鉆井液基礎(chǔ)知識(shí)一非開挖鉆井液性能介紹

鉆井液基礎(chǔ)知識(shí)一非開挖鉆井液性能介紹鉆井液概述鉆井液的概念

鉆井液（drillingfluid）是指鉆井過程中以其多種功能滿足鉆井工作需要的各種循環(huán)流體的總稱。又稱鉆井泥漿（drillingmuds），或簡稱泥漿（muds）。HDD鉆孔泥漿是具有一定粘性的流體，目前多是以水作為基液，以分散性粉末和化學(xué)物質(zhì)作為主劑。第2頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液概述鉆井液的功用1.懸浮并將孔內(nèi)鉆屑攜帶至地表；2.冷卻并潤滑孔內(nèi)鉆頭、鉆具；3.穩(wěn)定井壁和平衡地層壓力；4.沖洗鉆頭、擴(kuò)孔器切削刀；5.為孔底泥漿馬達(dá)提供水力動(dòng)力；6.高壓液流沖擊并軟化巖土，提高鉆進(jìn)效率。第3頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液的功用懸浮并將孔內(nèi)鉆屑攜帶至地表1）鉆井液首要和最基本的功用是通過其本身的循環(huán)，將井底被鉆頭破碎的巖屑攜至地面；其靜切力可懸浮鉆屑；2）不重復(fù)切削，提高鉆進(jìn)效率；3）孔底清潔干凈，提高鋪管安全系數(shù)；4）影響鉆井液攜渣能力：

環(huán)空流動(dòng)速度；

鉆井液密度；

鉆井液粘度。

第4頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液的功用冷卻并潤滑孔內(nèi)鉆頭、鉆具

1）鉆頭、鉆柱與地層的摩擦產(chǎn)生熱，循環(huán)的泥漿使熱消散2）鉆井液中存在的膨潤土及部分添加劑具有良好的潤滑作用，減小鉆頭鉆具的磨損和拉管摩阻力。

第5頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液的功用穩(wěn)定井壁和平衡地層壓力

1）形成濾餅涂敷孔壁，減小自由水對周圍地層的影響；2）孔內(nèi)液柱壓力部分平衡地層壓力；3）鉆井液的抑制性能夠穩(wěn)定敏感性地層。清洗鉆頭、擴(kuò)孔器切削刀液流對鉆頭或擴(kuò)孔刀頭進(jìn)行沖洗，清潔鉆具表面積存物，提高鉆進(jìn)效率。

第6頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液的功用為孔底泥漿馬達(dá)提供水力動(dòng)力巖石鉆進(jìn)中使用的螺桿馬達(dá)正是以鉆井液為動(dòng)力、把液體壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的容積式井下動(dòng)力鉆具；鉆井液在此過程提供了源源不斷的液壓能。高壓液流沖擊并軟化巖土，提高鉆進(jìn)效率鉆井液在鉆頭噴嘴處以極高的流速?zèng)_擊巖層，同時(shí)軟化巖層，從而提高了鉆進(jìn)速度和破巖效率。

第7頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液概述HDD鉆井液的類型

類型名稱材料組成品種特點(diǎn)及適應(yīng)性清水清水單一流動(dòng)性好，取用便利，低粘，護(hù)孔、懸碴效果差泥漿粘土、水、處理劑多粘性和比重等可寬調(diào)、尤適于許多松散和水敏地層化合物溶液化合物、水多粘性可寬調(diào)，流動(dòng)性較好，選配方可適于廣泛地層乳狀液水、油、乳化劑較少潤滑性強(qiáng)，流動(dòng)性好，護(hù)孔、懸碴效果較差泡沫漿液空氣、發(fā)泡液較多低密度，防漏失，護(hù)孔、懸碴較好，制用較復(fù)雜鹽水漿液鹽、基漿少專用于高含鹽量地層抑制孔壁分散第8頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液概述鉆井液的組成

目前的定向穿越工程中，最為常用的鉆井液為粘土-水基鉆井液，其為多相分散體系，主要構(gòu)成：1.水（淡水或鹽水）2.活性固體顆粒（膨潤土和泥頁巖鉆屑）3.惰性固體顆粒（加重材料和砂巖等鉆屑）4.化學(xué)藥品（處理劑）

