泥漿工藝原理教案(第4-5講)ppt課件

1、,泥漿工藝原理,資源與地球科學(xué)學(xué)院,1,二、 粘土-水界面的吸附作用,1、粘土的離子交換吸附,（1）粘土顆粒表面帶電的原因,（2）離子交換吸附的特點(diǎn),同電性離子進(jìn)行等電量交換,陽(yáng)離子之間的交換按一定的順序進(jìn)行,晶格置換、,氫氧層中氫的電離、,斷鍵作用、,吸附陰離子,第三節(jié) 粘土-水分散體系的基本膠體化學(xué)性質(zhì),2,1、粘土的離子交換吸附,離子吸附平衡是動(dòng)態(tài)平衡,離子交換吸附的速度很慢，達(dá)到平衡需要一定時(shí)間。,離子性質(zhì)、,離子濃度、,溫度,增加離子濃度，平衡向吸附方向移動(dòng)； 吸附還受溫度的影響；,低價(jià)離子濃度高時(shí)，也可以取代高價(jià)離子。,陽(yáng)離子交換容量：一百克粘土所能吸附的陽(yáng)離子毫克當(dāng)量數(shù)。,礦物成

2、分,分散度,溶液PH值,溫度,幾何效應(yīng),交換位置是否被堵塞,第三節(jié) 粘土-水分散體系的基本膠體化學(xué)性質(zhì),3,2、粘土-水界面的擴(kuò)散雙電層,（1）界面擴(kuò)散雙電層的形成, 濃集同時(shí)，由于分子熱運(yùn)動(dòng)和濃度差，又引起陽(yáng)離子脫離界面 的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，粘土顆粒對(duì)陽(yáng)離子的吸附及離子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)引起 的脫附兩者共同作用的結(jié)果，形成擴(kuò)散雙電層。, 粘土顆粒在堿性溶液中帶負(fù)電荷，必須吸附陽(yáng)離子到粘土顆粒 表面（濃集），形成粘土顆粒表面的一層負(fù)電荷與反離子的正 電荷相對(duì)應(yīng)的雙電層，以保持電的平衡。,第三節(jié) 粘土-水分散體系的基本膠體化學(xué)性質(zhì),4,粘土-水界面的擴(kuò)散雙電層結(jié)構(gòu),5,2、粘土-水界面的擴(kuò)散雙電層,（3）影響電

3、動(dòng)電位的因素,a、陽(yáng)離子的種類,b 、陽(yáng)離子的濃度,吸附高價(jià)陽(yáng)離子,電動(dòng)電位低,擴(kuò)散層中陽(yáng)離子數(shù)目少,粘土表面水化膜薄,粘土顆粒易于聚結(jié),問(wèn)題：鈣質(zhì)膨潤(rùn)土為什么用碳酸鈉處理？,陽(yáng)離子濃度大,擠入吸附層機(jī)會(huì)增大,電動(dòng)電位降低,本身水化性能不好，并奪去粘土直接吸附的水分子,第三節(jié) 粘土-水分散體系的基本膠體化學(xué)性質(zhì),6,2、粘土-水界面的擴(kuò)散雙電層,（4）粘土顆粒的兩種雙電層,a、粘土顆粒層面帶負(fù)電荷的擴(kuò)散雙電層,b、粘土顆粒端部帶正電荷的擴(kuò)散雙電層,決定擴(kuò)散層厚薄的電動(dòng)電位高低,粘土的類型、,泥漿的PH值、,陽(yáng)離子的價(jià)數(shù)、,電解質(zhì)濃度、,為使粘土顆粒帶穩(wěn)定的負(fù)電荷，形成穩(wěn)定的帶負(fù)電荷擴(kuò)散雙電層，

