vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan dầu khí

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM
ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM
HỌC PHẦN: NHẬP MÔN DẦU KHÍ
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
VẤN ĐỀ MẤT DUNG DỊCH KHOAN
TRONG CÔNG TÁC KHOAN DẦU KHÍ
Khóa 1
Nhóm 8 Giảng viên hướng dẫn
1. Nguyễn Quang Khải
2. Nguyễn Xuân Tân Bình PGS.TS Lê Phước Hảo
3. Phạm Quốc Đô Th.S Nguyễn Minh Tâm
4. Nguyễn Thành Tài
5. Lâm Khánh Tuấn
6. V
ũ Xuân Văn
V
ũng T
àu, tháng 5
năm 2013
TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM
ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM
HỌC PHẦN: NHẬP MÔN DẦU KHÍ
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
VẤN ĐỀ MẤT DUNG DỊCH KHOAN
TRONG CÔNG TÁC KHOAN DẦU KHÍ
Khóa 1
Nhóm 8 Giảng viên hướng dẫn
1. Nguyễn Quang Khải
2. Nguyễn Xuân Tân Bình PGS.TS Lê Phước Hảo
3. Phạm Quốc Đô Th.S Nguyễn Minh Tâm
4. Nguyễn Thành Tài

5. Lâm Khánh Tuấn
6. V
ũ Xuân Văn
V
ũng T
àu, tháng 5
năm 2013
TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM
ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM
HỌC PHẦN: NHẬP MÔN DẦU KHÍ
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
VẤN ĐỀ MẤT DUNG DỊCH KHOAN
TRONG CÔNG TÁC KHOAN DẦU KHÍ
Khóa 1
Nhóm 8 Giảng viên hướng dẫn
1. Nguyễn Quang Khải
2. Nguyễn Xuân Tân Bình PGS.TS Lê Phước Hảo
3. Phạm Quốc Đô Th.S Nguyễn Minh Tâm
4. Nguyễn Thành Tài
5. Lâm Khánh Tuấn
6. V
ũ Xuân Văn
V
ũng T
àu, tháng 5
năm 2013
Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí
MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ - 1 -
I. Dung dịch khoan - 2 -

2. Phân loại - 2 -
3. Chức năng của dung dịch khoan - 3 -
4. Hệ thống tuần hoàn dung dịch - 4 -
II. Hiện tượng mất dung dịch khoan - 5 -
1. Mở đầu - 5 -
2. Nguyên nhân gây mất dung dịch khoan - 5 -
2.1 Nguyên nhân địa chất - 5 -
2.2 Nguyên nhân về quy trình kỹ thuật - 7 -
3. Phân loại mức độ mất dung dịch - 7 -
3.1 Tiêu chí phân loại - 7 -
3.2. Phân loại - 8 -
4. Tác hại của hiện tượng mất dung dịch khoan - 9 -
4.1 Tốn kém chi phí khắc phục - 9 -
4.2 Ngưng trệ quá trình khoan - 9 -
4.3 Các rủi ro kèm theo - 9 -
4.4 Ô nhiễm môi trường - 9 -
5. Biện pháp khắc phục hiện tượng mất dung dịch 10 -
5.1 Chống mất dung dịch bằng dung dịch sét 10 -
5.2 Chống mất dung dịch bằng gel xi-măng - 10 -
5.3 Chống mất dung dịch bằng hỗn hợp đông nhanh - 11 -
KẾT LUẬN - 12 -
Tài liệu tham khảo
Nhập môn Dầu khí Trang - 1 -
ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong công tác khoan dầu khí, mất dung dịch khoan là một sự cố trầm trọng và tốn kém
chi phí rất lớn để khắc phục. Do đó, nắm bắt được những vấn đề cơ bản về hiện tượng mất dung
dịch khoan là hết sức quan trọng đối với những ai đã, đang và sẽ làm việc trong ngành dầu khí,
đặc biệt là những k
ĩ sư khoan
-khai thác trong tương lai.

Trước yêu cầu bức thiết đó, bài báo cáo chuyên đề “Vấn đề mất dung dịch khoan trong
công tác khoan dầu khí” đưa ra cái nh
ìn t
ổng quát về dung dịch khoan, nguyên nhân gây ra hiện
tượng mất dung dịch khoan và một số cách khắc phục chính.
Trong giới hạn được phép, chúng tôi không đề cập các phương tr
ình ph
ức tạp mang tính
chuyên môn và một số thuật ngữ chuyên ngành . Quý
đ
ộc giả quan tâm có thể tìm hiểu thêm
trong các tài liệu tham khảo mà chúng tôi đưa ra ở cuối bài báo cáo này.
Mặc dù đ
ã h
ết sức cố gắng nhưng bài báo cáo khó tránh khỏi những sai sót, vì vậy chúng
tôi rất mong ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn để hoàn thiện và phát triển chuyên đề.
Nhóm 8-khóa 1.
Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí
Nhập môn Dầu khí Trang - 2 -
I. Dung dịch khoan
1. Khái niệm
Dung dịch khoan là chất lưu được sử
dụng để khoan các hố khoan trong lòng
đ
ất.
Các dung dịch này thường được sử dụng
trong khi khoan các giếng dầu và khí thiên
nhiên và trên các giàn khoan thăm dò, khai
thác
Hình 1. Dung dịch khoan

