Bài giảng Khoan và hoàn thiện giếng - Bài: Dung dịch và thủy lực khoan

MÔN HỌC

KHOAN VÀ HOÀN THIỆN GIẾNG

DUNG DꢀCH VÀ THỦY LỰC KHOAN

CBGD

Email

Tel

:

ThS. Đỗ Quang Khánh

dqkhanh@hcmut.edu.vn

0903 985730

NꢀI DUNG

❖ DUNG DꢀCH KHOAN

▪ Chꢁc năng

▪ Các thông sꢂ cơ

bꢃn

▪ Phân loꢄi

❖ CƠ Sꢅ TꢆNH TOꢇN

THUꢈ LꢉC KHOAN

2

DUNG DꢀCH VÀ THỦY LỰC KHOAN

Chꢁc năng

1. Nâng mꢊn khoan

3

DUNG DꢀCH VÀ THỦY LỰC KHOAN

Chꢁc năng

2. ꢋn đꢌnh thꢍnh giꢎng khoan

4

DUNG DꢀCH VÀ THỦY LỰC KHOAN

Chꢁc năng

3. Giꢏ mꢊn khoan ꢐ trꢄng thái lơ lꢑng khi ngꢒng tuꢓn hoꢍn

5

DUNG DꢀCH VÀ THỦY LỰC KHOAN

Chꢁc năng

4. Lꢍm mát vꢍ bôi trơn bꢔ khoan cꢕ

6

DUNG DꢀCH VÀ THỦY LỰC KHOAN

Chꢁc năng

5. Truyꢖn thông tin (dꢏ liꢗu) đꢌa chꢘt lên bꢖ mꢙt

7

DUNG DꢀCH VÀ THỦY LỰC KHOAN

Chꢁc năng

Đꢂi vꢚi mꢔt sꢂ trưꢛng hꢜp khoan giꢎng đꢌnh hưꢚng cꢝ

gꢝc nghiêng lꢚn vꢍ khoan ngang, ngưꢛi ta sꢑ dꢕng đꢔng

cơ đáy (tuabin hoꢙc đꢔng cơ thꢞ tꢟch). Đꢔng cơ nꢍy lꢍm

viꢗc nhꢛ năng lưꢜng cꢠa dꢡng dung dꢌch tuꢓn hoꢍn trong

giꢎng.

❖ Các thông sꢂ kỹ thuật ꢃnh hưꢐng đꢎn hiꢗu quꢃ rꢏa sꢄch:

▪ Vận tꢂc dung dꢌch trong khoꢃng không vꢍnh xuyꢎn.

▪ Tꢢ trꢣng cꢠa dung dꢌch khoan

▪ Đꢔ nhꢚt

8

DUNG DꢀCH VÀ THỦY LỰC KHOAN

Tꢂ trꢃng

▪ Khꢂi lưꢜng riêng, g/cm³(lbm/gal):  = m/V

▪ Trꢣng lưꢜng riêng, G/cm³(lbf/gal):  = F/V = mg/V = g

▪ Khi điꢖu chꢎ vꢍ sꢑ dꢕng dung dꢌch, thưꢛng dꢊng  vꢍ

đưꢜc xác đꢌnh bꢤng phꢊ kꢎ. Điꢖu kiꢗn khoan bꢥnh

thưꢛng,  = 1,05 - 1,25 g/cm³

▪ Thưꢛng dꢊng  khi xác đꢌnh áp suꢘt thꢠy tĩnh vꢍ đưꢜc đo

bꢤng cân.

9

DUNG DꢀCH VÀ THỦY LỰC KHOAN

Tꢂ trꢃng

❖ Khi  giꢁm

▪ Sập lꢐ thꢍnh giꢎng

▪ Trương nꢐ thꢍnh hꢗ

▪ Xâm nhập chꢘt lưu tꢒ vꢢa

▪ Vận tꢂc cơ hꢣc tăng do giꢃi phꢝng nhanh mꢊn khoan

❖ Khi  tăng

▪ Mꢘt dung dꢌch khoan

▪ Vận tꢂc cơ hꢣc giꢃm

10

DUNG DꢀCH VÀ THỦY LỰC KHOAN

Đꢄ thꢅi nưꢆc API

▪ Lꢍ lưꢜng nưꢚc tꢟnh bꢤng cm³thoát ra tꢒ dung dꢌch khoan

khi thꢘm lꢣc qua thiꢎt bꢌ (giꢘy) lꢣc cꢝ đưꢛng kꢟnh 75 mm

sau khoꢃng thꢛi gian 30 phꢦt vꢍ dưꢚi áp suꢘt 100 psi.

