Nghiên cứu chế tạo phụ gia giãn nở PVCHEM MgO và thiết lập đơn vữa xi măng trám giếng khoan nhằm ngăn chặn hiện tượng khí xâm nhập và dịch chuyển

Bài viết Nghiên cứu chế tạo phụ gia giãn nở PVCHEM MgO và thiết lập đơn vữa xi măng trám giếng khoan nhằm ngăn chặn hiện tượng khí xâm nhập và dịch chuyển giới thiệu kết quả nghiên cứu, chế tạo phụ gia giãn nở PVChem MgO trên cơ sở quặng magnesite từ mỏ Kong Queng (Gia Lai).

PETROVIETNAM TẠP CHÍ DẦU KHÍ Số - 2022, trang 13 - 21 ISSN 2615-9902 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO PHỤ GIA GIÃN NỞ PVCHEM MgO VÀ THIẾT LẬP ĐƠN VỮA XI MĂNG TRÁM GIẾNG KHOAN NHẰM NGĂN CHẶN HIỆN TƯỢNG KHÍ XÂM NHẬP VÀ DỊCH CHUYỂN Kiều Anh Trung, Vũ Văn Đức, Lê Văn Công, Đỗ Thành Trung Công ty TNHH PVChem-Tech Email: trungka@pvchem.com.vn https://doi.org/10.47800/PVJ.2022.08-02 Tóm tắt Trong q trình trám xi măng cho giếng khoan dầu khí, việc dùng phụ gia giãn nở sở oxide MgO sử dụng rộng rãi để tăng mức độ liên kết, bám dính vành đá xi măng với ống chống với thành giếng khoan Trong điều kiện nhiệt độ đáy giếng cao, phụ gia giúp ngăn ngừa tượng khí xâm nhập dịch chuyển giếng khoan Bài báo giới thiệu kết nghiên cứu, chế tạo phụ gia giãn nở PVChem MgO sở quặng magnesite từ mỏ Kong Queng (Gia Lai) Kết phân tích tỷ trọng, độ tách nước, độ thải nước, tính chất lưu biến, thời gian đặc quánh độ bền đá xi măng cho thấy việc bổ sung 0,75% phụ gia giãn nở PVChem MgO vào vữa xi măng trám giúp ngăn ngừa hiệu khí xâm nhập Từ khóa: Phụ gia giãn nở, MgO, trám giếng khoan, tượng khí xâm nhập dịch chuyển Giới thiệu Bơm trám xi măng công đoạn quan trọng q trình thi cơng giếng khoan dầu khí, đặc biệt khu vực có áp suất dị thường cao Hiện tượng khí dịch chuyển (gas migration) xuất khí xâm nhập vào khối vữa xi măng đóng rắn khơng gian vành xuyến hay khí di chuyển qua hệ thống lỗ rỗng, khe nứt thông kênh lịng khối đá xi măng đóng rắn, khe hở vành đá xi măng với ống chống vành đá xi măng với đá vỉa Đây nguyên nhân gây vấn đề áp suất cột ống chống dòng chảy ống chống [1], liên quan mật thiết tới trình đóng rắn xi măng triệt tiêu áp suất dung dịch xi măng tạo gel co ngót thể tích xi măng đóng rắn Để giảm co ngót làm cho đá xi măng giãn nở, bổ sung vào vữa xi măng trám phụ gia gây nở thể tích phù hợp Oxide MgO hydrate hóa tạo sản phẩm kết tinh tích lớn thể tích ban đầu oxide [2]: Ngày nhận bài: 22/7/2022 Ngày phản biện đánh giá sửa chữa: 22/7 - 14/8/2022 Ngày báo duyệt đăng: 14/8/2022 MgO (pericla) + H2O Ỉ Mg(OH)2 (brucite) γ = 3,58 g/cm3 γ = 2,63 g/cm3 Tuy nhiên, MgO tạo nhiệt độ thấp, chúng hydrate hóa nhanh khơng có tác dụng gây giãn nở Để làm phụ gia giãn nở cho xi măng giếng khoan, phụ gia gốc MgO cần nung luyện điều kiện nhiệt độ cao 1.100 - 1.300oC, với thời gian lưu nhiệt đủ để làm