TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: THÍ NGHIỆM DUNG DỊCH KHOAN NGHỀ: KHOAN KHAI THÁC DẦU KHÍ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 211/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 3 năm 2022 của Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. Trang 1 LỜI GIỚI THIỆU Ngày nay với công nghệ khoan hiện đại thì sự thành công của các giếng khoan sâu cũng đã có nhiều bước tiến đáng kể. Để phương pháp khoan xoay có rửa mang lại hiệu quả kinh tế cao thì sự góp mặt của dung dịch khoan đóng vai trò vô cùng to lớn.
Nhờ dung dịch khoan có chất lượng cao, phù hợp tuần hoàn liên tục xuống giếng mà quá trình khoan nhanh hơn, hiệu quả cao hơn, chiều sâu giếng khoan cũng ngày càng có từng bước đột phá. Việc pha chế cũng như đo các thông số của dung dịch không khó nhưng đòi hỏi người thợ phải yêu nghề, chịu khó, cẩn thận và có nhiều kinh nghiệm để có thể luôn nắm vững quy trình pha chế và kiểm soát thông số một cách chính xác nhanh chóng đảm bảo chất lượng dung dịch phục vụ cho quá trình khoan. Nhằm phục vụ tốt cho công tác giảng dạy của giáo viên cũng như học tập của học sinh nghề khoan khai thác trong Trường, tôi đã tham khảo nhiều giáo trình của các tác giả trong và ngoài nước, các tài liệu kỹ thuật về các hệ dung dịch khoan tại các đơn vị sản xuất như Vietsovpetro, DMC, MI,… Toàn bộ quyển Thí nghiệm dung dịch khoan và xi măng đề cập đến tất cả các vấn đề từ lý thuyết dung dịch khoan, cách pha chế dung dịch khoan, cách đo các thông số cũng như sử dụng các thiết bị để đo các thông số đó. Mặc dù tôi đã rất cố gắng song trong quá trình biên soạn giáo trình này không thể tránh khỏi các sai sót về nội dung, hình thức, cũng như là những sai sót trong quá trình in ấn, trình bày, mong người đọc, các bạn đồng nghiệp chân thành góp ý để chúng tôi hoàn thiện hơn giáo trình hơn nữa.
Trân trọng cảm ơn. Bà rịa - Vũng Tàu, tháng 3 năm 2022 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: Ths. Phạm Thị Nụ 2.
Phạm Hữu Tài Trang 2 MỤC LỤC TRANG Bài 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP TUẦN HOÀN DUNG DỊCH. PHƯƠNG PHÁP TUẦN HOÀN THUẬN. PHƯƠNG PHÁP TUẦN HOÀN NGHỊCH. TUẦN HOÀN CỤC BỘ.
20 Bài 2: CÁC CHỨC NĂNG CỦA DUNG DỊCH KHOAN. RỬA SẠCH GIẾNG KHOAN VÀ VẬN CHUYỂN MÙN KHOAN. TRẤN ÁT ÁP SUẤT THÀNH HỆ. GIA CỐ THÀNH GIẾNG KHOAN.
LÀM MÁT VÀ BÔI TRƠN CÁC CHI TIẾT CHỊU MA SÁT CỦA BỘ DỤNG CỤ KHOAN. GIỮ HẠT MÙN KHOAN Ở TRẠNG THÁI LƠ LỬNG KHI NGỪNG TUẦN HOÀN30 2. TÁC ĐỘNG PHÁ HỦY ĐẤT ĐÁ. TRUYỀN NĂNG LƯỢNG THỦY LỰC CHO ĐỘNG CƠ ĐÁY.
GIẢM TẢI TRỌNG LÊN MÓC NÂNG. TRUYỀN THÔNG TIN TỪ ĐÁY GIẾNG LÊN BỀ MẶT .33 Bài 3: CÁC LOẠI DUNG DỊCH KHOAN ĐƯỢC SỬ DỤNG. PHÂN LOẠI THEO CHẤT LỎNG NỀN. Dung dịch gốc nước.
Dung dịch gốc dầu. Dung dịch nhũ tương. Dung dịch với chất rửa là khí, chất bọt và dung dịch bọt gốc nước. PHÂN LOẠI THEO API VÀ IADC.
Hệ không phân tán 1. Hệ dung dịch được xử lý bằng các hợp chất Canxi. Dung dịch Polime. Hệ dung dịch có hàm lượng pha rắn thấp.
