322.4Phương pháp đánh giá, so sánh chất lượng Bentonite C nh v i các loổ Địớại Bentonite thương mại .... 433.2K t qu ếả đánh giá chất lượng sét Cổ Định và các mẫu sét thương mại hiện đan
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-
Chu Minh Hân
NGHIÊN CỨU LÀM GIÀU BENTONIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP HYDROCYCLON VÀ ỨNG DỤNG CHẾ TẠO DUNG DỊCH
Trang 2
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn: Chu Minh Hân
Đề tài luận văn:
Ngày 24 tháng 04
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
Trang 3L I C Ờ ẢM ƠN
Lu thu t chuyên ngành k thu t hóa h c v tài
“Nghiên cứ u làm giàu bentonit b ằng phương pháp hydrocyclon và ứ ng
d ng ch t o dung d ch khoan g ụ ế ạ ị ốc nước” là k t qu c a quá trình c g ng không ng ng c a b c s ng viên khích l c a các th y,
b ng nghi i thân Qua trang vi t này tác gi xin g i l i c m
i nh tôi trong th i gian h c t p - nghiên c u khoa
h c v a qua
Tôi xin t lòng kính tr ng và bi i v i cô PGS.TS Ph m Thanh Huy c ti p t ng d p tài li u thông tin khoa h c c n thi t cho lu
Xin chân thành c i h c Bách khoa Hà Nôi, Vi n k thu t hóa h u ki n cho tôi hoàn thành t t công vi c nghiên
c u khoa h c c a mình
Cu i cùng tôi xin chân thành c ng nghi
tôi trong quá trình h c t p và th c hi n Lu
Tác gi ả
Chu Minh Hân
Trang 4LỜI CAM ĐOAN
u c a riêng tôi Các s u, li
k t qu nêu trong Lu c c ai công b trong
Trang 5d ng làm dung d ch khoan trong các gi ng khoan d u khi hi n nay Tuy nhiên, không
ph i lo c tiêu chí k thu s d ng làm dung d ch khoan
Hi sét c thc tr ng Montmorillonite lên b d ng
có th tái s d ng có hi u qu nh t ngu n qu ng sét th i b b) Mục đích nghiên cứu c a luủ ận văn, đối tượng, ph m vi nghiên c u.ạ ứ
u sét C nh b
ng c a m m giàu này theo các tiêu chu n c a ngành công nghi p d u khí (Tiêu chu n API) và tiêu chu n c a doanh nghi p (tiêu chun c a Vietsovpetro) T ng d ng c a m trong pha ch dung d ch th c t cho khoan d u khí
c s ng c a ph gia Na 2CO3 c a m u sét C nh sau khi tuy n b ng hydrocyclon T ng Na2CO3
thích h x lý m u sét C nh
Trang 6ii
ng và hi u qu kinh t khi s d ng sét C
pha ch dung d ch cho khoan d u khí
d) Phương pháp nghiên cứu
Ti n hành thí nghi c các ch t theo tiêu chu n c a ngành công nghi p d u khí (Tiêu chu n API) và tiêu chu n c a doanh nghi p (tiêu chu n
c a Vietsovpetro) c a m c làm giàu và m i hi
c s d ng trong th c t , so sánh
S d ng các m dung d c a h dung d c s d ng trong th c t - ) c các ch tiêu, so sánh và bi n lu n
kt qu
e) Kết luận
Có th tách khoáng montmorillonite trong s n ph m nghi n bentonite C nh
c nghin thành các s n ph m riêng r có ch ng khá cao N u c n t l thu
h i cao nên l y s n ph m bentonite tinh qua tuy n 1 b c l i khi c n có bentonite vi ch i ti n hnh tuyn 3 b c
Tác nhân ho t hoá thích h p nh i v i các lo i sét bentonite C nh là
Na2CO3 Vng Na2CO3 3%, thì có tác d ng rõ r t và t t nh t trong vi
c a m u sét C u sét C nh sau khi x lý
Na2CO3 n các ch tiêu c a b tiêu chu n cho Sét b t s
d ng trong công nghi p khoan d u khí (tiêu chu n API 13A c a Vi n d u khí Hoa
K và tiêu chu n RD- -61-11 c SP a Vietsovpetro)
V phù h p, thì m u sét C nh sau khi ho t hóa hoàn toàn có
