Bài giảng Dung dịch khoan – ximăng: Chương 3 - Đỗ Hữu Minh Triết - Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b>CH</b>

<b>ƯƠ</b>

<b>NG 3</b>

<b>GIA CƠNG HĨA H</b>

<b>Ọ</b>

<b>C </b>

<b>DUNG D</b>

<b>Ị</b>

<b>CH SÉT</b>

<b>GEOPET</b>

3-2 <i>Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết</i>

<b>N</b>

<b>Ộ</b>

<b>I DUNG</b>

<b>I. M</b>

<b>Ụ</b>

<b>C </b>

<b>Đ</b>

<b>ÍCH VÀ U C</b>

<b>Ầ</b>

<b>U GIA CƠNG HĨA H</b>

<b>Ọ</b>

<b>C</b>

<b>II. GIA CƠNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T </b>

<b>Đ</b>

<b>I</b>

<b>Ệ</b>

<b>N PHÂN</b>

<b>III. GIA CƠNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T KEO B</b>

<b>Ả</b>

<b>O V</b>

<b>Ệ</b>

<b>IV. </b>

<b>Đ</b>

<b>I</b>

<b>Ề</b>

<b>U CH</b>

<b>Ỉ</b>

<b>NH TÍNH CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T C</b>

<b>Ủ</b>

<b>A DUNG D</b>

<b>Ị</b>

<b>CH</b>

<b>V. NGUN T</b>

<b>Ắ</b>

<b>C GIA CƠNG HĨA H</b>

<b>Ọ</b>

<b>C DUNG D</b>

<b>Ị</b>

<b>CH SÉT</b>

<b>GEOPET</b>

<b>I. M</b>

<b>Ụ</b>

<b>C </b>

<b>Đ</b>

<b>ÍCH VÀ YÊU C</b>

<b>Ầ</b>

<b>U </b>

<b>GIA CƠNG HĨA H</b>

<b>Ọ</b>

<b>C</b>

<b>1.1. M</b>

<b>ụ</b>

<b>c </b>

<b>đ</b>

<b>ích cơng tác gia cơng hóa h</b>

<b>ọ</b>

<b>c</b>

<b>Gia cơng hóa học dung dịch sét nhằm:</b>

9 Tạo ra dung dịch có các thơng sốthích hợp với từng điều kiện địa chất.
9 Khơi phục các tính chất của dung dịch đã bịmất đi trong quá trình khoan

dưới tác dụng của đất đá hịa tan, nước khống và các yếu tốkhác; đảm
bảo thỏa mãn các yêu cầu của các công tác thiết kếchếđộkhoan.
9 Tạo cho dung dịch những tính chất đặc biệt khi cần thiết, ví dụkhi khoan

qua các tầng sập lở, trương nởmạnh, mất nước nặng nề...

<i>Sởdĩđạt được các mục đích trên là do các tính chất hóa học, các chất </i>
<i>phụgia và nồng độcủa chúng tạo nên các phản ứng hóa học trong dung </i>
<i>dịch làm thay đổi các tính chất của dung dịch ban đầu.</i>

<b>GEOPET</b>

<b>I. M</b>

<b>Ụ</b>

<b>C </b>

<b>Đ</b>

<b>ÍCH VÀ YÊU C</b>

<b>Ầ</b>

<b>U </b>

<b>GIA CƠNG HĨA H</b>

<b>Ọ</b>

<b>C</b>

<b>1.2. u c</b>

<b>ầ</b>

<b>u gia cơng hóa h</b>

<b>ọ</b>

<b>c dung d</b>

<b>ị</b>

<b>ch</b>

<b>Bao gồm 4 yêu cầu sau:</b>

9 Độnhớt của dung dịch dù được gia công bằng các chất phụgia khác
nhau đều phải phù hợp với độnhớt đã được chọn trước.

9 Bằng mọi cách phải đạt được các thông sốyêu cầu của dung dịch với
lượng tiêu hao chất phụgia ít nhất (phụgia thừa: khơng kinh tếvàảnh
hưởng đến việc điều chỉnh các thông sốkhác của dung dịch).

