鉆井液的流變性鉆井液的流變性1鉆井液的流變性概述鉆井液流變性(RheologicalPropertiesofDrillingFluids)是指在外力作用下,鈷井液發(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(PlasticⅤIscosIty)、動(dòng)切力(Yieldpoint)、靜切力(GelStrength)表觀粘度(Apparentviscosity)等流變參數(shù)來進(jìn)行描述的。鉆井液的流變性概述2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)則和保證井下安全鉆井液的流變性概述3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?jī)?nèi)容概要4鉆井液的流變性對(duì)鉆井工作的影響●鈷井液的流變性對(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—一懸碴、護(hù)壁動(dòng)畫演示2一提高鉆速鉆井液的流變性對(duì)鉆井工作的影響5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。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6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),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來判別流態(tài)。將鉆井液按塑性流體考慮,當(dāng)Re>2000付為絮流。如果按Re=2000,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7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。鉆井液的流變性對(duì)鉆井工作的影響8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)2、賓漢流體(靜切力、動(dòng)切力、塑性粘度、表觀粘度)3、冪律流體(流性指數(shù)、稠度指數(shù))4、卡森流體(極限高剪粘度、卡森動(dòng)切力)流變類型與流變參數(shù)91、牛頓流體牛頓方程t=7.y式中:τ—單位面積上的內(nèi)摩擦力,或稱為剪切應(yīng)力,Pa;y一剪切速率或流速梯度7牛頓粘度或稱為動(dòng)力粘度,Pas,(lPa·s=1000cP=1000mPa·s)1、牛頓流體10鉆井液的流變性課件11鉆井液的流變性課件12鉆井液的流變性課件13鉆井液的流變性課件14鉆井液的流變性課件15鉆井液的流變性課件16鉆井液的流變性課件17鉆井液的流變性課件18鉆井液的流變性課件19鉆井液的流變性課件20鉆井液的流變性課件21鉆井液的流變性課件22鉆井液的流變性課件23鉆井液的流變性課件24鉆井液的流變性課件25鉆井液的流變性課件26鉆井液的流變性課件27鉆井液的流變性課件28鉆井液的流變性課件29鉆井液的流變性課件30鉆井液的流變性課件31鉆井液的流變性課件32鉆井液的流變性課件33鉆井液的流變性課件34鉆井液的流變性課件35鉆井液的流變性課件36鉆井液的流變性課件37鉆井液的流變性課件38鉆井液的流變性課件39鉆井液的流變性課件40鉆井液的流變性課件41鉆井液的流變性鉆井液的流變性42鉆井液的流變性概述鉆井液流變性(RheologicalPropertiesofDrillingFluids)是指在外力作用下,鈷井液發(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(PlasticⅤIscosIty)、動(dòng)切力(Yieldpoint)、靜切力(GelStrength)表觀粘度(Apparentviscosity)等流變參數(shù)來進(jìn)行描述的。鉆井液的流變性概述43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)則和保證井下安全鉆井液的流變性概述44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?jī)?nèi)容概要45鉆井液的流變性對(duì)鉆井工作的影響●鈷井液的流變性對(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—一懸碴、護(hù)壁動(dòng)畫演示2一提高鉆速鉆井液的流變性對(duì)鉆井工作的影響46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。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47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),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來判別流態(tài)。將鉆井液按塑性流體考慮,當(dāng)Re>2000付為絮流。如果按Re=2000,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48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。鉆井液的流變性對(duì)鉆井工作的影響49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)2、賓漢流體(靜切力、動(dòng)切力、塑性粘度、表觀粘度)3、冪律流體(流性指數(shù)、稠度指數(shù))4、卡森流體(極限高剪粘度、卡森動(dòng)切力)流變類型與流變參數(shù)501、牛頓流體牛頓方程t=7.y式中:τ—單位面積上的內(nèi)摩擦力,或稱為剪切應(yīng)力,Pa;y一剪切速率或流速梯度7牛頓粘度或稱為動(dòng)力粘度,Pas,(lPa·s=1000cP=1000mPa·s)1、牛頓流體51鉆井液的流變性課件52鉆井液的流變性課件53鉆井液的流變性課件54鉆井液的流變性課件55鉆井液的流變性課件56鉆井液的流變性課件57鉆井液的流變性課件58鉆井液的流變性課件59鉆井液的流變性課件60鉆井液的流變性課件61鉆井液的流變性課件62鉆井液的流變性課件63鉆井液的流變性課件64鉆井液的流變性課件65鉆井液的流變性課件66鉆井液的流變性課件67鉆井液的流變性課件68