Bài giảng Dung dịch khoan & Xi măng - Chương 4: Dung dịch khoan trong điều kiện phức tạp - Đỗ Hữu Minh Triết

Mất dung dịch là một trong những sự cố trầm trọng và tốn kém chi phí để khắc phục nhất trong công tác khoan. Mất dung dịch có thể xảy ra tại bất kì độ sâu nào khi khoan bằng dung dịch thường hoặc dung dịch làm nặng.

Cần phân biệt hiện tượng mất dung dịch với hiện tượng thải nước.

Các thí nghiệm đã chứng minh rằng hiện tượng mất toàn bộ dung dịch chỉ xảy ra khi có sự hiện diện của khe nứt, lỗ hổng. Đối với đất đá nguyên khối, độ thấm tối thiểu để xảy ra hiện tượng mất toàn bộ dung dịch là 300 darcy.

Chất lượng trám ximăng kém cũng là một nguyên nhân gây ra hiện tượng mất dung dịch.

ppt 105 trang xuanthi 24/12/2022 2440
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Dung dịch khoan & Xi măng - Chương 4: Dung dịch khoan trong điều kiện phức tạp - Đỗ Hữu Minh Triết", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

File đính kèm:

  • pptbai_giang_co_so_ki_thuat_dau_khi_chuong_4_dung_dich_khoan_tr.ppt

Nội dung text: Bài giảng Dung dịch khoan & Xi măng - Chương 4: Dung dịch khoan trong điều kiện phức tạp - Đỗ Hữu Minh Triết

  1. I. MẤT DUNG DỊCH GEOPET b. Xác định mực dung dịch trong lỗ khoan Để xác định mực dung dịch trong lỗ khoan người ta dùng dụng cụ đo mực nước bằng điện, có độ chính xác khoảng 5 cm. Theo phương pháp này, sự thay đổi mực nước được báo hiệu bằng bóng điện hay volt kế. Thả dụng cụ đo xuống lỗ khoan, khi dụng cụ tiếp xúc với dung dịch qua “cửa sổ” thì mạch điện xem như được khép kín, bóng điện sẽ sáng lên hay kim volt kế sẽ chuyển động. Nhìn trên bảng ghi của thiết bị thả dụng cụ, ta đọc được chiều sâu mực dung dịch trong lỗ khoan. 4-36 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  2. I. MẤT DUNG DỊCH GEOPET 1.3. Các biện pháp để chống hiện tượng mất dung dịch Tùy theo điều kiện cụ thể mà người ta đề ra các biện pháp chống mất dung dịch khác nhau. Nguyên tắc chung là giảm áp lực đối với vỉa mất nước, bịt kín các khe nứt, kênh rãnh và dùng phương pháp tổng hợp. a. Chống mất dung dịch bằng dung dịch sét Dung dịch sét chỉ dùng để chống mất dung dịch trong trường hợp khoan qua đất đá có độ lỗ hổng và khe nứt nhỏ, có thể xảy ra hiện tượng mất nước yếu, từng phần (cấp 1). Trong trường hợp này, dung dịch phải có các thông số thích hợp. 4-38 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  3. I. MẤT DUNG DỊCH GEOPET Để không xảy ra hiện tượng mất dung dịch, ta dùng loại dung dịch có tỷ trọng là 2 sao cho khi trong lỗ khoan đầy dung dịch, áp lực thủy tĩnh vẫn cân bằng với áp lực của vỉa mất dung dịch, tức là: Pv = 2H1 Từ đó suy ra: 1(H1 – H2) = 2H1 2 = 1(1 – H2/H1) Trong thực tế, người ta sử dụng dung dịch có tỷ trọng nhỏ hơn giá trị tính toán một chút do tác dụng cản trở của lỗ khoan đối với sự chuyển động của dung dịch và bản thân tính cơ học, cấu trúc của dung dịch. 4-40 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  4. I. MẤT DUNG DỊCH GEOPET Ngoài các chất hoá học