kh ng d ng trong pha ch dung d ch khoan d u khí Tuy nhiên, c n b sung các ph gia thích h có th nh u ki n nhi gi ng khoan và hi u qu kinh t c có th ng d ng sét C nh trong công nghi p khoan d u khí
Trang 71
DANH M C KÝ HI U, VI T T T Ụ Ệ Ế Ắ 3
M C L C B Ụ Ụ Ả NG 4
M C L C HÌNH Ụ Ụ 5
L I M Ờ Ở ĐẦ U 6
CHƯƠNG I: TỔ NG QUAN 7
1.1 T ng quan v dung d ch khoan [6] ổ ề ị 7
1.1.1 7
1.1.2 Ch a dung d ch khoan 7
1.1.3 Phân lo i dung d ch khoan và ng d ng: 7
1.1.4 Các hóa ch u ch dung d ch khoan và các ch a chúng: 9
1.2 Sét và vai trò cùa sét trong dung d ch khoan ị 12
1.2.1 Sét bentonite 12
1.2.2 H sét c [9] 20
1.3 Yêu c u k thu t c a dung d ch khoan ầ ỹ ậ ủ ị 24
1.3.1 Các h dung d ch hi n t d ng cho khoan các gi ng khoan d u khí t i Vietsovpetro [6]: 24
1.3.2 M t s h dung d ch c ch c các nhà th u qu c t s d ng: 28
1.3.3 Yêu c u v thông s dung d i v i t ng h dung d ch: 29
CHƯƠNG 2: THỰ C NGHI ỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ U 31
2.1 Hóa ch t, dung c và thi t b : ấ ụ ế ị 31
2.1.1 Hoá ch 31 t: 2.1.2 D ng c 31
2.2 Các m u bentonite s d ng trong nghiên c u ẫ ử ụ ứ 32
2.3 Phương pháp làm giàu Bentonite Cổ Đị nh 32
2.4 Phương pháp đánh giá, so sánh chất lượ ng Bentonite C nh v i các lo ổ Đị ớ ạ i Bentonite thương mạ i 34
2.4.1 Tiêu chu n c a Vi n D u khí Hoa K (tiêu chu n API 13A) [11]: 34
2.4.2 Tiêu chu n c a Vietsovpetro (RD- -61-11) [12]: 34 SP 2.4.3 Cách ki m tra các ch tiêu theo tiêu chu n API 13A và RD- -61-11 [11,12]: SP 35 2.4.4 sét: 39
2.5 Ứ ng d ng sét C ụ ổ Định để điều ch dung d ch khoan cho khoan các gi ng khoan ế ị ế d u khí, so sánh v i các m ầ ớ ẫu sét thương mạ i: 39
Trang 82
2.5.1 dung d ch Polymer sét: 39
2.5.2 Pha ch , chu n b m u: 39
2.5.3 Ki m tra các thông s dung d ch: 40
CHƯƠNG 3: K T QU VÀ TH O LU N 41 Ế Ả Ả Ậ 3.1 K t qu làm giàu sét C ế ả ổ Đị nh 41
3.1.1 ng c a áp l c c p li u 41
3.1.2 ng c a n pha r n trong bùn qu ng c p li u 42
3.1.3 K t qu thí nghi m phân c p b ng xyclon 3 b c 43
3.2 K t qu ế ả đánh giá chất lượ ng sét Cổ Định và các mẫu sét thương mại hiện đang s d ng t i Vietsovpetro ử ụ ạ 45
3.2.1 K t qu n API (API 13A) 45
3.2.2 K t qu n Vietsovpetro (RD- -61-11): 45 SP 3.2.3 t qu ki m tra theo tiêu chu n API 13A và RD- -61-11 46 SP 3.3 K t qu ế ả đo độ trương nở ủ c a các m u sét: ẫ 47
3.3.1 X lý m u: 47
3.3.2 sét: 47
3.4 K t qu ế ả đo các chỉ tiêu c a m u sét C ủ ẫ ổ Định đã đượ c x lý thêm Na ử 2 CO 3 : 53 3.4.1 K t qu sét: 53
3.4.2 K t qu i ch ng m u sét C nh sau khi x lý Na 2CO 3 theo các tiêu chu n công nghi p: 56
3.5 K t qu ế ả đo các thông số ủ c a dung d ịch khoan được điề u ch : ế 58
3.5.1 dung d ch khoan: 58
3.5.2 K t qu c a dung d ch khoan: 58
3.5.3 Chi phí d tính cho 1 m 3 dung d ch khoan: 59
3.5.4 Nh n xét 60
K T LU N Ế Ậ 62
TÀI LI U THAM KH O Ệ Ả 63
Trang 93
DANH MỤC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT
Trang 104
MỤC LỤC BẢNG
B ng 1 Các ch t t o c ả c s d u ch dung d ch khoan 9
B ng 2 Các ch t làm gi th u ch dung d ch khoan 11
B ng 3 Thành ph n khoáng v t c a bentonite C nh - Thanh Hoá [5] 19
B ng 4 Thành ph n hóa h c c a bentonite c nh Thanh Hoá [2] 20
B ng 5 Các h dung d ch s d sâu gi ng khoan 28
B ng 6 Các h dung d ch c ch sét s d ng t i Vi t Nam 29
