NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO TỪ TÍNH VÀ GRAPHENE OXIT KẾT HỢP COPOLYMER AM-NVP/AM-PVP ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG TĂNG CƯỜNG THU HỒI DẦU TẠI CÁC VỈA DẦU XA BỜ NHIỆT ĐỘ CAO
VẬT LIỆU CAO PHÂN TỬ VÀ TỔ HỢP (Mã số: 9440125)
Luận án này tập trung vào nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng các vật liệu nano tiên tiến nhằm tăng cường thu hồi dầu (TCTHD) tại các vỉa dầu xa bờ nhiệt độ cao, đặc biệt là tại các vỉa Miocene và Oligocene thuộc mỏ Bạch Hổ, Việt Nam. Xuất phát từ thực trạng còn một lượng lớn dầu bị mắc kẹt sau các giai đoạn khai thác sơ cấp và thứ cấp, việc phát triển các vật liệu TCTHD hiệu quả là vô cùng cấp thiết. Các phương pháp bơm ép chất lỏng nano và dung dịch polymer đã được chứng minh có khả năng thay đổi tỷ số linh động, tính dính ướt và giảm sức căng bề mặt liên diện giữa dầu và nước, từ đó tăng hệ số thu hồi dầu.
Mục tiêu chính của luận án là tổng hợp thành công vật liệu nano oxit sắt từ bọc polymer (PMNPs) và vật liệu graphene oxit (GO) ghép polymer, cụ thể là GO-P(AM-NVP) và GO-P(AM-PVP). Các vật liệu này được định hướng ứng dụng làm chất bơm ép trong TCTHD.
Luận án đã đạt được các kết quả quan trọng. Về PMNPs, tác giả đã tổng hợp thành công vật liệu nano từ tính bọc polymer, xác định các đặc trưng lý hóa bằng FT-IR, TEM, TGA, XPS, DLS, VSM. Điều kiện tối ưu cho phản ứng trùng hợp bọc polymer AM-NVP vào MNPs là ở 70°C trong 8 giờ, với 11% khối lượng copolymer phủ và độ từ hóa bão hòa PMNPs đạt 42 emu/g.
Đối với vật liệu GO ghép polymer, P(AM-NVP) và P(AM-PVP) đã được tổng hợp thành công thông qua phương pháp chiếu xạ trực tiếp và chiếu xạ trước. Các điều kiện chiếu xạ tối ưu được tìm thấy là 5 KGy cho P(AM-NVP) và 20 KGy cho P(AM-PVP), cùng với tỷ lệ monomer AM/NVP tối ưu là 1,71:1 và nồng độ monomer 23,19%.
Khả năng ứng dụng của các vật liệu trong TCTHD cũng được chứng minh rõ ràng. Các dung dịch PMNPs 600ppm, hệ phân tán GO-P(AM-NVP) 1,0%kl và GO-P(AM-PVP) 0.5 %kl đều thể hiện tính ổn định nhiệt và hóa học xuất sắc sau 31 ngày ủ ở 120°C và 135°C, cho thấy sự phù hợp với điều kiện khắc nghiệt của các vỉa dầu xa bờ. Đặc biệt, dung dịch PMNPs 1000 ppm có khả năng giảm sức căng bề mặt liên diện xuống 12.4 Nn/m và thay đổi tính dính ướt của đá vỉa từ kỵ nước sang ưa nước, góp phần tăng hệ số thu hồi dầu. Hơn nữa, hệ chất lỏng nano PMNPs còn cho thấy độ bền và ổn định cao sau 4 lần tái sử dụng, mở ra triển vọng giảm chi phí đáng kể trong ứng dụng thực tiễn. Những đóng góp này mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn, cung cấp vật liệu mới tiềm năng cho ngành khai thác dầu khí Việt Nam.