鉆井液參數(shù)測(cè)定及維護(hù)

1、鉆井液性能及其測(cè)試鉆井液性能及其測(cè)試 按照按照APIAPI推薦的鉆井液推薦的鉆井液 性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，需檢測(cè)的鉆井液常規(guī)性能包括：密度、漏需檢測(cè)的鉆井液常規(guī)性能包括：密度、漏斗粘度、塑性粘度、動(dòng)切力、靜切力、斗粘度、塑性粘度、動(dòng)切力、靜切力、APIAPI濾失量、濾失量、HTHPHTHP濾失量、濾失量、pHpH值、堿度、含砂值、堿度、含砂量、固相含量、膨潤(rùn)土含量和濾液中各種量、固相含量、膨潤(rùn)土含量和濾液中各種離子的質(zhì)量濃度等。離子的質(zhì)量濃度等。 一、鉆井液密度一、鉆井液密度鉆井液密度鉆井液密度 鉆井液密度（鉆井液密度（densitydensity）是指每單位體）是指每單位體積鉆井液的質(zhì)

2、量，常用符號(hào)積鉆井液的質(zhì)量，常用符號(hào)“”表示，單表示，單位是：位是：g/cm3g/cm3（kg/m3kg/m3）。在鉆井工程中，鉆）。在鉆井工程中，鉆井液密度和泥漿比重是兩個(gè)等同的術(shù)語(yǔ)。鉆井液密度和泥漿比重是兩個(gè)等同的術(shù)語(yǔ)。鉆井液密度是確保安全、快速鉆井和保護(hù)油氣井液密度是確保安全、快速鉆井和保護(hù)油氣層的一個(gè)十分重要的參數(shù)。層的一個(gè)十分重要的參數(shù)。 通過(guò)鉆井液密度的變化，可調(diào)節(jié)鉆井液在井通過(guò)鉆井液密度的變化，可調(diào)節(jié)鉆井液在井筒內(nèi)的靜液柱壓力，以平衡地層孔隙壓力。有時(shí)筒內(nèi)的靜液柱壓力，以平衡地層孔隙壓力。有時(shí)亦用于平衡地層構(gòu)造應(yīng)力，以避免井塌的發(fā)生。亦用于平衡地層構(gòu)造應(yīng)力，以避免井塌的發(fā)生。如果

3、密度過(guò)高，將引起鉆井液過(guò)度增稠、易漏失、如果密度過(guò)高，將引起鉆井液過(guò)度增稠、易漏失、鉆速下降、對(duì)油氣層損害加劇和鉆井液成本增加鉆速下降、對(duì)油氣層損害加劇和鉆井液成本增加等一系列問(wèn)題；而密度過(guò)低則容易發(fā)生井涌甚至等一系列問(wèn)題；而密度過(guò)低則容易發(fā)生井涌甚至井噴，還會(huì)造成井塌、井徑縮小和攜屑能力下降。井噴，還會(huì)造成井塌、井徑縮小和攜屑能力下降。因此，在一口井的設(shè)計(jì)中，必須準(zhǔn)確、合理地確因此，在一口井的設(shè)計(jì)中，必須準(zhǔn)確、合理地確定不同井段鉆井液的密度范圍，并在鉆進(jìn)過(guò)程中定不同井段鉆井液的密度范圍，并在鉆進(jìn)過(guò)程中隨時(shí)進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)整。隨時(shí)進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)整。 鉆井液密度是用一種專門設(shè)計(jì)的鉆井鉆井液密度是用一種

4、專門設(shè)計(jì)的鉆井液比重秤（液比重秤（Mud BalanceMud Balance）測(cè)得的。測(cè)定時(shí)，）測(cè)得的。測(cè)定時(shí)，首先在泥漿杯中盛滿鉆井液，蓋上計(jì)量蓋，首先在泥漿杯中盛滿鉆井液，蓋上計(jì)量蓋，然后用棉紗擦凈從計(jì)量蓋小孔溢出的鉆井然后用棉紗擦凈從計(jì)量蓋小孔溢出的鉆井液。再將比重秤刀口放置在底座的刀墊上，液。再將比重秤刀口放置在底座的刀墊上，不斷移動(dòng)游碼，直至水平泡位居兩條線的不斷移動(dòng)游碼，直至水平泡位居兩條線的中央。此時(shí)游碼左側(cè)的刻度即表示所測(cè)量中央。此時(shí)游碼左側(cè)的刻度即表示所測(cè)量鉆井液的密度。鉆井液的密度。 1 1、密度與鉆井的關(guān)系、密度與鉆井的關(guān)系 （1）平衡地層壓力和井壁側(cè)壓力。）平衡地層壓

5、力和井壁側(cè)壓力。 在鉆井作業(yè)中，鉆井液的功能之一是利在鉆井作業(yè)中，鉆井液的功能之一是利用鉆井液質(zhì)量產(chǎn)生的液柱壓力來(lái)平衡地層用鉆井液質(zhì)量產(chǎn)生的液柱壓力來(lái)平衡地層壓力和井壁側(cè)壓力，防止井噴、井漏和井壓力和井壁側(cè)壓力，防止井噴、井漏和井壁垮塌；同時(shí)防止高壓層中的油、氣、水壁垮塌；同時(shí)防止高壓層中的油、氣、水進(jìn)入鉆井液中破壞鉆井液的性能，引起井進(jìn)入鉆井液中破壞鉆井液的性能，引起井下復(fù)雜情況。下復(fù)雜情況。 鉆井過(guò)程中，鉆井液的密度過(guò)小，鉆井液的液柱鉆井過(guò)程中，鉆井液的密度過(guò)小，鉆井液的液柱壓力過(guò)小，一方面不足以平衡地層壓力，低層中壓力過(guò)小，一方面不足以平衡地層壓力，低層中的油、氣、水可以進(jìn)入鉆井液，破壞

6、鉆井液性能，的油、氣、水可以進(jìn)入鉆井液，破壞鉆井液性能，同時(shí)造成鉆井液密度下降，引起井噴事故的發(fā)生；同時(shí)造成鉆井液密度下降，引起井噴事故的發(fā)生；另一方面液柱壓力過(guò)小，不足以提供足夠的支撐另一方面液柱壓力過(guò)小，不足以提供足夠的支撐力來(lái)平衡井壁側(cè)壓力，易使井壁垮塌。密度過(guò)大，力來(lái)平衡井壁側(cè)壓力，易使井壁垮塌。密度過(guò)大，鉆井液的液柱壓力過(guò)大，當(dāng)液柱壓力大于地層壓鉆井液的液柱壓力過(guò)大，當(dāng)液柱壓力大于地層壓力，鉆井液進(jìn)入地層中去，對(duì)油氣層造成破壞；力，鉆井液進(jìn)入地層中去，對(duì)油氣層造成破壞；當(dāng)鉆井液的液柱壓力大于地層破裂壓力時(shí)，壓漏當(dāng)鉆井液的液柱壓力大于地層破裂壓力時(shí)，壓漏地層，產(chǎn)生井漏。地層，產(chǎn)生井漏。

7、 （2 2）鉆井液密度與鉆速的關(guān)系）鉆井液密度與鉆速的關(guān)系 一般而言：鉆井液密度越大，機(jī)械鉆速越低；一般而言：鉆井液密度越大，機(jī)械鉆速越低；鉆井液密度越小，機(jī)械鉆速越高。原因在于：第鉆井液密度越小，機(jī)械鉆速越高。原因在于：第一，鉆井液密度大，鉆井液產(chǎn)生的液柱壓力達(dá)，一，鉆井液密度大，鉆井液產(chǎn)生的液柱壓力達(dá)，鉆具在井內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)要克服的摩擦力越大，動(dòng)力消鉆具在井內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)要克服的摩擦力越大，動(dòng)力消耗越大，鉆頭研磨地層的動(dòng)力下降，機(jī)械鉆速下耗越大，鉆頭研磨地層的動(dòng)力下降，機(jī)械鉆速下降；第二，鉆井液的密度大，液柱壓力達(dá)，對(duì)井降；第二，鉆井液的密度大，液柱壓力達(dá)，對(duì)井底產(chǎn)生壓持效應(yīng)，使鉆屑不能及時(shí)脫離開巖石

8、母底產(chǎn)生壓持效應(yīng)，使鉆屑不能及時(shí)脫離開巖石母體，造成鉆頭對(duì)破碎巖石的重復(fù)切削，降低機(jī)械體，造成鉆頭對(duì)破碎巖石的重復(fù)切削，降低機(jī)械鉆速；第三，鉆井液的密度大，造成井內(nèi)正壓差鉆速；第三，鉆井液的密度大，造成井內(nèi)正壓差增大，使井底巖石的可鉆強(qiáng)度增加，鉆度降低。增大，使井底巖石的可鉆強(qiáng)度增加，鉆度降低。反之，密度下降，鉆速提高。反之，密度下降，鉆速提高。 2 2、提高鉆井液密度方法、提高鉆井液密度方法（1 1）加重的條件）加重的條件 鉆進(jìn)高壓鹽水層或高壓油氣層之前，要對(duì)鉆鉆進(jìn)高壓鹽水層或高壓油氣層之前，要對(duì)鉆井液進(jìn)行加重。井液進(jìn)行加重。（2 2）加重的方法）加重的方法 a a 加入重晶石粉等加重材料；

9、加入重晶石粉等加重材料；b b 加入可溶性加入可溶性無(wú)機(jī)鹽如無(wú)機(jī)鹽如NaClNaCl、KClKCl等，可溶性有機(jī)鹽如甲酸鈉、等，可溶性有機(jī)鹽如甲酸鈉、甲酸鉀、甲酸銫等；甲酸鉀、甲酸銫等；c c 鉆井液中有氣泡室，通過(guò)鉆井液中有氣泡室，通過(guò)對(duì)鉆井液進(jìn)行排氣，也可以提高鉆井液密度。對(duì)鉆井液進(jìn)行排氣，也可以提高鉆井液密度。（除氣器、消泡劑）（除氣器、消泡劑） 其中，在鉆井液中加入加重劑是最常用的提其中，在鉆井液中加入加重劑是最常用的提高密度的方法。高密度的方法。 3 3、降低鉆井液密度、降低鉆井液密度（1 1）降低的條件）降低的條件 鉆進(jìn)低壓油氣層、實(shí)現(xiàn)平衡鉆井或欠平衡鉆鉆進(jìn)低壓油氣層、實(shí)現(xiàn)平衡鉆井

10、或欠平衡鉆井時(shí)，常常碰到要降低鉆井液密度的問(wèn)題，處理井時(shí)，常常碰到要降低鉆井液密度的問(wèn)題，處理井漏時(shí)液需要降低密度。井漏時(shí)液需要降低密度。（2 2）降低密度的方法）降低密度的方法 a a 減少鉆井液中固相含量，如用機(jī)械和化學(xué)減少鉆井液中固相含量，如用機(jī)械和化學(xué)除砂的方法，清除鉆井液中的除砂的方法，清除鉆井液中的 鉆屑、砂子等有害鉆屑、砂子等有害固相；固相；b b 加入大量清水稀釋；加入一定數(shù)量的發(fā)加入大量清水稀釋；加入一定數(shù)量的發(fā)泡劑，利用氣體充入鉆井液降低鉆井液的密度；泡劑，利用氣體充入鉆井液降低鉆井液的密度；c c 混油；混油；d d 鉆進(jìn)低壓油氣層時(shí)選用氣體鉆井液。鉆進(jìn)低壓油氣層時(shí)選用氣

11、體鉆井液。 二、鉆井液的流變參數(shù)二、鉆井液的流變參數(shù)鉆井液的流變性概述鉆井液的流變性概述l鉆井液流變性（鉆井液流變性（Rheological Properties of Rheological Properties of Drilling Fluids Drilling Fluids ）是指在外力作用下，鉆井液）是指在外力作用下，鉆井液發(fā)生流動(dòng)和變形的特性，其中流動(dòng)是主要的方面。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該特性通常用鉆井液的流變曲線和塑性粘度（Plastic ViscosityPlastic Viscosity）、動(dòng)切力（）、動(dòng)切力（Yi

12、eld Yield PointPoint）、靜切力（）、靜切力（Gel StrengthGel Strength）、表觀粘度）、表觀粘度（Apparent ViscosityApparent Viscosity）等流變參數(shù)來(lái)進(jìn)行描述）等流變參數(shù)來(lái)進(jìn)行描述的。的。鉆井液流變性是鉆井液的一項(xiàng)基本性能，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(wèn)題是起著十分重要的作用：它在解決下列鉆井問(wèn)題是起著十分重要的作用：（1 1）攜帶巖屑，保證井底和井眼的清潔；）攜帶巖屑，保證井底和井眼的清潔；（2 2）懸浮巖屑；）懸浮巖屑；（3 3）提高機(jī)械鉆速；）提高機(jī)械鉆速；（4 4）保持井眼的規(guī)則和保證井下

13、安全。）保持井眼的規(guī)則和保證井下安全。 鉆井液的流變性對(duì)鉆井工作的影響主要體鉆井液的流變性對(duì)鉆井工作的影響主要體現(xiàn)在懸浮巖屑、護(hù)壁、減阻、提高鉆速和冷卻鉆現(xiàn)在懸浮巖屑、護(hù)壁、減阻、提高鉆速和冷卻鉆具具5 5個(gè)方面。個(gè)方面。 液體的基本流型通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，歸納液體的基本流型通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，歸納為四種基本流型：牛頓流型、塑性流型、為四種基本流型：牛頓流型、塑性流型、假塑性流型和膨脹流型。一般鉆井液屬于假塑性流型和膨脹流型。一般鉆井液屬于塑性流型。塑性流型。 流變曲線流變曲線牛頓液牛頓液(Newtonian Fluid)(Newtonian Fluid)指數(shù)液指數(shù)液(Power-law Fluid)(P

14、ower-law Fluid)塑性液塑性液(Bingham Fluid)(Bingham Fluid)膨脹液膨脹液( (Swell FluidSwell Fluid) )OS12345鉆井液的觸變性鉆井液的觸變性攪動(dòng)后變稀攪動(dòng)后變稀, ,靜置后變稠。靜置后變稠。靜切力隨靜置時(shí)間延長(zhǎng)而增大。靜切力隨靜置時(shí)間延長(zhǎng)而增大。快的強(qiáng)凝膠快的強(qiáng)凝膠慢的強(qiáng)凝膠慢的強(qiáng)凝膠快的弱凝膠快的弱凝膠慢的弱凝膠慢的弱凝膠1234t主要流變參數(shù)主要流變參數(shù) 1 1漏斗粘度漏斗粘度 在鉆井過(guò)程中，鉆井液的漏斗粘度是需要在鉆井過(guò)程中，鉆井液的漏斗粘度是需要經(jīng)常測(cè)定的重要參數(shù)。它的定義是：一定經(jīng)常測(cè)定的重要參數(shù)。它的定義是：一

