Nghiên cứu làm giàu bentonit bằng phương pháp hydrocyclon và ứng dụng chế tạo dung dịch khoan gốc nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Chu Minh Hân NGHIÊN CỨU LÀM GIÀU BENTONIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP HYDROCYCLON VÀ ỨNG DỤNG CHẾ TẠO DUNG DỊCH KHOAN GỐC NƯỚC Chuyên ngành : Kỹ thuật hóa học LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HĨA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Phạm Thanh Huyền Hà Nội – Năm 2017 SĐH.QT9.BM11 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Chu Minh Hân Đề tài luận văn: Nghiên cứu làm giàu bentonit phương pháp hydrocyclon ứng dụng chế tạo dung dịch khoan gốc nước Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học Mã số SV: CB140066 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 20/04/2017 với nội dung sau: - Bổ sung danh mục ký hiệu, viết tắt - Sửa chữa lỗi tả - Chuyển phần hướng dẫn cách đo đạc thông số theo tiêu chuẩn API RD-SP-61-11 từ phần 3-Kết thực nghiệm lên phần 2Phương pháp nghiên cứu Ngày 24 tháng 04 năm 2017 Giáo viên hướng dẫn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Tác giả luận văn LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành kỹ thuật hóa học với đề tài “Nghiên cứu làm giàu bentonit phương pháp hydrocyclon ứng dụng chế tạo dung dịch khoan gốc nước” kết trình cố gắng không ngừng thân giúp đỡ, động viên khích lệ thầy, bạn bè đồng nghiệp người thân Qua trang viết tác giả xin gửi lời cảm ơn tới người giúp đỡ thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua Tơi xin tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc cô PGS.TS Phạm Thanh Huyền trực tiếp tận tình hướng dẫn cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận văn Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Bách khoa Hà Nôi, Viện kỹ thuật hóa học tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt cơng việc nghiên cứu khoa học Cuối tơi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị công tác giúp đỡ trình học tập thực Luận văn Tác giả Chu Minh Hân LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu Luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thông tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Học viên thực Luận văn Chu Minh Hân TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đề tài: Nghiên cứu làm giàu bentonit phương pháp hydrocyclon ứng dụng chế tạo dung dịch khoan gốc nước Tác giả luận văn: Chu Minh Hân Khóa: 2014B Người hướng dẫn: PGS TS Phạm Thanh Huyền Nội dung tóm tắt: a) Lý chọn đề tài Bentonite (sét) thành phần tạo cấu trúc dung dịch sét sử dụng làm dung dịch khoan giếng khoan dầu Tuy nhiên, loại sét đáp ứng tiêu chí kỹ thuật để sử dụng làm dung dịch khoan Hiện nay, mỏ sét đạt chất lượng khai thác dần cạn kiệt, trước thực trạng người ta đưa phương pháp làm giàu hàm lượng Montmorillonite lên phương pháp ướt phương pháp sử dụng hydrocyclone Để tái sử dụng có hiệu nguồn quặng sét thải bỏ b) Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu Đánh giá khả làm giàu mẫu sét Cổ Định phương pháp hydrocyclon Đánh giá chất lượng mẩu sét làm giàu theo tiêu chuẩn ngành cơng nghiệp dầu khí (Tiêu chuẩn API) tiêu chuẩn doanh nghiệp (tiêu chuẩn Vietsovpetro) Từ đó, đánh giá khả ứng dụng mẫu sét làm giàu pha chế dung dịch thực tế cho khoan dầu khí c) Tóm tắt đọng nội dung đóng góp tác giả Đã đưa kết tuyển sét phương pháp hydrocyclon, cần tỷ lệ thu hồi cao nên lấy sản phẩm bentonite tinh qua tuyể n bâ ̣c, ngược lại cần có bentonite với chất lượng MMT cao hơn, phải tiế n hành tuyể n bâ ̣c Đánh giá ảnh hưởng phụ gia Na2CO3 đến độ trương nở mẫu sét Cổ Định sau tuyển hydrocyclon Từ tìm hàm lượng Na2CO3 thích hợp để xử lý mẫu sét Cổ Định i Đánh giá tương quan chất lượng hiệu kinh tế sử dụng sét Cổ Định để pha chế dung dịch cho khoan dầu khí d) Phương pháp nghiên cứu Tiến hành thí nghiệm đo đạc tiêu kĩ thuật theo tiêu chuẩn ngành cơng nghiệp dầu khí (Tiêu chuẩn API) tiêu chuẩn doanh nghiệp (tiêu chuẩn Vietsovpetro) mẫu Bentonite làm giàu mẫu thương mại sử dụng thực tế, so sánh Sử dụng mẫu sét pha chế dung dịch khoan (theo đơn pha chế hệ dung dịch sét sử dụng thực tế) - đo đạc tiêu, so sánh biện luận kết e) Kết luận Có thể tách khống montmorillonite sản phẩm nghiền bentonite Cổ Đinh ̣ đã đươ ̣c nghiề n thành sản phẩm riêng rẽ có chất lượng cao Nếu cần tỷ lệ thu hồi cao nên lấy sản phẩm bentonite tinh qua tuyể n bâ ̣c, ngược lại cần có bentonite với chất lượng MMT cao hơn, phải tiế n hành tuyể n bâ ̣c Tác nhân hoạt hố thích hợp loại sét bentonite Cổ Định Na2CO3 Với hàm lượng Na2CO3 3%, có tác dụng rõ rệt tốt việc tăng độ trương nở mẫu sét Cổ Định làm giàu Mẫu sét Cổ Định sau xử lý Na2CO3 3% đáp ứng đa phần tiêu tiêu chuẩn cho Sét bột sử dụng cơng nghiệp khoan dầu khí (tiêu chuẩn API 13A Viện dầu khí Hoa Kỳ tiêu chuẩn RD-SP-61-11 Vietsovpetro) Với đơn pha chế phù hợp, mẫu sét Cổ Định sau hoạt hóa hồn tồn có khả ứng dụng pha chế dung dịch khoan dầu khí Tuy nhiên, cần bổ sung phụ gia thích hợp để ổn định điều kiện nhiệt độ giếng khoan hiệu kinh tế vấn đề cần tính đến để ứng dụng sét Cổ Định cơng nghiệp khoan dầu khí ii MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT MỤC LỤC BẢNG MỤC LỤC HÌNH LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan dung dịch khoan [6] 1.1.1 Định nghĩa 1.1.2 Chức dung dịch khoan 1.1.3 Phân loại dung dịch khoan ứng dụng: 1.1.4 Các hóa chất điều chế dung dịch khoan chức chúng: 1.2 Sét vai trò cùa sét dung dịch khoan 12 1.2.1 Sét bentonite 12 1.2.2 Hệ sét – nước [9] 20 1.3 Yêu cầu kỹ thuật dung dịch khoan 24 1.3.1 Các hệ dung dịch sử dụng cho khoan giếng khoan dầu khí Vietsovpetro [6]: 24 1.3.2 Một số hệ dung dịch ức chế sét nhà thầu quốc tế sử dụng: 28 1.3.3 Yêu cầu thông số dung dịch hệ dung dịch: 29 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.1 Hóa chất, dung cụ thiết bị: 31 2.1.1 Hoá chất: 31 2.1.2 Dụng cụ 31 2.2 Các mẫu bentonite sử dụng nghiên cứu 32 2.3 Phương pháp làm