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

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

1. I. MẤT DUNG DỊCH GEOPET Phương pháp dùng chất phóng xạ Phương pháp dùng các chất phóng xạ chỉ áp dụng khi vùng mất dung dịch là đất đácólỗ hổng hay khe nứt nhỏ và có bề mặt hấp thụ lớn. Các chất phóng xạ dùng phổ biến là zircon (Zr95), antimoan (Sb124), sắt (Fe59) và đặc biệt là iot (I131) có chu kỳ bán rã là 8 ngày. Phương pháp này được tiến hành như sau: -Tiến hành đo gamma giếng khoan lần 1 để làm cơ sở so sánh. -Bơm dung dịch khoan có chứa chất phóng xạ vào giếng, dung dịch này sẽ đi vào vùng mất dung dịch. -Tiến hành đo gamma giếng khoan lần 2 để xác định vùng mất dung dịch. Phương pháp dùng chất phóng xạ rất chính xác nhưng cần thiết bị chuyên dùng, chi phí cao. 4-35 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 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”thìmạch 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 Thông thường, muốn chống hiện tượng mất dung dịch phải làm giảm tỷ trọng của dung dịch để giảm áp lực thủy tĩnh của cột dung dịch. Biện pháp này được dùng cho đến khi tạo được sự cân bằng giữa áp lực vỉa và áp lực của cột dung dịch trong lỗ khoan. Giả sửởmột lỗ khoan, có hiện tượng mất dung dịch tại chiều sâu H1. Mực dung dịch trong lỗ khoan sẽ hạ xuống và dừng lại ở chiều sâu H2. Khi áp lực vỉa cân bằng với áp lực của cột dung dịch còn lại trong lỗ khoan, áp lực vỉa ở vùng mất dung dịch là: Pv = γ1(H1 –H2) trong đó γ1 là tỷ trọng của dung dịch đang sử dụng. 4-39 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết I. MẤT DUNG DỊCH GEOPET Để không xảy ra hiện tượng mất dung dịch, ta dùng loại dung dịch có tỷ trọng là γ2 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 = γ2H1 Từ đó suy ra: γ1(H1 –H2) = γ2H1 γ2 = γ1(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
3. I. MẤT DUNG DỊCH GEOPET Chất lấp đầy thường dùng là mạt cưa, trấu cỏ, mica, canxit Tỉ lệ chất lấp đầy phụ thuộc vào phương pháp khoan, tính chất của dung dịch và đặc tính vỉa. Khi khoan turbin, lượng chất lấp đầy khoảng 0,1 – 1% theo khối lượng của dung dịch. Khi khoan roto thì tỉ lệ này có thể từ 5 – 7%. Với những dung dịch có độ thoát nước cao, độ nhớt thấp thì sử dụng chất lấp đầy rất tốt, vì chúng ít có khả năng tạo thành những nút trong vòi phun của choòng hay thành lỗ khoan. 4-43 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 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
4. I. MẤT DUNG DỊCH GEOPET Thông thường, 1m3 gel-ximăng gồm 500 – 900 kg ximăng và 700 – 800 lít dung dịch sét có độ nhớt 26 – 27s. Ngoài ra, để dễ dàng điều chỉnh thời gian ngưng kết ban đầu của gel-ximăng, người ta thêm vào 15 – 25% thạch cao hoa tuyết (CaSO4 đã nung) theo khối lượng ximăng vào hỗn hợp. Để làm chậm tốc độ đi vào vỉa của gel-ximăng, người ta cũng thêm vào 20% chất lấp đầy (trấu, mica, mạt cưa ) theo thể tích gel-ximăng. Khi điều chế gel-ximăng, đầu tiên, người ta đổ lượng nước cần thiết vào dung dịch trong máy trộn. Sau khi khuấy kỹ mới đổ lượng ximăng đã sàng qua lỗ 5 mm vào. Quá trình điều chế nên tiến hành trong thời gian ngắn. 4-47 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 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
