Dung dịch khoan - Ximăng - Chương 5: Làm sạch dung dịch

Nội dung text: Dung dịch khoan - Ximăng - Chương 5: Làm sạch dung dịch

1. NỘI DUNG GEOPET CHƯƠNG 5 LÀM SẠCH DUNG DỊCH I. TÁCH MÙN KHOAN RA KHỎI DUNG DịCH 1.1. Phương pháp thủy lực 1.2. Phương pháp cơ học 1.3. Phương pháp ly tâm II. TÁCH KHÍ RA KHỎI DUNG DịCH 2.1. Phương pháp cơ học 2.2. Phương pháp hóa lý 5-2 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết I. TÁCH MÙN KHOAN RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET I. TÁCH MÙN KHOAN RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET Trong quá trình tuần hoàn, dung dịch khoan bị nhiễm các chất như: mảnh 1.1. Phương pháp thủy lực cắt, khí, nước, làm cho chất lượng dung dịch bị thay đổi. Dựa trên nguyên tắc trọng lực – vật thể có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của dung dịch sẽ bị lắng xuống. Để phục hồi lại tính chất ban đầu của dung dịch khoan, người ta tiến hành làm sạch dung dịch khoan. Trong thực tế, tốc độ lắng của mùn khoan phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: đường kính hạt mùn, tốc độ dòng chảy, tính chất lưu biến của dung dịch, Căn cứ vào điều kiện cụ thể và đặc điểm nhiễm bẩn của dung dịch mà người Tốc độ dòng chảy lớn, dung dịch ổn định, cấu trúc tốt → hạt mùn khó lắng. ta có thể sử dụng những phương pháp và thiết bị khác nhau: thủy lực, cơ học, hóa lý, Trong phương pháp thủy lực, người ta dùng máng lắng, giữ tốc độ dòng dung dịch nhỏ và phá vỡ cấu trúc của dung dịch, tăng tốc độ lắng hạt mùn. Máng lắng thường được sử dụng khi khoan trên đất liền. 5-3 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 5-4 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
2. I. TÁCH MÙN KHOAN RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET I. TÁCH MÙN KHOAN RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET Nguyên tắc làm việc Máng lắng có thể làm bằng kim Hố ƒ Dung dịch từ miệng lỗ khoan sẽ di chuyển dọc theo máng lắng. lắng loại, bêtông, gỗ, hoặc có thể đào ở nền khu vực khoan. ƒ Tốc độ di chuyển của dung dịch trong máng chậm, các hạt mùn lớn có thể lắng xuống. Chiều dài máng lắng phụ thuộc ƒ Khi tới tấm chắn, do tiết diện bị thu hẹp, tốc độ dòng chảy tăng, dung lượng dung dịch tuần hoàn. dịch va đập vào tấm chắn và cấu trúc dung dịch yếu đi. Lỗ ƒ khoan Hạt mùn sẽ lắng xuống đáy máng. Hố Độ dốc của máng khoảng 1,5 – Máy lắng khoan 2o. Dọc theo máng và trong hố Bể chứa Máy lắng có đặt các tấm chắn để bơm phá hủy cấu trúc của dung dịch, tách hạt mùn khoan. Hình 5.1. Sơ đồ hệ thống máng lắng Vùng phá hủy Vùng lắng đọng cấu trúc mùn khoan 5-5 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 5-6 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết I. TÁCH MÙN KHOAN RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET I. TÁCH MÙN KHOAN RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET 1.2. Phương pháp cơ học Nói chung, mắt lưới của sàng rung kích thước càng nhỏ càng tốt. Tuy nhiên, nếu mắt lưới quá nhỏ sẽ có hiện tượng bít kín các mắt lưới, làm tổn hao Nguyên tắc làm việc: dùng các lưới kim loại có kích thước mắt lưới phù hợp dung dịch do không lọc được hoàn toàn. để lọc dung dịch. Cần phải đảm bảo lưới rung không bị rách, hở. Nếu xảy ra sự cố này thì phải Phương pháp này áp dụng để tách mùn của dung dịch nặng vì mùn trong thay ngay lưới rung. dung dịch nặng khó tách hơn dung dịch thường bằng phương pháp thủy lực do lực đẩy Archimedes. Sàng rung (shale shaker): là thiết bị tách hạt mùn được sử dụng rất phổ biến. Chuyển động rung của sàng do động cơ truyền qua hệ thống dây đai. Trên sàng rung có hệ thống lưới lọc. Kích thước mắt lưới tùy thuộc tốc độ khoan, lưu lượng bơm và đặc điểm thành hệ khoan qua. 5-7 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 5-8 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
