TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM HỌC PHẦN: NHẬP MÔN DẦU KHÍ BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ VẤN ĐỀ MẤT DUNG DỊCH KHOAN TRONG CÔNG TÁC KHOAN DẦU KHÍ Khóa 1 Nhóm 8 Giảng viên hướng dẫn 1. Nguyễn Quang Khải 2. Nguyễn Xuân Tân Bình PGS.TS Lê Phước Hảo 3. Phạm Quốc Đô Th.S Nguyễn Minh Tâm 4. Nguyễn Thành Tài 5. Lâm Khánh Tuấn 6. V ũ Xuân Văn V ũng T àu, tháng 5 năm 2013 TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM HỌC PHẦN: NHẬP MÔN DẦU KHÍ BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ VẤN ĐỀ MẤT DUNG DỊCH KHOAN TRONG CÔNG TÁC KHOAN DẦU KHÍ Khóa 1 Nhóm 8 Giảng viên hướng dẫn 1. Nguyễn Quang Khải 2. Nguyễn Xuân Tân Bình PGS.TS Lê Phước Hảo 3. Phạm Quốc Đô Th.S Nguyễn Minh Tâm 4. Nguyễn Thành Tài 5. Lâm Khánh Tuấn 6. V ũ Xuân Văn V ũng T àu, tháng 5 năm 2013 TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM HỌC PHẦN: NHẬP MÔN DẦU KHÍ BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ VẤN ĐỀ MẤT DUNG DỊCH KHOAN TRONG CÔNG TÁC KHOAN DẦU KHÍ Khóa 1 Nhóm 8 Giảng viên hướng dẫn 1. Nguyễn Quang Khải 2. Nguyễn Xuân Tân Bình PGS.TS Lê Phước Hảo 3. Phạm Quốc Đô Th.S Nguyễn Minh Tâm 4. Nguyễn Thành Tài 5. Lâm Khánh Tuấn 6. V ũ Xuân Văn V ũng T àu, tháng 5 năm 2013 Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ - 1 - I. Dung dịch khoan - 2 - 2. Phân loại - 2 - 3. Chức năng của dung dịch khoan - 3 - 4. Hệ thống tuần hoàn dung dịch - 4 - II. Hiện tượng mất dung dịch khoan - 5 - 1. Mở đầu - 5 - 2. Nguyên nhân gây mất dung dịch khoan - 5 - 2.1 Nguyên nhân địa chất - 5 - 2.2 Nguyên nhân về quy trình kỹ thuật - 7 - 3. Phân loại mức độ mất dung dịch - 7 - 3.1 Tiêu chí phân loại - 7 - 3.2. Phân loại - 8 - 4. Tác hại của hiện tượng mất dung dịch khoan - 9 - 4.1 Tốn kém chi phí khắc phục - 9 - 4.2 Ngưng trệ quá trình khoan - 9 - 4.3 Các rủi ro kèm theo - 9 - 4.4 Ô nhiễm môi trường - 9 - 5. Biện pháp khắc phục hiện tượng mất dung dịch 10 - 5.1 Chống mất dung dịch bằng dung dịch sét 10 - 5.2 Chống mất dung dịch bằng gel xi-măng - 10 - 5.3 Chống mất dung dịch bằng hỗn hợp đông nhanh - 11 - KẾT LUẬN - 12 - Tài liệu tham khảo Nhập môn Dầu khí Trang - 1 - ĐẶT VẤN ĐỀ Trong công tác khoan dầu khí, mất dung dịch khoan là một sự cố trầm trọng và tốn kém chi phí rất lớn để khắc phục. Do đó, nắm bắt được những vấn đề cơ bản về hiện tượng mất dung dịch khoan là hết sức quan trọng đối với những ai đã, đang và sẽ làm việc trong ngành dầu khí, đặc biệt là những k ĩ sư khoan -khai thác trong tương lai. Trước yêu cầu bức thiết đó, bài báo cáo chuyên đề “Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan dầu khí” đưa ra cái nh ìn t ổng quát về dung dịch khoan, nguyên nhân gây ra hiện tượng mất dung dịch khoan và một số cách khắc phục chính. Trong giới hạn được phép, chúng tôi không đề cập các phương tr ình ph ức tạp mang tính chuyên môn và một số thuật ngữ chuyên ngành . Quý đ ộc giả quan tâm có thể tìm hiểu thêm trong các tài liệu tham khảo mà chúng tôi đưa ra ở cuối bài báo cáo này. Mặc dù đ ã h ết sức cố gắng nhưng bài báo cáo khó tránh khỏi những sai sót, vì vậy chúng tôi rất mong ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn để hoàn thiện và phát triển chuyên đề. Nhóm 8-khóa 1. Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí Nhập môn Dầu khí Trang - 2 - I. Dung dịch khoan 1. Khái niệm Dung dịch khoan là chất lưu được sử dụng để khoan các hố khoan trong lòng đ ất. Các dung dịch này thường được sử dụng trong khi khoan các giếng dầu và khí thiên nhiên và trên các giàn khoan thăm dò, khai thác Hình 1. Dung dịch khoan 2. Phân loại Trong công tác khoan, do tính đa dạng và phức tạp của điều kiện địa chất-kỹ thuật buộc phải sử dụng nhiều loại dung dịch khoan nhằm giải quyết các yêu cầu công nghệ khác nhau. Thông thường dung dịch khoan được phân loại theo bản chất của chất lỏng. Người ta phân biệt:  Dung dịch khoan gốc nước  Dung dịch khoan gốc dầu  Dung dịch nh ũ tươn g Ngoài ra người ta có thể dùng khí, bọt hoặc dung dịch bọt khí. Các sản phẩm chính để điều chế dung dịch khoan bao gồm:  Nước (ngọt, lợ, mặn) hoặc dầu  Sét bentonit, polymer  Các chất phụ gia:  Chất giảm độ nước thải  Chất làm nặng (Barit BaSO 4 , = 4,3; oxyt sắt ba Fe 2 O 3 ; 4,9 < < 5,3)  Chất chống mất dung dịch (dạng hạt, dạng sợi, dạng lá mỏng …)  Chất ức chế ăn m òn  Chất diệt khuẩn … Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí Nhập môn Dầu khí Trang - 2 - I. Dung dịch khoan 1. Khái niệm Dung dịch khoan là chất lưu được sử dụng để khoan các hố khoan trong lòng đ ất. Các dung dịch này thường được sử dụng trong khi khoan các giếng dầu và khí thiên nhiên và trên các giàn khoan thăm dò, khai thác Hình 1. Dung dịch khoan 2. Phân loại Trong công tác khoan, do tính đa dạng và phức tạp của điều kiện địa chất-kỹ thuật buộc phải sử dụng nhiều loại dung dịch khoan nhằm giải quyết các yêu cầu công nghệ khác nhau. Thông thường dung dịch khoan được phân loại theo bản chất của chất lỏng. Người ta phân biệt:  Dung dịch khoan gốc nước  Dung dịch khoan gốc dầu  Dung dịch nh ũ tươn g Ngoài ra người ta có thể dùng khí, bọt hoặc dung dịch bọt khí. Các sản phẩm chính để điều chế dung dịch khoan bao gồm:  Nước (ngọt, lợ, mặn) hoặc dầu  Sét bentonit, polymer  Các chất phụ gia:  Chất giảm độ nước thải  Chất làm nặng (Barit BaSO 4 , = 4,3; oxyt sắt ba Fe 2 O 3 ; 4,9 < < 5,3)  Chất chống mất dung dịch (dạng hạt, dạng sợi, dạng lá mỏng …)  Chất ức chế ăn m òn  Chất diệt khuẩn … Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí Nhập môn Dầu khí Trang - 2 - I. Dung dịch khoan 1. Khái niệm Dung dịch khoan là chất lưu được sử dụng để khoan các hố khoan trong lòng đ ất. Các dung dịch này thường được sử dụng trong khi khoan các giếng dầu và khí thiên nhiên và trên các giàn khoan thăm dò, khai thác Hình 1. Dung dịch khoan 2. Phân loại Trong công tác khoan, do tính đa dạng và phức tạp của điều kiện địa chất-kỹ thuật buộc phải sử dụng nhiều loại dung dịch khoan nhằm giải quyết các yêu cầu công nghệ khác nhau. Thông thường dung dịch khoan được phân loại theo bản chất của chất lỏng. Người ta phân biệt:  Dung dịch khoan gốc nước  Dung dịch khoan gốc dầu  Dung dịch nh ũ tươn g Ngoài ra