（4）提高td。可加入预水化膨润土或增大聚合物的加量。（5）降低n值。增加钻井液中高分子量聚合物和无机盐的含量，以及将预水化膨润土加入盐水钻井液体系等，均可使n值降低。但是，通过增加膨润土含量和矿化度来降n值，一般来讲不是好的方法，而应优先考虑选用适合于本体系的聚合物来降低n值，改进流型。试验表明，XC生物聚合物和聚丙烯酸钙等都是非常有效的流型改进剂。（6）降低或提高K值。与降低或提高μpv、td值的方法基本相同。[本讲课程的小结】流变参数及其胶体化学性质：流变性能调节原理[本讲课程的作业]1、钻井液的基本工艺性能是什么？课程名称：《钻井工程》第8周第1讲摘要授课题目（章、节）第三章钻井液第三节钻井液的工艺性本讲目的要求及重点难点：【目的要求】重点掌握钻井液两个工艺性能对钻井工程的影响，了解胶体化学特点及其对钻并液性能的影响。了解相关的化学添加剂类型及其作用原理；了解钻井液性能的测量、维护控制和调整的基本原理和方法。[重点】影响静失水的因素分析【难点】影响静失水的因素分析、泥饼质量评价和控制原理内容[本讲课程的内容]：第三节钻井液的工艺性二、钻井液的失水造壁性静液泥饼金静失水动失水26
26 （4）提高 d。可加入预水化膨润土或增大聚合物的加量。 （5）降低 n 值。增加钻井液中高分子量聚合物和无机盐的含量，以及将预水化膨 润土加入盐水钻井液体系等，均可使 n 值降低。但是，通过增加膨润土含量和矿化度来 降 n 值，一般来讲不是好的方法，而应优先考虑选用适合于本体系的聚合物来降低 n 值，改进流型。试验表明，XC 生物聚合物和聚丙烯酸钙等都是非常有效的流型改进剂。 （6）降低或提高 K 值。与降低或提高 pv、d 值的方法基本相同。 [本讲课程的小结] 流变参数及其胶体化学性质；流变性能调节原理 [本讲课程的作业] 1、钻井液的基本工艺性能是什么？ 课程名称：《钻井工程》 第 8 周 第 1 讲 摘 要 授课题目（章、节） 第三章 钻井液 第三节 钻井液的工艺性 本讲目的要求及重点难点： [目的要求] 重点掌握钻井液两个工艺性能对钻井工程的影响，了解胶体化学特点及其对钻 井液性能的影响。了解相关的化学添加剂类型及其作用原理；了解钻井液性能的测量、维护控 制和调整的基本原理和方法。 [重点] 影响静失水的因素分析 [难点] 影响静失水的因素分析、泥饼质量评价和控制原理 内 容 [本讲课程的内容]： 第三节 钻井液的工艺性 二、钻井液的失水造壁性 静 液 柱 压 力 泥 饼 静失水 动失水
1、滤失造壁性的基本概念（1）水基钻井液中的水水基钻井液三固相+水+处理剂钻井液中的水由三部分组成：结晶水（化学结合水）粘土矿物晶体构造的组成部分。吸附水（束缚水）一由固相颗粒分子间力吸附的水化膜。自由水一一钻井液中自由移动的水，分散介质。特点：占总水量中的绝大部分。（2）失水与造壁的概念为了防止地层流体进入井内，钻井液液柱的压力必须大于地层流体的压力，于是，钻井液总是趋向于向地层漏失或滤失。漏失—钻井液的固相和液相全部进入地层的现象。滤失——钻井液中只有液相进入地层的现象。失水一钻井液中的自由水在压差作用下向井壁岩石的裂隙或孔隙中渗透。泥饼钻井液滤失过程中留在井壁或者滤膜上的物质。造壁性一一在滤失过程中，随着钻井液中的自由水进入岩层，钻井液中的固相颗粒便附着在井壁形成泥饼。900100010:00AG4D-(b)a)图4泥饼形成示意图（a）一泥饼薄而致密失水小（b）一泥饼厚而蔬松失水大（3）井下失水过程27
27 1、滤失造壁性的基本概念 （1）水基钻井液中的水 水基钻井液 = 固相 + 水 + 处理剂 钻井液中的水由三部分组成： 结晶水（化学结合水）—— 粘土矿物晶体构造的组成部分。 吸附水（束缚水）—— 由固相颗粒分子间力吸附的水化膜。 自由水 —— 钻井液中自由移动的水，分散介质。 特点：占总水量中的绝大部分。 （2）失水与造壁的概念 为了防止地层流体进入井内，钻井液液柱的压力必须大于地层流体的压力，于是， 钻井液总是趋向于向地层漏失或滤失。 漏失 —— 钻井液的固相和液相全部进入地层的现象。 滤失 —— 钻井液中只有液相进入地层的现象。 失水 —— 钻井液中的自由水在压差作用下向井壁岩石的裂隙或孔隙中渗透。 泥饼 —— 钻井液滤失过程中留在井壁或者滤膜上的物质。 造壁性 —— 在滤失过程中，随着钻井液中的自由水进入岩层，钻井液中的固相颗 粒便附着在井壁形成泥饼。 （3）井下失水过程
累计失水量h个h=0 h个h=ch个0VeV动V时间tot2t3t4ttts1）瞬时失水SpurtLoss-一钻井液尚未完全形成之前很短时间内的失水量。特点：时间短（t<2秒）；比例小。主要是向井底失水。时间短而量大，伴有少量泥浆渗失。存在于整个钻井过程中。2）动失水DynamicFiltration一钻井液循环时的失水量。特点：泥饼形成、增厚与冲蚀处于动平衡。失水速率大、失水量大。向井壁失水失水速度由大到小逐渐恒定（高渗透率一低渗透率C）存在于整个循环过程中，时间长，累积失水量大。3）静失水StaticFiltration一井下：钻井液停止循环后的失水。一室内：指定静态条件下，静失水仪器测得的失水。特点：失水速率小、失水量较小。泥饼厚（无冲蚀作用）。同时向井壁井底失水，以井壁为主。泥饼在动失水的基础上随时间增长而增厚。失水速度随静止时间的增长而减少。静失水量<动失水量。2、失水造壁性与钻井工作的关系28
28 1）瞬时失水 Spurt Loss —— 钻井液尚未完全形成之前很短时间内的失水量。 特点： 时间短（t < 2 秒)；比例小。 主要是向井底失水。 时间短而量大，伴有少量泥浆渗失。 存在于整个钻井过程中。 2）动失水 Dynamic Filtration —— 钻井液循环时的失水量。 特点：泥饼形成、增厚与冲蚀处于动平衡。 失水速率大、失水量大。 向井壁失水 失水速度由大到小逐渐恒定（高渗透率→ 低渗透率 = C） 存在于整个循环过程中，时间长，累积失水量大。 3）静失水 Static Filtration —— 井下：钻井液停止循环后的失水。 —— 室内：指定静态条件下，静失水仪器测得的失水。 特点：失水速率小、失水量较小。 泥饼厚（无冲蚀作用）。 同时向井壁井底失水，以井壁为主。 泥饼在动失水的基础上随时间增长而增厚。 失水速度随静止时间的增长而减少。 静失水量 < 动失水量。 2、失水造壁性与钻井工作的关系 时间 累计失水量 t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 V瞬 V动 V静 h=0 h h=c h h h=c
（1）失水量过大两个害处：导致水敏性泥页岩缩径、垮塌。油气层内粘土水化膨胀使产层渗透率下降，从而损害油气层。（2）泥饼过厚两个害处：井径缩小——易引起起下钻遇阻遇卡。泥饼粘附卡钻。（3）现场要求泥饼薄、密、韧。失水量适当（并非越小越好）。对于一般地层：API失水：10~15ml/30min；对于水敏地层：API失水<5ml/30min。（4）失水与钻井的关系向井壁的失水有害①易造成井塌和缩径：阻、卡、划②易损害油气层：阻、堵、水锁、沉淀向井底的失水有利?①降低井底岩石强度，增加可钻性，有利钻速提高。②消除压持效应，避免重复切削，有利钻速提高。显然：瞬失失水越大，钻速越高。（5）控制失水量原则：五严五宽五严：井深、裸眼长、矿化度低、油气层段、易塌层段。五宽：井浅、裸眼短、矿化度高、非油气层、稳定井段。3、钻井液的静失水StaticFiltration（1）静失水方程假设条件：泥饼厚度h<<井眼直径；滤失过程为线性关系—K=C滤失为恒温恒压过程。29
