4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2.6. Tình hình nghiên cứu phụ gia chứa sắt tại Việt Nam và trên thế giới
giới
Xi măng dùng để bơm trám các giếng khoan đã được sử dụng từ những năm đầu của thế kỷ XX. Yêu cầu quan trọng nhất là sản phẩm xi măng phải đáp ứng theo một trong hai tiêu chuẩn:
30
- Tiêu chuẩn GOST (tiêu chuẩn của nhà nước Liên bang Nga)
Ngoài ra, còn một số chủng loại xi măng trám giếng khoan được sản xuất theo các tiêu chuẩn riêng của mỗi nước và vùng lãnh thổ khác nhau.
Tại Việt Nam, việc nghiên cứu, sản xuất ximăng bơm trám các giếng khoan dầu khí đã được thực hiện vào những năm đầu khi mới thành lập Ngành và đã được thử nghiệm tại một số giếng khoan tại Thái Bình. Trong những năm 90 của thế kỷ trước, Viện Vật liệu xây dựng Hà Nội cũng đã thành công trong việc nghiên cứu, sản xuất xi măng trám giếng khoan chủng loại G (theo tiêu chuẩn API) bằng vật liệu địa phương. Sản phẩm trên đã được áp dụng rộng rãi tại các công ty dịch vụ bơm trám xi măng cho các nhà thầu khoan giếng thăm dò và khai thác dầu khí tại Việt Nam.
Khi thiết kế, lựa chọn vữa xi măng bơm trám giếng khoan thường dựa vào nhiều yếu tố, trong đó quan trọng và cơ bản nhất là trị số áp suất vỉa và vỡ vỉa của vùng mỏ và nhiệt độ đáy giếng khoan. Đây là điều kiện cơ bản trong việc thiết kế và lựa chọn vật liệu bơm trám có tỉ trọng và tính chất phù hợp nhằm nâng cao chất lượng bơm trám. Bắt đầu từ năm 1992, XNLD Vietsovpetro đã đưa vào sử dụng các loại xi măng trám giếng khoan chuyên dụng được sản xuất trong nước, mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao. Nhiều loại phụ gia đã được sử dụng để pha trộn với xi măng G để đạt được những yêu cầu thực tế.
Để có được vữa xi măng tỉ trọng và chất lượng thích hợp khi sử dụng phải cấp phối các phụ gia cần thiết điều chỉnh để phù hợp với điều kiện địa chất của mỏ. Trong điều kiện của XNLD Vietsovpetro, thực hiện công việc này tại các giàn khoan thực sự là rất phức tạp và khó vì không có dịch vụ bơm trám xi măng chuyên dụng. Vì vậy XNLD Vietsovpetro đã áp dụng các phương pháp bơm trám khác nhau như: trám phân tầng dùng đầu nối chuyên dụng, trám phân đoạn với hai lần thả ống chống, trám phân đoạn bằng phương pháp rót vữa xi măng vào khoảng không sau cột ống khi bơm trám đoạn hai, hoặc sử dụng hỗn hợp xi măng - sét, … trên cơ sở xi măng nền.
31
Nhìn chung, các biện pháp trên tuy có hạn chế và giảm mức độ mất dung dịch trong khi bơm trám nhưng hiệu quả không cao, tăng chi phí và chất lượng gắn kết của xi măng với cột ống chống không cao.
Từ thực tế trên, các chuyên gia về vật liệu bơm trám của XNLD Vietsovpetro tiến hành nghiên cứu, đưa vào sản xuất các loại xi măng chuyên dụng trên cơ sở những vật liệu sẵn có ở trong nước. Đây là chủng loại ximăng biến tính đã đựợc tính toán chi tiết cụ thể các thành phần và phụ gia để có thể pha chế vữa trực tiếp tại các giàn khoan của XNLD Vietsovpetro với tỉ trọng và các tính chất mà điều kiện mỏ đặt ra.
Phụ gia các hợp chất sắt cũng đã được sử dụng, bước đầu đã nhận thấy có một số ảnh hưởng tích cực đến tính chất lưu biến, tăng độ linh động, kéo dài thời gian công tác và cường độ đá xi măng cũng được cải thiện và nhiều tác dụng khá bất ngờ.
Năm 1987, những nghiên cứu của Brown dựa trên các phân tích X-ray nhận thấy rằng các ion Fe3+
và Fe2+ gần như không thẩm thấu ra ngoài dung dịch để tham gia quá trình hydrat trong quá trình trộn lẫn với nước, ông cho rằng khả năng tạo các dạng gel calcium ferrite là rất lớn. Do đó thời kỳ này việc đưa các hợp chất chứa sắt vào để làm chất độn là chủ yếu, chưa ai nghĩ tới việc các phụ gia này có khả năng hoạt tính hay không.
Cho đến những năm sau này, 2004, Nick C Collier ở trường đại học Sheffield, Cumbria nước Anh trong một nghiên cứu của mình về ảnh hưởng của các cụm xốp sắt hydroxit đến quá trình hydrat hóa của đá xi măng, bằng phương pháp X-ray đã cho thấy sự tham gia của sắt hydroxit để tạo thành khoáng mới, có dạng gần giống như ettringit, có tính kết dính thủy lực khá tốt [10].
Tuy nhiên những nghiên cứu trước đây hầu hết thực hiện với mẫu phụ gia hợp chất sắt ở dạng hạt thô hoặc các cụm xốp. Nên việc đóng góp của chúng tới quá trình tạo khoáng ở kích thước mịn còn chưa được nghiên cứu nhiều. Đề tài này muốn đi sâu nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia Fe(OH)3 và Fe2O3 kích thước siêu mịn đến một số tính chất của xi măng giếng khoan, đồng thời qua đó so sánh tác
32
động của 2 loại phụ gia này. Từ đó có thể đưa ra được những lựa chọn tối ưu về loại phụ gia cũng như tỉ lệ của chúng nhằm phục vụ cho việc bơm trám giếng khoan.
33
CHƢƠNG III
VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU