Tổng Quan Dung Dịch Khoan (2)
Post on 06-Dec-2015
19 Views
Preview:
DESCRIPTION
Transcript
Danh sách thành viên
• Trần Thị Yến Ngọc
• Nguyễn Văn Chương
• Nguyễn Hoàng Phúc
• Cao Phúc Thành
• Lim Hậu Phúc
• Nguyễn Hữu Nam
• Nguyễn Đăng Hưng
DUNG DỊCH KHOAN04/18/23 2
I. Khái niệm
04/18/23 4
Dung dịch khoan là chất lưu được sử dụng để khoan các hố khoan trong lòng đất. Các dung dịch này thường được sử dụng khi khoan các giếng dầu và khí thiên nhiên và trên các giàn khoan thăm giò, khai thác
Dung dịch khoan là chất lưu được sử dụng để khoan các hố khoan trong lòng đất. Các dung dịch này thường được sử dụng khi khoan các giếng dầu và khí thiên nhiên và trên các giàn khoan thăm giò, khai thác
DUNG DỊCH KHOAN
04/18/23 5
Dung dịch nhũ tương
Dung dịch gốc dầu
Dung dịch gốc nước
PHÂN LOẠI
DUNG DỊCH
KHOAN
Do tính đa dạng của địa hình, kĩ thuật yêu cầu phải sử dụng nhiều loại dung dịch khoan khác nhau. Dung dịch khoan được phân loại theo bản chất của chất lỏng gốc.
II. Phân loại
Ngoài ra người ta có thể dùng khí,bọt hoặc dung dịch bọt khí.
DUNG DỊCH KHOAN
1. Dung dịch gốc nước
a) Nước kỹ thuật:
Đây là hỗn hợp nước lã hòa tan với các loại sét trong cột địa tầng khoan qua
(đôi khi còn gọi là dung dịch sét tự nhiên) đã được xử kí sơ bộ. Loại dung dịch
này được dùng để khoan trong lớp đất đá bền vững, thành giếng ổn định, ít xảy
ra các hiện tượng phức tạp như sập lở, trương nở, mất nước.
04/18/23 6DUNG DỊCH KHOAN
Là một hệ thống gồm
- Pha phân tán là các hạt sét
-Môi trường phân tán là nước
Tồn tại đồng thời hai hệ phân tán keo và huyền phù.
Giá thấp, thích ứng tốt nên được sử dụng rộng rãi.
Nhược điểm gây nhiễm bẩn tầng dung dịch chứa( bít nhét các lỗ rỗng và
khe nứt), làm giảm đáng kể độ thấm tự nhiên của vỉa. Nhằm bảo vệ độ
thấm tự nhiên của tâng chứa, cần sử dụng dung dịch khoan với các đặc tính
hạn chế nhiễm bẩn tầng chứa. Tuy nhiên việc này thường rất khó và tốn
kém.
04/18/23 7
b)Dung dịch sét
DUNG DỊCH KHOAN
Thường được dùng để khoan vào tầng chứa và là dung dịch
hoàn thiện giếng rất tốt.
Ưu diểm của dung dịch khoan gốc dầu gồm:
Tỉ lệ mẫu cao, ít gây nhiễm bẩn thành hệ.
Tăng khả năng thu hồi dầu so với giếng khoan rữa
Nhược điểm của dung dịch khoan gốc dầu bao gồm:
Một số phương pháp đo khi khoan và đo địa vật lí giếng
khoan không thực hiện được, giá thành cao
04/18/23 8
c) Dung dịch gốc dầu
DUNG DỊCH KHOAN
Gồm 1 pha liên tục là dầu và một pha phân tán nước chiếm ít
nhất là 50% thể tích, có những tính chất gần tương tự như
dung dịch gốc dầu nhưng hạn chế được một số hạn chế của
dung dịch gốc dầu đã kể trên. Dung dịch nhũ tương được sử
dụng để khoan trong các trường hợp sau:
Tầng muối hoặc anhydric có chiều dày lớn.
Giếng khoan có nhiệt độ cao.
Khoan định hướng.
04/18/23 9
2.Dung dịch nhũ tương
DUNG DỊCH KHOAN
Ngoài các tính năng như dung dịch khoan gốc dầu, dung dịch nhũ tương
có các ưu điểm sau:
Rủi ro cháy thấp hơn
Giá thành thấp hơn
Xử lí bề mặt dễ dàng hơn.
Tùy theo tỉ lệ và tính chất của chất lỏng tạo nên dung dịch mà người ta chia
dung dịch nhũ tương ra làm hai loại:
Nhũ tương dầu trong nước( nhũ tương thuận)
Nhữ tương nước trong dầu( nhũ tương nghịch )
04/18/23 10
2.Dung dịch nhũ tương
DUNG DỊCH KHOAN
3. Chất rữa
Là không khí, chất bọt và dung dịch bọt gốc nước
a) Chất rữa là không khí (khoan thổi khí): khí được bơm thay thế dung
dịch khoan, đảm bảo tất cả các chức năng cần thiết cho công tác khoan với
các khác biệt chính sau đây:
Vận tốc nâng mùn khoan cao
Áp suất thủy tĩnh lên đáy giếng rất thấp
Tốc đọ khoan cao
Không gây nhiễm bẩn thành hệ
Cần có thiết bị lọc bụi chuyên dụng ở miệng giếng
Không sử dụng được trong tầng chứa nước
04/18/23 11DUNG DỊCH KHOAN
b) Chất rửa là bọt: Người ta cố giữ các ưu điểm của chất rửa bằng không khí và khắc phục
hiện tượng nước xâm nhập bừng cách sử dụng dung dịch bọt ( hỗn hợp
không khí+chất tạo bọt+nước)
Ưu điểm
- Khả năng rữa giếng khoan bằng bọt lớn hơn
Lượng khí trong dung dịch bọt giảm khoảng 10 lần so với rửa
giếng khoan bằng khí
Bọt vẫn ổn định khi nước xâm nhập ít
Nhược điểm chủ yếu của dung dịch bọt là rất ổn định, do vậy cần dùng
hóa chất và tia thủy lực để phá hủy nó một cách liên tục trên bề mặt.
04/18/23 12DUNG DỊCH KHOAN
III. Thành phần dung dịch khoan
Gồm :
•Nước (ngọt, lợ, mặn) hoặc dầu
•Sét bentonit, polymer
•Các chất phụ gia
Được sử dụng để làm tăng tỷ trọng của dung dịch khoan lên tới
2,5g/cm3 nhằm kiểm soát áp suất vỉa và ổn định giếng khoan,
không gây độc cho người và môi trường.
DUNG DỊCH KHOAN04/18/23 13
Một số thành phần:
Barite - API DMC® (Chất làm nặng)
Là chất bột mịn màu be, có nguồn gốc từ
quặng Barite (BaSO4) sạch, tỷ trọng cao.
DUNG DỊCH KHOAN04/18/23 14
Bentonite API DMC® (Chất giảm độ nước thải)
•Được dùng phổ biến như một tác nhân tăng độ nhớt và giảm độ
thải nước của dung dịch khoan.
•Là sét có thành phần chủ yếu là khoáng Montmorillonite, ở dạng
bột, có màu vàng nhạt.
Một số thành phần:
DUNG DỊCH KHOAN04/18/23 15
Natri Bicarbonat Là chất bột màu trắng,
sử dụng để pha chế và xử lý dung dịch khoan
nhằm trung hòa ion canxi, đặc biệt khi khoan
phá cốc xi măng.
PHÈN NHÔM KALI – AKK (Chất ức chế ăn mòn)
Có công thức hoá học: KАl(SO4)2.12H2O, trong công thức
phân tử có chứa 2 ion kim loại (K+) và (Аl3+), hai ion kim loại
này làm tăng khả năng ức chế sét của Phèn nhôm kali.
Một số thành phần:
DUNG DỊCH KHOAN04/18/23 16
PHÈN NHÔM KALI – AKK (Chất ức chế ăn mòn)
STT Tên chỉ tiêu Mức chất lượng Phương pháp thử
1 Nhận dạng Bột đã nghiền , màu trắng, tan trong nước
Theo RD CP 61-11
2 Hàm lượng chất tinh 96 (% TL) nhỏ nhất
3 pH của dung dịch 5g AKK trong 100ml nước cất
3-6
4 Hàm lượng cặn không tan trong nước kỹ thuật
0,02 (% TL) lớn nhất
DUNG DỊCH KHOAN04/18/23 17
IV. Chức năng dung dich khoan
1.Rửa lỗ khoan, nâng mùn khoan lên bề mặt.