第9頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液基礎(chǔ)知識(shí)鉆井液性能銳林非開挖第10頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液性能鉆井液性能分類密度流動(dòng)性濾失性化學(xué)成分潤滑性其他第11頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液性能鉆井液性能主要測定和計(jì)算項(xiàng)目

密度含砂量馬氏漏斗粘度PH值

表觀粘度n值（流型指數(shù)）

塑性粘度k值（稠度系數(shù)）動(dòng)切力（屈服值）浮筒切力切力（靜切力-初切、終切）泥漿潤滑性API濾失量固相含量HTHP濾失量巖屑含量第12頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液性能鉆井液密度

指單位體積鉆井液的質(zhì)量，在鉆井工程中，鉆井液密度和比重是兩個(gè)等同術(shù)語，常用單位g/cm3、kg/m3，英制單位lb/gal（磅/加侖），1g/cm3=8.345lb/gal第13頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液密度密度過大的不利影響1.降低鉆進(jìn)速度；2.易壓差卡鉆；3.易引起過高的粘度和切力；4.多消耗材料和動(dòng)力；5.泥漿的抗污染能力降低。密度過小的不利影響

1.易造成井眼不穩(wěn)定，縮徑、塌孔；2.泥漿攜帶鉆屑的能力下降。第14頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液密度鉆井液密度的測量

鉆井液密度秤示意圖第15頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液密度鉆井液密度的測量步驟1.標(biāo)定鉆井液杯盛滿清水,蓋上蓋子,杯內(nèi)多余的水自孔中溢出,把溢出之水擦凈。秤桿刀口于刀墊上，使游動(dòng)砝碼對準(zhǔn)1.0刻度。如果水平泡居中，則合乎要求。否則，就要在調(diào)節(jié)器內(nèi)加減填料（鉛粒），使之居中。2.測量將充分?jǐn)嚢璧你@井液盛滿鉆井液杯,蓋好蓋子,擦凈杯外鉆井液。置秤桿刀口于刀墊上，撥動(dòng)游動(dòng)砝碼，使水平泡居中，砝碼左側(cè)邊線所對刻度即為所測鉆井液的密度，并記錄。

第16頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液密度關(guān)于密度的幾個(gè)認(rèn)識(shí)泥漿的密度直接與固相的數(shù)量和重度有關(guān)；密度的重要性在于使井內(nèi)泥漿液柱具有適當(dāng)?shù)膲毫ζ胶獾貙訅毫?，有助于穩(wěn)定井眼；液柱壓力與垂直深度正相關(guān)；淡水的密度是1g/cm3=8.345lb/gal；加量4～6%膨潤土的泥漿比重在1.03～1.05左右；造漿率差的膨潤土加量20～30%以上，此時(shí)泥漿比重高達(dá)1.15以上；因鉆屑沒能完全除去，正常鉆進(jìn)時(shí)泥漿密度會(huì)不斷增大第17頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液密度影響密度變化的因素增大密度

添加加重劑、泥漿除氣、增加鉆速、鉆屑累積、降低泵排量以增大鉆屑濃度、加入較高密度的泥漿、孔內(nèi)失水減小密度

加水、固控設(shè)備出去固相、控制鉆速、孔內(nèi)地下水侵入、加入較低密度的泥漿、加強(qiáng)固控設(shè)備的清渣能力、降低鉆進(jìn)速度和增大泵排量第18頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液密度調(diào)節(jié)密度的計(jì)算公式第19頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液性能鉆井液流動(dòng)性描述流動(dòng)性能的術(shù)語：

表觀粘度AV，mPa·S；

塑性粘度PV，mPa·S；

屈服值（動(dòng)切力）YP，Pa；

靜切力（初切、終切）Gels,

馬氏漏斗粘度FV，s/qt；

動(dòng)/塑比YP/PV，Pa·S、mPa·S；流型指數(shù)n值；稠度系數(shù)k值；

第20頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性這些性能參數(shù)鉆井液在循環(huán)系統(tǒng)中的預(yù)期狀態(tài)，粘度反映流動(dòng)阻力的大小，切力反映結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的大小，流型系數(shù)反映流變狀態(tài)。鉆井液流動(dòng)性對鉆進(jìn)作業(yè)的影響：

