giáo trình dung dịch khoan và SG

1 XNLD VIETSOVPETRO __________________________________ GIÁO TRÌNH DUNG DỊCH KHOAN & SG Tài liệu lưu hành nội bộ XNLD VIETSOVPETRO Tái bản lần thứ nhất Vũng Tàu, 10/2010 2 XNLD VIETSOVPETRO __________________________________ GIÁO TRÌNH DUNG DỊCH KHOAN & SG Tài liệu lưu hành nội bộ XNLD VIETSOVPETRO Tái bản lần thứ nhất Nhóm tác giả: Phòng Dung dịch –XNKhoan & SG: T.S. Hoàng Hồng Lĩnh Trưởng Phòng Dung dịch XNK&SG - Chủ biên K.S. Nguyễn Xuân Ngọ Nguyên Trưởng Phòng Dung dịch - XNK&SG K.S. Đặng Đình Hà Chuyên viên 5 Phòng dung dịch - XNK&SG K.S. Trần Mạnh Tường Chuyên viên 5 Phòng dung dịch - XNK&SG K.S. Trần Vũ Khôi Chuyên viên 4 Phòng dung dịch - XNK&SG Phòng Thí nghiệm dung dịch Viện NCKH & TK: T.S. Ngô Văn Tự Nguyên Trưởng Phòng TN Dung dịch - Viện NCKH & TK Th.S. Phạm Thu Giang Kỹ sư 7 Phòng TN dung dịch - Viện NCKH&TK Cùng sự cộng tác của tập thể CBCNV chuyên ngành DD - LDDK Vietsovpetro Vũng tàu 10/2010 3 MỤC LỤC TT Nội dung Trang 1 Phần mở đầu 6 2 Chƣơng I: Đại cƣơng về dung dịch khoan 10 1.1. Chức năng của dung dịch khoan 10 1.2. Phân loại dung dịch và ứng dụng 15 1.3. Tính chất của dung dịch nói chung và quan hệ của chúng với các chức năng 24 1.4. Phương pháp tuần hoàn dung dịch trong giếng khoan 30 1.5. Chế độ dòng chảy của dung dịch khoan 31 1.6. Các hoá phẩm chính để điều chế dung dịch khoan và các chức năng của chúng 33 1.7. Ảnh hưởng của dung dịch đến các thành hệ đất đá 42 3 Chƣơng II: Khái quát đặc điểm cấu trúc địa chất của mỏ Bạch hổ 44 2.1. Khái quát đặc điểm các cột địa tầng 44 2.2. Đặc tính các thành hệ chứa nhiều sét tại mỏ Bạch Hổ 47 2.3. Các hệ dung dịch sử dụng thi công trong một GK ở mỏ BH và Rồng 49 4 Chƣơng III: Vấn đề mất ổn định thành giếng khoan và một số giải pháp ngăn ngừa, khắc phục liên quan đến dung dịch nhằm nâng cao độ ổn định thành giếng khoan 50 3.1. Những nguyên nhân chủ yếu gây mất ổn định thành giếng 51 3.2. Thành phần và cấu trúc của sét – Một số tác nhân quan trọng ảnh hưởng đến độ ổn định của sét 55 3.3. Cơ sở khoa học để nâng cao khả năng ức chế sét 66 3.4. Một số vấn đề liên quan đến dung dịch nhằm nâng cao độ ổn định thành giếng khi thi công khoan 74 5 Chƣơng IV: Các hệ dung dịch khoan đƣợc XNLD “Vietsovpetro” sử dụng và một số hệ dung dịch khác đang đƣợc áp dụng trên thế giới và tại Việt Nam 76 4.1. Các hệ dung dịch khoan được XNLD “Vietsovơpetro” sử dụng 76 4.1.1. Hệ dung dịch Polime sét 76 4.1.2. Hệ dung dịch polime ít sét Poliacrilamid (PAA) 80 4.1.3. Hệ dung dịch ức chế Lignosufonat 82 4.1.4. Hệ ức chế phân tán Lignosufonat – Phèn nhôm Kali (FCL/AKK) 87 4.1.5. Hệ ức chế kỵ nước polime silic hữu cơ 93 4.1.6. Hệ dung dịch ức chế phèn nhôm kali cùng polime silic hữu cơ (COR) và polyalkylen glycol(PAG) hệ PNK – COP & PAG 96 4.1.7. Hệ polime ít sét PAA-COR 100 4.1.8. Hệ ức chế polime KCL / GLYCOL 103 4.1.9. Hệ dung dịch silic 108 4 4.1.10. Hệ dung dịch polime ít sét có bổ sung chất hoạt tính bề mặt (ПMГP + ПAB) 112 4.1.11. Công nghệ điều chế và xử lý dung dịch nước biển tại giàn khoan 113 4.1.12. Dung dịch hoàn thiện giếng 120 4.1.13. Dung dịch sửa chữa giếng 120 4.1.14. Dung dịch packer 121 4.2. Một số hệ dung dịch mới ức chế sét đang được các nhà thầu quốc tế sử dụng 121 4.2.1. Các nhà thầu khoan quốc tế và các hệ dung dịch đang được sử dụng để thi công khoan. 