钻井液滤饼物性参数测量研究进展.pdf

第3 1 卷 第 1 期 2 0 1 4年1月 钴井液与 完井液 DRI LL I NG F LUI D COMP LE TI ON F L UI D vo l _ 3l No． 1 J a n．2O1 4 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 1 5 6 2 0 ． 2 0 1 4 ． 0 1 ． 0 2 3 钻井液滤饼物性参数测量研究进展 任冠龙 ， 吕开河 ， 刘玉霞 ， 张崇 2 ， 刘种志 1 ． 中国石油大学 华东 石油工程学院，山东青岛 ； 2 ． 中海石油 中国有限公司湛江分公司，广东湛江 任冠龙等 ． 钻井液滤饼物性参数测量研究进展 【 J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 4 ，3 1 1 8 4 9 0 ． 摘要钻井液滤饼在钻井过程中起着十分重要的作用，精确测量滤饼的各个物性参数可以为优选钻井液提供重要 的参考依据。介绍了目前国内外在钻井液滤饼物性参数测量方面的研究进展，主要从滤饼 的厚度，孔隙度、渗透率、 滤饼强度、比阻以及摩阻系数等方面论述了相关的实验装置、实验方法和计算公式等。 关键词 钻井液 ； 滤饼 ； 孔隙度 ； 渗透率 ； 厚度 ；强度 ； 比阻 ；润滑系数 中图分类号T E 2 5 4 ． 1 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 1 40 1 ． 0 0 8 4 ． 0 7 钻井液滤饼在钻井过程中的作用非常重要，滤饼 质量直接影响井壁稳定、油气层保护及钻具摩阻等， 好的滤饼薄、致密，且韧性好。钻井液滤饼的物性参 数主要包括滤饼的厚度、 孔隙度、 渗透率、 滤饼强度、 比阻以及摩阻系数等，精确测量滤饼的各个物性参数 能评价滤饼的优劣 ，是优选钻井液的重要参考依据。 1 滤饼厚 度测量研 究进展 景天佑 和侯勤立 [2 等分别发明设计出测量滤 饼厚度的仪器和装置，其结构简单、操作方便，比单 纯用千分尺测量准确、方便。但这 2 种测量方法都属 于接触测量，测量过程中都需要仪器的测量头与待测 滤饼接触，测量使用接触片并需人工读数，影响测量 结果。Y i S h u n C h e n 等 [3 】 在数字游标卡尺上连接压 力传感器来测量滤饼的厚度。K u o L u n T u n g等 使 用图片中断传感器来测出滤饼的厚度分布情况。 张洪杰等 提出了使用光、电、机相结合实现 非接触测量滤饼厚度的可行性 。邓松 [ 6 发明出一种 不接触泥饼测量仪，但其对机加工精度有一定要求。 国外 K a ma r 等 [1 已应用光电断路器成功地对滤饼厚 度进行了测量。美国M． I 钻井液公司研制的F C P泥 饼针人度仪 [8 -9 1 可以确定泥饼的厚度、弹塑性、强度 等 1 3 项性能指标，可以较为全面地评价泥饼的机械 特性 。其通过探针 的恒速转动和下移针人到泥饼 中， 将泥饼所产生的抵抗力通过压力传感器传出并绘图， 从而得 出针人深度和泥饼厚度间的关系曲线 ，进而通 过数据处理可分析和评价泥饼质量的优劣。 K a ma r 等 [7 1 采用的是高灵敏度反射型超小光电 断路器 见图 1 ，它是一个包括集电极和发射极的 光电晶体管，电发光二极管 L E D被用作发射极，一 个高增益硅光电晶体管作为集电极。L E D发出红外 光束，当光束遇到一个障碍时被反射，根据到障碍物 的距离，反射光的强度是不同的，因为光逐渐远离源 头，失去了它的强度。电量和光断路器与对面之间的 距离是成比例的， 从而根据距离和光强度的变化可以 用于测量滤饼厚度。当断路器和滤饼之间的距离为 0 ． 5 ～2 ．8 m m时，测量数据是准确的，实验持续时间 小于 1 S 或多于 1 h测 出的数据是一样稳定的。 传 感 器 I 口 浆液 过 滤 介 质 l ， 液 图 1 光电断路器测量滤饼厚度示意图 目前市场上也出现了结合现代 P C I 集成插板技 术和微机处理技术，对泥饼的厚度、韧度通过特定软 件实时反映的智能泥饼厚度、韧度自动测量仪， 还有 多个厂家生产的泥饼多功能测量仪等。 