关于cst试验中几个问题的讨论.pdf

1、关 于 试 验 中 几 个 问 题 的 讨 论李 德 江 邱 敏 华 东 石 油 地 质 局 六 普 大 队 江 苏 镇 江摘 要 用 仪 侧 试 页 岩 的 水 化 分 散 性 不 但 重 现 性差 , 盖 且 聚 合 物 的 了 位 和 其 抑 制 能 力 不 一 致 。 讨 论 了试 粉 的 侧 试 次 教 的 确 定 , 及 用 回 归 系 数 , 值 来 评 价 聚 合 物 抑创 性 的 不 可 盆 性 , 井 用 方 差 分 析 说 明 了 在 聚 合 物 中 加 氛 化 钾降 低 了 了 位 评 价 其 抑 刹 性 的 方 法 是 不 可 取 的 。 认 为 增 加 实脸 次 数

2、 使 用 数 据 重 现 性 较 好 、 线 性 显 芳 的 回 归 方 程 才 能 正确 评 价 页 宕 的 水 化 分 敬 性 , 寻 找 统 计 现 律 是 解 决 试 验存 在 闷 越 的 最 终 办 法 。主 理 词 钻 井 液 性 能 页 岩 抑 制 枯 土 稳 定 水 基 钻井 液 分 析 方 法仪 主 要 用 于 测 试 页 岩 的 水 化 分 散 性 和 页 岩抑 制 剂 的 抑 制 能 力 由 于 仪 体 积 小 , 构 造 简 单 ,操 作 方 便 而 得 到 较 广 泛 的 应 用 。 同 时 , 仅 在 使 用中 也 出 现 了 一 些 问 题 一 是 试 验 结 果

3、 重 现 性 差 , 同 一页 岩 样 品 , 同 一 个 人 测 试 三 次 , 三 次 结 果 都 不 一 样 ,而 且 偏 差 大 二 是 在 评 价 聚 合 物 的 抑 制 性 时 , 得 到 的万 了 , 值 相 当 大 , 有 的 达 数 千 秒 甚 至 上 万 秒 , 这 和 抑 制性 愈 强 、 值 应 愈 小 的 理 论 相 悖 。 对 于 这 两 个 问题 黄 林 基 等 和 李 健 川 都 进 行 了 较 详 细 的 论 述 , 并提 出 了 解 决 的 办 法 , 但 前 者 用 的 是 数 学 方 法 而 后 者用 的 是 化 学 方 法 。 经 过 研 究 我 们

4、认 为 这 两 个 方 法 都有 值 得 商 榷 的 地 方 。 现 将 我 们 的 看 法 提 出 来 , 供 大 家参 考 讨 论于 试 验 是 少 了 点 , 下 面 通 过 实 际 测 试 数 据 来 说明 这 个 问 题 。在 搅 拌 条 件 下 , 测 得 的 万 值 分别 为 、 、 、 这个 数 据 的 平 均 值 灭 一 , 方 差 , 查 自由 度 为 的 分 布 临 界 值 表 得 又 一 , 于 是 得 到真 值 置 信 度 为 的 置 信 区 间 为 叉 决丫 了 万 万 , 牙 人 了 歹 万 , 即 , 。 也 就 是说 , 在 此 置 信 区 间 的 丁 值 是

5、 可 信 的 , 否 则 不 可 信要 舍 去 。 去 掉 后 平 均 值 为 。 实 际 测 试中 总 是 希 望 置 信 区 问 越 短 越 好 , 但 这 样 做 要 增 大 测试 次 数 , , 在 试 验 中 我 们 一 般 测 次 , 并 都 附上 真 值 的 置 信 区 间 。关 于 用 回 归 系 数 , 评 价 聚 合 特 抑 刹 性关 于 试 脸 的 例 试 次 数由 于 影 响 丁 值 的 因 素 比 较 多 , 所 以 带 来 误 差的 机 会 也 较 大 。 了 值 可 以 看 成 是 失 水 量 ” 的 函数 , “ 失 水 量 ” 越 大 , 值 越 小 , 反

6、之 越 大 。 所 以 影响 值 的 因 素 实 际 上 就 是 影 响 “ 失 水 量 ” 的 因 素 ,而 “ 失 水 量 ” 直 接 受 滤 饼 致 密 性 制 约 。 因 此 , 测 试中 重 现 性 不 好 实 际 上 是 滤 饼 随 机 变 量 渗 透 率 差异 造 成 的 , 只 有 通 过 增 加 测 试 次 数 来 解 决 。 但 测 试 多少 次 才 合 适 呢 根 据 概 率 论 中 心 极 限 定 理 , 测 试 次 数要 充 分 大 , 通 常 情 况 下 不 应 小 于 。 次 川 , 显 然 这在 常 规 试 验 中 推 广 是 比 较 困 难 的 , 但 通 常

