文档介绍：钻井液的流变性
钻井液的流变性概述
钻井液流变性(Rheological Properties of Drilling Fluids )是指在外力作用下,钻井液发生流动和变形的特性,其中流动是主要的方面。该特性通常用钻井液的流变曲线和塑性粘度(Plastic Viscosity)、动切力(Yield Point)、静切力(Gel Strength)、表观粘度(Apparent Viscosity)等流变参数来进行描述的。
钻井液的流变性概述
钻井液流变性是钻井液的一项基本性能,它在解决下列钻井问题是起着十分重要的作用:
(1)携带岩屑,保证井底和井眼的清洁;
(2)悬浮岩屑;
(3)提高机械钻速;
(4)保持井眼的规则和保证井下安全。
内容概要
钻井液的流变性对钻井工作的影响
流变类型与流变参数
不同钻井液流型的形成机理分析
钻井液流变性的测量
钻井液的流变性对钻井工作的影响
钻井液的流变性对钻井工作的影响主要体现在悬碴、护壁、减阻、提高钻速和冷却钻具5个方面。
动画演示1--悬碴、护壁
动画演示2--提高钻速
钻井液的流变性对钻井工作的影响
钻井液的主要功能之一就是清洗井底并将岩屑携带到地面上来。钻井液清洗井眼的能力除取决于循环系统的水力参数外,还取决于钻井液的性能,特别是其中的流变性能。岩屑的清除分两个过程,一是岩屑被冲离井底,二是岩屑从环形间隙被携带到地面。
钻井液的流变性对钻井工作的影响
对于破碎的不稳定井壁,利用较粘稠的泥浆还可以起到较好的粘结护壁作用。絮流液流对井壁有较强的冲蚀作用,容易引起易塌地层垮塌,不利于井壁稳定。其原因是絮流时液流质点的运动方向是絮乱的和无规则的,而且流速高,具有较大的动能。因此,在钻井液循环时,一般应保持在层流状态,尽量避免出现絮流。对于非牛顿流体,一般采用综合雷诺数Re来判别流态。将钻井液按塑性流体考虑,当Re>2000时为絮流。如果按Re=2000,即可推导出临界返速的公式。
钻井液的流变性对钻井工作的影响
但是,泥浆的粘稠性大又有不利的方面:
使井底碎岩效率降低,这种影响主要表现在钻头喷嘴处的絮流流动阻力对钻速的影响。钻井液粘度越大,絮流流动阻力越大,从而降低了钻头在井底的碎岩效率。
增加泥浆循环的流动阻力;
增大对井壁的液压力激动破坏。井内液柱压力是指在起下钻和钻进过程中,由于钻柱上下运动、泥浆泵开动等原因,使得井内液柱压力发生突然变化(升高或降低),给井内增加一个附加压力(正值或负值)的现象。
流变类型与流变参数
4种流型,9个流变参数
1、牛顿流体(绝对粘度)
2、宾汉流体(静切力、动切力、塑性粘度、表观粘度)
3、幂律流体(流性指数、稠度指数)
4、卡森流体(极限高剪粘度、卡森动切力)
1、牛顿流体
牛顿方程:
式中:——单位面积上的内摩擦力,或称为剪切应力,Pa; -剪切速率或流速梯度,s-1; ——牛顿粘度或称为动力粘度,Pa·s,(1Pa·s=1000cP=1000mPa·s)。