EOR - Kỹ thuật thu hồi dầu nâng cao tăng tỷ lệ khai thác từ các mỏ cạn kiệt

EOR là một tập hợp các kỹ thuật được thiết kế để tăng tỷ lệ thu hồi dầu từ các mỏ dầu qua việc áp dụng các công nghệ ngoài những phương pháp truyền thống như khai thác tự nhiên và khai thác bằng nước. Các phương pháp này bao gồm việc sử dụng nhiệt, áp suất, hóa chất, hoặc sinh học để thay đổi tính chất vật lý và hóa học của dầu mỏ, làm tăng khả năng di chuyển của dầu trong tầng chứa và tối ưu hóa việc thu hồi.

Enhanced Oil Recovery

Kỹ thuật thu hồi dầu nâng cao không phải là một khái niệm mới mẻ trong ngành công nghiệp dầu khí. Quá trình phát triển của EOR có thể được truy về từ những năm 1960, khi nhu cầu năng lượng bắt đầu tăng vọt và nguồn cung dầu mỏ truyền thống trở nên khan hiếm. Kể từ đó, EOR đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển, từ việc áp dụng các kỹ thuật đơn giản như bơm nước và bơm hơi nước, đến việc sử dụng các công nghệ tiên tiến hơn như bơm khí CO2, sử dụng hóa chất và công nghệ sinh học.

Kỹ thuật thu hồi dầu nâng cao (EOR) dựa trên nguyên lý cơ bản là cải thiện khả năng di chuyển của dầu trong tầng chứa và tăng cường tỷ lệ thu hồi dầu từ các mỏ dầu. Điều này thường đòi hỏi sự can thiệp vào các tính chất vật lý hoặc hóa học của tầng chứa dầu, qua đó làm tăng khả năng di chuyển của dầu và tối ưu hóa việc thu hồi. EOR thực hiện điều này thông qua ba phương pháp chính: hóa học, nhiệt và khí.

Trong thập kỷ đầu tiên, sự chú ý chủ yếu được tập trung vào việc nâng cao hiệu quả của các phương pháp bơm nước, nhưng không lâu sau đó, các nhà nghiên cứu và kỹ sư đã nhận ra rằng việc sử dụng nhiệt và hóa chất có thể cải thiện đáng kể tỷ lệ thu hồi dầu. Điều này đã dẫn đến việc phát triển và thử nghiệm các phương pháp EOR nhiệt và hóa học trong những năm 1970 và 1980.

Giai đoạn tiếp theo của EOR chứng kiến sự tiến bộ trong công nghệ bơm khí, với việc sử dụng CO2 như một phương pháp phổ biến. Việc bơm CO2 vào tầng chứa dầu giúp tăng độ đặc của dầu, làm cho dầu dễ dàng di chuyển hơn và có thể được thu hồi nhiều hơn. Công nghệ này không chỉ tăng cường hiệu quả khai thác mà còn đóng góp vào nỗ lực giảm thiểu lượng khí nhà kính bằng cách lưu trữ CO2 dưới lòng đất.

Trong những năm gần đây, sự chú ý đã chuyển hướng sang việc áp dụng các công nghệ mới như nanotechnology và biotechnology.

Sự phát triển của các kỹ thuật EOR đã mở ra một chương mới trong ngành công nghiệp dầu khí, cho phép khai thác tối đa nguồn lực từ các mỏ dầu mà trước đây được coi là không kinh tế để phát triển. Với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các nhà nghiên cứu và kỹ sư đã phát triển nhiều phương pháp EOR tiên tiến. Các nghiên cứu và ứng dụng thực tế của EOR đã chứng minh khả năng tăng cường đáng kể tỷ lệ thu hồi dầu, giúp kéo dài vòng đời của các mỏ dầu và tăng cường hiệu quả khai thác.

công nghệ nanotech

Nanotechnology, với sự xuất hiện của mình trong lĩnh vực Enhanced Oil Recovery (EOR), đã mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành công nghiệp dầu khí, mang lại hy vọng về việc tăng cường hiệu quả thu hồi dầu từ các mỏ dầu đã và đang cạn kiệt. Các hạt nano, với kích thước siêu nhỏ và khả năng tùy biến cao, đã cho phép các nhà khoa học và kỹ sư khai thác sâu hơn vào cơ chế tương tác giữa dầu, nước và tảng đá chứa, từ đó mở ra cánh cửa mới để tối ưu hóa quá trình thu hồi dầu.

