Chương IV: DUNG DỊCH KHOAN
4.2.2. Tắnh toán và lựa chọn thông số dung dịch khoan cho các khoảng khoan.
dung dịch sét độ bền choòng tăng 15 ọ 20%, tốc độ cơ học khoan tăng 25 ọ 40%, tuy nhiên chỉ sử dụng trong đất đã ổn định không chứa sét.
Thực ra ta có thể chọn từng hệ dung dịch phù hợp nhất với từng khoảng khoan, nhưng như vậy không kinh tế, hơn nữa ta sử dụng một hệ dung dịch gốc sét, sau mỗi khoảng khoan ta điều chỉnh dung dịch bằng cách thêm bớt hóa chất đã được tắnh toán sẵn vào dung dịch, như vậy vừa đảm bảo kĩ thuật, vừa đảm bảo kinh tế.
Về dung dịch mở vỉa, ta chọn dung dịch ắt sét để mở vỉa, có độ thải nước thấp, không thành tạo nhũ tương và không ảnh hưởng đến tầng sản phẩm, thực ra ta có thể chọn dung dịch gốc dầu sẽ cho kết quả tốt hơn, nhưng vì dung dịch gốc dầu gây ô nhiễm môi trường, tách mùn khó khăn, giá thành cao và nhiều trở ngại khác nên ắt được sử dụng ở vùng mỏ.
4.2.2. Tắnh toán và lựa chọn thông số dung dịch khoan cho các khoảngkhoan. khoan.
∗ Tắnh toán trọng lượng riêng dung dịch khoan
- Áp suất của cột dung dịch với trọng lượng riêng γd tác dụng lên thành (hoặc đáy) giếng khoan tại chiều sâu H được tắnh theo công thức:
Pdd = (4.2) trong đó:
Pdd: Là áp suất thuỷ tĩnh của cột dung dịch;
H: Là chiều sâu theo phương thẳng đứng của cột dung dịch; γd: Là trọng lượng riêng của dung dịch.
- Để tránh hiện tượng phức tạp hay sự cố xảy ra trong quá trình khoan thì áp suất cột dung dịch phải thoả mãn các điều kiện:
Pv ≤ Pdd ≤ Pvv
Với Pdd = K.Pv
trong đó:
Pv: Áp suất vỉa tại độ sâu cần tắnh toán; Pvv: Áp suất vỡ vỉa tại độ sâu cần tắnh toán;
K: Là hệ số áp suất dư lên thành giếng khoan, K phụ thuộc vào chiều sâu thân giếng H như sau:
- Với H ≤ 1200 m thì: K = 1,15 ọ 1,2;
- Với 1200 m ≤ H ≤ 2500 m thì: K = 1,05 ọ 1,15; - Với 2500 m ≤ H ≤ 5000 m thì: K = 1,04 ọ 1,05.
Áp suất vỉa tại chiều sâu H được tắnh theo công thức:
Pv = at (4.3) trong đó:
H = H Ờ b;
H: Là chiều sâu tắnh từ sàn khoan đến vị trắ tắnh toán;
b: Là chiều sâu tắnh từ miệng giếng đến mặt biển (b = 35 m); Ka: Là gradien áp suất vỉa.
Như vậy ta rút ra được công thức tắnh trọng lượng riêng của dung dịch như sau:
= Ka.K. G/ (4.4)
∗ Độ thoát nước (B) và độ dày vỏ bùn (K)
Độ thoát nước đặc trưng cho tắnh chất thấm của dung dịch - là khả năng pha lỏng của dung dịch khoan bị tách ra đi vào các lỗ hổng, khe nứt của đất đá trên thành lỗ khoan khi tồn tại sự chênh lệch áp lực. Song song với quá trình thấm của dung dịch, là sự tạo ra lớp vỏ bùn trên thành lỗ khoan.