2. Phân loại
Trong công tác khoan, do tính đa dạng và phức tạp của điều kiện địa chất-kỹ thuật buộc
phải sử dụng nhiều loại dung dịch khoan nhằm giải quyết các yêu cầu công nghệ khác nhau.
Thông thường dung dịch khoan được phân loại theo bản chất của chất lỏng. Người ta phân biệt:
 Dung dịch khoan gốc nước
 Dung dịch khoan gốc dầu
 Dung dịch nh
ũ tươn
g
Ngoài ra người ta có thể dùng khí, bọt hoặc dung dịch bọt khí.
Các sản phẩm chính để điều chế dung dịch khoan bao gồm:
 Nước (ngọt, lợ, mặn) hoặc dầu
 Sét bentonit, polymer
 Các chất phụ gia:
 Chất giảm độ nước thải
 Chất làm nặng (Barit BaSO
4
, = 4,3; oxyt sắt ba Fe
2
O
3
; 4,9 < < 5,3)
 Chất chống mất dung dịch (dạng hạt, dạng sợi, dạng lá mỏng …)
 Chất ức chế ăn m
òn
 Chất diệt khuẩn …
Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí
Nhập môn Dầu khí Trang - 2 -
I. Dung dịch khoan
1. Khái niệm

Dung dịch khoan là chất lưu được sử
dụng để khoan các hố khoan trong lòng
đ
ất.
Các dung dịch này thường được sử dụng
trong khi khoan các giếng dầu và khí thiên
nhiên và trên các giàn khoan thăm dò, khai
thác
Hình 1. Dung dịch khoan
2. Phân loại
Trong công tác khoan, do tính đa dạng và phức tạp của điều kiện địa chất-kỹ thuật buộc
phải sử dụng nhiều loại dung dịch khoan nhằm giải quyết các yêu cầu công nghệ khác nhau.
Thông thường dung dịch khoan được phân loại theo bản chất của chất lỏng. Người ta phân biệt:
 Dung dịch khoan gốc nước
 Dung dịch khoan gốc dầu
 Dung dịch nh
ũ tươn
g
Ngoài ra người ta có thể dùng khí, bọt hoặc dung dịch bọt khí.
Các sản phẩm chính để điều chế dung dịch khoan bao gồm:
 Nước (ngọt, lợ, mặn) hoặc dầu
 Sét bentonit, polymer
 Các chất phụ gia:
 Chất giảm độ nước thải
 Chất làm nặng (Barit BaSO
4
, = 4,3; oxyt sắt ba Fe
2
O
3

; 4,9 < < 5,3)
 Chất chống mất dung dịch (dạng hạt, dạng sợi, dạng lá mỏng …)
 Chất ức chế ăn m
òn
 Chất diệt khuẩn …
Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí
Nhập môn Dầu khí Trang - 2 -
I. Dung dịch khoan
1. Khái niệm
Dung dịch khoan là chất lưu được sử
dụng để khoan các hố khoan trong lòng
đ
ất.
Các dung dịch này thường được sử dụng
trong khi khoan các giếng dầu và khí thiên
nhiên và trên các giàn khoan thăm dò, khai
thác
Hình 1. Dung dịch khoan
2. Phân loại
Trong công tác khoan, do tính đa dạng và phức tạp của điều kiện địa chất-kỹ thuật buộc
phải sử dụng nhiều loại dung dịch khoan nhằm giải quyết các yêu cầu công nghệ khác nhau.
Thông thường dung dịch khoan được phân loại theo bản chất của chất lỏng. Người ta phân biệt:
 Dung dịch khoan gốc nước
 Dung dịch khoan gốc dầu
 Dung dịch nh
ũ tươn
g
Ngoài ra người ta có thể dùng khí, bọt hoặc dung dịch bọt khí.
Các sản phẩm chính để điều chế dung dịch khoan bao gồm:
 Nước (ngọt, lợ, mặn) hoặc dầu

