Tổng quan xây dựng và khảo sát tác động một số hệ ức chế sa lắng muối

Tổng quan xây dựng và khảo sát tác động một số hệ ức chế sa lắng muối

CHUONG 1: TONG QUAN

1 1, Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Hàng năm trên thế giới, tuy lượng hợp chất ức chế sa lắng muối do các công

ty hoá chất lớn hoặc chuyên ngành sản xuất ra chiếm một phần không lớn trong tổng

thể nền công nghiệp hoá chất, nhưng đây là một lĩnh vực quan trọng và có giá trị gia tăng cao vì có một thị trường rộng lớn, vững chấc và ổn định là các tổ hợp dầu khí

đa quốc gia, các công ty dầu khí quốc tế, Để sử dụng só hiệu quả nhóm chất chống

sa lắng muối, cải thiện đồng chây trong vỉa khi khai thác dầu, trên thế giới cũng như

ở các quốc gia có công nghiệp dầu khí đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm giải thích cơ chế tác động của các chất ức chế sa lắng muối cũng như có nhiều triển khai

có hiệu quả trong thực tế, ty không phải lúc nào, trường hợp nào cũng thành công Thực tế cho thấy, hiệu quả ức chế phụ thuộc rất nhiều vào đặc điểm, điều kiện vĩa, vào thành phần nước vỉa và nước bơm ép, mặt khác, có loại hóa chất chỉ phù hợp với

loại sa lắng này nhưng không có tác dụng với loại khác Do đó không thể áp dụng một cách máy móc các chất ức chế sa lắng muối mà cần có sự khảo sát cụ thể cho từng loại vía, từng loại muối sa lắng, thậm chí đến cá nguyên nhân Tạo sa lắng, hình đạng sa lắng và mối liên hệ của hạt sa lắng với chất ức chế để có sự phù hợp và hiệu

quả ức chế cao

Trong những năm qua, tại xí nghiệp liên doanh VietsovPetro va PetroVietnam

đã có một số công trình {3, 4, 5] ứng dụng các chất ức chế sự sa lắng muối, các chất này đều được nhập từ nước ngoài Có thể do yêu cầu nghiên cứu phục vụ khai thác

và vận chuyển đầu là chính, nên các công trình này chưa đặt vấn đề nghiên cứu đầy

đủ về quá trình tổng hợp, phối trộn các chất ức chế có khả năng ức chế các sa lắng

muối xuất hiện tại vùng via va trong các thiết bị khai thác ở Việt Nam

Một số hãng nước ngoài cung cấp các chất ức chế sa lắng cho Liên doanh dau

khí VietsovPetro như Naleo/Exxon (SURFLO Si-7647), Enterprise ÔIH (Mỹ) (TROS

SCALE TREAT 5800) sản xuất dùng cho mó Bạch Hồ, với hàm lượng sử dụng 10 ppm, có khá năng ngăn cần sa lắng cdc mudi chi yéu 1a CaSO, va mot phan CaCO Tuy nhiên, do trong thời gian vừa qua VietsovPetro ngừng sử dụng chất chống sa

lãng muối, hiện tượng sa lắng muối hiện nay đã trở nên rất trầm trọng Muối sa lắng dây đặc tại nhiều vùng cận đầy giếng, sa lắng trong nhiều đường ống khai thác, làm

giảm khả năng phun đầu từ vỉa và giảm thiết điện hiệu dụng của ống khai thác, ảnh

hưởng đến các van an toàn ở đầu giếng, đe dọa không chỉ đến sản lượng khai thác

mà còn đến khả năng phòng chống cháy nổ trên các giàn khai thác ngoài khơi,

1.2 Đặc điểm vùng mỏ Bạch Hồ

Mo Bach Hồ được đưa vào khai thác từ năm 1986 và là mô dầu lớn nhất ở nước

ta hiện nay với sản lượng khai thác chiếm hơn 60% tổng sản lượng khai thác dầu mỏ

