8.3 Вплив основних факторів на статичну та динамічну фільтрацію

Вплив часу.

Виходячи із основного рівняння статичної фільтрації бурового розчину в умовах постійних температури і тиску встановлено, що об’єм фільтрату пропорційний .

На рис. показаний типовий графік залежності сумарного тиску від часу. Перетин графіку зі шкалою ординат визначає помилку V₀ при значеннях часу, близьких до нуля. Співвідношення між загальним об’ємом фільтрату і фільтрацією в будь-який момент часу має вигляд

, (8.11)

Об’єм фільтрату за 30 хвилин можна оцінити за об’ємом за час .

, (8.12)

Вплив тиску.

На підставі основного рівняння статичної фільтрації об’єм фільтрату V повинен бути пропорційний і залежність у двійному логарифмічному масштабі повинна зображатися прямою лінією з тангенсом кута нахилу 0,5, якщо всі інші показники одинакові. Насправді ж ця умова ніколи не виконується, оскільки сформована фільтраційна кірка здатна до стикання і тому проникність її змінна, а інколи навіть і зменшується зі збільшенням тиску. Тому , де експонента х для кожного розтину різна, але завжди 0,5. Значення експоненти х залежить головним чином від розміру та форми частинок, які утворюють кірку.

Вплив температури.

Збільшення температури веде до збільшення об’єму фільтрату з кількох причин. Якщо температура зростає, то в’язкість фільтрату зменшується і його об’єм збільшується згідно основного рівняння фільтрації.

Збільшення температури впливає на зростання об’єму фільтрату через втрату електрохімічної рівноваги, яка визначає ступінь флокуляції і агресації, тобто і проникність кірки. Також високі температури спричиняють розпад одного або кількох компонентів бурового розчину, які суттєво зменшували фільтрацію. При температурі Т=100 С об’єм фільтрату збільшується в 1,52 рази ніж при Т=20С.

8.4 Фільтраційна кірка бурового розчину

Механізм утворення фільтраційної кірки на стінках свердловини наведено на рис.8.1

Для утворення фільтраційної кірки необхідно, щоб тиск розчину був більший за пластовий і пласти повинні бути проникні. По мірі міграції фільтрату в проникні пласти стінки свердловини діють подібно екрану і запобігають проходженню твердих частинок розчину. З плином часу тверда фаза накопичується. Формуючи фільтраційну кірку. Вона діє як екран для подальшого руху фільтрату у гірські породи. В деякий момент часу фільтраційна кірка стає достатньо товстою і повністю ізолює гірські породи від подальшого постування фільтрату. З цього моменту фільтраційна кірка перестає зростати оскільки фільтрат більше не проникає у гірські породи.

Фільтраційна кірка є основним чинником під час ускладнень тому, що вона зменшує діаметр свердловини. Основні її параметри товщина та проникність.

8.4.1 Товщина фільтраційної кірки

На зростання фільтраційної кірки і її кінцеву товщину впливає багато факторів, але основні із них:

– репресія на пласт. Якщо її збільшити це прискорює потовщення фільтраційної кірки. Кінцева товщина кірки буде більшою, оскільки в даному випадку необхідно чинити більший опір високому тиску розчину;

– вміст рідкої фази у буровому розчині. Але реально залежність для кожного розчину своя, тому що на товщину фільтраційної кірки впливає вміст твердої фази у буровому розчині і кількість дисперсійного середовища у фільтраційній кірці. Якщо зменшувати фільтрацію шляхом вводу глин, то товщина фільтраційної кірки зростає;

– показник фільтрації. Чим менша втрата рідкої фази або фільтрату із бурового розчину, тим тонша і щільніша буде фільтраційна кірка;

– наявність грубодисперсних осколків породи. У випадку збільшення концентрації грубодисперсних частинок шламу фільтраційна кірка стає більш пористою та проникною. Це прискорює її потовщення і збільшує її кінцеву товщину (рис. 8.4). В ідеальному випадку кірка буде найтоншою і найщільнішою, якщо вона сформована тільки із твердої фази бурового розчину.

Товщина фільтраційної кірки пропорційна фільтрації бурового розчину. Чим більша фільтрація, тим товстіша фільтраційна кірка.

Рисунок 8.4 – Вплив кількості грубодисперсних частинок шламу