 Sét bentonit, polymer
 Các chất phụ gia:
 Chất giảm độ nước thải
 Chất làm nặng (Barit BaSO
4
, = 4,3; oxyt sắt ba Fe
2
O
3
; 4,9 < < 5,3)
 Chất chống mất dung dịch (dạng hạt, dạng sợi, dạng lá mỏng …)
 Chất ức chế ăn m
òn
 Chất diệt khuẩn …
Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí
Nhập môn Dầu khí Trang - 3 -
3. Chức năng của dung dịch khoan
Trong phương pháp khoan xoay, dung dịch khoan là một thông số chế độ khoan, tham
gia trực tiếp quá trình phá hủy đất đá ở đáy giếng, ảnh hưởng đến tốc độ khoan, khả năng rửa
sạch đáy giếng và độ ổn định của thành giếng. Dung dịch khoan thực hiện các chức năng chủ
yếu sau:
1) Ổn định thành giếng khoan
Nhờ tạo cột áp suất thủy t
ĩnh cân b
ằng với áp suất vỉa, khống chế sự xâm
nhập của các chất lỏng từ giếng vào vỉa và ngược lại, ngăn ngừa hiện tượng phun
trào tự do.
2) Kiểm soát áp suất địa tầng
3) Truyền tải năng lượng thủy lực tới động cơ đáy
Đối với một số trường hợp khoan giếng định hướng có góc nghiêng lớn và

khoan ngang, người ta sử dụng động cơ đáy (tuabin hoặc động cơ thể tích). Động
cơ này làm việc nhờ năng lượng của dòng dung dịch tuần hoàn trong giếng.
Sự thấm lọc của pha lỏng dung dịch khoan vào các thành hệ thấm để lại một
lớp vỏ sét trên thành giếng khoan. Lớp vỏ sét này bám trên thành giếng khoan,
cách ly các tầng đất đá thấm với giếng khoan và tăng độ ổn định của thành giếng.
4) Rửa lỗ khoan, vận chuyển mùn khoan lên bề mặt
5) Làm mát và bôi trơn bộ khoan cụ
Dụng cụ khoan bị nóng lên bởi nhiệt độ ở đáy (địa nhiệt) và ma sát cơ học
chuyển thành nhiệt. Việc tuần hoàn dung dịch đóng vai tr
ò trao đ
ổi nhiệt , làm
mát bộ khoan cụ và làm giảm ma sát giữa bộ khoan cụ và thành giếng khoan.
Người ta có thể cải thiện chức năng này bằng cách cho thêm các chất bôi trơn như
dầu hoặc các chất phụ gia khác.
6) Giữ mùn khoan ở trạng thái lơ lửng khi ngừng tuần hoàn
Muốn tiếp cần khoan, cần ngừng tuần hoàn dung dịch. Trong thời gian này,
mùn khoan được nâng lên trong khoảng không vành xuyến không còn chịu tác
động của dòng dung dịch nữa nên bị lắng chìm. Chính tính lưu biến của dung dịch
giữ mùn khoan ở trạng thái lơ lửng nhờ sự gen hóa khi ngừng tuần hoàn. Thực tế,
tất cả các dung dịch nhớt đều có tính lưu biến.
7) Truyền thông tin địa chất lên bề mặt
Dung dịch khoan tuần hoàn trong giếng mang mùn khoan, chất lỏng hoặc khí
của các tầng khoan qua, các tín hiệu đo các tính chất của đất đá và chất lưu lên bề
mặt. Sự thay đổi các tính chất hóa lý của dung dịch (nhiệt độ, độ ph, độ khoáng
hóa …) buộc các nhà địa chất và thợ khoan hiệu chỉnh các thông số chế độ khoan
tại hiện trường.
8) Khống chế sự ăn m
òn c
ủa các thiết bị kim loại.
Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí

Nhập môn Dầu khí Trang - 4 -
4. Hệ thống tuần hoàn dung dịch
Hình 2. Sơ đồ bố trí các thiết bị trong hệ thống tuần hoàn dung dịch
Máy bơm (mud pump) hút dung dịch từ các bể chứa dung dịch và đẩy chúng theo đường
ống cao áp đến ống đứng (standpipe). Ống đứng là một ống bằng thép lắp thẳng đứng trên một
chân của tháp khoan. Dung dịch chảy qua ống đứng vào tuyô cao áp (rotary hose) đến đầu xoay
thủy lực.
Dung dịch tiếp tục chảy vào cần chủ đạo (kelly), cần khoan (drill pipe), cần nặng rồi thoát
ra các vòi phun thủy lực ở choòng khoan (drill bit). Sau
đó dung d
ịch đi ngược lên bề mặt theo
khoảng không vành xuyến (annulus) giữa thành giếng và bộ khoan cụ. Cuối cùng dung dịch rời
khỏi giếng theo đường hồi dung dịch (mud return line) và chảy vào bể chứa dung dịch sau khi
dẫn qua các thiết bị xử lí như sàn rung (shale shaker), thiết bị tách cát, thiết bị lắng bùn, thiết bị
tách khí. Dung dịch hồi vào các bể chứa dung dịch và được gia công lại rồi bơm tiếp tục vào
giếng.
Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí
Nhập môn Dầu khí Trang - 5 -
II. Hiện tượng mất dung dịch khoan
1. Mở đầu
Trong quá trình khoan có tuần hoàn dung dịch, cột dung dịch trong lỗ khoan tạo nên áp
suất thủy t
ĩnh. Áp su
ất này hướng vào các lớp đất đá trên thành lỗ khoan. Bản thân các lớp đất
đá khoan qua hay vỉa dầu và khí lại có áp suất vỉa tương ứng. Như vậy, trong lỗ khoan và vỉa tồn
tại hai loại áp suất và tùy theo sự chênh lệch giữa chúng mà điều kiện có thể bình th
ư
ờng hoặc
phức tạp
Nếu áp suất thủy t