ở nước ta Đá vía ở vùng mỏ Bạch Hổ là đá granit có cấu tạo phức tạp, bên cạnh phần nút nẻ, hang hốc còn phần lồi lõm rấn chắc, ít xốp, độ thấm kém nên quá trình khai thác gặp nhiều khó khăn so với các mỏ dầu truyền thống khác trên thế giới, Phần thân đầu có dạng khối khép kín với chiều đầy hơn 1500m Sau một thời gian

khai thác, do áp suất dầu tự phun giảm, việc bơm ép nước duy trì áp suất vỉa đã được

tiến hành từ năm 1993 Nguyên tắc của phương pháp bơm ép nước là nước được bơm vào đáy vỉa và đẩy đầu đồng đêu từ phía dưới lên trên Trong quá trình bơm ép

nước, do có sự không tương hợp giữa các nguồn nước cũng như sự thay đổi nhiệt độ,

áp suất, pH nên đễ dàng hình thành các chất muối lắng đọng, cần trở lưu thông của

đồng chấy Ngoài ra, nước bơm ép trong quá trình lưu thông dưới via cũng có thé

chứa nhiều chất khác như bùn, đất sét, oxit sắt, phù sa, các khoáng chất khác Các chất khoáng nay dễ kết hợp với nhau và có xu hướng xi máng hóa tạo thành những hạt rắn bám rất chắc trên bề mặt đường ống cũng như các kênh dẫn bên dưới vía [3],

Đo đó, đi kèm với quá trình bơm ép, các chất chống sa lãng muối vô cơ cần phải được sử dụng cùng với các loại hóa chất xử lý nước bơm ép, chống ăn mòn,

1.3 Tình trạng và mức độ sa lắng muối vô cơ tại móng mỏ Bạch Hồ

Hiện nay trong quá trình khai thác dầu khí ở mô Bạch Hể, một trong những mối quan tâm hàng đầu là hiện tượng lắng đọng muối dẫn đến nguy cơ giảm độ thấm chứa của đá vỉa, ảnh hưởng trực tiếp đến bề mặt thiết bị lòng giếng và trên giàn, cuối cùng làm giảm khả năng thu hồi dầu Chí sau một thời gian ngắn bơm ép nước, ngày 6/5/1994 lắng đọng muối đã được phái hiện trên thành lỗ van tuần hoàn

máy bơm trong giếng khoan 406 với thành phần là Ca, S, Me, Si va tap chat Fe, Mn,

Cl

Ngay trong năm 1994, Vietsovpetro đã ký hợp đồng với hãng SERCK BAKRE

nghiên cứu tính chất của nước bơm ép (nước biển) và nước khai thác đồng hành từ giàn 3 và 4 nhằm xử lý nước một cách hiệu quả Theo kết quả nghiên cứu thi BaSO,

và ŠrSO, không thể sa lắng ở bất kỳ ở nhiệt độ nào vì có chỉ số sa lắng muối luôn

oho hon khong Mudi CaCO, cé xu hướng sa lắng cao, đặc biệt ở nhiệt độ cao hơn

30°C (chỉ số sa lắng muối luôn lớn hơn l), nước biển bơm ép khi đun nóng đến 20°C

đã lắng dong 78 mg/l mudi CaCO, & 35°C — 100 mg/l Két qua nghiên cứu của Kashavsev V.E (1995 — 1996) tính toán độ bão hòa muối của nước khai thác đồng

hành của một loại giếng khoan hoàn toàn khẳng định hiện tượng sa lắng muối ở

móng Theo mức độ bão hòa muối của CaCO; đối với móng Bạch Hồ từ 1,04 đến

3,13 còn đối với các muối khác thì chí số này luôn nhỏ hơn Í hoặc xấp xi 0 Liên tục

từ năm 1995 đến nay nước khai thác đồng hành tại các giếng khoan được các nhà nghiên cứu ở Vietsovpetro thu thập và phân tích định kỳ,

Các nghiên cứu đánh giá tác động của nước biển với đá móng lấy từ các giếng khoan đã được Hoàng Đình Tiến và cộng sự thực hiện [3, 4], Kết quả cho thấy nước

biển được làm giầu ion Ca?” đến 6 lần trong thời gian 1,5 năm Các kết quả trên cho phép kết luận rằng nước bơm ép khi dịch chuyển trong vía đã được làm giàu Ca”, HCO, va mat di Cr, SO,7, Na*, Mg’*

Dựa trên các kết quả đã nghiên cứu nhóm tác giả đã đi đến kết luận:

—_ Quá trình tạo muối xây ra mạnh mẽ trên tất cả các đối tượng khai thác, đặc

biệt là móng với mức độ bão hòa luôn cao hơn Ì

~_ Khi nước bơm ép tác động vào đá vỉa, xây ra sự trao đối lon và hòa tan đá vỉa, các ion Ca?', HCO+ được làm giàu, dẫn đến sự quá bão hòa nước bơm ép

và quá trình lắng đọng muối bắt đầu xây ra

~ Trong số các muối sa lắng trong giếng khoan và thiết bị khai thác, muối CaCO,, CaSO, la cha yéu va NaCl it hơn

~ Ham lvong cdc vi nguyén té Ba, Sr trong nước bơm ép và nước vỉa có gid tri thấp không gây nguy hiểm sa lắng muối BaSO, và SrSO, trong hệ thống bơm

ép nước, hệ thống khai thác

1.4 Nguyên nhân gây ra hiện tượng lắng đọng

Đối với các lắng đọng muối vô cơ, nước là nguyên nhân chủ yếu Nước là dung môi tốt đối với nhiều chất và có thể chứa một lượng lớn cấu tử có khả năng tạo lắng đọng do tiếp xúc với các khoáng vật có trong tự nhiên; một số cấu tử ở nồng độ bão

hòa với các pha rắn của chúng Nước biển có khuynh hướng trở nên giầu các ion từ các sản phẩm phụ của sinh vật biển (ví dụ như vị khuẩn khử sulfaO hoặc do quá trình bay bơi nước Thành phần của nước biển thay đổi theo độ sâu của nước; nước ở tầng sâu chứa nhiều các ion do tiếp xúc với các khoáng trầm tích

Về rnặt nhiệt động học, sự lắng đọng các muối vô cơ bất đầu diễn ra khi trạng

thái của chất lỏng bị xáo trộn vượt quá giới hạn độ tan của một hay nhiều chất tan có

trong nước, ĐỘ tan của khoáng phụ thuộc phức tạp vào điều kiện nhiệt độ và áp suất

Nhìn chung, độ tan của khoáng tăng theo nhiệt độ, ở nhiệt độ cao hơn thì các khoáng sẽ hòa tan nhiều hơn Tương tự, độ tan của khoáng cũng giảm theo sự giảm

áp suất, và như rmột quy luật, độ tan của hầu hết các khoáng giảm đi hai lần khi ấp suất giam di 7000 psi (48MPa) [10] Tuy nhiên, không phải tất cả các khoáng đều

có khuynh hướng thay đổi độ tan như trên, Ví dụ, độ tan của canxi cacbonat giâm khi nhiệt độ tăng; độ tan của bari sulfat tang theo hệ số 2 khi nhiệt độ tăng trong khoảng 25 - 100°C nhưng lại giảm theo hệ số 2 khi nhiệt độ tiến gần 200°C Bản thân của khuynh hướng này lại chịu ảnh hưởng bởi độ mặn của mudi

Đối với các khoáng cacbonat, độ tan càng biến đổi phức tạp hơn khi có mặt

của các khí acid như CO,, HLS O áp suất cao, các khí này tan nhiều trong nước làm

giảm đáng kể độ pH của nước; do đó, làm tăng độ tan của khoáng Nước vía có thể

chứa nhiều ion bicacbonat hòa tan do tiếp xúc trực tiếp với đá cacbonal và các khí

acid Ảnh hưởng của sự thay đổi áp suất các khí này lên độ tan của khoáng cacbonat

là rất đáng kể so với trường hợp thông thường,

Tóm lại, nguyên nhân gây ra hiện tượng lắng đọng có thể là:

— Sự tiếp xúc của các loại nước không tương hợp: nước vỉa và nước bơm ép

trong khai thác dầu mỏ thường chứa các cấu tử không tương hợp với nhau

Nước vĩia thường chứa lượng lớn các ion HCO,, Ca’, Ba**, Sr**; trong khi

nước bơm ép lại giàu các lon SO¿”, Mg””, Ca?*, Mặt khác, một số cấu tử trong

hai loại nước trên ở nồng độ gần với điểm bão hòa nên khi chúng tiếp xúc với nhau sẽ gây ra hiện tượng lắng đọng muối

