I H C QU C GIA TP. HCM
TR

NGă

IăH CăBÁCHăKHOA

----------

NGUY NăB OăTRUNGăANH

NGHIÊN C U

NG D NG HÓA PH M

C CH G C

POLYAMINE TRONG H DUNG D CH KHI KHOAN
A T NG SÉT HO T TÍNH VÙNG M
Chuyên ngành:

K Thu t D u Khí

Mư s :

8520604

LU NăV NăTH CăS

TP. H CHÍ MINH, tháng 07 n m 2022

B CH H




L IăC Mă N
hoрn thрnh đ

М lu n v n t t nghi p Th М s nрy, em xin trсn tr ng М m n

hai th y giáo h

ng Н n lр Ti n s Hoрng H ng L nh vр Ti n s

Quang Khánh đư

ln t n tình h

ng Н n, nh n xét vр góp ý trong su t quá trình hoрn thi n đ tрi lu n

v n.
Bên М nh đó, trong q trình thu th p МáМ Н li u t lý thuy t đ n МáМ thрnh qu
th М t s n xu t, th М hi n МáМ thí nghi m, th nghi m, góp ph n xáМ đ nh, М ng М
vр hình thрnh nh ng М s lý lu n khoa h М v ng Мh М, t đó đi đ n МáМ k t qu hoàn
Мh nh М a lu n v n theo nh m М tiêu đư đ ra ban đ u, em đư nh n đ
tr t t p th МáМ th y Мô giáo Khoa K thu t
H BáМh Khoa –

М nhi u s h


a Мh t & D u khí nói riêng vр tr

ng

i h М Qu М gia TP.HCM nói chung, c ng nh các đ ng nghi p

t i LD Vi t – Nga Vietsovpetro. Em xin Мhсn thрnh М m n nh ng s giúp đ quý
báu đó.
Tuy nhiên, Нo th i gian М ng nh ki n th М М a em Мòn nhi u h n Мh , nên lu n
v n v n Мịn thi u sót, cos lu n đi m Мh a th М s thuy t ph М, М ng nh b М М Мh a
th t s khoa h М, m nh l М. Em r t mong nh n đ

М nh ng ý ki n đóng góp t МáМ

giáo viên, đ ng nghi p, đ h М h i, trau Н i vр xсy Н ng đ nh h
tri n đ tрi lu n v n trong t

ng ti p t М phát

ng lai.

Sau Мùng, em xin kính МhúМ t p th МáМ th y Мơ giáo trong Khoa K thu t D u
khí Н i Нрo s М kh e, trрn đ y ni m tin, М m h ng truy n đ t ki n th М Мho th h
mai sau.
TP. H Chí Minh, ngрy

/

/2022


Tácăgi

Nguy năB oăTrungăAnh

i


TịMăT TăLU NăV NăTH CăS
Lu n v n đ
M ă

М trình bрy trong các Мh

ng v i n i Нung М b n nh sau:

U

Gi i thi u Мhung v s phát tri n М a h Нung Н Мh khoan g М n
đ

М М Мh Мao,

М s Н ng khi khoan trong МáМ đ a t ng sét ho t tính trên th gi i nói Мhung, vр t i

МáМ gi ng thu М m B Мh H М a Vietsovpetro nói riêng. Trình bрy lý Нo l a Мh n đ
tрi, m М đíМh, đ i t

ng vр ph m vi nghiên М u, ý ngh a khoa h М vр th М ti n М a đ

tрi nghiên М u.

Ch

ngă1: T NGăQUAN

T ng quan v М u trúМ đ a Мh t m B Мh H , đi n ki n phсn b М a đ a t ng sét
М ng nh đ М tr ng th Мh h М vр v t lý đá М a m theo k t qu nghiên М u МáМ lo i
m u đ t đá thu đ

М t МáМ gi ng khoan.

Khái quát tình hình th М t , МáМ v n đ liên quan đ n s m t n đ nh thрnh gi ng
khoan, gi i thi u t ng quát đ М đi m М a МáМ lo i Нung Н Мh khoan, ph m vi ng Н ng
h Нung Н Мh khoan g М n

М vр vai trị М a hóa ph m М Мh tr

ng n sét trong q

trình thi Мơng gi ng khoan Н u khí.
Ch
Nă

ngă2: C ăS ăLụăTHUY T VẨăCÁCăNGHIểNăC UăLIểNăQUANă
ăTẨIă ẩă

CăCƠNGăB

Trình bày М s lý thuy t v đ М tính, М Мh tr
МáМ nhóm hóa ph m Мó tính М Мh tr


ng n М a МáМ lo i khoáng sét,

ng n sét vр mô t М Мh ho t đ ng t

ng. Nêu ra lý Нo đ tрi Мh n polyamine lрm đ i t
Trình bрy tóm t t m t s nghiên М u đư đ

ng

ng nghiên М u М a lu n v n.

М th М hi n b i МáМ Мhuyên gia trên

th gi i, v i m М tiêu phсn tíМh М Мh ho t đ ng, М ng nh đánh giá kh n ng М Мh
tr
Мh

ng n sét М a Мh t М Мh g М polyamine, đ ng th i tham kh o đ xсy Н ng
ng trình thí nghi m riêng phù h p v i đi u ki n s n Мó.
Ch

ngă3: NGHIểNăC UăTHệăNGHI M,ăTH ăNGHI M,ăPHỂNăTệCHă

VẨă ÁNHăGIÁăCÁCăK TăQU ăTHUă

C

Trình bày М s , m М tiêu vр k t qu М a giai đo n nghiên М u thí nghi m v i
МáМ m u hóa ph m М Мh g М polyamine trong phịng thí nghi m. Ti n hрnh МáМ thí
ii



nghi m đ đánh giá Мh t l

ng riêng hóa ph m nрy vр khi đ

Н Мh KGAC Plus M1 (h Нung Н Мh khoan g М n

М đ a vрo h Нung

М tiên ti n nh t hi n nрy М a

Vietsovpetro) nh m thay th Мho hóa ph m kém hi u qu h n (Hib-X).
xét Нрnh Мho m i thí nghi m đ

a ra nh n

М th М hi n, t đó kh ng đ nh ti m n ng áp Н ng М a

Мh t М Мh g М polyamine trong h Нung Н Мh khoan KGAC Plus M1 vр Мh n ra đ i
t

ng Мho giai đo n th nghi m Мông nghi p ti p theo.
Mơ t tóm t t q trình thi Мơng Нung Н Мh t i gi ng khoan th М t , b ng Нung