để gia công dung dịch, người ta còn dùng các chất chỉ để làm giảm kích thước của các khe nứt gọi là các chất lấp đầy. Chất lấp đầy cho vào dung dịch sét và cả các hỗn hợp đông nhanh để chống hiện tượng mất nước hoàn toàn và mạnh (cấp II – IV). Các chất này phải có độ bền nén > 350KG/cm2, độ cứng thấp, chịu được nhiệt tới 500C. Qua nghiên cứu, người ta thấy là các chất lấp đầy có thể bịt kín được các khe nứt có kích thước < 6 mm. Khi kích thước khe nứt càng lớn thì chất lấp đầy cũng càng phải lớn. Tốt nhất là trong cùng một vùng mất dung dịch, nên dùng hai loại chất lấp đầy có kích thước khác nhau. 4-42 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  5. I. MẤT DUNG DỊCH GEOPET Khi dung dịch đã khá nhớt thì lượng chất lấp đầy không nên cho vào nhiều vì có thể làm khả năng mất dung dịch tăng lên do áp lực thủy tĩnh quá lớn. Khi mức độ mất nước nghiêm trọng thì lượng chất lấp đầy cho vào có thể 10%. Chất lấp đầy có thể trực tiếp cho xuống lỗ khoan hoặc trộn với dung dịch rồi bơm xuống lỗ khoan với áp lực lớn để ép vào các khe nứt, kênh rãnh mất dung dịch. Có thể sử dụng lý thuyết bít nhét để tính toán kích thước của chất lấp đầy. Tuy nhiên, khả năng áp dụng phụ thuộc vào điều kiện vật liệu sẵn có tại hiện trường. 4-44 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  6. I. MẤT DUNG DỊCH GEOPET Do đó, cần chế biến dung dịch thỏa mãn 2 yêu cầu: – Có cấu trúc, có độ chảy toả để bịt kín các khe nứt. – Có thời gian ngưng kết ban đầu xác định. Nếu thời gian ngưng kết quá nhanh thì có thể làm ximăng hóa dụng cụ khoan; quá chậm thì dung dịch ximăng lại đi hết vào vỉa. Để thỏa mãn các yêu cầu trên, người ta điều chế dung dịch ximăng trong dung dịch sét, và hỗn hợp như vậy gọi là gel-ximăng. Gel-ximăng có cấu trúc và thời gian ngưng kết ban đầu có thể điều chỉnh được tùy theo tỷ lệ các thành phần trong chúng. 4-46 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  7. I. MẤT DUNG DỊCH GEOPET Theo kinh nghiệm thực tế, trước khi bơm gel-ximăng, nên khoan sâu xuống 10 – 15 m quá vùng mất dung dịch. Chiều sâu này có thể xác định sơ bộ bằng tài liệu địa chất hay theo mẫu của các lỗ khoan tương tự. Nếu không có tài liệu có thể dùng phương pháp đo bằng điện nhiệt kế. Trước khi bơm gel-ximăng xuống lỗ khoan, phải lọc qua ống dài 1 m, có lưới lọc lớn hơn 15 mm và nhỏ hơn 3/4 đường kính vòi phun của choòng để tránh tình trạng bịt kín vòi phun. 4-48 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  8. I. MẤT DUNG DỊCH GEOPET Mực dung dịch Khoảng nâng bộ khoan cụ (20 – 25m) Khu vực mất dung dịch Khoảng khoan thêm (10 – 15m) Hình 4.3. Chống mất dung dịch bằng gel-ximăng 4-50 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  9. I. MẤT DUNG DỊCH GEOPET c. Chống mất dung dịch bằng hỗn hợp đông nhanh Khi mất dung dịch mạnh một cách tai nạn, mực dung dịch nằm ở gần đáy lỗ khoan, trong lỗ khoan hầu như không có dung dịch thì dùng gel-ximăng cũng không có kết quả. Trường hợp này phải dùng một hỗn hợp sao cho khi đi vào các khe