Tăng cường giám sát an toàn trên các công trình dầu khí pot

Trong Quý I/2013, Tập đoàn đã hoàn thành Dự thảo Điều lệ Công ty mẹ - Tập đoàn Dầu khí Việt Nam trình Chính phủ phê duyệt; giải thể Chi nhánh Tập đoàn Dầu khí Việt Nam - Công ty Nhập khẩ

SỐ 4 - 2013 T¹p chÝ cña tËp ®oµn dÇu khÝ quèc gia viÖt nam - petrovietnam

ISSN-0866-854X

Tăng cường giám sát an toàn

TRÊN CÁC CÔNG TRÌNH DẦU KHÍ

Giấy phép xuất bản số 100/GP - BTTTT của Bộ Thông tin và Truyền thông cấp ngày 15/4/2013

TS Phan Tiến Viễn

TS Nguyễn Tiến Vinh

TS Nguyễn Hoàng Yến

Thư ký Tòa soạn

ThS Lê Văn Khoa

ThS Nguyễn Thị Việt Hà

Tổ chức thực hiện, xuất bản

Viện Dầu khí Việt Nam

Tòa soạn và trị sự

Tầng 16, Tòa nhà Viện Dầu khí Việt Nam

173 Trung Kính, Yên Hòa, Cầu Giấy, Hà Nội

Tổng hợp chất ức chế quá trình polymer hóa các sản phẩm lỏng của quá trình nhiệt phân hydrocarbon phân đoạn xăng từ lignin bằng hỗn hợp natrium nitrite và natrium nitrate

Đánh giá khả năng áp dụng công nghệ thu tách CO2 cho các nhà máy nhiệt điện của Petrovietnam

Đánh giá khả năng ảnh hưởng nếu xảy ra sự cố tràn dầu ở khu vực vịnh Cửa Lục

Nghiệm thu dự án Phân xưởng sản xuất Polypropylene Dung Quất

PV Drilling cung cấp giàn khoan cho PVEP POCIraq nâng trữ lượng dầu mỏ lên 150 tỷ thùngSản lượng dầu khí ở Biển Bắc năm 2017

sẽ tăng lên 2 triệu thùng/ngày

48

56

69707172

Predicting the quality of Middle Miocene reservoir of some undrilled prospects

in North Song Hong basinApplication of seismic wave absorption and velocity dispersion in petroleum exploration and production

Investigating the mechanism of oil displacement by polymer flooding through Bach Ho Lower Miocene core plugs

Synthesis of -Al2O3 from Tan Binh Al(OH)3 precursor for petrochemical catalystpreparations

Characterisation and evaluation of catalytic activity of MOF-Co catalyst for Tropsch synthesis

Fischer-Synthesis of polymerisation inhibitor by modifying kraft-lignin with the mixture

of natrium nitrite and natrium nitrateEvaluation of possible application of CO2 capture technologies for Petrovietnam’s thermal power plants

Evaluation of possible impacts in case of oil spill accident in Cua Luc BayOfficial acceptance of Dung Quat Polypropylene Plant

PV Drilling supplies drilling rigs to PVEP Iraq raises oil reserves to 150 billion barrels Oil and gas output in the North Sea expected to increase

to 2 million barrels/day in 2017

FOCUSPetroleum production in the first quarter amounts to 27% of the yearly plan

Safety management to be enhanced on petroleum installations

Performance of oil and gas processing plants to be improved

Vượt mức nhiều chỉ tiêu quan trọng

Theo ông Trần Quốc Việt - Trưởng Ban Kế hoạch Tập

đoàn Dầu khí Việt Nam, Petrovietnam giữ được nhịp độ

sản xuất kinh doanh tốt và đã hoàn thành vượt mức tất

cả các chỉ tiêu, nhiệm vụ kế hoạch đề ra trong Quý I/2013,

có mức tăng trưởng cao so với cùng kỳ năm 2012 Cụ thể,

Tập đoàn đã ký 1 thỏa thuận và 2 hợp đồng dầu khí mới;

gia tăng trữ lượng dầu khí bằng 28,6% kế hoạch năm

Tổng sản lượng khai thác quy dầu đạt 106,1% so với kế

hoạch, tăng 5,2% so với cùng kỳ năm 2012 Đồng thời, Tập

đoàn tiếp tục phối hợp hiệu quả với các Bộ/Ngành liên quan trong việc triển khai các dự án tìm kiếm, thăm dò và khẳng định chủ quyền Quốc gia trên biển

Bên cạnh đó, Tập đoàn đã sản xuất 428,7 nghìn tấn đạm, tăng 62% so với cùng kỳ năm 2012 (trong đó, Nhà máy Đạm Phú Mỹ sản xuất 219,3 nghìn tấn, từ Nhà máy Đạm Cà Mau sản xuất 209,4 nghìn tấn) Sản xuất xăng dầu Quý I đạt 1,66 triệu tấn, tăng 2,5% so với cùng kỳ năm 2012 (trong đó, Nhà máy condensate Phú Mỹ sản xuất 149,7 nghìn tấn, Nhà máy Lọc dầu Dung Quất sản xuất 1,51 triệu tấn) Tập đoàn

ĐẠT 27% KẾ HOẠCH NĂM

Ngày 5/4/2013, Tập đoàn Dầu

khí Việt Nam (Petrovietnam) đã tổ

chức họp báo trực tuyến công bố

kết quả sản xuất kinh doanh tại

2 điểm cầu Hà Nội và Tp Hồ Chí

Minh Trên cơ sở tổng sản lượng

khai thác dầu quy đổi Quý I đạt

27% kế hoạch năm, Petrovietnam

đặt mục tiêu sẽ khai thác 6,43

triệu tấn dầu quy đổi trong Quý

II/2013, trong đó có 4,03 triệu tấn

dầu và 2,4 tỷ m 3 khí

TSKH Phùng Đình Thực - Chủ tịch HĐTV Tập đoàn Dầu khí Việt Nam chủ trì họp báo Ảnh: PVN

đã sản xuất và cung cấp cho lưới điện Quốc gia 4,45 tỷ kWh

điện, tăng 12,7% so với cùng kỳ năm 2012 Tổng doanh thu

toàn Tập đoàn đạt 178,7 nghìn tỷ đồng, bằng 117,4% kế

hoạch Quý I và 27,6% kế hoạch năm, tăng 3% so với cùng

kỳ năm 2012 Petrovietnam đã nộp ngân sách Nhà nước 43

nghìn tỷ đồng, tăng 5,6% so với cùng kỳ năm 2012

Trong Quý I/2013, tổng giá trị thực hiện đầu tư đạt

10,7 nghìn tỷ đồng Trong đó, Tập đoàn đã ký hợp đồng

EPC chìa khóa trao tay dự án Lọc hóa dầu Nghi Sơn, khởi

công dự án Hệ thống thu gom và phân phối khí mỏ Hàm

Rồng và mỏ Thái Bình, Lô 102 & 106 giai đoạn 1, khởi công

công trình giàn đầu giếng mỏ Kim Cương, hạ thủy thành

công chân đế Thỏ Trắng và Thăng Long, phát điện thành

công lên lưới điện Quốc gia Tổ máy số 1 và 2 Nhà máy

Thủy điện Hủa Na, đóng điện ngược và thử áp lò hơi Tổ

máy số 1 Nhà máy Nhiệt điện Vũng Áng 1, khánh thành

Kho chứa LPG lạnh Thị Vải

Chủ tịch HĐTV Tập đoàn Dầu khí Việt Nam cho biết,

Tập đoàn đang trong quá trình tái cơ cấu mạnh mẽ và

khẩn trương triển khai Đề án tái cơ cấu giai đoạn 2012

- 2015 theo Quyết định của Thủ tướng Chính phủ Trong

Quý I/2013, Tập đoàn đã hoàn thành Dự thảo Điều lệ Công

ty mẹ - Tập đoàn Dầu khí Việt Nam trình Chính phủ phê

duyệt; giải thể Chi nhánh Tập đoàn Dầu khí Việt Nam -

Công ty Nhập khẩu và Phân phối than Dầu khí để chức

năng này cho Tổng công ty Điện lực Dầu khí Việt Nam thực

hiện theo quy định của pháp luật; hoàn thành chuyển 2

hợp đồng dầu khí từ Tổng công ty Thăm dò Khai thác Dầu

khí về Tập đoàn Dầu khí Việt Nam trực tiếp quản lý; triển

khai các công tác thu gọn đầu mối kinh doanh xăng dầu

và xây dựng phương án tái cấu trúc lĩnh vực kinh doanh

xăng dầu Dự kiến trong Quý II/2013, Tập đoàn sẽ hoàn thành phê duyệt phương án tái cấu trúc cho các đơn vị để các đơn vị có định hướng rõ ràng phát triển; hoàn thành việc rà soát các mục tiêu, nhiệm vụ và tổ chức phê duyệt

Kế hoạch 5 năm và Chiến lược phát triển của các đơn vị thành viên phù hợp với phương án tái cơ cấu đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt

Phấn đấu khai thác 6,43 triệu tấn dầu quy đổi trong Quý II

Trong Quý II/2013, Tập đoàn sẽ tập trung triển khai

10 giải pháp trọng tâm, phấn đấu hoàn thành và hoàn thành vượt mức các chỉ tiêu sản xuất kinh doanh chủ yếu

đã đề ra trong Quý II/2013 Trong đó, sẽ triển khai đúng tiến độ và thu xếp vốn cho các dự án đầu tư; phấn đấu

ký 4 - 5 hợp đồng dầu khí mới; đưa 4 mỏ/công trình dầu khí mới vào khai thác (3 mỏ/công trình ở trong nước và 1

mỏ ở nước ngoài) Đồng thời, tổ chức kiểm soát chặt chẽ các hoạt động dầu khí trên biển Đông; kiểm soát chặt chẽ tiến độ các dự án tìm kiếm thăm dò, phát triển mỏ

và khai thác dầu khí, đảm bảo hoàn thành gia tăng trữ lượng và sản lượng khai thác dầu khí năm 2013 theo kế hoạch đề ra Trong đó, sản lượng khai thác Quý II phấn đấu đạt 6,43 triệu tấn dầu quy đổi, ước tổng sản lượng khai thác 6 tháng đầu năm 2013 đạt 13,22 triệu tấn dầu quy đổi Cũng trong Quý II, Tập đoàn sẽ sản xuất 413,2 nghìn tấn đạm, 3,72 tỷ Kwh điện và 1,345 triệu tấn xăng dầu các loại Doanh thu toàn Tập đoàn ước đạt 158,3 nghìn tỷ đồng trong Quý II và 338 nghìn tỷ đồng trong 6 tháng đầu năm 2013

Theo TSKH Phùng Đình Thực, phương án mở rộng

và nâng công suất Nhà máy Lọc dầu Dung Quất từ 6,5

triệu tấn/năm lên 10 triệu tấn/năm hiện đang gặp một

số thách thức Petrovietnam đã đàm phán với nhiều

đối tác nước ngoài để cùng triển khai dự án này Hiện

đối tác SK Innovation (Hàn Quốc) đang phối hợp với

Petrovietnam tham gia tính toán các phương án đầu tư

mở rộng và nâng công suất Nhà máy Tuy nhiên, với chủ

trương thu hút đầu tư nước ngoài vào dự án mở rộng và

nâng cấp Nhà máy Lọc dầu Dung Quất, Chính phủ đã

giao Petrovietnam chủ động tính toán phương án chỉ

nâng cấp Nhà máy mà không mở rộng như kế hoạch ban

đầu nếu đối tác nước ngoài không tham gia Việc đầu tư

nâng cấp Nhà máy là cần thiết để trong tương lai có thể

sử dụng nguồn dầu thô thay thế dầu Bạch Hổ, đảm bảo

hiệu quả hoạt động của Nhà máy

Đối với các dự án nhiên liệu sinh học và tình hình

kinh doanh xăng E5 tại thị trường Việt Nam, Chủ tịch

HĐTV Tập đoàn Dầu khí Việt Nam cho biết, các đơn vị

thành viên của Tập đoàn tham gia đầu tư vào 3 dự án

nhiên liệu sinh học Ngoài dự án Ethanol Dung Quất (đơn vị trong Ngành đầu tư 100% vốn), hai dự

án còn lại tại Phú Thọ và Bình Phước các đơn vị trong Ngành đầu tư cùng các đối tác khác trong và ngoài nước (tỷ lệ vốn góp lần lượt là 39% và 29%) Hiện các dự án tại Quảng Ngãi, Bình Phước đã hoàn thiện về cơ bản, đang tiến hành các bước chạy thử cuối cùng trước khi nghiệm thu có điều kiện Năm 2012, sản lượng nhiên liệu sinh học sản xuất được là 25.900m3, trong đó tiêu thụ trong nước được 13.000m3, số còn lại phải xuất khẩu do sức tiêu thụ của thị trường trong nước thấp Mặc dù tình hình sản xuất và kinh doanh nhiên liệu sinh học đang gặp nhiều khó khăn, tuy nhiên, khi xăng sinh học được

sử dụng trên toàn quốc theo quy định của Chính phủ, các dự án này sẽ phát huy hiệu quả

Theo chỉ đạo của Chính phủ và Bộ Công Thương, Petrovietnam đã huy động tất cả các nguồn điện (điện khí, thủy điện, phong điện) để đáp ứng nhu cầu điện trong mùa khô Riêng dự án phong điện Phú Quý (Bình Thuận), Lãnh đạo Tập đoàn Dầu khí Việt Nam cho biết, đây là dự án mang ý nghĩa chính trị - xã hội lớn Petrovietnam đang phối hợp với Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) tiến tới bảo đảm phát điện 24 giờ/ngày để phục vụ tốt hơn cuộc sống của người dân trên đảo

Bảng 1 Chỉ tiêu kế hoạch Quý II/2013 của Petrovietnam và ước thực hiện 6 tháng đầu năm

Việt Hà

Petrovietnam đã huy động tất cả các nguồn điện để đáp ứng nhu cầu điện trong mùa khô Ảnh: CTV

Tiếp tục đổi mới, nâng cao hiệu quả công tác

Nhìn chung công tác an toàn sức khỏe môi trường của

Ngành Dầu khí Việt Nam năm 2012 có nhiều đổi mới, cải

tiến về nội dung, phương thức hoạt động, hiệu quả ngày

càng nâng cao Ông Lê Hồng Thái - Trưởng Ban An toàn

Sức khỏe Môi trường Tập đoàn Dầu khí Việt Nam cho biết,

bộ máy tổ chức công tác an toàn sức khỏe môi trường của

Tập đoàn và các đơn vị cơ sở đã đảm bảo yêu cầu pháp

luật, thường xuyên được kiện toàn và tiếp tục được củng

cố Hệ thống quản lý an toàn sức khỏe môi trường của Tập

đoàn và các đơn vị tiếp tục được duy trì, hoàn thiện Mô

hình quản lý công tác an toàn sức khỏe môi trường trên cơ

sở rủi ro tiếp tục được khuyến khích và nhân rộng Các quy

định của pháp luật về an toàn sức khỏe môi trường được

Tập đoàn tuân thủ đầy đủ trong quá trình thực hiện các dự

án cũng như trong giai đoạn vận hành Công tác kiểm tra

an toàn, vệ sinh lao động, phòng chống cháy nổ được thực

hiện thường xuyên, liên tục với nhiều hình thức kiểm tra

Công tác quản lý chất thải và giám sát môi trường được

quan tâm, chú trọng Công tác ứng phó tình huống khẩn

cấp và phòng chống lụt bão được triển khai có hiệu quả

Tập đoàn và các đơn vị tích cực hưởng ứng phong trào

an toàn sức khỏe môi trường do Bộ/Ngành phát động với

nhiều hình thức phong phú (hội nghị an toàn sức khỏe môi trường, hội thao phòng cháy chữa cháy, hội thi an toàn sinh viên giỏi), trở thành hoạt động thường niên của nhiều đơn vị và đem lại hiệu quả thiết thực đối với công tác an toàn sức khỏe môi trường Điều kiện lao động, sức khỏe của người lao động được đảm bảo, văn hóa an toàn tiếp tục được thúc đẩy và trong năm 2012, các công trình, nhà máy của Tập đoàn vận hành an toàn, không để xảy ra

sự cố cháy nổ lớn

Hội nghị An toàn - Sức khỏe - Môi trường lần thứ VII cũng là dịp để trao đổi thông tin, chia sẻ kinh nghiệm, nâng cao kỹ năng và kiến thức về an toàn sức khỏe môi trường, phân tích các khó khăn, tồn tại trong quá trình triển khai công tác này tại cơ sở Tại Hội nghị lần này, các đại biểu đã tập trung thảo luận nhiều vấn đề quan trọng: Công tác thống kê, điều tra và báo cáo sự cố, tai nạn lao động tại Nhà máy Đạm Phú Mỹ; An toàn trong khai thác các mỏ dầu khí ngoài biển của Liên doanh Việt - Nga

“Vietsovpetro” - thực trạng và giải pháp; Hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải của Nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học Dung Quất; Kinh nghiệm trong việc xây dựng

kế hoạch ứng cứu khẩn cấp tại Công ty Đường ống khí Nam Côn Sơn; Các nguy cơ tiềm ẩn và biện pháp phòng

TĂNG CƯ NG GIÁM SÁT AN TOÀN

Tại Hội nghị An toàn - Sức

khỏe - Môi trường lần thứ VII,

TS Đỗ Văn Hậu - Tổng giám đốc

Tập đoàn Dầu khí Việt Nam yêu

cầu các đơn vị cần xây dựng,

duy trì và cải tiến hệ thống quản

lý an toàn sức khỏe môi trường,

đặc biệt nâng cao văn hóa an

toàn cho người lao động, tăng

cường công tác giám sát an toàn

trên các công trình dầu khí

TS Đỗ Văn Hậu - Tổng giám đốc Petrovietnam làm việc tại Nhà máy Đạm Cà Mau Ảnh: CTV

ngừa trong quá trình hoạt động; Bài học kinh nghiệm

của Tổng công ty CP Khoan và Dịch vụ khoan Dầu khí

(PV Drilling) trong xây dựng và tích hợp hệ thống HSEQ;

