鉆井液的流變性(已修改)
2025-08-13 15:24 本頁(yè)面
【正文】 鉆井液的流變性 烏效鳴 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院勘基系 2022年 鉆井液的流變性 概述 ? 鉆井液流變性（ Rheological Properties of Drilling Fluids ）是指在外力作用下，鉆井液發(fā)生流動(dòng)和變形的特性，其中流動(dòng)是主要的方面。該特性通常用鉆井液的流變曲線和塑性粘度（ Plastic Viscosity）、動(dòng)切力（ Yield Point）、靜切力（ Gel Strength）、表觀粘度（ Apparent Viscosity）等流變參數(shù)來(lái)進(jìn)行描述的。 鉆井液的流變性 概述 鉆井液流變性是鉆井液的一項(xiàng)基本性能，它在解決下列鉆井問(wèn)題是起著十分重要的作用： ? （ 1）攜帶巖屑，保證井底和井眼的清潔； ? （ 2）懸浮巖屑； ? （ 3）提高機(jī)械鉆速； ? （ 4）保持井眼的規(guī)則和保證井下安全。 內(nèi)容概要 ? 鉆井液的流變性對(duì)鉆井工作的影響 ? 流變類型與流變參數(shù) ? 不同鉆井液流型的形成機(jī)理分析 ? 鉆井液流變性的測(cè)量 鉆井液的流變性對(duì)鉆井工作的影響 ?鉆井液的流變性對(duì)鉆井工作的影響主要體現(xiàn)在懸碴、護(hù)壁、減阻、提高鉆速和冷卻鉆具 5個(gè)方面。 動(dòng)畫演示 1－－ 懸碴、護(hù)壁 動(dòng)畫演示 2－－ 提高鉆速 鉆井液的流變性對(duì)鉆井工作的影響 ? 鉆井液的主要功能之一就是清洗井底并將巖屑攜帶到地面上來(lái) 。 鉆井液清洗井眼的能力除取決于循環(huán)系統(tǒng)的水力參數(shù)外 ， 還取決于鉆井液的性能 ， 特別是其中的流變性能 。 巖屑的清除分兩個(gè)過(guò)程 ， 一是巖屑被沖離井底 ， 二是巖屑從環(huán)形間隙被攜帶到地面 。 鉆井液的流變性對(duì)鉆井工作的影響 ? 對(duì)于破碎的不穩(wěn)定井壁 ， 利用較粘稠的泥漿還可以起到較好的粘結(jié)護(hù)壁作用 。 絮流液流對(duì)井壁有較強(qiáng)的沖蝕作用 ， 容易引起易塌地層垮塌 ，不利于井壁穩(wěn)定 。 其原因是絮流時(shí)液流質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向是絮亂的和無(wú)規(guī)則的 ， 而且流速高 ，具有較大的動(dòng)能 。 因此 ， 在鉆井液循環(huán)時(shí) ， 一般應(yīng)保持在層流狀態(tài) ， 盡量避免出現(xiàn)絮流 。 對(duì)于非牛頓流體 ， 一般采用綜合雷諾數(shù) Re來(lái)判別流態(tài) 。 將鉆井液按塑性流體考慮 ， 當(dāng) Re2022時(shí)為絮流 。 如果按 Re＝ 2022， 即可推導(dǎo)出臨界返速的公式 。 鉆井液的流變性對(duì)鉆井工作的影響 但是 ， 泥漿的粘稠性大又有不利的方面： ? 使井底碎巖效率降低 ， 這種影響主要表現(xiàn)在鉆頭噴嘴處的絮流流動(dòng)阻力對(duì)鉆速的影響 。 鉆井液粘度越大 ， 絮流流動(dòng)阻力越大 ， 從而降低了鉆頭在井底的碎巖效率 。 ? 增加 泥漿循環(huán)的流動(dòng) 阻力 ； ? 增大 對(duì)井壁的 液壓力激動(dòng)破壞 。井內(nèi)液柱壓力是指在起下鉆和鉆進(jìn)過(guò)程中，由于鉆柱上下運(yùn)動(dòng)、泥漿泵開動(dòng)等原因，使得井內(nèi)液柱壓力發(fā)生突然變化（升高或降低），給井內(nèi)增加一個(gè)附加壓力（正值或負(fù)值）的現(xiàn)象。 流變類型與流變參數(shù) 4種流型， 9個(gè)流變參數(shù) 牛頓流體 （絕對(duì)粘度） 賓漢流體 （靜切力、動(dòng)切力、塑性粘度、表觀粘度） 冪律流體 （流性指數(shù)、稠度指數(shù)） 卡森流體 （極限高剪粘度、卡森動(dòng)切力） 牛頓流體 ??? ???牛頓方程： 式中： —— 單位面積上的內(nèi)摩擦力 ， 或稱為剪切應(yīng)力 ， Pa； －剪切速率或流速梯度 ， s1； —— 牛頓粘度或稱為動(dòng)力粘度 ，Pas,(1Pas=100
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