M Ở ĐẦU
3.1.1. Khái niệm khối lượng riêng của vữa ximăng
Khối lượng riêng của vữa xi măng là một trong những đặc tính quan trọng để đánh gia chất lượng của vữa xi măng. Thay đổi khối lượng riêng của vữa xi măng bằng cách thay đổi tỉ lệ nước - xi măng. Sự thay đổi khối lượng riêng sẽ làm thay đổi chế độ công nghệ bơm trámvà có thể dẫn đến sự phức tạp, đặc biệt sẽ làm tăng áp suất khi trám xi măng. Tỷ lệ nước - xi măng còn phụ thuộc vào các tính chất lý - hóa khác, cho nên cần kiểm soát thường xuyên khối lượng riêng vữa và không cho phép vượt trị số quy định,nếu vượt sẽ làm giảm chất lượng của đá xi măng. Sai số của khối lượng riêng vữa cho phép trong khoảng 0,02 g/cm3.
Trong điều kiện các vỉa có áp suất dị thường cao, thân giếng có đường kính nhỏ thì cửa sổ giữa áp suất vỉa và áp suất nứt thủy lực vỉa rất bé. Để ngăn ngừa sự xâm nhập dầu khí trong giếng, áp suất thủy tĩnh của cột vữa trám phải tương đối cao để cân bằng với áp suất lỗ rỗng của vỉa, nhưng đồng thời cũng phải tương đối thấp để không gây ra nứt vỉa. Khi khối lượng riêng của vữa xi măng cao và độ chảy tỏa thấp có thể làm cho vữa xâm nhập vào đất đá trên thành giếng trong quá trình trám và vữa không dâng cao đến chiều cao thiết kế. Trong điều kiện giếng khoan, khi độ thải nước cao sẽ rút ngắn thời gian quánh và có thể gây ra nhữngphức tạp trong quá trình bơm trám.
Trong các điều kiện địa chất - kỹ thuật bể Nam Côn Sơn thường gặp các vỉa có áp suất dị thường cao. Để trám giếng khoan và cách ly các tầng sản phẩm, yêu cầu đầu tiên là phải tạo ra trên vỉa một phản áp hệ vỉa - giếng khoan trong quá trình tạo vành đá bền vững. Khí có thể xâm nhập vào không gian vành xuyến và phun trào trong quá trình đóng rắn vữa xi măng do các
thông số của vữa xi măng không phù hợp với các điều kiện áp suất cao nhiệt độ cao trong giếng khoan.
Để kiểm soát sự xuất hiện dầu khí trong giếng, quan hệ giữa áp suất thủy tĩnh, áp suất vỉa, khối lượng riêng của vữa và áp suất nứt vỉa thủy lực như trong phương trình 1.
pv≤gh ≤pnv (3.1)
Trong đó: pv–áp suất vỉa (Pa);–khối lượng riêng của vữa(kg/cm3);
h– chiều sâu bơm trám(m); g –gia tốc trong lực (9,8m/s2); pnv–áp suất nứt thủy lực vỉa(Pa).
Trên hình 3.1 biểu đồ áp suất vỉa (pv), áp suất nứt vỡ vỉa (pnv) tại các khu vực thuộc bể Nam Côn Sơn cho thấy cửa số giữapvvà pnvrất hẹp, điều đó đòi hỏi phải kiểm soát thường xuyên các dạng áp suất trên.
Trong điều kiện bể Nam Côn Sơn, trong các vỉa có áp suất cao yêu cầu khối lượng riêng vữa xi măng phải đạt đến 1,9-2,2 g/cm3hoặc cao hơn. Trong điều kiện bình thường, đối với xi măng mác G tiêu chuẩn API, tỉ lệ N/XM = 0,5 thì khối lượng riêng của vữa đạt 1,81-1,85 g/cm3.
Hình 3.1. Biểu đồ gradpv, grad pnvbể Nam Côn Sơn
Mọi sai số vềkhối lượngriêng, xảy ra khi đóng rắn vữa xi măng trên bề mặt có thế dẫn đến sự biến đổi lớn các thông số quan trọng, như thời gian quánh và thời gian ngưng kết. Sự dịch chuyển không đều đặn trên bề mặt cũng có thể hình thành ngoài cột ống cột vữa không đồng nhất, từ đó dẫn đến
sự lắng đọng pha rắn, xuất hiện nước tự do. Vì thế, trong quá trình bơm trám phải theo dõi và kiểm tra khối lượng riêng của vữa xi măng.
Khối lượng riêng của vữa xi măng có thể nâng lên yêu cầu bằng cách chọn chất làm nặng có khối lượng riêng cao đồng thời giảm tỉ số nước-xi măng hoặc nâng cao khối lượng riêng chất lỏng pha trộn. Trong điều kiện trám xi măng bể Nam Côn Sơn, việc nâng cao khối lượng riêng vữa xi măng bằng cách sử dụng các chất làm năng có khối lượng riêng cao là hiệu quả nhất.