Triển khai áp dụng công ước lao động hàng hải cho đội

tàu của Tổng công ty CP Vận tải Dầu khí Việt Nam (PV

Trans); Công tác quản lý chất thải nguy hại ở Nhà máy

Lọc dầu Dung Quất

Tập trung xây dựng và phát triển văn hóa an toàn

Phát biểu chỉ đạo Hội nghị, TS Đỗ Văn Hậu - Tổng

giám đốc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam nhấn mạnh: Công

tác an toàn sức khỏe môi trường luôn được các cấp, các

thế hệ lãnh đạo, người lao động dầu khí đặc biệt quan

tâm ngay từ khi thành lập cho đến nay Đặc biệt, trong

thời gian gần đây, khi Petrovietnam hội nhập sâu vào

hoạt động dầu khí quốc tế, công tác an toàn sức khỏe môi

trường của Tập đoàn đã được nâng lên tầm cao mới Lãnh

đạo Tập đoàn Dầu khí Việt Nam đánh giá cao nỗ lực của

những người làm công tác an toàn sức khỏe môi trường,

đóng góp quan trọng thành công chung trong hoạt động sản xuất, kinh doanh của Tập đoàn Lĩnh vực hoạt động của ngành Dầu khí tiềm ẩn nhiều rủi ro, có thể xảy ra sự

cố gây thiệt hại rất lớn, thậm chí trở thành thảm họa nếu không chủ động phòng ngừa Do đó, các đơn vị cần xây dựng, duy trì và cải tiến hệ thống quản lý an toàn sức khỏe môi trường, nâng cao văn hóa an toàn cho người lao động

và tăng cường công tác giám sát an toàn trên các công trình dầu khí Đặc biệt, những người làm công tác an toàn không được phép lơ là, chủ quan để giảm thiểu rủi ro xảy

ra sự cố

Đặc biệt, Tổng giám đốc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam chỉ rõ một số nhiệm vụ cần tập trung trong từng lĩnh vực hoạt động của Ngành: thăm dò, khai thác dầu khí (nâng cao hiệu quả nhóm công tác đảm bảo an toàn các công trình dầu khí biển); lọc hóa dầu (củng cố điều kiện làm việc của công nhân, đảm bảo an toàn và bảo vệ môi trường); công nghiệp khí (tiếp tục triển khai hệ thống quản lý an toàn sức khỏe môi trường); công nghiệp điện (kiểm soát

Ông Nguyễn Vũ Trường Sơn - Phó Tổng giám đốc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam chủ trì

Hội nghị Ảnh: PVN

Công tác an toàn sức khỏe môi trường được Petrovietnam đặc biệt coi trọng nhằm

đảm bảo hoạt động sản xuất kinh doanh an toàn và hiệu quả Tập đoàn Dầu khí

Việt Nam đã, đang và sẽ áp dụng đồng bộ các giải pháp để hoạt động, sản phẩm,

dịch vụ của mình đạt chuẩn mực về an toàn sức khỏe môi trường; đồng thời loại

trừ/giảm thiểu các rủi ro gây tác hại đối với sức khoẻ và tính mạng con người,

gây thiệt hại tài sản hoặc môi trường Hội nghị An toàn - Sức khỏe - Môi trường

được Tập đoàn Dầu khí Việt Nam tổ chức thường niên từ năm 2006 đến nay nhằm

đánh giá công tác xây dựng, triển khai, duy trì hệ thống quản lý an toàn sức khỏe

môi trường, công tác bảo hộ lao động, bảo vệ môi trường, phòng cháy chữa cháy,

phòng ngừa và ứng phó sự cố khẩn cấp…

Ngọc Linh

chặt chẽ công tác an toàn sức khỏe môi trường đối với các

công trình điện mới được đưa vào vận hành); dịch vụ kỹ

thuật dầu khí (chú trọng công tác an toàn sức khỏe môi

trường để theo kịp tốc độ phát triển và đảm bảo an toàn

trong hoạt động)…

Về hoạt động an toàn sức khỏe môi trường năm 2013,

ông Nguyễn Vũ Trường Sơn - Phó Tổng giám đốc Tập đoàn

Dầu khí Việt Nam nhấn mạnh, cần đẩy nhanh tiến độ xây

dựng hệ thống quản lý an toàn sức khỏe môi trường tại

các đơn vị chưa có hệ thống; tổ chức đánh giá, duy trì

hệ thống, hoàn thiện phần mềm và nâng cao độ tin cậy

của cơ sở dữ liệu an toàn sức khỏe môi trường của Tập

đoàn với mục đích sử dụng các dữ liệu này để đánh giá

và hoạch định công tác an toàn sức khỏe môi trường; tiếp

tục nâng cao nhận thức và ý thức của người lao động, xây

dựng và thúc đẩy văn hóa an toàn; tăng cường trao đổi

kinh nghiệm quản lý an toàn giữa các đơn vị trong Ngành

để nâng cao hiệu quả công tác

Đặc biệt, Tập đoàn sẽ tăng cường công tác kiểm tra, giám sát nhằm đảm bảo an toàn cho các hoạt động tìm kiếm, thăm dò, khai thác dầu khí ngoài khơi; phân tích nguyên nhân xảy ra sự cố, phổ biến bài học kinh nghiệm đến người lao động, triển khai các biện pháp phòng ngừa

sự cố, tai nạn lao động tái diễn Đồng thời, nâng cao năng lực về quản lý và vận hành hiệu quả hệ thống xử lý môi trường tại các nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học, tiếp tục cải tiến và áp dụng các công nghệ sản xuất sạch hơn, giảm thiểu tác động đến môi trường; tuân thủ việc quan trắc và giám sát môi trường định kỳ, tăng cường công tác quản lý chất thải, đặc biệt là chất thải đặc biệt nguy hại Bên cạnh đó, tiếp tục đầu tư cơ sở vật chất, phương tiện, thiết bị ứng phó tình huống khẩn cấp và ứng phó

sự cố tràn dầu; thường xuyên tổ chức diễn tập giữa các lực lượng; duy trì hệ thống trực tình huống khẩn cấp, bảo đảm sẵn sàng ứng phó kịp thời và hiệu quả mọi tình huống khẩn cấp

Nhà máy xử lý khí Dinh Cố Ảnh: CTV

Nâng cao năng lực vận hành, bảo dưỡng

Dưới sự chủ trì của TS Nguyễn Anh Đức - Trưởng

Tiểu ban Hóa - Chế biến Dầu khí, các đại biểu tham dự

Kỳ họp lần thứ V đã dành nhiều thời gian đánh giá công

tác vận hành và bảo dưỡng các nhà máy chế biến dầu khí

của Petrovietnam, từ đó đưa ra giải pháp để đảm bảo vận

hành an toàn và hiệu quả Các tham luận tại Kỳ họp chủ

yếu tập trung vào các vấn đề: Mục tiêu, định hướng vận

hành và bảo dưỡng các nhà máy chế biến dầu khí (Ban

Chế biến Dầu khí - Tập đoàn Dầu khí Việt Nam); Tình hình

vận hành và bảo dưỡng của Nhà máy Lọc dầu Dung Quất

(Công ty TNHH MTV Lọc hóa Dầu Bình Sơn - BSR); Đề án

nâng cao năng lực vận hành, bảo dưỡng và hiệu quả Nhà

máy Đạm Phú Mỹ (Tổng công ty Phân bón và Hóa chất

Dầu khí - CTCP - PVFCCo); Vận hành và bảo dưỡng của Nhà

máy Đạm Cà Mau (Công ty TNHH MTV Phân bón Dầu khí

Cà Mau - PVCFC)…

Đối với bảo dưỡng định kỳ theo kế hoạch (2 - 3 năm/

lần) hoặc bảo dưỡng đột xuất quy mô lớn, Tiểu ban cho

rằng nên xây dựng đơn vị chuyên môn thực hiện dịch vụ

bảo dưỡng sửa chữa (trang bị máy móc, thiết bị chuyên dụng và có đội ngũ nhân lực có kinh nghiệm, chuyên nghiệp…) để thực hiện được các dịch vụ bảo dưỡng sửa chữa kỹ thuật cao Đối với bảo dưỡng nhỏ/thường xuyên, nên giao cho các nhà máy tự thực hiện để đảm bảo tính an toàn, hiệu quả và linh động trong khi vận hành

Về vật tư thiết bị thay thế, Tiểu ban đề xuất cần hoàn thiện công cụ theo dõi hoạt động các loại thiết bị trong nhà máy, xây dựng các bộ định mức tối ưu và an toàn cho công tác bảo dưỡng, quản lý tồn kho hiệu quả để giảm thiểu chi phí, đồng thời vẫn kịp thời phục vụ công tác bảo dưỡng sửa chữa khi có nhu cầu Trong quá trình vận hành, các nhà máy cần có các giải pháp tối ưu chế độ vận hành

để đưa ra cơ cấu sản phẩm phù hợp khi nhu cầu và giá sản phẩm trên thị trường thay đổi, tăng cường tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí bảo dưỡng sửa chữa không theo kế hoạch Tiểu ban Hóa - Chế biến Dầu khí kiến nghị Tiểu ban Kinh tế Quản lý Dầu khí phối hợp nghiên cứu lựa chọn và xây dựng mô hình tổ chức quản lý các nhà máy chế biến dầu khí một cách hiệu quả nhất, giảm thiểu chi phí vận hành; Trung tâm Nghiên cứu Ứng dụng và Chuyển giao

Trong Kỳ họp lần thứ V tổ chức ngày 5 - 6/4/2013 tại Tp Hồ Chí Minh, Tiểu ban - Hóa Chế biến Dầu khí đã dành nhiều thời gian thảo luận và phân tích các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động cho các nhà máy chế biến dầu khí của Petrovietnam Trong đó, đánh giá thực trạng, đề xuất giải pháp để nâng cao hiệu quả công tác vận hành

và bảo dưỡng; đồng thời nghiên cứu nâng cấp, mở rộng, đa dạng hóa sản phẩm lọc hóa dầu và định hướng các dự án chế biến sâu khí…

Nâng cao hiệu quả hoạt động

Công nghệ - Viện Dầu khí Việt Nam (VPI - CTAT) tích cực

làm việc với từng nhà máy để xác định phương pháp theo

dõi, phòng chống và xử lý ăn mòn phù hợp, chú trọng ứng

dụng công nghệ mới nhằm tăng tuổi thọ thiết bị, công

trình, nâng cao năng suất cũng như đảm bảo các vấn đề

an toàn, môi trường

Cụ thể, đối với Nhà máy Lọc dầu Dung Quất, Tiểu ban

cho rằng Công ty TNHH MTV Lọc hóa dầu Bình Sơn (BSR)

cần tập trung cải tiến các chỉ tiêu vận hành và bảo dưỡng

chính đồng thời nâng cao độ tin cậy, an toàn, hiệu quả

sản xuất và hệ thống quản lý Trong đó BSR tiếp tục phối

hợp với Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Chế biến Dầu

khí (VPI - PVPro), Liên doanh Việt - Nga “Vietsovpetro” tìm

giải pháp xử lý một số thách thức cơ bản về nguyên liệu

(nguồn cung cấp, chất lượng, hệ thống tiếp nhận, tối ưu

hóa phối trộn) Ngoài ra, BSR cần phối hợp với VPI - PVPro

và các chuyên gia nước ngoài nghiên cứu tối ưu năng

lượng, giảm tiêu hao phụ trợ, xúc tác, hóa phẩm

Đối với Nhà máy Đạm Cà Mau, PVCFC cần tập trung

nâng cao năng lực và hiệu quả sản xuất thông qua việc

tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa sản xuất, nâng cao

chất lượng sản phẩm hiện có, xây dựng đội ngũ nhân viên

vận hành, bảo dưỡng chuyên nghiệp, xây dựng đội ngũ

chuyên gia trên các lĩnh vực, trang bị các công cụ quản lý

hiện đại (như ERP, CMMS, RBI, RCM), tăng cường liên kết

với các nhà máy trong Ngành để tận dụng nguồn lực về

con người, trang thiết bị phương tiện và vật tư Đối với

Nhà máy Đạm Phú Mỹ, PVFCCo cần tích cực xây dựng và triển khai Đề án nâng cao năng lực vận hành, bảo dưỡng

để đảm bảo Nhà máy vận hành an toàn, ổn định và hiệu quả, đồng thời chia sẻ kinh nghiệm trong quá trình thực hiện và kết quả thu được với Nhà máy Đạm Cà Mau

Định hướng chế biến sâu khí hiệu quả

Ngoài công tác vận hành - bảo dưỡng, tại Kỳ họp lần này, Tiểu ban Hóa - Chế biến Dầu khí cũng thảo luận một số vấn đề quan trọng khác như: Một số định hướng chế biến sâu khí hiệu quả (VPI - PVPro); Theo dõi, phòng chống và xử lý ăn mòn trong các nhà máy chế biến dầu khí (VPI - CTAT); Những thách thức mới trong hoạt động của nhà máy lọc dầu (IPIP - Rumania)

Về định hướng các dự án chế biến sâu khí hiệu quả, Tiểu ban Hóa - Chế biến Dầu khí cho rằng, cần có các nghiên cứu so sánh đánh giá hiệu quả sử dụng khí cho công nghiệp điện và công nghiệp chế biến sâu khí để chứng minh và báo cáo Nhà nước dành tỷ lệ hợp lý cho việc phát triển hóa dầu từ khí Tiểu ban đề nghị VPI - PVPro cập nhật thông tin đầu vào cho mô hình tính toán (giá nguyên liệu, sản phẩm, chi phí đầu tư); tiếp tục nghiên cứu thị trường trong và ngoài nước các sản phẩm hóa dầu

từ khí có hiệu quả kinh tế cao, nhất là đối với chuỗi đi từ methane khả thi về mặt nguyên liệu Đồng thời, xem xét thêm hướng: sản xuất các sản phẩm (NH4)2SO4 và NH4Cl

từ NH3; sản xuất soda từ CO2; kết hợp với BTX (benzene, toluene, xylene) từ Nhà máy Lọc dầu Nghi Sơn (hoặc từ Nhà máy Lọc dầu Dung Quất mở rộng)

Đối với việc nâng cấp, mở rộng, đa dạng hóa sản phẩm

để nâng cao hiệu quả hoạt động các nhà máy chế biến dầu khí, Tiểu ban đề nghị BSR so sánh cụ thể hiệu quả giữa nâng cấp và nâng cấp mở rộng Nhà máy Lọc dầu Dung Quất; VPI - PVPro phối hợp với PVFCCo và PVCFC nghiên cứu đa dạng hóa sản phẩm cho các nhà máy đạm nhằm giảm rủi

ro khi giá phân đạm giảm hay việc tiêu thụ phân đạm khó khăn do nguồn cung trong nước cao hơn nhu cầu

Đối với các dự án đang chuẩn bị triển khai hoặc đang triển khai, Tiểu ban cho rằng cần tìm các giải pháp giảm chi phí trong quá trình đầu tư để giảm chi phí cố định, góp phần nâng cao hiệu quả vận hành về sau Đồng thời, chú trọng công tác chuẩn bị đào tạo, nhân sự vận hành nhà máy (như PVGas, PVFCCo, PVCFC và BSR đã thực hiện tốt trong thời gian qua) Ngoài việc đào tạo theo chương trình kế hoạch của Tập đoàn, các đơn vị cần chủ động xây dựng chiến lược, kế hoạch đào tạo phù hợp với nhu cầu

Một góc Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Ảnh: CTV

1 Mở đầu

Bể trầm tích Sông Hồng trải dài từ đất liền châu thổ

Sông Hồng của Việt Nam, xuống phía Nam của đảo Hải

Nam - Trung Quốc theo hình ellipse, dài khoảng 600km

Bể trầm tích này được tạo thành trong Paleogen và

Neogen Chiều dày của các lớp phủ trầm tích, ở trung tâm

bồn trũng có chỗ đạt 17km [2] Điều này cho thấy các cấu

tạo (nhất là ở khu vực trung tâm bồn trũng) đã từng bị

chôn vùi rất sâu Tuy nhiên, do quá trình nghịch đảo kiến

tạo, độ sâu hiện tại của các cấu tạo này không phản ánh

chính xác mức độ chôn vùi trước đó

Quá trình phát triển của bể trầm tích Sông Hồng rất

phức tạp Theo nhận định của nhóm tác giả, quá trình

nén ép dẫn đến nghịch đảo tập trung ở phần phía Bắc

của bể trầm tích (trong đó có Lô 103 & 107 - Hình 1) xảy

ra mạnh trong khoảng thời gian từ 10,5 - 5,2 triệu năm

và sau đó giảm đi Mức độ nâng lên và bào mòn có chỗ

trên 1.000m [8, 9] (dự đoán bởi Idemisu bằng phương

pháp phục hồi mặt cắt - Báo cáo dự báo lô, 1995) Như

vậy, mức độ chôn vùi và bào mòn ở từng cấu tạo rất lớn

và khác nhau, do vậy việc dự báo tính chất chứa theo độ

sâu gặp nhiều khó khăn

2 Phương pháp dự báo chất lượng đá chứa dựa trên tốc độ địa chấn

Cơ sở của phương pháp là tốc độ địa chấn của đất đá

ra sau khi trầm tích xảy ra chủ yếu do trầm tích bị chôn vùi dẫn đến áp suất, nhiệt độ tăng, do tính chất lý hóa của các vật liệu trầm tích, do thời gian…); áp suất thành hệ

Để làm tiền đề cho phương pháp, các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ truyền sóng ngoài độ rỗng được coi là phông chung (background)

Phương pháp dự báo chất lượng đá chứa được đề xuất như sau:

D BÁO CH T LƯ NG ĐÁ CH A T NG MIOCEN TRUNG

C A M T S C U T O PHÍA B C B SÔNG H NG

KS Nguyễn Đương Trung, ThS Trần Như Huy

Công ty TNHH MTV Điều hành Thăm dò Khai thác Dầu khí trong nước

TS Nguyễn Quốc Quân

Tổng công ty Thăm dò Khai thác Dầu khí

Tóm tắt

Bể trầm tích Sông Hồng được hình thành và phát triển trong quá trình va chạm của mảng Ấn Độ vào mảng Á - Âu

và chuyển động trượt ngang theo hệ thống đứt gãy Sông Hồng kèm theo xoay của các vi mảng Do sự dịch chuyển ngang và xoay này mà tùy từng khu vực trong bể, trầm tích bị chôn vùi sau đó lại được nâng lên, bào mòn ở các mức

độ khác nhau Vì vậy, độ sâu hiện tại của vỉa chứa không hoàn toàn phản ánh mức độ chôn vùi của đá trong quá khứ Nếu chỉ thuần túy dựa vào quan hệ suy giảm độ rỗng theo chiều sâu từ các giếng khoan lân cận để dự báo đặc tính vỉa chứa tại các cấu tạo chưa khoan (undrilled prospects) sẽ tiềm ẩn sai số lớn do chưa tính đến ảnh hưởng của quá trình bóc mòn bề dày trầm tích phủ trên.