trơ hóa bề mặt hạt khống vật Phụ gia giãn nở gốc MgO nguyên tắc chế tạo từ nhiều loại nguyên liệu ban đầu như: oxide MgO cơng nghiệp, khống pericla (dạng lập phương MgO); khoáng magnesia trắng (dạng lục phương MgO); khống magnesia đen (dạng lục phương MgO có chứa thêm mangan); khoáng vật carbonate chứa MgO như: magnesite - MgCO3; dolomite - CaMg(CO3)2 Tuy nhiên, thực tế, phụ gia giãn nở gốc oxide MgO thường chế tạo từ khoáng vật magnesite Khi nung nhiệt độ cao, khoáng magnesite phân hủy tạo khoáng MgO kết tinh dạng lục phương (được gọi tên pericla) khí CO2 bay lên Phản ứng phân hủy magnesite có dạng sau [3]: toC MgCO3 → MgO + CO2 DẦU KHÍ - SỐ 8/2022 13 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Sản phẩm pericla thu sau phản ứng tác dụng với nước theo phản ứng tạo hydroxide magie-Mg(OH)2, kết tinh dạng hình trụ hình có tên brucite Khống brucite tích lớn tổng thể tích chất tham gia phản ứng tạo brucite MgO-periclase nước trộn Khi có mặt hệ xi măng nước, brucite kết tinh lỗ rỗng hạt rắn tinh thể khoáng tạo đá xi măng bù trừ co ngót đá xi măng, làm cho đá giãn nở [4] Trên sở ứng dụng phụ gia giãn nở để nâng cao chất lượng vữa xi măng trám nhằm ngăn ngừa tượng khí xâm nhập dịch chuyển giếng khoan, nhóm tác giả nghiên cứu sản xuất phụ gia giãn nở gốc MgO từ nguồn quặng magnesite thiết lập đơn trám vữa xi măng sở phụ gia giãn nở chế tạo phụ gia hóa học khác Vành đá xi măng Ống chống a Cầu xi măng b Đá vỉa Nghiên cứu nhằm chế tạo phụ gia giãn nở dạng khoáng gốc oxide MgO, periclase dùng cho vữa xi măng trám điều kiện nhiệt độ cao (76 160oC) 2.1 Thành phần hóa học, thành phần khống vật nguyên liệu magnesite Để lựa chọn nguyên liệu đầu vào cho chế tạo phụ gia giãn nở gốc MgO nung luyện nhiệt độ cao, nhóm nghiên cứu dùng nguyên liệu magnesite có nước nguồn magnesite từ mỏ Kong Queng, xã Sơ Ró, huyện Kong Chro, tỉnh Gia Lai Mỏ magnesite Kong Queng, phát năm 2002 có tổng trữ lượng ước tính khoảng 14,782 triệu magnesite, trữ lượng xác minh 6,1 triệu Magnesite khống vật quặng, tỷ lệ hàm lượng khoáng vật magnesite quặng dao động khoảng 52 - 97%, trung bình đạt 80 - 86% Magnesite qua quan sát có màu trắng phớt xám trắng, ánh thủy tinh, tinh thể dạng tự hình, kích thước từ 0,1 - 0,5 mm, có đạt đến 15 mm, phổ biến loại có kích thước - mm, tập hợp dạng ổ đặc xít c d Ngồi magnesite, quặng Kong Queng cịn có khống vật dolomite chiếm tỷ lệ khoảng 10% có đặc điểm quang học gần giống magnesite; chlorite chiếm từ - 5% có dạng vảy nhỏ, khơng màu màu lục nhạt; talc có dạng vảy nhỏ đến vi vảy ẩn tinh thường tập trung thành đám nhỏ xen lẫn quặng e f Hình Những điểm có khả xảy tượng khí xâm nhập dịch chuyển giếng khoan [5] Bảng Thành phần hóa học mẫu quặng magnesite Kong Queng [6] STT Loại mẫu Magnesite nguyên liệu cục