MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 3 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ DUNG DỊCH KHOAN 4 1.1. Các chức năng của dung dịch 4 1.2. Phân loại dung dịch khoan và thành phần tương ứng 10 1.2.1. Phân loại căn cứ vào môi trường phân tán: 10 1.2.2. Phân loại theo yếu tố công nghệ 14 1.2.3. Phân loại theo mục đích sử dụng 14 1.2.4. Phân loại theo Viện dầu khí Mĩ (API) và hiệp hội các nhà thầu khoan đa quốc gia (IADC) 14 1.3. Các thông số kỹ thuật của dung dịch khoan 19 1.3.1. Khối lượng riêng 19 1.3.2. Độ nhớt 19 1.3.3. Độ thải nước (B) 21 1.3.4. Ứng suất trượt tĩnh (hoặc độ bền Gel) 21 1.3.5. Độ nhớt dẻo (PV) 22 1.3.6. Ứng lực cắt động (YP) 23 1.3.7. Độ pH 23 1.3.8. Các thông số khác 23 CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM GHIẾNG KTN3X 25 2.1. Đặc điểm địa chất của mỏ 25 2.2. Một số thông tin về Giếng KTN3X 26 2.3. Đặc điểm nhiệt độ và áp suất của ghiếng KTN – 3X 30 2.4. Một số sự cố có thể gặp trong quá trình khoan phân đoạn 12 in 32 CHƯƠNG 3: DUNG DỊCH KHOAN TẠI VIỆT NAM 33 3.1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến dung dịch khoan 33 3.2. Một số hệ dung dịch khoan đang được sử dụng tại Việt Nam 34 3.2.1. Hệ KCl – PHPA – Glycol 34 3.2.2. Hệ KClGlydril MCIdcap D 34 3.2.3. Hệ Ultradril 35 3.2.4. Hệ KClPolime 36 CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN DUNG DỊCH KHOAN ĐỂ KHOAN PHÂN ĐOẠN 12 in GHIẾNG KTN – 3X 39 4.1. Một số yêu cầu đối với hệ dung dịch khoan dùng trong phân đoạn 12 in ghiếng KTN3X 39 4.2. Một số thiết bị thí nghiệm và cách sử dụng chúng để đánh giá dung dịch khoan 39 4.2.1.Cân tỷ trọng 39 4.2.2.Phễu đo độ nhớt 41 4.2.3.Máy đo lưu biến Fann 41 4.2.4.Thiết bị đo độ thải nước API loại 6 thân 44 4.2.5.Máy đo độ pH 46 4.2.6.Cân điện tử PIONEER 48 4.2.7.Xác định hàm lượng Cl 49 4.3. Kết quả và biện luận 50 4.3.1.Tìm nồng độ hợp lý hóa phẩm Caustic Soda 51 4.3.2.Tìm nồng độ hóa phẩm KCl 52 4.3.3.Tìm nồng độ hợp lý hóa phẩm Duovis 53 4.3.4.Tìm nồng độ hợp lý hóa phẩm MI PAC UL 54 4.3.5.Tìm nồng độ hợp lý của hóa phẩm Barite 55 Kết luận 57
MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ DUNG DỊCH KHOAN 1.1 Các chức dung dịch .4 1.2 Phân loại dung dich khoan thành phần tương ứng .10 1.2.1 Phân loại vào môi trường phân tán: 10 1.2.2 Phân loại theo yếu tố công nghệ 14 1.2.3 Phân loại theo mục đích sử dụng 14 1.2.4 Phân loại theo Viện dầu khí Mĩ (API) hiệp hội nhà thầu khoan đa quốc gia (IADC) 14 1.3 Các thông số kỹ thuật dung dịch khoan .19 1.3.1 Khối lượng riêng .19 1.3.2 Độ nhớt 19 1.3.3 Độ thải nước (B) .21 1.3.4 Ứng suất trượt tĩnh (hoặc độ bền Gel) 21 1.3.5 Độ nhớt dẻo (PV) 22 1.3.6 Ứng lực cắt động (YP) 23 1.3.7 Độ pH .23 1.3.8 Các thông số khác 23 CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM GHIẾNG KTN-3X .25 2.1 Đặc điểm địa chất mỏ 25 2.2 Một số thông tin Giếng KTN-3X 26 2.3 Đặc điểm nhiệt độ áp suất ghiếng KTN – 3X 30 2.4 Một số cố gặp trình khoan phân đoạn 12 32 CHƯƠNG 3: DUNG DỊCH KHOAN TẠI VIỆT NAM .33 3.1 Tình hình nghiên cứu nước liên quan đến dung dịch khoan 33 3.2 Một số hệ dung dịch khoan sử dụng Việt Nam 34 3.2.2 Hệ KCl/Glydril MC/Idcap D 35 3.2.3 Hệ Ultradril .35 3.2.4 Hệ KCl/Polime 36 CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN DUNG DỊCH KHOAN ĐỂ KHOAN PHÂN ĐOẠN 12in GHIẾNG KTN – 3X 39 Kết luận 57 LỜI MỞ ĐẦU Với phát triển không ngừng công nghệ khoan dầu khí, ngành dung dịch khoan phải luôn đổi mới, không ngừng tìm hệ dung dịch tốt giúp rút ngắn thời gian thi công giảm thiểu tối đa cố trình khoan, giúp trình khoan đạt hiệu tối đa, ổn định tầng sản phẩm bảo vệ tầng sản phẩm Có nhiều loại dung dịch khoan khác dung dịch gốc dầu, nước… phổ biến dung dịch khoan gốc nước, đặc biệt hệ dung dịch khoan có polimer thành phần pha chế hệ Với tính mình, dung dịch gốc nước ngày đảm bảo đáp ứng tốt yêu cầu mặt kỹ thuật trình khoan qua tầng địa chất phức tạp Việt Nam Trong khuôn khổ đồ án, em xin giới thiệu hệ dung dịch khoan có khả ức chế sét tốt, nghiên cứu sử dụng để khoan qua phân đoạn ghiếng khoan KTN-3X Qua em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới: - Trường đại học Mỏ - Địa Chất - Các thầy cô bên môn khoan – khai thác - Các anh chị bên công ty dung dịch khoan hóa phẩm dầu khí chi nhánh miền nam DMC – WS - Và đặc biệt người trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án PGS.TS Trần Đình Kiên CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ DUNG DỊCH KHOAN Mục tiêu hệ thống khoan khoan, đánh giá hoàn thành ghiếng khoan để cung cấp dầu khí cách hiệu nhất.