2.Giữ ổn đinh thành lỗ khoan.
3.Giữ hạt mùn ở trạng thái lơ lửng khi
ngừng tuần hoàn .
4.Làm mát, bôi trơn khoan cụ.
5.Truyền thông tin địa chất lên bề mặt
6.Gây tác dụng lý hóa khia phá hủy đất đá.
7.Truyền năng lượng cho động cơ đáy.
DUNG DỊCH KHOAN04/18/23 18
Điều kiện để đạt tốc độ khoan cơ học cao.
Phụ thuộc vào 3 yếu tố
+Vận tốc đi lên của dòng dung dịch: Năng suất
máy bơm lớn, lượng dung dịch bơm vào đáy lỗ
khoan càng nhiều,đáy lỗ khoan càng rửa sạch thì tôc độ khoan càng tăng.
+Tính chất của dung dịch: Dung dịch có độ nhớt thấp, độ linh động cao càng làm
sạch đáy lỗ khoan.
+Hình dạng và kích thước hạt mùn.
1.Rửa lỗ khoan, nâng mùn khoan lên bề mặt:
DUNG DỊCH KHOAN04/18/23 19
2.Giữ ổn đinh thành lỗ khoan.
Khi lỗ khoan có nước rửa thì cột chất lỏng trong lỗ khoan sẽ tạo
một áp lực thủy tĩnh cân bằng với áp suất vỉa ngăn cản sự xâm
nhập của chất lỏng từ giếng vào vỉa và ngược lại, ngăn ngừa hiện
tượng phun.
DUNG DỊCH KHOAN04/18/23 20
3.Giữ hạt mùn ở trạng thái lơ lửngkhi ngừng tuần hoàn
• Muốn tiếp cần khoan, cần ngừng tuần hoàn dung dịch.
• Trong thời gian này,mùn khoan được nâng lên trong khoảng
không vành xuyến không còn chịu tácđộng của dòng dung
dịch nữa nên bị lắng chìm.
• Chính tính lưu biến của dung dịchgiữ mùn khoan ở trạng thái
lơ lửng nhờ sự gen hóa khi ngừng tuần hoàn. Thực tế,tất cả các
dung dịch nhớt đều có tính lưu biến.
DUNG DỊCH KHOAN04/18/23 21
4.Làm mát, bôi trơn khoan cụ.
• Trong quá trình khoan, dụng cụ phá đá bị nóng do nhiệt ở
đáy ( địa nhiệt) và do ma sát với đấy đá.
• Việc tuần hoàn dung dịch sẽ đóng vai trò trao đổi nhiệt, làm
mát bộ khoan cụ.
Dung dịch khoan còn có tác dụng bôi trơn các ổ bi và các chi
tiết khác của tua bin, choòng, cần khoan và ống chống vv…
• Nước rửa phủ lên các chi tiết của bộ khoan cụ, làm giảm ma
sát ở các bộ phận quay, làm tăng độ bền của chúng.
DUNG DỊCH KHOAN04/18/23 22
5.Truyền thông tin địa chất lên bề mặt.
• Dung dịch khoan tuần hoàn trong giếng mang mùn khoan, chất
lỏng hoặc khí của các tầng khoan qua các tín hiệu do các tính
chất của đất đá và chất lưu lên trên bề mặt .
• Nhờ sự tuần hoàn và sự thay đổi tính chất hóa lý, màu sắc của
dung dịch mà ta biết được các nguồn thong tin về đất đá ở tầng
đang khoan thong qua mùn khoan. Từ đó có biện pháp điều
chỉnh công tác khoan cho hợp lý.
DUNG DỊCH KHOAN04/18/23 23
6.Gây tác dụng lý hóa khia phá hủy đất đá.
• Nước rửa qua lỗ thoát của choong có kích thước nhỏ có tốc độ
khá lớn và dự trữ một động năng. Động năng này đượng sử
dụng làm sạch đáy lỗ khoan và khi gặp đất đá mềm, nó phá hủy
trực tiếp.
• Tác động cơ học của dòng nước rửa lên đáy giá bằng áp lực hay
lực đập của dòng nước rửa khi tiếp xúc với đất đá ở đáy. Lực
đâp này phụ thuộc tốc độ, khối lượng và mật độ của dòng nước
rửa.
