Nghiên cứu và áp dụng những hệ dung dịch khoan tiên tiến của Vietsovpetro

Hệ dung dịch KGAC là sự kết hợp giữa hai tác nhân ức chế sét (FCL và AKK) của hệ dung dịch truyền thống FCL-AKK với hai tác nhân ức chế sét (KCl và Glycol) của hệ dung dịch tiên tiến KCl/Glycol. Bài viết tập trung nghiên cứu và áp dụng những hệ dung dịch khoan tiên tiến của Vietsovpetro.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu và áp dụng những hệ dung dịch khoan tiên tiến của Vietsovpetro . 747 NGHIÊN CỨU VÀ ÁP DỤNG NHỮNG HỆ DUNG DỊCH KHOAN TIÊN TIẾN CỦA VIETSOVPETRO Hoàng Hồng Lĩnh1, Bùi Văn Thơm1, Mai Duy Khánh1,*, Phạm Đình Lơ1, Nguyễn Xuân Thảo2 1 Xí nghiệp Khoan và S a giếng - Liên doanh Việt - Nga Vietsovpetro 2 Viện Công nghệ Khoan *Tác giả chịu trách nhiệm: khanhmd.rd@vietsov.com.vnTóm tắt Hệ dung dịch KGAC là sự kết hợp giữa hai tác nhân ức chế sét (FCL và AKK) của hệ dungdịch truyền thống FCL-AKK với hai tác nhân ức chế sét (KCl và Glycol) của hệ dung dịch tiêntiến KCl/Glycol. Trong đó, FCL ức chế sét theo cơ chế phân tán sét; AKK ức chế sét theo cơ chếkeo tụ sét; KCl ức chế sét theo cơ chế liên kết của ion K+; Glycol ức chế sét theo cơ chế tạomàng bao quanh các cấu tử sét. Sau khi được nghiên cứu thành công trong phòng thí nghiệm, hệdung dịch KGAC đã được áp dụng thử nghiệm với kết quả rất tốt tại 02 giếng khoan, đem lạihiệu quả kinh tế hơn một triệu USD. Từ đó, hệ dung dịch KGAC được áp dụng rộng rãi cho hơn50 giếng khoan của Vietsovpetro. Tập thể tác giả dung dịch Vietsovpetro lại tiếp tục nghiên cứu, bổ sung thêm hóa phẩm ứcchế bao bọc HyPR-CAP tạo thành hệ dung dịch KGAC PLUS. Sau đó, các tác giả đã nghiên cứuđể thay thế hai hóa phẩm KOH và AKK bằng hóa phẩm Poly-Hib, tạo thành hệ dung dịchKGAC PLUS M1. Hai hệ dung dịch KGAC và KGAC PLUS đã được cấp chứng chỉ an toàn môitrường sinh thái và được tổ chức sở hữu trí tuệ thế giới WIPO tặng thưởng huy chương vàng năm2018. Hệ KGAC PLUS M1 đang được áp dụng rất thành công cho gần 100 giếng khoan củaVietsovpetro. Hệ KGAC PLUS M1 đã đoạt giải nhất tại hội thi sáng tạo kỹ thuật toàn quốc(VIFOTEC) năm 2020.Từ khóa: hệ dung dịch gốc nước; tác nhân ức chế sét; an to n cho ôi trường sinh thái.1. Đặt vấn đề Do bị lệnh cấm vận của Mỹ nên suốt một thời gian dài Vietsovpetro không tiếp cận được vớicông nghệ dung dịch tiên tiến trên thế giới. Trong thời gian này, hệ dung dịch đã được áp dụngtại Vietsovpetro chủ yếu là hệ dung dịch truyền thống FCL-AKK của Liên Xô (cũ) (Liên doanhViệt - Nga Vietsovpetro, 2016). Sau khi lệnh cấm vận được bãi bỏ, Vietsovpetro có điều kiện được tiếp cận với những hóaphẩm dung dịch mới. Các chuyên gia dung dịch của Vietsovpetro đã dày công nghiên cứu, kếthợp hợp lý giữa dung dịch truyền thống với dung dịch hiện đại nhằm pha chế ra được những hệdung dịch tiên tiến vừa nâng cao khả năng ức chế sét, vừa tận dụng những ưu điểm của sét (như:tạo lớp vỏ bùn không thấm, bền chắc trên thành giếng khoan và tính bền nhiệt cao…); đồng thờilại phù hợp với hệ thống thiết bị tách lọc pha rắn đang được sử dụng trên các giàn khoan củaVietsovpetro. Hệ dung dịch mới như hệ dung dịch KGAC, KGAC PLUS và KGAC PLUS M1đã được nghiên cứu và thử nghiệm thành công tại Vietsovpetro.2. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu2.1. Hệ dung dịch KGAC Hệ dung dịch KGAC là sự kết hợp giữa hai tác nhân ức chế sét (FCL và AKK) của hệ dungdịch truyền thống FCL-AKK với hai tác nhân ức chế sét (KCl và Glycol) của hệ dung dịch tiêntiến KCl/Glycol. Sau khi được nghiên cứu thành công trong phòng thí nghiệm, hệ dung dịchKGAC đã được áp dụng thử nghiệm với kết quả rất tốt tại 02 giếng khoan của Vietsovpetro, đãgiảm thiểu đáng kể phức tạp, sự cố và thời gian phi sản xuất, đem lại hiệu quả kinh tế hơn mộttriệu USD. Từ đó, hệ dung dịch KGAC được áp dụng rộng rãi cho hơn 50 giếng khoan củaVietsovpetro. (Hoàng Hồng Lĩnh, nnk, 2014).748 . . . Cơ chế ức chế của c c t c nhân ức chế trong hệ K AC - FCL (CFL) - chất ức chế phân ly: trên bền mặt cấu tử sét luôn có các cation H+ để tạo liênkết hydro bền vững với các nhóm OH- có trong phân tử lignosulfonate. Lớp hấp phụ này có kíchthước phân tử lớn và có tính nhớt trên bề mặt cấu tử sét, nên lignosulfonate có khả năng ức chếtrương nở, làm phân tán sét mùn khoan, giảm độ nhớt và độ bền gel (hình 1) - AKK - chất ức chế keo tụ: Đây là chất ức chế phèn nhôm Kali, có công thức hóa họcK2SO4Al2(SO4)3.24H2O. Khi tăng tính kiềm, các muối nhôm sẽ chuyển thành các hydroxitkim loại tương ứng và hấp phụ rất mạnh lên bề mặt sét mùn khoan, làm ức chế sự phân tán củasét vào dung dịch (hình 2). Hình 1. Sơ đồ mô tả hấp phụ của phân tử Hình 2. Mô phỏng hydroxit nhôm hấp phụ chromelignosulfonate biến tính trên bề mặt silic. lên bề mặt sét. - KCl - chất ức chế liên kết ion: Các ion K+ có kích thước nhỏ (2,66 A) và năng lượnghydrat hóa thấp, do đó các cation K+ linh động có thể xâm nhập rất sâu vào bên trong các cấutrúc ô mạng sét, tạo lực hút tĩnh điện trái dấu giữa các lớp sét làm giảm sự trương nở của sét(hình 3). - PAG (polyalkylene Glycol) MC - chấ ...