第一作者简介 任冠龙，在读硕士研究生，1 9 8 8 年生，现在主要从事井壁稳定和保护油气层方面的研究。地址 山东省青 岛市经济技术开发区长江西路 6 6 号 ； 邮政编码2 6 6 5 5 5； 电话 1 5 2 6 6 2 3 2 6 8 2； E m a i l r e n g u a n l o n g 2 0 1 1 1 6 3 ． t o m。 饼 滤 、 _ ●一 _ 、 卢 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 l 卷 第 l 期 任冠龙等钻井液滤饼物性参数测量研究进展 8 5 B o u r g o y n e等 加 和 T i l l e r “ 使用如下相同的公式 计算滤饼的厚度。 L 1 ／ e a v ／ O , - 1 X 1 其 中， 。 为滤 饼 的厚 度，c m； A为 滤 饼 的面 积， c m 2 ； 为滤液体积，c m ； s 。 为滤饼中固相的体积 分数 ； 为钻井液中固相的体积分数。 Kh a t i b [ 2 1 提出了一个经验公式 ，即 f 2 一 0 一 A 其中，W为滤饼中固相的质量分数； p ， 为钻井液密度， k g ／ m； P 。为固相密度，k g ／ m3 ； 。 为滤饼的孑 L 隙度。 由于上述公式都是在认为滤饼只有一层的情况下 提出的，所以其准确性很差，相关研究计算表明，由 以上公式算出的滤饼厚度最大偏差可达 5 0 ％。 成仲良等 [ 1 根据实验室测定结果绘制出了微电 极图版，其可以用来确定钻井液形成的滤饼厚度，如 图2 所示。不同的井径要用不同的图版，该图版是井 径为2 4 ． 7 7 c m时的微电极图版。 通过计算得出尺 微 梯 度 ／ 和尺微 电 位 。 的比值后，根据图版即可查出滤饼 的厚度。其中R 微 梯 度 是微梯度电极系视电阻率， 微 电 位 是微电位电极系视电阻率， 尺 。 是滤饼电阻率。 Rt 注 虚线族数字为滤饼厚度 h e m 。 图2 微电极图版 熊汉桥等 H 通过数学模型的建立获得了动态条 件下外滤饼厚度的计算方程，即 一 1 0 0 ％d 7 1 3 1 - o , 2 3 其中， 外 为外滤饼厚度，c m； C为固相颗粒的体积 浓度，m L ／ n 1 3 ； 为外滤饼孑 L 隙度，％ ； A p为损害 带外边界井眼处的压差， MP a； t 为滤失时间，S ； r d 为损害带外径， 为井眼半径，， 钻 为钻杆外径， d为 固相颗粒直径，c m ； 为常数，一般取值为 5； F 摩 为摩擦力 ， N； q 为泵人井内钻井液的平均速度， m ／ s ； ／4为流体黏度 ， mP a S 。该模型已在塔里木油田现场 实践中得到应用，并获得了好评，但是该模型是在假 设地层均质、形成的内、外滤饼均匀的前提条件下提 出的，而事实是滤饼为可压缩的，并且在达到一定程 度后才能实现动态平衡。 2 滤饼渗透率的计算 O s i s a n y a 和 G r i ffit h [1 5] 基 于滤失量、剪切应力、 塑性黏度和屈服值，在动态滤失实验 D F L 条件下 提出了一个确定滤饼渗透率的计算方法，即 T P v t e J 4 其中，Q 为角速度，r ／ s ； T 为套筒扭矩， N m ； r b 为岩心半径，R 为套筒半径， 为岩心长度，c m ； 为流体屈服值，P a ； P V 为流体塑性黏度，m P a s 。 再通过结合 D F L实验测得的数据和径向流动条件下 的达西公式就可以计算出滤饼的渗透率。 B o u r g o y n e 等 口 ∞ 在钻井液静态条件下，根据累 积滤失量和时间平方根之间的关系计算渗透率，即 5 其 中， 为滤液体积，m L； A为滤饼的面积，m ； 为滤饼的渗透率，1 0 g m 2 ； A p为经过滤饼的压降， MP a； 为滤液的黏度，m P a S ； s 。 为滤饼中固相 的体积分数， 为钻井液中固相的体积分数，％。 Ma r t in e z 等 研究出另一种计算渗透率的方法。 ， ． 、 pt I I 6 L ，‘ c J 其中， 。 