M Ở ĐẦU
3.5.2. thấm của đá ximăng
Độ thấm của đá xi măng là khả năng của đá xi măng cho chất lỏng và chất khí đi qua dưới độ chênh áp nhất định. Để bảo đảm sự cách ly tốt các vỉa thì đá xi măng trong không gian vành xuyến cần có độ thấm tối thiểu đối với chất lưu vỉa.
Trong những điều kiện nhất định độ thấm của đá xi măng tăngcó thể là nguyên nhân ngập nước giếng khoan, lưu thông dòng dầu và khí trong các tầng sản phẩm. Khi nước hoặc khí xâm nhập vào vành đá,vành đá xi măng dễ bị phá hủy.
Đá xi măng đóng rắn chặt sít, không thấm, có độ ổn định cao chống lại sự ăn mòn của nước vỉa, cách ly tốt, chống sập lở. Trong một số điều kiện nhất định, độ thấm của đá xi măng tăng có thể là nguyên nhân ngập nước giếng khoan, sự xâm nhậpdầu khí trong các tầng sản phẩm trong không gian vành xuyến.
Độ thấm của đá xi măng thay đổi trong quá trình đóng rắn và phụ thuộc nhiều vào các tính chất của xi măng và phụ gia, tỉ lệ N/XM, điều kiện và thời gian đóng rắn của xi măng.
Hình 3.24.Máy đo độrỗng của đá xi măng[53].
3.5.2. Độthấm của đá xi măng
Độ thấm của đá xi măng là khả năng của đá xi măng cho chất lỏng và chất khí đi qua dưới độ chênh áp nhất định. Để bảo đảm sự cách ly tốt các vỉa thì đá xi măng trong không gian vành xuyến cần có độ thấm tối thiểu đối với chất lưu vỉa.
Trong những điều kiện nhất định độ thấm của đá xi măng tăng có thể là nguyên nhân ngập nước giếng khoan, lưu thông dòng dầu và khí trong các tầng sản phẩm. Khi nước hoặc khí xâm nhập vào vành đá,vành đá xi măng dễ bị phá hủy.
Đá xi măng đóng rắn chặt sít, không thấm, có độ ổn định cao chống lại sự ăn mòn của nước vỉa, cách ly tốt, chống sập lở. Trong một số điều kiện nhất định, độ thấm của đá xi măng tăng có thể là nguyên nhân ngập nước giếng khoan, sự xâm nhập dầu khí trong các tầng sản phẩm trong không gian vành xuyến.
Độ thấm của đá xi măng thay đổi trong quá trình đóng rắn và phụ thuộc nhiều vào các tính chất của xi măng và phụ gia, tỉ lệ N/XM, điều kiện và thời gian đóng rắn của xi măng.
Hình 3.24.Máy đo độrỗng của đá xi măng[53].
3.5.2. Độthấm của đá xi măng
Độ thấm của đá xi măng là khả năng của đá xi măng cho chất lỏng và chất khí đi qua dưới độ chênh áp nhất định. Để bảo đảm sự cách ly tốt các vỉa thì đá xi măng trong không gian vành xuyến cần có độ thấm tối thiểu đối với chất lưu vỉa.
Trong những điều kiện nhất định độ thấm của đá xi măng tăng có thể là nguyên nhân ngập nước giếng khoan, lưu thông dòng dầu và khí trong các tầng sản phẩm. Khi nước hoặc khí xâm nhập vào vành đá,vành đá xi măng dễ bị phá hủy.
Đá xi măng đóng rắn chặt sít, không thấm, có độ ổn định cao chống lại sự ăn mòn của nước vỉa, cách ly tốt, chống sập lở. Trong một số điều kiện nhất định, độ thấm của đá xi măng tăng có thể là nguyên nhân ngập nước giếng khoan, sự xâm nhập dầu khí trong các tầng sản phẩm trong không gian vành xuyến.
Độ thấm của đá xi măng thay đổi trong quá trìnhđóng rắn và phụ thuộc nhiều vào các tính chất của xi măng và phụ gia, tỉ lệ N/XM, điều kiện và thời gian đóng rắn của xi măng.
