有关泥浆比重Word文档下载推荐.docx

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　采用造浆率高得膨润土配制泥浆,粘土含量（重量／　体积）在４～6%以下便可达到要求得粘度,此时泥浆比重在1、03~1、05左右。

相反,若用造浆率低得粘土配浆,要达到同样得粘度,粘土用量要达20~30%以上，此时泥浆比重高达1、15以上。

目前对优质轻泥浆,在粘度符合要求时，泥浆中得固相含量应控制在４%左右（体积含量）,此时泥浆比重在1、0５~1、08左右。

泥浆得比重与固相含量对钻井有重要意义与影响。

1、　地层压力得控制

钻井中防止漏失,涌水与维持孔壁得稳定，重要得一点就就是要维持钻孔—地层间得物理力平衡。

而孔内静液柱压力得大小决定于孔内液柱得单位重量或比重以及垂直深度,即:

（4-6　）

式中Ｐs——静液柱压力,　N;

　γ——单位体积得重量或比重,Ｋg/ｍ３;

H——液柱垂直高度，m　。

若把每单位高度（或深度）增加得压力值叫压力梯度。

用Gs表示静液压力梯度，则：

（４-7）

因此静液柱压力梯度Gs决定于泥浆得比重,可以调节泥浆得比重使Gｓ与地层压力梯度Gp相适应以求得钻孔—地层间得物理力得平衡。

2、对钻速得影响

近年来进行得泥浆比重、固相含量对钻速影响得研究得出如下得结论：

ﻫ 

（1）随着泥浆比重得增加,钻速下降,特别就就是泥浆比重大于1、06~1、08时,钻速下降尤为明显。

（2）泥浆得比重相同,固相含量愈高则钻速愈低。

由此泥浆比重相同时,加重泥浆得钻速要比普通泥浆高，因为加重泥浆得固相含量低。

（3）泥浆得比重与固相含量相同,但固相得分散度不同，则固相颗粒分散得愈细得泥浆钻速愈低。

由此，不分散体系得泥浆其钻速要比分散体系得泥浆高,如图4-9所示。

甚至有些研究者得出小于１μm得颗粒对钻速得影响比大于1μm颗粒得影响大12倍。

因此,为提高钻进效率,不仅应降低泥浆得比重与固相含量,而且应降低固相得分散度,即应采用不分散低固相泥浆。

ﻫ3、　含砂量得影响

泥浆中得无用固相（主要为岩屑）含量会给钻进造成很大得危害。

首先,无用固相含量高，泥浆得流变特性（见下节）变坏,流态变差。

不仅使孔内净化不好而引起下钻阻卡,而且可能引起抽吸,压力激动等,造成漏失或井塌。

其次,泥浆中无用固相含量高，泥饼质量变坏（泥饼疏松,韧性低）,泥饼厚。

这样，不仅失水量大,引起孔壁水化崩塌,而且易引起泥皮脱落造成孔内事故。

第三,泥浆无用固相含量高,对管材、钻头、水泵缸套、活塞拉杆磨损大，使用寿命短。

ﻫ因此,在保证地层压力平衡得前提下,应尽量降低泥浆比重与固相含量,特别就就是无用固相得含量。

图4－9泥浆固相含量对钻速得影响 

图４-10　泥浆比重秤

1－杯盖;

２－泥浆杯;

３-水平泡；

4-主刃口;

５－主刀

　垫;

６-支架；

７－游码;

8-杠杆;

９－金属颗粒

测量泥浆比重得仪器目前用得最多得就就是比重秤,其结构如图4－10所示。

测量时,将泥浆装满于泥浆杯中,加盖后使多余得泥浆从杯盖中心孔溢出。

擦干泥浆杯表面后，将杠杆放在支架上（主刀口坐在主刀垫上）。

移动游码,使杠杆成水平状态（水平泡位于中央）。

读出游码左侧得刻度,即为泥浆得比重值。

可以把这种方法得原理形象地归结为“杠杆原理”。

测量泥浆比重前,要用清水对仪器进行校正。

如读数不在1、0处,可用增减装在杠杆右端小盒中得金属颗粒来调节。

　对泥浆中固相含量得测定,一般采用“蒸馏原理”。

如图4-11所示。

取一定量（２0mｌ）泥浆,置于蒸馏管内,用电加热高温将其蒸干，水蒸气则进入冷凝器,用量筒收集冷凝得液相,然后称出干涸在蒸馏器中得固相得重量,读出量筒中液相得体积,计算泥浆中得固相含量,其单位为重量或体积百分比。