— Sự thay đổi điều kiện vật lý: độ tan của các khoáng thay đổi theo điều kiện nhiệt độ, áp suất, Do vậy, khi có sự biến đổi nào đó về nhiệt độ và áp suất của môi trường có thể làm tăng hay giảm độ tan của một hay vài cấu tử trong

dung dịch Trong trường hợp giảm độ tan, hiện tượng lắng đọng sẽ xây ra,

—_ Sự sụt giảm áp suất khí riêng phần của CƠ¿, HạS làm giảm độ hòa tan của các khí này trong nước dẫn đến pH của môi trường tăng; do đó làm giảm độ tan của các khoáng cacbonat

HCO¿(dđ) + OH(đđ) CO;”(dđ) + H;O()

Ca”'(dd) + COs”(dđ) CaCOxứ)

1.5 Quá trình hình thành và phát triển lắng đọng

Mặc dù, về mặt nhiệt động hóa học, chất

CG Dang dich quá bão hòa lắng đọng sẽ hình thành khi nồng độ của các cấu

O @ Cipios nó tại những điều kiện nhất định, Tuy nhiên, thực

tế cho thấy nhiều loại nước đã quá bão hòa với các cấu tử tạo lắng đọng nhưng vẫn không có hiện

Tỉnh thể chưa mt tượng lắng đọng xảy ra Để hiện tượng lắng đọng hoàn chính > , ae „ “2 VÀ : 2 xVÀ

N xảy ra, nó phải phát triển từ dung dịch Quá trình

2% — Sự phát triểm

= SO tĩnh thể tiếp theo

đẳng thể, thành tỉnh thể Giai đoạn tạo mầm được chia làm

hai loại: tạo mầm đồng thể và tạo mầm dị thể

1.5.1 Quá trình phát triển mầm đồng thể

Đầu tiên, các ion trong dung dịch bão hòa sẽ kết hợp với nhau tạo thành các

cặp lon không bền Các đám nguyên tử tạo nên các hạt mầm tỉnh thể do sự biến đổi

cân bằng của nồng độ các ion trong dung dịch quá bão hòa Kế đến các ion trong dung dịch sẽ hấp phụ lên các vị trí chưa hoàn chỉnh trên bề mặt mầm, làm tăng kích thước của mầm Năng lượng cho quá trình phát triển mầm này được cung cấp bởi sự

giảm năng lượng tự do của bề mặt mầm Năng lượng bề mặt này sẽ giảm nhanh theo

sự gia tăng kích thước mầm khi kích thước của mầm vượt qua ngưỡng bán kính tới hạn Điều này có nghĩa là các mầm tinh thể lớn sẽ được ưu tiên phát triển, trong khi

đó, các mầm nhỏ có thể hòa tan trở lại Với độ quá bão hòa đủ lớn, bất kỳ mầm tinh

thể nào hình thành cũng được phát triển tiếp thành tinh thể và tạo thành chất lắng đọng (hình 1.1) Trong trường hợp này, mầm tỉnh thể đóng vai trò là tác nhân xúc tác cho quá trình hình thành lắng đọng Ngoài ra, tinh thể muối cũng có thể phát

triển từ pha rắn đã có sẵn trong dung dịch Quá trình đó được gọi là quá trình phát triển mầm dị thể [10]

1.5.2 Quá trình phát triển mầm dị thể

Trong trường hợp này, các ion trong dung dịch bão hòa sẽ hấp phụ lên bề mặt

pha rắn đã có sẵn trong dung dịch Pha rắn thứ hai này có thể là các tinh thể đã có sẵn, các hạt bụi hay khuyết tật của bề mặt những chỗ gồ ghẻ trong đường ống khai thác, chỗ nối giữa các đường ống Sự có mặt của pha rắn thứ hai này làm giảm năng lượng hoạt hóa cho quá trình hình thành lắng đọng (hình 1.2) Ngoài ra, sự

Thành ống thành lắng đọng Do đó, quá trình tích tụ lắng Hình 1.2: Quá trình phát triển mâm đọng có thể xảy ra tại những vị trí có sự khuấy

tại sao lắng đọng hình thành nhanh chóng trên bề mặt các thiết bị dưới lòng giếng