15、定體積的鉆井液流經(jīng)規(guī)定尺寸的小孔所需要體積的鉆井液流經(jīng)規(guī)定尺寸的小孔所需要的時(shí)間。單位是的時(shí)間。單位是S S（秒）用（秒）用T T 表示。表示。 漏斗粘度漏斗粘度( (Funnel ViscosityFunnel Viscosity) ) 檢測(cè)儀器：漏斗粘度計(jì)檢測(cè)儀器：漏斗粘度計(jì)( (馬氏漏斗馬氏漏斗)()(Marsh funnelMarsh funnel) ) 測(cè)定方法測(cè)定方法在馬氏漏斗內(nèi)裝入在馬氏漏斗內(nèi)裝入1500ml1500ml泥漿泥漿, ,記錄自然流出記錄自然流出1 1夸脫（夸脫（946ml946ml）所）所用的時(shí)間用的時(shí)間( (秒秒) )2 2塑性粘度塑性粘度 塑性粘度。鉆井液在層流

16、時(shí)，鉆井液中固塑性粘度。鉆井液在層流時(shí)，鉆井液中固體顆粒之間、固體顆粒和液體分子之間、體顆粒之間、固體顆粒和液體分子之間、液體分子之間各種內(nèi)摩擦力之和稱為鉆井液體分子之間各種內(nèi)摩擦力之和稱為鉆井液的塑性粘度。用液的塑性粘度。用PVPV表示，單位為表示，單位為cPcP（厘（厘泊）或泊）或mPaSmPaS（毫帕（毫帕秒），其中秒），其中1cP=1mPaS1cP=1mPaS。 3 3動(dòng)切力動(dòng)切力 鉆井液的動(dòng)切應(yīng)力反映的是鉆井液在層流鉆井液的動(dòng)切應(yīng)力反映的是鉆井液在層流時(shí)，粘土顆粒之間及高聚物分子之間相互時(shí)，粘土顆粒之間及高聚物分子之間相互作用力的大小，即鉆井液內(nèi)部形成的網(wǎng)狀作用力的大小，即鉆井液內(nèi)部

17、形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能力的強(qiáng)弱。用結(jié)構(gòu)能力的強(qiáng)弱。用YPYP或者或者0 0表示，單位表示，單位是是PaPa（帕）。（帕）。 4 4表觀粘度表觀粘度 鉆井液的表觀粘度又稱有效粘度或視粘度，鉆井液的表觀粘度又稱有效粘度或視粘度，是鉆井液在某一速度梯度下，剪切應(yīng)力與是鉆井液在某一速度梯度下，剪切應(yīng)力與速度梯度的比值，用速度梯度的比值，用AVAV表示，單位是表示，單位是mPaSmPaS（毫帕（毫帕秒）。秒）。 5 5剪切稀釋性剪切稀釋性 鉆井液的表觀粘度隨速度梯度的增大而減鉆井液的表觀粘度隨速度梯度的增大而減小，或者隨速度梯度的減小而增大的特性小，或者隨速度梯度的減小而增大的特性稱為鉆井液的剪切稀釋性。如鉆

18、井液在鉆稱為鉆井液的剪切稀釋性。如鉆井液在鉆頭水眼處速度梯度為頭水眼處速度梯度為1010，000000100100，000s000s-1-1，鉆井液變的很稀，有利于提高鉆速；在環(huán)鉆井液變的很稀，有利于提高鉆速；在環(huán)形空間處，速度梯度為形空間處，速度梯度為5050250 s250 s-1-1，鉆井液，鉆井液又變的比較稠，有利于攜帶巖屑。又變的比較稠，有利于攜帶巖屑。6 6切力切力 鉆井液的切力是指鉆井液的靜切力，其膠體化學(xué)鉆井液的切力是指鉆井液的靜切力，其膠體化學(xué)的實(shí)質(zhì)是膠凝強(qiáng)度，即表示鉆井液在靜止?fàn)顟B(tài)下的實(shí)質(zhì)是膠凝強(qiáng)度，即表示鉆井液在靜止?fàn)顟B(tài)下形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)力的強(qiáng)弱。其物理意義是：形成的空

19、間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)力的強(qiáng)弱。其物理意義是：當(dāng)鉆井液靜止時(shí)，破壞鉆井液內(nèi)部單位面積上網(wǎng)當(dāng)鉆井液靜止時(shí)，破壞鉆井液內(nèi)部單位面積上網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)所需的剪切力。用表示狀結(jié)構(gòu)所需的剪切力。用表示S S，單位是，單位是PaPa（帕）。通常用初切力和終切力來(lái)表示靜切力的（帕）。通常用初切力和終切力來(lái)表示靜切力的相對(duì)值。相對(duì)值。 初切力是鉆井液在經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?，靜止初切力是鉆井液在經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬螅o止10s10s測(cè)得測(cè)得的靜切力值，用的靜切力值，用10s10s表示；終切力是鉆井液經(jīng)過(guò)表示；終切力是鉆井液經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?，靜止充分?jǐn)嚢韬螅o止10min10min測(cè)得的靜切力的值，用測(cè)得的靜切力的值，用10min10min表示。

20、表示。 7 7觸變性觸變性 鉆井液的觸變性是指鉆井液攪拌后變稀，鉆井液的觸變性是指鉆井液攪拌后變稀，靜止后變稠的性質(zhì)。一般用鉆井液的終切靜止后變稠的性質(zhì)。一般用鉆井液的終切與初切的差值來(lái)表示，其差值越大，觸變與初切的差值來(lái)表示，其差值越大，觸變性就越強(qiáng)；差值越小，觸變性越弱。性就越強(qiáng)；差值越小，觸變性越弱。 8 8n n值和值和k k值值 n n值稱為鉆井液的流性指數(shù)，是鉆井液結(jié)構(gòu)力和剪值稱為鉆井液的流性指數(shù)，是鉆井液結(jié)構(gòu)力和剪切稀釋性的一種表示。鉆井液的切稀釋性的一種表示。鉆井液的n n值一般小于值一般小于1 1。n n值越小，鉆井液的非牛頓性、剪切稀釋性和結(jié)構(gòu)值越小，鉆井液的非牛頓性、剪切

21、稀釋性和結(jié)構(gòu)力越強(qiáng)；反之，力越強(qiáng)；反之，n n值越大，鉆井液的非牛頓性、剪值越大，鉆井液的非牛頓性、剪切稀釋性和結(jié)構(gòu)力越弱。流性指數(shù)是一個(gè)無(wú)量綱切稀釋性和結(jié)構(gòu)力越弱。流性指數(shù)是一個(gè)無(wú)量綱量，沒(méi)有單位。降低量，沒(méi)有單位。降低n n值，有利于攜帶巖屑和清潔值，有利于攜帶巖屑和清潔井眼。井眼。 k k值是鉆井液的稠度系數(shù)，表示鉆井液的可值是鉆井液的稠度系數(shù)，表示鉆井液的可泵性或直觀流動(dòng)性，即反映鉆井液的稀稠泵性或直觀流動(dòng)性，即反映鉆井液的稀稠程度。程度。k k值越大，鉆井液越稠，開泵時(shí)泵壓值越大，鉆井液越稠，開泵時(shí)泵壓越大；越大；k k值越小，鉆井液越稀，對(duì)攜帶巖屑值越小，鉆井液越稀，對(duì)攜帶巖屑不利

