Thí nghi ml ng sét

Một phần của tài liệu Nghiên cứu ứng dụng hóa phẩm ức chế gốc polyamine trong hệ dung dịch khi khoan địa tầng sét hoạt tính vùng mỏ bạch hổ (Trang 59)

K t qu thí nghi m c a nghiên c u trên đư Мó th đ a ra k t lu n v m u PEA- 3 v i MW kho ng 230 cho kh n ng c ch t t nh t, do có c u trúc và kh i l ng phân t phù h p. C Мh c ch c a polyether amine này bao g m t ng táМ t nh đi n, liên k t hydro và t o màng ch n k n c. Sau khi h p ph lên b m t c u trúc sét, các phân t PEA t o thành m t l p đ n phсn t trên b m t. PEA-3 có hai nhóm amine liên k t các m t c u trúc sét c nh nhau và gi m thi u kho ng cách gi a các l p

44

sét. Ngoрi ra, đ u k n c c a phân t ng n Мh n s xâm nh p ti p theo c a các phân

t n c.

Trong m t nghiên c u khác v m i quan h gi a c u trúc và tính ch t c a

polyamine khi đ c s d ng nh m t ch t c ch trong dung d ch khoan g М n c

[31], nhóm tác gi đư th c hi n so sánh 4 m u polyamine có s khác bi t v kh i

l ng phân t , c u t o liên k t a n c ho c k n c và s l ng nhóm ch c amine phân b trên 1 phân t . Thông qua các thơng s bi u hi n cho tính ch t c ch nh đ b o t n mùn khoan, PV/YP c a dung d ch x lý, hрm l ng polyamine h p th trên b m t sét, nghiên c u đư ch ra s nh h ng c a đ М đi m c u trúc lên kh n ng

c ch c a polyamine. Qua so sánh th y đ c, r ng gi a 2 polyether diamine D230 và D400 có cùng c u trúc m ch phân t thì D230 có kh i l ng phân t nh h n th hi n tính c ch Мao h n rõ r t. Tuy nhiên, m u EDR148 có kh i l ng phân t th p nh t trong 4 m u l i cho kh n ng c ch kém nh t, do s h u liên k t a n c thay vì k n c nh 3 Мh t còn l i, v n h tr đ y các phân t n c xen gi a các l p c a sét và t ng kh n ng h p th c a phân t polyamine lên b m t sét. Còn khi so sánh T403 và D400 có cùng phân t l ng và c u trúc PO, vi c T403 s h u ba nhóm ch c amine trên 1 phân t đư giúp t ng kh n ng treo đ i Мation vр t ng kh n ng

polyamine h p th lên b m t sét, t đó bi u hi n b o t n mùn khoan c a T403 М ng

t t h n D400, t đó tính c ch М ng đ t hi u qu Мao h n. Bên c nh đó, các m u

polyether amine đ u không nh h ng x u đ n đ th i n c c a dung d ch x lý, đi u

này М ng kh ng đnh s t ng thíМh М a chúng v i các thành ph n khác trong dung

45 Hình 2.27. K t qu thí nghi m so sánh tính c ch c a các polyether amine [31]

Còn trong bài báo [32] “Shale inhibitive properties of polyether diamine in water-baseН Нrilling fluiН” М ng М a tác gi Hanyi Zhong, tác gi đư trình bрy nh ng k t qu thu đ c t 2 thí nghi m chính: bentonite inhibition test và bulk hardness test nh m so sánh kh n ng c ch c a dung d ch KCl 7% và dung d ch Polyether diamine (PEDA) 3% v i pH khác nhau. Bentonite inhibition test mô ph ng hi n t ng sét xâm nh p vào dung d ch có ch a ch t c ch và k t qu thí nghi m này ph n ánh hi u qu duy trì tính ch t dung d ch c a ch t c ch đó khi hрm l ng sét trong dung d ch ngày m t t ng. Bulk harНness test Мho phép đánh giá kh n ng thu h i mùn khoan sét trong dung d ch c ch qua thông s đo moment b ng thi t b chuyên d ng.