Hệ dung dịch muối. Dung dịch gốc dầu mỏ. Dung dịch gốc dầu tổng hợp. Dung dịch không khí, sương bọt và khí.
ẢNH HƯỞNG CỦA DUNG DỊCH KHOAN ĐẾN CÁC THÀNH HỆ TRONG QUÁ TRÌNH KHOAN. CÁC HIỆN TƯỢNG PHỨC TẠP TRONG QUÁ TRÌNH KHOAN. Sự trương nở sét. Mất cân bằng áp suất.
Hiện tượng mất dung dịch. Các giếng khoan ngang hoặc xiên có góc nghiêng lớn. Dầu khí, nước vào lỗ khoan (Hiện tượng kick). Kẹt dụng cụ khoan.
Sập lở thành lỗ khoan. Phạm vi sử dụng và một số loại dung dịch khoan thường dùng. Các kiểu dung dịch khoan và thành phần. 80 Bài 4: CÁC THÔNG SỐ CỦA DUNG DỊCH KHOAN VÀ CÁCH XÁC ĐỊNH 86 4.
CÁC THÔNG SỐ CỦA DUNG DỊCH KHOAN. Tỷ trọng của dung dịch. Ứng suất trượt tĩnh (hoặc độ bền Gel). Độ thải nước và độ dày vỏ bùn của dung dịch.
Độ ổn định của dung dịch (C). Ứng lực cắt động (YP). Hàm lượng pha rắn. Độ lắng ngày đêm (L - %).
Hàm lượng pha keo. Hàm lượng khoáng hóa. Hàm lượng Ca+2, Mg+2. Hàm lượng kiềm.
Khả năng giữ mùn khoan của dung dịch. CÁCH XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA DUNG DỊCH KHOAN. Xác định tỷ trọng dung dịch. Ứng suất trượt tĩnh (hoặc độ bền Gel).
Độ thải nước và độ dày vỏ bùn của dung dịch. Độ ổn định của dung dịch (C). Ứng lực cắt động (YP). Hàm lượng pha rắn.
Khả năng giữ mùn khoan của dung dịch. Các thiết bị phụ trợ khác. Các hóa phẩm sử dụng. 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO.114 Trang 4 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT API Viện dầu khí Mỹ IADC Hiệp hội các nhà thầu khoan đa quốc gia AKK Phèn nhôm kali Trang 5 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.
Sơ đồ nguyên lý hệ thống tuần hoàn dung dịch Trang 17 Hình 1. Phương pháp tuần hoàn thuận Trang 18 Hình 1. Phương pháp tuần hoàn nghịch Trang 19 Hình 1. Phương pháp tuần hoàn cục bộ Trang 20 Hình 2.
Các chức năng chính của dung dịch khoan Trang 24 Hình 2. Mùn khoan tuần hoàn lên từ dưới giếng. Sự cân bằng áp suất trong quá trình khoan Trang 27 Hình 2. Sự tạo thành lớp vỏ bùn trong quá trình khoan Trang 28 Hình 2.
Sự hình thành lớp vỏ sét Trang 28 Hình 2. Gia tăng nhiệt độ lên choòng trong quá trình khoan Trang 29 Hình 2. Dung dịch chuẩn bị bơm xuống giếng Trang 30 Hình 2. Turbine khoan Trang 32 Hình 2.
Lực đẩy Accimet Trang 33 Hình 2. Sơ đồ mô phỏng thông tin địa chât giếng bằng các đường gamaray Trang 35 Hình 3. Dung dịch Polime Trang 44 Hình 3. Pha chế dung dịch gốc dầu Trang 44 Hình 3.
Bitum Trang 45 Hình 3. Pha chế dung dịch bitum Trang 45 Hình 3. Cấu tạo hóa học nhũ tương nước trong dầu Trang 48 Hình 3. Sự chuyển hóa giữa nhũ tương nước trong dầu và dầu trong nước Trang 49 Hình 3.
Hệ thống khoan thổi khí Trang 55 Hình 3. Hệ thống khoan sử dụng hỗn hợp bọt Trang 56 Hình 3. Hỗn hợp khí-nước di chuyển trong giếng Trang 57 Hình 3. Hệ thống khoan sử dụng hỗn hợp khí - nước Trang 57 Hình 3.
