泥饼质量评价方法探讨

分析了API滤失试验的缺点和确定泥饼质量的关键因素,介绍了用泥饼强度、泥饼渗透率和泥饼厚度评价泥饼质量的试验方法。讨论了泥饼质量评价参数对钻井工艺和油气层保护的指导意义。通过对吐哈丘陵油田两口井泥饼质量的评价,结果表明该试验方法能对井下泥饼质量作出正确评价,而且钻井液颗粒粒径分布对泥饼质量有很大影响,可通过调整钻井液颗粒粒径分布形成薄而致密的泥饼。     

低渗地层动态泥饼形成的研究

用淡水泥浆、分散性泥浆和絮凝泥浆在动滤失装置上研究了不同流速下动态泥饼形成的条件。通过分析作用在粘土颗粒上的流体动力学作用力,建立了与泥浆性能和渗透率有关的数学模型,可预测动态泥饼形成的最低压力和岩心的最小渗透率。文中指出,低于临界渗透率时,动态泥饼就不能形成。而临界渗透率又与泥浆液柱压力有关,液柱压力越高,临界渗透率就越小。文中室内试验的结果可以直接用到现场中。     

改性菜籽油饼降滤失效果及作用机理

菜籽油饼的主要成分为蛋白质、无氮浸出物、粗纤维、粗脂肪和粗灰分，这些成分在钻井液中都具有较好的降滤失效果。为了充分利用菜籽油饼，对其进行了改性研究，提高了其在水基钻井液中的溶解分散能力，得到了可用作钻井液降滤失剂的产品CYL。室内试验评价了CYL在水基钻井液中的降滤失能力、抗温性和抗盐、抗钙能力，并分析了CYL的降滤失机理。结果表明，CYL具有降滤失效果明显，泥饼薄而致密的特点，加量仅为2％，还具有较好的抗温能力及一定的抗盐、抗钙能力，其货源广，成本低，生产工艺简单，是一种良好的水基钻井液降滤失剂，而且植物油的作用使CYL兼具一定润滑作用。     

泥饼形成预测模型及影响因素分析

在钻井完井过程中,工作液的滤失将会造成复杂的井下情况和油气层损害。泥饼的形成对井眼安全、快速钻进及储层保护起着重要作用。在分析泥饼形成机理的基础上,文中给出了预测泥饼厚度与工作液滤失量的数学模型,利用有限差分方法对模型进行了数值求解,实现了泥饼形成过程的数值模拟;同时,利用该模型分析了井眼与储层的压差、工作液固相质量分数、泥饼渗透率和环空流速对泥饼厚度及滤失速度的影响。研究认为:随着井眼与储层的压差、工作液中固相颗粒质量分数、泥饼渗透率的增加,泥饼厚度增大;随着环空流速的增加,泥饼厚度减小;在条件相同的情况下,随泥饼厚度的增加,工作液的滤失速度减小。     

钻井液滤失造壁性能评价方法研究现状

介绍了现有钻井液泥饼渗流特性、孔喉大小、厚度及压缩性等质量参数的评价、仪器及其评价方法,并分析了扫描电镜、能谱仪等仪器设备在泥饼微观结构及组分分布特征表征方面的研究与应用现状。现有研究思路侧重于对样品表面形貌的观测,在优化钻井液滤失造壁性能时仍然缺乏对泥饼内部微观结构的基础性认识,未来应继续深入开展对钻井液泥饼微观结构空间分布特征方面的研究分析,进一步弄清钻井液降滤失作用机理及降低钻井液滤失量的途径,发展并完善钻井液滤失造壁性调控机理基础理论,为新型高效处理剂的研制以及钻井液技术水平的提升提供指导和技术支撑。      

钻井液用降滤失润滑剂的研制与应用

以沥青磺化为基础,辅以表面活性剂和降滤失剂等材料,通过化学处理加工研制出了ZR-1钻井液用降滤失润滑剂.由于大多数润滑剂在使用过程中容易出现起泡现象,因此在研制ZR-1的过程中对乳化剂进行了优选,通过调整HLB值,达到了不起泡的效果.该产品不仅能显著改善钻井液的润滑性,而且降滤失的效果好,能使泥饼黏滞系数降低50%以上,高温高压滤失量降低20%以上;该产品无毒无害,不污染环境,储存、运输和使用均方便安全.对ZR-1的性能进行了室内试验评价,介绍了该处理剂在川渝地区的应用.     