46

Hình 2.28. K t qu thí nghi m “Bentonite inhibition test” [32]

Hình 2.29. K t qu thí nghi m “Bulk hardness test” [32]

K t qu 2 thí nghi m ch ra r ng dung d ch PEDA 3% có th ng n Мh n q trình

th y hóa vр tr ng n c a sét hi u qu h n Нung Н ch KCl 7% trên n n n c. Gi m

giá tr pH М ng М i thi n tính c ch c a PEDA. Ngoài ra, d a vào k t qu các thí

nghi m phсn tíМh М Мh c ch c a PEDA trong dung d ch khoan có th đ c tóm

t t nh sau: М Мh trao đ i ion, М Мh bao b c và làm gi m s c hút b m t đ i v i

47 ammonium ion s thay th ion Na ng m n М vр trung hịa đi n tích âm c a b m t

sét thông qua trao đ i ion, ho t đ ng theo М Мh t ng t nh KCl. Trong khi đó liên

k t hydro hình thành gi a nhóm ch c và nhóm silic c a b m t sét. S k t h p c a

t ng táМ t nh đi n và liên k t hНro đ y các phân t n c ra kh i c u trúМ, ng n sét

th y hóa vр tr ng n . S h p th c a PEDA lên h t sét М ng lрm nó tr thành k

n М vр khơng thu hút n c t do xâm nh p.

Ngoài ra, theo nghiên c u [33], đ dài m ch c u trúc c a polyamine М ng nh

h ng đ n kh n ng gi m đ tr ng n c a sét. B ng các k t qu thu đ c t ph ng

pháp đo X-ray diffraction, tác gi đư Мh ng minh r ng các polyamine m ch ng n th

hi n tính c ch Мao h n, lý gi i b ng vi c chúng có kh n ng Мhui vào kho ng tr ng c-spacing gi a các l p c u trúc sét Na-Montmorillonite (Na-MMT), ng n МáМ phсn

t maМro nh glyМol xсm nh p và hình thành s p x p đ n l p n đ nh h n, so sánh

v i polyamine m ch dài. Polyamine m Мh Нрi Н ng nh thúМ đ y s phân tán (D50

th p h n)vр tr ng n m nh h n, còn khi m u sét Na-MMT đ t trong môi tr ng

c a polyamine m ch ng n, D50 t ng lên t ng ng v i đ phân tán gi m đi, vр m c

đ tr ng n th tíМh sét М ng gi m. ng th i, thông qua МáМ phép đo đ hydrat hóa,

xu h ng phсn tán vр thay đ i 2 , tác gi đư Мó th xây d ng m i t ng quan М b n

gi a các công ngh này. Các bi u hi n, hi u ng quan sát đ c có th lр М s đ d

đoán ti m n ng М a các ch t c ch polyamine khi th c hi n sàng l c, thay cho nhu

c u ch y thí nghi m đo đ tr ng n sét b ng máy Dynamic Linear Swell Meter, v n t n khá nhi u th i gian đ thu đ c k t qu đ tin c y đ đánh giá hi u qu ho t đ ng c a ch t c ch tr ng n sét.

48 Hình 2.30. Ph n tr m tr ng n c a m u v t sét Na-MMT sau 24h [33]

Hình 2.31. Xu h ng tr ng n c a m u v t sét Na-MMT trong dung d ch x lý [33] [33]

49

C ng th c hi n ph ng pháp đo X-ray НiffraМtion nh trên, trong nghiên c u

[34] “Maintaining shale stability using polyether amine while preventing polyether

amine interМalation”, táМ gi Shifend Zhang phân tích s h p th c a polyether amine

lên m u sét Na-MMT. K t qu thí nghi m ch ra trong s các cation có trong sét là Na+, K+, Ca2+, Mg2+ thì ch có cation Na+ có th trao đ i v i polyether amine xen k ,

đi u nay d n đ n vi М t ng kíМh th c chi u d c c a m u và t o ra nhi u v t n t nh trong ma tr n sét phân tán. Khi k t h p PEA v i KCl trong h n h p, s xen k c a

PEA đư gi m, th m chí b ng n М n vì cation K+ có kh n ng trao đ i tr c v i cation