ĩnh và áp su
ất vỉa không cân bằng sẽ gây nhiều khó khăn cho công tác
khoan. Có hai trường hợp:
 Áp suất thủy t
ĩnh > áp su
ất vỉa: dung dịch khoan sẽ đi vào vỉa theo các khe nứt
và hang hốc của đất đá gây ra hiện tượng mất dung dịch.
 Áp suất thủy t
ĩnh < áp su
ất vỉa: các lớp đất đá liên kết yếu do áp suất vỉa lớn sẽ
sập xuống dưới đáy lỗ khoan. Dầu, khí hay nước sẽ xâm nhập vào lỗ khoan làm
thay đổi tính chất dung dịch, có khi đẩy dung dịch ra khỏi lỗ khoan và phun lên
bề mặt
2. Nguyên nhân gây mất dung dịch khoan
Bao gồm nguyên nhân địa chất và nguyên nhân về quy trình kỹ thuật.
Tùy từng trường hợp mà nguyên nhân của hiện tượng mất dung dịch khoan có thể khác
nhau nhưng nói chung, hiện tượng mất dung dịch khoan xảy ra khi áp suất thủy t
ĩnh vư
ợt quá áp
suất vỉa
2.1 Nguyên nhân địa chất
Là yếu tố chính gây ra hiện tượng mất dung dịch khoan
Các lớp đất đá thường có các khe nứt , lỗ hổng hay kênh rãnh có cấu tạo và kích thước
khác nhau. Mức độ mất dung dịch sẽ phụ thuộc vào các tính chất cơ học của chúng:
 Đất đá có lỗ hổng càng nhiều, độ rỗng lớn hoặc các tầng có độ thẩm lớn hay
bị khai thác nhiều thì mức độ mất dung dịch càng tăng.
 Đất đá cứng ít lỗ hổng hơn đất đá mềm, bở rời. Vì vậy, khi khoan qua các lớp
đất đá macma, hiện tượng mất dung dịch khoan ít xảy ra hơn so với khi khoan
qua các lớp trầm tích.
Bảng 1. Độ rỗng của một số loại đất đá

Loại đá
Độ rỗng (%)
Bazan
0.63 – 1.28
Granit
0.37 – 1.85
Diabaz, Gabro, Thạch anh
0.84 – 1.13
Thạch cao
1.32 – 3.96
Đá vôi, đá hoa, dolomite
0.53 – 13.96
Cát kết
4.8 – 28.28
Đá phấn
7.7 – 37.2
Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí
Nhập môn Dầu khí Trang - 6 -
Biết được lỗ hổng ở lỗ khoan người ta có thể xác định được mức độ mất dung dịch và
trên cơ sở đó đề ra những biện pháp khắc phục phù hợp.
Có bốn loại thành hệ dễ dẫn tới hiện tượng mất dung dịch khoan:
1) Thành hệ có khe nứt tự nhiên
Trong một số trường hợp, các khe nứt tự nhiên không có tính thấm ở điều kiện thường.
Tuy nhiên, khi áp suất đạt giới han các khe nứt sẽ mở và gây hiện tượng mất dung dịch. Khi khe
nứt đ
ã m
ở, dung dịch đi vào khe nứt với lưu lượng lớn sẽ làm rộng thêm khe nứt. Măc dù sau đó
áp suất giảm, khe nứt có thể không đóng lại hoàn toàn và tiếp tục gây mất dung dịch.
Hình 3. Thành hệ có khe nứt tự nhiên
Khắc phục:

