HÓA DẦU

PP trọng lực: trước khi áp dụng các phương pháp khác người ta khảo sát bằng phương pháp trọng lực dựa vào lực hút của trái đất.. Phương pháp trọng lực được triển khai áp dụng ở Việt Nam

GVHD: NGUYỄN VĂN HÙNG SVTH:

PHAN ĐĂNG KHOA

NGUỒN GỐC CỦA DẦU KHÍ

A Nguồn gốc vô cơ ( nguồn gốc khoáng)

Theo giả thuyết này, trong long trái đất có chứa các cacbua kim loại như Al4C3, CaC2 Các chất này bị thủy phân bởi nước sinh ra CH4, C2H2

Al4C3 + 12 H2O 4 Al(OH)3 + 3CH4

CaC + 2H O Ca(OH) + C H

CH 4 , C 2 H 2 t 0 , p hiđrocarbon trong dầu khí

xt (khoang set)

Để chứng minh cho giả thuyết trên

+ Năm 1886 Berthelot đã tổng hợp benzene từ

C2H2 ở nhiệt độ cao trên xúc tác

Berthelot

+ Năm 1901 Sabatier và Sendereus hidro hóa C 2 H 2 với xúc tác Ni

và Fe ở nhiệt độ 200-300 0C thu được các hidrocarbon tương ứng trong dầu khí

Nhà hóa học Sabatier

+ Sau đó với hàng loạt các thí nghiệm tương tự

Người ta bắt đầu hoài nghi giả thuyết vô cơ vì:

+ Phân tích được trong dầu thô có chứa pophyrin (có

nguồn gốc tử động vật)

+ Trong vỏ trái đất hàm lượng cacbua kim loại là rất ít

+Các hiđrocarbon thường gặp trong lớp trầm tích, tại đó nhiệt độ không quá 150-200 0C nên không đủ nhiệt dộ cần thiết cho các phản ứng tổng hợp xảy ra

B Nguồn gốc hữu cơ

 Các vật lệu hữu cơ ban

đầu (xác động thực vật)

Khó phân hủy (dầu, protein, )

RCOOR' + H2O RCOOH + R'OH RCOOH ROH + CO2

R'CH2CH2OH R'CH CH2 + H2O R'CH CH2 + H2 R'CH2 CH3

Hai giả thuyết về sự tạo thành H2 :

+ Do tia phóng xạ trong long đất mà sinh ra H2 (giả

thuyết này ít có sức thuyết phục)

+ Do các vi khuẩn yếm khí dứơi đáy biển có khả nămg lên men chất hữu cơ sinh ra H2 (Jobell đã tìm được 30

+ nhiệt độ, áp suất, xúc tác (các loại Ni, V, Mo,

khoáng sét…) tạo điều kiện cho phản ứng xảy ra

* Các hidrocarbon ban đầu thường có M rất lớn C40) bị nhiều biến đổi hóa học dứơi ảnh hưởng của nhiệt độ, áp suất, xúc tác (khoáng sét)

(C30-Cứ lún sâu 30 m thì

+ nhiệt độ trong trầm tích sẽ tăng từ 0,54-1,2 0 C

+ áp suất từ 3-7 atm,

Cho phép giải thích một số hiện tượng:

 Dầu mỏ hầu như bao giờ cũng gặp ở các trầm tích

 Đã tách được 4 loại pophyrin trong dầu thô: hai

loại dẫn xuất từ hồng cầu động vật, hai loại do sự phân hủy của diệp lục (thực vật)

 Đa số dầu mỏ đều có tính triền quang -chỉ có ở chất hữu cơ có nguồn gốc động-thực vật

CÁC PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ

1 PP trọng lực: trước khi áp dụng các phương pháp

khác người ta khảo sát bằng phương pháp trọng lực

(dựa vào lực hút của trái đất)

+ Dựa vào sự khác nhau về trọng lực trên mặt địa cầu

+ Dùng trọng lực kế để xác định sự tăng giảm của trọng lực trong vùng khảo sát và lập bản đồ tổng quát

Phương pháp trọng lực được triển khai áp dụng ở Việt Nam

từ năm 1960

Tìm kiếm thăm dò các cấu trúc chứa dầu khí và

quặng mới : sắt ở Boong Quang, đồng-nickel ở

Phan Thanh (Cao Bằng) và thạch cao ở Yên Châu (Sơn La)

