第三章钻井液的流变性
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《泥浆工艺原理》复习资料第一章——钻井液概论1.钻井液:指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。
钻井液功用:(1)携带和悬浮岩屑(2)稳定井壁和平衡地层压力(3)冷却和润滑钻头、钻具(4)传递水动力。
2.密度(1)低密度活性固相(粘土):2.2g cm-3 2.3g cm-3(2)低密度惰性固相(钻屑):2.5 g cm-3 2.7 g cm-3(平均:=2.6g cm-3)(3)钻井液密度低密度:g cm-3中高密度:1.8 g cm-3 2.5g cm-3高密度:2.5g cm-3 3.0 g cm-3超高密度: 3.0 g cm-3(4)加重材料API重晶石:=4.2 g cm-3石灰石粉:2.7g cm-3 2.9 g cm-3铁矿粉:4.9 g cm-3 5.3 g cm-3钛铁矿粉:4.5 g cm-3 5.1 g cm-3方铅矿:7.4 g cm-37.7 g cm-3(5)无机处理剂纯碱:2.5 g cm-3烧碱:2.0—2.2 g cm-33.钻井液密度作用(1)稳定井壁,防井塌。
(2)实现近平衡钻井技术,减少压持效应,提高机械钻速。
(3)平衡地层压力,防止井喷、井漏和钻井液受地层流体污染。
(4)钻开油气层,合理选择钻井液密度,减少钻井液对产层的伤害。
4.实际应用中,大多数钻井液pH控制在8—11之间,维持一个较弱的碱性环境。
酚酞变色点:pH=8.3左右;甲基橙变色点:pH=4.3左右。
常温下:10%Na2CO3(aq) pH=11.1;Ca(OH)2(饱和aq) pH=12.1 ;10%NaOH(aq) pH=12.9;5. 钻井液组成①分散介质+分散相+化学处理剂②连续相+不连续相③液相+固相+化学处理剂6.钻井液含砂量:钻井液中不能通过200目筛的砂粒体积占钻井液体积的百分数。
一般砂含.【即粒径74的砂粒占钻井液总体积的百分数】第二章——粘土矿物和粘土胶体化学基础1.相:物质物理化学性质完全相同的均匀部分。
第三章钻井液一口油气井钻井成功在很大程度上取决于钻井液的性质和性能。
钻井液始终是为钻井工程服务的,它的发展与钻井工程的发展紧密相关。
由于初期的钻井液是由最简单的泥土和水组成,“泥浆”就成为钻井液沿用至今的代名词。
实际上,这种称呼既不正确更不准确。
钻井液的定义是指具有各种各样功能以满足钻井工程需要的循环流体。
第一节钻井液的功能、组成和类型一、钻井液的功能油气钻井的基本功能是打开找油、找气和采油、采气的通道,是实现油气勘探开发的重要工程手段。
为油气钻井、完井服务是钻井液的目的,钻井、完井的需要是钻井液发展的动力。
因此,钻井液的功能就体现在油气井钻井、完井的两个方面,即在整个钻进过程中,要保持安全优质快速低成本钻井;在进入油气层时,要具有保护储层的作用。
所以,钻井液的功用也就是钻井、完井对钻井液的基本要求。
在钻井方面,钻井液的主要功能有①清洗井底,携带岩屑。
②冷却、润滑钻头和钻柱。
③形成泥饼,保护井壁。
④控制和平衡地层压力。
⑤悬浮岩屑和加重材料。
⑥提供所钻地层的地质资料。
⑦传递水功率。
⑧防止钻具腐蚀。
在保护油气储集层方面,钻井液(此时称完井液)的主要功用是保护油气层的渗透性,尽量降低对原始油气层物化性质的损害。
主要表现在以下两方面:①控制固相粒子含量及级配,防止固相粒子对油气层的损害。
②保持液相与地层的相容性。
二、钻井液的组成和类型钻井液属于复杂的多相多级胶体-悬浮体分散体系。
它既可以是固体分散在液体中,或者是液体分散在另一种液体中,也可以是气体分散在液体中,或者是液体分散在气体中所形成的分散体系。
钻井液的基本成分由分散相+分散介质+化学处理剂组成。
各相具体成分可以是:处理剂(各种维护分散体系稳定和调整分散体系性能的化学添加剂)。
在以水为连续相的水基钻井液中,通常用重量体积百分含量表示钻井液配方中各组分,不考虑处理剂本身的体积。
例如,某种水基钻井液组分为:1000ml水+ 50g膨润土+ 20g 处理剂。
石油钻井中钻井液流变性
钻井液流变性是指钻井液流动和变形的性质,这些性质主要通过剪切应力和剪切速率表征。
钻井液流变性与钻井液对井底的冲洗能力、对岩屑的携带和悬浮能力,对功率的传递能力和井壁稳定等直接相关。
1.流态
流体的流态可分为层流、紊流和塞流三种类型。
层流是指流体质点呈层状流动,流动的每一层的流速不等,但都与流动方向平行。
紊流是指流体质点完全呈不规则流动。
在整个流体体积内充满小漩涡,质点的宏观速度基本相同。
塞流是指流体的流动像塞状物一样移动,各质点流速相等。
2.剪切应力
当流体的流态处在层流时,相邻流动层的流速是不等的,因此它们之间存在内摩擦力即剪切力,若将剪切力除以相邻流动层的接触面积。
3.剪切速率
当流体的流态处在层流时,相邻流动层之间的速度差除以它们之间的垂直距离称为剪切速率。
4.牛顿粘度与表现粘度
钻井液的表现粘度随剪切速率变化,所以在评价钻井液性能时,
表观粘度通常指剪切速率为1020s-1时的表观粘度。
5.触变性
一些非牛顿流体在机械作用下变稀或者变稠的性质称为触变性。