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

<b>GEOPET</b>

3-5 <i>Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết</i>

<b>I. M</b>

<b>Ụ</b>

<b>C </b>

<b>Đ</b>

<b>ÍCH VÀ YÊU C</b>

<b>Ầ</b>

<b>U </b>

<b>GIA CƠNG HĨA H</b>

<b>Ọ</b>

<b>C</b>

Thời gian giữa 2 lần đo kiểm tra thông sốdung dịch:

4
0,5
0,5
0,5
4
4
8

4
2
2
4
4
Độthải nước (B)

Ứng suất trượt tĩnh (θ)
Tỉtrọng (γ)

Độnhớt quy ước (T)

Hàm lượng cát (Π)
Nhiệt độ(to₎

Phức tạp
Bình thường

Khoảng thời gian giữa 2 lần đo (giờ)
Thông số

<b>GEOPET</b>

3-6 <i>Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết</i>

<b>I. M</b>

<b>Ụ</b>

<b>C </b>

<b>Đ</b>

<b>ÍCH VÀ U C</b>

<b>Ầ</b>

<b>U </b>

<b>GIA CƠNG HĨA H</b>

<b>Ọ</b>

<b>C</b>

<b>Phân lo</b>

<b>ạ</b>

<b>i các ch</b>

<b>ấ</b>

<b>t ph</b>

<b>ụ</b>

<b>gia</b>

ƒ <b>Theo tính tan:</b>hịa tan và khơng hịa tan; hịa tan trong chất lỏng hữu cơ
ƒ <b>Theo độbền muối:</b>không bền, bền trung bình, bền

ƒ <b>Theo khả năng chịu nhiệt:</b>chịu nhiệt và khơng chịu nhiệt.

ƒ <b>Theo cơng dụng:</b>chất giảm độthốt nước, chất giảm độnhớt, chất tạo
cấu trúc, chất tạo bọt hoặc khửbọt, chất bơi trơn,…

Tính chất của chất phụ gia thay đổi tùy theo điều kiện và nồng độsửdụng.
3 nhóm chất phụgia chính:

ƒ Các chất điện phân

ƒ Các chất keo bảo vệ(các chất ổn định)
ƒ Các chất với công dụng đặc biệt

<b>GEOPET</b>

3-7 <i>Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết</i>

<b>II. GIA CÔNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T </b>

<b>Đ</b>

<b>I</b>

<b>Ệ</b>

<b>N PHÂN</b>

Các chất điện phân là những chất vơ cơ khi hịa tan trong nước thì phân ly ra
các ion âm (anion) và ion dương (cation).

Các chất điện phân hoạt động và gây ảnh hưởng trong dung dịch theo
nguyên tắc chung như sau:

ƒ Các cation của chất phản ứng sẽthay thếcác cation liên kết các hạt sét (H+_,
Ca2+_{, Al}3+_{), phá vỡ}_{mối liên kết này, gây hiện tượng phân chia nhỏ}_{các hạt sét}
→mức độphân tán của dung dịch sét tăng. Với một nồng độnhất định, các
cation của chất phản ứng cịn có khả năng tạo nên một lớp vỏbảo vệdày và
bền xung quanh mỗi hạt keo, làm cho tính chất keo của dung dịch tốt hơn.
ƒ Các anion của chất phản ứng sẽkết hợp với các cation của khoáng vật sét

vừa được giải phóng. Sựkết hợp này thường gây kết tủa →sẽtránh được
những ảnh hưởng xấu do các ion mới được giải phóng gây ra (thường làm
<i>giảm tính keo và độ ổn định của dung dịch). Khi dung dịch được giữ ở</i>trạng
thái keo thì hàng loạt những thơng sốcủa nó được cải thiện.

