Bài giảng dung dịch khoan - xi măng part 2 pdf

2-9 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG Nhóm Hydromica (H) – Công thc thc nghim: K 0.6 (H 3 O) 0.4 Al 1.3 Mg 0.3 Fe 2+ 0.1 Si 3.5 O 10 (OH) 2 ·(H 2 O) –Gm: Ilit, brammalit, montmoternit – H thng gp  dng các sn phm phong hóa tng di ca các khoáng sn kaolin. 2-10 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG Nhóm Kaolinit (K) –Làmt trong nhng khoáng vt ph bin nht, gm kaolinit, dikkit, hakrit, naluazit. Màu xám sáng, màu vàng, màu xanh da tri. Khi có oxit st s có màu t hng n . –K c to thành  iu kin phong hóa b mt trong môi trng axit. – c dùng nhiu nht trong sn xut giy, thành phn quan trng  sn xut giy glossy. Để điều chế dung dịch sét thì nhóm M là tốt nhất. Đất sét chứa nhiều M gọi là sét bentonit. Sét K nếu không gia công hóa học thì không tạo thành dung dịch tốt. Sét H có tính chất trung gian giữa 2 loại trên. 2-11 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG Kaolin Kaolinit Một mỏ kaolin ở Bulgaria 2-12 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG 1.2. Các tính chất a. Tính dẻo: kh nng t sét khi hp vi nc thành khi bt nhão. Di tác dng ca ngoi lc, khi bt nhão có th bin dng và không b t, nt. Hình dng này vn c gi nguyên sau khi ngng tác dng lc hay em phi khô và nung nóng. Phân loi: Sét do cao (rt do) - do trung bình (do) - do va phi (khá do) - do thp (hi do) - không do. Tính do ph thuc ch yu vào thành phn khoáng vt ca sét, mc  phân tán ca chúng, lng nc có trong chúng và lng mui hòa tan cha trong nc. Trong k thut gi sét béo : tính do mnh, ít cát; sét gầy: tính do thp, nhiu cát. 2-13 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG b. Tính chịu nhiệt: xác nh kh nng ch to các sn phm chu nhit s dng trong công nghip, c trng bng nhit  nóng chy. –Sét chu nhit: t o nc > 1580 o C – Sét khó nóng chy: t o nc = 1350 - 1580 o C –Sét d nóng chy: t o nc < 1350 o C Sét K có độ chịu nhiệt cao. M và H có độ chịu nhiệt kém, dễ nóng chảy. 2-14 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG c. Khả năng hấp phụ: kh nng sét hp ph lên trên b mt ca mình các ion và các phn t ca môi trng xung quanh. Sét M có tính hấp phụ tốt nhất. Tính hấp phụ của sét được ứng dụng làm sạch dầu và mỡ trong công nghiệp thực phẩm, dầu hỏa, làm sạch nước. 2-15 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG d. Khả năng sét tạo thành huyền phù bền vững Sét M và Beidellit  dng t nhiên có kh nng to thành huyn phù khi có tha nc. Trong huyn phù các ht sét riêng bit b dính li vi nhau và khi nng  sét trong nc  ln thì chúng s to thành mt mng li liên tc trong toàn b th tích huyn phù. Mng li này ngn cn nhng ht ln nh cát không b lng xung trong huyn phù. Dung dch sét dùng trong khoan a cht yêu cu có kh nng gi c các ht cht làm nng (barit, hematit ) và các ht mùn khoan  trng thái l lng. 2-16 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG e. Tính trương nở: kh nng tng th tích ca sét khi b thm nc gi là tính trng n. Sét có cu to và thành phn khác nhau thì tính trng n ca chúng cng khác nhau. Mt trong nhng yu t xác nh tính trng n là thành phn khoáng vt ca sét. Sét Na (M) n mnh nht. Các loi sét sau có tính n gim dn