 Duy trì tỷ trọng dung dịch ở mức tối thiểu.
 Trong một vài trường hợp, dùng chất phụ gia tăng độ nhớt hoặc nước có thể
làm giảm thiểu hiện tượng mất dung dịch.
2) Thành hệ dễ tạo khe nứt
Nguyên nhân mất dung dịch ở loại thành hệ này chủ yếu do gia tăng áp suất đột ngột ở
đáy giếng. Các mảnh cắt tích tụ hoặc sét trương nở có thể bịt kín hoặc thu hẹp khoảng không
vành xuyến, gây gia áp tại đáy giếng.
Khắc phục:
 Kiểm soát thao tác khoan chặt chẽ để tránh gia áp khi nâng hạ bộ khoan cụ
 Khi phát hiện mất dung dịch phải ngừng khoan và chờ (6-12 giờ)
 Sau đó tiến hành khoan lại cẩn thận
Trong nhiều trường hợp, thành hệ dễ tạo khe nứt khi đã “no” dung dịch sẽ trở nên vững
chắc hơn, có thể dùng dung dịch có tỷ trọng lớn mà không bị mất dung dịch nữa
3) Thành hệ có hang động karstơ và khe nứt mở
Hang động karstơ h
ình thành do s
ự hòa tan của đá vôi, đá phấn, thạch cao, dolomite, đá
hoa, … dưới tác dụng của nước. Đôi khi hang karstơ có kích thước rất lớn chứa nước, các vạt
liệu xốp hoặc rỗng hoàn toàn.
Hang karstơ có thể dự đoán trước nhờ tài liệu địa chất khu vực.
Khi khoan vào hang karstơ , mất dung dịch xảy ra đột ngột và có thể kèm theo hiện tượng
“sụt” cần khoan, sụt lở và phun trào lên bề mặt
Khắc phục:
 Ngừng bơm dung dịch khỏi vành xuyến, bổ sung liên tục lưu lượng nhỏ dung
dịch vào vành xuyến-chế độ khoan không tuần hoàn dung dịch (khoan mù).
 Bơm nước vào cần khoan để làm mát chòong và
đ
ẩy hạt cắt vào lỗ hổng.
 Khi khoan tới đá cứng, tiến hành chống ống và trám xi măng chân đế, sau đó
trám xi măng bên trên vùng mất dung dịch.

Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí
Nhập môn Dầu khí Trang - 7 -
4) Thành hệ gần bề mặt, chứa nhiều hạt thô và có độ thấm cao.
Thành hệ này thường có dị thường áp
suất, độ thấm thay đổi đáng kể. Theo kinh
nghiệm, để dung dịch đi qua th
ì
đ
ộ mở của
thành hệ phải lớn hơn ba lần đường kính hạt
lớn nhất chiếm đa số trong dung dịch.
Hình 4. Thành hệ chứa chứa
nhiều hạt thô và độ thấm cao
Khắc phục:
 Giảm tỷ trọng dung dịch đến mức tối thiểu, có thể dùng dầu.
 Dùng lưới rây cỡ nhỏ để giảm lượng hạt rắn kích thước lớn trong dung dịch.
 Nếu tỷ trọng của dung dịch không thể giảm được nữa mà hiện tượng mất dung
dịch vẫn tiếp tục thì có thể tăng độ nhớt của dung dịch bằng vôi hoặc xi măng.
2.2 Nguyên nhân về quy trình kỹ thuật
Các nguyên nhân về quy trình kỹ thuật là tất cả các hiện tượng có thể dẫn đến sự gia tăng
áp lực đối với các lớp đất đá khoan qua. Khác với nguyên nhân địa chất, nguyên nhân về quy
trình kỹ thuật có thể tránh được bằng cách quan sát, kiểm tra chế độ kỹ thuật khoan
2.2.1 Khối lượng và chất lượng dung dịch không hợp lý.
Lượng dung dịch quá ít sẽ không đưa hết được mùn khoan lên mặt đất, tỷ trọng dung
dịch tăng lên do lẫn nhiều mùn khoan, làm tăng áp suất thủy t
ĩnh tĩnh, nghĩa là càng tăng kh
ả
năng mất dung dịch.
Chất lượng dung dịch không thích hợp sẽ làm tăng khả năng mất dung dich. Các thông số
của dung dịch như tỷ trọng, độ nhớt, ứng suất trượt t

ĩnh n
ếu không phù hợp sẽ làm tăng áp suất
thủy t
ĩnh v
à gây
mất dung dịch.
2.2.2 Chế độ khoan không hợp lý
Nếu tăng tốc độ quay của dụng cụ phá đá th
ì mùn khoan s
ẽ càng nhiều, đồng thời chúng
phải được đưa lên mặt đất nhanh hơn. Do đó, phải tăng lưu lượng dung dich bằng cách tăng công
suất của máy bơm. Áp lực gia tăng từ máy bơm sẽ truyền xuống lỗ khoan tạo nhên áp suất dư
gây mất dung dịch.
2.2.3 Sai sót trong nâng thả bộ khoan cụ
Hạ bộ khoan cụ quá nhanh sẽ gây ra gia áp tại đáy giếng. Cột dung dịch trong lỗ khoan
dâng lên c
ũng làm tăng áp su
ất thủy t
ĩnh gây m
ất dung dịch.
Nâng bộ khoan cụ lên đột ngột gây sụt áp tại đáy giếng. Chênh lệch áp suất cục bộ gây
sụt lở, tạo điều kiện cho hiện tượng mất dung dịch.
3. Phân loại mức độ mất dung dịch
3.1 Tiêu chí phân loại
Chưa có một tiêu chí thống nhất để phân loại mức độ mất dung dịch. Tuy nhiên, mức độ
mất dung dịch được đánh giá dựa trên các nguyên tắc:
Khả năng thấm qua của vỉa, điều kiện thế nằm, cấu tạo và áp suất của vỉa
Các yếu tố làm tăng áp suất thủy t
ĩnh c
ủa cột dung dịch