为滤饼厚度，c m ； P为压差，MP a； R 为 介质过滤阻力， N ； t 为滤失时间，s ； v 为单位面积 上的滤液体积，1T I ／ m 2 ； ／4 为液体黏度，m P a S 。 T i ll e “ 也给出了一种计算滤饼渗透率的步骤。 c s ／ 1 一 。 。 a v 7 p d d v a c v R 8 6 c 。 C s a v 一-- 1 9 其 中，c 为单位体积滤液的滤饼体积，m3／ m ； k o 为 滤饼 的渗透率，1 0 Il m ； P为压差，MP a； R 为介 质过滤阻力，N； t 为时间，s ； 1， 为单位面积上的滤 液体积，1T I ／I I 1 2 ； 为滤饼平均比阻率。 L i 等 “ 根据累计滤失量和时间的关系来计算滤 饼的渗透率 g aP U ； A △尸 m △尸 c ； 8 6 们 ， 2 。 1 l 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 6 钴井液与 完 井液 2 0 1 4年 1 月 q k o A ／ 。 1 0 其中， 为过滤介质的厚度， c m； q 为滤失速率， m ／ s ； △ 尸 c 为经过滤饼的压差，△尸 m 为经过过滤介质的压 差 ，△P t 为总压差 ，MP a 。 Kh a t i b 【 l 提出了一个经验公式 ，即 kl l 2 ． 一 1 o 7 e 0 1 Ra u t e l a 8 】 也提出了一个经验公式 ，即 k o 1 ． 9 9x1 0 - 1 2 其中，Q w 为滤液体积，Q c 为滤饼体积，m L 。 罗世应等 n 9 ] 在大量实验研究分析的基础上，运 用量纲分析与多元逐步线性回归相结合的方法，建立 了动态滤饼渗透率 与影响滤饼渗透率因素及固相 含量之间的回归关系式，即 r o 筹，等 I 其中， ， 为壁面剪切速率， S - ； AP o 为经过滤饼的压差， MP a； D 为颗粒平均直径，c m ； 为过滤介质渗透 率，1 0 ～ ltt m 2 ； c o 为钻井液固相含量，％ ； 为钻井 液稠度系数， 为滤液黏度， mP a s 。其通过实例计 算结果表明，用此关系式对动态滤饼渗透率进行预测 是切实可行的，与实验值对比平均误差在 1 0 ％以内。 经过计算发现，B o u r g o y n e 等人 [】 、Ma r t in e z 等 人 以及 T i l l e r 等人 依据滤饼厚度计算出来的渗 透率结果相近，但是 s ．M．E lk a t a t n y 等人 口 的研究已 发现，滤饼由非均质的 2 层组成，所以上述结果本身 就存在误差。 K h a t ib [ 1 的公式前提也认为滤饼为均质， 导致渗透率偏高。L i 等人 [1 的计算结果值偏高，因 为他们也将滤饼的总厚度考虑进去了，但由于他们是 利用卡尺或软件将厚度直接测量出来的，并考虑了滤 失速率和过滤介质的性质，所以在以上几个计算公式 中，这一方法还是能够比较准确地计算滤饼渗透率。 罗世应等 [2 u 利用人工神经网络原理，建立了动 态滤饼的渗透率及厚度预测的神经网络模型。其利用 S W- 1 I 型高温高压动态污染仪测得的实验数据， 通过 B P算法，对动态滤饼的渗透率及厚度作出参数预测， 其精度在 9 0 ％以上。 3 滤饼孔隙度的计算 估算滤饼孔隙度的经典方法是 R u t h 提出的压缩 渗透室实验法 [2 ，实验装置见图 3 。由于该实验对实 验装置和实验条件依赖性比较大，受到边壁阻力的影 响很大，滤饼的非均值J生 会严重影响测试数据的准确 性 ， 且实验时间需要持续 2 ～4 周才能获得全部数据。 图 3 压缩渗透实验装置示意图 P y u n g K y u P a r k l2 使用 C L S M 共 聚焦激光扫 描显微镜 和图片分析技术直接测量滤饼孑 L 隙度。 C L S M 的步骤为 ①将所有的分块颜色图片转换成 灰色图片，密度值从 0 ～2 5 5 划分 0 表示黑色，2 5 5 表示白色 ，通过阈值处理这些图片被转换成计算机 可识别的二元图片 ； ②然后使用图片结构分析器计算 已被分割处理的滤饼孔隙度。公式如下 e C L s M 1 4 Ar h h 其 中， 是图片的总面积，c m 2 ； 尸 是距离图 片底部 z 距离处区域的孔隙度，％ ； 为滤饼厚度 ， c m。经计算发现其与基于K o z e n y C a r m a n方程计算 出来的值相比较并没有太大的不同。 Me e t e n 【2 确定孔隙度的方法是根据湿滤饼和干 滤饼的质量比计算出的，即 1 、 1 5 p p 1 一￡ 、 其中， 是滤饼平均孔隙度，％； p和P 分别是滤液 和固相颗粒的密度 ， g ／ c m 。通过该公式可以确定出 孔隙度大小，前提是滤饼必须有足够的厚度以用来测 量，且需要中断或停止实验以获得数据。 s ．M．E lk a t a t n y 等 [2 伽 在 1 0 7 o C 和 2 ． 1 MP a 下分别 进行静态和动态条件下的滤失实验 ，并用 C T扫描测 量滤饼的厚度和孔隙度。C T扫描后显示滤饼由2 层 组成，即靠近岩石表面的一层和靠近钻井液的一层， 这 2 层的厚度、孔隙度以及渗透率等都不相同。 s ．M．E l k a t a t n y 等对滤饼进行 C T扫描实验后 ，提 出了计算滤饼孔隙度的公式，即 C T 湿一 C T 干 ／ C T 水 一 C T 空 气 1 6 其中，C T 湿 为用水饱和后的多孔介质 的C T N C T n u m b e r s ； C T 干为干燥下多孔介质的C T N； C T k 为 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 1 卷 第 l 期 任冠龙等钻井液滤饼物性参数测量研究进展 8 7 水的 C T N； C T 奉 鲁 为空气的 C T N 。 测定滤饼孔隙度的另一类方法是涉及滤失性能 数据 滤失速率，施加压力，滤饼厚度或质量 的多 孔介质渗流领域最著名的半经验公式 K o z e n y ． C a r m a n 列 公式 口 ，许多涉及渗透率与孔隙尺寸关系的相关模 型都来源于此方程。K C公式如下 △ p 1 8 0 V o 1 一￡ T 2丁 L 斌D P ￡ 1 7 其中，A p是压降，MP a； L是总高度，c m ； 。 是表 观速度， m／ s ； ￡为孔隙度， ％； 。 是粒子的球形度， ％； 是球形粒子的直径 ，c r i 1 。 B e n k a h l a 等 [2 6 ] 提 出了基于压缩渗透室实验和 K C公式的碳酸钙滤饼孔隙度的计算 ，用已知质量的 浆液在特定压力下形成的滤饼进行计算。 Mu r a s e 等 口 也进行了膨润土滤饼的孔隙度计算，但 K C公式与压 力梯度和流体流动速率有关 ， 其适用于未固结的， 球 形或接近球形粒子的介质。但由于滤饼可压缩，并且 非均质，使用 K C公式计算出来的滤饼孑 L 隙度与直接 测量或通过实验测得的滤饼孔隙度相比偏低，K C公 式用于计算滤饼孔隙度还存有质疑。 还有侵入式传感探针和高能辐射的方法，但其都 有限制，是间接分析方法。使用电导率、核磁共振成 像 N MR以及 y 和 射线衰减测量滤饼孔隙度的方法， 在一些文献 中也有所报道 [ 2 8 - 2 9 ] o 4 滤饼 强度的确定 滤饼强度是滤饼承受液柱压差的能力。吴志均等 认为泥饼形成并达到动态平衡后具有承受一定液柱压 差的能力，随着压差的增大，动滤失速率增大，当液 柱压差达到某值时，动滤失速率突然增加，这时候泥 饼被破坏，此压差为泥饼强度。他们按照泥饼渗透率 的测定方法，测定不同压差下泥饼的渗透率，直到泥 饼渗透率显著增加为止，这个使泥饼渗透率显著增加 的压差即为泥饼强度。 L ． B a i le y 等 【 。 。 使用打孑 L 方法测量滤饼强度， 实验装置示意图见图 4 ，其首先将滤饼放在空心缸体 的内部，然后一个可以通过空心缸体的打孔柱下落冲 击滤饼，压缩式测力计测量峰值压力 ；。 作为滤饼的 屈服值， 该值与滤饼的屈服应力通过下面的公式相关 i l 2 兀 砌 1 8 其中，r 是打孔柱的半径 ， 是剪切屈服应力。其测 试了不同的钻井液类型，测试结果均表现出一致性和 可靠性，并且装置简单。 负载 图 4 打孔装置示意图 打孔柱 胡永宏等 [ 3 在理论推导 的基础上 ，研制 出了一 种滤饼强度测试仪，如图5 所示。