Dung dịch khoan gốc nước: Ảnh hưởng của các chất phụ gia cao phân tử đến các đặc tính lưu biến

Bentonite là thuật ngữ chỉ đất sét nhựa ban đầu được tìm thấy ở vùng Fort Benton, Wyoming, Hoa Kỳ. Những loại đất sét này có đặc tính làm tăng thể tích ban đầu của chúng nhiều lần khi có hơi ẩm và chủ yếu bao gồm các khoáng chất đất sét từ nhóm smectite, chẳng hạn như montmorillonite, có thể được trình bày, trong số những loại khác, ở dạng sodic và canxi. Đất sét bentonit được xếp vào loại khoáng chất được quan tâm nhiều hơn trong công nghiệp, có nhiều lĩnh vực ứng dụng. Vì vậy, việc nghiên cứu các hành vi lưu biến của sự phân tán đất sét bentonit được các nhà nghiên cứu rất quan tâm vì những mục đích công nghệ đa dạng nhất.

Theo Lagaly và Ziesmer, các ứng dụng chính của phân tán bentonit có thể được chia thành ba loại. Loại thứ nhất bao gồm các ứng dụng như cát đúc, vật liệu bịt kín trong công trình dân dụng, luyện quặng sắt và dung dịch khoan giếng dầu, là những ứng dụng có mức tiêu thụ bentonite cao nhất. Thứ hai bao gồm các ứng dụng có mức tiêu thụ bentonit thấp hơn; sơn, chất kết dính (trên nhựa đường và vật liệu cao su), sử dụng trong dược phẩm, mỹ phẩm, làm chất độn và trong lọc nước. Thứ ba bao gồm các xu hướng mới; vật liệu nano, kỹ thuật hạt nano và cấu trúc dị cấu trúc xốp. Người ta phát hiện ra rằng đất sét được cấu tạo từ các khoáng sét montmorillonite, mùn, kaolinit, với các lớp hỗn hợp của mù chữ-montmorillonite và thạch anh, và nếu được xử lý bằng dung dịch natri cacbonat đậm đặc, thì có thể thu được natri bentonit có thể thay thế tốt cho bentonit natri tự nhiên được nhập khẩu bởi Việt Nam. Từ công trình này, một số nghiên cứu đã được thực hiện cho đến ngày nay.

Chất lỏng khoan, còn được gọi là bùn, theo truyền thống được phân loại theo thành phần chính của chúng thành: chất lỏng gốc khí, chất lỏng gốc dầu và chất lỏng gốc nước. Gần đây, một lớp mới đã được phát triển, chúng được gọi là chất lỏng tổng hợp.

Loại chất lỏng này được áp dụng trong các tình huống khoan khắc nghiệt hơn, thay thế chất lỏng gốc dầu, nhưng họ nói thêm rằng chất lỏng gốc nước được sử dụng trong hầu hết các công việc khoan trên khắp thế giới được coi là an toàn về mặt sinh thái. Chất lỏng được sử dụng để hỗ trợ hoạt động khoan, thực hiện một số chức năng, chẳng hạn như: loại bỏ các mảnh vụn tạo ra bởi bit, làm mát và làm sạch bit, ổn định thành giếng ngăn chặn sự sụp đổ của nó, tạo thành một lớp mỏng có độ thấm thấp (thạch cao) trên thành của giếng, trong số những người khác. Do đó, chúng phải có đầy đủ các đặc tính lưu biến và lọc. Đối với chất lỏng gốc nước và đất sét bentonitic hoặc chất lỏng thủy sét, Petrobras quy định rằng giá trị độ nhớt biểu kiến ​​và độ nhớt dẻo phải có tối thiểu tương ứng là 15,0 cP và 4,0 cP, trong khi thể tích dịch lọc không được vượt quá 18,0 Ml. Ngay cả với sự phát triển của các loại uid mới, các công ty khoan ngầm lớn nhất ở Việt Nam vẫn ưa chuộng các loại uid truyền thống dựa trên nước và đất sét bentonit, và Petrobras sử dụng loại uid này rất nhiều trong cả việc khoan trên bờ và ngoài khơi. Mức tiêu thụ hàng năm của natri bentonit để sử dụng trong dung dịch khoan là 25.000 tấn. Tuy nhiên, với sự phá vỡ độc quyền dầu mỏ trong nước và sự gia nhập của các công ty tư nhân vào lĩnh vực này, dự kiến ​​trong những năm tới sẽ có sự gia tăng nhu cầu đối với nguyên liệu đầu vào khoáng sản này và các loại khoáng sản khác ngoài đất sét bentonit. Chúng thường được sử dụng trong thành phần của dung dịch khoan phụ gia để cải thiện hoặc kiểm soát các đặc tính lưu biến và lọc của chúng.

Trong số các chất phụ gia phổ biến nhất và được sử dụng thường xuyên trong chất lỏng như chất làm nhớt và chất khử dịch lọc, nổi bật là carboxymethylcellulose (CMC), một loại polymer tự nhiên có nguồn gốc từ cellulose. Việc sử dụng nó làm giảm tổn thất lọc và tạo ra các ám ảnh rất tốt có khả năng ngăn chặn dòng chảy của chất lỏng qua các thành tạo địa chất bị đục lỗ thay thế và độ tinh khiết của sản phẩm. DP được định nghĩa là số đơn vị monome trung bình dọc theo chuỗi polyme; DP càng cao thì khối lượng phân tử và độ nhớt của polyme càng cao. DS được định nghĩa là số nhóm cacboxymetyl thay thế trung bình trên một đơn vị monome. Giá trị của nó có thể đạt cực đại là 3,0, nhưng trong thực tế, giá trị cực đại đạt từ 1,2 đến 1,4. Trong thập kỷ trước, một số nghiên cứu đã được phát triển để đánh giá ảnh hưởng của sự hấp phụ polyme đối với đất sét bentonit, sự nghiên cứu của polyme khối lượng phân tử thấp đối với tính lưu biến của sự phân tán sét bentonit, mối quan hệ giữa cấu trúc và hiệu quả của phụ gia polyme cho dung dịch khoan và mối quan hệ giữa thành phần, cấu trúc và tính thấm của ám màu hình thành từ dung dịch khoan có chứa đất sét bentonit và polyme anion. Công trình này nhằm đánh giá tác dụng của các chất phụ gia cao phân tử gốc xenlulo trong việc cải thiện các đặc tính lưu biến và lọc chất lỏng thủy sét được chế biến bằng đất sét bentonit tự nhiên và công nghiệp hóa từ Paraíba, với mục đích sử dụng nó trong việc khoan các giếng dầu.

Xem chi tiết Dungdịch khoan gốc nước: Ảnh hưởng của các chất phụ gia cao phân tử đến các đặctính lưu biến