井眼清潔問題、鉆屑的懸浮、循環(huán)壓力損失、抽汲壓力與沖擊波動(dòng)壓力、經(jīng)濟(jì)性、鉆進(jìn)速度、井眼穩(wěn)定性、井眼沖蝕問題、泥漿漏失問題。鉆井液的流變性能受制于成分和環(huán)境因素。第21頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性影響鉆井液流動(dòng)性的因素鉆井液的成分

液體部分（電解質(zhì)種類、濃度；聚合物種類和濃度）

惰性固體顆粒（濃度和細(xì)度）

活性固體顆粒（種類、濃度和細(xì)度）環(huán)境因素

溫度

剪切速率

壓力第22頁,共70頁，2024年2月25日，星期天影響鉆井液流動(dòng)性的因素液體部分對鉆井液流動(dòng)性的影響溶解的鹽一般增大粘度；溫度增高降低粘度；剪切速率一般不影響液相粘度；增大壓力不明顯影響水的粘度。第23頁,共70頁，2024年2月25日，星期天影響鉆井液流動(dòng)性的因素惰性固相對流動(dòng)性的影響惰性固相體積百分含量的增加會(huì)使粘度按指數(shù)律增大；全部固體顆粒在非常高剪切速率下傾向于表現(xiàn)為惰性固體顆粒的作用；長度比寬度大得多的固相顆粒（如聚合物、膨潤土）會(huì)使液流體表現(xiàn)出剪切稀釋性能。

第24頁,共70頁，2024年2月25日，星期天影響鉆井液流動(dòng)性的因素活性固相對流動(dòng)性的影響活性固相的交聯(lián)（聚凝）會(huì)引起剪切速率粘度、屈服值和切力的增大；溫度增高會(huì)促使交聯(lián)作用；木質(zhì)素磺酸鹽阻止交聯(lián)和降低低剪切速率粘度、屈服值和切力。溫度對流動(dòng)性的影響溫度增高會(huì)增大粘土晶體片的分散；溫度升高有時(shí)會(huì)增大粘度片的聚凝。第25頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性鉆井液的流變性能

鉆井液的流變性是指它的流動(dòng)和變形特性，通常用鉆井液流變曲線、粘度（包括漏斗粘度、表觀粘度、塑性粘度）、切力（動(dòng)切力與靜切力）、動(dòng)塑比等參數(shù)來表示。第26頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性粘切過大的不利影響流動(dòng)阻力大，能量消耗高；鉆速慢；凈化不良（除氣砂不良）；易泥包；壓力激動(dòng)大；易引起卡、噴、漏、塌等事故。第27頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性粘切過低的不利影響洗井不良，井眼凈化差，易引起井下事故；沖刷井壁，加劇井塌。第28頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性流動(dòng)性基本認(rèn)識(shí)洗泥漿在循環(huán)系統(tǒng)的不同地點(diǎn)流動(dòng)狀態(tài)是不同的：

在鉆桿內(nèi)和鉆頭水眼處流動(dòng)很快，是紊流；鉆桿與孔壁之間的環(huán)形空間流動(dòng)可能是絮流或?qū)恿?，多為層流。流體可分為牛頓流體和非牛頓流體；牛頓流體（純水、礦物油）的粘度不受剪切速率的影響不具有恒定的粘度的流體稱為非牛頓流體，幾乎所有泥漿都是非牛頓流體；為確定在不同流動(dòng)速度下的流動(dòng)狀態(tài)，需要研究循環(huán)系統(tǒng)的這一地點(diǎn)流動(dòng)速度下的剪切應(yīng)力-剪切速率關(guān)系。第29頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性塑性粘度塑性粘度是反映在高剪切速率下泥漿的粘度；塑性粘度是由機(jī)械摩擦引起的對流動(dòng)的阻力；該阻力由以下方式產(chǎn)生：