4、 必須使粘土懸浮液處于堿性狀態(tài)，即PH值大于7，一般為8.09.0， 有時(shí)要求PH值高達(dá)910以上。,處理劑的加入量。,第三節(jié) 粘土-水分散體系的基本膠體化學(xué)性質(zhì),7, 鈣質(zhì)膨潤(rùn)土造漿，需要加入一價(jià)鈉鹽；, 泥漿受鈣侵時(shí)，鈣離子濃度增大，擴(kuò)散雙電層中的鈉離子轉(zhuǎn)為 鈣離子，電動(dòng)電位下降，擴(kuò)散層變薄，粘土顆粒聚結(jié)，泥漿失 去穩(wěn)定性；, 為處理泥漿而加入的低價(jià)陽(yáng)離子電解質(zhì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制加量；, 可通過(guò)加入低價(jià)或高價(jià)陽(yáng)離子無(wú)機(jī)處理劑來(lái)調(diào)節(jié)泥漿的分散 或聚結(jié)，配制不同種類的泥漿，或進(jìn)行泥漿化學(xué)處理。,結(jié)論,第三節(jié) 粘土-水分散體系的基本膠體化學(xué)性質(zhì),8,3、粘土的水化與膨脹,（1）粘土水化膨脹的原因,

5、粘土表面直接吸附水分子；, 粘土吸附的陽(yáng)離子的水化。,（2）影響粘土水化膨脹的因素,粘土礦物本身、,交換性陽(yáng)離子的種類、,水溶液中電解質(zhì)的濃度和有機(jī)處理劑含量。,4、粘土-水分散體系的穩(wěn)定和聚結(jié),粘土水化與膨脹：粘土顆粒的表面吸附水分子，粘土顆粒表面 形成水化膜，粘土晶格的距離增大，產(chǎn)生膨脹以至分散的過(guò)程。,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,9,有色廢水的處理,高分子化合物的絮凝作用,10,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,11,4.3 泥漿的性能及其測(cè)定,一、泥漿的比重和固相含量,1、泥漿的固相含量：泥漿中固體顆粒占的重量或體積百分?jǐn)?shù)。, 固相含量,有用固相,粘土、重晶石等,無(wú)用固相,巖

6、屑等,采用造漿率高的膨潤(rùn)土配制泥漿，粘土含量（重量 /體積）在4-6%以下，便可達(dá)到要求的粘度，此時(shí) 泥漿的比重在1.03-1.05左右。,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,12,一、泥漿的比重和固相含量,2、泥漿的比重和固相含量意義,（1）地層壓力的控制,調(diào)節(jié)泥漿比重 ，獲得與 地層間的物理力的平衡。,P,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,13,2、泥漿的比重和固相含量意義,（2）對(duì)鉆速的影響, 隨著泥漿比重增加，鉆速下降；, 比重相同，固相含量越高則鉆速越低；, r相同時(shí)，加重泥漿的鉆速高于普通泥漿。, 比重和固相含量相同時(shí)，固相分散得越高，鉆速越低。,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)

7、試,14,2、泥漿的比重和固相含量意義,（3）無(wú)用固相的危害, 泥漿流變特性變差；引起卡鉆、抽吸、壓力激動(dòng)， 造成漏失或井塌。, 泥餅松疏，韌性低。失水量大，引起孔壁 水化崩塌；泥皮易脫落，形成井下事故, 對(duì)管材、鉆頭、水泵缸套、活塞拉桿磨損大。,提倡使用低相對(duì)密度泥漿鉆進(jìn),第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,15,3、泥漿的比重和固相含量的測(cè)定,（1）比重的測(cè)量, 比重秤, 液體比重計(jì),（2）固相含量的測(cè)量,ZNG型泥漿固相含量測(cè)定儀,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,16,二、泥漿的流變特性, 泥漿的流變特性：描述泥漿在外力作用下變形和流動(dòng)特性的常數(shù), 泥漿的流變特性參數(shù)，對(duì)于計(jì)算泥漿流

8、動(dòng)時(shí)的壓力損失，起下 鉆時(shí)的壓力激動(dòng)，巖屑升舉等都是重要參數(shù)。,（一）流體與流變方程,1、牛頓流體,流變圖,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,17,（一）、流體與流變方程,1、牛頓流體,剪切應(yīng)力，液層單位面積上的剪切力，Pa,剪切速率或剪切梯度，S-1,牛頓粘度， PaS,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,水,無(wú)機(jī)鹽水,甘油,二、泥漿的流變特性,粘度,18,2、非牛頓流體,（1）塑性流體, 靜止時(shí)流體內(nèi)部形成結(jié)構(gòu)，需要附加一定的力，才能開始流動(dòng)， 流動(dòng)開始后，剪切應(yīng)力和剪切速率之間呈正比關(guān)系。,流變曲線,賓漢方程,靜切力（凝膠強(qiáng)度），Pa,剪切速率或剪切梯度，S-1,塑性粘度， PaS,第