Ứng dụng của công nghệ nano trong EOR bao gồm việc sử dụng các hạt nano để cải thiện đặc tính của chất lưu đẩy, giảm độ nhớt của dầu và thậm chí làm thay đổi cấu trúc của tảng đá chứa dầu. Các hạt nano có thể được thiết kế để mang các tính chất hóa học cụ thể, giúp chúng tương tác một cách hiệu quả với dầu và nước, tạo ra một môi trường thuận lợi cho việc di chuyển dầu ra khỏi tảng đá chứa. Sự linh hoạt và khả năng tùy chỉnh cao của nanotechnology giúp nó trở thành một công cụ quý giá trong việc giải quyết các thách thức phức tạp của EOR, như việc đối mặt với dầu nặng và các mỏ dầu có điều kiện khai thác khó khăn.

Các hạt nano, do kích thước siêu nhỏ của chúng, có thể dễ dàng di chuyển trong các kênh pore của tảng đá chứa dầu mà không bị kẹt hoặc gây tắc nghẽn, giúp dễ dàng tìm ra những nơi chứa dầu mà các phương pháp hiện có chưa phát hiện ra.

Các hạt nano có thể được thiết kế để mang trên bề mặt của chúng các nhóm hóa học cụ thể, giúp chúng tương tác với dầu hoặc nước trong tầng chứa. Điều này thậm chí giúp chúng làm thay đổi cấu trúc của tảng đá chứa để tăng khả năng di chuyển của dầu.

Ở các môi trường khắc nghiệt như mỏ dầu cực sâu dưới biển, vùng cực lạnh, hoặc sa mạc nóng bức đặt ra những thách thức đặc biệt trong việc khai thác dầu, trong các môi trường có nhiệt độ và áp suất cao, việc đóng cặn của muối và các khoáng chất khác có thể gây tắc nghẽn thiết bị và giảm hiệu suất khai thác. Các hạt nano được thiết kế để ngăn chặn sự hình thành của cặn có thể giúp duy trì độ thông thoáng của các giếng khoan và tầng chứa, tăng cường hiệu quả khai thác.

Nanotechnology trong EOR không chỉ giải quyết các vấn đề kỹ thuật mà còn giúp tối ưu hóa quá trình khai thác dầu mỏ trong những môi trường khó khăn và khắc nghiệt nhất, mở ra những cơ hội mới và tăng cường hiệu quả khai thác dầu mỏ trên toàn cầu.

Những dự án thực tế

Các dự án áp dụng công nghệ nano trong việc tăng cường thu hồi dầu (EOR) đang được triển khai tích cực trên toàn cầu:

1. Dự án Nano-EOR bởi Oil and Natural Gas Corporation (ONGC) ở Ấn Độ:

Dự án Nano-EOR của Tập đoàn Dầu khí Quốc gia (ONGC) Ấn Độ là một sáng kiến tiên phong, áp dụng công nghệ nano để tối ưu hóa quá trình thu hồi dầu từ các mỏ dầu già.

Dự án này nhấn mạnh vào việc sử dụng hạt nano silica với hai mục tiêu chính: giảm độ nhớt của dầu để tăng cường khả năng chảy trong vỉa chứa và thay đổi tính chất bề mặt của đá chứa để cải thiện sự bám dính của dầu vào hạt nano, giúp giảm sự bám dính của dầu vào đá.

Qua các giai đoạn từ nghiên cứu và phát triển, thí điểm, đến triển khai trên quy mô lớn, dự án đã cho thấy những kết quả đáng kể. Tỷ lệ thu hồi dầu tăng lên đến 10-20%, đồng thời giảm chi phí EOR xuống 20-30% so với các phương pháp truyền thống, và quan trọng nhất là giảm thiểu tác động đến môi trường nhờ sử dụng vật liệu nano thân thiện với môi trường.

