泥浆材料检测与应用：钻井液滤失过程.docx

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1、教学目标 与要求知识目标：了解钻井液的滤失过程了解钻井液滤失过程的影响因素能力目标：能够根据实际情况，判断滤失的过程素质目标：培养学生爱岗敬业、认真负责的职业素质教学重点 与难点重点：钻井液滤失过程难点：钻井液滤失过程的影响因素处理方法：讲授、举例、讨论教学资源教材、多媒体教室、课件、图片等教学过程主题/任务/活动教学方法/教具时间分配导入新课讲授、举例钻井液的滤失过程讲授钻井液滤失量的影响因素讲授小结讲授作业/ 技能训练教学评估授课内容钻井液滤失性与钻井工作的关系计划课时教 学 设 计【导入新课】通过之前的学习我们知道钻井液是钻井作业不可或缺的局部，那么它在钻 井的过程中除了其流变性能影响正

2、常钻进之外，还有没有其他性能影响钻井作 业呢？钻井液为循环流体，它在环形空间上返的过程中会出现局部液相进入地层, 井壁上也会附着固相的现象。这种现象我们从专业的角度将其称之为钻井液的 滤失造壁性。该性能直接影响钻井作业是否能平安进行。【授课内容】一、基本概念钻井液的滤失作用，是指在压力差的作用下，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。通常我们用滤失量或失水量来表示滤失性的强 弱。滤失的发生有两个基本条件决定，其一为要有一定的压差，另一个为有容 纳流体的空间，即有孔隙或裂缝的存在。钻井液的造壁性，指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

3、或颗粒，钻屑的细分散颗粒等）便附着在 井壁上形成泥饼，也可以进入地层一定深度。二、钻井液的滤失过程现场钻井液的滤失过程分为：瞬时滤失、动滤失、静滤失三个过程。通常 在现场测定的是静滤失量的大小。1、瞬时滤失，指钻头破碎井底岩石形成新井眼的瞬间，钻井液中自由水 向岩石孔隙中渗透，直到钻井液固相颗粒及高聚物在井壁上附着开始出现泥饼 之前，这段时间的滤失。此时井底岩石外表无泥饼形成，滤失速率高，持续时间短。2、瞬时滤失后，泥饼不断增厚，循环的钻井液对新出现的泥饼产生冲刷 作用，泥饼增厚速度与泥饼被冲刷速度相等时，厚度不再变化，到达动态平衡, 此过程为动滤失。特点：压差较大（静液柱压力与环空压力降之和

4、与地层压力之差），泥饼较 薄，滤失速率逐渐减小稳定在某数值。3、静滤失过程为停钻时，钻井液停止循环，液流冲刷泥饼作用消失，泥饼 逐渐增厚，滤失速率逐渐减小（比动滤失速率小）。在现场钻井作业中，静滤失与动滤失相互交替进行。从图中可以看出瞬时滤失时间很短，滤速率最大；动滤失时间最长，滤失 速率中等；静滤失时间较长，滤失速率最小。那么钻井液在滤失的过程中，又有哪些因素会影响其滤失量的大小呢？三、滤失的影响因素影响静滤失的因素有：滤失时间、压差和滤液粘度、温度、固相含量、孔 隙度和渗透性等。从方程中可以看出，单位渗滤面积的滤失量与泥饼的渗透率、固相含量因 素、渗滤压差、渗滤时间的平方根成正比，与滤液粘

5、度的平方根成反比。1. 时间随着时间的增加，静滤失量在不断的增加，而静滤失量大小等于总的滤失 量值减去瞬时滤失量。2. 压差低压差不同钻井液滤失量相近，高压差相差较大。3. 滤液粘度滤液粘度越小，钻井液滤失量越大。有机处理剂如CMC、PHP加入量越大, 滤液粘度越大。可提高滤液粘度来降低滤失量。油基钻井液滤液粘度随压力增 加而增加，滤失量随压力增加而减小。4. 温度温度升高，滤液粘度降低，滤失量增大。5. 固相钻井液中细黏土颗粒多，粗颗粒少，形成泥饼薄而致密，滤失量小；反之, 厚而疏松，滤失量大。钻井液中固相含量越高，泥饼中固相含量越少，钻井液 滤失量越小。6. 岩性渗透性大的砂岩、砾岩、裂缝

6、发育的石灰岩井壁形成较厚泥饼；渗透性小 的页岩、泥岩、石灰岩和其他致密岩石井壁上形成的泥饼较薄，甚至不形成泥 饼。7. 处理剂处理剂的种类和加量多少可以决定固相颗粒是分散还是絮凝，以及颗粒四 周可压缩性水化膜的厚度，从而影响泥饼的渗透率。四、影响动滤失量的因素影响动滤失因素与影响静滤失因素相似，不同的是剪切速率和钻井液流态 对泥饼和处理剂作用有影响，从而影响动滤失量。泥饼厚度受到钻井液冲蚀作用限制；岩层外表最初暴露时，滤失速率高, 泥饼增长较快，直至冲蚀作用和泥饼增长速度相等，泥饼厚度不再变化；此时 滤失量由下式可得：. KAApi在动滤失过程中，依靠钻井液的剪切作用将泥饼外表的松软层冲蚀掉后, 泥饼厚度将固定在一定值。处理剂对动滤失和静滤失作用效果不同，主要是液流冲刷作用的影响。如 果形成的泥饼抗冲刷能力差，尽管有良好将静滤失效果，但在钻井液液流冲刷 下，泥饼厚度变薄，降滤失效果必然变差；反之，形成的泥饼抗冲刷能力强， 降低动滤失效果就明显。五、瞬时滤失的影响因素由于没有泥饼存在，影响瞬时滤失主要因素是压差，岩石的渗透性，滤液 的黏度，钻井液中固相颗粒的含量、尺寸和分布（形成泥饼的速度）。六、小结1、钻井液的滤失过程2、影响钻井液滤失过程的影响因素课后小结