122 4.2.2. Giới thiệu một số hệ dung dịch ức chế sét được các công ty khoan dầu khí quốc tế áp dụng tại Việt Nam và trên thế giới 124 6 Chƣơng V: Hệ thống làm sạch dung dịch khoan 137 5.1. Giới thiệu chung 137 5.2. Hệ thống sàng rung 138 5.3. Máy tách cát, tách bột và tách bùn 141 5.4. Máy li tâm 148 5.5. Máy tách khí 152 7 Chƣơng VI: Những phức tạp thƣờng xảy ra trong quá trình thi công khoan và một số giải pháp phòng chống 155 6.1. Giới thiệu khái quát 155 6.2. Dầu khí phun và “kick” hoặc khí CO 2 , H 2 S xâm nhập 158 6.3. Mất dung dịch khoan 161 6.4. Kẹt cần khoan 188 8 Chƣơng VII: Thiết bị và phƣơng pháp đo các thông số dung dịch khoan 196 7.1. Dụng cụ đo tỷ trọng dung dịch khoan. 197 7.2. Phễu đo độ nhớt 198 7.3. Máy đo lưu biến 200 7.4. Dụng cụ đo độ thải nước ở nhiệt độ phòng 203 7.5. Thiết bị đo độ thải nước động ở nhiệt độ và áp suất cao 205 7.6. Thiết bị đo pha rắn, hàm lượng dầu, hàm lượng chất bôi trơn 206 7.7. Dụng cụ đo hàm lượng cát 207 7.8. Dụng cụ đo hàm lượng (K + ) 208 7.9. Dụng cụ đo độ dính của vỏ bùn 209 7.10. Thiết bị đo khả năng bôi trơn 210 7.11. Lò nung mẫu quay 211 7.12. Lò nung CARBOLITE (TYPE – 201) 212 7.13. Hệ thống cân phân tích: Model – SA 310 và SL1000 213 7.14. Thiết bị nén mẫu lõi CHANDLER ENGINEERING - 4207 214 7.15. Phương pháp xác định pH 215 5 7.16. Hộp phân tích hoá chất (hàm lượng keo và ion Ca ++ , CL - , …) 216 9 Chƣơng VIII: Phân tích hoá học trong dung dịch khoan 217 8.1. Khái niệm về phân tích hoá học 217 8.2. Hướng dẫn phân tích các thông số hoá học của dung dịch khoan 221 8.3. Các chất xâm nhiễm vào dung dịch và xử lý 237 10 Chƣơng IX: An toàn với hoá chất và bảo vệ môi trƣờng 240 9.1. An toàn và vệ sinh lao động 240 9.1.1. Nội quy an toàn hóa chất 240 9.1.2. Tác hại của hóa chất độc vào cơ thể 241 9.1.3. An toàn về hóa chất 242 9.1.4. An toàn về hóa chất khoan và sửa giếng 247 9.2. Bảo vệ môi trường trong việc tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí 249 9.2.1. Khái niệm về môi trường 249 9.2.2. Những chức năng cơ bản của môi trường 250 9.2.3. Bảo vệ môi trường 250 9.2.4. Ô nhiễm môi trường 251 9.2.5. Tiêu chuẩn môi trường 252 9.2.6. Biển và sự ô nhiễm 252 9.2.7. Thải hóa chất, dung dịch khoan và mùn khoan 255 9.3. Một số ký hiệu cảnh báo an toàn 260 11 Tài liệu tham khảo 262 6 PHẦN MỞ ĐẦU Giáo trình này được sử dụng cho công tác đào tạo tại XNLD Vietsovpetro với những đối tượng là: 1- Đội trưởng và chánh kỹ sư đội khoan có nhu cầu tìm hiểu thêm về dung dịch 2- Đốc công khoan có nhu cầu đào tạo về dung dịch. 3- Kỹ sư dung dịch mới vào nghề. 4- Thợ dung dịch bậc 5 thi lên bậc 6 và thợ dung dịch ở các bậc