GIÁO TRÌNH DUNG DỊCH KHOAN - XIMĂNG - CHƯƠNG 2 DUNG DỊCH SÉT docx

CHƯƠNG 2
DUNG DỊCH SÉT
2-2
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
NỘI DUNG
I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG
II. DUNG DỊCH SÉT
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DUNG DỊCH SÉT
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
2-3
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG
1.1. Sự hình thành và phân loại
1.2. Các tính chất
a. Tính do
b. Tính chu nhit
c. Tính hp ph
d. Kh nng sét to thành huyn phù bn vng
e. Tính trng n
f. Tính  vi hóa hc
2-4
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG
1.1. Sự hình thành và phân loại
 Sét là mt loi átrm tích ph bin trong v trái t, có kh nng
tác dng vi nc thành vt th do và gi nguyên trng thái có
sn khi khô, khi nung lên thì có  cng khá cao.
 Sét là các khoáng cht phyllosilicat nhôm ngm nc, c hình

thành do kt qu ca quá trình phong hóa các khoáng vt nh
fenpat, silicat, cacbonat và c t ámacma.
 Tùy theo thành phn vt cht ca t á ban u, iu kin lý hóa
(môi trng axít, kim, trung tính), khí hu mà kt qu quá trình
phong hóa có th to thành các t sét có thành phn khoáng vt và
tính cht rt khác nhau. Có khong 30 loi t sét “nguyên cht”.
2-5
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG
Hình thành
Môi trường axit
K
2
OAl
2
O
3
.6SiO
2
+ CO
2
+ 2H
2
O = K
2
CO
3
+ 4SiO
2

+ Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O
Fenspat Kaolinit
Môi trường kiềm
K
2
OAl
2
O
3
.6SiO
2
+ CO
2
+ H
2
O = K
2
CO
3
+ 2SiO
2
+ Al

2
O
3
.4SiO
2
.H
2
O
Fenspat Montmorillonit
2-6
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG
Phân loại
 Theo ngun gc hình thành: sét eluvi và sét trm tích
• Sét eluvi: s tích t ti ch ca các sn phm phong hóa t t á
• Sét trầm tích: do s dch chuyn và lng ng ti mt ch khác
ca sn phm t áb phong hóa
Trong mi loi sét trên, ngi ta li chia nh thành sét lc a và
sét bin.
 Theo thành phn khoáng vt ca sét: chia sét thành nhiu loi, nhóm,
mi nhóm có thành phn hóa hc và mng tinh th khác nhau.
Mt trong nhng du hiu xác nh ca khoáng vt sét là t s
Al
2
O
3
/SiO
2
. T s này ánh giá kh nng trng n và phân tán ca

sét khi gp nc. T s càng nh thì tính a nc ca t sét càng
mnh, sét trng n và phân tán mnh trong nc.
2-7
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG
Theo t s Al
2
O
3
/SiO
2
, có 3 nhóm sét ph bin và quan trng là:
Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O
Al
2
Si
2
O
5
(OH)
4

Al
2
O
3
.3SiO
2
.2H
2
O
(K,H
3
O)(Al,Mg,Fe)
2
(Si,Al)
4
O
10
[(OH)
2
,(H
2
O)]
Al
2
O
3
.4SiO
2
.H
2

O
(Na,Ca)
0,3
(Al,Mg)
2
Si
4
O
10
(OH)
2
·n(H
2
O)
Công thức
phân tử
1/2
Kaolinit (K)
1/3
Hydromica (H)
1/4
Montmorillonit (M)
Tỉ số
Al
2
O
3
/SiO
2
Nhóm sét

2-8
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG
Nhóm Montmorillonit (M)
– Công thc thc nghim: Na
0.2
Ca
0.1
Al
2
Si
4
O
10
(OH)
2
(H
2
O)
10
– Tìm thy vào th k XIX.
–Gm Montmorillenit, beidellit, palgorkit. Có màu trng hng, 
nâu, xanh nht. Mng tinh th có kh nng m rng nên khi b
thm nc sét M n ra. M c to thành ch yu  vùng phong
hóa b mt trong môi trng kim, phn ln M c to thành do
s phân hy di nc ca các tro núi la.
2-9
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết

I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG
Nhóm Hydromica (H)
– Công thc thc nghim: K
0.6
(H
3
O)
0.4
Al
1.3
Mg
0.3
Fe
2+
0.1
Si
3.5
O
10
(OH)
2
·(H
2
O)
–Gm: Ilit, brammalit, montmoternit
– H thng gp  dng các sn phm phong hóa tng di ca các
khoáng sn kaolin.
2-10
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết

I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG
Nhóm Kaolinit (K)
–Làmt trong nhng khoáng vt ph bin nht, gm kaolinit, dikkit,
hakrit, naluazit. Màu xám sáng, màu vàng, màu xanh da tri. Khi có oxit
st s có màu t hng n .
–K c to thành  iu kin phong hóa b mt trong môi trng axit.
– c dùng nhiu nht trong sn xut giy, thành phn quan trng 
sn xut giy glossy.
Để điều chế dung dịch sét thì nhóm M là tốt nhất. Đất sét chứa nhiều M gọi là
sét bentonit. Sét K nếu không gia công hóa học thì không tạo thành dung dịch
tốt. Sét H có tính chất trung gian giữa 2 loại trên.
2-11
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG
Kaolin Kaolinit
Một mỏ kaolin ở Bulgaria
2-12
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG
1.2. Các tính chất
a. Tính dẻo: kh nng t sét khi hp vi nc thành khi bt nhão.
Di tác dng ca ngoi lc, khi bt nhão có th bin dng và không
b t, nt. Hình dng này vn c gi nguyên sau khi ngng tác
dng lc hay em phi khô và nung nóng.
Phân loi: Sét do cao (rt do) - do trung bình (do) - do va phi
(khá do) - do thp (hi do) - không do.
Tính do ph thuc ch yu vào thành phn khoáng vt ca sét, mc
 phân tán ca chúng, lng nc có trong chúng và lng mui

hòa tan cha trong nc.
Trong k thut gi sét béo
: tính do mnh, ít cát; sét gầy: tính do
thp, nhiu cát.
2-13
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG
b. Tính chịu nhiệt: xác nh kh nng ch to các sn phm chu nhit
s dng trong công nghip, c trng bng nhit  nóng chy.
–Sét chu nhit: t
o
nc
> 1580
o
C
– Sét khó nóng chy: t
o
nc
= 1350 - 1580
o
C
–Sét d nóng chy: t
o
nc
< 1350
o
C
Sét K có độ chịu nhiệt cao. M và H có độ chịu nhiệt kém, dễ nóng chảy.
2-14

GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG
c. Khả năng hấp phụ: kh nng sét hp ph lên trên b mt ca mình
các ion và các phn t ca môi trng xung quanh.
Sét M có tính hấp phụ tốt nhất. Tính hấp phụ của sét được ứng dụng
làm sạch dầu và mỡ trong công nghiệp thực phẩm, dầu hỏa, làm sạch
nước.
2-15
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG
d. Khả năng sét tạo thành huyền phù bền vững
Sét M và Beidellit  dng t nhiên có kh nng to thành huyn phù khi
có tha nc.
Trong huyn phù các ht sét riêng bit b dính li vi nhau và khi nng 
sét trong nc  ln thì chúng s to thành mt mng li liên tc trong
toàn b th tích huyn phù. Mng li này ngn cn nhng ht ln nh
cát không b lng xung trong huyn phù.
Dung dch sét dùng trong khoan a cht yêu cu có kh nng gi c
các ht cht làm nng (barit, hematit ) và các ht mùn khoan  trng thái
l lng.
2-16
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG
e. Tính trương nở: kh nng tng th tích ca sét khi b thm nc gi
là tính trng n.
Sét có cu to và thành phn khác nhau thì tính trng n ca chúng
cng khác nhau. Mt trong nhng yu t xác nh tính trng n là

thành phn khoáng vt ca sét. Sét Na (M) n mnh nht.
Các loi sét sau có tính n gim dn là: Beidellit, Monnoternit,
Hydromica, Kaolinit (hu nh không n).
Sét Na (M) n rt mnh và rt nhanh. Sét Ca (M)  trng thái t nhiên
không có tính trng n.
2-17
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
I. SÉT VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG
f. Tính ỳ với hóa học: tính cht sét không tham gia vào các liên kt hóa
hc vi mt vài loi axít hay kim.
Nguyên nhân ca hin tng này do thành phn hóa hc ca sét.
ng dng: K to nên  cng và  chu axit ca cao su và làm trng
giy, B dùng  to nhiu bt trong công nghip xà phòng.
2-18
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
II. DUNG DỊCH SÉT
2.1. Khái niệm về dung dịch
2.2. Hệ phân tán
2.3. Dung dịch sét
2-19
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
II. DUNG DỊCH SÉT
2.1. Khái niệm về dung dịch: ng kính φ ht hòa tan <10
-6
mm.
Dung dch là 1 h ng th bao gm 2 hay nhiu vt cht. Vt cht b
phân chia thành nhng phân t riêng bit gi là chất hòa tan

. Còn cht
cha các phân t b phân chia gi là môi trường hòa tan
.
Dung dch tht: nc mui, các dung dch kim, dung dch axit. Trong ó
cht hòa tan b phân chia thành tng phân t, nguyên t hay ion và phân
b u trong môi trng hòa tan. Tính cht ca dung dch tht s không
thay i nu nh không  mt phn ng hóa hc nào xy ra trong chúng.
Ngoài dung dch tht còn có các loi dung dch khác trong ó các phn t
b phân chia ra không phi là mt phân t bao gm hàng chc, trm,
nghìn hay hàng triu phân t ví d nh: sa, thy tinh lng (Na
2
SiO
3
),
thuc màu hòa vi nc.
2-20
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
II. DUNG DỊCH SÉT
2.2. Hệ phân tán: ng kính Φ cht phân tán ≥10
-6
mm.
Là 1 h bao gm 2 hay nhiu pha (tướng) mà mt trong nhng pha ób
phân chia thành nhng phn t rt nh trong nhng pha khác.
Cht b phân tán thành nhng phn t rt nh gi là cht phân tán hay
pha phân tán, cht cha các phn t nh b chia ra gi là môi trng
phân tán.
H phân tán c chia ra làm nhiu loi:
– Hệ phân tán có môi trường phân tán là chất lỏng: du trong nc, khí
t nhiên trong dung dch

– Hệ phân tán có môi trường phân tán là chất khí: sng mù, khói, bi.
– Hệ phân tán có môi trường phân tán là chất rắn: dung dch keo rn
2-21
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
II. DUNG DỊCH SÉT
2.3. Dung dịch sét
Khi sét tip xúc vi nc, nc ph lên trên các khi sét và thm vào
bên trong chúng theo các khe nt và vt rn nh - làm chúng b phân tán
thêm thành nhng phn t nh hn. S phân tán này càng có hiu qu
khi có thêm tác dng ca các lc c hc hay thy lc trong quá trình
phân tán.
Kt qu ca quá trình phân tán to thành h phân tán gm 2 pha: pha
phân tán là sét và môi trng phân tán là nc
.
Tùy theo tính chất của từng loại sét mà khi rơi vào trong nước, chúng phân tán
thành các hạt có kích thước khác nhau, mức độ phân tán khác nhau và tạo thành
các hệ phân tán có chất lượng khác nhau.
H phân tán keo: kích thc các ht sét t 10
-6
-10
-4
mm
H thng huyn phù: kích thc các ht >10
-4
mm
2-22
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
II. DUNG DỊCH SÉT

Do thành phn ca sét trong t nhiên không ng nht nên khi cùng mt
loi sét tip xúc vi nc, không phi tt c các ht sét u t ti kích
thc nht nh, mà bên cnh nhng ht sét nh vn còn nhng ht sét
ln, do cu to bn thân không th phân tán nh hn c. Nh vy, dù
iu ch bng bt c mt loi sét gì ta cng không th thu c mt h
phân tán ng cht c.
Trong dung dch sét tn ti hai h phân tán: h phân tán keo và h phân
tán huyn phù, gọi là hệ phân tán keo - huyền phù, ch không phi là
dung dch nh ta thng gi. Nhng do thói quen nên ngi ta vn dùng
tên gi này.
Sét Bentonit Na + H
2
O → các th misel (ht keo)
Do trọng lượng nhỏ + chuyển động Brawn
→
Hệ phân tán bền vững
Sét Bentonit Ca + H
2
O → không phân chia thành các hạt sét nhỏ hơn
→
hệ phân tán không bền
2-23
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
Bao gm các thông s sau:
1. Trng lng riêng (γ)
2.  nht (µ)
3. ng sut trt tnh (τ)

4.  thi nc (B)
5. Hàm lng cát (Π)
6.  n nh (C)
7.  lng ngày êm (O)
oOmega
mMu µ
psPsi
lLambda
chChi
kKappa
phPhi
iIota
u, yUpsilon
thTheta
tTau
e, Eta
sSigma
, zZeta
rRho
eEpsilon
pPi
dDelta
oOmicron
gGamma
xXi
bBeta
nNu
aAlpha
2-24
GEOPET

Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
3.1. Trọng lượng riêng (ρ, kg/m
3
)
Trọng lượng riêng của dung dịch là trọng lượng của một đơn vị thể tích.
P: Trng lng ca khi dung dch
V: Th tích khi dung dch
m: Khi lng khi dung dch
ρ
: Khi lng riêng ca dung dch
g: gia tc ri t do
Trọng lượng riêng của dung dịch sét phụ thuộc vào tỷ lệ và tính chất của
nước và sét để pha chế dung dịch, phụ thuộc vào lượng chất phản ứng,
chất làm nặng, cát, bọt, khí.
g
V
mg
V
P
ργ
===
2-25
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
 Trng lng riêng ca dung dch có tác dng to nên áp sut thy tnh
tác ng vào thành l khoan  chng li các hin tng sp l, hin

tng phun, du, khí, nc
 Khi khoan vào nhng tng t á có áp lc va cao, dung dch cn có
trng lng riêng ln  to nên mt áp lc thy tnh ln trên thành l
khoan. Trong iu kin khoan bình thng không nên tng trng lng
riêng ca dung dch vì nhng tác hi sau: làm gim tc  khoan, tng
công sut tiêu hao cho bm, tng tn tht dung dch vào các khe nt, l
hng.
9 Trong iu kin khoan bình thng: ρ = 1,05 - 1,25 g/cm
3
9 Trong iu kin khoan phc tp: ρ = 1,3 - 1,8 g/cm
3
2-26
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
 Trng lng riêng c xác nh bi phù k & t trng k dng cân.
Tỉ trọng kế dạng cân
Phù kế
2-27
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
Mud balance
cup
lid
base
knife edge
rider

spirit level
counterweight
graduated arm
2-28
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
T trng ca mt s thành phn dung dch thông thng
77013718,32,2Mui
87415620,82,5Sét
150026835,84,3Barite
0,8
1,0
g/cm
3
Đơn vị
280506,66Du
35062,48,33Nc
lb/bbllb/ft
3
lb/gal
Vật liệu
2-29
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
Công thức quy đổi cơ bản:
– Kích thc: 1 in = 2,54 cm, 1 ft = 0,3048 m
–Th tích: 1 in
3

= 16,39 cm
3
; 1 m
3
= 35,31 ft
3
–Khi lng: 1 kg = 2,205 lbm
–Tc : 1 m/s = 196,85 ft/min = 2,237 mph
–Áp sut: 1 psi = 6,8948 kPa = 0,068 at = 51,715 mmHg
– Công sut: 1 kW = 1,341 hp
–Khi lng riêng: 1 g/cm
3
= 62,3 lb/ft
3
= 8,33 lb/gal
Biết dầu có khối lượng riêng ρ = 900 kg/m
3
,
hãy tính khối lượng riêng của dầu đóbằng đơn vị psi/ft
?
2-30
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
Ví dụ đổi kg/m
3
thành psi/ft:
–Nc: ρ = 1000 kg/m
3
= 0,434 psi/ft
–Du: ρ = 900 kg/m

3
= 0,39 psi/ft
– Không khí  k thng: ρ = 1,168 kg/m
3
= 5.10
-4
psi/ft
32
3
3
6,8948 10 6894,8 /
0,3048 0,3048
(6894,8 / 9,81)
2305,89 /
0,3048
psi P N m
ft m m
kg
kg m
m
×
==
==
2-31
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
3.2. Độ nhớt (µ, cp)
 Lưu biến học: nghiên cu s bin dng và chy ca vt cht, bao gm

cht rn có tính do (cht do, cao su,…) và cht lng phi Newton (du,
dung dch khoan, ximng, sn, mc in, thc phm, dch c th
ngi,…). V tng quát, tính lu bin ph thuc ng sut trt, vn tc
trt, nhit  và áp sut.
 Độ nhớt: mt c tính ca lu cht, th hin kh nng chng li s dch
chuyn tng i gia các phn t ca lu cht.
2-32
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
 Chất lỏng Newton: dung dch không cha các phn t ln hn kích thc
phân t: nc, dung dch mui, du, glycerine,…  nht là h s góc ca
ng c tính n nh (consistency curve).
 Chất lỏng phi Newton: dung dch cha áng k các phân t kích thc ln
hn phân t, bao gm:
–Cht lng Bingham: c trng bng ng sut trt ti hn (yield-point) - ng
sut ti thiu  cht lng bt u xut hin s bin dng. Khi ng sut vt
quá ng sut trt ti hn, cht lng tuân theo mô hình Newton. Ví d: dung
dch sét có hàm lng ht rn cao.
–Cht lng tuân theo mô hình hàm m: quan h gia ng sut trt và tc 
trt tuân theo quy lut hàm m.
Dung dịch khoan, tùy theo hàm lượng hạt rắn, thể hiện đặc tính trung gian
giữa chất lỏng dẻo Bingham và chất lỏng theo mô hình hàm mũ.
2-33
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
Các mô hình chất lỏng

C
h

t

l

n
g

d

o

B
i
n
g
h
a
m
Mô

h
ì
n
h

h
à

m
m


l
ý

t


n
g
Ch

t

l

n
g

Ne
w
t
o
n
Dd khoan điển hình
 nht do
 nht
ng sut trt ti hn

ng sut trt
Tc  trt
2-34
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
Độ nhớt thực: t s ca ng sut trt và tc  trt.
i vi dung dch khoan,  nht thc t l nghch vi tc  trt. Hin
tng này gi là shear thinning (giảm trượt).
ng sut trt
Tc  trt
V
1
V
2
V
3
µ
1
µ
2
µ
3
2-35
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
Trong cần khoan: tit din nh, tc  dung dch cao

Î  nht thp
Î ít hao tn công sut bm
Trong khoảng không vành xuyến: tit din ln, tc  dung dch thp
Î  nht cao
Î kh nng nâng mùn khoan cao
T s ca ng sut trt ti hn (yield point) và  nht do (plastic
viscosity) c trng và t l thun vi  ln ca hin tng gim trt.
Ngoài ra, dung dch khoan còn có hin tng thixotropy:  bn gel ca dung
dch tng theo thi gian sau khi kt thúc nhng dao ng. Nu sau khi gi
trng thái yên tnh, dung dch khoan b trt u,  nht ca nó s gim
theo thi gian do h thng gel b b gãy. Khi t ti trng thái cân bng, 
nht sn nh.
2-36
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
Độ nhớt dung dịch <> Tốc độ khoan
9 Khi tng  nht ca dung dch, có th khoan c trong t ánt
n, nhiu l hng, có áp lc va thp và dung dch  b mt mát. ng
thi, khi tng  nht còn giúp cho vic ly mu t t l cao, to iu
kin tt  mang mùn khoan lên mt t và tng  n nh ca thành
ging khoan trong t áb ri.
9 Tuy nhiên, khi  nht tng, tn hao công sut bm tng, h s hút
y ca máy bm gim và khó loi tr mùn khoan khi dung dch.
Ở điều kiện khoan bình thường, người ta không dùng dung dịch có độ
nhớt cao, độ nhớt qui ước của dung dịch thay đổi trong khoảng 20 - 25s.
2-37
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết

III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
 Khi khoan qua tng sét,  nht ca dung dch sét không ngng tng dn
lên. Vì vy phi x lý dung dch bng hóa cht hoc pha thêm nc lã vào
dung dch sét theo tng chu k.
 Các cht làm gim  bn gel ca dung dch gc nc li gây tác dng
ngc: chúng làm phân tán sét thành các mnh nh. Các mnh này
không th tách ra ti b mt mà tip tc tun hoàn cho ti khi còn kích
thc keo.
Î vic kim soát  nht dung dch rt khó khn và tn kém khi khoan
qua các thành h sét keo bng dung dch gc nc.
2-38
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
Đo độ nhớt: trong thc t thng dùng khái nim độ nhớt qui ước,
c xác nh bng nht k Marsh: là ch s chy loãng ca dung dch
biu th bng thi gian (đo bằng giây) chy ht 946 cm
3
dung dch qua
phu có dung tích 1500 cm
3
và ng kính trong l phu là 4,75 mm.
Ví dụ:  nht n nh ca nc sch  20
o
C là 26s.
9 Trong iu kin khoan bình thng:  nht T = 30 - 35s
9 Trong iu kin khoan phc tp:  nht T > 60s
Nhớt kế Marsh

2-39
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
 nht thc µ (mPa s hay cp) c xác nh bng t s gia ng sut trt
(τ) và tc  trt (V
t
)
Trong thc t vic xác nh  nht thc rt khó.  nht biu kin ca dung
dch c xác nh bng công thc thc nghim sau:
Trong ó:
θ
n
: s o trên nht k Fann, biu din giá tr ngu lc do dung dch
khoan truyn cho xilanh bên trong ng vi mt tc  quay xác
nh ca nht k Fann, .
N: tc  ca nht k Fann, vòng/phút.
N
n
a
θ
µ
300
=
t
V
τ
µ
=

2-40
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
Nhớt kế Fann
2-41
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
• Clay yield (sn lng sét):
s barrel dung dch khoan có
 nht 15 cp có th sn
xut c t 1 tn sét.
• Ví dụ:
20 lb/bbl ca sét
bentonit có th to c
dung dch có  nht 15 cp.
Dung dch này s cha 6%
khi lng ht rn, sn
lng sét là 90 bbl/ton, 2,5%
th tích ht rn và có t trng
là 8,7 ppg.
15
2-42
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT

3.3. Ứng suất trượt tĩnh (τ, mG/cm
2
)
 Là i lng c trng cho  bn cu trúc (hay tính lu bin) ca dung
dch khi  nó yên tnh sau mt thi gian xác nh.
  bn cu trúc ca dung dch c o bng mt lc ti thiu cn t vào
mt n v din tích 1cm
2
vt th nhúng trong dung dch  làm nó chuyn
ng.
 ng sut trt tnh ca dung dch sét ph thuc vào sét, nc và cht
phóng hóa hc to thành dung dch. Sét có  phân tán càng kém, nc
càng cng thì ng sut trt tnh ca dung dch càng nh, cu trúc ca nó
có  bn kém.
2-43
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
Công thức tính độ nhớt và ứng suất trượt tĩnh khi đo
bằng máy Fann:
•  nht do µ
p
(cp) = θ
600
- θ
300
• ng sut trt ti hn τ
y
(lb/100 sqft) = θ

300
-µ
p
•  nht biu kin µ
a
(cp) = 0,5.θ
600
vi θ
300
, θ
600
: s o tng ng vi s vòng quay 300 và 600 vòng/phút
ca nht k Fann.
2-44
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
 Dung dch có ng sut trt tnh ln s c dùng làm nc ra khi
khoan qua t ácóáp lc va thp, nhiu l hng và khe nt. Khi óhin
tng mt nc ra s b hn ch. Dung dch cn làm nng thì ban u
cng phi có ng sut trt tnh ln. Nhng iu này c gii thích nh
sau: mng li cu trúc ca dung dch càng bn (ứng suất trượt tĩnh càng
lớn) thì kh nng tng phân t sét hoc nc tách ra khi khi dung dch
 i vào các k nt, l hng khó hn và kh nng ca dung dch gi
nhng ht cht làm nng  trng thái l lng tt hn.
 Dung dch sét cht lng bình thng τ = 15-40 mG/cm
2
.  pha ch
cht làm nng, dung dch sét ban u phi có τ = 30-50 mG/cm

2
.
  chng s mt nc, dung dch phi có: τ = 100 - 120 mG/cm
2
.
2-45
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
 Trong thc t, cn thit k  ng sut trt tnh ca dung dch ch va
  gi mùn khoan và barite  trng thái l lng khi ngng tun hoàn.
 Nếu ứng suất trượt tĩnh quá lớn:
 Ngn cn quá trình tách mùn khoan và khí ra khi dung dch
 Cn phi tng áp sut  tái tun hoàn dung dch sau khi thay choòng
 Khi nâng cn khoan, d xy ra hin tng st áp ct dung dch ti
choòng, có th gây ra hin tng xâm nhp nu ct áp chênh lch ln
 Tng t, khi h cn khoan, có th gây v va và tht thoát dung dch
2-46
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
Tính lưu biến của dung dịch khoan rất quan trọng khi tính toán:
1. Tn tht áp sut dc ng ng và khong không vành xuyn
2. Áp sut nâng-th (swab-surge) khi khoan
3. T trng dung dch tun hoàn tng ng (ECD)
4. Mô hình dòng chy trong khong không vành xuyn
5. c lng hiu qu làm sch áy ging
6. ánh giá kh nng nâng ht rn

7. Vn tc vòi phun và tn tht áp sut ti choòng
8. Vn tc lng ca ht ct trong ging thng ng
2-47
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
3.4.
Độ thải nước (B, cm
3
/30’)
  thi nc ca dung dch sét là kh nng nc lã tách ra khi dung
dch  i vào khe nt và l hng ca t á xung quanh thành l
khoan di tác dng ca áp sut d P = P
tt
-P
v

  thi nc API là lng nc tính bng cm
3
thoát ra t dung dch
khoan khi thm lc qua giy lc có ng kính 75 mm sau khong
thi gian 30 phút di áp sut 100 psi.
 Kèm theo hin tng thi nc là s to thành v sét trên thành l
khoan.  dày v sét càng thp càng tt, giá tr bình thng: 3 mm.
• Trong iu kin khoan bình thng B = 10-25 cm
3
/30'
•Phc tp: B < 10 cm
3