Để làm việc này, dung dịch khoan đóng vai trò vô quan trọng Các chức dung dịch khoan giúp khoan hoàn thiện ghiếng khoan cách dễ dàng, tránh gặp phải cố Chịu trách nhiệm thực chức dung dịch bao gồm kỹ sư dung dịch người quản lý hệ thống khoan Nhiệm vụ kỹ sư dung dịch đảm bảo tính chất dung dịch phù hợp với môi trường khoan riêng biệt Kỹ sư dung dịch khoan nên đưa số phương pháp khoan phù hợp với thực tiễn để giúp cho công việc khoan trở nên dễ dàng 1.1 Các chức dung dịch Dung dịch khoan có nhiều chức năng, vài chức không dùng cho tất cá ghiếng Di chuyển mùn khoan điều khiển áp suất vỉa chức thông thường dùng cho tất ghiếng Tùy thuộc vào điều kiện hệ thống dòng chảy ghiếng mà dung dịch khoan có chức khác nhau, sau chức thông thường dung dịch khoan: - Làm đáy vận chuyển mùn khoan - Giữ mùn khoan lơ lửng tuần hoàn - Làm mát, bôi trơn khoan cụ - Tạo phản áp giữ ổn định thành giếng khoan, tránh tượng dầu-khí-nước vào giếng khoan - Sét hóa thành giếng khoan - Truyền lượng cho tuabin khoan - Kiểm soát ăn mòn thiết bị - Giảm đến mức tối thiểu tác động đến môi trường Đây chức dung dịch khoan, sau tìm hiểu sâu chức dung dịch: - Làm đáy vận chuyển mùn khoan Đây nhiệm vụ chính, dung dịch khoan Quá trình khoan trình phá hủy đất đá nên hình thành mùn khoan đáy giếng, ngăn cản tiếp xúc choong khoan đáy giếng khoan, làm giảm khả phá hủy đất đá, mùn khoan lắng đọng giếng gây kẹt cần khoan Do để đảm bảo công tác khoan diễn liên tục đạt hiệu cao mùn khoan phải đưa lên khỏi giếng khoan cách bơm dung dịch khoan vào giếng qua cột cần khoan, qua choong khoan, xuống đáy giếng khoan đưa mùn khoan lên bề mặt Khả đưa mùn khoan khỏi giếng phụ thuộc vào: hình dạng, kích thước, mật độ hạt mùn; tốc độ học khoan, quay cần khoan; độ nhớt, mật độ tốc độ dung dịch chảy không gian vành xuyến Độ nhớt có ảnh hưởng đáng kể đến khả làm vận chuyển mùn khoan dung dịch Dung dịch có độ nhớt thấp (ví dụ nước lã) mùn khoan lắng đọng nhanh khó vận chuyển khỏi giếng, độ nhớt dung dịch cao khả làm đáy vận chuyển mùn khoan khỏi giếng tốt Nhưng ngược lại độ nhớt cao làm cho dung dịch khó tuần hoàn, tăng công suất bơm làm giảm lưu lượng tuần hoàn, làm giảm tốc độ học khoan Lực cắt động định đến khả làm lỗ khoan, giếng có đường kính lớn YP phải cao để làm lỗ khoan hiệu Mùn khoan vận chuyển giếng xiên ngang khó khăn so với giếng thẳng đứng.đối với giếng nghiêng ngang mùn khoan tập trung bên thấp làm cản trở dòng chảy, tăng momen xoắn khó để loại bỏ - Giữ mùn khoan lơ lửng tuần hoàn Trong trình khoan thường xuyên phải ngừng khoan để tiếp cần, thày choòng khoan gặp cố ngừng khoan đột ngột.Lúc khoảng không vành xuyến nhiều mùn khoan chưa nâng lên mặt đất Do trọng lượng thân, hạt mùn khoan lắng xuống gấy tượng kẹt lỗ khoan Để tránh tượng kẹt cần khoan, dung dịch khoan phải có nhiệm vụ giữ hạt mùn trạng thái lơ lửng ngừng tuần hoàn Để làm điều dung dịch có tính lưu biến cao Dung dịch loại trạng thái yên tĩnh, ứng suất giới hạn chúng tăng lên (quá trình gel hóa), đủ để giữ hạt mùn khoan không bị lắng xuống Hầu hết dung dịch khoan thixotropic, có nghĩa gel điều kiện tĩnh, đặc điểm giữ mùn khoan trạng thái lơ lửng ngừng tuần hoàn, chuyển động giảm nhớt trượt làm cho dung dịch khoan chuyển động chất lỏng vận chuyển mùn khoan khỏi giếng Khả giữ hạt mùn khoan trạng thái lơ lửng loại nước rửa đánh giá kích thước lớn hạt mùn khoan không bị chìm loại nước