22、，有利于提高鉆速。它的單位是不利，有利于提高鉆速。它的單位是PaSPaSn n。切力切力( (Gel StrengthGel Strength) )有初切和終切之分有初切和終切之分檢測(cè)儀器檢測(cè)儀器( (旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)、切力計(jì)旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)、切力計(jì)) )(Rheometer(Rheometer、ShearometerShearometer) )測(cè)定方法測(cè)定方法塑性粘度塑性粘度S S(PV - (PV - Plastic Viscosity) )動(dòng)切應(yīng)力動(dòng)切應(yīng)力O O( (屈服值屈服值)(YP - )(YP - Yield Point) )檢測(cè)儀器檢測(cè)儀器: :旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)(Rheometer(R

23、heometer) )測(cè)定方法測(cè)定方法參數(shù)計(jì)算參數(shù)計(jì)算)()(511.0)()(213000300600600PaSmPaPVSmPaAVs稠度系數(shù)稠度系數(shù)(K(K值值) ) (Consistency index)(Consistency index)流性指數(shù)流性指數(shù)(n(n值值) ) (Flow behavior index)(Flow behavior index)檢測(cè)儀器檢測(cè)儀器測(cè)定方法測(cè)定方法參數(shù)計(jì)算參數(shù)計(jì)算)(511511. 0)lg(322. 3300300600nnSPaKn常用英制單位換算常用英制單位換算泊（泊（P P）= 100 = 100 厘泊（厘泊（CPCP）1 1 厘泊

24、（厘泊（CPCP）= 1 = 1 毫帕秒（毫帕秒（mPaSmPaS) )10 10 達(dá)因達(dá)因/ /厘米厘米2 2 (Dyne/cm(Dyne/cm2 2) ) = 1 = 1 帕帕(Pa)(Pa)鉆井液流變模式鉆井液流變模式鉆井液流變性與鉆井的關(guān)系鉆井液流變性與鉆井的關(guān)系 1 1、流變性與懸浮攜帶巖屑和凈化井眼的關(guān)、流變性與懸浮攜帶巖屑和凈化井眼的關(guān)系。鉆井液粘度的作用是將井底的鉆屑有系。鉆井液粘度的作用是將井底的鉆屑有效地?cái)y帶到地面，這是關(guān)系到能否安全快效地?cái)y帶到地面，這是關(guān)系到能否安全快速鉆井的問(wèn)題。實(shí)踐表明：鉆井液粘度、速鉆井的問(wèn)題。實(shí)踐表明：鉆井液粘度、切力越大，鉆井液懸浮和攜帶巖屑的

25、能力切力越大，鉆井液懸浮和攜帶巖屑的能力越強(qiáng)，井眼的凈化效果越好。反之鉆井液越強(qiáng)，井眼的凈化效果越好。反之鉆井液粘度、切力降低，鉆井液懸浮和攜帶巖屑粘度、切力降低，鉆井液懸浮和攜帶巖屑的能力變差，井眼的凈化效果差。的能力變差，井眼的凈化效果差。 2 2、鉆井液流變性與機(jī)械鉆速的關(guān)系。實(shí)踐、鉆井液流變性與機(jī)械鉆速的關(guān)系。實(shí)踐表明：在鉆井過(guò)程中，鉆井液粘度、切力表明：在鉆井過(guò)程中，鉆井液粘度、切力升高，鉆速下降。原因是：一鉆井液粘度、升高，鉆速下降。原因是：一鉆井液粘度、切力大，流動(dòng)阻力大，消耗的功率也大，切力大，流動(dòng)阻力大，消耗的功率也大，在泵功率一定的情況下，鉆井液泵的排量在泵功率一定的情況下

26、，鉆井液泵的排量相應(yīng)降低，降低了鉆井速度。二是鉆井液相應(yīng)降低，降低了鉆井速度。二是鉆井液粘度大，鉆頭在破碎巖石時(shí)，高粘度鉆井粘度大，鉆頭在破碎巖石時(shí)，高粘度鉆井液在井底形成一個(gè)粘性墊層，粘性墊層緩液在井底形成一個(gè)粘性墊層，粘性墊層緩和了鉆頭牙齒對(duì)井底巖石的沖擊切削作用，和了鉆頭牙齒對(duì)井底巖石的沖擊切削作用，使機(jī)械鉆速降低。使機(jī)械鉆速降低。 可見(jiàn)，鉆井液粘度、切力低，機(jī)械鉆可見(jiàn)，鉆井液粘度、切力低，機(jī)械鉆速高，但鉆井液的懸浮、攜帶巖屑的能力速高，但鉆井液的懸浮、攜帶巖屑的能力下降，井內(nèi)沉砂快，同時(shí)鉆井液對(duì)井壁的下降，井內(nèi)沉砂快，同時(shí)鉆井液對(duì)井壁的沖刷嚴(yán)重，易造成井壁剝落坍塌、井漏等沖刷嚴(yán)重，易造

27、成井壁剝落坍塌、井漏等嚴(yán)重后果。鉆井液的粘度、切力大，有利嚴(yán)重后果。鉆井液的粘度、切力大，有利于懸浮、攜帶巖屑，但粘度、切力過(guò)大，于懸浮、攜帶巖屑，但粘度、切力過(guò)大，給鉆井工作帶來(lái)下列后果：給鉆井工作帶來(lái)下列后果： （1 1）鉆井液流動(dòng)阻力大，開泵困難，泵壓易升高，）鉆井液流動(dòng)阻力大，開泵困難，泵壓易升高，發(fā)生蹩泵甚至蹩漏地層，嚴(yán)重影響鉆井速度。發(fā)生蹩泵甚至蹩漏地層，嚴(yán)重影響鉆井速度。（2 2）鉆頭易泥包，起下鉆易產(chǎn)生抽吸作用或壓力激）鉆頭易泥包，起下鉆易產(chǎn)生抽吸作用或壓力激動(dòng)以至于引起井漏、井噴、井塌等復(fù)雜情況。動(dòng)以至于引起井漏、井噴、井塌等復(fù)雜情況。（3 3）巖屑、砂子沉降困難，凈化不良，

28、井底洗井效）巖屑、砂子沉降困難，凈化不良，井底洗井效果差，同時(shí)密度上升很快，鉆速下降，并摩損鉆果差，同時(shí)密度上升很快，鉆速下降，并摩損鉆具設(shè)備和鉆井液泵配件。具設(shè)備和鉆井液泵配件。（4 4）除氣困難，氣侵嚴(yán)重時(shí)，鉆井液密度下降，易）除氣困難，氣侵嚴(yán)重時(shí)，鉆井液密度下降，易引起井下復(fù)雜情況。引起井下復(fù)雜情況。（5 5）巖屑易在井壁形成假泥餅，引起井下遇阻遇卡。）巖屑易在井壁形成假泥餅，引起井下遇阻遇卡。（6 6）固井時(shí)水泥易竄槽，影響固井質(zhì)量。）固井時(shí)水泥易竄槽，影響固井質(zhì)量。 確定鉆井液粘度的原則確定鉆井液粘度的原則是：一是在保是：一是在保證有效懸浮和攜帶巖屑的情況下，粘度、證有效懸浮和攜帶巖

29、屑的情況下，粘度、切力應(yīng)盡可能的低；二是井深時(shí)，由于泵切力應(yīng)盡可能的低；二是井深時(shí)，由于泵壓高，排量受限制，為了有效地懸浮和攜壓高，排量受限制，為了有效地懸浮和攜帶巖屑，粘度、切力應(yīng)大些；三是當(dāng)井眼帶巖屑，粘度、切力應(yīng)大些；三是當(dāng)井眼出現(xiàn)垮塌、沉砂較多或出現(xiàn)井漏時(shí)，為消出現(xiàn)垮塌、沉砂較多或出現(xiàn)井漏時(shí)，為消除井下復(fù)雜情況，鉆井液粘度應(yīng)適當(dāng)增大；除井下復(fù)雜情況，鉆井液粘度應(yīng)適當(dāng)增大；四是要求鉆井液從鉆頭水眼處噴出時(shí)粘度四是要求鉆井液從鉆頭水眼處噴出時(shí)粘度要低，鉆井液在環(huán)形空間時(shí)粘度要高，即要低，鉆井液在環(huán)形空間時(shí)粘度要高，即鉆井液要具有良好的剪切稀釋性。鉆井液要具有良好的剪切稀釋性。 流變參數(shù)的調(diào)

