3.2钻井液的流变性在线视频

同学们好

我们今天的这个内容呢

是钻井液的流变性能

我们上节课讲了

钻井液的主要功能

它的钻井液的主要功能

我们复习一下

它主要包括它的携带岩屑

平衡地层压力

还有它的一个提供水功率

以及它的形成泥饼保护油气层

那么

它的这个功能呢是非常强大的

那么

我们要让钻井液具有这么多功能呢

我们就要对钻井液它自身的性能啊

有各种各样的要求

那么最主要的要求呢

就是它的钻井液的

流变性能一定要好

那我们来看一下

钻井液的流变性

主要包括哪一些

首先我们来看

我们本章要掌握的一个重点

本章要掌握的重点就是

有关钻井液流变性的一个基本概念

还有一个就是常用的流行特点

流变参数的意义

影响因子以及它的一个计算方法

我们大家要进行一个了解

还有就是

钻井液流变性与钻井的关系

我们大家要把这个了解一下

我们来看

什么叫做这个流变性

它的定义是

在外力作用下

钻井液发生流动和变形的特性

其中流动是主要的方面

我们把这个

就叫做钻井液的一个流变性

那么

钻井液流变性呢

我们把它用以下的几种

这个

参数来进行表示

包括它的流变曲线

塑性粘度

动切力

静切力

表观粘度

这些流变参数来进行描述

那么钻井液流变性

对钻井的影响呢

是非常大的

我们来看

主要包括它这个携带岩屑

保证井底的清洁

我们在它的功能那章讲过了

我们需要它什么

流变性能一定要好

就是在流动过程中

它的钻井液不能太稠

一定要我们所说的稀一些

对不对

那样的话我泥浆泵才

能把它进行一个很好的泵送

才能把我的

井底的岩屑带出来

对不对

还有呢

悬浮岩屑和加重材料

这样呢

就要求我的钻井液要

俗话说要稠一些

对不对

这样才能把我的岩屑

还有我加重的一些材料

才能悬浮起来

那大家看

这是不是就有点矛盾了

还有一个就是提高机械钻速

降低循环压耗

这个呢

也是它的一个

让它流动性要好的

这么一个要求

再一个就是保证井底规则

和井下安全

那么总的来说就是

希望钻井液静止的时候变稠

它能悬浮

在流动的时候变稀

这就是我们对钻井液的要求

那么对它这要求呢

我们叫做剪切稀释性的特征

所以钻井液

它要有这个

剪切稀释性的这个特征

那么它才能很好的完成它

各项它的一个功能

那我们来看

钻井液在

我这个井筒的这个

整个循环过程中呢

它主要可以分为三个阶段

一个呢是塞流阶段

一个是层流阶段

还有一个是紊流阶段

那么塞流呢

就像字面意思理解的一样

像塞子一样

它每一个

部位上下

上中下这三个部位

它的这个流速

都是相同的

流速为常数

像塞子一样运动

我们把它叫做塞流

层流呢就是

流体分层进行运动

大家看这个分层运动

任何流层与相邻流层方向相同的

但是它呢

速度是不同的

这就是它的

层流的特征

那么紊流呢

紊流是在流体内它

形成了无数的小漩涡

任意一点的流速

还有它的方向都是不同的

它是连续变化的那么我们来看一下

它在整个钻井过程中

它在那一段会出现塞流

哪一段出现层流

哪一段会出现紊流呢

那这一段曲线我们来看一下

它从下往上依次代表了

我们钻井液

从井底到井口的一个流动过程

那么在井底呢

它包括一个不流区

就是它在这个

最底下的这个情况

它是一个不流区

那么往上呢就是塞流区

就是我

钻井液从井眼出来以后

它有一个

因为它流速非常大

它能填充满我整个井筒

而且它这个推力非常大

它像个塞子一样整个往上推

它有个一小段塞流区

还有大部分是它的层流区

是为什么产生的呢

它主要是因为我的这个井壁的摩擦

和我这个钻井液它之间的这个摩擦

造成的我井壁的这块

它的这个摩阻大

我中间的这个

钻井液这些流体

它摩阻小

那么

就成了这种层流的模式

那么

再往井口到我泥浆罐里面

它是什么呢

就是一个紊流的一个状态了

就是它的这个

方向是无规则的

而且是不连续

是一个不规则的连续的一个变化

那我们来看

描述它的这个流动

流变性

它的这个

对应的这些概念

最重要的一个概念就是

它的这个流速梯度

我们也把它叫做剪切速率

那么剪切速率的意义呢就是

钻井液在

钻柱和环形空间内流动时

速度分布不均匀

中心处流速大

向外流速减小

单位距离内流速的增量

我们把它叫做流速梯度

大家可以看

这个在单位距离内

流速的增加

增加值我们就把它叫做流速梯度

还有一个呢

就是这个剪切应力

剪切应力呢

它是在单位面积上的内摩擦力的

一个剪切应力

那么根据流体的剪切应力

和它的那个流速梯度

它们的关系

我们可以将液体流动

分为四种流型

就是根据这个剪切梯度

还有它

这个剪切应力两种之间的关系

我们可以把它分为四种流型

我们来看一下

可以分为

牛顿流体

塑性流体

假塑性流体

和膨胀流体

剪切应力还有它的这个

剪切速率

那我们来看一下

它的四种流型到底是哪四种

它的流型呢主要包括

牛顿流型

塑性流型

假塑性流型

以及它那个膨胀流型

那么它的这个牛顿流型呢

主要是讲的是我们这个水

它的这个流动过程中的

它满足的这个

牵引力和流速梯度

它的一个变化的一个曲线