2. Dự án SmartEOR tại Đại học Heriot-Watt, Vương quốc Anh:

Dự án SmartEOR, do Đại học Heriot-Watt ở Vương quốc Anh dẫn đầu, đặt ra mục tiêu phát triển các hạt nano đặc biệt có thể được điều chỉnh về kích thước, hình dạng, và tính chất bề mặt. Mục đích của việc này là để tối ưu hóa việc giải phóng hóa chất EOR, nhằm cải thiện hiệu quả thu hồi dầu từ các mỏ dầu. Dự án triển khai qua ba giai đoạn chính: nghiên cứu và phát triển, thử nghiệm trong phòng lab, và cuối cùng là mô phỏng máy tính để đánh giá hiệu quả trong môi trường địa chất đa dạng.

Trong quá trình nghiên cứu và phát triển, nhóm của Đại học Heriot-Watt đã thành công trong việc tạo ra các hạt nano có khả năng điều chỉnh, mở ra cánh cửa mới trong việc kiểm soát quá trình giải phóng hóa chất EOR một cách chính xác và hiệu quả. Các thử nghiệm phòng lab sau đó đã xác nhận khả năng của các hạt nano trong việc giải phóng hóa chất EOR, và các mô phỏng máy tính đã chỉ ra rằng, với công nghệ SmartEOR, tỷ lệ thu hồi dầu có thể tăng thêm đến 15%.

3. Dự án NEOR của Repsol ở Tây Ban Nha:

Dự án NEOR (Nano-Emulsion Enhanced Oil Recovery) do Repsol, một trong những công ty năng lượng hàng đầu của Tây Ban Nha, khởi xướng, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc áp dụng công nghệ nano để tối ưu hóa quá trình thu hồi dầu. Mục tiêu chính của dự án là sử dụng nanoemulsion để cải thiện đáng kể khả năng hòa tan của dầu trong nước, qua đó giúp thu hồi dầu một cách hiệu quả hơn từ các mỏ dầu.

Trong quá trình triển khai, dự án NEOR đã trải qua các giai đoạn nghiên cứu và phát triển, thử nghiệm trong phòng lab, và thí điểm trực tiếp tại mỏ, mỗi bước đều cho thấy tiềm năng và hiệu quả của công nghệ nano trong việc tăng cường khả năng thu hồi dầu. Các nhà khoa học tại Repsol đã thành công trong việc phát triển các loại nanoemulsion đặc biệt, được thiết kế để phù hợp với điều kiện địa chất cụ thể của các mỏ dầu ở Tây Ban Nha.

Kết quả từ dự án NEOR đầy hứa hẹn, với việc tăng khả năng hòa tan của dầu trong nước lên đến 50%, đồng thời giảm chi phí EOR xuống 20-30% so với các phương pháp truyền thống. Điều này không chỉ giúp tăng tỷ lệ thu hồi dầu mà còn đóng góp vào việc giảm thiểu tác động môi trường, nhờ vào việc sử dụng các vật liệu nano thân thiện với môi trường.

Hiện tại, dự án NEOR đang trong giai đoạn thí điểm, với kế hoạch triển khai công nghệ này trên diện rộng trong tương lai gần. Điều này không chỉ mở ra cơ hội mới cho Repsol trong việc tối ưu hóa quá trình khai thác dầu mỏ mà còn cho toàn bộ ngành công nghiệp dầu khí, hướng tới việc tận dụng hiệu quả và bền vững các nguồn tài nguyên dầu mỏ.

Video thử nghiệm và mô phỏng quá trình tương tác của nano giúp thu hồi dầu:

[PetroTimesMedia] Tín chỉ carbon và nguồn tài nguyên nghìn tỷ của Việt Nam

Tương lai của tự động hóa và robot trong ngành dầu khí

[PetroTimesMedia] Thực hư loài “rồng biển” có khả năng dự đoán sóng thần?