/30'
2-48
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
Quá trình hình thành vỏ sét trên thành giếng khoan
–Các ht sét hoc mùn khoan có kích thc nh hn kích thc l rng
ca thành h s bám vào b mt các l rng.
–Các ht có kích thc nh hn s c vn chuyn sâu hn vào trong
l rng.
–Lp v sét hình thành t t và ch cho phép ht kích thc càng ngày
càng nh xâm nhp qua.
–Cui cùng, lp v sét ch cho thm cht lng.
2-49
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
 Dung dch sét có  thi nc ln s to ra trên thành l khoan lp v sét
xp, dày, làm tit din l khoan b thu hp li → khoan chm hoc kt b
dng c khoan khi nâng. S thi nc vào t á xung quanh thành l
khoan còn phá hoi sn nh ca t á liên kt yu → hin tng
trng n và sp l t á óbt kín và làm mt l khoan. Dung dch sét
có  thi nc nh s tránh c nhng s c k trên.
  thi nc và b dày v sét tùy thuc vào mc  mài mòn ca b mt
v sét trong quá trình khoan.
• Khi dung dch khoan n nh,  thi nc và b dày v sét t l thun vi cn
bc 2 ca thi gian.
• Khi dung dch khoan vn ng, nu s hình thành v sét cân bng vi tc 

mài mòn thì v sét có b dày n nh và  thi nc cng n nh.
2-50
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
Độ thấm của vỏ sét
–Ph thuc kích c ht trong dung dch khoan, dung dch càng cha
nhiu ht kích thc nh (keo) thì  thm càng thp.
–Ph thuc tính in hóa ca dung dch
–Mui hòa tan trong dung dch sét làm tng  thm ca v sét. 
khc phc, cn b sung mt s cht keo hu c.
–Các cht làm gim  bn gel thng cng làm gim  thm ca v
sét do chúng phân tán sét thành các ht nh.
2-51
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
Khi khoan qua vỉa sản phẩm, cần tối thiểu hóa độ thải nước
và hình thành vỏ sét, do:
–  thm ca va sn phm có cha sét s gim do sét trng n khi
gp nc hoc nc vn chuyn các ht mn ti ch vào sâu trong va
–Áp sut va không  ln  y tt c nc xâm nhp ra khi va khi
a ging vào khai thác.
–Các ht mn trong mùn khoan xâm nhp và bít nhét các kênh dn.
–Tng tác hóa hc gia dung dch và va có th to kt ta trong va.
2-52
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết

Cấu tạo thiết bị đo độ thải nước
2-53
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
Các loại thiết bị đo độ thải nước
Tiêu chuẩn Tạo áp bằng CO
2
Nhiệt độ cao, áp suất cao
2-54
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
3.5. Hàm lượng cát (Π, %)
 Định nghĩa: Hàm lng cát và các phn t cha tan là th tích cn
thu c khi  dung dch pha loãng bng nc lã theo t l 9:1 
trng thái yên tnh sau 1 phút, tính bng % theo th tích dung dch.
 Là i lng th hin phm cht ca t sét pha ch dung dch và
mc  nhim bn ca nó.
 Dung dch có hàm lng cát ln thì mc  làm mòn dng c khoan
và các chi tit ca máy bm ln; d gây kt dng c khoan do hình
thành v sét dày.
 Giá tr hàm lng cát ca dung dch sét bình thng nh hn 4% là
t yêu cu.
 Xác nh hàm lng cát bng bình lng.
2-55
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
Bộ dụng cụ đo hàm lượng cát
Sieve

Wash bottle
Funnel
Glass Measuring Tube
Plastic Carrying Case
2-56
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
Quy trình đo hàm lượng cát
1.  dung dch cn o vào ng lng ti mc “Mud to here”. Sau ó
thêm nc cho ti mc “Water to here”. Bt kín ng lng và lc
mnh, u.
2.  dung dch tng lng qua rây lc và làm sch ng lng bng
nc sch. Dung dch qua rây và nc ra ng lng c thu hi.
Ht rn còn li trên rây c ra sch. Không dùng lc  ép ht
rn qua rây.
3. Gn phu vào phía trên rây và t t lt ngc rây. Hng u phu
vào ng lng. Dùng tia nc nh  ra sch rây. Ch cho cát lng.
4. Ghi li hàm lng ht rn.
Lưu ý:
i vi dung dch khoan gc du, dùng du diesel thay cho nc.
2-57
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
Tiêu chuẩn API về cỡ hạt
10
60

200
325
_
_
Thô
Ln
Trung bình
Mn
Cc mn
Keo
Hn 2000 micron
2000 – 250 micron
250 – 74 micron
74 – 44 micron
44 – 2 micron
2 – 0 micron
Cỡ râyPhân loại hạtKích thước
2-58
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
3.6. Độ ổn định (C, g/cm
3
)
 Là i lng c trng cho kh nng gi dung dch  trng thái keo.
Có th hiu  n nh là hiu s t trng ca hai phn dung dch di
và bên trong cùng mt cc, sau khi  chúng yên tnh mt ngày êm
.
 Giá tr  n nh càng nh thì chng t dung dch c gi vng 

trng thái keo (dung dch n nh). Dung dch sét n nh có kh nng
gitrng thái l lng nhng ht mùn khoan và nhng ht cht làm
nng. Dung dch kém n nh d dn n s c kt dng c khoan.
 Phân loi:
• Dung dch sét bình thng: C ≤ 0,02 (g/cm
3
)
•Sét nng C ≤ 0,06 (g/cm
3
)
 Xác nh  n nh bng dng c o  n nh.
2-59
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA DUNG DỊCH SÉT
3.7. Độ lắng ngày đêm (O, %)
 Là lng nc thoát ra trên b mt dung dch sét sau khi  nó yên
tnh mt ngày êm.  lng ngày êm ln thì chng t dung dch sét
không n nh, mc  phân tán ca sét thp không th làm nc ra
trong nhng iu kin khoan phc tp.
 Dung dch sét bình thng có O = 2-4%, dung dch sét cht lng tt
có O rt nh.
 Xác nh  lng ngày êm ca dung dch bng bình chia .
2-60
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
Hiu qu ca dung dch khoan liên quan trc tip ti
trng lng riêng,  nht,  bn gel và tính thm

lc. Các tính cht này do thành phn keo hoc sét có
trong dung dch quyt nh.
2-61
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
4.1. Chọn nguyên liệu
4.2. Tính toán để điều chế dung dịch sét
4.3. Điều chế dung dịch sét
2-62
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
4.1. Chọn nguyên liệu
Quá trình iu ch dung dch là s phân tán t sét n các phn t nh
nht trong nc. Cht lng dung dch iu ch c, ph thuc ch yu
vào cht lng ca nc và t sét em dùng  iu ch dung dch.
Chọn nước
–Nc dùng  iu ch dung dch phi là nc mm. Do trong nc cng cha nhiu
mui hòa tan, nên nu dùng s to dung dch có  nht ln (dung dch b ngng kt).
Mt khác trong nc cng sét không c phân tán hoàn toàn và kích thc các ht
sét s ln. Nh vy dùng nc cng s to nên dung dch có cht lng kém.
–Nc em dùng phi không có sc n mòn kim loi, ngha là  pH phi ln.  cng
ca nc cho ta bit hàm lng mui Ca
2+
và Mg
2+
cha trong chúng.
–  biu th  cng ca nc tùy tng nc mà ngi ta dùng các n v khác nhau.
2-63

GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
 Tính độ cứng của nước theo miligam đương lượng
(Đương lượng: khối lượng tính bằng gam của một chất sẽ phản ứng với 6,022.10
23
electron.)
Bng cách biu th này, 1 miligam ng lng tng ng vi 20,04 mg Ca
2+
hay 12,16 mg Mg
2+
. Theo Alekin, nc có  cng 1,5-3 mg-eq là nc mm.
Nc có  cng 3-6 mg-eq có th dùng  iu ch dung dch c, còn t 6-9
mg-eq không th iu ch dung dch.
 Tính độ cứng của nước tùy theo độ
Theo phng pháp này ngi ta quy nh hàm lng mui ng vi 1  cng và
theo ómàxác nh  cng ca nc theo hàm lng mui cha trong chúng.
Thang o  cng không thng nht gia các nc. Do ókhi gi n v  cng
thng kèm theo tên ca nc s dng n v  cng ó.
•  Liên Xô, c: 1
0
ca  cng ng vi 10 mg CaO trong 1 lít nc.
•  Pháp 1
0
… ng vi 10 mg CaCO
3
/l nc.
•  M 1
0
… ng vi 1 mg CaCO

3
/l nc.
•  Anh 1
0
… ng vi 1 mg CaCO
3
/galon nc.
2-64
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
 Thng trong nc cng cha c mui Ca
2+
và mui Mg
2+
. Mun xác
nh  cng ca nc, phi i t lng Mg
2+
sang Ca
2+
bng cách
nhân vi 1,4. Tng lng CaO và MgO (ã i ra theo CaO) chia cho s
mg tng ng vi 1
0
ca  cng, ta s c  cng ca nc tính
theo  c,  Anh,  Pháp.
 Bng chuyn i t  sang miligam ng lng:
0,36663
0,28483
0,19982

0,01998
c
Anh
Pháp
M
Hệ số chuyển đổiQuốc gia
2-65
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
 Tùy theo  cng ca nc tính theo các  trên, ngi ta chia nc ra
làm nhiu cp.
 Ví dụ: nu tính theo  c:
- Nc mmH
0
< 6
0

- Nc trung bình H
0
= 6
0
–12
0

- Nc cng H
0
= 12
0
–30

0

- Nc rt cng H
0
> 30
0
c
2-66
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
  iu ch dung dch, không c dùng nc có  cng > 12
0
c.
 Nu nc có  cng ln thì phi thêm vào nc các hóa cht  làm
gim  cng. Thng ngi ta dùng trinatriphotsphat (Na
3
PO
4
) hay soda
(Na
2
CO
3
).
 Mun làm gim  cng ca nc i 1mg ng lng thì phi dùng 125 –
140g soda hay trinatriphotsphat trong 1m
3
nc.
 Mun làm gim  cng ca nc i 1

0
c thì phi dùng 45 – 50g
trinatriphotsphat.
Chú ý: soda ch dùng  làm mm nc khi trong nc không có mui
Bicacbonat Canxi (Ca(HCO
3
)
2
) hay BicacbonatManhe (Mg(HCO
3
)
2
).
 Khi dùng nc khoáng hay nc bin  iu ch dung dch hay khi
khoan qua các va mui m, t ácha các mui hòa tan, thì phi cho
vào dung dch các cht hóa hc c bit.
2-67
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
Chọn sét
 Sét có tác dng quyt nh n cht lng ca dung dch.
  ánh giá cht lng ca sét, phi bit c thành phn khoáng vt,
thành phn  ht và hàm lng mui cha trong chúng.
 Theo thành phn  ht, sét c dùng  iu ch dung dch cn có các
t l nh sau:
 Ht có kích thc > 0,1mm (cát): 6%
 > 0.05mm: < 12%
 < 0,001mm (sét) > 40 – 50%
 Nu trong sét, hàm lng cát chim t l > 6% thì không nên dùng.

 Tùy theo hàm lng mui  trong sét mà sét có th s dng  các phm
vi khác nhau. Khi iu ch dung dch bng sét có nhiu mui, thì phi
dùng các k thut c bit  gia công chúng.
2-68
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
Đánh giá sơ bộ sét dùng để điều chế dung dịch:
– Khi sét có  m t nhiên và trong không khí thô thì có sc chng v
khá ln và khi v to thành các mép nhn. Trong a s các trng
hp, ngay c i vi các khi sét nh cng không th dùng ngón tay
mà n c.
–Khi ct bng dao thì có mt bng phng và có màu sm hn so vi
vt v.
– Khi sét  trng thái do, d dàng ln thành các dây dài, mnh (ng
kính < 0,1mm).
Ngoài các du hiu trên,  ánh giá cht lng ca sét, ngi ta còn dùng phng
pháp nhúng t. Phng pháp này da trên nguyên tc: các bt sét khô có thành
phn khoáng vt khác nhau s hút mt lng nc hay cht in phân xác nh
(1cm
3
chẳng hạn) trong các khong thi gian khác nhau.
2-69
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
4.2. Tính toán để điều chế dung dịch sét
Xác định lượng dung dịch cần điều chế để rửa lỗ khoan
 Lng dung dch cn thit  m bo tun hoàn trong l khoan c
tính bng tng lng dung dch trong l khoan (không kể thể tích của

bộ dụng cụ khoan) và lng dung dch trong h thng máng, b cha.
 Vic xác nh th tích dung dch trong h thng máng và b cha có
th da theo kích thc c th ca chúng.
 Xác nh th tích trong l khoan thì khó khn hn vì ng kính thc
t ca l khoan và ng kính ca choòng không ging nhau, mun
tính chính xác phi có dng c o ng kính l khoan.
2-70
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
 Trong thc t, ngi ta thng tính gn úng th tích dung dch trong l
khoan bng cách nhân thêm h s m rng thành l khoan K. H s này
thay i tùy theo tính cht ca t á: t ácàng cng, thành l khoan ít
b phá rng thì h s K s nh và ngc li t á càng mm, b ri thì K
s càng ln. Trng hp phc tp K = 2 – 2.5.
 Khi nâng b dng c khoan ra khi l khoan thì lng dung dch cn thit
 m bo s tun hoàn dung dch trong quá trình khoan s bng tng
ca th tích l khoan (đã kể đến sự mở rộng thành lỗ khoan) và th tích b
cha.
2-71
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
Lượng dung dịch cần trong quá trình tuần hoàn
trong ó: V
lk
–th tích l khoan
V
bc
–th tích b cha