giàu Bentonite Cổ Định 32 2.4 Phương pháp đánh giá, so sánh chất lượng Bentonite Cổ Định với loại Bentonite thương mại 34 2.4.1 Tiêu chuẩn Viện Dầu khí Hoa Kỳ (tiêu chuẩn API 13A) [11]: 34 2.4.2 Tiêu chuẩn Vietsovpetro (RD-SP-61-11) [12]: 34 2.4.3 Cách kiểm tra tiêu theo tiêu chuẩn API 13A RD-SP-61-11 [11,12]: 35 2.4.4 Đo độ trương nở sét: 39 2.5 Ứng dụng sét Cổ Định để điều chế dung dịch khoan cho khoan giếng khoan dầu khí, so sánh với mẫu sét thương mại: 39 2.5.1 Đơn pha chế dung dịch Polymer sét: 39 2.5.2 Pha chế, chuẩn bị mẫu: 39 2.5.3 Kiểm tra thông số dung dịch: 40 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41 3.1 Kết làm giàu sét Cổ Định 41 3.1.1 Ảnh hưởng áp lực cấp liệu 41 3.1.2 Ảnh hưởng nồng độ pha rắn bùn quặng cấp liệu 42 3.1.3 Kết thí nghiệm phân cấp xyclon bâ ̣c 43 3.2 Kết đánh giá chất lượng sét Cổ Định mẫu sét thương mại sử dụng Vietsovpetro 45 3.2.1 Kết đánh giá theo tiêu chuẩn API (API 13A) 45 3.2.2 Kết đánh giá theo tiêu chuẩn Vietsovpetro (RD-SP-61-11): 45 3.2.3 Đánh giá kết kiểm tra theo tiêu chuẩn API 13A RD-SP-61-11 46 3.3 Kết đo độ trương nở mẫu sét: 47 3.3.1 Xử lý mẫu: 47 3.3.2 Đo độ trương nở sét: 47 3.4 Kết đo tiêu mẫu sét Cổ Định xử lý thêm Na2CO3: 53 3.4.1 Kết đo độ trương nở sét: 53 3.4.2 Kết đánh giá lại chất lượng mẫu sét Cổ Định sau xử lý Na2CO3 theo tiêu chuẩn công nghiệp: 56 3.5 Kết đo thông số dung dịch khoan điều chế: 58 3.5.1 Đơn pha chế dung dịch khoan: 58 3.5.2 Kết đo thông số dung dịch khoan: 58 3.5.3 Chi phí dự tính cho m3 dung dịch khoan: 59 3.5.4 Nhận xét 60 KẾT LUẬN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 DANH MỤC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT Viết tắt Tên gọi MMT Monmorillonit GK Giếng khoan dầu khí DD Dung dịch PV Độ nhớt dẻo (Plastic Viscosity) YP Ứng lực cắt động (Yield Point) PHPA Partially-hydrolyzed polyacrylamide Polyacrilamide thủy phân phần MỤC LỤC BẢNG Bảng Các chất tạo cấu trúc thường sử dụng điều chế dung dịch khoan Bảng Các chất làm giảm độ thải nước thường dùng điều chế dung dịch khoan 11 Bảng Thành phần khoáng vật bentonite Cổ Định - Thanh Hoá [5] 19 Bảng Thành phần hóa học bentonite cổ Định Thanh Hố [2] 20 Bảng Các hệ dung dịch sử dụng theo độ sâu giếng khoan 28 Bảng Các hệ dung dịch ức chế sét sử dụng Việt Nam 29 Bảng Các thông số dung dịch yêu cầu hệ dung dịch 29 Bảng Các thông số kỹ thuật máy tuyể n xyclon thí nghiệm D25 33 Bảng Tiêu chuẩn sét theo API 13A 34 Bảng 10 Tiêu chuẩn sét theo RD-SP-61-11 34 Bảng 11 Đơn pha chế tổng quát hệ Polime sét 39 Bảng 12 Thông số dung dịch yêu cầu dung dịch Polime sét 40 Bảng 13 Kết thí nghiệm phân cấp xyclon với áp lực cấp liệu khác 41 Bảng 14 Kết thí nghiệm phân cấp xyclon D25 với nồng độ pha rắn bùn quặng cấp liệu khác 42 Bảng 15 Kết tuyển thủy xyclon bậc bậc 44 Bảng 16 Kết đánh giá mẫu sét theo tiêu chuẩn API 13A 45 Bảng 17 Kết đánh giá mẫu sét theo tiêu chuẩn RD-SP-61-11 45 Bảng 18 Độ trương nở sét Cổ Định dung dịch Na2CO3 có nồng độ khác 50 Bảng 19 Kết đo độ trương nở sét Cổ Định mẫu sét thương mại 53 Bảng 20 Kết đánh giá lại mẫu sét theo tiêu chuẩn API 13A 56 Bảng 21 Kết đánh giá lại mẫu sét theo tiêu chuẩn RD-SP-61-11 Vietsovpetro 57 Bảng 22 Đơn pha chế dung dịch Polymer sét điều chỉnh theo loại sét 58 Bảng 23 Kết qua đo thông số dung dịch khoan 59 Bảng 24 Chi phí dự tính chế tạo m3 dung dịch khoan loại sét: 60 Hình 10 Bộ thiết bị đo độ trương nở sét Ta có bảng kết đo độ trương nở mẫu sét Cổ Định theo thời gian mơi trường dung dịch Na2CO3 có nồng độ khác bảng 18: Bảng 18 Độ trương nở sét Cổ Định dung dịch Na2CO3 có nồng độ khác Thời gian (giờ) Sét Cổ Định + Nước cất Sét Cổ Định + dd Na2CO3 1% Sét Cổ Định + dd Na2CO3 2% Sét Cổ Định + dd Na2CO3 3% Sét Cổ Định + dd Na2CO3 4% 10 12 14 16 18 40.09 58.33 65.07 65.76 65.99 66.21 66.43 66.57 66.71 45.58 70.09 75.95 79.12 80.8 82.4 83.06 83.62 43.66 54.89 63.95 71.38 76.2 79.69 82.28 84.29 86.2 64.68 71.38 76.2 79.69 82.28 84.29 86.2 87.32 55.69 65.46 71.38 75.33 78.07 80.47 82.15 83.77 84.67 52 59.2 50 Thời gian (giờ) Sét Cổ Định + Nước cất Sét Cổ Định + dd Na2CO3 1% Sét Cổ Định + 20 22 24 26 28 30 32 34 36 66.9 66.9 66.9 66.9 66.94 67.01 67.02 84.29 84.85 85.42 85.87 86.11 86.66 87.22 87.56 88.12 87.32 88.55 89.59 90.58 91.36 92.48 93.38 94.28 95.14 88.55 89.59 90.58 91.36 92.48 93.38 94.28 95.14 96.19 66.79 66.89 dd Na2CO3 2% Sét Cổ Định + dd Na2CO3 3% Sét Cổ Định + dd Na2CO3 4% Thời gian (giờ) Sét Cổ Định + Nước cất Sét Cổ Định + dd Na2CO3 1% Sét Cổ Định + dd Na2CO3 2% Sét Cổ Định + dd Na2CO3 3% Sét Cổ Định + dd Na2CO3 4% Thời gian (giờ) Sét Cổ Định + Nước cất Sét Cổ Định + dd Na2CO3 1% 85.65 86.4 86.98 88 88.7 89.43 90.13 90.79 91.45 38 40 42 44 46 48 50 52 54 67.03 67.13 67.24 67.24 67.35 67.35 67.35 67.35 67.35 88.46 89.13 89.46 89.92 90.38 90.8 91 91.2 91.2 95.98 97.3 97.5 97.5 97.5 97.5 97.5 97.5 96.97 97.76 98.56 98.9 99 99.2 99.55 99.79 99.79 91.99 92.53 92.76 92.98 92.98 92.98 92.98 92.98 92.98 62 64 66 68 67.35 67.35 67.35 67.35 67.35 67.35 67.35 91.2 91.2 91.2 91.2 91.2 56 96.5 58 91.2 60 91.2 51 Sét Cổ Định + dd Na2CO3 2% Sét Cổ Định + dd Na2CO3 3% Sét Cổ Định + dd Na2CO3 4% 97.5 97.5 97.5 97.5 97.5 97.5 97.5 99.79 99.79 99.79 99.79 99.79 99.79 99.79 92.98 92.98 92.98 92.98 92.98 92.98 92.98 KẾT QUẢ ĐO ĐỘ TRƯƠNG NỞ CỦA CÁC MẪU SÉT Sét Cổ Định + Dung dịch Na2CO3 1% Sét Cổ Định + Dung dịch Na2CO3 2% Sét Cổ Định + Dung dịch Na2CO3 3% Sét Cổ Định + Dung dịch Na2CO3 4% Sét Cổ Định + Nước cất 110 100 90 Độ trương nở (%) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 Thời gian (giờ) Hình 11 Đồ thị độ trương nở sét Cổ Định mơi trường Na2CO3 có nồng độ khác 52 Dựa kết nói ta thấy: - Mẫu sét Cổ Định làm giàu có tốc độ trương nở tốt độ trương nở không cao (lớn đạt 67%) - Dung dịch Na2CO3 có tác dụng làm tăng độ trương nở mẫu sét Cổ Định làm giàu - Nồng độ Na2CO3 3% có tác dụng làm tăng độ trương nở mẩu sét Cổ Định tốt (tăng lên gần 33%) Do đó, ta sử dụng Na2CO3 với nồng độ 