TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
ĐỀ TÀI

TÌM HIỂU VỀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN DUNG
DỊCH KHOAN TRONG KHAI THÁC DẦU KHÍ

Trình độ đào tạo : Đại học
Hệ đào tạo : Chính quy
Ngành : Công nghệ hóa học
Chuyên ngành : Hóa dầu
Đơn vị thực tập : Xí nghiệp khoan và Sửa giếng
Sinh viên thực hiện : Trần Quang Hùng
Đỗ Thanh Tâm
Nguyễn Chí Tâm
Nguyễn Đức Nhựt
Trương Minh Nhật

Vũng Tàu, tháng 7 năm 2014
NHẬN XÉT CỦA ĐƠN VỊ THỰC TẬP


Vũng tàu , ngày 14 tháng 07 năm 2014
Nhóm sinh viên thực hiện Báo cáo thực tập chuyên ngành GVHD:
Nhóm SV 1

MỤC LỤC

CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU 3
CHƢƠNG 2. HÓA CHẤT DÙNG ĐỂ PHA CHẾ VÀ XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT CỦA
DUNG DỊCH KHOAN 5
2.1. Khái niệm 5
2.2. Chức năng của dung dịch khoan 5
2.2.1. Chức năng rửa lỗ khoan, nâng mùn khoan lên khỏi giếng 6
2.2.2. Chức năng giữ mùn khoan lơ lửng tuần hoàn 6
2.2.3. Làm mát, bôi trơn bộ khoan cụ 7
2.2.4. Chức năng giữ thành lỗ khoan không bị sập lở, khống chế sự xâm nhập của chất
lưu từ vỉa vào trong giếng. 8
2.2.5. Chức năng truyền năng lượng động cơ đáy 9
2.2.6. Gây tác dụng hóa lý khi phá hủy đất đá 10
2.3. Thành phần và phân loại dung dịch khoan 10
2.3.1. Dung dịch khoan gốc nước 11
2.3.1.1. Nước kỹ thuật: 11
2.3.1.2. Dung dịch sét gồm có: 12
2.3.2. Dung dịch khoan gốc dầu 12
2.3.3. Dung dịch nhũ tương 13
CHƢƠNG 3. DANH MỤC CÁC THIẾT BỊ DÙNG CHO QUÁ TRÌNH PHA CHẾ VÀ
XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT CỦA DUNG DỊCH KHOAN 15
3.1. Tỉ trọng 16

trong và ngoài nước. Xí nghiệp khoan và sửa giếng được trang bị 3 giàn tự nâng Tam
Đảo – 01, Tam Đảo – 02 và Cửu Long với các thiết bị hiện đại, 6 bộ giàn khoan
Uranmash – 3D, một bộ sửa giếng MMWU – 01, 6 đội khoan cùng với dịch vụ sản xuất
trên bờ, xưởng lắp tháp, xưởng bom tráng xi măng, phòng dung dich khoan đáp ứng được
dịch vụ trọn gói hoặc riêng lẽ trong thi công thi công và sữa chữa giếng khoan. Để đáp
ứng nhu cầu càng cao của khách hàng, XNK & Sglieen tục cải tiến công tác quản lý sản
xuất kinh doanh bằng việc áp dụng hệ thống quản lý chất lượng ISO 9001 : 2008, bộ luật
Code, ISPS Code.
Bằng thiết bị và nhân lực hiện có cho tới nay Xí Nghiệp Khoan & Sửa giếng đã
khoan được trên 1,4 triệu mét khoan, sủa trên 779 lượt giếng khoan ở các mỏ White
Tiger, Dragon, Soi, Hoàng Long, Big Bear, Ba Den, Ba Vi, Thiên Ung, Dai Bang,….Với
kỹ thuật khoan xiên góc lên tới 70
0
và đã tiến hành cho nhiều nhà thầu khác như VRJ,
PVSC…
Với hệ thống thiết bị hiện đại, đội ngũ chuyên gia, kỹ sư, kỹ thuật viên giàu kinh
nghiệm. XNK & SG sẵn sàng phục vụ mọi yêu cầu của khách hàng với các sản phẩm
dịch vụ đạt tiêu chuẩn quốc tế.
Ngoài công tác khoan, Xí nghiệp còn có khả năng thực hiện các công việc sau:
 Thiết kế các giếng khoan thăm dò khai thác dầu khí ở biển và đất liền.
 Trực tiếp chỉ đạo kỹ thuật và thi công giếng khoan có độ sâu 5000m.
 Khoan xiêng định hướng có độ lớn 70
0
, khoan ngang vào các sản phẩm dầu khí.
Báo cáo thực tập chuyên ngành GVHD:
Nhóm SV 4

 Bơm trám xi măng, gia cố giếng khoan, kiểm tra độ kín của các ống dẫn dầu, khí
và nước.
 Sữa chữa các giếng khoan dầu, nước, nâng cấp khai thác lâu dài.