rửa Xét hạt mùn hình cầu đường kính d đứng yên dung dịch Hạt mùn chịu tác dụng lực: Trọng lực: (1.1) Lực đẩy acsimet: (1.2) Lực cản F xuất ứng suất tiếp tuyến mép hạt mùn: (1.3) Khi hạt mùn lơ lửng ta có: (1.4) Mặt khác ứng suất tiếp tuyến dạng hạt tỷ lệ với ứng suất trượt tĩnh theo hệ số : (1.5) Từ (1.4) (1.5) ta có: Do (1.6) thông số định khả giữ hạt mùn dung dịch, lớn đường kính hạt mùn giữ lớn Khi rửa lỗ khoan nước lã chất khí, tính lưu biến loại dung dịch thấp, ngừng tuần hoàn sau đưa hết mùn khoan lên mặt đất Đồng thời phải nhanh chóng khôi phục tuần hoàn dung dịch - Làm mát, bôi trơn khoan cụ Trong trình khoan, dụng cụ phá đá bị nóng nhiệt đáy (địa nhiệt) ma sát với đất đá Năng lượng học ma sát sinh nhiệt Một phần làm nóng dụng cụ phá đá phần vào đất đá Nhiệt vùng tiếp xúc 800- 1000ºC giảm độ bền độ chống ăn mòn dụng cụ Khi dùng đến chất lỏng khí để rửa lỗ khoan chất thu nhiệt dẫn đến cân nhiệt độ: nhiệt độ tỏa trình ma sát sau thời gian nhiệt độ chất rửa lỗ khoan Lúc nhiệt độ dụg cụ phá đá không đổi Việc làm mát dụng cụ phá đá phụ thuộc lưu lượng, tỉ nhiệt nhiệt độ ban đầu chất để rửa lỗ khoan.Lưu lượng tỉ nhiệt lớn nhiệt độ trung bình chỗ tiếp xúc nhỏ.Mặt khác lỗ khoan lớn việc làm lạnh choòng khoan nhanh Tính chất làm mát dụng cụ khoan dung dịch phụ thuộc vào thông số độ nhớt nồng độ pha rắn, độ nhớt nồng độ pha rắn cao khả làm mát Thực tế cho thấy dung dịch làm lạnh dụng cụ phá đá tốt nước lã, sau dung dịch sét chất lỏng khác, cuối chất khí Nước rửa bôi trơn ổ bi, chi tiết khác tuabin, choòng khoan cần khoan ống chống nước rửa làm giảm ma sát phận quay, bôi trơn làm giảm nhẹ làm việc cấu dẫn đến tăng độ bền chúng, đặc biệt quan trọng tuabin Hiệu bôi trơn tăng pha vào dung dịch 8- 10% dầu diesel dầu hỏa Dung dịch nhũ tương dầu có tác dụng bôi trơn tốt nhất, dùng dung dịch khoan momen quay giảm 30% - Tạo phản áp giữ ổn định thành giếng khoan, tránh tượng dầu-khí-nước vào giếng khoan Mỗi lớp đất đá, vỉa khoáng sản, tầng chứa dầu, khí, nước nằm lòng đất có áp lực vỉa P v chúng (áp lực thủy tĩnh) từ vài atm, vài trăm đến hàng nghìn atm Ở điều kiện bình thường, cân áp lực đất đá nên chúng ổn định khoan qua chúngthì cân bị phá vỡ Dưới áplực vỉa, lớp đất đá chất lưu từ vỉa vào lỗ khoan Khi lỗ khoan có nước rửa cột chất lỏng lỗ khoan tạo áp lực thủy tĩnh Ptt Ptt = γH (1.7) Trong đó: γ trọng lượng riêng H chiều sâu thực tế giếng Khi Pv> Ptt đất đá, dầu khí nước vào lỗ khoan gây tượng sập lở thành lỗ khoan hay tượng dầu, khí , nước vào lỗ khoan phun lên Tăng tỷ trọng Ptt có tác dụng chống lại Pv Để khắc phục cố sập lở thành giếng khoan dung dịch khoan phải có γ đủ lớn để tạo Ptt>Pv, γ không cao, Ptt> Pvv (áp suất vỡ vỉa) cấu trúc vỉa bị phá vỡ làm biến dạng hoàn toàn vỉa Mặt khác Ptt > Pvnước rửa vào khe nứt đá vào vỉa làm giảm thể tích nước rửa, gây tượng nước rửa phần hay hoàn toàn.Hiện tượng xảy khoan qua đất nứt nẻ, nhiều lỗ hổng Để khắc phục tượng dung dịch khoan phải có trọng lượng riêng γ đủ lớn để tạp phản áp lên thành giếng khoan Ngoài dung dịch cần phải có độ thải nước nhỏ chiều dày lớp vỏ mùn đủ để tạo lớp màng sét mỏng chặt sít ngăn cách lỗ khoan vỉa Trong trường hợp nước rửa mạnh, người ta dùng hỗn hợp đông nhanh để khắc phục - Sét hóa thành giếng khoan Trong trình tuần hoàn, tác dụng P tt mà nước dung dịch tách chui vào lỗ hổng, khe nứt thành giếng khoan để lại bề mặt thành giếng khoan lớp màng sét Lớp màng sét có tác dụng ống chống tạm thời có tác dụng gia cố thành giếng khoan Chiều dày lớp vỏ sét tính chất chặt sít phụ thuộc vào P tt, hàm lượng keo sét dung dịch tính thấm lọc đá vây quanh Khả sét hóa thành giếng đặc trưng chiều dày lớp vỏ mùn (K).Khi K nhỏ chặt xít có tác dụng gia cố tốt, K lớn làm giảm đường kính giếng khoan gây bó hẹp thành giếng, kẹt cần…ảnh hưởng đến công tác thi công - Truyền lượng cho tuabin khoan Đối với số trường hợp khoan giếng định hướng có góc nghiêng lớn khoan ngang, người ta sử dụng động đáy (tuabin động