Khi sử dụng kết hợp tài liệu địa chấn và địa vật lý giếng khoan ở khu vực lân cận có thể giúp giảm thiểu rủi ro trên khi dự báo chất lượng đá chứa của các cấu tạo chưa khoan Sử dụng cách tiếp cận vấn đề như trên, nhóm tác giả dự báo chất lượng đá chứa tầng Miocen trung của các cấu tạo tiềm năng KL và D1 phía Bắc bể Sông Hồng.

- Dựng quan hệ độ rỗng theo chiều sâu dựa trên tài

liệu các giếng khoan lân cận Từ đó, xác định được giới hạn

trên và giới hạn dưới của độ rỗng biến đổi theo chiều sâu

Mọi dự đoán cho cấu tạo chưa khoan sẽ nằm trong biên

độ của giới hạn này

- Dùng tốc độ xử lý địa chấn của 1 chiến dịch thu

nổ (1 vintage - để đảm bảo sự đồng nhất của thông số thu nổ, các loại nhiễu có thể ảnh hưởng đến chất lượng phân tích tốc độ khi xử lý) Trong nghiên cứu này, tốc độ địa chấn được lấy từ tài liệu địa chấn 2D được thu nổ và

xử lý năm 2011 bởi Fairi eld Vietnam (Hình 2) Dựng quan

hệ tốc độ xử lý địa chấn trên cấu tạo đã khoan và tốc độ

đo trong giếng khoan để kiểm tra chất lượng vận tốc xử

lý Nếu ở các vị trí kiểm tra thấy rằng sự thay đổi vận tốc xử

lý tương đồng với vận tốc giếng khoan theo chiều sâu thì chất lượng vận tốc xử lý là tốt và có thể dùng để dự báo chất lượng đá chứa

- Dựng quan hệ tốc độ xử lý địa chấn trên cấu tạo muốn dự báo tính chất chứa và tốc độ địa chấn đo được trong các giếng đã khoan lân cận Nếu tốc độ địa chấn của cấu tạo muốn dự báo lớn hơn tốc độ địa chấn đo được ở các giếng khoan ở độ sâu tương ứng, thì tiềm năng chứa của cấu tạo này nằm ở giới hạn dưới của quan hệ độ rỗng chiều sâu đã dựng Kết luận theo hướng ngược lại nếu tốc

độ địa chấn ở cấu tạo muốn dự báo chậm hơn tốc độ địa chấn đo được ở các giếng khoan xung quanh

3 Dự báo chất lượng đá chứa Lô 103 & 107

Lô 103 & 107 nằm ở khu vực ngoài khơi phía Bắc vịnh Bắc Bộ và phía Tây Bắc của bể Sông Hồng (Hình 1) Không

kể móng và bẫy địa tầng, khu vực nghiên cứu tồn tại các bẫy cấu trúc nằm ở đất đá tuổi Oligocen và Miocen Bẫy đất

đá tuổi Oligocen tập trung ở sườn phía Tây của bồn trũng,

là nơi đất đá tuổi Miocen bị bào mòn cắt gọt mạnh bởi nghịch đảo kiến tạo cuối Miocen Bẫy đất đá tuổi Miocen tập trung ở trung tâm bồn trũng, là nơi đất đá Miocen bị nghịch đảo và bào mòn ít Do vậy, bẫy tập trung chủ yếu

ở các đất đá tuổi Miocen, còn Oligocen thường rất sâu (> 4.000m) [4] nên không là đối tượng tìm kiếm, thăm dò.Trong số những cấu tạo chưa tiến hành khoan thăm

dò có các cấu tạo thuộc Oligocen (B và C) và các cấu tạo thuộc Miocen (D và KL ) Từ các giếng khoan thăm dò trong

Lô, quan hệ độ rỗng và chiều sâu được thiết lập (Hình 3)

Từ quan hệ này cho thấy, ở cùng độ sâu, độ rỗng thay đổi trong một dải khoảng 10% Như vậy, việc xác định cấu tạo chưa khoan nằm ở giới hạn trên hay giới hạn dưới là cơ sở quan trọng khi dự báo chất lượng đá chứa

Để xây dựng cơ sở cho việc dự báo định tính chất lượng đá chứa, tốc độ địa chấn xử lý ở cấu tạo đã khoan được vẽ trên cùng một đồ thị với tốc độ địa chấn đo trong giếng khoan để dự báo mức độ lệch của tốc độ xử lý địa chấn và tốc độ thực Hình 4 thể hiện tốc độ xử lý địa chấn

Hình 1 Lô 103 & 107 và cấu tạo triển vọng

Hình 2 Tài liệu 2D địa chấn thu nổ và xử lý năm 2011

bởi Fairfield Vietnam

Hình 3 Quan hệ độ rỗng và chiều sâu của các giếng khoan trong

Lô 103 & 107

Cấu tạo trong đá tuổi Miocen Cấu tạo trong đá tuổi Oligocen Cấu tạo trong đá tuổi Trước Đệ tam Phát hiện khí Phát hiện dầu Bẫy địa tầng

và tốc độ địa chấn đo trong 2 giếng khoan 103-HAL-1X và

103-DL-1X và Hình 5 là tốc độ xử lý địa chấn và tốc độ địa

chấn đo trong giếng khoan HD-1X Kết quả cho thấy, gần

như không có sự chuyển dịch nào của 2 loại tốc độ này

cần phải hiệu chỉnh

Vận tốc xử lý địa chấn trên các cấu tạo B, C được thể

hiện trong Hình 6 Sau khi xử lý tốc độ địa chấn đo trong

giếng khoan HD-1X và CQ-1X, tính chất chứa theo độ sâu của các cấu tạo này nằm trong khoảng giữa của giếng HD-1X và CQ-1X đã khoan Kết quả này cho phép dự báo khả năng độ rỗng 10% có thể bảo tồn đến độ sâu khoảng 2.000m (ngoại suy từ quan hệ độ rỗng - chiều sâu trên Hình 3) Tuy nhiên, dự báo này sẽ tiềm ẩn sai số do tập hợp quan hệ độ rỗng, chiều sâu ở Hình 3 chủ yếu là các đá Miocen và không có số liệu của giếng CQ-1X

Với cấu tạo D, vận tốc xử lý địa chấn được dựng cùng với vận tốc địa chấn đo từ giếng HAL-1X (Hình 7) Theo đồ thị này, trong phần sâu dưới 2 giây, quy luật phân bố độ rỗng theo chiều sâu tương tự giếng HAL-1X; còn phần sâu hơn 2 giây, xu thế phân bố độ rỗng chia ra làm 2 hướng: (1) tương tự giếng HAL-1X và (2) có độ rỗng tốt hơn.Cấu tạo KL là cấu tạo có kích thước đặc biệt lớn (khoảng 50km2) ở trong Lô Rủi ro lớn nhất của cấu tạo này

là độ sâu của tầng chứa khá lớn (những địa tầng đã phát hiện khí ở các giếng đã khoan đều sâu trên 3.000m Để dự báo khả năng chứa ở độ sâu trên 3.000m, quan hệ vận tốc

xử lý theo chiều thời gian được dựng ở Hình 8 Trên quan

hệ này, tốc độ địa chấn đo trong giếng khoan DL-1X được đưa vào (giếng khoan này cho thấy độ rỗng được bảo tồn khá tốt ở một số vỉa ở đáy giếng khoan, độ sâu khoảng 3.200m, có lấy được mẫu MDT khí, tuy nhiên không thử được do sự cố, độ rỗng tính từ log khoảng 11%) Từ quan

hệ ở Hình 8, xu hướng độ rỗng theo chiều sâu, có nhiều

Hình 4 Quan hệ tốc độ xử lý địa chấn theo chiều sâu thời gian cấu

tạo HAL, DL

Hình 5 Quan hệ tốc độ xử lý địa chấn theo chiều sâu thời gian cấu

tạo HD

Hình 6 Quan hệ vận tốc xử lý địa chấn theo chiều sâu thời gian cấu

tạo B, C và giếng khoan 102-HD-1X, 102-CQ-1X

khả năng nằm ở giới hạn trên của độ rỗng trong quan hệ

độ rỗng - chiều sâu ở Hình 3 Như vậy, từ đồ thị Hình 3,

có thể dự đoán độ rỗng 10% có thể được bảo tồn ít nhất

cho đến 3.500m và lạc quan hơn là đến 4.000m Tất cả các

tầng chứa của cấu tạo KL đều có tuổi Miocen trung hoặc

trẻ hơn, do đó dự đoán lạc quan là có cơ sở

4 Phương hướng nghiên cứu tiếp theo

Do phương pháp dự báo chất lượng đá chứa thông thường (đã trình bày ở phần 2) chưa tính đến khung đá và

áp suất trong lỗ hổng, nên việc dự báo còn nhiều rủi ro Tuy nhiên, phương pháp này vẫn là cơ sở để kết hợp với các phương pháp nghiêu cứu khác (như môi trường trầm tích, địa chấn địa tầng…) cho kết quả chính xác hơn

Dị thường áp suất cao cũng là một yếu tố làm chậm tốc độ địa chấn, do đó có thể ảnh hưởng đến kết quả dự báo Tuy nhiên dị thường áp suất cao lại giúp bảo tồn

độ rỗng

Đối với khung đá, phương pháp được thử nghiệm cho đá trầm tích lục nguyên Với đá carbonate cần được nghiên cứu thêm Riêng đá lục nguyên, thay bằng chỉ dựng các thông số quan hệ theo chiều sâu đơn thuần, có thể phân chia đất đá ra 2 tập lớn là đồng tách giãn (syn-rift) và sau tách giãn (post rift) thì việc dự báo có thể sẽ chi tiết hơn

Đối với số liệu địa vật lý giếng khoan, nếu có được ở các giếng trong cùng một đơn vị kiến tạo và gần thì mức

độ tin tưởng của phương pháp sẽ cao hơn

Tài liệu tham khảo

1 Lê Tuấn Việt, Vũ Sỹ Lý, Nguyễn Hồng Minh Các hoạt động kiến tạo và ảnh hưởng của nó đến quá trình hình thành và phát triển khu vực Tây - Bắc bể trầm tích Sông Hồng

từ kết quả phân tích tài liệu trọng lực và địa chấn mới 2002

2 Ren Jian-Ye, Lei Chao, Wang Shan, Li Tao, Zhang Xiao-Li Tectonic stratigraphy framework of Yinggehai Quidongnan basin and Its Implication for tectonic province division in East Sea 2011

3 Doan Tham, Le Hai An et all Regional Geology Correlation Blocks 103-107 2008

4 Petronas Sequence Stratigraphic study of block 102-106, Song Hong basin Vietnam

5 Anzoil Hanoi basin, geological evaluation 1995

6 Idemitsu Block 102 evaluation report 1995

7 Total.103-T-G-1X correlation and comparison with well 103T-H-1X

8 Idemitsu Final well report (Geology) 102-CQ-1X

9 Idemitsu Final well report (Geology) 102-HD-1X

10 Petronas Post-Drill Evaluation report 106-YT-1X

11 Total Final Well Report (Geology) 103T-H-1X

Hình 7 Quan hệ vận tốc xử lý địa chấn theo chiều sâu thời gian cấu

tạo D và giếng khoan 103-HAL-1X

Hình 8 Quan hệ vận tốc xử lý địa chấn theo chiều sâu thời gian

cấu tạo KL

12 Total Final Well Report (Geology) 103T-G-1X

13 Total Final Well Report (Geology) 107T-PA-1X

14 PIDC Final Well Report (Geology) 103-HOL-1X (in

Vietnamese)

15 PIDC Final Well Report (Geology) 103-BAL-1X (in

Vietnamese)

16 Petronas Final Well Report (Geology) 102-TB-1X

17 Petronas Final Well Report (Geology) 106-YT-1X

18 PIDC Exploration master plan, of shore Red River basin (in Vietnamese) 2004

19 Total, Vietnam Evaluation report, gulf of Tokin 1991

20 PVEP-BD Provision of AVO study services blocks

103 & 107 (Landmark Graphics Malaysia) 2010

21 PVEP POC Blocks 103&107 Hong Long - Hac Long

- Dia Long - Bach Long HIIP & Reserves Assessment Report 2011

Predicting the quality of Middle Miocene reservoir of some

undrilled prospects in North Song Hong basin

Nguyen Duong Trung, Tran Nhu Huy

Petrovietnam Domestic Exploration Production Operating Co., Ltd

Nguyen Quoc Quan

Petrovietnam Exploration Production Corporation

Summary

Song Hong basin evolution was related to the extrusion and clockwise rotation of the Indochina block, which were caused

by the collision of the Indian Plate and the Eurasian Plate The extrusion along the Red River Fault Zone accompanied by clockwise rotation of the Indochina block controlled the Tertiary sedimentation and deformation of the North Song Hong basin As the deformation varied along the Red River Fault Zone, the strong uplift and erosion in Late Miocene were only recorded in North Song Hong basin There will be a great uncertainty if we use the relationship of porosity versus depth

of drilled wells in uplifted and eroded prospects to predict that relationship for undrilled prospects of which the uplift and erosion are unknown.

A combination of seismic data and surrounding well data could help minimise the uncertainty in predicting the ship of porosity versus depth in the undrilled prospects That approach was presented in this paper and applied to Middle Miocene reservoir of prospects KL and D in North Song Hong basin.

relation-1 Giới thiệu

Thăm dò địa chấn là phương pháp rất hiệu quả để

nghiên cứu cấu trúc địa chất và các tính chất đặc trưng của

môi trường truyền sóng Tuy nhiên, việc nghiên cứu tính chất

môi trường còn gặp nhiều khó khăn do môi trường địa chất

thực tế phức tạp và khác xa với mô hình đàn hồi lý tưởng đã

sử dụng để tính toán lý thuyết Do đó, nghiên cứu tính chất

môi trường đàn hồi không lý tưởng sẽ bổ sung hoàn thiện

mô hình địa chấn gần với môi trường thực tế hơn Nhiều

nước trên thế giới đã sử dụng phối hợp các đặc trưng động

lực của sóng (biên độ, phổ tần số) và các đặc trưng động học

(thời gian và tốc độ) để nghiên cứu thành phần thạch học,

tướng môi trường, dự báo dị thường áp suất, nghiên cứu

đặc điểm chứa và dự báo chất lưu (dầu, khí)…

Trong bài báo này, tác giả giới thiệu kết quả nghiên

cứu về khả năng mới của phương pháp hấp thụ và tán sắc

tốc độ sóng địa chấn và việc ứng dụng hướng nghiên cứu

này trong tìm kiếm, thăm dò dầu khí ở Việt Nam trong thời

gian gần đây

2 Đặc trưng tán sắc tốc độ sóng địa chấn trong môi

trường chứa dầu khí

2.1 Cơ chế hấp thụ năng lượng và tán sắc tốc độ sóng

địa chấn trong các tầng chứa dầu khí

Ảnh hưởng của tính chất vật lý và trạng thái pha

(khí, lỏng) của chất lưu đến cơ chế tiêu tán năng lượng sóng là một trong những vấn đề chưa được nghiên cứu đầy đủ khi phân tích đặc trưng hấp thụ sóng địa chấn Theo tính toán lý thuyết về hấp thụ sóng, một số nghiên cứu mới đây cho rằng sự tồn tại chất lưu trong không gian rỗng và các bột khí khiến tính chất hấp thụ sóng tăng mạnh, làm thay đổi đặc trưng hấp thụ phụ thuộc vào tần số Điều đó có thể liên quan đến các quá trình xảy ra trong bản thân chất lưu Sự biến đổi trạng thái pha của dầu khí chứa trong vỉa làm thay đổi độ cứng âm học,

do đó làm tăng hệ số hấp thụ năng lượng và xuất hiện sự tán sắc tốc độ sóng trong dải tần số cao

Kết quả tính toán và thực nghiệm cho thấy sự thay đổi hệ số hấp thụ và tốc độ sóng trong môi trường dầu khí đều phụ thuộc vào tần số, đặc biệt sự thay đổi tốc

độ tỷ lệ thuận với căn bậc II của tần số Khác với dầu khí, nước có trạng thái 2 pha, do vậy cơ chế trao đổi vật chất không xảy ra bên ngoài vỉa dầu mà chỉ có thể xảy

ra ở chiều sâu rất lớn hoặc gần nguồn thủy nhiệt; không phụ thuộc vào cơ chế tiêu tán năng lượng địa chấn, sự gia tăng độ hấp thụ phải đi đôi với sự tán sắc tốc độ pha sóng Điều này xuất phát từ nguyên lý cơ bản của

mô hình môi trường đàn hồi không lý tưởng Tuy nhiên, trong nghiên cứu thăm dò địa chấn hiện chưa có công trình nào đề cập đến sự tán sắc tốc độ sóng trong dải tần số thấp

Phương pháp hấp thụ và tán sắc tốc độ sóng (absorption and velocity dispersion - AVD) đã được thử nghiệm ở mỏ Bạch Hổ, Đại Hùng và một số khu vực khác dựa trên tài liệu địa chấn 2D, 3D Kết quả cho thấy, phương pháp này khá hiệu quả, giúp khẳng định các vỉa dầu đã có và phát hiện các dị thường khác ở một số vỉa dầu khí mới Do đó, cần tiếp tục đẩy mạnh việc ứng dụng phương pháp hấp thụ và tán sắc tốc độ sóng địa chấn trong tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí ở Việt Nam nhằm mở rộng khu vực đang khai thác, tìm kiếm các đối tượng mới, gia tăng trữ lượng dầu khí với chi phí thấp nhất.