Н Мh khoan Мó s Н ng Мh t М Мh g М polyamine đư đ

М l a Мh n t quá trình

nghiên М u trong phịng thí nghi m, trình bрy МáМ k t qu th nghi m, đánh giá kh

n ng, tri n v ng М a hóa Мh t m i, М ng nh đ М p đ n nh ng khó kh n, ph М t p
g p ph i trong quá trình th nghi m nh m rút ra bрi h М kinh nghi m.
K TăLU NăVẨăKI NăNGH
a ra nh ng k t lu n Н a trên Н li u thu đ

М t hai giai đo n: thí nghi m

trong phịng thí nghi m vр th nghi m Мơng nghi p t i gi ng khoan th М t .
xu t ph

ng h

ng nghiên М u, th nghi m ti p theo trong t

М ng М thêm М s Н li u, rút ra ph

ng lai, nh m

ng pháp x lý Нung Н Мh khoan t i u b ng

hóa ph m М Мh g М polyamine, Н a trên kinh nghi m thi Мông th М t vр th М hi n
đánh giá hi u qu kinh t Мó th đ t đ

М.

iii


ABSTRACT


Shale instability is one of costly and persistent problems encountered during the
drilling operations. According to researches, shale formations account for more than
75% of drilled strata and cause up to 80 – 90% of complications related to wellbore
instability. Even oil-based drilling mud (OBM), synthetic-based drilling muds (SBM)
and high-performance water-based drilling mud (HPWBM) cannot completely
eliminate the complications concerning clay formation. Most of the drilling problems
are related to the water absorption and swelling capacity of the active clay minerals.
At the present time WBM is a common type of solution used at Vietsovpetro,
because of its many advantages such as low cost, ease of handling during and after
the Нrilling proМess, suitable for the sМale anН geologiМal МonНitions at Vietsovpetro’s
fields. In the composition of a WBM, a combination of many types of shale inhibitors,
including typical inhibitors such as potassium chloride, encapsulators, glycols and
other polymers, are often used to optimize inhibition efficiency through a variety of
mechanisms. According to many studies that have been carried out in the world,
polyamines have been proven to limit the absorption of water molecules by clay,
therefore reducing the possibility of clay swelling, increasing the volume of clay, as
well as dispersed into the drilling fluid.
This study was conducted to observe, analyze and evaluate the expression of
polyamines, as well as evaluate their adaptability to other chemical components, in
order to select suitable types, with potential to improve the quality of the highperformance water-based drilling fluid system applied at Vietsovpetro. The research
consists of 2 main phases: testing phase in laboratory and industrial testing at an
actual well.
The analysis process under Vietsovpetro's laboratory conditions helped us select
the suitable polyamine sample - polyether diamine, among the amine-based inhibitors
proposed by domestic and international suppliers. After the industrial testing process,
the results obtained from parameter control, monitoring the behaviors of the drilling

iv



mud during the drilling process have shown the possibility of applying this inhibitor
in WBM of Vietsovpetro. However, still need to test more at the next few wells, so
as to come to the final conclusion, as well as draw experience and suggest drilling
fluid treatment methods with this new type of inhibitor, to obtain the highest
economic efficiency.

v


L IăCAMă OANăC AăTÁCăGI
TáМ gi xin Мam đoan đсy lр Мơng trình nghiên М u М a b n thсn táМ gi . CáМ k t
qu nghiên М u vр МáМ k t lu n trong lu n án nрy lр trung th М, vр không sao Мhép t
b t k m t ngu n nрo vр Н
li u (n u Мó) đư đ

i b t k hình th М nрo. Vi М tham kh o МáМ ngu n tрi

М th М hi n tríМh Н n vр ghi ngu n tрi li u tham kh o đúng quy

đ nh.

TP. H Chí Minh, ngрy

tháng

n m 2022

Tácăgi

Nguy năB oăTrungăAnh


vi


M CăL Că
DANHăM CăHỊNHă NH ....................................................................................... ix
DANHăM CăB NGăBI U .................................................................................... xii
DANHăM CăCÁCăT ăVI TăT T ...................................................................... xiii
M ă

U ....................................................................................................................1

CH

NGă1.ăT NGăQUAN .....................................................................................5

1.1. Khái quát v phсn b đ a t ng vр đ М tr ng th Мh h М vùng m B Мh H ................. 5
1.1.1. Phсn b đ a t ng m B Мh H ............................................................................. 5
1.1.2.
1.2.

М tr ng th Мh h М t i m B Мh H ................................................................... 9

М tính М a МáМ thрnh h sét ho t tính t i m B Мh H .......................................... 12

1.2.1. Thрnh h Mioxen Н

i....................................................................................... 12

1.2.2. Thрnh h Oligoxen............................................................................................. 12

1.3. Khái quát МáМ v n đ liên quan đ n s m t n đ nh thрnh gi ng khoan ................... 14
1.4. Khái quát đ М đi m М a МáМ h Нung Н Мh khoan vр vai trò М a hóa Мh t М Мh
tr

ng n sét trong quá trình khoan gi ng Н u khí .......................................................... 17

CH

NGă2.ăC ăS ăLụăTHUY TăVẨăCÁCăNGHIểNăC UăLIểNăQUANă

Nă

ăTẨIă ẩă

CăCÔNGăB ....................................................................20

2.1. C s lý thuy t .......................................................................................................... 20
2.1.1.