người ta có thể dùng khí, bọt hoặc dung dịch bọt khí. Các sản phẩm chính để điều chế dung dịch khoan bao gồm:  Nước (ngọt, lợ, mặn) hoặc dầu  Sét bentonit, polymer  Các chất phụ gia:  Chất giảm độ nước thải  Chất làm nặng (Barit BaSO 4 , = 4,3; oxyt sắt ba Fe 2 O 3 ; 4,9 < < 5,3)  Chất chống mất dung dịch (dạng hạt, dạng sợi, dạng lá mỏng …)  Chất ức chế ăn m òn  Chất diệt khuẩn … Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí Nhập môn Dầu khí Trang - 3 - 3. Chức năng của dung dịch khoan Trong phương pháp khoan xoay, dung dịch khoan là một thông số chế độ khoan, tham gia trực tiếp quá trình phá hủy đất đá ở đáy giếng, ảnh hưởng đến tốc độ khoan, khả năng rửa sạch đáy giếng và độ ổn định của thành giếng. Dung dịch khoan thực hiện các chức năng chủ yếu sau: 1) Ổn định thành giếng khoan Nhờ tạo cột áp suất thủy t ĩnh cân b ằng với áp suất vỉa, khống chế sự xâm nhập của các chất lỏng từ giếng vào vỉa và ngược lại, ngăn ngừa hiện tượng phun trào tự do. 2) Kiểm soát áp suất địa tầng 3) Truyền tải năng lượng thủy lực tới động cơ đáy Đối với một số trường hợp khoan giếng định hướng có góc nghiêng lớn và khoan ngang, người ta sử dụng động cơ đáy (tuabin hoặc động cơ thể tích). Động cơ 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. 4) Rửa lỗ khoan, vận chuyển mùn khoan lên bề mặt 5) Làm mát và bôi trơn bộ khoan cụ Dụng cụ khoan bị nóng lên bởi nhiệt độ ở đáy (địa nhiệt) và ma sát cơ học chuyển thành nhiệt. Việc tuần hoàn dung dịch đóng vai tr ò trao đ ổi nhiệt , làm mát bộ khoan cụ và làm giảm ma sát giữa bộ khoan cụ và thành giếng khoan. Người ta có thể cải thiện chức năng này bằng cách cho thêm các chất bôi trơn như dầu hoặc các chất phụ gia khác. 6) Giữ mùn khoan ở trạng thái lơ lửng khi 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 tác động của dòng dung dịch nữa nên bị lắng chìm. Chính tính lưu biến của dung dịch giữ 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. 7) 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 đo các tính chất của đất đá và chất lưu lên bề mặt. Sự thay đổi các tính chất hóa lý của dung dịch (nhiệt độ, độ ph, độ khoáng hóa …) buộc các nhà địa chất và thợ khoan hiệu chỉnh các thông số chế độ khoan tại hiện trường. 8) Khống chế sự ăn m òn c ủa các thiết bị kim loại. Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí Nhập môn Dầu khí Trang - 4 - 4. Hệ thống tuần hoàn dung dịch Hình 2. Sơ đồ bố trí các thiết bị trong hệ thống tuần hoàn dung dịch Máy bơm (mud pump) hút dung dịch từ các bể chứa dung dịch và đẩy chúng theo đường ống cao áp đến ống đứng (standpipe). Ống đứng là một ống bằng thép lắp thẳng đứng trên một chân của tháp khoan. Dung dịch chảy qua ống đứng vào tuyô cao áp (rotary hose) đến đầu xoay thủy lực. Dung dịch tiếp tục chảy vào cần chủ đạo (kelly), cần khoan (drill pipe), cần nặng rồi thoát ra các vòi phun thủy lực ở choòng khoan (drill bit). Sau đó dung d ịch đi ngược lên bề mặt theo khoảng không vành xuyến (annulus) giữa thành giếng và bộ khoan cụ. Cuối cùng dung dịch rời khỏi giếng theo đường hồi dung dịch (mud return line) và chảy vào bể chứa dung dịch sau khi dẫn qua các thiết bị xử lí như sàn rung (shale shaker), thiết bị tách cát, thiết bị lắng bùn, thiết bị tách khí. Dung dịch hồi vào các bể chứa dung dịch và được gia công lại rồi bơm tiếp tục vào giếng. Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí Nhập môn Dầu khí Trang - 5 - II. Hiện tượng mất dung dịch khoan 1. Mở đầu Trong quá trình khoan có tuần hoàn dung dịch, cột dung dịch trong lỗ khoan tạo nên áp suất thủy t ĩnh. Áp su ất này hướng vào các lớp đất đá trên thành lỗ khoan. Bản thân các lớp đất đá khoan qua hay vỉa dầu và khí lại có áp suất vỉa tương ứng. Như vậy, trong lỗ khoan và vỉa tồn tại hai loại áp suất và tùy theo sự chênh lệch giữa chúng mà điều kiện có thể bình th ư ờng hoặc phức tạp Nếu áp suất thủy t ĩnh và áp su ất vỉa không cân bằng sẽ gây nhiều khó khăn cho công tác khoan. Có hai trường hợp:  Áp suất thủy t ĩnh > áp su ất vỉa: dung dịch khoan sẽ đi vào vỉa theo các khe nứt và hang hốc của đất đá gây ra hiện tượng mất dung dịch.  Áp suất thủy t ĩnh < áp su ất vỉa: các lớp đất đá liên kết yếu do áp suất vỉa lớn sẽ sập xuống dưới đáy lỗ khoan. Dầu, khí hay nước sẽ xâm nhập vào lỗ khoan làm thay đổi tính chất dung dịch, có khi đẩy dung dịch ra khỏi lỗ khoan và phun lên bề mặt 2. Nguyên nhân gây mất dung dịch khoan Bao gồm nguyên nhân địa chất và nguyên nhân về quy trình kỹ thuật. Tùy từng trường hợp mà nguyên nhân của hiện tượng mất dung dịch khoan có thể khác nhau nhưng nói chung, hiện tượng mất dung dịch khoan xảy ra khi áp suất thủy t ĩnh vư ợt quá áp suất vỉa 2.1 Nguyên nhân địa chất Là yếu tố chính gây ra hiện tượng mất dung dịch khoan Các lớp đất đá thường có các khe nứt , lỗ hổng hay kênh rãnh có cấu tạo và kích thước khác nhau. Mức độ mất dung dịch sẽ phụ thuộc vào các tính chất cơ học của chúng:  Đất đá có lỗ hổng càng nhiều, độ rỗng lớn hoặc các tầng có độ thẩm lớn hay bị khai thác nhiều thì mức độ mất dung dịch càng tăng.  Đất đá cứng ít lỗ hổng hơn đất đá mềm, bở rời. Vì vậy, khi khoan qua các lớp đất đá macma, hiện tượng mất dung dịch khoan ít xảy ra hơn so với khi khoan qua các lớp trầm tích. Bảng 1. Độ rỗng của một số loại đất đá Loại đá Độ rỗng (%) Bazan 0.63 – 1.28 Granit 0.37 – 1.85 Diabaz, Gabro, Thạch anh 0.84 – 1.13 Thạch cao 1.32 – 3.96 Đá vôi, đá hoa, dolomite 0.53 – 13.96 Cát kết 4.8 – 28.28 Đá phấn 7.7 – 37.2 Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí Nhập môn Dầu khí Trang - 6 - Biết được lỗ hổng ở lỗ khoan người ta có thể xác định được mức độ mất dung dịch và trên cơ sở đó đề ra những biện pháp khắc phục phù hợp. Có bốn loại thành hệ dễ dẫn tới hiện tượng mất dung dịch khoan: 1) Thành hệ có khe nứt tự nhiên Trong một số trường hợp, các khe nứt tự nhiên không có tính thấm ở điều kiện thường. Tuy nhiên, khi áp suất đạt giới han các khe nứt sẽ mở và gây hiện tượng mất dung dịch. Khi khe nứt đ ã m ở, dung dịch đi vào khe nứt với lưu lượng lớn sẽ làm rộng thêm khe nứt. Măc dù sau đó áp suất giảm, khe nứt có thể không đóng lại hoàn toàn và tiếp tục gây mất dung dịch. Hình 3. Thành hệ có khe nứt tự nhiên Khắc phục:  Duy trì tỷ trọng dung dịch ở mức tối thiểu.  