khác. 5- Những cán bộ công nhân viên cần đào tạo nghề hai về dung dịch theo yêu cầu sản xuất. 6- Kíp trưởng, thợ khoan các bậc khác nhau. Sách được biên soạn dựa vào kinh nghiệm tích lũy từ thực tế thi công dung dịch của nhiều chuyên gia, kỹ sư và thợ dung dịch- XNLD Vietsovpetro, đồng thời còn tham khảo một số tài liệu nghiên cứu về dung dịch khoan, cũng như các kinh nghiệm thực tiễn của những công ty dầu khí nước ngòai đang thi công trên thềm lục địa Việt Nam. Tùy đối tượng đào tạo cụ thể, mà các giảng viên sẽ nhấn mạnh, hoặc lược bỏ một số phần trong quyển sách này. Trong quá trình biên soạn giáo trình này tập thể tác giả đã nhận được nhiều ý kiến đóng góp quí báu của các kỹ sư dung dịch và thợ dung dịch đang làm việc tại các giàn khoan của XNLD. Trong lần tái bản lần thứ nhất này, chúng tôi đã hiệu đính và bổ sung một số thiếu sót, qua sự góp ý của Hội đồng nghiệm thu giáo trình, của chính các tác giả và một số đồng nghiệp. Tập thể tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và tạo điều kiện của Ban lãnh đạo: XNLD Vietsovpetro, XN Khoan & SG, Viện NCKH & TK, Trường KTNV và các đồng nghiệp. Công nghệ rửa giếng khoan là tổ hợp các qui trình và công đọan về điều chế, làm sạch, xử lý và tuần hòan dung dịch khoan. Do nhận thức được ý nghĩa, vai trò và tầm quan trọng của dung dịch rửa giếng khoan nên trong nhiều năm qua trong quá trình thi công các giếng khoan thăm dò và khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ và Rồng. Với đội ngũ và chuyên gia kỹ thuật có nhiều kinh nghiệm thực tế và chuyên ngành dung dịch khoan. XNLD Vietsovpetro đã rất cố gắng tìm tòi, nghiên cứu và đưa vào ứng dụng cho khoan nhiều nguyên vật liệu hóa phẩm và các hệ dung dịch khoan, trong đó có cả các hệ tiên tiến đang được áp dụng trên thế giới và tại thềm lục địa Việt Nam. Sự nỗ lực này đã góp phần đáng kể đảm bảo an tòan cho thi công, nâng cao chất lượng giếng và hiệu quả kinh tế kỹ thuật khi thi công khoan. Như đã biết trong quá trình khoan thăm dò và khai thác giếng khoan dầu khí, kể cả các lọai khóang sản rắn, dung dịch khoan đóng vai trò hết sức quan trọng nhằm đảm bảo sự thành công hoặc thất bại cho giếng khoan. Tuy nhiên, ý nghĩa và sự minh chứng bằng thực tiễn về sự thành công của công nghệ dung dịch khoan vẫn luôn là vấn đề nổi trội so với cơ sở nền tảng lý luận của chúng. Điều này đã được chứng minh qua một giai đọan rất dài, trên cơ sở ứng dụng phát triển của ngành dung dịch rửa, các chuyên gia nghiên cứu ứng dụng công nghệ dung dịch khoan và các nhà thi công đã từng bước tập hợp tòan bộ các công trình nghiên cứu, các sáng kiến 7 cải tiến- các phát minh sáng chế và từ thực tế thi công đã đúc kết thành lý luận nền tảng về công nghệ dung dịch khoan. “Dung dịch là máu của giếng khoan” đó chính là lời tâm huyết của những người thi công khoan. Phần trình bày của nhóm tác giả chuyên ngành dung dịch khoan XNLD Vietsovpetro, trình bày những kiến thức cơ bản và nâng cao của công nghệ dung dịch khoan, trong đó