▪ Giá trꢌ đꢔ thꢃi nưꢚc cꢠa dung dꢌch khoan khoꢃng 25

cm³/30ph

▪ Thꢧc tꢎ đꢞ giꢃm thꢛi gian thꢟ nghiꢗm, đôi khi ngưꢛi ta

nhân đôi thꢞ tꢟch thꢘm lꢣc đo sau 7,5 phꢦt đꢞ đưꢜc đꢔ

thꢃi nưꢚc API

11

DUNG DꢀCH VÀ THỦY LỰC KHOAN

Đꢄ thꢅi nưꢆc API

❖ Dung dꢂch khoan cꢃ đꢄ thꢁi nưꢅc lꢅn

▪ Trương nꢐ vꢍ sập lꢐ thꢍnh giꢎng

▪ Mꢘt nưꢚc rꢑa

▪ Tăng đꢔ dꢍy lꢚp vꢨ bꢊn nên dꢩ kꢪt bꢔ

khoan cꢕ

▪ Tăng tꢂc đꢔ cơ hꢣc khoan do nhanh

chꢝng cân bꢤng áp suꢘt giꢏ hꢄt mꢊn

khoan ꢐ đáy giꢎng.

12

DUNG DꢀCH VÀ THỦY LỰC KHOAN

Đꢄ dꢇy vꢈ sꢉt (k)

▪ Lꢍ bꢖ dꢍy lꢚp vꢨ sꢫt bám trên thꢍnh giꢎng (hay trên thiꢎt

bꢌ lꢣc) khi nưꢚc tꢒ dung dꢌch khoan thꢘm vꢍo đꢘt đá

thꢍnh hꢗ.

▪ Trꢌ sꢂ k cꢍng nhꢨ tꢁc lꢍ lꢚp vꢨ sꢫt cꢍng mꢨng vꢍ chꢙt sꢟt,

cꢍng cꢝ tác dꢕng ngăn cꢃn sꢧ lưu thông cꢠa chꢘt lưu

giꢏa vꢢa vꢚi giꢎng vꢍ ngưꢜc lꢄi, như vậy thꢍnh giꢎng

cꢍng ꢬn đꢌnh hơn. ꢅ điꢖu kiꢗn khoan bꢥnh thưꢛng k = 1 -

2 mm.

13

DUNG DꢀCH VÀ THỦY LỰC KHOAN

Đꢄ nhꢆt

❖ Đꢔ nhꢚt  (mPa.s, cp) biꢞu thꢌ khꢃ năng cꢠa dung dꢌch chꢂng lꢄi sꢧ

dꢌch chuyꢞn tương đꢂi giꢏa các lꢚp chꢘt lꢨng, đưꢜc xác đꢌnh bꢤng tꢢ sꢂ

giꢏa ꢁng suꢘt trưꢜt () vꢍ tꢂc đꢔ trưꢜt ( ) :





 =



300_N

_a=

❖ Đꢄ nhꢅt biꢆu kiꢇn:

N

_N- sꢂ đo trên nhꢚt kꢎ Fann, biꢞu

diꢩn giá trꢌ ngẫu lꢧc do dung dꢌch

khoan truyꢖn cho xi lanh bên trong

ꢁng vꢚi mꢔt tꢂc đꢔ quay xác đꢌnh

cꢠa nhꢚt kꢎ Fann, đꢔ;

N - tꢂc đꢔ quay cꢠa nhꢚt kꢎ Fann,

vꢡng/phꢦt.

14

DUNG DꢀCH VÀ THỦY LỰC KHOAN

Đꢄ nhꢆt

❖ Đꢄ nhꢅt qui ưꢅc (nhꢚt kꢎ Marsh)

▪ Lꢍ thꢛi gian (đo bꢤng giây) chꢃy

hꢎt 946cm³dung dꢌch qua phꢩu

cꢝ dung tꢟch 1500 cm³vꢍ

đưꢛng kꢟnh trong cꢠa cuꢂng

phꢩu bꢤng 4,75mm

▪ Đꢔ nhꢚt qui ưꢚc cꢠa nưꢚc sꢄch

ꢐ 20 ⁰C lꢍ 20 s.

▪ Vꢚi điꢖu kiꢗn khoan

bꢥnh thưꢛng đꢔ nhꢚt

qui ưꢚc thay đꢬi

trong khoꢃng 20 -

25s.

15

DUNG DꢀCH VÀ THỦY LỰC KHOAN

Đꢄ nhꢆt

❖ Đꢔ nhꢚt dung dꢌch nhꢨ sẽ khꢝ ꢬn đꢌnh thꢍnh giꢎng song cho

phꢫp đꢄt vận tꢂc cơ hꢣc khoan cao

❖ Khi đꢔ nhꢚt lꢚn sẽ cꢝ các tác dꢕng:

▪ Khꢃ năng giꢏ vꢍ nâng mꢊn khoan tꢂt

▪ Hꢄn chꢎ mꢘt dung dꢌch khoan

▪ Hꢄn chꢎ trương nꢐ vꢍ sập thꢍnh giꢎng

▪ Vận tꢂc cơ hꢣc khoan nhꢨ vꢥ khꢃ năng tách mꢊn khoan

khꢨi đáy giꢎng kꢫm

▪ Tꢬn hao công suꢘt bơm, giꢃm hiꢗu suꢘt hꢦt vꢍ đẩy cꢠa

bơm

16

DUNG DꢀCH VÀ THỦY LỰC KHOAN

ꢊng suꢋt trưꢌt tꢍnh  (mG/cm²hoꢎc N/m²)