là: Beidellit, Monnoternit, Hydromica, Kaolinit (hu nh không n). Sét Na (M) n rt mnh và rt nhanh. Sét Ca (M)  trng thái t nhiên không có tính trng n. 2-17 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG f. Tính ỳ với hóa học: tính cht sét không tham gia vào các liên kt hóa hc vi mt vài loi axít hay kim. Nguyên nhân ca hin tng này do thành phn hóa hc ca sét. ng dng: K to nên  cng và  chu axit ca cao su và làm trng giy, B dùng  to nhiu bt trong công nghip xà phòng. 2-18 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết II. DUNG DỊCH SÉT 2.1. Khái niệm về dung dịch 2.2. Hệ phân tán 2.3. Dung dịch sét 2-19 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết II. DUNG DỊCH SÉT 2.1. Khái niệm về dung dịch: ng kính φ ht hòa tan <10 -6 mm. Dung dch là 1 h ng th bao gm 2 hay nhiu vt cht. Vt cht b phân chia thành nhng phân t riêng bit gi là chất hòa tan . Còn cht cha các phân t b phân chia gi là môi trường hòa tan . Dung dch tht: nc mui, các dung dch kim, dung dch axit. Trong ó cht hòa tan b phân chia thành tng phân t, nguyên t hay ion và phân b u trong môi trng hòa tan. Tính cht ca dung dch tht s không thay i nu nh không  mt phn ng hóa hc nào xy ra trong chúng. Ngoài dung dch tht còn có các loi dung dch khác trong ó các phn t b phân chia ra không phi là mt phân t bao gm hàng chc, trm, nghìn hay hàng triu phân t ví d nh: sa, thy tinh lng (Na 2 SiO 3 ), thuc màu hòa vi nc. 2-20 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết II. DUNG DỊCH SÉT 2.2. Hệ phân tán: ng kính Φ cht phân tán ≥10 -6 mm. Là 1 h bao gm 2 hay nhiu pha (tướng) mà mt trong nhng pha ób phân chia thành nhng phn t rt nh trong nhng pha khác. Cht b phân tán thành nhng phn t rt nh gi là cht phân tán hay pha phân tán, cht cha các phn t nh b chia ra gi là môi trng phân tán. H phân tán c chia ra làm nhiu loi: – Hệ phân tán có môi trường phân tán là chất lỏng: du trong nc, khí t nhiên trong dung dch – Hệ phân tán có môi trường phân tán là chất khí: sng mù, khói, bi. – Hệ phân tán có môi trường phân tán là chất rắn: dung dch keo rn 2-21 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết II. DUNG DỊCH SÉT 2.3. Dung dịch sét Khi sét tip xúc vi nc, nc ph lên trên các khi sét và thm vào bên trong chúng theo các khe nt và vt rn nh - làm chúng b phân tán thêm thành nhng phn t nh hn. S phân tán này càng có hiu qu khi có thêm tác dng ca các lc c hc hay thy lc trong quá trình phân tán. Kt qu ca quá trình phân tán to thành h phân tán gm 2 pha: pha phân tán là sét và môi trng phân tán là nc . Tùy theo tính chất của từng loại sét mà khi rơi vào trong nước, chúng phân tán thành các hạt có kích thước khác nhau, mức độ phân tán khác nhau và tạo thành các hệ phân tán có chất lượng khác nhau. H phân tán keo: kích thc các ht sét t 10 -6 -10 -4 mm H thng huyn phù: kích thc các ht >10 -4 mm 2-22 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết II. DUNG DỊCH SÉT Do thành phn ca sét trong t nhiên không ng nht nên khi cùng mt loi sét tip xúc vi nc, không phi tt c các ht sét u t ti kích thc nht nh, mà bên cnh nhng ht sét nh vn còn nhng ht sét ln, do cu to bn thân không th phân tán nh hn c. Nh vy, dù iu ch