М tính tr

2.1.2. CáМ y u t

ng n c a sét ................................................................................. 20
nh h

ng tr М ti p đ n đ

2.1.3. Phсn lo i МáМ hóa ph m М Мh tr


n đ nh М a sét thрnh h ...................... 26

ng n sét vр М Мh ho t đ ng t

2.2. Các nghiên c u liên quan v tính c ch tr

ng ng . 27

ng n sét c a polyamine đư đ

c th c

hi n................................................................................................................................... 40

CH

NGă3.ăNGHIểNăC UăTHệăNGHI M,ăTH ăNGHI M,ăPHỂNăTệCHă

VẨă ÁNHăGIÁăCÁCăK TăQU ăTHUă

C ....................................................51

3.1. Giai đo n nghiên М u trong phịng thí nghi m ......................................................... 52
3.1.1. Thí nghi m sрng l М МáМ m u polyamine theo yêu М u k thu t ....................... 52
3.1.2. Thí nghi m М Мh sét Bentonite API ................................................................ 55
3.1.3. Thí nghi m tr

ng n sét trên máy đo Swellmeter ........................................... 57

3.1.4. Thí nghi m đo đ l ng М a sét ........................................................................... 60


vii


3.1.5. Thí nghi m đo đ b o t n mùn khoan ............................................................... 63
3.1.6. Thí nghi m s Н ng hoá Мh t polyether amine trong h Нung Н Мh М Мh g М
n

М KGAC Plus M1 М a Vietsovpetro ...................................................................... 65

3.2. Giai đo n th nghi m Мông nghi p t i m t gi ng khoan th М t thu М m B Мh H
......................................................................................................................................... 70
3.2.1. Ch

ng trình th nghi m Нung Н Мh KGAC Plus M1 s Н ng Мh t М Мh

PEDA-258 đ

М xсy Н ng Мho gi ng khoan 8X m B Мh H đ

М phê Нuy t. ......... 71

3.2.2. Ti n hрnh th nghi m Мông nghi p t i gi ng khoan .......................................... 77

K TăLU NăVẨăKI NăNGH ................................................................................86
1. K t lu n ........................................................................................................................ 86
2. Ki n ngh ...................................................................................................................... 87

DANHăM CăTẨIăLI UăTHAMăKH O ...............................................................88
PH L C A .............................................................................................................92


viii


DANHăM CăHỊNHă NH
Hình 1.1. C t đ a t ng t ng h p m B Мh H .............................................................8
Hình 1.2. Phсn b МáМ Н ng ph М t p s М trong n m 2016 ...................................15
Hình 1.3. Phсn b МáМ Н ng ph М t p s М trong n m 2017 ...................................15
Hình 2.1. C u trúc và c u trúc m ng c a t di n Silic và bát di n Nhơm ................21
Hình 2.2. Hình Мh p SEM М a m t s khoáng sét : ..................................................22
(a) smectite; (b) chlorite; (c) illite; (d) kaolinite .......................................................22
Hình 2.3. S đ c u trúc khống v t Montmorillonit ...............................................23
Hình 2.4. S đ c u trúc khống v t Hydromica ......................................................23
Hình 2.5. S đ c u trúc khống v t Kaolinit ...........................................................24
Hình 2.6. C Мh tr

ng n : (a) Tr

ng n th m th u; (b) Tr

ng n b m t ........25

Hình 2.7. Phсn lo i МáМ nhóm Мh t М Мh h u М ...................................................28
Hình 2.8. Hóa ph m М Мh sét ion liquid ................................................................30
Hình 2.9. Phсn t Мh t H BM h p ph lên b m t sét ............................................31
Hình 2.10. Mơ hình phсn t М a ph М PEG/ion K+ ................................................32
Hình 2.11. C u trúМ PHPA .......................................................................................33
Hình 2.12. Acrylamide sulfonated copolymer PANAA ..........................................33
Hình 2.13. C Мh


М Мh tr

ng n sét ...................................................................33

Hình 2.14. Mu i alkyl ammonium b c 4 ..................................................................35
Hình 2.15. Polyamino acid ........................................................................................35
Hình 2.16. Mu i alkyl ammonium polyhydroxylated...............................................36
Hình 2.17. Hexamethylendiamine.............................................................................37
Hình 2.18. Ethoxylated diamine................................................................................37
Hình 2.19. Polyether diamine....................................................................................38
Hình 2.20. Mơ hình phân t c a Polyether diamine xâm nh p vào c u trúc sét ......39
...................................................................................................................................41
Hình 2.21. C u trúc phân t c a các polyether amine .............................................41
Hình 2.22. Thông s М u trúМ М a МáМ m u polyether amine thí nghi m .................41
Hình 2.23. K t qu thí nghi m c ch sét bentonite .................................................42

ix


– S thay đ i Va М a Нung Н Мh М Мh Мó Мh a sét .................................................42
Hình 2.24. K t qu thí nghi m c ch sét bentonite .................................................42
– S thay đ i giá tr YielН М a Нung Н Мh М Мh Мó Мh a sét ..................................42
Hình 2.25. K t qu thí nghi m b o t n mùn khoan sét ............................................43
Hình 2.26. Thí nghi m l ng sét ................................................................................43
Hình 2.27. K t qu thí nghi m so sánh tính c ch c a các polyether amine .........45
Hình 2.28. K t qu thí nghi m “Bentonite inhibition test” ......................................46
Hình 2.29. K t qu thí nghi m “Bulk harНness test” ...............................................46
Hình 2.30. Ph n tr m tr

ng n c a m u v t sét Na-MMT sau 24h .......................48


Hình 2.31. Xu h

ng n c a m u v t sét Na-MMT trong dung d ch x lý .48

ng tr

Hình 3.1. PEDA-303 hịa tan khơng hoрn toрn trong n

М, t o l p khơng tan ........54

Hình 3.2 – 3.3. K t qu thí nghi m М Мh bentonite API ........................................56
Hình 3.4. Máy đo đ tr

ng n sét DynamiМ Linear Swell Meter - OFITE ............57

Hình 3.5. Ph n tr m sét tr

ng n trong n

М k thu t Мó thрnh ph n М Мh ........58

Hình 3.6. Ph n tr m sét tr

ng n trong Нung Н Мh KCl 3% Мó thрnh ph n М Мh .58

Hình 3.7. Ph n tr m sét tr

ng n trong Нung Н Мh KCl 7% Мó thрnh ph n М Мh .59


Hình 3.8. K t qu thí nghi m đo b ng máy Swellmeter trên n n KCl 7% ...............59
Hình 3.9. Th tíМh sét l ng sau 180 phút М a МáМ Нung Н Мh sau khi nung 130°C/4h
...................................................................................................................................62
Hình 3.10. K t qu đo l

ng mùn khoan b o t n .....................................................63

Hình 3.11. Hình nh mùn khoan thu h i đ

М М a m u Hib-X và PEDA-301 ........64

...................................................................................................................................64
Hình 3.12. Hình nh mùn khoan thu h i đ

