Nằm trong chiến lược giảm thiểu và hướng tới mục tiêu không thải chất thải khoan ra môi trường, đã có nhiều nỗ lực từ các công ty dịch vụ, nhà thầu, chủ đầu tư, các nhà nghiên cứu và các nhà quản lí môi trường. Phương pháp tạo bông là một trong nhiều phương pháp đã và đang được áp dụng nhằm tái chế dung dịch khoan và bước đầu đã đáp ứng được mục tiêu giảm thiểu lượng chất thải.
I.Giới thiệu
Hiện nay,một phương pháp làm tăng hiệu quả của thiết bị tách lọc chất rắn là việc tách các phần tử lơ lửng trong dung tuần hoàn. Phương pháp này làm tăng khả năng phục hồi và tái sử dụng phần dung dịch còn lại.Các phần tử lơ lửng là các phần tử có đường kính nhỏ hơn 2 micro met,chúng rất khó tách ra bằng các phương pháp vật lí thông thường như dùng lưới chặn hay tách trọng lực Nhưng bằng vie65v sử dụng hóa chất và thiết bị phù hợp,các chất rắn lơ lửng này có thể được tách ra qua quá trình kết bông,tức là sự gắn kết những phần tử này thành những phần tử lớn hơn để dễ dàng tách chúng ra,tạo cho dung dịch có chất lượng tốt hơn với độ nhớt thấp và hàm lượng dung dịch nền tăng và không còn chất rắn lơ lửng. Nó mang lại lợi ích không chỉ cho việc xử lí dung dịch tuần hoàn mà còn có các lợi ích khác trong quá trình thải bỏ chất thải.
II.Quy trình tạo bông
1.Tạo bông là gì?
Tạo bông là sự chia tách các khối chất rắn/chất keo thành các phần tử lơ lửng, đồng thời là sự gắn kết các phần tử mịn nhỏ thành những phần tử lớn hơn nhưng vẫn bảo đảm các phần tử không bị lắng đọng trong chất lỏng . Tạo bông dùng để tách và loại bỏ các chất rắn lơ lửng trong chất lỏng. Tạo bông có thể xảy ra tự nhiên hay dưới tác động của các tác nhân tạo bông.
2.Kỹ thuật tạo bông :
Hình 1: Quy trình tạo bông dung dịch tuần hoàn
Kỹ thuật tạo bông dung dịch tuần hoàn, còn gọi là phục hồi dung dịch được đưa ra bởi công ty M-I Swaco. Dung dịch khoan tuần hoàn là nước trong nhũ tương dầu gồm một pha là hidrocacbon và một pha nhũ tương dạng nước chứa sét, chất làm nặng và các chất khác (theo định nghĩa của Darley và Gray – 1988). Dung dịch khoan có nhiều chức năng trong quá trình khoan, một trong những chức năng đó là vận chuyển đất đá tạo ra do khoan hay còn gọi là mùn khoan, ra khỏi lỗ khoan cùng với dung dịch và được tách ra để xử lí/ thải bỏ bằng các thiết bị tách lọc chất rắn trên giàn, phần dung dịch sau khi đã tách mùn khoan sẽ quay trở lại bể dung dịch qua hệ thống bể xử lí phục hồi để tái sử dụng. Các thiết bị tách lọc chất rắn như sàng rung, máy li tâm tách được các chất rắn có đường kính lớn hơn 5 micromet (ASME 2005). Tuy nhiên do dung dịch khoan dùng để khoan nhiều lỗ khoan khác nhau , khoan qua các địa tầng khác nhau nên các phần tử nhỏ được tạo thành trong dung dịch cũng khác nhau và sẽ gây khó khăn, phức tạp, ảnh hưởng đến hiệu quả khoan. Để hạn chế hiện tượng này, dung dịch khoan sẽ được pha loãng để giảm thiểu các phần tử này và tuần hoàn dung dịch với chất lượng đạt yêu cầu. hưng điều này lại thường làm tăng chi phí và tăng thể tích dung dịch khoan gây khó khăn cho việc tàng trữ, vận chuyển và thải bỏ. Trong một số trường hợp, pha loãng không mang lại hiệu quả kinh tế dung dịch khoan sẽ bị thải bỏ dưới dạng chất thải. Điều này sẽ làm tăng chi phí cũng như tác động tới môi trường.
Kỹ thuật tạo bông sử dụng nhũ tương polyme tuần hoàn và chất hoạt tính bề mặt cùng với máy trộn và hệ thống trộn để tạo bông phần tử rắn nhỏ trong dung dịch tuần hoàn, làm cho chúng có thể tách ra được từ máy li tâm. Kết quả là dung dịch khoan được tái tạo, không bị nhiễm chất rắn, và có thể được sử dụng lại như dung dịch nền cho khoan vỉa mới. Lợi ích của việc này là dung dịch được tái chế, kiểm soát và hạn chế hóa chất, giảm thể tích chất thải và cải thiện thông số kỹ thuật khoan.