bng bt c mt loi sét gì ta cng không th thu c mt h phân tán ng cht c. Trong dung dch sét tn ti hai h phân tán: h phân tán keo và h phân tán huyn phù, gọi là hệ phân tán keo - huyền phù, ch không phi là dung dch nh ta thng gi. Nhng do thói quen nên ngi ta vn dùng tên gi này. Sét Bentonit Na + H 2 O → các th misel (ht keo) Do trọng lượng nhỏ + chuyển động Brawn → Hệ phân tán bền vững Sét Bentonit Ca + H 2 O → không phân chia thành các hạt sét nhỏ hơn → hệ phân tán không bền 2-23 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT Bao gm các thông s sau: 1. Trng lng riêng (γ) 2.  nht (µ) 3. ng sut trt tnh (τ) 4.  thi nc (B) 5. Hàm lng cát (Π) 6.  n nh (C) 7.  lng ngày êm (O) oOmega mMu µ psPsi lLambda chChi kKappa phPhi iIota u, yUpsilon thTheta tTau e, Eta sSigma , zZeta rRho eEpsilon pPi dDelta oOmicron gGamma xXi bBeta nNu aAlpha 2-24 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT 3.1. Trọng lượng riêng (ρ, kg/m 3 ) Trọng lượng riêng của dung dịch là trọng lượng của một đơn vị thể tích. P: Trng lng ca khi dung dch V: Th tích khi dung dch m: Khi lng khi dung dch ρ : Khi lng riêng ca dung dch g: gia tc ri t do Trọng lượng riêng của dung dịch sét phụ thuộc vào tỷ lệ và tính chất của nước và sét để pha chế dung dịch, phụ thuộc vào lượng chất phản ứng, chất làm nặng, cát, bọt, khí. g V mg V P ργ === 2-25 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT  Trng lng riêng ca dung dch có tác dng to nên áp sut thy tnh tác ng vào thành l khoan  chng li các hin tng sp l, hin tng phun, du, khí, nc  Khi khoan vào nhng tng t á có áp lc va cao, dung dch cn có trng lng riêng ln  to nên mt áp lc thy tnh ln trên thành l khoan. Trong iu kin khoan bình thng không nên tng trng lng riêng ca dung dch vì nhng tác hi sau: làm gim tc  khoan, tng công sut tiêu hao cho bm, tng tn tht dung dch vào các khe nt, l hng. 9 Trong iu kin khoan bình thng: ρ = 1,05 - 1,25 g/cm 3 9 Trong iu kin khoan phc tp: ρ = 1,3 - 1,8 g/cm 3 2-26 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT  Trng lng riêng c xác nh bi phù k & t trng k dng cân. Tỉ trọng kế dạng cân Phù kế 2-27 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT Mud balance cup lid base knife edge rider spirit level counterweight graduated arm 2-28 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT T trng ca mt s thành phn dung dch thông thng 77013718,32,2Mui 87415620,82,5Sét 150026835,84,3Barite 0,8 1,0 g/cm 3 Đơn vị 280506,66Du 35062,48,33Nc lb/bbllb/ft 3 lb/gal Vật liệu 2-29 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết Công thức quy đổi cơ bản: – Kích thc: 1 in = 2,54 cm, 1 ft = 0,3048 m –Th tích: 1 in 3 = 16,39 cm 3 ; 1 m 3 = 35,31 ft 3 –Khi lng: 1 kg = 2,205 lbm –Tc : 1 m/s = 196,85 ft/min = 2,237 mph –Áp sut: 1 psi = 6,8948 kPa = 0,068 at = 51,715 mmHg – Công sut: 1 kW = 1,341 hp –Khi lng riêng: 1 g/cm 3 = 62,3 lb/ft 3 = 8,33 lb/gal Biết dầu có khối lượng riêng ρ = 900 kg/m 3 , hãy tính khối lượng riêng của dầu đóbằng đơn vị psi/ft ? 