nứt, kênh rãnh mất nước thì đông đặc ngay lại. Hiện nay người ta thường dùng các hỗn hợp đông nhanh, thành phần chủ yếu là ximăng, ngoài ra còn có một số chất phụ gia khác. 4-52 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  10. I. MẤT DUNG DỊCH GEOPET Đối với ximăng 50% nước: – Thời gian ngưng kết ban đầu ít hơn 3 giờ, – Thời gian ngưng kết cuối cùng từ 3 – 7,5 giờ. Giới hạn bền khi uốn sau khi đông cứng 2 ngày của ximăng trộn bằng nước nhạt là 27 KG/cm2; nước nóng là 62 KG/cm2. 4-54 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  11. I. MẤT DUNG DỊCH GEOPET Trong hỗn hợp đông nhanh có các chất hỗ trợ làm nhanh đông như thủy tinh lỏng, NaOH, CaCl2, vôi, thạch cao hoa tuyết CaSO4 và cả AlCl3, FeCl2, BaCl2 Khi tỉ lệ các thành phần này thay đổi thì thời gian ngưng kết cũng thay đổi. Ví dụ: – Tỉ lệ thủy tinh lỏng càng tăng thì thời gian ngưng kết ban đầu càng giảm. – Tỉ lệ NaOH tăng thì độ linh động của hỗn hợp tăng. Để làm tăng độ chảy tỏa của dung dịch, tạo điều kiện cho việc bơm bằng máy bơm thường, người ta thêm CaCl2 vào với tỉ lệ 5 – 7%. Lượng CaCl2 càng nhỏ thì độ chảy tỏa càng nhỏ. Có thể thêm 1-2% chất lấp đầy để tăng hiệu quả chống mất dung dịch. 4-56 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  12. I. MẤT DUNG DỊCH GEOPET Chất thêm vào để gây phản ứng có thể là carbua canxi, clorua vôi, nhưng tốt nhất vẫn là bột nhôm. Khi cho bột nhôm vào hỗn hợp đông nhanh, phản ứng hóa học như sau: 3Ca(OH)2 + 2Al = Ca3Al2O6 + 3H2 Kết quả phản ứng là khí H2 thoát ra, làm tăng thể tích và giảm tỉ trọng hỗn hợp. Mức độ nở rộng của hỗn hợp được xác định bằng áp lực môi trường. Khi áp lực này khoảng 33 atm thì mức độ nở khoảng 5%. Hỗn hợp đông nhanh nhẹ sử dụng hợp lý nhất ở độ sâu nhỏ hơn 150m, trong vùng mất dung dịch ở mức độ thấp hơn cấp II. Khuyết điểm của hỗn hợp này là thành phần của chúng phức tạp và khó điều chế tại lỗ khoan. 4-58 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  13. I. MẤT DUNG DỊCH GEOPET Hiện nay thường dùng phổ biến loại nhũ tương d/n. Tùy theo điều kiện cụ thể ở vùng mất dung dịch mà lượng dầu cho vào dung dịch có thể từ 8-50% theo thể tích. Loại dung dịch nhũ tương này có khối lượng riêng nhỏ (0,8 – 0,9 g/cm3), làm giảm áp lực thủy tĩnh, độ dính của vỏ sét và hạn chế đến mức thấp nhất sự tạo thành các nút gây kẹt dụng cụ khoan. Ngoài ra, chúng có độ nhớt rất cao, tạo điều kiện thuận lợi khi cần chống hiện tượng mất dung dịch. 4-60 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  14. II. SẬP LỞ THÀNH LỖ KHOAN GEOPET Sập lở là hiện tượng thường gặp trong quá trình khoan ở những vùng đất đá kém bền vững hay những lớp sét dễ trương nở. 2.1. Nguyên nhân và phân loại hiện tượng sập lở Đất đá trong vỏ trái đất ở trạng thái cân bằng về lực. Khi khoan, trạng thái cân bằng này bị phá vỡ, đất đá bị biến dạng và lại thiết lập một sự cân bằng mới. Quá trình này gây nhiều khó khăn cho công tác khoan. Bình thường, cân bằng giới hạn của đất đá được biểu diễn bằng biểu thức: h =  = r trong