降滤失剂作用机理研究——新型降滤失剂的研制

总结了降滤失剂的主要作用机理。探讨了丙烯类共聚物和CMC类降滤失剂作用机理和改进原理。通过引入羧酸钙盐并与大分子钙盐复配改进了HPAN类,研制出新型降滤失剂S-1。对CMC类进行了氰乙基化改性。实验结果表明,S-1具有较好的降滤失效果,S-1及改性CMC的耐温性、耐盐和耐Ca~(2 )、Mg~(2 )能力均得到了提高。证实了降滤失剂作用机理的研究结论是确实可信的。     

泥饼流变模型的研究

对钻柱压入泥饼的力学特性和过程进行定量描述，并对泥饼质量提出定量要求。方法：应用流变力学理论，确定泥饼的流变力学特性，建立描述泥饼力学性质的流变模型。     

泥饼抗剪强度研究

介绍了利用动滤失装置测定泥饼抗剪强度的实验原理,该装置主要由过滤介质、泥浆挡板、转速控制系统和数据采集系统几个部分组成。在0.69MPa压力下,9min内,依次做剪切速率为400s~(-1)、100s~(-1)和400s~(-1)的三步实验,测定不同配方泥浆的抗剪强度。分析了基浆、降粘剂、降滤失剂、pH值、压差及实验重复性对泥讲强度的影响。结果表明,抗剪强度s值的范围为0～1,除了加入分散性较强的处理剂的泥浆以外,泥饼的抗剪切性一般都是很好的,而且不同的泥饼抗剪强度差别很大,泥浆的滤失量与泥饼的抗剪強度之间没有必然的联系。     

应用数值模拟软件探究动滤失影响因素

利用数值模拟软件,模拟地层条件下钻井过程中的钻井液动滤失情况,研究了滤失时间、滤液黏度、压差、内泥饼渗透率、外泥饼渗透率对滤失量的影响。模拟结果表明,当地层渗透率为100 mD,外泥饼渗透率小于0.01 mD时,90%以上的压力被外泥饼消耗,外泥饼是控制滤失量的主要因素;当外泥饼渗透率大于0.1 mD时,外泥饼消耗的压力低于总压差的55%,内泥饼及原始地层的渗透率对钻井液的动滤失也有较大的影响。在模拟条件下,压力很快会传递到地层边界,随着时间的变化,地层中相同位置的地层压力逐渐增加,但增加的幅度很小,滤失速率基本为一定值。从模拟结果可以看出,滤失量与滤失时间、压差成正比,与钻井液滤液黏度成反比,同时,滤失量随着外泥饼渗透率的增加而增加,但2者不呈线性关系。      

动态滤饼的渗透率计算方法探讨

动态滤饼是安全、快速钻井的重要因素。本文介绍了用西南石油学院自制的SW—Ⅱ型高温高压动态污染仪,对动态滤饼的渗透性进行了两年多研究的结果。认为影响动态滤饼渗透率的众多因素中,起主要作用的是压差、剪切速率、钻井液中固相颗粒大小以及地层渗透率。在大量实验研究分析的基础上,用量纲分析与多元逐步线性回归相结合的方法,建立了动态滤饼渗透率与上述各因素及固相含量之间的回归关系式。实例计算结果表明,用此关系式对动态滤饼渗透率进行预测的方法是切实可行的。为动态滤饼的深入研究及滤失理论模型和滤饼粘附卡钻模型的建立提供了必要的前提。     

泥饼可压缩性的定量研究

提出了用无量纲泥饼可压缩因子来评价泥饼可压缩性的方法,可压缩性因子是滤失量和滤失压差的函数。实验结果表明,超细碳酸钙是完全不可压缩的,而膨润土具有相当高的可压缩性,将常用钻井液添加剂加至膨润土基浆中,都可改善泥饼的可压缩性,但影响不大。     

