Ănmòn mạnh cũng nhận thấy trong các thiết bị các thiết bị làm việc trong giếng khoan ngậpnước, trong sản phẩm khai thác của nó chứa lượng lớn nước giếng dầu.Cường độ ăn mòn thiết bị bằng
Trang 1CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
ĐƠN ĐĂNG KÝ CHỦ TRÌ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI TRỌNMG ĐIỂM
-CẤP VIỆN KH&CN VIỆT NAM
Kính gửi: Chủ tịch Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Căn cứ thông báo của Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam về việc tuyển chọnđơn vị và cá nhân chủ trì thực hiện đề tài KHCN cấp Viện Khoa học và Công nghệ ViệtNam trong kế hoạch năm 2005, chúng tôi:
a) Viện Công nghệ Hóa học
01 Mạc Đĩnh Chi, Q.1, TP Hồ Chí Minh
Tel: 08-8245195 Fax: 08.8293889
b) Lưu Cẩm Lộc
PGS, TSKH, Viện trưởng
Viện Công nghệ Hóa học
Địa chỉ : 01 Mạc Đĩnh Chi, Q.1, TP Hồ Chí Minh
Tel: 08-8245195 - 0918071573
E-mail: chemtech@hcm.fpt.vn
Xin đăng ký chủ trì thực hiện đề tài: Nghiên cứu sự ăn mòn của dầu ngậm nước từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng đối với đường ống và điều chế, sử dụng chất ức chế ăn mòn trong vận chuyển dầu Bạch Hổ và dầu Rồng
Thuộc hướng KHCN: Dầu khí
Mã số đề tài:
Hồ sơ đăng ký chủ trì thực hiện đề tài gồm:
1/ Thuyến minh đề tài KHCN
2/ Tóm tắt về hoạt động KHCN và năng lực của đơn vị đăng ký chủ trì đề tài
3/ Lý lịch khoa học của cá nhân đăng ký làm chủ nhiệm đề tài
TP Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 12 năm 2004 Cá nhân Thủ trưởng đơn vị
đăng ký làm chủ nhiệm đề tài đăng ký chủ trì đề tài
Lưu Cẩm Lộc
Trang 2VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
Thuộc hướng: Chương trình dầu khí
Đơn vị chủ trì: Viện Công nghệ Hóa học
Chủ nhiệm đề tài: PGS.TSKH Lưu Cẩm Lộc
Những người tham gia thực hiện đề tài:
TS Trần Thanh Phương
CN Nguyễn Thị Kim Dung
KS Bùi Thanh Hương
TS Đào Thanh Hùng
CN Đặng Thị Ngọc Yến
KTV Nguyễn Hoàng Tuấn Dũng
Th.S Hoàng Tiến Cường
KS Nguyễn Hữu Huy Phúc
KS Nguyễn Mạnh Huấn
KS Nguyễn Duy Bình
TS Phan Thanh Thảo
Viện Công nghệ Hóa học
TT Nghiên cứu & phát triển dầu khíViện Công nghệ Hóa học
Viện Công nghệ Hóa họcViện Công nghệ Hóa họcViện Công nghệ Hóa họcViện Công nghệ Hóa họcViện Công nghệ Hóa họcViện Công nghệ Hóa họcViện Công nghệ Hóa họcViện Công nghệ Hóa họcViện Công nghệ Hóa học
TP.HCM, Tháng 12/2004
Trang 3VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
****************************
HỒ SƠ ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI TRỌNG ĐIỂM CẤP VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU SỰ ĂN MÒN CỦA DẦU NGẬM NƯỚC TỪ MỎ BẠCH HỔ VÀ MỎ RỒNG ĐỐI VỚI ĐƯỜNG ỐNG VÀ ĐIỀU CHẾ, SỬ DỤNG CHẤT ỨC CHẾ ĂN MÒN TRONG VẬN CHUYỂN DẦU BẠCH HỔ VÀ DẦU RỒNG
Đơn vị chủ trì: Viện Công nghệ Hóa học
Chủ nhiệm đề tài: PGS.TSKH LƯU CẨM LỘC
TP.HCM, THÁNG 12/2004
Trang 4THUYẾT MINH ĐỀ TÀI TRỌNG ĐIỂM CẤP VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
Phần I: Thông tin chung về đề tài:
1 Tên đề tài:
Nghiên cứu sự ăn mòn của dầu ngậm nước từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng đối với đường ống và điều chế, sử dụng chất ức chế ăn mòn trong vận chuyển dầu Bạch Hổ và dầu Rồng