DUNG DỊCH KHOAN04/18/23 24
• Khi khoan qua đất đá cứng, nước rửa chỉ góp phần và việc
tăng tốc độ cơ học khoan vì nước đã làm giảm độ cứng của đất
đá.
• Đất đá có độ bền không đồng nhất,trong màng tinh thể có chỗ
rất yếu và trên bề mặt có nững khe nứt ngang dọc. Khi nước
rửa thâm sâu vào làm các khe nứt bị sâu them, rộng ra tạo điều
kiện cho việc phá hủy đá dễ dàng hơn.
6.Gây tác dụng lý hóa khia phá hủy đất đá.
DUNG DỊCH KHOAN04/18/23 25
• Hiệu quả đó tăng thêm khi ta thêm nước vào nước rửa các chất
giảm độ cứng. Tác dụng các chất này là tăng lực tương tác hóa
ký giữa môi trường phân hóa và bề mặt mới của các đất đá tạo
ra quá trình phá hủy cơ học.
-Các chất làm giảm độ cứng như hoạt chất cacbon, fenol, axit và
các muối kiềm của chúng.
- Các chất điện phân: NaCl, MgCl2, CaCl2, AlCl3.
-Các muối của kim loại kiềm NaOH, Na2CO3
6.Gây tác dụng lý hóa khia phá hủy đất đá.
DUNG DỊCH KHOAN04/18/23 26
7.Truyền năng lượng cho động cơ đáy.
• Trường hợp khoan giếng định hướng có góc nghiêng lớn
vàkhoan ngang, người ta sử dụng động cơ đáy (tuabin hoặc
động cơ thể tích). Độngcơ này làm việc nhờ năng lượng của
dòng dung dịch tuần hoàn trong giếng.
• Sự thấm lọc của pha lỏng dung dịch khoan vào các thành hệ
thấm để lại một lớp vỏ sét trên thành giếng khoan. Lớp vỏ sét
này bám trên thành giếng khoan,cách ly các tầng đất đá thấm
với giếng khoan và tăng độ ổn định của thành giếng.
DUNG DỊCH KHOAN04/18/23 27
IV. Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lựa chọn Dung dịch khoan
1. Ảnh hưởng đến môi trường và quá trình khai thác
• Dung dịch khoan và mùn khoan là 1 trong những nguyên
nhân gây ô nhiễm môi trường
04/18/23 28DUNG DỊCH KHOAN
Các tác nhân làm ô nhiễm môi trường:
Sét bentonite
Các chất phụ gia
Mùn khoan
04/18/23 29
IV. Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lựa chọn Dung dịch khoan
DUNG DỊCH KHOAN
Tái sử dụng đem lại nhiều lợi ích
04/18/23 30
IV. Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lựa chọn Dung dịch khoan
DUNG DỊCH KHOAN
Vòng đời sản phẩm đem lại
nhiều lợi ích cả về mặt kinh
tế lẫn môi trường.
04/18/23 31
IV. Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lựa chọn Dung dịch khoan
DUNG DỊCH KHOAN
Nhiều nghiêm cứu đang được tiến hành nhằm giảm ô
nhiễm do mùn khoan và dung dịch khoan hay tiến xa hơn
là giúp cải tạo đất trồng
04/18/23 32
IV. Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lựa chọn Dung dịch khoan
DUNG DỊCH KHOAN
Cần lựa chọn dung dịch khoan có đặc tính phù
hơp với địa tầng
04/18/23 33
IV. Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lựa chọn Dung dịch khoan
DUNG DỊCH KHOAN
2. Giá thành
Tùy vào giá thầu mà lựa chọn loại dung dịch khoan phù hơp
04/18/23 34
IV. Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lựa chọn Dung dịch khoan
DUNG DỊCH KHOAN
3. Khả năng vận chuyển
a. Vận chuyển mùn khoan trong quá trình khoan
Các định luật vật lí
tự nhiên
04/18/23 35
IV. Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lựa chọn Dung dịch khoan
DUNG DỊCH KHOAN
b.Vận chuyển mùn khoan từ nơi sản xuất đến giếng:
Chi phí vận chuyển cũng là 1 vấn đề không nhỏ
Địa hình 1 số công ty
dịch vụ trọn
gói hình thành
04/18/23 36
IV. Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lựa chọn Dung dịch khoan
DUNG DỊCH KHOAN
Sơ đồ bố trí thiết bị xử lí dung dịch khoan
Sơ đồ bố trí thiết bị xử lí dung dịch khoan
04/18/23 40DUNG DỊCH KHOAN
Với mùn khoan, có 3 phương pháp xử lí:
04/18/23 41
Li tâm
Thủy lực
Cơ học
Làm sạch dung dịch khoan
DUNG DỊCH KHOAN
Tách mùn khoan:
Phương pháp thủy lực :
Dựa trên nguyên tắc trọng lực – vật thể có trọng lượng riêng lớn hơn trọng
lượng riêng của dung dịch sẽ bị lắng xuống .