V
ml
–th tích máng lng
trong ó: K – h s m rng thành l khoan
D
i
- ng kính tng on l khoan
l
i
-chiu dài on l khoan tng ng vi ng kính D
i
2
1
.
4
n
lk i i
i
VK Dl
π
=
=
∑
lk bc ml
VV V V=++
2-72
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
Xác định lượng sét để điều chế dung dịch

Khi iu ch một đơn vị thể tích dung dch sét, ta có biu thc:
trong ó: ρ
d
–khi lng riêng ca dung dch sét, g/cm
3
ρ
s
–khi lng riêng ca sét, thay i 2,5 – 2,9 g/cm
3
ρ
n
–khi lng riêng ca nc, thay i 1,0 – 1,03 g/cm
3
v
s
–th tích sét cn  iu ch mt n v th tích dung dch
T biu thc trên suy ra:
dn
s
s
n
v
ρ
ρ
ρ
ρ
−
=
−
.(1).

dss sn
vv
ρ
ρρ
=
+−
2-73
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
Do vy khi lng sét cn thit  iu ch mt n v th tích dung dch là:
Nu k n  m ca sét, thì:
trong ó: n –  m ca sét, %

dn
sss s
s
n
pv
ρ
ρ
ρρ
ρ
ρ
−
==
−
()
(1 . )
sd n

s
s
ns
p
nn
ρ
ρρ
ρ
ρρ
−
=
−−+
2-74
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
Lng sét cn thit  iu ch toàn b dung dch sét s là
trong ó: β -h s tn tht dung dch, β = 1,03.
Trong các công thc trên, ta u tính lng sét  dng khi cht xít. Trong
thc t, sét c p nh thành khi nh hoc nghin thành bt. Do vy khi
lng riêng ca chúng nh hn.
Khi tính toán lng sét, dùng n v th tích d dàng hn n v khi lng
nên ngi ta thng tính i lng sét cn  iu ch dung dch ra th tích.

ss
P
pV
β
=
2-75

GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
Khi lng riêng ca sét khi ã b p nh thành khi nh hoc bt: 1,6 - 2,1
T/m
3
, trung bình: 1,9 T/m
3
.
Do vy th tích sét cn thit  iu ch dung dch có th tính theo công
thc:
1, 9
s
s
P
V =
2-76
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
Xác định lượng nước để điều chế dung dịch
Khi iu ch mt n v th tích dung dch sét ta cng có biu thc:
trong ó: v
n
–th tích nc cn  iu ch mt n v th tích dung dch.
Suy ra:
Hoc:
.(1).
dnn ns
vv

ρ
ρρ
=
+−
s
d
n
s
n
v
ρ
ρ
ρ
ρ
−
=
−
1
s
n
s
p
v
ρ
=
−
2-77
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT

Th tích nc cn thit  iu ch toàn b dung dch:
Bng các công thc tính toán trên và qua thc t kinh nghim, ngi ta cng
lp c các bng tính sn  xác nh lng nc, lng sét cn thit 
iu ch dung dch có các khi lng riêng khác nhau.

nn
VvV
β
=
2-78
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
4.3. Điều chế dung dịch sét
Mun iu ch dung dch sét, ngi ta dùng các máy làm phân tán các
khi hoc bt sét, cht làm nng và các cht hóa hc trong nc. Hin
nay, ngi ta dùng nhiu loi máy trn khác nhau, có th chia làm hai
nhóm: các máy trn c hc và các máy trn thy lc.
Các máy trộn cơ học
9 Dùng  iu ch sét cc
9 Các máy trn c hc có nhiu loi tùy theo cu to và dung tích ca
máy. Hin nay thng dùng máy trn mt trc ng, hai trc ngang,
máy ct nh t sét.
2-79
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
Cấu tạo máy trộn cơ học
 V bng kim loi hình tr hoc ovan
t thng ng hay nm ngang tùy

thuc b trí ca trc.
 Máy trn có dung tích nh (0,75 m
3
)
có mt trc; nhng máy có dung tích
ln (5m
3
) có hai trc.
Máy trộn sét cơ học
2-80
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
 Trên trc ngi ta hàn thêm các cánh hp vi nhau mt góc 90
0
. u cui
ca các cánh này cách mép trong ca thùng trn 35 – 40 mm.  tng
mc  phân tán sét gia các cánh vi nhau, ngi ta ni bng các dây
xích kim loi.
 Trc quay nh có bánh nng lp  u trc nhô ra ngoài n khp vi
bánh rng khác lp ng trc vi puli dn ng. Puli này quay c nh
ng c in (hay ng c t trong) qua h thng ai truyn.
 Trên v máy trn, có mt “ca s”   sét vào.  gi li các khi sét
ln, trên ca ngi làm các chn song bng các thanh st nh t song
song nhau.
 Nc  trn dung dch cng c dn bng các ng và qua ca này vào
máy trn.
2-81
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết

IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
 Khi iu ch dung dch, ngi ta  nc vào ti ngang trc ca máy.
Cho trc quay, ng thi  sét bt hay sét cc qua “ca s” phía trên ca
máy. Sét trc khi em iu ch nu c phi khô, p nh thì càng tt,
khi vào nc chúng s phân tán nhanh và háo nc mnh. Cn chú ý là
phi  sét t t, không nên  nhiu mt lúc. Không  ht sét ri mi
cho nc vào vì nh vy có th làm cong cánh qut ca máy hay s làm
“cht máy”.
 Di tác ng ca các cánh qut và nc trong máy trn, sét b phân tán
và to thành khi bt nhão. Sau ó ngi ta tip tc  ht lng nc
ã tính toán vào.
 Qua 30 – 40 phút, ly mu dung dch trong máy trn  o  nht. Cho
máy trn tip tc quay và o  nht ca dung dch nhiu ln, ti khi 
nht ca dung dch không i thì coi nh dung dch ã iu ch xong.
2-82
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
Các máy trộn thủy lực
9 Dùng  iu ch sét bt.
9 Sét b phân tán do lc p ca dòng nc hay dung dch.
Cấu tạo máy trộn thủy lực
–Phu (1), di phu có t
van  iu chnh lng
sét bt ri xung ng ni.
– ng ni hai u (2)
– ng dn (3)
– Thùng cha (4)
–Tm chn (5)
Máy trộn sét thủy lực