đó: h – ứng suất theo phương thẳng đứng  – ứng suất theo phương nằm ngang r – ứng suất theo phương nằm ngang  – hệ số ứng suất bên sườn 4-62 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  15. II. SẬP LỞ THÀNH LỖ KHOAN GEOPET Trục lỗ khoan h rlk + r r rlk  Hình 4.4. Ứng suất tác dụng lên một nhân tố đất đá ở thành lỗ khoan 4-64 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  16. II. SẬP LỞ THÀNH LỖ KHOAN GEOPET Điều kiện đất đá không sập lở:  = r hay  – r = 0 thay vào ta được: 2 tbh – h – h = 0 suy ra:  tbh = h hay  =  tb Khi   tb, đất đá ở thành lỗ khoan bị biến dạng gây nên hiện tượng sập lở thành lỗ khoan. Khi khoan qua vùng đất đá có áp lực vỉa lớn hay vùng chứa dầu, khí, hiện tượng sập lở rất dễ xảy ra, do ứng suất r lớn hơn áp lực cản của cột dung dịch rất nhiều. 4-66 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  17. II. SẬP LỞ THÀNH LỖ KHOAN GEOPET Phân loại mức độ sập lở Hiện tượng sập lở có thể phát hiện được bằng các dấu hiệu bên ngoài như: – Áp lực của máy bơm tăng mạnh, – Lượng dung dịch tuần hoàn giảm đi, – Trong dung dịch chứa rất nhiều mùn, – Độ nhớt của dung dịch tăng, – Khó khăn khi kéo thả dụng cụ khoan , – Trường hợp nghiêm trọng, không kéo được dụng cụ khoan lên nữa. 4-68 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  18. II. SẬP LỞ THÀNH LỖ KHOAN GEOPET 2.2. Các biện pháp chống hiện tượng sập lở Tùy theo điều kiện cụ thể mà người ta có những biện pháp chống sập lở khác nhau, nhưng hiện nay thường dùng một số phương pháp sau: – Điều chỉnh các thông số của dung dịch sét trong quá trình khoan, – Phương pháp hóa lý tác động đến thành lỗ khoan, – Các phương pháp đặc biệt. 4-70 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  19. II. SẬP LỞ THÀNH LỖ KHOAN GEOPET Mặt khác, khi tăng tỷ trọng của dung dịch, ngoài việc làm tăng áp lực thủy tĩnh, lực đẩy nổi (lực Archimedes) của dung dịch cũng tăng. Khi tỷ trọng của dung dịch đủ lớn, đất đá, mảnh cắt trong dung dịch sẽ không bị rơi xuống do khối lượng bản thân, hiện tượng sập lở sẽ không xảy ra được. Để tránh hiện tượng sập lở do nước thấm vào đất đá, phải dùng dung dịch có độ thoát nước nhỏ. Yêu cầu về độ thoát nước phụ thuộc điều kiện cụ thể của từng lỗ khoan, nhưng phải nhỏ hơn 10 cm3/30phút. 4-72 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  20. II. SẬP LỞ THÀNH LỖ KHOAN GEOPET Ví dụ về trường hợp tăng tỉ trọng dung dịch sẽ làm trầm trọng sự mất ổn định thành giếng khoan: ➢ Dung dịch có tính ổn định kém gây hiện tượng sét trương nở và phân tán mạnh khi khoan vào tầng sét. Nếu gia tăng tỉ trọng dung dịch sẽ gia tăng độ thải nước, từ đó càng làm thành giếng khoan mất ổn định. ➢ Thành giếng khoan không ổn định do xuất hiện các khe nứt nhỏ hoặc thành hệ kém bền Nếu gia tăng tỉ trọng dung dịch sẽ càng gây tổn hại thành hệ và tăng sự nghiêm trọng của sự cố. 4-74 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  21. II. SẬP LỞ THÀNH LỖ KHOAN GEOPET Trong biện pháp ximăng hoá, người ta bơm xuống lỗ khoan các dung