34. Динамическая фильтрация.

Исследования, проведенные различными авторами показали, что скорость динамической фильтрации зависит от тех же факторов, что и скорость статической фильтрации. Они увеличивает от с повышением давления и температуры, а объем фильтрата растет со временем.

Но помимо этих факторов, скорость динамической фильтрации зависит от скорости потока циркулирующего бурового раствора.

В статических условиях, благодаря постоянному увеличению толщины фильтрационной корки, скорость фильтрации постепенно уменьшается, объем фильтрате увеличивается пропорционально корню квадратному из времени фильтрации, В динамических условиях при постоянной скорости потока раствора затухание скорости фильтрации наблюдается только в начальный период, когда происходит формирование фильтрационной корки. По истечении этого периода наступает относительное динамическое равновесие процессов отложения и размыва корки, и скорость фильтрации становится почти постоянной. Объем фильтрата увеличивается приблизительно пропорционально времени фильтрации.

С увеличением скорости течения бурового раствора усиливается размыв корки. Толщина корки уменьшается, а скорость фильтрации увеличивается. Скорость фильтрации не остается постоянной во времени, даже если при постоянной скорости течения толщина корки не меняется. Вследствие перераспределения частиц твердой фазы в корке и более плотной их укладки проницаемость фильтрационной корки несколько уменьшается, что вызывает соответствующее снижение скорости фильтрации.

Поскольку период формирования фильтрационной корки у равных по составу буровых растворов может иметь разную продолжительность, стандартизировать время замера, как это сделано для статической водоотдачи, при динамической фильтрации было бы трудно. Следовательно, вряд ли можно признать правильной оценку способности бурового раствора отдавать фильтрат в динамических условиях по объему фильтрата, полученному за какой-то промежуток времени. Поэтому для оценки фильтрационных свойств буровых растворов в динамических условиях было предложено использовать две постоянные величины, которые входят в уравнение, описывающее прямолинейный участок зависимости объема фильтрата от времени. Такая линейная, или почти линейная, зависимость наблюдается в период, когда процесс коркообразования достиг относительного динамического равновесия.

Уравнение это записывается в виде:

,

где Vo - отрезок, отсекаемый продолжением прямолинейного участка кривой на оси ординат;

К - угловой коэффициент, тангенс угла наклона кривой к оси абсцисс.

Величины Vo и К и были предложены для оценки фильтрационных свойств глинистых растворов при динамической фильтрации. В настоящее время не существует приборов, пригодных для оценки динамической фильтрации буровых растворов в производственных условиях. Несколько оригинальных установок для изучения динамической фильтрации были созданы в разное время рядом исследователей. Исследования динамической фильтрации позволили установить, что между скоростью динамической фильтрации и статической водоотдачей нет соответствия, хорошо известно, например, что при увеличении концентрации КМЦ (реагента, используемого для улучшения фильтрационных свойств) статическая водоотдача монотонно уменьшается при любых концентрациях реагента. Лабораторные эксперименты показали, что динамическая водоотдача, достигнув минимума при некоторой концентрации КМЦ, при более высоких концентрациях реагента начинает увеличиваться; добавление нефти приводит к понижению статической водоотдачи; а динамическая водоотдача при добавлении нефти увеличивается и т.д.

Следовательно, статическая водоотдача, измеренная даже при температуре и давлении, соответствующих забойным условиям, не может дать правильного представления о скорости динамической фильтрации в скважине.

Поскольку пока не существует приборов, пригодных для оценки динамической фильтрации буровых растворов в производственных условиях, при оценке фильтрационных свойств приходится довольствоваться величиной статической водоотдачи. Если учесть, что большинство осложнений из-за плохих фильтрационных свойств вызвано наличием излишне толстой и рыхлой корки, и что отложение корки происходит при статической фильтрации, то следует признать, что измерение статической водоотдачи и толщины глинистой корки дает специалисту весьма ценную информацию, которая в совокупности с информацией о ходе процессе бурения и поведении ствола скважины позволяет принимать обоснованные решения о необходимости регулирования фильтрационных свойств бурового раствора.