Trường ĐH Bà Rịa-Vũng Tàu

Báo cáo thực tập chuyên ngành

LỜI MỞ ĐẦU
Như ta đã biết, dầu khí là một nghành công nghiệp tuy còn non trẻ nhưng
chiếm vị trí vô cùng quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, nó không chỉ đóng
góp lớn vào GDP của cả nước mà còn là một ngành kinh tế mũi nhọn, đưa đất
nước tiến lên con đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Trong ngành công
nghiệp đầu khí, để có dầu khí chúng ta phải trải qua một chuỗi các công tác tìm
kiếm thăm dò, khoan, khai thác đến chế biến và tiêu thụ các sản phẩm dầu khí.
Trong đó thì công tác khoan giếng là một trong những khâu rất quan trọng không
thể thiếu, thông qua giếng khoan để tiến hành việc tìm kiếm, thăm dò và khai
thác phục vụ cho ngành chế biến sản phẩm như lọc hóa dầu.
Trong quá trình khoan các giếng khoan, dung dịch khoan đóng vai trò rất
quan trọng nhằm đảm bảo sự thành công hay thất bại của giếng khoan. Khi thi
công các giếng khoan thường xảy ra các sự cố như giếng bị phun, mất dung dịch,
kẹt bộ dung dịch khoan, sập lở thành giếng khoan... Việc chọn lựa hệ dung dịch
khoan phù hợp để khoan qua các tầng địa chất phức tạp cũng như tầng sản phẩm
đạt được yêu cầu kỹ thuật và hiệu qua kinh tế là điều rất quan trọng. Để đạt được
điều đó thì chúng ta phải nắm rõ được thành phần hóa học, tác dụng của từng
loại dung dịch khoan để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật tốt nhất cho giếng.
Do đó, sau thời gian học tập tại trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu và thời
gian thực tập tại xí nghiệp Khoan và Sửa giếng. Nhóm chọn đề tài “ Tìm hiểu về
các yếu tố ảnh hưởng đến dung dịch khoan trong khai thác dầu khí” để làm
báo cáo thực tập tại quý công ty.

GVHD: Ks. Dương Quốc Khanh

Trang 1


GVHD: Ks. Dương Quốc Khanh

Trang 2


Trường ĐH Bà Rịa-Vũng Tàu

Báo cáo thực tập chuyên ngành

− Khoan xiêng định hướng có độ lớn 70 0, khoan ngang vào các sản phẩm

dầu khí.
− Bơm trám xi măng, gia cố giếng khoan, kiểm tra độ kín của các ống dẫn
dầu, khí và nước.
− Sửa chữa các giếng khoan dầu, nước, nâng cấp khai thác lâu dài.
− Kiểm tra khuyết tật các thiết bị bằng máy siêu âm, điện tử có độ chính xác
cao.
− Sửa chữa, bảo dưỡng, phục hồi các loại máy khoan, cơ khí cắt gọt kim
loại, thiết bị động lực, thiết bị nâng.

GVHD: Ks. Dương Quốc Khanh

Trang 3


Trường ĐH Bà Rịa-Vũng Tàu

Báo cáo thực tập chuyên ngành

CHƯƠNG 2. CHỨC NĂNG VÀ TÍNH CHẤT CỦA DUNG DỊCH KHOAN

−
−
−

Rửa lỗ khoan, nâng mùn khoan lên khỏi giếng
Giữ mùn khoan lơ lửng khi ngưng tuần hoàn
Làm mát, bôi trơn bộ khoan cụ
Giữ thành lỗ khoan không bị sập lở, tránh mất nước rửa và hiện tượng dầu,

khí, nước vào lỗ khoan
− Gây tác dụng lý hóa khi phá hủy đất đá
− Truyền năng lượng cho turbin khoan.
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, CO2, H2S), 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.

