【正文】 t1。 ? 負截距：噴失量很小，不足以充滿濾紙和儀器排出管。 如果： t1 =； t2 =30分鐘；則： Vf30’ = ’ 123 126 實際關(guān)系 實驗發(fā)現(xiàn)，在直角坐標上的直線存在截距 —— 正截距和負截距。 ?? hk A Pdtdv f120 123 如果一定體積的鉆井液 Vm全部 濾失完，則在 Vm當中，有 Vf的濾液體積從Vm中擠壓出去，剩下 Vc的泥餅體積擠不出去，于是可以得到： Vm = Vf + Vc = Ah + Vf (2) Vc / Vf = R = 常數(shù) (3) 將（ 2）、（ 3）式代入達西公式（ 1）中，得到： (4) 對（ 4）式兩邊積分，得： (5) f2fRVk P AdtdV??cf2f22fVV.k P t2VRtk P AV21????121 124 根據(jù)假設(shè)可知，泥餅中干固體體積等于泥餅體積與泥餅中固相體積分數(shù)的乘積。 P —— 濾失壓力 ,kg/cm2。 119 122 三、鉆井液的靜失水 Static Filtration 1. 靜失水方程 假設(shè)條件 ： ? 泥餅厚度 h 井眼直徑； ? 濾失過程為線性關(guān)系 —— K = C； ? 濾失為恒溫恒壓過程。 118 121 4. 控制失水量原則 ： 五嚴五寬 五嚴 ： 井深、裸眼長、礦化度低、油氣層段、易塌層段。 失水量 —— 適當（并非越小越好）。 ? 泥餅粘附卡鉆。 ? 油氣層內(nèi)粘土水化膨脹使產(chǎn)層滲透率下降，從而損害油氣層。 ? 泥餅厚（無沖蝕作用）。 —— 室內(nèi)：指定靜態(tài)條件下，靜失水儀器測得的失水。 （高滲透率 ? 低滲透率 = C） ? 失水速率大、失水量大。 115 118 ? 動失水 Dynamic Filtration —— 鉆井液循環(huán)時的失水量。 112 115 113 116 3. 井下失水過程 時間 累計失水量 T o T 1 T 2 T 3 T 4 T 5 T 6 V 瞬 V 動 V 靜 h=0 h? h=c h? h? h=c 114 117 ? 瞬時失水 Spurt Loss —— 鉆井液尚未完全形成之前很短時間內(nèi)的失水量。 ? 泥餅 —— 鉆井液濾失過程中留在井壁或者濾膜上的 物質(zhì)。 ? 濾失 —— 鉆井液中只有液相進入地層的現(xiàn)象。 水在泥漿中所呈狀態(tài) 吸附水 結(jié)晶水 自由水 109 112 泥漿的主要功能 攜帶、懸浮巖屑 控制壓力 形成泥餅 破巖、清巖 保護油氣層 傳遞水功率 110 113 泥餅形成示意圖 111 114 2. 失水與造壁的概念 為了防止地層流體進入井內(nèi)，鉆井液液柱的壓力必須大于地層流體的壓力，于是，鉆井液總是趨向于向地層漏失或濾失。 ? 自由水 —— 鉆井液中自由移動的水，分散介質(zhì)。 108 111 一、濾失造壁性的基本概念 1. 水基鉆井液中的水 水基鉆井液 = 固相 +水 +處理劑 鉆井液中的水由三部分組成： ? 結(jié)晶水 （化學結(jié)合水） —— 粘土礦物晶體構(gòu)造的組成部分。 3. 熟悉七個影響因素。 返 回 107 110 第四章 鉆井液的濾失和潤滑性能 本章要求： 1. 掌握三個（瞬、靜、動）失水概念。 ? 流體靜止狀態(tài)下的切應(yīng)力懸浮狀態(tài) 懸浮巖屑（球形）所需靜切力為： τs（ g/cm2) = d(?巖 ?漿 ） /6 τs（ dyn/cm2) = d(?巖 ?） /6漿 由上式可以計算靜止狀態(tài)下，懸浮巖屑顆粒所需要的靜切應(yīng)力。只有當顆粒與流體滿足一定條件時，顆粒才會下沉。但是，巖屑顆粒在鉆井液中的情況卻不同。由上面公式可見鉆井液流變參數(shù)對其影響關(guān)系。 104 107 3. 影響井壁穩(wěn)定 鉆井液流變性對井壁穩(wěn)定的影響主要是指對井壁的沖蝕作用。 ? 平板形層流攜巖原理： 流核直徑： 由上式可見， τ 0 / ? s ?， ? d0 ? ? 鉆井液流速 剖面變平坦 ? 翻轉(zhuǎn)力矩效應(yīng)減小。 ? 層流攜帶巖屑缺陷的實質(zhì)：力矩效應(yīng)。 當 Re ? 3時， Vs = 326800ds2 (? s ? f ) / ? 當 3 Re 300， Vs = (? s ? f ) / (? f ? ) 當 Re 300 時， Vs = [ ds (? s ? f ) / ? f ] 1/2 由此可見，井眼凈化與鉆井液流變性能中的有效粘度 ?緊密相關(guān)。 100 103 舉例 某鉆井液的塑性粘度 ?s為 ，平均鉆速為 6米 /小時，在不改變其它因素時，降低 ?s到 ，則鉆速變化為： Vm2 = 6(32/8)1/2 = 12 米 /小時 鉆速提高 2倍。 97 100 2. 不同流體的流變參數(shù)直讀公式 ? 牛頓流體 Newtonian Fluids： η= ф300 = 1/2 ф600 ? 賓漢塑性流體 Bingham Model ηs =ф600 ф300 η’ =ф600/2 τ0 = ?