TCVN THÍ NGHIỆM BENTONITE
Chất lỏng khoan là một yếu tố quan trọng của quá trình khoan. Bất kỳ dung dịch khoan nào cũng phải có các đặc tính chung để tạo điều kiện hoàn thành giếng an toàn và đạt yêu cầu.
Thành phần chính của bùn gốc nước là sét (chủ yếu là bentonit). Mức tiêu thụ lớn và chi phí nhập khẩu nguyên liệu này cao dẫn đến nỗ lực tìm kiếm sản phẩm thay thế tại chỗ.
Chất kéo dài bentonite có thể là muối hoặc polyme, nó tăng cường sự tích tụ độ nhớt bằng cách keo tụ nhẹ huyền phù bentonite. Natri cacbonat là một ví dụ về một loại muối có thể được thêm vào như một chất kéo dài. Ngâm bentonit thô với dung dịch muối natri, thông qua trao đổi ion, hàm lượng natri bentonit cao hơn. Chất kéo dài hiệu quả hơn muối vô cơ là các polyme mạch thẳng có trọng lượng phân tử cao.
Dung dịch khoan là yếu tố quan trọng trong việc khoan giếng thành công. Bất kỳ dung dịch khoan nào cũng phải có các đặc tính chung để tạo điều kiện cho việc hoàn thành giếng an toàn và đạt yêu cầu như:
· Làm sạch lỗ đáy và loại bỏ các vết cắt trên bề mặt.
· Kiểm soát vùng áp suất cao.
· Làm mát và bôi trơn thiết bị khoan lỗ.
· Hình thành vách lỗ khoan đỡ bánh lọc.
· Hỗ trợ dây khoan và trọng lượng vỏ.
· Cho phép giải thích các bản ghi điện.
Các chức năng này được kiểm soát bởi các đặc tính làm nóng và lọc của bùn. Thành phần chính của bùn gốc nước là sét (chủ yếu là bentonit). Một định nghĩa về đất sét là nó sẽ vỡ ra khi phân tán thành các hạt nhỏ hơn 2 micron khi đặt trong nước. Bentonite là một thuật ngữ địa chất để chỉ một loại đá có chứa montmorillonite là thành phần chính của nó.
Một bentonite tốt cho dung dịch khoan đòi hỏi montmorillonite với natri và canxi là các cation phụ liên kết với các vị trí trao đổi của nó. Bentonite cấp độ khoan phải dễ dàng phân tán trong nước để tạo ra chất lỏng mỏng thixotropic hoặc cắt mỏng có độ bền gel và sự mất mát chất lỏng thấp đối với sự hình thành (Mud School, 1996).
Bentonite thô
Các loại bentonit thương mại xuất hiện dưới dạng các lớp tro núi lửa biến đổi tương đối mỏng ở rất gần bề mặt. Do đó, bentonit hầu như chỉ được thu hồi bằng phương pháp khai thác dải. Một phần không thể thiếu trong khai thác bentonit là khoan lõi sơ bộ để xác định độ dày và mức độ của mỏ và cung cấp các mẫu để ước tính các đặc tính vật lý và cấp quặng trong mỏ.
Để đáp ứng các yêu cầu sản phẩm này, quặng bentonit được cung cấp nguyên trạng cho nhà máy chế biến. Hầu hết các sản phẩm bentonit yêu cầu rằng quặng phải được làm khô trong máy sấy quay đến độ ẩm dưới 15%. Sấy khô bổ sung xảy ra trong quá trình chế biến tiếp theo. Các sản phẩm được yêu cầu ở dạng hạt trong tự nhiên được thu hồi bằng cách sàng xả khô hơn.
Sản phẩm nghiền mịn thường được sản xuất bằng cách nghiền quặng khô thông qua máy nghiền con lăn nghiền đến kích thước nhỏ hơn 200 mesh hoặc hạt mịn hơn. Tro soda được thêm vào với nồng độ lên đến 20 pound / tấn vào quặng bentonite cấp thấp hơn có chứa dư thừa các cation hóa trị hai tại các vị trí trao đổi montmorillonite, cải thiện tính chất nhớt của sản phẩm cuối cùng.
Xử lý bentonit thô
Nếu thành phần khoáng chất của bentonit đến mức độ nhớt của nó không đủ, thì có thể thêm chất kéo dài. Chất kéo dài có thể là muối hoặc polyme, và nó tăng cường sự tích tụ độ nhớt bằng cách keo tụ nhẹ huyền phù bentonit.Chỉ có hai phương pháp đơn giản có sẵn để tăng chất lượng bentonite:
1 Trao đổi ion
2 Bổ sung bộ mở rộng.
Phương pháp đầu tiên không có nhược điểm nếu bentonite được rửa đúng cách sau khi xử lý. Tuy nhiên, việc bổ sung một chất mở rộng có thể làm tăng hiệu suất không mong muốn của bentonite, đặc biệt là khi chất kéo dài polyme đã được thêm vào.
Xu hướng hydrat hóa ở một số loại đất sét lớn hơn so với các loại đất sét khác, xác định liệu có cần xử lý hóa học để đạt được các đặc tính mong muốn cho một tình huống khoan cụ thể hay không.
Natri cacbonat là một ví dụ về một loại muối có thể được thêm vào như một chất kéo dài. Trong một số trường hợp, nó đã có trong bentonit vì nó cũng có thể được sử dụng để xử lý trước. Ngâm bentonite thô với dung dịch muối natri, thông qua trao đổi ion, hàm lượng natri montmorillonite cao hơn.
