鉆井液-第3章(鉆井液流變性)(已修改)
2025-02-01 12:46 本頁面
【正文】 重慶科技學院石油工程學院 Drilling Fluids 第 1頁 第三章 鉆井液流變性 Drilling Fluid Rheological Property ——在外力（泵送、攪拌）作用下 ,液體流動和變形的特性。 鉆井液流變性指網(wǎng)架結(jié)構(gòu)變形與流動特性 。包括粘度、切力、剪切稀釋性、觸變性等。 鉆井液流變性對鉆井的影響 : ?攜帶巖屑，保證井底清潔。 ?懸浮巖屑與重晶石 ?機械鉆速 ?井眼規(guī)則和井下安全。 重慶科技學院石油工程學院 Drilling Fluids 第 2頁 167。 31液體流動的特點及其分析 Characteristics and analysis of fluids flow 一、基本概念 : (γ Shear rate)與剪切應(yīng)力 (τ shear stress) )1(scmscmddxV ???沉砂池： 10~20S1 環(huán)空： 50~250S1 鉆具內(nèi)： 100~1000S1 鉆頭噴嘴： 1萬 ~10萬 S1 重慶科技學院石油工程學院 Drilling Fluids 第 3頁 (viscosity)—— 流體流動時具有抵抗剪切變形的物理性質(zhì)。 : —在一定的條件下，剪切應(yīng)力與速梯正比。 τ∝ γ τ=ηγ η=τ／ γ Saa psp .)1( ?? ??? 切力與速梯成正比 η —粘滯系數(shù)簡稱 粘度 重慶科技學院石油工程學院 Drilling Fluids 第 4頁 τ γ ， η′ γ ， 函數(shù)關(guān)系曲線與圖。 重慶科技學院石油工程學院 Drilling Fluids 第 5頁 : (1)根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律： 牛頓液體 和 非牛頓液體 (2)根據(jù)流變曲線特征： 1—塑性液 2—假塑性液 3—牛頓液 4—膨脹液 ? ? ?0 重慶科技學院石油工程學院 Drilling Fluids 第 6頁 6．液體流動類型 :（ NonNewtonion fluid） Static plug transition laminar turbulent flow PL） zone flow(LT) flow 靜止 塞流 層流 紊流 流體流速增加 重慶科技學院石油工程學院 Drilling Fluids 第 7頁 二．鉆井液流動特點及分析 (Newtonion fluid) ① 無結(jié)構(gòu)、均勻質(zhì)點，如油類、清水。 ② 流變曲線為一條過原點直線 ,符合 τ=ηγ 。 ③ τ0 、 γ0 施加很小的切應(yīng)力就發(fā)生流動。 ④ η 為常數(shù) ,不隨 γ 變化 γ=τ/γ=tgα a b τa γ γa γb τb α 重慶科技學院石油工程學院 Drilling Fluids 第 8頁 靜止 塞流 層流 紊流 ? ?s ? (Plastic fluid): (大多數(shù)泥漿 ) ① 存在不流動區(qū)ττ s 、 γ=0 、τ≠0 ② τ s— 靜切力 ：反映靜態(tài)結(jié)構(gòu)強度。 ③ 過渡區(qū) (塞 層 ):結(jié)構(gòu)拆散 ,不能被均勻剪切 . ④ 層流區(qū) (直線段 ) V拆 =V恢 η aη b ⑤ 紊流區(qū) : a b 重慶科技學院石油工程學院 Drilling Fluids 第 9頁 ηa=τa/γa=tgαaηb=τb/γb=tgαb a b τa γ γa γb τb τs 剪切稀釋性 (shear thinning ) — 鉆井液表觀 (視）粘度 （ AV–Apparent viscosity） 隨速梯（流速）增大而降低 的性質(zhì)。 η a、 η b某速梯下的粘度 表觀（視）粘度 。 重慶科技學院石油工程學院 Drilling Fluids 第 10頁 a b τa γ γa γb τb τs 剪切稀釋性 (shear thinning )— 原因 ：在速梯增大時，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)被拆散，結(jié)構(gòu)粘度降低所致。 意義 ：具有剪切稀釋性的鉆井液，在速梯較低時有較大的表觀粘度，有利于懸浮和攜帶巖屑。而在速梯較大時又有較小的表觀粘度，這有利于降低流動阻力，減少功率損耗。 重慶科技學院石油工程學院 Drilling Fluids
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