30、整流變參數(shù)的調(diào)整 1 1、調(diào)整粘度的方法、調(diào)整粘度的方法 （1 1）條件條件。當(dāng)井壁出現(xiàn)垮塌或沉砂過(guò)。當(dāng)井壁出現(xiàn)垮塌或沉砂過(guò)多，造成起鉆遇卡、下鉆不到底，井下有多，造成起鉆遇卡、下鉆不到底，井下有較多的堆積物時(shí)，要考慮適當(dāng)?shù)靥岣哒扯龋惠^多的堆積物時(shí)，要考慮適當(dāng)?shù)靥岣哒扯龋欢侣┯袝r(shí)也要提高粘度。堵漏有時(shí)也要提高粘度。 鉆進(jìn)泥頁(yè)巖層；配加重鉆井液；鉆井鉆進(jìn)泥頁(yè)巖層；配加重鉆井液；鉆井液受可溶性鹽類的侵污會(huì)使鉆井液粘度、液受可溶性鹽類的侵污會(huì)使鉆井液粘度、切力上升，導(dǎo)致鉆井液流動(dòng)性變差，洗井切力上升，導(dǎo)致鉆井液流動(dòng)性變差，洗井效果差，鉆頭易泥包，影響鉆速，需要降效果差，鉆頭易泥包，影響鉆速，需要降粘

31、度。粘度。 （2 2）調(diào)整塑性粘度調(diào)整塑性粘度的方法。的方法。A.A.降低塑性粘降低塑性粘度的方法是通過(guò)合理使用固相控制設(shè)備、度的方法是通過(guò)合理使用固相控制設(shè)備、加水稀釋或化學(xué)絮凝的方法，降低固相含加水稀釋或化學(xué)絮凝的方法，降低固相含量，達(dá)到降低塑性粘度的目的。量，達(dá)到降低塑性粘度的目的。B.B.提高塑提高塑性粘度的方法是增加鉆井液中高分子聚合性粘度的方法是增加鉆井液中高分子聚合物的用量，混入原油、加入低造漿率的膨物的用量，混入原油、加入低造漿率的膨潤(rùn)土、重晶石粉或適當(dāng)提高潤(rùn)土、重晶石粉或適當(dāng)提高pHpH值。值。 （3 3）調(diào)整表觀粘度調(diào)整表觀粘度的方法。的方法。A A 降低表觀降低表觀粘度的

32、方法是在鉆井液中加入清水、混入粘度的方法是在鉆井液中加入清水、混入稀鉆井液和用稀鉆井液來(lái)降低粘度。稀鉆井液和用稀鉆井液來(lái)降低粘度。B B 提提高表觀粘度的方法是在鉆井液中加入膨潤(rùn)高表觀粘度的方法是在鉆井液中加入膨潤(rùn)土（或預(yù)水化膨潤(rùn)土漿）、純堿、燒堿等。土（或預(yù)水化膨潤(rùn)土漿）、純堿、燒堿等。 2 2、調(diào)整、調(diào)整動(dòng)切力（結(jié)構(gòu)粘度）動(dòng)切力（結(jié)構(gòu)粘度）的方法的方法（1 1）提高動(dòng)切力的方法：）提高動(dòng)切力的方法：A A 加入預(yù)水化膨潤(rùn)加入預(yù)水化膨潤(rùn)土漿；土漿；B B 增大高分子聚合物的加量；增大高分子聚合物的加量；C C 對(duì)對(duì)于鹽水鉆井液和鈣處理鉆井液，可以通過(guò)于鹽水鉆井液和鈣處理鉆井液，可以通過(guò)適當(dāng)增

33、加適當(dāng)增加CaCa2+2+、和、和NaNa+ +的濃度來(lái)達(dá)到提高切的濃度來(lái)達(dá)到提高切力的目的。力的目的。（2 2）降低動(dòng)切力的方法：）降低動(dòng)切力的方法：A A 加入稀釋劑，拆加入稀釋劑，拆散鉆井液中已經(jīng)形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；散鉆井液中已經(jīng)形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；B B 加清加清水或稀鉆井液稀釋；水或稀鉆井液稀釋；C C 若因污染引起的切若因污染引起的切力過(guò)高，可用沉淀法除去力過(guò)高，可用沉淀法除去CaCa2+2+MgMg2+2+，拆散網(wǎng)，拆散網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。狀結(jié)構(gòu)。 3 3、調(diào)整、調(diào)整n n值和值和k k值的方法值的方法 （1 1）調(diào)整調(diào)整n n值值的方法。的方法。 鉆井液的鉆井液的n n值主要受鉆井液中網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)值

34、主要受鉆井液中網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的影響。降低的影響。降低n n值的方法為在鉆井液中加入值的方法為在鉆井液中加入高分子聚合物、適量的無(wú)機(jī)鹽，在鹽水鉆高分子聚合物、適量的無(wú)機(jī)鹽，在鹽水鉆井液中加入預(yù)水化膨潤(rùn)土漿等。其中，加井液中加入預(yù)水化膨潤(rùn)土漿等。其中，加入高分子聚合物是比較好的一種方法。入高分子聚合物是比較好的一種方法。 （2 2）調(diào)整）調(diào)整k k值值的方法。的方法。 鉆井液的鉆井液的k k值主要受鉆井液中固相含量值主要受鉆井液中固相含量和液相粘度及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響。和液相粘度及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響。 降低降低k k值的最有效方法是通過(guò)加強(qiáng)鉆井值的最有效方法是通過(guò)加強(qiáng)鉆井液中固相含量的控制和加水稀釋來(lái)達(dá)到降液中

35、固相含量的控制和加水稀釋來(lái)達(dá)到降低低k k值的目的。值的目的。 提高提高k k值可以通過(guò)在鉆井液中添加適量值可以通過(guò)在鉆井液中添加適量的聚合物、預(yù)水化膨潤(rùn)土漿（的聚合物、預(yù)水化膨潤(rùn)土漿（k k值上升，值上升，n n值下降）、重晶石粉（值下降）、重晶石粉（k k值提高，值提高，n n值基本值基本保持不變）等方法進(jìn)行。保持不變）等方法進(jìn)行。三、三、 鉆井液的濾失造壁性鉆井液的濾失造壁性 概念概念 在井中液體壓力差的作用下，泥漿中在井中液體壓力差的作用下，泥漿中的自由水通過(guò)井壁孔隙或裂隙向地層中的自由水通過(guò)井壁孔隙或裂隙向地層中滲透，稱為泥漿的失水。失水的同時(shí)，滲透，稱為泥漿的失水。失水的同時(shí)，泥漿

