Nghiên cứu phát triển hệ dung dịch khoan, ứng dụng trong xây dựng khoan cọc nhồi

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội LỜI CÁM ƠN Sau một thời gian học tập và nghiên cứu với sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo và các bạn cùng nỗ lực cố gắng bản thân, đồ án tốt nghiệp của em đã được hoàn thành. En xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo Viện Kỹ thuật Hóa học, đặc biệt là các thầy cô và các bạn trong Bộ môn Công nghệ Hữu Cơ – Hóa Dầu đã tận tình dạy dỗ, bồi dưỡng tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp vừa qua. Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc tới cô giáo TS. Vương Thanh Huyền, người đã hết lòng hướng dẫn, chỉ bảo trong thời gian em thực hiện đồ án tốt nghiệp này. Do thời gian làm đồ án có hạn, điều kiện nghiên cứu còn thiếu thốn và cũng lần đầu tiên em thực sự bắt tay vào thực hiện một đề tài nghiên cứu khoa học nên không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế. Em rất mong nhận được những đóng góp từ các thầy cô giáo và các bạn để đề tài được hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 30 tháng 5 năm 2013 Sinh viên Nguyễn Hữu Hà Viện KTHH- Bộ môn Công Nghệ Hữu Cơ - Hóa Dầu Nguyễn Hữu Hà Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội MỞ ĐẦU Sự phát triển của công nghệ khoan, khai thác luôn kéo theo sự phát triển không ngừng của các hệ dung dịch khoan nhằm rút ngắn thời gian thi công, ổn định thành giếng khoan và đảm bảo an toàn vỉa sản phẩm. Các hệ dung dịch khoan có thể được chia ra làm 3 loại chính: dung dịch khoan gốc nước, dung dịch gốc dầu/gốc tổng hợp và dung dịch khoan dạng bọt/khí. Dung dịch khoan gốc dầu/gốc tổng hợp có tính ức chế trương nở sét tốt nhất, nhưng giá thành cao và thường gây ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường nên ứng dụng bị hạn chế, đặc biệt ở những nước có yêu cầu khắt khe về môi trường hoặc không có phương tiện thu hồi mùn khoan. Hệ dung dịch dạng bọt/khí rất hiếm khi được triển khai và khó khăn trong việc xử lý; công nghệ pha trộn khí vào dung dịch khoan và thiết bị bơm dung dịch khí phức tạp, giá thành cao. Dung dịch khoan gốc nước luôn là ưu tiên hàng đầu khi tiến hành khoan thăm dò, thẩm lượng và khai thác dầu khí. Chúng ta đang tập trung nghiên cứu phát triển hệ dung dịch khoan gốc nước có tính ức chế cao, bền nhiệt, dễ pha chế và thân thiện với môi trường để từng bước đưa tính ức chế sét của hệ gốc nước tiệm cận với tính năng ức chế sét của các hệ gốc dầu . Qua quá trình tìm hiểu, thì sét là thành phần quan trọng nhất của dung dịch khoan, thành phần sét ở đây được biết đến là Bentonite .Bentonit là loại khoáng sét tự nhiên, thuộc nhóm smectit gồm montmorilonit và một số khoáng khác. Bentonit có các tính chất đặc trưng là trương nở, kết dính, hấp phụ, trơ, nhớt và dẻo. Do những tính chất này mà bentonit được ứng dụng từ xa xưa như làm đồ gia dụng (bát đĩa, nồi, chum, vại…) và ngày nay được sử dụng làm chất xúc tác ,chất tạo huyền phù trong sơn, thuốc nhuộm, vecni, làm chất hấp phụ trong xử lý nước thải, khử giấy, mực, làm chất đầu chế tạo nanocompozit… Đặc biệt trong xây dựng, Bentonit được biết với nhiều đặc tính quý được sử dụng rộng rãi trong công nghệ khoan, xây dựng. Bentonit có tác dụng giữ ổn định