<b>GEOPET</b>

3-8 <i>Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết</i>

<b>II. GIA CƠNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T </b>

<b>Đ</b>

<b>I</b>

<b>Ệ</b>

<b>N PHÂN</b>

Các ch

ấ

t

đ

i

ệ

n phân

đ

i

ể

n hình trong gia công dung d

ị

ch sét:

1. Na

₂

CO

₃

(xô

đ

a)

2. NaOH (xút)

3. Na

₂

O

_n

SiO

₂

(th

ủ

y tinh l

ỏ

ng)

4. Na

₃

PO

₄

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

<b>GEOPET</b>

3-9 <i>Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết</i>

<b>II. GIA CÔNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T </b>

<b>Đ</b>

<b>I</b>

<b>Ệ</b>

<b>N PHÂN</b>

<b>2.1. Natri cacbonat (Na</b>

<b>₂</b>

<b>CO</b>

<b>₃</b>

<b> - xô</b>

<b>đ</b>

<b>a)</b>

Là chất bột mịn màu trắng đến xám, hút ẩm, dễ hòa tan trong nước, do đó
cần được bảo quản ở nơi khơ ráo.

Trong dung dịch: Na₂CO₃→2Na+_{+ CO}
3

2-Các ion Na+_{thay th}_ế_{các ion H}+_{, Ca}2+_{, Al}3+_{có trong khoáng v}_ậ_{t sét, chia nh}_ỏ

các hạt sét và bám quanh chúng tạo nên lớp vỏbảo vệchắc chắn. Các ion

CO₃2-_s_ẽ_k_ế_{t h}_ợ_{p v}_ớ_{i các ion H}+_{, Ca}2+_{, Al}3+_v_ừ_a_đượ_{c gi}_ả_{i phóng t}_ạ_{o thành}

chất kết tủa lắng xuống. Ví dụ: CO₃2-_{+ Ca}2+_{= CaCO}
3↓

<i>Tác dụng:</i> - nồng độthấp: làm giảm độthải nước và độdày vỏsét.
- nồng độcao: làm tăng độnhớt vàứng suất trượt tĩnh.
Ngồi ra Na₂CO₃cịn dùng đểgiảm độcứng của nước.

<b>GEOPET</b>

3-10 <i>Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết</i>

<b>II. GIA CÔNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T </b>

<b>Đ</b>

<b>I</b>

<b>Ệ</b>

<b>N PHÂN</b>

<b>Chú ý v</b>

<b>ề</b>

<b>n</b>

<b>ồ</b>

<b>ng </b>

<b>độ</b>

<b>Na</b>

<b>₂</b>

<b>CO</b>

<b>₃</b>

ƒ 1 - 1,5% : độthải nước và độdày của dung dịch sét giảm nhanh,
(B = 10 cm3_/30'),_{độ ổ}_n_đị_{nh và}_độ_{keo t}_ă_ng.

ƒ 3 - 3,5% : ứng suất trượt tĩnh và độnhớt tăng lên cực đại
(Tmax = 38 – 40 s, Qmax = 50 mg/cm3₎

ƒ 3,5% : các hạt sét sẽtách ra khỏi dung dịch, chất lượng của dung
dịch sẽxấu đi (độlắng ngày đêm tăng, độkeo và tính ổn định giảm, độ
thải nước và độdày vỏsét tăng...)

ƒ > 3,5% : lớp vỏbịphá hủy hồn tồn, khơng cịn khả năng bảo vệ
nữa, dung dịch không tồn tại ởtrạng thái keo.

<b>(Nồng độ1% nghĩa là</b><i><b>1 kg chất phản ứng pha vào 100 lít dung </b></i>
<i><b>dịch</b></i><b>, là nồng độ quy ước dùng cho tất cảcác chất điện phân)</b>

<b>GEOPET</b>

<b>II. GIA CÔNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T </b>

<b>Đ</b>

<b>I</b>

<b>Ệ</b>

<b>N PHÂN</b>

<b>2.2. Xút </b>

<b>ă</b>

<b>n da (NaOH)</b>

Chất kiềm màu trắng, có thể ởdạng rắn hay lỏng và được chứa trong bao
cách ẩm và bảo quản ở nơi khơ ráo. Đểngồi trời xút hút ẩm và bịchảy ra.
Khối lượng riêng của xút rắn là 2,13 g/cm3_._Ả_{nh h}_ưở_{ng c}_ủ_{a xút}_đố_{i v}_ớ_{i dung}

dịch sét <b>tương tự như xôđa</b>, nhưng không tạo thành chất kết tủa.
NaOH rất dễhấp phụtrên thành lỗkhoan làm đất đáởthành lỗkhoan kém
ổn định và chất lượng dung dịch giảm.

