các nhà
thầu khai thác dầu khí, trong đó có chỉ tiêu đánh giá tốc độ
lắng đọng paraffin, nhóm tác giả đã nghiên cứu giải pháp cải
2.1. Hệ thiết bị cold finger cũ tại Trung tâm Phân tích
Thí nghiệm, Viện Dầu khí Việt Nam
Cold finger
Dầu thô
Hệ thiết bị cold finger cũ được chế tạo thô sơ từ
năm 2008 trên cơ sở nghiên cứu, tham khảo thiết kế
của hệ thiết bị cold finger của Liên Xô cũ (Hình 2 và 3).
Nhược điểm của hệ thống thiết bị cold finger cũ
tại VPI-Labs không đáp ứng được yêu cầu đánh giá
tốc độ lắng đọng paraffin của dầu thô cũng như đánh
giá hiệu quả hóa phẩm do:
- Cốc chứa mẫu là loại cố định, thiết kế không
linh hoạt, do đó yêu cầu lượng mẫu thử nghiệm khá
nhiều (600 - 800 ml/lần);
- Do thiết kế chỉ có 1 cold finger, thời gian thực
hiện phân tích mẫu kéo dài (mỗi thí nghiệm kéo dài
từ 8 - 16 giờ);
Bể ổn nhiệt
Hình 1. Sơ đồ nguyên lý của thiết bị cold finger
DẦU KHÍ - SỐ 2/2021
42
PETROVIETNAM
- Việc bảo đảm tính đồng nhất về điều kiện thí nghiệm
(nhiệt độ mẫu, nhiệt độ cold finger, tốc độ khuấy) không đảm
bảo do việc thực hiện thí nghiệm với các mẫu khác nhau hoặc
với mẫu được xử lý hóa chất được thực hiện nối tiếp nhau cùng
với các thiết bị cũ có độ chính xác không cao;
- Thiết kế nhúng cold finger vào hệ ổn nhiệt kín nên không
thể quan sát diễn biến của quá trình lắng đọng paraffin, làm cho
việc đánh giá quá trình lắng đọng không chuẩn xác cũng như
không kiểm soát được quá trình khuấy trộn mẫu của hệ thống
khuấy bên trong;
- Thiết kế cold finger không thể tháo rời khỏi hệ gá đỡ phía
trên làm cho thao tác cạo mẫu lắng đọng paraffin trên ngón khó
khăn, dễ sai lệch kết quả;
- Hệ thống thiết bị đã cũ, các bộ phận ổn nhiệt, khuấy trộn
rất hay hỏng hóc, ảnh hưởng lớn đến việc bảo đảm tiến độ thực
hiện dịch vụ phân tích mẫu.
Do vậy, việc nghiên cứu để nâng cấp, cải tiến hệ thiết bị cold
finger cũ tại VPI-Labs là cần thiết và cấp bách.
Hình 2. Hệ ổn nhiệt kín của thiết bị cold finger cũ tại VPI-Labs
2.2. Hệ thiết bị cold finger cải tiến
Trên cơ sở phân tích ưu nhược điểm của các loại cold finger
thương mại đang được sử dụng ở các phòng thí nghiệm trên
thế giới, nhóm tác giả đã xác định các yêu cầu kỹ thuật chính
của hệ thống thiết bị cold finger cần nâng cấp như sau:
- Được thiết kế gồm 6 cold finger, thực hiện thí nghiệm
đồng thời với điều kiện về nhiệt độ mẫu, nhiệt độ cold finger,
tốc độ vòng quay khuấy mẫu giống nhau;
- Thiết kế linh động, có thể tháo lắp cold finger dễ dàng;
- Có cảm biến nhiệt độ trong từng cold finger, đảm bảo
o
kiểm soát nhiệt độ với độ chính xác đến 0,1 C bằng hệ thống
van đóng mở 2 chiều tự động để điều chỉnh lưu lượng chất tải
lạnh trong hệ thống làm lạnh;
- Chai chứa mẫu có thể thay đổi dễ dàng, với dung tích
mẫu thực hiện nhỏ và có thể thay đổi (100 ml);
- Hệ sử dụng bể ổn nhiệt rộng kèm với thiết bị bếp từ dạng
tấm chìm với 6 vị trí khuấy tương ứng với 6 vị trí chai mẫu;
- Thiết kế hệ thống gá đỡ nhẹ gắn 6 cold finger có khả
năng di chuyển dễ dàng;
- Thiết kế tổng thể hệ thống phải gọn gàng, dễ dàng bố trí
trong phòng thí nghiệm.