chủ yếu vẫn là công nghệ ứng dụng dung dịch trong quá trình khoan. Trước khi bước sang thập kỷ 20 (trước năm 1900) có rất ít các tư liệu đề cập đến quá trình hình thành và phát triển của lĩnh vực công nghệ dung dịch rửa GK. Vào thời gian đó người ta đã khoan một số GK bằng phương pháp Rôtơ và sử dụng dung dịch tự tạo là các lọai bùn nhão phù hợp để khoan nhiều GK. Về hóa phẩm khoan: Vào thời gian này, người ta chưa quan tâm nhiều đến việc điều chỉnh các thành phần lý hoá của bùn khoan kể cả việc xử lý thực tế cũng không được đề cập tới. Tuy nhiên từ thực tế thi công cho thấy rằng, khi bùn khoan có tỷ trọng thấp dễ dẫn đến phun trào và khi độ thải nước cao sẽ tạo ra lớp vỏ sét dày bám trên thành GK và do đó dễ dẫn đến sự kẹt bộ khoan cụ, lúc này để điều chỉnh các thông số dung dịch, chủ yếu sử dụng nước kỹ thuật. Trong suốt thời gian dài gần 30 năm sau đó, mãi đến năm 1901- lần đầu tiên khoan GK bằng phương pháp Rôtơ và áp dụng dung dịch sét (chưa biến tính). Kể từ năm 1901 trở đi dung dịch sét đã được sử dụng khá phổ biến để khoan các GK bằng phương pháp Rôtơ, tuy nhiên do đến 1913 dung dịch sét vẫn chưa được sử dụng cho các GK đập. Lúc này dung dịch sét được điều chế từ nước lã và 20% sét (tính theo trọng lượng). Dung dịch điều chế được coi như đảm bảo yêu cầu với điều kiện trọng lượng riêng ρ đạt từ 1,05 g/cm 3 - 1,15 g/cm 3 . Cho đến năm 1916 các nhà thi công mới biết được rằng: Dung dịch sét có tính chất đặc dẻo, dễ bơm và bít nhét tốt các tầng cát chảy bở rời, ngăn ngừa sập, sụt thành giếng và phun trào của các vỉa khí. Cho tới năm 1921 lĩnh vực công nghệ dung dịch khoan mới thực sự phát triển. Vào thời gian này các nhà thi công đã bắt đầu tìm kiếm và áp dụng giải pháp sau: Làm nặng dung dịch lên tới =1,22-1,32 g/cm 3 bằng bột sét, nhằm ngăn ngừa sập, sụt lở và phun trào từ các vỉa khí. Tuy nhiên, việc sử dụng sét vừa tăng cao tỷ trọng, vừa làm cho dung dịch trở nên đặc quánh khi bơm vào GK. Nhằm khắc phục những hạn chế trên, cũng trong thời gian này, các nhà thi công đã đưa vào sử dụng bột oxít sắt làm chất tăng trọng cho dung dịch sét để trọng lượng riêng =1,80-2,16 g/cm 3 . Tuy nhiên, do nhược điểm gây bào mòn mạnh các chi tiết máy bơm và bộ khoan cụ, nên vào năm 1922 tác giả Stroit đã nghiên cứu đưa vào sử dụng thực nghiệm Barit làm chất tăng trọng thay thế cho bột oxít sắt. Barit không gây bào mòn, không gây độc hại và có thể tạo cho dung dịch đạt tỷ trọng cao. Do phải dùng lượng chất tăng trọng quá lớn trong dung dịch nên các lọai dung dịch sét tự tạo nguyên khai sẽ không có cấu trúc đủ bền vững để ngăn ngừa Barite sa lắng. Do đó lần đầu tiên vào năm 1929 đã áp dụng các hóa phẩm NaOH và Natri Aluminat để tăng khả năng 8 tạo cấu trúc cho dung dịch sét. Kể từ năm 1929, hàng loạt các phát minh ra đời trong số đó có: Phát minh về sét Bentonit chuyên dụng (sét biến tính). Phát minh về sử dụng sét bột Bentonit và oxit Magie của hai nhà khoa học Mỹ là Crossu và Khartu. Cũng vào thời điểm này đã đưa vào