2-30 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết Ví dụ đổi kg/m 3 thành psi/ft: –Nc: ρ = 1000 kg/m 3 = 0,434 psi/ft –Du: ρ = 900 kg/m 3 = 0,39 psi/ft – Không khí  k thng: ρ = 1,168 kg/m 3 = 5.10 -4 psi/ft 32 3 3 6,8948 10 6894,8 / 0,3048 0,3048 (6894,8 / 9,81) 2305,89 / 0,3048 psi P N m ft m m kg kg m m × == == 2-31 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT 3.2. Độ nhớt (µ, cp)  Lưu biến học: nghiên cu s bin dng và chy ca vt cht, bao gm cht rn có tính do (cht do, cao su,…) và cht lng phi Newton (du, dung dch khoan, ximng, sn, mc in, thc phm, dch c th ngi,…). V tng quát, tính lu bin ph thuc ng sut trt, vn tc trt, nhit  và áp sut.  Độ nhớt: mt c tính ca lu cht, th hin kh nng chng li s dch chuyn tng i gia các phn t ca lu cht. 2-32 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT  Chất lỏng Newton: dung dch không cha các phn t ln hn kích thc phân t: nc, dung dch mui, du, glycerine,…  nht là h s góc ca ng c tính n nh (consistency curve).  Chất lỏng phi Newton: dung dch cha áng k các phân t kích thc ln hn phân t, bao gm: –Cht lng Bingham: c trng bng ng sut trt ti hn (yield-point) - ng sut ti thiu  cht lng bt u xut hin s bin dng. Khi ng sut vt quá ng sut trt ti hn, cht lng tuân theo mô hình Newton. Ví d: dung dch sét có hàm lng ht rn cao. –Cht lng tuân theo mô hình hàm m: quan h gia ng sut trt và tc  trt tuân theo quy lut hàm m. Dung dịch khoan, tùy theo hàm lượng hạt rắn, thể hiện đặc tính trung gian giữa chất lỏng dẻo Bingham và chất lỏng theo mô hình hàm mũ. 2-33 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT Các mô hình chất lỏng C h  t l  n g d  o B i n g h a m Mô h ì n h h à m m  l ý t   n g Ch  t l  n g Ne w t o n Dd khoan điển hình  nht do  nht ng sut trt ti hn ng sut trt Tc  trt 2-34 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT Độ nhớt thực: t s ca ng sut trt và tc  trt. i vi dung dch khoan,  nht thc t l nghch vi tc  trt. Hin tng này gi là shear thinning (giảm trượt). ng sut trt Tc  trt V 1 V 2 V 3 µ 1 µ 2 µ 3 2-35 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT Trong cần khoan: tit din nh, tc  dung dch cao Î  nht thp Î ít hao tn công sut bm Trong khoảng không vành xuyến: tit din ln, tc  dung dch thp Î  nht cao Î kh nng nâng mùn khoan cao T s ca ng sut trt ti hn (yield point) và  nht do (plastic viscosity) c trng và t l thun vi  ln ca hin tng gim trt. Ngoài ra, dung dch khoan còn có hin tng thixotropy:  bn gel ca dung dch tng theo thi gian sau khi kt thúc nhng dao ng. Nu sau khi gi trng thái yên tnh, dung dch khoan b trt u,  nht ca nó s gim theo thi gian do h thng gel b b gãy. Khi t ti trng thái cân bng,  nht sn nh. 2-36 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT Độ nhớt dung dịch <> Tốc độ khoan 9 Khi tng  nht ca dung dch, có th khoan c trong t ánt n, nhiu l hng, có áp lc va thp và dung dch  b mt mát. ng thi, khi tng  nht còn giúp cho vic ly mu t t l cao, to iu kin tt  mang mùn khoan lên mt t và tng  n nh ca thành ging khoan trong t áb ri. 9 Tuy nhiên, khi  nht tng, tn hao công sut bm tng, h s hút y ca máy bm gim và khó loi tr mùn khoan khi dung dch. Ở điều kiện khoan bình thường, người ta không dùng dung dịch có độ nhớt cao, độ nhớt qui ước của dung dịch thay đổi trong khoảng 20 - 25s. 2-37 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT  Khi khoan qua tng sét,  nht ca dung dch sét không ngng tng dn lên. Vì vy phi x lý dung dch bng hóa cht hoc pha thêm nc lã vào dung dch sét theo tng chu k.  