一種鉆井液濾餅滲透率測試方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鉆井液濾餅滲透率測試方法。
【背景技術】
[0002] 固井是鉆井工程的關鍵環(huán)節(jié)，固井質(zhì)量對勘探開發(fā)效益具有重要影響。然而現(xiàn)場 實踐證明，鉆井液濾餅性能不僅關系到井壁穩(wěn)定，而且對固井二界面的膠結(jié)質(zhì)量有著較大 的影響。高滲透率濾餅，不僅導致濾餅增厚，減少井徑，增大鉆桿扭矩，引起卡鉆等事故，而 且將導致大量濾液進入地層，引起嚴重的地層傷害，減少產(chǎn)能。為了減少事故與地層損害， 希望得到滲透率低、薄而韌的濾餅。該發(fā)明專利專利根據(jù)達西定律設計了一種鉆井液濾餅 平均滲透率的測試方法，為評價鉆井液濾餅質(zhì)量提供了一種可行的手段，同時對于研發(fā)固 井材料性能和形成新的固井工藝具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種采用鉆井液專用設備六聯(lián)中壓濾失儀測試鉆井液濾餅 滲透率的實驗方法，該方法適用于所有類型的鉆井液以及滲流流體。首先在進行六聯(lián)失水 儀中進行濾失實驗，制成鉆井液濾餅后取出；然后加入滲流流體進行濾餅濾失實驗；記錄 濾失量以及測試滲流截面積、濾餅厚度、濾紙厚度以及滲流流體粘度，通過計算得到鉆井液 濾餅滲透率。
[0004] 實驗方法建立的前提條件是假設所形成的濾餅為均質(zhì)濾餅且地層滲透率恒定。
[0005] 實驗設備為六聯(lián)中壓濾失儀、PVS高溫高壓流變儀，濾紙為鉆井液用標準濾紙符合 SY/T5677-93 規(guī)定。
[0006] 本發(fā)明所述的鉆井液濾餅滲透率的實驗方法包括以下步驟：
[0007] 步驟1 :在六聯(lián)中壓濾失儀杯中加入蒸餾水，并放上鉆井液用標準濾紙，加壓 0. 69MPa進行濾失實驗。記錄濾失量及時間，測量濾紙滲流面積，根據(jù)達西定律計算出濾紙 的滲透率Kni。
[0008] 步驟2 :制備鉆井液濾餅，將鉆井液倒入六聯(lián)中壓濾失儀杯中，放上濾紙，加壓 0. 69MPa進行鉆井液濾失實驗，為了確保實驗結(jié)果的準確性，濾失時間為定值。
[0009] 步驟3 :濾失實驗結(jié)束后，取出濾餅及濾紙，要確保濾紙上形成濾餅的完整性。
[0010] 步驟4 :倒出鉆井液，將濾餅及濾紙重新放入六聯(lián)中壓濾失儀杯中，倒入不同類型 的滲流流體,加壓〇. 69MPa進行濾失實驗，記錄濾失量及時間。
[0011] 步驟5 :實驗結(jié)束后，取下濾紙及濾餅，室溫下放置60min，測量鉆井液濾餅厚度。
[0012] 步驟6 :采用PVS高溫高壓流變儀測出滲流流體的粘度。
[0013] 步驟7 :根據(jù)等效滲流阻力原理通過達西定律求出鉆井液濾餅平均滲透率K。。
[0014] 所述的鉆井液濾餅滲透率測試方法，所包括的步驟3、7中，達西定律計算公式為：
[0016] Q-通過鉆井液濾餅和滲流介質(zhì)的流量，cm3/s
[0017] K-濾餅和滲流介質(zhì)的復合滲透率，10 3 μ m2
[0018] A一滲流截面積，cm2
[0019] L一兩滲流截面間距離，cm
[0020] μ -液體粘度，mPa. s
[0021] ΔP一兩滲流截面間的壓力差（六聯(lián)失水儀壓力），mPa
[0022] 所述的步驟7中，根據(jù)等效滲流阻力原理通過達西定律求出鉆井液濾餅平均滲透 率，計算公式為 ：
[0024] Kni。一濾餅與滲流介質(zhì)的復合滲透率，10 3 μ Hi2
[0025] Kc一濾餅滲透率，10 3 μ m2
[0026] Kni-滲流介質(zhì)滲透率，10 3 μ m2
[0027] Lc一濾餅厚度，cm