3. Các phương phap tạo bông
Mỗi loại dung dịch khoan được xử lí bằng một loại nhũ tương polymer tương ứng và phù hợp. Các phần tử polymer gắn kết các chất rắn lơ lửng trong dung dịch tuần hoàn tạo nên các phần tử có đường kính lớn hơn, làm tăng khả năng tách pha rắn và lỏng khi gạn/tách bằng máy ly tâm. Nhũ tương polymer thường được hòa tan trong dầu và tùy thuộc vào nguồn cần xử lí. Việc hòa tan này giúp làm giảm độ nhớt của hóa chất tạo bông và dung dịch khoan, nâng cao sự phân tán và làm tăng hiệu quả của quá trình trộn.
Phương pháp này cũng hiệu quả với các loại chất lỏng khác nhau, trong đó chất hoạt tính bề mặt và nước thường được dùng để làm yếu sự liên kết của nhũ tương nước-dầu trong dung dịch khoan và chất rắn ngậm nước, các hạt nước cũng được tách và loại ra khỏi dung dịch khoan trong quá trình ly tâm.
Polymer tạo bông, dầu, chất hoạt tính bề mặt và nước được bơm vào dung dịch khoan qua đường ống có gắn đồng hồ đo lưu lượng để kiểm soát liều lượng cho hiệu quả. Nhưng để tạo được hiệu quả cao nhất, phải bảo đảm sự tiếp xúc ban đầu giữa hóa chất với các chất rắn có trong dung dịch tốt nhất bằng cách thiết kế hệ thống bơm trộn hóa chất tối ưu và lựa chọn độ nhớt của hóa chất, dung dịch khoan phù hợp. Hệ thống trộn đóng vai trò như một hệ thống cố định, trong đó chứa máy trộn cố định các thiết bị khác, dùng năng lượng của dòng chảy để tạo nên sự pha trộn.
Sau khi dung dịch được trộn hóa chất và các hạt rắn đã kết bông, chúng được chuyển qua một máy gạn ly tâm, hiệu suất gạn lúc này tùy thuộc rất nhiều vào việc lựa chọn máy ly tâm. Lực ly tâm càng lớn và thời gian ly tâm càng dài thì hiệu quả tách chất rắn càng tăng và lượng hóa chất tiêu thụ càng giảm.
Hình 2 dưới đây cho thấy chất rắn được tách ra từ máy ly tâm và sự kết bông xảy ra khi các hóa chất phản ứng với chất rắn và nước. Hình ảnh chất rắn chuyển thành sệt và khô chứng tỏ quá trình kết bông đạt hiệu quả. Sau khi tách chất rắn, dung dịch khoan sẽ có tỷ trọng thấp và hàm lượng dung dịch nền cao (98 đến 99%), và có thể được sử dụng như một hệ dung dịch khoan mới. Các thử nghiệm đã chỉ ra rằng dung dịch này cũng chứa đầy đủ các thành phần giống như dung dịch ban đầu, nó cho phép sử dụng lại mà không hoặc cần ít hơn các phụ gia, hóa chất thêm vào so với dung dịch mới pha chế.
III. Khả năng áp dụng
Phương pháp tạo bông dung dịch tuần hoàn có thể được sử dụng cho các dự án đang thi công khoan để làm tăng hiệu suất các thiết bị kiểm soát chất rắn cũng như thiết bị chứa, xử lí nhằm tái tạo dung dịch để tiếp tục sử dụng cho thi công.
Phương pháp này gồm các khâu bơm một loại hóa chất đặc biệt vào dung dịch, theo dõi hệ thống trộn và ly tâm. Tất cả các khâu này nằm trong một gói thiết bị tiêu chuẩn gồm bơm, đường ống, máy trộn, nơi chứa hóa chất, và hệ thống kiểm soát nhằm bảo đảm quá trình xử lí diễn ra theo kế hoạch. Quy trình tạo bông dung dịch tuần hoàn được sử dụng trực tiếp tại giàn khoan để nâng cao hiệu quả của thiết bị tách lọc chất rắn và ngăn ngừa sự hình thành những vật liệu không sử dụng được. Tại bể chứa, quy trình này được sử dụng để cải thiện tính chất của dung dịch khoan, làm tăng tốc độ khoan, giảm thiểu chi phí, và làm tăng khả năng, thời gian sử dụng dung dịch, nó cũng làm giảm đáng kể lượng hóa chất tiêu thụ và chi phí liên quan đến việc xây dựng hệ thống tuần hoàn khác để giảm tỷ trọng dung dịch theo yêu cầu.
Quy trình này cũng có thể được sử dụng như là một phần của một hệ thống quản lí dung dịch tại kho/bể chứa, giúp giảm lượng dung dịch và chi phí lưu kho, phục hồi được các thành phần cần thiết cho việc tái sử dụng dung dịch. Nó cũng sẽ làm giảm thể tích dung dịch cần pha mới, khối lượng hóa chất sử dụng và chi phí vận chuyển so với phương pháp pha loãng trước đó.
Quy trình này cũng có lợi cho môi trường bởi thể tích dung dịch sử dụng giảm thì lượng dung dịch thải ra cũng giảm.
ThS. Nguyễn Bá Lộc
Tổng công ty Thăm dò Khai thác Dầu khí
<
p style=”text-align: justify;”>Nguồn pvpro.vn