Khả năng mất dung dịch trong quá trình khoan Trang 61 Hình 3. Bơm vật liệu thô bịt kín khe nứt Trang 65 Hình 3. Vật liệu chống mất dung dịch Trang 65 Hình 3. Xác định chiều sâu mất dung dịch bằng nhiệt kế Trang 66 Hình 3.
Sơ đồ và dụng cụ xác định mực dung dịch trong giếng khoan Trang 68 Hình 3. Sơ đồ tính toán khi kẹt dụng cụ khoan Trang 74 Hình 4. Bột CaCO3 Trang 88 Hình 4. Kali clorua Trang 93 Hình 4.
Dung dịch xuất hiện nhiều bọt Trang 93 Hình 4. Phèn nhôm AKK Trang 94 Hình 4. KCl Trang 94 Hình 4. Na0H Trang 95 Hình 4.
NaHCO3 Trang 95 Hình 4. Bentonite API Trang 96 Hình 4. Bentonite nội địa Trang 96 Hình 4. Cân tỷ đo trọng dung dịch Trang 97 Hình 4.
Phễu đo độ nhớt biểu kiến của dung dịch Trang 98 Hình 4. Xác định độ nhớt biểu kiến tại công trường Trang 98 Hình 4. Cấu tạo của phễu đo độ nhớt biểu kiến Trang 99 Hình 4. Cấu tạo ngoài của Reometer Trang 100 Hình 4.
Sơ đồ cấu tạo trong của Reometer Trang 100 Hình 4. Thiết bị đo độ thải nước và độ dày vỏ bùn sử dụng khí nén Trang 101 Hình 4. Thiết bị đo độ thải nước và độ dày vỏ bùn sử dụng bình CO2 tạo áp Trang 102 Hình 4. Bộ six units filter press Trang 102 Trang 6 Hình 4.
Cốc đựng mẫu xác định độ thải nước và độ dày vỏ bùn Trang 103 Hình 4. Dụng cụ đo hàm lượng cát Trang 104 Hình 4. Vạch đo trên dụng cụ đo hàm lượng cát Trang 105 Hình 4. Cấu tạo dụng cụ đo hàm lượng chất rắn Trang 107 Hình 4.
Thực hiện đo hàm lượng chất rắn Trang 108 Hình 4. Cân tiểu ly Trang 109 Hình 4. Đồng hồ bấm giây Trang 109 Hình 4. Bơm tạo áp suất nhỏ Trang 110 Trang 7 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.
1 Tổng hợp cấu trúc và tính chất của các khoáng vật sét. 2 Phân loại sử dụng các hệ dung dịch theo IADC. 4 Một số dung dịch khoan thường dùng. 78 Trang 8 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN 1.
Tên mô đun: Thí nghiệm dung dịch khoan 2. Mã mô đun: PETD53137 3. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: 3. Vị trí: Đây là mô đun chuyên môn nghề của chương trình đào tạo khoan khai thác dầu khí hệ Cao đẳng, Trung cấp.
Mô đun này được bố trí sau khi đã học xong môn địa chất cơ sở, cơ sở khoan và được bố trí trước mô đun hệ thống tuần hoàn dung dịch, hệ thống chống ống và trám xi măng, hệ thống kiểm soát giếng khoan. Tính chất: Mô đun này trang bị những kiến thức chuyên môn nghề về việc xác các thông số của dung dịch khoan cho giếng khoan. Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Mô đun đóng vai trò vô cùng quan trọng, quyết định sự thành công và chiều sâu giếng khoan trong công tác khoan dầu khí. Mục tiêu của mô đun: 4.
Về kiến thức: A1. Trình bày được các phương pháp tuần hoàn dung dịch khoan. Trình bày được các loại dung dịch khoan. Trình bày được các tính chất của dung dịch khoan.
Trình bày được các thông số của dung dịch. Trình bày được các hoá phẩm thường dùng để điều chế, gia công hoá học dung dịch khoan. Về kỹ năng: B1. Đo và xác định được các thông số của dung dịch khoan trong quá trình thi công một giếng khoan.
Sử dụng thành thạo các thiết bị, dụng cụ và hóa chất trong phòng thí nghiện dung dịch khoan. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: C1. Tuân thủ tuyệt đối các qui định về an toàn, PCCC, nội quy phòng học thí nghiệm và quy chế của nhà trường.