Viện KTHH- Bộ môn Công Nghệ Hữu Cơ - Hóa Dầu Nguyễn Hữu Hà Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội kích thước của lỗ khoan và vết cắt, hạn chế tình trạng sạt lở thành hố khoan trong quá trình thi công và hạ lồng thép, đổ bê tông nâng cao hiệu quả sản xuất . Để đóng góp một phần nhỏ vào việc nghiên cứu về bentonit và điều chế sét hữu cơ từ bentonit ở Việt Nam, trong luận văn này em xin trình bày các kết quả khảo sát quá trình điều chế sét dung dịch khoan từ bentonit Cổ Định .Với mong muốn tiếp cận hướng nghiên cứu trong lĩnh vực mới này nhằm tạo ra dung dịch khoan gốc nước có tính chất ưu việt, tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu phát triển hệ dung dịch khoan, ứng dụng trong xây dựng khoan cọc nhồi” làm luận văn tốt nghiệp đại học. Mục tiêu của đề tài: - Nghiên cứu xác định các điều kiện phản ứng để nâng cao các chỉ tiêu của bentonit từ 4 loại bentonite tại các vị trí khác nhau của mỏ bentonite Cổ Định, sau đó chọn loại bentonite tốt nhất để điều chế dung dịch khoan. Viện KTHH- Bộ môn Công Nghệ Hữu Cơ - Hóa Dầu Nguyễn Hữu Hà Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội PHẦN I. TỔNG QUAN CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ KHOÁNG SÉT VIỆT NAM 1.1. Giới thiệu về khoáng sét Việt Nam : Bentonite chủ yếu được hình thành từ sự phân hủy dung nham,tro bụi của núi lửa qua hàng triệu năm. Bentonite là một loại khoáng sét cực mịn, có tính keo cao, trương phồng mạnh trong nước,được phát hiện vào khoảng năm 1898 bởi Wilbur C.Knight người Mĩ. Tên của nó được đặt theo tên của thành phố Fort Benton thuộc tiểu bang Wyoming, Hoa Kì, nơi đầu tiên phát hiện ra Bentonite. Nhờ những thuộc tính ưu việt được phát hiện. Bentonite ngày được ứng dụng ngày càng nhiều vào đời sống, sản xuất, trong xây dựng, khai thác mỏ, sản xuất thực phẩm, các ứng dụng trong nông nghiệp, cũng như dùng pha chế dung dịch khoan, 1.1.1. Cấu tạo bentonit Bentonit là loại khoáng sét tự nhiên thành phần chính là montmorilonit (MMT) vì vậy nó còn có tên là MMT. Công thức đơn giản nhất của MMT là Al 2 O 3 .4SiO 2 .nH 2 O ứng với nửa tế bào đơn vị cấu trúc. Trong trường hợp lí tưởng, công thức của MMT là Si 8 Al 4 O 20 (OH) 4 ứng với một đơn vị cấu trúc. Tuy nhiên thành phần của MMT luôn khác với thành phần biểu diễn lý thuyết do có sự thay thế đồng hình của ion kim loại Al 3+ , Fe 3+ , Fe 2+ , Mg 2+ … với ion Si 4+ trong tứ diện SiO 4 và Al 3+ trong bát diện AlO 6 . Như vậy thành phần hóa học của MMT ngoài sự có mặt của Si và Al còn thấy các nguyên tố khác như Fe, Zn, Mg, Na, K… trong đó tỷ lệ Al 2 O 3 : SiO 2 từ 1: 2 đến 1: 4 . Ngoài thành phần chính là MMT, trong bentonit còn chứa một số khoáng sét khác như hectorit, saponit, beidelit, nontronit,… và một số khoáng phi sét như canxit, pirit, manhetit, một số muối kim loại kiềm khác và hợp chất hữu cơ. 1.1.2 Cấu trúc của bentonit Cấu trúc không gian mạng lưới của montmorilonit được trình bày trên hình 1. Viện KTHH- Bộ môn Công Nghệ Hữu Cơ - Hóa Dầu Nguyễn Hữu Hà Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Hình 1.1. Cấu trúc không gian mạng lưới của montmorilonit Trong trường hợp lý tưởng, các nguyên tử Si nằm ở tâm của các tứ diện, còn các nguyên tử Al nằm ở tâm các bát diện của MMT. Do MMT có cấu trúc 2:1 dạng