Tiến Sĩ Nghiên cứu lựa chọn vữa trám cho các giếng khoan dầu khí trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao bể

ii
MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN .i
MỞ ĐẦU .1
Chương 1. ĐẶC ĐIỂM NHIỆT ĐỘ VÀ ÁP SUẤT CAO TẠI BỂ NAM CÔN SƠN VÀ
ẢNH HƯỞNG ĐỐI VỚI CÔNG TÁC TRÁM XI MĂNG GIẾNG KHOAN 8
1.1 Đặc điểm địa tầng và trầm tích bể Nam Côn Sơn 8
1.2 Đặc điểm nhiệt độ và áp suất cao ở bể Nam Côn Sơn .12
1.2.1. Khái niệm về nhiệt độ và áp suất cao. 12
1.2.2. Nhiệt độ và và áp suất cao ở bể Nam Côn Sơn 14
1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất cao đến các tính chất của vữa và đá xi măng. .19
1.4. Chất lượng trám xi măng các giếng khoan tại bể Nam Côn Sơn .27
1.5. Các công trình nghiên cứu về xi măng trám giếng khoan nhiệt độ và áp suất cao 30
1.5.1. Các công trình nghiên cứu về xi măng ở nhiệt độ và áp suất cao 30
1.5.2. Các loại xi măng trám giếng khoan có nhiệt độ và áp suất cao .31
Chương 2. LÝ THUYẾT VỀ ĐÔNG CỨNG VÀ TẠO ĐỘ BỀN CỦA ĐÁ XI MĂNG
TRONG ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ VÀ ÁP SUẤT CAO .36
2.1. Các trạng thái vữa xi măng trong giếng khoan 36
2.2. Đặc tính của xi măng trám giếng khoan 39
2.3. Quá trình hóa - lý đóng rắn của vữa xi măng [9,19,46,48] 41
2.4. Biện pháp chống suy giảm độ bền của xi măng trám. .45
2.5. Ảnh hưởng của Silica độ bền và độ thấm của xi măng 47
2.5.1. Các loại phụ gia silica .47
2.5.2. Ảnh hưởng của silica đến độ bền nén và độ thấm của xi măng .48
Chương 3. NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA VỮA VÀ ĐÁ XI MĂNG
TRONG ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ VÀ ÁP SUẤT CAO .56
3.1. Xác định khối lượng riêng vữa xi măng trám giếng khoan .56
3.1.1. Khái niệm khối lượng riêng của vữa xi măng .56
3.1.2. Lựa chọn phụ gia làm nặng vữa xi măng 59
3.1.3. Xác định khối lượng riêng của vữa xi măng 60
3.2. Thời gian quánh của vữa xi măng 61
3.2.1. Khái niệm thời gian quánh .61
3.2.2. Thiết bị đo thời gian quánh của vữa xi măng 63
3.2.3. Xác định thời gian quánh của vữa xi măng. .64
3.3. Độ bền nén của đá xi măng 69
3.3.1. Ý nghĩa độ bền nén 69
3.3.2. Thiết bị đo độ bền nén của xi măng trám 70iii
3.3.3. Kết quả thí nghiệm độ bền nén của vữa xi măng đóng rắn 71
3.4. Xác định các tính chất đàn hồi của đá xi măng trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao78
3.4.1. Tính chất biến dạng của đá xi măng 78
3.4.2. Thiết bị đo các tính chất đàn hồi 79
3.4.3. Kết quả thí nghiệm .79
3.5. Độ rỗng và độ thấm của đá xi măng 81
3.5.1. Độ rỗng của đá xi măng .81
3.5.2. Độ thấm của đá xi măng .82
Chương 4. THỬ NGHIỆM VỮA XI MĂNG TRÁM CỘT ỐNG CHỐNG KHAI THÁC
5½” GIẾNG KHOAN TẠI BỂ NAM CÔN SƠN .86
4.1. Đặc điểm cấu trúc giếng khoan dầu khí bể Nam Côn Sơn 86
4.2. Sơ lược công nghệ bơm trám xi măng giếng khoan .88
4.3. Thiết kế hệ vữa xi măng trám cột ống chống khai thác 5 ½”. .88
