钻井液流变性—窦建宇.ppt

钻井液流变性 窦建宇渤海钻探第五钻井分公司 泥浆80多秒了 降不下来 怎么办 钻井液流变性 钻井液流变性是指在外力作用下 钻井液发生流动和变形的特性 其中流动性是主要的方面 该特性通常是用钻井液的流变曲线和塑性粘度 动切力 静切力 表观粘度等流变参数来进行描述的 一 漏斗粘度二 表观粘度三 塑性粘度四 动切力五 动塑比六 切力七 流性指数八 稠度系数 直观反映钻井液粘度的大小不能进行数学处理 无法与其它流变参数进行换算判别在钻井作业期间各个阶段粘度的变化趋势 不能作为钻井液处理的依据 一定量的钻井液流经特定体积的漏斗所需要的时间 单位是S 一 漏斗粘度 二 表观粘度 有效粘度 它是在某一剪切速率下 剪切应力与剪切速率的比值 单位为mPa s表观粘度等于塑性粘度与由动切力和剪切速率所决定的那部分粘度之和 是流体流动过程中所表现出的总粘度 表观粘度随着剪切速率的增加而降低的特性称为剪切稀释性 表观粘度随剪切速率增加而降低的幅度越大 则认为剪切稀释性越强 三 塑性粘度 塑性粘度是指钻井液在流动时 流体分子与液体分子之间 液体分子与固体颗粒之间 以及固体颗粒与固体颗粒之间的内摩擦力的总和 单位是mPa s 不随剪切速率的变化而变化的 三 塑性粘度 固相含量粘土的分散程度高分子聚合物处理剂 影响因素 三 塑性粘度 降低塑性粘度的方法 通过合理使用固控设备 加水稀释或化学絮凝等方法 尽量减少固相含量 提高塑性粘度的方法 加入低造浆率粘土 重晶石 无机电解质 混入原油或适当提高PH值等 增加聚合物处理剂的浓度使钻井液的液相粘度提高 四 动切力 动切力 屈服值 是塑性流体流变曲线中直线段在切应力轴上的截距 剪切速率 剪切应力 塑性流体 0 反映在层流状态下粘土颗粒之间及高聚物分子之间的相互作用力 形成空间网状结构之力 的大小 四 动切力 粘土矿物电解质降粘剂 影响因素 降低动切力的方法 最有效的方法是适量加入降粘剂 也称稀释剂 以拆散钻井液中已形成的网架结构 如果是因Ca2 Mg2 等污染引起的切力 动切力升高 则可用沉淀方法除去这些离子 此外 用清水或稀浆稀释也可起到降低切力 动切力的作用 提高动切力的方法 可加入预水化膨润土浆 或增大高分子聚合物的加量 对于钙处理钻井液或盐水钻井液 可通过适当增加Ca2 Mg2 的浓度来达到提高切力 动切力的目的 四 动切力 五 动塑比 钻井液的动切力与塑性粘度的比值称为动塑比 动塑比剪切稀释性的强弱 为了能够在高剪率下有效地破岩和在低剪率下有效地携带岩屑 要求钻井液具有较高的动塑比 根据现场经验和平板型层流流核直径的有关计算 一般情况下将动塑比控制在0 36 0 48Pa mPa s是比较适宜的 动切力和塑性粘度都是反映钻井液在层流流动时的流变参数 所以通过控制动塑比使环空液流处于平板型层流的方法只适用于层流状态 如果环空液流处于紊流状态时 则应首先考虑通过降低环空返速或同时提高粘度 切力 使钻井液从紊流状态转变为层流状态 然后再考虑如何通过控制动塑比使其转变为平板型层流 五 动塑比 提高动塑比的目的主要是为了解决岩屑转动问题 同时可增强钻井液的剪切稀释性能 但如果遇到井下情况比较复杂或出现井塌时 还是需要适当提高钻井液的有效粘度并加大排量 只有这样才能有效地降低岩屑滑落速度 提高钻井液环空返速 从而提高岩屑的净上升速度 钻井液在静止状态下形成空间网状结构的强弱 其物理意义是 当钻井液静止时 破坏钻井液内部单位面积上的结构所需的剪切力 单位是Pa 静切力 六 切力 初切力 是指钻井液静止10s时所测得的静切力终切力 是指钻井液静止10min时所测得的静切力 初切力与终切力的差值触变性 终切力 最终切力 六 切力 钻井液静切力的影响因素和调整方法与动切力相同 六 切力 七 流性指数 流性指数n 是钻井液结构力的一种表示 也是钻井液触变性或剪切稀释特性强弱的表示 一般情况下 降低n值有利于携带岩屑 清洁井眼 降低n值最常用的方法是加入聚合物等流性改进剂 或在盐水钻井液中添加预水化膨润土 适当增加无机盐的含量也可起到降低n值的效果 但这样往往会对钻井液的稳定性造成一定的影响 通过增加膨润土含量和矿化度来降低n值 一般来讲并不是最好的方法 而应优先考虑选用适合于本体系的聚合物处理剂来达到降低n值的目的 八 稠度系数 稠度系数K 钻井液的稠度系数 表示流体的可泵性和直观流动性 反映钻井液的稠 稀程度 可以认为它是钻井液的表观粘度 降低K值最有效的方法是通过加强固相控制或加水稀释以降低钻井液中的固相含量