Bài giảng Dung dịch khoan và xi măng - Chương 5: Làm sạch dung dịch - Đỗ Hữu Minh Triết

Nội dung text: Bài giảng Dung dịch khoan và xi măng - Chương 5: Làm sạch dung dịch - Đỗ Hữu Minh Triết

1. I. TÁCH MÙN KHOAN RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET Trong quá trình tuần hoàn, dung dịch khoan bị nhiễm các chất như: mảnh cắt, khí, nước, làm cho chất lượng dung dịch bị thay đổi. Để phục hồi lại tính chất ban đầu của dung dịch khoan, người ta tiến hành làm sạch dung dịch khoan. Căn cứ vào điều kiện cụ thể và đặc điểm nhiễm bẩn của dung dịch mà người ta có thể sử dụng những phương pháp và thiết bị khác nhau: thủy lực, cơ học, hóa lý, 5-3 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết I. TÁCH MÙN KHOAN RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET 1.1. Phương pháp thủy lực Dựa trên nguyên tắc trọng lực – vật thể có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của dung dịch sẽ bị lắng xuống. Trong thực tế, tốc độ lắng của mùn khoan phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: đường kính hạt mùn, tốc độ dòng chảy, tính chất lưu biến của dung dịch, Tốc độ dòng chảy lớn, dung dịch ổn định, cấu trúc tốt → hạt mùn khó lắng. Trong phương pháp thủy lực, người ta dùng máng lắng, giữ tốc độ dòng dung dịch nhỏ và phá vỡ cấu trúc của dung dịch, tăng tốc độ lắng hạt mùn. Máng lắng thường được sử dụng khi khoan trên đất liền. 5-4 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
2. I. TÁCH MÙN KHOAN RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET 1.2. Phương pháp cơ học Nguyên tắc làm việc: dùng các lưới kim loại có kích thước mắt lưới phù hợp để lọc dung dịch. Phương pháp này áp dụng để tách mùn của dung dịch nặng vì mùn trong dung dịch nặng khó tách hơn dung dịch thường bằng phương pháp thủy lực do lực đẩy Archimedes. Sàng rung (shale shaker): là thiết bị tách hạt mùn được sử dụng rất phổ biến. Chuyển động rung của sàng do động cơ truyền qua hệ thống dây đai. Trên sàng rung có hệ thống lưới lọc. Kích thước mắt lưới tùy thuộc tốc độ khoan, lưu lượng bơm và đặc điểm thành hệ khoan qua. 5-7 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết I. TÁCH MÙN KHOAN RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET Nói chung, mắt lưới của sàng rung kích thước càng nhỏ càng tốt. Tuy nhiên, nếu mắt lưới quá nhỏ sẽ có hiện tượng bít kín các mắt lưới, làm tổn hao dung dịch do không lọc được hoàn toàn. Cần phải đảm bảo lưới rung không bị rách, hở. Nếu xảy ra sự cố này thì phải thay ngay lưới rung. 5-8 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
3. I. TÁCH MÙN KHOAN RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET 1.3. Phương pháp ly tâm Nguyên tắc làm việc: tạo dòng chảy của dung dịch dạng xoáy, lực li tâm sẽ tách hạt mùn ra khỏi dung dịch. Phương pháp này có thể tách các hạt mùn kích thước nhỏ hơn 0,1 mm. Máy tách cát – máy tách bùn: hoạt động theo nguyên tắc trên. Dòng dung dịch được bơm vào máy theo ống tiếp tuyến với thân máy và bị thu hẹp tiết diện để tăng vận tốc dòng chảy xoáy ốc. Hạt mùn có khối lượng và kích thước lớn sẽ bị tách khỏi dung dịch. Máy tách cát, máy tách bùn thường được dùng cho dung dịch không chứa chất làm nặng (barite) do sẽ tách chất làm nặng ra khỏi dung dịch. 5-11 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết I. TÁCH MÙN KHOAN RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET Dung dịch ra Dung dịch vào Hạt rắn ra Hình 5.4. Máy tách cát 5-12 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
4. I. TÁCH MÙN KHOAN RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET Hình 5.6. Bùn khoan được tách khỏi dung dịch 5-15 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết II. TÁCH KHÍ RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET 2.1. Phương pháp cơ học Khí trong dung dịch khoan có thể bị tách bằng cách cho dòng dung dịch chảy trên mặt thoáng và va đập vào các vách ngăn. Trên giàn, người ta dùng thiết bị tách khí hoạt động theo nguyên tắc sau: Dung dịch chứa khí được hút vào máy tách khí qua một ống lồng hình trụ bởi áp suất chân không tạo ra do máy bơm hoặc máy thổi. Các cánh quạt đẩy gắn ở cuối ống trụ để tăng tốc cho dung dịch, đẩy dung dịch va chạm với vách ngăn. Khí tách ra do chuyển động hỗn loạn và va chạm của dung dịch sẽ được bơm chân không hút và thải ra ngoài. Dung dịch sạch khí rơi xuống và cũng được bơm ra khỏi máy tách khí bằng máy bơm ly tâm chống sục khí. 5-16 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
5. II. TÁCH KHÍ RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET 2.2. Phương pháp hóa lý Tách bọt khí bằng phương pháp hóa lý có nghĩa là cho vào dung dịch một số chất làm giảm độ bền chắc của lớp bảo vệ chung quanh bọt khí, làm cho các bọt khí dính lại với nhau, nổi lên trên mặt thoáng và vỡ ra. Bọt khí kích thước càng lớn thì sức căng bề mặt càng nhỏ, do đó càng kém bền vững. Phương pháp hóa lý được sử dụng hạn chế vì giá thành rất cao. 5-19 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết BỐ TRÍ THIẾT BỊ XỬ LÝ DUNG DỊCH KHOAN GEOPET Máy tách cát Máy tách bùn Máy ly tâm Sàng Máy tách khí rung Bể cát Ngăn 2 Ngăn 3 Bể hút Hình 5.9. Sơ đồ bố trí thiết bị làm sạch dung dịch 5-20 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết