- Clinke được làm lạnh nhanh, bổ sung thêm thạch cao (35%), sau đó được nghiền vụn.
b. Sự suy giảm độ bề nở nhiệt độ cao
Ởđiều kiện nhiệt độbình thường, ximăng đông cứng tiếp tục quá trình thủy hóa và phát triển độbền cho đến một giá trịxác định.
Ởnhiệt độ hơn 1100F, ximăng sẽđạt được độbền tối đa trong vài tuần đầu, sau đó độbền bắt đầu giảm. Trong một số trường hợp, độbền của đá ximăng tiếp tục giảm cho đến khi bịphá hủy hoàn toàn.
6-55
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết
VI. ĐÁ XIMĂNG
Hai nguyên nhân chủyếu gây suy giảm độbền đá ximăng ởnhiệt độcao:
1– Sự thay đổi cấu trúc của ximăng đã liên kết với nước trong quá trình thủy hóa và sựmất nước. Một thành phần của ximăng là C-S-H khi ởnhiệt độ
250oF sẽtrởthành alpha-dicalcium-silicate-hydrate, làm tăng độrỗng, từđó làm tăng mức độnhiễm bẩn và giảm độbền của đá ximăng.
2– Độthấm của ximăng tăng lên dẫn đến sự gia tăng các lỗrỗng tạo điều kiện cho quá trình ăn mòn, làm giảm độbền.
Đểhạn chếsựsuy giảm độbền của đá ximăng, người ta bổ sung silica oxit. Silica oxit ngăn chặn sựhình thành alpha-dicalcium-silicate-hydrate.
6-56
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết
VI. ĐÁ XIMĂNG
6.2. Độthấm
Độthấm của đá ximăng trong giếng khoan phụthuộc nhiều yếu tố: độrỗng hữu hiệu của đá ximăng, điều kiện môi trường và các phản ứng tương tác giữa môi trường với các thành phần của ximăng.
Độthấm được chia thành:
– Độthấm vật lý (độthấm tuyệt đối): là độthấm đối với lưu chất đồng nhất và không có tác động hóa lý giữa lưu chất và môi trường.
– Độthấm hữu hiệu: là độthấm đối với lưu chất khi trong lỗhỗng đã có một pha nào đó.
15
6-57
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết
VI. ĐÁ XIMĂNG
Các yếu tố ảnh hưởng đến độthấm
– Độmịn của ximăng: ximăng càng mịn thì độthấm càng giảm.
– Thành phần khoáng vật của ximăng:các thành phần làm tăng tốc độthủy hóa trong ximăng như C3A, C4AF sẽlàm giảm độthấm của ximăng. – TỉlệN/X:nhìn chung, khi tỉlệ N/X tăng thì thểtích lỗhổng và mạch mao dẫn tăng làm tăng độthấm của đá ximăng.
– Nhiệt độ:khi nhiệt độ môi trường đông cứng nhỏ hơn 100oC thì tốc độthủy hóa tăng, độthấm của ximăng giảm. Khi nhiệt độcao, các sản phẩm thủy hóa thường có kích thước lớn làm cho độthấm tăng lên.
– Áp suất:áp suất môi trường đông cứng tăng thu ngắn quá trình thủy hóa, làm độthấm của đá ximăng giảm. Tuy nhiên, ảnh hưởng của chênh lệch áp suất sau khi tạo đá sẽquyết định hơn đến độthấm.
6-58
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết
VI. ĐÁ XIMĂNG
6.3. Tính cách ly
Độthấm và độbền của liên kết ximăng vàống chống là hai yếu tố ảnh hưởng đến khả năng cách ly của đá ximăng.
Độthấm của ximăng đông cứng thường rất thấp (khoảng 0,01 mD). Vữa có tỉ
trọng thấp thường được sửdụng bơm trám vào thành hệcó độthấm cao.
Khi bơm trám ximăng ởnhững thành hệchứa khí có áp suất cao thì tính cách ly của ximăng đông cứng rất quan trọng (nhất là các khí gây ăn mòn).
6-59
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết
VI. ĐÁ XIMĂNG
Mối liên kết giữa đá ximăng vàống chống phụthuộc vào: bản chất đá ximăng, chủng loại ống chống và mức độgia công bềmặt, nhiệt độvà áp suất môi trường.
Do sựco ngót của ximăng trong quá trình thủy hóa cộng với sựbiến dạng của cột ống chống sẽtạo các vi khe nứt trong khoảng không vành xuyến cho phép chất lưu thấm qua. Cần sửdụng vành ximăng có tính giãn nởđểkhắc phục hiện tượng này.
Ximăng liên kết với đất đáởthành giếng phụthuộc thành phần ximăng và
đất đá, điều kiện đông cứng, trạng thái bềmặt và mức độ bão hòa nước… Chênh áp trong giếng làm vữa thấm sâu vào thành hệ, tăng liên kết.
6-60
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết
VI. ĐÁ XIMĂNG
6.4. Tính kháng sulfat
Sulfat (SO42-) được xem là chất ăn mòn ximăng nhất. Thông thường nước trong thành hệchứa dầu thường chứa MgSO4và Na2SO4. Ximăng tiếp xúc với nước sunfat sẽdần dần bịmềm đi và phân rã. Thời gian tiếp xúc càng lâu và lượng nước sulfat được bổsung sẽgây tổn hại và làm ximăng mất dần tính liên kết.
MgSO4và Na2SO4phản ứng với vôi trong ximăng tạo ra Mg(OH)2, NaOH và CaSO4. CaSO4phản ứng với C3A tạo thành calcium sulfoaluminate có thể
tích lớn hơn lỗrỗng của C3A, làm cho lớp ximăng giãn nởgây áp lực tách lớp ximăng bảo vệ ống chống.
16
6-61
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết
VI. ĐÁ XIMĂNG
Để tăng tính kháng sulfat cho ximăng, người ta thường giảm lượng C3A trong ximăng hay lượng vôi tự do trong ximăng đông cứng bằng cách thêm vật liệu pozzolan, chất này phản ứng với vôi tạo thêm một phần vật liệu ximăng.
Ngoài ra, cũng có thểthêm vào ximăng lượng CaSO4 tương ứng với C3A để
tạo thành calcium sulfoaluminate trước khi vữa ximăng đông cứng.
Hiện nay, không có phương pháp nào loại bỏhoàn toàn ảnh hưởng của sulfat mà chỉhạn chế ởmột mức độnhất định.
6-62
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết