Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình Thí nghiệm dung dịch khoan cung cấp cho người đọc những kiến thức như: Các phương pháp tuần hoàn dung dịch; Các chức năng của dung dịch khoan; Các loại dung dịch khoan được sử dụng; Các thông số của dung dịch khoan và cách xác định. Mời các bạn cùng tham khảo!
TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: THÍ NGHIỆM DUNG DỊCH KHOAN NGHỀ: KHOAN KHAI THÁC DẦU KHÍ TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số:191/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng năm 2020 Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2020 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm Trang LỜI GIỚI THIỆU Ngày với công nghệ khoan đại thành cơng giếng khoan sâu có nhiều bước tiến đáng kể Để phương pháp khoan xoay có rửa mang lại hiệu kinh tế cao góp mặt dung dịch khoan đóng vai trị vơ to lớn Nhờ dung dịch khoan có chất lượng cao, phù hợp tuần hồn liên tục xuống giếng mà trình khoan nhanh hơn, hiệu cao hơn, chiều sâu giếng khoan ngày có bước đột phá Việc pha chế đo thơng số dung dịch khơng khó địi hỏi người thợ phải u nghề, chịu khó, cẩn thận có nhiều kinh nghiệm để ln nắm vững quy trình pha chế kiểm sốt thơng số cách xác nhanh chóng đảm bảo chất lượng dung dịch phục vụ cho trình khoan Nhằm phục vụ tốt cho công tác giảng dạy giáo viên học tập học sinh nghề khoan khai thác Trường, tham khảo nhiều giáo trình tác giả ngồi nước, tài liệu kỹ thuật hệ dung dịch khoan đơn vị sản xuất Vietsovpetro, DMC, MI,… Tồn Thí nghiệm dung dịch khoan xi măng bao gồm có đề cập đến tất vấn đề từ lý thuyết dung dịch khoan, cách pha chế dung dịch khoan, cách đo thông số sử dụng thiết bị để đo thơng số Mặc dù tơi cố gắng song trình biên soạn giáo trình khơng thể tránh khỏi sai sót nội dung, hình thức, sai sót trình in ấn, trình bày, mong người đọc, bạn đồng nghiệp chân thành góp ý để chúng tơi hồn thiện giáo trình Trân trọng cảm ơn./ Bà rịa - Vũng Tàu, tháng năm 2020 Tham gia biên soạn Chủ biên: Ths Phạm Thị Nụ Ks Lý Tòng Bá ThS Phạm Hữu Tài Trang MỤC LỤC TRANG Bài 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP TUẦN HOÀN DUNG DỊCH 15 1.1 1.2 1.3 PHƯƠNG PHÁP TUẦN HOÀN THUẬN 17 PHƯƠNG PHÁP TUẦN HOÀN NGHỊCH 18 TUẦN HOÀN CỤC BỘ 20 Bài 2: CÁC CHỨC NĂNG CỦA DUNG DỊCH KHOAN .22 2.1 2.2 2.3 2.4 2.6 2.7 2.8 RỬA SẠCH GIẾNG KHOAN VÀ VẬN CHUYỂN MÙN KHOAN 23 TRẤN ÁT ÁP SUẤT THÀNH HỆ 25 GIA CỐ THÀNH GIẾNG KHOAN 26 LÀM MÁT VÀ BÔI TRƠN CÁC CHI TIẾT CHỊU MA SÁT CỦA BỘ DỤNG CỤ KHOAN 28 GIỮ HẠT MÙN KHOAN Ở TRẠNG THÁI LƠ LỬNG KHI NGỪNG TUẦN HOÀN 29 TÁC ĐỘNG PHÁ HỦY ĐẤT ĐÁ 29 TRUYỀN NĂNG LƯỢNG THỦY LỰC CHO ĐỘNG CƠ ĐÁY 30 GIẢM TẢI TRỌNG LÊN MÓC NÂNG 31 2.9 TRUYỀN THÔNG TIN TỪ ĐÁY GIẾNG LÊN BỀ MẶT .32 2.5 Bài 3: CÁC LOẠI DUNG DỊCH KHOAN ĐƯỢC SỬ DỤNG .36 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 3.2.7 3.2.8 3.2.9 3.3 PHÂN LOẠI THEO CHẤT LỎNG NỀN 37 Dung dịch gốc nước 37 Dung dịch gốc dầu 42 Dung dịch nhũ tương 45 Dung dịch với chất rửa khí, chất bọt dung dịch bọt gốc nước 47 PHÂN LOẠI THEO API VÀ IADC 48 Hệ không phân tán 48 Hệ phân tán 48 Hệ dung dịch xử lý hợp chất Canxi 49 Dung dịch Polime 50 Hệ dung dịch có hàm lượng pha rắn thấp 50 Hệ dung dịch muối 51 Dung dịch gốc dầu mỏ 51 Dung dịch gốc dầu tổng hợp 52 Dung dịch khơng khí, sương bọt khí 52 ẢNH HƯỞNG CỦA DUNG DỊCH KHOAN ĐẾN CÁC THÀNH HỆ TRONG QUÁ TRÌNH KHOAN 56 3.4 CÁC HIỆN TƯỢNG PHỨC TẠP TRONG QUÁ TRÌNH KHOAN 57 3.4.1 Sự trương nở sét 57 3.4.2 Mất cân áp suất 58 3.4.3 Hiện tượng dung dịch 58 3.4.4 Các giếng khoan ngang xiên có góc nghiêng lớn 68 3.4.5 Dầu khí, nước vào lỗ khoan (Hiện tượng kick) 69 3.4.6 Kẹt dụng cụ khoan 71 Trang 3.4.7 Sập lở thành lỗ khoan 73 3.4.8 Phạm vi sử dụng số loại dung dịch khoan thường dùng 76 3.4.9 Các kiểu dung dịch khoan thành phần 78 Bài 4: CÁC THÔNG SỐ CỦA DUNG DỊCH KHOAN VÀ CÁCH XÁC ĐỊNH 83 4.1 CÁC THÔNG SỐ CỦA DUNG DỊCH KHOAN 84 4.1.1 Tỷ trọng dung dịch 84 4.1.2 Độ nhớt 85 4.1.3 Ứng suất trượt tĩnh (hoặc độ bền Gel) 86 4.1.4 Độ thải nước độ dày vỏ bùn dung dịch 87 4.1.5 Hàm lượng cát 87 4.1.6 Độ ổn định dung dịch (C) 87 4.1.7 Độ nhớt dẻo (PV) 88 4.1.8 Ứng lực cắt động (YP) 88 4.1.9 Độ pH 88 4.1.10 Hàm lượng pha rắn 89 4.1.11 Độ lắng ngày đêm (L - %) 89 4.1.12 Hàm lượng pha keo 89 4.1.13 Hàm lượng khống hóa 89 4.1.14 Hàm lượng Ca+2, Mg+2 90 4.1.15 Hàm lượng K+ 90 4.1.16 Hàm lượng kiềm 91 4.1.17 Khả giữ mùn khoan dung dịch 92 4.2 CÁCH XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA DUNG DỊCH KHOAN 93 4.2.1 Xác định tỷ trọng dung dịch 93 4.2.2 Độ nhớt 94 4.2.3 Ứng suất trượt tĩnh (hoặc độ bền Gel) 95 4.2.4 Độ thải nước độ dày vỏ bùn dung dịch 97 4.2.5 Hàm lượng cát 99 4.2.6 Độ ổn định dung dịch (C) 100 4.2.7 Độ nhớt dẻo (PV) 101 4.2.8 Ứng lực cắt động (YP) 101 4.2.9 Độ pH 101 4.2.10 Hàm lượng pha rắn 101 4.2.11 Khả giữ mùn khoan dung dịch 103 4.2.12 Các thiết bị phụ trợ khác 103 4.2.13 Các hóa phẩm sử dụng 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO .108 Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT API Viện dầu khí Mỹ IADC Hiệp hội nhà