2 Mã số:
3 Thời gian thực hiện: Từ tháng 1/2005 đến tháng 12/2006.
4 Cấp quản lý: Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam
5 Kinh phí:
Trong đó, từ ngân sách SNKH: 450 triệu đồng
6 Thuộc chương trình (nếu có): Dầu khí
7 Chủ nhiệm đề tài:
- Điện thoại: 08-8245195 Fax: 08-8293889
E-mail: Chembet41@hcm.vcn.vn
8 Đơn vị chủ trì đề tài: Viện Công Nghệ Hóa Học
- Điện thoại: 08-8245195 Fax: 08-8293889
- Địa chỉ: 01 Mạc Đĩnh Chi , Q.01, Tp HCM
Phần II: Nội dung KHCN của đề tài:
9 9 Mục tiêu của đề tài:
99 1 Tổng quan tài liệu, tìm hiểu nguyên nhân ăn mòn đường ống trong vậnchuyển dầu
99 2 Xác định hàm lượng nước của dầu Bạch Hổ và Rồng
99 3 Phân tích thành phần hóa học của nước tách ra khỏi sản phẩm giếng
4 Khảo sát khả năng tách lớp và tạo nhũ tương của dầu Bạch Hổ và dầuRồng phụ thuộc vào hàm lượng nước và tính chất vật lý của dầu
5 Kiểm tra hoạt tính ăn mòn của nước tách ra khỏi sản phẩm giếng đối vớithép hợp kim hiện đang được sử dụng làm đường ống dẫn dầu ở xí nghiệpVietsopetro
6 Tổng hợp chất ức chế ăn mòn
7 Thử nghiệm các chất ức chế ăn mòn để đánh giá hiệu quả chống ăn mòncủa chúng khi nước tách ra khỏi dầu
8 Lựa chọn chất ức chế ăn mòn thích hợp cho từng loại dầu và điều kiện sửdụng tối ưu
Trang 510 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước:
a) Nguyên nhân ăn mòn trong vận chuyển dầu:
Aên mòn chiến phần quan trọng trong các trường hợp hư hỏng đường ống dẫn dầu.Một trong những yếu tố quyết định khả năng làm việc ổn định của ống dẫn dầu dưới biển làcường độ ăn mòn của chúng
Từ giếng khoan dầu có chứa nước vỉa với muối hòa tan, khí và khoáng Trong giaiđoạn đầu khai thác trong các giếng mới thường nhận được dầu không chứa hoặc chứa ítnước Theo thời gian độ chứa nước của dầu tăng và trong các giếng cũ độ chứa nước có thểđạt tới 80-90% Theo [1] trong vùng mỏ Bạch hổ có những giếng khoan tỷ lệ nước tới 80%trọng lượng Khi độ chứa nước của dầu đạt 30% có thể tạo thành nhũ tương đủ bền Đểtránh tạo nhũ tương bền vững trong khai thác dầu người ta cho thêm chất phá nhũ Khi cóchất phá nhũ, dầu ngậm 3-5% nước và có hợp chất lưu huỳnh sẽ tạo nhũ tương không bềnvà pha nước tách ra, ăn mòn thiết bị tăng lên Trong quá trình khai thác hàm lượng nướctăng, còn độ khoáng của nước vỉa giảm, nghĩa là tính chất của nước vỉa thay đổi
Như người ta đã biết bản thân dầu và khí không gây ăn mòn nội Ăn mòn nội bề mặtống dẫn là do tác dụng của các chất ăn mòn chứa trong sản phẩm giếng như nước giếngkhoáng; sản phẩm phản ứng wae¿2
Ÿ22Ÿ 2
Trang 6Trên bề mặt thép tiếp xúc với dầu, thực tế không bị ăn mòn do dầu không phải làchất điện phân Do đó khi bề mặt thép tiếp xúc với hỗn hợp nước giếng dầu và dầu thìphần bề mặt tiếp xúc với nước bị ăn mòn, còn phần bề mặt tiếp xúc với dầu không bị Ănmòn mạnh cũng nhận thấy trong các thiết bị các thiết bị làm việc trong giếng khoan ngậpnước, trong sản phẩm khai thác của nó chứa lượng lớn nước giếng dầu.