- Trong tầng nứt nẻ, độ lỗ hổng lớn, kém ổn định hoặc đất đá mềm yếu dễ mất nước yêu cầu K mỏng, chặt xắt sẽ có tác dụng gia cố tốt.
- B nhỏ có tác dụng hạn chế sự rửa lũa của các vật chất liên kết tự nhiên trên thành lỗ khoan, giữ cho thành lỗ khoan ổn định, và ắt ảnh hưởng đến tầng nghiên cứu, tầng sản phẩm. Ngược lại B, K lớn gây trở ngại cho thi công. Ta có thể chọn B, K cho dung dịch, vấn đề còn lại là gia công.
∗ Độ nhớt
Độ nhớt đặc trưng cho sự ma sát trong giữa các lớp dung dịch khi chúng chuyển động. Ta thấy:
- Khi độ nhớt dung dịch tăng thì vận tốc cơ học giảm, vắ dụ như khi thay nước lã bằng dung dịch sét thì vận tốc cơ học giảm 25%;
- Tạo nên vùng đình trệ gần đáy, mùn khoan khó tách nhanh và kịp thời di chuyển khỏi đáy khi tăng độ nhớt;
khăn do tổn thất thủy lực lớn. Tuy nhiên độ nhớt nhỏ cũng không có lợi vì khả năng tạo lớp vỏ bùn kém. Ngoài thực tế, sau khi gia công dung dịch, để kiểm tra xem dung dịch có đạt yêu cầu không, ta dùng độ nhớt quy ước (T), nó không mang ý nghĩa vật lý, nhưng cho biết được tắnh chất công nghệ của dung dịch khoan.
∗ Ứng suất trượt tĩnh (θ )
Là ứng suất nhỏ nhất cần thiết để phá vỡ cấu trúc của dung dịch. Nó đặc trưng cho độ bền cấu trúc của dung dịch được tạo ra ở trạng thái tĩnh. Ứng suất cắt tĩnh đặc trưng cho khả năng giữ mùn khoan ở trạng thái lơ lửng khi ngừng tuần hoàn, làm cho mùn khoan không bị lắng xuống đáy, tránh hiện tượng kẹt.
- Khi đất đá nứt nẻ, mất nước thì tắnh xúc biến phải cao mới khống chế được; - Tuy nhiên tăng θ sẽ dẫn tới tăng T và tỉ trọng dung dịch tạo nên vùng đình
trệ, làm vận tốc cơ học giảm, máy bơm làm việc nặng hơn. ∗ Hàm lượng cát và các phần tử chưa tan
Đó là thể tắch cặn thu được khi để dung dịch pha loãng bằng nước lã theo tỉ lệ 1:9 ở trạng thái yên tĩnh sau 1 phút. Hàm lượng cát trong dung dịch đặc trưng cho mức độ nhiễm bẩn của dung dịch, làm giảm cấu trúc dung dịch. Yêu cầu nhỏ hơn 4%.
∗ Độ ổn định
Đó là hiệu số trọng lượng riêng của dung dịch ở phần dưới và phần trên của cột dung dịch để yên tĩnh sau 24 giờ. Yêu cầu nhỏ hơn 0,02 G/cm3.
∗ Độ pH
Là nồng độ H+ trong dung dịch cho biết dung dịch có tắnh axit hay bazơ. Dung dịch có độ pH quá cao sẽ làm phá vỡ cấu trúc thành hệ, tăng khả năng phân tán sét và gây khó khăn khi gọi dòng sản phẩm. Dung dịch có tắnh axit thì bộ khoan cụ sẽ bị ăn mòn nhanh. Khi tăng độ pH sẽ làm tăng tốc độ đông đặc của dung dịch, làm kết tủa polime do đó làm tăng các thông số lưu biến. Dung dịch ở môi trường kiềm ổn định hơn môi trường axit. Trong dung dịch khoan người ta thường duy trì độ pH trong khoảng 8 ọ 10, đảm bảo độ phân tán cao và tránh làm kết tủa polime.