GVHD: Ks. Dương Quốc Khanh

Trang 4


Trường ĐH Bà Rịa-Vũng Tàu

Báo cáo thực tập chuyên ngành

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,



Trường ĐH Bà Rịa-Vũng Tàu

Báo cáo thực tập chuyên ngành

− Khả năng giữ các hạt mùn khoan ở trạng thái lơ lửng của một loại nước

rửa được đánh giá bằng kích thước lớn nhất của các hạt mùn khoan không
bị chìm trong loại nước rửa ấy.
− Khi rửa lỗ khoan bằng nước lã hoặc chất khí, do tính lưu biến của các loại
dung dịch này rất thấp, chỉ được ngừng tuần hoàn sau khi đưa hết mùn
khoan lên mặt đất. Đồng thời phải nhanh chóng khôi phục sự tuần hoàn
của dung dịch.
2.2.3. Làm mát, bôi trơn bộ khoan cụ
Trong quá trình khoan, dụng cụ phá đá bị nóng do nhiệt ở đáy (địa nhiệt)
và do ma sát với đất đá.
Năng lượng cơ học do ma sát sẽ sinh ra nhiệt. Một phần làm nóng dụng cụ
phá đá và một phần đi vào đất đá. Nhiệt ở vùng tiếp xúc 800 – 1000ºC sẽ giảm
độ bền và độ chống ăn mòn của dụng cụ, dần dần làm cho lưỡi khoan không còn
khả năng làm việc.
Khi dùng đến các chất lỏng và khí để rửa lỗ khoan thì chất đó sẽ thu nhiệt
dẫn đến sự mất cân bằng nhiệt độ: nhiệt độ tỏa ra do quá trình ma sát sau một
thời gian bằng nhiệt độ các chất rửa lỗ khoan. Lúc ấy nhiệt độ của dụng cụ phá
đá sẽ không đổi.
Việc làm mát dụng cụ phá đá phụ thuộc lưu lượng, tỉ nhiệt và nhiệt độ ban
đầu của chất để rửa lỗ khoan. Lưu lượng và tỉ nhiệt càng lớn thì nhiệt độ trung
bình ở chỗ tiếp xúc càng nhỏ. Mặt khác khi lỗ khoan càng lớn thì việc làm lạnh
choòng khoan càng nhanh.
Thực tế cho thấy dung dịch làm lạnh dụng cụ phá đá tốt nhất là nước lã, sau

dịch sét sẽ tạo nên một lớp vỏ mỏng sét chặt sít xung quanh thành lỗ
khoan, ngăn cách giữa vỉa và lỗ khoan thì thành lỗ khoan ổn định.
− Khi Pv< Ptt, nước rửa đi vào khe nứt của đá làm giảm thể tích nước rửa,
gây ra hiện tượng mất nước rửa từng phần hay hoàn toàn. Hiện tượng này
xảy ra khi khoan qua đất nứt nẻ, nhiều lỗ hổng…
Đồng thời với hiện tượng sập lở thành giếng khoan, dầu khí, nước đi vào lỗ
khoan. Do đó khi khoan cần phải chọn dung dịch khoan có tỷ trọng hợp lí để P

v

gần bằng Ptt.Khắc phục bằng cách dùng dung dịch sét chất lượng tốt, tỷ trọng
nhỏ tạo nên một vỏ sét chặt sít ngăn cách giữa lỗ khoan và vỉa, đồng thời do P tt
nhỏ sẽ thành lập nên một trạng thái cân bằng Ptt = Pv để chống mất nước rửa.
Trong trường hợp mất nước rửa mạnh, người ta dùng các hỗn hợp đông
nhanh để khắc phục.
Trong quá trình khoan do sự chênh lệch giữa áp suất cột dung dịch và áp
suất vỉa mà một phần nước tách khỏi dung dịch đi vào khe nứt, lỗ hổng của đất
GVHD: Ks. Dương Quốc Khanh