Hiện nay chưa có quy định chung về độ thấm của đá xi măng, nhưng kinh nghiệm và tính toán cho thấy, để cách ly tốt các tầng sản phẩm thì nên sử dụng vữa xi măng khi đóng rắn thành đá có độ thấm0,1mD.
Để xác định độ thấm của đá xi măng trong điều kiệnnhiệt độ và áp suất cao đã tiến hành thí nghiệm theo đơn pha chế như trong bảng 3.2 với các phụ gia tăng trọng Barite và Hi-Dense 4. Thí nghiệm được tiến hành theo Tiêu chuẩnAPI RP 10B-2 - Phiên bản 2- Quy phạm thí nghiệm xi măng.
Hệ số thấm của môi trường lỗ hổng được xác định trên Máy đo độ thấm (hình 3.25).
Hình 3.25.Máy đo độthấm của đá xi măng[53]
Để tính toán độ thấm của đá xi măng trên máy đo sử dụng khí Ni tơ theo phương trình 3.2sau đây:
Độ thẩm K = ( ⨯ )
[( ) ] (3.2)
Trong đó: K = độ thấm, mD; B = Áp suất khí áp kế, at; Q = Lưu lượng thể tích dòng khí đi qua ởáp suất khí áp kế, cm3/s; = Độ nhớt động lực của khí ở nhiệt độ đo, cP; L = Chiều dài của mẫu lõi, cm; A = diện tích mặt cắt
Trên bảng 3.5. Kết quả thí nghiệm đo độ rỗng và độ thấm của đá xi măng từ các hỗn hợp 1: xi măng Holcim + Hi-Dense 4 + MicroMax và hỗn hợp 2: xi măng Holcim + Barite + MicroMax (phụ lục 8,9)
Bảng 3.5.Độ rỗng và độ thấm của đá xi măng
Các mẫu Độ rỗng(%) Độ thấm(mD)
Xi măng + Hi-Dense 4 + MicroMax 23% 0,075
Xi măng + Hi-Dense 4 + MicroMax 28% 0,0018
Xi măng + Barite + MicroMax 38,166% < 0,0005 Xi măng + Barite + MicroMax 38,916% <0,0007
Kết quả thí nghiệm cho thấy, mẫu đá xi măng có các thành phần chất làm nặng là Barite + MicroMax có độ rỗng trung bình 38,53% có độ thấm thấp hơn so với mẫu đá xi vữa xi măng có chất làm nặng là Hi-Dense 4 và Micro Maxcó độ rỗng trung bình 25%.
Độ thấm của đá xi măng đạt dưới 0,1 mD, để cách ly tốt các tầng sản phẩm trong điều kiện áp suất cao nhiệt độ cao tại bể Nam Côn Sơn như kết quả thí nghiệm là hợp lý.
Độ thấm của đá xi măng trong thực tế trám giếng khoan thường không quy định, nhưng theo kinh nghiệm và tính toán cho thấy để cách ly tốt các tầng sản phẩm trong điều kiện áp suất cao nhiệt độ cao tại bể Nam Côn Sơn như kết quả thí nghiệm là hợp lý.
Kết luận Chương 3
-Trong điều kiện nhiệt độvà áp suất cao, khối lượng riêng vữa xi măng phải đảm bảo cân bằng với áp suất vỉa và thấp hơn áp suất nứt vỉa. Các sản phẩm Hi-Dense 4 và MicroMax là các phụ gia làm nặng rất hiệu quả và cải thiện các tính chất khác của đá xi măng.
- Thời gian quánh của vữa xi măng phải lớn hơn tổng thời gian các công đoạn trám xi măng giếng khoan. Lựa chọn phụ gia CSR-100, HR-25 cho phép kéo dài thời gian quánh, ngưng kết của vữa xi măng.
- Các tính chất cơ học của đá xi măng (độ bền nén, modun Young, hệ số Poisson) với các thành phần đơn pha chế là hợp lý, đáp ứng các yêu cầu lâu dài của vành đá xi măng trong giếng khoan trong điều kiện áp suất cao nhiệt độ cao.
Chương 4. THỬ NGHIỆM VỮA XI MĂNG TRÁM
CỘT ỐNG CHỐNG KHAI THÁC 5 ½” GIẾNG KHOAN
TẠI BỂ NAM CÔN SƠN