钻井液流变性

1、11 第三章第三章 钻井液的流变性钻井液的流变性 chapter 3 the rheology of drilling fluids 本章重点：本章重点： 1. 1. 流型数学模型流型数学模型 2. 2. 流变参数流变参数 3. 3. 流变性能的调节与维护流变性能的调节与维护 12 第一节第一节 钻井液的流动类型和基本概念钻井液的流动类型和基本概念 1. 1. 流动类型流动类型 塞流塞流 plug flow 层流层流 laminar flow 紊流紊流 turbulent flow 13 塞塞 流流层层 流流 紊紊 流流 稳定流动类型的变化稳定流动类型的变化 塞流：流体象塞子一样流动，流速为常

2、数。塞流：流体象塞子一样流动，流速为常数。 层流：流体分层运动。任意流层与相邻流层方向相层流：流体分层运动。任意流层与相邻流层方向相 同，流速不同。同，流速不同。 紊流：流体内形成无数小旋涡。任一定点的流速，其大小、方向都紊流：流体内形成无数小旋涡。任一定点的流速，其大小、方向都 在进行着不规则的、连续的变化。在进行着不规则的、连续的变化。 14 2. 2. 基本概念基本概念 剪切速率剪切速率 shear rate 统一名称统一名称：速梯、剪率、切变率速梯、剪率、切变率。 常用符号常用符号：、d、dv/dx、dv/dr 定义定义： = dv/dr = 垂直于流动方向上单位距离内的流速增量。垂直

3、于流动方向上单位距离内的流速增量。 意义意义： dv/dr 增大，液流各层间的速度变化大；反之则小。增大，液流各层间的速度变化大；反之则小。 单单 位位： = 速度速度/ /距离距离 = cm/s/cm = 1/s = s-1 钻井液循环系统中各部位剪切速率范围为钻井液循环系统中各部位剪切速率范围为: : 沉砂罐处：沉砂罐处：1020s-1 环形空间：环形空间：50250s-1 钻杆内部：钻杆内部：1001000s-1 钻头水眼：钻头水眼：10007000s-1 15 剪切应力剪切应力 shear stress 统一名称统一名称：剪应力、切应力剪应力、切应力。 常用符号常用符号： 定定 义义：

4、 = f/a = 液层单位面积上的剪切力。液层单位面积上的剪切力。 意意 义义：越大，液流各层所受的作用力越大；越大，液流各层所受的作用力越大； 反之，越小。反之，越小。 单单 位位： = f/a = dyn/cm2；pa。 1pa = 10dyn/cm2 16 流变曲线流变曲线 consistency curveconsistency curve 定定 义义：速梯与切应力关系曲线。：速梯与切应力关系曲线。 表示方法表示方法：三种表示法。：三种表示法。 000 ；q；v；n ； p；p； 流变曲线表示法流变曲线表示法 17 粘度粘度 viscosity 统一名称统一名称：有效粘度、视粘度有效粘

5、度、视粘度。 常用符号常用符号： 定定 义义： = / = 单位剪切速率的剪切应力。单位剪切速率的剪切应力。 单单 位位： = / = dyn/cm2/s-1 = dyn.s/cm2 = 泊泊 1泊泊 = 100mpa.s =100cp = 1dyn.s/cm2 18 漏斗粘度漏斗粘度 funnel viscosityfunnel viscosity 定定 义义：定体积泄流时间定体积泄流时间。 单单 位位：秒；秒；s s。 类类 型型： 马氏漏斗粘度马氏漏斗粘度 marsh funnel viscositymarsh funnel viscosity 定义定义：1500ml 1500ml 流出

6、流出946ml 946ml 的时间的时间。 标准标准：清水测量值：清水测量值：26260.5s0.5s 中国漏斗粘度中国漏斗粘度 定义定义：700ml700ml流出流出500ml500ml的时间的时间。 标准标准：清水测量值：清水测量值：15150.5s0.5s漏斗粘度计示意图漏斗粘度计示意图 19 第二节第二节 基本流型及其分析基本流型及其分析 一、流体分类一、流体分类 根据根据“-”关系，将流体分为：关系，将流体分为： 钻井液大多属塑性或假塑性流型钻井液大多属塑性或假塑性流型 110 二、流体分析二、流体分析 基本假设基本假设： 连续介质连续介质 均质性均质性 不可压缩性不可压缩性 层流层

7、流 111 1 1、牛顿内摩擦定律与牛顿流体、牛顿内摩擦定律与牛顿流体 牛顿内摩擦定律牛顿内摩擦定律 =f/a=(dv/dr=f/a=(dv/dr) ) 表征流体粘性的比例系数，简称牛顿粘度。表征流体粘性的比例系数，简称牛顿粘度。 f f 内摩擦力。内摩擦力。 牛顿流体牛顿流体 流变性符合牛顿内摩擦定律的流体。流变性符合牛顿内摩擦定律的流体。 类型举例类型举例：水、甘油、单相液体等。：水、甘油、单相液体等。 流变曲线流变曲线：通过原点的直线。：通过原点的直线。 特点特点： = / =c= / =c（常数）（常数） 112 2. 2. 非牛顿流体非牛顿流体 塑性流体塑性流体 plastic fl

8、uidsplastic fluids 数学模型数学模型： - - 0 0 = = p p 流变曲线流变曲线：有截距的直线。：有截距的直线。 流变参数流变参数： 0 0 动切应力 动切应力 yield stressyield stress 统一名称统一名称：屈服值、屈服点。：屈服值、屈服点。 定义定义：流体开始呈现层流流动时所需要：流体开始呈现层流流动时所需要 的剪切应力。的剪切应力。 常用符号常用符号： 0 0；ypyp 单单 位位：dyn/cmdyn/cm2 2、papa 几何意义几何意义：直线截距的切应力值。：直线截距的切应力值。 0s0 真实泥浆真实泥浆 塑性体塑性体 流型图流型图 11

9、3 p p 塑性粘度 塑性粘度 plastic viscosityplastic viscosity 定定 义义：产生单位剪切速率所需要的剪切应力。：产生单位剪切速率所需要的剪切应力。 常用的其它符号常用的其它符号： s s、pvpv 单单 位位：公制：公制：dyn.s/cmdyn.s/cm2 2、泊、厘泊。、泊、厘泊。 国际：国际：pa.spa.s、mpa.smpa.s 模式讨论模式讨论 - - 0 0 = = p p 或者或者 = = p p + + 0 0/ / 0 0， 0 0 能够反映多数钻井液具有内部结构情况。能够反映多数钻井液具有内部结构情况。 ， 能够反映多数钻井液的剪切稀释性

10、。能够反映多数钻井液的剪切稀释性。 ， p p 能够反映出钻井液的极限粘度。 能够反映出钻井液的极限粘度。 低剪切速率下：低剪切速率下： 实 实 宾 宾 表明模型拟合实际曲线有较大偏差 表明模型拟合实际曲线有较大偏差. . 114 真实泥浆与不同流型的比较真实泥浆与不同流型的比较 r 0 真实泥浆与不同流型的比较真实泥浆与不同流型的比较 115 假塑假塑性流体性流体 pseudoplasticpseudoplastic fluids fluids 流变模式流变模式： = k = kn n 流变曲线流变曲线：过原点凸向切应力轴的曲线。：过原点凸向切应力轴的曲线。 为什么过原点为什么过原点？ 曲线

11、无直线段曲线无直线段？ 原因：随原因：随增大，体系中形状不规则的粒子沿流动方向转向和增大，体系中形状不规则的粒子沿流动方向转向和 变形，流动阻力减小。变形，流动阻力减小。 116 流变参数流变参数： k k稠度系数稠度系数 意义意义：反映流体的粘滞性。越大，流体越难流动。：反映流体的粘滞性。越大，流体越难流动。 单位单位：dyn.sdyn.sn n/cm/cm2 2 n n流型指数流型指数 意义意义：偏离牛顿流体的程度。：偏离牛顿流体的程度。 模式讨论模式讨论 = k = kn n 或者 或者 = k= kn-1 n-1 0 0， 0 0 不符合大多数钻井液具有屈不符合大多数钻井液具有屈 服应

