钻井液的滤失性
钻井液高温高压滤失性测定08
实验8 钻井液高温高压滤失性测定一、实验目的1．掌握钻井液高温高压滤失的测量方法；2．了解温度压力对钻井液造壁性的影响.二、实验仪器设备及药品42型高温高压失水仪，高速搅拌器，高压气源（氮气或空气），秒表，钢板尺，高温高压滤纸，20ml量筒，钻井液200ml。
三、实验步骤1．打开仪器箱取出失水仪，接好减压阀管线并与气源相连，将金属温度表插入加热套，接同电源，调节好控温旋纽，预热加热套。
2．将被测钻井液在高速搅拌器上搅拌1分钟。
3．向钻井液杯内装钻井液。
松开钻井液杯上的固定螺钉，取出钻井液杯盖，拧紧钻井液杯盖上的连通阀杆，按顺序放入密封圈、滤纸、过滤筛网、密封圈，然后装上钻井液杯盖，用内六角扳手拧紧固定螺钉，将搅拌好的钻井液倒入杯中，不宜太多，大约离密封圈20毫米左右，以免钻井液在加热时因体积膨胀堵死钻井液杯盖小孔。
放入密封圈、滤纸、过滤筛网、密封圈、盖上钻井液杯盖，并拧紧固定螺钉。
关闭上下阀杆。
4．将钻井液杯放入加热器内，转动钻井液杯，插入加热套内的固定销子，同时把金属温度计插入到杯内。
观察温度上升情况，在加热钻井液的同时，把减压阀组件和回压接收器组件装到钻井液杯的上下阀杆上。
插入锁紧插销，关闭防气阀及排水阀。
5．打开气瓶，顺时针转动减压阀手柄，使输出压力为0.7MPa，顺时针转动回压接受器减压阀手柄，输出压力为0.7MPa，将上连通阀杆逆时针转动1/4圈，打开进气阀.(注意：下连通阀杆不用打开)。
6．观察温度表是否已到实验温度，若已到，增加工作压力到4.2 MPa，回压压力仍为0.7 MPa，顺时针方向转动下连通阀杆1/4圈，排水处放一量筒，启动秒表记时，此时回压压力慢慢会上升，如果压力过高，打开排放阀卸压(注意：回压压力不应超过 1 Mpa)。
测量30分钟后，测得的滤失量再乘以2，就是该钻井液的滤失量。
7．实验结束后，关闭上下阀杆，退出减压阀及回压接受器减压阀手柄，打开放空阀把剩余的压力放掉。
《钻井液的滤失性》课件
3
同时，加强与其他领域的合作与交流，促进钻井 液技术的不断创新和发展，为石油工业的可持续 发展做出更大的贡献。
THANKS
05 案例分析
案例一：某油田的钻井液滤失性问题
背景
某油田在钻井过程中遇到了钻 井液滤失性过高的问题，导致 钻井效率低下，增加了钻井成
本。
问题分析
通过分析，发现该油田地层复 杂，存在大量微裂缝和孔隙， 导致钻井液滤失性过高。
解决措施
采用低滤失钻井液，优化钻井 液配方，降低滤失性。同时， 加强钻井液维护，定期检测滤 失性。
04 如何降低钻井液的滤失性
选择合适的钻井液
总结词
选择低滤失量的钻井液是降低滤失性 的关键。
详细描述
根据地层特性和钻井工程要求，选择 具有低滤失量、良好抑制性和优良润 滑性的钻井液，可以有效降低滤失性 。
控制钻井液的粘度
总结词
适中的粘度可以降低滤失性。
详细描述
粘度过高会导致滤失量增大，粘度过低则不利于携带岩屑和稳定井壁。通过调整钻井液的粘度，可以降低滤失性 。
调整钻井液的pH值
总结词
适当的pH值可以降低滤失性。
详细描述
在一定范围内，提高钻井液的pH值可以降低滤失量，但过高的pH值可能导致钻井液性能不稳定。因 此，需要根据实际情况调整pH值。
控制钻井液的密度
总结词
合理的密度可以降低滤失性。
详细描述
密度过高可能导致滤失量增大，密度 过低则不利于控制压力和稳定井壁。 通过合理控制钻井液的密度，可以降 低滤失性。
效果评估
经过改进，该油田钻井液滤失 性明显降低，提高了钻：某钻井液滤失性的成功降低
背景
某油田在钻井过程中遇到了钻井液滤 失性过高的问题，导致钻井效率低下 。
第四章 钻井液的滤失和润滑性能
b、滤失压差
Vf
A
2Kp
f sc f sm
1
t
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。
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
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。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。
泥饼的渗透性还受粘土颗粒直径、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、地层渗透率对钻井液滤失量的影响 在泥饼尚未形成之前，地层是泥浆滤失的第一渗透介 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。室内试验也是一样，你得首先给它一 个渗滤介质（滤纸），它的渗透率比较小，允许液相和 部分小颗粒通过，而留下大的颗粒，才能逐渐形成泥饼。