<b>GEOPET</b>

<b>II. GIA CÔNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T </b>

<b>Đ</b>

<b>I</b>

<b>Ệ</b>

<b>N PHÂN</b>

<b>2.3. Th</b>

<b>ủ</b>

<b>y tinh l</b>

<b>ỏ</b>

<b>ng (Na</b>

<b>₂</b>

<b>O</b>

<b>_n</b>

<b>SiO</b>

<b>₂</b>

<b>) </b>

<i>(trong kỹthuật khoan thường dùng n = 2,4 – 3)</i>

Dạng chất lỏng sệt (ρ= 1,36 - 1,5 g/cm3_{), d}_ễ_b_ị_h_ỏ_{ng d}_ướ_{i tác d}_ụ_{ng c}_ủ_{a khí}

CO₂và bịđông cứng ởnhiệt độto_{= 0}o_{C. C}_ầ_{n b}_ả_{o qu}_ả_{n th}_ủ_{y tinh l}_ỏ_{ng trong}

thùng kín và để nơi ấm áp.

Ảnh hưởng chủyếu của thủy tinh lỏng là<i><b>t</b><b>ă</b><b>ng </b><b>ứ</b><b>ng su</b><b>ấ</b><b>t tr</b><b>ượ</b><b>t t</b><b>ĩ</b><b>nh </b></i><b>và</b><i><b>độ</b></i>

<i><b>nh</b><b>ớ</b><b>t</b></i>của dung dịch. Dung dịch như vậy được dùng đểrửa lỗkhoan trong
những tầng mất nước. Ngoài ra thủy tinh lỏng cịn dùng đểpha chếhỗn hợp
đơng nhanh trám lỗkhoan.

Nồng độpha chếcủa thủy tinh lỏng:

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

<b>GEOPET</b>

3-13 <i>Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết</i>

<b>II. GIA CÔNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T </b>

<b>Đ</b>

<b>I</b>

<b>Ệ</b>

<b>N PHÂN</b>

<b>2.4. Natri ph</b>

<b>ố</b>

<b>t phát (Na</b>

<b>₃</b>

<b>PO</b>

<b>₄</b>

<b>) </b>

Natri phốt phát (Na₃PO₄) có dạng bột, màu trắng, dễ hịa tan trong nước. Nó
được chứa trong bao cách ẩm và bảo quản ở nơi khô ráo.

Ảnh hưởng của natri phốtphát và nồng độpha vào dung dịch sét tương tự
như Na2CO3. Nó cũng tạo thành các hợp chất kết tủa của Ca2+và Mg2+. Vì

thếNa₃PO₄được sửdụng chủyếu đểgiảm độcứng của nước.

Ngồi Na₃PO₄cịn nhiều loại phốt phát tổng hợp khác phức tạp hơn, ví dụ
tripơli phốt phat Na(Na₅P₃O₁₀), pirơphơtphat Na(Na₄P₂O₇) là dạng bột màu
trắng hòa tan tốt trong nước. Chúng được dùng chủyếu đểhạđộnhớt của
dung dịch (khi khoan qua những tầng sét dày) với nồng độpha chếkhông
lớn hơn 1,2%.

<b>GEOPET</b>

3-14 <i>Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết</i>

<b>II. GIA CÔNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T </b>

<b>Đ</b>

<b>I</b>

<b>Ệ</b>

<b>N PHÂN</b>

<b>2.5. Mu</b>

<b>ố</b>

<b>i </b>

<b>ă</b>

<b>n (NaCl)</b>

Muối ăn có tác dụng hạnhiệt độđóng băng của dung dịch.