9、四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,靜切力是指泥漿靜止時(shí)內(nèi)部所形成的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，其大小與泥漿的粘土含量、類型、分散度、帶電性和吸附水化膜等因素有關(guān)。,19,流變參數(shù), 表觀粘度,反映出靜止?fàn)顟B(tài)下，體系內(nèi)部顆粒之間 形成結(jié)構(gòu)的強(qiáng)弱。,是直線上任一點(diǎn)與原點(diǎn)連線 的斜率,剪切稀釋性流體,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,20,（1）塑性流體, 從靜止開始流動(dòng)，需要附加一定的力，但流動(dòng)開始后的最初 速度較低的階段，剪切應(yīng)力和剪切速率之間不是線性關(guān)系， 達(dá)到一定的剪切速率后，剪切應(yīng)力與剪切速率呈正比關(guān)系。,賓漢方程,動(dòng)切力（屈服值），Pa,剪切速率或剪切梯度，S-1,塑性粘度， PaS,第四節(jié) 泥漿體系的

10、基本性質(zhì)及其測(cè)試,動(dòng)切力則是反映泥漿流動(dòng)時(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)，影響因素：泥漿的固相含量與分散度，粘土顆粒的電動(dòng)電位和水化程度，粘土顆粒吸附處理劑，高分子聚合物的使用等。,流變曲線,21, 流變參數(shù),塑性粘度,表觀粘度,用DB及其延長(zhǎng)線來(lái)代替而得到的賓漢方程，在 低剪切速率區(qū)有些偏差，計(jì)算結(jié)果高于實(shí)際值， 一般在中剪切速率區(qū)域（剪切速率在5001000S-1） 按賓漢方程計(jì)算值與實(shí)測(cè)值較吻合。,泥漿、瀝青、水泥漿等,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,泥漿 化妝品霜狀、膏狀、泥漿面膜、膏狀面膜、牙膏,22,（2）冪律流體,流體靜止施加一剪切應(yīng)力，便開始流動(dòng)，即流體靜止 時(shí)沒有凝膠強(qiáng)度，其流變曲線通過(guò)

11、原點(diǎn)。流動(dòng)開始后， 隨著剪切速率的增加，流體逐漸變稀或變稠，即剪切 應(yīng)力和剪切速率之間的關(guān)系不是直線關(guān)系。, 流變圖, 流變方程,流動(dòng) 特點(diǎn),稠度系數(shù)，PaS,流性指數(shù)或冪律指數(shù),假塑性流體,膨脹性流體,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,n=1,23,（2）冪律流體, 流變圖,流變方程,截距,斜率,許多鉆井液流體是帶屈服值的假塑性流體,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,n=1,24,（2）冪律流體,K, 表觀粘度, 流變方程變化形式,流變參數(shù)：,粘度越高，K值越大,n,非牛頓性的度量， n值離1越遠(yuǎn)，非牛頓性越強(qiáng)，,n1 膨脹性流體,如淀粉糊、蔗糖溶液.,對(duì)于普通泥漿,低固相泥漿和高濃度聚

12、合物溶液,在低剪 切速率區(qū)(小于200S-1)和高剪切速率區(qū)(大于1000S-1),按 冪律方程計(jì)算值偏低.,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,25,（3）帶屈服值的假塑性流體,靜止的流體開始流動(dòng)，需加一定的剪切應(yīng)力;而流動(dòng)開始 后,其剪切應(yīng)力和剪切速率不是簡(jiǎn)單的直線關(guān)系.,卡森方程(Casson),流動(dòng)特點(diǎn),卡森動(dòng)切力或卡森屈服值，Pa,剪切速率為無(wú)窮大時(shí)的粘度，高剪粘度，PaS,表觀粘度,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,26,（3）帶屈服值的假塑性流體,卡森方程 流變圖,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,乘方,27,（4）流變方程適用性評(píng)價(jià),偏差表,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)