g. 絮凝与聚结对泥饼渗透率的影响 钻井液的絮凝使得颗粒之间形成网架结构，钻井液 中自由水增加，渗透率会有所增加，如前所讲受钙污染 钻井液产生絮凝，粘度增加但失水增加。网架结构的存 在，使其对滤失压差具有一定的抵抗力，絮凝程度越高， 颗粒间的引力越大，其结构越强，对压差的抵抗能力越 强，越不容易形成致密泥饼，泥饼的渗透率就愈大。如 果钻井液不但絮凝而且伴随着聚结则泥饼的渗透率就会 进一步增大。
3.4 钻井液滤失量和泥饼粘附系数的测定
6.泥饼的摩擦系数• 源自井液形成的泥饼表面上 有一定的粘滞性，当一物 体在其表面产生相对运动 时，会受到一定的摩擦阻 力，这个摩擦阻力称为泥 饼的摩擦系数
7.API滤失仪和HTHP滤失仪结构
二 滤失性与钻井的关系
1 渗滤压力与滤失量的关系
由方程看，Vf∝P0.5但其前提条件是 K 不发
生变化，而实际中，由于使用优质搬土配浆，K随
5 将量筒挂架卡在液杯盖上，再把 干燥、洁净的量筒卡在量筒挂 架上。打开气瓶手柄，调节减 压阀，使压力预达0.6 MPa。 6 迅速将防空阀退回三圈，调节减 压阀，使压力达到并保持O.7 MPa,待第一滴液体流出时，启 动秒表开始计时。 7 待滤失时间达到7.5min时，取下 量筒，读取滤失量。 8 将气瓶上的手柄关闭，调压阀手 柄逆时针方向旋转至自由位置， 同时逆时针方向旋转滤失仪调 压阀，使之呈自由状态。
三）技术要求 1 钻井液杯内钻井液注入量为240mL左右。 2 测定用气多用二氧化碳、氮气或空气，禁用氧 气和氢气。 3 测定时要严格按操作顺序，测完后应先关闭气 源排掉余气，然后再拆卸仪器。 4 测定时间为7.5 min时，读取的滤失体积和量取 的滤饼厚度都要乘以2作为测量结果。若测定时间 为30min，读取的滤失体积和量取的滤饼厚度就是 所测钻井液的滤失量和滤饼厚度。
二）操作步骤 1 接通电源，将恒温器调至中等温度范围半小时 左右，将温度计插入测试孔，预热加温杯至155℃， 调整恒温器保持恒温。 2 松开钻井液杯上的紧固螺钉，取下钻井液杯盖， 拧紧钻井液杯及钻井液杯盖上的连通阀杆，将搅 拌好的待测钻井液倒人钻井液杯至刻度线处。 3 将滤纸仔细平放在钻井液杯的“0”形圈上，依 次把钻井液杯盖装上并用紧固螺钉紧固。 4 检查上下连通阀是否旋紧，将钻井液杯倒置于 加热杯内(由定位销定位)。
第四章 钻井液的滤失和润滑性
影响钻井液滤失量的因素
井内钻井液的滤失有三种：瞬时滤
失，动滤失和静滤失。下面依次讨论影 响因素，重点是静滤失，因为它与井内 的泥饼厚度（Cake Thickness）有密切关 系，而且研究得较多。
影响钻井液静滤失量的因素
钻井液的滤失是一个渗透过程，静滤失的
特点是钻井液处于静止状态。在压差作用下，
1.泥饼的可冲蚀性不同。例如，滤失量同是8mL， 泥饼厚为1mm的钻井液，一个泥饼薄而韧（经 得住钻井液液流的剪切冲刷），另一个泥饼薄 而不韧，那么它们在井璧上附着的泥饼厚度必 然是不一样的，前者较厚，后着较薄。动滤失 当然也就不同，前着较小，后着较大。因此可 以认为，衡量钻井液造璧性能的好坏，除了泥 饼厚度外，还应注意到泥饼的剪切强度和泥饼 的渗透性。
固相含量和类型对滤失量的影响
根据静滤失方程，钻井液的滤失量Vf 与（fsc/fsm-1）呈正比。也就是说钻井液 中的固相含量愈高，泥饼中的固相愈小， 则钻井液的滤失量愈小。然而钻井液中 的固相含量增大，机械钻速要显著降低， 泥饼要增厚，因而通过增大fsm值来降低 滤失量是不可取的。通常的办法是减小 fsc值。降低泥饼中固相含量的办法是采 用优质土造浆和用有机处理剂处理。
钻井液的滤失和造壁性的概念
在滤失过程中，随着钻井液中的自 由水进入岩层，钻井液中的固相颗粒便 附着在井壁上形成泥饼(Mud cake 或 Filter cake)（细小颗粒也可能渗入岩层至 一定深度），这便是钻井液的造壁性。 井壁上形成泥饼后，渗透性减小，阻止 或减慢钻井液继续侵入地层。
井内钻井液滤失的全过程
钻井液的滤失性 和润滑性
崔迎春 2005.5
绪论
钻井液的滤失性能（Filtration Properties）主要 是指滤失量的大小和所形成泥饼的质量。润滑性能 （Lubricity）包括钻井液自身的润滑性能和所形成 的泥饼的润滑性能。这两项性能如控制不好将对钻 井和地质工作产生多方面的不利影响。 由于钻井液的滤失性和润滑性都和泥饼的质量 有关，因此我们放在一起讨论。这里将主要讨论钻 井液滤失量的影响因素、滤失量的测量与控制调整 方法以及钻井液润滑性能的影响因素、评价方法和 控制方法。