Cường độ ăn mòn thiết bị bằng thép phụ thuộc vào pha nào chuyển động tronggiếng- dầu hay nước- phủ bề mặt kim loại tốt hơn Trong điều kiện bề mặt kim loại bị phủdầu tốt hơn thì trên bề mặt kim loại có màng dầu bảo vệ và kim loại không bị ăn mòn Khibề mặt bị phủ nước thì ăn mòn diễn ra rất mạnh Các yếu tốc cơ bản ảnh hưởng đến hoạt độăn mòn của nước vỉa:
- Độ khoáng tổng;
- Độ axit của nước (pH)
- Nhiệt độ và tốc độ chuyển động của nước so với bề mặt kim loại;
- Tỷ lệ thể tích nước và dầu;
- Hàm lượng khí ăn mòn trong nước ( oxy, hydrosulfur, CO2)
Hoạt tính ăn mòn của nước giếng dầu được khai thác cùng với dầu phụ thuộc nhiềuvào hàm lượng khí ăn mòn và tỷ lệ thể tích nước và dầu trong hỗn hợp khai thác hơn là hàmlượng muối Cơ chế ăn mòn kích hoạt thép dưới tác dụng của H2S liên quan với ăn mònanod và catod Chênh lệch điện thế giữa hai cực đạt tới 0,2-0,3 v, có khả năng tăng ănmòn thép Khi hàm lượng H2S đạt đến 2 mg/l nó tác dụng với thép cacbon và tạo thànhmàng sulfua có tính bảo vệ, nhưng tính chất này mất đi khi hàm lượng H2S tăng Cấu trúcmàng sulfua trên bề mặt kim loại có ảnh hưởng mạnh đến tốc độ ăn mòn thép trong nước.Tính ăn mòn cao của H2S và sulfua đòi hỏi phải giảm hàm lượng của chúng trong nước
Tốc độ ăn mòn diễn ra với khử phân cực hydro được xác định bởi độ pH của dungdịch, nhiệt độ, áp suất riêng phần ( hàm lượng) hydro, bản chất của tạp chất đóng vai trò làcatod, tỷ lệ diện tích catod và anod Xác suất diễn ra quá trình ăn mòn khử phân cực hydrogiảm khi độ pH tăng Đối với các kim loại kỹ thuật quan trọng như sắt, khi trong nướckhông chứa hydrosulfua, ăn mòn không đáng kể khi pH>5
Giá trị pH là yếu tố quan trọng, ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn trong môi trường
nước Trong khoảng pH= 6,5-9,5 tốc độ ăn mòn kim loại hầu như cố định và phụ thuộc vàosự khuyếch tán oxy hòa tan đến bề mặt kim loại Ở vùng pH thấp tốc độ ăn mòn tăng doăn mòn khử phân cực hydro Khi pH >10 tốc độ ăn mòn thép không đáng kể Khi pH < 7 ănmòn thiết bị đồng đều và sản phẩm tạo thành bị nước rửa trôi Trong khoảng pH= 7-10 ănmòn mang tính cục bộ
Trang 7Hàm lượng oxy trong nước vỉa có vai trò quan trọng trong việc quyết định tốc độ ăn
mòn thiết bị Với nồng độ oxy hòa tan 7 mg/l tốc độ tăng tỷ lệ thuận với hàm lượng oxyhòa tan Phản ứng điện khử oxy – quá trình khử phân cực oxy có vai trò quan trọng nhấttrong các quá trình ăn mòn Nó có thể xảy ra với tất cả các kim loại kỹ thuật trong môitrường trung hòa và kiềm Tốc độ của quá trình này phụ thuộc vào áp suất riêng phần oxytrong hệ Khi loại oxy ra khỏi dung dịch xác suất các quá trình ăn mòn khử phân cực oxygiảm
Trong nước vỉa còn chứa chất hoạt động bề mặt – chất phá nhũ được sử dụng để
phá nhũ dầu Các chất phá nhũ hiện nay được sử dụng là chất hoạt động bề mặt dạngkhông ion, tạo tác dụng ưa nước trên bề mặt kim loại, đẩy lớp bảo vệ và tăng cường ănmòn