Các polyme anion, chẳng hạn như Polyacrylate (Cypan), được sử dụng để tăng năng suất trên mỗi tấn hỗn hợp bentonit. Ở nồng độ thấp tới 0,1 pound / tấn bentonite, các polyme này có thể làm tăng độ nhớt của 6% độ phân tán của bentonite để tạo ra năng suất trên 90 thùng / tấn sản phẩm. Các thông số kỹ thuật API hiện tại đảm bảo rằng bentonite không được xử lý quá mức với polymer.
Các hạt không phân tán có kích thước 75 micromet hoặc lớn hơn phải được duy trì dưới 4,0% trọng lượng. Các hạt không phân tán này là từ thạch anh, fenspat, mica và các khoáng chất khác trong trầm tích tự nhiên. Kích thước hạt của chúng được kiểm soát trong quá trình chế biến bằng cách nghiền nhỏ hơn 200 mesh (75 micron).
Chất lượng bentonite
Chất lượng bentonite chủ yếu được xác định bởi bốn thông số:
1 Nội dung của vật liệu khác ngoài montmorillonite.
2 Loại phản ion xuất hiện trên tiểu cầu montmorillonite.
3 Sự có mặt hoặc không có một lượng nhỏ polyme kéo dài.
4 Kích thước và điện tích của tiểu cầu montmorillonite.
Bentonite tinh khiết chỉ nên chứa montmorillonite. Trong thực tế, do trữ lượng bentonit chất lượng cao ngày càng giảm, các vật liệu khác như đá mùn, kaolinit, clorit (tất cả là đất sét), thạch anh và fenspat thường có mặt. Bởi vì đất sét montmorillonitic có khả năng trương nở cao nhất (chịu trách nhiệm cho sự tích tụ độ nhớt và hình thành bánh lọc có độ thẩm thấu thấp) sự hiện diện của các vật liệu khác sẽ có ảnh hưởng xấu đến chất lượng bentonite.
Sự hydrat hóa bentonit
Khi tiếp xúc với nước, bentonit sẽ hấp phụ nước và trương nở. Mức độ trương nở được kiểm soát bởi cation liên kết với cấu trúc đất sét. Đối với bentonit natri, độ trương của lớp đất sét có thể gấp đôi độ trương của bentonit canxi. Trong dung dịch khoan, mức độ trương nở của đất sét hoặc độ nhớt của đất sét ngậm nước là thước đo chất lượng của nó. Mức độ hiện diện của canxi trong đất sét được phản ánh trên độ nhớt của nó.
Đánh giá chất lượng bentonite
Bol đã thực hiện một số thử nghiệm để chứng minh rằng bentonit thương mại được mở rộng bằng cách sử dụng polyme để nó có thể thực hiện các đặc tính tốt hơn khi được sử dụng trong việc chuẩn bị dung dịch khoan và đáp ứng các tiêu chuẩn API và OCMA (Koninkijka, 1986).
Ngoài ra, sự thay đổi về điện tích và kích thước của các tiểu cầu bentonite sẽ ảnh hưởng đến đặc tính trương nở của vật liệu và do đó chất lượng.
Tiêu chuẩn chất lượng chung cho bentonite được trình bày trong các thông số kỹ thuật của OCMA và API (Bảng 1). Cả hai phương pháp chỉ bao gồm các thử nghiệm ở nhiệt độ phòng trên huyền phù trong nước cất.
 |
Bol đã thử nghiệm các loại bentonit có bán trên thị trường khác nhau về sự hiện diện của chất kéo dài polyme, bao gồm cả sản phẩm không chứa dầu mỏ là bentonit có độ tinh khiết cao. Thực tế, bentonit không chứa dầu mỏ này không được sử dụng để phát triển độ nhớt và do đó, hầu hết có thể, không chứa bất kỳ hóa chất kéo dài nào. Các thông số kỹ thuật của các hộp bentonit được thử nghiệm khác đều không đề cập đến sự hiện diện của bất kỳ hóa chất kéo dài nào (Koninkijka, 1986).
Kết quả của công việc của ông cho thấy rằng chỉ có hai sản phẩm không được mở rộng. Chúng là hai sản phẩm giống nhau không đáp ứng các yêu cầu của OCMA. Ông kết luận rằng thực tế là bentonite nguyên chất không phải mỏ dầu không đáp ứng các yêu cầu của OCMA dẫn đến kết luận rằng các tiêu chuẩn của OCMA và API là rất cao. Và, thực tế là bentonit kém tinh khiết hơn đáp ứng các thông số kỹ thuật API và OCMA nhiều hơn bentonit tinh khiết sẽ dẫn đến kết luận rằng chất kéo dài đã được thêm vào các hộp bentonit này.
Ông khuyến nghị rằng các tiêu chuẩn API và OCMA nên được hạ xuống. Điều này sẽ loại trừ việc các nhà sản xuất bổ sung chất kéo dài polyme vào bentonit vì sản phẩm của họ sẽ đáp ứng các tiêu chuẩn của API và OCMA mà không cần thêm chất kéo dài polyme (Koninkijka, 1986).
Bentonite được nhập khẩu từ Mỹ, khiến nó trở thành một nguyên liệu đắt tiền. Hoạt động khoan tiêu thụ một lượng lớn bentonit. Mức tiêu thụ lớn và chi phí cao của vật liệu này dẫn đến việc cố gắng tìm kiếm một sản phẩm thay thế tại chỗ.
Nỗ lực được tiếp tục để tìm chất thay thế cho bentonit nhập khẩu. Họ đã thu thập các mẫu đất sét từ các địa điểm khác nhau trong nước. Số lượng lớn các mẫu được lấy từ vị trí này và được kiểm tra tính phù hợp để sử dụng trong dung dịch khoan.
Xem tiếp bài viết tại đây
Nhận xét
Đăng nhận xét