Muối ăn cịn được dùng đểphịng ngừa sựđông tụcủa nước rửa khi khoan
trong những tầng vôi và những tầng đất đá acgilit, alêrôlit (nồng độ0,5 - 3%)
và để tăng ứng suất trượt tĩnh của dung dịch khi đã được xửlý bằng chất
keo bảo vệtùy theo từng trường hợp mà nồng độ thay đổi từ3 - 26%.
Ngồi các chất kểtrên, vơi sống, xi măng... cũng thuộc nhóm các chất điện
phân. Vơi sống được pha vào dung dịch trong trường hợp phải tăng nhanh
độnhớt của dung dịch mà khơng có cách nào khác. Xi măng cũng được sử
dụng như vôi sống để tăng độnhớt của dung dịch nhưng với nồng độ cao
hơn. Nhược điểm của xi măng là làm tăng tỷtrọng của dung dịch.

<b>GEOPET</b>

3-15 <i>Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết</i>

<b>III. GIA CÔNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T KEO B</b>

<b>Ả</b>

<b>O V</b>

<b>Ệ</b>

Khi trộn lẫn các chất hữu cơ với kiềm, trước tiên thành phần axit hữu cơ
chứa trong chúng tác dụng với kiềm, tạo thành một loại muối hữu cơ tương
ứng. Các muối hữu cơ này thường dễdàng hòa tan trong nước, tạo thành

dung dịch keo là những hạt rất nhỏbịbao bọc bởi lớp vỏbảo vệ, có khả
năng bám lên bềmặt các hạt sét, tạo nên lớp vỏbảo vệxung quanh mỗi hạt.
Do khả năng phân tán chia nhỏvà bám xung quanh các hạt sét tạo nên lớp
vỏbảo vệmà các chất keo bảo vệlàm cho các hạt sét khơng bịdính lại với
nhau, dung dịch được giữ ởtrạng thái keo tốt hơn. Qua nghiên cứu, người ta
thấy các chất keo bảo vệcó tác dụng giảm độthốt nước, độdày vỏsét và
tăng độ ổn định, độkeo của dung dịch.

<b>GEOPET</b>

3-16 <i>Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết</i>

<b>III. GIA CÔNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T KEO B</b>

<b>Ả</b>

<b>O V</b>

<b>Ệ</b>

Các ch

ấ

t keo b

ả

o v

ệ

đ

i

ể

n hình trong gia cơng dung d

ị

ch sét:

1. Ch

ấ

t ph

ả

n

ứ

ng ki

ề

m than nâu

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

<b>GEOPET</b>

3-17 <i>Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết</i>

<b>III. GIA CÔNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T KEO B</b>

<b>Ả</b>

<b>O V</b>

<b>Ệ</b>

<b>3.1. Ch</b>

<b>ấ</b>

<b>t ph</b>

<b>ả</b>

<b>n </b>

<b>ứ</b>

<b>ng ki</b>

<b>ề</b>

<b>m than nâu</b>

Kiềm than nâu (KTN) là hỗn hợp hóa học của dung dịch NaOH và than nâu.
Than nâu là một loại than có nguồn gốc hữu cơ, ởdạng bột màu nâu với kích
thước hạt từ3 - 5mm. Than nâu chứa axit hữu cơ tên làaxit humic.

Ởthểkhơ, than nâu có khối lượng 0,8 – 1kg/lít. Dung dịch axit humic ởtrong

kiềm là chất tạo keo và làm tốt chất lượng dung dịch.

Qua nghiên cứu và thửnghiệm, người ta thấy rằng thành phần muối hữu cơ
(humátnatri) do sựkết hợp giữa axit humic và kiềm tạo thành một chất háo
nước và có khả năng hoạt động trên bềmặt của các hạt sét.