Đựa trên những hiểu biết về quá trình hình thành và phái triển của tỉnh thể

muối, nhiều loại chất ức chế đã được thiết kế với cấu trúc đặc biệt có khả năng “đầu độc” quá trình hình thành, phát triển mầm tình thể và làm giảm vận tốc hình thành

lắng đọng đến giá trị hầu như bằng 0

1,6, Các biện pháp xử lý và ức chế hiện tượng lắng đọng trong kbai thác đầu khí

1.6.1 Phuong pháp xử lý lắng đọng

Xử lý chất lắng đọng đòi hỏi phải nhanh, không làm thương tốn giếng, hệ thống đường ống, môi trường vỉa, đồng thời phải hiện quả trong việc ngăn chặn hiện tượng tái lắng đọng, Kỹ thuật xử lý lắng đọng hiệu quả nhất phụ thuộc vào sự hiểu biết về loại, lượng, thành phần và kết cấu của chất lắng đọng Việc lựa chọn kỹ thuật

xử lý không phù hợp sẽ làm cho hiện tượng lắng đọng xuất hiện trở lại nhanh hơn Đối với lắng đọng trong các đường ống, độ bền và kết cấu của chất lắng đọng có vai trò quyết định quan trọng trong việc lựa chọn kỹ thuật xử lý chúng Độ bên và kết

cấu của lãng đọng rất đa đạng, có thể là các dạng mảnh, giòn hay các tính thể có độ

rỗng cao hoặc có dạng lớp lắng đọng dày, cứng với độ rỗng và độ thấm kém Ngoài

ra, độ tỉnh khiết của lắng đọng cũng ảnh hướng đến biện pháp xử lý chúng Chất

lắng đọng có thể xuất hiện ở dạng đơn chất nhưng thông thường là hôn hợp của nhiều loại có cấu trúc tương tự nhau Ví dụ: tính thể bari sulfat tỉnh chất có độ rỗng

thấp và rất khó thấm các hóa chất hòa tan cũng như khó loại bỏ bằng phương pháp

cơ học Tuy nhiên, hỗn hợp cha bari sulfat véi canxi sulfat, stronti sulfat hay tham chí canxi cacbonat lại có thể bị xử lý bởi cả phương pháp hóa học lẫn cơ học

Phương nhập hóa học: đây là giải pháp thường được lựa chọn đầu tiên và ft tốn kém nhất, đặc biệt là khi các chất lắng đọng tồn tại ở những nơi mà biện pháp cơ học thông thường không thể tiếp cận được hoặc không có hiệu quả kinh tế, Hầu hết

các xử lý bằng hóa chất được kiểm soát bằng cách cho các hóa chất tiếp cận với bề mặt của lắng đọng [10, 15] Ti số giữa diện tích bề mặt và khối lượng (hay thể tích)

của lắng đọng là một thông số quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả và tốc độ của quá trình xử lý lắng đọng bằng hóa chất Các chất có tỉ số này lớn, ví dụ như các chất có

độ rỗng hoặc độ xốp cao, làm tăng khá năng tiếp xúc với các hóa chất sử dụng

Ngược lại các chất có tỉ số này thấp, tức có đệ rỗng và xốp thấp, có hoạt tính kém với các tác nhân hóa học; điển hình là các lắng đọng hình thành trong đường ống

khai thác, khó bị xử lý bởi hóa chất hòa tan

Hai loại hóa chất thường được dùng để xử lý lắng đọng là acid và các hợp chất chelat Các acid vô cơ thường phản ứng nhanh với các khoáng cacbonat và làm chúng tan ra; tuy nhiên việc sử đụng acid làm tăng nguy cơ ăn mòn các thiết bị, Hơn

nữa, nếu lượng acid sử dụng không được tính toán chính xác thì lượng acid dư sẽ là

chất khơi mào cực tốt cho quá trình tái tạo muối CaCO; càng mãnh liệt hơn Ngoài

ra, acid hầu như chỉ có tác dụng với muối cacbonat; đối với các loại muối khác như mudi sulfat thi gan như không có tác dụng

Các hợp chất chelat phản ứng tạo phức với các ion kim loại trên bề mặt tính

thể và làm tình thể tan ra Thường hợp chấi chelat chỉ có tác dụng hòa tan các

khodng sulfat

Phương nhấp cơ học: Việc xử lý lắng đọng bằng phương pháp cơ học đồi hỏi nhiều kỹ thuật và dụng cụ thích hợp để nạo vét các lớp lãng đọng trong giếng và các