那么这个塑性流体呢

也把它叫做一个宾汉流体

也把它叫做宾汉流体

那么我们钻井液呢

大部分都是这个塑性流体

我们可以用它的这个

塑性流体的这个曲线

来表征我们这个钻井液的流型

还有一些是假塑性流体

就是我们钻井液中

有些钻井液的体系

它是假塑性流体

还有些膨胀流型

这个是比较少的

那么我们下面那章

主要要介绍一下

就是我们的这个塑性流型

就是我们钻井液大部分都在这个

大部分的这个流型都是塑性流型

我们要把这个重点讲下

那我们来看下

他们这四种流型

他们反映的情况

我们来看这几个公式

这个呢是它的牵引力

这个是它的流速梯度

中间的这个就是它的

k是它的稠度

那么还有它的流型指数

它的一个塑性粘度

这都是通过他们之间的这个关系图

就是他们所对应的这个关系

就是他们所对应的这个

稠度系数啊

流动指数啊

都是它们所对应的关系

那么我们来重点介绍

我们钻井液的塑性流型的一个特点

那么它特点呢

就是所加的这个牵引力

达到某一个最低的值的时候

它才开始流动

那么我们把这个最低的牵引力叫做

静切应力

我们把它叫做Ts

我们又把它称为凝胶强度

静切力越大

悬浮岩屑的能力越强

但是它的流动阻力大

开泵的时候是比较困难的

这就是我们这个静切力

它所代表的物理意义

就是它的静切应力大的话

悬浮能力要强一些

那么当你的切应力继续增大

流变就出现一个直线段

延长该线段与切线相交的地方

我们把它叫做动切力

我们可以看这块

这块

延长它这块

到这

它这有个动切力

就是T0

它动切力T0

它是钻井液处于层流的时候

钻井液中网络结构强度的一个量度

这就是这个动切力

它的一个物理意义

还有一个

就是它的这个塑性粘度

塑性粘度呢

就是塑性流体流变曲线斜率的倒数

那么塑性粘度太大呢

它出现的问题

就是降低它的一个转速

然后容易出现一个

泥包钻头

那粘度太小也不行

粘度太小了

就会出现携岩能力比较差

它的这个井底沉砂比较多

导致井底情况比较复杂

那么来看一下

这个钻井液的流变性呢

与携岩与井壁稳定

提高它的机械钻速

和环空水力参数计算

都有非常密切的关系

那么我们在这个

钻井的过程中

我们不可能说是

去看这个图把这个图做出来

做很多点把它

看它的流型在那个上面是哪个点

我们不会这样做

我们呢

采用的这个测量方法

评价方法呢主要是采用

旋转粘度计

这就是我们一个旋转粘度计

我们也把它叫做六速旋转粘度计

为什么叫六速旋转粘度计呢

主要是因为它

我们在测的时候

主要是三转六转

一百转两百转三百转六百转

在它这个情况下的各种性能

那么这是它关于切力的一个测算性能

通过我们

测六百转三百转两百转一百转

我们可以把它的这个

表关联度啊塑性粘度啊

都可以把它表征出来

这是在我们实验室经常用的一些设备

在这个现场

也是经常用这些设备

但是为了更加简便呢

我们还有一种设备

就是我这个左手边这个

它呢叫做马氏粘度计

这块呢主要是通过

它这个漏斗

主要测它一个漏斗粘度

这块呢是它的一个量筒

我们把这个量筒里面灌满钻井液

然后从这个漏斗倒进去

看它这个

我钻井液多长时间能漏完

这就是它的一个简单的一个

评价它流变性的特点

那这块呢就是我们

讲的这个流变参数的测定

主要是通过这个

六速的旋转粘度计进行一个测定

那么它的机理呢

主要是利用它的

浆体和我的这个转子

中间的这个摩擦力带动我的这个弹簧

它进行一个旋转

出来的这个力矩进行一个测算的

这块的话在我们后期要安排一些实验

让大家更加直观的来了解

它这个钻井液的流变性

那么我们通过六转

六速旋转粘度计

可以测定出来

它六百转三百转的那些值

如何来计算它的

我们前面讲的各项参数呢

我们来看

这是它的一个计算的一个公式

我们采用的一般都是

宾汉塑性流体

那我们来看AV代表什么

AV就是我们讲的表观粘度

表观粘度的数值呢

就是六百转的

六百转的读数

直接除以二

就是我们这个表观粘度的数值

那么它的这个单位是

毫帕秒

我们所说的塑性粘度呢

它是六百转的粘度减去三百转的读数

就是它的一个PV的一个值

也是毫帕秒

还有这个动切力呢

我们刚才看的那个动切力呢

它是用表观粘度减去塑性粘度

他就是我们的这个动切力

那么我们大家一定要把这个

宾汉塑性流体的这几个计算值

一定要把它清楚是如何计算的

这也是我们在这个现场上

经常用的一个计算方式

通过AV\PV\VP的这个判断

我们就很容易明白

我们现在钻井液的各项性能

到底是它的悬浮能力差了一些

还是它的流动性能差了一些

都可以通过这个参数进行判断

那么对于牛顿流体呢

这个因为我们钻井液

基本上都不属于这个牛顿流体

所以大家可以了解一些这个就可以了

假塑性流体和卡森流体

大家看一下这个

这个它的一个计算的方法就可以了

不需要大家记住

这个宾汉塑性流体

大家一定要下去一个认真的复习

然后下节课

我们会进行一个小的一个测验

让大家来算一下

给大家一个数值来算一下它的这个

表观粘度 塑性粘度 动切力

然后让大家告诉我

这个钻井液它应该怎么样去调整

应该是往哪一方面去调整

今天的课就到这

谢谢大家