7、 情 况下 测 试 不 应 少 于 次 , 习 惯 上 测 次 的 做 法 对 钻 井 液 与 免 井 液 牛 第 卷 第 期自 然 界 中 两 个 变 量 之 问 的 关 系 , 除 了 确 定 性 的函 数 关 系 外 , 大 多 数 为 相 关 关 系 或 回 归 关 系试 验 中 , 万 值 和 搅 拌 时 间 之 间 就 是 相 关 关 系 。 对应 于 搅 拌 时 间 的 一 个 值 , 万 值 的 值 是 不确 定 的 , 或 者 说 以 一 定 的 概 率 取 某 一 值 , 即 是一 个 随 机 变 量 。 最 简 单 的 相 关 关 系 是 线 性 相 关 关 系 ,用 直

8、 线 方 程一 十近 似 表 示 。 试 验 中 的 所 谓 曲 线 拟 合 实 际 上 是 线性 拟 合 , 就 是 用 最 小 二 乘 法 构 造 一 条 近 似 直 线 , 使 各结 点 上 拟 合 值 与 数 据 值 之 差 的 平 方 和 最 小 。 这 样 回归 出 的 方 程夕 一 ,式 中 , 称 回 归 系 数 , 以 和 式 中 的 斜 率 相 区别 是 否 线 性 显 著 , 即 是 否 基 本 上 随 着 的 增 大 而线 性 增 大 或 线 性 减 小 , 要 通 过 计 算 进 行 判 明 相 关性 检 验 , 步 骤 如 下 。计 算 回 归 平 方 和 线 性

9、影 响 和 剩 余 平 方和 其 它 影 响 , 以 此 计 算 出 值 。对 于 给 定 的 检 验 标 准 , 查 自 由 度 为 , 一的 厂 分 布 临 界 值 表 , 得 临 界 值 几 。尸 几将 计 算 的 值 与 查 表 得 到 的 义 值 比 较 , 如又 , 则 否 定 假 设 “ 。 ” , 即 认 为 二 、 间 具 有 线性 相 关 关 系 否 则 假 设 。 是 相 容 的 , 即 没 有 理 由 认为 、 之 间 存 在 线 性 相 关 关 系 相 应 公 式 如 下一 艺 二 一 王 一 孙 习 一 王 ,一 名 二 一 王 , 一 夕一 名 , 一 歹 , 一

10、一另 外 , 由 相 关 系 数 也 可 以 进 行 相 关 关 系 检 验 。行 测 试 , 结 果 如 表较 页 岩 万 值 及 回 归 分 析值 撞 拌 时 间。 。 。 。三,勺序 号又 一 于 , 一 乡人 一 一 一 二 二 二 二 一 一 一一了 习 一 刃 艺 、 一 孙 当 时 , 否 定 假 设 “ , , ” , 是 相 关 系 数 临界 值 , 既 可 查 表 获 得 也 可 由 临 界 值 风 反 算 ,了 风 一 又式 中 几 服 从 自 由 度 为 、 一 的 分 布 。根 据 此 检 验 原 则 对 文 献 巨 里 表 列 出 的 数 据进 行 相 关 关 系

11、检 验 , 见 表表 实 验 回 归 及 相 关 性 检 验溶溶 液 体 系系 值值 夕 , 另 一 另 一 ,体体 系 , ,体体 系 ,回 归 分 析 临 界 位加 凡序 号 峨 弓注 土 水 比 为 , , 岩 样 为 护 。从 表 得 出 的 , 值 显 然 无 法 判 断 谁 真 谁 假 , 而其 相 关 系 数 经 检 验 均 大 于 临 界 值 , 即 搅 拌 时 间和 万 值 之 间 线 性 关 系 显 著 。 要 找 真 值 只 有 增 加 试验 次 数 , 重 新 准 备 样 品 进 行 测 试 , 得 回 归 系 数 值分 别 为 、 、 、 、 , 这 个 值 都 通过