Từ đó, người ta đưa ra các phương pháp để phân loại mức độ mất dung dịch:
Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí
Nhập môn Dầu khí Trang - 8 -
 Căn cứ vào lượng dung dịch tràn ra miệng lỗ khoan
 Đo mực dung dịch trong lỗ khoan
 Tính toán hệ số mất dung dịch
Một phương pháp phổ biến để đo mực dung dịch trong lỗ khoan là dùng dụng cụ đo bằng
điện, có độ chính xác khoảng 5cm. Theo phương pháp này, sự thay đổi mực nước được báo hiệu
bằng bóng điện hay volt kế. Thả dụng cụ đo xuống lỗ khoan, khi dụng cụ tiếp xúc với dung dịch
qua “cửa sổ” thì mạch điện xem như được khép kín, bóng điện sẽ sáng lên hay kim volt kế sẽ
chuyển động.
Nhìn trên bảng ghi của dụng cụ, ta xác định được mực dung dịch trong lỗ khoan.
Hình 5. Sơ đồ và dụng cụ xác định mực dung dịch trong lỗ khoan
3.2. Phân loại
Trên cơ sở thí nghiệm các vùng mất dung dịch trong lỗ khoan thăm d
ò , ngư
ời ta chia mức
độ mất dung dịch thành bốn nhóm:
Mức
độ
Mất dung dịch
từng phần
Mất dung dịch
mạnh
Mất dung dịch hoàn
toàn
Mất dung dịch
tai nạn
Tốc
độ Q

1 – 5 m
3
/ h
5 – 10 m
3
/h
10 - 15 m
3
/h
> 15 m
3
/h
Hoặc theo hai công ty MI SWACO và DMC, mức độ mất dung dịch được phân loại:
Mức độ
Mất dung dịch rò rỉ
Mất dung dịch từng
phần
Mất dung dịch hoàn
toàn
Tốc độ Q
< 2 m
3
/h
2 – 45 m
3
/h
> 45 m
3
/h
Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí

Nhập môn Dầu khí Trang - 8 -
 Căn cứ vào lượng dung dịch tràn ra miệng lỗ khoan
 Đo mực dung dịch trong lỗ khoan
 Tính toán hệ số mất dung dịch
Một phương pháp phổ biến để đo mực dung dịch trong lỗ khoan là dùng dụng cụ đo bằng
điện, có độ chính xác khoảng 5cm. Theo phương pháp này, sự thay đổi mực nước được báo hiệu
bằng bóng điện hay volt kế. Thả dụng cụ đo xuống lỗ khoan, khi dụng cụ tiếp xúc với dung dịch
qua “cửa sổ” thì mạch điện xem như được khép kín, bóng điện sẽ sáng lên hay kim volt kế sẽ
chuyển động.
Nhìn trên bảng ghi của dụng cụ, ta xác định được mực dung dịch trong lỗ khoan.
Hình 5. Sơ đồ và dụng cụ xác định mực dung dịch trong lỗ khoan
3.2. Phân loại
Trên cơ sở thí nghiệm các vùng mất dung dịch trong lỗ khoan thăm d
ò , ngư
ời ta chia mức
độ mất dung dịch thành bốn nhóm:
Mức
độ
Mất dung dịch
từng phần
Mất dung dịch
mạnh
Mất dung dịch hoàn
toàn
Mất dung dịch
tai nạn
Tốc
độ Q
1 – 5 m
3

/ h
5 – 10 m
3
/h
10 - 15 m
3
/h
> 15 m
3
/h
Hoặc theo hai công ty MI SWACO và DMC, mức độ mất dung dịch được phân loại:
Mức độ
Mất dung dịch rò rỉ
Mất dung dịch từng
phần
Mất dung dịch hoàn
toàn
Tốc độ Q
< 2 m
3
/h
2 – 45 m
3
/h
> 45 m
3
/h
Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí
Nhập môn Dầu khí Trang - 8 -
 Căn cứ vào lượng dung dịch tràn ra miệng lỗ khoan

 Đo mực dung dịch trong lỗ khoan
 Tính toán hệ số mất dung dịch
Một phương pháp phổ biến để đo mực dung dịch trong lỗ khoan là dùng dụng cụ đo bằng
điện, có độ chính xác khoảng 5cm. Theo phương pháp này, sự thay đổi mực nước được báo hiệu
bằng bóng điện hay volt kế. Thả dụng cụ đo xuống lỗ khoan, khi dụng cụ tiếp xúc với dung dịch
qua “cửa sổ” thì mạch điện xem như được khép kín, bóng điện sẽ sáng lên hay kim volt kế sẽ
chuyển động.
Nhìn trên bảng ghi của dụng cụ, ta xác định được mực dung dịch trong lỗ khoan.
Hình 5. Sơ đồ và dụng cụ xác định mực dung dịch trong lỗ khoan
3.2. Phân loại
Trên cơ sở thí nghiệm các vùng mất dung dịch trong lỗ khoan thăm d
ò , ngư
ời ta chia mức
độ mất dung dịch thành bốn nhóm:
Mức
độ
Mất dung dịch
từng phần
Mất dung dịch
mạnh
Mất dung dịch hoàn
toàn
Mất dung dịch
tai nạn
Tốc
độ Q
1 – 5 m
3
/ h
5 – 10 m