2-83
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
 Dòng dung dch hay nc c bm vào vi áp lc ln (25 – 30 atm), i
qua ng dn vi tc  65 – 80 m/s, gp bt sét ri xung s mang theo
chúng và p vào tm chn (5). Do ng dn hàn theo hng tip tuyn
vi thùng cha nên khi vào trong thùng dòng nc có sét bt s chuyn
ng theo ng xon c t di lên trên. Phía trên ca thùng có ng
thoát dn dung dch ra ngoài.
 Tm chn (5) chu va p nhiu, nên tuy dày 25 – 30 mm dn dn cng b
mòn.  có th thay th c d dàng, ngi ta gn chúng vào thùng
bng các inh vít.
 iu ch dung dch bng phng pháp này có u im là không phi
dùng ng c riêng  chy máy. Dòng nc ra c bm vào bng
máy bm  hin trng l khoan nên tng i n gin.
 Nng sut ca loi máy này là 20 – 40 m
3
/h.
2-84
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
Cung cấp dung dịch cho lỗ khoan
 Vic m bo dung dch cho l khoan có th thc hin bng hai cách:
iu ch dung dch ti ch hoc iu ch dung dch ti trm ri vn
chuyn lên l khoan.
 iu ch dung dch ti l khoan bng các thit b iu ch riêng c tin
hành khi khoan các l khoan riêng bit, hay vic cung cp dung dch t
trm iu ch lên ti l khoan gp nhiu khó khn.

 iu ch dung dch ti trm c tin hành khi khoan nhiu l khoan cùng
mt lúc, các l khoan tng i gn nhau và cách cung cp dung dch
n tng l khoan tng i d dàng.
 Tùy theo thi gian thc hin các l khoan nhanh hay lâu mà ngi ta có
th lp các trm iu ch di ng hay c nh.
2-85
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
IV. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH SÉT
 Vic iu ch dung dch ti trm iu ch so vi vic iu ch dung dch
ti l khoan có mt s u im sau:
9 T khoan không phi mt thì gi iu ch dung dch.
9 Cht lng dung dch m bo do có tính toán và kim tra.
9 Thi gian iu ch dung dch ti trm gim do t chc iu ch hp lý.
9 Trong trm luôn luôn có dung dch d tr, có th kp thi cung cp ngay cho
các l khoan gp iu kin phc tp.
9 Ti trm có th s dng li các dung dch ã dùng trong l khoan, ly li cht
làm nng và cht hóa hc ã gia công, do vy tit kim và kinh t hn.
 T trm iu ch, dung dch c bm lên bng các máy bm có công
sut ln, qua các ng dn ti l khoan. Nu không dùng ng dn, trong
iu kin giao thông cho phép, có th dùng ô tô vn chuyn dung dch
(nếu ở trên đất liền) và tàu (nếu ở biển).
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
KẾT THÚC CHƯƠNG 2
2-87
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
CÂU HỎI
1. C s phân loi sét và các tính cht c bn ca sét?

2. Dung dch là gì? H phân tán là gì? c im ca dung dch sét?
3. Trình bày các thông s c bn ca dung dch sét: nh ngha, n v,
phng pháp o và thit b o.
4. Trình bày hin tng gim trt. Phân tích mi quan h gia  nht,
ng sut trt tnh ca dung dch vi các thông s ch  khoan.
5. Tiêu chun la chn nc và sét  iu ch dung dch là gì? Tính
toán s b lng nc và sét  iu ch.
6. Các loi máy trn dung dch và các hình thc cung cp dung dch cho l
khoan?
2-88
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
BÀI TẬP VÍ DỤ
1. Xác nh khi lng riêng ca dung dch khoan gc nc (tính bằng
g/cm
3
) có b sung 30 lbm/bbl sét và 120 lbm/bbl barit. Bit t trng sét
là 2,5 và t trng barit là 4,3.
(i n v: 1 g/cm
3
= 8,33 lbm/gal = 350 lbm/bbl).
2. Có 1000 bbl dung dch khoan khi lng riêng 16 lbm/gal và hàm lng
ht rn là 0,06%. Cn tng khi lng riêng dung dch lên 17 lbm/gal và
gim hàm lng ht rn xung còn 0,035% bng cách b sung barit
(ρ
ba
= 1470 lbm/bbl) và pha loãng vi nc (ρ
n
= 350 lbm/bbl). Th tích
dung dch cui cùng cn là 1200 bbl. Xác nh lng dung dch ban u

cn b i và lng nc, barit cn thêm vào.
2-89
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
GIẢI
1. Khi lng riêng ca sét: ρ
sét
= 2,5 x 350 = 875 lbm/bbl
Khi lng riêng ca barite: ρ
barit
= 4,3 x 350 = 1505 lbm/bbl
Tng th tích ng vi 1 bbl nc:
v
t
= v
nc
+ v
sét
+ v
barit
= 1 + (30/875) + (120/1505) = 1,114 bbl
Khi lng riêng ca dung dch to thành:
ρ
dd
= m
t
/v
t
= (350 + 30 + 120)/1,114
= 448,83 (lbm/bbl) = 10,7 (lbm/gal) = 1,28 (g/cm

3
)
2-90
GEOPET
Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
2. Th tích ht rn ly i: V
r
= 1000.0,06% – 1200.0,035% = 0,6 – 0,42 = 0,18 (bbl)
Th tích dung dch cn b: V
b
= V
r
/0,06% = 0,18/0,06% = 300 (bbl)
Cân bng th tích:
V
2
= V
1
+ V
w
+ V
ba
= V
1
+ V
w
+ m
ba
/ρ
ba

(1)
Cân bng khi lng:
V
2
ρ
2
= V
1
ρ
1
+ V
w
ρ
w
+ m
ba
(2)
m
ba
tính theo (1), thay vào (2), suy ra:
V
2
ρ
2
= V
1
ρ
1
+ V
w

ρ
w
+ (V
2
–V
1
–V
w
)ρ
ba
V
w
= [(ρ
ba
- ρ
2
)V
2
–(ρ
ba
- ρ
1
)V
1
]/(ρ
ba
- ρ
w
)
Th tích nc thêm vào:

V
w
= [(1470 – 17.41,95).1200 – (1470 – 16.41,95).700]/(1470 – 350) = 311,7 (bbl)
T (1), khi lng barit thêm vào:
m
ba
= (V
2
–V
1
–V
w
)ρ
ba
= (1200 – 700 – 311,7).1470 = 276.801 (lbm)