2.2 Dị thường hấp thụ và tán sắc tốc độ sóng địa chấn là

các chỉ thị dầu khí

Theo kết quả nghiên cứu cơ chế hấp thụ sóng, sự thay

đổi các tham số vật lý của chất lỏng trong trạng thái cận

bốc hơi khiến độ chịu nén tăng mạnh, giảm độ dẫn nhiệt

và sức căng bề mặt Từ đó, dẫn đến tăng độ hấp thu sóng

tần số thấp, có sự tác động qua lại giữa độ nhớt quán tính,

độ đàn hồi nhiệt của chất lưu và đất đá xung quanh Các

quá trình biến đổi trong chất lưu là không tuyến tính, độ

hấp thụ cao làm tán sắc tốc độ truyền sóng Khi thay đổi

trạng thái pha, hiện tượng trao đổi vật chất giữa các pha

xảy ra làm tán sắc tốc độ đáng kể và độ hấp thụ tăng cao

hơn so với độ hấp thụ của bản thân chất lưu trong trạng

thái bình thường

Các nhà địa vật lý Học viện Dầu khí Gubkin (Liên bang

Nga) đã nghiên cứu, thử nghiệm cơ chế hấp thụ sóng và

thấy rằng các vỉa dầu khí phân biệt với môi trường xung

quanh bởi dị thường hấp thụ cao, hiệu ứng tán sắc tốc độ

sóng phụ thuộc vào tần số địa chấn (tần số thấp) Theo

kết quả thực nghiệm, mức độ hấp thu sóng dọc trong các

vỉa chứa dầu cao hơn nhiều so với tính toán lý thuyết [1,

3] Khi phân tích số liệu tuyến địa chấn thẳng đứng, đã

phát hiện độ tán sắc tốc độ dương +5% (tăng theo tần

số) trong dải tần số10 - 70Hz tại nhiều giếng khoan có sản

phẩm dầu khí

Vì vậy, các dị thường hấp thụ và tán sắc tốc độ sóng

địa chấn đã trở thành các chỉ thị quan trọng về sự tồn tại

của vỉa dầu khí

3 Phương pháp nghiên cứu tính chất hấp thụ và tán

sắc tốc độ sóng địa chấn

3.1 Xử lý AVD trên tài liệu địa chấn phản xạ

3.1.1 Xác định gia số hấp thụ (absorption decrement)

Đối với môi trường phân lớp mỏng, gia số hấp thụ

phụ thuộc vào tần số có thể tính theo công thức:

Trong đó:

(f) là gia số hấp thụ;

W1(f) và W2(f) là phổ năng lượng được tính ở 2 cửa

sổ mà tâm là 2 thời điểm t1 và t2, cách nhau một khoảng

t = t2 - t1

Theo công thức, việc xác định gia số hấp thụ (f) khá

dễ dàng Tuy nhiên, trên thực tế chiều dày tầng hấp thụ

(hoặc vỉa dầu khí) đa phần chưa được xác định, trừ trường hợp đã có giếng khoan phát hiện dầu khí Do vậy, vấn đề đặt ra là chọn t để t1 và t2 nằm cận trên và cận dưới của tầng nghiên cứu Bên cạnh đó, hiệu quả tính toán phụ thuộc nhiều vào hiểu biết địa chất, kinh nghiệm chọn thông số của người xử lý và phương pháp tính phổ S(f) của sóng địa chấn (phổ biên độ, phổ log)

Việc xác định gia số hấp thụ (f) được thực hiện trên mạch ghi đơn hoặc mạch cộng điểm sâu chung 2D và 3D, dọc theo thời gian quan sát hoặc theo từng đối tượng có triển vọng dầu khí Kết quả xử lý bằng phần mềm AVD cho mặt cắt dị thường hấp thụ theo tuyến quan sát

3.1.2 Xác định độ tán sắc tốc độ sóng (velocity dispersion)

Độ tán sắc tốc độ sóng được xác định bằng cách thực hiện theo các chu trình chuẩn để phân tích tốc độ Các băng ghi nguyên thủy được sắp xếp theo trật tự điểm sâu chung, được lọc qua các dải tần hẹp (15 - 25, 20 - 30, 25 -

35, 30 - 40, 34 - 45, 40 - 50, 45 - 55 Hz), sau đó đưa vào xử

lý Trên mỗi dải tần, tiến hành xác định phổ tốc độ ngang trên các điểm quan sát Các giá trị tốc độ điểm sâu chung thu được trên các tần số khác nhau được thể hiện trên một biểu đồ tốc độ V(f) phụ thuộc vào tần số f và xác định

độ tán sắc tốc độ bằng giá trị dv = v/V (%)

Cần lưu ý rằng, quá trình phân tích độ tán sắc tốc độ sóng rất phức tạp, mất nhiều thời gian, do vậy chỉ nên thực hiện trên khu vực có dị thường hấp thụ, để nâng cao

độ tin cậy của phương pháp AVD

3.2 Xử lý AVD trên tài liệu tuyến địa chấn thẳng đứng

Tính chất hấp thụ và tán sắc tốc độ sóng địa chấn trong lòng giếng khoan có thể được nghiên cứu bằng tài liệu tuyến địa chấn thẳng đứng Quan sát sóng địa chấn trong giếng khoan thuận lợi hơn trên bề mặt, tránh được ảnh hưởng của các loại nhiễu: nhiễu tần số cao; điều kiện thu phát không đồng nhất; giao thoa sóng, sóng phản xạ nhiều lần trong môi trường phân lớp; ảnh hưởng phân kỳ

và khúc xạ

Phương pháp xác định gia số hấp thụ và độ tán sắc tốc độ sóng địa chấn trong giếng khoan được thực hiện theo các bước sau:

- Băng ghi tuyến địa chấn thẳng đứng được tiến hành lọc với các dải tần số hẹp khác nhau (như trong xử lý địa chấn trên mặt) để đưa vào xử lý

- Chọn cửa sổ H = H1 - H2 thích hợp để xác định gia

số hấp thụ theo công thức:

- Trong đó, SH(f) là phổ năng lượng tại chiều sâu H

Bằng cách trượt liên tục cửa sổ H từ trên xuống dưới sẽ

thu được giá trị biến thiên của gia số hấp thụ (f) dọc theo

giếng khoan

- Độ tán sắc tốc độ dv(f ) được xác định đồng thời khi

cửa sổ H trượt theo chiều sâu Tại mỗi khoảng H, tốc

độ trung bình của các dải tần số khác nhau Trên biểu đồ

dv(H) thể hiện sự biến thiên và tán sắc tốc độ theo chiều

sâu, qua đó sẽ xác định dị thường tán sắc tốc độ Kết quả

xác định (f) và dv(f) được biểu diễn trên hệ tọa độ thống

nhất theo chiều sâu H sẽ là cơ sở quan trọng để minh giải

và phát hiện các dị thường hấp thụ có liên quan đến tầng

sản phẩm

4 Ứng dụng hiệu ứng hấp thụ và tán sắc tốc độ sóng

địa chấn trong ngành dầu khí

4.1 Dự báo các mỏ dầu khí

Trong giai đoạn tìm kiếm, khi chưa có các giếng

khoan, trên cơ sở xử lý và phân tích địa chấn các dị

thường hấp thụ và tán sắc tốc độ được phát hiện bằng

phương pháp AVD có thể chỉ ra các khu vực có triển

vọng tích tụ dầu khí và loại trừ các cấu tạo (hoặc bẫy)

không có triển vọng Trong quá trình minh giải số liệu

AVD, cần sử dụng thêm các tài liệu địa chất - địa vật lý

khác nhằm tăng độ tin cậy của kết quả minh giải Việc

sử dụng phương pháp AVD trong giai đoạn này sẽ nâng

cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của công tác tìm kiếm

dầu khí

4.2 Thăm dò và thăm dò mở rộng các mỏ dầu khí

Trong giai đoạn thăm dò, khi trên mỏ đã có các giếng

khoan phát hiện dầu khí, việc sử dụng phương pháp AVD

để liên kết và đồng nhất các vỉa sản phẩm, xác định ranh

giới mỏ (contour) rất cần thiết và sẽ đem lại hiệu quả cao

Tài liệu tuyến địa chấn thẳng đứng (VSP) cho phép liên kết

một cách tương đối chính xác các dị thường hấp thụ với

các vỉa sản phẩm

Phép so sánh chuẩn hóa số liệu AVD với các số liệu

thử vỉa trong các giếng khoan trên cùng diện tích hoặc

khu vực lân cận cho phép xác định và chính xác ranh giới

vỉa sản phẩm Không phụ thuộc vào dạng bẫy (cấu tạo

hay phi cấu tạo), phương pháp này giúp tăng tỷ lệ thành

công của công tác khoan thăm dò Trong trường hợp này,

sẽ tránh được ảnh hưởng sai số xây dựng bản đồ cấu tạo

và thay đổi thành phần thạch học Ngoài ra, việc phân tích tổng hợp kết quả xử lý tài liệu địa chấn theo AVD và AVO (amplitude versus of set) còn mở ra khả năng phân biệt được loại chất lưu (dầu hay khí), bởi vì dị thường AVD chỉ thị sự hiện diện của dầu và khí, còn dị thường AVO phát hiện vùng bão hòa khí

4.3 Giám sát tình trạng mỏ dầu khí bằng địa chấn (seismic monitoring)

Nhiệm vụ giám sát địa chấn mỏ dầu khí đang khai

thác là rất cần thiết khi số lượng giếng khoan giám sát còn

ít Khả năng xác định ranh giới vỉa sản phẩm bằng AVD có thể ứng dụng để giám sát sự thay đổi vỉa trong quá trình khai thác Trong trường hợp này, tất cả các điều kiện địa chất mỏ vẫn giữ nguyên và chỉ có vỉa dầu khí thay đổi do khai thác Do đó, việc xác định các thông số hấp thụ (f), dv(f) cho phép nghiên cứu sự thay đổi tình trạng mỏ qua thời gian khai thác Công tác giám sát địa chấn được thực hiện bằng cách quan sát địa chấn 4D lặp lại trong một thời gian nhất định

4.4 Kiểm tra các kho tàng trữ khí ngầm bằng AVD

Quá trình này tương tự quá trình giám sát mỏ

4.5 Tăng hệ số thu hồi dầu

Trạng thái 2 pha của chất lưu (khí - lỏng) tạo nên dị thường hấp thụ sóng địa chấn Trên thực tế, trạng thái này không ổn định và chịu tác động của sóng địa chấn rất lớn, dưới áp lực của sóng khối (sóng dọc) trạng thái khí của dầu sẽ tăng độ kết hợp và chuyển từ pha khí sang pha lỏng (dầu) Sử dụng hiệu ứng này có thể giúp tăng sản lượng dầu ở thể lỏng, do đó làm tăng lượng dầu thu hồi ở các mỏ khai thác đến giai đoạn cuối

5 Một số kết quả áp dụng phương pháp AVD ở Việt Nam

Phương pháp AVD đã được sử dụng trong tìm kiếm, thăm dò dầu khí và cho các kết quả rất khả quan ở Tây Siberia (Liên bang Nga), Trung Quốc, Nam Mỹ, vùng biển Barent Trong bài báo này, tác giả chỉ giới thiệu một số kết quả ban đầu của việc áp dụng phương pháp AVD trong tìm kiếm, thăm dò dầu khí ở Việt Nam

Phương pháp AVD đã được thử nghiệm ở các bể trầm tích Sông Hồng, Cửu Long và Nam Côn Sơn với các điều kiện địa chất khác nhau với mục đích áp dụng thử nghiệm một số tuyến địa chấn 2D, 3D và tài liệu tuyến địa chấn thẳng đứng đã được lựa chọn để xử lý theo phần mềm AVD

5.1 Nghiên cứu AVD trên tài liệu địa chấn phản xạ

5.1.1 Tuyến A (bể Cửu Long)

Tuyến A cắt ngang qua mỏ Bạch Hổ và qua các giếng

khai thác dầu (420, BT-2, 417) kết quả xử lý có phát hiện

các dị thường hấp thụ (Hình 1) Dị thường A1 (1.1) (x =

141 - 280; t = 2.100 - 2.300ms), có khả năng liên quan đến

các vỉa dầu đã được phát hiện trong tầng Miocen hạ, nằm

kề áp trên móng

Dị thường A2 (1.2) (x = 421 - 505; t = 3.000 - 3.300ms)

có biên độ cao, kích thước lớn, xét về vị trí và chiều sâu

có thể liên quan đến các tích tụ dầu khí trong trầm tích

Oligocen ở cánh sụt phía Đông cấu tạo Bạch Hổ Tuy

nhiên, nếu liên kết với 2 tuyến song song ở phía Bắc

(T A1309 3D và T 0402024) ở thời gian 3.000 - 3.200ms và

giếng khoan 1107, nơi có vỉa dầu, thì đây là phần kéo dài

của vỉa dầu cánh Đông của mỏ này

5.1.2 Tuyến B (bể Sông Hồng)

Tuyến cát cắt qua cấu tạo Bạch Trĩ và giếng khoan

112-BT-1X tồn tại một số dị thường hấp thụ, trong đó các

phát hiện 2 dị thường đáng chú ý hơn cả (Hình 2)

Cần lưu ý, tại giếng khoan 112-BT-1X chỉ phát hiện được một số dị thường nhỏ nằm ở cánh Tây Bắc và Đông Nam, có thể liên quan đến trầm tích Oligocen phủ trên thành hệ trước Kainozoi Điều đó có thể giải thích vì sao giếng 112-BT-1X khoan trúng nóc cấu tạo nhưng không gặp đối tượng chứa dầu khí

5.1.3 Tuyến C và D (bể Nam Côn Sơn)Các tuyến C và D cắt qua mỏ Đại Hùng thuộc bể trầm tích Nam Côn Sơn được chọn để xử lý AVD toàn diện hơn,

sử dụng các phần mềm xử lý hấp thụ và tán sắc tốc độ trên tài liệu địa chấn 3D trên mặt và tài liệu tuyến địa chấn thẳng đứng (các giếng 1X, 3X, 4X và 8X) Gia số hấp thụ được xác định theo 2 phương pháp so sánh phổ và mô hình hóa (so sánh mô hình lý thuyết và thực nghiệm nhằm đạt độ tương ứng tối đa với số liệu thực tế) Sự hiện diện các giếng khoan làm chuẩn đã cho phép chọn các thông số xử lý tối ưu để giải quyết nhiệm vụ phát hiện tầng sản phẩm

Trên tuyến C phát hiện khá nhiều dị thường hấp thụ (Hình 3) trong đó có 3 dị thường đáng lưu ý:

- Dị thường C1 (3.1) (x = 470 - 590; t = 2.200 - 2.400ms, tương đương 2.900 - 3.100m) Số liệu tính gia số hấp thụ

bằng tài liệu tuyến địa chấn thẳng đứng ở giếng 4X cho thấy ở chiều sâu từ 2.800m

có dị thường hấp thụ mạnh Giá trị tán sắc tốc độ sóng ở tọa độ X = 512 và 560, t = 2.300ms đạt đến +5 - 6% Liên kết dị thường này với kết quả thử vỉa tại giếng 4X cho thấy

có sự trùng hợp với tập cát kết chứa dầu tuổi Miocen dưới, nằm trực tiếp trên móng

- Dị thường C2 (3.2) (x = 840 - 9.000;

t = 2.600 - 2.700ms, tương ứng với chiều sâu 3.600 - 4.000m) Độ tán sắc tốc độ đạt đến +5% Dị thường này được thể hiện ở cả 2 chỉ tiêu gia số hấp thụ và độ tán sắc tốc độ trùng hợp và có giá trị cao, do đó có nhiều khả năng liên quan đến vỉa dầu khí

- Dị thường C3 (3.3) nằm ở phần phía Tây (x = 117 - 407; t = 1.600 - 1.700ms, tương đương chiều sâu 1.800 - 2.000m) gồm nhiều đoạn không liên tục và không kéo dài đến vị trí giếng khoan 4X Theo phân tích, dị thường này có thể liên quan đến tập carbonate trong phần trên của trầm tích

Hình 1 Mặt cắt gia số hấp thụ tuyến A

Hình 2 Mặt cắt gia số hấp thụ tuyến 89-850

Miocen giữa, phát triển tương đối trên toàn mỏ Theo kết

quả thử vỉa ở GK 1X và 8X, đá carbonate có chứa dầu khí,

nhưng ở giếng 4X không có biểu hiện dầu khí Tại điểm

X = 235 và 274, t = 1.700ms, độ tán sắc tốc độ dv = 0 Vì

vậy, dị thường C3 có độ tin cậy thấp

Trên tuyến D phát hiện một số dị thường tương đối

mạnh (Hình 4)

- Dị thường D1 (4.1) (X = 380 - 580; t = 1.700 -

1.800ms, tương đương với chiều sâu 2.000 - 2.150m), độ

tán sắc tốc độ tại các điểm 407, 528, 540 đạt đến +6% Trong khi đó, tại các điểm

330, 726, 840 nằm ngoài dị thường hấp thụ

dv = 0 Liên kết tài liệu giếng khoan 1X và 8X cho thấy đây là tập đá carbonate có chứa dầu đáng kể

- Dị thường D2 (4.2) nằm trong vùng các giếng 1X và 8X (X = 400 - 600; t = 2.500

- 2.600ms, tương ứng với chiều sâu 4.000 - 4.200m) Ở đây không có số liệu phân tích tốc

độ và bức tranh sóng khá phức tạp Tuy nhiên,

dị thường D2 có thể đồng nhất với vỉa dầu khí

đã được phát hiện trong tập cát kết có tuổi Miocen dưới, nằm trực tiếp trên móng.Qua sự phân bố các dị thường hấp thụ

và tán sắc tốc độ trên 2 tuyến C và D, tác giả cho rằng nếu có mạng lưới tuyến khảo sát dày hơn có thể khoanh được bình độ dị thường, nghĩa là có thể xác định được ranh giới các vỉa sản phẩm

5.2 Nghiên cứu AVD trên tài liệu tuyến địa chấn thẳng đứng

Để kiểm tra độ tin cậy của các dị thường hấp thụ và

nghiên cứu hiệu ứng không đàn hồi trên tần số địa chấn

đã tiến hành xử lý tài liệu tuyến địa chấn thẳng đứng của một số giếng trên mỏ Đại Hùng để xác định gia số hấp thụ

và tán sắc tốc độ pha Ví dụ điển hình ở giếng 8X, ở chiều sâu từ 3.700m xuất hiện dị thường gia số hấp thụ mạnh (Hình 5a) và dị thường tán sắc tốc độ (Hình 5b), chiều sâu các dị thường trùng hợp với nhau và rất phù hợp với tầng sản phẩm trong giếng khoan này Điều đó chứng minh độ tin cậy cao của kết quả xử lý bằng phương pháp này trong giếng khoan

6 Kết luận

Hiệu quả của việc ứng dụng hiệu ứng hấp thụ và tán sắc tốc độ sóng địa chấn phụ thuộc vào tần số trong môi trường chứa dầu khí đã được chứng minh bằng lý thuyết

và thực nghiệm Các thông số này đã trở thành các chỉ thị

sự hiện diện dầu khí trong môi trường trầm tích Phương pháp AVD đã được ứng dụng trong tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí ở nhiều nước trên thế giới và mang lại hiệu quả kinh tế cao

Phương pháp AVD đã được áp dụng thử nghiệm ở Việt Nam và đem lại kết quả rất khả quan, mở ra hướng mới trong công tác tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu

khí Tuy nhiên, cần phải nghiên cứu hoàn thiện và phát

triển phương pháp AVD để mở rộng khả năng ứng dụng

phương pháp này trong công nghệ dầu khí, nhất là ở đối

tượng như móng granite nứt nẻ

Tài liệu tham khảo

1 M.B.Rapoport, L.I.Rapoport, V.I.Ryjkov Seismic

absorption and velocity dispersion - The indicators of

hydrocarbons Special Report 1994

2 A.I Best, C McCann, J Sothcott The relationships

between the velocities, attenuations and petrophysical

properties of reservoir sedimentary rocks Geophysical

Prospecting 1994; 42 (2): p 151-178

3 M.B.Rapoport and V.I.Ryjkov Seismic velocity

dispersion an indicator of hydrocarbons Abstracts of

papers, 64 SEG Meeting Los Angeles 1994

4 Чыонг Минь Определение частотных спектров отраженных волн по сейсмических ансамблям Геология и рaзведка 11/1986 Москва 1986

5 M.B.Rapoport, V.I.Ryjkov, L.I.Rapoport, V.E.Parniket, V.A.Kateli, I.G.Binkin The oil prospecting using seismic attributes as predictors of reservoir properties and l uid saturation 67th Ann, Internat Mtg SEG 1997

6 M.B.Rpoport, V.I.Ryjkov, M.M.Tikhomirov Seismic monitoring system project for Arctic shelf i elds Gubkin Oil

& Gas Academy, Russia

7 M.B.Rapoport, Trương Minh và nnk Các khả năng mới của phương pháp địa chấn trong thăm dò khai thác dầu khí Báo cáo Hội thảo, Hà Nội - Vũng Tàu 10/1998

8 Trương Minh, Phạm Dương và nnk Báo cáo kết quả

xử lý AVD tại Liên bang Nga 1999

Application of seismic wave absorption and velocity dispersion

in petroleum exploration and production

in petroleum exploration to perform the following tasks: identifying petroleum reservoirs in the wells according to vertical seismic proi le (VSP) and acoustic data; predicting and discovering petroleum reservoirs based on surface seismic data; monitoring petroleum reservoirs under production; controlling underground gas storage; and increas- ing oil recovery coefficient.

