Bài giảng dung dịch khoan - xi măng part 2 pdf

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.