钻井液滤失量和泥饼粘附系数的测定34页PPT
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《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 。
钻井液的滤失性
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。
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
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
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。
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
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
【推选】钻井液第四章PPT资料
①压差：ΔP↗，瞬时失水量↗。 ②粘度：粘度↗，瞬时失水量↘。 ③固相颗粒大小与多少。
影响钻井液滤失量的因素
瞬时滤失 瞬时滤失量的大小对机械钻速有较大的影响。研 究表明，瞬时滤失发生时，高的滤失速率可使滤液分 子迅速进到钻头破碎岩体形成的薄层岩屑底下，可协 助将岩屑薄层从岩体上剥离下来并立即冲走，而不会 在液柱压差下压实，造成重复破碎；并且高的滤失速 率可使破碎岩石的微裂缝扩大，或者使它们不闭合。 因而当瞬时滤失量较大时，特有利于提高机械钻速。 不分散低固相钻井液的钻速高，其原因之一就是因为 它瞬时滤失量明显大于其它钻井液。
泥饼形成示意图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瞬时滤失spurtloss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
7.泥饼的压实性和渗透性 滤失量测定的结果，往往是泥饼厚滤失量大，泥饼 薄滤失量小，这主要是由于厚泥饼的渗透性大，薄泥 饼的渗透性小的缘故。因此，决定因素是泥饼的渗透 性。泥饼的渗透性取决于泥饼中固相的种类，固相颗 粒的大小、形状和级配，处理剂的种类和含量，以及 过滤压差等。
影响钻井液滤失量的因素
钻井液的滤失与造壁性
在滤失过程中、随钻井液的自由水进入 岩层，钻井液中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，阻止或减慢了钻井液继续侵入地层。
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。
影响钻井液滤失量的因素
瞬时滤失 瞬时滤失量的大小对机械钻速有较大的影响。研 究表明，瞬时滤失发生时，高的滤失速率可使滤液分 子迅速进到钻头破碎岩体形成的薄层岩屑底下，可协 助将岩屑薄层从岩体上剥离下来并立即冲走，而不会 在液柱压差下压实，造成重复破碎；并且高的滤失速 率可使破碎岩石的微裂缝扩大，或者使它们不闭合。 因而当瞬时滤失量较大时，特有利于提高机械钻速。 不分散低固相钻井液的钻速高，其原因之一就是因为 它瞬时滤失量明显大于其它钻井液。
泥饼形成示意图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瞬时滤失spurtloss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
7.泥饼的压实性和渗透性 滤失量测定的结果，往往是泥饼厚滤失量大，泥饼 薄滤失量小，这主要是由于厚泥饼的渗透性大，薄泥 饼的渗透性小的缘故。因此，决定因素是泥饼的渗透 性。泥饼的渗透性取决于泥饼中固相的种类，固相颗 粒的大小、形状和级配，处理剂的种类和含量，以及 过滤压差等。
影响钻井液滤失量的因素
钻井液的滤失与造壁性
在滤失过程中、随钻井液的自由水进入 岩层，钻井液中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，阻止或减慢了钻井液继续侵入地层。
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。
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2) 可变负电荷。在粘土晶体的断键边缘上有很多裸露的Al-OH键，其中OH中 的H在碱性条件下解离，会使粘土负电荷过剩；另外粘土晶体的边面上吸附了 OH-、SiO32-等无机离子或吸附了有机阴离子聚电解质也使 粘土带负电。由于 这种负电荷的数量随介质的pH值而改变，故称为可变负电荷。
3) 正电荷。不少研究者指出，当pH值低于9时，粘土晶体边面上带正电荷。 多数人认为其原因是由于裸露在边缘上的Al-O八面体在碱性条件从介质中接受 质子引起的。
高分子化合物对聚结稳定性的影响：
钻井液中粘土颗粒能够和高分子化合物之间发生相互作用，绝大部分高分子 化合物都会吸附在粘土颗粒的表面上。若高分子物质较多，粘土颗粒会尽可能多 地吸附高分子物质在它的表面上，当颗粒完全被高分子所包围，没有剩余的空白 表面，就会失去再吸附其它颗粒上的高分子的可能，使颗粒间的桥联作用无法实 现，使钻井液体系的稳定性增强，这种现象称为胶体的保护作用。
1) 物理吸附。物理吸附是靠吸附剂和吸附质之间分子间引力产生的，物 理吸附是可逆的，吸附速度与脱附速度在一定条件下呈动态平衡。非离子 型的有机处理剂，往往是因在粘土表面发生物理吸附而起作用的。
2) 化学吸附。化学吸附是靠吸附剂与吸附质之间的化学键力而产生的。 例如铁铬木质素磺酸盐在粘土晶体的边缘上可以发生螯合吸附。
离子交换吸附的规律：
浓度相同，价数越高，与粘土表面的吸力越强，交换到粘土表面上的 能力越强；
价数相同、浓度相近时，离子半径越小，水化半径越大，离子中心离 粘土表面越远，吸附能力弱(K+与H+除外)；
当浓度很高时，低价离子同样能交换高价离子。常见的阳离子交换能 力强弱顺序是：
H+>Fe3+>Al3+>Ba2+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+>Li+ 粘土的阳离子交换容量是指在pH等于7的条件下，粘土所能交换下来的 阳离子总量。它包括交换性氢和交换性盐基，其数值均以每100 g粘土所交 换下来的阳离子的量表示。 粘土的阳离子交换容量，直接关系到粘土颗粒带电荷的多少和吸附处 理剂的能力。影响粘土阳离子交换容量的因素有粘土矿物的本性、粘土矿 物的分散度及溶液的pH值。
3) 正电荷。不少研究者指出，当pH值低于9时，粘土晶体边面上带正电荷。 多数人认为其原因是由于裸露在边缘上的Al-O八面体在碱性条件从介质中接受 质子引起的。
高分子化合物对聚结稳定性的影响：
钻井液中粘土颗粒能够和高分子化合物之间发生相互作用，绝大部分高分子 化合物都会吸附在粘土颗粒的表面上。若高分子物质较多，粘土颗粒会尽可能多 地吸附高分子物质在它的表面上，当颗粒完全被高分子所包围，没有剩余的空白 表面，就会失去再吸附其它颗粒上的高分子的可能，使颗粒间的桥联作用无法实 现，使钻井液体系的稳定性增强，这种现象称为胶体的保护作用。
1) 物理吸附。物理吸附是靠吸附剂和吸附质之间分子间引力产生的，物 理吸附是可逆的，吸附速度与脱附速度在一定条件下呈动态平衡。非离子 型的有机处理剂，往往是因在粘土表面发生物理吸附而起作用的。
2) 化学吸附。化学吸附是靠吸附剂与吸附质之间的化学键力而产生的。 例如铁铬木质素磺酸盐在粘土晶体的边缘上可以发生螯合吸附。
离子交换吸附的规律：
浓度相同，价数越高，与粘土表面的吸力越强，交换到粘土表面上的 能力越强；
价数相同、浓度相近时，离子半径越小，水化半径越大，离子中心离 粘土表面越远，吸附能力弱(K+与H+除外)；
当浓度很高时，低价离子同样能交换高价离子。常见的阳离子交换能 力强弱顺序是：
H+>Fe3+>Al3+>Ba2+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+>Li+ 粘土的阳离子交换容量是指在pH等于7的条件下，粘土所能交换下来的 阳离子总量。它包括交换性氢和交换性盐基，其数值均以每100 g粘土所交 换下来的阳离子的量表示。 粘土的阳离子交换容量，直接关系到粘土颗粒带电荷的多少和吸附处 理剂的能力。影响粘土阳离子交换容量的因素有粘土矿物的本性、粘土矿 物的分散度及溶液的pH值。
测定钻井液泥饼粘附系数
使用滴定管将一种已知准确浓度的试剂溶液即标准溶液滴加到待测物的溶液中直到待测组分恰好完全反应这时加入标准溶液的物质的量与待测组分的物质的量符合反应式的化学计量关系然后根据标准溶液的浓度和所消耗的体积计算出待测组分的含量这一类分析方法统称为滴定分析法
培训内容
一、测定钻井液泥饼粘附系数
二、测定钻井液滤液中Ca2+离子、Mg2+离子的含量 三、配制盐水钻井液 四、配制泡沫钻井液 五、配制深井钻井液
6、开启开机开关，电动机带动传动机构，使滑板翻转； 7、 当滑块开始滑动，立即关闭停止开关，看数字管上显示 的角度值； 8、在表格中查角度值对应的正切值，该值即是滤饼的摩擦 系数； 9、清洗仪器擦干，摆放整齐。 公式推导：F=f P f=F/P=wsinα/wcosα=tgα 上式中：F—摩擦力；f —摩擦系数；P —正压力； α—斜面与水平面的夹角。
六、处理泥页岩的坍塌掉块
七、处理卡钻后钻井液性能 八、优选不同井型钻
一、使用方法 （一）、滑块测试法： 1、首先开启电源开关，数字管全亮，按下清零按扭使数字 管全部显示零位，用调平杆调整螺钉、将其滑板水平。