Trong một vài trường hợp, dùng chất phụ gia tăng độ nhớt hoặc nước có thể làm giảm thiểu hiện tượng mất dung dịch. 2) Thành hệ dễ tạo khe nứt Nguyên nhân mất dung dịch ở loại thành hệ này chủ yếu do gia tăng áp suất đột ngột ở đáy giếng. Các mảnh cắt tích tụ hoặc sét trương nở có thể bịt kín hoặc thu hẹp khoảng không vành xuyến, gây gia áp tại đáy giếng. Khắc phục:  Kiểm soát thao tác khoan chặt chẽ để tránh gia áp khi nâng hạ bộ khoan cụ  Khi phát hiện mất dung dịch phải ngừng khoan và chờ (6-12 giờ)  Sau đó tiến hành khoan lại cẩn thận Trong nhiều trường hợp, thành hệ dễ tạo khe nứt khi đã “no” dung dịch sẽ trở nên vững chắc hơn, có thể dùng dung dịch có tỷ trọng lớn mà không bị mất dung dịch nữa 3) Thành hệ có hang động karstơ và khe nứt mở Hang động karstơ h ình thành do s ự hòa tan của đá vôi, đá phấn, thạch cao, dolomite, đá hoa, … dưới tác dụng của nước. Đôi khi hang karstơ có kích thước rất lớn chứa nước, các vạt liệu xốp hoặc rỗng hoàn toàn. Hang karstơ có thể dự đoán trước nhờ tài liệu địa chất khu vực. Khi khoan vào hang karstơ , mất dung dịch xảy ra đột ngột và có thể kèm theo hiện tượng “sụt” cần khoan, sụt lở và phun trào lên bề mặt Khắc phục:  Ngừng bơm dung dịch khỏi vành xuyến, bổ sung liên tục lưu lượng nhỏ dung dịch vào vành xuyến-chế độ khoan không tuần hoàn dung dịch (khoan mù).  Bơm nước vào cần khoan để làm mát chòong và đ ẩy hạt cắt vào lỗ hổng.  Khi khoan tới đá cứng, tiến hành chống ống và trám xi măng chân đế, sau đó trám xi măng bên trên vùng mất dung dịch. Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí Nhập môn Dầu khí Trang - 7 - 4) Thành hệ gần bề mặt, chứa nhiều hạt thô và có độ thấm cao. Thành hệ này thường có dị thường áp suất, độ thấm thay đổi đáng kể. Theo kinh nghiệm, để dung dịch đi qua th ì đ ộ mở của thành hệ phải lớn hơn ba lần đường kính hạt lớn nhất chiếm đa số trong dung dịch. Hình 4. Thành hệ chứa chứa nhiều hạt thô và độ thấm cao Khắc phục:  Giảm tỷ trọng dung dịch đến mức tối thiểu, có thể dùng dầu.  Dùng lưới rây cỡ nhỏ để giảm lượng hạt rắn kích thước lớn trong dung dịch.  Nếu tỷ trọng của dung dịch không thể giảm được nữa mà hiện tượng mất dung dịch vẫn tiếp tục thì có thể tăng độ nhớt của dung dịch bằng vôi hoặc xi măng. 2.2 Nguyên nhân về quy trình kỹ thuật Các nguyên nhân về quy trình kỹ thuật là tất cả các hiện tượng có thể dẫn đến sự gia tăng áp lực đối với các lớp đất đá khoan qua. Khác với nguyên nhân địa chất, nguyên nhân về quy trình kỹ thuật có thể tránh được bằng cách quan sát, kiểm tra chế độ kỹ thuật khoan 2.2.1 Khối lượng và chất lượng dung dịch không hợp lý. Lượng dung dịch quá ít sẽ không đưa hết được mùn khoan lên mặt đất, tỷ trọng dung dịch tăng lên do lẫn nhiều mùn khoan, làm tăng áp suất thủy t ĩnh tĩnh, nghĩa là càng tăng kh ả năng mất dung dịch. Chất lượng dung dịch không thích hợp sẽ làm tăng khả năng mất dung dich. Các thông số của dung dịch như tỷ trọng, độ nhớt, ứng suất trượt t ĩnh n ếu không phù hợp sẽ làm tăng áp suất thủy t ĩnh v à gây mất dung dịch. 