3. I. TÁCH MÙN KHOAN RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET I. TÁCH MÙN KHOAN RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET Hình 5.3. Sàng rung 3 tầng Hình 5.2. Các loại sàng rung 5-9 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 5-10 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết I. TÁCH MÙN KHOAN RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET I. TÁCH MÙN KHOAN RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET Dung dịch ra 1.3. Phương pháp ly tâm Nguyên tắc làm việc: tạo dòng chảy của dung dịch dạng xoáy, lực li tâm sẽ tách hạt mùn ra khỏi dung dịch. Phương pháp này có thể tách các hạt mùn Dung kích thước nhỏ hơn 0,1 mm. dịch vào Máy tách cát – máy tách bùn: hoạt động theo nguyên tắc trên. Dòng dung dịch được bơm vào máy theo ống tiếp tuyến với thân máy và bị thu hẹp tiết diện để tăng vận tốc dòng chảy xoáy ốc. Hạt mùn có khối lượng và kích thước lớn sẽ bị tách khỏi dung dịch. Máy tách cát, máy tách bùn thường được dùng cho dung dịch không chứa Hạt rắn ra chất làm nặng (barite) do sẽ tách chất làm nặng ra khỏi dung dịch. Hình 5.4. Máy tách cát 5-11 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 5-12 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
4. I. TÁCH MÙN KHOAN RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET I. TÁCH MÙN KHOAN RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET Đặc tính Máy tách cát Máy tách bùn (desander) (desilter) Đường kính miệng, inches 10 - 12 4 - 6 Kích thước hạt rắn tách, µm 74 - 250 20 - 74 Lưu lượng làm việc, gal/min/cone 400 - 500 40 – 75 Tổng lưu lượng thiết kế hoạt động 125 150 hiệu quả, % lưu lượng tuần hoàn (*) Lưu ý: Để hiệu quả tách đạt tối ưu, dòng thoát của dung dịch phải là chảy tia, có dạng nón rỗng với cột khí ở giữa. Nếu dòng thoát là liên tục, dung dịch và hạt rắn đã mất chuyển động xoáy trong máy và không tách hoàn toàn. Hình 5.5. Máy tách bùn (*) – số lượng bình ly tâm cần chọn bằng tổng lưu lượng thiết kế chia cho 5-13 công suất mỗi bình. Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 5-14 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết I. TÁCH MÙN KHOAN RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET II. TÁCH KHÍ RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET 2.1. Phương pháp cơ học Khí trong dung dịch khoan có thể bị tách bằng cách cho dòng dung dịch chảy trên mặt thoáng và va đập vào các vách ngăn. Trên giàn, người ta dùng thiết bị tách khí hoạt động theo nguyên tắc sau: Dung dịch chứa khí được hút vào máy tách khí qua một ống lồng hình trụ bởi áp suất chân không tạo ra do máy bơm hoặc máy thổi. Các cánh quạt đẩy gắn ở cuối ống trụ để tăng tốc cho dung dịch, đẩy dung dịch va chạm với vách ngăn. Khí tách ra do chuyển động hỗn loạn và va chạm của dung dịch sẽ được bơm chân không hút và thải ra ngoài. Dung dịch sạch khí rơi xuống và cũng được bơm ra khỏi máy tách khí bằng Hình 5.6. Bùn khoan được tách khỏi dung dịch máy bơm ly tâm chống sục khí. 5-15 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 5-16 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
5. II. TÁCH KHÍ RA KHỎI DUNG DỊCH II. TÁCH KHÍ RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET GEOPET Vào lỗ khoan Tách khí Tấm kim loại Máy bơm Máy bơm Dung dịch Dung dịch từ lỗ khoan sạch Hình 5.7. Sơ đồ tách khí bằng phương pháp cơ học Hình 5.8. Máy tách khí 5-17 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 5-18 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết II. TÁCH KHÍ RA KHỎI DUNG DỊCH GEOPET BỐ TRÍ THIẾT BỊ XỬ LÝ DUNG DỊCH KHOAN GEOPET 2.2. Phương pháp hóa lý Máy tách cát Máy tách bùn Máy ly tâm Tách bọt khí bằng phương pháp hóa lý có nghĩa là cho vào dung dịch một số chất làm giảm độ bền chắc của lớp bảo vệ chung quanh bọt khí, làm cho các bọt khí dính lại với nhau, nổi lên trên mặt thoáng và vỡ ra. Bọt khí kích thước càng lớn thì sức căng bề mặt càng nhỏ, do đó càng kém bền vững. Sàng Máy tách khí rung Phương pháp hóa lý được sử dụng hạn chế vì giá thành rất cao. Bể cát Ngăn 2 Ngăn 3 Bể hút Hình 5.9. Sơ đồ bố trí thiết bị làm sạch dung dịch 5-19 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 5-20 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết
6. GEOPET CÂU HỎI GEOPET 1. Nêu các nguyên tắc của các phương pháp tách mùn khoan ra khỏi dung dịch. 2. Trình bày phương pháp tách mùn khoan ra khỏi dung dịch bằng KẾT THÚC CHƯƠNG 5 cơ học và bằng ly tâm. 3. Trình bày cấu tạo và nguyên tắc làm việc của máy tách khí. 4. Trình bày sơ đồ bố trí thiết bị làm sạch dung dịch trên giàn khoan. 5-21 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết 5-22 Dung dịch khoan & ximăng – Đỗ Hữu Minh Triết