áp dụng một số hóa phẩm điều chỉnh độ nhớt và photphat cao phân tử không ngậm nước. Từ đây, việc sử dụng sét bột Bentonit Wyoming (USA) đã trở nên khá phổ biến do đây là lọai sét có hiệu suất rất cao và là lọai vật liệu sử dụng khá hiệu quả, giá thành thấp, dễ làm tăng độ nhớt biểu kiến, tăng độ bền cấu trúc và làm giảm độ thải nước của bùn khoan. Tuy nhiên, thực tế khi khoan qua các tầng muối ở các khỏang chiều sâu nông tại các bồn trũng phía tây Texas đã nhận thấy rằng Bentonit và một số lọai sét khác không còn tác dụng tạo cấu trúc cho dung dịch khoan để có thể tải mùn khoan lên miệng giếng. Vì những lý do trên vào những năm 1936 đã phát minh lọai sét chịu mặn “antapugit”. Lọai vật liệu này có thể chịu mặn và được dùng để điều chế dung dịch khoan bằng nước biển và nước khóang hóa. Vào năm 1937 đã đưa vào sử dụng các hóa phẩm giảm độ thải nước có nguồn gốc hữu cơ (tinh bột) kết hợp với xút. Năm 1944 đã bắt đầu áp dụng cacboxil metyl xenluloz (CMC) không lên men, để giảm độ thải nước của dung dịch khoan. Từ năm 1945 đưa vào sử dụng hợp chất lignosulphonat, lignin và hàng lọat các hóa phẩm khác nhau được chiết suất từ quá trình sản xuất bột giấy, nhằm làm giảm độ nhớt của dung dịch. Năm 1956 đã chế tạo và đưa vào sử dụng hóa phẩm phêrocrom lignosulphonat và đã nghiên cứu chọn đơn pha chế cho từng lọai hóa phẩm khác nhau. Cùng với quá trình nghiên cứu phát triển và đưa vào áp dụng các sản phẩm để điều chế và xử lý dung dịch khoan, đồng thời nhằm tiến hành thuận lợi cho công tác khoan, các chuyên gia kỹ thuật và các nhà thi công đã nghiên cứu và tìm hiểu kỹ các đặc tính lý hóa của dung dịch khoan. Vào thời gian này đã có rất nhiều công trình nghiên cứu chế tạo thiết bị đo kiểm tra được thực hiện nhằm đưa ra các thiết bị chuyên dụng để đo các thông số và các đặc tính lý hóa của dung dịch khoan như: - Phễu đo độ nhớt được phát hành do Mars vào năm 1930 và sau đó được tiêu chuẩn hóa bởi Viện Dầu khí Mỹ (API). - Năm 1931 phát minh thiết bị do các thông số lưu biến cho dung dịch khoan (tốc độ 600 v/ph; độ bền Gel ở 0 và 10‟). Việc dùng chất tan nhanh là thường xuyên và dung dịch gốc Natrisilicat được dùng để khoan vào tầng sét trương nở. Khoảng năm 1935 biết dùng dụng cụ đo hàm lượng cát trong dung dịch và cũng là lần đầu tiên dung dịch gốc dầu được dùng để khoan vào tầng sản phẩm. Vào năm 1937 dụng cụ tỷ trọng kế (dùng nước xác định) do P.H.Jones chế tạo, được sử dụng rộng rãi. Chất tinh bột ngô cũng được dùng để giảm độ thải nước và cũng trong thời gian này dụng cụ xác định độ thải nước nhờ áp suất lần đầu tiên ra đời. Năm 1952 tác giả Menroze và Ligrentan đã nghiên cứu và chế tạo “nhớt kế quay” Fann. Lọai dụng cụ này có cho phép do độ nhớt cấu trúc, độ nhớt động, ứng suất trượt tĩnh và nhiều thông số khác của hệ dung dịch khoan. Tuy nhiên, đồng hành cùng với sự phát triển trong lĩnh vực chế tạo thiết bị đo các thông số dung dịch 9 khoan, vào đầu năm 1936, Viện dầu khí Mỹ (API) đã nghiên cứu sọan thảo hợp thức