其将连接刻度盘的 测头，插入到随托盘一起转动的滤饼 中，根据滤饼不 同厚度时的刻度盘指针的旋转角度，通过扭矩计算或 做出关系曲线，确定了钻井液滤饼强度评价指标 e 和 厂 ， 2 者都包含了滤饼的剪切屈服强度和挤压屈服强度 2 部分。通过实验结果验证该方法是可行的， 但该仪 器的精度有待提高和完善，自动化程度不高。 图5 滤饼强度测试仪示意图 王松等 p 删 在建立泥饼物理模型的基 础上 ，利 用研制的泥饼强度测试仪测定单位厚度的泥饼被水流 冲破的时间来定量评价泥饼强度。其将泥饼在托盘上 固定好后，利用水流垂直下落的能量冲击泥饼，直至 泥饼变薄破裂，记录时间，用单位厚度泥饼所需的冲 破时间评价泥饼的质量， 时间越长， 则泥饼强度越高。 该仪器结构简单，实验结果重复性好。 L ．B a i l e y 等 [3 最新公开了一种专利装置，用于 测试滤饼的流变性质。该流变仪由一个容纳和给钻井 液加压 的腔室组成 ，并有上下 2个出口，出口处各有 一 个多孔体，当给腔室内的钻井液加压时，钻井液通 过多孔体并在其上形成滤饼，多孑 L 体可以旋转和互相 靠近，2 个滤饼最终会结合在一起，当实验进行一段 时间后，可以通过转轴上的探测计测量滤饼厚度，还 可以在转轴上施加一定的扭矩，来测量滤饼的屈服强 度和剪切速率等。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 8 钴井液与完井液 2 0 1 4年 1月 周凤 山等 [3 6 ] 利用滤饼针人度计评价 了滤饼 的质 量，并认为滤饼可以根据其强度及密实程度的不同分 为虚泥饼、可压缩层泥饼、密实层泥饼及致密层泥 饼共 4 层。他们根据建立的泥饼 4 层结构 [3 ，在泥 饼针人度曲线上定量地求解出了泥饼的初始强度和 最大强度，并编制出了F C P泥饼质量评价软件系统 C S E F C P ，通过数值分析方法可以求出泥饼强度以 及泥饼厚度等参数，为现场实际测评提供了很好的参 考依据。他们还发现具有抑制和封堵效果的钻井液添 加剂都能增强滤饼的强度 ， 尽管其具有不同的作用机 理，而一些分散剂或稀释剂会降低泥饼质量，特别是 泥饼最大强度。王平全 [3 剐 等通过实验发现无机盐类 处理剂的加入将使钻井液滤饼厚度增大，强度降低， 使泥饼质量整体特性变差。 O ．O z c a n [3 研究发现矿物滤饼的剪切强度取决于 颗粒形状 、大小 、表 面张力以及外加压力和饱和度 。 影响矿物滤饼剪切强度最关键的参数是颗粒大小和形 状。其运用 x射线衍射仪发现白云石是菱形，石英 是六角形 ，并用多点B E T方法分析白云石和石英这 2 种矿物的表面显示，在这 2 种矿物具有相同颗粒大 小的情况下，石英的表面积和孔隙体积是白云石的 2 倍以上，并且实验室实验显示石英的滤失速率比白云 石高 2 倍，剪切强度是白云石的 1 ． 5 ～2 倍。实验结 果显示矿物形状是决定矿物滤饼滤失速率和剪切强度 的主要参数。他还发现所有被分析物质的滤饼剪切强 度取决于所施加的压力，压力越高 ； 剪切强度越大。 在用表面活性剂处理后，滤饼的剪切强度很快下降。 P ． C e r a s i 等 0] 还将评价岩石剪切强度和硬度的刻 痕硬度实验应用在了滤饼强度的实验中，发现其也可 以使用到外泥饼的检测实验中。 5 滤饼 比阻的计 算 滤饼过滤是指借助过滤介质表面上形成的滤饼层 来截流悬浮颗粒，滤饼的比阻是体现滤液流经滤饼层 时所受的阻力大小 [4 1 ] 0威伯 We b e r 提出了用单位 面积上单位体积滤饼的阻力来表示滤饼的比阻。格尔 斯 G i l s e 提出了采用单位面积上单位质量干滤饼 的阻力表示滤饼的比阻，即 丑 v 1 - m s R o A 1 9 二一一 ～ I7， W ／ A p s V 其中，a 为滤饼比阻 ； W为滤饼干重，g； A为滤饼 面积，c m ； R 。 为滤饼阻力，N。其中滤饼阻力可由 达西公式确定 U 2 02 0 一 l J A d t R c - 4- 、 其中，R 为介质过滤阻力， N。 C a r ma n 将 K o z e n y的滤饼层毛细管通道当量直径 的概念应用于 P o s i e r i l l e 方程 ， 提出了刘易斯比阻 r K S 1 - E 2 1 ∥ 其中，Q s 为固相密度， g ／ c m ； K为 K o z e n y C a r ma n 常数， 为比表面积， 为滤饼孔隙率，％。但其未 明确表达压力、浆液浓度等因素对滤饼孔隙率、孑 L 隙 尺寸以及滤饼 比阻的影响。 滤饼的比阻既取决于滤饼的结构，也受到外界作 用力、浆液的浓度、颗粒的物性、溶液的p H值、过 滤速率和过滤时间等各因素的影响，而且这几个因素 之间有相关关系。 6 滤饼 润滑 系数 的确定 泥饼黏附系数测定仪可以模拟井下状态，在一定 压差下钻柱 黏附盘 与井壁形成泥饼 ，钻柱与泥饼 的黏附力与泥饼摩阻系数成正比。钻井过程中常用该 仪器测定黏附盘与泥饼摩阻系数，仪器价格适中， 操 作也比较简便。滑板式泥饼摩阻系数测定仪是一种简 易的测量泥饼摩阻系数的仪器。在仪器台面倾斜的条 件下， 放在泥饼上的滑块受到向下的重力作用。当滑 块的重力克服泥饼的黏滞力后开始滑动，然后读出台 面升起的角度。此升起角度的正切值为泥饼的黏滞系 数，仪器的测量精度为 0 ． 5 。 。 高温高压黏附仪 G N F 一 1 [4 是一种模拟性的，具 有多功能的试验测试仪器。该仪器可测钻井液在常温 中压 0 ． 7 MP a 及常温高压 3 ． 5 MP a 下失水后所 形成泥饼的黏附性能，同时还可测试钻井液样品在高 温 约 1 7 0 c【 高压 3 ． 5 MP a 下失水后所形成泥 饼的黏附性能， 该仪器结构合理， 操作方便， 精度高， 实现了一机多用，勿需重复操作。 美国生产有B a r o i d 型钻井液测定仪，中国也研制 出了与其结构大体相似的黏附系数测定仪，例如极压 润滑仪 [4 4 -4 5 ]其可以测量钻井液润滑性和评价润滑剂 降低扭矩的效果。其使用可调速的旋转轴模拟井壁， 通过测定旋转轴承套 环 与模块间的垂直作用力和 摩擦力， 就可得到摩擦系数。使用仪器时必须先标定， 读数达到要求方可进行正常测试。这种仪器的明显缺 点是不能评价温度和压力对润滑性产生的影响。 L E M 系列润滑仪最早是由Ma g c o b a r 泥浆公司设 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 1 卷 第 1 期 任冠龙等钻井液滤饼物性参数测量研究进展 8 9 计的，其可在大气和地层条件下进行钻井液润滑性能 的静态和动态实验，测量钻具与井壁间的扭矩、摩擦 系数 ，在不同介质下泥包形成的钻屑量以及在地层条 件下的动滤失量。其使用可调转速的不锈钢转轴模拟 钻具 ，以一个环形人造岩心或楔形人造岩心模拟井筒 或井壁，用已知重量的侧向载荷拉不锈钢轴，使之对 模拟井壁产生侧向力，观察在不同外载作用下，此不 锈钢轴的扭矩变化， 从而获得扭矩与载荷的关系曲线。 7 结束 语 钻井液滤饼在钻井过程中起着十分重要 的作用 ， 其对油气层伤害程度、 井壁稳定、 测井解释的准确性、 油气井的产能等都有重大的影响，精确测量滤饼的各 个物性参数可以为优选钻井液提供重要的参考依据。 因此研究简便易行的实验方法和实验装置来测定滤饼 的相关参数具有重大意义。 参 考 文 献 [ 1 ] 景天佑 ． 泥饼厚度测量仪 中国，1 0 7 2 4 9 7 [ P ] ． 1 9 9 3 - 0 5 2 6 ． J i n g T i a n y o u ． Mu d c a k e t h i c k n e s s me a s u r i n g i n s t r u me n t c h i n a ， 1 0 7 2 4 9 7 [ P ] ． 1 9 9 3 - 0 5 - 2 6 ． [ 2 ] 侯勤立，蒲晓林 ，崔茂荣 ． 一种测量钻井液滤饼厚度的 装置 中国，C N2 4 4 1 l 1 3 [ P ] ． 2 0 0 1 ． 0 8 ． 0 1 ． H o u Q i n l i ， P u X i a o l i n ， C u i Ma o r o n g ． A d e v i c e f o r me a s u r i n g t h i c k n e s s o f mu d c a k e C h i n a ， C N2 4 4 1 1 1 3 [ P ] ． 