М М a m u PEDA-258 và Hib-U ........64

Hình 3.13. K t qu đo kh n ng М Мh trên thi t b Swellmeter .............................69
Hình 3.14. Bi u đ áp su t t ng h p vр М u trúМ ......................................................71
gi ng khoan 8X, m B Мh H ...................................................................................71
Hình 3.15. Hình nh mùn khoan đ

М М Мh vр lo i ra trên sрn rung .....................78

Hình 3.16. Sét mùn khoan t i Мhi u sсu 2950 m đ

М М Мh bao b М ....................79

Hình 3.17. Hình nh đ nh tсm, Мhng khoan khơng Мó Н u hi u b bó Нo sét tr

ng


n bám vрo ................................................................................................................80
x


Hình 3.18. Mùn khoan lên sàn rung khi khoan doa ..................................................81
Мhi u sсu 3150 m, t tr ng 1.23 sg ........................................................................81
Hình 3.19. Mùn khoan thu đ

М trong quá trình khoan Нoa đo n 3200 – 3300 m ...81

Hình 3.20. Mùn khoan thu đ

М trong quá trình khoan Нoa qua đ sсu 3400 m .....82

xi


DANHăM CăB NGăBI U
B ng 1.1: Thрnh ph n khoáng v t sét trong đ a t ng Mioxen h vр Oligoxen М a m
B Мh H .................................................................................................................... 13
B ng 1.2: CáМ nguyên nhсn gсy ra tình tr ng m t n đ nh thрnh gi ng khoan ........15
B ng 2.1: M t s nhóm khống v t sét và tính ch t .................................................21
B ng 3.1: K t qu ki m tra МáМ m u М Мh g М polyamine theo YCKT .................53
B ng 3.2: K t qu thí nghi m М Мh bentonite API ................................................55
CáМ k t qu thí nghi m đ
B ng 3.3: Ph n tr m tr

М trình bрy trong b ng 3.3. ............................................57
ng n М a m u sét sau 22h ................................................57


B ng 3.4: Th tíМh sét l ng М a МáМ Нung Н Мh sau khi x lý b ng polyamine, ml ...61
B ng 3.5: K t qu thí nghi m đo đ b o t n mùn khoan..........................................63
B ng 3.6:

n đi u Мh m u Нung Н Мh Мho thí nghi m ...........................................65

B ng 3.7: Thông s МáМ m u Нung Н Мh s Н ng m u М Мh polyamine kháМ nhau 67
B ng 3.8: Thông s Нung Н Мh đ
B ng 3.9:

М nung l i sau khi l u 2 tu n .............................68

n đi u Мh Нung Н Мh khoan g М n

М KGAC Plus M1 x lý b ng Мh t

М Мh g М polyamine ................................................................................................ 72
B ng 3.10: Tiêu Мhí đánh giá k t qu th nghi m Мông nghi p Мh t М Мh g М
polyamine PEDA-258 trong Нung Н Мh khoan KGAC Plus M1 ............................... 76
B ng 3.11: Thông s Нung Н Мh khoan trong МáМ kho ng thay đ i t tr ng thu М Мông
đo n khoan Мh ng ng Ø178 mm .............................................................................83
B ng 3.12:

ánh giá q trình th nghi m Мơng nghi p ng Н ng Мh t М Мh g М

polyamine trong h Нung Н Мh khoan KGAC Plus M1 t i gi ng khoan 8X – m B Мh
H .............................................................................................................................. 83

xii



DANHăM CăCÁCăT ăVI TăT T
H BM

Ho t đ ng b m t

HPWBM

High performance water-based drilling mud

WBM

Water-based drilling mud

MW

Mud weight

NAF

Non-aqueous fluid

Na-MMT

Na-Montmorillonite

OBM

Oil-based drilling mud


PEA

Polyether amine

PEDA

Polyether diamine

SBM

Synthetic-based drilling mud

YP

Yield-point

DDK

Dung Н Мh khoan

BKC

B khoan М

xiii


M ă


U

S m t n đ nh sét thрnh h lр m t trong nh ng tr ng i l n nh t vр th

ng

g p ph i trong quá trình khoan. M t h Нung Н Мh khoan М Мh М n Мó kh n ng h n
Мh s tr

ng n М a sét, v n lр nguyên nhсn Мhính Н n đ n m t n đ nh thрnh h ,

tuy nhiên khi thi Мông gi ng khoan t i МáМ khu v М v i đi u ki n đ a Мh t, đ М tính
đ t đá kháМ nhau thì m i h Нung Н Мh s Мó nh ng bi u hi n, hi u qu kháМ nhau.
Chính vì th trong q trình thi Мơng gi ng khoan, vi М x lý, phòng ng a МáМ ph М
t p, s М liên quan đ n m t n đ nh thрnh gi ng luôn r t đ
nghiên М u vр xem xét đ xu t МáМ ph

М Мhú tr ng, đ u t

ng án, bi n pháp k thu t phù h p.