13、試,28,（4）流變方程適用性評(píng)價(jià),三參數(shù)方程與實(shí)測(cè)值分布較符合；,在低剪切速率區(qū)，賓漢方程計(jì)算值偏高；冪律方程則偏低；,在較低剪切速率區(qū)，賓漢和冪律兩者各有偏差，但幅度較?。?在中剪切速率區(qū)（500-1000S-1），各流變方程和實(shí)測(cè) 曲線都較符合；,賓漢方程較適應(yīng)于膨潤(rùn)土的原漿;,卡森方程可用于評(píng)價(jià)噴射式鉆井要求的泥漿較為方便。,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,29,1、泥漿的靜切力與觸變性,（1）靜切力,衡量靜止時(shí)泥漿體系凝膠強(qiáng)度的大小。反映靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)， 泥漿內(nèi)部顆粒之間引力的大小。結(jié)構(gòu)力,是時(shí)間的函數(shù), API規(guī)定，測(cè)靜止10秒和10分鐘的切力，分別為初 切力和終切力。,影響因素：

14、,粘土種類和單位體積中粘土顆粒的含量；,處理劑的種類和數(shù)量；,靜止持續(xù)時(shí)間。,降低靜切力：,清除無(wú)用固相，加稀釋劑,提高靜切力：,加無(wú)機(jī)鹽或膨潤(rùn)土,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,30,（2）觸變性,泥漿靜止時(shí)，顆粒之間相互吸引 而形成結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中束縛一定量的 分散介質(zhì)，而當(dāng)外加一定的切力時(shí)， 結(jié)構(gòu)拆散，流動(dòng)性增長(zhǎng)，這種特性 稱為泥漿的觸變性。,對(duì)靜切力和觸變性的要求：,靜止時(shí)，能懸浮巖屑和加重劑,在開泵時(shí)，不困難，不會(huì)憋漏地層,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,31,（3）動(dòng)切力,反映泥漿層流流動(dòng)時(shí)，泥漿體系內(nèi)部粘土顆粒之間，粘土 顆粒和高分子化合物之間以及高分子化合物之間的相互 作用

15、力，即泥漿流動(dòng)時(shí)形成結(jié)構(gòu)的能力。, 固相含量大，分散度高,動(dòng)切力大, 若降低粘土顆粒的電動(dòng)電位,影響動(dòng)切力的因素：,固體顆粒的含量和分散度、顆粒表面特性即其電動(dòng)電位 大小和水化程度，加入無(wú)機(jī)和有機(jī)處理劑的種類和加入量。,動(dòng)切力大, 若粘土顆粒吸附有機(jī)處理劑以改變其端部狀態(tài)（如端部水化 膜增厚，吸附有稀釋劑分子）,動(dòng)切力降低, 若加入高聚物的分子量較大，分子量較大,動(dòng)切力大,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,32,（3）動(dòng)切力,對(duì)動(dòng)切力的要求：,泥漿能將巖屑順利帶出地表，而不引起地面沉淀巖屑的困難。,問(wèn)題：,動(dòng)切力過(guò)低的結(jié)果：,動(dòng)切力過(guò)高的結(jié)果：,鈣侵、鹽侵和粘土侵的結(jié)果：,動(dòng)切力增加,降低動(dòng)

16、切力的方法：,除鈣、,加稀釋劑、,除砂,提高動(dòng)切力的方法：,優(yōu)質(zhì)粘土、,結(jié)構(gòu)劑（鈣鹽）,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,33,泥漿的粘度,（1）懸浮液的粘度,層流狀態(tài)下（愛因斯坦）,分散相較濃時(shí),分散相顆粒帶電,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,34,影響泥漿粘度的因素,泥漿粘度反映體系內(nèi)部的摩擦,液相分子間的內(nèi)摩擦，液相粘度隨有機(jī)物含量增加而升高,分散相顆粒間的相互作用力，它是表征特性不同的分散相 顆粒相互產(chǎn)生的作用力和形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)而增加的流動(dòng)阻力,分散相顆粒之間的內(nèi)摩擦,液體分子與分散相固體顆粒間的內(nèi)摩擦。,影響泥漿粘度的基本因素,粘土和惰性固體顆粒的含量、,粘土和惰性固體顆粒的分散

17、度、,粘土顆粒的形狀和表面特性、,高分子處理劑的種類、分子量和加入量,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,35,（3）泥漿的塑性粘度和表觀粘度,泥漿表觀粘度是層流運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體內(nèi)部四種阻力之和。,塑性粘度,塑性粘度,結(jié)構(gòu)粘度,反映泥漿層流條件下，分散相固體顆粒 之間，固體顆粒與液相之間和液相分子 之間的內(nèi)摩擦阻力。,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,36,影響因素,固體的含量和分散度、,有機(jī)處理劑的種類、分子量和加入量,有些有機(jī)處理劑加入適量，可降低塑性粘度；但大多數(shù)有機(jī) 處理劑作用相反。, 降低塑性粘度的方法：,減少加土量,盡量除去無(wú)用固相,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,塑性粘度,37