3
/h
10 - 15 m
3
/h
> 15 m
3
/h
Hoặc theo hai công ty MI SWACO và DMC, mức độ mất dung dịch được phân loại:
Mức độ
Mất dung dịch rò rỉ
Mất dung dịch từng
phần
Mất dung dịch hoàn
toàn
Tốc độ Q
< 2 m
3
/h
2 – 45 m
3
/h
> 45 m
3
/h
Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí
Nhập môn Dầu khí Trang - 9 -
4. Tác hại của hiện tượng mất dung dịch khoan
Có thể nói rằng, mất dung dịch khoan là hiện tượng phổ biến ở hầu hết các giếng khoan
dầu khí. Tùy theo mức độ nghiêm trọng của nó mà hậu quả có thể rất lớn, ảnh hưởng không nhỏ

đến toàn bộ quá trình khai thác.
4.1 Tốn kém chi phí khắc phục.
Trong toàn bộ chi phí khoan một giếng, có khoảng 5% thuộc về dung dịch khoan. Nếu
hiện tượng mất dung dịch khoan xảy ra, đặc biệt là ở mức độ mất dung dịch hoàn toàn thì chẳng
những 5% chi phí của dung dịch khoan bị mất mà hậu quả nghiêm trọng do nó để lại là không
lường được. Đất đá và các chất hóa học khác trong mùn khoan làm nhiễm bẩn thành giếng, bịt
kín những khe hở không cho dầu chảy vào vỉa. Khắc phục hiện tượng này thật sự tốn kém và
khó khăn.
4.2 Ngưng trệ quá trình khoan
Khi phát hiện mất dung dịch khoan, quá trình khoan có tuần hoàn dung dịch bị ngưng trệ
để kiểm soát và chống mất dung dịch. Thời gian ngưng trệ này kéo theo nhiều hậu quả, mà tiêu
biểu là tổn thất chi phí.
4.3 Các rủi ro kèm theo.
4.3.1 Sập lở thành giếng khoan
Áp suất thủy t
ĩnh gi
ảm khi mất dung dịch khoan tạo ra sự chênh áp lớn. Các lớp đất đá
phía trên vùng mất dung dịch có nguy cơ sập lở cao, phá hủy thành giếng.
4.3.2 Hiện tượng phun trào lên bề mặt
Khi sự chênh áp xảy ra, cụ thể là áp suất vỉa > áp suất thủy t
ĩnh, hi
ện tượng phun trào lên
bề mặt là khó tránh khỏi, đăc biệt khi khoan gặp phải các túi khí lớn. Hiện tượng phun trào lên
bề mặt có thể gây cháy nổ cả hệ thống giàn khoan rất nguy hiểm.
4.4 Ô nhiễm môi trường.
Các hậu quả lên môi trường do hiện tượng mất dung dịch khoan là không thể tránh khỏi
khi hàng loạt chất hóa học được thất thoát ra môi trường bên ngoài, cả trong các lớp đất đá và
trên bề mặt.
Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí
Nhập môn Dầu khí Trang - 10 -

5. Biện pháp khắc phục hiện tượng mất dung dịch
Về nguyên tắc để chống hiện tượng mất dung dịch khoan, người ta phải cân bằng trở lại
áp suất thủy tĩnh và áp suất vỉa, đồng thời gia cố thành giếng nơi xảy ra hiện tượng mất dung
dịch. Tùy theo mức độ mất dung dịch mà áp dụng các biện pháp sau:
5.1 Chống mất dung dịch bằng dung dịch sét
Dung dịch sét được dùng để chống hiện tượng mất dung dịch trong trường hợp khoan
qua các lớp đất đá có độ rỗng và khe nứt nhỏ, có thể xảy ra hiện tượng mất dung dịch yếu.
Giả sử tại một lỗ khoan xảy ra hiện tượng mất dung dịch tại độ sâu H
1
. Mực dung dịch
trong lỗ khoan sẽ hạ xuống tại độ sâu H
2
. Khi áp suất vỉa cân bằng với áp suất thủy t
ĩnh thì áp
suất vỉa ở vùng mất dung dịch là:
= ( − )
Trong đó là tỷ trọng của dung dịch đang sử dụng.
Để không xảy ra hiện tượng mất dung dịch ta phải sử dụng một dung dịch có tỷ trọng
sao cho khi trong lỗ khoan đầy dung dịch, áp suất thủy t
ĩnh cân b
ằng áp suất vỉa ở vùng mất
dung dịch.
=
Từ đó suy ra: ( − )=
= (1 − / )
Ngoài các chất hóa học dùng để gia công dung dịch người ta còn sử dụng các chất để
giảm kích thước các khe nứt gọi là chất lấp đầy.
Hình 6. Chất lấp đầy
5.2 Chống mất dung dịch bằng gel xi-măng.
Khi gặp hiện tượng mất dung dịch trung bình thì dung dịch sét thường hay đặc biệt c