2、将API失水仪做的泥饼放在滑板平面上。
3、将滑块轻轻的放在泥饼上，静止一分钟。
NZ型泥饼粘附系数测定仪使用说明
4、开启开机开关，电动机带动传动机构，使滑板翻转。 5、当滑块开始滑动，立即关停止开关，观察其翻转角度值。 查其显示角度值的正切值，正切值即为泥饼 的摩擦系数。
NZ型泥饼粘附系数测定仪使用说明
（二）、滑棒测试法 1、该项测试是用滑板有凹槽的一面,重复滑块测试法中(一)和 (二 )。 2、将API失水仪做的泥饼放在槽内，先在泥饼上面放一部分同一 泥浆。再将滑棒轻轻的放在槽内的泥浆上。以后操作方法同滑块 试法中（四）和（五）。
培训内容
一、测定钻井液泥饼粘附系数
二、测定钻井液滤液中Ca2+离子、Mg2+离子的含量 三、配制盐水钻井液 四、配制泡沫钻井液 五、配制深井钻井液
6、开启开机开关，电动机带动传动机构，使滑板翻转； 7、 当滑块开始滑动，立即关闭停止开关，看数字管上显示 的角度值； 8、在表格中查角度值对应的正切值，该值即是滤饼的摩擦 系数； 9、清洗仪器擦干，摆放整齐。 公式推导：F=f P f=F/P=wsinα/wcosα=tgα 上式中：F—摩擦力；f —摩擦系数；P —正压力； α—斜面与水平面的夹角。
六、处理泥页岩的坍塌掉块
七、处理卡钻后钻井液性能 八、优选不同井型钻
一、使用方法 （一）、滑块测试法： 1、首先开启电源开关，数字管全亮，按下清零按扭使数字 管全部显示零位，用调平杆调整螺钉、将其滑板水平。
2、将API失水仪做的泥饼放在滑板平面上。
3、将滑块轻轻的放在泥饼上，静止一分钟。
NZ型泥饼粘附系数测定仪使用说明
4、开启开机开关，电动机带动传动机构，使滑板翻转。 5、当滑块开始滑动，立即关停止开关，观察其翻转角度值。 查其显示角度值的正切值，正切值即为泥饼 的摩擦系数。
NZ型泥饼粘附系数测定仪使用说明
（二）、滑棒测试法 1、该项测试是用滑板有凹槽的一面,重复滑块测试法中(一)和 (二 )。 2、将API失水仪做的泥饼放在槽内，先在泥饼上面放一部分同一 泥浆。再将滑棒轻轻的放在槽内的泥浆上。以后操作方法同滑块 试法中（四）和（五）。
钻井液的滤失性
度受到限制，刚开始，厚度增加较快，值后会逐渐变慢，到形成速度等于冲蚀速度时 泥饼厚度不再增加。
钻井液流态不同对井壁的冲刷能力不同，紊流的冲刷力最强，泥饼最薄， 平板型层流泥饼厚度居中。尖峰型层流泥饼最厚。
b. 钻井液处理剂的影响
•
钻井液处理剂对动滤失量的影响规律与静滤失影响规律不同，这可能与处理剂在
钻井液的滤失性
第1页，本讲稿共22页
第四章 钻井液的滤失造壁性
滤失造壁性：钻井液的滤失造壁性能主要是指钻井液滤失量的大小 和所形成的泥饼的质量 ；
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2页，本讲稿共22页
泥饼中作用有关，对泥饼剪切强度增加较大的降滤失效果较好，泥饼剪切强度增加较
第18页，本讲稿共22页
第二节钻井液滤失量的测定及其影响因素
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，主要表现为剪切速率和 钻井液流态对动滤失的影响。动滤失过程中，泥饼受钻井液流动的影响，泥饼的厚
V 3 0 2 V 7 . 5 V s p V s p 2 V 7 . 5 V sp
第13页，本讲稿共22页
第二节钻井液滤失量的测定及其影响因素
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。
钻井液流态不同对井壁的冲刷能力不同，紊流的冲刷力最强，泥饼最薄， 平板型层流泥饼厚度居中。尖峰型层流泥饼最厚。
b. 钻井液处理剂的影响
•
钻井液处理剂对动滤失量的影响规律与静滤失影响规律不同，这可能与处理剂在
钻井液的滤失性
第1页，本讲稿共22页
第四章 钻井液的滤失造壁性
滤失造壁性：钻井液的滤失造壁性能主要是指钻井液滤失量的大小 和所形成的泥饼的质量 ；
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2页，本讲稿共22页
泥饼中作用有关，对泥饼剪切强度增加较大的降滤失效果较好，泥饼剪切强度增加较
第18页，本讲稿共22页
第二节钻井液滤失量的测定及其影响因素
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，主要表现为剪切速率和 钻井液流态对动滤失的影响。动滤失过程中，泥饼受钻井液流动的影响，泥饼的厚
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第二节钻井液滤失量的测定及其影响因素
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。