2.2.2 Chế độ khoan không hợp lý Nếu tăng tốc độ quay của dụng cụ phá đá th ì mùn khoan s ẽ càng nhiều, đồng thời chúng phải được đưa lên mặt đất nhanh hơn. Do đó, phải tăng lưu lượng dung dich bằng cách tăng công suất của máy bơm. Áp lực gia tăng từ máy bơm sẽ truyền xuống lỗ khoan tạo nhên áp suất dư gây mất dung dịch. 2.2.3 Sai sót trong nâng thả bộ khoan cụ Hạ bộ khoan cụ quá nhanh sẽ gây ra gia áp tại đáy giếng. Cột dung dịch trong lỗ khoan dâng lên c ũng làm tăng áp su ất thủy t ĩnh gây m ất dung dịch. Nâng bộ khoan cụ lên đột ngột gây sụt áp tại đáy giếng. Chênh lệch áp suất cục bộ gây sụt lở, tạo điều kiện cho hiện tượng mất dung dịch. 3. Phân loại mức độ mất dung dịch 3.1 Tiêu chí phân loại Chưa có một tiêu chí thống nhất để phân loại mức độ mất dung dịch. Tuy nhiên, mức độ mất dung dịch được đánh giá dựa trên các nguyên tắc: Khả năng thấm qua của vỉa, điều kiện thế nằm, cấu tạo và áp suất của vỉa Các yếu tố làm tăng áp suất thủy t ĩnh c ủa cột dung dịch Từ đó, người ta đưa ra các phương pháp để phân loại mức độ mất dung dịch: Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí Nhập môn Dầu khí Trang - 8 -  Căn cứ vào lượng dung dịch tràn ra miệng lỗ khoan  Đo mực dung dịch trong lỗ khoan  Tính toán hệ số mất dung dịch Một phương pháp phổ biến để đo mực dung dịch trong lỗ khoan là dùng dụng cụ đo bằng điện, có độ chính xác khoảng 5cm. Theo phương pháp này, sự thay đổi mực nước được báo hiệu bằng bóng điện hay volt kế. Thả dụng cụ đo xuống lỗ khoan, khi dụng cụ tiếp xúc với dung dịch qua “cửa sổ” thì mạch điện xem như được khép kín, bóng điện sẽ sáng lên hay kim volt kế sẽ chuyển động. Nhìn trên bảng ghi của dụng cụ, ta xác định được mực dung dịch trong lỗ khoan. Hình 5. Sơ đồ và dụng cụ xác định mực dung dịch trong lỗ khoan 3.2. Phân loại Trên cơ sở thí nghiệm các vùng mất dung dịch trong lỗ khoan thăm d ò , ngư ời ta chia mức độ mất dung dịch thành bốn nhóm: Mức độ Mất dung dịch từng phần Mất dung dịch mạnh Mất dung dịch hoàn toàn Mất dung dịch tai nạn Tốc độ Q 1 – 5 m 3 / h 5 – 10 m 3 /h 10 - 15 m 3 /h > 15 m 3 /h Hoặc theo hai công ty MI SWACO và DMC, mức độ mất dung dịch được phân loại: Mức độ Mất dung dịch rò rỉ Mất dung dịch từng phần Mất dung dịch hoàn toàn Tốc độ Q < 2 m 3 /h 2 – 45 m 3 /h > 45 m 3 /h Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí Nhập môn Dầu khí Trang - 8 -  Căn cứ vào lượng dung dịch tràn ra miệng lỗ khoan  Đo mực dung dịch trong lỗ khoan  Tính toán hệ số mất dung dịch Một phương pháp phổ biến để đo mực dung dịch trong lỗ khoan là dùng dụng cụ đo bằng điện, có độ chính xác khoảng 5cm. Theo phương pháp này, sự thay đổi mực nước được báo hiệu bằng bóng điện hay volt kế. Thả dụng cụ đo xuống lỗ khoan, khi dụng cụ tiếp xúc với dung dịch qua “cửa sổ” thì mạch điện xem như được khép kín, bóng điện sẽ sáng lên hay kim volt kế sẽ chuyển động. Nhìn trên bảng ghi của dụng cụ, ta xác định được mực dung dịch trong lỗ khoan. Hình 5. Sơ đồ và dụng cụ xác định mực dung dịch trong lỗ khoan 3.2. Phân loại Trên cơ sở thí nghiệm các vùng mất dung dịch trong lỗ khoan thăm