《钻井液参数测定及维护》.ppt

切力(Gel Strength) 有初切和终切之分 检测仪器(旋转粘度计、切力计) (Rheometer、Shearometer) 测定方法 塑性粘度ηS(PV - Plastic Viscosity) 动切应力τO(屈服值)(YP - Yield Point) 检测仪器:旋转粘度计(Rheometer) 测定方法 参数计算 稠度系数(K值) (Consistency index) 流性指数(n值) (Flow behavior index) 检测仪器 测定方法 参数计算 常用英制单位换算 泊（P）= 100 厘泊（CP） 1 厘泊（CP）= 1 毫帕秒（mPaS) 10 达因/厘米2 (Dyne/cm2) = 1 帕(Pa) 钻井液流变模式 钻井液流变性与钻井的关系 1、流变性与悬浮携带岩屑和净化井眼的关系。钻井液粘度的作用是将井底的钻屑有效地携带到地面，这是关系到能否安全快速钻井的问题。实践表明：钻井液粘度、切力越大，钻井液悬浮和携带岩屑的能力越强，井眼的净化效果越好。反之钻井液粘度、切力降低，钻井液悬浮和携带岩屑的能力变差，井眼的净化效果差。 2、钻井液流变性与机械钻速的关系。实践表明：在钻井过程中，钻井液粘度、切力升高，钻速下降。原因是：一钻井液粘度、切力大，流动阻力大，消耗的功率也大，在泵功率一定的情况下，钻井液泵的排量相应降低，降低了钻井速度。二是钻井液粘度大，钻头在破碎岩石时，高粘度钻井液在井底形成一个粘性垫层，粘性垫层缓和了钻头牙齿对井底岩石的冲击切削作用，使机械钻速降低。 可见，钻井液粘度、切力低，机械钻速高，但钻井液的悬浮、携带岩屑的能力下降，井内沉砂快，同时钻井液对井壁的冲刷严重，易造成井壁剥落坍塌、井漏等严重后果。钻井液的粘度、切力大，有利于悬浮、携带岩屑，但粘度、切力过大，给钻井工作带来下列后果： （1）钻井液流动阻力大，开泵困难，泵压易升高，发生蹩泵甚至蹩漏地层，严重影响钻井速度。 （2）钻头易泥包，起下钻易产生抽吸作用或压力激动以至于引起井漏、井喷、井塌等复杂情况。 （3）岩屑、砂子沉降困难，净化不良，井底洗井效果差，同时密度上升很快，钻速下降，并摩损钻具设备和钻井液泵配件。 （4）除气困难，气侵严重时，钻井液密度下降，易引起井下复杂情况。 （5）岩屑易在井壁形成假泥饼，引起井下遇阻遇卡。 （6）固井时水泥易窜槽，影响固井质量。 确定钻井液粘度的原则是：一是在保证有效悬浮和携带岩屑的情况下，粘度、切力应尽可能的低；二是井深时，由于泵压高，排量受限制，为了有效地悬浮和携带岩屑，粘度、切力应大些；三是当井眼出现垮塌、沉砂较多或出现井漏时，为消除井下复杂情况，钻井液粘度应适当增大；四是要求钻井液从钻头水眼处喷出时粘度要低，钻井液在环形空间时粘度要高，即钻井液要具有良好的剪切稀释性。 流变参数的调整 1、调整粘度的方法 （1）条件。当井壁出现垮塌或沉砂过多，造成起钻遇卡、下钻不到底，井下有较多的堆积物时，要考虑适当地提高粘度；堵漏有时也要提高粘度。 钻进泥页岩层；配加重钻井液；钻井液受可溶性盐类的侵污会使钻井液粘度、切力上升，导致钻井液流动性变差，洗井效果差，钻头易泥包，影响钻速，需要降粘度。 （2）调整塑性粘度的方法。A.降低塑性粘度的方法是通过合理使用固相控制设备、加水稀释或化学絮凝的方法，降低固相含量，达到降低塑性粘度的目的。B.提高塑性粘度的方法是增加钻井液中高分子聚合物的用量，混入原油、加入低造浆率的膨润土、重晶石粉或适当提高pH值。 （3）调整表观粘度的方法。A 降低表观粘度的方法是在钻井液中加入清水、混入稀钻井液和用稀钻井液来降低粘度。B 提高表观粘度的方法是在钻井液中加入膨润土（或预水化膨润土浆）、纯碱、烧碱等。 2、调整动切力（结构粘度）的方法 （1）提高动切力的方法：A 加入预水化膨润土浆；B 增大高分子聚合物的加量；C 对于盐水钻井液和钙处理钻井液，可以通过适当增加Ca2+、和Na+的浓度来达到提高切力的目的。 （2）降低动切力的方法：A 加入稀释剂，拆散钻井液中已经形成的网状结构；B 加清水或稀钻井液稀释；C 若因污染引起的切力过高，可用沉淀法除去Ca2+Mg2+，拆散网状结构。 3、调整n值和k值的方法 （1）调整n值的方法。 钻井液的n值主要受钻井液中网状结构的影响。降低n值的方法为在钻井液中加入高分子聚合物、适量的无机盐，在盐水钻井液中加入预水化膨润土浆等。其中，加入高分子聚合物是比较好的一种方法。 （2）调整k值的方法。 钻井液的k值主要受钻井液中固相含量和液相粘度及结构强度的影响。 降低k值的最有效方法是通过加强钻井液中固相含量的控制和