CáМ lo i Нung Н Мh khoan ph bi n hi n nay nh Нung Н Мh khoan g М Н u
(OBM), Нung Н Мh khoan t ng h p (SBM) vр Нung Н Мh khoan g М n

М М Мh Мao

(HPWBM) đ u Мó nh ng u đi m, b n Мh t, М Мh v n hрnh kháМ nhau, nh ng М ng
không th lo i tr hoрn toрn nh ng ph М t p liên quan đ n sét thрnh h . Ph n l n МáМ
ph М t p khoan liên quan đ n kh n ng h p th n
T tr


М đ n nay, Нung Н Мh khoan g М n

М vр tr

ng n М a sét thрnh h .

М WBM đư vр đang lр s l a Мh n

t i u vр ph bi n nh t t i МáМ gi ng khoan thu М m B Мh H đ

М thi Мông b i Liên

Нoanh Vi t – Nga Vietsovpetro, Нo phù h p v i quy mô s n xu t, v n hрnh М ng nh
đi u ki n М s v t Мh t hi n Мó М a liên Нoanh, đ m b o t i u Мho an toрn vр môi
tr

ng sinh thái. Trong nh ng n m g n đсy, Нung Н Мh khoan WBM luôn đ

М МáМ

nhр khoa h М trên toрn th gi i quan tсm, nghiên М u, phát tri n, đ М bi t Мhú tr ng
vрo kh n ng М Мh tr

ng n sét, nh m không ng ng nсng Мao Мh t l

ng М ng nh

đáp ng yêu М u th М t khi thi Мông vр xсy Н ng МáМ gi ng khoan Н u khí, trong b i
М nh Мơng táМ khoan th m Нị ngрy Мрng g p nhi u khó kh n, tháМh th М. Tuy nhiên,

trong môi tr

ng v i hрm l

ng n

М Мao nh WBM, s h p th n

М v n ti p t М

x y ra vр М u trúМ sét s Н n b phá h y theo th i gian gсy ra m t n đ nh thрnh gi ng.
Chính vì v y, vi М nghiên М u МáМ Мh ng lo i hóa Мh t m i Мó táМ Н ng М Мh sét và
k t h p v i МáМ Мh t М Мh đ М tr ng t tr

М đ n nay, đóng m t vai trị r t quan

tr ng trong vi М không ng ng phát tri n vр М i thi n Мh t l

ng h Нung Н Мh g М

1


n

М М Мh Мao. T ý t

ng xu t phát t nhu М u th М ti n trong thi Мơng gi ng khoan

Н u khí, táМ gi đư quy t đ nh l a Мh n đ tрi:

ắNGHIểNă C Uă

NGă D NGă HịAă PH Mă

POLYAMINEă TRONGă H ă DUNGă D CHă KHIă KHOANă

Că CH ă G Că
Aă T NGă SÉTă

HO TăTệNHăVỐNGăM ăB CHăH ”
lрm lu n v n t t nghi p Мh
M căđích,ăđ iăt
-

ng trình Th М s Мhuyên ngрnh K thu t D u khí.

ngăvƠăph măviănghiênăc uăc aăLu năv n

tрi nghiên М u đ

М th М hi n v i m М đích: ki m tra, phсn tíМh, l a Мh n

vр đánh giá hi u qu ho t đ ng М a Мh ng lo i hóa ph m М Мh sét m i, đ

Мđ a

vрo thрnh ph n h Нung Н Мh khoan g М n

М Мh


М М Мh Мao KGAC Plus M1 (h

sét hi u qu nh t hi n nay М a Vietsovpetro), nh m đ a vрo áp Н ng th М t khi thi
Мông МáМ gi ng khoan trong đ a t ng Мh a sét ho t tính tr

ng n m nh, t i khu v М

m B Мh H .
-

it

ng đ

М l a Мh n nghiên М u: hóa ph m М Мh g М polyamine và

kh n ng áp Н ng trong h Нung Н Мh khoan KGAC Plus M1, sau q trình nghiên
М u trong phịng thí nghi m vр th nghi m Мơng ngh Мó th k t lu n v hi u qu
Н ng hóa ph m nрy khi khoan qua МáМ đ a t ng Мh a sét tr

ng

ng n m nh t i m B Мh

H
- Ph m vi nghiên М u lр МáМ Мh ng lo i hóa ph m М Мh g М polyamine ph
bi n trên th tr
t đó l a Мh n đ

ng vр đ


М th

ng m i hóa, t nhр s n xu t trong n

М vр qu М t ,

М hóa ph m phù h p nh t.

N iădungănghiênăc u
CáМ n i Нung đ

М t p trung nghiên М u trong đ tрi bao g m:

- T ng quan М s lý thuy t v đ a t ng sét t i khu v М m B Мh H , М Мh
tr

ng n sét; МáМ lo i Мh t М Мh ph bi n trong Нung Н Мh khoan g М n

Мh ho t đ ng t

М vр М

ng ng.

2


- Tham kh o МáМ Мơng trình, bрi báo khoa h М trong n


М vр trên th gi i М a

các nhр nghiên М u v nh ng đ tрi liên quan, nh m xсy Н ng Мh

ng trình thí nghi m

phù h p, thi t th М nh t nh m so sánh, đánh giá МáМ lo i М Мh g М amine.
- Nghiên М u tính Мh t đ М tr ng, bi u hi n М a hóa ph m М Мh sét g М
polyamine trong đi u ki n phịng thí nghi m, l a Мh n ra Мh ng lo i phù h p đ đ a
vрo h Нung Н Мh khoan М Мh sét KGAC Plus M1, lр h Нung Н Мh t t nh t đang
đ

М s Н ng ph bi n t i Vietsovpetro.
- Nghiên М u hi u qu М a m u hóa ph m polyamine đ

М l a Мh n trong h

Нung Н Мh KGAC Plus M1, nh m ti n t i th nghi m t i gi ng khoan.
- D a trên k t qu ghi nh n đ

М t giai đo n th nghi m th М t , đánh giá đ

n đ nh М a thрnh gi ng, tính Мh t Нung Н Мh khoan g М n

Мđ

М b sung Мh t М

Мh g М polyamine, đánh giá hi u qu v m t k thu t М ng nh kinh t tr


М vр sau

khi áp Н ng Мh ng lo i hóa ph m М Мh trên, đ ng th i rút ra МáМ bрi h М kinh nghi m
thông qua th nghi m t i gi ng đ u tiên, đ xu t Мh

ng trình th nghi m phù h p

vр hi u qu h n Мho МáМ gi ng ti p theo.
Ph

ngăphápănghiênăc u

- T ng h p và phân tích МáМ tрi li u nghiên М u lý thuy t vр th М nghi m v
hóa ph m М Мh g М amine, đ l a Мh n ra Мh ng lo i phù h p Мho h Нung Н Мh
khoan g М n

М KGAC Plus M1.

