【正文】 進(jìn)速度和增大泵排量。 2022/2/16 35 （ ）密度調(diào)節(jié)計算公式 1）增加密度： 原泥漿體積 加重劑密度 （欲達(dá)密度 － 原密度） 加重劑用量 = （ 加重劑密度 － 欲達(dá)密度 ） 2）用水降低密度： 原泥漿體積 （原密度 － 欲達(dá)密度） 用水量 = （ 欲達(dá)密度 － 水的密度 ） （注意單位的統(tǒng)一） 2022/2/16 36 （ ）鉆井液流動性 1）流動性能用以下術(shù)語描述； 表觀粘度 AV， cp； 塑性粘度 PV， cp； 屈服值（動切力） YP， lb/100ft2； 靜切力（初切、終切） Gels， lb/100ft2； 馬氏漏斗粘度 FV， s/qt； 動 /塑比 YP/PV， lb/100ft2/cp或 Pa/； 流型指數(shù) n值； 稠度系數(shù) K值； 2）這些性能描述鉆井液在循環(huán)系統(tǒng)中的預(yù)期狀態(tài)，粘度反映流動阻力的大小，切力反映結(jié)構(gòu)強度的大小，流型系數(shù)反映流變狀態(tài)； 3）流變學(xué)是研究物體流動和變形的科學(xué)；明白在鉆井液術(shù)語中流變學(xué)意味著什么極為重要； 5）鉆井液的流動性嚴(yán)重地影響鉆井作業(yè)： 井眼清潔問題 /重晶石的懸浮 /循環(huán)壓力損失 /抽汲 壓力與沖擊波動壓力 /在地面除氣和鉆屑問題 /經(jīng)濟性 / 鉆進(jìn)速度 /井眼穩(wěn)定性 /井眼沖蝕問題 /泥漿漏失問題； 6）鉆井液的流變性能受制于組分和環(huán)境因素。 2022/2/16 37 （ ）影響鉆井液的流動性的因素 1）鉆井液的成分 液體部分（電解質(zhì)種類、濃度；聚合物種類和濃度） 惰性固體顆粒（濃度和細(xì)度） 活性固體顆粒（種類、濃度和細(xì)度） 2）環(huán)境因素 溫度 剪切速率 壓力（特別是油） 2022/2/16 38 （ ）鉆井液的液體部分影響流動性 1）溶解的鹽一般增大粘度； 2）增加溫度降低粘度； 3）剪切速率一般不影響液相粘度； 4）增大壓力不明顯影響水的粘度，但明顯影響油的粘度。 2022/2/16 39 （ ）鉆井液的惰性固相影響流動性 1）惰性固相體積百分含量的增加會使粘度按指數(shù)律增大； 2）全部固體顆粒在非常高剪切速率下傾向于表現(xiàn)為惰性固體顆粒的作用； 3）長度比寬度大得多的固相顆粒（如聚合物、某些粘土、石棉）會使液流體表現(xiàn)出剪切稀釋性能。 2022/2/16 40 （ ）鉆井液的活性固相影響流動性 1）活性固相的交聯(lián)（絮凝）會引起低剪切速率粘度、屈服值和切力的增大； 2）增加溫度會促進(jìn)交聯(lián)作用； 3）木質(zhì)素磺酸鹽阻止交聯(lián)和降低低剪切速率粘度、屈服值和切力。 2022/2/16 41 （ ）鉆井液的溫度影響流動性 1）溫度升高一般會增大粘土晶體片的分散； 2）溫度升高有時會增大粘度片的絮凝； 2022/2/16 42 （ ）流變性能 鉆井液流變性是指它的流動和變形特性，通常用鉆井液流變曲線、粘度 (包括漏斗粘度、表觀粘度、塑性粘度 )、切力 (包括動切力與靜切力 )、動塑比等參數(shù)來表示。 2022/2/16 43 ()流體流動的基本概念 液體和固體重要區(qū)別之一是流體具有流動性 ,只要加很小的力就能使液體發(fā)生變形 。力作用時間長 ,變形就大 . 2022/2/16 44 剪切速率 (Shear Rate) 統(tǒng)一名稱 ： 速梯、剪率、切變率 。 常用符號 ： γ、 D、 dv/dx、 dv/dr 定 義 ： γ= dv/dr = 垂直于流動方向上單位距離內(nèi)的流速增量。 意 義 ： dv/dr 增大，液流各層間的速度變化大；反之則小。 