hóa và công bố chính thức các phương pháp và tiêu chuẩn kiểm tra hàng lọat các thông số dung dịch khoan, tiêu chuẩn API đã được chính thức công nhận và áp dụng kể từ năm 1937 cho đến nay. Lịch sử phát triển và áp dụng các hệ dung dịch khoan ngay từ những buổi còn sơ khai: Các hệ dung dịch được sử dụng lần đầu tiên để khoan giếng chủ yếu là dung dịch gốc nước. Tuy nhiên do yêu cầu ngăn ngừa tác động nhiễm bẩn và nhằm lưu giữ được các lọai dung dịch nặng, các nhà nghiên cứu và các nhà thi công đã khắc phục bằng cách lựa chọn nhiều lọai dung dịch đặc biệt. Loại dung dịch này được sử dụng lần đầu tiên là hệ dung dịch silicat. Hệ dung dịch silicat đã được sử dụng chính thức từ năm 1930 để khoan qua các tầng đá sét sập lở, các tầng có áp suất vỉa lớn và các tầng có chứa nước muối bão hòa. Sau này nhờ có sự tìm tòi nghiên cứu, người ta đã đưa vào sử dụng vôi nung (CaO) thay thế dần cho Silicat Natri, từ 1949-1953, dung dịch Silicat Natri hầu như không còn được sử dụng. Năm 1945, đưa vào áp dụng dung dịch gốc dầu (hàm lượng dầu từ 8-15%) chủ yếu là dầu Diezen. Dung dịch nhũ tương dầu mỏ được đưa vào sử dụng từ năm 1950 với hàm lượng dầu chiếm từ 25-70%. Năm 1953, công bố kết quả áp dụng dung dịch gipsơ gốc sét được xử lý cùng với Ferocromlignosulfonat. Năm 1955, đưa vào sử dụng dung dịch có xử lý thêm chất HTBM. Hệ dung dịch ức chế lignosulfonat- Kali clorua (LS/KCl) đã được đưa vào áp dụng từ năm 1975. Năm 1980 nghiên cứu và đưa vào áp dụng hệ dung dịch ức chế polyme phi sét (PHPA/KCl). Hệ ức chế polyme phi sét polyacrilamid thủy phân từng phần-Kali Clorua. Năm 1990, bắt đầu đưa vào ứng dụng hệ dung dịch gốc dầu tổng hợp. Hiện nay trên thế giới tuỳ điều kiện thực tế, mà có nơi sử dụng hệ dung dịch gốc nước, có nơi lại áp dụng hệ dung dịch gốc dầu Ngành công nghiệp khoan thăm dò và khai thác dầu khí Việt Nam ra đời từ những năm 70 thế kỷ 20 với cái nôi là XNLD “Vietsovpetro”. Trong những năm qua XNLD “Vietsovpetro” đã đào tạo nên một đội ngũ dung dịch gồm kỹ sư, kỹ thuật viên, công nhân chuyên ngành rất vững về chuyên môn, có thể tự đảm đương thi công dung dịch tại các giàn khoan XNLD và cả một số giàn khoan XNLD thuê. Quyển sách này trình bày những kiến thức cơ bản, một số kiến thức nâng cao về dung dịch khoan và phương pháp xử lý thực địa chủ yếu trong quá trình thi công với các hệ dung dịch đã và đang áp dụng tại XNLD “Vietsovpetro”. Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhằm tiếp cận với nhiều đối tượng đào tạo, nhiều nguồn thông tin, nhiều quan điểm khác nhau …, nên chắc chắn giáo trình này không thể tránh khỏi những sai sót, hạn chế và chưa làm thoả mãn hoàn toàn các độc giả. Nhóm tác giả rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp quý báu của người đọc, để lần tái bản sau được tốt hơn. Xin chân thành cám ơn. 10 CHƯƠNG I ĐẠI CƯƠNG VỀ DUNG DỊCH KHOAN 1.1. Chức năng của dung dòch khoan Trong quá trình tiến hành thi công các giếng khoan, dung dòch khoan giữ một vai trò rất quan trọng, và là một thành phần không thể thiếu trong thi công khoan, vì nó đảm nhận các chức năng chính sau.  