Dựa trên các yêu cầu kỹ thuật chính trên đây, nhóm tác giả
đã phác thảo được Sơ đồ nguyên lý của hệ thống như trong
Hình 4.
Hình 3. Cold finger được thiết kế nhúng vào hệ ổn nhiệt kín
DẦU KHÍ - SỐ 2/2021
43
CÔNG NGHỆ DẦU KHÍ
Sau khi thiết kế chi tiết và tiến hành thi công, lắp đặt, hệ thống
2.2.4. Bộ xử lý tín hiệu, điều khiển hệ thống
thiết bị cold finger tại Viện Dầu khí Việt Nam đã được đưa vào sử
dụng đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật dựa theo nguyên lý hoạt
động đề ra (Hình 5).
Điều khiển đóng mở hệ thống ống dẫn
để phân chia dòng cồn lạnh từ bể tuần hoàn
lạnh cho hệ thống cold finger để giữ nhiệt độ
bề mặt cold finger đạt đúng mức cài đặt với sai
số ≤ 0,02%.
Hệ thiết bị cold finger bao gồm các thành phần chính sau:
2.2.1. Bể lạnh tuần hoàn
2.2.5. Cold finger và hệ thống gá đỡ 6 cold finger
Dùng để duy trì nhiệt độ cho dòng lạnh, làm lạnh các cold finger
với khoảng điều chỉnh nhiệt độ từ -45 C đến 200 C với độ ổn định
nhiệt độ là 0,01 oC.
o
o
Được thiết kế và chế tạo từ thép không gỉ,
mặt ngoài mỗi cold finger gồm có 4 phần với
tổng chiều cao là 79 mm. Mỗi cold finger được
thiết kế gắn vào một hệ thống gồm:
2.2.2. Bộ ổn nhiệt có bơm tuần hoàn cho dòng nóng
Dùng để duy trì nhiệt độ các mẫu dầu thô thử nghiệm được chứa
trong các chai chứa mẫu có gắn các cold finger. Hệ thống có khoảng
điều chỉnh nhiệt độ lên đến 150 oC.
- Phần nắp: Phù hợp với các lọ đựng mẫu
theo model GL100, GL150 tương ứng dung
tích 100 ml và 150 ml;
2.2.3. Bộ khuấy từ 6 vị trí đặt trong bể ổn nhiệt loại khối liền
- Phần trụ nối: Cấu tạo bằng nhôm
nguyên chất, có 3 tầng răng trong, giúp kết nối
Dùng để khuấy, duy trì dòng của các mẫu dầu thô trong các chai
mẫu của quá trình thử nghiệm. Bộ khuấy gồm 6 vị trí khuấy, mỗi vị trí
có khả năng khuấy tối đa lên đến 3 lít. Điều kiện vận hành cho phép
lên đến 200 oC trong không khí và 100 oC trong nước.
3
Trung tâm xử lý
tín hiệu, điều khiển
hệ thống
5
4
1
2
Bể lạnh
tuần hoàn
Hệ thống 6
Cold finger
Hộp điều khiển
dòng
Bể tuần hoàn
nóng
Hình 4. Sơ đồ nguyên lý của hệ thiết bị cold finger cải tiến
Hình 6. Bể lạnh tuần hoàn Lauda
Hình 5. Hệ thiết bị cold finger cải tiến hoàn thiện
Hình 7. Bể ổn nhiệt Julabo Corio CD-B33
DẦU KHÍ - SỐ 2/2021
44
PETROVIETNAM
Hình 8. Bộ khuấy từ chìm
Hình 9. Bộ điều khiển khuấy từ
Hình 10. Trung tâm xử lý tín hiệu, điều khiển hệ thống
được giắc cắm nhanh để kết nối với cold finger cũng
như kết nối với nắp lọ thí nghiệm và ruột cold finger;
- Phần cổng kết nối là một hệ thống các cổng
để kết nối cảm biến nhiệt, dòng lạnh và dòng nóng.
