Nghiên cứu chế tạo xi măng siêu mịn bền nhiệt ứng dụng trong công nghệ trám ép nhằm nâng cao hiệu quả khai thác dầu khí

Tóm tắt

Trong ngành công nghiệp dầu khí, trám ép dưới áp suất thường được ứng dụng trong sửa chữa các khuyết tật của lớp trám xi măng, trong đó có loại trừ áp suất giữa cột ống chống và dòng chảy ngoài ống chống. Khả năng xâm nhập của vữa trám ép vào mạng lưới khe nứt, lỗ rỗng (cỡ micro) phụ thuộc rất lớn vào thành phần cỡ hạt chất kết dính được sử dụng. Sử dụng xi măng nghiền siêu mịn thay thế xi măng giếng khoan thông thường cho trám ép là một giải pháp hữu hiệu góp phần nâng cao chất lượng trám ép.
Nhóm tác giả đã tiến hành nghiên cứu chế tạo xi măng siêu mịn (d50 ≤ 6 μm) bền nhiệt (tới 160^oC) và không co ngót ở khoảng nhiệt độ từ 50 - 160^oC từ các nguyên liệu chính như clinker xi măng Portland, xỉ phosphate, cát thạch anh. Các nguyên liệu đầu vào được phối trộn theo tiêu chí đảm bảo độ bền nhiệt, chống co ngót nhằm chọn được đơn chế tạo tối ưu cho dạng xi măng siêu mịn xỉ - xi măng Portland - silica. Kết quả nghiên cứu cho thấy, các thành phần xi măng bột đáp ứng yêu cầu về cỡ hạt (d50 ≤ 6 μm; d95 ≤ 16 μm). Vữa và đá xi măng từ hỗn hợp siêu mịn xỉ - xi măng Portland - silica đều nở về thể tích ở cả nhiệt độ thấp (< 76^oC) và nhiệt độ cao (từ trên 76 - 160^oC) đáp ứng yêu cầu bền sulfate, không co ngót. Độ bền nén đạt tới 1.231 - 1.413 psi ở điều kiện 120 - 160^oC, áp suất 210 atm - đáp ứng yêu cầu đối với xi măng trám giếng khoan dầu khí (≥ 500 psi). Nhóm tác giả đã xác định được thành phần phối trộn tối ưu và khả năng thực tế để chế tạo loại xi măng siêu mịn bền nhiệt dùng cho công nghệ trám ép.