thể tích) Động làm việc nhờ lượng dòng dung dịch tuần hoàn giếng Yếu tố định hàm lượng nước rửa bơm vào tuabin nghĩa suất máy bơm =( )³ (1.8) =>lượng nước rửa tăng lên công suất tuabin thay đổi nhiều =>tăng tiến độ khoan - Ở máy bơm có liên hệ: = pQ Trong đó: : công suất máy bơm dung dịch p: áp lực ống thoát máy bơm Q: lưu lượng máy bơm dung dịch Muốn Q tăng để tăng công suất quay turbin tăng Trong kỹ thuật, hay giảm p điều chỉnh dễ dàng nên tăng Q dễ dàng kỹ thuật khoan, kích thước ống dẫn hạn chế nên Q tăng làm p giảm Tùy theo độ bền ống dẫn thủy lực, bơm dụng cụ khoan mà p tăng đến trị số p < pmax giá trị pmax làm hạn chế Q máy bơm Khi không đổi, muốn tăng Q phải giảm tổn thất cục bộ.Điều thực cách -Tăng đường kính phần có nước rửa chảy qua ống dẫn, cần khoan đầu nối, lỗ thoát choóng -Dùng nước rửa linh động có tỷ trọng độ nhớt nhỏ Khi Q không đổi tổn thất thủy lực nhỏ làm lỗ khoan nước lã - Kiểm soát ăn mòn thiết bị Choong khoan cần khoan ống chống tiếp xúc liên tục với dung dịch khoan dễ bị ăn mòn tác nhân O 2, CO2, H2S hóa phẩm hòa tan dung dịch gây vấn đề ăn mòn nghiêm trọng bề mặt đáy giếng, nói chung PH thấp ăn mòn nghiêm trọng dung dịch khoan có chức kiểm soát ăn mòn mức độ chấp nhận việc bảo vệ chống ăn mòn kim loại dung dịch khoan không làm hỏng cao su trang bị đàn hồi để làm điều người ta them vào dung dịch khoan chất ức chế ăn mòn, chất kiềm để trung hòa axit đặc biệt môi trường có H 2S khí độc có khả ăn mòn cao người ta thường sử dụng kẽm chất làm sunfua - Giảm đến mức tối thiểu tác động đến môi trường: Cuối cùng, sau sử dụng dung dịch khoan chất thải phải xử lý theo quy định môi trường địa phương, quốc gia hệ dung dịch khác có vấn đề môi trường khác nhau, dung dịch khoan sử dụng phải nghiên cứu lựa chọn tiêu chuẩn môi trường cho phù hợp 1.2 Phân loại dung dich khoan thành phần tương ứng - Trong công tác khoan, tính chất đa dạng phức tạp điều kiện địa chất mà ta phải sử dụng dung dịch khoan khác nhằm giải yêu cầu điều kiện môi trường khoan cụ thể Từ dung dịch khoan có nhiều loại khác nhau, cụ thể sau: 1.2.1 Phân loại vào môi trường phân tán: 1.2.1.1 Dung dịch khoan gốc nước a Hỗn hợp tự tạo: hỗn hợp nước lã hòa tan với loại sét thành hệ khoan qua dung dịch sét tự nhiên xử lý Dung dịch dùng khoan qua đất đá bền vững, thành giếng ổn định không xảy tượng sụp lở Ưu điểm : - Ít tốn công suất máy bơm, tốc độ khoan cao độ nhớt tỷ trọng dung dịch thấp - Phổ biến giá thành thấp Nhược điểm: - Khó sử dụng khoan qua thành hệ phức tạp - Khi ngừng tuần hoàn dung dịch dễ kẹt khoan cụ b Dung dịch sét Dung dịch sét hệ thống gồm: Môi trường phân tán nước, pha phân tán sét, thôngthường sét montmorillonit Người ta vào kích thước pha phân tán mà biết hệ dung dịch hệ keo hay huyền phù Nếu kích thước hạt pha phân tán nhỏ 0,1µm ta hệ keo, kích thước hạt pha phân tán lớn 0,1µm ta hệ huyền phù 10 V Bảo dưỡng làm Làm thiết bị cách chạy tốc độ cao 600RPM nhúng Rotor sleeve ngập vào nước dung môi khác (đối với trường hợp làm với dung dịch gốc dầu) Tháo Rotor sleeve cách vặn theo chiều kim đồng hồ kéo xuống Dùng vải khăn sạch, khô để làm Bob phận khác Đối với cốc gia nhiệt: làm xà phòng nước sau lần sử dụng, ý không ngâm cốc nước Hiệu chỉnh định kỳ 4.2.4 Thiết bị đo độ thải nước API loại thân I Chuẩn bị Thiết bị hóa chất cần thiết - Thiết bị đo độ thải nước API loại thân - Bình khí nén N2 điều chỉnh áp suất - Ống đong loại 10 25 ml - Mẫu dung dịch II Thao tác Needle Hình vẽ minh họa: valve 44 Lắp ráp thiết bị thân chứa mẫu: - Lắp miếng đệm cao su (rubber gasket) vào đế (base cap) - Sau đặt lưới lọc (screen) lên trên, kèm theo tờ giấy lọc (filter paper) cuối miếng đệm cao su - Đặt phần thân chứa mẫu (cell body) vào phần đế dưới, xoay theo chiều kim đồng hồ để khóa chặt lại Rót mẫu khuấy trộn vào thân chứa mẫu cách miệng khoảng 13 mm dừng Kiểm tra phần nắp (top cap) để chắn hoàn toàn kín khít Gắn thân chứa mẫu vào khung thiết bị, vặn chặt T-screew để giữ lại Đặt