thầu khoan đa quốc gia AKK Phèn nhôm kali Trang DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ ngun lý hệ thống tuần hồn dung dịch Hình 1.2 Phương pháp tuần hồn thuận Hình 1.3 Phương pháp tuần hồn nghịch Hình 1.4 Phương pháp tuần hồn cục Hình 2.1 Các chức dung dịch khoan Hình 2.2 Mùn khoan tuần hồn lên từ giếng Hình 2.3 Sự cân áp suất trình khoan Hình 2.4 Sự tạo thành lớp vỏ bùn trình khoan Hình 2.5 Sự hình thành lớp vỏ sét Hình 2.6 Gia tăng nhiệt độ lên chng q trình khoan Hình 2.7 Dung dịch chuẩn bị bơm xuống giếng Hình 2.8 Turbine khoan Hình 2.9 Lực đẩy Accimet Hình 2.10 Sơ đồ mơ thơng tin địa chât giếng đường gamaray Hình 3.1 Dung dịch Polime Hình 3.2 Pha chế dung dịch gốc dầu Hình 3.3 Bitum Hình 3.4 Pha chế dung dịch bitum Hình 3.5 Cấu tạo hóa học nhũ tương nước dầu Hình 3.6 Sự chuyển hóa nhũ tương nước dầu dầu nước Hình 3.7 Hệ thống khoan thổi khí Hình 3.8 Hệ thống khoan sử dụng hỗn hợp bọt Hình 3.9 Hỗn hợp khí-nước di chuyển giếng Hình 3.10 Hệ thống khoan sử dụng hỗn hợp khí - nước Hình 3.11 Khả dung dịch q trình khoan Hình 3.12 Bơm vật liệu thơ bịt kín khe nứt Hình 3.13 Vật liệu chống dung dịch Hình 3.14 Xác định chiều sâu dung dịch nhiệt kế Hình 3.15 Sơ đồ dụng cụ xác định mực dung dịch giếng khoan Hình 3.16 Sơ đồ tính tốn kẹt dụng cụ khoan Hình 4.1 Bột CaCO3 Hình 4.2 Kali clorua Hình 4.3 Dung dịch xuất nhiều bọt Hình 4.4 Phèn nhơm AKK Hình 4.5 KCl Hình 4.6 Na0H Hình 4.7 NaHCO3 Hình 4.8 Bentonite API Hình 4.9 Bentonite nội địa Hình 4.10 Cân tỷ đo trọng dung dịch Hình 4.11 Phễu đo độ nhớt biểu kiến dung dịch Hình 4.12 Xác định độ nhớt biểu kiến cơng trường Hình 4.13 Cấu tạo phễu đo độ nhớt biểu kiến Hình 4.14 Cấu tạo ngồi Reometer Hình 4.15 Sơ đồ cấu tạo Reometer Hình 4.16 Thiết bị đo độ thải nước độ dày vỏ bùn sử dụng khí nén Hình 4.17 Thiết bị đo độ thải nước độ dày vỏ bùn sử dụng bình CO2 tạo áp Hình 4.18 Bộ six units filter press Trang 17 Trang 18 Trang 19 Trang 20 Trang 23 Trang 24 Trang 26 Trang 27 Trang 27 Trang 28 Trang 29 Trang 31 Trang 32 Trang 34 Trang 42 Trang 43 Trang 43 Trang 44 Trang 46 Trang 47 Trang 53 Trang 54 Trang 55 Trang 55 Trang 59 Trang 63 Trang 63 Trang 64 Trang 66 Trang 72 Trang 85 Trang 90 Trang 90 Trang 91 Trang 91 Trang 92 Trang 92 Trang 92 Trang 93 Trang 93 Trang 94 Trang 94 Trang 95 Trang 96 Trang 96 Trang 97 Trang 97 Trang 98 Trang Hình 4.19 Cốc đựng mẫu xác định độ thải nước độ dày vỏ bùn Hình 4.20 Dụng cụ đo hàm lượng cát Hình 4.21 Vạch đo dụng cụ đo hàm lượng cát Hình 4.22 Cấu tạo dụng cụ đo hàm lượng