2 0 0 1 - 0 8 0 1 ． [ 3 】 Yi S h u n C h e n，S h u - S a n Hs i a u ． A n e w me t h o d f o r me a s u r i n g c ake t h i c k n e s s b y a p o wd e r p r e s s u r e - d i s p l a c e me n t s y s t e m[ J ] ． A d v a n c e d P o w d e r T e c h n o l o g y，2 0 0 8 4 9 6 0 ． [ 4 ] Ku o - L u n T u n g ， S h e r j i n g Wa n g ，We i Mi n g L u ，e t a 1 ． I n s i t u me a s ure me n t o f c a k et h i c kn e s s d i s t r i b u t i o n b y a p h o t o i n t e r r u p t s e n s o r [ J J o u r n a l o fMe m b r a n e S c i e n c e ,2 0 0 1 5 7 - 6 7 ． [ 5 】 张洪杰，郑力会 ． 钻井液滤饼厚度测量新方法初探 [ J ] ． 钻 井液与完井液，2 0 0 6 ，2 3 6 6 1 6 3 ． Z h a n g Ho n g j i e ， Z h e n g L i h u i ． Re s e a r c h o n t h e n e w me t h o d o f me a s u r i n g f i l t e r c a k e t h i c k n e s s [ J ] ． Dr i l l i n g F l u i d＆ C o m p l e t i o n F l u i d ， 2 0 0 6 ．2 3 6 6 1 ． 6 3 ． [ 6 ]6 邓松 ． 一种不接触泥饼测量仪 中国，2 0 1 5 8 3 2 5 5 U[ P ] ． 2 01 0 ． 0 9 ． 1 5 ． De n g S o n g ． A mu d c ak e me a s u r i n g i n s t r u me n t o u t o f t o u c h C h i n a ， 2 0 1 5 8 3 2 5 5 U[ P ] ． 2 0 1 0 - 0 9 - 1 5 ． [ 7 ] Ka ma r Ou a z z a n i ，J i l a l i Be n t a ma ． A p r o mi s i n g o p t i c a l t e c h n i q u e t o me a s u r e c a k e t h i c kn e s s o f b i o l o g i c a l p a r t i c l e s d u ri n g a fi l t r a t i o n p r o c e s s [ J ] ． De s a l i n a t i o n ． 2 0 6 3 6 - 4 1 ． [ 8 】 Ma r l o Z a mo r a ，Da mo n T L a l ，An d r e w K Dz l a l o ws k 1 ． I n n o v a t i v e d e v i c e s for t e s t i n g d ri l l i n g mu d s [ J ] ． S P E 1 7 2 4 0 ． [ 9 ]9 夏晨，庸富华 ． 深井钻井泥浆泥饼质量评价技术研究与 应用 [ J ] ． 