ống đong khô đường nước lọc Khóa toàn van cấp áp (needle valves) khung thiết bị cách vặn theo chiều kim đồng hồ Đóng toàn van xả (Relief Valves) cách ấn vào Điều chỉnh regulator thân bình N2 để đạt áp suất 100 ± PSI (690 ± 34.7 kPa) 30 giây Mở van cấp áp tới thân chứa mẫu muốn test cách vặn ngược chiều kim đồng hồ Thời gian test bắt đầu tính từ lúc điều chỉnh áp suất Thời gian test bắt đầu tính từ lúc bắt đầu cấp áp suất Sau 30 phút, đo thể tích filtrate thu Đây giá trị “API Filtrate” Ghi lại khoảng thời gian nhiệt độ ban đầu dung dịch Giữ lại lượng filtrate cho phân tích hóa học khác Đóng van cấp áp lại mở van xả để xả áp phần thân chứa mẫu 10 Nếu dự định không làm thêm thí nghiệm tiến hành ngắt dòng khí qua Regulator thân bình N2 45 11 Tháo rời thân chứa mẫu, lấy giấy lọc cách cẩn thận tránh làm hư hại vỏ bùn Rửa phần dung dịch bám vỏ bùn cách cẩn thận Đo ghi lại độ dầy vỏ bùn Độ dầy vỏ bùn ≤ 2/32” chấp nhận Quan sát ghi lại chất lượng vỏ bùn: độ cứng, độ mềm, độ dính, độ dẻo, độ chắc, độ linh động, độ xốp v.v… III Lưu ý an toàn Tránh để bình khí nén N2 nơi có nhiệt độ cao (50°C/120°F) dẫn đến nổ bình để nhiệt Không sử dụng khí Nitơ oxit để làm nguồn cấp áp suất IV Bảo dưỡng làm Trước bắt đầu làm thí nghiệm, cần đảm bảo phận phần thân chứa mẫu khô, đặc biệt lưới lọc Kiểm tra miếng đệm cao su đảm bảo không bị biến dạng bị mòn Đảm bảo lưới lọc không bị bong rách Sau thí nghiệm, tháo rời thân chứa mẫu làm phận xà phòng nước Đảm bảo phận phải khô trước lưu trữ Dùng dầu diezen để làm thiết bị trường hợp thí nghiệm với dung dịch gốc dầu 4.2.5 Máy đo độ pH I Chuẩn bị - Thiết bị hóa chất cần thiết Máy đo pH Điện cực pH thủy tinh Dung dịch hiệu chỉnh (pH 4, 10) Nhiệt kế thủy tinh, khoảng nhiệt độ từ 32oF tới 212oF Khăn mềm để lau khô điện cực Nước chưng cất nước loại ion Bàn chải lông mềm Dung dịch NaOH 0.1M HCl 0.1M để phục hồi điện cực Mẫu dung dịch 46 Hiệu chỉnh - Làm điện cực: rửa nước cất thấm khô - Nhấn nút “CAL” để bắt đầu hiệu chỉnh - Nhúng điện cực vào dung dịch đệm pH - Bật máy đo, đợi 60s để giá trị pH đạt trạng thái ổn định - Đo nhiệt độ dung dịch đệm pH - Thiết lập nhiệt độ nút “temperature” - Hiệu chỉnh máy mức pH=7 cách bấm nút “HOLD END” - Rửa thấm khô điện cực - Lặp lại thao tác cho dung dịch hiệu chỉnh pH 10 Sử dụng dung dịch đệm pH cho mẫu đo có pH dự đoán thấp dung dịch đệm pH 10 cho mẫu đo có pH cao Thiết lập thang đo tới mức 10 tương ứng, ý thiết lập nhiệt độ trước nút “temperature” - Kiểm tra lại thang đo dung dịch đệm pH Nếu giá trị đo bị thay đổi hiệu chỉnh lại tới mức nút “CAL” Nếu thang đo không hiệu chỉnh xác, cần phục hồi lại thay điện cực (tham khảo thao tác mục làm sạch) - Nếu thang đo hiệu chỉnh đúng, rửa thấm khô điện cực Sau nhúng vào mẫu cần đo đợi 60s để giá trị đo ổn định - Đối với mẫu dung dịch lẫn mẫu nước lọc, cần ghi lại giá trị pH với nhiệt độ - Làm điện cực kỹ lần sử dụng Khi lưu giữ, cần nhúng điện cực vào dung dịch đệm pH Nước cất thường không sử dụng để ngâm điện cực Nếu dự định không sử dụng điện cực thời gian dài cần tháo pin khỏi máy II Thao tác Nhúng điện cực vào dung dịch bật máy đo Đợi giá trị đo ổn định, thường phút Ghi lại giá trị pH dung dịch Tắt máy, rửa điện cực nước cất lau khô Cất máy đo vào hộp đựng máy 47 III Bảo dưỡng làm Cần làm điện cực theo định kỳ, đặc biệt có dầu sét bám bề mặt điện cực Làm điện cực bàn chải mềm chất tẩy rửa loại nhẹ Phục hồi điện cực cách ngâm điện cực vào dung dịch 0.1M HCl 10 phút, sau rửa nước tiếp tục ngâm vào dung dịch 0.1M NaOH 10 phút rửa nước lau khô Kiểm tra độ nhậy điện cực thao tác hiệu chỉnh 4.2.6 Cân điện tử PIONEER I Chuẩn bị Đặt cân bề mặt phẳng vững chãi Tránh vị trí có nhiều gió, có rung động, có nguồn nhiệt có thay đổi nhiệt độ nhanh Bộ đếm, phần trăm, đơn vị đo đặc trưng kích hoạt menu Mode menu Unit Khối lượng mẫu cân phải nhỏ giới hạn lớn cân II Thao tác Cắm điện vào bật máy Nhấn nút O/T để giá trị đo cân trở 0, sau đặt mẫu cần đo lên đĩa cân Tắt máy, làm