單 位 ： γ = 速度 /距離 = cm/s/cm = 1/s = s1 鉆井液循環(huán)系統(tǒng)中各部位剪切速率范圍為 : 沉砂罐處： 10~20s1 環(huán)形空間： 50~250s1 鉆桿內(nèi)部： 100~1000s1 鉆頭水眼： 1000~7000s1 2022/2/16 45 剪切應(yīng)力 Shear Stress 統(tǒng)一名稱 ： 剪應(yīng)力、切應(yīng)力 。 常用符號 ： τ 定 義 ： τ= F/A = 液層單位面積上的剪切力。 意 義 ： τ 越大，液流各層所受的作用力越大； 反之，越小。 單 位 ： τ= F/A = dyn/cm2； Pa。 1Pa = 10dyn/cm2 2022/2/16 46 （ ）粘切過大的不利影響 1）流動阻力大，能量消耗高； 2）鉆速慢； 3）凈化不良（除氣除砂不良）； 4）易泥包； 5）壓力激動大； 6）易引起卡、噴、漏、塌等事故； 7）易氣侵，影響氣測； 2022/2/16 47 （ ）粘切過低的不利影響 1）洗井不良，井眼凈化差，易引起井下事故； 2）沖刷井壁，加劇井塌； 3）巖屑過細(xì)影響錄井。 2022/2/16 48 （ ）流動性基本認(rèn)識 1）泥漿在循環(huán)系統(tǒng)的不同地點流動狀態(tài)是不同的： 在鉆柱內(nèi)和鉆頭水眼處流動很快，是紊流 在鉆柱和井筒之間的環(huán)形空間流動可能是絮流或?qū)恿?，?jīng)常為層流； 2）為了確定在不同流動速度下的流動狀態(tài)，需要研究在循環(huán)系統(tǒng)的這一地點流動速度下的剪切應(yīng)力 剪切速率關(guān)系； 3）流體可以分為牛頓流體或非牛頓流體； 4）牛頓流體（如純水和礦物油）的粘度不受剪切速率的影響（在鉆頭水眼處和在環(huán)形空間都是一樣的）； 5）不具有恒定的粘度的流體稱為非牛頓流體，幾乎所有泥漿都是非牛頓流體； 馬氏漏斗粘度 2022/2/16 49 （ ）流動性基本認(rèn)識 1)非牛頓流體的粘度不但是流體而且是其剪切速率的函數(shù)； 2）非牛頓流體的粘度可以由如下確定： 剪切應(yīng)力 /剪切速率 由此計算的粘度是隨剪切速率的改變而改變的； 3）通常表觀粘度是指在旋轉(zhuǎn)粘度計轉(zhuǎn)速為 600RPM時的剪切速率下的粘度； 2022/2/16 50 （ ）塑性粘度 1）塑性粘度是反映在高剪切速率下泥漿的粘度； 2）塑性粘度是由機械摩擦引起的對流動的阻力； 2）這阻力由以下方式產(chǎn)生： 鉆井液內(nèi)固相之間的運動； 固相與液相之間的運動； 液相本身的剪切。 3）塑性粘度主要取決于固相的濃度、顆粒大小和形狀、固相的類型和液相的粘度； 4）塑性粘度的控制主要用固相清除和沖稀；塑性粘度可以通過如下方法改變： 加水稀釋 /泥漿轉(zhuǎn)動篩除固相 /除砂器除固相 /除泥器除泥 /離心機除粘土顆粒； 5）塑性粘度計算 PV（ )= Ф600 Φ300 。 2022/2/16 51 （ ）屈服值 1）屈服值反映在低剪切速率下固體顆粒之間的吸引力； 2）屈服值是鉆井液內(nèi)的電化學(xué)力，即吸引力引起 的流動阻力；這個吸引力是在動態(tài)即流動狀態(tài)下測量； 3）屈服值取決于： 固相顆粒的類型和表面性質(zhì)； 固相的體積濃度與分散情況； 固相所在的液相中電解質(zhì)的類型和它的濃度； 污染的程度； 溫度； 反絮凝劑的濃度； 4）高屈服值由以下引起： 固相體積濃度的增加；固相顆粒密集堆積增大化學(xué)力；水化 性地層粘土；鉆屑粘土活性固相進(jìn)入鉆井液體系中；過分使 用商品粘土；溶解的污染物如鹽、水泥、石膏引起絮凝；化 學(xué)藥品處理不當(dāng)。 5）屈服值的控制主要使用反絮凝劑。 提高屈服值：活性固相的絮凝 /泥漿受到污染 /惰性固相濃度很大； 降低屈服值：加化學(xué)反絮凝劑 /處理好污染 /調(diào)整堿度 /調(diào)整 pH值 /加 水沖稀 。 