钻井液的滤失性.ppt

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1、谷穗第四章钻井液的滤失和润滑性第一部分钻井液的滤失造壁性掌握有关的基本概念钻井液滤失过程、滤失方程、影响因素及其调整了解钻井液滤失造壁性与钻井的关系滤失造壁性的含义：主要是指钻井液滤失量的大小和所形成的泥饼的质量；与钻井液滤失造壁性有关的钻井问题：（1）井下事故的发生；（2）井壁稳定；（3）提高钻井速度（4）保持井眼规则和保证井下安全。第一节基本概念1、滤失：在压力差的作用下，钻井液中的自由水向井壁岩石的孔隙或缝隙中渗透的现象，称为钻井液的滤失作用。通常我们用滤失量（FiltrationLoss）或失水量(WaterLoss)来表示滤失性的强弱。两个基本条件：存在压差和

2、存在孔隙或裂缝2、造壁性：随着钻井液在井壁的滤失，自由水进入地层，钻井液中的固相颗粒（包括钻井液添加剂分子或颗粒、钻屑的细分散颗粒等）便附着在井壁上形成泥饼（MudCake或FilterCake），也可以进入地层一定深度，即钻井液的造壁性。3、钻井液滤失过程（1）瞬时滤失（SpurtLoss）特点：没有泥饼，滤失速率很大，滤失时间很短，滤失量不大。（2）动滤失（DynamicFiltration）特点：压差大，等于静液柱压力加上环空压力降和地层压力之差，泥饼厚度维持不变，且较薄，单位时间的滤失量开始较大，随后逐渐减小，最后稳定在某一固定值。（3）静滤失（StaticFi

3、ltration）特点：压差不太大，泥饼较厚，单位时间滤失量一般比动滤失量小。第二节钻井液滤失量的测定及其影响因素钻井液滤失量的测定包括静滤失和动滤失，静滤失量的测定通常采用API测试，测试装置主要有滤失仪和高温高压滤失仪两种，高温高压滤失仪又分为42型（3.5MPa/150℃）和71型（180℃）。动滤失量的测定仪器较多，但没有统一的评价标准，钻井液滤失量的研究与测定主要为静滤失量。1、API滤失量测定仪（APIFilterPress）API滤失量测定仪是最常用的评价钻井液滤失量的装置，其渗滤面积为45.8㎝2，实验压差为0.69MPa（100psi），测试温度一般为

4、室温，滤失时间30min，滤失材料为符合标准的直径为90mm的滤纸。但是室内试验往往测定0.69MPa，7.5min的滤失量。一、滤失量的测定2、高温高压滤失量测定仪（HTHPFilterPress）我们有时候需要了解钻井液在井下的性能，包括高温高压流变性，高温高压滤失性等。国内使用的主要是模拟Baroid公司GGS-42型，实验条件为：3.5MPa压差，温度150℃。测量时间30min，当然滤失面积比常温API滤失仪小一半。因此，测得的滤失量应该乘以2，才为钻井液的实际高温高压滤失量。3、动滤失量测定仪动滤失量的测定至今没有统一的国际标准，因此，动滤失仪也就各不相同。

5、二、钻井液静滤失量的影响因素1、静滤失方程静滤失量的特点是钻井液处于静止状态，在压差作用下形成泥饼，且泥饼厚度随滤失时间延长而增厚，是一个变量。为了研究钻井液的滤失规律，首先我们需要作以下假设：假设泥饼的渗透率应该远远小于地层渗透率；假设钻井液的滤失规律与流体在地层中的渗透规律类似，应该遵守达西渗透定律；泥饼的厚度与井眼直径相比非常小；泥饼为平面型；泥饼在研究过程中厚度不变；泥饼不可压缩，因此泥饼的渗透率为定值，在研究过程中不变在这些假设的基础上，根据达西渗透定律，可以推导出泥饼的滤失速率方程其中：—滤失速率，cm3/s；Vf—滤失体积，即滤失量，cm3；t—滤失时间，

6、s；hmc—泥饼厚度，cm。μ—流体的粘度，mPa·s(1)另外，我们认为在渗滤期间，在任何时间t内，渗滤体积Vm的钻井液中被过滤的固相体积等于沉积在泥饼上的固相体积（与动滤失的区别）：所以：其中：—钻井液中的固相体积分数；—泥饼中固相的体积分数所以：可以推出：代入（1）式，有2、影响钻井液滤失量的因素滤失时间把滤失面积除过来，Vf／A，称为单位面积滤失量，与哪些因素有关呢？从公式可以看出，与渗透率、滤失压差、滤失时间、滤液粘度以及泥饼固相含量与钻井液固相含量的比值有关。Vf／A∝t1/2，如果不考虑钻井液的瞬时滤失量，单位面积滤失量与时间的平方根成直线关系。测定钻井液

7、API滤失量时，应该以30min计算，但我们一般只测7.5min，然后乘以2。b、滤失压差从公式可以推出，钻井液的滤失量与滤失压差的平方根成正比，即如果泥饼不可压缩，压差增大，滤失量增加。但是泥饼具有压缩性，渗透率降低，所以滤失压差对钻井液滤失量的影响是一分为二的，具体哪个因素对钻井液的滤失量影响更大一些，要看具体情况，主要是钻井液性质、泥饼的可压缩性。c、滤液的粘度和温度从公式可以看出，滤失量与滤液粘度的平方根成反比，即随着钻井液粘度的增加滤失量降低。滤液粘度与有机高分子处理剂的加量以及钻井液的温度有关。一般情况下，流体的粘度随着高分子