lau khô cân III Lưu ý an toàn Cần đảm bảo điện cung cấp phù hợp với yêu cầu điện đầu vào chuyển nguồn (AC Adapter) Chỉ sử dụng cân khu vực khô Không dùng cân nơi có môi trường khắc nghiệt Không làm rơi cân Không để cân nằm lật ngược để cân bề mặt dốc Chỉ người cho phép có quyền sửa chữa, bảo dưỡng cân IV Bảo dưỡng làm 1.Hướng dẫn sửa chữa: Tham khảo sách hướng dẫn (Pioneer Balances Instruction Manual) 2.Làm lau khô cân sau lần sử dụng 48 4.2.7 Xác định hàm lượng ClI Chuẩn bị Thiết bị hóa chất cần thiết - Dung dịch axit sunphuaric 0.02N - Dung dịch AgNO3, 0.0282N 0.282N chứa chai kín, cách ly ánh sáng - Dung dịch thị Potassium chromate ( K2Cr2O4) - Nước cất - Pipet: 1ml 10ml - Cốc chuẩn độ, thể tích 100 - 150 ml, màu trắng - Que khuấy Hiệu chỉnh II Thao tác Cho 2ml nước lọc từ thí nghiệm đo độ thải nước API cốc chuẩn độ Cho lượng axit sunphuaric 0.02N tương ứng với thể tích nước lọc từ thí nghiệm xác định Pf Bước nhằm trung hòa lượn kiềm có nước lọc Cho 25ml nước cất 10 giọt dung dịch thị Potassium Chromate Khuấy lắc tay chuẩn độ với dung dịch AgNO màu hỗn hợp chuyển từ màu vàng sang màu nâu đỏ ổn định sau 30 giây ngừng Ghi số ml dung dịch AgNO3 sử dụng Nếu lượng dung dịch AgNO3 0.282N sử dụng lớn 10ml, nên lặp lại thí nghiệm với lượng nước lọc nhỏ tiến hành pha loãng với nước lọc theo hệ số xác Báo cáo nồng độ Cl- theo đơn vị mg/l : Cl- (mg/L) = (ml 0.0282 N AgNO3 x 1000) / ml nước lọc Hoặc Cl- (mg/L) = (ml 0.282 N AgNO3x 10000) / ml nước lọc III Làm bảo trì Rửa lau khô cốc chuẩn độ, pipet que khuấy Lưu trữ hóa chất, thiết bị nơi an toàn, tránh hư hao, hỏng hóc, sai lệch 49 4.3 Kết biện luận - Dựa đơn pha chế ban đầu, gợi ý người hướng dẫn, pha chế dung dịch với nồng độ hóa phẩm thay đổi, kiểm tra tính chất, so sánh với yêu cầu kỹ thuật dung dịch khoan phân đoạn 12 in , ghiếng KTN_3X, từ tìm nồng độ hợp lý hóa phẩm đó, giữ nguyên nồng độ tối ưu tiến hành thay đổi hóa chất cách tương tự Trong khuôn khổ đề tài, tiến hành tìm nồng độ Caustic Soda, KCl, MI PAC UL, Duovis Barite - Dựa vào kinh nghiệm thực tiễn làm trước đó, người hưỡng dẫn đưa đơn pha chế ban đầu sau: Bảng 4.2 Đơn pha chế ban đầu Tên Caustic Soda Soda Ash KCl MI PAC UL Idcap D Duovis Biosafe CaCO3 F Barite Nồng độ (ppb) 0.2 0.5 25 2.5 2.5 1.2 0.5 10 30 Với đơn pha chế ban đầu phương pháp thay đổi nồng độ nói trên, ta bắt đầu thay đổi nồng độ chất để tìm nồng độ tối ưu phù hợp với thong số dung dịch khoan 50 4.3.1 Tìm nồng độ hợp lý hóa phẩm Caustic Soda Caustic Soda chất điều chỉnh pH nên dung dịch sau pha chế đo nồng độ pH Bảng 4.3 Bảng thay đổi nồng độ hóa phẩm Caustic Soda Tên Caustic Soda Soda Ash KCl MI PAC UL Idcap D Duovis Biosafe CaCO3 F Barite Caustic Caustic Caustic Caustic Caustic Caustic 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 25 25 25 25 25 25 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 10 10 10 10 10 10 30 30 30 30 30 30 Sau thay đổi nồng độ Caustic Soda, ta tiến hành thí nghiệm đo độ pH, kết thể qua bảng sau: Bảng 4.4 Bảng đo độ pH sau thay đổi nồng độ Caustic Soda Đơn Caustic Caustic Caustic Caustic Caustic Caustic pH 7.6 7.9 8.4 8.9 9.4 9.9 So sánh với bảng thông số ta thấy với nồng độ Caustic Soda 0,5(ppb) ta thu pH 9,4 hoàn toàn phù hợp với độ pH cần thiết để khoan qua đoạn 12 in 51 4.3.2 Tìm nồng độ hóa phẩm KCl KCl chất ức chế trương nở sét, thông số yêu cầu với KCl 8,5-9% Bảng 4.5 Bảng thay đổi nồng độ hóa phẩm KCl Tên Caustic Soda Soda Ash KCl MI PAC UL Idcap D Duovis Biosafe CaCO3 F Barite KCl 0.5 0.5 15 2.5 2.5 1.2 0.5 10 30 KCl 0.5 0.5 20 2.5 2.5 1.2 0.5 10 30 KCl 0.5 0.5 25 2.5 2.5 1.2 0.5 10 30 KCl 0.5 0.5 30 2.5 2.5 1.2 0.5 10 30 KCl 0.5 0.5 35 2.5 2.5 1.2 0.5 10 30 KCl 0.5 0.5 40 2.5 2.5 1.2 0.5 10 30 Sau thay đổi nồng độ KCl, ta tiến hành thí nghiệm đo KCl, kết thể qua bảng sau: Bảng 4.6 Bảng đo thông số %KCl sau thay đổi nồng độ KCl Đơn %KCl KCl 4.3 KCl 5.8 KCl 7.3 KCl 8.7 KCl 9.8 KCl 11.4 So sánh với thông số ta thấy với nồng độ KCl 30 ppb ta thu KCl 8,7% hoàn toàn phù hợp với thông số dung dịch cần để khoan khoảng khoan 12 in 4.3.3 Tìm nồng độ hợp lý hóa phẩm Duovis 52 Duovis hóa phẩm tạo độ nhớt, tác động đến thông số độ nhớt phễu (FV), lực cắt động ( Gel Strength), lực cắt tĩnh (YP) số đọc tốc độ quay vòng/phút Bảng 4.7 Bảng thay đổi nồng độ hóa phẩm Duovis Tên Caustic Soda Soda Ash KCl MI PAC UL Idcap D Duovis Biosafe CaCO3 F Barite Duovis Duovis Duovis Duovis Duovis Duovis 0.5 0.5 30 2.5 2.5 0.75 0.5 10 30 0.5 0.5 30 2.5 2.5 0.5 10 30 0.5 0.5 30 2.5 2.5 1.25 0.5 10 30 0.5 0.5 30 2.5 2.5 1.5 0.5 10 30 0.5 0.5 30 2.5 2.5 1.75 0.5 10 30 0.5 0.5 30 2.5 2.5 0.5 10 30 Sau thay đổi nồng độ Duovis ta tiến hành thí nghiệm đo Duovis, kết thể qua bảng sau: Bảng 4.8 Bảng đo thông số sau thay đổi nồng độ Duovis Đơn Duovis Duovis Duovis Duovis Duovis Duovis FV 34 40 46 55 67 80 YP 13 18 28 35 47 Gel 10" 10 12 Gel 10' 12 14 18 6rpm 10 11 14 So sánh ta thấy với nồng độ Duovis 1,5 ppb ta thu độ nhớt phễu FV, lực cắt động ( Gel Strength), lực cắt tĩnh (YP) số đọc tốc độ quay vòng/phút phù hợp với thông số nêu 4.3.4 Tìm nồng độ hợp lý hóa phẩm MI PAC UL MI PAC UL hóa phẩm làm giảm độ thải nước, yêu cầu độ thải nước < 4cc\30 phút Bảng 4.9 Bảng thay đổi nồng độ hóa phẩm MI PAC UL Tên MI PAC MI PAC MI PAC MI PAC MI PAC MI PAC UL UL UL UL UL UL 53 Caustic Soda 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Soda Ash 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 KCl 30 30 30 30 30 30 MI PAC UL 1.5 2.5 3.5 Idcap D 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 Duovis 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 Biosafe 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 CaCO3 F 10 10 10 10 10 10 Barite 30 30 30 30 30 30 Sau thay đổi nồng độ MI PAC UL, ta tiến hành thí nghiệm đo kết thể qua bảng sau: Bảng 4.10 Bảng đo độ thải nước API thay đổi MI PAC UL Đơn MI PAC UL MI PAC UL MI PAC UL MI PAC UL MI PAC UL MI PAC UL API FL 8.2 7.5 6.2 4.9 3.8 3.2 So sánh ta thấy với nồng độ MI PAC UL 3,8 ppb ta thu độ thải nước sau 30 phút 3,8cc, hoàn toàn phù hợp so sánh với thông số dung dịch cần thiết để khoan qua đoạn 12 in 4.3.4 Tìm nồng độ hợp lý hóa phẩm Barite Barite chất tang tỉ trọng dung dịch, vào tỷ trọng dung dịch sau pha trộn, kỹ sư tính toán lượng Barite cần them vào dung dịch để đạt tỷ trọng theo yêu cầu công thức sau: = 1470 x (MW2 – MW1)/ (35-MW2) Trong đó: MW1: tỷ trọng dung dịch MW2: tỷ trọng yêu cầu 54 Sau tìm nồng độ hợp lý hóa chất khác, ta đơn pha chế sau: Bảng 4.11 Đơn pha chế dung dịch khoan phân đoạn 12 in Tên Caustic Soda Soda Ash KCl MI PAC UL Idcap D Duovis Biosafe CaCO3 F MI PAC UL 0.5 0.5 30 3.5 2.5 1.5 0.5 10 Tiến hành thí nghiệm ta đo tỷ trọng dung dịch 8.6ppg Như để đạt tỷ trọng 9.7 – 10 ppg thông số dung dịch nêu bên nồng độ Barite cần là: 1470 x (9.7 – 8.6)/(35 – 9.7)=64ppb 1470 x (10 – 8.6)/(35 – 10)=82ppb Như nồng độ Barite dao động khoảng 64 – 82ppb Ta tiến hành them Barite nồng độ 70ppb để kiểm chứng Với nồng độ 70 ppb ta thu tỷ trọng dung dịch 9,8 ppg Kết hợp với nồng độ tìm trên, ta có bảng kết thí nghiệm sau đây: Bảng 4.12 Kết thí nghiệm với đơn pha chế tìm M W ppg 9.8 F V se c 55 P V YP lb/100ft cp 16 28 10"GEL S 10' GELS RPM lb/100ft2 lb/100ft2 10 12 11 55 API FL p H cc 3.7 KCl % w/w 8.6 Như với hệ dung dịch khoan KCl/Polime, ta đảm bảo thông số dung dịch khoan qua đoạn 12 in Sử dụng hệ dung dịch ta hoàn toàn khoan qua phân đoạn 12 in, giảm thiểu tối đa cố xảy mà đảm bảo tính kinh tế 56 Kết luận Trên đồ án tốt nghiệp em Để hoàn thành đồ án này, em tham khảo nhiều tài liệu, ý kiến anh hướng dẫn trình thực tập công ty DMC Ngoài em tham khảo tài liệu giáo trình chuyên ngành khác học tập trường Từ lựa chọn hệ dung dịch khoan phù hợp để khoan qua phân đoạn khoan 12 in ghiếng KTN – 3X Trong trình hoàn thành đồ án, có sai sót định kinh nghiệm va chạm thực tế không nhiều Em mong nhận bảo, hướng dẫn thêm thầy, cô để đồ án không công trình giấy, mà ứng dụng vào thực tế tương lai Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Sinh viên thực Hoàng Minh Thành TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 [1] Trần Đình Kiên (2002), Bài giảng dung dịch khoan vữa trám, Đại học Mỏ - Đại Chất [2] Lê Văn Thăng (2012), Bài giảng công nghệ khoan dầu khí, Đại học Mỏ - Đại Chất [3] Drilling fluids engineering manual 58 [...]