Фильтрационно-коркообразующие характеристики бурового раствора
Столб, заполняющего скважину бурового раствора, делает гидростатическое давление, обычно, превышающее давление пластовых флюидов, которые находятся в порах горных пород. В связи с тем, что все горные породы в какой то мере проницаемы, и во время бурения, при их вскрытии, под воздействием перепада давления, дисперсная среда бурового раствора просачивается в околоствольное место.
Частички жесткой фазы передвигаются в потоке дисперсной среды в направлении стен скважины, и в случае, если они имеют критичный размер (приблизительно равный 1/3 размера пор), они могут застревать в порах и закупоривать их.
При закупорке, в поровом пространстве задерживаются и самые маленькие частички жесткой фазы, которые откладываются на стенах скважины, образуя фильтрационную корку, через которую в околоствольное место поступает только фильтрат.
При сооружении скважины существует два вида фильтрации:
— статическая, которая протекает без циркуляции бурового раствора;
— динамическая, которая происходит при циркуляции бурового раствора.
В критериях неподвижности бурового растовра (статическая фильтрация), объем фильтрата, который поступает на ед. площади пласта в ед. времени (скорость фильтрации) миниатюризируется. При всем этом, толщина фильтрационной корки возростает со скоростью, уменьшающейся во времени.
В критериях циркуляции бурового раствора (динамическая фильтрация) толщина фильтрационной корки ограничевается эрозией (разрушением) при воздействии восходящего потока.
При вскрытии пласта, приметно растет как скорость фильтрации, так и фильтрационная корка. После уравнивания скорости роста корки и скорости эрозии, скорость фильтрации и толщина корки сохраняются неизменными.
Распространение фильтрата бурового раствора в круговом направлении полностью не лучше, в особенности при проходке слабосцементированных, рыхловатых пород и вскрытии продуктивных песчано-глинистых пластов.
Поступление фильтрата бурового раствора в рыхловатые и слабосцементированные породы может вызывать их дополнительное увлажнение, вызывающее связанные с ним обвалы, осыпи стен скважины, нередкие и долгие проработки ее ствола, прихваты бурильной колонны и др.
Поступление фильтрата бурового раствора в продуктивные песчано-глинистые пласты, часто приводит к:
— набуханию глинистых минералов, входящих в их состав;
— образованию нерастворимых осадков, гелей и эмульсий.
В связи с эти миниатюризируется проницаемость зоны продуктивного пласта, что приводит к затруднению вызова притока пластового флюида во время освоения скважины, и, соответственно, значительно уменьшает ее дебит.
Предупредить фильтрационные утраты стопроцентно, фактически нереально, но можно их очень минимизировать. Это можно добиться последующим образом:
— повышением в буровом растворе толики прочносвязанной воды, так крепко удерживаемой частичками жесткой фазы, что эта крепкая связь будет препятствовать ее удалению из бурового раствора, даже независимо от давления;
— уменьшением проницаемости фильтрационной корки;
— повышением вязкости фильтрата и др.
Механизм деяния реагентов — понизителей фильтрации (полимеров):
— уменьшение места меж жесткими частичками в фильтрационной корке, которое занимают молекулы полимера, имеющие довольно огромные размеры;
— увеличение вязкости фильтрата;
— уменьшение объема так именуемой «свободной воды», за счет присоединения к её молекулам полимера.
Фильтрационно-коркообразующие характеристики буровых смесей обычно оценивают показателем фильтрации и шириной фильтрационной корки.
Показатель фильтрации F [см3/30 мин] равен объему фильтрата, который проходит через фильтрационную корку поперечником 75 мм, при данном перепаде давления Р за 30 минут.
Более ординарными прибором для определения фильтрацииявляется ВМ-6. Перепад давления, создаваемый на нем составляет Р=1 атм.
По мере надобности измерения показателя фильтрации при болшем перепаде давления, используют фильтр-пресс. Перепад давления, создаваемый на нем составляет 7 атм. Это стандартная величина для измерении показателя фильтрации за рубежом.
Но скорость фильтрации чувствительна как к перепаду давления, так и к температуре.
С ростом температуры значительно возрастает скорость фильтрации. Это происходит по последующим причинам:
— понижение вязкости фильтрата;
— существенное возрастание степени флокуляции частиц жесткой фазы бурового раствора, вызывающее повышение проницаемости фильтрационной корки;
— возрастание вероятности термодеструкции понизителей фильтрации, приводящее к росту фильтрационных утрат.
В связи с этим, кроме обрисованных выше устройств, для измерения величины показателя фильтрации используют к тому же прибор УИВ-2, который позволяет проводить тесты бурового раствора при Т до 250 °С, и перепаде давления Р до 50 атм.