(ф300 ηs) ? 假塑性體 Power Law Model n = lg(ф600 /ф300) K = /511n ? 卡森流體 Casson Model η?1/2 = ? (ф6001/2 ф3001/2) ()1/2 τc1/2 = ?(6ф1001/2 ф6001/2 ) Pa1/2 98 101 第五節(jié) 鉆井液流變性能與鉆井工程的關(guān)系 鉆井液流變性能與鉆井工程的關(guān)系 主要體現(xiàn)在下列幾個方面 ： ? 影響鉆井速度； ? 影響環(huán)空攜帶巖屑能力； ? 影響井壁穩(wěn)定； ? 影響巖屑和加重物質(zhì)的懸?。? ? 影響井內(nèi)壓力激動； ? 影響鉆進泵壓和排量； ? 影響固井質(zhì)量。 儀器參數(shù) ： R2 R1 R2/R1 h ф k cm cm cm 格 300 386 將儀器參數(shù)代入 γ=πR22n / [ 15 (R22 R12) ] 中，得到： γ= n 利用該式，可以計算出不同轉(zhuǎn)速下的剪切速率。 旋轉(zhuǎn)粘度計原理圖 ? R1 dr R2 R1 R L h 94 97 2. 旋轉(zhuǎn)粘度計基本計算公式 將線速度梯度代入牛頓內(nèi)摩擦定律，并考慮內(nèi)筒外表面切應(yīng)力，可推得以下旋轉(zhuǎn)粘度計的基本公式： τ=M / ( 2πR12h ) γ=2R22? / (R22 R12) = πR22n / [ 15 (R22 R12) ] 式中 ： ? —— 外筒旋轉(zhuǎn)角速度； n —— 外筒每分鐘轉(zhuǎn)速； R1 、 R1 —— 內(nèi)、外筒半徑。 93 96 第四節(jié) 鉆井液流變參數(shù)的確定 一、旋轉(zhuǎn)粘度計原理和基本計算公式 1. 內(nèi)、外筒式旋轉(zhuǎn)粘度計原理 內(nèi)外筒之間充滿被測鉆井液，當外筒旋轉(zhuǎn)時，通過流體的粘性帶動同軸內(nèi)筒轉(zhuǎn)動，使扭力彈簧扭轉(zhuǎn)一定角度至平衡為止，由此反應(yīng)不同流體的剪切應(yīng)力大小。 降 k值方法 （與提 k方法相反） ： 增加惰性固體含量； 稀釋或者除砂； 加入膨潤土。 影響因素 ： 固相含量：固含 ? ? η s ?； 分散度：分散度 ? ? η s ?； 液相粘度：液相粘度 ? ? η s ?； 調(diào)整 η s 的方法 ：根據(jù)影響因素升、降 η s 。 90 93 二、鉆井液的粘度 1. 表觀粘度 (有效粘度、視粘度） 定義 ： η= τ/ γ 意義 ： 鉆井液作層流流動時，表觀粘度等于以下四部分內(nèi)摩擦力的微觀統(tǒng)計 結(jié)果： 固 固顆粒間內(nèi)摩擦阻力； 固 液相分子間內(nèi)摩擦阻力； 液 液分子間內(nèi)摩擦阻力； 固相結(jié)構(gòu) 液相分子間內(nèi)摩擦阻力。 調(diào)整方法 ： ? 升 τ s—— 提高 c、分散度，降低 ?、水化膜厚度 h。 τ 0與 τ s的區(qū)別 ： τ 0為層流流動條件下固體顆粒之間吸引力的量度； τ s為靜止條件下固體顆粒之間吸引力的量度； 89 92 影響因素 （類似于靜切力） ? 單個鏈環(huán)的強度 —— 顆粒間引力 —— ?電位、水化膜厚度 h。 實質(zhì) ：層流流動時，流體內(nèi)部結(jié)構(gòu)一部分被拆散，另一部分重新恢復(fù)。此時，會造成泵壓過高，易壓漏地層。 終切力 =2初切力，屬于良好型觸變體。 ? 降 τ s—— 與上相反。 ? 結(jié)構(gòu)鏈環(huán)數(shù)目 /單位體積（結(jié)構(gòu)密度） —— 顆粒濃度 c、分散度。 ? 鉆井液從靜止到開始塞流流動所需要的最小剪切應(yīng)力。 ? 尋求符合生產(chǎn)實際所需要的鉆井液配方，滿足鉆井工程的需要。 （可通過化學處理改變） 即：化學處理 ?改變體系內(nèi)部結(jié)構(gòu)（膠化性質(zhì)） ?改變流阻 ?改變鉆井液流變性 因此，通過鉆井液流變性變化，可以分析： ? 化學處理劑作用后，鉆井液體系中分散相結(jié)構(gòu)的微觀變化。 流變性 =f(流動阻力） 分散相與介質(zhì)粘附力。 靜置 靜置 攪拌 攪拌 84 87 ? 觸變性的表示和測量 表示原理 ：用流體恢復(fù)內(nèi)部網(wǎng)架結(jié)構(gòu)所需時間和最終的靜切應(yīng)力大小表示。 顯然，凝膠結(jié)構(gòu) = f ( 固含、固相類型、溫度、時間、剪切過程、處理劑類型） 觸變性的兩個特點 ： A. 形成結(jié)構(gòu)到拆散結(jié)構(gòu)，或反之，在等溫情況下是可逆的，可重復(fù)的。 靜止后 ：粒子為了滿足表面靜電飽和，在自由能最小部位自行排列而形成凝膠結(jié)構(gòu)。 ? 膠化定義：等溫情況下，流體狀態(tài)發(fā)生 凝膠 ?溶膠 ?凝膠可逆轉(zhuǎn)變