12、力的特点。服应力的特点。 ， 能够反映钻井液的剪切稀释能够反映钻井液的剪切稀释 性。性。 ， 0 0 无极限粘度，不符合钻井液无极限粘度，不符合钻井液 情况。情况。 0 r 117 卡森流体卡森流体 流变模型流变模型：1/2 1/2 = = c c1/2 1/2 + + 1/2 1/2 1/2 1/2 流变曲线流变曲线： 1/2 1/2- -1/2 1/2 作图，为一条直线。 作图，为一条直线。 - -作图，为直线与曲线之和。作图，为直线与曲线之和。 模式讨论模式讨论 1/2 1/2 = = c c1/2 1/2 + + 1/2 1/2 1/2 1/2 0 0， c c 能够反映多数钻井液能够

13、反映多数钻井液 具有内部结构情况。具有内部结构情况。 ， 能够反映多数钻井液能够反映多数钻井液 的剪切稀释性。的剪切稀释性。 ， 能够反映出钻井液的 能够反映出钻井液的 极限粘度。极限粘度。 卡森流体流变曲线卡森流体流变曲线 c 0 0 1/2 c1/2 r1/2 r 118 宾汉模式的局限性：宾汉模式的局限性： 适合在中剪切速率适合在中剪切速率 范围描述钻井液的流变性。范围描述钻井液的流变性。 幂律模式的局限性：幂律模式的局限性： 适合在低、中剪切速率适合在低、中剪切速率 范围描述钻井液的流变性范围描述钻井液的流变性. 卡森模式：卡森模式： 卡森卡森(casson)模式是模式是1959年由卡

14、森首先提出的，最初主要年由卡森首先提出的，最初主要 用于油漆、颜料和塑料等工业中。用于油漆、颜料和塑料等工业中。1979年，美国人劳增年，美国人劳增 (lauzon)和里德和里德(reid)首次将卡森模式用于钻井液流变性首次将卡森模式用于钻井液流变性 的研究中。的研究中。 卡森模式不但在低剪切区和中剪切区有较好的精确度，卡森模式不但在低剪切区和中剪切区有较好的精确度， 还可以利用低、中剪切区的测定结果预测高剪切速率下的还可以利用低、中剪切区的测定结果预测高剪切速率下的 流变特性。流变特性。 119 三、剪切稀释性三、剪切稀释性 定义定义 钻井液的有效粘度随剪切速率增加而降低的现象。钻井液的有效

15、粘度随剪切速率增加而降低的现象。 表示法表示法：动塑比：动塑比 或或 yp/pvyp/pv（o o / / p p ） 意义意义： yp/pvyp/pv越大，钻井液的剪切稀释性越强。越大，钻井液的剪切稀释性越强。 因为比值大，表明结构多（因为比值大，表明结构多（o o大），固含低（大），固含低（p p小），小）， 体系受剪切稀释明显。体系受剪切稀释明显。 120 l作用：作用： (1)(1)判断携屑能力：强者判断携屑能力：强者好，有利低速带砂。好，有利低速带砂。 (2)(2)估计钻头水眼处的粘度大小：强者估计钻头水眼处的粘度大小：强者小，有利小，有利 水力喷射钻井。水力喷射钻井。 即即 环形空

16、间：环形空间：低，低，a a大，有利于携带钻屑大，有利于携带钻屑 钻头水眼：钻头水眼：大，大，a a小，有利于水力破岩小，有利于水力破岩 一般要求钻井液的剪切稀释能力强。一般要求钻井液的剪切稀释能力强。 0.360.360.48 pa/mpa0.48 pa/mpas s 太小，携岩能力差；太强，引起泵压显著提高太小，携岩能力差；太强，引起泵压显著提高 剪切稀释性越强 p 0 剪切稀释性越强n 塑性流体：塑性流体： 假塑性流体：假塑性流体： 卡森流体：卡森流体：剪切稀释性越强 7.04.0n smpapa p ./48.036.0 0 smpa.62 一般钻井要求：一般钻井要求： 122 四、四