chất rắn Hình 4.23 Thực đo hàm lượng chất rắn Hình 4.24 Cân tiểu ly Hình 4.25 Đồng hồ bấm giây Hình 4.26 Bơm tạo áp suất nhỏ Trang 98 Trang 99 Trang 100 Trang 102 Trang 102 Trang 103 Trang 103 Trang 104 Trang DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng Tổng hợp cấu trúc tính chất khoáng vật sét 41 Bảng Phân loại sử dụng hệ dung dịch theo IADC 56 Bảng 3 60 Bảng Một số dung dịch khoan thường dùng 76 Trang GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: Thí nghiệm dung dịch khoan Mã mơ đun: KKT19MĐ37 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: 3.1 Vị trí: Đây mơ đun chun mơn nghề chương trình đào tạo khoan khai thác dầu khí hệ Cao đẳng, Trung cấp Mơ đun bố trí sau học xong môn địa chất sở, sở khoan bố trí trước mơ đun hệ thống tuần hoàn dung dịch, hệ thống chống ống trám xi măng, hệ thống kiểm sốt giếng khoan 3.2 Tính chất: Mô đun trang bị kiến thức chuyên môn nghề việc xác thông số dung dịch khoan cho giếng khoan 3.3 Ý nghĩa vai trị mơ đun: Mơ đun đóng vai trị vơ quan trọng, định thành công chiều sâu giếng khoan cơng tác khoan dầu khí Mục tiêu mô đun: 4.1 Về kiến thức: A1 Trình bày phương pháp tuần hồn dung dịch khoan A2 Trình bày loại dung dịch khoan A3 Trình bày tính chất dung dịch khoan A4 Trình bày thơng số dung dịch A5 Trình bày hố phẩm thường dùng để điều chế, gia cơng hố học dung dịch khoan 4.2 Về kỹ năng: B1 Đo xác định thơng số dung dịch khoan q trình thi công giếng khoan B2 Sử dụng thành thạo thiết bị, dụng cụ hóa chất phịng thí nghiện dung dịch khoan 4.3 Về lực tự chủ trách nhiệm: C1 Tuân thủ tuyệt đối qui định an tồn, PCCC, nội quy phịng học thí nghiệm quy chế nhà trường C2 Tuân thủ qui trình vận hành thiết bị điện có liên quan C3 Xác định cơng việc phải thực hiện, hồn thành cơng việc theo u cầu, không để xảy cố, hư hỏng hệ thống thiết bị Nội dung mô đun: Trang ... - - 200300 110 3 0-5 0 - - 200300 110 3 0-5 0 - - 200300 110 3 0-5 0 - - 200300 110 3 0-5 0 - - 200300 160 2 0-3 0 300 - - 180 2 0-3 0 600 - - 94 0-9 20 8 0-1 00 4 0-5 0 3-5 3. 5-5 94 0-9 25 8 0-1 00 2 5-3 0 5-7 3. 5-5 ... 3-5 2 0-3 0 94 5-9 20 4 0-5 0 1 0-1 5 3-5 2 0-3 0 97 0-9 60 200 2 0-3 0 200 - - 100 2 0-3 0 - - 12001500 100 5 0-1 00 - - 2002500 160 5 0-1 00 300 - - 130 5 0-1 00 300 - - 200 5 0-1 00 200 - - 18 0-1 90 Đến bão hoà - -. .. 97 5-9 70 100 30 200 - - 100 30 200 - - 120 50 200 - - 70 30 - - - 110 3 0-5 0 - - 200300 110 3 0-5 0 - - 200300 5 0-6 0 3-5 2-3 97 5-9 70 5 0-6 0 3-5 4-5 97 5-9 70 5 0-6 0 3-5 0. 5-1 .5 98 0-9 70 Kiểu Vôi Bentonit