- Th nghi m trong phòng thí nghi m đ phсn tíМh МáМ bi u hi n М a Мh t М
Мh khi ho t đ ng riêng r vр khi s Н ng k t h p v i МáМ lo i hóa ph m khác trong
Нung Н Мh khoan g М n

М KGAC Plus M1.

- Th nghi m Мông nghi p lo i Мh t М Мh g М polyamine đ

М l a Мh n s

Н ng trong h Нung Н Мh KGAC Plus M1, t i m t gi ng khoan th М t М a
Vietsovpetro, n i ti m n nguy М ph М t p Нo thрnh ph n sét tr


ng n m nh trong

đ a t ng, t đó đánh giá hi u qu vр ti m n ng đ áp Н ng r ng rưi lo i М Мh trên
nh m t thрnh ph n Мh Мh t trong h Нung Н Мh khoan g М n

М М Мh Мao.

3


ụăngh aăkhoaăh c
Nghiên М u, so sánh МáМ Мh ng lo i М Мh g М polyamine nh m đ a ra nh ng
nh n xét, đánh giá kháМh quan v hi u qu

М Мh tr

ng n sét М a Мhúng, М ng nh

ti m n ng áp Н ng trong m t h Нung Н Мh khoan g М n
Nghiên М u, l a Мh n đ

М hoрn Мh nh.

М hóa ph m М Мh g М polyamine phù h p nh t, đáp

ng đ y đ МáМ yêu М u k thu t đ
qua МáМ thí nghi m mô ph ng s t

М đ t ra, đ ng th i th hi n đ М tính М Мh thông

ng táМ gi a Мh t М Мh này trong Нung Н Мh

khoan v i sét ho t tính trong МáМ đi u ki n, môi tr

ng kháМ nhau.

ụăngh aăth căti n
Vi М nghiên М u, đánh giá vр tìm ra đ
s n Мó trên th tr
n

М lo i М Мh g М polyamine phù h p,

ng, s góp ph n nсng Мao Мh t l

ng М a h Нung Н Мh khoan g М

М М Мh Мao, áp Н ng trong thi Мông МáМ gi ng khoan v i đi u ki n đ a Мh t М

th t i khu v М m B Мh H , ngoрi ra Мịn Мó th gi m b t Мhi phí th i gian thi Мông
gi ng khoan, Мông s М x lý, pha tr n Нung Н Мh khi thi Мơng М ng nh khi Мó ph М
t p x y ra.
Th М hi n th nghi m Мông nghi p nh m thu th p МáМ Н li u, b ng Мh ng
th М t đ kh ng đ nh Мh t l

ng М a h Нung Н Мh khoan KGAC Plus M1 đ

lý b ng Мh t М Мh m i g М polyamine, Мh ng minh đ

М s nсng Мao Мh t l


Мx
ng vр

hi u qu thi Мông Нung Н Мh t i МáМ gi ng khoan М a Vietsovpetro.
óngăgópăc aăđ tài
Trong đ tài nghiên c u này, hóa ph m c ch tr

ng n sét polyamine l n đ u

tiên đ

c l a ch n cho vi c nghiên c u và áp d ng trong m t h dung d ch khoan

g Мn

c c th . B ng vi М phсn tíМh đ c tính hóa h М М ng nh nghiên М u các bi u

hi n c ch c a các polyamine, ta có th n m b t đ
М ng nh МáМ u, nh

М đi m c a ch ng lo i hóa ph m này. Hi u qu áp d ng hóa

ph m c ch polyamine trong dung d ch khoan g М n
h

c b n ch t, М Мh ho t đ ng
c s tr thрnh М s đ đ nh

ng phát tri n các gi i pháp dung d ch, nh m ngày càng nâng cao ch t l


ng công

tác khoan, gi i quy t các v n đ liên quan đ n s m t n đ nh c a thành gi ng c ng
nh t i u hóa Мhi phí kinh t dành cho thi cơng gi ng khoan d u khí.

4


CH

NGă1.ăT NGăQUANă

1.1.ăKháiăquátăv ăphơnăb ăđ aăt ngăvƠăđ cătr ngăth chăh căvùngăm B chăH
1.1.1.ăPhơnăb ăđ aăt ngăm ăB chăH
Theo tрi li u gi ng khoan, đ a t ng М a m B Мh H đ
tr

М Kainozoi vр tr m tíМh Kainozoi.

v đ a t ng đ

М m ra g m đá móng

М tr ng th Мh h М-tr m tíМh М a m i phсn

М th hi n tóm t t trên М t đ a t ng t ng h p М a m (Hình 1.1).

Móng lр đá maМma k t tinh hoрn toрn v i МáМ đai m Мh poМfirit vр Нiabaz
anНezit bazan ph n ánh tính b t đ ng nh t th Мh h М. Theo tрi li u m u lõi Мho th y

đá granit biotit hai miМa Мh y u phсn b trong ph m vi kh i Trung Tсm,

kh i B М

có granodiorit biotit sáng xám và adamellit Мh a nhi u monzonit th Мh anh,
monzoНiorit th Мh anh vр Нiorit á ki m,

kh i Nam Мó granit, granoНiorit vр

monzoНiorit th Мh anh. á móng b bi n đ i th sinh МáМ m М đ kháМ nhau. Trong
s МáМ khoáng v t th sinh ph bi n nh t lр zeolit vр Мanxit. Theo s li u phóng x ,
tu i tuy t đ i М a đá k t tinh Нao đ ng trong kho ng t 245±7 (Triat mu n) đ n 89±3
(Creta mu n) tri u n m. GranitoiН
Nh ng s li u m i thu đ

m B Мh H Мó đ n t n vр hang h М Мao.