Ngoài ra, còn các chức năng khác như: Đảm bảo tính chính xác cho công tác đánh
giá vỉa, kiểm soát sự ăn mòn thiết bị (O
2
, CO
2
, H
2
S), hỗ trợ quá trình trám xi măng và
hoàn thiện giếng, giảm thiểu tác hại cho môi trường, truyền thông tin địa chất lên mặt đất.
Báo cáo thực tập chuyên ngành GVHD:
Nhóm SV 6

2.2.1. Chức năng rửa lỗ khoan, nâng mùn khoan lên khỏi giếng
Đây là điều kiện để đạt được tốc độ cơ học khoan cao. Đi đôi với quá trình phá
hủy đá là quá trình giải phóng mùn khoan khỏi bề mặt đáy, phải làm sạch mùn khoan
khỏi đáy mới tạo điều kiện tốt cho sự làm việc của dụng cụ khoan, tránh được hiện tượng
kẹt cố do lắng đọng mùn khoan ở đáy.
Muốn rửa sạch đáy lỗ khoan thì phải kịp thời đưa mùn khoan lên mặt đất theo
khoảng không vành xuyến giữa thành lỗ khoan và cần khoan. Mức độ rửa sạch lỗ khoan
phụ thuộc vào số lượng các hạt mùn khoan.
Đáy lỗ khoan được làm sạch phụ thuộc vài 3 yếu tố cơ bản:
 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 rửa sạch thì tốc 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.
2.2.2. Chức năng giữ mùn khoan lơ lửng tuần hoàn
Trong quá trình khoan thường xảy ra hiện tượng ngừng khoan một cách đột ngột
hoặc khi tiếp cần, thay choòng khoan. Lúc đó trong khoảng không vành xuyến còn rất
nhiều mùn khoan chưa được nâng lên mặt đất. Do trọng lượng bản thân, các hạt mùn

Thực tế cho thấy dung dịch làm lạnh dụng cụ phá đá tốt nhất là nước lã, sau đó là
dung dịch sét và các chất lỏng khác, cuối cùng là chất khí.
Dung dịch khoan còn bôi trơn ổ bi, các chi tiết khác của turbin, choòng khoan cần
khoan và ống chống do nước rửa làm giảm ma sát ở các bộ phận quay, bôi trơn và làm
giảm nhẹ sự làm việc của các cơ cấu dẫn đến tăng độ bền của chúng, đặc biệt quan trọng
trong turbin. Hiệu quả bôi trơn càng tăng nếu pha vào dung dịch 8 – 10% dầu diesel hoặc
dầu hỏa. Dung dịch nhũ tương dầu có tác dụng bôi trơn tốt nhất, dùng dung dịch này khi
khoan moment quay giảm 30%.
Báo cáo thực tập chuyên ngành GVHD:
Nhóm SV 8

2.2.4. Chức năng giữ thành lỗ khoan không bị sập lở, khống chế sự xâm nhập của
chất lưu từ vỉa vào trong giếng.
Mỗi lớp đất đá, vỉa khoáng sản, mỗi tầng chứa dầu, khí, nước nằm trong lòng đất
đều có áp lực vỉa Pv của chúng (áp lực thủy tĩnh) từ vài atm, vài trăm đến hàng nghìn
atm. Ở điều kiện bình thường, do sự cân bằng áp lực của đất đá nên chúng ổn định nhưng
khi khoan qua chúng thì sự cân bằng này bị phá vỡ. Dưới áp lực vỉa, các lớp đất đá đi vào
lỗ khoan.
Khi lỗ khoan có nước rửa thì cột chất lỏng trong lỗ khoan sẽ tạo một áp lực thủy
tĩnh P
v
.
 Khi P
v
> P
tt
thì đất đá, dầu khí nước sẽ đi vào lỗ khoan gây ra hiện tượng sập lở
thành lỗ khoan hay hiện tượng dầu, khí, nước vào lỗ khoan và phun lên. Tăng tỷ
trọng P
tt