36、中的固相顆粒附著在井壁上形成泥泥漿中的固相顆粒附著在井壁上形成泥皮（泥餅），稱為造壁。如圖所示。皮（泥餅），稱為造壁。如圖所示。泥漿失水造壁性示意圖 井中的壓力差是造成泥漿失水的動(dòng)井中的壓力差是造成泥漿失水的動(dòng)力。力。 它是由于井中泥漿的液壓力與地層它是由于井中泥漿的液壓力與地層孔、裂隙中流體的液壓力不等而形成孔、裂隙中流體的液壓力不等而形成的。的。井壁地層的孔隙、裂隙是泥漿失水的井壁地層的孔隙、裂隙是泥漿失水的通道條件。通道條件。 它的大小和密集情況是由地層巖土它的大小和密集情況是由地層巖土性質(zhì)客觀決定的。性質(zhì)客觀決定的。 泥漿在井內(nèi)的失水處在兩種不同的背景條件下。泥漿在井內(nèi)的失水處在兩種不

37、同的背景條件下。 1 1、一種是泥漿泵停止循環(huán)，泥餅不受液流沖刷，、一種是泥漿泵停止循環(huán)，泥餅不受液流沖刷，井內(nèi)的液壓力只是泥漿柱靜水壓力，這時(shí)的失水井內(nèi)的液壓力只是泥漿柱靜水壓力，這時(shí)的失水稱為靜失水；稱為靜失水； 2 2、另一種是泥漿泵循環(huán)，泥餅受到?jīng)_刷，井內(nèi)的、另一種是泥漿泵循環(huán)，泥餅受到?jīng)_刷，井內(nèi)的液壓力是泥漿靜水柱壓力與流動(dòng)阻力損失之和，液壓力是泥漿靜水柱壓力與流動(dòng)阻力損失之和，這時(shí)的失水稱為動(dòng)失水。根據(jù)實(shí)際鉆井工序，這這時(shí)的失水稱為動(dòng)失水。根據(jù)實(shí)際鉆井工序，這兩種失水是交替進(jìn)行的。兩種失水是交替進(jìn)行的。 3 3、在鉆頭破碎孔底巖石，形成新的自由面的瞬間，、在鉆頭破碎孔底巖石，形成新

38、的自由面的瞬間，泥漿接觸新的自由面，還未形成或很少形成泥餅，泥漿接觸新的自由面，還未形成或很少形成泥餅，泥漿中的自由水以很高的速率向新鮮巖面失水，泥漿中的自由水以很高的速率向新鮮巖面失水，這時(shí)的失水稱為瞬時(shí)失水或初失水。這時(shí)的失水稱為瞬時(shí)失水或初失水。 鉆井液失水的全過(guò)程鉆井液失水的全過(guò)程 靜失水：靜失水： 泥餅逐漸增厚，失水速率逐漸減小。因此時(shí)壓泥餅逐漸增厚，失水速率逐漸減小。因此時(shí)壓力較小，泥皮較厚，固失水速率比動(dòng)失水小。力較小，泥皮較厚，固失水速率比動(dòng)失水小。 動(dòng)失水：泥餅不斷在增厚，同時(shí)又不斷被沖刷動(dòng)失水：泥餅不斷在增厚，同時(shí)又不斷被沖刷掉，當(dāng)增厚速率與被沖刷速率相等時(shí)，泥皮厚掉，當(dāng)增

39、厚速率與被沖刷速率相等時(shí)，泥皮厚度動(dòng)態(tài)恒定，失水速率也就基本不變。度動(dòng)態(tài)恒定，失水速率也就基本不變。 從鉆頭開鉆開始，發(fā)生短暫的瞬時(shí)失水之后，從鉆頭開鉆開始，發(fā)生短暫的瞬時(shí)失水之后，即形成動(dòng)失水、靜失水的不斷循環(huán)反復(fù)直至鉆即形成動(dòng)失水、靜失水的不斷循環(huán)反復(fù)直至鉆井完成。井完成。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 許多情況下，泥漿的失水對(duì)鉆井的危害許多情況下，泥漿的失水對(duì)鉆井的危害較大。較大。(1)(1)當(dāng)?shù)貙訛槟囗?yè)巖、黃土、粘土?xí)r，失水當(dāng)?shù)貙訛槟囗?yè)巖、黃土、粘土?xí)r，失水過(guò)大會(huì)引起井壁吸水膨脹、縮徑、剝落、過(guò)大會(huì)引起井壁吸水膨脹、縮徑、剝落、坍塌；坍塌；(2)(2)對(duì)于破碎帶、裂隙發(fā)育的地層，滲入的對(duì)于破碎帶、裂隙發(fā)

40、育的地層，滲入的自由水洗滌了破碎物接觸面之間的粘結(jié)，自由水洗滌了破碎物接觸面之間的粘結(jié)，減小了摩擦阻力，破碎物易滑入井眼內(nèi)，減小了摩擦阻力，破碎物易滑入井眼內(nèi)，造成井壁坍塌、卡鉆等事故；造成井壁坍塌、卡鉆等事故； (3)(3)在溶解性地層中的失水越多，井壁地層在溶解性地層中的失水越多，井壁地層被溶解的程度就越高；被溶解的程度就越高；失水性對(duì)鉆井工作的影響失水性對(duì)鉆井工作的影響 (4)(4)厚泥餅會(huì)加大對(duì)鉆具的吸附，使鉆桿厚泥餅會(huì)加大對(duì)鉆具的吸附，使鉆桿回轉(zhuǎn)阻力增加；回轉(zhuǎn)阻力增加； (5)(5)厚泥餅使環(huán)空過(guò)流面積減小，循環(huán)阻厚泥餅使環(huán)空過(guò)流面積減小，循環(huán)阻力和壓力激動(dòng)增大；力和壓力激動(dòng)增大；

41、(6)(6)厚泥餅使測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性降低；厚泥餅使測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性降低； (7)(7)失水量越多，對(duì)地層的侵染越嚴(yán)重；失水量越多，對(duì)地層的侵染越嚴(yán)重； (8)(8)失水量越多，對(duì)地層的傷害越嚴(yán)重，失水量越多，對(duì)地層的傷害越嚴(yán)重，影響油、氣、水的滲透率，降低井的產(chǎn)影響油、氣、水的滲透率，降低井的產(chǎn)量。量。 失水性對(duì)鉆井工作的影響失水性對(duì)鉆井工作的影響 泥漿的失水性對(duì)鉆井的有利影響是：泥漿的失水性對(duì)鉆井的有利影響是：初失水可以濕潤(rùn)巖土，使其強(qiáng)度降低，初失水可以濕潤(rùn)巖土，使其強(qiáng)度降低，有利于鉆頭對(duì)其破碎，提高鉆進(jìn)速度。有利于鉆頭對(duì)其破碎，提高鉆進(jìn)速度。 因此初失水有利于鉆頭對(duì)其破碎，提高因此初失水有

42、利于鉆頭對(duì)其破碎，提高鉆速。鉆速。 泥漿的失水性對(duì)鉆井的有利影響泥漿降失水的主要途徑泥漿降失水的主要途徑平衡或減小井液與地層孔隙流體之間的壓差；平衡或減小井液與地層孔隙流體之間的壓差；選用優(yōu)質(zhì)造漿粘土和有關(guān)處理劑，增加水化膜選用優(yōu)質(zhì)造漿粘土和有關(guān)處理劑，增加水化膜厚度；厚度；增加泥漿中粘土的含量；增加泥漿中粘土的含量；選用能提高水溶液粘度的處理劑，增加泥漿濾選用能提高水溶液粘度的處理劑，增加泥漿濾液粘度；液粘度；加快在復(fù)雜地層段的鉆進(jìn)速度，減少井壁裸露加快在復(fù)雜地層段的鉆進(jìn)速度，減少井壁裸露時(shí)間；時(shí)間；減少鉆井液循環(huán)對(duì)井壁的沖刷。減少鉆井液循環(huán)對(duì)井壁的沖刷。泥漿失水量的測(cè)量泥漿失水量的測(cè)量 1

