|
88 Свойства корок в растворах различны, поскольку они отражают два разных типа их структуры. Первый тип структуры слоистый. Такая структура, как правило, имеет более низкую прочность и высокую проницаемость. Корка со слоистой структурой формируется в большинстве случаев в минерализованных средах из-за низкой степени дисперсности структурообразующего глинистого материала. Деформируемость такой корки низкая. Второй тип структуры глинистой корки уплотненный. Эта структура формируется при одновременном наложении слоев и проникновении дисперсной фазы из последующих порций раствора в ранее сформировавшиеся слои. Структура фильтрационной корки, ее сопротивление потоку фильтрующего в пласт бурового раствора зависят от условий фильтрации, свойств дисперсной фазы и дисперсионной среды, от условий образования суспензий раствора, наличия в растворе коагулирующих и пептизирующих твердую фазу веществ, от поверхностных явлений на границе раздела твердой и жидкой фаз. Проницаемость фильтрационной корки изменяется в широких пределах: от 10"'' до 10'"' мкм^ и зависит от свойств глины, содержания и свойств твердого наполнителя (утяжелитель, шлам), реагентов в растворе, а также перепада давления в системе «скважина-пласт». Барановым B.C. установлено, что свойства различных слоев корки различны: примыкающие к фильтру слои являются наиболее уплотненными и обезвоженными. Напротив, верхние слои корки являются рыхлыми и обильно насыщенными влагой. Коэффициент сжимаемости корки существенно зависит от индивидуальных особенностей химических реагентов, используемых для обработки бурового раствора, и оказывает большое влияние на характер изменения удельного сопротивления корок при увеличении перепада давления. Для определения скорости фильтрации в статических условиях (для определенного давления) можно использовать уравнение: где q = Crt-'' q скорость фильтрации; Ci константа скорости фильтрации в статических условиях; t время фильтрации. Объём фильтрата увеличивается во времени согласно уравнению: где Qy. = C2t'-'+Сз Сг константа объёма фильтрата в статических условиях; Сз показатель мгновенной фильтрации. (2.6) (2.5) |
283 Между толщиной глинистой корки и скоростью течения бурового раствора вдоль поверхности фильтра существует линейная зависимость 299]. При увеличении скорости течения, наряду с уменьшением толщины корки, возрастает скорость выделения фильтрата из бурового раствора. Каждой скорости течения соответствует вполне определенная для данного раствора толщина глинистой корки и стабильная скорость фильтрации. Чем выше скорость течения бурового раствора, тем меньше времени требуется для стабилизации толщины корки и скорости фильтрации. Интенсивность эрозии зависит от состава растворов, вида и количества химических реагентов, введенных в раствор при обработке. Вязкость бурового раствора мало влияет на интенсивность эрозионного воздействия на фильтрационную корку [299]. Если буровой раствор прокачивать по стволу скважины со скоростью больше той, при которой формировалась глинистая корка, то он способен разрушать верхние слои корки, но не окажет влияния на прочность той части, которая примыкает к фильтрующей поверхности. При бурении скважины фильтрация бурового раствора в проницаемые породы протекает в динамических условиях, пока раствор циркулирует, и в статических условиях, когда циркуляция отсутствует (СПО, наращивания, геофизические исследования). Таким образом, в статических условиях твердые частицы откладываются поверх корки, образовавшейся в динамических условиях, поэтому скорость фильтрации снижается, а толщина фильтрационной корки увеличивается. Структура фильтрационной корки, образовавшейся в статических условиях, зависит прежде всего от равномерности распределения глинистых частиц по размерам, которое изменяется в процессе фильтрации промывочного агента через корку в пласт. Свойства корок в растворах различны, поскольку они отражают два разных типа их структуры. Первый тип структуры слоистый. Такая структура, как правило, имеет более низкую прочность и высокую проницаемость. Корка со слоистой структурой формируется в большинстве случаев 284 в минерализованных средах из-за низкой степени дисперсности структурообразующего глинистого материала. Деформируемость такой корки низкая. Второй тип структуры глинистой корки уплотненный. Эта структура формируется при одновременном наложении слоев и проникновении дисперсной фазы из последующих порций раствора в ранее сформировавшиеся слои. Структура фильтрационной корки, ее сопротивление потоку фильтрующего в пласт бурового раствора зависят от условий фильтрации, свойств дисперсной фазы и дисперсионной среды, от условий образования суспензий раствора, наличия в растворе коагулирующих и пептизирующих твердую фазу веществ, от поверхностных явлений на границе раздела твердой и жидкой фаз. Проницаемость фильтрационной корки изменяется в широких пределах: от 10-^ до 10-3 мкм2 и зависит от свойств глины, содержания и свойств твердого наполнителя (утяжелитель, шлам), реагентов в растворе, а также перепада давления в системе "скважина-пласт". Барановым B.C. установлено, что свойства различных слоев корки различны: примыкающие к фильтру слои являются наиболее уплотненными и обезвоженными. Напротив, верхние слои корки являются рыхлыми и обильно насыщенными влагой. Коэффициент сжимаемости корки существенно зависит от индивидуальных особенностей химических реагентов, используемых для обработки бурового раствора, и оказывает большое влияние на характер изменения удельного сопротивления корок при увеличении перепада давления. Для определения скорости фильтрации в статических условиях (для определенного давления) можно использовать уравнение : q=C-t-0'5 (4.5) где q скорость фильтрации; 285 Cl константа скорости фильтрации в статических условиях; t время фильтрации. Объем фильтрата увеличивается во времени согласно уравнения: Qw=C2-to.5+C3 (4.6) где Сг константа объема фильтрата в статических условиях; Сз показатель мгновенной фильтрации. Авторы [45] отмечают, что в зависимости от размеров и формы фильтрующих каналов в проницаемой породе формирование фильтрационных корок происходит по одному из вариантов: с образованием переходной зоны в породе (зона кольматации); с образованием переходной зоны в породе и фильтрационной корке; с образованием переходной зоны в фильтрационной корке; без переходных процессов. Характер переходных процессов зависит от условий фильтрации, от геометрических соотношений размеров норовых каналов и дисперсной фазы. Если геометрический фактор не благоприятствует кольматации, то начальный момент фильтрации протекает с формированием граничной зоны на поверхности породы, которая является участком фильтрационной корки с переходной структурой. Структура этих слоев корки в основном зависит от скорости фильтрации в период формирования зоны, состава и свойств дисперсной фазы и дисперсионной среды. Таким образом, задача сокращения зоны проникновения буровых растворов в пласт на этапе нестационарной фильтрации (формирование фильтрационной корки в процессе вскрытия пласта бурением) решается при получении максимально высоких значений фильтрационного сопротивления корки и, соответственно, при высоких значениях показателя фильтрации растворов. Подбор оптимального компонентного состава бурового раствора обеспечивает решение этой задачи на стадии его приготовления |