d ò , ngư ời ta chia mức độ mất dung dịch thành bốn nhóm: Mức độ Mất dung dịch từng phần Mất dung dịch mạnh Mất dung dịch hoàn toàn Mất dung dịch tai nạn Tốc độ Q 1 – 5 m 3 / h 5 – 10 m 3 /h 10 - 15 m 3 /h > 15 m 3 /h Hoặc theo hai công ty MI SWACO và DMC, mức độ mất dung dịch được phân loại: Mức độ Mất dung dịch rò rỉ Mất dung dịch từng phần Mất dung dịch hoàn toàn Tốc độ Q < 2 m 3 /h 2 – 45 m 3 /h > 45 m 3 /h Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí Nhập môn Dầu khí Trang - 8 -  Căn cứ vào lượng dung dịch tràn ra miệng lỗ khoan  Đo mực dung dịch trong lỗ khoan  Tính toán hệ số mất dung dịch Một phương pháp phổ biến để đo mực dung dịch trong lỗ khoan là dùng dụng cụ đo bằng điện, có độ chính xác khoảng 5cm. Theo phương pháp này, sự thay đổi mực nước được báo hiệu bằng bóng điện hay volt kế. Thả dụng cụ đo xuống lỗ khoan, khi dụng cụ tiếp xúc với dung dịch qua “cửa sổ” thì mạch điện xem như được khép kín, bóng điện sẽ sáng lên hay kim volt kế sẽ chuyển động. Nhìn trên bảng ghi của dụng cụ, ta xác định được mực dung dịch trong lỗ khoan. Hình 5. Sơ đồ và dụng cụ xác định mực dung dịch trong lỗ khoan 3.2. Phân loại Trên cơ sở thí nghiệm các vùng mất dung dịch trong lỗ khoan thăm d ò , ngư ời ta chia mức độ mất dung dịch thành bốn nhóm: Mức độ Mất dung dịch từng phần Mất dung dịch mạnh Mất dung dịch hoàn toàn Mất dung dịch tai nạn Tốc độ Q 1 – 5 m 3 / h 5 – 10 m 3 /h 10 - 15 m 3 /h > 15 m 3 /h Hoặc theo hai công ty MI SWACO và DMC, mức độ mất dung dịch được phân loại: Mức độ Mất dung dịch rò rỉ Mất dung dịch từng phần Mất dung dịch hoàn toàn Tốc độ Q < 2 m 3 /h 2 – 45 m 3 /h > 45 m 3 /h [...]... môn Dầu khí Trang - 11 - Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí KẾT LUẬN Trong khuôn khổ giới hạn của bài báo cáo chuyên đề, chúng tôi đã cố gắng đề cập một cách bao quát nhất nhưng cũng là nh ững vấn đề then chốt của hiện tượng mất dung dịch khoan trong công tác khoan dầu khí Trong đó, chúng tôi đã đưa ra khái ni ệm dung dịch khoan, những cách phân loại dung dịch khoan. .. vỉa, chất lượng đổ gel xi-măng đảm bảo hơn Nhập môn Dầu khí Trang - 10 - Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí Hình 7 Chống mất dung dịch bằng gel xi-măng 5.3 Chống mất dung dịch bằng hỗn hợp đông nhanh Khi mất dung dịch mạnh một cách tai nạn, mực dung dịch ở gần đáy lỗ khoan, trong lỗ khoan hầu như không có dung dịch thì dùng gel xi-măng cũng không có kết quả Trường...Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí 4 Tác hại của hiện tượng mất dung dịch khoan Có thể nói rằng, mất dung dịch khoan là hiện tượng phổ biến ở hầu hết các giếng khoan dầu khí Tùy theo mức độ nghiêm trọng của nó mà hậu quả có thể rất lớn, ảnh hưởng không nhỏ đến toàn bộ quá trình khai thác 4.1 Tốn kém chi phí khắc phục Trong toàn bộ chi phí khoan một giếng, có... mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí 5 Biện pháp khắc phục hiện tượng mất dung dịch Về nguyên tắc để chống hiện tượng mất dung dịch khoan, người ta phải cân bằng trở lại áp suất thủy tĩnh và áp suất vỉa, đồng thời gia cố thành giếng