17、、 触变性触变性 定义定义： 表示方法表示方法：触变性：触变性 = = 初切力初切力 - - 终切力终切力 或者或者 = = 初切力初切力/ / 终切力终切力 低密度钻井液低密度钻井液：触变性：触变性=1=1分钟静切力分钟静切力/10/10分钟静切力分钟静切力 1 1 / / 10 10 高密度钻井液高密度钻井液：触变性：触变性=10=10秒钟静切力秒钟静切力-10-10分钟静切力分钟静切力 10 10/ / 10 10 网架结构的强弱网架结构的强弱凝胶强度的大小凝胶强度的大小触变性触变性 3511. 0初 低密度钻井液终切和初切的测量低密度钻井液终切和初切的测量： 高速搅拌高速搅拌10min

18、; 初切测量：在初切测量：在600rpm下转下转1min，静止，静止1min1min 或10s， 测测3rpm的切力。的切力。 终切测量：在终切测量：在600rpm下转下转1min，静止，静止10min ， 测测3rpm的切力的切力 124 影响因素：影响因素： 粒子浓度粒子浓度，结构恢复快、强，触变性强。，结构恢复快、强，触变性强。 电位电位，结构恢复慢、弱，触变性弱。，结构恢复慢、弱，触变性弱。 若是高聚物吸附土粒形成桥联结构，恢复快，但最若是高聚物吸附土粒形成桥联结构，恢复快，但最 终结构强度弱。终结构强度弱。 钻井液对触变性的要求：钻井液对触变性的要求： 结构恢复要快（有利钻屑悬浮，防

19、止沉砂）结构恢复要快（有利钻屑悬浮，防止沉砂） 最终切力要适当（防止开泵阻力大，压力激动）最终切力要适当（防止开泵阻力大，压力激动） 125 126 第三节第三节 钻井液流变参数钻井液流变参数 1. 1. 静切力静切力ss 定义：定义： 钻井液静止后形成的凝胶结构强度。钻井液静止后形成的凝胶结构强度。 钻井液从静止到开始塞流流动所需要的最小剪切应力。钻井液从静止到开始塞流流动所需要的最小剪切应力。 127 影响因素：影响因素： 单个链环的强度单个链环的强度 颗粒间引力颗粒间引力 电位、水化膜厚度电位、水化膜厚度h h 低，低， 水化膜薄，水化膜薄， 吸力占优势，吸力占优势，ss大。大。 结构链

20、环数目结构链环数目/ /单位体积（结构密度）单位体积（结构密度） 颗粒浓度颗粒浓度c c、分散度、分散度 含量大，分散度高，含量大，分散度高，ss大。大。 处理剂的种类和加量处理剂的种类和加量 调整方法：调整方法： 升升s s 提高提高 c c 、分散度，降低、分散度，降低 、水化膜厚度、水化膜厚度h h。 降降s s 与上相反。与上相反。 128 静切力的实际应用静切力的实际应用 （1 1）悬浮岩屑和加重材料）悬浮岩屑和加重材料 悬浮岩屑（球形）所需静切力为：悬浮岩屑（球形）所需静切力为： s s（dyn/cmdyn/cm2 2) = d() = d( 岩 岩- - 浆 浆） ）/6/6 s

21、 s(mg/cm2) = 1000 d() = 1000 d( 岩 岩- - 浆 浆） ）/6/6 经验数据：经验数据： 初切力初切力 = 2= 26 pa6 pa时，可达到良好的悬浮能力。时，可达到良好的悬浮能力。 终切力终切力 = 2 = 2初切力，属于良好型触变体。初切力，属于良好型触变体。 终切力终切力 5 5初切力，属于递增型触变体。此时，会造成泵压过高，易压初切力，属于递增型触变体。此时，会造成泵压过高，易压 漏地层。漏地层。 （2 2）影响井内液柱压力激动）影响井内液柱压力激动 s 129 设钻井液密度为设钻井液密度为1.2,1.2,重晶石密度为重晶石密度为4.2,4.2,重晶石