Ký hiệu mẫu M1-1 M1-2 M1-3 TB: MgO 47,28 46,88 47,25 47,13 CaO 0,43 0,28 0,12 0,28 Al2O3 0,54 0,44 0,53 0,50 Thành phần hóa học (% khối lượng) Fe2O3 SiO2 K2O 0,41 1,36 0,03 0,40 1,44 0,01 0,01 1,62 0,01 0,27 1,47 0,02 Na2O 0,01 0,00 0,01 0,007 MKN 49,91 50,39 50,40 50,23 ∑= 99,97 99,84 99,95 99,92 Bảng Kết phân tích thành phần khống vật mẫu quặng magnesite Kong Queng [7] Thành phần hóa học (% khối lượng) STT Ký hiệu mẫu Loại mẫu M1-1 M1-2 M1-3 M1-2* Magnesite nguyên liệu cục 14 DẦU KHÍ - SỐ 8/2022 Magnesite MgCO3 Quartz SiO2 87 87 88 83 1 Talc Mg2(OH)2 Si4O10 Pargasite Calcite Periclase Dolomite Brucite NaCa2(Mg, Fe2+)4 CaCO3 MgO CaMg - (CO3)2 MgO AlO22 (OH)2 2 Vô định hình 5 PETROVIETNAM Mẫu quặng magnesite từ mỏ Kong Queng có thành phần hóa học khống vật Bảng Kết phân tích cho thấy, quặng magnesite Kong Queng chứa hàm lượng MgCO3 cao hoàn toàn phù hợp để sản xuất phụ gia giãn nở 2.2 Ảnh hưởng chế độ nung tới tính chất sản phẩm quặng magnesite thu Hình Mẫu bột quặng magnesite sau nghiền khô Nguyên liệu quặng ban đầu cán vỡ sơ máy kẹp hàm nhỏ nghiền mịn Sau đem trộn với nước cán mỏng cắt thành bánh để khô tự nhiên Mẫu chia thành phần khác nung lò điện 1.200 - 1.300oC khoảng thời gian 0,5 giờ, giờ, 1,5 2,5 Các mẫu sau nung xong nghiền cối mã não tới độ mịn 100% lọt sàng 90 μm đảm bảo phần lại sàng 80 μm ≤ 5% phần lại sàng 44 μm < 45% Với mẻ nung, nhiệt độ nâng theo tốc độ cố định tới nhiệt độ cực đại cho mẻ nung, sau lị chuyển sang chế độ giữ nhiệt cố định, dao động Magnesite M1-0 Periclase M1-1300oC-0,5h Cps TM-1 M1-250oC-0,5h M1-1200oC-0,5h TM-2 Hình Quặng magnesite sau đóng bánh 10 15 20 25 30 35 2-Theta 40 45 50 55 60 (a) Magnesite M1-0 Periclase M1-1300oC-1h Cps TM-1 M1-1250oC-1h M1-1200oC-1h TM-2 Hình Lò mẫu quặng magnesite chuẩn bị vào nung 10 15 20 25 30 35 2-Theta 40 45 50 55 60 (b) Hình Giản đồ XRD mẫu magnesite trước sau nung 0,5 (a) (b) DẦU KHÍ - SỐ 8/2022 15 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Bảng Thành phần khoáng vật sản phẩm quặng sau nung M1-1.250oC M1-1.300oC Trung bình khoảng ±10oC thời gian cần thiết (gọi thời gian lưu nhiệt) Sau thời gian lưu nhiệt, lò cắt điện để nguội tự nhiên 2.2.1 Sự thay đổi thành phần khoáng vật sản phẩm sau nung Tiến hành phân tích XRD cho mẫu sản phẩm thu nung nhiệt độ 1.200oC, 1.250oC 1.300oC với thời gian lưu nhiệt 0,5 và so sánh với mẫu phụ gia giãn nở TM -1 TM-2 hãng cung cấp sản phẩm phụ gia giãn nở thương mại thị trường Kết cho thấy, sau nung, khống vật quặng magnesite chuyển dạng periclase Pic đặc trưng cho khoáng magnesite (ở mẫu M1-0) biến hoàn toàn thay vào pic đặc trưng cho periclase (ở mẫu M1 nung 1.200 - 1.300oC 0,5 - 2,5 giờ) Kết tổng hợp thí nghiệm tối ưu hóa nhiệt độ nung thời gian nung thể Bảng Bảng cho thấy sản phẩm quặng