4.3.1. Các yêu cầu thiết kế vữa xi măng 88
4.3.2. Xi măng nền .89
4.3.3. Các phụ gia xi măng [28b] .91
4.4. Đơn pha chế vữa xi măng trám cột ống chống khai thác .94
4.4.1. Thành phần xi măng và phụ gia .94
4.4.2. Các thông số của vữa xi măng .95
4.5. Đánh giá chất lượng vữa trám xi măng 97
KẾT LUẬN .100
KIẾN NGHỊ .102
DANH MỤC MỘT SỐ CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 103
TÀI LIỆU THAM KHẢO .105
PHỤ LỤC 111iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
a Hệ số dị thường
API American Petroleum Institute (Viện Dầu mỏ Hoa kỳ)
CBL Cement Bond Log (Biểu đồ gắn kết xi măng)
CSR-100L Cement Retarder (Phụ gia chậm ngưng kết)
CFR-3L Cement Friction Reducer (Phụ gia giảm ma sát)
Ex-HPHT Extreme High Pressure High Temperature (HPHT rất cao)
gps gallon per sack (đơn vị đo thể tích/ bao)
HPHT High Pressure High Temperature (Áp suất cao nhiệt độ cao)
h.m hour.minute (giờ, phút)
KGVX Không gian vành xuyến
KLXM Khối lượng xi măng
m Mét
mD Mili Darcy
MD Chiều sâu đo (Measured Depth)
MPRO Mechanical Properties Analyzer (Máy phân tích tính chất cơ học)
NĐ&ASC Nhiệt độ và áp suất cao
N/XM Nước/ Xi măng
p nv Áp suất nứt vỉa
p v Áp suất vỉa
ppg Pounds per gallon
SG Specific gravity (Tỷ trọng)
SSA-1 Strength-Stabilizing Agent (Phụ gia ổn định cường độ)
UCA Ultrasonic Cement Analyzer (Máy phân tích xi măng bằng siêu âm)
Ultra HPHT Ultra High Pressure High Temperature (Siêu HPHT)
VDL Variable density log (Biểu đồ độ rỗng biến thiên)
VNIIKRNEFTI Viện nghiên cứu khoa học dầu mỏ Krasnodar (Liên bang Nga)
WOC Wait on cement (Thời gian chờ xi măng đóng rắn)
XM Xi măng
YEK Đơn vị đo độ quánh quy ướcv
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
1. Bảng 1.1. Bảng phân cấp nhiệt độ và áp suất cao (theo Halliburton, Baker Hughes) 18
2. Bảng 1.2. Tỉ lệ gắn kết xi măng trong các giếng khoan bể Nam Côn Sơn 29
3. Bảng 1.3. Đặc tính kỹ thuật các loại xi măng bền nhiệt của Liên bang Nga sản xuất 32
4. Bảng 2.1. Các thành phần khoáng chính của xi măng 39
5. Bảng 2.2. Độ bền nén của đá xi măng theo hàm lượng silica 48
6. Bảng 2.3. Độ bền nén của hỗn hợp xi măng +35% SSA-1 49
7. Bảng 2.4. Độ thấm của hỗn hợp xi măng + 35% SSA-1 51
8. Bảng 2.5. Tổng hợp kết quả thí nghiệm xác định độ bền nén 53
9. Bảng 3.1. Khối lượng riêng vữa xi măng trong các điều kiện áp suất và nhiệt độ. 59
10. Bảng 3.2. Đơn pha chế vữa xi măng trám giếng khoan nhiệt độ và áp suất cao. 62
11. Bảng 3.3. Bảng tổng hợp thời gian quánh của vữa xi măng 63
12. Bảng 3.4. Bảng tổng hợp độ bền nén của vữa xi măng 70
13. Bảng 3.5. Độ rỗng và độ thấm của đá xi măng 82
14. Bảng 4.1. Đơn pha chế vữa xi măng 93
15. Bảng 4.2. Các thông số công nghệ của vữa xi măng 94vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Trang
1. Hình 1.1.Sơ đồ bể Nam Côn Sơn 8
2. Hình 1.2. Cột địa tầng tổng hợp bể Nam Côn Sơn 11
3. Hình 1.3. Bảng phân cấp nhiệt độ và áp suất cao (theo Halliburton, Baker Hughes) 13