❖ Lꢍ lꢧc tꢂi thiꢞu cꢓn thiꢎt tác dꢕng lên 1 cm²vật thꢞ

nhꢦng trong dung dꢌch đꢞ lꢍm nꢝ chuyꢞn đꢔng vꢍ

đưꢜc đo bꢤng tꢢ sꢂ giꢏa lꢧc tác dꢕng F vꢍ diꢗn tꢟch

tiꢎp xꢦc giꢏa hai lꢚp chꢘt lꢨng A:

F

A

 =

❖ Đꢙc trưng cho đꢔ bꢖn cꢘu trꢦc cꢠa dung dꢌch

❖ Đo bꢤng nhꢚt kꢎ Fann ꢐ tꢂc đꢔ

300, 600 vꢡng/phꢦt  Tꢟnh các giá

trꢌ đꢔ nhꢚt dꢭo _pvꢍ ꢁng suꢘt trưꢜt

giꢚi hꢄn _ycꢠa dung dꢌch theo các

phương trꢥnh thꢧc nghiꢗm sau đây:

_p= ₆₀₀- ₃₀₀

_y= ₃₀₀- _p

17

DUNG DꢀCH VÀ THỦY LỰC KHOAN

ꢊng suꢋt trưꢌt tꢍnh

▪ Khꢃ năng cꢠa dung dꢌch kꢎt tꢕ ꢐ trꢄng thái tĩnh vꢍ loãng ra khi

chꢌu tác đꢔng cơ hꢣc đưꢜc gꢣi lꢍ tꢟnh xꢦc biꢎn cꢠa dung dꢌch.

▪ Đꢞ xác đꢌnh tꢟnh xꢦc biꢎn cꢠa dung dꢌch, đo các giá trꢌ ₁vꢍ ₁₀

sau khi đꢞ dung dꢌch ꢐ trꢄng thái yên tĩnh 1 phꢦt vꢍ 10 phꢦt. Tꢟnh

xꢦc biꢎn cꢍng cao khi hiꢗu sꢂ ₁₀- ₁cꢍng lꢚn.

▪ Trong điꢖu kiꢗn khoan bꢥnh thưꢛng, ₁= 25 ÷ 30mG/cm²vꢍ ₁₀=

75 ÷150 mG/cm².

❖ Giꢈ trꢂ ꢉng suꢊt trưꢋt tꢌnh  lꢅn cꢃ tꢈc dꢍng:

▪ Chꢂng mꢘt dung dꢌch

▪ Giꢃm hiꢗn tưꢜng kꢪt bꢔ khoan cꢕ do mꢊn khoan lꢮng đꢣng khi

ngꢒng tuꢓn hoꢍn dung dꢌch

▪ Khꢝ tách mꢊn khoan khꢨi đáy giꢎng nên vận tꢂc cơ hꢣc khoan

giꢃm

▪ Tꢬn thꢘt thꢠy lꢧc trong hꢗ thꢂng tuꢓn hoꢍn lꢚn.

18

DUNG DꢀCH VÀ THỦY LỰC KHOAN

Hꢇm lưꢌng hꢏt rꢐn

❖ Hꢍm lưꢜng các phꢓn tꢑ cꢁng cꢠa đꢘt đá không

tan trong dung dꢌch (qui ưꢚc gꢣi lꢍ hꢍm lưꢜng cát,

tꢟnh bꢤng %) vꢍ đưꢜc đo bꢤng bꢥnh lꢮng.

19

DUNG DꢀCH VÀ THỦY LỰC KHOAN

Đꢄ lꢐng ngꢇy đêm vꢇ đꢄ ꢑn đꢒnh

▪ Đꢙc trưng cho mꢁc đꢔ bꢃo toꢍn tꢢ trꢣng

đꢯng đꢖu cꢠa dung dꢌch khoan

▪ Đꢄ lꢎng ngꢏy đêm: lưꢜng nưꢚc tách ra

khꢨi dung dꢌch khi giꢏ yên 100 cm³

dung dꢌch trong bꢥnh đo sau 24 giꢛ.

▪ Đꢄ ꢐn đꢂnh: đưꢜc đo bꢤng hiꢗu sꢂ tꢢ

trꢣng dung dꢌch ꢐ nꢑa dưꢚi vꢍ trên cꢠa

500 cm³dung dꢌch đꢧng trong cꢂc đo

đꢞ yên sau 24 giꢛ. Dung dꢌch đưꢜc coi

lꢍ ꢬn đꢌnh nꢎu hiꢗu sꢂ nꢍy không quá

0,02 đꢂi vꢚi dung dꢌch thưꢛng vꢍ không

quá 0,06 đꢂi vꢚi dung dꢌch nꢙng.

20

DUNG DꢀCH VÀ THỦY LỰC KHOAN

Bài giảng Khoan và hoàn thiện giếng - Bài: Dung dịch và thủy lực khoan - Đỗ Quang Khánh