3% để xử lý mẫu sét Cổ Định; giúp tăng độ trương nở đặc tính khác Quy trình xử lý đề xuất sau: - Đối với đo độ trương nở: ta đo trực tiếp mẫu sét Cổ Định môi trường dung dịch Na2CO3 3% - Đối với việc kiểm tra theo tiêu API 13A RD-SP-61-11: Mẫu sét Cổ định ủ trước 24 tiếng với dung dịch Na2CO3 3% theo tỉ lệ sét : nước 1:1 3.4 Kết đo tiêu mẫu sét Cổ Định xử lý thêm Na2CO3: 3.4.1 Kết đo độ trương nở sét: Ta có bảng kết đo độ trương nở mẫu sét Cổ Định (khơng xử lý có xử lý Na2CO3 3%) so sánh với mẫu sét thương mại bảng 19: Bảng 19 Kết đo độ trương nở sét Cổ Định mẫu sét thương mại Thời gian (giờ) Sét thương mại + Nước cất Sét thương mại + Nước cất Sét Cổ Định + Nước cất Sét Cổ Định + dd Na2CO3 3% 10 12 14 16 17.54 26.49 34.02 40.14 45.35 49.82 54.25 58.16 18.38 28.7 37.36 44.93 51.89 58.47 64.02 69.21 40.09 58.33 65.07 65.76 65.99 66.21 66.43 66.57 71.38 76.2 79.69 82.28 84.29 86.2 52 64.68 53 Thời gian (giờ) Sét thương mại + Nước cất Sét thương mại + Nước cất Sét Cổ Định + Nước cất Sét Cổ Định + dd Na2CO3 3% Thời gian (giờ) Sét thương mại + Nước cất Sét thương mại + Nước cất Sét Cổ Định + Nước cất Sét Cổ Định + dd Na2CO3 3% 18 20 22 24 26 28 30 32 69.11 72.87 76.88 80.97 85 89.24 78.51 83.02 87.41 91.91 96.42 66.71 66.79 66.89 66.9 66.9 66.9 66.9 66.94 87.32 88.55 89.59 90.58 91.36 92.48 93.38 94.28 38 40 42 44 46 48 61.82 65.36 74 34 36 100.81 104.72 93.47 97.71 101.94 105.95 109.13 109.13 109.13 109.13 108.4 108.4 108.4 108.4 108.4 108.4 108.4 108.4 67.01 67.02 67.03 67.13 67.24 67.24 67.35 67.35 95.14 96.19 96.97 97.76 98.56 98.9 99 99.2 54 KẾT QUẢ ĐO ĐỘ TRƯƠNG NỞ CỦA CÁC MẪU SÉT Sét thương mại + Nước cất Sét thương mại + Nước cất Sét Cổ Định + Nước cất Sét Cổ Định + Dung dịch Na2CO3 3% 120 110 100 90 Độ trương nở (%) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 Thời gian (giờ) Hình 12 Đồ thị kết đo độ trương nở sét Cổ Định mẫu sét thương mại Từ đồ thị đo độ trương nở mẫu sét, ta thấy: - Dung dịch Na2CO3 có tác dụng rõ rệt việc tăng độ trương nở mẫu sét Cổ Định làm giàu (tăng lên 30%) - Các mẫu sét thương mại có tốc độ trương nở chậm độ trương nở cao nhiều (> 100%) 55 - Do giới hạn máy đo (chỉ đo đến độ trương nở ~110%) nên chưa thể đo tối đa độ trương nở mẩu sét thương mại để so sánh đầy đủ - Mẫu sét Cổ Định làm giàu xử lý thêm Na2CO3 3% có tốc độ trương nở tốt độ trương nở chưa đạt so với mẫu sét thương mại Lý giải cho nguyên nhân này, hàm lượng montmorillonite mẫu sét Cổ Định làm giàu đạt đến 68,4% thấp hẳn hàm lượng MMT mẫu sét thương mại (thấp 80%) 3.4.2 Kết đánh giá lại chất lượng mẫu sét Cổ Định sau xử lý Na2CO3 theo tiêu chuẩn công nghiệp: Mẫu sét Cổ Định làm giàu sau xử lý Na2CO3 theo quy trình đề xuất đo đạc lại thông số lưu biến độ thải nước theo tiêu chuẩn API tiêu chuẩn RD-SP-61-11 Vietsovpetro, kết so sánh với thông số kiểm tra mẫu sét thương mại sét Cổ Định chưa xử lý Na2CO3 bảng 20 bảng 21 Bảng 20 Kết đánh giá lại mẫu sét theo tiêu chuẩn API 13A Thông số Giá trị yêu