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影响钻井液静滤失量的原因

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影响钻井液静滤失量的原因

发布日期:2018-09-17 作者: 点击:

四川钻井液性能检测永年昊华石油科技介绍影响钻井液静滤失量的原因,以下内容仅供大家参考:

一、钻井腋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:

1、泥饼的渗透率应该远远小于地层渗透率;m

2、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

1、静滤失方程

1、泥饼的厚度与井眼直径相比非常小;

2、泥饼为平面型;

3、泥饼在研究过程中厚度不变;

4、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

钻井液性能检测

失水量影响因素分析

分析失水量的影响因素及其相互之间的关系,以静失水为讨论基础泥浆的静失水是一个渗滤过程,因此遵循达西渗流定律,在此假设:地层的渗透率和泥皮

擦透率均是常数,且前者远大于后者;泥皮是平面型的,其式中,Q,一渗透速率;K一泥皮的渗透率A渗滤面积;△P“渗滤压力计一泥皮厚度随时间增加而逐渐增大,按达西定律则有滤液精度;一滤失体的体积,犀滤失量计t一掺滤时间,

当一定量泥浆完全滤失掉时,则有下面的关系;式中:V—过滤的泥浆体积;V,一泥皮中固体颗粒堆积的体积;C.一泥皮中体颗粒的C.为泥浆中固体朝粒的体积百分数,


◆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:dve/dr--滤失速率,cm3s;K-泥饼渗透率,μm2;V滤失体积,即滤失量,cm3;A-渗透面积,cm2;ΔP-渗滤压力,10Pa;t滤失时间,s;hn。—泥饼厚度,cm。μ-滤液的粘度,0.1mPas


◆另外,我们认为在渗滤期间,在任何时间t内,渗滤体积V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 WIsm m Gsschmd Aom(1

其中:一钻井液中的固相体积分数f一泥饼中固相的体积分数所以

h A+v=f

2、影响钻井液滤失量的因素

a滤失时间

1、v/A∝t2,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AP滤失量时,应该以30mm计算,但我们一般通常只测75min,然后乘以2

2、但钻井液实验结果表明,绘出的直线并不通过原点,而相交于纵轴上某一点,形成一定的截距。从下图可以看出,在泥饼形成之前,存在一瞬时滤失量V。如果瞬时滤失量大到可以测量的话,就应根据下式确定API标

准滤失量WW.OCn.COmV2=2(V7×-)+V好作一如下图所示的滤失SPURT LOSS量和滤失时间平方根关系的曲线,用线上的两个点外推出更长时间的滤失量并确定

瞬时滤失量Fig. 2. 10-Example filter press data


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一般情况下,流体的粘度随着高分子加量的增大而升高,随温度的增加而降低。对于相同温度下的钻井液我们可以通过提高钻井液粘度的

方法降低滤失量

d、固相含量和类型的影响

根据钻井液静滤失方程,滤失量应该与(一成正比)

1、钻井液固相含量越高,而泥饼中固相含量越小,滤失量越小。

2、我们知道钻井液的固相含量会严重影响钻速,固相含量越高钻速越低,因此,钻井液的固相含量不能够提得很高,我们只能从泥饼着手,减小泥饼固相含量

四川钻井液性能检测公司

减小泥饼固相含量的方法

一是采用优质膨润土配浆,优质膨润土分散性好、固相颗粒细、水化好、水化膜厚,所以形成的泥饼固相含量分数低

>二是加入有机高分子处理剂,可以吸附在粘土颗粒表面有效降低泥饼固相含量

e.泥饼压实性与渗透性对滤失量的影响

1、对于钻井液,往往泥饼是泥饼越厚钻井液的滤失量越大,泥饼越薄滤失量越小。主要原因是泥饼的渗透性存在差别。

2、一般情况下(以API失水为例),泥饼越薄说明泥饼的压实程度比较大,比较致密,渗透性差,所以滤失量小

3、渗滤压差影响着泥饼的压实性,高压差有利于泥饼的压实有的资料指出,泥饼的压缩系数一般为0.80-0.87;而加重钻井液泥饼的压缩系数只有0.32-0.69

       实验结果表明,一般钻井液的泥饼渗透率为105μm2;未处理的淡水钻井液的泥饼渗透率为106μm2:用分散性处理剂处理的钻井液,泥饼的渗透率为107μm2级。一般情况下,泥饼的渗透率均至少比地层渗透率小个数量级。