Trang 7


Trường ĐH Bà Rịa-Vũng Tàu

Báo cáo thực tập chuyên ngành

đá ở thành giếng và để lại trên thành giếng những hạt keo. Chúng liên kết với
nhau tạo thành lớp vỏ bùn ở thành giếng khoan. Lớp vỏ bùn này có tác dụng
giống một ống chống tạm thời giữ cho 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

Trường ĐH Bà Rịa-Vũng Tàu

Báo cáo thực tập chuyên ngành

− Dung dịch khoan không phải gốc nước (gốc dầu, khí)

 Theo yếu tố công nghệ (phương pháp điều chế và gia công hóa học, vật

liệu sử dụng…) có thể chia dung dịch khoan thành:
− Dung dịch sét gốc nước
− Dung dịch tự nhiên
− Dung dịch gốc dầu
− Dung dịch bọt
− Dung dịch đặc biệt (ức chế, nhũ tương, ít sét…)
 Theo mục đích sử dụng:
− Dung dịch khoan mở vỉa sản phẩm
− Dung dịch khoan hoàn thiện giếng
− Dung dịch kiểm tra hoặc dung dịch phục hồi giếng
− 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


là bít nhét các lỗ rỗng và khe nứt, gây nhiễm bẩn thành hệ, làm giảm độ thấm tự
nhiên của vỉa.
 Dung dịch polyme

Các loại polyme khác nhau được trộn thêm vào dung dịch khoan nhằm
giảm tối đa sự cố và bảo vệ tầng sản phẩm, tăng tốc độ khoan. Mỗi một loại
polyme có tác dụng khác nhau chẳng hạn như : polyacrylamite là polyme nhân
tạo tinh khiết có tính nhớt cao, polyme này có phân tử lượng lớn hơn các polyme
khác.
2.3.2. Dung dịch khoan gốc dầu
Thường dùng khoan qua tầng chứa và tầng sét trương nở, là dung dịch hoàn
thiện giếng rất tốt. Dung dịch này có những ưu nhược điểm sau đây:
 Ưu điểm
− Dễ dàng kiểm soát các đặc tính dung dịch khoan khi không có sự xuất

hiện của nước và dầu thô
− Ức chế sét rất hiệu quả
− Không nhạy với chất gây nhiễm bẩn thông thường của dung dịch gốc
nước (NaCl, CaSO4, xi măng, sét)
− Các đặc tính thấm lọc tốt ở nhiệt độ và áp suất cao, vỏ sét mỏng
− Tỷ trọng dung dịch nhỏ (gần bằng 1)

GVHD: Ks. Dương Quốc Khanh

Trang 10


Trường ĐH Bà Rịa-Vũng Tàu

Báo cáo thực tập chuyên ngành

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.
− Giếng khoan có nhiệt độ cao.
− Khoan định hướng.
GVHD: Ks. Dương Quốc Khanh

Trang 11


Trường ĐH Bà Rịa-Vũng Tàu

Báo cáo thực tập chuyên ngành

Ngoài những ưu điểm như dung dịch gốc dầu, dung dịch nhũ tương có
những ưu điểm sau:
− Giá thành thấp hơn
− Ít gây cháy hơn
− Xử lý bề mặt dễ dàng hơn.

Tuy là loại dung dịch khoan được mới phát triển gần đây nhưng nó được sử
dụng phổ biến, rộng rãi.

GVHD: Ks. Dương Quốc Khanh

Trang 12


Trường ĐH Bà Rịa-Vũng Tàu

Mud properties
Tỷ trọng riêng
mud weihg
Độ nhớt phễu
Marsh funnel / Viscosity
Độ thải nước / API Fuild
Loss
Chiều dày vỏ bùn
Filter cake
Gel 10 sec / 10 min
Ph
Hàm lượng cát
Sand
V 600/300 & V 6/3
PV/ YP
Hàm lượng pha rắn
Solids
Hàm lượng nước
Water
Hàm lượng chất bôi trơn
Lubricant
Hàm lượng pha keo
MBT