<b>GEOPET</b>

3-18 <i>Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết</i>

<b>III. GIA CÔNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T KEO B</b>

<b>Ả</b>

<b>O V</b>

<b>Ệ</b>

Khi gia công dung dịch sét bằng chất phản ứng KTN, các hạt muối hữu cơ sẽ
bám lên bềmặt các hạt sét tạo thành lớp vỏbảo vệkhông cho các hạt sét
dính lại với nhau. Đồng thời làm cho độthải nước, độdày vỏsét, ứng suất
trượt tĩnh và độnhớt của dung dịch sét bịhạ, độ ổn định và độ keo tăng lên.
Thành phần của chất phản ứng kiềm than được biểu thịbằng hai chữsố, thí
dụ180: 20 có nghĩa là trong 1m3_ch_ấ_{t ph}_ả_n_ứ_{ng ki}_ề_{m than thì ch}_ứ_{a 180kg}

than nâu thô và 20kg xút.

Nếu sửdụng than nâu ẩm thì tính tốn khối lượng của nó theo thểkhơ bằng
cách nhân với đại lượng W là độ ẩm của than nâu (%). Thí dụ: 100kg than
nâu ẩm, với độ ẩm W = 30% thì tương ứng với 70kg than nâu khơ.

<b>GEOPET</b>

<b>III. GIA CƠNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T KEO B</b>

<b>Ả</b>

<b>O V</b>

<b>Ệ</b>

Nếu khơng có xút ăn da, có thểgia cơng chất phản ứng kiềm than bằng

xôđa. Khi đun sôi xơđa thì natri hyđrơxit và khí cacbonic được tạo thành theo
cơng thức:

Na

₂

CO

₃

+ H

₂

O = 2NaOH + CO

₂

↑

Khí CO₂bị bay đi, còn lại NaOH sẽtác dụng với than nâu nhưđã xét ở trên.
Như vậy đểđạt được khối lượng xút theo tính tốn, cần phải tốn xơđa lớn
hơn hai lần theo trọng lượng. Thí dụđểgia cơng 1m3_ch_ấ_{t ph}_ả_n_ứ_{ng ki}_ề_m

than với tỷlệ180:20, cần phải đổvào thùng trộn 40kg xôđa, 180kg than nâu
và đổđầy nước với nhiệt độ 85 đến 100o_{C. Khu}_ấ_{y tr}_ộ_{n và}_đ_{un sôi h}_ỗ_{n h}_ợ_p

khoảng 15 phút.

<b>GEOPET</b>

<b>III. GIA CÔNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T KEO B</b>

<b>Ả</b>

<b>O V</b>

<b>Ệ</b>

Ngồi cách gia cơng chất phản ứng kiềm than ởthểlỏng như trên, người ta
cịn có thểtạo nó dưới dạng bột nhão bằng cách tăng lượng than nâu, xút
lên hai, ba hoặc bốn lần và giảm lượng nước đi tùy theo độđặc của nó. Chất
phản ứng chếtạo dưới dạng bột nhão dễchuyên chở hơn và có thểtận dụng
được cảnhững thành phần còn lại..

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

<b>GEOPET</b>

3-21 <i>Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết</i>

<b>III. GIA CÔNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T KEO B</b>

<b>Ả</b>

<b>O V</b>

<b>Ệ</b>

Đểsản xuất dung dịch sét bằng chất phản ứng kiềm than, người ta cho trước
lượng chất phản ứng và nước lã vào thùng trộn, cho máy làm việc và đổđất
sét vào. Thời gian máy làm việc tùy thuộc dung tích của thùng trộn và yêu
cầu cụthểvềcác thông sốcủa dung dịch.

Nồng độpha chếvào dung dịch của các chất keo bảo vệđều được tính theo
lít/1m3_{dung d}_ị_{ch. N}_ồ_ng_độ_c_ụ_th_ể_ph_ả_{i xác}_đị_{nh b}_ằ_{ng th}_ự_{c nghi}_ệ_{m. V}_ớ_{i ch}_ấ_t

phản ứng kiềm than nâu, nồng độpha chế thường từ 150 đến 200 lít/1m3

dung dịch.

<b>GEOPET</b>

3-22 <i>Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết</i>

<b>III. GIA CÔNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T KEO B</b>

<b>Ả</b>

<b>O V</b>

<b>Ệ</b>

<b>3.2. Ch</b>

<b>ấ</b>

<b>t ph</b>

<b>ả</b>

<b>n </b>

<b>ứ</b>

<b>ng ki</b>

<b>ề</b>

<b>m than bùn</b>

Kiềm than bùn (KTB) là hỗn hợp hóa học của dung dịch xút và than bùn.
Than bùn là một loại than có nguồn gốc hữu cơ, màu nâu tối, ởdạng lớp
phân phiến với kích thước từ 2 đến 5cm. Ngoài đặc điểm cấu tạo, các đặc
tính khác của than bùn tương tự như than nâu.

Khi trộn lẫn than bùn với dung dịch xút cũng tạo thành muối hữu cơ (humát
natri). Sựhoạt động vàảnh hưởng của nó trong dung dịch nhưđã phân tích
trong chất kiềm than nâu. Đặc biệt do có đặc điểm cấu tạo riêng như trên nên
nó dễdàng làm tăng độnhớt của dung dịch sét.

<b>GEOPET</b>

3-23 <i>Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết</i>

<b>III. GIA CÔNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T KEO B</b>

<b>Ả</b>

<b>O V</b>

<b>Ệ</b>

Dung dịch gia công bằng chất phản ứng kiềm than bùn dùng đểrửa lỗkhoan
khi khoan trong tầng mất nước rửa rất tốt, vì nó có độthải nước nhỏ, độnhớt
cao. Ngoài ra, khi bịkhuấy trộn, những lớp than bùn phân phiến sẽchuyển
sang dạng sợi, có khả năng bịt kín các kẽnứt nhỏ. Dung dịch gia cơng bằng
chất phản ứng kiềm than có độthải nước nhỏnhất là 2 – 3 cm3_/30’.
Đểsản xuất 1m3_ch_ấ_{t ph}_ả_n_ứ_{ng ki}_ề_{m than bùn, chi phí v}_ậ_{t li}_ệ_{u và cách s}_ả_n

xuất nói chung cũng như khi sản xuất 1m3_ch_ấ_{t ph}_ả_n_ứ_{ng ki}_ề_{m than nâu,}

nhưng thành phần xút thường từ 20 đến 30 kg.

Nồng độpha chếcủa kiềm than bùn vào dung dịch cũng khoảng 150 đến
200 lít/1m3_.

<b>GEOPET</b>

3-24 <i>Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết</i>

<b>III. GIA CÔNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T KEO B</b>

<b>Ả</b>

<b>O V</b>

<b>Ệ</b>

<b>3.3. Axit lignosulfonit (bã r</b>

<b>ượ</b>

<b>u sunfit)</b>

Axit lignosulfonit có nhiều trong chất thải của cơng nghiệp thủy phân (công
nghiệp chếbiến giấy từgỗhoặc công nghiệp chếbiến rượu). Nó là một chất

lỏng sánh, màu nâu tối, tỷtrọng khoảng 1,2 - 1,3 g/cm3_{, ch}_ứ_{a kho}_ả_{ng 50%}

các chất khơ. Có khi người ta chếtạo chất này ởdạng đóng băng.

Axít hữu cơ là lignosulfonit, dễdàng chuyển sang dung dịch keo là chất hoạt
động bềmặt. Khi cho chất này vào môi trường kiềm (NaOH), axit lignosulfonit
tác dụng với kiềm, tạo thành muối của axit lignosulfonit có tác dụng làm ổn
định dung dịch.

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

<b>GEOPET</b>

3-25 <i>Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết</i>

<b>III. GIA CÔNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T KEO B</b>

<b>Ả</b>

<b>O V</b>

<b>Ệ</b>

Ảnh hưởng của chất phản ứng kiềm axít lignosulfonit đối với dung dịch sét
tương tự như kiềm than nâu và kiềm than bùn, nghĩa là làm giảm độthải
nước, độdày vỏsét, tăng độ ổn định v.v... nhưng với hiệu quảthấp hơn.
So với kiềm than nâu và kiềm than bùn thì chất này có những điểm khác cơ
bản sau đây:

– Khi có mặt các muối, chất phản ứng lignosulfonat không làm tăng mà tiếp tục
giảm độthải nước của dung dịch: giá trịnhỏnhất của độthải nước có thể đạt
được là 2 – 5 cm3_{/30’. Nhưng khả năng làm giảm độ}_{thải nước của chất phản}
ứng này cũng rất dễ thay đổi khi có sự thay đổi nồng độmuối như khi giảm bớt
hay tăng nồng độnày đều làm độthải nước dễdàng tăng lên.

