Giảm dầu trong nước thải, tăng thu hồi dầu nhờ công nghệ tại mỏ Đại Hùng

<p style="text-align: justify;">Hàm lượng dầu trong nước thải tại mỏ Đại Hùng giảm từ mức 35–50 phần triệu xuống khoảng 15–20 phần triệu sau khi ứng dụng công nghệ tách dầu bằng lực xoáy ly tâm. Giải pháp còn góp phần giảm 25% lượng hóa chất sử dụng và thu hồi thêm dầu trong quá trình xử lý, nâng cao hiệu quả khai thác gắn với bảo vệ môi trường biển.</p>

Trong quá trình khai thác dầu khí, cùng với dầu thô và khí, các giếng thường đưa lên bề mặt một lượng nước từ lòng đất, gọi là nước đồng hành. Lượng nước này có thể chứa dầu phân tán và các thành phần cần được xử lý trước khi xả thải.

Đối với những mỏ đã hoạt động lâu năm, tỷ lệ nước trong dòng sản phẩm có xu hướng gia tăng, khiến hệ thống xử lý phải đáp ứng khối lượng lớn hơn. Tại mỏ Đại Hùng, yêu cầu duy trì chất lượng nước sau xử lý trong điều kiện khai thác biến động đã đặt ra bài toán cải tiến công nghệ.

Từ thực tiễn này, nhóm nghiên cứu của Tổng công ty Thăm dò Khai thác Dầu khí (PVEP) và PVEP-NCS đã cải hoán hệ thống xử lý nước trên giàn khai thác, ứng dụng công nghệ tách dầu bằng lực xoáy ly tâm. 

Giải pháp là một trong những kết quả nghiên cứu thuộc cụm công trình "Nghiên cứu ứng dụng khoa học công nghệ có tính sáng tạo đột phá để khôi phục, mở rộng và nâng cao hiệu quả thăm dò khai thác mỏ Đại Hùng", được đề nghị xét tặng Giải thưởng Hồ Chí Minh về khoa học và công nghệ đợt 7.

Thay đổi công nghệ xử lý khi lượng nước đồng hành gia tăng

Trước khi cải tiến, hệ thống xử lý nước tại Đại Hùng chủ yếu sử dụng phương pháp lắng trọng lực. Dầu và nước được đưa vào thiết bị tách, dựa vào sự khác biệt về khối lượng riêng để phân chia thành các phần riêng biệt.

Phương pháp này tương đối đơn giản nhưng quá trình tách diễn ra chậm. Khi lượng nước đồng hành tăng, thiết bị có thể bị quá tải, trong khi những giọt dầu nhỏ vẫn còn phân tán trong nước, khiến chất lượng sau xử lý không ổn định.

Hàm lượng dầu trong nước sau xử lý bằng công nghệ cũ dao động khoảng 35–50 phần triệu (ppm). Chỉ số này thể hiện lượng dầu còn lẫn trong nước, với giá trị càng thấp cho thấy mức độ tách dầu càng tốt.

Để khắc phục, nhóm nghiên cứu ứng dụng thiết bị Hydrocyclone, sử dụng lực xoáy ly tâm để tách dầu khỏi nước.

Trong thiết bị, dòng nước chứa dầu được đưa vào theo hướng tạo chuyển động xoáy với tốc độ cao. Dưới tác động của lực ly tâm, nước và các giọt dầu có khối lượng riêng khác nhau được phân tách, sau đó đi theo những đường thoát riêng.

So với phương pháp lắng tự nhiên, công nghệ mới giúp quá trình phân tách diễn ra nhanh hơn, đồng thời phù hợp với yêu cầu xử lý dòng nước có lưu lượng lớn trên giàn khai thác ngoài khơi.

Một nội dung quan trọng trong nghiên cứu là xác định chế độ vận hành phù hợp để thiết bị đạt hiệu quả tách dầu ổn định. Nhóm nghiên cứu tính toán sự chênh lệch áp suất giữa các dòng vào và ra, từ đó điều chỉnh thiết bị theo đặc điểm thực tế của nguồn nước đồng hành.

Tỷ lệ chênh áp được duy trì trong khoảng 1,5–2,0 nhằm kiểm soát quá trình phân tách. Việc lựa chọn thông số vận hành phù hợp giúp thiết bị đáp ứng sự thay đổi của dòng nước trong quá trình khai thác.

Nâng chất lượng nước thải, tận thu tài nguyên

Kết quả ứng dụng công nghệ mới được thể hiện rõ qua chất lượng nước sau xử lý.

Theo đó, hàm lượng dầu trong nước thải giảm từ mức 35–50 ppm xuống khoảng 15–20 ppm. Phần đánh giá vận hành ghi nhận kết quả ổn định trong khoảng 15–22 ppm, thấp hơn ngưỡng 40 ppm được sử dụng làm yêu cầu kỹ thuật trong nghiên cứu.

Việc giảm lượng dầu còn lẫn trong nước góp phần hạn chế tác động của hoạt động khai thác tới môi trường biển, đồng thời nâng cao khả năng đáp ứng yêu cầu xử lý khi lượng nước đồng hành gia tăng.

Cải tiến công nghệ còn giúp giảm nhu cầu sử dụng hóa chất. Lượng hóa chất phục vụ quá trình xử lý giảm khoảng 25% so với trước khi cải hoán.

Đáng chú ý, hệ thống mới cho phép tận thu một phần dầu trước đây còn lẫn trong dòng nước. Kết quả nghiên cứu ghi nhận lượng dầu thu hồi thêm khoảng 50–100 thùng/ngày, góp phần hạn chế thất thoát tài nguyên trong quá trình xử lý.

Bên cạnh chất lượng nước và lượng dầu thu hồi, việc ứng dụng công nghệ xoáy ly tâm còn tạo điều kiện để hệ thống vận hành ở công suất cao hơn. Khả năng xử lý ổn định có ý nghĩa đối với những mỏ dầu khí lâu năm, khi tỷ lệ nước đồng hành tăng và thiết bị phải làm việc trong điều kiện tải thay đổi.

Những kết quả này cho thấy đổi mới công nghệ có thể giải quyết đồng thời yêu cầu sản xuất và bảo vệ môi trường. Thay vì chỉ mở rộng công suất thiết bị theo phương pháp cũ, nhóm nghiên cứu đã thay đổi nguyên lý phân tách, lựa chọn giải pháp phù hợp với điều kiện khai thác thực tế.

Giá trị của công trình thể hiện qua những chỉ tiêu cụ thể về chất lượng nước, mức tiêu thụ hóa chất và lượng dầu được thu hồi. Các kết quả tạo thêm kinh nghiệm kỹ thuật cho việc cải tiến hệ thống xử lý nước đồng hành tại những công trình dầu khí ngoài khơi có điều kiện vận hành tương tự.