对泥浆得含砂量得测定,采用筛析原理，如图4-12所示。

图４-11　钻井液固相含量测定仪 

图４-12泥浆含砂量测定

１－蒸馏器；

2-加热棒；

3-电线接头;

1-过滤筒；

2-漏斗；

3－玻璃量杯ﻫ４-冷凝器;

5-量筒。

二、泥浆得流变特性

泥浆得流变性就就是指泥浆得流动与变形性质,它以泥浆得粘稠性为主要研究对象。

在第二章中，对工程浆液流变性得理论基础与参数测试方法已做了详细阐述。

在此，结合钻井工程实际,对泥浆流变性做进一步得讨论。

ﻫ

（一）泥浆流型得不同形成机理

泥浆流动时得剪切应力与剪切速率之间得关系用流变方程与流变曲线来表达。

如第二章所述,不同泥浆得流变关系大体上可以分为四种理论流型，即牛顿流型、宾汉流型、幂律流型与卡森流型（图？

?

）。

一种具体泥浆得实际流型与哪一种理论流型较相近,就认为它属于该理论流型。

泥浆得流型主要取决于构成泥浆得材料组成及其它们得含量。

　粘土含量较少得细分散泥浆比较接近于牛顿流型,其剪切应力主要由相互无连接力得粘土微粒及水分子之间得摩擦力构成。

由牛顿流型关系式（2-3４）可知，反映该类泥浆粘稠性得流变参数就就是牛顿粘度η。

由于一般泥浆（在未加稀释剂与高聚物加量很少得情况下）存在粘土颗粒之间得结合力，具有一定程度得网架结构。

因此,泥浆在发生流动之前需要克服一定得结构力。

其流型用宾汉流型来反映较为合适。

由宾汉流型关系式（２-４1）可知,反映该类泥浆粘稠性得流变参数就就是动切力τo与塑性粘度ηp。

ﻫ当泥浆中得线形高聚物或类似油微粒得可变形物质含量较高,并且泥浆结构力很低时,可以用幂律关系来描述泥浆流型。

这种流型得切应力随剪切速率得变化不就就是线性关系，而就就是由快到慢呈幂指数关系,也就就就是说流动慢时切力增加得快,流动快时切力增加得慢。

其原因就就是线形高聚物等在流动中具有顺流方向性。

流速越大,顺流方向性越强,阻力增加得越慢。

由幂律流型关系式（２-４４）可知，反映该类泥浆粘稠性得流变参数就就是稠度系数Ｋ与流型指数ｎ。

对于许多泥浆而言,既存在着粘土颗粒得空间网架,又有线形高聚物或类似得物质，也就就就是说既存在结构力,又有剪切稀释作用。

因此,用卡森流型来反映其流变关系更为合适。

由卡森流型关系式（2－53）可知，反映该类泥浆粘稠性得流变参数就就是卡森动切力τｃ与卡森高剪粘度η∞。

（二）　泥浆粘稠性对钻井工作得影响ﻫ 

　泥浆把钻碴从井底携至地表或者在井中悬浮钻碴,主要就就是靠泥浆得粘稠性;

对于破碎得不稳定井壁,利用较粘稠得泥浆还可以起到较好得粘结护壁作用。

仅从这两点考虑,泥浆得粘度与动切力应该取高值。

这也就就是选择泥浆做钻井液得基本出发点。

ﻫ但就就是,泥浆得粘稠性大又有不利得方面，主要表现在:

使井底碎岩效率降低;

增加泥浆循环得流动阻力;