4. Hình 1.4. Sơ đồ áp suất dị thường trong trầm tích Miocene giữa và dưới 14
5. Hình 1.5. Sơ đồ áp suất dị thường trong trầm tích Miocene trên 15
6. Hình 1.6. Biểu đồ phân bố áp suất các lô 04, 05 16
7. Hình 1.7. Biểu đồ phân bô áp suất nứt vỡ vỉa 16
8. Hình 1.8. Biểu đồ phân bố nhiệt độ áp suất lô 04, 05 18
9. Hình 1.9. Phân cấp nhiệt độ và áp suất cao bể Nam Côn Sơn. 19
10. Hình 1.10 Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất đến thời gian ngưng kết 22
11. Hình 1.11. Tỷ lệ gắn kết xi măng theo nhiệt độ 28
12. Hình 1.12. Chất lượng gắn kết xi măng theo từng nhà thầu dịch vụ 28
13. Hình 2.1. Sơ đồ trám xi măng giếng khoan dầu khí 35
14. Hình 2.2. Các trạng thái pha của vữa xi măng trong giếng khoan 36
15. Hình 2.3 Giản đồ pha khoáng vật hệ CaO-SiO 2 -H 2 O 42
16. Hình 2.4. Độ bền nén của đá xi măng ở các nhiệt độ khác nhau 43
17. Hình 2.5 Độ bền thấm khí phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian đóng rắn 43
18. Hình 2.6. Sơ đồ tạo pha khoáng mới của xi măng trám 45
19 . Hình 2.7 .Độ bền nén phụ thuộc vào cỡ hạt ở nhiệt độ khác nhau 47
20 . Hình 2.8. Độ thấm phụ thuộc vào cỡ hạt ở nhiệt độ khác nhau 47
21. Hình 2.9. Độ bền của đá xi măng phụ thuộc vào hàm lượng SSA-1 48
22. Hình 2.10. Độ bền nén của xi măng + 35% Silica có khối lượng riêng vữa 1,905 g/cm
3
50
23. Hình 2.11. Độ bền nén của xi măng + 35% Silica có khối lượng riêng vữa 2,04 g/cm3 50
24. Hình 2.12. Độ thấm của xi măng + 35% Silica có khối lượng riêng vữa 1,905 g/cm
3
51
25. Hình 2.13. Độ thấm của xi măng + 35% Silica có khối lượng riêng vữa 2,04 g/cm3 52
26 . Hình 3.1. Biểu đồ grad p v , grad p nv bể Nam Côn Sơn 57
27 . Hình 3.2. Khối lượng riêng vữa theo tỷ lệ Nước/ Xi măng 59
28 . Hình 3.3. Máy đo độ quánh Fann 290 HPHT 62
30. Hình 3.4. Thời gian quánh của vữa XM ở 125
0
C, áp suất 67 MPa. 63vii
31. Hình 3.5. Thời gian quánh của vữa XM ở 135
0
C và áp suất 66,59 MPa 64
32. Hình 3.6. Thời gian quánh của vữa XM ở 140
0
C và áp suất 75,80 MPa 64
33. Hình 3.7. Thời gian quánh của vữa XM ở 177
0
C và áp suất 93,1 MPa 65
34. Hình 3.8. Thời gian quánh của vữa XM ở 150
0
C và áp suất 88,88 MPa 65
35. Hình 3.9. Thời gian quánh của vữa XM ở 155
0
C và áp suất 84,68 MPa 66
36. Hình 3.10. Thời gian quánh của vữa XM ở 177
0
C và áp suất 103,4 MPa 66
37. Hình 3.11. Thiết bị xác định độ bền nén bằng siêu âm UCA 69
38. Hình 3.12. Sơ đồ nguyên lý làm việc của thiết bị UCA 69
39. Hình 3.13. Độ bền nén của vữa XM ở 170
0
C và áp suất 20,67 MPa. 70
40. Hình 3.14. Độ bền nén của đá XM ở 155
o
C và áp suất 20,67 MPa. 71
41. Hình 3.15. Độ bền nén của đá XM ở 155
o
C và áp suất 20,67 MPa. 71
42. Hình 3.16. Độ bền nén của đá XM ở 170
o
C và áp suất 20,67 MPa. 72
43. Hình 3.17. Độ bền nén của đá XM ở 177
o
C và áp suất 93,10 MPa 72
44. Hình 3.18. Độ bền nén của đá XM ở 180
o
C và áp suất 20,67 MPa. 73