22、重晶石 粉的颗粒直径为粉的颗粒直径为0.01mm0.01mm0.10mm ,0.10mm ,问悬浮重晶问悬浮重晶 石粉颗粒该石粉颗粒该钻井液钻井液至少应具有多大的切力值？至少应具有多大的切力值？ 例题：例题： s =1000 d( 岩岩- 浆）浆）/6 = 1000 d ( 岩岩- 浆）浆）/ 6 =10000.01(4.2-1.2) / 6 = 5 (mg/cm2) 130 2. 2. 动切应力动切应力0 0（ypyp） 定义定义：钻井液开始作层流流动时，必须要的最小剪切应力。：钻井液开始作层流流动时，必须要的最小剪切应力。 实质实质：层流流动时，流体内部结构一部分被拆散，另一部分：层流流动

23、时，流体内部结构一部分被拆散，另一部分 重新恢复。当拆散与恢复速度相等时，保留的那部分重新恢复。当拆散与恢复速度相等时，保留的那部分 内部结构所产生的剪切阻力。内部结构所产生的剪切阻力。 0 0与与s s的区别：的区别： 0 0为为塑性流体特有的性质，反映钻井液作层流流动时，塑性流体特有的性质，反映钻井液作层流流动时， 粘土颗粒之间及高聚物分子之间的相互作用力粘土颗粒之间及高聚物分子之间的相互作用力 o o是是 常量，不随速度梯度变化，体系定它则定常量，不随速度梯度变化，体系定它则定 s s为静止条件下固体颗粒之间吸引力的量度为静止条件下固体颗粒之间吸引力的量度 影响因素（类似于静切力）影响因

24、素（类似于静切力） 131 132 3 3、粘度、粘度 定义定义： = / = / 意义意义：钻井液作层流流动时，表观粘度等于以下钻井液作层流流动时，表观粘度等于以下 四部分内摩擦力的微观统计结果：四部分内摩擦力的微观统计结果： 固固 固颗粒间内摩擦阻力；固颗粒间内摩擦阻力； 固固 液相分子间内摩擦阻力；液相分子间内摩擦阻力； 液液液分子间内摩擦阻力；液分子间内摩擦阻力； 固相结构固相结构液相分子间内摩擦阻力。液相分子间内摩擦阻力。 是钻井液在流动过程中实际表现出来的总的粘滞性是钻井液在流动过程中实际表现出来的总的粘滞性 133 几种流体（模式）表示的表观粘度：几种流体（模式）表示的表观粘度：

25、 宾宾 汉汉 体：体：= = p p+ + 0 0/ / 假塑性体：假塑性体：= k()= k()n-1 n-1 卡森体卡森体= (= ( ) )1/2 1/2 +( +(0 0/ / ）1/2 1/2 2 2 作用：衡量钻井液的宏观流动性。作用：衡量钻井液的宏观流动性。 测量方法：用旋转粘度仪。测量方法：用旋转粘度仪。 现场习惯用现场习惯用600600转数据的转数据的1/21/2值表示，值表示，av=av=600 600/2 /2。 134 宾汉体的塑性粘度宾汉体的塑性粘度p p 定义定义：层流流动时，流体内部网状结构的破坏与：层流流动时，流体内部网状结构的破坏与 恢复处于动态平衡时，恢复处

