Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu lựa chọn vữa trám cho các giếng khoan dầu khí trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao bể Nam Côn Sơn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> <br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT<br /> <br /> TRƯƠNG HOÀI NAM<br /> <br /> NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN VỮA TRÁM<br /> CHO CÁC GIẾNG KHOAN DẦU KHÍ TRONG ĐIỀU KIỆN<br /> NHIỆT ĐỘ VÀ ÁP SUẤT CAO BỂ NAM CÔN SƠN<br /> <br /> LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT<br /> <br /> Hà Nội - 2015<br /> <br /> BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> <br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT<br /> <br /> TRƯƠNG HOÀI NAM<br /> <br /> NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN VỮA TRÁM<br /> CHO CÁC GIẾNG KHOAN DẦU KHÍ TRONG ĐIỀU KIỆN<br /> NHIÊT ĐỘ VÀ ÁP SUẤT CAO BỂ NAM CÔN SƠN<br /> <br /> Ngành: Kỹ thuật Dầu khí<br /> Mã số: 62.52.06.04<br /> <br /> LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT<br /> NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:<br /> <br /> 1. PGS.TS Trần Đình Kiên<br /> 2. TS Nguyễn Hữu Chinh<br /> <br /> Hà Nội - 2015<br /> <br /> i<br /> <br /> LỜI CAM ĐOAN<br /> <br /> Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số<br /> liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố<br /> trong bất cứ một công trình nào khác ở trong và ngoài nước.<br /> <br /> Tác giả luận án<br /> <br /> Trương Hoài Nam<br /> <br /> ii<br /> <br /> MỤC LỤC<br /> Trang<br /> LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................................i<br /> MỞ ĐẦU .............................................................................................................................1<br /> Chương 1. ĐẶC ĐIỂM NHIỆT ĐỘ VÀ ÁP SUẤT CAO TẠI BỂ NAM CÔN SƠN VÀ<br /> ẢNH HƯỞNG ĐỐI VỚI CÔNG TÁC TRÁM XI MĂNG GIẾNG KHOAN..........8<br /> 1.1 Đặc điểm địa tầng và trầm tích bể Nam Côn Sơn.......................................................... 8<br /> 1.2 Đặc điểm nhiệt độ và áp suất cao ở bể Nam Côn Sơn................................................. 12<br /> 1.2.1. Khái niệm về nhiệt độ và áp suất cao. ..............................................................12<br /> 1.2.2. Nhiệt độ và và áp suất cao ở bể Nam Côn Sơn..................................................14<br /> 1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất cao đến các tính chất của vữa và đá xi măng. ..... 19<br /> 1.4. Chất lượng trám xi măng các giếng khoan tại bể Nam Côn Sơn................................. 27<br /> 1.5. Các công trình nghiên cứu về xi măng trám giếng khoan nhiệt độ và áp suất cao......30<br /> 1.5.1. Các công trình nghiên cứu về xi măng ở nhiệt độ và áp suất cao......................30<br /> 1.5.2. Các loại xi măng trám giếng khoan có nhiệt độ và áp suất cao. ........................31<br /> Chương 2. LÝ THUYẾT VỀ ĐÔNG CỨNG VÀ TẠO ĐỘ BỀN CỦA ĐÁ XI MĂNG<br /> TRONG ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ VÀ ÁP SUẤT CAO .........................................36<br /> 2.1. Các trạng thái vữa xi măng trong giếng khoan ............................................................36<br /> 2.2. Đặc tính của xi măng trám giếng khoan ......................................................................39<br /> 2.3. Quá trình hóa - lý đóng rắn của vữa xi măng [9,19,46,48].......................................... 41<br /> 2.4. Biện pháp chống suy giảm độ bền của xi măng trám. .................................................45<br /> 2.5. Ảnh hưởng của Silica độ bền và độ thấm của xi măng................................................ 47<br /> 2.5.1. Các loại phụ gia silica .......................................................................................47<br /> 2.5.2. Ảnh hưởng của silica đến độ bền nén và độ thấm của xi măng.........................48<br /> Chương 3. NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA VỮA VÀ ĐÁ XI MĂNG<br /> TRONG ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ VÀ ÁP SUẤT CAO .........................................56<br /> 3.1. Xác định khối lượng riêng vữa xi măng trám giếng khoan .........................................56<br /> 3.1.1. Khái niệm khối lượng riêng của vữa xi măng ...................................................56<br /> 3.1.2. Lựa chọn phụ gia làm nặng vữa xi măng..........................................................59<br /> 3.1.3. Xác định khối lượng riêng của vữa xi măng......................................................60<br /> 3.2. Thời gian quánh của vữa xi măng................................................................................61<br /> 3.2.1. Khái niệm thời gian quánh.................................................................................61<br /> 3.2.2. Thiết bị đo thời gian quánh của vữa xi măng ....................................................63<br /> 3.2.3. Xác định thời gian quánh của vữa xi măng. .....................................................64<br /> 3.3. Độ bền nén của đá xi măng..........................................................................................69<br /> 3.3.1. Ý nghĩa độ bền nén .................................................................................................... 69<br /> 3.3.2. Thiết bị đo độ bền nén của xi măng trám .................................................................. 70<br /> <br /> iii<br /> <br /> 3.3.3. Kết quả thí nghiệm độ bền nén của vữa xi măng đóng rắn........................................71<br /> 3.4. Xác định các tính chất đàn hồi của đá xi măng trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao78<br /> 3.4.1. Tính chất biến dạng của đá xi măng ..................................................................78<br /> 3.4.2. Thiết bị đo các tính chất đàn hồi........................................................................79<br /> 3.4.3. Kết quả thí nghiệm.............................................................................................79<br /> 3.5. Độ rỗng và độ thấm của đá xi măng ............................................................................ 81<br /> 3.5.1. Độ rỗng của đá xi măng. ....................................................................................81<br /> 3.5.2. Độ thấm của đá xi măng ...................................................................................82<br /> Chương 4. THỬ NGHIỆM VỮA XI MĂNG TRÁM CỘT ỐNG CHỐNG KHAI THÁC<br /> 5½” GIẾNG KHOAN TẠI BỂ NAM CÔN SƠN ...................................................86<br /> 4.1. Đặc điểm cấu trúc giếng khoan dầu khí bể Nam Côn Sơn .......................................... 86<br /> 4.2. Sơ lược công nghệ bơm trám xi măng giếng khoan ................................................... 88<br /> 4.3. Thiết kế hệ vữa xi măng trám cột ống chống khai thác 5 ½”. ..................................... 88<br /> 4.3.1. Các yêu cầu thiết kế vữa xi măng ......................................................................88<br /> 4.3.2. Xi măng nền.......................................................................................................89<br /> 4.3.3. Các phụ gia xi măng [28b].................................................................................91<br /> 4.4. Đơn pha chế vữa xi măng trám cột ống chống khai thác............................................. 94<br /> 4.4.1. Thành phần xi măng và phụ gia................................................................................. 94<br /> 4.4.2. Các thông số của vữa xi măng ................................................................................... 95<br /> 4.5. Đánh giá chất lượng vữa trám xi măng ...................................................................... 97<br /> KẾT LUẬN.......................................................................................................................100<br /> KIẾN NGHỊ.......................................................................................................................102<br /> DANH MỤC MỘT SỐ CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ ........................103<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................105<br /> PHỤ LỤC ..........................................................................................................................111<br /> <br />