Nghiên cứu tính chất lưu biến của nhũ tương dầu - Nước ở mỏ cá tầm
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ
TẠP CHÍ DẦU KHÍ
Số 3 - 2019, trang 26 - 31
ISSN-0866-854X
NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT LƯU BIẾN
CỦA NHŨ TƯƠNG DẦU - NƯỚC Ở MỎ CÁ TẦM
Nguyễn Thúc Kháng1, Trần Đình Kiên2, Nguyễn Ngọc Anh Tuấn3, Phan Đức Tuấn3
1Hội Dầu khí Việt Nam
2Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội
3Liên doanh Việt - Nga “Vietsovpetro”
Email: tuanpd.hq@vietsov.com.vn
Tóm tắt
Việc nghiên cứu tính chất lưu biến của sản phẩm từ các giếng đang khai thác là cơ sở quan trọng để tìm ra các giải pháp kỹ thuật tối
ưu, nhằm nâng cao hiệu quả công tác thu gom, xử lý và vận chuyển sản phẩm.
Ở Việt Nam, tính chất lưu biến của dầu thô đã được nghiên cứu, đặc biệt là dầu thô của mỏ Bạch Hổ và Rồng. Tuy nhiên, các nghiên
cứu về tính chất lưu biến của các loại hỗn hợp dầu - nước, dầu - nước - khí còn rất hạn chế. Hiện nay, độ ngập nước tại các giếng khai thác
xuất hiện sớm và tăng nhanh, do vậy việc nghiên cứu tính chất lưu biến của hỗn hợp dầu nước để có cơ sở triển khai các giải pháp công
nghệ là yêu cầu cấp thiết.
Bài báo giới thiệu nghiên cứu tính chất lưu biến của chất lưu 2 pha dầu - nước và đưa ra các kết quả nghiên cứu tính chất lưu biến của
nhũ tương dầu - nước của mỏ Cá Tầm, Lô 09-3/12, bể Cửu Long, thềm lục địa Việt Nam.
Từ khóa: Liên doanh Việt - Nga "Vietsovpetro", vận chuyển dầu, nhũ tương dầu - nước, tính lưu biến.
1. Giới thiệu
Mỏ Cá Tầm thuộc Lô 09-3/12 với diện tích là 5.559km2,
nằm ở rìa phía Đông Nam bể Cửu Long, cách Tp. Vũng Tàu
160km về phía Đông Nam, tiếp giáp với Lô 09-1 ở phía Tây
Bắc; Lô 09-2/09 ở phía Bắc; Lô 03 và Lô 04-2 ở phía Đông;
Lô 10 ở phía Nam và Lô 17 ở phía Tây.
phía Bắc - Đông Bắc và khoan vào năm 2015 với đối tượng
thăm dò chính là các vỉa cát kết trong trầm tích Oligocene
D và Miocene dưới. Kết quả thử vỉa đã nhận được dòng
dầu thương mại trong Oligocene D với lưu lượng trên
1.300m3/ngày và trong Miocene dưới với lưu lượng tổng
cộng trên 1.000m3/ngày. Giếng khoan tiếp theo CT-4X
được đặt ở vị trí cận biên của cấu tạo (trên quan điểm hiệu
quả kinh tế của dự án), cách giếng CT-3X gần 1km về phía
Đông Bắc. Giếng khoan kết thúc thử vỉa vào tháng 9/2016
cho kết quả thành công ở cả 4 đối tượng với dòng dầu
công nghiệp có lưu lượng từ 200 đến trên 600m3/ngày.
Khu vực Cá Tầm trước đây thuộc Lô 09 cùng với các
mỏ Bạch Hổ, Rồng do Liên doanh Việt - Nga“Vietsovpetro”
tiến hành công tác tìm kiếm, thăm dò từ năm 1981. Tại
đây, Vietsovpetro đã thu nổ trên 1.500km tuyến địa chấn
2D, thực hiện các công tác nghiên cứu địa chất và khoan
giếng khoan tìm kiếm SOI-1X vào năm 1989 trên cấu tạo
Sói với kết quả nhận được dòng dầu có lưu lượng thấp
(8m3/ngày) từ trầm tích Miocene dưới. Đến năm 1994,
Vietsovpetro đã hoàn trả phần lớn diện tích Lô 09, chỉ
giữ lại khu vực mỏ Rồng - Bạch Hổ và được đặt tên mới là
Lô 09-1. Phần diện tích hoàn trả của Lô 09 (cũ) được chia
thành Lô 09-2 (ở phía Bắc) và Lô 09-3 (ở phía Nam).
