在钻井过程中,由于压差的影响,钻井液中的水不可避免地通过井壁被滤入地层,造成钻井液失水。当水进入地层时,钻井液中的粘土颗粒会粘附在井眼上形成“滤饼”,形成滤饼井壁。由于滤饼井壁比原井壁致密得多,一方面防止了钻井液进一步失水,另一方面起到了保护井壁的作用。但在滤饼井壁形成过程中,滤饼失水过多、滤饼过厚、粘土细颗粒随水进入地层,会影响正常钻井,对地层造成损害。
钻井过程中钻井液的滤失和滤饼的形成是不可避免的,滤饼的形成可以起到保护井壁的作用。但钻井液滤失量过大,易导致页岩膨胀、坍塌,造成井壁失稳。另外,当滤速增加时,滤饼变厚,减小了井径,对旋转钻具产生较大扭矩,起下钻时引起抽汲和压力波动,容易造成压差卡钻。因此,适当控制滤失是钻井液的重要性能之一。显然,钻井液的滤失速率与地层渗透率密切相关。但是,滤饼是在钻井液漏失时形成的。当钻井液再次流失时,必须通过已形成的滤饼。因此,决定滤速的主要因素是滤饼的渗透性。如何形成高质量的低渗透滤饼,防止钻井液进一步滤失,是钻井液配制中需要考虑的主要问题之一。
降滤失钻井液的过滤可分为瞬时过滤、静态过滤和动态过滤。瞬时过滤在整个过滤过程中所占比例很小,动态过滤更符合井下情况,但无论是室内还是现场都很难测量,静态过滤虽然与实际情况有一定差距,评价方法简单,能较好地反映钻井液的过滤性能。
在滤饼形成过程中,静态滤失量通常在实验室用滤失仪测量。实验中,滤杯内的钻井液通过滤纸流出。在滤饼形成之前,滤液的流出速度很快。12秒后,滤液流出速度逐渐减慢,经过一定时间后趋于均匀。滤饼形成前滤纸的过滤损失称为瞬时过滤,在此期间的过滤损失称为瞬时过滤。当钻穿渗透性地层时,也会发生这种情况。为了减少瞬时滤失,钻井液中需要含有较大的固体颗粒来堵塞岩石孔隙。当这些较大的颗粒在岩石的l喉道处形成桥塞时,较小的颗粒会堵塞在较大颗粒之间形成的孔隙中,并持续到滤饼的小孔被小溶胶颗粒堵塞。此时,只有水能渗入地层