[0028] Lni-滲流介質(zhì)厚度，cm
[0029] 所述的鉆井液濾餅滲透率測試方法，實驗數(shù)據(jù)處理過程為：
[0030] 按照實驗步驟1，測出所用鉆井液濾紙滲流面積為43. 0cm2,標準濾紙厚度已知為 0. 015cm，濾失量為17. 4cm3/s，為保證實驗數(shù)值的準確性，進行5組平行實驗，根據(jù)達西公式 計算出濾紙滲透率Kni為9 X 10 3 μ m2。由于濾紙為鉆井液濾失實驗所用標準濾紙，因此在滲 流流體相同的情況下，濾紙滲透率為定值。
[0031] 用等效滲流阻力原理求鉆井液濾餅滲透率：
從實驗數(shù)據(jù)可知 由于
實驗數(shù)據(jù)數(shù)量級相差較大，Lni數(shù)值較小，因此可以將復合滲透率K ni。數(shù)值 等同于鉆井液濾餅的滲透率K。，作為最終的實驗結(jié)果，為保證實驗的準確性，做5~10組平 行實驗，取平均值。
[0032] 本發(fā)明專利相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點：
[0033] 該方法采用常規(guī)設備、操作簡便，實驗數(shù)據(jù)重復性好，實驗結(jié)果具有對比性，與客 觀實際相符。與在真實巖心上形成濾餅后進行測試的方法相比，消除了巖心差異帶來的誤 差，實驗數(shù)據(jù)間的可比性大大提高；與用實驗室濾餅經(jīng)真空冷凍干燥后用壓汞法測試濾餅 滲透率的方法相比，該方法消除了測試樣品易破碎和測試過程繁瑣的缺點，實驗成功和效 率大大提1?。
【附圖說明】
[0034] 圖1鉆井液濾餅滲透率數(shù)據(jù)圖
【具體實施方式】
[0035] ①在六聯(lián)中壓濾失儀杯中加入蒸餾水，并放上鉆井液用標準濾紙，加壓0. 69MPa 進行濾失實驗。測出濾失量為17. 4cm3/s，所用鉆井液濾紙面積為43. 0cm2,濾紙厚 度為0.015cm，進行了 5組平行實驗，根據(jù)達西定律計算出濾紙的滲透率平均值Kni為 9 X 10 3 μ m2,因為所用濾紙為鉆井液用標準濾紙，因此滲透率為定值。
[0036] ②制備水基鉆井液基漿，組成為：膨潤土、純堿、蒸餾水。
[0037] ③將制備好的水基鉆井液基漿倒入六聯(lián)中壓濾失儀杯中，放上濾紙，加壓0. 69MPa 進行鉆井液濾失實驗，濾失30min，記錄濾失量。
[0038] ④倒出鉆井液，將濾餅及濾紙重新放入六聯(lián)中壓濾失儀杯中，倒入蒸餾水，加壓 0. 69MPa進行濾失實驗，濾失量10. 6ml，濾失時間30' 49〃。
[0039] ⑤實驗結(jié)束后，取下濾紙及濾餅，室溫下放置60min，測出鉆井液濾餅厚度4_。 [0040] ⑥采用PVS高溫高壓流變儀測出蒸餾水粘度ImPa. s。
[0041] ⑦根據(jù)等效滲流阻力原理通過達西定律求出鉆井液濾餅平均滲透率K。為 0· 060X 10 3 μ m2〇
[0042] ⑧按照上述步驟②~⑦進行10組平行實驗。測得鉆井液濾餅滲透率 Kc(X103ym2)分別為 0·054、0·067、0·060、0·067、0·061、0·062、0·060、0·063、0·062、 0. 056,取平均值得到0. 060 X 10 3 μ m2,最大絕對誤差為0. 007 X 10 3,表明實驗數(shù)據(jù)具有較 好的重復性，可以為鉆井液濾餅性能的測試提供了一種可行的手段。
[0043] 為了驗證該測試方法的合理性，選用了不同類型鉆井液體系以及滲流流體進行對 比實驗（如表1所示），每組進行5次平行實驗，得到濾失量以及濾餅厚度的平均值，通過 計算得出濾餅滲透率數(shù)值。實驗結(jié)果如表2所示，在滲流流體相同的情況下，4種鉆井液體 系濾餅滲透率數(shù)值明顯不同，實驗1測得濾餅滲透率數(shù)值最大，實驗4最小。主要原因是實 驗1中1 #鉆井液為基漿，沒有加入降濾劑，為高滲透濾餅。實驗4中水和4#油基鉆井液極 性不同，增加了毛細管阻力，因此濾餅滲透率最小。實驗結(jié)果具有對比性，與客觀實際相符， 表明可以利用該測試方法對鉆井液濾餅質(zhì)量進行優(yōu)選，為提高固井質(zhì)量提供指導。
[0044] 表1鉆井液體系組成
[0046] 表2不同鉆井液濾餅滲透率對比
[0047]
【主權項】
1. 一種鉆井液濾餅滲透率的實驗方法，其特征是： 步驟1 :在六聯(lián)中壓濾失儀杯中加入蒸餾水，并放上鉆井液用標準濾紙，加壓0. 69MPa進行濾失實驗，記錄濾失量及時間，測量濾紙滲流面積，根據(jù)達西定律計算出濾紙的滲透率 Kn; 步驟2 :制備鉆井液濾餅，將鉆井液倒入六聯(lián)中壓濾失儀杯中，放上濾紙，加壓0. 69MPa進行鉆井液濾失實驗，為了確保實驗結(jié)果的準確性，濾失時間為定值； 步驟3 :濾失實驗結(jié)束后，取出濾餅及濾紙，要確保濾紙上形成濾餅的完整性； 步驟4 :倒出鉆井液，將濾餅及濾紙重新放入六聯(lián)中壓濾失儀杯中，倒入不同類型的滲 流流體，加壓〇. 69MPa進行濾失實驗，記錄濾失量及時間； 步驟5 :實驗結(jié)束后，取下濾紙及濾餅，室溫下放置60min，測量鉆井液濾餅厚度； 步驟6 :采用PVS高溫高壓流變儀測出滲流流體的粘度； 步驟7 :根據(jù)等效滲流阻力原理通過達西定律求出鉆井液濾餅平均滲透率K。。2. 如權利要求1所述的鉆井液濾餅滲透率測試方法，其特征在于，所包括的步驟3、7 中，達西定律計算公式為：Q-通過鉆井液濾餅和滲流介質(zhì)的流量，cm3/s K一濾餅和滲流介質(zhì)的復合滲透率，10 3μm2 A-滲流截面積，cm2 L一兩滲流截面間距尚，cm μ-液體粘度，mPa.s AP-兩滲流截面間的壓力差，即六聯(lián)失水儀壓力，mPa。3. 如權利要求1所述的鉆井液濾餅滲透率測試方法，其特征在于，步驟7中，根據(jù)等效 滲流阻力原理通過達西定律求出鉆井液濾餅平均滲透率，計算公式為：K"。一濾餅與滲流介質(zhì)的復合滲透率，10 3μm2 K。一濾餅滲透率，10 3μm2 K"一滲流介質(zhì)滲透率，10 3μm2 Lc一濾餅厚度，cm Lm一滲流介質(zhì)厚度，cm。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鉆井液濾餅滲透率的實驗方法；在六聯(lián)中壓濾失儀杯中加入蒸餾水，放上標準濾紙，加壓0.69MPa記錄濾失量及時間，測量濾紙滲流面積，根據(jù)達西定律計算出濾紙的滲透率Km；將鉆井液倒入六聯(lián)中壓濾失儀杯中，放上濾餅和濾紙，加壓0.69MPa，記錄濾失量及時間；取出濾餅及濾紙；用不同類型的滲流流體重復上述試驗；取下濾紙及濾餅，室溫下放置60min，測量濾餅厚度；用PVS高溫高壓流變儀測出滲流流體的粘度；根據(jù)等效滲流阻力原理通過達西定律求出鉆井液濾餅平均滲透率Kc；該方法適用于所有類型的鉆井液以及滲流流體，操作簡便，實驗數(shù)據(jù)重復性好，實驗結(jié)果具有對比性，與客觀實際相符。
【IPC分類】G01N15/08
【公開號】CN105300865
【申請?zhí)枴緾N201410285682
【發(fā)明人】王翀, 謝飛燕, 劉愛萍, 鄒建龍, 曾建國, 席方柱, 李鵬曉
【申請人】天津中油渤星工程科技有限公司, 中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團海洋工程有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2014年6月23日