岩屑迟到时间,又称岩屑滞后时间,是指钻井液携带钻头破碎岩石形成 的岩屑 ,从所在 层位 沿井壁 与钻具形 成 的环形空 隙(直接、匀速 ) 上返到地表取样处的时间。
定义
地热井(深井)岩屑录井是掌握地层资料便捷、有效的途径之一。但从深井中较深处的岩屑出露到井口要经过一个相对较长的上返过程,而此时井口取样所得到的岩屑已不能代表即时钻探的地层。为消除该影响,将岩屑准确归位,须引入岩屑迟到时间的概念。
钻井中钻到某一深度时所破碎的岩屑,由
洗井液带到地面的时间,已不是钻头钻达这一深度的时间,而有一段滞后。井钻得越深,滞后时间越长。岩屑迟到时间受井深、洗井液密度与黏度、岩屑的密度与大小、
泥浆泵的压力与排量等许多因素影响。在井场一般用与岩石密度相近的特别物质(彩色玻璃、砖头等)泵入井底,记录这些物质的返出时间,作为这一深度的岩屑迟到时间。
影响因素
利用迟到时间将岩层归位,必须量化迟到时间,建立数学模型。迟到时间受诸多因素的影响,因此,在建立数学模型时,须排除一些干扰因素。
1、钻井液性能
钻井液是岩屑的运动载体,其性能决定岩屑的运动规律。钻井液浓度降低,携带岩屑能力随之下降,岩屑会在其运送过程中产生相对向下的速度,出现“下沉”现象。必须在保证钻井液其他功能的基础上,调整其性能,使岩屑与之运动同步。
2、井身结构
井身是岩屑运动的空间载体。井身倾斜、缩径与塌孔、井径大小、几开钻进成孔都是地热钻井重要的因素。初始数学模型的建立,必须首先排除这些因素的干扰。如假设是一开成孔的地热井,那就需要把钻头直径当作井眼直径,将井眼、钻具均理解为标准的圆柱形。
3、机械性能
泥浆泵赋予钻井液的原动力,泵的排量越大,钻井液获得的动能越大,在同一眼地热井、同一层位的岩屑迟到时间就越短。钻压、转速直接影响岩屑颗粒的大小,是重要的影响因素之一。
计算公式
迟到时间不能直接获取,直接获取的时间为指示物循环一周的时间。获取的具体方法为:利用接单根的机会将代表岩屑的指示剂投入到井口钻杆中,记录好开泵时间,在取样处待指示剂浓度最高时停止计时。
式中:
t总——指示剂循环一周时间(min);
t——迟到时间(min);
t下——指示剂由井口到达试验层位时间(min);
S井——井孔水平截面面积(m);
S钻——钻具水平截面面积(m。);
H——岩屑获取深度(即时井深)(m3);
Q——泥浆泵排量(L/rain);
D——井孔直径(mm);
d——钻具内径(mm);
v钻——钻具内容积(m3)。
用以上计算公式求出的迟到时间,与钻井时实测的时间相对比,以验证计算公式的准确性。
实测方法
由于理论计算的泥浆上行时间(T上M)存在一定的误差,一般较实际情况偏小,而且该误差随井深增大而增大。出现上述误差的原因主要是由于井径不规则(扩径)和泵上水系数实际偏低(即泵排量实际偏小)所致。因此,泥浆循环时间通常采用实测。
①实测方法:现场多采用指示剂(
有色玻璃纸、塑片,或用电石指示剂)实测泥浆循环时间T周M,再减去泥浆下行时间T下M,即可得出实测的泥浆上行时间T上M。由于实测的泥浆下行时间(T下M)与理论计算值之间的误差较小,影响不大,故可用理论值代替。
即实测的泥浆上行时间:
T上M=T周M-T下M
②实测步骤:
a.在钻进过程中加单根(钻杆)时,将指示剂投入杆内。
b.在接方钻杆时,记录开泵时间,此即指示剂随泥浆在井下循环的开始时间。
c.在震动筛上用水冲洗,接取指示剂,记录指示剂返出井口的时间(初至,大量到,终了),
开泵时间到大量指示剂返出井口的时间间隔,便是泥浆循环一周的时间(T周M);若用电石指示剂,则记录
综合录井仪检测到乙炔气体的时间。
d:记录泵冲次(在测定过程中不能停泵)。
以上实测得出的是泥浆下行和上行一周的总时间T周M。
③求出泥浆上行时间:
a.求泥浆下行时间(T下M)的理论值;
b.求出实测的泥浆上行时间值T上M=T实测的T周M-T下M理论值。