đất đá không bị sập lở. Độ dày và tính chất vỏ bùn phụ thuộc vào chất lượng dung dịch.
Nếu dung dịch có chất lượng tốt, chứa nhiều hat keo, chúng sẽ sắp xếp trật tự, chặt xít
Báo cáo thực tập chuyên ngành GVHD:
Nhóm SV 9

trên thành giếng khoan, tạo lớp vỏ bùn mỏng nhưng rắn chắc, hạn chế nước thấm vào vỉa,
ngăn sập lở, bó hẹp thành giếng khoan.
2.2.5. Chức năng truyền năng lượng 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.
Yếu tố quyết định là hàm lượng nước rửa bơm vào turbin nghĩa là năng suất máy
bơm:














=> Lượng nước rửa tăng lên ít nhưng công suất của turbin thay đổi rất nhiều
=> Tăng tiến độ khoan.
Ở máy bơm có sự liên hệ: 

Báo cáo thực tập chuyên ngành GVHD:
Nhóm SV 10 2.2.6. Gây tác dụng hóa lý khi phá hủy đất đá
Nước rửa qua lỗ thoát của choòng khoan có kích thước nhỏ nên đạt được động năng
lớn. Động năng này được dùng để làm sạch đáy lỗ khoan đặc biệt khi gặp đất đá mềm,
xốp bởi vì khi đó động năng này sẽ tác động trực tiếp gây phá hủy lên bề mặt đất đá.
Tác động cơ học của dòng nước rửa lên đáy lỗ khoan được đánh giá bằng áp lực hay
lực đập của dòng nước rửa khi tiếp xúc với đất đá ở đáy. Lực đập này phụ thuộc vào tốc
độ, khối lượng và mật độ của dòng nước rửa.
Khi khoan qua đất đá cứng, nước rửa góp phần làm tăng tốc độ khoan cơ học vì
nước đã làm giảm độ cứng của đất đá.
Đất đá có độ bền không đồng nhất, trong mạng tinh thể có chỗ rất yếu và trên bề
mặt có các khe nứa ngang dọc. Khi nước rửa thấm sâu vào làm các khe nứt bị sâu thêm,
rộng ra tạo điều kiện cho việc phá hủy đá dễ dàng hơn. Hiệu quả đó tăng thêm khi ta cho
thêm vào nước rửa các chất làm giảm độ cứng. Tác dụng của các chất này là tăng lực
tương tác hóa lý giữa môi trường phân hóa và bề mặt mới của đất đá tạo ra trong quá
trình phá hủy cơ học.
Các chất làm giảm độ cứng như cacbon hoạt tính, phenol, axit và các muối kiềm của
chúng:
 Các chất điện phân: NaCl, MgCl
2
, CaCl
2
, AlCl
3
.
 Các muối của kim loại kiềm: CaCO
3

 Dung dịch trong khoảng không vành xuyến hoặc dung dịch trong cột ống
Các cách phân loại trên có tính chất tương đối nhưng cách phân loại phổ biến nhất
hiện nay là theo môi trường phân tán. Sau đây, chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết loại dung dịch
khoan theo cách phân loại này.
2.3.1. Dung dịch khoan gốc nước
2.3.1.1. Nước kỹ thuật:
Là hỗn hợp giữa nước lã được hòa tan với các loại sét trong thành hệ khoan qua hay
dùng sét tự nhiên được xử lý. Dung dịch này dùng khoan qua đất đá bền vững, thành
giếng ổn định không xảy ra hiện tượng sụp lở.
 Ưu điểm
Ít tốn công suất máy bơm, tốc độ khoan cao do độ nhớt và tỷ trọng dung dịch thấp
Phổ biến và giá thành thấp
 Nhược điểm
 Khó sử dụng khi khoan qua thành hệ phức tạp
Báo cáo thực tập chuyên ngành GVHD:
Nhóm SV 12

 Khi ngừng tuần hoàn dung dịch dễ kẹt bộ khoan cụ.
2.3.1.2. Dung dịch sét gồm có:
 Môi trường phân tán nước
 Pha phân tán là sét, thông thường là sét montmorillonit
Người ta căn cứ vào kích thước các pha phân tán mà biết hệ dung dịch là hệ keo
hay hệ huyền phù. Nếu kích thước hạt của pha phân tán nhỏ hơn 0,1

m được hệ keo,
còn kích thước hạt của pha phân tán lớn hơn 0,1

m ta được hệ huyền phù. Tuy nhiên
không thể có ranh giới cụ thể giữa hệ dung dịch huyền phù và hệ dung dịch keo. Thành
phần sét không đồng nhất nên trong dung dịch khoan luôn tồn tại hai hệ phân tán trên.