М ph n l n xáМ nh n s đ phсn b đá móng tr

М đсy.

Trong khi t i phía nam М a Мánh Tсy, theo tрi li u m u lõi vр m u v n М a m t s
gi ng Мho th y s phát tri n М a đá Мó thрnh ph n ki m (Нiorit), Мó tính th m Мh a
th p. M u lõi М a gi ng khai tháМ X

đ sсu 4900 m (CST

4375 m) Мho th y s

Мhuy n ti p t ph М h đá granit sang đá Мó thрnh ph n ki m.

Tr m tích Kainozoi ph b t Мh nh h p góМ vр đ a t ng trên m t móng Мh y u
lр tr m tíМh l М nguyên Paleogen, Neogen vр

t . Trên М s МáМ Н u hi u th Мh

h М, bрo t ph n, М sinh đ a t ng theo thang đ a ph
phсn Мhia thрnh МáМ h t ng: Trр Cú (Oligoxen Н
H (Mioxen Н

i), Côn S n (Mioxen gi a),

(không phсn Мhia tr m tíМh Plioxen-

ng t Н

i lên, Мhúng đ

М

i), Trр Tсn (Oligoxen trên), B Мh

ng Nai (Mioxen trên) vр Bi n

ông

t ). S thay đ i l n nh t М a Мhi u Нрy vр

thрnh ph n th Мh h М lр МáМ t p tr m tíМh М s tu i Oligoxen s m, Нo Мhúng v ng
m t hoрn toрn trong ph m vi МáМ kh i móng nhơ Мao.


5


H Paleogen, th ng Oligoxen, ph th ng d

i: H t ng Trà Cú - E31 tc

H t ng Мó Мhi u Нрy t 0-412 m, gi i h n b i t ng đ a Мh n SH-B và SH-11,
g m xen k МáМ v a Мát k t vр МáМ t p sét k t. Theo m М đ lún Мhìm М a tr m tíМh v
tr ng, Мhi u Нрy tr m tíМh t ng đ ng th i v i s suy gi m tính th m Мh a. Ph n Н

i

М a h t ng b t g p Мu i, s n k t kèm МáМ m nh đá t ng móng t o nên t ng lót đáy.
Trong khi t i đ nh vòm, Мho th y s v ng m t М a tr m tíМh h t ng nрy.
T i khu v М phía b М vр đơng М a m , МáМ t p Мát k t Мó Мhi u Нрy Мh a Н u l n,
đ r ng, đ th m khá t t vр đ

М xem lр đ i t

ng khai tháМ Мông nghi p th hai М a

m sau móng. Theo tрi li u

VLGK vр th v a

Мánh Tсy Мho th y МáМ v a Мát k t

Мó tính th m Мh a kém. T i vịm Nam, МáМ t p tr m tíМh М ng Мó đ М tính th m Мh a
kém, Мhi u Нрy МáМ v a Мát k t-b t k t không l n, hрm l


ng sét t ng Мao. ôi khi b t

g p tr m tíМh núi l a Мó thрnh ph n Мhính lр Нolerit, tuff bazan vр gabro Нolerit. Tu i
М a h t ng đ

М xáМ đ nh Н a vрo s Мó m t М a bрo t ph n hoa OМulopollis,

Magnastriatites. Ti m n ng Мh a vр sinh Н u М a h t ng khá t t. CáМ t p Мh a Н u
Мhính М a h t ng Мó Мhi u Нрy vр thрnh ph n đá Мh a không n đ nh t i МáМ khu v М
kháМ nhau g m: VI, VII, VIII, IX, X vр XI.
H Paleogen, th ng Oligoxen, ph th ng trên: H t ng Trà Cú - E32 tt
H t ng Мó Мhi u Нрy thay đ i t 50 đ n 1800 m, n m gi a МáМ t ng đ a Мh n
SH-7 và SH-11. Tr m tíМh М a h t ng nрy ph b t Мh nh h p lên tr m tíМh h t ng
Trр Cú, vр ph tr М ti p lên m t móng t i nh ng n i kh i móng nhơ Мao (vịm Trung
Tâm). Theo thành ph n th Мh h М, tr m tíМh h t ng nрy đ
gi a vр Н

М Мhia lрm 3 ph n: trên,

i. Ph n trên Мó thрnh ph n Мhính lр sét vр sét k t mрu nсu t i, nсu đen xen

k p v i МáМ v a b t-Мát k t v i t l Мát/sét lр 35-50 %.

ph n gi a Мh y u lр sét

argillit mрu đen, xám t i xen k МáМ l p m ng b t k t vр Мát k t (t l Мát k t/argillit
là 40-60 %), đôi khi b t g p m t vрi l p vôi vр than m ng. Tr m tíМh ph n Н

i Мó


thрnh ph n Мhính lр Мát k t h t m n đ n h t thô mрu nсu t i, nсu đen, đôi khi Мh a s i
vр Мu i k t. T l Мát k t/argillit thay đ i khá r ng t 20 đ n 50 %.
Trong m t s gi ng khoan Мòn b t g p đá ngu n g М núi l a, thрnh ph n ki m
v i Мhi u Нрy đ t đ n 20 m. K t qu khoan МáМ gi ng th m Нò, m t l n n a kh ng
đ nh МáМ quan đi m tr

М đсy v М u trúМ vр thрnh ph n tr m tíМh М a h t ng. Tr m
6


tíМh М a h t ng đ

М hình thрnh Мh y u trong môi tr

ng đ ng b ng b i tíМh g n

b , v ng v nh, đ m h , t o nên МáМ thсn Мát k t vр b t k t th

ng

Н ng th u kính.

CáМ t p sét k t, b t k t М a h t ng r t giрu v t Мh t h u М , đ М bi t lр

ph n gi a.

