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《泥饼抗冲刷能力强弱的机理研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第卷第期西南石油学院学报年月泥饼抗冲刷能力强弱的机理研究赵敏李云鹃完井技术中心出,,泥饼硕拉之问摘要本文提在有压差作用时的钻结力由两部分组成一部分是以范德华力为主的内聚。泥拼的宏观特性如渗透率、、、力另一部分则是与泥饼上压差有关的附加掂结力孔隙度厚度压缩性,而影响泥拼的杭冲别能力,以及滤失以及泥饼上的压差等都将影响这两种枯结力的大小从贵的大小。主题词泥饼胶结剪切应力剪切速率中图法分类号前、口、、、以及泥饼的抗冲刷能泥饼的物性如渗透率孔隙度厚度刀必强弱是控制钻井液滤失的关键之一。但是,目前对泥饼的物性、泥饼抗冲刷能力及其相互关系的研究
2、大多数都停留在实,。,,验阶段还缺乏更进一步的理论分析而且不同的实验研究者得到的结论各不相同有的甚至。,相反如等人的研究表明泥饼是很难被水动力冲刷的川而李淑廉等人的研究·。〔‘“川另一些研究表明泥饼是部分冲刷的〕表明泥饼是可以被水动力冲刷的关于泥饼的粒度分布与水致力强弱的关系也有不同的研究结果。李淑廉等对动泥饼表面,,,〔‘‘,〕。拍的电镜照片表明剪切速率越大动泥饼表面的小颗粒越少而一些研究者的结论却相〕反。,不一致的研究结果说明对动泥饼的形成机理仍需进一步探讨同时泥饼的物性如渗透、、、,以及外界条件如泥饼上的压差、率孔隙度泥饼的厚
3、度压缩性剪切速率对泥饼抗冲刷能力,。的影响也有待进一步研究实验研究及结果,,针对泥饼是否可以被冲刷以及动泥饼的粒度分布与水动力强弱的关系等问题我们着重做了以下实验,,,实验一在下形成高压静泥饼后轻轻冲去表面浮泥饼然后置于泥饼抗剪仪中。,。进行无压差纯剪切实验实验结果表明当剪切速率达到一定值时泥饼可部分冲刷同时观察一一修改稿第期赵敏等泥饼抗冲刷能力强弱的机理研究,。到泥饼表面颗粒在剪切流的作用下以单颗粒起动为主要起动方式实验二在。一动失水仪上进行动泥饼形成以及抗冲刷能力实验如图所示、,。在岩心夹持器内放置性质相同的岩心然后作动滤失实验
4、过程中岩心夹持器内的,。。岩心固定不换从而经历了表中所示整个实验过程岩心夹持器中的岩心则不断置换实。,验结果表明不断置换的岩心上泥饼的厚度从一不等而且压差越大泥,。。饼越厚剪切速率越大泥饼越薄而固定岩心上的泥饼厚度则为,,。实验结果表明在压差一定的条件下形成泥饼时表现出剪切速率越大泥饼越薄在剪,,。,,切速率一定的条件下形成泥饼时压差越大泥饼越厚在有压差的条件下已经形成的泥饼表现出难以被冲刷的趋向。表实验参数△岩心护岩心夹持器平‘︺众﹃‘,任︸‘乙尸压差剪切速率图泥饼形成及抗冲刷能力实验——、,实验三对同一压差条件下形成的动静泥饼进
5、行粒度分析结果表明动泥饼的平均粒径比相应的静泥饼大。此实验间接说明动泥饼上的小颗粒比相应的静泥饼少。与李淑廉等的电镜结果一致。我们尝试从泥饼颗粒间的粘结力的分析出发来解释上述现象。泥饼颗粒间的粘结力及计算泥饼颗粒间的粘结力钻井液中的粘土颗粒表面都有一层机械强度较高的水化膜保护层。这层水化膜不再完全,,。具有流体性质它实际上是一层粘弹固体因而不能象一般流体一样传递静水压力但是水化膜的,。固体性质却能传递泥饼颗粒间的相互挤压力这种挤压力是土力学中的有效应力的来源,。。显然它也是泥饼表面颗粒稳定的重要力量本文称此力为与外界压力有关的附加粘
6、结力根,。据有效应力原理可以从平均的角度求得此力粘结力的另一来源是颗粒间的范德华引力。范德华引力·的计算,,设直径为的粘土颗粒水化膜的厚度为则相互接触的二颗粒间的最小距离大约为。,相互接触的二颗粒间的范德华引力为图一·忍西南石油学院学报年式中一颗粒直径·饰,一,一‘一‘,有效常数约为一。,,。颗粒间最短距离约为倍水化膜厚度—、。从平均的角度可以将水化膜的厚度用泥饼的渗透率孔隙度等物性表示出来水化膜体积因为水化膜厚度颗粒表面积单位体积泥饼内水化膜总体积单位体积泥饼颗粒表面积总和泥饼绝对孔隙度一有效流动孔隙度以泥饼表观体积为基准的比表面
7、件一界了了以公式表示为,式中水化膜半径,吸—,泥饼绝对孔隙度无量纲件刀—,泥饼有效流动孔隙度无量纲—一鱼。甲,,泥饼表观体积为基准的比表面多孔介—质以及泥饼的比表面,常用高才尼公式计算·芝式中—泥饼平均渗透率,由式可得泥饼顺粒间的范德华力···。”帆魂二,矛舀石,丁吧一一勺吮尸一一一一下二尸一二二‘。一少人式即为与、。。。泥饼渗透率孔隙度有关的颖粒间的范德华引力公式中为泥饼平均渗透率。叭为泥饼平均孔隙度附加粘结力的计算图。撼失速度附加粘结力△氏泥饼上压差———图计算示意图。,,可以用有效应力原理结合达西定理来估算粘结力所谓有效应力指
8、单位渗流面积上骨第期赵敏等泥饼抗冲刷能力强弱的机理研究,,架颗粒间的相互作用力的总和有效应力原理描述的是在任一渗流截面上颗粒间相互作用,可的有效应力与孔隙静水压力之相等于外界总压力用下式表示阔‘,乙尸一尸△,式中泥饼上的压差—,泥饼内
