第三章钻井液的流变性第三节钻井液流变性与钻井作业的关系一、钻井液流变性与井眼净化的关系钻井液的主要功用之一就是清洗井底并将岩屑携带到地面上来。
钻井液清洗井眼的能力除取决于循环系统的水力参数外，还取决于钻井液的性能，特别是其中的流变性能。
根据喷射钻井的理论，岩屑的清除分为两个过程，一是岩屑被冲离井底，二是岩屑从环形空间被携至地面。
岩屑被冲离井底的问题涉及到钻头选型和井底流场的研究，属于钻井工程的范畴，这里只讨论钻井液携带岩屑的问题。
1．层流携带岩屑的原理首先讨论一下钻井液携带岩屑的基本原理。
一方面钻井液携带岩屑颗粒向上运动，另一方面岩屑颗粒由于重力作用向下滑落。
在环形空间里，钻井液携带岩屑颗粒向上运动的速度取决于流体的上返速度与颗粒自身滑落速度二者之差，即υP=υf-υs式中υP—岩屑的净上升速度，m／s；υf—钻井液的上返速度，m／s；υs—岩屑的滑落速度，m／s。
上式两边同除以υf，可得υP/υf＝1－υs/υf通常将υP/υf称做携带比，并用该比值表示井筒的净化效率。
显然，提高携带比的途径是：提高钻井液在环空的上返速度υf，降低岩屑的滑落速度υs。
但如果综合考虑钻井的成本和效益，上返速度不能大幅度提高。
因此，如何尽量降低岩屑的滑落速度对携岩至关重要。
研究表明，岩屑的滑落速度除与岩屑尺寸、岩屑密度、钻井液密度和流态等因素有关外，还与钻井液的有效粘度成反比。
为了研究岩屑在井筒内上升的过程，曾用玻璃井筒进行实验观察，实验中用扁平的圆形铝片代替岩屑。
结果表明，当钻井液处于不同流态时，岩屑上升的机理是不相同的。
从图3-14可以看出，层流时钻井液的流速剖面为一抛物线，中心线处流速最大，两侧流速逐渐降低，而靠近井壁或钻杆壁处的速度为零。
这样，片状岩屑在上升过程中各点受力是不均匀的。
中心处流速高、作用力大；靠近两侧流速低、作用力小。
正如图中所示，力F4>F2、F3>F1，致使有一个力矩作用在岩屑上，使岩屑翻转侧立，向环空两侧运移。