 Loại trừ sự dính do chênh áp
 Thu hồi mẫu khoan tốt nhất, giá trị về hàm lượng và tính chất nước lỗ rỗng sẽ
chính xác hơn từ các mẫu khoan thu được
 Ít gây thiệt hại cho thành hệ
 Tăng khả năng thu hồi dầu so với giếng khoan rửa bằng dung dịch nước.
 Nhược điểm
 Dễ lắng đọng các chất làm nặng
 Khó nhận biết khi xảy ra hiện tượng xâm nhập khí
 Nhạy với nước
 Dễ cháy và nguy hiểm cho co người
 Làm hỏng cao su không chuyên dụng với hydrocacbon
 Khó phát hiện sự có mặt dầu trong mùn khoan
 Một số phương pháp đo trong khi khoan và địa vật lý giếng khoan không thể
áp dụng được
 Giá thành cao.
2.3.3. Dung dịch nhũ tương
Gồm có một pha liên tục là dầu và một pha phân tán là nước chiếm ít nhất 50% thể
tích. Dung dịch nhũ tương gồm có hai loại:
 Nhũ tương dầu trong nước: gồm 5 – 25% thể tích dầu và lượng chất ổn định được
trộn với 75 – 95% dung dịch sét.
Báo cáo thực tập chuyên ngành GVHD:
Nhóm SV 14

 Nhũ tương nước trong dầu: gồm 30 – 60% nước là pha phân tán, dầu là pha liên
tục.
Tính chất dung dịch nhũ tương tương tự như tính chất dung dịch gốc dầu nhưng
hạn chế được một số nhược điểm dung dịch gốc dầu như sử dụng thuận lợi các phương
pháp đo địa vật lý, ít gây ra sự cố cháy… Dung dịch nhũ tương dử dụng khoan trong
những trường hợp sau:
 Tầng muối hoặc anhydric có chiều dày lớn.

Mud properties
Đơn vị
Mesurement Unit
Kết quả phân tích
Resulting analysis
Thông số thiết kế
Design Parameters
1
Tỷ trọng riêng
mud weihg
g/cm
3

1.32
1.22 – 1.28
2
Độ nhớt phễu
Marsh funnel / Viscosity
s
53
50 – 70
3
Độ thải nước / API Fuild
Loss
Cm
3
/30min
2.6
<4
4

Cpo (Lb/100 ft
2
)
27/32
ALAP/ 25 – 40
10
Hàm lượng pha rắn
%V
13

Báo cáo thực tập chuyên ngành GVHD:
Nhóm SV 16

Solids
11
Hàm lượng nước
Water
%V
83

12
Hàm lượng chất bôi trơn
Lubricant
%V
4

13
Hàm lượng pha keo
MBT
Kg/m


3.1. Tỉ trọng
 Ý nghĩa
 Đây được xem là thông số quan trọng nhất trong tất cả thông số của dung dịch
khoan, vì nó liên quan đến áp suất thủy tĩnh và khả năng nâng mùn khoan từ
đáy giềng lên mặt đất vì vậy cần phải kiểm tra thường xuyên để đảm bảo áp
suất thủy tĩnh ở đáy giếng chất lỏng xâm nhập từ vĩa và cũng đảm bảo không
vượt áp suất vỡ vỉa.
 Khối lượng riêng của dung dịch khoan phụ thuộc vào các tạp chất và các chất
phụ gia được sử dụng để pha chế dung dịch.
 Khối lượng riêng của dung dịch tạo nên áp suất thủy tĩnh tác dụng vào thành lỗ
khoan để cân bằng áp suất vĩa, nhằm chống lại hiện tượng sụt lở và ngăn ngừa
xâm nhập dầu, khí, nước vào lỗ khoan.
 Khối lượng riêng của dung dịch không được vượt quá khối lượng cho phép vì:
 Làm giảm tốc độ khoan.
 Làm tăng tổn thất áp lực cho máy bơm, giảm hiệu suất bơm.
 Làm tổn hao dung dịch vào lỗ hổng và khe nứt.
Báo cáo thực tập chuyên ngành GVHD:
Nhóm SV 17

 Phương pháp đo
 Dùng cân tỉ trọng để xác định khối lượng của một đơn vị thể tích
 Đong đầy cốc dung dịch cần đo. Đậy nắp cân và lao sạch phần dung dịch thừa
trên nắp cân. Điều chỉnh con trượt trên đòn cân, dựa vào bọt khí sau cho cân
đạt thăng bằng. Đọc tỉ trọng cân được khi cân đả thăng bằng.