B ng 7 Các thông s dung d ch yêu c i v i t ng h dung d 29 ch B ng 8 Các thông s k thu t c a m y tuyn xyclon thí nghi m D25 33
B ng 9 Tiêu chu n sét theo API 13A 34
B ng 10 Tiêu chu n sét theo RD- -61-11 34 SP B t ng quát h Polime sét 39
B ng 12 Thông s dung d ch yêu c i v i dung d ch Polime sét 40
B ng 13 K t qu thí nghi m phân c p b ng xyclon v i áp l c c p li u khác nhau 41
B ng 14 K qu thí nghi m phân c t p xyclon D25 v i n pha r n trong bùn qu ng c p liu khác nhau 42
B ng 15 K t qu tuy n th y xyclon 1 b c và 3 b c 44
B ng 16 K t qu u sét theo tiêu chu n API 13A 45
B ng 17 K t qu u sét theo tiêu chu n RD- -61-11 45 SP B sét C nh trong dung d ch Na 2CO 3 có n khác nhau 50
B ng 19 K t qu c a sét C nh và các m i 53
B ng 20 K t qu i các m u sét theo tiêu chu n API 13A 56
B ng 21 K t qu i các m u sét theo tiêu chu n RD- -61-11 c a Vietsovpetro SP 57
B dung d u ch nh theo t ng lo i sét 58
B ng 23 K dung d ch khoan 59
B ng 24 Chi phí d tính ch t o 1 m 3 dung d i v i t ng lo i sét: 60
Trang 115
n c a tinh th MMT[8] 14
Hình 2 C u trúc 2 :1 c a MMT [8] 15
Hình 3 Thi t b tuy n thu 32
nghiên c u công ngh tuy n th y xyclon 33
Hình 5 Chu Xanh methylene 38
Hình 6 Thi t b nén m u (Compactor) 48
Hình 7 Thi t b nén m u (Compactor) trng thái ho ng (6000psi) 48
Hình 8 Hình m i 49
Hình 9 Hình m u lõi sét C nh 49
Hình 10 B thi t b sét 50
th sét C ng Na 2 CO 3 có n khác nhau 52
th k t qu t c a sét C nh và các m i 55
Trang 126
LỜI MỞ ĐẦU
Bentonite (sét) là thành ph n chính t o c u trúc c a dung d c s d ng làm dung d ch khoan trong các gi ng khoan d u khi hi m ln
nh t c a dung d ch sét là gây nhi m b n t ng ch a (bít nhét các l r ng và khe n t), làm gi m t nhiên c a v nth a, i i th p l
i t u kic s d ng r ng rãi trong th c t
a t ng khoan qua Tuy nhiên, không ph i lo ng
c tiêu chí k thu s d ng làm dung d ch khoan Thành ph n khoáng v t c a sét rt phc tp và không n nh Các thành ph n khoáng v t chính có trong sét bao gn Montmorillonite
có m ho m nh nh t nên ch y c dùng trong t o c u trúc ca dung d ch khoan
Hin nay, các m n c n ki c th c tr
ng Montmorillonite lên b ng
d u
hi u qu c úng ta s d ng các m u th c làm giàu
ng d a trên tiêu chí k thu t c a doanh nghi p (API và VSP), t
a ch n các m c ch t và th nghi m pha ch dung d ch khoan và ki m tra các thông s trong phòng th í nghim
tài “Nghiên c u làm giàu bentonit bứ ằng phương pháp hydrocyclon và ng d ng ch t o dung d ch khoan gứ ụ ế ạ ị ốc nướ ” c c th c hi n Trong nghiên c u này, chúng tôi ki u qu c giàu sét, so sánh v i các s n ph i Ti n hành pha ch dung d ch khoan
th c t , so sánh v i các s n ph i.v i mong mu n s thành công c tài s ng nghiên cn trong công tác pha
ch dung d ch khoan g c
Trang 137
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN1.1 Tổng quan về dung dịch khoan [6]
Dung d ch khoan là h n h c tu n hoàn ho b m t vào c n khoan, choòng khoan và quay l i b m t kho ng không vành xuy n trong công tác khoan
1.1.2 Chức năng của dung dịch khoan
Trong quá trình thi công các gi ng khoan, dung d ch khoan gi vai trò r t quan
trng, và là thành ph n không th thi u trong khi thi công khoan, dung d ch có các ch
- R a sng khoan và v n chuy n mùn khoan