Phần này được dán nhãn, đánh số thứ tự của cold
finger;
- Phần đế: Toàn bộ cold finger được cố định vào
một đế nhựa u-PVC màu xanh, đế nhựa này giúp treo
hệ thống cold finger cố định lên 1 giàn treo. Giàn treo
này cũng giúp định vị 6 lọ mẫu vào đúng 6 vị trí của
bếp từ khi thực hiện thí nghiệm trong bể nóng.
Sau khi thực hiện thí nghiệm đánh giá tốc độ
lắng đọng paraffin của dầu thô, paraffin lắng đọng sẽ
bám lên cold finger như trong Hình 12.
Hình 12. Lắng đọng paraffin lên cold finger
Hình 11. Các thành phần của một hệ cold finger
Để có thể cố định 6 cold finger với nhau, nhóm
tác giả đã thiết kế hệ gá đỡ bằng thép không gỉ được
thiết kế gắn 6 cold finger song song thành 2 hàng
với chiều cao được tính toán để các chai mẫu có thể
ngập hết trong bể ổn nhiệt nóng (Hình 13).
3. Thử nghiệm đánh giá tốc độ lắng đọng paraffin
của dầu thô trên hệ thống thiết bị cold finger tại
Viện Dầu khí Việt Nam
Hiện nay, có 3 loại quy trình đánh giá tốc độ lắng
đọng paraffin của dầu thô bằng phương pháp cold
finger được sử dụng phổ biến tại Việt Nam cũng như
trên thế giới. Điểm khác biệt duy nhất giữa các quy
trình này chính là cài đặt nhiệt độ cold finger và nhiệt
độ dầu thô thử nghiệm. Nhóm tác giả đã lựa chọn
quy trình trong đó bể điều nhiệt được duy trì ở nhiệt
độ cao hơn nhiệt độ cold finger, tương đương với
nhiệt độ của dòng dầu trong quá trình vận chuyển
hoặc nhiệt độ gọi là “nhiệt độ dầu”. Nhiệt độ cold
finger sẽ được duy trì tương đương với nhiệt độ đáy
biển hoặc được xác định dựa trên nhiệt độ xuất hiện
tinh thể paraffin của mẫu dầu thô, tạo nên sự chênh
lệch nhiệt độ đủ để xuất hiện lượng paraffin bám lên
bề mặt cold finger.
Hình 13. Hệ giá đỡ 6 cold finger
DẦU KHÍ - SỐ 2/2021
45
CÔNG NGHỆ DẦU KHÍ
3.1. Đối tượng thử nghiệm
vòng quay được cài đặt tại 300 vòng/phút, thời
gian thực nghiệm là 6 giờ.
Nhóm tác giả sử dụng 4 mẫu dầu thô từ mỏ Rạng Đông và mỏ
Cá Ngừ Vàng để thử nghiệm đánh giá tốc độ lắng đọng paraffin.
Ngoài ra, thử nghiệm cũng được thực hiện đối với mẫu dầu thô
có sử dụng hóa phẩm ức chế lắng đọng paraffin VPL-14/982 được
phát triển bởi Viện Dầu khí Việt Nam với hàm lượng là 500 ppm.
Tốc độ lắng đọng được tính như sau:
× 24
=
2 × × h × × 1000
Trong đó:
3.2. Điều kiện thử nghiệm
τ: Tốc độ lắng đọng paraffin (kg/m2/ngày);
Thử nghiệm được thực hiện với nhiệt độ dầu thô 55 oC, nhiệt
độ cold finger tương ứng với nhiệt độ đáy biển là 21 C, tốc độ
m: Khối lượng paraffin bám dính trên cold fin-
ger (g);
o
r: Bán kính cold finger (m);
h: Chiều cao bám dính của cold finger (m);
t: Thời gian (giờ).