钻井液滤失量和泥饼粘附系数测定解读
二.测定钻井液高温高压滤失量
HTHP滤失的Leabharlann 定（一）定义为模拟井下温度和压力条件下测定滤失， 更能反映钻井液在井下的真实情况而引出高温 高压滤失，其定义是：钻井液在高温(API标准 300oF≈150℃)、高压(API标准为 500lb/in2≈3.5 MPa)作用下，30min内，透过 直径为75mm(高温高压滤失测定仪过滤面积的直 径为53mm，故测定结果乘以2)的过滤面积所滤 失的水量叫高温高压滤失量，习惯称高温高压 滤失，用“HTHP”表示，单位是“mL”。
态平衡时的滤失作用。在一定剪切速率下测定的滤失量，称为 动滤失量(动失水量)。 • ③瞬时滤失:在钻井过程中，地层被钻开，泥饼在未形成之前， 钻井液中的大量水分在短时间内迅速渗入地层，这种情况下的 滤失作用称为瞬时滤失。
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（1）静滤失 特点：
A 泥饼——逐渐增厚，渗透率逐渐降低，前期厚度增加的 速率大于后期。
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(8).磺甲基褐煤(SMC) (9).聚丙烯腈铵盐(NH4一HPAN) (10).腐殖酸钾(KHm) (11). HMPa (12). JT-888 (13). RSTF (14). CAT-FL
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二 常用的润滑剂 1 惰性固体润滑剂 由滑动摩擦变成滚动摩擦，减小接触面积。 如玻璃小球、塑料小球、石墨、沥青（降摩阻 系数等）。 2 液体润滑剂 矿物油、植物油、表面活性剂
(3) Lub-3
它是一种矿物油和金属盐类的混合物。用量范围为1.0％～3.0％。
(4)Lub-JY
它是烷烃油类与表面活性剂配制的混合物。用做水基钻井液的极压润滑 剂。它是一种白至浅黄色的油类产品。其用量为2.0％～3.0％。
钻井液的滤失和润滑性—钻井液的滤失与造壁性
知识点2：影响钻井液滤失量的因素
低压差不同钻井液滤失 量相近，高压差相差较大； 在深井和对滤失量要求严格 井段钻进前需进行高压差滤 失实验，来选择配浆黏土和 处理剂。
知识点2：影响钻井液滤失量的因素
滤液粘度越小，钻井液 滤失量越大。有机处理剂入 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 井液滤失液粘度随压力增加 而增加，滤失量随压力增加 而减小。
V30 2(V7.5 Vsp ) Vsp
若7.5min滤失量小于8mL，2V7.5 与V30相差较大，对 于滤失量小的钻井液，滤失时间应取30min。
知识点2：影响钻井液滤失量的因素
（2）压差和滤液粘度对滤失量的影响 假设条件下滤失量Vf与渗透压差ΔP的平方根成正
比，实际钻井液组成不同，滤失形成的泥饼压缩性也不 同。不同造浆土、不同处理剂，滤失量随压差变化规律 如下图：
知识点2：影响钻井液滤失量的因素
（5）孔隙度和渗透性对滤失量的影响
岩层的孔隙和裂缝是钻井液滤失的天然通道，不同井位、 层位和岩层，钻井液滤失量不同，泥饼厚度也不同。
知识点2：影响钻井液滤失量的因素
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。
知识点1：钻井液的滤失过程
2、动滤失
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。
知识点1：钻井液的滤失过程
钻井液的滤失和润滑性—钻井液的润滑性能
知识点1：钻井液润滑性及影响因素
➢钻井液固相 随着钻井液固相含量增加，密度、粘度、切力相应增大，钻
井液的润滑性能变差。这时其润滑性能取决于固相的类型及含量。 随着钻井液固相含量增加，除使泥饼粘附性增大外，还会使
泥饼增厚，易产生压差粘附卡钻。
知识点1：钻井液润滑性及影响因素
钻井液在一定时间内通过不断剪切循环，其固相颗粒尺 寸随剪切时间增加而减小，其结果是双重性的：钻井液滤失 有所减小，从而钻柱摩阻力也有所降低；颗粒分散得更细微， 使比表面积增大，从而造成摩阻力增大。可见，严格控制钻 井液粘土含量，搞好固相控制和净化，尽量用低固相钻井液， 是改善和提高钻井液润滑性能的最重要的措施之一。
知识点2：钻井液润滑性的调整
通常用于测定钻井液润滑性的仪器有滑板式泥饼摩阻系 数测定仪、钻井液极压润滑仪、泥饼针入度仪、LEM润滑性 评价及钻头泥包测定分析系统等。
项目四：钻井液的滤失和润滑性
任务二：
钻井液的润滑性能
课程名称：泥浆材料检测与应用
知识点 01 钻井液的润滑性能及其影响因素 知识点 02 钻井液润滑性的调整
项目四：钻井液的滤失和润滑性
任务 02 钻井液的润滑性能
知识点 1 钻井液润滑性及影响因素
知识点1：钻井液润滑性及影响因素
钻井液的润滑性能一般包括钻井液形成的滤饼的润滑性 能和钻井液流体自身的润滑性能。钻井液和泥饼的摩阻系数， 是评价钻井液润滑性能的两个主要技术指标。
知识点1：钻井液润滑性及影响因素
知识点2：钻井液润滑性的调整
固体润滑剂能够在接触面之间产生物理分离，其作用是 在摩擦表面上形成一种隔离润滑薄膜，多数固体类润滑剂类 似于细小滚珠，可以存在于钻柱与井壁之间，将滑动摩擦转 化为滚动摩擦，从而大幅度降低扭矩和阻力。固体类润滑剂 的热稳定性、化学稳定性和防腐蚀能力均良好，适合高温、 低转速的条件下使用，但不适合在高转速条件下使用。
钻井液滤失规律及其回归方程
钻井液滤失规律及其回归方程钻井液滤失是钻井过程中最重要的一环，它与油井稳定性关系密切，而滤失是钻井液变动的主要原因。
因此，也可以通过研究钻井液滤失规律，了解钻井液变化规律与其对油井稳定性的影响，以指导油矿工程钻井施工策略。
钻井液滤失规律受钻井环境影响，一般随着深度的增加而增加。
滤失有三个主要因素：孔隙度、孔隙水中的比体积、孔隙大小和形状。
孔隙度是最重要的滤失条件，其次是孔隙水的比体积，最后是孔隙的形状。
各个因素的影响在钻井液滤失规律中表现出来，可用回归方程表示。
一般来说，钻井液滤失的回归方程为：L=A/Bd（1）其中L是滤失，A是一个常数，B是孔隙度，d是孔隙水比体积。
其中，A和B分别受到孔隙大小和形状的影响，因此可以认为A和B 是变量。
为了充分描述孔隙水比体积和孔隙形状对滤失的影响，可以使用正态回归方程：L=A/Bd（1+Cd2）（2）其中，C也是一个常数，可以用来表示孔隙形状的变化，例如变形孔隙的影响。
以上就是钻井液滤失规律及其回归方程的一般情况了。
需要注意的是，钻井液滤失的规律和回归方程仅用于实验室环境，而在现实钻井当中受多种因素的影响，滤失量可能有所不同。
为了进一步研究钻井液滤失规律，首先要了解其影响因素：除了提到的上述影响因素外，还有钻井液的性质、岩心性质、钻井参数和钻井环境等。
钻井液的性质是指它的配制物质特性，有助于钻井液的稳定、控制和流动性。
其中，晶体物质的种类、浓度和粒度等各项物理和化学参数都是影响滤失的关键，因此钻井液的性质应考虑得到。
岩心性质是岩心矿物组成和岩心物理化学性质，它们影响滤失率。
岩心矿物组成差异会影响岩心孔隙度，从而影响滤失率。
岩心物理化学特性也显著地影响了滤失率。
相应的，应进行系统研究，以便了解岩心性质对钻井液滤失的影响。
钻井参数是指钻井液的配制参数、钻井流量、滤液回收率等，它们对滤失也具有重要的影响。
在室内试验和现场实验中，可以调节这些参数，进行系统研究，了解钻井参数对滤失的影响情况。
第四章钻井液滤失造壁
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钻井液工艺原理电子教案 第二章
空气与油处于润滑性的两个极端位置，而水基钻井液的润滑性处 于其间。空气为0.5，清水为0.35，柴油为0.07。各种水基钻井液的摩 阻系数在0.20～0.35之间，如加有油晶或各类润滑剂，则可降到0.10以 下。
对大多数水基钻井液来说，摩阻系数维持在0.20左右时可认为是 合格的。但这个标准并不能满足水平井的要求，对水平井则要求钻井 液的摩阻系数应尽可能保持在0.08～0.10范围内，以保持较好的摩阻控 制。
钻井要求：滤失量适中
一般地层 易塌地层
FLAPI<10mL FLHTHP <20mL FLAPI < 5mL FLHTHP <15mL
二、滤液性质与钻井的关系
1、滤液pH值
pH值太高
粘土负电荷
pH值太低
腐蚀性 处理剂使用效果
不利于井壁和钻井液性能的稳定
一般要求钻井液pH值在8-11之间。
2、矿化度
五、常见降滤失剂
2、改性淀粉类
抗盐抗钙能力强
Na-CMS HES 热稳定性差、生物稳定性差
3、纤维素类 ：Na—CMC、HEC
抗盐抗钙能力强 热稳定性差
4、树脂类： SMP-Ⅰ、SMP-Ⅱ
热稳定性好、耐180-200℃高温 抗盐性强 起泡
5、烯类单体聚合物：Na-HPAN、NH4-HPAN
热稳定性好、耐160℃ 抗盐能力强 加量小
例：树脂类产品检测。三人检测一个样品4个数据各不相同。 在钻井液中加入降粘剂（稀释剂），其作用产生反絮凝，或者说使絮 凝颗粒分散，拆散网架结构，就会使泥饼渗透率降低。大多数降粘剂是一 价盐：钠盐或铵盐，一价阳离子可以与粘土颗粒表面上的高价阳离子发生 离子交换，使聚结状态转变为分散状态，从而降低泥饼渗透率。
钻井液滤失规律及其回归方程
钻井液滤失规律及其回归方程钻井液滤失是一项技术理论，它分析了在钻井阶段如何更有效地控制钻井液中杂质的质量。
钻井液是钻井过程中必不可少的一部分，它把大量的杂质搅拌在一起，形成钻井液。
钻井液滤失是计算钻井液中杂质物质通量的过程，它会直接影响到钻井液的性能。
本文重点介绍钻井液滤失规律及其回归方程，分析了其中的研究方法，其中包括实验法、数学模型等，以及由此出发的结论。
二、钻井液滤失规律钻井液滤失的规律是一种众所周知的物理原理，可以认为是滤液中杂质的质量随时间的改变而改变，其主要取决于钻井液质量、滤液浓度、滤液流量及滤液过滤器结构和性能等因素。
钻井液滤失规律可以概括为：滤液中杂质的质量随滤液通量的增加而减少，即随着钻井液滤过程，滤液中杂质物质的质量会逐步减少。
三、钻井液滤失回归方程钻井液滤失回归方程是根据钻井液滤失规律来描述，因此它的方程式也有多种变种，但其基本形式可以写成：C_t=C_0exp(-Kt)其中C_t表示滤液中杂质物质的质量，C_0表示初始杂质物质的质量，K表示钻井液滤失速率常数，t表示时间。
根据上述回归方程可以求出滤液中杂质物质随时间变化的曲线，从而说明滤液的滤失状况。
四、钻井液滤失研究方法（1）实验法：主要是基于实际钻井现场的实验来研究钻井液滤失，实验中首先要准备不同的滤液，然后评估它们通过滤器的滤失速率，最后根据实验数据得出钻井液滤失的结论。
（2）数学模型分析：通过建立钻井液滤失规律模型，研究钻井液滤失状况。
根据钻井液滤失回归方程，建立模型，计算出滤液中杂质物质的质量随时间的变化曲线，从而研究钻井液滤失的状况。
五、结论本文针对钻井液滤失规律及其回归方程做了较为详细的介绍。
从其中可以看出，钻井液滤失规律描述了滤液中杂质物质的质量随时间变化的规律，而钻井液滤失回归方程则可以用来求出滤液中杂质物质质量随时间变化曲线，从而精确描述钻井液滤失的状况。
此外，根据上述钻井液滤失规律可以设计合理的钻井液滤失系统，从而更有效地控制钻井液中杂质的质量。
钻井液的滤失与造壁性
钻井液的滤失与造壁性
2、动滤失的影响因素： KAPt 动滤失方程： Vf .hmc 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。
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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。
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钻井液的滤失与造壁性
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
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。
11Biblioteka 井液的滤失与造壁性五、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
钻井液滤失规律及其回归方程
钻井液滤失规律及其回归方程钻井液滤失（LostCirculation，简称 LC）是指在钻井过程中，钻井液由于各种因素的影响而从钻井环境中流失的情况，其中最常见的原因包括流体压力不足、渗透层受损、渗流管道内堵塞以及钻井液含量过低等。
除此之外，气体和悬浮固体的渗入也可能引起钻井液的损失，其中气体在温度降低后更易使液体失去完整性。
钻井液滤失的发生会给钻井过程带来不利影响，包括钻井液的损耗、增加操作成本、结构失稳以及技术难题难以解决等。
因此，加强对LC现象的研究和分析，确定钻井液滤失规律，对于提高钻井系统的运行效率和稳定性具有重要意义。
钻井液滤失理论钻井液滤失的发生一般可以归结为三大类，即流体性滤失、结构性滤失和混合性滤失。
其中，流体性滤失是指当钻井液的压力或流速受到限制时，在渗透性较大的钻井环境中引起的流体滤失；结构性滤失指的是在渗透性较小的环境中，流体因碰撞而受到限制的结构性滤失；混合性滤失则指的是两种滤失类型结合在一起的混合类型滤失。
在钻井液滤失理论中，影响滤失现象发生的主要参数有流速和压力。
因此，通过计算钻井液在不同压力状态下的流速，可以确定滤失情况是否会发生。
此外，还可以通过实验和理论计算，得出钻井液在不同压力和流速条件下的滤失情况，从而建立 LC论模型和回归方程，用于捕捉并预测特定的滤失情景。
钻井液滤失回归方程钻井液滤失理论中，回归方程是用来捕捉和预测特定的LC现象的数学公式。
一般来说，钻井液滤失回归方程可以根据实验结果建立而得，它通常包括滤失率、压力和流量等参数。
根据不同的情况，模型的形式可以有所不同，但通常可归结为三类：（1）线性回归模型：yx=ax+b；（2）指数回归模型：yx=aebx；（3）对数函数回归模型：y=aebx+c。
线性回归模型通常用于描述滤失率与压力之间的关系，而指数回归模型和对数函数回归模型则通常用于描述滤失率与流量之间的关系。
结论钻井液滤失是指在钻井过程中，钻井液由于各种因素的影响而从钻井环境中流失的情况，可归结为流体性滤失、结构性滤失和混合性滤失等三大类。
钻井液滤失规律及其回归方程
钻井液滤失规律及其回归方程钻井液滤失是钻井开发的重要技术指标之一。
它可以有效地衡量钻井液的活性和稳定性。
对于钻井液滤失来说，研究它的规律和控制因素，对于钻井液的控制及改进非常重要。
钻井液滤失受到多种因素的影响，如温度、压力和钻井液组成。
钻井液滤失受温度因素影响最大，随着温度的增加，钻井液的滤失也会增加。
这是因为温度增加时，钻井液的分子运动率增加，形成的气泡更容易溶解，从而导致滤失的增加。
在相同的压力下，钻井液的滤失也会随着温度的增加而增加。
此外，钻井液的成分也会影响滤失。
不同的化学添加剂，如表面活性剂和防垢剂，会影响滤失的大小。
同样，压力也会影响滤失，随着现场压力升高，滤失会减少，从而使钻井液更加稳定。
为了更好地衡量钻井液滤失，研究人员提出了一种钻井液滤失回归方程。
这种模型将温度、压力和钻井液组成作为变量，建立了经验回归方程，用于计算钻井液滤失。
模型的具体计算公式为：L（t，p，c）=a1 + a2*t + a3*t^2 + a4*t^3 + a5*p + a6*p^2 + a7*p^3 +a8*c其中，L(t，p，c)表示钻井液滤失，t、p、c分别表示温度、压力和钻井液组分。
a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8为常数。
钻井液滤失回归方程的优点是它有助于更好地掌握钻井液滤失的规律，从而更好地控制钻井液的稳定性，并利用它的优点减少钻井液的滤失。
但是，由于回归方程建立在历史数据的基础上，它无法完全反映现实情况，因此必须不断收集现场数据和实验数据，以便更好地模拟现实环境，从而更好地应用钻井液滤失回归方程。
综上所述，钻井液滤失是钻井液稳定性的重要指标，温度、压力和钻井液组成都会影响钻井液滤失。
为了更好地模拟钻井液滤失，研究人员提出了钻井液滤失回归方程，它能够根据温度、压力和钻井液组成进行计算，从而控制和改善钻井液稳定性。
04-钻井液的滤失及其他性能
Behavior 5. Thixotropic
Bahavior 6. Pseudoplastic 7. Flow-behavior index 8. Penetration Rate 9. Hole Cleaning 10. transport ratio
钻井液中膨润土分散状态图
Dispersion：分散 Flocculation：絮凝 Aggregati
1. An external filter cake（外泥饼）Process
on the walls of the borehole.
2. An internal filter cake（内泥饼）,
Lower porosities: 1. Mixtures with a wide range of
particle sizes（较大范围颗粒尺寸） 2. An excess of small particles
Fig. 4-5. Permeabilities and porosoties of fil
cakes of glass spheres. k=permeability in
darcies
ρ=porosity
10. Effect of Flocculation and Aggregation on Cake Permeability （絮凝与聚结对泥饼渗透的影响）
Flocculation of muds causes the particles to associate in the form of a loose, open network. This structure persists to a limited extent in filter cakes, causing considerable increases in permeability.
第四章钻井液的滤失和润滑性能
影响钻井液滤失量的因素
瞬时滤失 瞬时滤失时间很短。其滤失量—般占总滤失量 的比例不大。但对于固相含量低、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。 影响瞬时滤失的因素主要有压差，岩层的渗透 性，滤液的粘度，钻井液中固相颗粒的含量、尺寸 和分布，水化程度以及钻井液在地层孔隙人口处能 否迅速形成“桥点” 。
影响钻井液滤失量的因素
动滤失的影响因素 (1)钻井液流动的影响 钻井液在循环流动中的滤失过程称为动滤失。影响 动滤失的因素与静滤失类似。不同之处是动滤失还与钻 井液流动有关，表现为剪切速率和钻井液流态对动滤失 的影响。在动滤失条件下、泥饼的增长受到钻井液冲蚀 作用的限制。当岩层的表面最初暴露时，滤失速率较高、 此时泥饼增长较快，但随着时间的推移，泥饼的增长速 率减小了，直到最终等于冲蚀影响的速率。此后、泥饼 厚度将不再发生变化。根据达西定律得到的滤失率表达 式积分，得到如下动滤失方程：
钻井液的滤失与造壁性
若钻井液中细粘土颗粒多，
而粗颗粒少，则形成的泥饼薄
而致密，钻井液滤失量则小。 反之粗多而细颗粒少，则形成 的泥饼厚而疏松，钻井液的滤 失量则大。 钻井液的滤失量以及泥饼 的厚度还和压差、井下温度以
及岩石的性质有关。
井内钻井液滤失的全过程
钻井液在井内发生滤失的全过程由三个阶段组成， 与此相对应的三种滤失量分别称为瞬时滤失量、动滤 失量和静滤失量。 瞬时滤失(Spurt loss) 从钻头破碎井底岩石，形成新的自由面的瞬间开始， 钻井液开始接触新的自由面，钻井液中的自由水便向 岩石孔隙中渗透，直到钻井液中的固相颗粒及高聚物 在井壁上开始出现泥饼，这段时间的滤失称为瞬时滤 失。 瞬时滤失特点：时间短、井底岩石表面尚无泥饼， 滤失速率很高，亦称初滤失。
钻井液滤失规律及其回归方程
钻井液滤失规律及其回归方程
钻井液滤失是钻井施工中常见的现象，它会对井壁结构造成一定影响，所以在钻井施工过程中，了解钻井液滤失规律和回归方程，对于提高井壁结构的钻井施工质量至关重要。
首先，探讨钻井液滤失规律。
钻井液滤失的规律主要决定于钻井液流速、温度、压力、液体相对密度等参数，因此，钻井液滤失的情况可以根据它们来预测。
一般情况下，当流速增加时，液体的滤失也就会增加。
相反，当流速减小时，液体的滤失也就会减小。
另外，随着温度的升高，液体的滤失会增加；随着压力的增加，液体的滤失会降低。
因此，只要正确掌握了这些参数的变化规律，就可以准确预测钻井液滤失的情况。
其次，探讨钻井液滤失的回归方程。
利用实验方法，我们可以确定钻井液滤失的回归方程，如下：
滤失=a流速+b液体相对密度+c温度+d压力
其中，a、b、c、d是数值系数，可以根据实验结果进行调整。
另外，流速、液体相对密度、温度、压力等参数的单位都是典型的物理量单位。
最后，要认识到钻井液滤失的回归方程不仅可以用于实验室实验，也可用于工程实践。
从工程应用的角度来看，我们可以利用回归方程的结果来控制钻井液的滤失，从而降低钻井施工过程中的风险系数，降低施工成本，提高工程质量。
综上所述，钻井液滤失是钻井施工中一个重要的因素，了解钻井
液滤失规律和回归方程对钻井施工质量有重要意义。
钻井液滤失规律主要决定于钻井液流速、温度、压力、液体相对密度等参数，而钻井液滤失的回归方程则可以运用来控制滤失情况，降低施工成本、提高工程质量。
钻井液的滤失性
第一节 基本概念
在渗透性大的砂岩、砾岩、裂 缝发育的灰岩井壁会形成较厚的 泥饼； 而在渗透性小的页岩、泥岩、 石灰岩和其它致密岩石的井壁上 只会形成较薄的泥饼，甚至不形 成泥饼。
第二节 钻井液滤失量的测定 及其影响因素
二、钻井液静滤失量的影响因素
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： f smVm f schmc A
其中：
f sm —钻井液中的固相体积分数；
f —泥饼中固相的体积分数。 sc
第四章 钻井液的滤失性
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。
钻井液的滤失造壁性
滤失（失水）造壁性的含义：主要是指钻井液滤 失量的大小和所形成泥饼的质量；
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。
使用API滤失量测定仪测得2min滤失量为5.5m1，7.5min 滤失量为9.0ml，试计算这种钻井液的瞬时滤失量和API滤 失量。
瞬时滤失量和API滤失量的求解
第二节 钻井液滤失量的测定 及其影响因素
二、钻井液静滤失量的影响因素
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。
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第二节
钻井液滤失量的测定 及其影响因素
f sc KA ( 1)P f sm
2
二、钻井液静滤失量的影响因素
V f dV f
Vf 2
2
dt
Cc KA ( 1)Pt Cm
2
f sc V f A 2 Kp f 1 sm
t
第二节
钻井液滤失量的测定 及其影响因素
第二节
钻井液滤失量的测定 及其影响因素
一、滤失量的测定
第二节
钻井液滤失量的测定 及其影响因素
一、滤失量的测定
2、高温高压滤失量测定仪（HTHP Filter Press）
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，其滤失面积比常温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。
的滤失速率方程：
dV f
其中：
KAp dt hmc
dVf/dt—滤失速率，cm3/s；K－泥饼渗透率，μm2；Vf—滤失体积， 即滤失量，cm3；A-渗透面积，cm2; ΔP-渗滤压力，105Pa；t—滤失 时间，s；hmc—泥饼厚度，cm。μ—滤液的粘度， 0.1mPa· s
第二节
钻井液滤失量的测定 及其影响因素
钻井液固相含量越高，而泥饼中固相含量越小，滤失量
越小。 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。
第二节
钻井液滤失量的测定 及其影响因素
二、钻井液静滤失量的影响因素
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