- Gi mùn khoan trng khi ng ng tu n hoàn
ít xy ra các hing ph c t p l , m c
- Dung d ch sét: bao g m pha phân tán là các h t sét (sét montmorillonite) và pha liên tc Dung di th p l ng
i t u kic s d ng r u ki n th c t m l n nh t c a dung d ch sét là gây nhi m b n t ng
Trang 141.1.3.2 Dung dịch gốc dầu:
Dung d ch g c d khoan vào t ng ch a và là dung d ch hoàn thi n gi ng r t t t
1.1.3.2.1 Các ưu điểm của dung dịch khoan gốc dầu:
- Kim soát d c tính c a dung d ch khi không có s xu t hi n c a
- Nh y c m vc
- D l ng các ch t làm n ng
- D n khi thao tác và d cháy
- Làm h ng cao su không chuyên dùng v i hydrocacbon
- Khó phát hi n s hi n di n c a du trong mùn khoan
- M t s a v t lý gi ng khoan không th áp dc
Trang 159
- Giá thành cao
- D gây ô nhi ng
1.1.3.3 Dung dịch với chất rửa là không khí, chất bọt và dung dịch bọt gốc nước
1.1.3.3.1 Chất rửa là không khí (khoan thổi khí):
- dung dm b o t t c các ch
c n thi t cho công tác khoan v nâng mùn khoan cao (khong 500-900 m/phút), áp su t th ng khoan r t th p, không gây ô nhi m thành h n có thi t b l c b i chuyên d ng ming gi ng
1.1.3.3.2 Dung dịch bọt:
- S d ng nh m gi m c a ch t r a b ng không khí và kh c ph c hi n
c xâm nhc th c hi n b ng cách dùng dung d ch b t (h n h p
c và ch t t o b t) V h a gi ng khoan b ng b t lng khí trong dung dch b t gi m kho ng 10 l n so
v i r a gi ng khoan b ng khí, b t v n c xâm nh p ít N c
m ch y u c a dung d ch b t là r t khó phá h y, nên trong quá trình khoan
s làm gi thm ca thành h , do v y c n dùng hoá ch t và tia th y l phá h y nó trên b m t m t cách liên tc
1.1.4 Các hóa chất chính điều chế dung dịch khoan và các chức năng của chúng:
- Các ch t t o c c dùng trong viu ch dung d ch khoan
Trang 1610
- Cht làm nng s d ng là các lo i mu i r n 4, CaCO3, NaCl, KCl, Vic ch n dùng ch tr ng nào ho c ph i h p các ch trng khác nhau, ph vào m i
s p v i các hoá ch t khác c a h dung d ch Mi
lo i ch tr ng ph nh v ch i v i thit
b i gi ng khoan Nh ng v t li u v c quá l n có th gây k t l ng
cht rn trong các thit b khoan khi không tu n hoàn dung d ch Cn s d ng các mu i hoà tan có tr ng càng l n càng t t (nh m gi ng pha
r n trong dung d ng không tan có khtr i
ng riêng cao vào
ng hydrat hoá thc nh mà K + d dàng xâm
nh p vào bên trong c u trúc ô m ng c ng hydrat hóa ca ion K+ thc khó xâm nh p vào sét
1.1.4.3.4 Polyacrilamide thủy phân từng phần (PHPA):
- ng trùng h p acrilic tr ng phân t ng vài tric th y phân t ng ph n 15-35% thành ph n mu i acrylat Chính
Trang 17m ch dài h p ph lên các h t sét to nên mt v c ngc b
1.1.4.3.5 Polymersilic hữu cơ
- Là cht c ch k c d ng alumosiliconat natria Các h p ch c s
d làm cht c ch b n nhi t và c i thin các tính chn c a h dung dch
- Cht bôi gia g c d u m ho c g c d u th c v t, có tác d ng
m ma sát gi a b khoan c v i dung d ch khoan, ng ch ng thành gi ng khoan trong quá trình khoan và gia c thành gi ng khoan Các ch d i: Radiagreen EBL/EME, Vietlub, DMC
- Các hóa ph m có tác d ng gi th c v u ki n s d ng và các ch c trình bày b ng 2:
Bảng 2 Các chất làm giảm độ thải nước thường dùng điều chế dung dịch khoan
Trang 18Ch t bít nhét là các v t li u dùng bít nhét vào các l r ng, khe n t hang h c
a t th m cao và trám các vùng th m, g m nhi u lo i khác nhau:
- Các vt li u d ng t m lá m ng: v tr
- Các vt li u d ng si: si cao su, si g
- Các vt liu trám d ng h t: ht b a , ht catbonat canxi t s d
gia cho vào dung d
Ph ging ion Ca2+, nh t o k t t a CaCO 3
ng s d ng Na 2CO3 và NaHCO3
1.2 Sét và vai trò cùa sét trong dung dịch khoan
Bentonite là m t lo i kháng sét t nhiên có thành ph n chính là montmorillonite (MMT) Công thn nh t c a MMT là Al 2O3.4SiO2.nH2O
ng v i n a t bào c ng h ng công th c c a MMT là
Trang 19D a vào thành ph i ta phân bentonite thành 3 lo i chính:
Sodium Bentonite: Sodium Bentonite hay còn g i là bentonite natri (Nabentonite) là m t lo i bentonite có kh m nh gp nhi u l u khi ti p xúc v c và có th duy trì tình
-trng này trong mt th i gian dài.
Calcium Bentonite ( -Bentonite)Ca : Khác vi Na-Bentonite, Ca-Bentonite
m nh mà tính cha nó là kh p
ph các ion trong dung dch
Potassium Bentonitec bi n v i tên g i K-Bentonite, là m t lo i bentonite giàu kali Gi-bentonite, K-Bentonite không có tính
, nó ch y c ng d ng trong vi c s n xu t các v t li u xây
dn các cht thi phóng x
C u trúc tinh th c ch ra trong hình 2, m ng tinh th c a montmorillonit g m có l p hai chi p Al2O3 (hoc MgO) bát di n trung tâm gi a hai l p SiO 2 t di n n m u nguyên t O vì th nguyên t oxi c a l p t di c l p bát di n Nguyên t Si trong l p t di n thì ph i trí v i 4 nguyên
t nh v b n góc c a t di n Nguyên t Al (ho c Mg) trong l p bát di n thì
ph i trí v i 6 nguyên t oxy ho nh v 6 góc c a bát di n
u Ba l p này ch ng lên nhau hình thành m t ti u c u sét ho c m
Trang 2014
c a nanoclay B dày c a ti u c c kho ng 0,96 nm (9,6 Å) và chi u dài
c a ti u c i t n hàng nghìn nm Trong t nhiên, nh ng ti u
c u sét s p x p ch ng lên nhau t o thành kho ng cách gi a các l p, kho ng cách này
c g i là kho ng không gian gi a hai l p sét [8] S hình thành nanoclay trong t nhiên có s thay th ng hình, nguyên t Si hoá tr 4 trong l p t di c thay th m ph n b i nguyên t Al hoá tr 3 và t nguyên t Al hoá tr 3 trong l p bát di c thay th m t ph n b ng các nguyên
t có hoá tr thi n u h , d
n b m t c a các ti u c c cân b ng
b i các ion kim lo i ki m và ki m th (chng h+, K+, Ca2+, Mg2+chim gi kho ng không gian gi a các l p này
Trong hình 1 cho th y s thay th ng hình c a m t s ion Al, Fe,
Trang 2115
Hình 2 Cấu trúc 2 :1 của MMT [8]
1.2.1.3.1 Tính chất trao đổi ion
n c a bentonite là kh i ion do trên b m t c a các
ln tích âm có kh p ph và trao i
ng th i, tính ch c là do s thay th ng hình c a các cation Ví
d 4+ trong m ng t n b thay th b i Al di 3+ ho c Fe 3+, ho c Al 3+ trong
m ng bát di n b thay th b i Mg 2+, Fe3+, Cr3+, Zn2+ , thì s thay th các ion n tích cao này bn tích th gây ra s thi u h trong cu trúc t di n và bát di n t n tích âm trên b m t phi n sét
i v i bentonite, s thay th ng hình ch y u x y ra trong l p bát di n,
gi a hai l p t di n c a phi t c a cation v i b m t l p sét là liên
k t y b thay th b i các cation khác Kh i
m nh hay y u ph thu n tích âm b m t và s i N u
s n tích âm càng l n, s i càng lng trao
i càng l n
Trang 22Tuy nhiên kh i c a bentonite ch y u v n ph thun tích
âm b m n tích âm trong mi B m t ca bentonite g m b m t trong
và b m t ngoài Kh i ion b m t ngoài ph c h t tinh