鉆井液內(nèi)固相之間的運(yùn)動(dòng)；固相與液相之間的運(yùn)動(dòng)；

液相本身的剪切。塑性粘度主要取決于固相的濃度、顆粒大小和形狀、固相的類型和液相的粘度；塑性粘度的控制主要用固相清除和沖釋，如：加水稀釋、除砂器除固相、除泥器除泥、離心機(jī)除粘土等；塑性粘度PV（mPa.s)=φ600-φ300。第30頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性屈服值反映在低剪切速率下固體顆粒之間的吸引力；屈服值是鉆井液內(nèi)的電化學(xué)力，即吸引力引起的流動(dòng)阻力，在動(dòng)態(tài)即流動(dòng)狀態(tài)下測量；屈服值取決于：固體顆粒的類型和表面性質(zhì)；固相的體積濃度與分散情況；固相所在的液相中電解質(zhì)的類型和它的濃度；污染的程度；溫度；反絮凝劑的濃度；引起屈服值增大：固相體積濃度的增加；固相顆粒密集堆積增大化學(xué)力；水化性地層粘土；鉆屑粘土活性固相進(jìn)入體系中；過分使用膨潤土；污染物如鹽引起絮凝降低屈服值：加化學(xué)反絮凝劑、處理好污染、調(diào)整堿度、調(diào)整PH值、加水沖釋。屈服值τ0（Pa)=0.511（2φ300-φ600）（賓漢流體）。第31頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性靜切力靜切力表示液體開始流動(dòng)所需要的剪切應(yīng)力；反映靜止?fàn)顟B(tài)下固體顆粒之間的吸引力；靜切力在靜止即非流動(dòng)狀態(tài)下測量，分為初切（靜止10秒鐘）和終切（靜止10分鐘）；初切和終切一起反映了膠凝程度在靜止?fàn)顟B(tài)下變稠趨向，可分為增強(qiáng)型（初切低而終切高，反之為脆性型）；靜切力（膠凝強(qiáng)度）由如下因素而定：

泥漿中的粘土反絮凝劑、固體顆粒數(shù)量及類型、污染程度、溫度；初切τ初=0.511*φ3（靜置10s或1min）；

終切（τ終）=0.511*φ3（靜置10min）（賓漢流體）。第32頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性靜切力類型增強(qiáng)型（初切低而終切高）

特點(diǎn)：開始循環(huán)泥漿時(shí)要求增大泵壓

原因：反絮凝劑（化學(xué)處理劑）不足

活性固相（粘土）濃度太大脆性型（初切高而終切稍微增高）

特點(diǎn)：較低泵壓就能恢復(fù)循環(huán)泥漿

原因：泥漿受污染

鹽水泥漿

非分散性泥漿第33頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性表觀粘度指在旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)轉(zhuǎn)速為600RPM時(shí)的剪切速率下的粘度：表觀粘度：AV=φ600

；漏斗粘度也是一種表觀粘度；第34頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性動(dòng)塑比（YP/PV）在環(huán)形空間，流動(dòng)剖面平板化的程度（流核直徑的大?。┡c動(dòng)塑比及上返速度有關(guān)；動(dòng)塑比越大，平板化程度越大；動(dòng)塑比值過小會(huì)導(dǎo)致尖峰型層流；對于絮凝的泥漿，YP/PV可以最大為3/1；對于反絮凝的（分散的）泥漿，YP/PV最小為0.25/1減小n值如同提高動(dòng)塑比，可使環(huán)空液流轉(zhuǎn)變?yōu)槠桨鍖恿饕话阏J(rèn)為，就有效攜帶鉆屑而言，比較適宜的范圍是：

動(dòng)塑比：0.36-0.48（Pa/mPa.s)

或n值：0.4-0.7。第35頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性平板型層流的優(yōu)點(diǎn)可選用環(huán)空返速較低的泥漿（如：低固相泥漿保持在0.5-0.6m/s）有效地?cái)y帶巖屑，泵壓可較低又能降低壓力損失，使水利功率得到充分利用；解決了低粘度泥漿的有效攜帶巖屑的問題，只要保證動(dòng)塑比比較高，再加上有一定環(huán)空返速，就能有效攜帶巖屑，保持孔內(nèi)清潔；避免紊流對井壁的沖刷，有利于保持井壁穩(wěn)定。第36頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性使動(dòng)塑比達(dá)到要求范圍的措施選用XC生物聚合物、HEC、PHP、FA367等高分子聚合物處理劑并保持足夠濃度；使用固控設(shè)備出去無用固相，降低固體顆粒濃度；在保證泥漿性能穩(wěn)定的情況下，適當(dāng)加入石灰、石膏、氯化鈣或食鹽等電解質(zhì)，以增強(qiáng)固體顆粒形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的能力；如果環(huán)空液流處于紊流狀態(tài)，則應(yīng)先考慮降低環(huán)空返速或同時(shí)提高粘度、切力，使泥漿轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鳡顟B(tài)，然后再控制動(dòng)塑比以達(dá)到平板型層流。第37頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性流變性能分析測定1-總開關(guān);10-擋位牌;2-托盤;11-變速箱;

