[工学]第三章钻井液的流变性.pptVIP

第三章 钻井液的流变性 本章要点： 1、掌握有关的基本概念； 2、常用流型的特点、流变参数的意义、影响因素、计算及调整； 3、了解钻井液流变性与钻井的关系 第三章 钻井液的流变性 流变性：是指在外力作用，物质发生流动和变形的特性； 对钻井液 而言，其流动性是主要的方面。 与钻井液流变性有关的钻井问题： （1）携带岩屑，保证井底和井眼的清洁； （2）悬浮岩屑与重晶石； （3）提高钻井速度 （4）保持井眼规则和保证井下安全。 第一节 基本概念 一、剪切速率/速度梯度γ ：指垂直于流速方向上单位距离流速的增量。 γ=dv/dx s-1 第一节 基本概念 在钻井过程中，钻井液在各个部位的剪切速率不同： 沉砂池处：10-20s-1 ； 环形空间：50～250s -1 ； 钻杆内：100～1 000 s-1 ； 钻头喷嘴处：10 000-100 000 s-1 第一节 基本概念 二、剪切应力τ：流体单位面积上的内摩擦力。 τ =F/A Pa 式中：F-----流体的内摩擦力 N A-----面积 m2 三、流变曲线：描述τ与γ关系的曲线 四、流变模式/流变方程：描述τ与γ关系的数学关系式 第一节 基本概念 牛顿流体：τ = η γ 塑性流体：τ = τ0+ η pγ 假塑性流体： τ = K γn n1 膨胀性流体： τ = K γn n1 五、表观粘度/总粘度η a 1、定义：剪切应力τ与对应剪切速率γ之比 η a = τ/ γ 无特殊说明， η a是指γ=1022 s-1时的η a 2、几何意义： 第二节 基本流型及其特点 流型：根据流体流动时剪切应力τ与剪切速率γ之间的关系， 流体可以分为不同的类型。 牛顿流型：牛顿流体 膨胀流型 ：膨胀性流体 塑性流型：塑性流体 假塑性流型：假塑性流体 卡森流型：卡森流体 第二节 基本流型及其特点 一、塑性流体 1、流变曲线 第二节 基本流型及其特点 （1）曲线不过原点，在τ轴上有一截距τs 扩散双电层斥力 水化膜弹性斥力 静电吸引力 范德华引力 形状：片状 层面：负电荷（多） 端面：正电荷/负电荷（少） 第二节 基本流型及其特点 粘土颗粒的连接方式： 第二节 基本流型及其特点 第二节 基本流型及其特点 （3）在中、高剪切速率范围内，为直线段 可供拆散的网架结构数量 结构拆散速度 体系中游离的颗粒数量 结构恢复速度 第二节 基本流型及其特点 2、宾汉模式 τ = τ0+ η pγ 式中： τ0 ：动切力或屈服值，Pa η p ：塑性粘度， Pa.S （1）塑性粘度η p ①物理意义：反映流体在层流下达到动平衡时，固相颗粒之间、 固相颗粒与液相之间以及液相内部内摩擦力的大小。