Ứng dụng và ưu điểm của bong bóng thủy tinh trong công tác xi măng hóa giếng dầu
Các hạt vi cầu thủy tinh rỗng (vi cầu thủy tinh rỗng) chủ yếu được sử dụng trong hai khâu của hoạt động xi măng hóa giếng dầu: dung dịch khoan và hỗn hợp xi măng. Việc thêm các hạt vi cầu thủy tinh rỗng vào dung dịch khoan và hỗn hợp xi măng có thể tạo ra các sản phẩm có mật độ thấp, độ bền cao.
I. Chức năng và ưu điểm của bọt khí thủy tinh trong dung dịch khoan có mật độ thấp:
1. Giảm mật độ dung dịch khoan. Các vi cầu thủy tinh rỗng ( CL42 ) có mật độ cực thấp (0,40~0,44 g/cm³) và độ bền nén 8000 Psi. Chúng có thể làm giảm đáng kể mật độ dung dịch khoan mà không ảnh hưởng đến độ bền. Điều này đảm bảo mật độ dung dịch khoan ổn định cho việc khoan giếng sâu.
2. Các vi cầu thủy tinh rỗng là một loại bong bóng thủy tinh borosilicat ổn định. Vật liệu vô cơ phi kim loại này không phản ứng hóa học với các chất khác trong dung dịch khoan, đảm bảo tính ổn định hóa học của dung dịch khoan.
3. Cải thiện khả năng bôi trơn và tuổi thọ thiết bị. Các vi cầu thủy tinh rỗng, là những hình cầu kín, hoạt động như các vòng bi trong dung dịch khoan. Do đó, chúng làm giảm hiệu quả lực ma sát giữa cần khoan và thành giếng. Đồng thời, chúng làm giảm ma sát giữa các thiết bị, do đó kéo dài tuổi thọ của ống khoan, mũi khoan và các thiết bị khác.
4. Các vi cầu thủy tinh rỗng được sử dụng trong dung dịch khoan có thể được tái chế, nhờ đó giảm chi phí sản xuất tại các mỏ dầu.
II. Việc thêm các vi cầu thủy tinh rỗng vào hỗn hợp xi măng giếng dầu có thể giải quyết các vấn đề về áp suất thấp, giếng dễ bị rò rỉ và tỷ lệ thu hồi hỗn hợp xi măng thấp. Các chức năng và ưu điểm chính của nó như sau:
1. Bong bóng thủy tinh thích hợp để sản xuất vữa xi măng có mật độ dưới 1,60 g/cm³ (thậm chí thấp tới 1,20~1,40 g/cm³). Do mật độ thấp, các vi cầu thủy tinh rỗng có thể làm giảm đáng kể mật độ vữa mà không làm tăng thể tích nước, kiểm soát hiệu quả tốc độ thất thoát nước.
2. Ngăn ngừa mất mát tầng chứa: Trong quá trình xi măng hóa các đoạn có áp suất nứt vỡ tầng chứa thấp (tầng chứa nông, tầng chứa rời rạc, vùng nứt nẻ), hỗn hợp xi măng có mật độ cao dễ gây rò rỉ tầng chứa. Mật độ thấp của hỗn hợp xi măng vi cầu làm giảm mật độ tuần hoàn tương đương, ngăn ngừa mất mát tầng chứa.
3. Cải thiện cường độ chịu nén của đá xi măng: So với xi măng mật độ thấp có tỷ lệ nước/xi măng cao, vữa xi măng có chứa các vi cầu thủy tinh rỗng duy trì cường độ chịu nén và chịu uốn cao hơn ở cùng mật độ. Các vi cầu hoạt động như “các túi khí siêu nhỏ” bên trong đá xi măng, hấp thụ và phân tán ứng suất, ngăn ngừa hiện tượng giòn của đá xi măng.
4. Cải thiện tính chất lưu biến và độ ổn định của hỗn hợp xi măng: Các vi cầu thủy tinh rỗng giúp cải thiện độ lưu động của hỗn hợp xi măng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc bơm và dịch chuyển, từ đó tăng hiệu quả dịch chuyển xi măng.
5. Khả năng chịu nhiệt độ cao, chịu áp suất cao và độ dẫn nhiệt thấp. Các vi cầu thủy tinh rỗng cải thiện độ ổn định nhiệt và khả năng chịu áp suất cao của hỗn hợp xi măng, giảm sự truyền nhiệt đến vỏ giếng và bảo vệ các thiết bị khác dưới lòng đất.
5. Việc bổ sung các vi cầu thủy tinh rỗng có thể điều chỉnh thời gian đông kết theo nhu cầu thi công, giúp thuận tiện cho quá trình thao tác và nâng cao chất lượng liên kết.