Đơn vị
Mesurement Unit

Kết quả phân tích
Resulting analysis


6/9
11

8 – 15/10 – 25
9 – 10

%

0.1

Cpo (Lb/100 ft2)

86/59 & 8/6
27/32

%V

13

%V

83

%V

4

Kg/m3

8.5

1600 – 2000
53

N.m

18

Bảng kết quả phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của dung dịch khoan

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.
 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


GVHD: Ks. Dương Quốc Khanh

Trang 15


Trường ĐH Bà Rịa-Vũng Tàu

Báo cáo thực tập chuyên ngành

Hình 3.2.Máy Viscometer (nhớt kế Fann)
 Phương pháp đo:
− Bịt ngón tay vào đáy phễu và đổ đầy dung dịch vào phễu qua lưới tới

vạch quy định là 1500ml.
− Đo thời gian chảy ra khỏi phễu của 946ml dung dịch vào cốc có khắc
vạch vào đồng hồ bấm giây.
− Thời gian đo được chính là độ nhớt biểu kiến của dung dịch đó.
3.3. Phương pháp xác định độ bền gel
 Ý nghĩa

Là đại lượng đặc trưng cho độ bền cấu trúc, tính xúc biến của dung dịch
khi phá vỡ trạng thái tĩnh của dung dịch. Đó là một ứng suất nhỏ nhất cần thiết
để phá vỡ cấu trúc của dung dịch khỏi trạng thái tĩnh.
 Phương pháp đo
GVHD: Ks. Dương Quốc Khanh

Trang 16



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. Phương pháp xác độ dày vỏ bùn
 Ý nghĩa

Dụng cụ mô phỏng lớp bùn của thành giếng khoan tạo ra, qua đó xác định
mức độ dính của bộ khoan cụ lên thành giếng khoan tương ứng với việc sử dụng
hóa chất, hóa phẩm, gia công dung dịch.
 Phương pháp
- Đặt chế lọc và các dòng điện, vặn thật chính xác... sau đó vặn chặt lại.

Đổ dung dịch khoan vào cốc tới vạch khắc. Đặt lên giá, đậy nắp và
cung cấp áp suất nén tới 475psi (nhả ½ cả van trên và dưới để tạo áp
suất).
- Hứng nước lọc ở phía dưới; chờ 10 phút; sau đó ấn tay đòn bẫy đẩy
thanh dính vào vỏ bùn; chờ khoảng 2 phút; nhả từ từ thanh dính, khi
đó thanh dính giữ lại trên vỏ bùn. Chờ thêm 10 phút nữa rồi dùng
momen quay xoay thanh dính. Đọc số đo trên tay quay.
Lặp lại sao 30 giây, lấy giá trị trung bình 3 lần.
Kết thúc đó: vặn chặt cấp áp từ nguồn và các van lực, xả áp suất; tháo rửa
dụng cụ.
GVHD: Ks. Dương Quốc Khanh

Trang 18

3.7. Phương pháp xác định độ thải nước
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

GVHD: Ks. Dương Quốc Khanh

Trang 19


Trường ĐH Bà Rịa-Vũng Tàu

Báo cáo thực tập chuyên ngành

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.



Trường ĐH Bà Rịa-Vũng Tàu

Báo cáo thực tập chuyên ngành

Hình 3.4. Dụng cụ đo hàm lượng cát
 Phương pháp đo
− Đổ dung dịch khoan vào ống đo đến vạch chuẩn của dung dịch. Sau đó

đổ nước vào đến vạch chuẩn của nước khuấy đều và lắc liên tục.
− Đổ hỗn hợp này qua màng lọc và rửa nhiều lần bằng nước sạch để loại
bỏ mùn khoan khỏi cát sa lắng, rủa lại phần cát còn nguyên trên màng
lọc, trước khi rửa qua cát đã trong, dùng vòi rủa hết cát ở màng lọc cho
chảy vào ống đong thủy tinh để tình phần trăm thể tích cát.
− Phần trăm thể tích cát được tính bằng: thể tích phần cặn lắng đọc được
trên thân ống đo có khắc vạch.