Nước giếng dầu có thể được phân loại thành hai nhóm chính bicarbonat natri ( pH=8) và clorua canxi(pH= 4-6) Thành phầân hóa học của nước clorua canxi có hàm lượng ion
Na+ và Cl- cao và có hàm lượng ion Ca2+ thấp Thành phần chính của nước bicarbonat natrilà các ion Na+, Cl-, SO42-, HCO3- và CO3- Đặc điểm của nước loại này là có CO32- và hàmlượng Ca2+ không đáng kể
Phụ thuộc vào hàm lượng ion Ca 2+ và CO 2 hòa tan, nước có khả năng kết tủacarbonat can xi (CaCO3 ) trên bề mặt hoặc hòa tan nó Nước có khả năng kết tủa CaCO3trên bề mặt ống dẫn tạo màng CaCO3, cản trở ăn mòn tiếp diễn Nếu nước dư CO2 thì nókhông có khả năng tạo màng bảo vệ này, do đó có khả năng ăn mòn cao Dư hoặc thiếukhí CO2 trong nước được biểu thị qua chỉ số bão hòa Khi chỉ số bão hòa có giá trị dươngtrong nước tạo kết tủa CaCO3, còn khi nó âm- nước hòa tan CaCO3 Một trong nhữngphương pháp giảm hoạt tính ăn mòn của nước là xử lý nó nhằm chuyển chỉ số bão hòa từâm sang dương, bằng cách thêm hydroxit natri hoặc vôi vào nước Trong trường hợp nếunước có cường độ tạo carbonat canxi cao trên thành ống dẫn, làm tắc ống thì nước cần đượctrung hòa
Khi tăng hàm lượng muối trong nước và trên kim loại không có lớp bảo vệ tốc độăn mòn của thép cacbon và thép không hợp kim tăng do độ dẫn điện của môi trường, ảnhhưởng của các khí hòa tan, clorua và sulfat tăng Khi hàm lượng muối trong nước lạnhkhông quá 100mg/l trong phần lớn trường hợp ăn mòn không đáng kể Vấn đề phức tạp hơnkhi hàm lượng muối đạt tới 2000 mg/l hoặc cao hơn Trong trường hợp này ăn mòn mạnhkhông chỉ đối với thép cacbon và không hợp kim, mà cả các vật liệu bền ăn mòn
Clorua và sulfat tăng khả năng ăn mòn của nước Tốc độ ăn mòn thép cacbon khitrong nước chứa clorua ở nhiệt độ 60oC tăng đến 2,6g/m2.h khi hàm lượng của nó tăng đến180mg/l Sản phẩm ăn mòn thép cacbon có tác dụng như lớp bảo vệ khi hàm lượng clorualà 75 mg/l, nhưng tính bảo vệ của màng carbonat giảm khi hàm lượng ion sulfat cao hơn
100 mg/l Clorua và sulfat có tác dụng ăn mòn cục bộ trên bề mặt thép
Một số chất hữu cơ có tính axit làm giảm độ pH của nước dẫn tới làm tăng tốc độ
ăn mòn Khi có các sản phẩm dầu trong nước sự vận chuyển oxy đến bề kim loại tăng
Trong thực tế công nghiệp dầu mỏ đồng thời xuất hiện một số cơ chế ăn mòn nhưngphần lớn phản ứng ăn mòn trong khai thác dầu theo cơ chế điện hóa Theo nhiều nghiêncứu ăn mòn điện hóa và ăn mòn carbonat trong đường ống là do có sự tách lớp nhũ tươngdầu và tạo lớp nước tự do Trong nhiều quá trình ăn mòn vẫn phát triển mặc dù đã sử dụngchất ức chế Trong các nghiên cứu đã cho thấy có sự ăn mòn cục bộ ở phần dưới của ốngdẫn dầu, khí và nước
b) Các phương pháp chống ăn mòn:
Trang 8Từ các nghiên cứu về quá trình ăn mòn có thể có các phương pháp chống ăn mòn sau:
- tác động lên kim loại;
- tác động lên môi trường ăn mòn;
- cách ly kim loại với môi trường;
- bảo vệ catod;
- thay kim loại bằng các chất phi kim loại