5. I. MẤT DUNG DỊCH GEOPET Để lượng gel-ximăng đi vào vỉa có khả năng tạo cấu trúc tốt, sau khi bơm hết 1/2 lượng gel-ximăng, cần dừng lại khoảng 10 – 15 phút. Sau đómới bơm hết lượng gel-ximăng còn lại. Lúc này nên quay nhẹ bộ dụng cụ khoan và cho chúng đi xuống khoảng 1/2 – 2/3 chiều dài cần chủ đạo, để bảo đảm sự chuyển động đều của các phần gel-ximăng trong toàn bộ lỗ khoan. Thể tích dung dịch cần thiết để đẩy gel-ximăng phải tính toán sao cho đẩy hết được gel-ximăng ra khỏi cần khoan, thường bằng thể tích khoảng trong cần với chiều dài từ mực dung dịch tới đáy. Mục đích là sau khi đẩy gel-ximăng ra khỏi cần, mực dung dịch trong cần khoan vẫn như cũ. Trong thực tế, lượng dung dịch đẩy nên lấy tăng lên 0,5 – 1 m3 để đảm bảo rửa sạch gel- ximăng ra khỏi cần khoan. 4-51 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 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
6. I. MẤT DUNG DỊCH GEOPET Xác định thời gian ngưng kết Thời gian ngưng kết ban đầu được tính từ lúc bắt đầu trộn cho đến khi kim của dụng cụ kiểm tra xuống tới cách đáy mẫu 1 mm. Thời gian ngưng kết cuối cùng tính từ lúc ximăng bắt đầu cứng tới khi kim của dụng cụ không xuống sâu được quá 1 mm. Ở đây cần chú ý là với dung dịch ximăng, nhiệt độ càng tăng thì thời gian ngưng kết càng giảm, ví dụ: Ximăng Portland mác 500 khi ở nhiệt độ 700C thì thời gian ngưng kết ban đầu là 40’, khi nhiệt độ 300C thì thời gian ngưng kết ban đầu là 1h45’. Khi nhiệt độ còn 150C thì thời gian ngưng kết ban đầu tăng lên đến 7h30’. 4-55 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 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
7. I. MẤT DUNG DỊCH GEOPET d. Chống mất dung dịch bằng dung dịch nhẹ Như đã nói ở trên, một trong những nguyên tắc để chống hiện tượng mất dung dịch là dùng dung dịch có khối lượng riêng nhỏ. Muốn vậy, người ta có thể dùng nước lã, dung dịch sét nhũ tương và các dung dịch nhẹ khác. –Nước lã chỉ được sử dụng trong trường hợp thành lỗ khoan bền vững, không bị phá hủy. Do dùng nước lã nên áp lực thủy tĩnh của cột dung dịch giảm, có thể khoan qua được vùng có các khe nứt, lỗ hổng nhỏ. – Dung dịch sét nhũ tương là một loại dung dịch sét được bổ sung dầu mỏ hay sản phẩm của dầu mỏ, tạo thành loại nhũ tương “dầu trong nước” (viết tắt là d/n) hay nhũ tương loại “nước trong dầu” (n/d). 4-59 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 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
8. II. SẬP LỞ THÀNH LỖ KHOAN GEOPET Do đó, khi khoan qua thành hệ, nếu coi lỗ khoan là một cột đất đá hình trụ có chiều dày vô tận, thì đất đánằm cách bề mặt một khoảng h, cách trục lỗ khoan một khoảng r sẽ chịu các lực sau: –lực thẳng đứng Ph do khối lượng của các lớp đất đánằm trên, –lực bên sườn P , 4-63 θ Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết II. SẬP LỞ THÀNH LỖ KHOAN GEOPET Trục lỗ khoan σh rlk + ∆r σr rlk σθ 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