泥饼的渗透性受粘土颗粒直径、处理剂种类、性能等因素有关。粘土颗粒细泥饼的孔隙小且少,泥饼比较致密,降滤失剂的存在也会通过不同的方式影响滤失量,化学吸附、物理封堵等等,使渗透率降低。

f、地层滲透率对钻井液滤失量的影响

1、在推导钻井液静滤失量公式时我们曾经假设,泥饼的渗透率远远小于地层渗透率,不考虑地层渗透率对钻井液静滤失的影响。实际上地层存在大量的孔隙和裂缝,具有一定渗透性。

2、在泥饼尚未形成之前,地层是泥浆滤失的第渗透介质,所以地层渗透性大小决定了钻井液瞬时滤失量的大小。泥饼形成之后,才逐渐对滤失起主要作用,地层成为第二滤失介质。

3、如果地层渗透率很大或者有裂缝存在,甚至会发生漏失,钻井液固相颗粒太小,不能够堵塞或架桥在井壁处形成泥饼,此时的滤失量就非常大了。

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在滤失过程中,钻井液中的固体颗粒在井壁岩层中的堆积一般形成三个过滤层,瞬时滤失滲入层( Zone invadedby the Mud Spurt),瞬时滤失时细颗粒渗入深度可达25~30m;


架桥层( Bridging Zone),较粗的颗粒在岩层孔隙内部架桥而减小岩层的孔隙度,或称为内泥饼( Internal filter井壁表面形成具有一定渗透性的外泥饼( ExternalFilter cake)。


动滤失

1、钻井液流动的影响钻井液在循环流动过程中的滤失过程称为动滤失。影响动滤失的因素与静滤失相似,时间、压差、粘土类型、处理剂等,除此之外还受钻井液流动的影响。动滤失过程中,泥饼受钻井液流动的影响,泥饼的厚度受到限制,刚开始厚度增加较快,之后会逐渐变慢,到形成速度等于冲蚀速度时泥饼厚度不再增加。钻井液流态不同对井壁的冲刷能力不同,紊流的冲刷力强,泥饼薄,平板型层流泥饼厚度居中。尖峰型层流泥饼厚。


2、钻井液处理剂的影响钻井液处理剂对动滤失量的影响规律与静滤失影响规律不同,这可能与处理剂在泥饼中作用有关,对泥饼剪切强度增加较大的降滤失效果较妊’泥饼剪切强度增加较小的处理剂,降低滤失量效果也较差。


瞬时滤失

般说瞬时滤失时间很短,滤失量很小,在总滤失量当中所占比例较

     对于固相含量低、分散和水化很好的不分散低固相钻井液、瞬时滤失占的比例则较大。对于相同的钻井液,如果渗滤介质不同,其瞬时滤失量也是不同的。下表所示的实验结果很好地说明了这一问题。

四川钻井液性能检测永年昊华石油科技有限公司长期致力于石油天然气勘探过程中的钻井液性能检测、钻井液处理剂质量检测、钻井废物防治工程质量检测及石油工程技术服务的专业化公司,是在国内油田技术服务市场上有着良好信誉的检测机构。

公司拥有全套先进的检测仪器设备。公司地处川庆钻探工程公司研发基地,具备与钻采院和安监院进行良好交流的地理与人文环境,为提高培训质量和高新技术学习创造了条件。

公司在发展过程中不断与国内多个科研单位交流合作,在与四川科特石油工业井控质量安全监督测评中心合作的2年多时间里,完成了104井次钻井液及500多次油田助剂的检测技术服务。2017年-2018年在工程技术服务方面完成9口井的油污清洗工程。2016年与安东石油科技有限公司和长江大学签署了战略合作协定,承担其西部的检测任务。以上合作都得到了客户的好评和信赖。


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