3.2. Phễu đo độ nhớt Marsh Funnel (Hàng do Mỹ SX)
 Ý nghĩa
 Là đại lượng đặc trưng chống lại sự dịch chuyển tương đối giữa các phân tử của
dung dịch. Khi tăng độ nhớt giúp cho việc lấy mẫu đạt tỉ lệ cao tạo điều kiện tốt

Nhóm SV 19

 Khuấy mẫu với tốc độ (600V/f) trong thời gian 20 – 30 giây tùy thuộc vào
dung dịch đặc hay loãng, cho đến khi đạt số đọc ổn định. Chuyển phím tốc độ
về 0 để tắt tốc độ quay. Để dung dịch yên tĩnh trong thời gian 1 phút hoặc 10
phút, sau đố bật phím tốc độ 3 vòng/phút, đọc giá trị cao nhất theo kim chỉ trên
thang đo, ta có giá trị gel 1 phút, tương tự ta xác định giá trị gel 10 phút
 Với số đọc 200 vòng/phút và 100 vòng/ phút dùng để tham khảo so sánh với
các số đọc 600 vòng/phút và 300 vòng/phút
 Với số đọc 6 vòng/phút được hiểu là khả năng nâng mùn khoan ở trạng thái
động. Với những giếng khoan có nghiêng lớn thì thông số này rất quan trọng
và thường giữ trong khoảng 8 – 12.
3.4. Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng Kali
 Ý nghĩa
Hàm lượng Kali càng lớn càng có tác dụng ức chế sét làm giảm khả năng hấp thụ
của nước do ion K
+
thay thế ion Na
+
.
 Phương pháp đo
Lắp hệ thống tay quay vào giá thật chắc chắn. Rót filtrate của dung dịch khoan vào
một bên xilanh khắc vạch, tương ứng bên kia rót dung dịch KCl (5g/l). Hai bên rót thêm
vào cùng một lượng hóa chất tạo kết tủa. Thêm vào mỗi bên vài giọt axit citric. Quay với
tốc độ 1600 v/p trong vòng 1 phút. Đọc lượng cặn thu được ở đáy mỗi ống đo và so sánh
để tính lượng (K
+
).
3.5. Phƣơng pháp xác độ dày vỏ bùn
 Ý nghĩa

thành momen lên dần đến 150pound/inch lên, theo dõi kim đồng hồ khi đến vị
trí 30 thì dừng máy. Lúc này máy đã sẵn sàng cho chế độ đo dung dich.
 Đổ dung dich vào cốc, hiệu chỉnh số vòng quay 60 vòng/ phút. Chuyển sang
chế độ momen, ép cần momen lên đến 150pound/inch, theo dõi kim đồng hồ
Báo cáo thực tập chuyên ngành GVHD:
Nhóm SV 21

trong vòng 5 phút, đọc giá trị momen khi đồng hồ ổn định. Đây là giá trị
momen biểu kiến của dung dịch thể hiện mức độ bôi trơn của dung dịch.
3.7. Phƣơng pháp xác định độ thải nƣớc
Độ thải nước của dung dịch sét là khả năng nước tách ra khỏi dung dịch đi vào khe
nứt và lỗ hỗng của đất đá xung quanh thành lỗ khoan.
 Ý nghĩa
Kèm theo độ thải nước là sự tạo thành vỏ sét trên lỗ khoan, do sự trương nở của
sét khi tiếp xúc nước. Độ dày thành vỏ sét càng nhỏ càng tốt, thông thường là 3mm, nếu
quá lớn có thể làm kẹt cần khoan dẫn dến sự cố.
 Phương pháp đo
 Tháo đáy cốc ra, lắp lưới kim loại, giấy lộc, giãng vào đúng vị trí, hãm lại. Lắp
cốc vào, bôi mỡ bảo vệ nhiệt vào các vòng cao su.
 Vặn chặt các ốc hãm và van đáy cốc lại. Lặt cốc lên và đỗ dung dịch vào. Mực
dung dịch cách vòng cao su tối thiểu 5cm để lấy chổ đặt cánh khuấy và dung
dịch tăng khi tăng nhiệt độ.
 Lắp cạnh quạt vào cán trộn. Đậy nắp cốc lại, vặn chặt ốc hãm, đặt cốc vào
buồng nung.
 Hiệu chỉnh nhiệt độ nung sao cho phù hợp với nhiệt độ giới đáy giếng, khi tới
nhiệt độ nung đèn báo hiệu sáng và rowle tự động ngắt.
 Vặn van cấp áp suất 500Psi vào, sao cho van hướng xa động cơ để dễ dàng nối
với hệ thống tạo áp.
 Điều chỉnh áp suất đáy đạt 100Psi, hứng nước thải ra trong thời gian 30phút.