diocta nên cấu trúc lớp của MMT đã được hình thành từ hai lá tứ diện liên kết với một lá bát diện ở giữa tạo nên một lớp aluminosilicat. Giữa các lớp aluminosilicat là các cation có khả năng trao đổi bị hydrat hóa. Khoảng cách giữa các lớp trong cấu trúc cơ bản của MMT là 9,6Å, khoảng cách này bị thay đổi ít hay nhiều tùy thuộc vào số lượng, bản chất các cation trao đổi và lượng nước bị hấp phụ, thường có thể đến 15Å. Sơ đồ cấu trúc không gian mạng lưới của MMT ở hình 1.1 là cấu trúc trung hòa điện. Nếu Si 4+ ở tâm tứ diện hay Al 3+ ở tâm bát diện bị thay thế đồng hình bởi các cation dương có điện tích nhỏ hơn thì các mạng lưới đó tích điện âm. Điện tích âm của mạng lưới sẽ được bù trừ bằng các cation mang điện tích dương như Na + , K + , Ca 2+ , Fe 2+ , Mg 2+ ở khoảng không gian giữa các lớp. Các cation này có khả năng trao đổi với các cation kim loại hoặc cation hữu cơ khác. Như vậy dung lượng trao đổi cation của MMT tương đương với điện tích của các lớp. 1.1.3. Tính chất của bentonit 1.1.3.1. Tính chất trao đổi ion Đặc trưng cơ bản của bentonit là khả năng trao đổi ion do trên bề mặt của các lớp sét có các trung tâm (O, OH) mang điện tích âm có khả năng hấp phụ và trao đổi cation. Viện KTHH- Bộ môn Công Nghệ Hữu Cơ - Hóa Dầu Nguyễn Hữu Hà Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồng thời, tính chất đó có được là do sự thay thế đồng hình của các cation. Ví dụ như khi Si 4+ trong mạng tứ diện bị thay thế bởi Al 3+ hoặc Fe 3+ , hoặc Al 3+ trong mạng bát diện bị thay thế bởi Mg 2+ , Fe 3+ , Cr 3+ , Zn 2+ , thì sự thay thế các ion điện tích cao này bằng các ion điện tích thấp hơn sẽ gây ra sự thiếu hụt điện tích dương trong cấu trúc tứ diện và bát diện tạo ra điện tích âm trên bề mặt phiến sét. Đối với bentonit, sự thay thế đồng hình chủ yếu xảy ra trong lớp bát diện, ở giữa hai lớp tứ diện của phiến sét. Do đó liên kết của cation với bề mặt lớp sét là liên kết yếu và các cation đó có thể bị thay thế bởi các cation khác. Khả năng trao đổi mạnh hay yếu phụ thuộc vào lượng điện tích âm bề mặt và số lượng ion trao đổi. Nếu số lượng điện tích âm càng lớn, số lượng cation trao đổi càng lớn thì dung lượng trao đổi càng lớn. Khả năng trao đổi ion của lớp aluminosilicat còn phụ thuộc vào điện tích và bán kính ion của cation trao đổi. Cation có điện tích thấp dễ trao đổi hơn cation có điện tích cao: Me + > Me 2+ > Me 3+ Đối với cation cùng điện tích, bán kính ion càng nhỏ thì khả năng trao đổi càng lớn, có thể sắp xếp theo trật tự sau: Li + > Na + > K + > Cu 2+ > Fe 2+ > Al 3+ Tuy nhiên khả năng trao đổi của bentonit chủ yếu vẫn phụ thuộc vào điện tích âm bề mặt và điện tích âm trong mạng lưới. Bề mặt của bentonit gồm bề mặt trong và bề mặt ngoài. Khả năng trao đổi ion bề mặt ngoài phản ánh kích thước hạt tinh thể, phụ thuộc vào sự đứt gãy liên kết và khuyết tật bề mặt. Kích thước hạt càng nhỏ thì khả năng trao đổi càng lớn. Khả năng trao đổi ion bề mặt trong phản ánh lượng điện tích âm trên mạng lưới và khả năng hấp phụ của bentonit. Nó phụ thuộc vào lượng cation bù trừ trong mạng lưới. Số lượng cation càng lớn thì khả năng trao đổi càng lớn. Dung lượng cation trao đổi dao động từ 80 đến 150 meq/100g. Dung lượng trao đổi anion dao động từ 15 đến 40 meq/100g. Viện KTHH- Bộ môn