Nhóm thứ nhất liên quan với quá trình chế tạo kim loại và tạo hợp kim cho kim loại, xửlý nhiệt và cơ Để thép bền ăn mòn tạo hợp kim với niken, crom, và đôi khi thêm phụ giaplatin, palady, bạc hoặc đồng Tạo hợp kim bền ăn mòn thép được ứng dụng hạn chế do chiphí cao
Hiện nay phương pháp chính chống ăn mòn nội đường ống là sử dụng các chất ức chếăn mòn và phủ lớp vật liệu bền ăn mòn bên trong đường ống Cách ly kim loại nhờ lớp bảovệ là phương pháp được ứng dụng rộng rãi nhất để chống ăn mòn Đối tượng bảo vệ chốngăn mòn theo phương pháp này là các bể chứa, hệ thống ống dẫn, thiết bị ngầm và giếngkhoan Các chất phủ được sử dụng là bitum, nhựa epoxy, emal, sơn và polymer Phươngpháp này được sử dụng rộng rãi nhưng chúng vẫn không đáp ứng tính bền ăn mòn ở điềukiện nhiệt độ cao, không sử dụng lâu dài nên đòi hỏi phải thay thế bằng các ống dẫn mới,làm tăng chi phí Do đó, trên thực tế phương pháp bảo vệ bằng chất ức chế được sử dụnghiệu quả hơn
Để tăng độ chống ăn mòn của thiết bị cần tiến hành các phương pháp chống ăn mònnhư trung hòa và ức chế môi trường Trung hòa môi trường nên tiến hành sau giai đoạn xửlý axit giếng dầu
Phương pháp chống ăn mòn bằng chất ức chế có thể ứng dụng trong bất cứ giai đoạn xửlý nào và đưa chất ức chế vào môi trường ăn mòn ở bất kỳ vị trí mong muốn nào màkhông làm thay đổi quá trình công nghệ khai thác, vận chuyển và chế biến dầu
Cơ chế tác động của chất ức chế là thay đổi tốc độ phản ứng điện hóa Theo cấu tạohóa học chất ức chế ăn mòn là hợp chất cao phân tử có tính hoạt độ bề mặt rõ ràng Khi bềmặt kim loại tiếp xúc với môi trường ăn mòn chất ức chế sẽ hấp phụ trên bề mặt, tạomàng bảo vệ, làm giảm tốc độ các quá trình ăn mòn điện hóa Các chất chứa nitơ- đồngđẳng muối amoni tứ cấp và imidazolin thuộc nhóm chất hoạt động bề mặt cation có tácdụng bảo vệ cao nhất Do tạo thành màng bảo vệ nên chúng làm cho bề mặt kim loại cótính kỵ nước, nên nước khó tiếp cận được
Ở Nga và các nước khác hiện nay đang sử dụng các chất ức chế ăn mòn cho côngnghiệp dầu sau: cationat 7 – là diamin alyphatic; ИКБ-2 – là muối imidozolin tứ cấp;catapin A- muối amoniun tứ cấp của xăng piridin…Các chất ức chế chống ăn mòn củahydrosulfua là И-1-А, chống ăn mòn nước giếng dầu – ИКБ2 và ИКБ4, chống ăn mòn củaCO2 – ИКСГ-1 Hiệu quả chống ăn mòn của các chất ức chế này đạt tới 92-98%
Tuy nhiên, việc lựa chọn chất ức chế là khâu quan trọng và phức tạp vì có chất ức chếcó hiệu quả bảo vệ cao cho sản phẩm của giếng này nhưng có hiệu quả kém cho giếngkhác Mặt khác chất ức chế ăn mòn có thể bị phân huỷ hoặc polymer hóa tạo thành cácchất nhớt, dính làm tắc hệ Chất ức chế cũng gây ra các vấn đề như tạo bọt và tạo nhũtrong vùng tiếp xúc khí với dầu Do đó, để ứng dụng chất ức chế ăn mòn vào thực tế cầnnghiên cứu lựa chọn chất ức chế phù hợp với từng loại dầu và xác định được hàm lượng tối
ưu của chúng cần đưa vào dầu
c) Chất ức chế ăn mòn
Chất ức chế làm chậm quá trình ăn mòn bằng cách:
- Làm gia tăng đặc tính phân cực anod hay catod
Trang 9- Làm giảm quá trình chuyển động hay khuyếch tán của các ion đến bề mặt kim loại.