Các cht làm gim  bn gel ca dung dch gc nc li gây tác dng ngc: chúng làm phân tán sét thành các mnh nh. Các mnh này không th tách ra ti b mt mà tip tc tun hoàn cho ti khi còn kích thc keo. Î vic kim soát  nht dung dch rt khó khn và tn kém khi khoan qua các thành h sét keo bng dung dch gc nc. 2-38 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT Đo độ nhớt: trong thc t thng dùng khái nim độ nhớt qui ước, c xác nh bng nht k Marsh: là ch s chy loãng ca dung dch biu th bng thi gian (đo bằng giây) chy ht 946 cm 3 dung dch qua phu có dung tích 1500 cm 3 và ng kính trong l phu là 4,75 mm. Ví dụ:  nht n nh ca nc sch  20 o C là 26s. 9 Trong iu kin khoan bình thng:  nht T = 30 - 35s 9 Trong iu kin khoan phc tp:  nht T > 60s Nhớt kế Marsh 2-39 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT  nht thc µ (mPa s hay cp) c xác nh bng t s gia ng sut trt (τ) và tc  trt (V t ) Trong thc t vic xác nh  nht thc rt khó.  nht biu kin ca dung dch c xác nh bng công thc thc nghim sau: Trong ó: θ n : s o trên nht k Fann, biu din giá tr ngu lc do dung dch khoan truyn cho xilanh bên trong ng vi mt tc  quay xác nh ca nht k Fann, . N: tc  ca nht k Fann, vòng/phút. N n a θ µ 300 = t V τ µ = 2-40 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT Nhớt kế Fann 2-41 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT • Clay yield (sn lng sét): s barrel dung dch khoan có  nht 15 cp có th sn xut c t 1 tn sét. • Ví dụ: 20 lb/bbl ca sét bentonit có th to c dung dch có  nht 15 cp. Dung dch này s cha 6% khi lng ht rn, sn lng sét là 90 bbl/ton, 2,5% th tích ht rn và có t trng là 8,7 ppg. 15 2-42 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT 3.3. Ứng suất trượt tĩnh (τ, mG/cm 2 )  Là i lng c trng cho  bn cu trúc (hay tính lu bin) ca dung dch khi  nó yên tnh sau mt thi gian xác nh.   bn cu trúc ca dung dch c o bng mt lc ti thiu cn t vào mt n v din tích 1cm 2 vt th nhúng trong dung dch  làm nó chuyn ng.  ng sut trt tnh ca dung dch sét ph thuc vào sét, nc và cht phóng hóa hc to thành dung dch. Sét có  phân tán càng kém, nc càng cng thì ng sut trt tnh ca dung dch càng nh, cu trúc ca nó có  bn kém. 2-43 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT Công thức tính độ nhớt và ứng suất trượt tĩnh khi đo bằng máy Fann: •  nht do µ p (cp) = θ 600 - θ 300 • ng sut trt ti hn τ y (lb/100 sqft) = θ 300 -µ p •  nht biu kin µ a (cp) = 0,5.θ 600 vi θ 300 , θ 600 : s o tng ng vi s vòng quay 300 và 600 vòng/phút ca nht k Fann. 2-44 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT  Dung dch có ng sut trt tnh ln s c dùng làm nc ra khi khoan qua t ácóáp lc va thp, nhiu l hng và khe nt. Khi óhin tng mt nc ra s b hn ch. Dung dch cn làm nng thì ban u cng phi có ng sut trt tnh ln. Nhng iu này c gii thích nh sau: mng li cu trúc ca dung dch càng bn (ứng suất trượt tĩnh càng lớn) thì kh nng tng phân t sét hoc nc tách ra khi khi dung dch  i vào các k nt, l hng khó hn và kh nng ca dung dch gi nhng ht cht làm nng  trng thái l lng tt hn.  Dung dch sét cht lng bình thng τ = 15-40 mG/cm 2 .  