Chúng lр đá sinh Н u t t đ ng th i đóng vai trị t ng Мh n Мho МáМ v a Н u trong móng
k t tinh, n t n . Theo nghiên М u v bрo t ph n hoa trong lát М t h t ng nрy Мó s
xu t hi n М a bрo t lo i F. Trilobata, VerutriМolporites, CiМatriМosiporites, t


ng ng

v i tu i Oligoxen mu n. H t ng Trр Tсn Мó МáМ t p đá Мh a: I, II, III, IV vр V (đ

М

gi i h n t SH-10 đ n SH-11); Ia (đ

М

М gi i h n t SH-8 đ n SH-10) vр 28, 29 (đ

gi i h n t SH-7 đ n SH-8).
H Paleogen, th ng Mioxen, ph th ng d

i: H t ng Trà Cú - N11bh

H t ng Мó Мhi u Нрy t 770-900 m, n m gi a t ng đ a Мh n SH-7 và SH-3. Theo
thрnh ph n th Мh h М, lát М t h t ng nрy Мó th Мhia ra 02 ph n trên vр Н

i. Ph n

trên Мó thрnh ph n Мhính lр sét vр sét k t mрu xám, xám đen, xen k p МáМ l p b t k t
vр Мát k t v i s l

ng t ng Н n t trên xu ng Н

i (đ n 50 %). Trên Мùng lр t p sét


montmorilonit - T p Rotali, Мó Мhi u Нрy t 35 m ( phía nam m ) đ n 150 m ( m t
vрi gi ng khoan n m phía đông nam М a m ). T p sét nрy phát tri n r ng kh p Нi n
tíМh b , đ

М xem lр t ng Мh n t t nh t М a b C u Long. Ph n Н

i Мh y u lр Мát

k t vр b t k t (h n 60 %), xen k p v i МáМ l p sét m ng mрu xám, vрng-đ ho М ng
s М. Tr m tíМh М a h t ng đ

М l ng đ ng trong môi tr

ng đ ng b ng b i đ p ven

b , v ng v nh sông h vр bi n g n b . Theo tрi li u đ a v t lý gi ng khoan, МáМ t p
Мát k t thu М ph n Н

i h t ng trên Мó tính Мh t th m Мh a r t t t, lр МáМ đ i t

ng

tìm ki m Мhính М a b C u Long. CáМ t p trên Мh y u lр Мát k t th Мh anh và arkoz,
g m t p 22, 23, 24, 25, 26, 27. Trong đó, МáМ t p 25, 26 vр 27 phát tri n

th th u

kính riêng bi t.
H t ng Cơn S n (Mioxen gi a-N12 cs),
Bi n


ông (Plioxen+

ng Nai (Mioxen trên - N13 đn),

T - N2+Q bđ): ch y u lр Мát k t-b t k t xen k v i МáМ

t p sét b t k t, sét vр than nсu, vр không Мh a МáМ v a s n ph m.

7


Hình 1.1. C t đ a t ng t ng h p m B ch H [1]
8


cătr ngăth chăh căt iăm ăB chăH

1.1.2.

D a trên k t qu nghiên М u МáМ m u lõi đ t đá l y t i h n 70 gi ng khoan tìm
ki m – th m Нị thu М t p tr m tíМh Mioxen Н
nhi u khu v М М a M : phía B М,

i, Oligoxen trên vр Oligoxen Н

it

ông – B М, Trung tсm, Nam vр Tсy, thu đ


М

nh ng thông tin nh sau [1]:
Tr m tích Mioxen d

i

Giai đo n 1984 – 2016 vi М l y m u lõi t tr m tíМh Mioxen Н
hi n trong 29 gi ng. M u lõi đ

iđ

М th М

М l y t МáМ gi ng khoan thu М khu v М phía B М,

Trung Tâm, Tây-B М vр phía Tсy М a m .
á Мh a lр Мát k t, b t k t mрu xám, xám sáng đ n xám t i, nсu-t i vр đ m nсu
Нo th m Н u không đ u v i thрnh ph n đa khoáng aМko, th Мh anh – aМko, th Мh anh
– grauvaМ hay th Мh anh – fenspat. Cát k t Мh a sét
ít v t Мh t h u М vр v n th М v t. Hрm l

m М đ kháМ nhau, Мh a miМa,

ng v t li u sét trong Мát k t thay đ i t 1-

á Мó М u t o kh i vр phсn l p v i nhi u Н ng kháМ nhau (l

23%.


n sóng, xiên

m ng, Н ng th u kính ng t quưng), g n k t t y u đ n v a, xi m ng g n k t lр sét, r i
ráМ g p xi m ng МaМbonat. Ki n trúМ М a Мát k t h t t nh , nh -trung, trung-l n, l nthô Мh a s n. Vрi n i g p МáМ l p s n kíМh th

М h t đ n 2 mm vр hрm l

ng đ n 38-

47%. T i khu v М phía Nam Мát k t Мó ki n trúМ h t thơ h n Мh a s n (kíМh th
3 mm).

Мđ n

Мh n l М t trung bình đ n kém.

B t k t Мh a sét vр Мát không đ u, Мh a miМa vр l m t m pyrit, g n k t trung
bình, М u t o phсn l p ngang song song m ng, u n l
v t Мh t h u М . Hрm l
thì hрm l

n vр Н ng th u kính, Мh a ít

ng sét trong b t t 3-35%, khi Н Мh Мhuy n thрnh đá sét-b t

ng sét lên đ n 47-48%. Trong khu v М phía B М М a m , đá Мát-b t Мòn

g p zeolit t 3-5%. CaМbonat trong đá Мát-b t Мó hрm l
l


ng <1%, r i ráМ v i hрm

ng Мanxit lên đ n 46%.
Trong tr m tíМh Mioxen Н

i theo s li u phсn tíМh r nghen đ n th i đi m

01.07.2017, thрnh ph n khoáng v t xi m ng sét lр montmorillonit 0-93,73% (trung
bình 26,4%), th y miМa 0,36-46,32% (trung bình 11,4%), clorit 1,26-70% (trung bình
10,2%), kaolinit 1,56-85% (trung bình 12,8%), khống h n h p 0,5-9,4% (trung bình

9