2 Phương pháp điện: dung phương pháp điện để bổ túc

cho sự khảo sát bằng phương pháp trọng lực

+ Dòng điện thiên nhiên có sẵn trong mỏ trái đất (dòng điện

telluric) có chiều và cường độ tăng giảm tùy theo nham

Cũng có thể chuyển dòng điện vào lòng đất qua dây

cáp Với một điện thế người ta xác định được cách

truyền đi của dòng điện được tính chất của lớp

đất

nham thạch lập được bản đồ về các loại nham thạch xác định được các loại trầm tích có khả năng chứa

dầu

4 PP địa chấn: sử dụng để thăm dò các cấu trúc địa chất sâu và phức tạp bằng cách cho nổ mũi ở giếng đào sâu

xuống gây ra những vụ động đất và ghi nhận những làn

sóng địa chấn truyền qua các lớp nham thạch

Dựa vào các lối truyền của làn sóng phản xạ và khúc xạ

các lớp nham thạch trong vùng

5 PP quang và vi sinh: bao giờ nơi nào có dầu mỏ

cũng có khí thoát ra

Các vi khuẩn tác động vào các khí sinh ra các

hydrocarbon phát huỳnh quang mà ta có thể phát hiện bằng tia cực tím.

KHOĂN THĂM DÒ

+ Dụng cụ khoan: một miếng thép rất cứng (hình vành khăn) có những viên kim cưong và được chuyển động xoay tròn.

+ PP khoan đất dò điện: cho xuống lỗ khoan một

dụng cụ tự động ghi điện trở suất khác nhau của từng lớp nham thạch ( nhược điểm: không phân biệt được các loại nham thạch có điện trở suất)

TIẾN HÀNH KHAI THÁC

+ Nếu áp suất vỉa lớn dầu mỏ tự phun lên qua lỗ

khoan thành giếng phun rất mạnh (có khi cao tới

150m) và hiện nay người ta đã điều chỉnh được tốc độ phun

phương pháp này tiện lợi và cho năng suất cao

Nếu áp suất vỉa không lớn và nằm sâu: khai thác nhờ

các bơm piton hay phương pháp điện ly tâm

Phương pháp này cho năng suất cao và sử dụng

+ Nếu áp suất vỉa nhỏ và sản lượng lỗ khoan nhỏ: khai thác

bằng khí nén dầu mỏ được nạp khí sẽ nhẹ hơn dầu

thông thường và được đẩy từ lỗ khoan lên mặt đất

+ Duy trì áp suất vỉa bằng cách là bơm nước đồng thời với bơm thụt khí ( phương pháp thông dụng hiện nay)

+ Đối với những vỉa dầu có độ nhớt thấp: để nâng cao

hiệu suất khai thác ta bơm nước có các chất hoạt

động bề mặt có polime hòa tan trong nước và các acid

carbonic

+ những vỉa dầu có độ nhớt trung bình ta dùng phương pháp nhiệt sấy nóng gần đáy lỗ khoan bơm

chất tải nhiệt vào vỉa tạo trong vỉa có một nguồn đốt di động

THÀNH PHẦN DẦU MỎ

A PHẦN HIDROCARBON:

1 Họ alcan (hydrocarbon parafinic): CnH2n+2

Trong dầu mỏ chúng tồn tại ở 3 dạng: khí, lỏng, rắn C1 -C4 là khí

C5 - C17 là lỏng

C18 trở lên là rắn

+ Khi n tăng thì nhiệt bốc hơi và nóng chảy tăng

+ Hydrocarbon mạch thẳng có nhiệt độ bốc hơi và nóng chảy

> Hydrocarbon mạch nhánh nhưng có chỉ số octan thấp hơn

* Khả năng chống nổ phụ thuộc vào cấu tạo của các chất trong xăng và để xác nhận khả năng này người ta dùng một chỉ số gọi là octan

+ Chất 2,2,4-trimetylpentan có khả năng chống nổ cao

được thừa nhận là có chỉ số octan =100

Vd: Một loại xăng có chỉ số octan = 70 xăng đó có khả năng chịu nén như hỗn hợp 70% isooctane và 30% chỉ số n- heptan

Khả năng chống nổ: hydrocarbon bão hòa< cicloalcan< hydrocarbon nhánh

Một trong những phương pháp để nâng cao chỉ số octan

là thêm vào xăng nững chất cống nổ như: Pb(C2H5)4

Trong dầu mỏ có 2 loại parafin: n-parafin và

izo-parafin

+ n-parafin có C ≥ 18, ở t0 thường là thể rắn Hàm lượng của chúng càng cao thì t0 đông đặc dầu càng lớn, gây khó khăn cho việc vận chuyển