pha ch cht làm nng, dung dch sét ban u phi có τ = 30-50 mG/cm 2 .   chng s mt nc, dung dch phi có: τ = 100 - 120 mG/cm 2 . 2-45 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT  Trong thc t, cn thit k  ng sut trt tnh ca dung dch ch va   gi mùn khoan và barite  trng thái l lng khi ngng tun hoàn.  Nếu ứng suất trượt tĩnh quá lớn:  Ngn cn quá trình tách mùn khoan và khí ra khi dung dch  Cn phi tng áp sut  tái tun hoàn dung dch sau khi thay choòng  Khi nâng cn khoan, d xy ra hin tng st áp ct dung dch ti choòng, có th gây ra hin tng xâm nhp nu ct áp chênh lch ln  Tng t, khi h cn khoan, có th gây v va và tht thoát dung dch 2-46 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT Tính lưu biến của dung dịch khoan rất quan trọng khi tính toán: 1. Tn tht áp sut dc ng ng và khong không vành xuyn 2. Áp sut nâng-th (swab-surge) khi khoan 3. T trng dung dch tun hoàn tng ng (ECD) 4. Mô hình dòng chy trong khong không vành xuyn 5. c lng hiu qu làm sch áy ging 6. ánh giá kh nng nâng ht rn 7. Vn tc vòi phun và tn tht áp sut ti choòng 8. Vn tc lng ca ht ct trong ging thng ng 2-47 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT 3.4. Độ thải nước (B, cm 3 /30’)   thi nc ca dung dch sét là kh nng nc lã tách ra khi dung dch  i vào khe nt và l hng ca t á xung quanh thành l khoan di tác dng ca áp sut d P = P tt -P v   thi nc API là lng nc tính bng cm 3 thoát ra t dung dch khoan khi thm lc qua giy lc có ng kính 75 mm sau khong thi gian 30 phút di áp sut 100 psi.  Kèm theo hin tng thi nc là s to thành v sét trên thành l khoan.  dày v sét càng thp càng tt, giá tr bình thng: 3 mm. • Trong iu kin khoan bình thng B = 10-25 cm 3 /30' •Phc tp: B < 10 cm 3 /30' 2-48 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT Quá trình hình thành vỏ sét trên thành giếng khoan –Các ht sét hoc mùn khoan có kích thc nh hn kích thc l rng ca thành h s bám vào b mt các l rng. –Các ht có kích thc nh hn s c vn chuyn sâu hn vào trong l rng. –Lp v sét hình thành t t và ch cho phép ht kích thc càng ngày càng nh xâm nhp qua. –Cui cùng, lp v sét ch cho thm cht lng. [...]... ra khỏi vỉa khi đưa giếng vào khai thác – Các hạt mịn trong mùn khoan xâm nhập và bít nhét các kênh dẫn – Tương tác hóa học giữa dung dịch và vỉa có thể tạo kết tủa trong vỉa Cấu tạo thiết bị đo độ thải nước 2- 5 1 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 2- 5 2 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT GEOPET Các loại thiết bị đo độ thải nước GEOPET 3.5 Hàm... bằng CO2 Giá trị hàm lượng cát của dung dịch sét bình thường nhỏ hơn 4% là đạt yêu cầu Nhiệt độ cao, áp suất cao Xác định hàm lượng cát bằng bình lắng Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết Bộ dụng cụ đo hàm lượng cát 2- 5 4 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT GEOPET GEOPET Quy trình đo hàm lượng cát 1 Đổ dung dịch cần đo vào ống lắng tới mức “Mud... nhỏ để rửa sạch rây Chờ cho cát lắng 4 Ghi lại hàm lượng hạt rắn Wash bottle Funnel Glass Measuring Tube Sieve Lưu ý: đối với dung dịch khoan gốc dầu, dùng dầu diesel thay cho nước Plastic Carrying Case 2- 5 5 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 2- 5 6 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết ... quá trình khoan – Các chất làm giảm độ bền gel thường cũng làm giảm độ thấm của vỏ sét do chúng phân tán sét thành các hạt nhỏ • Khi dung dịch khoan ổn định, độ thải nước và bề dày vỏ sét tỉ lệ thuận với căn bậc 2 của thời gian • Khi dung dịch khoan vận động, nếu sự hình thành vỏ sét cân bằng với tốc độ mài mòn thì vỏ sét có bề dày ổn định và độ thải nước cũng ổn định 2- 4 9 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ... được khi để dung dịch pha loãng bằng nước lã theo tỉ lệ 9:1 ở trạng thái yên tĩnh sau 1 phút, tính bằng % theo thể tích dung dịch Là đại lượng thể hiện phẩm chất của đất sét pha chế dung dịch và mức độ nhiễm bẩn của nó Dung dịch có hàm lượng cát lớn thì mức độ làm mòn dụng cụ khoan và các chi tiết của máy bơm lớn; dễ gây kẹt dụng cụ khoan do hình thành vỏ sét dày Tiêu chuẩn 2- 5 3 Tạo áp bằng CO2 Giá trị... CỦA DUNG DỊCH SÉT III CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT GEOPET Dung dịch sét có độ thải nước lớn sẽ tạo ra trên thành lỗ khoan lớp vỏ sét xốp, dày, làm tiết diện lỗ khoan bị thu hẹp lại → khoan chậm hoặc kẹt bộ dụng cụ khoan khi nâng Sự thải nước vào đất đá xung quanh thành lỗ khoan còn phá hoại sự ổn định của đất đá liên kết yếu → hiện tượng trương nở và sập lở đất đá đó bịt kín và làm mất lỗ khoan. .. tượng trương nở và sập lở đất đá đó bịt kín và làm mất lỗ khoan Dung dịch sét có độ thải nước nhỏ sẽ tránh được những sự cố kể trên GEOPET Độ thấm của vỏ sét – Phụ thuộc kích cỡ hạt trong dung dịch khoan, dung dịch càng chứa nhiều hạt kích thước nhỏ (keo) thì độ thấm càng thấp – Phụ thuộc tính điện hóa của dung dịch – Muối hòa tan trong dung dịch sét làm tăng độ thấm của vỏ sét Để khắc phục, cần bổ sung... bằng với tốc độ mài mòn thì vỏ sét có bề dày ổn định và độ thải nước cũng ổn định 2- 4 9 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT 2- 5 0 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết GEOPET GEOPET Khi khoan qua vỉa sản phẩm, cần tối thiểu hóa độ thải nước và hình thành vỏ sét, do: – Độ thấm của vỉa sản phẩm có chứa sét sẽ giảm do sét trương nở khi gặp nước hoặc... Quy trình đo hàm lượng cát 1 Đổ dung dịch cần đo vào ống lắng tới mức “Mud to here” Sau đó thêm nước cho tới mức “Water to here” Bịt kín ống lắng và lắc mạnh, đều 2 Đổ dung dịch từ ống lắng qua rây lọc và làm sạch ống lắng bằng nước sạch Dung dịch qua rây và nước rửa ống lắng được thu hồi Hạt rắn còn lại trên rây được rửa sạch Không dùng lực để ép hạt rắn qua rây 3 Gắn phểu vào phía trên rây và từ từ . dịch 2. 2. Hệ phân tán 2. 3. Dung dịch sét 2- 1 9 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết II. DUNG DỊCH SÉT 2. 1. Khái niệm về dung dịch: ng kính φ ht hòa tan <10 -6 mm. Dung. vòng/phút. N n a θ µ 300 = t V τ µ = 2- 4 0 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT Nhớt kế Fann 2- 4 1 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh. (Na 2 SiO 3 ), thuc màu hòa vi nc. 2- 2 0 GEOPET Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết II. DUNG DỊCH SÉT 2. 2. Hệ phân tán: ng kính Φ cht phân tán ≥10 -6 mm. Là 1 h bao gm 2