Công Nghệ Hữu Cơ - Hóa Dầu Nguyễn Hữu Hà Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Sự trao đổi ion của bentonit còn liên quan đến sự thay thế các nguyên tử hyđro trong các nhóm hyđroxyl của montmorilonit. Theo một số nghiên cứu thì ở đỉnh của các tứ diện SiO 2 hướng ra ngoài của lớp cấu trúc, các nguyên tử oxi được thay thế bởi các nhóm hiđroxyl và các nhóm này đảm nhiệm việc duy trì liên kết yếu giữa các lớp và góp phần vào sự cân bằng điện tích. Ngoài ra trong cấu trúc của bentonit còn có các nhóm hiđroxyl khác nằm ở đỉnh các bát diện. Trong sáu đỉnh của bát diện có hai đỉnh là nhóm OH còn bốn đỉnh kia là oxi, trong đó nhóm hiđroxyl của liên kết Si – OH không có khả năng trao đổi hiđro. Nhóm hiđroxyl của liên kết Al – OH có tính axit yếu nên khả năng trao đổi yếu. Nhóm Si – O –Al có tính trao đổi mạnh nên có tính quyết định đến trao đổi cation H + . 1.1.3.2. Tính chất trương nở Khi nước, các phân tử phân cực hoặc các cation bị hấp phụ vào khe trống giữa các lớp sẽ làm tăng chiều dày lớp cấu trúc, tính chất này gọi là tính chất trương nở. Mức độ trương nở phụ thuộc vào bản chất khoáng sét, cation trao đổi, sự thay thế đồng hình của các ion trong các lớp và sự có mặt của các ion, các phân tử phân cực trong môi trường phân tán. Lượng nước được hấp phụ vào giữa các lớp sét phụ thuộc vào khả năng hydrat hóa của các cation trao đổi. Khi bentonit hấp phụ hơi nước hay tiếp xúc với nước, các phân tử nước phân cực sẽ thâm nhập vào bên trong các lớp, làm khoảng cách này tăng lên ít nhất 14÷15Å tùy thuộc vào loại bentonit và lượng nước bị hấp phụ. Sự tăng khoảng cách d 001 được giải thích là do sự hydrat hóa của các cation giữa các lớp. Độ trương nở của bentonit phụ thuộc vào bản chất cation trao đổi trên bề mặt lớp sét. Ví dụ, ion Na + với điện tích +1 có thể liên kết với một tâm tích điện âm trên mặt lớp sét. Do vậy khi bị hyđrat hóa, bentonit Na có khả năng trương nở từ khoảng cách ban đầu giữa 2 phiến sét là từ 9,2Å đến ít nhất 17Å. Trong môi trường kiềm bentonit-Na bị hiđrat hóa mạnh hơn, lớp nước hấp phụ tăng mạnh. Do vậy trong môi trường kiềm, huyền phù bentonit-Na rất bền vững. Viện KTHH- Bộ môn Công Nghệ Hữu Cơ - Hóa Dầu Nguyễn Hữu Hà Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Cation Ca 2+ liên kết với 2 tâm tích điện âm trên 2 phiến sét do vậy khi bentonit-Ca bị hydrat hóa, khoảng cách giữa 2 phiến sét chỉ tăng từ 12,1Å đến 17Å. Điều này hạn chế sự trương nở hay khả năng tạo độ nhớt của bentonit-Ca. Độ trương nở của bentonit-Ca từ 100 đến 150%, đối với bentonit-Na độ trương nở lớn hơn. 1.1.3.3. Tính hấp phụ Tính chất hấp phụ của bentonit được quyết định bởi đặc tính bề mặt và cấu trúc lớp của chúng. Với kích thước hạt nhỏ hơn 2µm và có cấu trúc mạng tinh thể dạng lớp nên bentonit có bề mặt riêng lớn. Diện tích bề mặt của bentonit gồm diện tích bề mặt ngoài và diện tích bề mặt trong. Diện tích bề mặt trong được xác định bởi bề mặt của khoảng không gian giữa các lớp trong cấu trúc tinh thể. Bề mặt ngoài phụ thuộc vào kích thước hạt. Sự hấp phụ bề mặt trong của bentonit có thể xảy ra với chất bị hấp phụ là các ion vô cơ, các chất hữu cơ ở dạng ion hoặc chất hữu cơ phân cực. Các chất hữu cơ phân cực có kích thước và khối lượng nhỏ bị hấp phụ bằng cách tạo liên kết