Trong quá trình khai thác hỗn hợp dầu khí khi được
hòa trộn ở một điều kiện nhất định tạo thành nhũ tương
dầu nước. Thành phần của chất lưu này được hòa vào
môi trường của chất khác. Chất được hòa trộn này được
gọi là "pha tán xạ", chất khác được gọi là "môi trường tán
xạ". Nghiên cứu này chỉ tập trung vào hệ nhũ tương nước
trong dầu khi nước là pha tán xạ và dầu thô là môi trường
tán xạ.
Ở mỏ Cá Tầm, giếng khoan thăm dò tiếp theo - giếng
CT-3X được đặt ở vị trí cách giếng CT-2X gần 1,5km về
Ở Việt Nam, tính chất lưu biến của dầu thô đã được
nghiên cứu, đặc biệt là dầu thô của mỏ Bạch Hổ và Rồng.
Tuy nhiên, các nghiên cứu về tính chất lưu biến của các
loại hỗn hợp dầu - nước, dầu - nước - khí còn rất hạn chế.
Ngày nhận bài: 7/1/2019. Ngày phản biện đánh giá và sửa chữa: 7 - 11/1/2019.
Ngày bài báo được duyệt đăng: 6/3/2019.
DẦU KHÍ - SỐ 3/2019
26
PETROVIETNAM
Hiện nay, độ ngập nước tại các giếng khai thác xuất hiện
sớm và tăng nhanh, do vậy việc nghiên cứu tính chất lưu
biến của hỗn hợp dầu - nước nói chung và tại mỏ Cá Tầm
nói riêng để có cơ sở triển khai các giải pháp công nghệ là
yêu cầu cấp thiết.
3]. Đối với các loại nhũ tương với tỷ lệ pha tán xạ W < 0,05
thì độ nhớt của nhũ tương µnt có thể xác định với độ chính
xác cho phép bằng công thức của Einstein:
µnt = µd (1 + 2,5W)
(1)
Trong đó:
µd: Độ nhớt động học của môi trường tán xạ (dầu thô),
mPa.s
2. Tính chất lưu biến của nhũ tương dầu - nước
Trong khai thác dầu khí, việc nghiên cứu tính lưu biến
của chất lỏng từ các giếng đang khai thác là một yêu cầu
tất yếu nhằm tìm ra các giải pháp kỹ thuật hữu hiệu và
kinh tế để có thể thu gom, xử lý và vận chuyển đến khu
vực tàng trữ - xuất bán.
W: Tỷ lệ tính theo thể tích của pha tán xạ (nước), %.
Ngoài ra, Vand đã đưa ra công thức lý thuyết xác định
độ nhớt của nhũ tương và sau đó được chính xác hóa
bằng thực nghiệm:
Thành phần của chất lỏng được khai thác từ các mỏ
dầu thô thường bao gồm: dầu thô, khí và nước. Do vậy
dòng chảy trong hệ thống khai thác có thể là dòng chảy
1, 2 hoặc 3 pha tùy theo từng điều kiện và công đoạn cụ
thể trong quá trình khai thác. Cũng vì vậy tính lưu biến
của các sản phẩm khai thác cũng được nghiên cứu. Các
nghiên cứu lưu biến chất lưu nhiều pha (2 hoặc 3 pha)
phức tạp hơn nhiều so với nghiên cứu chất lưu 1 pha.
µnt = µd (1 + 2,5W + 7,17W2 + 16,2W3)
(2)
V.I.Kotanov đã tiến hành nghiên cứu đối với dòng
chảy rối trong ống của hệ nhũ "nước - dầu diesel", "nước
- dầu hỏa", "nước - xăng", "nước - dầu cách điện" và khẳng
định trong các tính toán kỹ thuật (với độ sai số cho phép
10%) bằng công thức (2) có thể xác định độ nhớt của
nhũ tương với tỷ lệ của pha tán xạ W < 0,4.
Ở Việt Nam việc nghiên cứu tính chất lưu biến của dầu
thô đã được nghiên cứu, đặc biệt là cho dầu thô của mỏ
Bạch Hổ và Rồng. Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu được
công bố thường chỉ cho dầu thô. Các kết quả nghiên cứu
về lưu biến cho hỗn hợp dầu - nước, hỗn hợp dầu - nước
- khí còn rất hạn chế.