3-開關(guān);12-傳動(dòng)桿;4-指示燈;13-電機(jī);5-外筒;14-保險(xiǎn)絲;6-外筒刻線;15-電源插座

7-刻度指示;

8-彈簧罩;9-變速桿;

六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)

第38頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性流變性能分析測定1-總開關(guān);10-擋位牌;2-托盤;11-變速箱;

3-開關(guān);12-傳動(dòng)桿;4-指示燈;13-電機(jī);5-外筒;14-保險(xiǎn)絲;6-外筒刻線;15-電源插座

7-刻度指示;

8-彈簧罩;9-變速桿;

六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)

第39頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性旋轉(zhuǎn)粘度器測量步驟⒈接通電源以

300r/min和600r/min試運(yùn)轉(zhuǎn),外筒不得有偏擺,掌握好六個(gè)擋的操作方法。⒉檢查指針是否正對刻度盤

0位,如果不對,則須調(diào)0位。⒊將剛攪拌過的鉆井液（約

350ml）倒入樣品杯，立即置于托盤上，上升托盤使液面至外筒刻度線處，固定好托盤，注意樣品杯底與外筒底之間的距離不應(yīng)小于1.3cm。⒋從高速到低速進(jìn)行測量，待刻度盤平穩(wěn)后，記下各轉(zhuǎn)速下的刻度盤讀數(shù)。⒌靜切力測量先將流體用

600r/min攪拌1分鐘，然后靜止1分鐘，用3r/min測量，讀得的刻度盤最大值乘以0.511,即為初切力θ1

。再將流體用

600r/min下攪拌1min,靜止10min，用上述方法測量和計(jì)算，即得終切力θ10。第40頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性旋轉(zhuǎn)粘度器測量數(shù)據(jù)處理第41頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性漏斗粘度馬氏漏斗粘度是測定從馬氏漏斗下端出口流出1夸脫

（946ml）所需要的秒數(shù)（有時(shí)也測定流出1000ml泥漿所需要的秒數(shù)，必須注明）；漏斗粘度計(jì)只用于檢測泥漿粘度變化的趨勢是否在預(yù)定設(shè)計(jì)范圍的一種簡便儀器；直觀反映泥漿可泵送的情況漏斗粘度無法與其他流變參數(shù)進(jìn)行換算；不能用于確定粘度變化的原因，也不能作為泥漿處理的依據(jù)；泥漿在測定時(shí)間內(nèi)的流出速度是變化的，先快后慢；漏斗粘度受溫度、密度、固體大可樂沒有篩除、泥漿含有氣泡和測定時(shí)間長短的影響；一般泥漿馬氏漏斗粘度30-45s,加重泥漿45-60s，高黏土含量的稠泥漿達(dá)75-120s。第42頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性漏斗粘度測量標(biāo)準(zhǔn)杯秒表馬氏漏斗泥漿杯第43頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性漏斗粘度測量步驟一手持漏斗

,并用手指堵住管口,將充分?jǐn)嚢璧你@井液過篩網(wǎng)注入漏斗1500毫升。將量杯一端朝上，置于漏斗管口下，另一手持秒表，準(zhǔn)備測量。

放開堵住管口的手指，同時(shí)開動(dòng)秒表，記下流滿1夸脫

（946毫升）量杯時(shí)所有的時(shí)間，即為鉆井液的馬氏漏斗粘度。第44頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性流動(dòng)性不良的原因與處理過高粘度、屈服值和切力的一般原因：

