鉆井液流變性概述

1、- 1 -鉆井液流變性概述 鉆井液流變性概述摘要： 摘要：鉆井液在石油鉆井中起著十分重要的作用，深入研究鉆井液的性能，對(duì)油氣井鉆井液流變參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和有效調(diào)控是鉆井液工藝技術(shù)有十分重要的指導(dǎo)意義。根據(jù) API 推薦的鉆井液性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，鉆井液的常規(guī)性能包括：密度、漏斗粘度、塑性粘度、動(dòng)切力、靜切力、API 濾失量、HTHP 濾失量、PH 值、堿度、含砂量、固相含量、膨潤(rùn)土含量和濾液中的各種離子的質(zhì)量濃度等。本文主要對(duì)鉆井液的流變性進(jìn)行

2、綜述，包括鉆井液的流型及流變參數(shù)、鉆井液流變性與攜巖原理及井壁穩(wěn)定性的關(guān)系。關(guān)鍵詞： 關(guān)鍵詞：鉆井液 流變性 流型 攜巖原理 一．鉆井液在石油鉆井中的作用 一．鉆井液在石油鉆井中的作用（1）從井底清除巖屑（2）冷卻和潤(rùn)滑鉆頭及鉆柱（3）造壁功能（4）控制地層壓力（5）循環(huán)停止時(shí)懸浮巖屑和加重材料，防止下沉（6）從所鉆地層獲得資料（7）傳遞水力功率二．鉆井液的類(lèi)型 二．鉆井液的類(lèi)型分散鉆井液 鈣處理鉆井液 鹽水鉆井液 飽和鹽水鉆井

3、液 聚合物鉆井液 甲基聚合物鉆井液 合成基鉆井液 氣體型鉆井液 保護(hù)油氣層的鉆井液 三．鉆井液的流變性 三．鉆井液的流變性鉆井液的流變性是指在外力作用下，鉆井液發(fā)生流動(dòng)和變形的特性。流體分為牛頓型流體和非牛頓型流體，非牛頓型流體又分為塑性流體、假塑性流體、膨脹性流體。現(xiàn)場(chǎng)使用鉆井液多為塑性、假塑性流體。1．牛頓流體 ．牛頓流體通常將剪切應(yīng)力與剪切速率的關(guān)系遵守牛頓內(nèi)摩擦定律的流體，稱(chēng)為牛頓流體。 流變方程：dvdx ? ? ?流變曲線(xiàn)：

4、- 3 -環(huán)空流態(tài)和鉆井液稀釋特性。2、指導(dǎo)鉆井液流變性質(zhì)的調(diào)整。鉆井液粘度過(guò)高粘度是由結(jié)構(gòu)粘度還是塑性粘度引起的，便于調(diào)整。影響塑性粘度的因素主要有：1）鉆井液中的固相含量。這是影響塑性粘度的主要因索。一般情況下，隨著鉆井液固體顆粒逐漸增多，顆粒的總表面積不斷增大，所以顆粒間的內(nèi)摩擦力也會(huì)隨之面增加。 愛(ài)因斯坦粘度公式 0 0 ?? ? ? a ? ?2）鉆井液中粘土的分散程度。當(dāng)粘土含量相同時(shí)，其分散度愈高，塑性粘度愈大。3）

5、高分子聚合物處理劑。鉆井液中加入高分子聚合物處理劑會(huì)提高液相粘度，從而使塑性粘度增大。顯然，其濃度愈高，塑性粘度愈高；相對(duì)分子質(zhì)量愈大，塑性粘度愈高。影響動(dòng)切力的因素主要有：1）粘土礦物的類(lèi)型和濃度：蒙脫石、伊利石、高嶺石。2）電解質(zhì)：在鉆井過(guò)程中無(wú)機(jī)電解質(zhì)的侵入均會(huì)引起鉆井液絮凝程度增加，從而動(dòng)切力也增加。3）降粘劑：大多數(shù)降粘劑都是吸附在粘土端面，使其帶有一定的負(fù)電荷，拆散網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，從而降低動(dòng)切力。 賓漢流變模式參數(shù)調(diào)整：1）降低

6、塑性粘度：通過(guò)合理使用固控設(shè)備、加水稀釋或化學(xué)絮凝等方法，盡量減少固相含量。2）提高塑性粘度：應(yīng)用低造漿粘土配漿，加入加重劑、混油、提高 PH 值、加入高分子聚合物等3）降低動(dòng)切力：最有效的方法加入降粘劑，若由鈣鎂離子侵入，可加入沉淀劑，除去鈣鎂離子。4）提高動(dòng)切力： 可加入預(yù)水化膨潤(rùn)土漿，或增大高分聚合物的加量。對(duì)于鈣處理鉆井液或鹽水鉆井液，可通過(guò)適當(dāng)增加鈣鈉離子濃度。（2）假塑性流體和膨脹性流體( )n dv k dx ? ?n:

7、表現(xiàn)出流體非牛頓性程度。一般小于 1，為無(wú)因次量。鉆井液設(shè)計(jì)中經(jīng)常要確定較合理的范圍，一般希望由較低的 n 值，在 0.7—0.4 之間，使其具有較好的稀釋性能。K(稠度系數(shù))：反映鉆井液的可泵性以及攜巖性。對(duì)于鉆井液，若 K 值過(guò)大，將造成重新開(kāi)泵困難。若 K 值過(guò)小，又將對(duì)攜巖不利。因此，鉆井液的值應(yīng)保持在一個(gè)合適的范圍內(nèi)。假塑性流體：n1，雖剪切速率的增加而變稠。n：流性指數(shù)，表示假塑性流體在一定流速范圍內(nèi)的非牛頓性程度。k：稠度