dịch ximăng. Ximăng có thể đi sâu vào các khe nứt nhỏ trên thành lỗ khoan. Sau khi đông lại, ximăng sẽ làm chắc thành lỗ khoan. Trong biện pháp bitum hóa, người ta bơm xuống lỗ khoan các dung dịch bitum. Bitum có thể được làm lỏng bằng 2 cách: – đun nóng bitum tới 150-2000C, thu được bitum nóng – điều chế nhũ tương bitum, thu được bitum lạnh. Bitum là một chế phẩm nặng của dầu mỏ, màu nâu tối đến đen. Bitum có thể tồn tại dạng quặng khoáng sản rắn hoặc bán rắn trong tự nhiên. 4-76 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  22. II. SẬP LỞ THÀNH LỖ KHOAN GEOPET c. Các phương pháp đặc biệt Phương pháp dùng điện: người ta dùng dòng điện một chiều để làm chắc thành lỗ khoan. Do tác dụng của điện trường mà trong đất đá xuất hiện các quá trình lý học, hóa học và hóa lý khác nhau như quá trình điện phân, điện thẩm, điện chuyển, các phản ứng trao đổi Các quá trình trên làm thay thế các cation trao đổi ở trong các phân tử cấu tạo nên đất đá, làm hình thành các tổ hợp, tạo cấu trúc, dần dần làm đất đá chắc lại, ngăn chặn được hiện tượng sập lở. Phương pháp làm lạnh tạm thời: làm lạnh nhanh chất lỏng để chúng đóng băng lại trong các đất đá kém bền vững. Tuy chỉ làm ổn định tạm thời, nhưng phương pháp này có ưu điểm là có thể dùng với bất kỳ loại đất đá chứa nước nào. 4-78 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  23. III. DẦU, KHÍ, NƯỚC VÀO LỖ KHOAN GEOPET 3.1. Dầu, khí vào lỗ khoan Tùy theo áp lực mà khí trong vỉa có thể ở dạng hơi hay bị nén ở dạng lỏng. Dầu trong vỉa thường hòa tan khí và lượng khí trong dầu cũng phụ thuộc vào áp lực vỉa. Trong vỉa, cùng với dầu và khí còn có thể có nước. Khi khoan qua vỉa chứa dầu và khí, dầu và khí có thể vào lỗ khoan. Nói chung, nguyên nhân của hiện tượng dầu và khí vào lỗ khoan là do sự chênh lệch giữa áp lực vỉa và áp lực thủy tĩnh. Chênh lệch càng lớn thì sự xâm nhập của dầu, khí vào lỗ khoan càng nhiều: dầu ở dạng từng giọt, khí ở dạng từng bọt nhỏ vào lỗ khoan. 4-80 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  24. III. DẦU, KHÍ, NƯỚC VÀO LỖ KHOAN GEOPET Người ta thấy rằng hiện tượng dầu, khí vào lỗ khoan cũng thường xảy ra nếu vùng chứa dầu và khí nằm giữa vùng mất dung dịch. Nguyên nhân: khi dùng dung dịch có tỷ trọng nhỏ để chống mất dung dịch, áp lực thủy tĩnh của cột dung dịch giảm tạo sự chênh lệch áp lực trong lỗ khoan và vỉa tăng lên, dầu và khí có thể đi vào lỗ khoan. Dầu và khí vào lỗ khoan đều nguy hiểm nhưng khí nguy hiểm hơn do khí làm giảm tỷ trọng của dung dịch nhiều hơn. 4-82 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  25. III. DẦU, KHÍ, NƯỚC VÀO LỖ KHOAN GEOPET Để chống hiện tượng dầu và khí vào lỗ khoan, phải tăng trọng lượng riêng của dung dịch. Theo kinh nghiệm, khi khoan trong vùng có dầu và khí, áp lực thủy tĩnh của dung dịch phải vượt quá áp lực vỉa 2 atm/100 m chiều sâu. Trước khi khoan đến vùng dầu và khí, phải có thiết bị khép kín miệng lỗ khoan, dự trữ chất làm nặng và các vật liệu cần thiết để điều chế chúng. Một trong