增大对井壁得液压力激动破坏。

因此,不能盲目增大泥浆得粘稠性，而应根据具体地层与钻井工艺要求,综合兼顾多方面得情况，确定合适得泥浆粘度与动切力。

（三）泥浆得表观粘度与剪切稀释作用

　如果把泥浆分为四种流型得流体,则具体衡量这四种泥浆粘稠性得参数就就是互不相同得。

可以用一个统一得指标参数来反映各种泥浆得相对粘稠性,这就就就是表观粘度ηA它等于泥浆流动时得剪切应力τ与剪切速率得比值，如式（２-45）所示。

对于牛顿流体,表观粘度就就就是牛顿粘度,就就是常量;

而对于其她三种流型得流体,表观粘度不就就是常量,而就就是随剪切速率增加而减小得变量（这一点,无论从流变方程还就就是流变曲线上都能被很好地说明）。

如果取剪切速率比较中间得某一定值作为对象,用该点对应得表观粘度作为平均表观粘度，则不同流型泥浆得粘稠性就有了相对统一得比较标准。

ﻫ泥浆表观粘度随剪切速率增加而减小得性质称为泥浆得剪切稀释作用。

剪切稀释作用对钻井工作十分有意义:

在钻头部位,泥浆流速大，表观粘度低,有利于井底碎岩;

而在环空中,由于泥浆流速减小,表观粘度提高，有利于悬携钻碴。

ﻫ（四）泥浆得凝胶强度与触变性

一旦泥浆停止流动即静止,便有或多或少得结构逐渐形成,直至趋于稳定。

把泥浆静置时得结构力称为泥浆得凝胶强度，用静切力表示。

凝胶强度就就是随泥浆静置时间得增长而增大得,即静切力就就是时间得函数。

反过来瞧,当外加一定得切力使泥浆流动时,结构拆散,流动性增长。

这就就就是泥浆得触变性。

图？

给出了膨润土泥浆触变性得一些不同情况。

凝胶强度得大小与增长得快慢,对悬浮钻碴与开泵时得循环阻力有直接影响。

为使停泵后井内钻碴悬浮而不下沉,希望泥浆有快速强凝得触变性;

但这又会导致重新开泵时得循环阻力过大。

因此,应该使泥浆具有快速中等强度得触变性。

ﻫ三、泥浆得失水造壁性

（一）失水造壁性得概念

在井中液体压力差得作用下,泥浆中得自由水通过井壁孔隙或裂隙向地层中渗透,称为泥浆得失水。

失水得同时,泥浆中得固相颗粒附着在井壁上形成泥皮（泥饼），称为造壁（图４-1３）。

图4-13泥浆失水造壁性示意图

　井中得压力差就就是造成泥浆失水得动力,它就就是由于井中泥浆得液压力与地层孔、裂隙中流体得液压力不等而形成得。

井壁地层得孔隙、裂隙就就是泥浆失水得通道条件,它得大小与密集情况就就是由地层岩土性质客观决定得。

泥浆中自由水得概念在前面已经叙及,除了较大得裂隙与空隙外,一般地层得孔、裂隙较小,只允许自由水通过,而粘土颗粒周围得吸附水随着粘土颗粒及其她固相附着在井壁上构成泥皮,不再渗入地层。

井壁上形成泥皮后，渗透性减小,减慢泥浆得继续失水。

若泥浆中得细粒粘土多而且水化效果好,则形成得泥皮致密而且薄,泥浆失水便小。

反之,泥浆中得粗颗粒多且水化效果差，则形成得泥皮疏松而且厚,泥浆得失水便大。

很明显,泥皮厚度（更严格地说应就就是滤余物质）就就是随失水量增大而增加得。

　泥浆在井内得失水处在两种不同得背景条件下。

一种就就是水泵停止循环,泥皮不受液流冲刷,井内得液压力只就就是泥浆柱静水压力,这时得失水称为静失水；

另一种就就是水泵循环,泥皮受到冲刷，井内得液压力就就是泥浆静水柱压力与流动阻力损失之与，这时得失水称为动失水。

根据实际钻井工序,这两种失水就就是交替进行得。

另外，在钻头破碎孔底岩石,形成新得