3.3钻井液的失水造壁性在线视频

大家好

我们这节课内容呢

是钻井液的失水造壁性能

我们上节课讲了

钻井液的功能有非常多

我们要保证它的这个

钻井液的这个储层保护

这些性能

保护它的这个井壁稳定这些性能

都离不开我们钻井液的失水造壁

那么我们今天的这节课呢主要来讲

钻井液的一个

失水造壁性能

那么

本章要点呢

主要包括我们要了解

钻井液失水造壁性能的

这个基本概念

以及它的这个作用原理

还要了解钻井液失水造壁性能

对钻井的影响

以及它的一个测定方法

那么来看

在了解钻井液失水造壁性能之前

我们要给大家讲一下

这个复习一下

水基钻井液中的构成

那么水基钻井液

主要是由三大部分构成

包括它的一个固项

水还有他的处理剂

那么钻井液的水呢

又分为三大类

包括它的一个结晶水

吸附水

还有它的一个自由水

结晶水呢

就是我们讲的

那个粘土晶层和晶层之间的那些水

我们把它叫做结晶水

吸附水呢就是我的这个

粘土颗粒表面

这些晶层表面

它的这个由于分子间的吸引力

所吸附的这个水化膜

那么这一部分水呢

我们把它叫做吸附水

也把它叫做束缚水

那么还有下面相当一大部分

这个水我们把它叫做自由水

那么这一块呢

就是钻井液中可以自由移动的水

这个是占钻井液中绝大部分的

这个绝大部分这个比例的

那么在钻井液中

水的这个状态呢

主要就是吸附水

结晶水

自由水

那么和我们失水造壁性

最密切相关的这个

就是我们的自由水

我们接下来看

它的这个失水造壁性的原理

那么钻井液中的这个液体

在压差的作用下

向地层中渗透的过程

我们叫做钻井液的滤失

就是它在这个静液柱的压差压力下

它就发生一个什么啊

固液分离

对不对

它的这个自由水呢

它就顺着我们这个裂缝

这个井壁的这个微小的裂缝

那么进入到我们这个地层中去了

那么我的水没有了

那剩下的是什么

就是它的一个固体

它这固体呢

就在我的这个井壁表面

就形成了厚厚的一层泥饼

那么这就是它的这个

一个是它的滤失

一个是它的造壁

就是我们所说的失水造壁性

一般来说滤饼的这个渗透率呢

要比我们地层的渗透率

要小好几个数量级

所以形成的这个滤饼呢

能够阻止滤液向地层继续渗透

同时它就保护了我们这个井壁

所以这就起一个

保护我们井壁的一个作用

保护井壁防止它垮塌

防止这个钻井液

再渗入到我们这个地层中

大家看它的这个表面

形成一个非常厚的一个致密层

这就是它的一个泥饼

这个就是它的一个地层的情况

那我在这形成了一层泥饼以后

它呢

这个钻井液

你想始终在一个循环过程中

它这个静液柱压力始终是存在的

对不对

它的这个液相始终是要进来的

但是我形成了这种泥饼以后

它的这个液相

就很难进入到我的地层里面来了

它起一个保护的一个作用

首先保护我们井壁

再一个防止我们

这个滤液进入到地层中来

那么来看一下

它的整个滤失过程

我们也把它叫失水过程

它分为三块

它这三块呢主要是

瞬时失水 动失水和静失水

它主要是讲我们

在形成泥饼的不同阶段的

时候发生的一个失水过程

我们首先来看

最先发生的是瞬时失水

瞬时失水就是在新井

形成的瞬间

自由水向这个地层渗透

这会还没有形成泥饼

对不对

因为它这个液相固相

还没有进行一个彻底的分离

那么这个在未形成泥饼之前这块

我们把它叫作瞬时失水

我们来看一下这个图

瞬时失水呢

它是从T0~T1这个阶段

它这个时间段是非常短的

就是在形成泥饼之前

它的这个是非常短的

它的这个失水量呢

我们来看一下

是比较大的

因为它没有形成泥饼

它的这个水下的这个

就进入到我的地层里面来了

所以它失水量

还是相对来说是比较大的

那么

瞬时失水完了以后呢

它就形成了泥饼

形成泥饼呢

钻井液是在循环的一个情况下

泥饼就建立了

建立以后

慢慢的一个增厚

然后再到平衡

然后它这个失水的速度呢

也开始由逐渐较大而逐渐减小

