降濾失劑

時間：2020-10-09作者：寧津縣嘉和節(jié)能材料有限公司瀏覽：242

(一)鉆井液的濾失及濾餅的形成在鉆井過程中鉆井液的濾失是必然的，通過濾失可形成濾餅保護(hù)井壁。但是鉆井液濾失量過大，易引起頁巖膨脹和坍塌，造成井壁不穩(wěn)定。此外，濾失量增大的同時濾餅增厚，使井徑縮小，給旋轉(zhuǎn)的鉆具造成較大的扭矩，起下鉆時引起抽汲和壓力波動，易造成壓差卡鉆。因此，適當(dāng)?shù)乜刂茷V失量是鉆井液的重要性能之一。顯然，鉆井液的濾失量與地層滲透率密切相關(guān)。但鉆井液發(fā)生濾失的同時就有濾餅形成，鉆井液再發(fā)生濾失時，必須經(jīng)過已經(jīng)形成的濾餅。因此，決定濾失量大小的主要因素是濾餅的滲透率。如何形成低滲透率的高質(zhì)量濾餅，阻止鉆井液的進(jìn)一步濾失，是鉆井液配制中要考慮的主要問題之一。

1．靜濾失方程鉆井液的濾失可分為瞬時濾失、靜濾失和動濾失。瞬時濾失在整個濾失過程中占的比例較??；動濾失比較符合井下情況，但無論是室內(nèi)還是現(xiàn)場都難以測定；靜濾失盡管與實(shí)際情況有一定差距，但評價方法簡單，能很好地反映鉆井液的濾失性能。

2．濾餅形成過程在實(shí)驗(yàn)室常利用濾失量測定儀測量靜濾失量。實(shí)驗(yàn)中，在濾杯中的鉆井液經(jīng)濾紙而流出。一地層勰瓣井壁圖1—4鉆井液固相侵入地層示意圖在濾餅形成前濾液流出的速率相當(dāng)快，l一2s后，濾液流出速率漸漸變慢，經(jīng)一定時間趨于勻速。濾餅形成前經(jīng)過濾紙的濾失稱為瞬時濾失(也稱初損)，此間的濾失量稱為瞬時濾失量。在鉆經(jīng)滲透性的地層時也存在這一過程。為減少瞬時濾失量，鉆井液中需要含有適當(dāng)大的固相顆粒，來橋堵巖石孔隙。當(dāng)這些較大的顆粒在巖石孑L喉處形成橋堵后，較小的顆粒再堵塞在較大顆粒之間所形成的孔隙中，一直進(jìn)行下去，直至小的溶膠顆粒將濾餅的小孔隙堵死，這時只有水分才能滲入地層。

(1)井壁上的外濾餅。

(2)進(jìn)入地層的顆粒形成的內(nèi)濾餅。

(3)鉆井液瞬時濾失時形成的初損侵入帶，這些顆粒經(jīng)過運(yùn)移將阻塞地層孔隙，傷害油層。

因此，要形成低滲透率、濾失量小的濾餅，在鉆井液配制時必須具備兩個條件：

(1)合理的多級分散的顆粒分布。即在鉆井液中必須有大、中、小各種顆粒，并有合理的分布。實(shí)踐表明，鉆井液中必須含有比被鉆地層較大孔隙小的和直到相當(dāng)于地層較大孔隙尺寸三分之一的橋堵顆粒。這樣有利于盡快橋堵剛鉆開地層的大孔隙，減少瞬時濾失量。另外，鉆井液必須含有尺寸由大到小，直至小到相當(dāng)于溶膠顆粒的一系列顆粒。這樣在鉆井過程中，由大到小的顆粒相繼橋堵由大到小的孔隙，如此循序漸進(jìn)，孔隙越堵越小，濾餅越來越致密，其滲透性越來越小。鉆井液中固相顆粒大小分布越合適，形成致密濾餅的時間就越短，濾餅滲透性越低。

(2)膠體顆粒類型。濾餅滲透性的高低，不僅與鉆井液中所含膠體及細(xì)顆粒的尺寸分布、數(shù)量有關(guān)，而且與膠體顆粒類型密切相關(guān)。如果膠體顆粒扁平，水化性好，則在壓力作用下*變形，形成的濾餅滲透率自然就低。除上述條件外，在鉆井液中還要添加降濾失劑來控制鉆井液的濾失量。

(二)降濾失劑的作用原理降濾失劑是指能降低鉆井液濾失量的化學(xué)劑。降濾失劑多為水溶性高分子化合物，它們可通過下列途徑降低鉆井液的濾失量。

1．穩(wěn)定膠體顆粒作用如前所述，鉆井液中粘土顆粒要求有合適的大小分布，同時要求具有較多的細(xì)粘土顆粒。濾失量大的鉆井液一方面是粗顆粒較多，另一方面是細(xì)顆粒已絮凝為粗顆粒，體系中溶膠細(xì)顆粒(<100pLm)較少。這種粗顆粒多而細(xì)顆粒少的鉆井液所形成的濾餅疏松而孔隙大，故濾失量大。降濾失劑是在水中能解離出負(fù)電基團(tuán)的高分子化合物。它一方面可吸附在粘土表面上形成吸附層，以阻止粘土顆粒絮凝變大；另一方面能把鉆井液循環(huán)攪拌作用下所拆散的細(xì)顆粒通過吸附穩(wěn)定下來，不再粘結(jié)成大顆粒(圖1—5)。這樣就能保證足夠量的細(xì)顆粒比例，從而使鉆井液能形成薄而致密的濾餅，降低濾失量。這種作用也稱為護(hù)膠作用。值得注意的是，降濾失劑在鉆井液中的濃度必須足夠高，以利于將拆散的粘土顆粒包圍起來，這樣一方面給粘土顆粒表面帶來較高的負(fù)電荷密度，提高f電位，增大顆粒間的斥力；另一方面因水化基團(tuán)的水化作用而形成較厚的水化膜，使粘土顆粒不易合并變大。如果加入的降濾失劑濃度**保護(hù)作用所需的濃度，降濾失劑不但對膠體顆粒沒有保護(hù)作用，反而會使粘土顆粒較*聚沉。

2．提高濾液粘度由靜濾失方程可知，濾失量與鉆井液的濾液粘度的二分之一次方成反比。高分子降濾失劑加入鉆井液中可提高濾液粘度，使濾失量降低。但值得注意的是，粘度升高會使鉆速降低。故一般要求降濾失劑不要大幅度地增加粘度。

3．降濾失劑的堵孔作用作為高分子化合物的降濾失劑，其分子尺寸在膠體顆粒范圍內(nèi)，加入這些處理劑相當(dāng)于增加了鉆井液中膠體顆粒的含量，它們對濾餅起封堵孔隙的作用。這些大分子以兩種方式封堵孔隙。設(shè)高分子無規(guī)線團(tuán)直徑為d。，孔隙直徑d，。若0．3d，<d。<d，，高分子可滯留在孔隙中，形成不完全的物理堵塞，降低濾餅的滲透率，稱為捕集。若d。>d，，高分子就不能進(jìn)入孔隙，但能夠封堵孔隙入口，稱為堵塞，也可減少濾失量。


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