Rửa sạch đáy giếng khoan và vận chuyển mùn khoan.  Giữ mùn khoan ở trạng thái lơ lửng khi ngừng tuần hoàn.  Gia cố thành giếng khoan.  Khống chế sự xâm nhập của các chất lỏng và khí từ vỉa vào giếng.  Làm mát và bôi trơn bộ khoan cụ.  Tác động phá hủy đất đá.  Truyền năng lượng cho động cơ đáy.  Truyền dẫn thông tin đòa chất lên bề mặt Ta tiến hành xem xét chi tiết từng chức năng chính của dung dòch khoan. 1.1.1. Rửa sạch đáy giếng khoan và vận chuyển mùn khoan Đi đôi với quá trình phá hủy đất đá là quá trình giải phóng mùn khoan ở đáy giếng khoan. Nếu mùn khoan được làm sạch khỏi đáy thì dụng cụ phá hủy mới có điều kiện tiếp xúc phá hủy liên tục đất đá và như vậy vận tốc khoan mới có điều kiện tăng lên. Nếu mùn khoan được làm sạch, giảm thiểu sự cố, phức tạp trong quá trình khoan như : kẹt bộ khoan cụ, tốc độ cơ học giảm… Nhìn chung quá trình làm sạch đáy và vận chuyển mùn khoan phụ thuộc vào:  Vận tốc đi lên của dòng dung dòch.  Tính chất dung dòch sử dụng.  Hình dạng và kích thước của hạt mùn. Để xem xét khả năng tải mùn khoan của dung dòch ta có công thức sau: + Nếu chế độ dòng chảy của dung dòch là chế độ chảy rối ta có công thức Rittinger: [...]... dung dịch hỗn hợp (khơng khí, sương, bọt hoặc khí) 1.2.2.1 Hệ khơng phân tán Hệ khơng phân tán bao gồm các loại dung dịch mở lỗ khoan, dung dịch tự tạo và các loại dung dịch ít xử lý khác Nhìn chung các hệ dung dịch này được sử dụng để khoan các GK nơng, khoan ống dẫn hướng hoặc định hướng Đối với các hệ dung dịch này khơng được phép xử lý các chất làm lỗng để làm phân tán các cấu tử sét hoặc mùn khoan. .. Glydrill (MI SWACO) và hệ KOP (Vietsovpetro)…vv, đang được áp dụng phổ biến để khoan qua các hệ tầng phi sét có nhiệt độ đáy giếng cao, kể cả khoan các GK có góc nghiêng lớn (>45o) 1.2.2.6 Hệ dung dịch muối Bao gồm các loại dung dịch muối và muối bão hòa; hàm lượng NaCl trong dung dịch xấp xỉ bằng 190 mg/l (dung dịch muối bão hòa) và chúng thường được khoan qua các vỉa muối Các hệ dung dịch muối có hàm... thành hệ và chương trình thiết kế dung dịch khoan Bên cạnh các muối kim loại đơn hóa trị, trong thành phần của các hệ còn đưa vào các hóa phẩm thơng dụng để làm tăng độ nhớt, tăng khả năng làm sạch giếng hoặc giảm độ thải nước của dung dịch khoan như sét antapugit, CMC, tinh bột và các loại khác… 1.2.2.7 Dung dịch gốc dầu mỏ Dung dịch gốc dầu mỏ là các hệ dung dịch có tính ổn định và khả năng ức chế... của dung dịch gốc tổng hợp là kém bền vững ở điều kiện nhiệt độ cao 1.2.2.9 Dung dịch khơng khí, sƣơng bọt và khí Đây là các hệ dung dịch có chứa khơng khí, chất tạo khí, tạo sương hoặc các hóa phẩm tạo bọt Các hệ dung dịch này thường được khoan các GK qua các địa tầng có biểu hiện mất dung dịch hoặc có áp suất dị thường thấp 22 Bảng 1.1: Phân loại các hệ dung dịch theo IADC Số tt Tên gọi hệ dung dịch. .. vơi từ 3-5kg/m3 và độ pH =11-12, gọi là dung dịch vơi