sau nung chứa chủ yếu khống periclase; cịn lại khống quartze (SiO2) brownmillerite (Ca2FeAlO5) 2.2.2 Tính kết khối MgO periclase từ nguồn quặng magnesite Kong Queng nung Nghiên cứu tiến hành xác định khối lượng riêng mẫu để đánh giá mức độ 16 DẦU KHÍ - SỐ 8/2022 95 97 97 97 97 98 98 97 96 98 98 97 97,08 Khối lượng riêng (g/cm3) M1-1.200oC Periclase MgO Khối lượng riêng (g/cm3) 4 Thời gian lưu nhiệt (giờ) 0,5 1,0 1,5 2,5 0,5 1,0 1,5 2,5 0,5 1,0 1,5 2,5 Khối lượng riêng (g/cm3) TT Mẫu quặng nhiệt độ nung 3,70 3,65 3,60 3,55 3,50 3,45 3,40 3,35 3,30 3,25 3,20 3,70 3,65 3,60 3,55 3,50 3,45 3,40 3,35 3,30 3,25 3,70 3,65 3,60 3,55 3,50 3,45 3,40 3,35 3,30 3,25 3,20 Hàm lượng khoáng vật (% khối lượng) Brownmillerite Quartz SiO2 Brucite MgO Ca2FeAlO5 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1,33 1,083 1 1.200oC 3,68 3,38 Periclase 100% Khác 0,5 3,44 3,46 1,0 1,5 Thời gian nung (giờ) 2,5 3,41 3,68 1.250oC 3,61 3,56 Periclase 100% 3,47 3,49 0,5 1,0 1,5 Thời gian nung (giờ) 1.300oC 3,68 3,49 Periclase 100% 0,5 2,5 3,61 3,63 1,0 1,5 Thời gian nung (giờ) 2,5 3,51 Hình Ảnh hưởng thời gian nung tới khối lượng riêng MgO PETROVIETNAM Bảng Thời gian trung hòa mẫu MgO periclase nung TT Nhiệt độ nung 1.200oC 1.250oC 1.300oC Thời gian trung hòa (giây) Với trường hợp mẫu nghiên cứu thời gian nung khác 0,5 giờ 1,5 2,5 1.060 1.420 1.760 2.430 1.432 1.675 2.490 3.215 1.670 2.340 3.130 4.560 Với phụ gia TM-1 1.890 2.2.3 Thời gian trung hòa sản phẩm MgO periclase từ nguồn quặng magnesite Kong Queng nung Thời gian trung hòa tiêu quan trọng để đánh giá mức độ già hóa bề mặt, tức hoạt tính tinh thể MgO periclase nung nhiệt độ cao Thời gian trung hịa khoảng thời gian (tính giây) cần thiết để trung hòa dung dịch acid (dung dịch acid acetic 0,25M) khối lượng MgO (5 g) Chất thị pH sử dụng trường hợp phenolphthalein Kết đánh giá thời gian trung hòa mẫu MgO periclase nung nhiệt độ khác thời gian nung khác thể Bảng Hình Thí nghiệm xác định thời gian trung hòa mẫu MgO periclase nung Overlay plot 2,5 Thời gian (giờ) Thời gian trung hòa 2.500 1,5 Thời gian trung hòa 1.400 Thời gian trung hòa 1.643,7 X1 1.269,78 X2 0,592191 0,5 1.200 1.220 1.240 1.260 Nhiệt độ (oC) 1.280 1.300 Hình Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng yếu tố thành phần tới thời gian trung hòa thiêu kết vật liệu MgO periclase Kết cho thấy, nhiệt độ nung có ảnh hưởng lớn so với thời gian nung nhiệt độ có khả cho kết khối tốt (cho tính nung luyện tốt hơn) vùng nhiệt độ lớn 1.250oC Mẫu quặng magnesite Kong Queng có tính kết khối tốt, tạo thuận lợi cho trình nung mẫu để sản xuất phụ gia giãn nở Nhiệt độ cho khả cho kết khối tốt chọn nhiệt độ từ 1.250 - 1.300oC Thời gian lưu nhiệt cho kết khối khoảng 1,5 Nhiệt độ cho khả cho kết khối tốt khoảng 