Vd: Dầu Minas (Indonesia) có 13% paraffin nên đông

đặc ở 330C

Dầu mỏ VN có nhiệt độ động đặc khá cao: Bạch Hổ

(330C) , Đại Hùng ( 270C)

+ izo-parafin

 Chỉ nằm ở phần nhẹ và phần có nhiệt độ sôi trung bình

 Cấu trúc đơn giàn mạch dài nhánh phụ ít và ngắn ( thường

là metyl)

 C5-C10: có khả năng chống kích nổ tăng giá trị octan

+ Là thành phần quan trọng trong nhiên liệu động cơ, nó

có tính kích nổ cho xăng, nếu là mạch nhánh dài thì là

thành phần tốt cho dầu bôi trơn vì có chỉ số nhớt cao

+ Dầu mỏ chứa nhiều hydrocarbon naphtenic thì cũng có

giá trị kinh tế

3 Họ hydrocarbon phương hương

+ Hydrocarbon thơm thường gặp là loại một vòng và đồng đẳng của chúng: benzene, toluene, xylen,…

+ Phản ứng dặc trưng của nhóm này là phản ứng kết hợp,

dễ bị oxihóa, dễ bị trùng hợp, tác dụng với halogen và

phản ứng với H2SO4

+ Hydrocarbon cũng là các thành phần có trị số octan cao nên chúng có những cấu tử quý cho xăng

+ Hydrocarbon thơm 1 hay 2 vòng có nhánh alkyl dài là những thành phần quý để sản xuất dầu nhớt vì chỉ số độ nhớt cao

+ Nhưng hydrocarbon thơm đa vòng ngưng tụ cao hoặc không có nhánh dài lại có hại cho dầu nhớt

+ Nếu hàm lượng hydrocarbon phương hương nhiều thì làm giảm chất lượng của nhiên liệu do đó khó tự bốc cháy

và tạo cốc, tạo tàn trong động cơ

Một số hydrocarbon phương hương:

B CÁC THÀNH PHẦN PHI

HIDROCARBON

1 Các chất chứa lưu huỳnh

+ Hợp chất hữa cơ có chứa lưu huỳnh là loại hợp chất hữu cơ phổ biến nhất, làm xấu đi chất lượng dầu thô

+ Các loại dầu chứa ít hơn 0,5% S là dầu tốt, từ 1-2% S

là dầu xấu

+ Các chất chứa lưu huỳnh thường gặp :

a Dạng Mercaptan: có nhóm SH lien kết trực tiếp với gốc hydrocarbon

+ Không bền dễ bị phân hủy ở nhiệt dộ cao

b) Dạng sunfua và disunfua

(CH2)n S R

+ Có ở phân đoạn có nhiệt độ sôi trung bình và cao

+ Gốc hydrocarbon có thể là mạch thẳng, vòng no hoặc vòng thơm

S-R

+ Ở nhiệt độ sôi cao thường thấy có nhiều lưu huỳnh

dạng disunfua, có thể các chất mercaptan bị phân hủy hoặc dễ dàng bị oxy hóa tạo ra disunfua.

2RSH + ½ O2  R-S-S-R + H2O

c) Dạng thiophen: có cấu trúc mạch vòng

d) Dạng tự do: đó là dạng nguyên tố và dạng H2SDạng H2S trong dầu làm dầu phân thành 2 loại

+ Dầu chua: H2S >3,7ml H2S/l dầu

+ Dầu ngọt: H2S <3,7 ml H2S/l dầu

H2S làm mòn đường ống, thiết bị

Dầu mehicô có hàm lượng H2S cao nhất

2 Chất chứa nitơ

+ Hàm lượng : 0,01-1% trọng lượng dầu

+ Nằm ở phần có nhiệt độ sôi cao

+ Thường có 1, 2,hoặc 3 nguyên tử N

+ Có xu hướng tạo phức với kim lọai như V, Ni

N H

N

N

5 Các chất nhựa và asphaten:

-Chứa đồng thời các nguyên tố: C, H, O, S, N

-Khối lượng phân tử rất lớn: 500-600 đvc trở lên. Màu xẩm, có D > 1, không tan trong nước

- Giữa nhựa và asphaten có đặc điểm sau:

6 Nước lẫn trong dầu ( nước khoan):

- Trong dầu mỏ bao giờ cũng có lẫn một lượng nước nhất định, tồn tại ở dạng nhủ tương

- Nguyên nhân: Do sự lún chìm của các vật liệu hữu cơ dưới đáy biển, nước từ khí quyển ngấm vào (nước mưa)