内蒙古石油化工， 2 0 0 9 ，2 2 1 1 5 1 1 7 ． Xi a Ch e n，Yo ng F u h ua ． A n e w mu l t i - f a c t o r mu l t i - l e v e l me t h o d f o r d r i l l i n g mu d e x p e r i me n t d e s i g n [ J 】 ． I n n e r Mo n g o l i aPe o c h e mi c a l I n d u s t r y，2 0 0 9，2 21 1 5 1 1 7 ． [ 1 0 ]Bo urg o n y n e A T，Mi l l h e i m K K，C h e n e v e rt M E ，e t a 1 ． Ap p l i e d d r i l l i n g e n g i n e e i n g ，s e c o n d r e v i s e d p ri n t i n g [ M] ． Vo 1 ． 2 ． Ri c h a r d s o n，Te x a s Te x t b o o k S e rie s ，S P E． [ 1 1 】El k a t a t n y S M ，Ma h mo u d M A，Na s r - E 1 Di n H A． Ch a r a c t e r i z a t i O n o f fil t e r c a k e g e n e r a t e d b y wa t e r - b a s e d d r i l l i n gfl u i d s u s i n g c t s c a n [ C ] ． S P E1 4 4 0 9 8 ，2 0 1 1 ． [ 1 2 】Kh a t i b ，Z． De v e l o p me n t Co ． P r e d i c t i o n o f f o r ma t i o n d a ma g e d u e t o s u s p e n d e d s o l i d sMo d e l i n g a p p r o a c h o f fi l t e r c ake b u i l d u p i n i e c t o r s [ C ] ． S P E 2 8 4 8 8 ，1 9 9 4 ． [ 1 3 】成仲 良， 傅阳朝 ， 黄新文 ． 利用泥饼厚度计算储层压力 [ J ] ． 石油勘探与开发 ，1 9 9 6 ，2 3 5 6 7 ． 7 0 ． Che n g Zh o n g l i a n g，F u Y a n g c h a o，Hu a n g Xi n we n． An a p p r o a c h t o c a l c u l a t i n g r e s e r v o i r p r e s s u r e wi t h mu d c a k e t h i c k n e s s [ J ] ． Pe t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d De v e l o p m e n t ， 1 9 9 6 ，2 3 5 6 7 ． 7 0 ． [ 1 4 】熊汉桥，王平全 ，任富鹏，等 ． 钻井完井中动态外滤饼 形成的数学模型研究 [ J ] ． 天然气技术，2 0 1 0 1 4 2 ． 4 4 ． Xi o n g Ha n q i a o，W a n g P i n g q u a n，Re n Fu p e n g，e t a 1 ． M a the ma t i c a l mo d e l d e v e l o p e d for e x t e r n a l fil t e r c a k e d u rin g d r i l l i n g a n d c o mp l e t i o n [ J ] ． Na t u r a l G a s T e c h n o l o g y，2 0 1 0 1 4 2 ． 4 4 ． [ 1 5 】Os i s a n y a S O，G r i ffith Ha l l i b u rt o n J ． E v a l u a t i o n o f c e me n t s l u r r y q u a l i t y u s i n g fil t e r c a k e p e