The “Absorption and Velocity Dispersion - AVD” method has been tested in Vietnam on some 2-D and 3-D seismic data recorded in Bach Ho and Dai Hung fields and in other areas The results obtained show that the effectiveness of the AVD method is quite good, as it confirms the existing petroleum reservoirs and discovers the other anomalies in new hydrocarbon reservoirs It is, therefore, essential to increase the application of seismic wave absorption and velocity dispersion method in petroleum prospecting, exploration and production in order to enlarge the production areas, discover new exploration and production sites, and increase hydrocarbon reserves at the lowest costs

1 Giới thiệu

Công tác nghiên cứu đánh giá khả năng áp dụng các

biện pháp nâng cao hệ số thu hồi dầu được tiến hành

từ đầu năm 2000 cho các đối tượng đang khai thác tại

mỏ Bạch Hổ Trong đó, đối tượng cát kết Miocen hạ được

quan tâm nhiều nhất do là đối tượng khai thác truyền

thống, có thể ứng dụng ngay kết quả nghiên cứu để

nâng cao hệ số thu hồi dầu Một số phương pháp hóa học

(hoạt tính bề mặt, dung môi ) được bơm ép thử nghiệm

đã đem lại những kết quả ban đầu, song cũng cho thấy

khó khăn và thách thức khi áp dụng các phương pháp

nâng cao hệ số thu hồi dầu cho các đối tượng khai thác

tại mỏ Bạch Hổ cũng như toàn bể trầm tích Cửu Long

Sau thời gian dài áp dụng phương pháp bơm ép

polymer (từ những năm 70 của thế kỷ XX), các nghiên

cứu cho thấy dung dịch polymer được bơm vào vỉa giúp

cải thiện tỷ số độ linh động và nâng cao hệ số quét Tuy

nhiên, theo kết quả áp dụng thực tế tại một số mỏ thì

dung dịch polymer chỉ làm tăng nhẹ lực đẩy mao dẫn,

do lượng dầu khai thác thêm có cơ chế mao dẫn rất nhỏ

so với dầu được polymer quét mở rộng diện tích theo cả

diện và mặt cắt [3]

Trong những nghiên cứu gần đây, nhiều nhà khoa

học đã đề cập đến khả năng tăng cường hệ số đẩy dầu

của dung dịch polymer có độ nhớt cao [3], [4] (điều chỉnh

giảm mạnh hệ số độ linh động M) Kết quả thí nghiệm

bơm ép dung dịch co-polymer chịu nhiệt với nồng độ

cao qua mẫu lõi Miocen hạ mỏ Bạch Hổ cho thấy tổng lượng dầu gia tăng thêm đạt trung bình 12,1% so với sử dụng phương pháp bơm ép nước [2]

Trên cơ sở kết quả tổng lượng thu hồi dầu qua mô hình vỉa phân lớp [1], một số mô hình sửa đổi đã thực hiện tại Phòng Thí nghiệm Công nghệ mỏ - Viện Dầu khí Việt Nam nhằm chi tiết hóa từng phần dầu thu hồi Từ kết quả thực nghiệm, các cơ chế đẩy dầu và cải thiện hệ số quét của dung dịch polymer được khảo sát và đánh giá hiệu quả Hiểu rõ các cơ chế đẩy - quét sẽ tạo điều kiện thuận lợi khi thiết kế các sơ đồ bơm ép thực tế cho đối tượng nghiên cứu

Tổng công ty Thăm dò Khai thác Dầu khí

ThS Nguyễn Hoàng Đức, ThS Nguyễn Bảo Trung

Viện Dầu khí Việt Nam

Tóm tắt

Vỉa chứa dầu Miocen hạ mỏ Bạch Hổ đang là đối tượng nghiên cứu chính cho các phương pháp nâng cao hệ số thu hồi dầu bằng bơm ép hóa chất như polymer hay chất hoạt tính bề mặt Những nghiên cứu gần đây đề cập đến khả năng tăng cường hệ số đẩy dầu bằng dung dịch polymer Kết quả thí nghiệm bơm ép dung dịch co-polymer chịu nhiệt với nồng độ cao qua mẫu lõi Miocen hạ mỏ Bạch Hổ cho thấy tổng lượng dầu gia tăng thêm đạt trung bình 12,1% so với sử dụng phương pháp bơm ép nước [1] Hiểu rõ các cơ chế đẩy - quét sẽ tạo điều kiện thuận lợi khi thiết kế các sơ đồ bơm ép thực tế cho đối tượng nghiên cứu, bài báo giới thiệu các kết quả thí nghiệm nhằm khảo sát chi tiết các cơ chế đẩy dầu và cải thiện hệ số quét của dung dịch polymer qua mẫu lõi.

Hình 1 Kết quả khảo sát độ bền nhiệt dung dịch polymer bức xạ

A-806 [2]

bức xạ) có một số đặc tính vượt trội so với các loại

polymer khác bởi khả năng chịu nhiệt độ cao tới 130oC

và bền trong môi trường nước có độ khoáng hóa cao

tương đương nước biển Dung dịch polymer A-806 cũng

được pha chế từ nước biển với độ muối tương đương

25.000ppm Kết quả khảo sát độ bền nhiệt thông qua

giá trị độ nhớt của dung dịch (Hình 1) cho thấy dung

dịch tương đối ổn định theo thời gian với độ nhớt trong

khoảng 5cP tại điều kiện vỉa (nhiệt độ 120oC và áp suất

20,4 MPa)

3 Đặc tính tầng chứa Miocen hạ mỏ Bạch Hổ và hiện

trạng khai thác

Thân dầu Miocen hạ mỏ Bạch Hổ thuộc dạng cát

kết phân lớp mỏng, xen kẽ với các lớp bột kết và sét kết

Trên diện tích mỏ, thân dầu được phân chia thành 2 khối

rõ ràng (khối Bắc và khối Trung tâm) theo chế độ thủy

động Lượng dầu tại chỗ của khối Trung tâm là 8 triệu tấn

và của khối Bắc là 11 triệu tấn Theo mặt cắt, thân dầu

gồm 5 tầng sản phẩm (từ tầng 23 - 27) trong đó tầng 23

là tầng sản phẩm chính với chiều dày có thể đạt tới 20m

trong một số giếng khoan Độ thấm của các tầng biến

thiên trong khoảng rộng, từ vài mD tới hàng nghìn mD

(2 - 2.500mD đối với tầng 23) và độ rỗng trung bình đạt

18% Hệ số phân lớp của các tầng tương đối cao (3,25 đối

với tầng 23) [1] Độ bão hòa dầu ban đầu của vỉa có giá

trị trung bình 49% và ranh giới dầu nước toàn đối tượng

nằm tại độ sâu 2.971m

Dầu vỉa thuộc loại có tỷ trọng trung bình với giá trị

trọng lượng riêng dầu đã tách khí đạt 865kg/m3, tỷ số khí

- dầu từ 100m3/tấn (khối Trung tâm) tới 140m3/tấn (khối

Bắc) Nhiệt độ vỉa trung bình từ 90 - 110oC tương ứng với

chiều sâu các tầng sản phẩm từ 2.760 - 3.000mTVDSS Áp

suất vỉa ban đầu được lấy với giá trị 28,8MPa

Tính đến đầu năm 2011, đã có trên 60 giếng được

khoan vào vỉa mỏ Bạch Hổ Hiện có 31 giếng khai thác

và 7 giếng bơm ép đang hoạt động Phương pháp

gaslift được áp dụng cho hầu hết các giếng khai thác

Tổng lượng dầu đã khai thác được từ thân dầu đạt 5,4

triệu tấn, tương ứng với hệ số thu hồi 28,4% Riêng khối

Bắc khai thác 3,8 triệu tấn, đạt 87% lượng dầu có thể

khai thác được Tuy nhiên, độ ngập nước của các giếng

rất cao (trên 72%) Do đó, một lượng lớn dầu (ước tính

khoảng trên 9 triệu tấn) còn nằm lại trong vỉa sau quá

trình khai thác bằng phương pháp bơm ép nước và là

tiềm năng rất lớn cho các phương pháp nâng cao hệ số

thu hồi dầu

4 Thí nghiệm bơm ép polymer cho mô hình vỉa phân lớp

Mô hình vỉa phân lớp được các chuyên gia Vietsovpetro xây dựng từ 4 nửa mẫu lõi tầng chứa Miocen hạ mỏ Bạch

Hổ Các mẫu được lựa chọn để có hai nửa mô hình vỉa có

độ thấm khác biệt nhau: từ 50 - 100mD so với 900 hoặc hàng nghìn mD Mô hình này mô phỏng gần chính xác sự phân lớp bất đồng nhất tự nhiên trong thực tế vỉa chứa, cho phép nghiên cứu xác định hiện tượng dòng chảy chéo xảy ra giữa các lớp trong quá trình bơm ép nước và polymer Trong thực tế khai thác đối tượng Miocen hạ, hiện tượng vọt nước sớm xảy ra ở các lớp có độ thấm lớn

do có sự hỗ trợ năng lượng từ nước biển và nước bơm ép khi áp dụng duy trì áp suất vỉa với tỷ số độ linh động được đánh giá vào khoảng M = 5

Hình 2 Kết quả thí nghiệm bơm ép polymer [1]

Hình 3 Bơm ép polymer qua mô hình phân lớp

Thí nghiệm bơm ép polymer nâng cao hệ số thu hồi

dầu qua mô hình phân lớp tại điều kiện vỉa, sử dụng

dầu mô phỏng độ nhớt, nước vỉa và dung dịch polymer

A-806 nồng độ 2.500ppm Dung dịch polymer được

bơm vào thời điểm mô hình vỉa đã bị ngập nước hoàn

toàn (sau khi kết thúc bơm đẩy dầu bởi nước) Thể tích

nút dung dịch polymer bơm ép được lựa chọn bằng

25% thể tích không gian rỗng của mô hình Sau khi bơm

ép hết lượng polymer, nước tiếp tục được bơm vào mô

hình nhằm thực hiện quá trình bơm đẩy dầu một cách

liên tục

Có 8 mô hình vỉa phân lớp đã được thực hiện,

trong đó 7 mô hình thực hiện tại Phòng Thí nghiệm của

Vietsovpetro và 1 mô hình thực hiện tại Phòng Thí nghiệm

Công nghệ mỏ - Viện Dầu khí Việt Nam Kết quả cho thấy

gia tăng thu hồi dầu thay đổi trong khoảng 4,8 - 16,6%,

trung bình đạt 12,1% Theo báo cáo kết quả nghiên cứu

[2] đã khẳng định mức độ cải thiện hệ số quét dầu do ảnh

hưởng dòng chảy chéo giữa các lớp tiếp giáp nhau và có

độ thấm khác biệt lớn (Hình 2 và 3)

Trên cơ sở hợp tác nghiên cứu khoa học và kiểm tra

chéo giữa các phòng thí nghiệm về nâng cao hệ số thu

hồi dầu, Phòng Thí nghiệm Công nghệ mỏ đã thực hiện

mẫu thứ 8 theo mô hình phân lớp Kết quả cho thấy lượng

dầu thu hồi do bơm ép nút polymer đạt tới 16,6%, động

thái đẩy thêm dầu cũng hoàn toàn thống nhất với các thí

nghiệm đã thực hiện tại Vietsovpetro [1]

Cơ chế thu hồi dầu khi bơm ép polymer qua mô hình

phân lớp được đánh giá là sự điều chỉnh hướng chảy của

dòng nước bơm ép từ đới có độ thấm cao lên đới có độ

thấm thấp, làm tăng hệ số quét dầu bởi nước bơm ép

do có tác động của nút polymer

chuyển động chậm (Hình 3) Tuy

nhiên, phân tích sơ đồ và quy

trình bơm đẩy cho thấy ngoài cải

thiện hệ số quét, nút polymer có

độ nhớt cao cũng được đẩy dần

dần trong đới có độ thấm cao

Như vậy, nút polymer này cũng có

khả năng đẩy thêm dầu trong đới

có độ thấm cao, tức là cải thiện

hệ số đẩy dầu trong vùng đã bị

nước quét qua Trong khi đó, kết

quả mới chỉ đưa ra tổng lượng

dầu thu hồi thêm sau khi bơm ép,

động thái khai thác dầu cũng rất

khó phân tích chi tiết

5 Kết quả khảo sát cơ chế đẩy dầu

Từ kết quả đẩy dầu của mẫu thứ 8, nhóm tác giả đã thực hiện khảo sát chi tiết các cơ chế đẩy và quét dầu của nút polymer bằng cách sửa đổi mô hình và quy trình bơm đẩy dầu: đẩy dầu bởi dung dịch polymer trong phần mẫu

có độ thấm lớn sau khi đã bơm nước; đẩy dầu bởi dung dịch polymer trong phần mẫu có độ thấm nhỏ sau khi đã bơm nước

Cả 2 mô hình chi tiết này đều được thực hiện trên cùng điều kiện thí nghiệm (áp suất, nhiệt độ và thể tích bơm đẩy) Các mẫu lõi được lựa chọn với độ đồng nhất cao và được xử lý hết chất lưu (polymer, dầu và nước) trong hệ thống lỗ rỗng sau khi bơm ép Công việc tái tạo mẫu về trạng thái ban đầu được thực hiện bằng cách ngâm mẫu (đã tạo bão hòa nước và dầu ban đầu) trong dầu ở nhiệt

độ cao, thời gian 2 tuần Phần mẫu lõi không mô phỏng

sẽ được lắp đặt các nút đặc bằng thép không có độ rỗng,

độ thấm Tốc độ bơm đẩy nước cũng như nút polymer đều được thiết kế tương đương với dịch chuyển 30 - 60cm/ngày (1 - 2 feet/ngày)

Kết quả bơm đẩy của cả 3 mô hình được trình bày trên Hình 4

Mô hình vỉa phân lớp do Phòng Thí nghiệm Công nghệ mỏ - Viện Dầu khí Việt Nam thực hiện có độ thấm lớn

và hệ số thu hồi dầu tăng thêm do bơm ép polymer đạt giá trị cao nhất với 16,6% Mặc dù hệ số khác nhau tương đối Kcao/Kthấp = 6 nhưng hệ số thu hồi dầu cuối cùng đạt gần 70% và sau bơm ép nước đạt 52% Hai mô hình bơm

ép riêng lẻ cũng cho hệ số thu hồi dầu rất cao khi bơm ép nước và bơm ép polymer

Hình 4 Kết quả bơm đẩy dầu của các mô hình bơm ép polymer sửa đổi

Bơm nước

Bơm polymer (0,25Vrỗng) Bơm nước

Thể tích chất lưu bơm ép, V bơm/Vrỗng

Động thái thu hồi dầu do bơm ép nước cho thấy

phần mẫu có độ thấm lớn sẽ thu hồi dầu nhanh hơn

và cao hơn so với phần mẫu có độ thấm thấp Cả 2 mô

hình bơm ép riêng lẻ đều chứng tỏ mức độ đồng nhất

cao trong mẫu, tuy nhiên mẫu có độ thấm nhỏ sẽ đạt

hệ số thu hồi dầu chậm hơn Xét trên mô hình ghép,

động thái thu hồi dầu do bơm ép nước cho thấy nước

đã quét qua cả phần mẫu có độ thấm thấp, đồng thời

lượng dầu thu hồi còn có sự đóng góp của hiện tượng

mao dẫn giữa phần dầu của phần thấm thấp và phần

nước đã quét qua của phần thấm cao hơn (Hình 5) Tổng

lượng dầu thu hồi sau bơm ép nước của các mô hình

riêng lẻ có giá trị cao hơn so với mô hình ghép, nhưng

không nhiều

Kết quả gia tăng thu hồi dầu do bơm ép polymer

của 2 mô hình riêng lẻ chứng tỏ phương pháp này đã cải

thiện đáng kể hệ số đẩy dầu trong hệ thống lỗ rỗng (ED)