Na+ trong sét. V i s hydrat hóa cation gi m b i h p th K+ và hydrat hóa l p sét gi m b i h p th PEA lên l p c u trúc sét, h n h p đư h n ch đáng k vi М t ng kíМh th c d c c a m u sét vр t ng М ng n đ nh sét. T đó Мó th k t lu n r ng trong quá trình khoan vào t ng đá phi n sét có thành ph n Na-MMT, polyether amine có th gây ra s m t n đ nh sét, nh ng khi s d ng k t h p v i KCl có th c i thi n đ

n đnh sét so v i vi c ch s d ng riêng r t ng hóa ch t. Trong m t nghiên c u khác [35] đư kh ng đnh, r ng vi c ng d ng polyether amine khi khoan trong đá phi n ch a sét Na-smectit hay Ca-smectit c n ph ng pháp phù h p, do có s khác bi t trong kh n ng trao đ i cation c a polyether amine. C th , m c dù các polyether

amine Мó М Мh h p th lên sét, gi m liên k t hydro gi a n c và các l p sét М ng

nh s k t h p gi a các phân t n c v i Мation trao đ i, nh ng b n thân chính

polyether amine М ng có th trao đ i v i cation Na+ trong sét, xen vào gi a các l p

d n đ n tr ng n , t o n t gãy và gây m t n đ nh sét, khi đó s có m t c a ion K+

trong môi tr ng s ng n Мh n s xâm nh p c a polyether amine, đ ng th i thay th

Na+ làm gi m s hydrat hóa cation. T đó nhà nghiên c u đư đi đ n k t lu n, r ng gi i pháp t i u nh t khi khoan trong đá phi n ch a Na-smectit là s d ng k t h p c ch KCl và polyether amine nh m đ m b o đ n đnh c a sét thành h . Tuy nhiên, polyether amine l i không gсy tr ng n sét Ca-smectit, do không th th c hi n trao

đ i cation v i Ca2+, nh ng v n s h u М Мh c ch t ng t b ng cách h p th lên các l p sét. Do đó, đ i v i đá phi n ch a sét Ca-smectit thì polyether amine hay mu i

KCl đ u cho hi u qu c ch nh t đ nh khi đ c s d ng riêng bi t. T k t lu n c a

50 qu c ch kháМ nhau đ i v i các lo i sét kháМ nhau, Нo đó vi c l a ch n ch t c ch phù h p v i đ М đi m c a đa t ng khoan, М ng nh xáМ đ nh ph ng pháp s d ng m t cách h p lý k t h p c ch g c polyamine v i các ch ng lo i c ch khác, tiêu bi u nh t là mu i KCl, đóng vai trị khơng nh trong vi c t i u hóa tính n ng c ch

tr ng n sét c a m t h dung d ch khoan.

Tham kh o k t qu đ t đ c t các nghiên c u đi tr М, đ nh h ng nghiên c u c a Lu n v n lр th c hi n nh ng thí nghi m t ng t v i các hóa ch t c ch g c amine, c th là các m u polyether amine t các nhà cung c p c trong vр ngoрi n c. T q trình th nghi m trong phịng thí nghi m có th xáМ đ nh đ c m u polyether amine có kh n ng c ch cao nh t khi so sánh các m u, c khi s d ng riêng bi t và trong cùng m t h dung d ch v i các ch ng lo i c ch kháМ. ng th i đánh giá đ

t ng thíМh gi a các hóa ch t v i nhau, phát hi n s m nh ng ph c t p có th phát

sinh trong quá trình x lý dung d ch b ng vi c b sung ch t c ch polyamine, nh m rút ra nh ng ph ng pháp s d ng, x lý vр l u ý Мho vi М đi u ch dung d ch khoan th c t thi công. Cu i Мùng, thông qua giai đo n th nghi m công nghi p t i m t gi ng khoan th c t , nh n xét, đánh giá v tính kh thi c a vi c áp d ng ph bi n hóa ph m c ch m i nh m t thành ph n chính trong h dung d ch khoan g М n c c