– Chất phản ứng lignosulfonat luôn luôn tạo bọt khi chếtạo cũng như khi dùng
đểgia công dung dịch, làm bão hòa, hạkhối lượng riêng dung dịch và giảm
khả năng nạp đầy của máy bơm.

<b>GEOPET</b>

3-26 <i>Dung dịch khoan & ximăng – ĐỗHữu Minh Triết</i>

<b>III. GIA CÔNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T KEO B</b>

<b>Ả</b>

<b>O V</b>

<b>Ệ</b>

Với những đặc điểm vàảnh hưởng trên, lignosulfonat thường được sửdụng
đểgia công dung dịch bằng nước biển khi khoan qua các tầng chứa muối và
khi khoan vào các vỉa có áp suất thấp.

Dung dịch gia cơng bằng lignosulfonat có ưu điểm là khơng làm sét bị trương
nởkhi khoan qua. Trong những trường hợp đó, dung dịch có độnhớt giảm
xuống và lignosulfonat được coi là chất đểpha lỗng dung dịch.

Trình tựsản xuất chất phản ứng lignosulfonat như sau:

- Đổ nước nóng (70 đến 80o_C)_đế_{n 2/3 dung tích c}_ủ_{a thùng tr}_ộ_{n 1m}3_{, r}_ồ_i_đổ

380 kg axit lignosulfonit dạng những mảnh nhỏvào và cho máy làm việc.
- Sau 30 phút khuấy trộn, đổdung dịch xút (ρ= 1,18 g/cm3_{) theo l}_ượ_ng_đ_ã

tính tốn và đổ nước đến miệng thùng trộn.

<b>GEOPET</b>

<b>III. GIA CÔNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T KEO B</b>

<b>Ả</b>

<b>O V</b>

<b>Ệ</b>

- Khuấy trộn chất phản ứng thêm 15 đến 20 phút rồi mới đổvào thùng chứa
bằng kim loại hoặc bằng gỗ.

Đểgiảm hiện tượng tạo bọt, người ta đổvào lượng dầu rượu tạp thích hợp
từ 0,05 đến 0,3% theo thểtích.

Nếu axit lignosulfonit ởthểlỏng thì người ta sản xuất trực tiếp trong thùng
chứa bằng phương pháp thủcơng (khuấy bằng tay) và có thểsửdụng nước
có nhiệt độbình thường.

Xút được đổvào theo tính tốn từ45 - 60kg ởthểlỏng (nồng độ 50%).
Đểgiảm hiện tượng tạo bọt khi pha chất kiềm bã rượu sunfít vào dung dịch
sét, người ta có thểcho thêm một lượng dầu mỏ, dầu rượu tạp, dầu nhựa
cây, chất xúc tát đen trung tính v.v... với tỷlệ0,05% theo dung tích của nó.

<b>GEOPET</b>

<b>III. GIA CÔNG CÁC CH</b>

<b>Ấ</b>

<b>T KEO B</b>

<b>Ả</b>

<b>O V</b>

<b>Ệ</b>

Nồng độpha chếcủa chất lignosulfonat vào dung dịch sét từ 30 đến 150
kg/1m3_._Đị_{nh l}_ượ_{ng t}_ố_{t nh}_ấ_t_đượ_{c xác}_đị_{nh b}_ằ_{ng th}_ự_{c nghi}_ệ_m.

Ngồi các chất chủyếu trên, trong nhóm các chất keo bảo vệcòn nhiều chất
như: chất phản ứng kiềm kết hợp, tinh bột v.v...

</div>

<!--links-->