BỘ CÔNG THƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH PHÁT TRIỂN MỘT SỐ NGÀNH CÔNG NGHIỆP CÔNG NGHỆ CAO

Thứ năm, 20/02/2020 | 07:54 GMT+7

Làm sạch đường ống vận chuyển dầu thô bằng dung môi và chế phẩm sinh học

Trong công nghiệp khai thác dầu khí ngoài khơi, để vận chuyển sản phẩm khai thác từ các giếng khai thác hay giàn tới các điểm trung chuyển tiếp theo thường sử dụng hệ thống đường ống vận chuyển nằm dưới đáy biển. Khi các mỏ dừng hoạt động và hệ thống ống được bỏ lại dưới biển, kỹ sư sẽ làm sạch hệ thống ống nhằm giảm tổn hại tới môi trường. Công tác này gọi là làm sạch lắng đọng sáp – parafin.

Hiện nay một số mỏ ngoài khơi đã bước vào giai đoạn tận thu và trong tương lai gần sẽ có nhu cầu làm sạch lắng đọng sáp – parafin trước khi tiến hành huỷ công trình.

Bộ Công Thương đã giao cho Chi nhánh Tổng công ty Dung dịch khoan và Hoá phẩm Dầu khí (CTCP) và Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng và Dịch vụ kỹ thuật (DMC – RT) thực hiện đề tài “Nghiên cứu chọn lựa dung môi và một số sản phẩm sinh học phân huỷ sáp – parafin áp dụng cho làm sạch đường ống vận chuyển dầu thô ngoài biển khi tiến hành huỷ công trình”. Đây là đề tài nghiên cứu cấp Bộ được thực hiện từ tháng 11 năm 2017 đến hết tháng 6 năm 2019. Ngày 24 tháng 9 năm 2019 tại Bộ Công Thương, ông Lê Văn Công - chủ nhiệm đề tài – đã báo cáo trước hội đồng thẩm định về kết quả nghiên cứu.

 

Ông Lê Văn Công - chủ nhiệm đề tài – báo cáo trước hội đồng thẩm định về kết quả nghiên cứu.

Lắng đọng sáp – parafin, hay còn gọi là lắng đọng hữu cơ, chứa chủ yếu sáp, các hợp chất asphanten, nhựa, các hợp chất chứa vòng thơm và một số vật liệu vô cơ như cát, sét tinh thể muối vô cơ… Lắng đọng sáp – parafin thường tồn tại trong lòng giếng cần khai thác.

Thông thường để làm sạch sáp – parafin trong đường ống trước khi huỷ, các phương pháp được lựa chọn phổ biến là: phương pháp cơ học (phóng thoi - chổi rửa), đẩy lớp sáp – parafin ra khỏi đường ống; phương pháp nhiệt, làm nóng chảy lắng đọng sáp – parafin; phương pháp hoá học, ngâm dung môi hoà tan sáp – parafin; hoặc phương pháp dùng chế phẩm sinh học.

Tuy nhiên, nhiều hệ thống vận chuyển dầu thô nội mỏ và liên mỏ của Liên doanh Vietsovpetro có thiết kế không thể phóng thoi. Thêm vào đó phương pháp nhiệt tuy hiệu quả nhưng khá tốn kém và chỉ có thể áp dụng ở nơi có sẵn nguồn điện. “Hai phương pháp trên  không có tính ứng dụng rộng rãi. Do đó, nghiên cứu chỉ tập trung vào phương pháp hoá học, sử dụng dung môi, và phương pháp sử dụng chế phẩm sinh học” - ông Lê Văn Công nêu lý do lựa chọn đề tài.

Về phương pháp hoá học kiểm soát lắng đọng sáp – parafin bằng cách hoà tan hoặc ngăn ngừa sự phát triển của các tinh thể sáp, làm giảm khả năng bám dính lên thành ống và ống dẫn. Các hoá chất được sử dụng thường gồm: các dung môi, các chất phân tán, các chất tẩy rửa và các chất biến tính tinh thể sáp – parafin. Báo cáo nêu rõ hiệu quả áp dụng các chất hoạt động bề mặt hoặc các chất tẩy rửa là cực kỳ cao trong việc loại bỏ lắng cặp sáp – parafin; nhưng các chất phân tán và các chất biến tính tinh thể lại rất hữu dụng khi ngăn ngừa (ức chế) sự hình thành lắng đọng.