固相被污染物絮凝/反絮凝劑加量不足/高固相堆積/惰性固相在被研磨到極細(xì)顆粒時(shí)也會(huì)明顯增大粘度；過高粘度、屈服值和切力的一般處理方法：

加水/加反絮凝劑/轉(zhuǎn)化為易于對付污染的泥漿體系/強(qiáng)化固控設(shè)備的使用效果；過低粘度、屈服值和切力的一般原因；

加入太多稀釋水/地層水大量浸入/膨潤土用量不足/聚合物劑量不夠；過低粘度、屈服值和切力的一般處理方法：

增加膨潤土或高粘度聚合物用量/減少離心機(jī)處理時(shí)間/加入少量絮凝劑/增大泥漿密度以阻止地下水浸入/降低稀釋水用量。第45頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液流動(dòng)性流動(dòng)性的要求表明鉆井液在鉆井中清洗井眼、攜帶鉆屑能力及流動(dòng)阻力的大小，直接關(guān)系鉆井的快慢和安全；盡可能用較低的粘切（不同密度有不同的最佳范圍）；低固相泥漿的動(dòng)塑比一般應(yīng)為0.48（Pa/mPa.s)；N值一般保持0.5-0.7。第46頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第一PPT模板網(wǎng)：鉆井液的濾失性能第47頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液濾失性能鉆井液濾失和造壁性的概念失水：在壓力差作用下，鉆井液中的自由水向孔壁巖石的裂隙或空隙中滲透的現(xiàn)象；造壁：失水的同時(shí)，泥漿中的固相顆粒附著在井壁上形成泥皮（泥餅）的現(xiàn)象；濾失：鉆井液中只有液相進(jìn)入地層的現(xiàn)象。第48頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液濾失性鉆井液濾失全過程

鉆井液的濾失全過程分三個(gè)階段：瞬時(shí)濾失：濾餅尚未完全形成之前很短時(shí)間（小于2s）內(nèi)的失水，濾失速率最大，比例??；動(dòng)濾失：鉆井液循環(huán)時(shí)的失水；該過程泥餅形成、增厚與沖蝕處動(dòng)平衡；失水速率和失水量都較大；靜濾失：鉆井液停止循環(huán)后的失水；泥餅厚，失水速率小、失水量較小。第49頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液濾失性影響靜濾失的因素因素泥餅厚度濾失量滲透率增大增厚增大時(shí)間延長增厚增大壓差增大增厚增大泥漿固相增多增厚下降濾液粘度增加減薄下降第50頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液濾失性影響動(dòng)濾失的因素影響靜失水的因素同樣影響動(dòng)失水；環(huán)空返速：

紊流：返速高，沖蝕大，動(dòng)失水大；

層流：返速低，沖蝕小，動(dòng)失水?。?/p>

平板型層流：返速低，沖蝕小，動(dòng)失水小。泥餅強(qiáng)度：強(qiáng)度高，不易沖蝕，動(dòng)失水小。第51頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液濾失性對濾失性的基本認(rèn)識(shí)控制濾失性是非常重要的，關(guān)系到：

地層損害/滲透率損害/厚的孔壁泥餅/孔壁保護(hù)；濾失速度取決于：

組成泥餅的無知類型和數(shù)量/壓力/有機(jī)處理劑的濃度/固相顆粒絮凝的程度/地層的滲透性/溫度/水相的組成；濾餅是在泥漿通過滲透性介質(zhì)時(shí)固相被阻而形成的類似固體的物質(zhì)；第52頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液濾失性高濾失量的主要原因：污染物進(jìn)入泥漿體系影響固相絮凝；用水或鹽水過分沖釋；離心機(jī)除去膠體固相過多；泥漿中固相顆粒大小分布不好；缺少控制濾失的處理劑，如聚合物濾失劑；泥漿沒有得到反絮凝處理。

第53頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液濾失性失水造壁性與鉆井工作的關(guān)系導(dǎo)致水敏性泥頁巖縮徑、塌孔；泥餅粘附卡鉆；泥餅要求：薄、密、韌；失水量要求：適當(dāng)（并非越小越好）。

對于一般地層，API失水：10-15ml/30min;