nơi xảy ra hiện tượng mất dung dịch Tùy theo mức độ mất dung dịch mà áp dụng các biện pháp sau: 5.1 Chống mất dung dịch bằng dung dịch sét Dung dịch sét được... chống hiện tượng mất dung dịch trong trường hợp khoan qua các lớp đất đá có độ rỗng và khe nứt nhỏ, có thể xảy ra hiện tượng mất dung dịch yếu Giả sử tại một lỗ khoan xảy ra hiện tượng mất dung dịch tại độ sâu H1 Mực dung dịch trong lỗ khoan sẽ hạ xuống tại độ sâu H2 Khi áp suất vỉa cân bằng với áp suất thủy tĩnh thì áp suất vỉa ở vùng mất dung dịch là: = ( − ) Trong đó là tỷ trọng của dung dịch đang sử... xi-măng, Đại học Bách Khoa, TP Hồ Chí Minh 2 Lê Phước Hảo, 2006, Cơ sở khoan và khai thác Dầu khí, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh 3 Lê Phước Hảo, 2013, Bài giảng Nhập môn Dầu khí, Đại học Dầu khí Việt Nam 4 Trần Khắc Hợp, Tham luận: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí, Công ty DMC WS Nhập môn Dầu khí Trang - 13 - ... bạn sinh viên Dầu khí, nhất là các kỹ sư khoan – khai thác trong tương lai Để hoàn thiện và phát triển chuyên đề này, một lần nữa mong sự đóng góp của quý thầy cô và các bạn Chúng tôi xin chân thành cảm ơn Nhập môn Dầu khí Trang - 12 - Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Đỗ Minh Triết, 2002, Dung dịch khoan – xi-măng, Đại học Bách Khoa, TP Hồ... trệ quá trình khoan Khi phát hiện mất dung dịch khoan, quá trình khoan có tuần hoàn dung dịch bị ngưng trệ để kiểm soát và chống mất dung dịch Thời gian ngưng trệ này kéo theo nhiều hậu quả, mà tiêu biểu là tổn thất chi phí 4.3 Các rủi ro kèm theo 4.3.1 Sập lở thành giếng khoan Áp suất thủy tĩnh gi ảm khi mất dung dịch khoan tạo ra sự chênh áp lớn Các lớp đất đá phía trên vùng mất dung dịch có nguy... không xảy ra hiện tượng mất dung dịch ta phải sử dụng một dung dịch có tỷ trọng sao cho khi trong lỗ khoan đầy dung dịch, áp suất thủy tĩnh cân b ằng áp suất vỉa ở vùng mất dung dịch = Từ đó suy ra: ( − )= = (1 − / ) Ngoài các chất hóa học dùng để gia công dung dịch người ta còn sử dụng các chất để giảm kích thước các khe nứt gọi là chất lấp đầy Hình 6 Chất lấp đầy 5.2 Chống mất dung dịch bằng gel xi-măng... năng của dung dịch khoan, đặc biệt nhấn mạnh những chức năng liên quan đến vấn đề mất dung dịch khoan Ở trọng tâm của bài báo cáo, chúng tôi đề cập đến hiện tượng mất dung dịch khoan, từ nguyên nhân, phân loại mức độ đến cách khắc phục cụ thể đối với từng trường hợp Chúng tôi mong muốn bài báo cáo chuyên đề này có thể là một nguồn tài liệu hữu ích trong quá trình học tập của các bạn sinh viên Dầu khí, . m 3 /h Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí Nhập môn Dầu khí Trang - 9 - 4. Tác hại của hiện tượng mất dung dịch khoan Có thể nói rằng, mất dung dịch khoan là hiện. triển chuyên đề. Nhóm 8-khóa 1. Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí Nhập môn Dầu khí Trang - 2 - I. Dung dịch khoan 1. Khái niệm Dung dịch khoan là chất. cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí Nhập môn Dầu khí Trang - 8 -  Căn cứ vào lượng dung dịch tràn ra miệng lỗ khoan  Đo mực dung dịch trong lỗ khoan  Tính