những biện pháp quan trọng để tránh hiện tượng dầu và khí vào lỗ khoan là phải tiến hành khoan liên tục. Ngừng khoan khi qua vùng dầu và khí sẽ dễ dẫn đến các sự cố phức tạp. 4-84 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  26. III. DẦU, KHÍ, NƯỚC VÀO LỖ KHOAN GEOPET 3.2. Nước vào lỗ khoan Nước vào lỗ khoan có thể nhận thấy bằng sự giảm tỷ trọng của dung dịch, dung dịch bị pha loãng, áp lực ở máy bơm giảm đi, lượng dung dịch tràn ra miệng lỗ khoan lớn hơn lượng dung dịch bơm vào và ngay cả khi ngừng bơm, nước vẫn tiếp tục tràn ra. Tùy theo áp lực của vỉa nước mà lượng nước vào lỗ khoan có thể thay đổi trong giới hạn rất rộng từ vài m3 đến hàng chục nghìn m3/ngày đêm. Nước vào lỗ khoan sẽ làm giảm chất lượng dung dịch và dẫn đến các tai nạn khác như sập lở, dầu và khí vào lỗ khoan và có khi phun trào lên bề mặt. 4-86 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  27. III. DẦU, KHÍ, NƯỚC VÀO LỖ KHOAN GEOPET Để phòng và chống hiện tượng nước vào lỗ khoan cũng có thể dùng các biện pháp tương tự như với trường hợp phòng và chống dầu và khí vào lỗ khoan. Nhưng do nước có chứa muối khi vào lỗ khoan làm ngưng kết dung dịch, nên phải tiến hành gia công chúng bằng các chất hóa học. Khi khoan qua vùng có thể xuất hiện nước xâm nhập, cần phải: – Sử dụng dung dịch có tỷ trọng thích hợp, để tạo nên áp lực thủy tĩnh đủ lớn hơn áp lực vỉa, – Độ thoát nước của dung dịch cũng phải giữ ở trị số thấp nhất, – Ứng suất trượt tĩnh phải điều chỉnh tăng lên một ít so với mức bình thường ( 50-60 mG/cm2), vì khi nước nhạt vào lỗ khoan làm thông số này giảm đi rất nhanh, làm mất khả năng giữ các hạt mùn khoan, nhất là các hạt chất làm nặng ở trạng thái lơ lửng. 4-88 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  28. III. DẦU, KHÍ, NƯỚC VÀO LỖ KHOAN GEOPET Ưu điểm của phương pháp rửa nghịch: – Dung dịch được bơm vào trong khoảng không vành xuyến với áp lực lớn, trực tiếp đẩy dòng nước phun vào vỉa hay lên mặt đất theo đường trong cần, không làm hỏng thành lỗ khoan. – Giữ được áp lực cần thiết lên thành lỗ khoan. – Áp lực của dung dịch lên đáy tăng, một phần do tỷ trọng của dung dịch mới bơm vào, phần khác do sức cản sự chuyển động của dung dịch trong cần khoan lớn hơn trong khoảng không vành xuyến khi máy bơm làm việc với cùng một lưu lượng. Nhờ vậy làm giảm sự xâm nhập của nước vào lỗ khoan. 4-90 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  29. IV. KẸT DỤNG CỤ KHOAN GEOPET Vỏ sét Kẹt do có sự chênh áp giữa lỗ  Đất đá không thấm nước khoan và vỉa, thường xảy ra trong trường hợp dụng cụ khoan không F Đất đá chuyển động, giữa dụng cụ và h thấm nước thành lỗ khoan dễ thấm nước có lớp vỏ sét chặt và áp lực thủy tĩnh lớn hơn áp lực vỉa rất nhiều. r P Hình 4.5. Các yếu tố gây kẹt  v Ptt dụng cụ khoan 4-92 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  30. IV. KẸT DỤNG CỤ KHOAN GEOPET Giá trị lực này phụ thuộc chiều dày lớp vỏ sét trên thành lỗ khoan, diện tích tiếp xúc giữa cần khoan và vỏ sét, sự chênh lệch áp