12、 了 线 性 相 关 检 验 。 按 统 计 估 值 , 其 真 值 的 置 信 度 为的 置 信 区 间 为 。 , 。 。 所 以 试 图 以 少 量试 验 得 出 的 回 归 系 数 , 值 来 描 述 聚 合 物 的 抑 制 性或 页 岩 的 水 化 分 散 性 是 不 可 靠 的 。关 于 用 加 氛 化 钾 评 价 聚 合 肠 抑 刹 性注 通 常 三 组 数 据 不 宜 回 归查 自 由 度 为 , 的 分 布 临 界 值 表 得又人孟 一根 据 式 算 得 的 相 关 系 数 临 界 值 为一 一一 一 一 一将 表 的 值 和 相 关 系 数 相 比 较 , 均 远 远 小于

13、 临 界 值 , 因 此 可 以 讲 搅 拌 时 间 和 值 之 间 在 该实 验 中 完 全 没 有 线 性 关 系 , 故 以 此 得 出 的 , 值 不 可靠 , 相 应 的 结 论 也 应 重 新 考 虑 。我 们 在 试 验 中 曾 多 次 发 现 回 归 系 数 。 值的 不 可 靠 。 如 对 江 苏 新 生 代 阜 段 页 岩 进 行 试验 , 同 一 个 样 品 , 按 缩 分 法 分 成 份 , 取 其 中 份 进试 验 三 原 则用 邝 值 的 大 小 来 评 价 页 岩 抑 制 剂 的 抑 制 能力 , 无 机 化 合 物 随 其 浓 度 增 加 万 值 降 低 , 抑

14、 制 能力 越 强 值 越 低 对 于 聚 合 物 却 相 反 , 抑 制 能 力越 强 , 浓 度 越 高 , 值 反 而 越 大 。 对 于 这 种 不 一 致的 现 象 , 文 献 研 究 出 在 聚 合 物 中 加 一 定 量 抓 化 钾的 方 法 解 决 了 其 叮 值 居 高 不 下 的 问 题 , 这 个 方 法违 背 了 科 学 实 验 三 原 则 第 一 , 单 纯 性 原 则 , 考 查 物质 的 属 性 , 应 强 调 其 单 纯 性 。 在 聚 合 物 中 加 抓 化 钾 则其 属 性 被 掩 盖 了 , 分 不 清 伯 仲 。 第 二 , 代 表 性 原 则 , 目前

15、 仅 国 内 生 产 的 页 岩 抑 制 剂 和 具 有 降 滤 失 作 用 的 聚合 物 就 有 种 之 多 而 文 献 只 做 了 种 聚 合物 加 氯 化 钾 的 试 验 , 占 聚 合 物 总 数 多 一点 , 这 种 聚 合 物 是 否 能 完 全 代 表 余 下 的 聚 合 物 、 沥青 类 和 腐 殖 酸 类 只 要 有 一 种 的 值 不 一 致 ,那 么 文 献 的 结 论 就 会 被 推 翻 。 第 三 , 重 复 性 原 则 ,是 科 学 实 验 中 必 须 遵 循 的 原 则 , 尤 其 是 “ 发 现 型 ” 实验 , 更 要 多 次 重 复 , 千 锤 百 炼 。

16、文 献 中 一 次 试 验 便定 值 , 并 以 此 来 说 明 问 题 是 很 不 妥 的 。钻 井 液 与 完 井 液 牛 第 塞 第 期 试 验 中 的 方 差 分 析聚 合 物 中 加 入 氯 化 钾 以 后 , 万 值 降 下 来 了 , 但这 是 谁 的 贡 献 显 然 这 种 结 果 是 加 了 氯 化 钾 后 造 成的 , 但 抓 化 钾 的 影 响 如 何 聚 合 物 的 影 响 如 何 方 差分 析 可 以 回 答 这 个 问 题 。方 差 分 析 是 分 析 试 验 数 据 的 一 种 统 计 方 法 , 它通 过 比 较 各 因 素 产 生 的 方 差 来 判 定 其

17、影 响 程 度 , 对多 因 素 及 其 交 互 作 用 定 量 排 序 。 费 歇 最 早 将 方 差分 析 用 到 农 业 实 验 上 , 现 在 这 种 方 法 已 在 许 多 领 域得 到 应 用 , 如 化 工 生 产 中 配 方 筛 选 和 产 品 质 量 控 制就 用 到 方 差 分 析 。当 试 验 受 三 种 条 件 变 化 制 约 时 , 要 研 究 这 三 种试 验 条 件 及 其 交 互 作 用 对 试 验 结 果 的 影 响 程 度 , 则需 要 用 三 因 素 方 差 分 析 。 文 献 表 内 容 属 典 型 的三 因 素 试 验 , 现 将 其 排 成 表 ,