26、于动态平衡时，以下三部分内摩擦力以下三部分内摩擦力 的微观统计结果：的微观统计结果： 固固 - -固颗粒间内摩擦阻力；固颗粒间内摩擦阻力； 固固 - -液相分子间内摩擦阻力；液相分子间内摩擦阻力； 液液 - -液分子间内摩擦阻力；液分子间内摩擦阻力； 特点特点： p p不随不随dv/drdv/dr变化而变化。变化而变化。 135 影响因素：影响因素： 固相含量：固含固相含量：固含 pp ； 分散度：分散度分散度：分散度 pp ； 液相粘度：液相粘度液相粘度：液相粘度 pp ； 它直接反映了钻井液中固相含量的高低及分散程度。它直接反映了钻井液中固相含量的高低及分散程度。 调整调整pp 的方法：的

27、方法： 根据影响因素升、降根据影响因素升、降pp 。 136 作用：作用：衡量判断钻井液中固相含量的高低及分散程度。衡量判断钻井液中固相含量的高低及分散程度。 高则有害，低则有利。高则有害，低则有利。 pvpv与与ypyp是塑性型钻井液的两个是塑性型钻井液的两个重要流变参数重要流变参数，它们直，它们直 接影响流阻、压降、水力功率的大小及井眼净化的程接影响流阻、压降、水力功率的大小及井眼净化的程 度。度。 测量方法测量方法：用旋转粘度仪测：用旋转粘度仪测600600、300300读值。读值。 pv=600-300 mpapv=600-300 mpas s 137 4. 4. 假塑性体的假塑性体的

28、 n n、k k n n = f( = f(内部结构强弱）内部结构强弱） 作用：作用：判别携屑能力：判别携屑能力：n n小，流核大，带砂好。小，流核大，带砂好。n=0.4n=0.40.70.7好。好。 判断剪切稀释性：判断剪切稀释性：n n越小，剪切稀释能力越强。（结构多）越小，剪切稀释能力越强。（结构多） 调整调整n n值方法值方法： 降降 n n 加入活性膨润土、无机盐、高分子聚合物等；加入活性膨润土、无机盐、高分子聚合物等； 提提 n n 加入清水、稀释剂等。加入清水、稀释剂等。 138 稠度系数稠度系数 k k： 139 调整调整k k值方法：值方法： 固相含量：固含固相含量：固含 k

29、 ； 分散度：分散度分散度：分散度 k ； 液相粘度：液相粘度液相粘度：液相粘度 k 140 第四节第四节 钻井液流变性能与钻井工程的关系钻井液流变性能与钻井工程的关系 钻井液流变性能与钻井工程的关系主要体现钻井液流变性能与钻井工程的关系主要体现： 影响钻井速度影响钻井速度 影响环空携带岩屑能力影响环空携带岩屑能力 影响井壁稳定影响井壁稳定 影响岩屑和加重物质的悬浮影响岩屑和加重物质的悬浮 影响井内压力激动影响井内压力激动 141 在其它因素不变时，钻速与钻头处雷诺数的在其它因素不变时，钻速与钻头处雷诺数的0.50.5 次方成正比：次方成正比： vm = f (re) 1/2 设有两种钻井液，

30、钻速的表达式为：设有两种钻井液，钻速的表达式为： vm2 = vm1 ( re2 / re1) 1/2 其它因素不变时，雷诺数与钻井液粘度成反比：其它因素不变时，雷诺数与钻井液粘度成反比： re 1/ 所以：所以： vm2 = vm1 ( s1 / s2 ) 1/2 1. 1. 影响钻井速度影响钻井速度 142 举例举例 某钻井液的塑性粘度某钻井液的塑性粘度 p p为为32mpa.s32mpa.s，平均钻速为，平均钻速为6 6 米米/ /小时，在不改变其它因素时，降低小时，在不改变其它因素时，降低 p p到到8mpa.s8mpa.s，则，则 钻速变化为：钻速变化为： vmvm2 2 = 6(3

31、2/8) = 6(32/8)1/2 1/2 = 12 = 12 米米/ /小时小时 钻速提高 钻速提高2 2倍。如果钻进倍。如果钻进10001000米井段，用米井段，用32mpa.s32mpa.s的的 钻井液要用钻井液要用100100小时，则用小时，则用8mpa.s8mpa.s的钻井液只需要的钻井液只需要5050小小 时。时。 序号序号 /mpa.s 钻速钻速/m.h-1 11.07.62 24.45.85 312.94.96 （2） 易渗入微裂缝易渗入微裂缝 降低压持效应降低压持效应 钻速钻速 原因原因: （1） 喷嘴处紊流阻力喷嘴处紊流阻力 冲击力强冲击力强 如：如： 144 对岩屑输送比

