下面是小编为大家整理的泥浆材料检测与应用:钻井液滤失过程(精选文档),供大家参考。
授课内容 钻井液滤失性与钻井工作的关系 计划课时
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
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部分,那么它在钻井的过程中除了其流变性能影响正常钻进之外,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部分液相进入地层,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安全进行。
【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。
此时井底岩石表面无泥饼形成,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,达到动态平衡,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。
图 1
井内钻井液滤失的全过程。
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;岩层表面最初暴露时,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:
在动滤失过程中,依靠钻井液的剪切作用将泥饼表面的松软层冲蚀掉后,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)。
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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
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