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正文內(nèi)容

泥漿基礎(chǔ)知識(shí)ppt課件(編輯修改稿)

2025-02-15 22:31 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 沒(méi)有篩除、泥漿含有氣泡和測(cè)定時(shí)間長(zhǎng)短的影響; 7)對(duì)于沒(méi)有加重的泥漿馬氏漏斗粘度一般應(yīng)在 3045秒,加重的泥漿則在 4560秒,高粘土含量的稠泥漿將達(dá) 75120秒。 2022/2/16 59 ( )馬氏漏斗粘度測(cè)定要點(diǎn) 1)馬氏漏斗粘度計(jì)應(yīng)當(dāng)清潔無(wú)損; 2)用于測(cè)定的泥漿應(yīng)當(dāng)是均勻一致和有代表性的; 3)測(cè)定結(jié)果單位為秒 /夸脫,泥漿的溫度也應(yīng)記錄; 4)漏斗粘度計(jì)在測(cè)定前不干凈會(huì)產(chǎn)生誤差; 5)泥漿樣品沒(méi)有通過(guò)漏斗上的篩可能會(huì)引起測(cè)定不準(zhǔn)確; 6)漏斗的泥漿出口管擴(kuò)大或被干泥漿部分堵塞將使測(cè)定不準(zhǔn)確; 7)計(jì)時(shí)秒表不準(zhǔn)確也使測(cè)定不準(zhǔn)確; 8)馬氏漏斗應(yīng)經(jīng)常用清水進(jìn)行校正( 21177。 3℃ 的淡水流出時(shí)間為 26177。 )。 2022/2/16 60 ( ) 流動(dòng)性不良的原因與處理 1)過(guò)高粘度、屈服值和切力的一般原因 固相被污染物絮凝 /反絮凝劑加量不足 /高固相堆積 /惰性固相在被研磨到極細(xì)顆粒時(shí)也會(huì)明顯增大粘度 ; 2)過(guò)高粘度、屈服值和切力的一般處理方法 加水 /加反絮凝劑 /轉(zhuǎn)換為易于對(duì)付污染的泥漿體系 /強(qiáng)化固控設(shè)備的使用效果; 3)過(guò)低粘度、屈服值和切力的一般原因: 加入太多稀釋水 /地層水大量侵入 /搬土濃度不足 /聚合物加量不夠; 4)過(guò)低粘度、屈服值和切力的一般處理方法: 加入搬土或高粘度聚合物 /減少離心機(jī)處理時(shí)間 /加入少量絮凝劑 /增大泥漿密度以阻止地層水的侵入 /降低稀釋水用量; 2022/2/16 61 ( )流動(dòng)性的要求 1)表明鉆井液在鉆井中清洗井眼、攜帶鉆屑能力及流動(dòng)阻力的大小,直接關(guān)系鉆井的快慢和安全; 2)盡可能用較低的粘切(不同密度有不同的最佳范圍); 3)低固相泥漿的動(dòng) /塑比一般應(yīng)為 ( Pa/); 4) n值一般保持 ; 2022/2/16 62 2 ()鉆井液的濾失性能 2022/2/16 63 ( )鉆井液濾失類型、控制目標(biāo) 1)濾失類型: 靜濾失 泥漿在靜止?fàn)顟B(tài) 動(dòng)濾失 泥漿在運(yùn)動(dòng)著 瞬時(shí)失水 濾餅尚未完全形成之前很短時(shí)間內(nèi)的失水量 ; 2)濾失控制的目標(biāo): 薄的泥餅 低失水 2022/2/16 64 (1) 水基鉆井液中的水 水基鉆井液 = 固相 +水 +處理劑 鉆井液中的水由三部分組成: ? 結(jié)晶水 (化學(xué)結(jié)合水) —— 粘土礦物晶體構(gòu)造的組成部分。 ? 吸附水 (束縛水) —— 由固相顆粒分子間力吸附的水化膜。 ? 自由水 —— 鉆井液中自由移動(dòng)的水,分散介質(zhì)。 特點(diǎn): 占總水量中的絕大部分。 水在泥漿中所呈狀態(tài) 吸附水 結(jié)晶水 自由水 2 ()濾失造壁性的基本概念 2022/2/16 65 ()失水與造壁的概念 為了防止地層流體進(jìn)入井內(nèi),鉆井液液柱的壓力必須大于地層流體的壓力,于是,鉆井液總是趨向于向地層漏失或?yàn)V失。 ? 