M Ở ĐẦU
1.5.1. Các công trình nghiên cứu về ximăng ở nhiệt độ và áp suất cao
Năm 2012 trên toàn thế giới đã khoan khoảng 107000 giếng khoan dầu và khí, trong đó có khoảng 1600 giếng có nhiệt độ và áp suất cao, chiếm khoảng 1,6% trong tổng số giếng trên. Đã gặp những giếng khoan nhiệt độ trên đáy lên đến 2600C tại mỏ dầu Arthit, trên vịnh Thái Lan [22].
Sau sự cố cháy nổ trên giàn khoan Deepwater Horizon xảy ra ngày 20 tháng 4 năm 2010 tại mỏ Marcondo trên vịnh Mexico [14], đã để lại hậu quả cực kỳ nghiêm trọng cho ngành dầu khí, du lịch của Hoa Kỳ. Một trong những nguyên nhân gây ra sự cố là do chất lượng vành đá xi măng cách ly không tốt gây hậu quả khí và condensat phun trào, tràn lên giàn khoan gây cháy nổ.
Hiện nay trong ngành công nghiệp dầu khí chưa có loại xi măng được tiêu chuẩn hóa để trám các giếng khoan có nhiệt độ và áp suất cao. Theo dự báo [14] đến năm 2016 sẽ khoan khoảng 238 giếng khoan sâu trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao và đến năm 2020 số giếng có nhiệt độ và áp suất cao có thể trên 1200 giếng. Do đó, các nhà khoa học đang đẩy mạnh công tác nghiên cứu hoàn thiện công tác trám xi măng trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao.
Trong nhiều thập kỷ qua, các nhà khoa học Liên bang Nga như A.I.Bulatov, E.K. Machinsky, B.I.Esman, I.A Karamanov, A.N. Stafinkopulo¸V.C. Danhiuchevskyi,...đã có nhiều công trình về xi măng trong các điều kiện áp suất cao và nhiệt độ cao [48,49,52].
Các nhà khoa học và chuyên gia như Erik B.Nelson. George Birch, Michael Richebourg, Jacques Jutten (Schlumberger Dowell) [24,25]; Benjamin Iverson và Joe Maxson (Halliburton) [17] đã có các công trình nghiên cứu về sự suy thoái độ bền của xi măng ,biện pháp duy trì và nâng cao độ bền, các tính chất của vữa và công nghệ trám, đặc biệt là các phương pháp và thiết bịvữa xi măng trong điều kiện áp suất và nhiệt cao.
Trước đây, để kiểm tra độ tin cậy của đơn pha chế và quy trình trám xi măng giếng khoan thường chỉ chú ý đến mỗi một thông số - độ bền nén đơn trục. Nhưng trong trường hợp trong các giếng có nhiệt độ và áp suất cao xuất hiện trong thời gian dài, thì sự cần thiết phải nghiên cứu rất kỹ càng các tính chất cơ học của đá xi măng và mô hình hóa các tính chất của cột ống chống và đất đá trên thành giếng. Việc sử dung phần mềm CemTRESS [31,35, 36] cho phép phân tích tính chất của vành đá xi măng bên ngoài cộtống chống và dự báo các điều kiện giếng khoan. Chương trình máy tính phân tích các ứng suất tiếp tuyến và pháp tuyến xuất hiện trong vành đá xi măng khi thửnghiệm thủy lực cộtống chống, sự thay đổi các thông số lưu biến và biến đội của vữa. Phần mềm CemSTRESS ngoài việc xác định độ bền nén còn có thể xác định các thông số khác như modun Young, hệ số Poisson và độbền kéo [12].