1.250 - 1.300oC Khi kết hợp kết luận với chế độ nung cho tiêu thời gian trung hòa mẫu cao gấp 1,2 1,5 so với tiêu 1.890 giây TM-1 thấy, khoảng nhiệt độ nung tối ưu nằm vùng nhiệt độ tương tự thời gian nung khoảng 0,5 - Từ kết giải tốn tối ưu cho thơng số thành phần ảnh hưởng tới thời gian trung hòa phương pháp quy hoạch thực nghiệm (Hình 8), thơng số tối ưu tìm có giá trị sau: - Nhiệt độ nung là: 1.269oC; - Thời gian nung 0,6 Ảnh hưởng phụ gia giãn nở PVChem MgO tới tính chất vữa đá xi măng PVChem MgO phụ gia giãn nở gốc MgO nhóm tác giả nghiên cứu, chế tạo đánh giá ảnh hưởng phụ gia giãn nở tới tính chất vữa đá xi măng (Bảng 5) Hàm lượng phụ gia nở đưa vào nghiên cứu nằm khoảng: 0,4%; 0,6%; 0,75%; 0,8% 1% DẦU KHÍ - SỐ 8/2022 17 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ 3.1 Ảnh hưởng phụ gia giãn nở PVChem MgO tới tính chất vữa xi măng Bảng Thành phần đơn vữa xi măng có yêu cầu cao khả ngăn ngừa tượng xâm nhập khí TT Thành phần Xi măng G (pps) Phụ gia tăng bền nhiệt Silica flour (%bwoc) Phụ gia giãn nở PVChem-MgO (%bwoc) Phụ gia khử bọt (gps) Phụ gia đa chức năng, giảm độ thải nước (gps) Phụ gia phân tán (gps) Phụ gia chậm đông (gps) Phụ gia ngăn ngừa xâm nhập khí, tăng liên kết (gps) Nước trộn (nước biển) (gps) Nồng độ 94 35 0,05 0,25 0,3 0,08 1,0 5,26 3.1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia giãn nở PVChem MgO tới độ tách nước thải nước vữa xi măng Kết phân tích ảnh hưởng hàm lượng phụ gia giãn nở công nghệ (PVChem MgO) tới độ tách nước thải nước thể Bảng Vữa xi măng có bổ sung phụ gia giãn nở PVChem MgO hồn tồn khơng tách nước, độ thải nước đáp ứng yêu cầu vữa xi măng trám ngăn ngừa xâm nhập khí Bảng Ảnh hưởng hàm lượng phụ gia giãn nở công nghệ (PVChem MgO) tới độ tách nước thải nước vữa xi măng Hàm lượng PVChem MgO xi măng (%) 0,40 0,60 0,75 0,80 1,00 TT Độ tách nước (%) 0 0 3.1.2 Ảnh hưởng phụ gia giãn nở PVChem MgO tới tính chất lưu biến vữa xi măng Độ thải nước/30 phút (ml) 44 44 42 44 42 Kết phân tích ảnh hưởng hàm lượng phụ gia giãn nở PVChem MgO tới thông số lưu biến vữa xi măng thể Bảng Hình Về cho thấy, Bảng Kết ảnh hưởng hàm lượng phụ gia giãn nở công nghệ (PVChem MgO) tới thông số lưu biến vữa xi măng Nhiệt độ đo 27oC 88oC 27oC 88oC 27oC 88oC 27oC 88oC 27oC 88oC 0,4 0,6 0,75 0,8 250 Ứng suất trượt động (lb/100 ft2) V300 1.022 237 203 210 159 214 168 215 179 225 195 Số đọc (V) máy đo độ nhớt ứng với tốc độ trượt tương đối (S-1) khác V200 V100 V60 V30 V6 511 340,4 170,2 102,1 51,1 180 118 85 58 32 160 100 75 50 22 162 102 76 50 22 127 78 58 36 16 165 105 78 51 23 134 88 65 45 21 170 112 84 58 25 140 93 71 49 22 175 114 86 59 30 155 98 73 51 34 27OC PVChem MgO = 0,4% YP = 48,5 PV = 154,5 200 250 88 C O Ứng suất trượt động (lb/100 ft2) HL phụ gia MgO (%) YP = 