trực tiếp với các cation trao đổi nằm giữa các lớp hoặc liên kết với các cation đó qua liên kết với nước hoặc liên kết với các trung tâm mang điện tích trên bề mặt các lớp sét. Nếu các chất hữu cơ phân cực có kích thước và khối lượng phân tử lớn, chúng có thể kết hợp trực tiếp vào vị trí oxi đáy của tứ diện trong mạng lưới tinh thể bằng lực Van der Walls hoặc liên kết hiđro. Sự hấp phụ các chất hữu cơ không phân cực, các polime và đặc biệt là vi khuẩn chỉ xảy ra trên bề mặt ngoài của bentonit . Do bentonit có cấu trúc lớp và độ phân tán cao nên có cấu trúc xốp phức tạp và bề mặt riêng lớn. Cấu trúc xốp ảnh hưởng rất lớn đến tính chất hấp phụ của các khoáng sét, đặc trưng của nó là tính chọn lọc đối với chất bị hấp phụ. Chỉ có phân tử nào có đường kính đủ nhỏ so với lỗ xốp thì mới chui vào được. Dựa vào điều này người ta có thể dùng bentonit hoạt hóa làm vật liệu tách chất. Đây cũng là một điểm khác nhau giữa bentonit và các chất hấp phụ khác. 1.1.3.4. Tính kết dính Khi trộn với nước, bentonit sẽ có khả năng kết dính mạnh nên từ thời xa xưa con người đã biết sử dụng loại sét này để nặn thành các vật dụng nhằm mục đích phục vụ đời Viện KTHH- Bộ môn Công Nghệ Hữu Cơ - Hóa Dầu Nguyễn Hữu Hà Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội sống. Lợi dụng tính chất kết dính này, trong các xưởng đúc gang, bentonit được dùng làm chất kết dính để vê quặng bột thành viên trước khi đưa vào lò nung, hoặc làm chất kết dính trong khuôn cát để đúc. 1.1.3.5. Tính trơ Bentonit trơ và bền hóa học nên không độc, có thể ăn được. Người ta dùng bentonit làm chất độn trong dược phẩm, thức ăn gia súc, mỹ phẩm, làm chất lọc sạch và tẩy màu cho bia, rượu vang và mật ong 1.1.3.6. Tính nhớt và dẻo Do có cấu trúc lớp, có độ xốp cao, có khả năng trương nở mạnh trong nước nên bentonit có tính nhớt và dẻo. Do có các tính chất này mà bentonit được sử dụng làm phụ gia bôi trơn mũi khoan, gia cố thành của lỗ khoan, làm phụ gia trong xi măng Portland, chế vữa và chất dính kết đặc biệt. 1.1.4. Ứng dụng của bentonit 1.1.4.1. Làm chất xúc tác trong các quá trình tổng hợp hữu cơ Do có độ axit cao nên bentonit có thể được dùng làm chất xúc tác trong các phản ứng hữu cơ. Bề mặt của bentonit mang điện tích âm do sự thay thế đồng hình của các ion Si 4+ bằng ion Al 3+ ở tâm tứ diện và ion Mg 2+ thay thế ion Al 3+ ở tâm bát diện. Các ion thay thế Al 3+ , Mg 2+ có khả năng cho điện tử nếu tại đó điện tích âm của chúng không được bù trừ bởi các ion dương. Do vậy tâm axit Lewis được tạo thành từ ion Al 3+ và ion Mg 2+ ở các đỉnh, các chỗ gãy nứt và các khuyết tật trên bề mặt bentonit. Nếu lượng Al 3+ và Mg 2+ tăng lên ở bề mặt bentonit sẽ làm tăng độ axit Lewis của chúng. Trên bề mặt bentonit tồn tại các nhóm hiđroxyl. Các nhóm hiđroxyl có khả năng nhường proton để hình thành trên bề mặt bentonit những tâm axit Bronsted. Số lượng nhóm hiđroxyl có khả năng tách proton tăng lên sẽ làm tăng độ axit trên bề mặt của bentonit. Viện KTHH- Bộ môn Công Nghệ Hữu Cơ - Hóa Dầu Nguyễn Hữu Hà Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trong các vật liệu sét chống (pillared clays), giữa cột chống và các lớp aluminosilicat của bentonit có những liên kết cộng hóa trị thực sự. Các liên kết này dẫn đến sự giải phóng các phân tử