然后再到稳定

那么这块失水呢

我们就把它叫做动失水

那么动失水呢

就是我们第二个阶段

从这个T1~T3这个时间段

我们把它叫做动失水

我们先看

它是在开泵循环的情况下

钻井液循环的情况下

它对泥饼的这个影响

我们把它叫做这个动失水

就是泥饼形成以后

它的循环叫做动失水

那么它经历的过程呢

首先是泥饼这个

我们可以看

厚度首先是一个增加的过程

然后呢到T2以后

它的泥饼呢就恒定了

对不对

泥饼的厚度就不变了

不发生变化了

那么失水呢

也是先是增加的比较多

然后慢慢地增加的比较少

这么一个过程

这是一个瞬时失水和

动失水的区别

那么静失水呢

静失水就是在我停止循环以后

不存在钻井液对泥饼的冲刷力

那么随着失水的进行呢

我的这个泥饼逐渐加厚

失水也逐渐减小

那么这块

静失水呢我们可以看

静失水呢这个失水量呢

要远比动失水的要小

对不对

它这个时间呢也是比较短的

静失水发生在什么情况下

它停止循环的情况下

那停止循环

在哪些情况下停止循环啊

就是它起下钻的时候

对不对

换钻头的时候和

我们接单杆的时候

这都是它的一个

静失水发生的一个时间

我们来看一下这个静失水

它对泥饼的影响呢

主要是

它的这个失水

泥饼的厚度是进一步的上升

失水量进一步的增加

然后它的总的失水

在一个增加的过程

那么在我的这个钻头换完了

或者我起下钻完成以后

又开始一个钻井液的循环过程

大家知道那个钻井液要不断的循环

在钻井过程中

它要干什么

要携带岩屑

对吧

那么它在这个

在开井过程中

首先

是不是

把我们刚才静失水的那个

泥饼是不是要冲刷掉啊

那么它的这个厚度

就是一个先增减

先减小再慢慢到恒定的一个过程

对不对

它的失水

也是先增加到不变的过程

那么这就是钻井液失水造壁性

失水过程的三部分

瞬时失水 动失水和静失水

也是非常重要的三部分

是在不同的情况下

不同循环状态的情况下

不同时间的一个情况下

它的这个失水的过程

的一个情况

失水与地层的孔隙度

渗透率

温度还有压力都是有关系的

这到后面

我们会进行一个详细的一个介绍

那么我们来讲一下这个

失水造壁性和钻井的关系

失水量过大呢它的坏处是

主要有两大坏处

一个呢就是导致水敏性的这个页岩

它一个缩径以及垮塌

这个是大家比较容易理解的

失水量过大

我们的这个

失水会进入我们这个地层当中

渗入到地层以后

对水敏性的这个粘土矿物来说的话

它就发生一个膨胀

那我粘土一发生膨胀

就造成了我这个

页岩的这个垮塌

以及这个缩径

那么油气层内呢

本来

第二个它的害处就是

油气层内粘土的水化膨胀

它会使我们这个

产层的这个

微小的孔缝

被我们这个膨胀的粘土所占据

造成它的这个通道的一个堵塞

对不对

那么造成了它渗透率下降

从而损害了我们油气层

所以失水量大了

它只有两大害处

那么泥饼过厚

它也有两大坏处

它的坏处就包括

泥饼如果过厚

那么造成我什么

井径它就变小了

对不对

井径变小了

我上提和下放我钻头的时候

我就容易被卡钻啊

被卡啊

对不对

这就是井径缩小

容易引起的这个复杂情况

那么第二个坏处呢

就是这个泥饼的这个粘附卡钻

这容易发生在哪个情况呢

主要发生在我们这个水平井

长水平段的水平井

我的这个

钻杆其实是躺在我们井底的

躺在井底那

如果你井底

它的这个泥饼是非常厚的

那我就是这个钻杆是不是我压到

因为它有自身的重力

是压到我的这个泥饼里面去了

对不对

压到我的这个泥饼里面去了

泥饼太厚了

那就把我们这个钻杆就包住了

那我这个再往上提再往下放

那这样的话

它就产生一个泥饼的粘附卡钻

这也是比较麻烦的一种情况

在钻井这个复杂情况处理的时候

也是比较麻烦的

那么我们对这个失水造壁性呢

是有要求的

我们要求它的泥饼呢

尽量的薄 密 韧性好

那么失水量呢要适当

并非是越小越好