Lượng dầu gia tăng thu hồi do bơm ép polymer cho mô

hình độ thấm lớn đạt 7,6% và cho mô hình độ thấm nhỏ

đạt 10,4% Động thái thu hồi dầu cho thấy các phần mẫu

riêng lẻ đã được polymer quét lại đạt khoảng 90% diện

tích mà nước đã quét, nhất là đối với mô hình phần mẫu

có độ thấm lớn Tổng lượng dầu thu hồi gia tăng từ bơm

ép polymer của 2 mô hình riêng lẻ đạt khoảng 18%, cao

hơn so với mô hình ghép 1,4% và thể hiện tính bất đồng nhất của mô hình ghép

Giá trị chênh lệch 1,4% cho thấy hiệu quả quét thêm của nút polymer cho mô hình ghép (với độ thấm lớn) đạt không cao do sơ đồ dòng chảy chéo không đạt được hiệu quả tối đa như các mô hình ghép có độ thấm thấp hoặc trung bình Trên sơ đồ bơm đẩy (Hình 5), dòng chảy chéo chỉ quét thêm phần diện tích nhỏ chứa dầu dư của phần

có độ thấm thấp, trong đó chủ yếu quét lại phần diện tích

mà nước đã quét qua hoặc mao dẫn đã lấy dầu Ngoài ra, khoảng cách giữa 2 nút polymer trong 2 phần mẫu cũng là yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất quét của dòng chảy chéo.Động thái khai thác dầu do bơm ép polymer của các

mô hình cho thấy phần mẫu càng đồng nhất, mặt phân cách polymer - dầu càng ổn định và thời gian nút polymer tới giếng khai thác sẽ lâu hơn nhiều so với mô hình ghép

có tính bất đồng nhất cao hơn Lợi thế tốt nhất của vỉa chứa đồng nhất khi áp dụng bơm ép polymer là hệ số nước (water cut) trong dòng sản phẩm của giếng khai thác sẽ giảm nhanh, mạnh và cũng tăng lại rất nhanh

6 Kết luận

Cơ chế đẩy dầu bằng bơm ép dung dịch polymer cho nâng cao hệ số thu hồi dầu bao gồm cải thiện hệ số quét,

Hình 5 Cơ chế đẩy dầu của polymer qua mô hình phân lớp

Bắt đầu quá trình đẩy nước

Sau quá trình đẩy nước

hệ số độ linh động và hệ số đẩy dầu Để áp dụng cho đối

tượng Miocen dưới mỏ Bạch Hổ, dung dịch polymer cần

phải có đặc tính bền nhiệt trong thời gian dài trong điều

kiện môi trường vỉa chứa Dung dịch polymer có số hiệu

A-806 của Viện Nghiên cứu Hạt nhân (Đà Lạt) có thể áp

dụng hiệu quả cho đối tượng nghiên cứu Hệ số gia tăng

thu hồi dầu qua mẫu lõi đạt trên 16% và có thể đạt được

trong thực tế áp dụng với thời gian ngắn do không phải

thay đổi hệ thống khai thác

Bên cạnh đó, cần tiếp tục nghiên cứu: mô phỏng

các cơ chế và phương pháp bơm ép polymer trên mô

hình số, phân tích động thái khai thác vỉa và hiện trạng

các công trình biển, hệ thống khai thác; tối ưu thể

tích nút dung dịch polymer đối với từng giếng và cụm

giếng; tối ưu nồng độ dung dịch polymer cho phù hợp

với tính bất đồng nhất của vùng vỉa; tối ưu thời điểm

bơm ép và kiểm soát nút dung dịch polymer nhằm phát

huy hiệu quả quét chéo giữa các tầng có mức độ bất

đồng nhất cao

Tài liệu tham khảo

1 Lê Đình Lăng và nhóm tác giả Một số nghiên cứu gia tăng thu hồi dầu cho các mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học và Công nghệ Quốc tế “Dầu khí Việt Nam 2010 - Tăng tốc phát triển” 2010: p 937 - 948

2 Nguyễn Hải An, Hồ Anh Phong Báo cáo kết quả thử nghiệm bơm ép polymer biến tính bức xạ A-806 Lưu trữ Phòng Thí nghiệm Công nghệ mỏ - Viện Dầu khí Việt Nam

2008

3 Wang Demin, et al Study of the Mechanism of polymer solution with visco-elastic behavior increasing microscopic oil displacement ei ciency and the forming of steady “oil threat” l ow chanels Paper No SPE 68723 SPE Asia Pacii c Oil and Gas Conference and Exhibition April

17 - 19, 2001

4 Yang Fuline, et al High concentration polymer

l ooding is successful Paper No SPE 88454, SPE Asia Pacii c Oil and Gas Conference and Exhibition Oct 18 - 20, 2004

Summary

The Bach Ho Lower Miocene reservoir is currently the main object for research on enhanced oil recovery (EOR) by injecting chemicals such as polymer or surfactant solution Studies in recent years have mentioned the ability of polymer solution to enhance the displacement efficiency The results of experimental high-concentration heat-resistant co-polymer injection through core plugs from Bach Ho Lower Miocene reservoirs showed that the volume of oil displaced was increased by 12.1% as compared with water injection A better understanding of the displacement-sweep mechanism will facilitate the design of actual injection scheme for the study reservoirs This paper presents the results of experiments to examine in detail the displacement mechanisms and improve the sweep efficiency of polymer solution.

Investigating the mechanism of oil displacement by polymer flooding through Bach Ho Lower Miocene core plugs

Nguyen Hai An

Petrovietnam Exploration Production Corporation

Nguyen Hoang Duc, Nguyen Bao Trung

Vietnam Petroleum Institute

1 Mở đầu

Trong lĩnh vực xúc tác dị thể, alumina (Al2O3) là vật liệu

thu hút sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học

do có những tính chất phù hợp để làm vật liệu hấp phụ

và làm chất mang cho xúc tác Trong đó, -Al2O3 là dạng

thù hình được sử dụng phổ biến nhất do có diện tích bề

mặt riêng lớn, cấu trúc xốp đồng đều, có khả năng phân

tán tốt pha hoạt tính, bền nhiệt, bền cơ [1] Đặc tính hấp

phụ của -Al2O3 được dùng để tách các hợp chất đa vòng,

các chất hữu cơ dễ bay hơi, một số chất độc trong khói

thuốc lá hoặc tách asen, l uorine trong nước sinh hoạt

Trong công nghiệp lọc hóa dầu, -Al2O3 có rất nhiều ứng

dụng quan trọng trong việc làm khô chất lỏng và khí, hấp

phụ chọn lọc trong ngành xăng dầu [2] -Al2O3 mao quản

trung bình có thể hấp phụ hỗn hợp của các hydrocarbon

nhẹ (C1 - C3), hoặc các khí có nhiệt độ sôi thấp Để làm giàu

và tinh chế các phân đoạn dầu như phân tách các hợp

chất vòng từ các parai n hay olei n, người ta thường sử

dụng nhôm oxide để hấp phụ hỗn hợp các vòng thơm,

vòng no, các hydrocarbon chưa bão hòa có nhiệt độ sôi

cao, các hợp chất màu từ sáp, dầu, chất béo [3]

Tuy nhiên một trong những ứng dụng quan trọng

nhất của -Al2O3 là làm chất mang trong lĩnh vực xúc tác

do có diện tích bề mặt riêng lớn hỗ trợ sự phân tán đều

các tâm hoạt tính trên bề mặt và cấu trúc mao quản có

thể điều chỉnh dễ dàng -Al2O3 có thể ứng dụng làm xúc

tác cho nhiều loại phản ứng khác nhau: steam reforming

[4], dehydro hóa [5], dehydro hóa đóng vòng [6] Một

ví dụ điển hình khác là -Al2O3 sử dụng làm chất mang cho xúc tác Pt/-Al2O3 trong quá trình isome hóa, trong

đó Pt có chức năng oxy hóa khử xúc tiến cho phản ứng hydro-dehydro hóa còn -Al2O3 đóng vai trò chất mang

có tính acid thúc đẩy cho phản ứng chuyển hóa mạch carbon [3] và hỗ trợ sự phân tán tâm hoạt tính Pt Với đặc tính bền cơ, bền nhiệt, -Al2O3 còn giúp gia tăng độ bền của xúc tác khi hoạt động ở điều kiện phản ứng khắc nghiệt Ngoài ra, chất mang này có chi phí không cao, nguồn nguyên liệu dồi dào Vì vậy, -Al2O3 là chất mang phổ biến nhất hiện nay để tổng hợp các loại xúc tác công nghiệp

Quá trình tổng hợp -Al2O3 trên thế giới chủ yếu được thực hiện theo 2 phương pháp chính: kết tủa và sol-gel [7] Một số công trình nghiên cứu điều chế -Al2O3 theo hướng này thu được sản phẩm có bề mặt riêng khá tốt (150 - 300m2/g) và sự phân bố kích thước lỗ xốp khá đồng đều [8 - 11] Ngoài ra, người ta thường bổ sung vào quá trình điều chế các chất hoạt động bề mặt để nâng cao diện tích bề mặt riêng cũng như thu được các sản phẩm có độ đồng nhất cao hơn về kích thước

lỗ xốp Các chất hoạt động bề mặt này có vai trò như một tác nhân định hình cấu trúc, hỗ trợ sự hình thành có trật tự các cấu trúc xốp từ đó nâng cao diện tích bề mặt riêng và độ đồng đều của kích thước lỗ xốp [7; 12; 13] Nhìn chung, các phương pháp sử dụng chất hoạt động

bề mặt cho sản phẩm có chất lượng tốt (diện tích bề mặt

T NGU N HYDROXIDE NHÔM TÂN BÌNH Đ LÀM CH T MANG CHO CÁC H XÚC TÁC S D NG TRONG T NG H P HÓA D U

KS Bùi Vĩnh Tường, KS Hà Lưu Mạnh Quân

TS Lê Phúc Nguyên, TS Đặng Thanh Tùng

Viện Dầu khí Việt Nam

Tóm tắt

Công trình này nghiên cứu các phương pháp tổng hợp -Al 2 O 3 từ nguồn nhôm hóa chất tinh khiết Al(NO 3 ) 3 và nguồn nhôm Al(OH) 3 Tân Bình, cũng như sự ảnh hưởng của điều kiện tổng hợp lên tính chất của γ-Al 2 O 3 Cấu trúc và hình thái của các mẫu -Al 2 O 3 điều chế từ các phương pháp khác nhau được nghiên cứu bằng phương pháp hấp phụ

N 2 , XRD, SEM, TPD-NH 3 Kết quả cho thấy có thể tự phát triển được chất mang -Al 2 O 3 từ nguyên liệu ban đầu rẻ tiền, có sẵn là Al(OH) 3 Tân Bình với diện tích bề mặt kiểm soát được trong khoảng 200 - 300m 2 /g và phân bố kích thước lỗ xốp

có thể đạt được tối ưu như sản phẩm thương mại -Al 2 O 3 của Merck.

riêng lớn, kích thước lỗ xốp đồng đều) nhưng chi phí rất

cao, quy trình điều chế phức tạp và không phù hợp cho

quy mô công nghiệp Với mục đích tổng hợp -Al2O3 làm

chất mang cho xúc tác công nghiệp, nhóm tác giả đã

tập trung nghiên cứu phương pháp rẻ tiền (sử dụng ít

hóa chất, giá rẻ, nguồn nguyên liệu có sẵn, quy trình đơn

giản ) và phương pháp kết tủa là phương pháp được sử

dụng rộng rãi nhất Trong phương pháp kết tủa tiền chất

nhôm sử dụng có thể là các muối như Al(NO3)3 [8] hoặc

hydroxide nhôm Al(OH)3 [7]

Trên cơ sở đó, nhóm tác giả đã tập trung nghiên cứu

Al(OH)3 Tân Bình do đây là nguồn nguyên liệu giá rẻ, có

sẵn trên thị trường và dễ dàng cung cấp với số lượng lớn

Các sản phẩm thu được so sánh về cấu trúc và hình thái

(diện tích bề mặt, kích thước lỗ xốp…) với -Al2O3 thương

mại (-Al2O3 Merck) và -Al2O3 tổng hợp từ hóa chất tinh

khiết Al(NO3)3 [14] Ảnh hưởng của thời gian già hóa kết

tủa trước khi nung đến tính chất của sản phẩm thu được

cũng được nghiên cứu nhằm chủ động điều khiển tính

chất sản phẩm dựa trên 2 tiêu chí diện tích bề mặt riêng

và sự phân bố kích thước lỗ xốp

2 Thực nghiệm

2.1 Hóa chất

Al(NO3)3.9H2O, dung dịch NH3 25%, dung dịch H2O2

30%, NaOH rắn (Guangdong Guanghua Sci-Tech Co., Ltd.),

-Al2O3 (Merck) và hydroxide nhôm Tân Bình

2.2 Tổng hợp γ-Al 2 O 3

Chất mang -Al2O3 được tổng hợp bằng phương pháp

kết tủa từ nguồn Al(OH)3 Tân Bình và nguồn nitrat nhôm

tinh khiết

2.2.1 Phương pháp tổng hợp -Al2O3 từ tiền chất Al(OH)3 Tân

Bình (phương pháp hòa tan - kết tủa)

Quy trình tổng hợp gamma Al2O3 từ Al(OH)3 được sử

dụng dựa trên quy trình trong [15] Sản phẩm thu được

đạt diện tích bề mặt là 215m2/g Trong phần đầu của

nghiên cứu, nhóm tác giả tiến hành tổng hợp theo đúng

quy trình này Sau đó, một số thay đổi sẽ được nghiên cứu

nhằm nâng cao và kiểm soát được chất lượng sản phẩm

mong muốn

Trước tiên, một lượng Al(OH)3 Tân Bình được hòa tan

bằng dung dịch NaOH 30% trong 30 phút Hỗn hợp này

được để lắng trong 15 giờ, sau đó lọc lấy phần dung dịch

và dùng dung dịch H2O2 30% để oxy hóa và lọc nhằm loại

bỏ hoàn toàn tạp chất Quá trình tái kết tủa được thực hiện trên dung dịch sau lọc bằng cách nhỏ giọt từ từ dung dịch

H2SO4 30% đến khi pH của dung dịch đạt 9 thì dừng lại Hỗn hợp tủa sau khi già hóa 2 giờ ở 80 - 90oC thì được lọc rửa 3 lần bằng nước nóng Sau đó, tủa được sấy ở 100oC trong 5 giờ và nung ở 500oC trong 5 giờ Sản phẩm thu được ký hiệu là Al2O3-TB

Tiếp theo, nhóm tác giả nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian già hóa hỗn hợp tủa (trước khi lọc, rửa, sấy và nung) đến chất lượng sản phẩm thu được Quá trình già hóa được tiến hành ở nhiệt độ phòng trong các khoảng thời gian lần lượt là 0, 24, 48, 72 và 84 giờ sau khi đã già hóa trong 2 giờ ở nhiệt độ 80 - 90°C

2.2.2 Phương pháp tổng hợp -Al2O3 từ tiền chất Al(NO3)3Theo quy trình tổng hợp gamma Al2O3 từ tiền chất Al(NO3)3 [14], dung dịch Al(NO3)3 và dung dịch NH3 5% được cho vào 2 buret, tiến hành nhỏ giọt đồng thời (tốc

độ nhỏ giọt là 2ml/phút) vào một bercher đến khi pH đạt giá trị 8 - 9 Để yên hỗn hợp sau phản ứng khoảng 12 giờ, sau đó ly tâm tách Al(OH)3 (khoảng 2.000 vòng/phút) Rửa lại Al(OH)3 bằng nước và C2H5OH để loại sạch các ion Lọc tủa Al(OH)3, để khô ngoài không khí, sau đó sấy khô 100oC trong 5 giờ Nung chất rắn sau khi sấy ở nhiệt độ 500oC trong 5 giờ để thu được oxide nhôm Sản phẩm thu được

ký hiệu là Al2O3-N

2.3 Khảo sát các đặc điểm cấu trúc, hình thái xúc tác

Phương pháp nhiễu xạ tia X được sử dụng để xác định cấu trúc và thành phần pha trong các mẫu -Al2O3 Mẫu được đo trên thiết bị Bruker AXS D8 dùng điện cực

Cu (40kV, 40mA), góc quét từ 3o đến 73o, bước quét là 0,03o Diện tích bề mặt B.E.T và sự phân bố kích thước

lỗ xốp của các mẫu được đo thông qua sự hấp phụ N2

ở nhiệt độ -196oC (N2 theo tiêu chuẩn ASTM D3663 và ASTM D4365 với máy Micromeritics) Trước khi đo, các thành phần hấp phụ trên bề mặt mẫu được loại bỏ thông qua quá trình xử lý ở 400oC trong N2 trong 6 giờ bằng bộ xử lý mẫu SmartPrep của hãng Micromeritics Hình thái của sản phẩm được xác định bằng kính hiển

vi điện tử quét (scanning electron microscopy - SEM) Trong nghiên cứu này, hình ảnh bề mặt của vật liệu được phân tích trên thiết bị EVO MA10 của hãng Carl Zeiss Ngoài ra, nhóm tác giả cũng khảo sát tính acid của

Al2O3 bằng phương pháp giải hấp theo chu trình nhiệt với khí NH3 (NH3-TPD) trên thiết bị Autochem II của hãng Micromeritics

3 Kết quả và thảo luận

3.1 Tính chất của các sản phẩm thu được

Nhóm tác giả tiến hành nghiên cứu cấu trúc và hình

thái của sản phẩm Al2O3-TB thu được, so sánh với kết quả

trước đó của nghiên cứu [15] và các sản phẩm Al2O3 khác

gồm: Al2O3-N và -Al2O3 Merck (ký hiệu là Al2O3-M) để từ đó

đánh giá ưu, nhược điểm của Al2O3 thu được từ phương

pháp hòa tan - kết tủa từ hydroxide nhôm

Tân Bình so với các sản phẩm tổng hợp từ

phương pháp khác

3.1.1 Cấu trúc của sản phẩm

Để khảo sát cấu trúc của Al2O3 thu được,

nhóm tác giả sử dụng phương pháp nhiễu xạ

tia X (XRD) phân tích thành phần pha tinh thể

của mẫu Từ đó, so sánh đánh giá sự khác biệt

về cấu trúc khi điều chế theo những phương

pháp khác nhau Hình 1 thể hiện phổ XRD

của 3 mẫu: Al2O3-TB, Al2O3-N và Al2O3-M

Kết quả Hình 1 cho thấy sản phẩm thu

được từ cả 2 phương pháp hòa tan - kết

tủa (Al2O3-TB) và đồng nhỏ giọt (Al2O3-N)

đều có các đỉnh (peak) đặc trưng của cấu

trúc γ-Al2O3 ở các góc 2θ tương ứng là 39o,

46o và 67o ( ) chứng tỏ có sự hình thành

cấu trúc -Al2O3 Ngoài ra, các mẫu này còn

xuất hiện thêm 1 peak nhỏ ở góc 2θ = 37o

( ) chứng tỏ sản phẩm -Al2O3 thu được có

sự tồn tại của pha η-Al2O3 Kết quả này có sự

tương đồng với mẫu Al2O3 Merck (Al2O3-M)