對于水敏性地層，API失水＜5ml/30min。第54頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液濾失性濾失性作用的要點(diǎn)主要目的：形成低滲透率的泥餅；實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：薄泥餅，低濾失；減少增大滲透率的固相如鉆屑、絮凝固體顆粒；添加能減小滲透率的固體顆粒：

膨潤土、淀粉和CMC、

淀粉與聚陰離子纖維素。第55頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第一PPT模板網(wǎng)：鉆井液其他性能第56頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液其他性能PH值PH值是泥漿酸堿度的量度，是泥漿中氫離子濃度的負(fù)對數(shù)PH值的范圍是0-14，中性=7，酸性＜7，堿性＞7；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)處理劑必須在一定的PH值下才能發(fā)揮好的效用；不同配方的泥漿具有自身的PH值，一般應(yīng)控制在8-11之間提高PH值，可以加入NaOH、Na2CO3或Ca（OH）2等；降低pH值，可加入稀釋的HCl或酸式鹽第57頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液其他性能PH值的測定泥漿pH值的簡單測量，是用pH試紙；較精密的測量可用pH電位計(jì)（酸度計(jì)）；一般是對泥漿濾液進(jìn)行測量，有時(shí)也可直接對泥漿進(jìn)行測量；PH試紙應(yīng)防護(hù)因天氣變化影響試紙質(zhì)量和測定結(jié)果?？梢砸餚H值改變的因素加入水或地下水浸入稀釋；鉆遇酸堿性地層或加入酸堿性試劑調(diào)節(jié)；鉆遇酸性氣體。第58頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液其他性能含砂量概念：大于0.074mm的顆粒在泥漿中所占的體積百分?jǐn)?shù)；含砂量大的不利影響引起鉆井液密度增大；磨蝕循環(huán)系統(tǒng)中的金屬和橡膠部件；影響濾餅質(zhì)量：高滲透性和厚度大，不結(jié)實(shí)；影響濾失量特別是HTHP濾失量增大。第59頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液其他性能含砂量的測定圖.含砂量測定儀1-過濾筒;2-漏斗;3-玻璃量筒

第60頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液其他性能含砂量的測定先在玻璃量筒中裝入定量鉆井液（20-40mm），再加一定比例的水，用手指蓋住筒口，將鉆井液和水搖勻，慢慢倒在過濾筒內(nèi)，邊倒鉆井液邊用水沖洗，為加快過濾速度，可搖晃過濾筒，直至鉆井液沖洗干凈，網(wǎng)上僅存砂子為止。套上漏斗倒置過濾筒，把漏斗口插入玻璃量筒口內(nèi)，用水將篩網(wǎng)上附著的砂子全部沖到量筒里，等砂子沉到底部細(xì)管后，讀出含砂量的容積，計(jì)算其占鉆井液體積的百分比。第61頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液其他性能含砂量的控制改變振動(dòng)篩的篩網(wǎng)細(xì)度；加強(qiáng)除砂器的使用效果；降低沉砂池泥漿粘度；降低鉆進(jìn)速度；含砂量正常保持在0.5%以下；檢測振動(dòng)篩處和上水池的泥漿含砂量以比較除砂效率。第62頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液其他性能固相含量概念：指泥漿中固體顆粒占的重量或體積百分?jǐn)?shù)。固相顆粒尺寸概念小于40μm（1μm=0.001mm）的顆粒，肉眼看不見；膠體顆粒小于2μm；超小顆粒2-44μm；細(xì)顆粒44-74μm；中等偏細(xì)顆粒74-250μm；中等偏粗顆粒250-2000μm顆粒尺寸小于1μm時(shí)對粘度有嚴(yán)重影響。第63頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鉆井液其他性能鉆屑固相增加的不利影響增加泥漿維護(hù)費(fèi)；增加維持良好流動(dòng)性能的難度；增加壓差卡管的可能；降低鉆進(jìn)速度；降低鉆頭壽命和增大泥漿泵的磨損速度；增大循環(huán)壓力損失；降低泥漿的潤滑性，增大阻力和拉力；增大濾失量，增加井下抽汲的趨勢。第64頁,共70頁，2024年2月25日，星期天固相含量固相含量的測定固相含量測定儀

1-電源接頭;

2-加熱棒插頭;

3-套筒;

4-加熱棒;

5-鉆井液