đường ống Giống như kỹ thuật hóa học, hầu hết các kỹ thuật cơ học đều có khoảng

giới bạn ứng dụng, cho nên việc lựa chọn kỹ thuật phù bợp phụ thuộc vào điều kiện

thể dùng chất nổ vì không an toàn với đường ống [10]

Phuong phdp sử dụng các động cơ dùng sức nước phương pháp này có thể dùng trong hệ đường ống cuộn (coiled tubing), năng lượng của nó phụ thuộc vào vận tốc cung cấp nước và kích thước của động cơ, Tuy nhiên, động cơ ngưng chạy khi không được cung cấp đủ năng lượng và quá trình xử lý bị ngừng lai [10]

lũ

1.6.2 Phương pháp ức chế hiện tượng lắng đọng

Lắng đọng hình thành sẽ gây ra những hậu quả nghiêm trọng làm ảnh hưởng

đến quá trình khai thác và giảm hệ số thu hồi dầu Chi phí cho việc xử lý chất lắng đọng đối với một mỏ dầu có thể lên đến nhiều triệu đô la, đó là chưa kể lượng dầu

không thể thu hồi được Mặt khác, các biện pháp xử lý lắng đọng không phải lúc nào cũng cho biệu quả như mong muốn Cho nên, hướng giải quyết tối ưu nhất đối với vấn đề này là ngăn chặn ngay từ đầu quá trình lắng đọng Quá trình hình thành lắng đọng do hai yếu tố quyết định: nhiệt động hóa học và động hóa học Do đó,

muốn kiểm soát được hiện tượng lắng đọng phải bằng cách nào đó tác động vào hai yếu tố này theo chiều hướng thuận lợi để không xảy ra hiện tượng lắng đọng Để có thể đưa ra biện pháp ngăn chặn hiệu quả hiện tượng lắng đọng, cần phải hiểu rõ về

bản chất của quá trình hình thành và phát triển của các chất lắng đọng Tuy nhiên,

do sự phức tạp của quá trình hình thành và phát triển của tinh thể cộng với điều kiện thực tế phức tạp của vỉa (nhiệt độ, áp suất, các dòng chảy, các loại đá, sự có mặt của khí và dầu, cùng với vô số các ion có thể có trong nước vỉa và nước biển ) nên các biện pháp ngăn chặn lắng đọng hiện nay chủ yếu dựa vào các mô hình dự đoán và kinh nghiệm

Phương pháp pha loãng: sử dụng để ngăn chặn sự lắng đọng của các muối

halogenua Trong phương pháp này, nước ngọt được bơm vào vỉa để làm giảm nồng

độ của các muối halogenua; đây là phương pháp đơn giản nhất để ngăn chặn sự

lắng đọng các muối halogenua trên đường ống

Phương pháp sử dụng từ trường: Cơ sở của phương pháp này là thiết lập một

từ trường phù hợp trong hệ thống giếng khoan, đường ống dẫn Từ trường này làm cho các cấu tử phân cực, các mầm tinh thể mang điện tích trong nước bị nhiễm từ,

các cấu tử này sắp xếp theo một trật tự nhất định, cản trở sự kết tỉnh muối [6]

Phương pháp sử dụng các chất ức chế lắng đọng: đây là phương pháp được ưu

tiên lựa chọn để duy trì năng suất khai thác dầu Cho đến nay, đây được xem là

phương pháp tiên tiến nhất và hiệu quả nhất để giữ cho giếng khai thác không bị thương tổn Phương pháp này sử dụng các chất có cấu trúc đặc biệt có khả năng ức

OM MET NHIÊN

| THU VEN

001225

li

chế sự hình thành và phát triển của tình thể lắng đọng Các hóa chất này sẽ được

bơm trực tiếp vào via & dạng tan trong nước bơm ép, hoặc được cho hấp phụ trước

lên đá vỉa dưới dạng kết tủa và sẽ hòa tan ra ở nồng độ đủ để ức chế hiệu quả lắng đọng khi nước biển được bơm ép vào vỉa,