漏失 —— 鉆井液的固相和液相全部進(jìn)入地層的現(xiàn)象。 ? 濾失 —— 鉆井液中只有液相進(jìn)入地層的現(xiàn)象。 ? 失水 —— 鉆井液中的自由水在壓差作用下向井壁巖石的裂隙或孔隙中滲透。 ? 泥餅 —— 鉆井液濾失過(guò)程中留在井壁或者濾膜上的 物質(zhì)。 ? 造壁性 —— 在濾失過(guò)程中,隨著鉆井液中的自由水進(jìn)入巖層,鉆井液中的固相顆粒便附著在井壁形成泥餅。 5 2022/2/16 66 2022/2/16 67 () 瞬時(shí)失水 Spurt Loss —— 濾餅尚未完全形成之前很短時(shí)間內(nèi)的失水量。 特點(diǎn) : 時(shí)間短( t 2秒 );比例小。 7 2022/2/16 68 ()動(dòng)失水 Dynamic Filtration —— 鉆井液循環(huán)時(shí)的失水量。 特點(diǎn) : ? 泥餅形成、增厚與沖蝕處于動(dòng)平衡。 (高滲透率 ? 低滲透率 = C) ? 失水速率大、失水量大。 8 2022/2/16 69 ( )泥漿動(dòng)濾失差所帶來(lái)的問(wèn)題 1)地層評(píng)價(jià)問(wèn)題; 2)地層損害。 2022/2/16 70 ()靜失水 Static Filtration —— 井下:鉆井液停止循環(huán)后的失水。 —— 室內(nèi):指定靜態(tài)條件下,靜失水儀器測(cè)得的失水。 特點(diǎn) : ? 失水速率小、失水量較小。 ? 泥餅厚(無(wú)沖蝕作用)。 9 2022/2/16 71 ( )泥漿靜濾失差所帶來(lái)的問(wèn)題 1)縮徑; 2)壓差卡鉆; 3)地層評(píng)價(jià)效果不好; 4)固井時(shí)水泥置換作用不好。 2022/2/16 72 ( )鉆井液的動(dòng)濾失量 影響動(dòng)失水的因素: ①影響靜失水的因素同樣影響動(dòng)失水。 ②環(huán)空返速 紊流:返速高,沖蝕大,動(dòng)失水大。 層流:返速低,沖蝕小,動(dòng)失水小。 平板型層流:返速低,沖蝕小,動(dòng)失水小。 ③泥餅強(qiáng)度:強(qiáng)度高,不易沖蝕,動(dòng)失水小。 2022/2/16 73 ( )各種因素對(duì)靜濾失的影響 因素 泥餅厚度 濾失量 滲透率 增大 增厚 增大; 時(shí)間 延長(zhǎng) 增厚 增大; 壓差 增大 增厚 增大; 泥漿固相 增多 增厚 下降; 濾液粘度 增加 減簿 下降。 2022/2/16 74 ()鉆井液的靜失水 Static Filtration 1. 靜失水方程 假設(shè)條件 : ? 泥餅厚度 h 井眼直徑; ? 濾失過(guò)程為線性關(guān)系 —— K = C; ? 濾失為恒溫恒壓過(guò)程。 靜失水方程推導(dǎo) : 利用達(dá)西滲濾公式 : (1) 式中 , vf —— 濾失量, cm3; t —— 濾失時(shí)間, s; k —— 泥餅滲透率, darcy。 P —— 濾失壓力 ,kg/cm2。 ? —— 濾液粘度, ; h —— 泥餅厚度, cm; A —— 濾失面積, cm2。 ?? hk A Pdtdv f12 2022/2/16 75 如果一定體積的鉆井液 Vm全部 濾失完,則在 Vm當(dāng)中,有 Vf的濾液體積從Vm中擠壓出去,剩下 Vc的泥餅體積擠不出去,于是可以得到: Vm = Vf + Vc = Ah + Vf (2) Vc / Vf = R = 常數(shù) (3) 將( 2)、( 3)式代入達(dá)西公式( 1)中,得到: (4) 對(duì)( 4)式兩邊積分,得: (5) f2fRVk P AdtdV??cf2f22fVV.k P t2VRtk P AV21????13 2022/2/16 76 根據(jù)假設(shè)可知,泥餅中干固體體積等于泥餅體積與泥餅中固相體積分?jǐn)?shù)的乘積。