cầu Sét Sét thương thương mại mại Sét Cổ Định Sét Cổ Định + Na2CO3 Đối với dung dịch Sét: - Chỉ số đọc 600 vòng/phút ≥ 30 40 48 32 - Tỷ số YP/PV ≤3 3 1,3 - Độ thải nước API ≤ 15 12,4 11,6 70 62 56 Bảng 21 Kết đánh giá lại mẫu sét theo tiêu chuẩn RD-SP-61-11 Vietsovpetro S Thông số kỹ thuật T Yêu Đơn vị cầu T Hiệu suất sét Sét Sét Sét Sét Cổ thương thương Cổ Định + mại mại Định Na2CO3 m3/t ≥ 15 18,6 19 < 15 15 - ≥ 30 40 48 32 - ≥ 12 18 20 - 1-3 3 1,3 12,4 11,6 70 62 ≥ 90 92 93 75 80 tra với CMC–LV (đạt RD- cm3/30p ≤ 10 9.2 8.6 52 38 Chỉ số đọc máy FANN (R600) dung dịch Sét Chỉ số đọc máy FANN (R6) dung dịch Sét Tỷ số YP/PV Độ thải nước API cm3/30p ≤ 15 Hàm lượng pha keo %(TL) Độ thải nước API kiểm SP-61-11) Từ kết trên, ta thấy: - Chất lượng mẫu sét Cổ Định sau xử lý với Na2CO3 3% cải thiện rõ rệt Các thông số lưu biến tăng rõ rệt so với chưa xử lý với Na2CO3 - Đa phần thông số mẫu sét Cổ Định sau xử lý Na2CO3 đạt theo tiêu chuẩn API 13A RD-SP-61-11 - Tuy nhiên, cịn thơng số độ thải nước API hàm lượng pha keo sét chưa đạt Lý mẫu sét Cổ Định có hàm lượng montmorillonite thấp hẳn so với mẫu sét thương mại, mẫu sét Cổ Định chưa xử lý thêm với chất phụ gia làm giảm độ thải nước 57 3.5 Kết đo thông số dung dịch khoan điều chế: 3.5.1 Đơn pha chế dung dịch khoan: Dựa kết đánh giá chất lượng mẫu sét đơn pha chế dung dịch Polymer sét, ta lựa chọn mẫu sét thương mại số sét Cổ Định xử lý với Na2CO3 3% để pha chế dung dịch, với đơn pha chế phù hợp mẫu sét bảng 22 Bảng 22 Đơn pha chế dung dịch Polymer sét điều chỉnh theo loại sét Hàm lượng, kg/m3 STT Tên hóa chất Đơn chuẩn Sét thương Sét Cổ Định + mại Na2CO3 Sét 40 - 50 45 50 CMC-HV 4-8 - CMC-LV - 12 Na2CO3 0,5 - 1,5 1,5 (cho thêm vào dung dịch nước, khơng tính đến lượng Na2CO3 xử lý) Bôi trơn 15 15 15 Diệt khuẩn 1 3.5.2 Kết đo thông số dung dịch khoan: Ta có kết đo thơng số dung dịch khoan pha chế từ mẫu sét bảng 23 58 Bảng 23 Kết qua đo thông số dung dịch khoan Thông số Nhiệt độ đo Tỷ trọng Đơn vị Yêu cầu Sét thương mại Sét Cổ Định + Na2CO3 o C 25oC 50oC 25oC 50oC g/cm3 Theo yêu cầu 1,05 - 1,05 - giây Min 60 80 65 78 60 Độ thải nước Cm3/30 phút 6-8 - - Độ dày vỏ bùn mm - 1,5 - - Gel1’/10’ lb/100ft2 3-10/6-20 10/20 9/18 5/10 3/7 ≥6 Độ nhớt phểu Marsh Số đọc vòng/phút (trên máy Fann) PV cPs - 15 15 13 15 14 YP lb/100ft2 18 - 30 30 28 20 14 pH - ± 0,5 9,5 - 9,5 - 3.5.3 Chi phí dự tính cho m3 dung dịch khoan: Ta có bảng chi phí dự tính cho m3 dung dịch khoan chế tạo theo đơn pha chế mục 3.5.1 loại sét bảng 24: 59 Bảng 24 Chi phí dự tính chế tạo m3 dung dịch khoan loại sét: Hàm lượng, kg/m3 STT Hóa chất Đơn giá Sét Sét Cổ (VND/kg) thương Định + mại Na2CO3 1.1 Sét Thương mại 4.500 45 - 1.2 Sét Cổ định 2.000 - CMC-HV 45.000 CMC-LV Thành tiền (VND/m3) Sét thương mại Sét Cổ Định + Na2CO3 225.000 - 50 - 100.000 - - 180.000 40.000 160.000 240.000 Na2CO3 12.000 1,5 18.000 36.000 Bôi trơn 60.000 15 15 900.000 900.000 Diệt khuẩn 21.000 1 21.000 21.000 1.324.000 1.477.000 