1.7 Các chất ức chế và cơ chế tác động

1.7.1 Tiêu chuẩn chọn lựa các chất ức chế

Các hợp chất chelat là các chất ngăn chặn lắng đọng ở một tỷ lệ đương lượng nhất định bằng cách tạo phức chelat với các ion kim loại có khả năng tạo lắng đọng

như ion canxi, bari nên hoại tính bị hạn chế và phải được sử dụng ở nồng độ lớn Ngược lại, các chất ức chế lắng đọng được sử dụng ở nồng độ nhỏ hơn nhiều lần so với nồng độ của các cấu tử có khả năng tạo lắng đọng, hay còn gọi là chất ức chế ở nồng độ ngưỡng (threshold scale mnhibior) Thông thường, khoảng nồng độ để chất

ức chế lắng đọng hoạt động hiệu quả chỉ nằm trong khoảng từ vài ppm đến chục ppm Điều này cho thấy hiệu quả kinh tế vượt trội khi sử dụng loại chất ức chế này

Hiện nay có rất nhiều chất ức chế lắng đọng, tuy nhiên về cơ bản, có thể chia thành

các nhóm chính sau: hợp chất photphat, polyphoiphat vô cơ; hợp chất photphonal,

polyphotphonat hữu cơ; các polyme, copolyme hữu cơ có mang các nhóm sunfonat,

cacboxylat hay amit (12, 13]

Theo các tác giả [11], một chất ức chế tốt phải thỏa mãn những tiêu chuẩn sau:

-On định tại môi trường via

- Úc chế lắng đọng ở ngưỡng nồng độ thấp

- Lưu trú tại vỉa trong thời gian đài,

- Có thể xác định nồng độ chất ức chế trong nước biển,

Trong các tiêu chuẩn này, tiêu chuẩn về độ ổn định của chất ức chế tại môi

trường vỉa đóng vai trò then chốt trong việc lựa chọn chất ức chế; vì một chất ức chế

chỉ có hoạt tính ức chế khi nó ổn định về mặt hóa học tại môi trường khác nghiệt

12

của vỉa trong khoảng thời gian có thể chấp nhận được Về mặt này, các hợp chất ức chế dạng phosphonat hưu cơ, polyme và copolyme được xem là sự lựa chọn tốt do

tính bên nhiệt của chúng

1.7.2 Cơ chế tác động của chất ức chế lên quá trình hình thành lắng đọng Chất ức chế tác động theo hai cơ chế chính:

—_ k chế sự tạo mầm tỉnh thể muối: chất ức chế có khả nang hấp phụ lên các

tâm hoạt tính của tình thể, phá vỡ sự ổn định nhiệt của quá trình phát triển

tình thể Sự thu nhiệt của chất ức chế khi hấp phụ đã làm cho các mầm tỉnh thể tan ra,

—_ Kim hãm quá trình phái triển tính thế: chất ức chế có tác dụng xen cài vào mang tỉnh thể muối và kìm hãm quá trình lớn mạnh của tình thể đang phất

triển (tỉnh thể không đồng nhấp Sự hấp phụ không thuận nghịch của chất ức chế tại những vị trí tình thể muối phát triển bất thường đã ức chế quá trình

phát triển tiếp theo của chúng [12]

Từ đây cho thấy sự hấp phụ của chất ức chế lên bể mặt của mầm tính thể là giải đoạn quan trọng quyết định hoạt tính của chất ức chế Đây là một quá trình phức tạp và hai yếu tố cần được xem xét là: 1) vị trí của chất ức chế trên bể mặt tỉnh thể, 2) liên kết giữa chất ức chế và bể mặt tỉnh thể [14] Vận tốc chất ức chế hấp phụ

lên bề mật phụ thuộc vào lực tương tác tĩnh điện giữa lon chất ức chế và bề mật

mang điện tích của tỉnh thể, độ bên cũng như loại liên kết giữa chất ức chế và bề mặt Liên kết giữa chất ức chế và bể mặt tình thể thường là liên kết tạo phức giữa các cation trên bề mặt và anion của chất ức chế; do đó, số nhóm anion trên chất ức

chế ảnh hưởng đến hoạt tính ức chế,

1.7.3 Sự lưu trú của chất ức chế

Chất ức chế lưu trú trong vỉa dưới dạng hấp phụ lên đá via hoặc ở dạng kết tủa

và khi nước biển được bơm ép vào thì chúng được giải hấp hoặc hòa tan trở lại để ức chế hiện tượng lắng đọng Đối với một chất ức chế tốt thì thời gian lưu trú trong vía