- Làm gia tăng điện trở của bề mặt kim loại
Chất ức chế ăn mòn được phân loại như sau:
- Chất ức chế thụ động: làm thụ động hóa bề mặt của kim loại Có hai loại ức chế ăn
mòn thụ động:
o Oxi hóa anion, như cromate, nitrite, nitrate, … có khả năng làm thụ động thépkhi không có mặt oxy
o Các ion không oxi hóa như phosphate, tungstate, molybdate,… thì cần có oxyđể thụ động thép
Những chất ức chế trên làm việc rất hiệu quả và được sử dụng rộng rãi trong hệ thốnglàm lạnh và tuần hoàn của động cơ đốt trong, tháp làm lạnh
- Chất ức chế catod: làm chậm phản ứng catod hay kết tủa lựa chọn để làm tăng và giới
hạn quá trình khuyếch tán của các ion có thể khử tới được bề mặt Chất ức chế catodhoạt động theo 3 cơ chế sau:
o Đầu độc catod: Các ion As3+, Sb5+, Se4+, Te4+, S, CN có khả năng ngăn ngừasự hình thành khí H2 từ nguyên tử Hydro nên được gọi là chất đầu độc catod
o Kết tủa catod: một số ion như Ca, Zn, Mg có thể bị kết tủa dưới dạng oxit tạothành một lớp bảo vệ trên kim loại
o Chất loại oxy: ức chế ăn mòn bằng cách ngăn ngừa quá trình khử phân cựcgây ra bởi oxy Nguyên tắc của cơ chế này là các ion sulfite hay bisulfitephản ứng với oxy hòa tan tạo thành dạng sulfate giúp làm giảm quá trình ănmòn Na2SO3 được sử dụng rộng rãi nhất Đây là phản ứng oxy hóa khử nêncần xúc tác Co hay Ni
- Chất ức chế hữu cơ: thường được tạo dưới dạng một lớp bảo vệ kim loại bằng cách
hình thành một lớp film kỵ nước trên kim loại Hiệu quả làm việc của chất ức chế loạinày phụ thuộc vào thành phần hóa học, cấu trúc phân tử, và tính ái lực với bề mặt kimloại Khả năng bị hấp thụ của chất ức chế hữu cơ phụ thuộc vào điện tích ion của chấtức chế và điện tích của bề mặt Chất ức chế cation như các amines, hay chất ức chếanion như các sulfonates sẽ được hấp thụ ưu tiên phụ thuộc vào kim loại tích điện âmhay dương
- Chất ức chế kết tủa: tạo thành dạng film trên bề mặt kim loại, làm nghẽn các tâm
anod và catod Silicate và photphate được xếp vào loại chất ức chế này
- Chất ức chế ăn mòn bay hơi: là những hợp chất được vận chuyển từ một môi trường
khí đến các tâm ăn mòn bằng quá trình bay hơi
Chất ức chế cũng có thể được chia thành 2 nhóm lớn: vô cơ và hữu cơ
Chất ức chế vô cơ gồm:
Cromat ( Na2Cr2O7, K2Cr2O7, K2CrO4, Li2CrO4 , (NH4)2CrO), có khả năng chống ăn
mòn cao cho thép, đồng thau, đồng, nhôm trong môi trường nước , nhưng không chốngăn mòn cho kẽm Hiệu quả cao, giá thành thấp nên khả năng áp dụng của của cromatcao, nhưng nó có độ độc cao
Vonadat, vonframat, molibdat (NaVO3, Na2VO4, Na2WO4, Na2Mo2O7, và các chất
khác) có khả năng ức chế ăn mòn thép cácbon và thép không rỉ trong môi trường nước,nhưng molibdat natri tăng ăn mòn đồng thau Chất ức chế này ít độc hơn so với cromatvà giảm đóng cặn
Nitrit ( NaNO2, KNO2)- là các chất ức chế ăn mòn hiệu quả cho thép trong dung dịch
muối
Trang 10Phospat gồm meta-, orto-, polyphosphat natri có hiệu quả ức chế kém cromat và