第二节
钻井液滤失量的测定 及其影响因素
二、钻井液静滤失量的影响因素
1、静滤失方程
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。
第二节
钻井液滤失量的测定 及其影响因素
二、钻井液静滤失量的影响因素
在这些假设的基础上，根据达西渗透定律，可以推导出泥饼
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（ Filtration (Water Loss)来表示滤失性的强弱。 Loss ）或失水量
两个基本条件：存在压差和存在孔隙或裂缝。
第一节
基本概念
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（Mud Cake或Filter Cake），也可以进入地层一定 深度，即钻井液的造壁性。
瞬时滤失量和API滤失量的求解
第二节
钻井液滤失量的测定 及其影响因素
二、钻井液静滤失量的影响因素
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。
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。
第一节
基本概念
在渗透性大的砂岩、砾岩、裂
缝发育的灰岩井壁会形成较厚的
泥饼； 而在渗透性小的页岩、泥岩、 石灰岩和其它致密岩石的井壁上 只会形成较薄的泥饼，甚至不形
成泥饼。
第一节
基本概念
3、钻井液滤失过程 （1）瞬时滤失（Spurt Loss） 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（Dynamic Filtration） 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
最好作一如下图所示的滤失 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。
第二节
钻井液滤失量的测定 及其影响因素
计算实例
二、钻井液静滤失量的影响因素
使用 API 滤失量测定仪测得 2min 滤失量为 5.5m1 ， 7.5min 滤失量为9.0ml，试计算这种钻井液的瞬时滤失量和API滤 失量。
f sm hmc A V f f sc hmc A
hmc A f sc f sm
2
二、钻井液静滤失量的影响因素
所以： 可以推出：
f smV f
Vf f sc A f 1 sm
代入（1）式，有
f sc KA ( 1)P dVf f sm dt Vf
二、钻井液静滤失量的影响因素
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：
f smVm f sc hmc A
f sm
—钻井液中的固相体积分数； —泥饼中固相的体积分数。
（1）
其中：
f sc
第二节
钻井液滤失量的测定 及其影响因素
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。
第二节
钻井液滤失量的测定 及其影响因素
一、滤失量的测定
1、API滤失量测定仪（API Filter Press）
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0.69 MPa，7.5min的滤失量。
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。
第二节
钻井液滤失量的测定 及其影响因素
二、钻井液静滤失量的影响因素
d、固相含量和类型的影响
f sc 1 根据钻井液静滤失方程，滤失量应该与 f 成正比 sm
第四章 钻井液的滤失性
钻井液的滤失造壁性
滤失（失水）造壁性的含义：主要是指钻井液滤 失量的大小和所形成泥饼的质量； 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。
钻井液的滤失造壁性
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
二、钻井液静滤失量的影响因素
2、影响钻井液滤失量的因素
a.滤失时间 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 API滤失量时，应该以30min计算，但我们一般通常只测
7.5min，然后乘以2。
第二节
钻井液滤失量的测定 及其影响因素
二、钻井液静滤失量的影响因素
第二节
钻井
第二节
钻井液滤失量的测定 及其影响因素
二、钻井液静滤失量的影响因素
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。
HDF-1型高温高压动态滤失仪
第二节
钻井液滤失量的测定 及其影响因素
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： 泥饼的渗透率应该远远小于地层渗透率； 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；
后逐渐减小，最后稳定在某一固定值。
（3）静滤失（Static Filtration） 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
一、滤失量的测定
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标准进行测试，测试装置主
要有滤失仪和高温高压滤失仪两种；
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Vsp。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。
V30=2(V7.5-Vsp)+Vsp
第二节
钻井液滤失量的测定 及其影响因素
二、钻井液静滤失量的影响因素
第二节
钻井液滤失量的测定 及其影响因素
一、滤失量的测定
第二节
钻井液滤失量的测定 及其影响因素
一、滤失量的测定
3、动滤失量测定仪
被普遍接受使用的动态滤失仪器有 170-50 型动态滤失仪和范 -90 动态滤失 装置。 前者是利用转动的叶片来使钻井液 流动，渗滤介质为滤片; 后者则使用泵使钻井液循环流动， 过滤介质为陶瓷滤芯， 可用于测量模 拟钻井条件下，当滤饼被冲蚀速度与 沉积速度相等时的动态滤失量。