58 PV = 189 150 100 50 36 5,1 10,2 30 60 100 51,1 102,2 170,2 200 340,4 Tốc độ trượt tương đối 300 V/phút 511 S -1 V3 10,2 19 19 20 12 20 17 21 20 25 30 DẦU KHÍ - SỐ 8/2022 Ứng suất trượt động, YP Lb/100ft2 178,5 154,5 162 121,5 163,5 120 154,5 129 166,5 145,5 58,5 48,5 48 37,5 50,5 48 60,5 50 58,5 49,5 PVChem MgO = 0,8% 200 27OC YP = 60,5 PV = 154,5 150 88OC YP = 50 PV = 129 100 50 36 5,1 10,2 30 60 100 51,1 102,2 170,2 200 340,4 Tốc độ trượt tương đối Hình Biểu đồ đường cong lưu biến vữa chứa phụ gia nở PVChem MgO điều kiện nhiệt độ 27oC 88oC 18 Độ nhớt dẻo, PV (cp) 300 V/phút 511 S-1 PETROVIETNAM Bảng Ảnh hưởng hàm lượng phụ gia giãn nở PVChem MgO tới thời gian đặc quánh vữa xi măng TT Hàm lượng phụ gia giãn nở PVChem MgO (%) 0,40 0,60 0,75 0,80 Thời gian đặc quánh ứng với độ quánh khác 30BC 70BC 100BC 55 phút 30 phút 34 phút 27 phút 50 phút 55 phút 33 phút 54 phút giờ phút giờ phút 42 phút 50 phút giờ 15 phút 20 phút 28 phút Bảng Độ nở vữa xi măng chứa loại phụ gia nở khác điều kiện nhiệt độ 160oC, áp suất 210 atm 24 TT Loại phụ gia nở sử dụng Không sử dụng phụ gia Phụ gia PVChem MgO Không sử dụng phụ gia Phụ gia PVChem MgO Tỷ trọng vữa (g/cm3) 1,88 1,88 1,80 1,80 Tỷ lệ giãn nở dài trung bình (%) 0,106 0,209 0,170 0,264 Hình 10 Quá trình lắp mẫu chạy autoclave đo độ giãn nở điều kiện nhiệt độ 160oC, áp suất 210 atm Bảng 10 Ảnh hưởng hàm lượng phụ gia giãn nở PVChem MgO tới độ bền nén đá xi măng TT Hàm lượng phụ gia giãn nở PVChem MgO (%) 0,40 0,60 0,75 0,80 1,00 Độ bền nén (psi) 12 1.781 1.993 2.226 2.122 1.993 24 2.172 2.505 2.659 2.553 2.431 DẦU KHÍ - SỐ 8/2022 19 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Bảng 11 Đơn vữa xi măng sử dụng phụ gia giãn nở PVChem MgO Nồng độ TT Cấu tử hóa phẩm Đơn vị Xi măng G (G-DMC) Phụ gia Silica flour Phụ gia giãn nở (PVChem MgO) Phụ gia khử bọt Phụ gia đa chức năng, giảm độ thải nước Phụ gia phân tán Phụ gia chậm đông Phụ gia ngăn ngừa xâm nhập khí, tăng liên kết Nước trộn Đơn khơng dùng phụ gia giãn nở 94 35 0,05 0,25 0,40 0,08 1,00 5,36 pps %bwoc %bwoc gps gps gps gps gps gps Đơn có dùng phụ gia giãn nở 94 35 0,75 0,05 0,25 0,40 0,08 1,00 5,40 Bảng 12 Kết phân tích tính lưu biến, độ tách nước, độ thải nước vữa xi măng STT PVChem MgO Nhiệt độ (oC) 0,0 0,0 0,75 0,75 27 88 27 88 Thông số lưu biến V300 V100 511 170,2 211 104 167 87 260 142 165 81 Độ bền gel V3 5,11 19 17 43 18 Gel 10” Gel 10’ 21 21 53 18 84 79 132 69 PVChem MgO = 0,75% Độ bền nén Nhiệt độ Nhiệt độ Độ bền nén: 12 = 2226 psi 24 = 2659 psi Thời gian: - phút Hình 11 Biểu đồ độ bền nén đơn vữa xi măng chứa 0,75% phụ gia PVChem MgO đường lưu biến có dạng đặc trưng cho chất lỏng phi Newton; đường cong cho thấy tính chất vữa xi măng đồng 3.1.3 Ảnh hưởng phụ gia giãn nở PVChem MgO tới độ quánh