có nồng độ thấp và khi hàm lượng vơi đạt tới 15-45kg/m3 gọi là dung dịch vơi có nồng độ cao Các sản phẩm chun dụng cũng được đưa vào sử dụng để kiểm sốt các đặc tính kỹ thuật của hệ dung dịch Canxi Các hệ dung dịch Canxi rất chịu bền muối và bền Anhydrit tuy nhiên chúng dễ bị kết keo và đơng đặc ở điều kiện nhiệt độ cao 1.2.2.4 Dung dịch Polime Nói... phụ thuộc vào tính chất tầng chứa và giá thành điều chế Trong nhiều trường hợp, dung dòch khoan được sử dụng lại để giảm chi phí giếng khoan song lại tăng nguy cơ nhiễm bẩn tầng chứa 1.2.1.2 Dung dòch gốc dầu Dung dòch gốc dầu thường được dùng để khoan vào tầng chứa và là dung dòch hoàn thiện giếng rất tốt * Các ưu điểm của dung dòch khoan gốc dầu 16 - Kiểm soát dễ dàng các đặc tính của dung dòch khi... trơn bộ dụng cụ khoan Dung dòch giúp làm giảm ma sát giữa bộ khoan cụ với thành giếng và mùn khoan Để tăng khả năng bôi trơn người ta thêm vào dung dòch một số chất bôi trơn 12 1.1.4 Gia cố thành giếng khoan Trong quá trình khoan, do sự chênh lệch giữa áp suất cột dung dòch với áp suất của vỉa mà một phần nước tách ra khỏi dung dòch đi vào các khe nứt, lỗ hổng của đất đá ở thành giếng và để lại trên... trong nước lọc dung dòch chỉ có ion HCO3- pf=mf thì trong nước lọc dung dòch chỉ có ion OH- 2pf=mf thì trong dung nước lọc dung dòch chỉ có ion CO3-2 1.4 Phương pháp tuần hoàn dung dòch trong giếng khoan 1.4.1 Tuần hoàn thuận Trong phương pháp này dung dòch được bơm xuống giếng khoan theo phía trong cần khoan và đi lên theo khoảng không vành xuyến Dung dòch thoát ra từ choòng khoan và do đặc tính của... tăng độ nhớt và đảm bảo tính cấu trúc Có nhiều loại hóa phẩm chun dụng cho dung dịch gốc dầu, kể cả các chất dính ướt như các biến thể của axit béo và axit amin được xử lý bằng các vật chất hữu cơ, các khống sét hữu cơ và vơi… 1.2.2.8 Dung dịch gốc dầu tổng hợp Dung dịch gốc dầu tổng hợp là loại dung dịch được điều chế từ các loại dầu thực vật biến tính, có các tính chất tương tự như dung dịch gốc dầu... Các hệ dung dịch khoan được điều chế từ nước lợ hoặc nước khống, hoặc nước biển có nồng độ Clorua nhỏ hơn 10mg/l khơng thuộc các dạng dung dịch muối Ngồi ra các hệ dung dịch được điều chế từ nước kỹ thuật có pha thêm các muối KCl, NaCl… còn được sử dụng để khoan qua các hệ tầng sét hoạt tính Trong trường hợp này hàm lượng muối cho vào dung dịch sẽ được điều chỉnh tuỳ thuộc vào tính chất thành hệ và chương . Chƣơng I: Đại cƣơng về dung dịch khoan 10 1.1. Chức năng của dung dịch khoan 10 1.2. Phân loại dung dịch và ứng dụng 15 1.3. Tính chất của dung dịch nói chung và quan hệ của chúng với. hoàn dung dịch trong giếng khoan 30 1.5. Chế độ dòng chảy của dung dịch khoan 31 1.6. Các hoá phẩm chính để điều chế dung dịch khoan và các chức năng của chúng 33 1.7. Ảnh hưởng của dung dịch. điều chế và xử lý dung dịch nước biển tại giàn khoan 113 4.1.12. Dung dịch hoàn thiện giếng 120 4.1.13. Dung dịch sửa chữa giếng 120 4.1.14. Dung dịch packer 121 4.2. Một số hệ dung dịch