Trám xi măng giếng khoan là chuỗi công việc phục vụ mục đích điền vào không gian vành xuyến giữa các ống chống và không gian giữa ống chống và thân giếng khoan vữa trám, sau đó để vữa trám đóng rắn tạo vành đá xi măng. Vành đá xi măng có 2 chức năng chính là gia cố và cách ly. Khi vành đá xi măng bị nứt, tính cách ly bị suy giảm mạnh, có thể dẫn đến hàng loạt hiện tượng không mong muốn xảy ra. 

Nhằm đảm bảo an toàn trong vận hành giếng và nâng cao hiệu quả khai thác trong khai thác dầu khí, Bộ Công Thương giao Viện Công nghệ Khoan thực hiện “Nghiên cứu chế tạo hệ vữa xi măng chuyên dụng có khả năng tự bít khe nứt nhằm nâng cao khả năng cách ly của vành đá xi măng trám giếng khoan dầu khí”. Đề tài do KS. Nguyễn Minh Quân chủ nhiệm, được thực hiện từ tháng 11/2017 đến tháng 6/2019. Chiều ngày 24 tháng 9, Bộ Công Thương tổ chức nghiệm thu đề tài với sự tham dự của các thành viên Hội đồng nghiệm thu và đại diện Vụ Khoa học và Công nghệ. 

Theo KS. Nguyễn Minh Quân, mục tiêu chính của đề tài là chế tạo hệ vữa xi măng chuyên dụng có khả năng tự bịt lại khe nứt, nâng cao khả năng cách ly của vành đá xi măng trám giếng khoan dầu khí, đồng thời đánh giá tính chất của hệ vữa và biên soạn hướng dẫn sử dụng trong trám xi măng giếng khoan dầu khí. 

Vữa xi măng thông minh có khả năng tự bịt lại các khe nứt thông kênh có thể được chế tạo theo phương pháp bổ sung và vữa trám bột cao su có khả năng trương nở trong dầu và trương nở trong nước. Khi gặp nước hoặc dầu thấm qua, cao su trương nở, choán kín kênh dẫn ngăn cản sự dịch chuyển tiếp tục của nước hoặc dầu.  

Thực hiện đề tài, nhóm nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia cao su trương nở trong dầu, trương nở nhẹ trong nước tới tính chất tiêu biểu của vữa xi măng như: tính chất lưu biến, độ tách nước và thời gian đặc quánh. Kết quả cho thấy, cao su với cỡ hạt nằm trong khoảng 1,5mm > d > 1,1mm và hàm lượng tới 5% gần như không gây bất lợi cho tính chất lưu biến, độ tách nước và thời gian đặc quánh của vữa xi măng.

“Chúng tôi cũng tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia cao su trương nở tới tính chất cơ lý, độ rỗng và độ thấm của đá xi măng. Kết quả chứng minh khả năng tự bịt lại khe nứt, lỗ rỗng của đá xi măng chứa phụ gia cao su trương nở, nhưng cũng cho thấy khi tăng hàm lượng cao su, độ bền đá có xu hướng giảm nhanh và có thể chọn 5% là hàm lượng hợp lý cho chế tạo vữa và đá xi măng có khả năng tự bịt lại các khe nứt thông kênh”, KS. Nguyễn Minh Quân cho biết thêm. 

Cũng trong khuôn khổ nghiên cứu, nhóm thực hiện đã xây dựng hướng dẫn thứ tự bổ sung hóa chất, phụ gia trong chuẩn bị nước trộn trên giàn trước khi pha chế vữa trám và bổ sung phụ gia cao su trương nở vào vữa trong quá trình trộn vữa. KS. Nguyễn Minh Quân cho biết, cát nghiền – Silica Flour và phụ gia giãn nở EC-2 dưới dạng bột được trộn với xi măng G từ trên bờ rồi chuyển ra, chứa trên xi lô riêng trên giàn. Các hóa phẩm, phụ gia dạng lỏng và bột cao su được đóng gói riêng và chuyển ra giàn. 

“Nước dùng để trộn vữa là nước biển lấy tại giàn. Trong khi đó, vữa chứa bột cao su được dùng để trám một vài khoanh giếng xen kẽ với vữa thường nên việc chuẩn bị nó cũng được tiến hành xen kẽ với chuẩn bị vữa thường”, KS. Nguyễn Minh Quân nhấn mạnh. 

Kết luận của hội đồng nghiệm thu, nhóm nghiên cứu đã hoàn thành đầy đủ, chi tiết, phù hợp với các nội dung nghiên cứu đã được phê duyệt. Hội đồng nghiệm thu cũng đánh giá đề tài nghiên cứu của Viện Công nghệ Khoan thực hiện có ý nghĩa khoa học và thực tiễn bởi ở Việt Nam hiện nay, có rất ít các đề tài nghiên cứu và ứng dụng công bố về xi măng và vật liệu trám giếng khoan. Do đó, việc nghiên cứu chế tạo hệ vữa chuyên dụng có khả năng tự bịt khe nứt cho giếng khoan dầu khí là rất cần thiết.  

Vụ Khoa học và Công nghệ