18、并 设 氯 化 钾 加 量 为 条件 、 聚 合 物 类 型 为 条 件 、 聚 合 物 浓 度 为 条 件 。 通过 方 差 分 析 确 定 对 值 影 响 最 显 著 的 因 素 和 没有 影 响 的 因 素 。 方 差 分 析 结 果 见 表 。表 , 值 三 因 素 方 差 分 析浓 度 聚 合 物 豹 值, , 凡 、 。 凡 。 , 所 以 条 件 的 作 用 、 条 件和 的 交 互 作 用 , 条 件 和 的 交 互 作 用 等 因 素对 该 试 验 结 果 都 无 影 响 。 即 使 降 低 置 信 度 , 取一 , 查 分 布 临 界 值 表 得 一 , 这 时 凡仍 然

19、小 于 临 界 值 还 是 无 影 响 , 即 聚 合 物 对 值 的降 低 无 贡 献 。结 击用 仪 评 价 页 岩 的 水 化 分 散 性 时 , 使 用 中只 要 取 点 多 些 、 回 归 方 程 线 性 显 著 、 数 据 重 现 线 性 较好 , 那 么 , 得 出 的 回 归 方 程 是 能 说 明 问 题 的 。聚 合 物 的 抑 制 能 力 , 包 括 所 有 页 岩 抑 制 剂 的抑 制 能 力 是 否 都 能 用 值 按 统 一 标 准 评 价 , 不 能轻 率 地 下 结 论 , 应 按 科 学 实 验 三 原 则 对 其 逐 一 考 查 。决 不 能 用 数 量 有

20、 限 的 几 个 样 品 来 以 此 类 推 。 因 为 不同 的 处 理 剂 , 成 分 不 同 , 对 万 值 的 贡 献 不 一 样 。仪 是 带 传 感 电 极 的 电 子 秒 表 , 自 身 响 应误 差 很 小 , 误 差 主 要 来 自 实 验 客 体 和 操 作 过 程 中 的小 概 率 事 件 。 所 以 规 范 操 作 步 骤 、 统 一 试 验 标 准 势 在必 行 , 否 则 仪 的 应 用 范 围 将 受 到 限 制 , 甚 至 会由 于 重 现 性 差 、 可 比 性 也 差 而 被 淘 汰 。,月内之 艺 公表 三 因 素 方 差 分 析平 方 和。万 。 峨。

21、沁 ”万 。 , 。 ” 义 。 二 了。 , , , 二 曦 吕自 由 度。 二刀 厂 凡纸 、 。 之班 , 。,均 方。 二 石军 , 。 。 。、 , 汽 。、 。 二凡。 二。 、 二户 飞 丫 。 , 扩 、 。显 著 性不 显 著不 显 著不 显 著查 口 的 分 布 临 界 值 表 得 。 , 。 , 凡 。 因 为 一 。 , 所 以 该试 验 中 氯 化 钾 的 加 入 是 影 响 试 验 结 果 的 最 主 要 原因 , 又 因 为 沐 。 一 一 , 一一 , 所 以 另 外 两 个 影 响 因 素 依 次 为 氯 化 钾 加 量和 聚 合 物 浓 度 的 交 互 作

22、用 及 聚 合 物 浓 度 因 素 。由 于 、 一 二 二 , 、 、 一 , 钻 井 液 与 丸 井 液 年 第 森 第 期参 考 文 献黄 林 基 等 用 仪 评 价 聚 合 物 抑 制 性 实 验 方 法 的 研究 钻 井 液 与 完 井 液 , ,李 健 用 仪 法 评 价 聚 合 物 抑 制 性 时 存 在 的 问 题 钻井 液 与 完 井 液 ,陈 家 鼎 等 概 率 统 计 讲 义 人 民 教 育 出 版 社 , ,徐 同 台 目 前 国 内 外 泥 浆 处 理 剂 品 种 对 比 油 田 化 学 ,费 史 著 王 福 保 译 概 率 论 及 数 理 统 计 上 海 科 学技 术 出 版 社 ,作 者 简 介 李 德 江 , 工 程 师 , 年 生 , 年 毕 业 于式 汉 地 质 学 校 化 学 分 析 专 业 , 年 毕 业 于 中 国 地 质 大 学式 汉 钻 探 工 程 专 业 函 授 班 , 现 在 华 东 石 油 地 质 局 六 普 技 术中 , 工 作 。 地 址 江 苏 省 镇 江 市 丁 卯 桥 邮 政 编 码 。一 , 以一 卜 、 ,记,一。 、详年 月 日 收 稿 一