thời gian đặc quánh vữa xi măng Kết đánh giá ảnh hưởng hàm lượng phụ gia giãn nở PVChem MgO tới thời gian đặc quánh vữa xi măng thể Bảng cho thấy, phụ gia giãn nở PVChem MgO giúp thời gian đặc quánh vữa xi măng ngắn lại 3.2 Ảnh hưởng phụ gia giãn nở PVChem MgO tới tính chất đá xi măng 3.2.1 Ảnh hưởng phụ gia giãn nở PVChem MgO tới độ nở đá xi măng Đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia giãn nở PVChem 20 DẦU KHÍ - SỐ 8/2022 Ứng suất Độ nhớt Độ tách Độ thải dẻo PV trượt động, nước (%) nước (ml) (cp) YP, Lb/100ft2 160,5 50,5 0,0 44 120 47 177 83 0,0 44 126 39 MgO tới độ nở dài đá xi măng theo phương pháp độ nở autoclave theo tiêu tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7711:2007 độ nở điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao Kết tổng hợp ảnh hưởng phụ gia PVChem MgO tới độ nở vữa xi măng nhiệt độ 160oC, áp suất 210 atm 24 (Bảng 9) cho thấy vữa xi măng trám ống chống khai thác đạt yêu cầu cao khả chống thấm khí (yêu cầu độ nở đưa với vữa điều kiện khoảng - 0,5%) 3.2.3 Ảnh hưởng phụ gia giãn nở PVChem MgO đến độ bền học đá xi măng Phương pháp thực thiết bị thiết bị phân tích xi măng siêu âm, điều kiện nhiệt độ 160oC, áp suất 210 atm 24 Khi bổ sung phụ gia giãn nở PVChem MgO, độ bền đá xi măng tăng lên, đạt cực đại hàm lượng khoảng 0,75% Kết cho thấy, theo tiêu chí độ bền đá xi măng khun dùng hàm lượng phụ gia giãn nở PVChem MgO 0,75% PETROVIETNAM Thiết lập đơn vữa xi măng trám có yêu cầu cao khả ngăn ngừa xâm nhập khí Trên sở kết nghiên cứu trước đó, đơn trám xi măng cho trường hợp ống chống khai thác có yêu cầu cao khả ngăn ngừa xâm nhập khí thể Bảng 11 Kết đánh giá phòng thí nghiệm tính chất vữa xi măng (tỷ trọng, độ tách nước, độ thải nước, tính chất lưu biến, thời gian đặc quánh) độ bền đá xi măng từ đơn vữa xi măng chứa 0,75% phụ gia giãn nở PVChem MgO cho thấy có hiệu cao ngăn ngừa tượng khí xâm nhập Kết luận PVChem nghiên cứu chế tạo thành công phụ gia giãn nở PVChem MgO từ nguồn quặng magnesite; xây dựng quy trình xử lý nguyên liệu nung mẫu để thu phụ gia giãn nở đạt tiêu chuẩn làm sở thiết lập đơn vữa trám xi măng cho giếng khoan Nghiên cứu thiết lập thành công đơn vữa trám xi măng với 0,75% hàm lượng phụ gia giãn nở gốc MgO, có khả ngăn ngừa xâm nhập dịch chuyển khí Tài liệu tham khảo [1] G Bol, H Grant, S Keller, F Marcassa, and J de Rozieres, “Putting a stop to gas channeling”, Oilfield Review, Vol 3, Issue 2, pp 35 - 43, 1991 [2] Zhibin Zhang, Lingling Xu, Fang Liu and Mingshu Tang, “Effect of amount on expansion property of MgOtype expansive agent used in cement-based materials”, Advanced Materials Research, Vol 391 - 392, pp 803 - 806, 2012 DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.391-392.803 [3] Rudi Rubiandini, Septoratno