nitrit, nhưng chúng không độc và chống tạo cặn Do có giá thành thấp, không độc vàkìm hãm ăn mòn bề mặt nên polyphosphat được sử dụng rộng rãi để ức chế ăn mòncho thép, đồng, kẽm, đồng thau Meta- và ortophosphat chỉ ức chế ăn mòn cho thépcacbon
Silicat natri (nNa2O.mSiO2) chống ăn mòn thép cácbon, đồng, nhôm và đồng thau đãmạ kẽm Silicat vơí modul 2-3,5 có hiệu quả nhất
Chất ức chế hữu cơ
Chất ức chế hữu cơ quan trọng nhất là hợp chất chứa nitơ, trong đó có polycrilamid,etyl- hoặc dimetylamoni phosphat, etyldiamintetraacetat natri, hợp chất của nó vớiphenol phosphat natri thế ba lần, ure và các hợp chất khác
Chất ức chế hợp chất chứa nitơ được sử dụng ở Nga là ИКБ-4 “В”, ИКБ-8, ИКБ-6-2
“3” Chúng là các chất hoạt động bề mặt cao phân tử cation hoạt tính ИКБ-4 “В” vàИКБ-8 ứng dụng trong môi trường nước trung hòa chứa muối hòa tan và oxy ИКБ-6-2
“3” – trong môi trường nước chứa muối hòa tan và khí ăn mòn như CO2, oxy vàhydrosulfua Chất ức chế loại này có tác dụng rửa, hiệu quả bảo vệ đạt 70-90%, pháttriển sinh học giảm 2-3 lần
Chất ức chế hợp chất nitơ như 30Д, КП5, КП5/1 được quan tâm Chất ức chế 30Д ứng dụng cho môi trường khoáng yếu có chứa hydrosulfua, CO2, oxy Chất ức chếКПИ-5, КПИ-5/1 thuận lợi khi ứng dụng trong môi trường trung hòa Thêm 0,43-0,9mg/l chất ức chế này sẽ mất hoàn toàn ăn mòn thép ở nhiệt độ 20-100oC Chất ức chếhệ КПИ có hiệu quả tác dụng lâu dài và có thể được ứng dụng trong hệ tuần hoànnước kín Để bảo vệ kim loại đen trong môi trường nước có chứa sản phẩm dầu, nên sửdụng amin arilstearyl, hỗn hợp axit dicacbon C21 với hợp chất mono- hoặc dialkanoamidvà các hợp chất khác với nồng độ 25-100 mg/l
Để bảo vệ thép, đồng thau, đồng, nhôm trong nước nhạt và nước biển sử dụngbenzocriazol cacboxyl
Trong công nghiệp ở Nga người ta sử dụng các chất ức chế hữu cơ như ИК-40, 4ВМ, МКАР-1, И-4Д và một số chất khác để chống ăn mòn thiết bị công nghiệp dầukhí bị nước giếng dầu ăn mòn
ИКН-Tóm lại, đánh giá nguy cơ ăn mòn, nghiên cứu biện pháp bảo vệ đường ống trong quá trình khai thác, vận chuyển khỏi ăn mòn là vấn đề cấp bách Để thực hiện nhiệm vụ này cần phân tích các nguyên nhân gây ăn mòn và nghiên cứu các biện pháp khắc phục
11 11 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng:
- Thu thập tài liệu về nguyên nhân ăn mòn trong khai thác và vận chuyển dầu,các biện pháp hạn chế ăn mòn, các phương pháp tổng hợp chất ức chế ăn mòncủa nước vỉa đối với thép
- Mẫu dầu: mẫu của mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng
- Xác định hàm lượng nước trong dầu theo tiêu chuẩn ANSI/ASTM D96 – 73 :nước và sediment trong dầu thô
- Đánh giá khả năng tạo nhũ và tách nước : được tiến hành theo ASTM
D1401-67 “ Emulsion Chacteritic Of Petroleum Oil And Synthetic Fuilds”
- Phân tích thành phần hoá học của nước tách ra từ sản phẩm giếng :
Trang 11 Phân tích các chỉ tiêu :Hàm lượng muối, hàm lượng các ion vô cơ đa
lượng: Ca2+, Mg2+, K+, Na+…., Cl-, SO42-, NO3-…., độ pH, độ oxi hóa, hàmlượng oxy hòa tan, độ acid, độ kiềm, hàm lượng các chất các hợp chất nitơ:muối amoni nitrat, nitri…, xác định hàm lượng oxitcacbon ăn mòn, hàmlượng H2S