nước và proton làm tăng độ axit và bền hóa cấu trúc của bentonit chống. Việc biến tính bentonit bằng phương pháp trao đổi cation kim loại đa hóa trị như Ti 4+ , Zr 4+ , Al 3+ , Si 4+ , tạo ra vật liệu sét chống có độ axit và độ xốp cao hơn, có khả năng xúc tác cho một số phản ứng hữu cơ. Ví dụ; việc sử dụng sét chống làm chất xúc tác axit rắn trong phản ứng hữu cơ ở pha lỏng thuận lợi hơn nhiều so với axit lỏng. Sau khi kết thúc phản ứng chỉ cần lọc hỗn hợp phản ứng có thể tách chất xúc tác rắn ra khỏi hỗn hợp phản ứng. Ngoài ra, do bentonit có khả năng hấp phụ cao nên có thể hấp phụ các chất xúc tác trên bề mặt trong giữa các lớp. Vì vậy, bentonit được sử dụng làm chất mang xúc tác cho nhiều phản ứng tổng hợp hữu cơ. 1.1.4.2. Làm vật liệu hấp phụ Bentonit được dùng rộng rãi làm chất hấp phụ trong nhiều ngành công nghiệp. Trong công nghiệp lọc dầu, lượng bentonit được sử dụng với lượng rất lớn, bao gồm bentonit tự nhiên và bentonit đã hoạt hóa. Lượng bentonit tự nhiên tiêu tốn cho quá trình lọc dầu là 25% khối lượng dầu và lượng bentonit đã hoạt hóa bằng 10% khối lượng dầu. Việc sử dụng bentonit làm chất hấp phụ ưu việt hơn hẳn phương pháp cũ là phương pháp rửa kiềm. Lượng bentonit mất đi trong quá trình tinh chế chỉ bằng 0,5% lượng dầu được tinh chế. Ngoài ra, phương pháp dùng bentonit còn có mức hao phí dầu thấp do tránh được phản ứng thủy phân. Trong công nghiệp hóa than, bentonit được sử dụng để tinh chế benzen thô và các bán sản phẩm khác. Với tư cách là một chất hấp phụ đặc biệt tốt, bentonit có thể tạo ra các dung dịch khoan với chất lượng đặc biệt cao và chi phí nguyên liệu thấp. Vì thế, cùng với sự phát triển của ngành thăm dò và khai thác dầu, lượng bentonit được sử dụng trong việc chế tạo Viện KTHH- Bộ môn Công Nghệ Hữu Cơ - Hóa Dầu Nguyễn Hữu Hà [...]... từ các hố hoặc từ bari lơ lửng trong dung dịch khoan dao động từ 5 đến 25 Ib / thùng (14 đến 70 kg/m3) 2.3 Dung dịch bentonite trong khoan cọc nhồi • • C ọc khoan nhồi đường kính lớn hơn 0,80m đang được áp dụng làm móng cọc sâu cho các công trình cầu lớn Công nghệ thi công cọc khoan nhồi dùng dung dịch bentonit để làm nổi mùn khoan và giữ cho thành vách không sụt lở Dung dịch bentonit là sản phẩm hỗn... có thể ảnh hưởng tới tự nhiên và số nguyên liệu được sử dụng trong dung dịch khoan Trong các cuộc điều tra trước đó, việc sử dụng hóa chất trong dung dịch khoan lien quan đến hiệu quả của công nghệ khoan sẽ phát triển dựa thành phần của dung dịch khoan đã được ghi nhận Tầm quan trọng của công nghiệp khoan trong những năm Viện KTHH- Bộ môn Công Nghệ Hữu Cơ - Hóa Dầu Nguyễn Hữu Hà Đồ án tốt nghiệp Trường... Dầu Nguyễn Hữu Hà Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội + dung dịch khoan là không khí + dung dịch khoan dạng bọt + dung dịch khoan là nước + dung dịch khoan gốc dầu +dung dịch khoan gốc polyme tổng hợp (olefin và este) 2.1.2 Phân loại * Dung dịch khoan gốc nước Các hạt rắn lơ lửng trong nước hoặc nước muối Dầu được nhũ hoá trong nước, nước là pha liên tục Hạt rắn thường là khoáng sét và chất... kiềm chế sự gia tăng trong chi phí khoan bằng cách thiết kế dung dịch khoan làm giảm thời gian cần thiết để khoan xuyên (nhanh hơn và lỗ ít hơn) 2.2.1 Nước • Nước là một chất rất quan trọng cần phải có trong