43、 1、 靜失水儀靜失水儀 采用氣壓式失水儀采用氣壓式失水儀 測(cè)試條件：壓差測(cè)試條件：壓差7.17.1105Pa105Pa，過(guò)濾斷面，過(guò)濾斷面45.3cm45.3cm2 2，溫度，溫度20202525。測(cè)量時(shí)連續(xù)測(cè)兩。測(cè)量時(shí)連續(xù)測(cè)兩個(gè)點(diǎn)（例如個(gè)點(diǎn)（例如7.5min7.5min，30min30min），然后按），然后按 計(jì)計(jì)算，衡量泥漿的失水特性。算，衡量泥漿的失水特性。 氣壓式失水儀氣壓式失水儀1-1-量杯；量杯；2-2-放水閥；放水閥；3-3-過(guò)濾板；過(guò)濾板；4-4-泥漿杯；泥漿杯；5-5-放空閥旋扭；放空閥旋扭；6-6-放空閥；放空閥；7-7-壓力表；壓力表；8-8-減壓閥；減壓閥；9-CO

44、29-CO2氣瓶；氣瓶；10-10-氣源總體端益氣源總體端益 2、 動(dòng)濾失儀動(dòng)濾失儀 如下圖所示，儀器最高壓差為如下圖所示，儀器最高壓差為10MPa，相對(duì)濾器表面產(chǎn)生的流速梯度，相對(duì)濾器表面產(chǎn)生的流速梯度范圍在范圍在0500-1之間自由變換。用泥漿之間自由變換。用泥漿2.2L。底部裝有濾紙過(guò)濾孔，側(cè)壁有兩。底部裝有濾紙過(guò)濾孔，側(cè)壁有兩個(gè)巖心濾孔，可裝巖心長(zhǎng)個(gè)巖心濾孔，可裝巖心長(zhǎng)318cm。既。既可測(cè)得泥漿在濾紙上的動(dòng)、靜失水量，可測(cè)得泥漿在濾紙上的動(dòng)、靜失水量，又能在不同滲透率的巖心上測(cè)得動(dòng)、靜又能在不同滲透率的巖心上測(cè)得動(dòng)、靜失水?dāng)?shù)據(jù)。失水?dāng)?shù)據(jù)。 高溫高壓失水儀高溫高壓失水儀 3 3、 高溫

45、高壓失水儀高溫高壓失水儀 如圖所示，高溫高壓動(dòng)濾失儀（便攜式）如圖所示，高溫高壓動(dòng)濾失儀（便攜式）除能模擬井下溫度和壓差外，還能模擬泥除能模擬井下溫度和壓差外，還能模擬泥漿流動(dòng)時(shí)對(duì)井壁產(chǎn)生的剪切速率，其主要漿流動(dòng)時(shí)對(duì)井壁產(chǎn)生的剪切速率，其主要性能指標(biāo)為：工作壓力性能指標(biāo)為：工作壓力0 0300MPa300MPa，工作溫，工作溫度為度為2020150150，剪切速率為，剪切速率為0 0700S700S-1-1，泥，泥漿用量為漿用量為200200300mL300mL。 高溫高壓失水儀高溫高壓失水儀 鉆井液的潤(rùn)滑性鉆井液的潤(rùn)滑性 鉆井液的潤(rùn)滑性能通常包括濾餅的潤(rùn)鉆井液的潤(rùn)滑性能通常包括濾餅的潤(rùn)滑性能

46、和鉆井液自身的潤(rùn)滑性兩個(gè)方面?；阅芎豌@井液自身的潤(rùn)滑性兩個(gè)方面。鉆井液和濾餅的摩阻系數(shù)是評(píng)價(jià)鉆井液的鉆井液和濾餅的摩阻系數(shù)是評(píng)價(jià)鉆井液的潤(rùn)滑性能的兩個(gè)重要指標(biāo)。鉆井液潤(rùn)滑性潤(rùn)滑性能的兩個(gè)重要指標(biāo)。鉆井液潤(rùn)滑性對(duì)鉆井工作影響很大。對(duì)鉆井工作影響很大。 1 1、潤(rùn)滑性能好的鉆井液的、潤(rùn)滑性能好的鉆井液的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1 1）減少鉆具的扭矩、磨損和疲勞，延長(zhǎng)鉆）減少鉆具的扭矩、磨損和疲勞，延長(zhǎng)鉆頭軸承的壽命。頭軸承的壽命。（2 2）減小鉆柱的摩擦阻力，縮短起下鉆的時(shí)）減小鉆柱的摩擦阻力，縮短起下鉆的時(shí)間。間。（3 3）能用較小的動(dòng)力來(lái)帶動(dòng)鉆具。）能用較小的動(dòng)力來(lái)帶動(dòng)鉆具。（4 4）能防止粘附卡鉆和鉆

47、頭泥包。）能防止粘附卡鉆和鉆頭泥包。 2 2、潤(rùn)滑性的主要、潤(rùn)滑性的主要影響因素影響因素：（1 1）鉆井液的粘度、密度和固相含量。）鉆井液的粘度、密度和固相含量。（2 2）鉆井液的濾失性、巖石條件、地下水和）鉆井液的濾失性、巖石條件、地下水和濾液的濾液的pHpH值。值。（3 3）有機(jī)高分子處理劑的使用。）有機(jī)高分子處理劑的使用。（4 4）潤(rùn)滑劑的使用。）潤(rùn)滑劑的使用。 3 3、改善鉆井液潤(rùn)滑性的方法：通過(guò)最鉆井、改善鉆井液潤(rùn)滑性的方法：通過(guò)最鉆井液潤(rùn)滑性能的評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)：大多數(shù)油基鉆井液潤(rùn)滑性能的評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)：大多數(shù)油基鉆井液的摩阻系數(shù)在液的摩阻系數(shù)在0.080.09之間，而水基鉆之間，而水基鉆井液的

48、摩阻系數(shù)在井液的摩阻系數(shù)在0.200.35之間。而鉆水之間。而鉆水平井時(shí)，鉆井液的摩阻系數(shù)應(yīng)盡可能保持平井時(shí)，鉆井液的摩阻系數(shù)應(yīng)盡可能保持在在0.080.10之之間才能很好的滿足鉆井工作間才能很好的滿足鉆井工作的要求。改善鉆井液潤(rùn)滑性的方法有：的要求。改善鉆井液潤(rùn)滑性的方法有：A A 合理使用潤(rùn)滑劑；合理使用潤(rùn)滑劑；B B 改善濾餅質(zhì)量。改善濾餅質(zhì)量。 泥漿的潤(rùn)滑性與鉆具磨損、循環(huán)流動(dòng)阻泥漿的潤(rùn)滑性與鉆具磨損、循環(huán)流動(dòng)阻力、設(shè)備功率消耗等有密切關(guān)系。力、設(shè)備功率消耗等有密切關(guān)系。 提高泥漿的潤(rùn)滑性，提高泥漿的潤(rùn)滑性， 使用油包水乳化泥漿、油基泥漿、使用油包水乳化泥漿、油基泥漿、PAMPAM泥泥

