钻井液的滤失与造壁性

12一、钻井液滤失和造壁性概念在钻井过程中，为了防止地层流体进入井内，一般控制钻井液液柱压力高于地层压力，在钻井液液柱与地层压力差作用下，钻井液中自由水向井壁岩石裂隙或孔隙中渗透，这一过程叫钻井液的滤失作用。在滤失过程中钻井液中的一些固体颗粒附着在井壁上，形成泥饼，这一过程叫钻井液的造壁性。井壁上形成泥饼后又会阻止或减慢钻井液中水继续侵入地层。因此，钻井液的滤失和造壁性能对井壁稳定有十分重要的影响，特别是松散、破碎和水敏性地层。钻井液的滤失与造壁性3钻井液的滤失与造壁性二、钻井液滤失过程分三个阶段：瞬时滤失动滤失静滤失4⑴、瞬时滤失指从钻头破碎井底岩石出现新的界面瞬间开始，到钻井液中固相颗粒和高聚物在井壁上开始出现泥饼这段时间的滤失。瞬时滤失特点：时间短，滤失速率高。⑵、动滤失指钻井液循环情况下，发生的滤失。动滤失特点：开始滤失量较大，随后逐渐减小直至稳定在某一定值。⑶、静滤失指钻井液停止循环时，发生的滤失.静滤失特点：随滤失进行，泥饼逐渐增厚滤失量逐渐减小。钻井液的滤失与造壁性5钻井液滤失作用的评价方法国内外采用API滤失量评价静滤失性能。包括常温常压滤失量和高温高压滤失量两项指标。API常温常压滤失量指室温下渗滤压0.69MPa，30分钟内通过45.8cm2渗滤面积的滤液体积.HTHP滤失量指测量压差3.5MPa，30分钟内滤出滤液的体积。由于HTHP滤失仪过滤面积是常温滤失仪的一半为了比较，要将HTHP滤失量乘以2。钻井液的滤失与造壁性6三、影响钻井液滤失的因素1、静滤失的影响因素：钻井液的静滤失规律可以近似用静滤失方程表示：由静滤失方程可知，静滤失量与渗滤时间的平方根、压力差的平方根成正比，与滤液黏度的平方根成反比。此外，温度越高静滤失量越大，固相含量少，固相颗粒尺寸范围分布宽静滤失量越低。tffpkAVsmscf)1(2钻井液的滤失与造壁性72、动滤失的影响因素：动滤失方程：由动滤失方程可以看出⑴动滤失量与泥饼厚度成反比，而泥饼的厚度与钻井液流态有关。紊流时对泥饼冲蚀作用强，形成的泥饼较薄，平板型层流次之，尖峰型层流形成的泥饼最厚。⑵与泥饼的渗透率成正比，而泥饼的渗透率与处理剂种类和加量有关。mcfhPtKAV.钻井液的滤失与造壁性8图4-9是几种处理剂对动静滤失的影响。曲线4、5说明木质素磺酸盐复合物和栲胶这两种处理剂能很好降低动滤失量，但不能很好降低静滤失量。曲线1、2说明聚丙烯酸脂和CMC能较好的降低钻井液静滤失量但对动滤失量却改变不大。曲线3说明淀粉能使钻井液的动静滤失量都得到有效控制钻井液的滤失与造壁性9钻井液的滤失与造壁性。从曲线的变化趋势看出，每一种降滤失剂都有一个最优加量。不是加量越大越好。同一处理剂对动、静滤失效果控制不一致，可以从处理剂形成泥饼的抗剪切强度去分析。泥饼抗剪切强度低，在钻井液循环液流冲刷下，泥饼厚度变薄导致滤失量增大。10钻井要求钻井液具有低失水量和薄而致密的泥饼，在失水和泥饼质量这两个因素中，泥饼质量是主要的。㈠钻井液滤失量大会引起以下问题：1、水敏性泥页岩地层被长时间浸泡后，易引起岩层水化膨胀、剥落，井径缩小或扩大，进而引起卡钻、起下钻遇阻或其它井下复杂情况。2、对裂隙发育的破碎性地层，滤液渗入裂隙会降低岩层层面之间的摩擦阻力，钻进过程，在钻具的敲击下引起岩块塌落进而引起卡钻。3、水分渗入储层使储层粘土膨胀，油气层渗透率降低，从而损害油气层，使生产能力下降。钻井液的滤失与造壁性11钻井液的滤失与造壁性㈡泥饼质量不好的危害：⒈泥饼厚而松散，摩擦系数高，使钻具与井壁接触面积增大，泥饼粘附卡钻风险大。⒉易泥包钻头或堵死钻头水眼。⒊泥饼厚度大使井径缩小，易引起起下钻遇阻遇卡，起钻时上提力增加。⒋妨碍套管下入，影响固井水泥浆与井壁间的胶结。⒌电测易遇阻遇卡，影响井壁取样。12五、钻井液滤失性控制原则：井浅放宽，井深从严；裸眼时间短放宽，裸眼时间长从严；使用不分散处理剂时放宽，使用分散处理剂时从严；钻井液矿化度高时放宽，矿化度低时从严。具体要求：钻一般地层，API滤失量≤10ml，HTHP滤失量≤20ml；钻易塌地层，API滤失量≤5ml钻储层，API滤失量＜5ml，HTHP滤失量＜15ml钻井液的滤失与造壁性13钻井液滤失性能的控制与调整视地层特点和钻井液类型采用以下几种方法:1）、使用优质膨润土配浆；并应使钻井液中含有最低限度的膨润土量，以利于形成低渗透性可压缩泥饼来降低滤失量。2）、沉淀清除污染性离子；3）、加入适量纯碱、烧碱或有机分散剂提高黏土水化分散度，控制钻井液中固相颗粒絮凝4）、加入适量降失水剂，如：SMP、PAC、褐煤树脂等5）、加入沥青类产品降低泥饼渗透性，提高泥饼的抗剪切强度和润滑性。6）、用使优质封堵材料高效封堵地层孔隙钻井液的滤失与造壁性14钻井液的润滑性钻井液的润滑性包括泥饼的润滑性和钻井液流体本身的润滑性。钻井液的润滑性对钻超深井、大斜度井、水平井至关重要。评价钻井液润滑性的技术指标是它的摩阻系数。﹡水基钻井液摩阻系数控制在0.2左右.﹡用于水平井钻井液摩阻系数控制在0.08~0.115一、钻井液润滑性的主要影响因素1、钻井液密度、固相含量增大，其粘度切力也会相应增大钻井液润滑性变差。特别是砂岩和加重材料的含量增大时更为明显。固相含量增大会使泥饼增厚，泥饼的黏附性增大。2、有机处理剂和润滑剂可提高泥饼的润滑性许多有机处理剂具有良好的降滤失、改善泥饼质量的作用，比如磺化沥青、聚阴离子纤维素、磺化酚醛树脂都会降低泥饼的渗透率，使形成的泥饼不仅薄而致密，而且表面光滑。润滑剂对提高钻井液的润滑性效果是明显的，通常加入千分之几的润滑剂就能明显改变钻井液的润滑性。钻井液的润滑性16钻井液的润滑性二、常用润滑剂1、固体类：塑料球、玻璃球、石墨2、液体类：矿物油、植物油、表面活性剂。17Clicktoedittitlestyle