th, ph thu c vào s t gãy liên k t và khuy t t t b m c ht càng nh thì kh i càng l n Kh i ion b m t trong ph ng
n tích âm trên mi và kh p ph c a bentonite Nó ph thu c vào
ng cation bù tr trong m i S ng cation càng l n thì kh i càng lng cang t ng
ng t n 40 meq/100g [3]
S i ion cn s thay th các nguyên t
a montmorilonit Theo m t s nghiên c u thì nh c a các t di n SiO 2 ng ra ngoài c a l p c u trúc, các nguyên t c thay th bm nhi m vi c duy trì liên k t yu gi a các
l p và góp ph n vào s cân b n tích Ngoài ra trong c u trúc c a bentonite còn
m nh các bát dinh c a bát di n có
nh là nhóm OH còn ba liên k t Si
OH không có kh a liên k t Al OH có tính axit y u nên kh i y u Nhóm Si O i m nh nên có tính quyi cation H+
N u bi t kh ng phân t M và giá tr n tích l p c a bentonite thì dung
c tính b
Trang 23M ph thuc vào b n ch i, s thay th
ng hình c a các ion trong các l p và s có m t c a các ion, các phân t phân c c
c h p ph vào gi a các l p sét ph thu c vào kh at hóa ci
Khi bentonite h p ph c hay ti p xúc v c, các phân t c phân
c c s thâm nh p vào bên trong các l p, làm kho t 14 15Å
tùy thu c vào lo c b h p ph S ho ng cách d001 c
gii thích là do s hydrat hóa c a các cation gi a các lp
c a bentonite ph thu c vào b n ch i trên b m t
l p sét Ví d , ion Na + vn tích +1 có th liên k t v i m n âm trên
m t l p sét Do v y khi b t kho ng
u gi a 2 phi n sét là t n ít nhng ki m bentonite-Na b c h p ph nh Do v y trong môi
ng ki m, huy n phù bentonite-Na r t b n v ng
Cation Ca2+liên kt vn âm trên hai phi n sét do v y khi bentonite-
Ca b hydrat hóa, kho ng cách gi a 2 phi n sét ch u này
h n ch s hay kh nh t c a bentonite- c a bentonite-Ca t 1 n 150%, i vi bentonite- l
1.2.1.3.3 Tính hấp thụ/ hấp phụ
Tính ch t h p th /hp ph c quynh bc tính b m t và c u trúc l p c a chúng Do bentonite có c u trúc tinh th phân tán cao nên có c u trúc x p và
b m t riêng l n C u trúc x p ng ln tính ch t h p ph c a các ch c
Trang 2418
a nó là tính ch n l c ch t b h p ph Ch có phân t
nh so v i l x p thì m c Di ta ho t hóa sao cho
có th dùng bentonite làm v t li u tách ch m khác nhau gia bentonite và các ch t h p ph khác
n ch t hoá lý c a s a sét vng phân tán
M sét C nh nm xã Tân Ninh huy n Tri sét C c nghiên cu trong công trình cng [1]
c nhiên c u m t cách h th ng trong nhi u công trình ti p theo [7,10] Sét
ng th i v i qu ng cromit b ng l c, sét là ph th i d ng h t m n, qua các máng th ch a và l ng thành bùn nhão Tính trung bình c c m t t n qu ng cromit thì th i ra
10 t n bùn sét Theo các công trình nghiên c u [1,10] sét ch a trong các b i có ththành phng nh t, chi m ch y u là khoáng monmorilonit giàu s t, thành ph n
ng cát th
Nhng s li c trình bày b ng 3 cho th y thành ph n khoáng v t c a bentonite C nh Thanh Hóa có chlorit 10%, hydromica 10%, montmorillonit 35 - 44% Tuy nhiên không ch khoáng sét montmorillonit; ngoài ra còn m t s khoáng sét r C u ch a m t hàm
ca (vermiculit) 10%, chlorit 7- 10% Ngoài khoáng sét
Trang 25Các m u Bentonite nguyên khai l y v t m C nh Thanh Hóa sau khi x
lý mc ti n hành phân tích hóa h c t ng s , hóa lý h c và ho kh o nghic tính hóa h K t qu phân tích thành ph n hóa h c c a bentonite C c