04/18/23 42DUNG DỊCH KHOAN
Phương pháp cơ học:
Nguyên tắc dùng các lưới kim loại có kích thước mắt lưới phù
hợp để lọc dung dịch.
Một số loại sàn rung:
04/18/23 43DUNG DỊCH KHOAN
Phương pháp li tâm:
Nguyên tắc làm việc: tạo dòng chảy của dung dịch dạng xoáy,
lực li tâm sẽ tách hạt mùn ra khỏi dung dịch.
04/18/23 44DUNG DỊCH KHOAN
Cơ học Hóa lí
Khí trong dung dịch khoan có thể bị
tách bằng cách cho dòng dung dịch
chảy trên mặt thoáng và va đập vào
các vách ngăn.
04/18/23 46
Tách Khí
Cho vào dung dịch một số chất làm giảm độ bền chắc của lớp bảo vệ
chung quanh bọt khí, làm cho các bọt khí dính lại với nhau, nổi lên
trên mặt thoáng và vỡ ra.
DUNG DỊCH KHOAN
VI. Các sự cố xảy ra đối với dung dịch khoan
1. Sự nhiễm bẩn dung dịch khoan
Một dung dịch khoan được
cho là bị ô nhiễm khi một tác
động ngoài xâm nhập vào hệ
thống dung dịch và gây ra
những thay đổi không mong
muốn trong tinh chất của
dung dịch, chẳng hạn như mật
độ , độ nhớt, và lọc
DUNG DỊCH KHOAN04/18/23 47
Mất dung dịch khoan
Hiện tượng mất dung dịch khoan xảy ra khi áp suất thủy
tĩnh vượt quá áp suất vỉa. Áp suất thủy tĩnh
(Ptt)
Áp suất thủy tĩnh
(Ptt)
Áp suất vỉa(Pv)
Áp suất vỉa(Pv)
DUNG DỊCH KHOAN04/18/23 48
VII. Xử lý mùn khoan
Trong công nghiệp dầu khí,mùn khoan là
nguồn chất thải lớn và nguy cơ gây ô nhiễm cao
đặc biệt là gốc dầu.
Mùn khoan là hỗn hợp các mảnh vụn đất đá
được mang tên khỏi giếng khoan cùng với dung
dịch khoan.
Xử lý khá khó khăn và tốn kém nên các nhà
thầu thường sao lãng.
DUNG DỊCH KHOAN04/18/23 49
Dung dịch khoan nền nước được phép sử dụng trong hoạt động thăm dò và khai thác dầu khí trên vùng biển Việt Nam khi giá trị của Thuỷ ngân và Cadimi trong Barit dùng để pha dung dịch khoan không vượt quá giá trị tối đa cho phép quy định tại Bảng: Bảng : Giá trị tối đa cho phép của Hg và Cd trong Barit
STT Thông số Đơn vị Giá trị đối đa
1 Thủy ngân (Hg) mg/kg trọng lượng khô
1,0
2 Cadimi (Cd) mg/kg trọng lượng khô
3,0
Quy định về mùn khoan và dung dịch khoan nền nước:
DUNG DỊCH KHOAN04/18/23 50
Bảng : Giá trị tối đa cho phép của Hg, Cd trong Barit và PAHs trong dung dịch nền dùng để pha dung dịch khoan nền không nước
STT Thông số Đơn vị Giá trị tối đa
1 Hàm lượng Thủy ngân (Hg) trong Barit
mg/kg trọng lượng khô 1,0
2 Hàm lượng Cadimi (Cd) trong Barit
mg/kg trọng lượng khô 3,0
3 Hàm lượng PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) trong dung dịch nền
mg/kg 10
Quy định về mùn khoan và dung dịch khoan nền không nước
DUNG DỊCH KHOAN04/18/23 51
top related