就是我不失水

有的

说不失水没有水进去是不是好啊

大家想一下

如果没有固液分离

没有失水的话

它泥饼会不会形成啊

泥饼是不会形成的

对不对

所以你失水量一定要适当

并不是越小越好

那么对于一般地层来说

我们的API失水

是10~15ML

那么对于水敏性地层来说

API失水是5ML每30min

API失水是什么意思呢

我们到后面给大家来讲一下

那么控制钻井液的失水和造壁性

关键是控制泥饼的渗透性

而泥饼的渗透率呢

主要取决于

构成泥饼的粘土及其他颗粒的尺寸

形状和它的一个水化程度

那么具体措施呢

主要就是使用这个膨润土

形成致密的泥饼

因为膨润土它在水化以后

它的这个颗粒非常小

它可以达到纳米级别

所以它能够嵌入到

微小的孔缝里面

把我这个泥饼的

微小孔缝都把它堵住

加深它的致密程度

所以使用膨润土

可以形成致密的泥饼

还有呢

就是加入纯碱

烧碱或有机分散剂

提高我粘土颗粒的分散度

为什么要提高它的分散度呢

大家都知道

分散度越高

是不是我颗粒的粒径

它分散的程度越大

那么分散度越大

我是不是粒径越小啊

分散的这个越开啊

对不对

也是提高它这个致密程度的方法

再一个呢就是

加入CMC或其他聚合物

以保护我的这个粘土颗粒

还有CMC还有这个堵孔的作用

最后呢

还可以加入极细的胶体粒子

进行一个封堵

那么总的来说呢

主要就是利用这个

微小颗粒形成致密泥饼

这就是它提高

失水造壁性的这个几大措施

那么我们来看

这个失水造壁性的性能测定

我们刚才讲了

它的这个失水造壁性能

它的这个作用是这么大

对我们钻井的影响也非常大

我们要对它进行一个评价

要对它进行一个测定

那么我们主要通过哪些来测定呢

我们通过两种方法

就是两大块对它进行测定

首先评价

它的一个滤失量的一个大小

就是它失水的一个大小

还有呢

就是对泥饼质量进行一个测定

就是评价什么

评价它造壁性

评价它泥饼的一个情况

那我们来看

滤失量的测定主要包括

常温常压失水

就是我们刚才所说的API失水

那么常温常压失水就是

在我这个常温条件下

它在0.69兆帕以下

就是在0.69兆帕压力下

它的这个失水的大小

我们把它接30min看它失水的大小

还有一个呢就是

我们高温高压测定法

它这块主要是模拟我们的地层环境

因为这个温度啊它对这个

温度和压力

它对我们钻井液这个

失水造壁性的失水

特别是失水影响是非常大的

所以我们要尽量的模拟井底的情况

所以我们就把温度给它提起来

这个高温高压失水仪的话

我们就可以模拟井底的一些情况

比如说我100度200度

这个井底温度都是可以模拟的

测它在高温高压下它的这个

钻井液的失水造壁性能

那么它的这个压差呢是3.5兆帕

要远远大于我们常温常压的0.69兆帕

这是对它的这个滤失量的这块的测定

那么还有一个呢就是

对我们泥饼的测定

我们来看

这就是通过我们这个

高温高压失水或常温常压失水出来的

泥饼

这个泥饼呢我们看

我们需要的泥饼就是

又薄又要致密又要有韧性

对不对

那么相比这两块泥饼的话

大家可以看一下

最主要的这个

非常明显的一个特征就是

它的这个泥饼要厚一些

下面这个泥饼要薄一些

它的这个表面是要致密

上面这块泥饼要不致密

感觉要松散一些

对不对

所以从它的厚度

以及它表面这个紧密程度

它的韧性

我们可以判断它的一个

泥饼质量的一个好坏

它的一个优劣

那么还有一个呢

就是评价

我泥饼形成以后它的粘附系数

这块主要是评价我钻井钻杆在我

放到泥饼上

会不会发生一个卡钻

粘附卡钻的一个情况

那么

主要是用

我们这个泥饼粘附系数测定仪

来看这个泥饼的润滑系数

这也是非常重要的一部分

对我们泥饼质量来说

那么我们这章主要讲了

钻井液失水造壁性的性能

机理以及它的测定方法

那么同学们回去把这个这章内容

好好的巩固一下

下节课我们进行提问

谢谢大家