Tổng chi phí (VND/m3): 3.5.4 Nhận xét Từ kết qua đo thông số dung dịch pha chế từ mẫu sét thương mại mẫu sét Cổ Định ta thấy: - Với đơn pha chế phù hợp dung dịch khoan chế tạo từ sét Cổ Định sau xử lý Na2CO3 3% cho kết tiệm cận với mẫu dung dịch khoan chế tạo từ sét thương mại - Mặc dù nhiệt độ thường cho kết tốt, kết đo nhiệt độ 50oC (nhiệt độ mô điều kiện thực tế khoan giếng khoan dầu khí) chưa đạt, thông số lưu biến thấp so với yêu cầu - Để đạt thông số nhiệt độ cao, mẫu sét Cổ Định cần bổ sung thêm phụ gia tạo cấu trúc (như Xanthangum, HEC,…) - Theo bảng 24 tính chi phí cho m3 dung dịch khoan, ta thấy m3 dung dịch chế tạo Sét Cổ Định (chưa tính giá trị sét Cổ Định chưa xác định giá) lớn khoảng 10% so với sử dụng mẩu sét thương mại sẵn có thị trường 60 Chi phí dung dịch cho giếng khoan dầu khí quan trọng, chiếm tỷ trọng đến 10% chi phí giếng khoan dầu khí, có giếng sử dụng cơng nghệ phức tạp chi phí lên tới 30% tổng chi phí Do đó, mẫu sét Cổ Định nghiên cứu, ứng dụng với dơn pha chế thích hợp đạt yêu cầu để sử dụng cho dung dịch khoan dầu khí, cần nghiên cứu cải tiến thêm biện pháp làm giàu phối trộn, xử lý phụ gia mẫu sét Cổ Định, để giảm thiểu tối đa chi phí cho dung dịch khoan Đây nhân tố quan trọng nhất, định đến khả ứng dụng thực tế việc tái sử dụng sét Cổ Định việc pha chế dung dịch khoan dầu khí 61 KẾT LUẬN Kết nghiên cứu ta rút rằng: Có thể tách khống montmorillonite sản phẩm nghiền bentonite Cổ Đinh ̣ đã đươ ̣c nghiề n thành sản phẩm riêng rẽ có chất lượng cao Nếu lấy cỡ hạt 10 μm làm ranh giới phân chia tỷ lệ thu hồi sản phẩm bentonite tinh đạt 93,5% tuyể n bâ ̣c và đa ̣t 85% tuyể n bâ ̣c Hàm lượng MMT sản phẩm đạt 57.6% tức cao 1,6 lần so với hàm lượng MMT quặng nguyên khai tuyển lần đạt 68.4% cao 1,9 lần tuyển bậc Khi tuyể n bâ ̣c mă ̣c dù thực thu thấ p tuyể n bâ ̣c la ̣i cho sản phẩ m bentonite tinh có hàm lươ ̣ng MMT cao Do tùy theo mức yêu cầu chất lượng bentonite sử dụng lĩnh vực khác sử dụng tủ n mơ ̣t bâ ̣c hoă ̣c tuyể n bâ ̣c Để có tỷ lệ thu hồi cao nên lấy sản phẩm bentonite tinh qua tuyể n bâ ̣c, ngược lại cần có bentonite với chất lượng MMT cao hơn, phải tiế n hành tuyể n bâ ̣c Tác nhân hoạt hố thích hợp loại sét bentonite Cổ Định Na2CO3 Với hàm lượng Na2CO3 3%, có tác dụng rõ rệt tốt việc tăng độ trương nở mẫu sét Cổ Định làm giàu (tăng lên 30%) Mẫu sét Cổ Định sau xử lý Na2CO3 3% đáp ứng đa phần tiêu tiêu chuẩn cho Sét bột sử dụng công nghiệp khoan dầu khí (tiêu chuẩn API 13A Viện dầu khí Hoa Kỳ tiêu chuẩn RD-SP-61-11 Vietsovpetro) Với đơn pha chế phù hợp, mẫu sét Cổ Định sau hoạt hóa hồn tồn có khả ứng dụng pha chế dung dịch khoan dầu khí Tuy nhiên, cần bổ sung phụ gia thích hợp để ổn định điều kiện nhiệt độ giếng khoan chi phí cho m3 dung dịch vấn đề cần tính đến để ứng dụng sét Cổ Định cơng nghiệp khoan dầu khí đạt hiệu tốt 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Lương Trọng Đảng, Phan Văn Tường “Nghiên cứu sét để điều chế dung dịch khoan tìm