dung dịch khoan Nó hạn chế không khí xâm nhập vào dung dịch khoan và vì thế rất ít khi người ta khoan với không khí khô Nước đóng vai trò quan trọng trong hiệu suất của dung dịch khoan • So sánh sự... Nội dung dịch khoan ngày càng tăng Ngày nay ở Mỹ, lượng bentonit được sử dụng làm dung dịch khoan chiếm tới 40% tổng sản lượng bentonit của nước này Các chức năng quan trọng của bentonit trong dung dịch khoan là: + Làm tăng khả năng lưu chuyển của dung dịch khoan do có độ nhớt cao ngay cả khi nồng độ chất rắn thấp + Tạo huyền phù với các tác nhân và mùn khoan gây lắng khi ngừng lưu chuyển dung dịch khoan. .. khi khoan Tổn thất áp suất cao khi: - Dung dịch có tỉ trọng lớn Dung dịch có độ nhớt lớn Thành phần rắn trong mùn khoan cao 2.2 Thành Phần dung dịch khoan gốc nước Trong năm mươi năm kể từ khi ra đời của ngành công nghiệp dung dịch khoan, số lượng sản phẩm đã tăng từ lên một nửa cho tới gần 1.400 chất phụ gia Nghiên cứu thành phần dung dịch khoan để những cơ quan quản lý quan tâm đến các tác động môi... mục đích trên - Ngoài việc rửa lỗ khoan bằng chất lỏng, còn dùng chất khí để rửa lỗ khoan, thực hiện đầu tiên vào 1918 2.1.1 Định nghĩa Dung dịch khoan là bất kỳ dung dịch nào được tuần hoàn hoặc bơm từ bề mặt vào cần khoan, chòong khoan và quay lại bề mặt khoảng không vành xuyến trong công tác khoan Dung dịch khoan có thể là chất lỏng hoặc khí Viện KTHH- Bộ môn Công Nghệ Hữu Cơ - Hóa Dầu Nguyễn Hữu Hà... florua … • Khoan giếng theo phương pháp khoan xoay tuần hoàn thuận và khoan ngoạm, dung dịch bentonit được đùng để giữ cho thành vách không bị sụt lở • Khoan giếng theo phuững pháp khoan xoay tuần hoàn thuận và khoan đập, dung dịch bentonit được dùng để giữ cho thành vách không sụt lở và làm nổi mùn khoan Các loại đất nền khác nhau , các phương pháp khoan khác nhau yêu cẩu tinh năng của dung dịch bentonit... của dung dịch Độ nhớt của dung dịch thưởng dùng trong phạm vi từ 18 Pa-sec đến 30Pa-sec (hay centipoa theo CMB-5) Dung dịch có độ nhớt cao thi khả năng chống thấm và làm nổi mùn khoan tốt Nhưng độ nhớt cao tại dễ làm tắc bơm vữa, lọc sạch dung dịch, rửa lỗ khoan có khó khăn, làm chậm tốc độ khoan 2.3.2 ứng suất cắt tĩnh Ứng suất cắt tĩnh là ngoại lực nhỏ nhất làm cho dung dịch từ trạng thái tĩnh bắt... các hạt sét có sẵn - 1905, dung dịch sét đã được dùng để rửa lỗ khoan trong giếng khoan đầu tiên ở Texas - 1921, ôxit sắt xay nhỏ được dùng để làm nặng dung dịch ở bang Arkansas và bang Louissiana (Mỹ) Sau đó, barit được tìm thấy có khả năng làm nặng dung dịch tốt hơn - Đồng thời với việc làm nặng dung dịch người ta tìm ra xút (NaOH) và aluminat natri để làm ổn định dung dịch và giữ các hạt chất làm . vực mới này nhằm tạo ra dung dịch khoan gốc nước có tính chất ưu việt, tôi đã chọn đề tài: Nghiên cứu phát triển hệ dung dịch khoan, ứng dụng trong xây dựng khoan cọc nhồi làm luận văn tốt nghiệp. khoan là không khí + dung dịch khoan dạng bọt + dung dịch khoan là nước + dung dịch khoan gốc dầu +dung dịch khoan gốc polyme tổng hợp (olefin và este) 2.1.2 Phân loại * Dung dịch khoan gốc nước Các. Đặc biệt trong xây dựng, Bentonit được biết với nhiều đặc tính quý được sử dụng rộng rãi trong công nghệ khoan, xây dựng. Bentonit có tác dụng giữ ổn định Viện KTHH- Bộ môn Công Nghệ Hữu Cơ