2022/2/16 52 （ ）靜切力 1）靜切力表示液體開始流動所需要的剪切應(yīng)力； 2）靜切力（膠凝）反映靜止?fàn)顟B(tài)下固體顆粒之間的吸引力； 3）當(dāng)帶電固體顆粒連接在一起形成剛性的結(jié)構(gòu)時 就產(chǎn)生靜切力； 4）靜切力在靜止即非流動狀態(tài)下測量 ,分為初切 （靜止 10秒鐘）和終切（靜止 10分鐘）； 5）初切與終切一起反映了膠凝程度在靜止?fàn)顟B(tài)下變稠趨向，一般可分為增強型（初切低而終切高）和脆性型（初切高而終切稍微增高）； 5）靜切力主要用反絮凝劑控制； 6）凝膠強度（靜切力）由如下因素而定： 泥漿中的粘土反絮凝劑 /固體顆粒的數(shù)量及類型 /污染的程度 /溫度。 2022/2/16 53 （ ）靜切力類型 1）增強型（初切低而終切高） 特點：開始循環(huán)泥漿時要求增加泵壓 原因：反絮凝劑（化學(xué)處理劑）不足 活性固相（粘土）濃度太大； 2）脆性型（初切高而終切稍微增高） 特點：較低泵壓就能恢復(fù)循環(huán)泥漿 原因：泥漿受污染 鹽水泥漿 非分散性泥漿； 3）一般范圍：初切 05lb/100ft2；終切 530lb/100ft2 2022/2/16 54 （ ） 表觀粘度 1）通常表觀粘度是指在旋轉(zhuǎn)粘度計轉(zhuǎn)速為 600RPM時的剪切速率下的粘度： 表觀粘度 (cp): AV=Ф600/2 ； 2）利用表觀粘度難于確定泥漿流動性能變動的原因； 3）漏斗粘度也是一種表觀粘度； 2022/2/16 55 （ ）動塑比 1）在環(huán)形空間，流動剖面平板化的程度（流核直徑的大?。┡c動塑比及上返速度有關(guān)； 2）動塑比值越大，平板化程度越大；動塑比值過小會導(dǎo)致尖峰型層流； 3）對于絮凝的泥漿： YP/PV 可以最大為 3/1； 4）對于反絮凝的（分散的）泥漿： YP/PV可以最小為 。 5）減小 n值如同提高動塑比，也可使環(huán)空液流轉(zhuǎn)變?yōu)槠桨鍖恿鳎? 6）一般情況下，比較適宜的范圍是： 動塑比控制在 （ Pa/) 或動塑比控制在 （ lb/100ft2/cp） 或 n值保持在 。 2022/2/16 56 （ ）平板型層流的優(yōu)點 1）可使選用環(huán)空返速較低的泥漿（如：)有效地攜帶巖屑，因而泵壓可較低又能降低壓力損失，使水力功率得到充分利用； 2）解決了低粘度泥漿的有效攜帶巖屑的問題，只要保證動塑比較高，再加上有一定的環(huán)空返速，就能有效攜帶巖屑，保持井眼清潔； 3）避免紊流對井壁的沖刷，有利于保持井壁穩(wěn)定。 2022/2/16 57 （ ）使動塑比達(dá)到要求范圍的措施 1）選用 XC生物聚合物、 HEC、 PHP、 FA367等高分子聚合物為主要處理劑并保持足夠的濃度； 2）有效地使用固控設(shè)備除去無用固相，降低固體顆粒濃度； 3）在保證泥漿性能穩(wěn)定的情況下，適當(dāng)加入石灰、石膏、氯化鈣或食鹽等電解質(zhì)，以增強固體顆粒形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的能力； 4）如果環(huán)空液流處于紊流狀態(tài)，則應(yīng)先考慮降低環(huán)空返速或同時提高粘度、切力，使泥漿轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鳡顟B(tài)，然后再控制動塑比以達(dá)到平板型層流。 2022/2/16 58 （ ）漏斗粘度 1）馬氏漏斗粘度計是測定從馬氏漏斗下端出口流出 1夸脫泥漿所需要的秒數(shù)（有時也測定流出 1000ml泥漿所需要的秒數(shù)，必須注明）； 2）漏斗粘度計只用于監(jiān)測泥漿粘度變化的趨勢，是否在預(yù)定設(shè)計范圍的一種簡便儀器；直觀反映泥漿可泵送的情況； 3）不能用于確定泥漿的剪切應(yīng)力 剪切速率關(guān)系，無法與其他流變參數(shù)進(jìn)行換算； 4）不能用于確定粘度波動變化的原因，也不能作為泥漿處理的依據(jù)； 5）泥漿在測定時間內(nèi)的流出速度是變化著的，先快后慢； 6）漏斗粘度受溫度、密度、固體大顆粒