29 （1）失水量过大 两个害处：导致水敏性泥页岩缩径、垮塌。 油气层内粘土水化膨胀使产层渗透率下降，从而损害油气层。 （2）泥饼过厚 两个害处：井径缩小 —— 易引起起下钻遇阻遇卡。 泥饼粘附卡钻。 （3）现场要求 泥 饼 —— 薄、密、韧。 失水量 —— 适当（并非越小越好）。 对于一般地层：API 失水：10 15 ml/ 30 min； 对于水敏地层：API 失水 < 5 ml/30 min。 （4）失水与钻井的关系 • 向井壁的失水有害 • ① 易造成井塌和缩径：阻、卡、划 • ② 易损害油气层：阻、堵、水锁、沉淀 • 向井底的失水有利 • ① 降低井底岩石强度，增加可钻性，有利钻速提高。 • ② 消除压持效应，避免重复切削，有利钻速提高。 • 显然：瞬失失水越大，钻速越高。 （5）控制失水量原则：五严五宽 五严： 井深、裸眼长、矿化度低、油气层段、易塌层段。 五宽： 井浅、裸眼短、矿化度高、非油气层、稳定井段。 3、钻井液的静失水 Static Filtration （1）静失水方程 假设条件：泥饼厚度 h << 井眼直径； 滤失过程为线性关系 —— K = C； 滤失为恒温恒压过程
静失水方程推导：利用达西渗滤公式：dyr_kAP(1)dthμ式中，Vf一一滤失量，cm3：t——滤失时间，s;k——泥饼渗透率，darcy,P——滤失压力，kg/cm2；h——泥饼厚度，cm：μ——滤液粘度，mPa.s;A——滤失面积，cm2。如果一定体积的钻井液Vm全部滤失完，则在Vm当中，有Vf的滤液体积从Vm中挤压出去，剩下Vc的泥饼体积挤不出去，于是可以得到：Vm=Vf+Vc=Ah+Vf(2)(3)Vc/Vf=R=常数将（2）、（3）式代入达西公式（1）中，得到：dV,_kPA(4)dtURV,对（4）式两边积分，得：Iv)= PAiLR2(5)V)=2kPATV"v.A根据假设可知，泥饼中干固体体积等于泥饼体积与泥饼中固相体积分数的乘积。即：Vc=hACc钻井液中固相体积百分数为：Vc/Vf=hACc//（hA+Vf)V,联立解以上两式，得：h=(6)AC-1)CmC2kPt(-1Cm(7)将（5）式代入达西公式（1）中，并积分得：VA比较（7）式与（5）式，可以看到：Cc/Cm-1=Vf/Vc（2）影响静失水的因素30
30 静失水方程推导： 利用达西渗滤公式： h kAP dt dv f = (1) 式中， Vf ——滤失量，cm3； t ——滤失时间，s； k —— 泥饼渗透率，darcy; P ——滤失压力，kg/cm2 ； —— 滤液粘度，mPa.s； h ——泥饼厚度，cm； A —— 滤失面积，cm2。 如果一定体积的钻井液 Vm 全部滤失完，则在 Vm 当中，有 Vf 的滤液体积从 Vm 中挤压出去，剩下 Vc 的泥饼体积挤不出去，于是可以得到： Vm = Vf + Vc = Ah + Vf (2) Vc / Vf = R = 常数 (3) 将（2）、（3）式代入达西公式（1）中，得到： f f RV kPA dt dV 2 = (4) 对（4）式两边积分，得： c f f f V kPA t V V R kPA t V . 2 2 1 2 2 2 2 = = (5) 根据假设可知，泥饼中干固体体积等于泥饼体积与泥饼中固相体积分数的乘积。即： Vc =hACc 钻井液中固相体积百分数为：Vc /Vf= hACc// (hA+Vf) 联立解以上两式，得： ( −1) = m c f C C A V h (6) 将（5）式代入达西公式（1）中，并积分得： 2 ( −1) = m c f C C kPt V A (7) 比较（7）式与（5）式，可以看到：Cc /Cm-1 = Vf /Vc （2）影响静失水的因素