nh cm Hoè [5 c trình bày trong b ng 4
Trang 2620
K t qu phân tích cho th y, sét C nh thu c nhóm Monmorilonit, thành phn SiO2 và Al2O3 i th p ; Fe 2O3 và MgO khá cao Sét C nh Thanh Hoá có nhic tính phù h ho t hoá làm dung d ch khoan
Bảng 4 Thành phần hóa học của bentonite cổ Định Thanh Hoá [2]
Trang 27c a các phân t , dung d ch sét thu c vào h huy n pc h t pha r n t 10
-2 10 -5 cm và nh t o ra h phân tán nh, b n v u ch nh m t
ng các tính ch t c a chúng c n thi t nghiên c hoá lí c a các hing x y ra trên ranh gi i phân chia hai pha r n l c, các phân t c chui vào các khe n t các mao qu n và c gi a các t m c a m ng
i tinh th , d y chúng xa nhau cho t i khi phá hu thành các ô m các phân t phân tán m n d ng v y Sét bentonite có kh thành nhi
vô cùng m i m t b m t riêng r t l n Trên b m ng
t do l n M phân tán cng t do c a b m t càng
l n
Nh ng t do mà trên b m t c a v t r n có th y, gi và t p trung m t s ph n t hoc ion c a ch t d hoà tan (hi u ng h p ph ) S h p ph
Trang 2822
v ng làm cho ion H + d ào trong các ch t l ng phân c c và chúng b thay th b i ion Ca 2+, Mg2+ hoc Na+ và trái li các ion kim loi có th tách
r i B i v y trong ch t l ng phân c c có th x y ra s phân ly các nguyên t Các
ph n t c r t ln, còn các ion kim loi là cation Ch tách r i kh i anion mà t o thành xung quanh chúng mt v c, các ph n t c
S khu ch tán ph thu c b n ch t các cation, m hydrat hoá và n
S t n t i lp khuc ca nnh các tính cht quan trng ca các ph n t sét, ch y u là tính ch t h p ph các ion các ph n t riêng bi t và các
n c mt lng khác phân cc nh
o thành dung d ch keo
i ion là m t trong nh ng d ng c a hi ng h p ph (h p ph trao
i) Ph n t i ion ph thu c vào các y u t sau:
- Thành ph n khoáng v t sét: Sét nhóm monmorilonit có kh i l n
nht, caolinit có kh i nh nh t
- M phân tán c a sét: M phân tán càng cao, kh i càng
l n
Trang 29Dung dch càng ch a nhi ng h c huy n phù thì càng có tính
n l n Dung d ch sét t t nh t là dung d ch mà khi tu n hoàn d ng, sau
n hoàn chuyng th i t tác d ng c a các l c nh , khi khu y b i các ng khoan xoay l i chuy n thành tr ng thái l ng Dung d th d n và làm s ch trong các mán bùn kh i các ph n t
ng, d nh y c i v i các ch t gây nhi m b i các y u t khác
g p trong khi khoan nh t là tác d ng c a nhi và các mu
c i thi n tính ch t th m l c b ng cách thêm vào các ch t keo h xanthan gum, tinh b t, ) có kh o ra xung quanh các phân t sét m
o v , có kh a b n thân sét
Trang 3024
1.3 Yêu cầu kỹ thuật của dung dịch khoan
1.3.1 Các hệ dung dịch hiện tại đang sử dụng cho khoan các giếng khoan dầu
truy n th c XNLD s d
và khai thác khi khoan vào các thành h Mioxen h và Oligoxen H dung d ch khoan
c ch u ch ch y u t c KT, sét Bentonite API và hóa phm
gi i n c CMC HV ho c, CMC LV, chth t di t khu n và cùng m t s chc bi t là có hai tác nhân c ch sét (FCL, AKK), ho c
dung d ch lignosulphonát b sung thêm hoá ph m c ch phèn nhôm kali
và s d ng KOH thay cho NaOH
Trang 3125
m nh vì v i ph i x lý b i gian và tiêu hao hóa ph m làm loãng và hóa ph m gi thc
- L p v sét c dung d c ch FCL/AK a ch ng dày do sét k t t và kém
b n ch c (do phèn nhôm Kali có tính keo t ) vì v y hay gây hi ng xói
l thân ging khoan