ch Мao, đ a ra nh ng đ xu t nghiên c u trong t ng l i đ đ tрi ngрy đ c hoàn

51

CH NGă3.ăNGHIểNăC UăTHệăNGHI M,ăTH ăNGHI M,ă

PHỂNăTệCHăVẨă ÁNHăGIÁăCÁCăK TăQU ăTHUă C

Trong ph m vi c a đ tài s t p trung nghiên c u các ch ng lo i hóa ph m c ch g c polyamine và kh n ng ng d ng ch t c ch này trong h dung d ch khoan g М n c c ch cao KGAC Plus M1 – hi n là h dung d ch tiên ti n nh t c a Vietsovpetro. Trong thành ph n c a h dung d ch này, các ch t c ch nh mu i Kali chloride KCl - c ch ion, Ferrochrome lignosulfonate - c ch phân tán, Polyalkylene glycol (PAG) ho c Polyethylene glycol (PEG) - c ch t o màng, Encapsulator - c ch bao b М, đ u đư tr i qua q trình nghiên c u hồn thi n và thành công s d ng k t h p trong h . Ngoài ra, trong h dung d ch KGAC Plus M1 có s d ng m t hóa ch t g c amine Hib-X, thành ph n chính là Diethanolamine (DEA) v i vai trò ch t n đ nh pH, đ ng th i th hi n m t ph n ch c n ng c ch sét. Tuy nhiên, kh n ng c ch c a DEA lр Мh a Мao, Мho nên Polyether amine đ c nghiên c u nh m thay th chính hóa ph m này, v i m c tiêu chính là nâng cao tính

c ch tr ng n sét và v n đ m b o duy trì đ pH c a dung d ch.

Trên th gi i hi n nay nhi u h dung d ch khoan g М n c c ch cao, thu c quy n s h u hay đ c y quy n cho các nhà cung c p d ch v , đ u có s d ng thành ph n c ch g c amine, th m chí trong m t s h tiên ti n thì ch t c ch g c amine

Мịn đóng vai trị Мh ch t. Tuy nhiên đсy đ u là nh ng s n ph m đ М đ c quy n

cơng ngh , v n khơng th tìm th y trên th tr ng М ng nh khơng đ c phép phân tích nghiên c u hay chuy n giao, chính vì v y mà nghiên c u nрy đ c th c hi n, nh m tìm ra hóa ph m c ch g c amine dành riêng cho m t h dung d ch g М n c c a Vietsovpetro. Hóa ph m c ch polyamine l n đ u tiên đ c l a ch n cho vi c nghiên c u và áp d ng thành công trong thành ph n h dung d ch KGAC Plus M1, có th tr thрnh М s ch ng minh cho ti m n ng s d ng c a ch ng lo i hóa ch t này v i vai trị c ch tr ng n sét trong không ch h dung d ch c a Vietsovpetro, mà còn trong nhi u h dung d ch khoan g М n c khác, bên c nh các ch t c ch đư

52

3.1. Giaiăđo nănghiênăc uătrongăphịngăthíănghi m

CáМ thí nghi m đ М xсy Н ng Н a trên М s phсn tíМh tính Мh t М a МáМ lo i Мh t М Мh , nh m so sánh vр đ a ra l a Мh n 1 Мh ng lo i hóa Мh t polyether amine

phù h ptrong s МáМ m u thu th p đ М. M u polyether amine đ М Мho lр phù h p

khi Мó kh n ng hịa tan t t trong n М vр Нung Н Мh mu i v i МáМ n ng đ kháМ nhau,

đ ng th i th hi n kh n ng М Мh tr ng n sét t t, t o pH, cho ra МáМ thông s th a

mưn yêu М u k thu t, ph n ánh tr М ti p МáМ Мh М n ng Мhính М a lo i Мh t М Мh

này đ М yêu М u trong h n h p Нung Н Мh, Мu i Мùng lр kh n ng Нuy trì МáМ thơng

s , tính Мh t n đ nh đi u ki n nhi t đ Мao trong kho ng th i gian Нрi.

CáМ m u hóa Мh t đ М l a Мh n Мho thí nghi m bao g m:

- CáМ m u Мh t М Мh polyether diamine t nhр Мung М p qu М t : PEDA-301

(MW = 230), PEDA-302 (MW = 400), PEDA-303 (MW = 2000). CáМ m u PEDA này có kh i l ng phсn t t ng Н n.

- M u polyether Нiamine s n xu t t i Vi t Nam: PEDA-258 (MW = 61 – 65).

- M u hóa ph m М Мh g М amine Hib-U: lр m t thрnh ph n М Мh Мh Мh t

trong h Нung Н Мh g М n М М Мh Мao tiên ti n, đư đ М s Н ng khi khoan МáМ gi ng t i Vi t Nam, М ng nh nhi u vùng m kháМ trên th gi i.

Một phần của tài liệu Nghiên cứu ứng dụng hóa phẩm ức chế gốc polyamine trong hệ dung dịch khi khoan địa tầng sét hoạt tính vùng mỏ bạch hổ (Trang 59)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(117 trang)