Phương trình V.G.Benskovski đối với nhũ tương của
dầu chứa paraffin với tỷ lệ nước (pha tán xạ) W < 0,35 có
dạng sau:
(3)
µnt = µd (1 + 7,1W)
Để xác định độ nhớt của nhũ tương dầu có thể sử
dụng một trong số các công thức sau:
Ở giai đoạn hiện nay, khi các mỏ Bạch Hổ và Rồng bước
sang giai đoạn khai thác cuối, các mỏ phát hiện mới phần
lớn là mỏ nhỏ như Gấu Trắng, Thỏ Trắng, Cá Tầm… hàm
lượng nước xuất hiện trong chất lưu sớm và tăng nhanh,
do vậy việc nghiên cứu tính lưu biến cho hỗn hợp dầu nước
để có cơ sở cho các giải pháp công nghệ đối với các mỏ sẽ
và đang được đưa vào khai thác, cũng như việc khai thác
các mỏ lớn ở giai đoạn cuối là yêu cầu cấp thiết hiện nay.
Công thức E.G.Richardson:
µnt = µd ekw, trong đó k = 2,5
Công thức Brinsman:
µnt = µd (1 - W)-k, trong đó k = 2,5
Công thức Teilor:
µnt = µd (1+ 25W µ
(4)
(5)
(6)
+ 0,4µ
+ µ
)
µ
Trong quá trình khai thác hỗn hợp dầu khí khi được
hòa trộn ở một điều kiện nhất định tạo thành nhũ tương
dầu nước. Thành phần của chất lưu này được hòa vào môi
trường của chất khác. Chất được hòa trộn này được gọi
là "pha tán xạ", chất khác được gọi là "môi trường tán xạ".
Nghiên cứu này chỉ tập trung vào hệ nhũ tương nước trong
dầu khi nước là pha tán xạ và dầu thô là môi trường tán xạ.
Trong đó µw là độ nhớt của pha tán xạ.
Công thức V.F.Medvedev:
µnt = µd (1 + 0,25W + 4W2)
Công thức E.Hatschek:
(7)
(8)
(9)
3
√
-1
µ = µ (1 +
)
nt
d
Tính chất lưu biến của nhũ tương dầu nước phụ thuộc
vào nhiều yếu tố, trong đó tỷ lệ nước trong dầu thô và
nhiệt độ là các yếu tố quan trọng.
Công thức Sibri:
µ = µ (1 + 1,3
3
√
-1
)
nt
d
Phân tích quá trình xác định độ nhớt nhũ tương cho
thấy, không có một công thức nào dùng để xác định giá trị
Các nghiên cứu trên thế giới đã công bố về ảnh hưởng
của tỷ lệ nước - dầu lên tính chất lưu biến của dầu thô [1 -
DẦU KHÍ - SỐ 3/2019
27
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ
này một cách tổng quát. Trong thực tế đối với từng trường
hợp cụ thể cần phải tìm một công thức tương thích nhất.
Các công thức trên chưa tính tới sự thay đổi tính lưu biến
của nhũ tương so với nhiệt độ. Điều này đặc biệt quan
trọng đối với loại dầu phi Newton khi nhiệt độ ảnh hưởng
rất lớn lên tính lưu biến của dầu thô cũng như của nhũ
tương khi dầu thô là môi trường tán xạ.
- Điều chỉnh nhiệt độ dung dịch khoảng 60oC hay
nhiệt độ tương thích với thực tế;
- Rót dầu và nước vào bình chứa 1 và 5 theo tỷ lệ
tính toan;
- Ổn định dầu và nước trong bình chứa 1 và 5 khoảng
10 - 15 phút;
- Mở van 2 và điều chỉnh tốc độ nước khoảng 2ml/
phút;
Ở Việt Nam, trên cơ sở tính chất dầu thô của Bạch Hổ
một số kết quả nghiên cứu đã được đưa ra trong tài liệu
[4].
- Điều chỉnh tốc độ khuấy trộn hỗn hợp dầu nước
đến 2.000 vòng/phút;
a. Trong trường hợp nhiệt độ dao động từ 26 - 34oC và độ
ngập nước dao động từ 0 - 68%:
- Quá trình tạo nhũ tương kết thúc khi lượng nước
trong bình 1 kết thúc;
µnt = Кµµo26[1 + 1,2 × 10-2Кµ-0,5W - 2,5 × 10-4Кµ-0,8W2
(10)
- Đo kích thước hạt nhũ bằng kính hiển vi điện tử.
Trong trường hợp kích thước hạt nhũ lớn hơn 100µm, lặp
lại các bước trên với vận tốc nước nhỏ hơn 2ml/phút.
+ 6,67 × 10-6 Кµ-0,85W3]
Trong đó:
µ
Кµ =
: Hệ số độ nhớt;
4. Phương pháp xác định độ nhớt động học
µ
026
µt: Độ nhớt của dầu ở nhiệt độ dao động từ 26 - 34oC;
µo26: Độ nhớt của dầu ở nhiệt độ 26oC.
Rót mẫu nhũ tương dầu nước từ bình thủy tinh sang
cốc thí nghiệm. Trong cốc thí nghiệm được thiết lập đầu
b. Trong trường hợp nhiệt độ dao động từ 37 - 55oC và độ
ngập nước dao động từ 0 - 68%
1: Bình chứa nước
2: Van tiết lưu để điều chỉnh vận tốc nước
3: Bộ điều chỉnh nhiệt độ
4: Máy khuấy trộn
5: Thiết bị chứa dầu thô
6: Bể ổn định nhiệt
µe = Кµµo37[1 + 1,3 × 10-2Кµ-0,7W - 9,0 × 10-4Кµ0,2W2
(11)
+ 6,67 × 10-6 Кµ1,5W3]
Trong đó:
µ
Кµ =
: Hệ số độ nhớt;
µ
o37
µt: Độ nhớt của dầu ở nhiệt độ từ 37 - 55oC;
µo37: Độ nhớt của dầu ở nhiệt độ to = 37oC.
Đối với trường hợp nhiệt độ dao động từ 34 - 37oC khi
nhũ tương thay đổi từ chất lỏng Newton sang chất lỏng
phi Newton, độ nhớt hiệu dụng có thể xác định dựa trên
phương pháp ngoại suy công thức (11).
3. Phương pháp tạo nhũ tương trong phòng thí nghiệm
Hình 1. Sơ đồ chuẩn bị mẫu nhũ tương dầu - nước trong phòng thí nghiệm
Để tạo nhũ tương dầu nước trong điều kiện phòng thí
nghiệm tương đương với nhũ tương dầu nước ngoài thực
tế, áp dụng sơ đồ như Hình 1.
Quy trình chuẩn bị mẫu nhũ tương dầu - nước để
nghiên cứu ảnh hưởng và mô phỏng quá trình vận chuyển
dầu bằng đường ống được mô tả như sau:
- Xác định tỷ lệ nước và dầu cần pha trộn dựa trên
hàm lượng nhũ để chuẩn bị mẫu nhũ tương có thể tích
200ml;
Hình 2. Hệ thống MV viscometer Rotovisco VT-550
DẦU KHÍ - SỐ 3/2019
28
PETROVIETNAM
Bảng 1. Các thông số mô tả tính chất lưu biến nhũ tương của dầu thô mỏ Cá Tầm
W(%)
µ độ nhớt (mPa.s)
31oC
78,5
35oC
71,2
40oC
62,3
45oC
25,8
50oC
23,8
55oC
20,1
60oC
17,9
0
5
80,1
72,5
65,1
28,5
25,1
23,1
19,5
10
20
30
40
50
60
65
82,3
90,4
75,6
85,4
68,5
80,2
35,2
56,2
85,2
155,3
273,2
480,6
652,1
32,1
49,9
67,5
136,8
256,5
456,9
613,1
26,5
45,9
54,2
115,6
231,6
398,5
560,2
21,9
41,5
49,6
95,2
204,1
370,1
496,5
126,5
220,6
420,1
678,2
870,3
115,6
215,3
398,5
636,9
824,3
102,5
182,6
393
598,2
785,1
dò của hệ thống MV viscometer Rotovisco VT-550 tại
nhiệt độ ban đầu. Mẫu nhũ tương cần đo độ nhớt động
học được giữ ổn định trong thời gian 10 phút, sau đó mẫu
nhũ tương được hạ nhiệt độ bằng thiết bị làm lạnh với tốc
độ 0,15oC/phút với vận tốc biến dạng 20s-1. Quy trình xác
định độ nhớt động học được tiếp tục đến khi đạt được
nhiệt độ 21oC tương đương với nhiệt độ thấp nhất của
nước biển.
T trong khoảng 31- 40oC
100
90
80
70
60
50
40
y = 0,0206x2 + 0,1788x + 78,552
R² = 0,9996
y = 0,0278x2 + 0,1569x + 71,151
R² = 0,999
y = 0,0261x2 + 0,3675x + 62,385
R² = 0,999
31QC
35QC
40QC
5. Mô hình toán học xác định tính chất lưu biến của
dầu thô ở mỏ Cá Tầm
30
0
5
10
15
20
25
W(%)
Phương trình xác định tính chất lưu biến của dầu thô
ở mỏ Cá Tầm được diễn tả dưới dạng phương trình toán
học, phương trình phụ thuộc các biến số độ ngập nước
(W%) và nhiệt độ lưu chất (ToC):
Hình 3. Sự phụ thuộc của độ nhớt hỗn hợp dầu thô vào độ ngập nước
khi nhiệt độ dao động từ 31 - 40oC
dầu thô vào độ nhớt có dạng tổng quát phương trình bậc
2 - đường cong phụ thuộc (có sai số nhỏ nhất), từ các kết
quả thực tế thu được trong phòng thí nghiệm có thể xác
định các hệ số (ai):
(12)
µ = µo × f(W, Т)
µo: Độ nhớt của môi trường tán xạ ở nhiệt độ To, mPa.s
W: Độ ngập nước, %
µ = a0 × W2 + a1 × W + a2
(14)
T: Nhiệt độ nhũ tương dầu nước, oC.
Các hệ số của phương trình (14) có thể được xác
định bằng phương pháp xây dựng ma trận các điểm thực
nghiệm gần với đường cong mô phỏng nhất. Bước tiếp
theo lập Bảng 1 thể hiện ma trận các điểm để xây dựng
đường cong phụ thuộc của phương trình (12) tại các nhiệt
độ khảo sát 31oC, 35oC, 40oC, 45oC, 50oC, 55oC, 60oC.
Phương pháp xây dựng mô hình toán học [5] dựa
trên cơ sở tổ hợp các phương trình thực nghiệm, từ đó
lựa chọn các kết quả chính xác, gần đúng nhất với các kết
quả thu được trong phòng thí nghiệm. Các phương trình
chọn lọc được sử dụng để mô phỏng quá trình chuyển
động hỗn hợp dầu khí với điều kiện tác động bên ngoài
cho trước (độ ngập nước, nhiệt độ).
Trên cơ sở số liệu của Bảng 1, phương trình µ = µo ×
f(W, Т) được xem xét cho các khoảng nhiệt độ và độ ngập
nước khác nhau:
Về cơ bản phương trình phụ thuộc các biến số được
thể hiện như phương trình (12), việc đầu tiên để xác lập
phương trình (12) cần xác định phương trình phụ thuộc
bên dưới khi nhiệt độ không đổi:
Trường hợp 1: Khi nhiệt độ dầu thô dao động từ 31 -
40oC và độ ngập nước thấp hơn 20%
Dựa trên các kết quả thực nghiệm, khảo sát các
phương trình bằng excel để lựa chọn phương trình phù
hợp với sai số nhỏ nhất cho phép nhỏ nhất (phương trình
bậc hai).
(13)
µ = f(W)
Các dữ liệu để xây dựng phương trình (13) được lấy
từ thực nghiệm, các số liệu trong phòng thí nghiệm.
Phương trình phụ thuộc biến số hàm lượng nước trong
DẦU KHÍ - SỐ 3/2019
29
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ
γ = 134,893 - 1,8807 × Т + 134,893 × Т2
(20)
Bảng 2. Các hệ số của hệ phương trình (I)
Hệ số
a1
0,1788
0,1569
0,3675
Dạng phương
trình
ToC
Để chính xác hóa kết quả thực nghiệm ta có hệ số
Ω = 1/µo = 1/78,5 = 0,0127.
а0
a2
31
35
40
0,0206
0,0278
0,0261
78,552
71,151
62,385
µ = f(W)
Kết hợp các phương trình (18 - 20) được phương trình
tổng quát mô tả tính chất lưu biến của dầu thô ở mỏ Cá
Tầm với nhiệt độ dầu thô dao động từ 31 - 40oC và độ
ngập nước thấp hơn 20% như sau:
Hệ phương trình mô tả tính chất lưu biến như sau:
µ31 C = 0,0206 × W2 + 0,1788 × W + 78,552; R2 = 0,999
o
µ = µo × f(W, Т) = 0,0127 × µo × ((-0,2931 + 0,0175 × Т -
0,00024 × Т2) × W2 + (6,0863 - 0,3545 × Т + 0,0052 × Т2)
× W + (134,893 - 1,8807 × Т + 134,893 × Т2))
2
2
(I)
µ35 C = 0,0278 × W + 0,1569 × W + 71,151; R = 0,999
o
µ40 C = 0,0261 × W2 + 0,3675 × W + 62,385; R2 = 0,999
o
Sai số tối đa cho phép của phương trình trên so với
đo thực tế là 5,4%.
với R2: Hệ số chính xác.
Sai số phép đo các lần thí nghiệm khi thực hiện trong
phòng thí nghiệm được xác định bằng giá trị trung bình
tiêu chuẩn εtb, εtb không được vượt quá 5% để đảm bảo độ
chính xác và tin cậy của kết quả nhận được.
Trường hợp 2: Khi nhiệt độ dầu thô dao động từ 31 -
40oC và độ ngập nước dao động từ 20 - 65%
Phương trình tổng quát mô tả tính chất lưu biến của
dầu thô ở mỏ Cá Tầm với nhiệt độ dầu thô dao động từ
31 - 40oC và độ ngập nước dao động từ 20 - 65% như sau:
Bước tiếp theo của mô phỏng là tính toán các hệ số
của phương trình sử dụng dữ liệu từ hệ phương trình (I)
theo trình tự nhiệt độ tăng dần (Bảng 2).
µ = µo × f(W, Т) = 0,011 × µo × ((1,3479 - 0,050 × Т
+ 0,00065 × Т2) × W2 + (-78,760 – 3,313 × Т - 0,044 × Т2)
× W + (1182,666 – 47,956 × Т + 0,629 × Т2))
Tính toán các hệ số nhận được phương trình bậc 4 phụ
thuộc 3 biến số: độ nhớt, độ ngập nước, nhiệt độ.
Sai số tối đa cho phép của phương trình trên so với
đo thực tế là 6,8%.
µ = µo × f(W, Т) = µo × ((α0 + α1 × Т + α2 × Т2) × W2
+ (β0 + β1 × Т + β2 × Т2) × W + (γ0 + γ1 × Т + γ2 × Т2))
Trường hợp 3: Khi nhiệt độ dầu thô dao động từ 45 -
60oC và độ ngập nước thấp hơn 20%
với αi, βi và γi (i = 0, 1, 2) - các hệ số được xác định theo
Bảng 2, µo - độ nhớt của môi trường tán xạ tại nhiệt độ
Phương trình tổng quát mô tả tính chất lưu biến dầu
thô mỏ Cá Tầm với nhiệt độ dầu thô dao động từ 45 - 60oC
và độ ngập nước thấp hơn 20% như sau:
To (31 C) (mPa.s), µ - độ nhớt nhũ tương tại nhiệt độ T(mPa.s),
W - độ ngập nước của mẫu phân tích (%), T - nhiệt độ khảo
sát (oC).
o
µ = µo × f(W, Т) = 0,038 × µo × ((0,4800 - 0,01695 × Т
+ 0,00017 × Т2) × W2 + (-6,284 + 0,288 × T - 0,00314 ×
Т2) × W + (64,674 - 1,1443 × Т + 0,0061 × Т2))
Sự phụ thuộc của độ nhớt vào độ ngập nước và nhiệt
độ
0,0206 = α0 + α131 + α2312
0,0278 = α0 + α135 + α2352
0,0261 = α0 + α140 + α2402
(15)
Sai số tối đa cho phép của phương trình trên so với
đo thực tế là 4,8%.
0,1788 = β0 + β131 + β2312
0,1569 = β0 + β135 + β2352
0,3675 = β0 + β140 + β2402
Trường hợp 4: Khi nhiệt độ dầu thô dao động từ 45 -
60oC và độ ngập nước dao động từ 20 - 65%
(16)
(17)
Phương trình tổng quát mô tả tính chất lưu biến của
dầu thô ở mỏ Cá Tầm với nhiệt độ dầu thô dao động từ 45
- 60oC và hàm lượng nước dao động từ 20 - 65% như sau:
78,552 = γ0 + γ131 + γ2312
71,151 = γ0 + γ135 + γ2352
62,385 = γ0 + γ140 + γ2402
µ = µo × f(W, Т) = 0,0177 × µo × ((0,4800 - 0,01695 × Т
+ 0,00017 × Т2) × W2 + (-6,284 + 0,288 × T - 0,00314
× Т2) × W + (64,674 - 1,1443 × Т + 0,0061 × Т2))
Giải các hệ phương trình (15 - 17) nhận được các
phương trình sau:
α = -0,2931 + 0,0175 × Т - 0,00024 × Т2
β = 6,0863 - 0,3545 × Т + 0,0052 × Т2
(18)
(19)
Sai số tối đa cho phép của phương trình trên so với
đo thực tế là 8%.
DẦU KHÍ - SỐ 3/2019
30
PETROVIETNAM
6. Kết luận
Phương trình lưu biến của nhũ tương của mỏ Cá Tầm
phụ thuộc không chỉ ở hàm lượng nước mà cả nhiệt độ
của hỗn hợp. Khi hàm lượng trong hỗn hợp nhỏ hơn 15%
ảnh hưởng của pha tán xạ lên tính chất lưu biến của nhũ
tương dầu - nước không lớn. Ảnh hưởng này tăng dần
khi hàm lượng nước vượt quá 20% và tăng dần tới điểm
chuyển pha.
2. L.Lan, S.Jayanti, G.F.Hewitt. Flow pattern, phrase
inversion and pressure gradient in air-oil-water flow in a
horizontal pipe. Multiphrase Flow 95 - Kyoto International
Conference, Japan. 3 - 7 April, 1995.
3. В.Ф.Медведев, А.И.Гужов, В.И.Бойко. Условие
польного эмульгтрования пластого воды и нефти в
трубопроводе. Нефтепромысловое дело. 1984; 2.
4. Nguyễn Thúc Kháng. Những kết quả nghiên cứu
tính chất lưu biến của chất lỏng hai pha ở mỏ Bạch Hổ, XNLD
Vietsovpetro. Tạp chí Dầu khí. 1999; 2: trang 30 - 37.
Kết quả thí nghiệm và phương trình xác định tính chất
lưu biến của dầu thô mỏ Cá Tầm ở các hàm lượng nước và
nhiệt độ khác nhau, cho phép dự báo và là cơ sở để thiết
kế các giải pháp kỹ thuật công nghệ khi đưa dầu thô của
mỏ Cá Tầm vào hệ thống khai thác toàn mỏ.
5. Н.Д.Вертинская.
моделирование многофакторных
параметрических процессов. ИрГТУ: Иркутск. 2003.
Математическое
и
много
Tài liệu tham khảo
1. В.Ф.Медведев.
Сбор
и
подготовка
неустойчивых эмульсий на промыслах. Недра. 1987.
STUDYING RHEOLOGICAL PROPERTIES OF OIL-WATER EMULSION
IN CA TAM FIELD
Nguyen Thuc Khang1, Tran Dinh Kien2, Nguyen Ngoc Anh Tuan3, Phan Duc Tuan3
1Vietnam Petroleum Association
2Hanoi University of Mining and Geology
3Vietsovpetro
Email: tuanpd.hq@vietsov.com.vn
Summary
The study of the rheological properties of products from production wells is an important basis to find optimal technical solutions to
enhance the efficiency of collection, treatment and transportation of products.
In Vietnam, the rheological properties of crude oil have been studied, especially crude oil from Bach Ho and Rong fields. However,
studies of the rheological properties of oil-water, oil-water-gas mixture are still limited. Nowadays, water-cut appears early and increases
rapidly at the production wells, that is why there is an urgent need to study the rheological properties of oil-water mixture to have the
basis for deployment of technical solutions.
The article introduces the study of the rheological properties of oil-water 2 phase fluid and presents the results of studying oil-water
emulsion rheological properties of Ca Tam field (block 09-3/12, Cuu Long basin, continental shelf of Vietnam).
Key words: Vietsovpetro, oil transportation, oil-water emulsion, rheological properties.
DẦU KHÍ - SỐ 3/2019
31
6 trang
16/04/2022
2680
Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu tính chất lưu biến của nhũ tương dầu - Nước ở mỏ cá tầm", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- nghien_cuu_tinh_chat_luu_bien_cua_nhu_tuong_dau_nuoc_o_mo_ca.pdf