ũng
không thể khắc phục được. Cần một loại dung dịch có thể bịt kín khe nứt khi đi qua, cụ thể dung
dịch phải thỏa mãn hai yêu cầu:
 Có cấu trúc, có độ chảy tỏa để bịt kín các khe nứt.
 Có thời gian ngưng kết ban đầu xác định.
Để thỏa mãn các yêu cầu trên, người ta điều chế dung dịch xi-măng trong dung dịch sét,
hỗn hợp như vậy gọi là gel xi-măng. Gel xi-măng có cấu trúc và thời gian ngưng kết ban đầu có
thể điều chỉnh được tùy theo tỷ lệ các thành phần trong chúng.
Thông thường, 1 m
3
gel xi-măng gồm 500-900 kg xi-măng và 700-800 lit dung dịch sét
có độ nhớt 26-27s.
Theo kinh nghiệm thực tế, trước khi bơm gel xi-măng, nên khoan sâu 10-15m quá vùng
mất dung dịch. Mặt khác phải kéo dụng cụ khoan lên cách vùng mất dung dịch 20-25m để làm
giảm chiều cao cột dung dịch trong lỗ khoan, giảm áp suất thủy t
ĩnh đ
ể gel xi-măng không đi
vào hết vỉa, chất lượng đổ gel xi-măng đảm bảo hơn.
Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí
Nhập môn Dầu khí Trang - 11 -
Hình 7. Chống mất dung dịch bằng gel xi-măng
5.3 Chống mất dung dịch bằng hỗn hợp đông nhanh
Khi mất dung dịch mạnh một cách tai nạn, mực dung dịch ở gần đáy lỗ khoan, trong lỗ
khoan hầu như không có dung dịch thì dùng gel xi-măng c
ũng không có k
ết quả. Trường hợp
này phải dùng một hỗn hợp sao cho khi đi vào khe nứt, kênh rãnh mất nước thì
đông đ
ặc lại
ngay.

Hiện nay người ta thường dùng các hỗn hợp đông nhanh, thành phần chủ yếu là xi-măng,
ngoài ra còn có các chất phụ gia khác.
Tùy theo điều kiện của từng lỗ khoan mà lựa chọn thành phần tỷ lệ thích hợp, sao cho khi
bơm hỗn hợp đông nhanh vào vùng mất dung dịch, chúng không bị đông lại ngay trong cần
khoan do thời gian ngưng kết ban đầu quá ngắn và cũng không bị mất bào vỉa di thời gian ngưng
kết quá dài.
Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí
Nhập môn Dầu khí Trang - 12 -
KẾT LUẬN
Trong khuôn khổ giới hạn của bài báo cáo chuyên đề, chúng tôi đ
ã c
ố gắng đề cập một
cách bao quát nhất nhưng c
ũng l
à nh
ững vấn đề then chốt của hiện tượng mất dung dịch khoan
trong công tác khoan dầu khí. Trong đó, chúng tôi đ
ã đưa ra khái ni
ệm dung dịch khoan, những
cách phân loại dung dịch khoan cơ bản và chức năng của dung dịch khoan, đặc biệt nhấn mạnh
những chức năng liên quan đến vấn đề mất dung dịch khoan. Ở trọng tâm của bài báo cáo, chúng
tôi đề cập đến hiện tượng mất dung dịch khoan, từ nguyên nhân, phân loại mức độ đến cách
khắc phục cụ thể đối với từng trường hợp.
Chúng tôi mong muốn bài báo cáo chuyên đề này có thể là một nguồn tài liệu hữu ích
trong quá trình học tập của các bạn sinh viên Dầu khí, nhất là các kỹ sư khoan – khai thác trong
tương lai.
Để hoàn thiện và phát triển chuyên đề này, một lần nữa mong sự đóng góp của quý thầy cô
và các bạn.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn.
Báo cáo chuyên đề: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan Dầu khí

Nhập môn Dầu khí Trang - 13 -
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Đỗ Minh Triết, 2002, Dung dịch khoan – xi-măng, Đại học Bách Khoa, TP. Hồ
Chí Minh
2. Lê Phước Hảo, 2006, Cơ sở khoan và khai thác Dầu khí, Nhà xuất bản Đại học
Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
3. Lê Phước Hảo, 2013, Bài giảng Nhập môn Dầu khí, Đại học Dầu khí Việt Nam
4. Trần Khắc Hợp, Tham luận: Vấn đề mất dung dịch khoan trong công tác khoan
Dầu khí, Công ty DMC WS