Trong nghiên cứu, các dung môi được thí nghiệm để hoà tan sáp – parafin được sử dụng là: dầu hoả, condensate, hỗn hợp dung môi sinh học và sản phẩm thương mại Dewax. Các nhà nghiên cứu đã lấy mẩu cặn khoảng 5g (mẫu sáp – parafin) cho vào túi lướt sắt rồi ngâm trong 100ml dung môi ở trong bình thép ở nhiệt độ 20oC (nhiệt độ tương tự đáy biển). Sau khi ngâm 6h, mẫu được lấy ra khỏi bình, thấm khô và cân lại khối lượng.

Kết quả thí nghiệm cho thấy tất cả các dung môi đều có khả năng hoà tan các thành phần hữu cơ có trong các mẫu cặn, với khả năng hoà tan lần lượt từ nhất đến cao là dầu hoả < condensat < sản phẩm phân huỷ sinh học < Dewax. Dầu hoả có khả năng phân huỷ thấp. Dewax tuy hiệu quả cao nhưng là sản phẩm nhập ngoại, chi phí cao và có thành phần hoá học không phù hợp, sẽ có tác động môi trường tiêu cực nếu áp dụng rộng rãi. Hai dung môi còn lại là condensat, một sản phẩm khai thác tại mỏ có thể tận dụng để rửa đường ống; và sản phẩm phân huỷ sinh học, vừa có tác dụng hoà tan sáp – parafin vừa giảm thiểu ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường. 

Lịch sử ứng dụng các sản phẩm của công nghệ sinh học trong giải quyết các vấn đề nảy sinh trong khai thác dầu chưa lâu, và chủ yếu được chia thành hai nhóm chính là: nhóm công nghệ vi sinh và nhóm công nghệ sử dụng chế phẩm sinh học. “Trong phạm vi nghiên cứu này chỉ tập trung vào các hoá phẩm chứa chế phẩm sinh học, sinh ra từ hoạt động sống của vi sinh vật có thể hữu ích cho xử lý loại trừ, do tính mục tiêu của đề tài”, ông Công cho hay.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng 2 loại chế phẩm sinh học cho nghiên cứu này đó là: chế phẩm sinh học phân huỷ hydrocacbon (enzym 1), và chế phẩm sinh học phân lập từ các chủng vi sinh trong nước (enzym 2). Tiến hành thí nghiệm, các mẫu cặn đường ống có lẫn hydrocacbon được cho vào ống nghiệm nút kín, khử trùng rồi đưa vào môi trường nuôi cấy chế phẩm sinh học ở nhiệt độ từ 16 – 22oC (mô phỏng điều kiện đường ống). Sau đó tiến hành phân tích sau khi phân huỷ.

“Kết quả cho thấy cả 2 chế phẩm sinh học đã có hiệu quả trong việc phân huỷ các thành phần hydrocacbon của cặn dầu, với mức độ phân huỷ đạt được từ 54,88% - 75,65% sau 60 ngày và từ 66,84% - 82,86% sau 120 ngày. Đồng thời, mức độ huỷ sinh học của các chế phẩm cũng thể hiện sự phụ thuộc vào bản thân mẫu cặn dầu, với tác động cao nhất lên các mẫu chứa thành phần parafin có số nguyên tử cacbon cao chiếm tỷ lệ lớn và tác động kém hơn khi phân huỷ các hợp chất thơm đa vòng”ông Công khẳng định. 

Như vậy có thể thấy, để làm sạch trước quá trình huỷ mỏ thì phương pháp sử dụng dung môi hoà tan tiếp theo là xử lý bằng các chế phẩm sinh học là hoàn toàn phù hợp. Trong đó, dung môi sản phẩm phân huỷ sinh học được đánh giá là hiệu quả và thân thiện môi trường. Cả 2 loại chế phẩm sinh học được sử dụng đều chứng minh có hiệu quả tốt trong việc phân huỷ sáp – parafin, với tỷ lệ huỷ đạt từ 66,84% - 82,86% sau 120 ngày. Nhóm thực hiện đề tài đã xây dựng được chế độ công nghệ sử dụng hệ dung môi và các chế phẩm sinh học áp dụng trong làm sạch đường ống vận chuyển khi tiến hành huỷ công trình.

Từ phía hội đồng thẩm định, câc thành viên đều đánh đây là một công trình nghiên cứu chất lượng với các phương pháp nghiên cứu hợp lý và dữ liệu đáng tin cậy. Hội đồng cũng nêu ý kiến đây là công trình có giá trị ứng dụng lâu dài do giảm tác động tiêu cực đến môi trường đồng thời gợi ý nhóm tác giả đề xuất những nghiên cứu chuyên sâu hơn nhằm tìm ra các giải pháp giảm giá thành chế phẩm sinh học, từ đó thúc đẩy ứng dụng rộng rãi.

Vụ Khoa học Công nghệ