49、漿等，漿等， 在一般泥漿中加入一部分油或無(wú)機(jī)潤(rùn)滑在一般泥漿中加入一部分油或無(wú)機(jī)潤(rùn)滑劑如硫化鉬（劑如硫化鉬（M MO OS S）和石墨粉等。）和石墨粉等。 潤(rùn)滑性與泥餅粘滯性 用潤(rùn)滑儀測(cè)定，如圖所示用潤(rùn)滑儀測(cè)定，如圖所示泥漿潤(rùn)滑性測(cè)定泥漿潤(rùn)滑性測(cè)定泥餅粘滯性泥餅粘滯性 泥餅粘滯性是衡量鉆進(jìn)過(guò)程中鉆具回轉(zhuǎn)或泥餅粘滯性是衡量鉆進(jìn)過(guò)程中鉆具回轉(zhuǎn)或升降時(shí)，受泥餅阻尼的特性。升降時(shí)，受泥餅阻尼的特性。 石油鉆井中泥餅粘滯性大時(shí)，往往粘附卡石油鉆井中泥餅粘滯性大時(shí)，往往粘附卡鉆，起鉆困難。鉆，起鉆困難。 因此泥餅粘滯性是一個(gè)比較重要的性能指因此泥餅粘滯性是一個(gè)比較重要的性能指標(biāo)。泥皮粘滯性可用泥餅粘附系數(shù)測(cè)

50、定儀標(biāo)。泥皮粘滯性可用泥餅粘附系數(shù)測(cè)定儀測(cè)量。測(cè)量。 一、概念一、概念 鉆井液的鉆井液的pHpH值即鉆井液的酸堿度，表示鉆值即鉆井液的酸堿度，表示鉆井液的酸堿性強(qiáng)弱程度。它等于鉆井液中井液的酸堿性強(qiáng)弱程度。它等于鉆井液中氫離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)。常用字母氫離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)。常用字母“pH”pH”表表示，又稱示，又稱pHpH值。值。 當(dāng)當(dāng)pHpH值值=7=7時(shí)，鉆井液呈中性；當(dāng)時(shí)，鉆井液呈中性；當(dāng)7 7pHpH值值1414時(shí)，鉆井液呈堿性，且時(shí)，鉆井液呈堿性，且pHpH值越大，鉆值越大，鉆井液的堿性越強(qiáng)；當(dāng)井液的堿性越強(qiáng)；當(dāng)0 0pHpH值值7 7時(shí)，鉆井時(shí)，鉆井液呈酸性，液呈酸性，pHpH值越小，鉆

51、井液的酸性越強(qiáng)。值越小，鉆井液的酸性越強(qiáng)。 四、鉆井液的四、鉆井液的pH值值 泥漿的泥漿的pHpH值（酸堿度）對(duì)泥漿的性能值（酸堿度）對(duì)泥漿的性能有很大影響。粘土顆粒帶負(fù)電，它必須在有很大影響。粘土顆粒帶負(fù)電，它必須在堿性條件下才能維持穩(wěn)定，多數(shù)有機(jī)處理堿性條件下才能維持穩(wěn)定，多數(shù)有機(jī)處理劑必須在一定的劑必須在一定的pHpH值下才能發(fā)揮好的效用。值下才能發(fā)揮好的效用。不同配方的泥漿具有自身的不同配方的泥漿具有自身的pHpH值，一般應(yīng)值，一般應(yīng)控制在控制在8 81111之間。泥漿在使用過(guò)程中，若之間。泥漿在使用過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)pHpH值相對(duì)于原設(shè)計(jì)值發(fā)生了變化，則值相對(duì)于原設(shè)計(jì)值發(fā)生了變化，則

52、應(yīng)及時(shí)加以調(diào)節(jié)。應(yīng)及時(shí)加以調(diào)節(jié)。 泥漿泥漿pHpH值的簡(jiǎn)單測(cè)量方法：值的簡(jiǎn)單測(cè)量方法： 是用是用pHpH試紙；試紙；較精密的測(cè)量可用較精密的測(cè)量可用pHpH電位計(jì)（酸度電位計(jì)（酸度計(jì)）。計(jì)）。一般是對(duì)泥漿濾液進(jìn)行測(cè)量，有時(shí)一般是對(duì)泥漿濾液進(jìn)行測(cè)量，有時(shí)也可直接對(duì)泥漿進(jìn)行測(cè)量。也可直接對(duì)泥漿進(jìn)行測(cè)量。 1 1、提高、提高PHPH值，可以加入值，可以加入NaOHNaOH、NaNa2 2COCO3 3或或CaCa（OHOH）2 2等；等；2 2、降低、降低pHpH值，可加入稀釋的值，可加入稀釋的HClHCl或或酸式鹽。酸式鹽。 五、固相含量與含砂量五、固相含量與含砂量 泥漿的固相含量指泥漿中固體顆粒

53、占的重量或體泥漿的固相含量指泥漿中固體顆粒占的重量或體積百分?jǐn)?shù)。積百分?jǐn)?shù)。 泥漿中的固相包括有用固相和無(wú)用固相，前者如泥漿中的固相包括有用固相和無(wú)用固相，前者如粘土、重晶石等，后者為鉆屑。粘土、重晶石等，后者為鉆屑。 泥漿中的固相，按固相比重來(lái)劃分，可分為重固泥漿中的固相，按固相比重來(lái)劃分，可分為重固相（重晶石比重為相（重晶石比重為4.54.5，赤鐵礦為，赤鐵礦為6.06.0，方鉛礦為，方鉛礦為6.96.9等）和輕固相（粘土比重一般為等）和輕固相（粘土比重一般為2.32.32.62.6，巖，巖屑比重一般在屑比重一般在2.22.22.82.8之間）。之間）。 采用造漿率高的膨潤(rùn)土配制泥漿，粘土采

54、用造漿率高的膨潤(rùn)土配制泥漿，粘土含量（重量含量（重量/ /體積）在體積）在4 46%6%以下便可達(dá)以下便可達(dá)到要求的粘度，此時(shí)泥漿比重在到要求的粘度，此時(shí)泥漿比重在1.031.031.051.05左右。相反，若用造漿率低的粘土左右。相反，若用造漿率低的粘土配漿，要達(dá)到同樣的粘度，粘土用量要配漿，要達(dá)到同樣的粘度，粘土用量要達(dá)達(dá)202030%30%以上，此時(shí)泥漿比重高達(dá)以上，此時(shí)泥漿比重高達(dá)1.151.15以上。目前對(duì)優(yōu)質(zhì)輕泥漿，在粘度符合以上。目前對(duì)優(yōu)質(zhì)輕泥漿，在粘度符合要求時(shí)，泥漿中的固相含量應(yīng)控制在要求時(shí)，泥漿中的固相含量應(yīng)控制在4%4%左右（體積含量），此時(shí)泥漿比重在左右（體積含量），此

55、時(shí)泥漿比重在1.051.051.081.08左右。左右。 固相含量對(duì)鉆井影響固相含量對(duì)鉆井影響 固相含量對(duì)鉆速影響：固相含量對(duì)鉆速影響： （1 1）隨著泥漿比重的增加，鉆速下降，特別是）隨著泥漿比重的增加，鉆速下降，特別是泥漿比重大于泥漿比重大于1.061.061.081.08時(shí)，鉆速下降尤為明顯。時(shí)，鉆速下降尤為明顯。（2 2）泥漿的比重相同，固相含量愈高則鉆速愈）泥漿的比重相同，固相含量愈高則鉆速愈低。由此泥漿比重相同時(shí)，加重泥漿的鉆速要比低。由此泥漿比重相同時(shí)，加重泥漿的鉆速要比普通泥漿高，因?yàn)榧又啬酀{的固相含量低。普通泥漿高，因?yàn)榧又啬酀{的固相含量低。（3 3）泥漿的比重和固相含量相同，但固相的分）泥漿的比重和固相含量相同，但固相的分散度不同，則固相顆粒分散得愈細(xì)的泥漿鉆速愈散度不同，則固相顆粒分散得愈細(xì)的泥漿鉆速愈低。由此，不分散體系的泥漿其鉆