鉆井液瞬間濾失對鉆速影響.ppt

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1、鉆井液瞬間濾失對鉆速影響匯報內(nèi)容.一、研究背景二、理論模型的建立三、相關(guān)的應用四、結(jié)論●研究背景一、研究背景.在井底正壓差的作用下，含有固相顆粒的鉆井液在井底將發(fā)生瞬間濾失，那么瞬間是多長？鉆井液進入地層，孔隙壓力的變化如何？影響距離有多遠？鉆井液井底壓力、地層孔隙壓力與機械鉆速密切相關(guān)，而瞬間濾失會導致孔隙壓力的變化，因此對機械鉆速亦有影響，能不能建立這種關(guān)系？鉆井液固相含量越高，越不利于提高機械鉆速，而且鉆井液中亞微米顆粒影響尤為顯著，“小于1微米的顆粒對鉆速的影響為大于1微米顆粒的13倍”。匯報內(nèi)容.一、研

2、究背景二、理論模型的建立三、相關(guān)的應用四、結(jié)論二、理論模型的建立.鉆頭破碎的是靠近井底很薄的一層巖石，并且破碎的深度一般不足1cm。正井底壓差會促使鉆井液進入地層，靠近井底地層中的孔隙壓力變得與原始地層孔隙壓力不同，因此實際壓差并非名義壓差。需要建立一個函數(shù)描述實際地層孔隙壓力隨著到井底的距離和時間的變化。二、理論模型的建立.地層孔隙壓力的變化可以用滲流力學中的一維不穩(wěn)定滲流基本方程來計算：（尹兆娟等,石油化工與設(shè)備(2009)）其中，Pp是地層壓力，MPa；K是滲透率，m2；x是深度坐標，m；t是指時間，s；C

3、為總可壓縮系數(shù)；u是井液（氣）粘度，Pa·s?？梢郧蠼鉃椋簒y二、理論模型的建立.鉆井液粘度u=0.01Pa·s;孔隙度?=0.2；原始地層壓力Pp0=20MPa；泥漿井底壓力Pm=25.5MPa；β/x分別取值為59、189、598(滲透率:1.2md/0.12md,/0.012md)作用時間t=0.5s。實際的地層壓力與壓差、流體性質(zhì)、地層滲透率相關(guān)，與時間與距離相關(guān)，但影響范圍較小。二、理論模型的建立.靠近井底較薄的地層，其孔隙壓力不再是原始地層孔隙壓力，而這部分地層正是待破碎的地層，因此這會對機械鉆速產(chǎn)生

4、影響。1.2md的情況下，0.5s內(nèi)影響范圍可達15mm。較低的地層滲透率，會降低這種影響范圍。二、理論模型的建立.機械鉆速與鉆頭牙齒吃入地層深度h密切相關(guān)，可引用以下計算公式：（鄭德帥等,中國石油大學學報(2011)）綜合考慮了牙齒受力、牙齒形狀、地層孔隙壓力、地應力、井底鉆井流體壓力、巖石強度等諸多等因素的影響?？梢詫⒖紫秹毫Φ淖兓c牙齒吃入地層深度計算公式結(jié)合起來,就可以計算孔隙壓力變化與機械鉆速的關(guān)系。二、理論模型的建立.后面的計算采用以下數(shù)據(jù)：巖石的凝聚力為25MPa巖石內(nèi)摩擦角為25°側(cè)向壓力40MP

5、a井底壓力25.5MPa地層壓力20MPa牙齒直徑10mm牙齒受力50kN匯報內(nèi)容.一、研究背景二、理論模型的建立三、相關(guān)的應用四、結(jié)論三、相關(guān)應用一、鉆井液中亞微米顆粒對機械鉆速的影響機理亞微米顆粒導致地層滲透率降低形成了“壓持效應”的條件二、在Dc指數(shù)法中的應用優(yōu)化了Dc指數(shù)法的使用區(qū)間三、相關(guān)應用井底正壓差條件下，地層滲透率越高，鉆頭牙齒的吃入深度越大，說有利于提高鉆速。井底負壓差條件下，地層滲透率越高，鉆頭牙齒的吃入深度越小，說明鉆速越低。正壓差時，鉆井液中的小直徑顆粒隨著鉆井液進入地層孔隙，導致地層滲透

6、率降低，因此不利于鉆速提高。地層滲透率降低不利鉆速三、相關(guān)應用形成巖屑壓持效應形成壓持效應的必要條件除了正壓差之外，還需要壓力作用的面積，從而被壓持在井底。鉆井液中的小顆粒固相產(chǎn)生泥餅,形成壓力作用面積，或填充填充縫隙阻礙壓力平衡。三、相關(guān)應用Dc指數(shù)法的理論基礎(chǔ)是利用鉆速的變化反演壓差的變化，從而確定地層壓力。理論計算結(jié)果顯示，鉆速與壓差的關(guān)系分為兩個區(qū)：Dc指數(shù)法的應用范圍優(yōu)化不穩(wěn)定區(qū)，同一壓差下，吃入深度隨著地層因素變化而變化。穩(wěn)定區(qū)，壓差與吃入深度一一對應。穩(wěn)定區(qū)的條件適合Dc指數(shù)法。匯報內(nèi)容.一、研究背

7、景二、理論模型的建立三、相關(guān)的應用四、結(jié)論四、結(jié)論靠近井底的較薄的地層其孔隙壓力隨著距離井底的距離和時間的變化而變化。從一個側(cè)面揭示了鉆井液中亞微米顆粒對機械鉆速影響較大的機理。為Dc指數(shù)法提供了一個可定量描述的、優(yōu)化的使用區(qū)間。不足：1、模型建立的條件比較理想，模型本身比較簡單。2、一個現(xiàn)象的背后有很多原因，這里只是從理論上解釋了一個方面，屬一孔之見。敬請各位提出寶貴意見！謝謝！