18、,（3）泥漿的塑性粘度和表觀粘度,結(jié)構(gòu)粘度,反映泥漿層流條件下，粘土顆粒之間及高分子化 合物之間所形成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的力有關(guān)。,取決于動(dòng)切力和剪切速率,提高結(jié)構(gòu)粘度，即提高動(dòng)切力。,如何提高泥漿的攜帶和懸浮巖屑的能力？,在表觀粘度一定時(shí)，應(yīng)盡量降低塑性粘度和提高 結(jié)構(gòu)粘度，來(lái)達(dá)到攜帶和懸浮巖屑的目的。,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,38,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,粘度,泥漿流變參數(shù)的測(cè)量,電動(dòng)六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì),39,泥漿的剪切 稀釋指數(shù),剪切稀釋指數(shù)I：,動(dòng)塑比,動(dòng)高比,泥漿的剪切稀釋性,實(shí)際施工中，應(yīng)設(shè)法提高動(dòng)切力，降低塑性粘度，以提高泥漿 的剪切稀釋性。,第四節(jié) 泥漿體系的基本性

19、質(zhì)及其測(cè)試,40,（三）泥漿流變參數(shù)與鉆井的關(guān)系,1 對(duì) 機(jī) 械 鉆 速 的 影 響,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,粘度高的泥漿減弱鉆頭牙齒或切削刃對(duì)巖石的沖擊和切削作用。,動(dòng)塑比,41,2對(duì)泥漿攜帶巖屑的影響,（1）層流：流速小，環(huán)空壓力降小，對(duì)孔壁沖刷小； 攜帶性不好，孔內(nèi)凈化不好，形成假泥皮，鉆具 升降阻力大，有時(shí)造成粘附卡鉆。,（2）紊流：流速分布均勻，巖屑無(wú)貼壁現(xiàn)象，孔內(nèi)凈化好， 泥皮薄，鉆具升降阻力小；但流速大，液層翻滾，對(duì) 孔壁沖刷大，不利于孔壁穩(wěn)定，環(huán)空壓力降大，泵壓 大，易壓漏地層。,（3）平板型層流：孔壁穩(wěn)定，孔內(nèi)凈化好。,實(shí)現(xiàn)平板型層流的途徑：增大動(dòng)塑比，動(dòng)塑比36

20、0-480,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,（三）泥漿流變參數(shù)與鉆井的關(guān)系,42,3 對(duì)孔壁穩(wěn)定的影響,（1）沖洗液對(duì)孔壁巖石的水化作用：,調(diào)節(jié)粘度和切力，降低濾失量以提高濾液流經(jīng)裂隙的阻力。,（2）沖洗液對(duì)巖層的直接沖刷作用,實(shí)現(xiàn)平板層流的上返速度：,臨界,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,（三）泥漿流變參數(shù)與鉆井的關(guān)系,43,（3）沖洗液壓力激動(dòng)對(duì)巖層的破壞作用,開泵時(shí)，壓力激動(dòng)與靜切力、孔深、環(huán)狀間隙尺寸有關(guān)；,粘滯力引起的壓力激動(dòng)與泥漿流速、粘度、切力、環(huán)狀 間隙尺寸有關(guān)；,鉆具慣性力引起的壓力激動(dòng)與鉆具的加速度、泥漿密度、 孔深、環(huán)狀間隙尺寸有關(guān)；,4 流變參數(shù)在鉆井力學(xué)計(jì)算中

21、的應(yīng)用,巖屑顆粒的沉降速度、,壓力損失、,壓力激動(dòng)、,鉆頭噴嘴尺寸的選擇計(jì)算、,地面循環(huán)泵總壓力損失和功率的確定、,鉆孔漏失損失、,壓力平衡的水力學(xué)計(jì)算等,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,44,5 流變參數(shù)和懸浮巖屑和加重劑的關(guān)系,Pa,巖石的比重,泥漿的比重,巖石或加重物的直徑，mm,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,45,三 泥漿的失水及造壁性,（一）泥漿的失水及造壁性的概念,泥漿的失水和造壁性,失水：泥漿中的自由水，在壓差作用下向孔壁巖石的裂隙或孔隙中滲透；,造壁性：泥漿失水時(shí)，隨著泥漿中的自由水進(jìn)入巖層，泥漿中的固體顆 粒便附著在孔壁上形成泥皮，這便是泥漿的造壁性。,第四節(jié) 泥漿