9. II. SẬP LỞ THÀNH LỖ KHOAN GEOPET các yếu tố gây sập lở có nguyên nhân từ vỉa ƒ Tính chất cơ lý của đất đá: khi đất đákém bền vững, các hạt đất đá liên kết với nhau yếu, hiện tượng sập lở rất dễ xảy ra khi khoan qua chúng. ƒ Vỉa nghiêng: vỉa càng nghiêng càng dễ xảy ra hiện tượng sập lở. Khi trên mặt phân lớp nằm nghiêng có các váng dầu thì lại càng nguy hiểm do dầu bôi trơn mặt lớp, làm giảm sự ma sát giữa chúng, dưới tác dụng của lực gây trượt là một thành phần của trọng lực, đất đásẽ sập lở. ƒ Đất đábền vững nhưng dễ bị thay đổi tính chất dưới tác dụng của nước. Cấu tạo của đất đáloại này thường gồm những lớp, khối nhỏ riêng biệt, được liên kết lại bằng các lớp sét hay muối khoáng hòa tan. Nước trong dung dịch thoát ra, hoà tan các lớp liên kết, làm các khối nhỏ, các lớp đất đá không gắn kết với nhau. Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân, chúng dễ dàng rơi xuống lỗ khoan, gây sập lở. 4-67 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 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
10. II. SẬP LỞ THÀNH LỖ KHOAN GEOPET a. Điều chỉnh các thông số của dung dịch sét Qua phân tích nguyên nhân của hiện tượng sập lở thành lỗ khoan, muốn chống hiện tượng này phải tăng tỷ trọng và làm giảm độ thoát nước của dung dịch. Điều kiện để không xảy ra hiện tượng sập lở như đã trình bày phần trước: γ = ξ∆tb 3 ∆tb của đất đá thường lớn hơn 2,3 g/cm nên γ của dung dịch cũng xấp xỉ trị số này. 4-71 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 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
11. II. SẬP LỞ THÀNH LỖ KHOAN GEOPET b. Chống sập lở bằng phương pháp hóa lý Phương pháp này làm chắc thành lỗ khoan bằng các vật liệu phi kim. Mục đích: gia tăng độ bền cơ học và làm giảm độ thấm nước của thành lỗ khoan. Để đạt được mục đích trên, tùy theo loại và tính chất cơ học của đất đámà người ta có thể dùng các biện pháp khác nhau để làm chắc thành lỗ khoan như silicat hóa, ximăng hóa, bitum hóa thành lỗ khoan. Trong biện pháp silicat hóa, người ta dùng dung dịch thủy tinh lỏng cùng với một số chất hóa học khác như CaCl2, H2SiF6 4-75 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 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
12. III. DẦU, KHÍ, NƯỚC VÀO LỖ KHOAN GEOPET Khi khoan qua tầng sản phẩm dầu khí hoặc qua tầng chứa nước, nếu cân bằng áp suất không được đảm bảo, sẽ xảy ra hiện tượng các chất lưu từ vỉa xâm nhập vào giếng. Nếu không phát hiện và xử lý kịp thời, hậu quả của hiện tượng xâm nhập có thể rất trầm trọng. Phân loại các trường hợp xâm nhập chất lưu như sau: 3.1. Dầu, khí vào lỗ khoan 3.2. Nước vào lỗ khoan 4-79 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. DẦU, KHÍ, NƯỚC VÀO LỖ KHOAN GEOPET 3.1. Dầu, khí vào lỗ khoan Tùy theo áp lực mà khí trong vỉa có thểởdạng 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
13. III. DẦU, KHÍ, NƯỚC VÀO LỖ KHOAN GEOPET Dầu và khí vào lỗ khoan làm tính chất của dung dịch bị thay đổi. Do thể tích của dung dịch tăng lên trong khi khối lượng của dung dịch tăng không đáng kể nên tỷ trọng của dung dịch giảm đi, nghĩa là áp lực thủy tĩnh giảm, tạo điều kiện cho dầu và khí tiếp tục xâm nhập vào lỗ khoan. Khi trong lỗ khoan đã quá bão hòa dầu và khí thì dầu và khí xâm nhập sẽ đẩy dung dịch ra khỏi lỗ khoan. Dầu và khí vào trong dung dịch có thể phát hiện được bằng các bọt khí nổi trên mặt dung dịch hay các váng dầu trên hệ thống máng, tỷ trọng của dung dịch giảm đi và độ nhớt của dung dịch tăng lên. 4-83 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 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