GVHD: Ks. Dương Quốc Khanh

Trang 22


Trường ĐH Bà Rịa-Vũng Tàu

Báo cáo thực tập chuyên ngành

3.9. Hàm lượng pha rắn
 Ý nghĩa
− Đại lượng thể hiện khối lượng sét pha chế trong dung dịch, chất tăng


Trường ĐH Bà Rịa-Vũng Tàu

Báo cáo thực tập chuyên ngành

3.10. Hàm lượng pha keo
Là hàm lượng các hạt sét mịn có kích thước hạt nhỏ hơn 2 Mkm, pha keo
càng lớn thì dung dịch càng tăng độ nhớt, lực cắt tĩnh và độ dày vỏ bùn…, dẫn
đến bị kẹt cần khoan, tăng tổn thất áp lực máy bơm…, để khống chế hàm lượng
pha keo trong dung dịch, phải tăng các hóa phẩm khống chế sét như: AKK, FCl,
KOH…, thường hàm lượng pha keo được biểu thị bằng trọng lượng/ thể tích
hoặc% thể tích. Theo tài liệu quy chế RD SP 86 – 07 hàm lượng pha keo (% thể
tích) từ 2,5 – 3,5% tùy theo từng thành hệ khoan qua.
3.11. Phương pháp xác định độ nhớt biểu kiến, độ nhớt dẻo và ứng lực cắt
động
Đổ dung dịch vào cốc cho đến vạch đánh dấu, đặt cốc vào vị trí đo. Bật máy
quay ở tốc độ 600 vòng/phút, trong 1 phút. Sau đó chuyển về tốc độ cho tương
ứng.
 Độ nhớt biểu kiến: được tình bằng đơn vị CPs, là độ nhớt quy ướt của

dung dịch khoan, nó được xác định bằng cách: lấy số đọc ở 600 vòng/phút
chia cho 2.
 Độ nhớt dẻo (PV=V600 – V300): được tính bằng đơn vị CPs. Nó đặt trưng
cho tính chất lưu biến của dung dịch, làm sạch đáy giếng khoan ở chế độ
chảy rối và nâng mùn khoan lên bề mặt nhờ chế độ chảy tầng. PV được
xác định bằng hiệu số giữa chỉ số đọc ở tốc độ quay 600 vòng/phút và 300
vòng/phút.
− Độ nhớt dẻo là số đo của lực liên kết trong lòng chất lỏng, biểu hiện
mức độ liên kết giữa các phân tử với nhau, phụ thuộc hàm lượng, loại
và kích cỡ pha rắn hiện diện trong dunbg dịch khoan, đơn vị tính cp.

hiệu số đọc ở tốc độ vòng quay 300 vòng/phút và độ dẻo PV.
− Ứng lực cắt động còn gọi là điểm chảy của chất lỏng là giá trị ứng suất
cần thiết để chất lỏng bắt đầu chuyển động, còn gọi là điểm chảy của
chất lỏng. nó chỉ ra lực hút giữa các phân tử chất lỏng khi chất lỏng bắt
đầu chuyển động. Ứng lực cắt động còn biểu hiện khả năng vận chuyển
−
−
−
−

mùn khoan lên mặt đất, khi dung dịch tuần hoàn.
Người ta xác định ứng lực cắt động bằng dụng cụ đo lưu biến
( nhớt kế fann):
Đọc giá trị quay V300.
Tính YP = V300 – PV, lb/100ft2
Ứng lực cắt động cần thiết của dung dịch để đảm bảo vận chuyển mùn
khoan và rửa sạch đáy giếng hiệu quả phụ thuộc vào độ ổn định của
dung dịch trong giếng. dưới điều kiện ổn định, ứng lực cắt động tối
thiểu cần thiết để hạn chế quá trình lắng đọng khi góc xiêng tăng lên.

GVHD: Ks. Dương Quốc Khanh

Trang 25