kiếm thăm dị dầu khí” Hưng n 1979 Lưu trữ viện dầu khí [2] Trương Đình Đức (2012), Đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng cấu trúc bentonite Di Linh chống số oxit kim loại (Al, Fe, Ti) hữu hóa xetyl trimetyl amoni bromua ứng dụng làm vật liệu hấp phụ đa năng’’, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên; Khoa Hóa học [3] Vũ Thị Hồi (2010), Đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng sét hữu đến số tính chất epoxy”, luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Quốc gia Hà Nội [4] Phạm Thanh Huyền, Báo cáo chuyên đề 5.1 “Nghiên cứu phương pháp hoa ̣t hóa ướt khoáng MMT”, đề tài: “Nghiên cứu làm giàu khoáng Montmorillonit thuộc vùng mỏ Cromit Cổ Định để sản xuất hóa phẩm khoan phục vụ cơng nghiệp” đề tài tỉnh Thanh Hóa, 2016 [5] Chu Văn Lam, Phạm Hịe, “Hoạt hóa khơ sét Cổ Định”, Trung tâm Cơng nghệ Viện nghiên cứu Địa chất Khoáng sản; Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học Kỹ thuật Mỏ toàn quốc lần thứ XII- 8/1999 Tr 1-2 [6] Hoàng Hồng Lĩnh, Nguyễn Xuân Ngọ, Đặng Đình Hà, Trần Mạnh Tường, Trần Vũ Khôi, Ngô Văn Tự, Phạm Thu Giang; “Giáo trình dung dịch khoan & SG”, Liên doanh Việt – Nga Vietsovpetro – 10/2010 Lưu hành nội [7] Vũ Văn Nhữ, Tạ Đình Vinh tác giả khác: Nghiên cứu khả chịu nhiệt, chịu mặn sét bột Cổ Định – Thanh Hoá Báo cáo đề tài cấp ngành Tổng cục dầu khí, bảo vệ tháng năm 1981 [8] Bùi Văn Thắng (2011), Đề tài khoa học công nghệ cấp Giáo dục Đào tạo “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu Bentonite biến tính, Ứng dụng hấp phụ Phốtpho nước”, Mã số: B2010-20-23 [9] Đỗ Hữu Minh Triết, báo cáo kỹ thuật “Dung dịch khoan xi măng” -Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM, Khoa Kỹ thuật Địa chất Dầu khí 63 [10] Tạ Đình Vinh “Nghiên cứu khả sử dụng nguyên liệu địa phương sét, than bùn, than nâu, tannin, thuỷ tinh lỏng, barit để pha chế dung dịch khoan Báo cáo đề tài cấp nhà nước 22.01.05.14, bảo vệ tháng năm 1984 Tiếng Anh [11] API Specifications 13A / ISO 13500:2009 18th Edition, API Standard, American Petroleum Institute, August 2010 Tiếng Nga [12] Руководящий нормативный документ РД СП 61-11, Технические требования к качеству и основные методики проведения лабораторных испытаний химических реагентов и материалов для бурения, капитального ремонта и кислотной опз скважин в СП «Вьетсовпетро», 10.2011 64 ... sở đó, đề tài ? ?Nghiên cứu làm giàu bentonit phương pháp hydrocyclon ứng dụng chế tạo dung dịch khoan gốc nước? ?? thực Trong nghiên cứu này, kiểm tra đánh giá hiệu phương pháp làm giàu sét, so sánh... tài: Nghiên cứu làm giàu bentonit phương pháp hydrocyclon ứng dụng chế tạo dung dịch khoan gốc nước Tác giả luận văn: Chu Minh Hân Khóa: 2014B Người hướng dẫn: PGS TS Phạm Thanh Huyền Nội dung. .. loại dung dịch khoan ứng dụng: 1.1.3.1 Dung dịch gốc nước: - Dung dịch tự tạo: hỗn hợp nước hòa tan với loại sét cột địa tầng khoan qua (đơi cịn gọi dung dịch sét tự nhiên) xử lý sơ Loại dung dịch