Bài giảng Dung dịch khoan – ximăng: Chương 7 - Đỗ Hữu Minh Triết

Bài giảng Dung dịch khoan – ximăng, chương 7 trình bày về vấn đề chọn vữa ximăng trong công nghiệp dầu khí. Nội dung chính trong chương này gồm: Lịch sử trám ximăng giếng dầu, phân loại ximăng, các chất phụ gia của ximăng, ximăng đặc biệt. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Dung dịch khoan – ximăng: Chương 7 - Đỗ Hữu Minh TriếtNỘI DUNGCHƯƠNG 7CHỌN VỮA XIMĂNGTRONG CÔNG NGHIỆP DẦU KHÍI.Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh TriếtGEOPETNăm 1910, A. Perkins giới thiệu đầu trám ximăng hai nút ở California. Cácnút trám được đúc bằng gang và được đẩy xuống đáy giếng nhờ áp suất hơinước.Ximăng Portland (xuất phát từ tên các mẫu đá lấy từ hòn đảo Portland củanước Anh vì khi ximăng đông cứng nó rất giống với các loại đá này) doJoseph Aspdin phát minh năm 1824 là vật liệu nhân tạo được sản xuất bằngcách nung đá vôi với đất sét.Đến năm 1917 ximăng Portland vẫn là thành phần cơ bản để trám giếng dầu.Năm 1920, P. Halliburton giới thiệu kỹ thuật trám ximăng giếng dầu.Năm 1903, lần đầu tiên ximăng được sử dụng trong một giếng dầu để cách lytầng nước.Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh TriếtXIMĂNG ĐẶC BIỆTI. LỊCH SỬ TRÁM XIMĂNG GIẾNG DẦUGEOPETSét là vật liệu ximăng đầu tiên được sử dụng trong xây dựng công trình. Quátrình hydrat hóa và bay hơi của nước gắn kết các vật liệu khác lại với nhau.7-3CÁC CHẤT PHỤ GIA CỦA XIMĂNGIV.I. LỊCH SỬ TRÁM XIMĂNG GIẾNG DẦUPHÂN LOẠI XIMĂNGIII.7-2LỊCH SỬ TRÁM XIMĂNG GIẾNG DẦUII.GEOPETĐể khắc phục những vấn đề gặp phải khi sử dụng ximăng Portland tronggiếng sâu (thời gian đông cứng ngắn và lực nén phát triển chậm...), người tađã thay đổi cấu trúc và những đặc tính kỹ thuật của ximăng này. Từ năm1940, đặc biệt từ năm 1983 đến nay đã có nhiều loại ximăng và phụ gia đượcsản xuất và sử dụng.7-4Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết1I. LỊCH SỬ TRÁM XIMĂNG GIẾNG DẦUI. LỊCH SỬ TRÁM XIMĂNG GIẾNG DẦUGEOPETGEOPETTrang thiết bị phòng thí nghiệm ximăng cũng như thiết bị công nghệ bơmtrám ximăng ngày càng được hoàn thiện đã cho phép kiểm soát tốt chấtlượng vữa cũng như qui trình trám ximăng tại hiện trường.Ngày nay, việc trám ximăng giếng dầu không còn là công việc của đội khoanmà thường do các công ty dịch vụ kỹ thuật chuyên ngành đảm trách.Hình 7.1. Trám ximăng giếng khoan thập niên 19207-5Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh TriếtII. PHÂN LOẠI XIMĂNG7-6Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh TriếtII. PHÂN LOẠI XIMĂNGGEOPETGEOPET3.a. Thành phần hoá họcXimăng thường có 4 thành phần chính sau đây:Dicalcium Silicate (C2S - 2CaO.SiO2): đóng vai trò quan trọng trong việc tạođộ bền cuối cùng của ximăng và không ảnh hưởng lớn đến thời gian đôngcứng ban đầu của ximăng vì chậm kết hợp với nước.4.Ximăng trong công nghiệp dầu khí hiện nay được phân loại chủ yếu dựa trêntiêu chuẩn của Viện dầu khí Hoa Kỳ (API). Dựa trên các tính chất và đặcđiểm kỹ thuật, ximăng được chia thành 8 loại A, B, C, D, E, F, G và H.Tetracalcium Aluminoferrite (C4AF - 4CaO.Al2O3.Fe2O3): ảnh hưởng đến độbền của ximăng.Bảng 7.1. Thành phần hóa học của các loại ximăng theo tiêu chuẩn API1. Tricalcium Aluminate (C3A - 3CaO.Al2O3): ảnh hưởng lớn đến thời gian đôngcứng, đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển độ bền của ximăng. Thờigian đông cứng của ximăng có thể điều chỉnh bằng cách thêm thạch cao.Thành phần ximăng (%)LoạiximăngDung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết5324≥884732≤5121500 – 1900C5812882.000 – 2.800D, E & F26542121.200 – 2.800G&H7-8C3AB7-7C2SA2. Tricalcium silicate (C3S - 3CaO.SiO2): thành phần chính trong ximăngPortland, chiếm 40 - 45% trong ximăng chậm đông và 60 - 65% trong ximăngđông nhanh. C3S quyết định đến các giai đoạn phát triển độ bền của ximăng.C3S5030512C4AFĐộ mịn (cm2/g)1.500 – 1.9001.400 – 1.700Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết2II. PHÂN LOẠI XIMĂNGII. PHÂN LOẠI XIMĂNGGEOPETNgoài ra, trong ximăng còn có các thành phần khác như thạch cao, kalisulfate, magiê, vôi … Những thành phần này tác động đến quá trình thuỷhoá của ximăng, thay đổi tỷ trọng vữa và có tính kháng các hoá chất có hại.GEOPETb. Phân loại ximăng theo tiêu chuẩn APITheo quy phạm API, có nhiều chủng loại ximăng được sử dụng tuỳ thuộcchiều sâu, nhiệt độ đáy giếng và tính chất của chất lưu vỉa. Việc chọn loạiximăng tùy thuộc vào:Ngoài ra, khi cần những tính chất đặc biệt của ximăng, có thể thực hiệntheo khuyến cáo trong bảng dưới đây.− Nhiệt độ tĩnh và động (lúc tuần hoàn vữa ximăng) ở đáy giếng: ảnh hưởng đếnthời gian đông cứng của vữa ximăng.Bảng 7.2. Các tính chất đặc biệt của ximăng− Tỷ trọng vữa: được quy định với các giới hạn về áp suất vỡ vỉa của thành hệkhoan qua.Tính chấtCách thực hiệnPhát triển độ bền nhanh− Độ nhớt dẻo của vữa và các tính thấm lọc của chúng.Tăng hàm lượng C3S, nghiền mịn hơnChậm đôngKhống chế C3S, C3A, nghiền thô hơnNhiệt thủy hoá thấpGiới hạn C3S, C3A.Tính kháng sulfate− Thời gian đông cứng và phát triển độ bền nén theo thời gian.Giới hạn C2S7-9− Độ bền của ximăng trong các môi trường ăn mòn và nhiệt độ ở đáy giếng.Theo API 10, ximăng sử dụng trong dầu khí ...