14. III. DẦU, KHÍ, NƯỚC VÀO LỖ KHOAN GEOPET Tùy theo tính chất của nước mà khi xâm nhập vào lỗ khoan làm tính chất của dung dịch bị thay đổi rất khác nhau. – Nếu nước vào lỗ khoan là nước nhạt hay nước có độ khoáng hóa yếu: chúng không làm ngưng kết dung dịch mà chỉ làm giảm tỷ trọng, độ nhớt, ứng suất trượt tĩnh; làm tăng độ thoát nước. – Nếu nước có chứa các muối vào lỗ khoan: ban đầu, khi lượng muối còn ít, chúng làm ngưng kết dung dịch: độ nhớt, ứng suất trượt tĩnh, độ thoát nước đều tăng nhưng tỷ trọng giảm đi. Khi lượng nước muối vào quá nhiều, dung dịch bị pha loãng ngưng kết, tỷ trọng, độ nhớt, ứng suất trượt tĩnh của dung dịch giảm, còn độ thoát nước vẫn tăng. Trong máng, lắng đọng nhiều chất làm nặng và mùn khoan. 4-87 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 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 mất nước, 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 giữởtrị số thấp nhất, – Ứng suất trượt tĩnh phải điều chỉnh tăng lên một ít so với mức bình thường (τ≥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
15. IV. KẸT DỤNG CỤ KHOAN GEOPET Trong quá trình khoan, nếu vì một nguyên nhân nào đómàdụng cụ khoan không chuyển động được thì gọi là hiện tượng kẹt. Có nhiều nguyên nhân gây ra hiện tượng kẹt dụng cụ khoan. Trong phạm vi rửa lỗ khoan, những nguyên nhân gây hiện tượng kẹt có thể như sau: – Đất đásập lở chèn chặt dụng cụ khoan. –Dụng cụ khoan bị dính chặt vào thành lỗ khoan do vỏ sét dày và dính. –Kẹt dụng cụ khoan do trong lỗ khoan tạo thành các nút. –Kẹt dụng cụ khoan do mùn khoan và chất làm nặng lắng xuống. –Ximăng bó lấy dụng cụ khoan do thời gian ngưng kết không thích hợp. 4-91 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết IV. KẸT DỤNG CỤ KHOAN GEOPET Vỏ sét Kẹt do có sự chênh áp giữa lỗ σ 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 δ v Ptt dụng cụ khoan 4-92 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
16. IV. KẸT DỤNG CỤ KHOAN GEOPET Để đề phòng và chống hiện tượng kẹt do chênh áp: –Phải dùng dung dịch sét có chất lượng tốt, độ thải nước nhỏ. –Kiểm soát chặt chẽ thành phần hạt rắn tỉ trọng thấp trong dung dịch. –Giữ độ chênh áp hợp lý, trong khoảng 300 – 500 psi. –Bổ sung các phụ gia có cỡ hạt phù hợp. Ngoài ra, để tránh hiện tượng kẹt do vỏ sét quá dính, người ta thêm vào dung dịch 8-12% dầu parafin nhẹ, theo thể tích dung dịch. Hiện tượng dính dụng cụ khoan vào vỏ sét chỉ có được khi dụng cụ khoan ngừng chuyển động. Vì vậy, để tránh hiện tượng này, không được ngừng quay dụng cụ khoan trong những vùng mà có thể xảy ra hiện tượng kẹt mút. 4-95 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 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
17. GEOPET KẾT THÚC CHƯƠNG 4 4-99 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 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