3.3. Kết quả thử nghiệm
3.3.1. Kết quả thử nghiệm đánh giá tốc độ lắng đọng
paraffin đối với dầu thô mỏ Rạng Đông
Kết quả thử nghiệm đánh giá tốc độ lắng
đọng paraffin đối với dầu thô mỏ Rạng Đông được
thể hiện trong Bảng 1 - 3.
Đánh giá độ lệch kết quả thí nghiệm đối với
cùng một mẫu, trong cùng một điều kiện thí
nghiệm, trên cùng một cold finger được tổng hợp
tính toán trong Bảng 4.
Hình 14. Dầu thô mỏ Rạng Đông
Hình 15. Dầu thô mỏ Cá Ngừ Vàng
Bảng 1. Kết quả thử nghiệm đánh giá tốc độ lắng đọng paraffin đối với dầu thô mỏ Rạng Đông chưa xử lý hóa chất lần 1
Nhiệt độ
dầu thô
(oC)
Nhiệt độ
cold ꢀnger
(oC)
Khối lượng
bám dính
(g)
0,8020
0,8745
0,8449
0,7870
0,8784
0,8711
0,8430
Độ lặp so với kết
quả trung bình
Tốc độ
lắng đọng
(kg/m2/ngày)
3,27
Thời lượng
(giờ)
Cold ꢀnger
(%)
5
4
0
7
4
3
1
2
3
4
5
6
3,57
3,45
3,21
3,59
3,56
3,44
55
21
6
Trung bình
Bảng 2. Kết quả thực nghiệm đánh giá tốc độ lắng đọng paraffin đối với dầu thô mỏ Rạng Đông chưa xử lý hóa chất lần 2
Nhiệt độ
dầu thô
(oC)
Nhiệt độ
cold ꢀnger
(oC)
Khối lượng
bám dính
(g)
Độ lặp so với
kết quả trung bình
Thời lượng
(giờ)
Tốc độ lắng đọng
(kg/m2/ngày)
Cold ꢀnger
(%)
1
2
3
4
5
6
0,8425
0,8292
0,8648
0,8443
0,8542
0,8756
0,8518
1
3
2
1
0
3
3,44
3,39
3,53
3,45
3,49
3,58
3,48
55
21
6
Trung bình
DẦU KHÍ - SỐ 2/2021
46
PETROVIETNAM
Bảng 3. Kết quả thực nghiệm đánh giá tốc độ lắng đọng paraffin đối với dầu thô Rạng Đông chưa xử lý hóa chất lần 3
Nhiệt độ
dầu thô
(oC)
Nhiệt độ
cold ꢀnger
(oC)
Khối lượng
bám dính
(g)
0,8034
0,8611
0,8498
0,8002
0,8718
0,8549
0,8402
Độ lặp so với
kết quả trung bình
Tốc độ
Thời lượng
(giờ)
Cold ꢀnger
lắng đọng
(kg/m2/ngày)
3,28
(%)
4
2
1
5
4
2
1
2
3
4
5
6
3,52
3,47
3,27
3,56
3,49
3,43
55
21
6
Trung bình
Bảng 4. Kết quả thực nghiệm độ lệch đối với dầu thô mỏ Rạng Đông trên các cold finger
Nhiệt độ
dầu thô
(oC)
Nhiệt độ
Thời
Khối lượng
bám dính lần 1 bám dính lần 2 bám dính lần 3
Khối lượng
Khối lượng
Khối lượng
Độ lệch
nhỏ nhất
Cold
ꢀnger
cold ꢀnger lượng
bám dính
trung bình (g)
0,8160
(oC)
(giờ)
(g)
(g)
(g)
(%)
3
3
1
4
2
1
1
2
3
4
5
6
0,8020
0,8745
0,8449
0,7870
0,8784
0,8711
0,8425
0,8292
0,8648
0,8443
0,8542
0,8756
0,8034
0,8611
0,8498
0,8002
0,8718
0,8549
0,8549
0,8532
0,8105
0,8681
55
21
6
0,8672
Kết quả trên Bảng 4 cho thấy độ lệch
nhỏ nhất giữa kết quả của 3 lần thí nghiệm
với kết quả trung bình trên cùng một cold
finger chỉ là 4%. Điều này cho thấy độ ổn
định của từng cold finger trên thiết bị là
khá tốt.
1,4
1,2
1,0
0,8784
0,8745
0,8711
0,8449
0,8020
0,7870
0,8
0,6
0,4
0,2
0.,0
Hình 17 - 22 thể hiện các kết quả thử
nghiệm đối với từng cold finger trong thử
nghiệm, khối lượng bám dính của từng cold
finger trong thử nghiệm đối với mẫu dầu
mỏ Rạng Đông và tốc độ bám dính.
Cold ꢀnger 1 Cold ꢀnger 2 Cold ꢀnger 3 Cold ꢀnger 4 Cold ꢀnger 5 Cold ꢀnger 6
Cold ꢀnger
Hình 16. Biểu đồ so sánh mức độ bám dính của dầu thô mỏ Rạng Đông lên các cold finger lần 1
3.3.2. Kết quả thử nghiệm đánh giá tốc độ lắng
đọng paraffin đối với dầu thô mỏ Cá Ngừ Vàng
4
3,59
3,57
Kết quả thử nghiệm đánh giá tốc độ
lắng đọng paraffin đối với mẫu dầu thô mỏ
Cá Ngừ Vàng chưa xử lý hóa chất PPD được
thể hiện trong Bảng 5.
3,56
3,45
3,5
3
3,27
3,21
2,5
2
Kết quả thử nghiệm độ lặp lại giá trị khối
lượng paraffin bám dính trên các cold finger
cho thấy, độ lặp của các kết quả khá tốt, giá
trị dao động từ 2 - 9%.
1,5
1
0,5
0
Hình 23, 24 là các kết quả thử nghiệm
đối với từng cold finger trong thử nghiệm,
khối lượng bám dính của từng cold finger
trong thử nghiệm đối với mẫu dầu mỏ Cá
Ngừ Vàng và tốc độ bám dính.
Cold ꢁnger 1 Cold ꢁnger 2 Cold ꢁnger 3 Cold ꢁnger 4 Cold ꢁnger 5 Cold ꢁnger 6
Cold ꢁnger
Hình 17. Biểu đồ so sánh tốc độ lắng đọng của dầu thô mỏ Rạng Đông lên các cold finger lần 1
DẦU KHÍ - SỐ 2/2021
47
CÔNG NGHỆ DẦU KHÍ
4
3,5
3
0,8756
3,58
0,8648
0,9
3,53
0,8542
0,8443
3,49
0,8425
3,45
3,44
0,8292
3,39
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Cold ꢀnger Cold ꢀnger Cold ꢀnger Cold ꢀnger Cold ꢀnger Cold ꢀnger
Cold
Cold
Cold Cold Cold
Cold
1
2
3
4
5
6
nger 1 nger 2 nger 3 nger 4 nger 5 nger 6
Cold nger
Cold ꢀnger
Hình 18. Biểu đồ so sánh mức độ bám dính của dầu thô mỏ Rạng Đông
Hình 19. Biểu đồ so sánh tốc độ lắng đọng của dầu thô mỏ Rạng Đông
lên các cold finger lần 2
lên các cold finger lần 2
0,8718
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
0,8611
0,8549
0,8498
4
3,5
0,8034
0,8002
3,56
3,52
3,49
3,47
3,28
3,27
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Cold nger Cold nger Cold nger Cold nger Cold nger Cold nger
Cold ꢀnger Cold ꢀnger Cold ꢀnger Cold ꢀnger Cold ꢀnger Cold ꢀnger
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
Cold nger
Cold ꢀnger
Hình 20. Biểu đồ so sánh mức độ bám dính của dầu thô mỏ Rạng Đông
Hình 21. Biểu đồ so sánh tốc độ lắng đọng của dầu thô mỏ Rạng Đông
lên các cold finger lần 3
lên các cold finger lần 3
1,4
1,2
1,1841
1,1753
1,1676
1,0764
1,0474
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
Cold ꢀnger Cold ꢀnger Cold ꢀnger Cold ꢀnger Cold ꢀnger Cold ꢀnger
1
2
3
4
5
6
Cold ꢀnger
Hình 23. Biểu đồ so sánh mức độ bám dính của dầu thô mỏ Cá Ngừ Vàng lên các cold finger
Hình 22. Paraffin của dầu thô Rạng Đông bám dính lên các cold finger sau thử nghiệm
Bảng 5. Kết quả thử nghiệm đánh giá tốc độ lắng đọng paraffin đối với mẫu dầu thô mỏ Cá Ngừ Vàng chưa xử lý hóa chất
Nhiệt độ
dầu thô
(oC)
Nhiệt độ
cold ꢀnger
(oC)
Khối lượng
bám dính
(g)
Thời lượng
(giờ)
Độ lặp lại
(%)
Tốc độ lắng đọng
(kg/m2/ngày)
Cold ꢀnger
1
2
3
4
5
6
1,1841
1,1676
1,2424
1,1753
1,0474
1,0764
1,1489
3
2
8
2
9
6
4,83
4,77
5,07
4,80
4,28
4,39
4,69
55
21
6
Trung bình
DẦU KHÍ - SỐ 2/2021
48
PETROVIETNAM
6
5
5,07
4,83
4,80
4,77
4,39
4,28
4
3
2
1
0
Cold nger Cold nger Cold nger Cold nger Cold nger Cold nger
1
2
3
4
5
6
Cold nger
Hình 24. Biểu đồ so sánh tốc độ lắng đọng của dầu thô mỏ Cá Ngừ Vàng lên các cold finger
Hình 25. Paraffin của dầu thô mỏ Cá Ngừ Vàng bám dính lên các cold finger sau thử nghiệm
4
3,64
1
3,46
3,38
0,8923
3,36
3,5
3
3,28
3,24
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0,8468
0,8273
0,8237
0,8033
0,7931
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Cold ꢀnger Cold ꢀnger Cold ꢀnger Cold ꢀnger Cold ꢀnger Cold ꢀnger
1
2
3
4
5
6
Cold nger Cold nger Cold nger Cold nger Cold nger Cold nger
Cold ꢀnger
1
2
3
4
5
6
Cold nger
Hình 26. Biểu đồ so sánh độ bám dính dầu thô mỏ Cá Ngừ Vàng đã xử lý
Hình 27. Biểu đồ so sánh tốc độ lắng đọng của dầu thô mỏ Cá Ngừ Vàng
bằng PPD VPL-14/982 hàm lượng 500 ppm
đã xử lý bằng PPD VPL-14/982 hàm lượng 500 ppm
Bảng 6. Kết quả thử nghiệm đánh giá tốc độ lắng đọng paraffin đối với mẫu dầu thô mỏ Cá Ngừ Vàng đã xử lý bằng PPD VPL-14/982 hàm lượng 500 ppm
Nhiệt độ
dầu thô
(oC)
Nhiệt độ
cold ꢀnger
(oC)
Khối lượng
bám dính
(g)
0,8273
0,8468
0,8923
0,7931
0,8237
0,8033
0,8311
Tốc độ
lắng đọng
(kg/m2/ngày)
3,38
Thời lượng
(giờ)
Độ lặp lại
(%)
Cold ꢀnger
1
2
3
4
5
6
0
2
7
5
1
3
3,46
3,64
3,24
3,36
3,28
3,39
55
21
6
Trung bình
3.3.3. Kết quả thử nghiệm đánh giá tốc độ lắng đọng paraf-
fin dầu thô mỏ Cá Ngừ Vàng đã được xử lý bằng PPD VPL-
14/982 hàm lượng 500 ppm
Đánh giá độ lặp của kết quả trên từng cold finger đối
với mẫu đã được xử lý bằng PPD VPL-14/982 hàm lượng
500 ppm trong các điều kiện cài đặt như đối với mẫu dầu
thô Cá Ngừ Vàng chưa xử lý hóa chất, kết quả được chỉ ra
trong Bảng 6.
Kết quả thử nghiệm độ lệch của giá trị khối lượng
paraffin bám dính trên các cold finger cho thấy, độ lệch
của các kết quả khá tốt, tối đa 7%.
Hình 28. Paraffin của dầu thô mỏ Cá Ngừ Vàng, đã được xử lý bằng PPD VPL-14/982
hàm lượng 500 ppm
DẦU KHÍ - SỐ 2/2021
49
CÔNG NGHỆ DẦU KHÍ
Để đánh giá mức độ ổn định của kết quả thử nghiệm,
Tài liệu tham khảo
khối lượng bám dính và tốc độ bám dính trên từng cold
finger đối với mẫu dầu mỏ Cá Ngừ Vàng đã xử lý bằng
PPD VPL-14/982 hàm lượng 500 ppm được trình bày trong
Hình 26 và 27.
[1] Viện Dầu khí Việt Nam, “Nghiên cứu xây dựng quy
trình đánh giá tốc độ lắng đọng paraffin của dầu thô theo
phương pháp cold finger và thiết kế cải tiến Hệ thống thiết bị
cold finger hiện có”, 6/2019.
4. Kết luận
[2] Kosta J. Leontaritis,“The wax deposition envelope
of gas condensates”, Offshore Technology Conference,
Houston, Texas, 4 - 7 May 1998. DOI: 10.4043/8776-MS.
Các kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thiết bị cold fin-
ger cải tiến tại Viện Dầu khí Việt Nam có mức độ ổn định
về kết quả phân tích khá cao giữa các ngón và giữa các lần
thí nghiệm khác nhau.
[3] Nguyễn Thúc Kháng, Từ Thành Nghĩa, Tống Cảnh
Sơn, Phạm Bá Hiển, Phạm Thành Vinh và Nguyễn Hoài Vũ,
Công nghệ xử lý và vận chuyển dầu nhiều paraffin ở thềm
lục địa Việt Nam. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2016.
Kết quả này cho thấy hệ thiết bị cold finger cải tiến
hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật để thực hiện
dịch vụ phân tích, đánh giá tốc độ lắng đọng paraffin của
dầu thô cũng như đánh giá hiệu quả sử dụng hóa phẩm
PPD, phục vụ công tác phân tích theo yêu cầu của các
công ty khai thác dầu khí tại Việt Nam.
RESEARCH AND BUILD A TESTING EQUIPMENT SYSTEM FOR
DETERMINING PARAFFIN DEPOSITION RATE OF CRUDE OIL (COLD FINGER)
Nguyen Huynh Anh, Nguyen Ba Khoa, Nguyen Hien Phong, Nguyen Phan Tri
Ngo Thi Loan, Nguyen Thanh Tung, Nguyen Van Hung
Vietnam Petroleum Institute
Email: anhnguyenh@vpi.pvn.vn
Summary
Cold finger is an important method to evaluate paraffin deposition rate of crude oil during its production and transportation.This method
is used in oil and gas transportation laboratories.
The article introduces the new testing system for determining the paraffin deposition rate of crude oil, which has been upgraded from
the old testing system at the Vietnam Petroleum Institute (VPI). The new system has functions similar to imported commercial equipment,
meeting all the requirements for sample testing from oil and gas production companies in Vietnam as well as in other countries in the region.
Key words: Paraffin deposition, crude oil transportation.
DẦU KHÍ - SỐ 2/2021
50
10 trang
16/04/2022
1000
Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu, chế tạo hệ thiết bị thí nghiệm dùng để xác định tốc độ lắng đọng Paraffin trong dầu thô (Cold finger)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- nghien_cuu_che_tao_he_thiet_bi_thi_nghiem_dung_de_xac_dinh_t.pdf