Kết quả XRD cho thấy có sự xuất hiện của pha

η-Al2O3 thậm chí có cường độ còn cao hơn

các mẫu do nhóm tác giả tự tổng hợp Như

vậy, qua kết quả XRD cho thấy đã tổng hợp

thành công -Al2O3 và các sản phẩm tổng

hợp được cũng có cấu trúc tương đồng với

sản phẩm thương mại Al2O3 Merck

3.1.2 Hình thái và tính acid của sản phẩm

Ngoài yếu tố cấu trúc và thành phần

pha tinh thể, các yếu tố về hình thái và tính

acid của Al2O3 đều có ảnh hưởng quan trọng

đến tính chất, chất lượng và khả năng ứng

dụng của sản phẩm Kết quả chụp SEM của

Al2O3-TB, Al2O3-N và Al2O3-M được thể hiện

trên Hình 5 Có thể thấy các hạt Al2O3-M là

các khối khá vuông, bề mặt nhẵn mịn Tuy

nhiên, trên bề mặt các khối hạt Al2O3-TB và Al2O3-N hình thành những lớp bông mịn, chứng tỏ sự phát triển của các cấu trúc xốp, trong đó mức độ phát triển của các lớp bông này trên mẫu Al2O3-N mạnh hơn Từ kết quả trên,

có thể dự đoán SBET của các mẫu Al2O3 tăng dần theo thứ tự Al2O3-M < Al2O3-TB < Al2O3-N Dự đoán này được kiểm chứng thông qua kết quả diện tích bề mặt riêng

và sự phân bố kích thước lỗ xốp của các mẫu Al2O3-M,

Al2O3-TB và Al2O3-N thu được bằng phương pháp hấp

phụ N2 (Bảng 1 và Hình 2)

Các sản phẩm thu được có sự phân bố kích thước lỗ

xốp khác nhau Các mẫu Al2O3-M, Al2O3-TB và Al2O3-N có sự

phân bố kích thước lỗ xốp tập trung vào các khoảng lần

lượt là 50Å, 35Åvà 100Å Trong đó, mẫu Al2O3-M có diện

tích bề mặt riêng thấp nhất, đạt 130m2/g SBET thu được của

mẫu Al2O3-TB đạt 213m2/g và có sự tương đồng với kết quả

thu được từ nghiên cứu [15] (215m2/g) Tuy nhiên, giá trị

này vẫn thấp hơn nhiều so với kết quả đạt được 280m2/g

của mẫu Al2O3-N Ngoài ra, mẫu Al2O3-TB và Al2O3-M khá

tương đồng về kích thước lỗ xốp (ở 35Å và 50Å) so với mẫu

Al2O3-N Kích thước lỗ xốp phù hợp giúp phản ứng xảy ra tốt hơn thay đổi tùy theo phản ứng cụ thể Tuy nhiên, đối với các phản ứng pha khí thì kích thước lỗ xốp nhỏ hơn 100Å thường có lợi hơn cho phản ứng [16]

Với mục đích tổng hợp -Al2O3 dùng làm chất mang cho xúc tác, tính chất acid của sản phẩm thu được cũng là thông số quan trọng được nhóm tác giả nghiên cứu Hình

3 thể hiện tính chất acid của -Al2O3 thu được từ 2 phương pháp hòa tan - kết tủa và đồng nhỏ giọt Kết quả TPD-NH3của 2 mẫu Al2O3-TB và Al2O3-N đều cho thấy peak giải hấp

NH3 nằm trong khoảng nhiệt độ 150 - 250oC thể hiện tính acid yếu [17] Mặc dù mẫu -Al2O3 điều chế theo phương

pháp hòa tan - kết tủa có tính acid cao hơn

so với mẫu đồng nhỏ giọt nhưng sự khác biệt này không đáng kể Các tính chất hóa

lý của các mẫu Al2O3 khác nhau được tổng hợp trong Bảng 1

Nhìn chung, mẫu Al2O3-TB tổng hợp bằng phương pháp hòa tan - kết tủa đi

từ hydroxide nhôm Tân Bình có sự tương đồng về mặt cấu trúc và thành phần pha khi so sánh với mẫu Al2O3-N tổng hợp bằng phương pháp đồng nhỏ giọt từ tiền chất là Al(NO3)3 và mẫu -Al2O3 thương mại (Al2O3-M) Cả 3 mẫu đều có cấu trúc của

-Al2O3 Về mặt hình thái, các mẫu -Al2O3

có sự khác nhau đáng kể về diện tích bề mặt riêng và sự phân bố kích thước lỗ xốp Trong đó, mẫu Al2O3-TB có SBET khá tốt (213m2/g), cao hơn nhiều so với SBET của mẫu Al2O3-M (130m2/g) trong khi cả 2 mẫu

có sự phân bố kích thước lỗ xốp khá đồng đều, chủ yếu tập trung lần lượt ở 35Å và 50Å Mẫu Al2O3-N tuy có SBET cao hơn mẫu

Al2O3-TB nhưng kích thước lỗ xốp phân bố khá rộng Mục đích của nghiên cứu này là tổng hợp chất mang -Al2O3 cho xúc tác công nghiệp do đó chi phí và độ sẵn có của nguồn nguyên liệu là thông số quan trọng trong quá trình đánh giá lựa chọn Phương pháp hòa tan - kết tủa tổng hợp

-Al2O3 từ hydroxide nhôm Tân Bình là phương pháp đáp ứng được tiêu chí trên Đồng thời, kết quả nghiên cứu cho thấy tính chất sản phẩm thu được từ phương pháp này có SBET cao (213m2/g) Đặc biệt, phương pháp này có thể tổng hợp -Al2O3

dễ dàng ở quy mô lớn do nguồn nguyên

(Al2O3-TB) và đồng nhỏ giọt (Al2O3-N)

già hóa khác nhau

liệu giá rẻ, dồi dào và đa dạng do không chỉ áp dụng cho

hydroxide nhôm Tân Bình mà còn có thể áp dụng các

nguồn nhôm khác

Phương pháp hòa tan - kết tủa đi từ hydroxide nhôm

Tân Bình có nhiều ưu điểm nên nhóm tác giả tập trung

nghiên cứu về ảnh hưởng của các thông số trong quá trình

điều chế đến tính chất sản phẩm của -Al2O3 Theo nhóm

tác giả [18 - 20], để sản phẩm thu được có cấu trúc -Al2O3, tiền chất trước nung phải có cấu trúc của pha boehmite Trong quy trình điều chế theo phương pháp hòa tan - kết tủa, giai đoạn có ảnh hưởng lớn nhất tới sự hình thành và ổn định của pha boehmite là giai đoạn già hóa Trong quá trình này, thời gian già hóa là thông

số có ảnh hưởng lớn tới sự hình thành và ổn định pha boehmite do đó nhóm tác giả tập trung vào khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian già hóa đến cấu trúc và hình thái của -Al2O3 tạo thành

3.2 Ảnh hưởng của thời gian già hóa đến tính chất của

-Al 2 O 3 điều chế theo phương pháp hòa tan - kết tủa

3.2.1 Ảnh hưởng của thời gian già hóa đến cấu trúc của sản phẩm

Tổng hợp các mẫu

-Al2O3 theo phương pháp hòa tan - kết tủa có thời gian già hóa khác nhau, các mẫu được mô tả và ký hiệu như trong Bảng 2

Thành phần pha của các mẫu này được xác định bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) (Hình 4) Kết quả cho thấy các mẫu -Al2O3tổng hợp với các thời gian già hóa khác nhau đều có cấu trúc và thành phần pha rất tương đồng Có thể thấy thời gian già hóa pha boehmite ít ảnh hưởng đến cấu trúc

và pha tinh thể của oxide nhôm thu được

3.2.2 Ảnh hưởng của thời gian già hóa đến hình thái của sản phẩm

Sự thay đổi thời gian già hóa không ảnh hưởng nhiều

đến cấu trúc nhưng lại ảnh hưởng lớn tới hình thái của sản

phẩm Al2O3 thể hiện rõ thông qua kết quả chụp SEM của 2

mẫu Al2O3 TB-0 và Al2O3 TB-72 (Hình 5)

Kết quả SEM cho thấy đối với Al2O3 TB-0 (không già

hóa ở nhiệt độ phòng), trên bề mặt hình thành những lớp

bông xù xì và những lớp bông này phát triển mạnh hơn

khi tăng thời gian già hóa thể hiện qua hình chụp SEM của

mẫu Al2O3 TB-72 (già hóa 3 ngày ở nhiệt độ phòng) Các

mẫu có độ xù xì càng cao chứng tỏ sự phát triển mạnh và

dày đặc của các cấu trúc xốp, có tác dụng trong việc nâng

cao diện tích bề mặt riêng của chất mang

Bảng 3 và Hình 6, thời gian già hóa càng tăng thì SBET

của các mẫu -Al2O3 càng tăng và đạt giá trị cao nhất là

303m2/g ở mẫu Al2O3 TB-84 Điều này cho thấy khi thời

gian già hóa kết tủa hydroxide nhôm càng dài càng có

tác dụng ổn định hóa pha boehmite tạo thành và có

thể đây là nguyên nhân giúp nâng cao diện tích bề mặt

riêng của -Al2O3 tạo thành Không chỉ ảnh hưởng tới

SBET của -Al2O3 tạo thành, sự thay đổi thời gian già hóa còn ảnh hưởng đáng kể tới sự phân bố kích thước lỗ xốp (Hình 7)

Trong Hình 7a, khi không già hóa ở nhiệt độ phòng, kích thước của các lỗ xốp nhỏ (<100Å) chủ yếu tập trung ở khoảng 36Å Khi tăng thời gian già hóa lên 24 giờ ở nhiệt độ phòng, có sự dịch chuyển kích thước của những lỗ xốp nhỏ về kích thước cao hơn, ở 57Å Tiếp tục tăng thời gian già hóa lên 48 giờ, 72 giờ và 84 giờ thì kích thước của các loại lỗ xốp nhỏ này tập trung và ổn định ở 50Å Ngoài ra, khi thời gian già hóa ngắn mức độ phân tán của kích thước lỗ xốp ở vùng kích thước lớn (>100Å) còn thấp Khi tăng thời gian già hóa lên 72 giờ,

sự phân tán này bắt đầu rộng hơn và tại mẫu già hóa

84 giờ, đường phân bố kích thước lỗ xốp tạo thành một vai khá rộng ở vùng kích thước lớn Từ kết quả trên cho thấy mặc dù tăng thời gian già hóa có thể nâng cao diện tích bề mặt riêng của -Al2O3 thu được nhưng thời gian

Bảng 3 Diện tích bề mặt riêng và kích thước lỗ xốp trung bình của

các mẫu -Al2O3 với thời gian già hóa khác nhau

già hóa càng lâu thì độ đồng đều của kích thước lỗ xốp

càng giảm

Theo Hình 7b, kích thước lỗ xốp của -Al2O3 Merck rất

đồng đều và tập trung ở kích thước 50Å Điều này chứng

tỏ -Al2O3 Merck mặc dù có SBET không cao nhưng lại được

sử dụng rộng rãi làm chất mang để tổng hợp nhiều loại

xúc tác Những kết quả trên đã mở ra một hướng đi rất

tiềm năng: thông qua điều chỉnh thông số trong quá trình

già hóa (thời gian già hóa), có thể điều chỉnh được diện

tích bề mặt riêng và ứng với một khoảng diện tích bề

mặt riêng thì có sự phân bố kích thước lỗ xốp tập trung

trong một vùng nhất định và vùng này nhỏ hơn 100Å Nói

cách khác, có thể tạo ra rất nhiều sản phẩm với diện tích

bề mặt được kiểm soát từ 200 - 300m2/g với kích thước

lỗ xốp nằm trong khoảng dưới 100Å Như vậy, tùy phản

ứng cụ thể, đặc biệt là các phản ứng pha khí, việc tổng

hợp các sản phẩm với diện tích bề mặt lớn (trên 200m2/g)

với kích thước lỗ xốp phù hợp (nhỏ hơn 100Å) có thể

thực hiện được bằng cách thay đổi thông số trong quá

trình già hóa Hơn nữa, nếu so sánh với sản phẩm -Al2O3

thương mại (Merck), sản phẩm được tổng hợp không chỉ

cho kích thước mao quản đồng nhất ở khoảng 50Å như

-Al2O3 Merck mà còn cho diện tích bề mặt riêng cao hơn

rất nhiều (gần gấp 2 lần)

4 Kết luận

Nhóm tác giả đã tổng hợp được -Al2O3 từ phương

pháp hòa tan - kết tủa với nguyên liệu là hydroxide nhôm

Tân Bình đồng thời tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của

điều kiện tổng hợp, cụ thể là thời gian già hóa ở nhiệt độ

phòng đến tính chất của sản phẩm -Al2O3 thu được Kết

quả cho thấy, thời gian già hóa ở nhiệt độ phòng càng

tăng thì diện tích bề mặt riêng của -Al2O3 thu được càng

lớn Thời gian già hóa ở nhiệt độ phòng nhỏ hơn 2 ngày,

kích thước lỗ xốp dao động trong khoảng 36 - 57Ånhưng

sau đó dần ổn định tại kích thước 50Å khi già hóa ở nhiệt

độ phòng từ 2 ngày trở lên Tuy nhiên, nếu thời gian già

hóa dài hơn (84 giờ) sẽ xuất hiện các lỗ xốp có kích thước

lớn và độ đồng nhất về kích thước lỗ xốp cũng giảm

Kết quả cho thấy có thể điều chỉnh được diện tích

bề mặt SBET trong khoảng 200 - 300m2/g với kích thước

lỗ xốp nằm trong khoảng 30 - 100Å để tổng hợp xúc tác

cho những phản ứng khác nhau Điểm nổi bật của nghiên

cứu này là sản phẩm chất mang -Al2O3 có thể tổng hợp

được từ nguồn nguyên liệu hydroxide nhôm Tân Bình giá

rẻ, quy trình đơn giản Hơn thế nữa, -Al2O3 không chỉ có

kích thước lỗ xốp đồng đều tập trung ở kích thước 50Å mà

diện tích bề mặt riêng đạt được còn cao hơn gấp gần 2 lần

so với sản phẩm thương mại -Al2O3 Merck Điều này cho thấy tiềm năng phát triển -Al2O3 thành một sản phẩm đặc trưng của Viện Dầu khí Việt Nam để làm chất mang cho các hệ xúc tác sử dụng trong nhiều quá trình khác nhau

Tài liệu tham khảo

1 Y.Wang, J.Wang, M.Shen, W.Wang Synthesis and properties of thermostable γ-alumina prepared by hydrolysis

of phosphide aluminum Journal of Alloys and Compounds 2009; 467(1 - 2): p 405 - 412

2 Jackie Y Ying, C P M., Michael S Wong Synthesis and applications of supramolecular-templated mesoporous materials Microporous and mesoporous materials 1999; 38: p 56 - 77

3 J.Cejka Organized mesoporous alumina: Synthesis, structure and potential in catalysis Applied catalysis A: Genneral 2003; 254: p 327 - 338

4 E.Salehi, F.S.Azad, T.Harding & J.Abedi Production

of hydrogen by steam reforming of bio-oil over Ni/Al2O3catalysts: Ef ect of addition of promoter and preparation procedure Fuel Processing Technology 2011; 92(12):

p 2203 - 2210

5 M.Fattahi, F.Khorasheh, S.Sahebdelfar, F.T.Zangeneh, K.Ganji & M.Saeedizad The ef ect of oxygenate additives on the performance of Pt–Sn/γ - Al2O3catalyst in the propane dehydrogenation process Scientia Iranica 2011; 18(6): p 1377 - 1383

6 B.H.Davis Dehydrocyclization of parai ns Inl uence

of chlorine on cyclization pathway over Pt-Al2O3 catalysts Journal of Catalysis 1971; 23(3): p 355 - 357

7 S.Handjani, J.Blanchard, E.Marceau, P.Beaunier, M.Che From mesoporous alumina to Pt/Al2O3 catalyst: A comparative study of the aluminas synthesis in aqueous medium, physicochemical properties and stability Microporous and Mesoporous Materials 2008; 116(1 - 3):

the sol-gel parameters on the synthesis of mesostructure

nanocrystalline γ-Al2O3 Microporous and Mesoporous

Materials 2009; 122(1-3): p 72 - 78

11 A.Khaleel, S Al-Mansouri Meso-macroporous

γ-alumina by template-free sol-gel synthesis: The ef ect of the

solvent and acid catalyst on the microstructure and textural

properties Colloids and Surfaces A: Physicochemical and

Engineering Aspects 2010; 369(1 - 3): p 272 - 280

12 Q.Fu, T.He, Y.Lu, Y.Chai, C.Liu Synthesis and

characterization of γ-alumina nanospheres templated by

lauric acid Journal of Natural Gas Chemistry 2010; 19(6):

p 557 - 559

13 M.B.Yue, T.Xue, W.Q.Jiao, Y.M.Wang, M.Y.He

CTAB-directed synthesis of mesoporous γ-alumina promoted by

hydroxy carboxylate: The interplay of tartrate and CTAB

Solid State Sciences 2011; 13(2): p 409 - 416

14 Lưu Cẩm Lộc, Bùi Nguyễn Đăng Khoa, Nguyễn

Mạnh Huấn, Bùi Thanh Hương, Đặng Thị Ngọc Yến, Ngô

Xuân Hưng, Hồ Sĩ Thoảng Ảnh hưởng của phương pháp

điều chế đến tính chất của xúc tác CuO.ZnO.Al2O3(2:1:6) cho

quá trình tổng hợp dimethyl ether từ khí tổng hợp Tạp chí

Hóa học 2009; 47 (6A), p 150 - 157

15 Đỗ Thanh Hải Nghiên cứu tổng hợp xúc tác cho

phản ứng hydro sulfure hóa để làm sạch nhiên liệu diesel

nhiều lưu huỳnh Luận án Tiến sĩ chuyên ngành Hóa dầu và

xúc tác hữu cơ 2010

16 M.Jacob, S.Andrzej, K.Freek Structured catalysts and reactors In Re-Engineering the Chemical Processing Plant: CRC Press 2003

17 Seyyed Ya’ghoob Hosseini and Mohammad Reza Khosravi Nikou Investigation the ef ect of temperature and weight hourly space velocity in dimethyl ether synthesis from methanol over the nano-sized acidic gamma-alumina catalyst Journal of American Science, 2012; 8(3), Gas Engineering Department, Petroleum University of Technology, P O Box 63431, Ahwaz, Iran

18 Q.Liu, A.Wang, X.Wang, P.Gao, X.Wang, T.Zhang Synthesis, characterization and catalytic applications of mesoporous γ-alumina from boehmite sol Microporous and Mesoporous Materials 2008; 111(1 - 3): p 323 - 333

19 Xun Liu, Tianyou Peng, Jinchun Yao, Hongjin Lv, Cheng Huang Synthesis and textural evolution of alumina particles with mesoporous structures Journal of Solid State Chemistry 2010; 183(6): p 1448 - 1456

20 H.S.Potdar, K.W.Jun, J.W.Bae, S.M.Kim, Y.J.Lee Synthesis of nano-sized porous γ-alumina powder via a precipitation/digestion route Applied Catalysis A: General 2007; 321(2): p 109 - 116

Summary

The synthesis methods of -Al 2 O 3 from Al(NO 3 ) 3 and Al(OH) 3 produced by Tan Binh Chemical Factory as well as the effects of synthesis conditions on -Al 2 O 3 characteristics were investigated in this study The structural and morphological properties of -Al 2 O 3 synthesised by different methods were also examined by N 2 adsorption, XRD, SEM and TPD-NH 3 The result shows that the -Al 2 O 3 support acquired from the inexpensive source of Tan Binh Al(OH) 3 has high and controllable S BET in the range of 200-300 m 2 /g as well as the same distribution of pore size as compared

to commercial -Al 2 O 3 supplied by Merck.