lực giữa lỗ khoan và vỉa và gradien áp lực qua lớp vỏ sét. Thực tế, còn có sự ma sát giữa lớp vỏ sét và dụng cụ khoan. Vì vậy, lực dính của dụng cụ khoan khi kẹt là: G = .F với  – hệ số ma sát giữa kim loại và sét. Vỏ sét càng dày, càng dính thì hiện tượng kẹt dụng cụ khoan càng tăng. 4-94 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  31. IV. KẸT DỤNG CỤ KHOAN GEOPET Sự tạo thành các nút trong lỗ khoan thường xảy ra do dung dịch không ổn định, bị ngưng kết. Đồng thời với sự tạo nút, mùn khoan và chất làm nặng cũng lắng xuống đáy. Để tránh hiện tượng kẹt, phải làm ổn định dung dịch, giữ cho chúng không bị ngưng kết bằng các chất phản ứng hóa học và làm tăng ứng suất trượt tĩnh để tăng khả năng giữ lơ lửng các hạt mùn khoan và chất làm nặng. 4-96 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  32. IV. KẸT DỤNG CỤ KHOAN GEOPET Khi khoan qua vùng đất đá carbonat, nếu có hiện tượng kẹt thì người ta bơm axit clohydrit (HCl) để hòa tan đất đá carbonat và một vài vật liệu sét khác, đồng thời làm giảm khả năng nở của các lớp sét, do vậy chống được hiện tượng kẹt. Để tránh hiện tượng kẹt do ximăng bó lấy dụng cụ khoan, phải xác định thật cẩn thận thời gian ngưng kết của hỗn hợp và thời gian bơm xuống đáy lỗ khoan. Khi đã bị kẹt, có thể dùng phương pháp bơm các axit xuống, cũng đạt kết quả tốt. 4-98 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  33. CÂU HỎI GEOPET 1. Liệt kê các trường hợp sự cố thường gặp liên quan tới dung dịch khoan khi khoan giếng khoan dầu khí. 2. Phân tích nguyên nhân của các sự cố liên quan tới dung dịch khoan khi khoan giếng khoan dầu khí. 3. Phân loại hiện tượng mất dung dịch và cách phòng chống, khắc phục hiện tượng này. 4. Nêu các biện pháp chống sập lở thành lỗ khoan và dầu, khí, nước xâm nhập lỗ khoan. 4-100 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  34. VÍ DỤ VỀ QUI TRÌNH THIẾT KẾ, CHỌN LỰA GEOPET DUNG DỊCH KHOAN GỐC NƯỚC (Từ báo cáo của Mr. Dan Eckhout – CL JOC) Sơ lược về chọn lựa dung dịch Cần dung dịch ức Chưa kiểm tra Đỉnh giếng khoan Thời gian thiết kế chế sét cho phần được mảnh cắt không cần ống bao WBM rất ngắn giếng còn lại mùn khoan Hầu hết các loại Nhà thầu yêu cầu Thiết bị trên giàn tốt – máy tách bùn, WBM đã có sẵn tại đánh giá loại thiết bị kiểm soát hạt rắn hiện đại, đủ khu vực WBM tốt nhất phụ kiện Nghiên cứu loại WBM phù hợp nhất, có khả năng khống chế thành tạo hydrate 4-102 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
  35. VÍ DỤ VỀ QUI TRÌNH THIẾT KẾ, CHỌN LỰA GEOPET DUNG DỊCH KHOAN GỐC NƯỚC Viên gốc composite Viên gốc smectite Viên gốc kaolinite Sơ đồ kiểm tra tính Hệ KCL/Polymer tương thích của WBM Hệ KCL/Silicate Dung dịch Nghiên cứu Dung dịch gốc Ảnh hưởng của KCL ảnh hưởng silicate KCL & nhiệt độ của phụ gia và đối với thành Dung dịch gốc nồng độ Thêm glycol tạo hydrate KCL/polymer Thêm PAC Thêm pHpA Công thức ức chế Thêm Glycol A tốt nhất Thêm Glycol B Kiểm tra độ bền nhiệt 4-104 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết