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钻井液工艺原理 第4章.pdf

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提纲 第一章 钻井液概论 第二章 粘土矿物及胶体化学基础 第三章 钻井液流变性 第四章 钻井液滤失造壁性及润滑性 第五章 钻井液配浆材料和处理剂 第六章 水基钻井液 第七章 油基钻井液 第八章 钻井液固相控制 第九章 井下复杂的钻井液措施 第十章 保护油气层的钻井液完井液 第十一章 钻井液技术新进展 第四章 钻井液的滤失和润滑性能 The Filtration Properties and Lubricity of Drilling Fluids 本章要求: 1.掌握三个(瞬、静、动)失水概念。 2.了解失水造壁性与钻井工程的关系。 3.掌握静失水方程及其影响因素。 4.了解钻井液润滑性参数及测定方法。 2 钻井液滤失造壁性 钻井液的滤失性能主要是指滤失量的大小和所形成泥饼的质 量。钻井液的滤失与造壁性是钻井液的重要性能之一,它对松散、破碎 和遇水失稳地层的井壁稳定有十分重要的影响。 钻井液滤失示意图 3 钻井液滤失造壁性 1. 水基钻井液中的水 水在钻井液中以三种形态存在,即化学结合水、吸附水和自由水。 水基钻井液 = 固相+水+处理剂 吸附水 钻井液中的水由三部分组成: 结晶水(化学结合水) 结晶水 —— 粘土矿物晶体构造的组成部分。 自由水 吸附水(束缚水) —— 被固相颗粒吸附的水。 自由水 —— 钻井液中可自由运动的水。特点:占总水量中的绝大部分。 4 钻井液滤失造壁性 在压力差作用下,钻井液中的自由水向井壁岩 石的裂隙或孔隙中渗透,称为钻井液的滤失作用。 通常用滤失量或失水量来表示滤失性的强弱。 钻井液滤失的两个前提条件是:存在压力差和存在裂隙或 孔隙性岩石。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,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 钻井液滤失造壁性 为了防止地层流体进入井内,钻井液液柱的压力必须大于地 层流体的压力,于是,钻井液总是趋向于向地层漏失或滤失 漏失 —— 钻井液的固相和液相都要进入地层的现象。 滤失 —— 钻井液中只有液相进入地层的现象。 失水 —— 钻井液中的自由水在压差作用下向地层或滤膜滤失渗透的过 程。 泥饼(滤饼) —— 钻井液滤失过程中留在井壁或者滤膜上的物质(在井下 有内泥饼和外泥饼之分)。 造壁性 —— 钻井液在井壁形成泥饼(滤饼)封堵、保护井壁的能力。 6 钻井液滤失造壁性 钻井液井内滤失全过程 井内钻井液滤失过程 钻井液滤失造壁性 钻井液井内滤失全过程 从钻头破碎井底岩石,形成新的自由面瞬间(T ) 0
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