Synthesis of  -Al2O3 from Tan Binh Al(OH)3 precursor for

petrochemical catalyst preparations

Bui Vinh Tuong, Ha Luu Manh Quan

Le Phuc Nguyen, Dang Thanh Tung

Vietnam Petroleum Institute

1 Giới thiệu

Vật liệu khung kim loại hữu cơ (metal - organic

framework - MOF) là các hợp chất tinh thể mà phân tử

bao gồm một hoặc một nhóm các ion kim loại liên kết với

các phân tử chất hữu cơ (gọi là các linker) để tạo thành các

cấu trúc (một, hai hoặc ba chiều), từ đó liên kết tạo thành

các mao quản (Hình 1) MOF với cấu trúc mao quản đồng

đều, độ xốp lớn, diện tích bề mặt riêng lớn [1 - 9] và có khả

năng hấp phụ tốt nên được ứng dụng nhiều để làm chất

hấp phụ và lưu trữ khí Khả năng sử dụng MOF làm xúc tác

vẫn còn hạn chế do 2 nguyên nhân chủ yếu: (1) sự ổn định

của vật liệu theo nhiệt độ, độ ẩm, chất phản ứng, tạp chất kém hơn vật liệu mao quản tinh thể vô cơ như zeolite, liên kết kim loại - hữu cơ (me - linker) cũng yếu hơn liên kết

Si - O của zeolite; (2) trong cấu trúc của MOF thì các linker bao quanh ion kim loại, làm giảm khả năng xúc tác và hấp phụ hóa học [2]

Gần đây, một số phương án tổng hợp đã được nghiên cứu và phát triển để khắc phục những hạn chế trên Tâm kim loại thường bị bao quanh bởi các liên kết phối trí, tuy nhiên có một số linker bị tách ra, để lại các vị trí phối trí trống trên kim loại Vật liệu MOF với các tâm kim loại chưa

NGHIÊN C U Đ C TRƯNG VÀ ĐÁNH GIÁ HO T TÍNH XÚC TÁC MOF-Co CHO PH N NG T NG H P FISCHER - TROPSCH

1 Viện Kỹ thuật Hóa học - Đại học Bách khoa Hà Nội

2 Đại học Xây dựng

Tóm tắt

Trong bài báo này, nhóm tác giả đã nghiên cứu tổng hợp xúc tác MOF-Co10, MOF-Co50 và MOF-Co100 bằng phương pháp kết tinh dung môi nhiệt Theo kết quả khảo sát bằng các phương pháp nghiên cứu đặc trưng xúc tác (như XRD, TG/DSC, BET, FT-IR, SEM), MOF-Co10 có độ ổn định nhiệt vượt trội (lên đến 300 o C), bề mặt riêng lớn (665,58m 2 /g),

độ xốp lớn, có thể tham gia làm xúc tác cho phản ứng Fischer - Tropsch và các phản ứng dị thể khác ở nhiệt độ dưới

300 o C Kết quả nghiên cứu hoạt tính xúc tác bằng phản ứng tổng hợp Fischer - Tropsch (ở 200 o C, áp suất 10at, trong

16 giờ) cho thấy mẫu MOF-Co10 có khả năng xúc tác cho phản ứng tốt hơn mẫu MOF-Co50 Phân tích sản phẩm phản ứng bằng GC-MS cho thấy, hàm lượng các hydrocarbon thu được trong phân đoạn xăng rất cao, mở ra khả năng ứng dụng MOF-Co10 làm xúc tác cho quá trình tổng hợp Fischer - Tropsch sản xuất xăng.

bão hòa liên kết phối trí có thể được ứng dụng làm xúc

tác có khả năng hấp phụ và phản ứng cao, do khả năng

tương tác giữa kim loại và chất bị hấp phụ Việc tồn tại

các tâm kim loại chưa bão hòa có ý nghĩa rất quan trọng

đối với khả năng xúc tác cũng như khả năng hấp phụ tồn

chứa khí Do đó, các vật liệu được tổng hợp để dùng cho

hấp phụ cũng có khả năng sử dụng trong quá trình xúc

tác hoặc ngược lại

Do sự thiếu hụt nguồn cung dầu mỏ, khí tự nhiên được

chuyển hóa thành nhiên liệu lỏng (gas to liquid - GTL)

thông qua quá trình tổng hợp Fischer - Tropsch [11, 12]

Quá trình tổng hợp Fischer - Tropsch gồm nhiều phản ứng

hóa học có xúc tác, trong đó hỗn hợp khí CO và H2 được

biến đổi thành hydrocarbon theo phương trình tổng quát

sau [11, 13]:

n(CO + 2H2) - (CH2)n - + nH2O

H = - 167kJ/mol

Theo đó, CO và H2 phản ứng với các tỷ lệ khác nhau,

tạo ra các sản phẩm phong phú và đa dạng Các oxide của

kim loại chuyển tiếp nhóm VIII (Ru, Fe, Ni, Co, Rh, Pd, Pt) có

thể được dùng làm xúc tác cho quá trình này Trong đó,

Fe và Co là 2 nguồn xúc tác chính cho quá trình tổng hợp

Fischer - Tropsch Xúc tác Co đắt hơn 230 lần so với xúc tác

Fe nhưng vẫn được ứng dụng nhiều do có hoạt tính tốt

trong điều kiện tổng hợp ở áp suất thấp, với chi phí vận

hành thấp

Vì vậy, trong bài báo này, nhóm tác giả tập trung

nghiên cứu, điều chế xúc tác MOF-Co bền nhiệt trên cơ

sở MOF-5, có khả năng ứng dụng cho phản ứng tổng hợp

Fischer - Tropsch

2 Thực nghiệm

2.1 Tổng hợp xúc tác MOF-Co

Các mẫu xúc tác được tổng hợp từ muối Co(NO3)2 và

Zn(NO3)2 có hàm lượng khác nhau bằng phương pháp

kết tinh dung môi nhiệt Hòa tan 0,049g acid terephthalic

trong 3ml dung môi dimethylformamide (DMF) Lượng

muối Co và Zn tương ứng tỷ lệ mol Co/Zn = 100/0

(MOF-Co100), 50/50 (MOF-Co50), 10/90 (MOF-Co10) và hòa tan

trong 4,5ml DMF trong lọ dung tích 8ml Siêu âm 10 phút

ở nhiệt độ 50oC cho tan hoàn toàn Đổ lọ muối vào lọ acid

rồi siêu âm thêm 10 phút nữa ở nhiệt độ 50oC Đưa hỗn

hợp vào nồi hấp (autoclave) và gia nhiệt ở nhiệt độ 105oC

trong 20 giờ, sau đó để nguội đến nhiệt độ phòng Tiếp

theo tiến hành lọc và ngâm tinh thể trong 3ml DMF trong

3 ngày, mỗi ngày thay dung môi một lần Lọc lấy tinh thể

và sấy ở nhiệt độ 105oC trong 18 giờ

2.2 Đánh giá đặc trưng hóa lý của xúc tác

Nhiễu xạ tia X được tiến hành trên máy D8 Advance

- Bruker với ống phát xạ đơn sắc Cu - Kα (λ = 1,54Å) Phổ hồng ngoại được thực hiện trên máy Thermo Nicolet 6700 FT-IR Máy NETZSCH STA409 PC/PG được sử dụng để phân tích nhiệt TG/DSC, mỗi mẫu 10mg được gia nhiệt với tốc

độ 10oC/phút đến 600oC trong dòng không khí (30ml/phút) Các đường đẳng nhiệt hấp phụ - nhả hấp phụ nitơ được đo bằng thiết bị Micromeritics ASAP 2010 và dữ liệu thu được tại nhiệt độ của nitơ lỏng, 77K Các mẫu được loại khí ở 300oC trong 24 giờ và áp suất là 10-5 Pa trước khi

đo Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) được chụp trên máy Hitachi S-4800

2.3 Thử nghiệm hoạt tính xúc tác và phân tích thành phần sản phẩm phản ứng

Phản ứng tổng hợp Fischer - Tropsch được tiến hành trên hệ thiết bị phản ứng vi dòng với lớp xúc tác cố định Khí tổng hợp đưa vào theo tỷ lệ H2/CO = 2/1 Quá trình chuyển hóa khí tổng hợp được tiến hành ở nhiệt độ 200ºC,

áp suất 10at trong 16 giờ, tốc độ gia nhiệt 1oC/phút, vận tốc không gian thể tích 255h-1

Khí nguyên liệu và các khí sản phẩm được phân tích trực tiếp bằng sắc ký khí (GC ultra thermo i nnigan) detector dẫn nhiệt (TCD) và detector ion hóa ngọn lửa (FID) Sản phẩm lỏng được phân tích bằng GC-MS

3 Kết quả và thảo luận 3.1 Đặc trưng hóa lý của xúc tác

3.1.1 Cấu trúc tinh thể của xúc tácGiản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) của các mẫu MOF-5 (100% Zn), MOF-Co100, MOF-Co50 và MOF-Co10 được trình bày lần lượt trong Hình 2 (a, b, c, d)

Theo giản đồ XRD của mẫu MOF-5 (Hình 2a) tại góc 2θ = 7o và 10o xuất hiệ n đỉnh (peak) đặ c trưng cho MOF-5

có cường độ lớn, đường nền phổ thấp cho thấy sản phẩm tạo thành có độ tinh thể cao, ít pha vô định hình Khi tiến hành thay thế 100% Zn bằng Co thì giản đồ XRD của mẫu MOF-Co100 (Hình 2b) vẫn xuất hiện các đỉnh đặc trưng tương tự MOF-5 tại góc 2θ = 7o và 10o Giản đồ có đường nền cao chứng tỏ có nhiều pha vô định hình

Trên Hình 2c vẫn xuất hiện các đỉnh đặc trưng tại góc 2θ = 7o và 10o, đường nền thấp hơn so với mẫu MOF-

Co100, chứng tỏ mẫu MOF-Co50 có ít pha vô định hình

hơn mẫu MOF-Co100 Tuy nhiên, đường nền vẫn cao nên

độ ổn định tinh thể chưa tốt Vì vậy, nhóm tác giả tiếp tục

thay thế bằng mẫu chứa 10% Co

Trong Hình 2d vẫn xuất hiện các peak đặc trưng tại

góc 2θ = 7o và 10o, đường nền rất thấp, chứng tỏ mẫu

MOF-Co10 có ít pha vô định hình và độ ổn định tinh thể

tốt hơn so với mẫu MOF-Co100 và MOF-Co50

Trong giản đồ XRD của các mẫu MOF-5 và MOF-Co,

ngoài các đỉnh đặc trưng cho vật liệu MOF, nhóm tác giả

không thấy xuất hiện các đỉnh đặc trưng cho dạng tồn tại

khác của Zn và Co Điều này cho thấy toàn bộ lượng Zn và

Co đã nằm trong mạng tinh thể của MOF, số còn lại được

loại bỏ trong quá trình ngâm rửa với dung môi DMF

3.1.2 Khảo sát độ bền nhiệt và diện tích bề mặt của vật liệu

MOF-Co10

Để nghiên cứu độ bền nhiệt của mẫu MOF-Co100,

nhóm tác giả nung mẫu đến nhiệt độ 300oC Theo kết quả

phân tích XRD (Hình 3), mẫu sau khi nung ở trạng thái vô

định hình, bị sập khung, không còn ở pha tinh thể, chứng

tỏ mẫu không bền nhiệt Do đó, nhóm tác giả tiếp tục

thay thế 50% Zn bằng Co (không thay thế hoàn toàn Zn

bằng Co)

Giản đồ phân tích nhiệt và đường đẳng nhiệt hấp phụ

của mẫu MOF-Co10 được trình bày trong Hình 4 và 5

Trong giản đồ phân tích nhiệt (Hình 4), đỉnh thu nhiệt tại 308,7oC và giảm 11,58% trọng lượ ng, nguyên nhân có thể do quá trình bay hơi dung môi trong mao quản Đỉnh tỏa nhiệt tại 396,5oC giảm 23% trọng lượng, có thể là do linker hữu cơ bị phân hủy Như vậy, mẫu MOF-Co10

có độ bền nhiệt tốt (đến

300oC), do đó có thể làm xúc tác cho phản ứng tổng hợp Fischer - Tropsch ở nhiệt độ trên 200oC

Theo kết quả phân tích đường đẳng nhiệt hấp phụ (Hình 5), mẫu MOF-Co10

có dạng I (theo IUPAC) đặc trưng cho vật liệu vi mao quản với diện tích bề mặt 665,58m2/g Mẫu MOF-Co50 có diện tích bề mặt thấp hơn (480,95m2/g) So với vật liệu MOF-5, các mẫu này có diện tích bề mặt riêng không lớn, nguyên nhân có thể do sự thay thế 10% và 50% Zn bằng

Co đã làm thay đổi cấu trúc của vật liệu hoặc do điều kiện tổng hợp chưa tốt Tuy nhiên, diện tích bề mặt của mẫu tương đương diện tích bề mặt của một số zeolite dùng làm xúc tác trong các phản ứng lọc hóa dầu

Trong ảnh hiển vi điện tử quét của mẫu MOF-Co10 (Hình 6), mẫu xúc tác có dạng hình que, cấu trúc xếp lớp,

độ xốp khá lớn Kết quả này tương tự kết quả nghiên cứu của tác giả C.E.Phillips [14]

3.1.3 Phổ hồng ngoạiPhổ hồng ngoại (IR) của mẫu MOF-Co10 và acid terephthalic, tiền chất đóng vai trò tạo linker hữu cơ trong quá trình tổng hợp MOF (Hình 7) MOF-Co10 sau

15 giờ kết tinh xuất hiện dao động với cường độ mạnh

tạ i số sóng 1.660,2cm-1, thấp hơn dao động đặc trưng của nhóm C=O trong acid terephthalic tự do với số sóng là 1.683,3cm-1 Đây có thể là biến dạng của nhóm C=O trong -COO- sau khi xảy ra quá trình proton bị thay thế bởi ion

Zn2+ và Co2+ Phổ hồng ngoại của mẫu MOF-5 (chỉ có Zn2+) được nghiên cứu trong công trình [1] cho thấy dao động này lùi về số sóng 1.593,2cm-1 Như vậy, khi thay thế một phần Zn2+ bằng Co2+ đã có sự thay đổi đỉnh đặc trưng của dao động biến dạng của nhóm C=O

(d) (b)

Nhóm dao động biến dạng có số sóng 1.489,5 - 1.391,0cm-1 và nhóm dao động biến dạng có số sóng 1.615,5 - 1.567,9cm-1 đặc trưng cho dao động của nhóm

C = C vòng benzen Nhóm dao động biến dạng có số sóng 879,4 - 654,2cm-1 là biến dạng đặc trưng của nhóm C-H trong vòng thơm (uốn) Nhóm dao động biến dạng

có số sóng 3.064,2 - 2.937,6cm-1 là biến dạng đặc trưng của nhóm C-H trong vòng thơm Nhóm dao động biến dạng có số sóng 3.506,0cm-1 là biến dạng đặc trưng của H2O vì trong quá trình tổng hợp MOF-Co có sự hình thành của nước, do đó có thể vẫn còn nước trong mao quản của vật liệu

Ngoài ra, nhóm tác giả còn thấy xuất hiện các nhóm dao động biến dạng có số sóng 1.249,9 - 1.086,4cm-1; 2.830 - 2.695cm-1; 3.064,2 - 2.937,6cm-1 lần lượt là biến dạng đặc trưng của nhóm C-N, C-H aldehyde, C-H alkan Điều này chứng tỏ mẫu MOF-Co10 sau 15 giờ kết tinh vẫn còn dung môi DMF ((CH3)2NCHO), phù hợp với giả thiết trong phần phân tích nhiệt

Từ phân tích trên cho thấy MOF-Co10 có độ bền nhiệt tốt (ở 300oC), phù hợp với điều kiện của quá trình tổng hợp Fischer - Tropsch ở điều kiện mềm (< 280oC) Ngoài ra, mẫu có diện tích bề mặt riêng lớn, có những tâm hoạt tính

Co, do đó có khả năng ứng dụng làm xúc tác trong phản ứng tổng hợp Fischer - Tropsch

3.2 Hoạt tính và độ chọn lọc của xúc tác

3.2.1 Ảnh hưởng của hàm lượng Co tới độ chuyển hóaThực hiện phản ứng Fischer - Tropsch từ 2 mẫu xúc tác

là MOF-Co10 và MOF-Co50 với lượng xúc tác bằng nhau

ở nhiệt độ 200oC, áp suất 10at Theo kết quả (Hình 8), độ chuyển hóa của phản ứng khi sử dụng xúc tác MOF-Co10 (khoảng trên 20%/g xúc tác) cao hơn so với độ chuyển hóa của phản ứng khi sử dụng xúc tác MOF-Co50 (trên 10%/g xúc tác)

Độ chuyển hóa CO của phản ứng khi dùng xúc tác MOF-Co10 tăng dần rồi đạt cực đại ở 26%/g xúc tác sau 3

Hình 4 Giản đồ TG/DSC của mẫu MOF-Co10

Hình 5 Đường đẳng nhiệt hấp phụ của mẫu MOF-Co10

3 /g STP)

Áp suất tương đối (P/Po)

Hình 6 Ảnh hiển vi điện tử quét của mẫu MOF-Co10