Phương pháp phân tích:
Hàm lượng muối : Xác định độ muối phi cacbonat bằng phương pháp
trao đổi ion
Hàm lượng các ion vô cơ đa lượng : Ca2+, Mg2+, K+, Na+…., Cl-, SO42-,
NO3-….bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử (AAS) và các phương phápkhác như:
+ Xác định canxi, magiê bằng phương pháp chuẩn độ + Xác định hàm lượng Natri và Kali theo phương pháp quang kế
ngọn lửa
+ Xác định ion clo (Cl - ) bằng phương pháp thể tích theo More
+ Xác định ion sulfat (SO 4 2- ) bằng phương pháp so màu
Xác định độ pH của nước bằng pH kế
Xác định khả năng oxi hóa bằng phương pháp chuẩn
Xác định hàm lượng oxi hòa tan bằng phương pháp dùng chất chỉ thị
Indigo Carmine
Độ axit, độ kiềm bằng phương pháp chuẩn độ
Để xác định hàm lượng các chất các hợp chất nitơ: muối amoni nitrat,nitric…dùng phương pháp so màu
Xác định hàm lượng oxitcacbon ăn mòn (CO2) bằng phương phápchuẩn độ của Renhicop
Xác định trọng lượng riêng và độ nhớt của dầu theo phương pháp theoASTM
- Kiểm tra độ ăn mòn : chọn phương pháp thử nghiệm hoạt tính ăn mòn nướcgiếng dầu theo phương pháp trọng lượng G3-72 ASTM ( hoặc ASTM G7981), phương pháp ứng suất ăn mòn ASTM G44-75 và đánh giá ăn mòn rỗtheo ANSI/ASTM G46-72 Nhận diện và kiểm tra các điểm ăn mòn bằngphương pháp:
Bằng mắt thường (chụp ảnh điểm ăn mòn, sau đó so sánh)
Giảm khối lượng
Kính hiển vi
- Chọn chất ức chế ăn mòn phù hợp và xác định hàm lượng chất ức chế ănmòn tối ưu: bằng phương pháp tối ưu hóa thực nghiệm và sử dụng phần mềmđể lựa chọn điều kiện tối ưu trong phòng thí nghiệm
12 Những nội dung nghiên cứu:
- Năm 2005 Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm
a) Phân tích hàm lượng nước của dầu Bạch Hổ và Rồng
Trang 12b) Phân tích thành phần hóa học của nước tách ra khỏi sản phẩm giếng
c) Khảo sát khả năng tách lớp và tạo nhũ tương của dầu Bạch Hổ và dầu Rồngphụ thuộc vào hàm lượng nước, khi hàm lượng nước thay đổi từ 5 đến 80%
d) Phân tích một số tính chất vật lý của dầu và thành phần dầu Bạch Hổ và dầuRồng
e) Kiểm tra hoạt tính ăn mòn của nước tách ra khỏi sản phẩm giếng đối với théphợp kim hiện đang được sử dụng làm đường ống dẫn dầu ở xí nghiệpVietsopetro trong phòng thí nghiệm
f) Tổng hợp chất ức chế ăn mòn
g) Thử nghiệm các chất ức chế ăn mòn để đánh giá hiệu quả chống ăn mòn củachúng trong nước tách ra khỏi dầu
h) Nghiên cứu tính tạo bọt và tạo nhũ trong dầu của chất ức chế
Năm 2006: Thử nghiệm chất ức chế ăn mòn
a) Xác định hàm lượng tối ưu của chất ức chế ăn mòn cho từng lọai dầu và vớihàm lượng nước khác nhau
b) Lựa chọn chất ức chế ăn mòn thích hợp cho từng loại dầu và điều kiện sửdụng tối ưu
c) Chế tạo 100 lit chất ức chế ăn mòn tốt nhất cho từng lọai dầu
d) Ký hợp đồng thử nghiệm với Công ty liên doanh dầu khí Vietsov
e) Viết báo cáo và chuẩn bị nghiệm thu
13 Hợp tác quốc tế thực hiện đề tài:
Phối hợp nghiên cứu và thử nghiệm cùng các cán bộ kỹ thuật của Công tyLiên doanh dầu khí VietSovpetro