动态滤饼微观结构研究

利用SW—Ⅱ型岩心动态污染仪测定了泥浆在不同条件下所形成动泥饼的渗透率,并对动泥饼进行了电镜和粒度分析。结果表明,随着压差的下降、剪切速率的升高或介质渗透率的提高,动泥饼中粗固相颗粒含量上升、平均粒径变大及孔隙增大等一系列变化,导致其渗透率升高。     

用动态试验方法研究井壁化学稳定性

结合大庆油田的实际情况,利用高温高压径向动态模拟装置进行了4个方面的研究:(1)高温高压下钻井液的径向动滤失;(2)高温高压下钻井液的防塌性能评价;(3)硬脆性泥页岩防塌剂的防塌机理;(4)防塌钻井液的体系。并对钻井液及降滤失剂、防塌剂在不同温度、压力下的滤失特性进行了试验,分析了径向动滤失形成的泥饼结构。认为在动态条件下钻井液的滤失速率随时间变化趋向一个常数;滤失速率随温度升高而增加,随固相增加而减少,随压差的增加而略有增加;降滤失剂对降低动滤失是有效的。经泥饼分析发现,降滤失剂在花饼形成过程中起重要作用。通过动态防塌装置可以模拟地下条件对泥页岩稳定性进行研究,也可以评价各种防塌剂的效果,认为降滤失剂和封堵剂的共同作用对非膨胀硬脆性泥页岩坍塌的预防有显著效果。     

用冷冻干燥技术研究钻井液及泥饼的微观结构

冷冻干燥枝术是用液氮快速冷冻样品,并在真空状态下抽空干燥,保持样品的微观结构不变,得到的干样可用于电镜分析。采用此项技术分析了膨润土基浆、成水基浆、不同配比的聚合物钻井液及相应泥饼的微观结构。电镜分析表明:在膨润土淡水基浆中,粘土片以端—面和端—端相连形成蜂窝状结构或卡片房子结构;在聚合物钻井液中,聚合物吸附在粘土表面上,并相互连接形成了网状和蜂窝状结构;基浆和聚合物钻井液泥饼也呈蜂窝状结构,蜂窝的孔隙大小及分布随钻井液配比不同而变化,重晶石、超细CaCO_3和磺化沥青可起到封堵泥饼孔隙和降低滤失的作用。     

钻井液滤失规律及其回归方程

由于钻井液在不同滤失介质和不同条件下的滤失性能有较大差异,按照API标准进行的滤失量测定不能全面地反映钻井液滤失性能。因此,根据Ostwarld方程,对实验条件下测定的滤失数据进行处理并得出滤失回归方程。实验证明,钻井液滤失方程既是钻井液自身滤失特性的规律性概括,又反映了钻井液与所接触地层的匹配程度,可以此为依据设计和优选钻井液、判断钻井液滤液损害深度。实验研究了滤饼渗透率的变化规律及测定方法,认为用恒定滤失速率表示滤饼渗透性是较好的方法。     

聚合物降粘剂抑制性评价方法的探讨

提出用10％膨润土浆高温热滚法来评价聚合物降粘剂的抑制性,并以高温热滚后旋转粘度计测出的600r/min读数作为衡量标准。介绍该方法的实验过程,初步探讨了其工作原理。用此方法不需要精密的仪器,且测试程序简单,易操作,是目前评价降粘剂抑制性较为可行的一种方法。     

用CST仪评价聚合物抑制性实验方法的研究

使用CST仪测试页岩特性,评价聚合物和聚合物泥浆的抑制性。因此,本工作以CST试验涉及的数学规律为指导,采用国产仪器和滤纸,考察了滤纸品种和层数、固相粒度与粒度分布,滤液拈度等因素对CST值实验结果的影响。实验发现,四层国产滤纸可以代替进口滤纸;用自制评价土评价聚合物、聚合物泥浆的抑制性,规律性明显,数据再现性显著改善。用最小二乘法处理数据,拟合曲线的斜率m值,可以反映聚合物抑制性的强弱,从而在一定程度上排除聚合物本身的增粘和降滤失能力的影响。CST试验操作容易,但定量结果不易重复。本工作刚刚开始,还有待深入。