... mỏ và dầu tổng hợp, còn lại thuộc dạng dung dịch hỗn hợp (không khí, sương, bọt hoặc khí) Phân loại các hệ dung dịch khoan được nêu ở bảng 1.2 - Hệ không phân tán Hệ không 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 nông, khoan ống dẫn hướng hoặc định hướng Đối với các hệ dung dịch. .. 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… 17 Bảng 1.2 Phân loại các hệ dung dịch theo IADC Số tt Tên gọi hệ dung dịch khoan (theo API) 1 Hệ không phân tán 2 Hệ phân tán 3 Hệ Canxi 4 Hệ polyme 5 Hệ dung dịch ít sét có hàm lượng pha rắn thấp 6 Hệ dung dịch nước muối 7 Hệ dung dịch nền dầu 8 Hệ dung. .. dung dịch tổng hợp 9 Hệ dung dịch, bọt và khí sương Pha lỏng Tên gọi các thể loại dung dịch -dung dịch mở lỗ Nền nước - dung dịch tự tạo kỹ thuật - dung dịch ít (hoặc không) xử lý - dung dịch lignosulfonat Nền nước - dung dịch lignit kỹ thuật - dung dịch tanin - dung dịch vôi Nền nước - dung dịch Gipsơ kỹ thuật - dung dịch Caxiclorua - dung dịch polime CMC - dung dịch polime HEC Nền nước - dung dịch. .. dụng dung dịch khoan tại trên thềm lục địa Việt Nam được quan tâm từ sớm và được nhiều tác giả nghiên cứu Dưới đây em xin giới thiệu một vài hệ dung dịch khoan đang được sử dụng tại các giếng khoan ở Việt Nam 3.2 Một số hệ dung dịch khoan đang được sử dụng tại Việt Nam 3.2.1 Hệ KCl – PHPA – Glycol Đây là hệ được sử dụng rất phổ biến không chỉ ở Việt Nam mà còn ở rất nhiều nước trên thế giới Hệ có tính... 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) 16 - Hệ dung dịch muối Bao gồm các loại dung dịch muối và muối bão hòa; hàm lượng NaCl trong dung dịch xấp xỉ bằng 190mg/l (dung dịch muối bão hòa) và chúng thường được khoan qua các vỉa muối Các hệ dung dịch muối có hàm lượng thấp hơn từ 10-190mg/l Các hệ dung dịch khoan được. .. cần khoan, mất dung dịch Từ đó giảm hiệu quả trong công tác khoan, chậm tiến độ khoan cũng như làm tăng các chi phí trong quá trình khoan 32 CHƯƠNG 3: DUNG DỊCH KHOAN TẠI VIỆT NAM 3.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến dung dịch khoan Tuy đã có lịch sử ra đời lâu và liên tục được nghiên cứu cải tiến, được chọn lọc bởi thực tế khoan đa dạng, các hệ dung dịch khoan vẫn đang được. .. thành hệ, do vậy cần dùng hoá chất và tia thủy lực để phá hủy nó trên bề mặt một cách liên tục 1.2.2 Phân loại theo yếu tố công nghệ - Dung dịch sét gốc nước - Dung dịch gốc dầu - Dung dịch bọt - Dung dịch đặc biệt (ức chế, nhũ tương, ít sét …) 1.2.3 Phân loại theo mục đích sử dụng - Dung dịch khoan mở vỉa - Dung dịch hoàn thiện giếng - Dung dịch kiểm tra hoặc dung dịch phục hồi giếng - Dung dịch trong... thể cho thêm một lượng sét tối thiểu để tăng độ bền cấu trúc và tạo lớp vỏ sét trên thành giếng, góp phần ngăn ngừa sập lở và thấm mất dung dịch vào vỉa Trong số các hệ dung dịch polyme đã và đang được sử dụng để thi công các GK ở nhiều vùng mỏ trên thế giới và tại thềm lục địa Việt Nam, thì hệ PHPA/KCl, polyalkylen glycol, Pro-Flo, là những hệ được sử dụng phổ biến nhất để khoan qua các hệ tầng sét... các dạng dung dịch muối Ngoài 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 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... thuật - dung dịch polime PHPA/KCl - dung dịch polyalkylen glycol - dung dịch visplex (IDF) Nền nước - dung dịch MMH (Dow chemical) kỹ thuật (sét trương nở +oxit kim loại vô cơ) - dung dịch muối bão hòa Nền nước - dung dịch nước muối kỹ thuật - dung dịch nước biển - dung dịch nhũ tương ngược Nền dầu - dung dịch nền dầu Nền dầu - dung dịch petro free, Nova drill thực vật, - dung dịch Anco quat, Aqua mul