- H có tính phân tán và c ch nên chng mu ch nh các thông s dung d ch Polime phi sét i h
- S phân rã c a h p nên gây th ng tng sinh thái
- c h i cao do có cha hóa phm Ferochromlignosufonat trong thành
ph n dung d ch
nghiên c u, và thi t l p h dung d ch m i KGAC, có ch t
i các h dung d ch tiên ti n mà các nhà th u dung d ch qu c t
d ng, có kh c ch m bng sinh thái
H KGAC s d ng hóa ph m CFL, m t d n xu t không ch a Crom c a lign thay th cho FCL, gi m thi u y u t c h ng x u t i con
c này bao g m: thay th các thi t b ng, b n v c l , ki m soát cát,
ra sch các ch t c n bã kh i vùng c
thu n ti n, tránh gây phc tp và gi m chi phí, có th s d ng ngay dung
d ch khoan m v a s n ph n hành công tác hoàn thi n gi ng Tuy nhiên, c n ti
m b o t ng c a dung d ch trong quá trình hoàn t t gi ng phù h p v i áp su tr t
Trang 3226
va mt dung d ch vào v a, ho c phun trào Ngoài ra, các thông s k thu t
nh t, tính ch n (l c c ng, l c c u chnh cho phù h p v u ki a t ng, nhm b o thi công có hiu qu
ng s d ng ngay dung d ch khi khoan m v a s n ph m
ho c dung d ch mu hoàn thi n gi ng
Sau m t th i gian gi ng có chiu
ng gi m, m c dung d ch t t xu ng, ho c m t s lo i thi t b khai thác vùng c n
ng b ng, c n thi t ph i ti n hành công tác s a ch a ging Công tác sa cha gi ng, có th c l , r a s ch cát và các ch t c n bã kh ng, thay
th d ng c thi t b m i v.v
m bo an toàn cho s a ch a gi ng và ph c h ng khai thác, ph i
ting b ng các lo i dung d ch có t tr ng phù h p Dung d ch s a cha gic tính k thu t công ngh ch hoàn thin gi ng: Có hàm ng pha r n th p không gây ng x n các tính ch t thm ch a t nhiên vùng c ng, nh nhi t b , an
i vng sinh thái v.v
Các lo i dung d c s d hoàn thi n gi ng và s a ch a gi ng có th
là dung d ch mu i: KCl; NaCl; CaCl 2; MgCl2; Na2Br; CaBr; CaCl2, ho c các lo i dung du ch t các hóa ph 3), biopolymer, tinh b t bi n tính, ch t nh nhi t, ch t c ch dung d ch có t trng th p g m h n h u ch t c, d u, ch t t CaCO3, biopolymer, HEC polyme, tinh b t bi ch (gm: d u m bi n tính, ch t t 3, ch t ch Trong công tác s a gi ng Vietsovpetrong s d ng dung d ch mu i CaCl 2, cho các gi ng có yêu c u t ng dung d ch < 1,35 Dung d ch KCL cho các gi ng tr sg khoan yêu c u t trng < 1,18 Còn khi yêu c u t ng > 1,35 sg tr sgng s d ng dung d ch polime - sét và làm n ng b ng BaSO 4
Trang 3327
Dung d ch Packer là lo i dung d ng không vành xuyn
gia ng ch ng và trong kho ng th i dài Do nhm trên, mà dung d ch Packer c n có nh ng yêu c u khá ch t ch, nhm b o cho Packer kéo dài tu i th và còn giúp cho quá trình l p ráp ho c tháo g d dàng, khi c n ti n hành s a ch a ho c thay th
Nhng yêu c u chính c a dung dch Packer:
- Có kh c ch t li u kim lo ng trong th i gian
- Các lo i dung d ch hoàn thi n gi ng có các thành ph n tan trong axit
- Dung dc muc k thuc bin, d u diezel ho c du
m bi n tính
1.3.1.7 Các hệ dung dịch sử dụng thi công trong một GK ở mỏ Bạch hổ và mỏ
Tu thua ch t c a m a ch n nh ng h dung
dch phù h khoan qua các thành h c trình bày trong b 5.ng
Trang 3529
Bảng 6 Các hệ dung dịch ức chế sét sử dụng tại Việt Nam
khoan
Phân đoạn khoan (theo đường kính)
Các thông s dung d ch yêu c i v i các h dung d chính s d ng khi ch
ng 7
Bảng 7 Các thông số dung dịch yêu cầu đối với từng hệ dung dịch