即: Vc =hACc 鉆井液中固相體積百分?jǐn)?shù)為: Vc /Vf= hACc// (hA+Vf) 聯(lián)立解以上兩式,得: (6) 將 ( 5)式代入達(dá)西公式( 1)中,并積分得: (7) 比較( 7)式與( 5)式,可以看到: Cc /Cm1 = Vf /Vc )1CC(AVhmcf?????)1CC(k P t2AV mcf14 2022/2/16 77 2. 影響靜失水的因素 ? Vf 與 t的關(guān)系 Relationship Between Filtration and Time 理論關(guān)系: 在直角坐標(biāo)上任取兩點(diǎn),可以得到 : Vf 與 t的關(guān)系 ?????)1CC(kP2CtCtAVmcf ??1f122f121f2fVttVttVV???t1/2 0 Vf t1 1/2 Vf1 t2 1/2 Vf2 該式實(shí)際上表明了任意時(shí)刻失水量之間的關(guān)系。 如果: t1 =; t2 =30分鐘;則: Vf30’ = ’ 15 2022/2/16 78 實(shí)際關(guān)系 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在直角坐標(biāo)上的直線存在截距 —— 正截距和負(fù)截距。 原因分析: ? 正截距:泥餅未形成之前鉆井液濾失量較大。 ? 負(fù)截距:濾失量很小,不足以充滿濾紙和儀器排出管。 Larsen 方程: Vf’ = ? Vsp? + A(ct)1/2 根據(jù): Vf 30’ = 2Vf ’ 得到: Vf 30’ Vsp = A(c30’)1/2 Vf ’ Vsp = A(’)1/2 聯(lián)立解之,得到: Vf 30’ = 2 Vf ’ Vsp Vf 30’ = 2 Vf + Vsp 式中: Vf’ —— 考慮了瞬時(shí)失水的靜失水量; Vf —— 未考慮瞬時(shí)失水的靜失水量。 t1/2 Vf VsP Vf 與 t的關(guān)系 16 2022/2/16 79 ? Vf 與 P的關(guān)系 Relationship Between Pressure and Filtration Volume 理論上: LgVf = 1/2 LgP +1/2 LgC 即: Vf ? P1/2 條件: k = 常數(shù)。 實(shí)際上 : Vf ? Px 原因: k ≠ 常數(shù)。 指數(shù) x 的實(shí)質(zhì): ? 反映壓力對(duì)泥餅可壓縮性, x 越小,泥餅可壓縮性越好, k 越小。 ? x 是直線斜率,一般小于 。 ? x 與固相粒子形狀和大小有關(guān)。 一般: 粘土 : x = 頁(yè)巖: x = 膨潤(rùn)土: x = 0 LgP 0 LgV Vf 與 P的關(guān)系 17 2022/2/16 80 ? Vf 與 ? 的關(guān)系 Relationship Between Viscosity and Filtrate Volume 由靜失水方程可知: Vf ? ?1/2 ; 而: 1/ ? ? 溫度 T 所以: Vf = f (T) 影響規(guī)律 : T↑→ ? ↓ → V f ↑ 例如:用純水配制的鉆井液,在 20 0C與 100 0C比較。 T ↑ 粘土聚結(jié)和絮凝狀態(tài)改變 → k ↑ → V f ↑ ; 粘土去水化,吸附水 ↓ → 自由水 ↑ → Vf ↑ 。 T ↑ ,降失水劑要降解,若超過(guò)處理劑的抗溫能力,失水量急劇 增加。 P P 1002020f100f ?????18 2022/2/16 81 ? Vf 與固相含量及類型的關(guān)系 Vf ? (Cc/Cm 1)1/2 顯然,若要降低失水量 Vf ,可以采取的方法為: ? 提高鉆井液中的固相含量 Cm . 存在問(wèn)題 :固含增加,將導(dǎo)致鉆井液流變性變差,同時(shí),鉆進(jìn)速度降低。 ? 降低泥餅中的固
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