45. Hình 3.19. Độ bền nén của đá XM ở 190
o
C và áp suất 103,4 MPa. 73
46. Hình 3.20. Mẫu lõi xi măng theo đơn pha chế 1 75
47 . Hình 3.21. Mẫu lõi xi măng theo đơn pha chế 2 75
48 . Hình 3.22. Thiết bị đo các tính chất cơ học của đá xi măng MPRO 76
49 . Hình 3.23. Đồ thị các thông số đàn hồi của của đá xi măng 78
50 . Hình 3.24. Máy đo độ rỗng của đá xi măng. 80
51 . Hình 3.25. Máy đo độ thấm của đá xi măng 81
52 . Hình 4.1. Cấu trúc giếng khoan lô 05 bể Nam Côn Sơn 85
53 . Hình 4.2. Cấu trúc giếng khoan 85
54 . Hình 4.3. Hệ xi măng bền nhiệt cho điều kiện bể Nam Côn Sơn 92
56 . Hình 4.4. Biểu đồ CBL, VDL giếng khoan 97viii
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Tổng hợp các kết quả thí nghiệm về sự ảnh hưởng của HPHT đến thời gian
quánh của hệ vữa trám giếng khoan
Phụ lục 2: Đơn pha chế cho thí nghiệm độ quánh ở nhiệt độ 375
o
F
Phụ lục 3: Kết qua đo thời quánh của vữa tại 375
o
F
Phụ lục 4: Đơn pha chế vữa xi măng số 1
Phụ lục 5: Kết quả đo thời gian quánh và độ bền nén đơn pha chế số 1
Phụ lục 6. Đơn pha chế vữa xi măng số 2
Phụ lục 7: Kết quả đo thời gian quánh và độ bền nén đơn pha chế số 2
Phụ lục 8: Đơn pha chế với chất làm nặng là Hi-Dense 4
Phụ lục 9: Đơn pha chế với chất làm nặng là Barite
Phụ lục 10: So sánh sự suy giảm xi măng khi dùng SSA-1 Silica Flour và Coarse Silica1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Tiềm năng dầu khí của bể Nam Côn Sơn tới nay đã phát hiện khoảng
215 triệu tấn quy dầu (khí chiếm ưu thế), tiềm năng chưa phát hiện của bể
Nam Côn Sơn khoảng 60 triệu tấn quy dầu (chủ yếu là khí), chiếm hơn 40%
trữ lượng tiềm năng còn lại của thềm lục địa Việt Nam. Trong giai đoạn tới,
phần lớn gia tăng trữ lượng sẽ phải dựa vào tài nguyên của bể Nam Côn Sơn,
đây là bể có triển vọng và có tiềm năng dầu khí lớn đứng thứ 2 của Việt Nam
sau bể Cửu Long và chứa khí nhiều hơn dầu.
Công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí tại bể Nam Côn Sơn đã bắt đầu từ
những năm 1970 của thể kỷ trước. Trải qua 40 năm, đến nay trên 150 giếng
khoan thăm dò, thẩm lượng và phát triển khai thác đã được thi công tại khu
vực này.
Bể Nam Côn Sơn có các điều kiện địa chất - kỹ thuật phức tạp, nước
sâu, đặc biệt tại khu vực Đông - Bắc của bể xuất hiện các tầng chứa có nhiệt
độ cao và áp suất cao, gradien địa nhiệt bằng 4
0
C/100m, hệ số áp suất dị
thường đạt 1,7-2,0.
Tại bể Nam Côn Sơn, trong quá trình bơm trám xi măng, đã xảy ra sự
cố nghiêm trọng, vữa xi măng trám không ép được vào không gian vành
xuyến ngoài cột ống mà ngưng kết ngay trong cột ống khai thác. Nghiêm
trọng nhất là sự cố trám xi măng cột ống chống 7 5/8”, vữa xi măng không thể
ép ra ngoài vành xuyến, toàn bộ lượng xi măng nằm trong ống chống từ
1.743m - 4.510m. Ngoài ra, chất lượng gắn kết của vành đá xi măng với cột
ống chống và với thành hệ địa chất trong một số giếng khoan đạt tỉ lệ thấp.
Những sự cố trên đã ảnh hưởng đến chất lượng thi công giếng, tốn kém thời
gian và vật tư thiết bị, giảm tuổi thọ của giếng, tiềm ẩn nguy cơ xâm nhập khí2
- một trong những dạng phức tạp nguy hiểm nhất và phổ biến nhất, thường
dẫn đến sự cố nghiêm trọng,
Một trong những nguyên nhân làm giảm chất lượng trám xi măng là
thiết kế đơn pha chế vữa xi măng trám chưa hợp lý, thiếu các phụ gia chuyên
dụng, và công thức pha chế chưa phù hợp đối với điều kiện áp suất cao nhiệt
độ cao.
Trong thời gian tới, một số cấu tạo nằm trong khu vực có nhiệt độ cao
và áp suất cao tại bể Nam Côn Sơn như Hải Thạch - Mộc Tinh, Thiên Ưng -
Mãng Cầu, Đại Nguyệt - Sao Vàng sẽ tiến hành phát triển khai thác. Vì vậy,
việc phân tích và đánh giá hiệu quả công tác bơm trám xi măng các giếng
khoan đã thi công và tiến hành nghiên cứu thiết kế một hệ vữa xi măng trám
giếng khoan trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao bể Nam Côn Sơn, góp
phần nâng cao hiệu quả và chất lượng công tác trám xi măng là một trong
những công đoạn quyết định đến việc thi công các giếng khoan khai thác dầu
khí, là nhiệm vụ cấp thiết, với ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn phục vụ cho
chiến lược thăm dò khai thác dầu khí tại bể Nam Côn Sơn.
2. Mục đích, yêu cầu nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu thiết kế (lập đơn pha chế) hệ vữa xi măng để trám các
giếng khoan thăm dò khai thác trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao bể Nam
Côn Sơn - thềm lục địa Việt Nam, bảo đảm chất lượng trám giếng khoan,
nâng cao độ ổn định của giếng, an toàn và tuổi thọ các giếng khai thác.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là lựa chọn xi măng nền, phụ gia ổn
định độ bền của xi măng, chất làm nặng và các phụ gia hoá chất để lập đơn
pha chế và xác định các thông số công nghệ của vữa xi măng để trám xi măng
cho khoảng không vành xuyến giữa cột ống chống khai thác 5½” trong giếng3
khoan và hệ tầng chứa vỉa sản phẩm có nhiệt độ đến 180
0
C và gradien áp suất
vỉa 2MPa/100m tại bể Nam Côn Sơn.
4. Các nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài
- Tổng hợp và phân tích các đặc điểm nhiệt độ và áp suất cao tại bể Nam
Côn Sơn và phân tích ảnh hưởng đến các tính chất lý - hoá và cơ tính của vữa
xi măng trám giếng khoan; các biện pháp chống sư suy giảm độ bền và giảm
độ thấm của đá xi măng trong điều kiện nhiệt độ cao tại bể Nam Côn Sơn.
- Thiết kế hệ xi măng ổn định trong điều kiện nhiệt độ cao và có khối
lượng riêng cao để trám trong điều kiện áp suất dị thường cao; xác định một
số tính chất của vữa và các tính chất cơ học (độ bền nén, modun đàn hồi, hệ
số Poisson, độ thấm) của đá xi măng trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao.
- Lựa chọn (phẩm chất, đặc tính công nghệ) các phụ gia chuyên dụng; lập
công thức (thành phần, hàm lượng) đơn pha chế vữa xi măng, xác định các
thông số công nghệ của vữa trám cho cột ống chống khai thác đường kính
5½” trong khoảng chiều sâu nhiệt độ và áp suất cao tại bể Nam Côn Sơn;
kiểm tra, đánh giá chất lượng trám giếng khoan theo các biểu đồ CBL, VDL.
5. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu thiết kế đơn pha chế vữa xi măng trám giếng khoan có
nhiệt độ và áp suất cao trong điều kiện bể Nam Côn Sơn tiến hành theo 3
bước:
a. Phương pháp thư mục: Tổng hợp, phân tích tài liệu về xi măng giếng
khoan nhiệt độ và áp suất cao các mỏ dầu khí trên thế giới. Tổng hợp và đánh
gia kết quả bơm trám XM các giếng khoan tại bể Nam Côn Sơn.
b. Phương pháp thí nghiệm: Xác định các tính chất của vữa và đá xi
măng trám theo các Tiêu chuẩn API, xác định các tính chất của vữa bằng
phương pháp không phá hủy trên các thiết bị thí nghiệm hiện đại UCA,4
MPRO - mô phỏng điều kiện áp suất cao và nhiệt độ cao trong giếng khoan
và theo thời gian thực.
c. Thử nghiệm công nghiệp: Áp dụng thử nghiệm kết quả nghiên cứu vào
đơn pha chế xi măng trám cột ống chống khai thác giếng khoan tại bể Nam
Côn Sơn và phân tích, đánh giá hiệu quả trám xi măng giếng khoan bằng đo
địa vật lý giếng CBL, VDL.
6. Những đóng góp mới của luận án
 Đã tổng kết các đặc điểm áp suất cao nhiệt độ cao bể Nam Côn Sơn,
thành lập bảng phân cấp áp suất cao nhiệt độ cao cho bể Nam Côn Sơn, phân
tích và chỉ rõ ảnh hưởng của điều kiện áp suất nhiệt độ cao đến công tác bơm
trám xi măng và hiệu quả xây dựng giếng khoan, làm cơ sở cho việc lựa chọn
xác định công thức pha chế vữa xi măng
 Nghiên cứu các tính chất công nghệ của vữa và các tính chất cơ học đá
xi măng (độ bền nén, modun Young, hệ số Poisson) trên các thiết bị UCA và
MPRO, cho phép mô phỏng các điều kiện áp suất cao nhiệt độ cao và theo
thời gian thực trong các điều kiện ở giếng khoan bể Nam Côn Sơn. Đưa ra cơ
sở lý thuyết để lựa chọn thành phần và thí nghiệm về nâng cao tính chất chịu
nhiệt của hệ xi măng cho điều kiện trám các giếng khoan nhiệt độ cao bể Nam
Côn Sơn khi sử dụng phụ gia là silica nghiền.
 Đề xuất công thức và thành phần đơn pha chế bơm trám và xác định các
thông số công nghệ của vữa dựa trên tổng kết kinh nghiệm thi công các giếng
khoan, các kết quả thí nghiệm, để trám xi măng cho các giếng khai thác với
cấp ống khai thác 5½” trong khoảng nhiệt độ và áp suất cao tại bể Nam Côn
Sơn và áp dụng vào một số giếng khoan khác, cải thiện được chất lượng trám
giếng khoan.5
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
 Các kết quả nghiên cứu dựa trên lý thuyết về sự biến đổi tính chất hóa
lý và tái kết tinh của xi măng dưới ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất cao, đề
xuất biện pháp chống sự suy thoái độ bền và giảm độ thấm của xi măng.
 Đơn pha chế đã được kiểm chứng và có tính thực tiễn cao, góp phần
vào việc nâng cao chất lượng bơm trám, bảo đảm độ dâng của vữa theo thiết
kế, nâng cao chất lượng gắn kết của đá xi măng giữa ống chống với thành hệ
trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao tại bể Nam Côn Sơn.
8. Những luận điểm khoa học
Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao tại bể Nam Côn Sơn, các yêu
cầu có tính quyết định của vữa xi măng phải bảo đảm ngăn ngừa sự suy thoái
độ bền của đá dưới tác động của nhiệt độ cao và khối lượng riêng của vữa
phải tương đối cao để điều hòa áp suất dị thường cao.
 Tại bể Nam Côn Sơn, nhiệt độ tĩnh trong giếng đạt 149-180
0
C và áp
suất vỉa đạt 72,35 MPa, khi sử dụng xi măng mác G làm xi măng nền, nhất
thiết phải bổ sung phụ gia bền nhiệt silica SSA-1 (silica nghiền) để duy trì
thời gian quánh tối ưu, chống suy giảm độ bền, giảm độ thấm, cải thiện
modun Young và hệ số Poisson tối ưu. Phụ gia SSA-1 có tác dụng hóa học
với xi măng ở nhiệt độ cao, có tính tương thích với các phụ gia chậm ngưng
kết, phụ gia giảm ma sát, phụ gia giảm độ thải nước và phụ gia làm nặng.
 Trong điều kiện bể Nam Côn Sơn, trong các điều kiện áp suất vỉa dị
thường cao đồng thời nhiệt độ cao, yêu cầu áp suất thủy tĩnh của vữa xi măng
trám tương đối cao để cân bằng áp suất vỉa. Để đạt khối lượng riêng vữa trong
khoảng từ 2,01g/cm
3
đến 2,22g/cm
3
, chọn các phụ gia làm nặng Hi-Dense 4
với hàm lượng 40% và phụ gia làm nặng MicroMax với hàm lượng 25% là
hợp lý, đồng thời thỏa mãn các chỉ tiêu chất lượng khác như thời gian quánh,
các tính chất cơ học của đá xi măng.6
9. Cơ sở tài liệu khoa học của luận án
Luận án được hình thành trên cơ sở các tài liệu:
- Báo cáo tổng kết nhiệm vụ nghiên cứu khoa học cấp Ngành: “Tổng kết
và đánh giá công tác bơm trám xi măng cho các giếng khoan có nhiệt độ và
áp suất cao ở bể Nam Côn Sơn”, Mã số 01/KKT/2012/HD-NCKH.
- Báo cáo kết thúc giếng khoan: 05-3-MT-2X; 05-3-MT-6P; 05-3-MT-
1P; 05-3-MT-3P; 05-2-HT-1P; 05-2-6P; 05-1c-DN-2X, 05-1c-DN-1X.
- Các kết quả thí nghiệm về vữa xi măng tại Phòng thí nghiệm
Halliburton Vũng Tàu, Halliburton Pune (Ấn Độ).
10. Bố cục của luận án
Luận án gồm: Mở đầu, 04 chương chính, kết luận và kiến nghị, các phụ
lục, danh mục tài liệu tham khảo và các công trình khoa học. Toàn bộ nội
dung luận án được trình bày trong 119 trang A4, với 56 hình vẽ, 15 biểu bảng,
10 phụ lục, 13 danh mục các công trình khoa học của NCS đã công bố và 53
đầu mục tài liệu tham khảo.
11. Lời cảm ơn
Luận án được thực hiện tại Bộ môn Khoan - Khai thác, Trường Đại học
Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn trực tiếp của NGƯT.PGS.TS Trần Đình
Kiên và TS. Nguyễn Hữu Chinh.
Trong quá trình nghiên cứu và viết báo cáo, NCS thường xuyên nhận
được sự giúp đỡ nhiệt tình của các cán bộ giảng dạy thuộc Bộ môn Khoan -
Khai thác cùng với sự quan tâm khích lệ của tập thể cán bộ Phòng Đào tạo
sau đại học Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Sự sâu sát, cụ thể và góp những ý
kiến quý báu về bố cục, hình thức và nội dung luận án đã tạo cơ sở quan trọng
cho NCS hoàn thành luận án đúng hạn và chất lượng hơn.
Tác giả xin tỏ lỏng biết ơn vì nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các
chuyên gia Viện NCKH&TK Dầu khí biển - VietSovPetro; các cán bộ Phòng7
thí nghiệm Xi măng của các Công ty Halliburton, Schlumberger, BJ Services
đã tạo điều kiện cho tác giả tiến hành các thí nghiệm.
Tác giả tỏ lòng cảm ơn Lãnh đạo Tập đoàn Dầu khí Việt Nam, Ban Tìm
kiếm Thăm dò Dầu khí - Tập đoàn Dầu khí Việt Nam, Công ty Điều hành Dầu
khí Biển Đông (Biển Đông POC), Công ty Thăm dò Khai thác Dầu khí trong
nước (PVEP POC), Công ty Idemitsu Vietnam, các Ban và Phòng chức năng
thuộc Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam, Viện Dầu khí Việt Nam.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo, các cơ quan và đồng
nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi, động viên và cổ vũ cho tác giả trong quá
trình triển khai thực hiện luận án tiến sĩ.
Tác giả xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành cảm ơn những người
thân trong gia đình đã khích lệ, động viên và là nguồn động lực rất lớn để tác
giả yên tâm triển khai công tác nghiên cứu của mình. Nếu không có sự quan
tâm, khích lệ và động viên của gia đình, chắc chắn tác giả không thể hoàn
thành được bản luận án này.