钻井液的滤失性

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
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
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 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
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
更正！
第二节 钻井液滤失量的测定 及其影响因素
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。
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
f、地层渗透率对钻井液滤失量的影响
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。 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。 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。
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 渗 入 层 (Zone Invaded by the Mud Spurt)，瞬时滤失时 细颗粒渗入深度可达25～30 mm；
➢ 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 Cake)；
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。
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。
V30=2(V7.5-Vsp)+Vsp
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二、钻井液静滤失量的影响因素
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
二、钻井液静滤失量的影响因素
计算实例
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
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。
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。
➢ 井 壁 表 面 形 成 具 有 一 定 渗 透 性 的 外 泥 饼 ( External Filter Cake)。
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
3、动滤失
a. 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。
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
二、钻井液静滤失量的影响因素
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。 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。
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 的滤失速率方程：
其中：
dVf 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
（1）
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二、钻井液静滤失量的影响因素
所以： f sm hmc A V f f schmc A
可以推出：
hmc
A
f smV f f sc f sm
源自文库
Vf
A
f sc f sm
1
代入（1）式，有
KA2 ( fsc 1)P
dVf
f sm
dt
Vf
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二、钻井液静滤失量的影响因素
KA2 ( fsc 1)P
V f dVf
f sm
dt
Vf
2
KA2 ( Cc Cm
1)Pt
2
Vf
A
2Kp
f sc f sm
1
t
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
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
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二、钻井液静滤失量的影响因素
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
f sc f sm
1
成正比
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
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
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。 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。
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
实验结果表明，一般钻井液的泥饼渗透率为10-5 μm2 ；未 处理的淡水钻井液的泥饼渗透率为10-6 μm2 ：用分散性处 理剂处理的钻井液，泥饼的渗透率为10-7 μm2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。
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。
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；
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 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 Loss）或失水量 (Water Loss)来表示滤失性的强弱。
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
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。
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； 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
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。