Siregar, Nur Suhascaryo, and Deny Efrial, “The effect of CaO and MgO as expanding additives to improve cement isolation Strength under HPHT Exposure”, Journal of Engineering Science, Vol 37, No 1, 2005 DOI: 10.5614/itbj.eng.sci.2005.37.1.3 [4] Iya Germanovna Luginina, Andrey Viktorovich Cherkasov and Roman Andreevitch Cherkasov, “The Oxide Composition with a Controlled Expansion of Cement”, World Applied Sciences Journal, Vol 25, No 12, pp 1735 1739, 2013 DOI: 10.5829/idosi.wasj.2013.25.12.7078 [5] Colin Lobo and Menashi D Cohen, “Pore structure development in type-k expansive cement pastes”, Cement and Concrete Research, Vol 21, pp 229 - 241, 1991 DOI: 10.1016/0008-8846(91)90003-Z [6] Hoàng Viết Hạnh, “Đặc điểm địa chất nguồn gốc thành tạo quặng Magnesit vùng Kong Queng, Huyện Kong Chro, Tỉnh Gia Lai”, Luận văn Thạch sĩ khoa học Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia TP HCM, 2007 [7] Ngô Văn Minh, Đỗ Văn Nhuận, Đường Khánh Nguyễn Quang Mạnh, “Một số kết điều tra quặng magnesit vùng Kong Queng, Gia Lai”, Tạp chí Địa chất, Số 336 - 337, 2003 STUDY ON THE PREPARATION OF PVCHEM MGO EXPANSIVE ADDITIVE AND A RECIPE OF CEMENT SLURRY TO PREVENT GAS MIGRATION AND CHANNELLING Kieu Anh Trung, Vu Van Duc, Le Van Cong, Do Thanh Trung PVChem-Tech Company Limited Email: trungka@pvchem.com.vn Summary During the process of cementing, MgO-based expansive additives are widely used to increase bond and adhesion of the cement stone annulus with the wellbore and casing Under the high-temperature condition of the bottom hole area, the additives help prevent gas channelling and migration in the well The paper presents the results of a study on the preparation of the PVChem MgO expansion additive based on the magnesite ore from Kong Queng mine (Gia Lai province) The analyses of density, water separation, water discharge, rheological properties, thickening time and strength of cement stone then showed that adding 0.75% PVChem MgO expansion additive into the cement slurry mixture prevents gas ingress and migration effectively Key words: Expansion additive, MgO, cementing, gas channelling, gas migration DẦU KHÍ - SỐ 8/2022 21 ... thiết lập đơn trám vữa xi măng sở phụ gia giãn nở chế tạo phụ gia hóa học khác Vành đá xi măng Ống chống a Cầu xi măng b Đá vỉa Nghiên cứu nhằm chế tạo phụ gia giãn nở dạng khoáng gốc oxide MgO, ... làm sở thiết lập đơn vữa trám xi măng cho giếng khoan Nghiên cứu thiết lập thành công đơn vữa trám xi măng với 0,75% hàm lượng phụ gia giãn nở gốc MgO, có khả ngăn ngừa xâm nhập dịch chuyển khí. .. chất vữa đá xi măng PVChem MgO phụ gia giãn nở gốc MgO nhóm tác giả nghiên cứu, chế tạo đánh giá ảnh hưởng phụ gia giãn nở tới tính chất vữa đá xi măng (Bảng 5) Hàm lượng phụ gia nở đưa vào nghiên