22、體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,井內(nèi)所結(jié)泥餅與井壁巖石,46,2泥漿的失水全過(guò)程,初失水：時(shí)間短，孔底巖石表面尚無(wú)泥皮，失水率很高，又稱瞬時(shí)失水。,動(dòng)失水：壓差較大，泥皮厚度維持在較薄水平，單位時(shí)間失水量開始較 大，其后逐漸減小，直至穩(wěn)定在某一值。,靜失水：壓差較小，泥皮較厚，單位時(shí)間的失水量比動(dòng)失水小。,第四節(jié) 泥漿體系的基本性質(zhì)及其測(cè)試,初失水時(shí)間很短，但失 水速率最大；動(dòng)失水時(shí) 間較長(zhǎng)，失水速率中等； 靜失水時(shí)間較長(zhǎng)，但失 水速率最小。,47,泥漿的失水及造壁性,在規(guī)定的壓差下通過(guò)一定的過(guò)濾斷面，30min內(nèi)的濾失量。ml/30min.,高溫高壓失水儀,打氣筒式,一般：10-15ml; 水敏：5

23、ml,48,控制不當(dāng)時(shí)產(chǎn)生：失水量過(guò)大和泥皮過(guò)厚兩個(gè)問(wèn)題。,失水 量過(guò) 大,遇水膨脹、剝落,（孔壁為泥頁(yè)巖、黃土、粘土層等）,孔徑擴(kuò)大或縮小,減小巖層層面間的接觸摩擦力,掉塊卡鉆,（孔壁為裂隙發(fā)育的破碎地層）,泥漿濾液礦化度不同，對(duì)孔壁巖層穩(wěn)定性影響也不同。,泥皮過(guò)厚,粘附卡鉆，阻力，功率消耗增大,高礦化度、堿性弱、含高聚物的濾液，不易引起孔壁巖層的膨脹和坍塌。,泥漿的失水量、造壁性與鉆井工作的關(guān)系,49,（三）影響泥漿失水量的因素,1、靜失水,單位滲濾面積的濾失量,K,泥皮的滲透率,固體含量因素,滲透壓差,濾液粘度,泥漿靜失水基本方程,泥漿的失水量、造壁性與鉆井工作的關(guān)系,50,（三）影響泥

24、漿失水量的因素,（1） 滲濾時(shí)間對(duì)失水量的影響,泥漿的失水量、造壁性與鉆井工作的關(guān)系,1.理論上2.實(shí)驗(yàn)值,K是濾失系數(shù),（2）壓差對(duì)失水量的影響,隨著壓差增加呈比例降低，或無(wú)影響,51,（三）影響泥漿失水量的因素,（3）固相含量和類型對(duì)失水量的影響,降低泥皮中固相含量的方法：采用優(yōu)質(zhì)土造 漿，有機(jī)處理劑處理。,固體顆粒細(xì)而多，水化膜厚，泥皮滲透率低,泥漿的失水量、造壁性與鉆井工作的關(guān)系,52,（三）影響泥漿失水量的因素,（4）泥皮的壓實(shí)性和滲透性對(duì)失水量的影響,泥皮越厚，失水量越大。,泥皮的滲透性K決定于：泥皮中固相的種類、顆粒的大小形狀和級(jí)配、 處理劑的種類和含量，以及過(guò)濾壓力。,泥漿的失水量、造壁性與鉆井工作的關(guān)系,（5）濾液的粘度、溫度對(duì)失水量的影響,溫度升高，失水量越大。 失水量與濾液粘度的平方根呈反比,（6）巖層的孔隙性和滲透性,架橋,53,2、動(dòng)失水,與靜失水相似，不同之處在于剪切速率 和泥漿流態(tài)的影響。,（1）泥漿動(dòng)失水和泥皮厚度是剪切速率的函數(shù),泥漿的失水量、造壁性與鉆井工作的關(guān)系,（三）影