32、的影响对岩屑输送比的影响 岩屑输送比岩屑输送比： rt = (v-vs) / v 井眼净化良好的条件井眼净化良好的条件： rt 0.5 即：即：v 2vs 式中式中，rt 岩屑输送比岩屑输送比； v 钻井液平均上返速度钻井液平均上返速度； vs 岩屑颗粒沉降速度；岩屑颗粒沉降速度；vsvs与颗粒雷诺数与颗粒雷诺数rere相关。相关。 当当re 3时，时， vs = 326800ds2 ( s- f ) / 当当 3 re 300， vs = 7.13ds ( s- f ) 0.667 / ( f )0.333 可见，井眼净化与粘度可见，井眼净化与粘度 紧密相关。紧密相关。 2. 2. 影响环空

33、岩屑携带影响环空岩屑携带 145 层流携带岩屑的特点：岩屑翻转上升。层流携带岩屑的特点：岩屑翻转上升。 层流携带岩屑缺陷的实质：力矩效应。层流携带岩屑缺陷的实质：力矩效应。 改进方法：将尖峰形改为平板形层流。改进方法：将尖峰形改为平板形层流。 平板形层流携岩原理：平板形层流携岩原理： 流核直径：流核直径： 由上式可见，由上式可见， 0 0 / / p p ， ， d d0 0 钻井液流速钻井液流速 剖面变平坦剖面变平坦 翻转力矩效应减小。翻转力矩效应减小。 流动状态流动状态 )dd(3 v24 )dd( d s 0 2 0 f2 f1 l d0 d d 影响层流条件下岩屑携带影响层流条件下岩屑

34、携带 146 对于宾汉流体对于宾汉流体： 0 / s = 0.36 0.48 pa/mpa.s 0 =1.5 3 pa 对于假塑性体对于假塑性体： n = 0.4 0.7 对于卡森流体对于卡森流体： c =1.0 2.5 pa = 2 6 mpa.s 注意：提高注意：提高0 0 / / p p 的关键是降低 的关键是降低塑性粘度塑性粘度 p p 有效地携带岩屑的流变参数取值范围：有效地携带岩屑的流变参数取值范围： 147 钻井液流变性对井壁稳定的影响主要是指对井壁的冲蚀钻井液流变性对井壁稳定的影响主要是指对井壁的冲蚀 作用。作用。 用侵蚀指数用侵蚀指数eiei表示：表示： 层流时层流时： ei

35、 = 0+12 sv/ (d2 -d1) +0.5 0 紊流时紊流时： ei = s 0 / s +12 v/ (d2 -d1) +0.5 0 / s eiei值越大，冲蚀性越强。值越大，冲蚀性越强。 由上面公式可见钻井液流变参数对其影响关系。由上面公式可见钻井液流变参数对其影响关系。 3. 3. 影响井壁稳影响井壁稳 定定 148 在牛顿流体中的颗粒只要其密度大于流体密度，在牛顿流体中的颗粒只要其密度大于流体密度， 就必然会以一定速度下沉。就必然会以一定速度下沉。 钻井液为非牛顿流体。岩屑颗粒在钻井液中由于钻井液为非牛顿流体。岩屑颗粒在钻井液中由于 静切力和动切力的存在，即使颗粒密度大于钻井液静切力和动切力的存在，即使颗粒密度大于钻井液 密度，颗粒也不会发生沉降。密度，颗粒也不会发生沉降。 悬浮岩屑（球形）所需静切力为：悬浮岩屑（球形）所需静切力为： s（g/cm2) = d ( 岩 岩- 浆浆） ）/6 4. 4. 影响岩屑和加重物质的悬浮影响