钻井液性能及其测试

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1、钻井液性能及其测试一、密度二、流变性（漏斗粘度、表观粘度、塑性粘度、动切力、静切力等）三、滤失造壁性（滤失量、滤饼厚度、滤饼性能等）四、pH值五、含砂量六、固相含量等。本节课程内容钻井液常规性能钻井液的密度是指每单位体积钻井液的质量，常用g/cm3(或kg/m3)表示。在钻井工程上，钻井液密度和泥浆比重(Mudweight)是两个等同的术语。其英制单位通常为lbm/ga1(即磅/加仑，或写做ppg)，1g/cm3等于8.331bm/ga1。钻井液密度是确保安全、快速钻井和保护油气层的一个十分重要的参数。通过钻井液密度的变化，可调节钻井液在井筒内的静液柱压力，以平

2、衡地层孔隙压力时亦用于平衡地层构造应力，以避免井塌的发生。1.钻井液密度与安全密度窗口一钻井液密度安全密度窗口（△P）井漏井喷复杂情况坍塌钻具厚泥饼卡钻安全密度窗口：安全钻进时的泥浆密度范围1.钻井液密度与安全密度窗口一钻井液密度坍塌压力P塌和泥浆压力P泥井眼形成后，地应力在井壁上的二次分布所产生的指向井内引起井壁岩石向井内移动的应力，称为井壁（地层）坍塌应力P塌。P塌一旦产生（P塌≥0），井壁岩石必然逐渐掉（挤）入井中（垮塌）。钻井过程中P塌可以（也只能）用井内泥浆液柱压力来有效地平衡，P泥≥P塌时则井壁保持稳定；P泥＜P塌时，则发生井塌。1.钻井液密度与安全

3、密度窗口一钻井液密度泥浆压力P泥和破裂压力P破除了P塌之外，裸眼井段还有地层流体压力（P地）和地层破裂压力P破（P漏）等两个地层压力。钻进过程中，我们人为施加的是泥浆压力P泥。当P泥＞P破（P漏）则发生井漏；P泥＜P地时，则发生井涌或井喷。1.钻井液密度与安全密度窗口一钻井液密度安全密度窗口问题分析P塌、P地P泥P破(P漏)安全密度窗口△P=P破－P地（P塌）一钻井液密度常规地层井口易漏，低P破P泥P泥低压地层高压地层易喷地层，高P地常规地层钻井液密度是用一种专门设计的钻井液比重秤(MudBalancer）测得的，比重秤的外观如下图所示。测定时，首先在泥浆杯中盛

4、满钻井液，盖上计量盖，然后用棉纱布擦净从计量盖小孔溢出的钻井液。再将比重秤刀口放置在底座的刀垫上，不断移动游码，直至水平泡位居两条线的小央。此时游码左侧的到度即表示所测量钻井液的密度。2.钻井液密度的测量一钻井液密度加入重晶石等加重材料是提高钻井液密度最常用的方法。在加重前，应调整好钻井液的各种性能，特别要严格控制低密度固相的含量。一般情况下，所需钻井液密度越高，则加重前钻井液的固相含量及粘度、切力应控制得越低。加入可溶性无机盐也是提高密度较常用的方法。如在保护油气层的清洁盐水钻井液中，通过加入NaCl，可将钻井液密度提高至1.20g/cm3左右。3.钻井液密度

5、的调整一钻井液密度为实现平衡压力钻井或欠平衡压力钻井，有时需要适当降低钻井液的密度。通常降低密度的方法有以下几种：最主要的方法是用机械和化学絮凝的方法清除无用固相，降低钻井液的固相含量。加水稀释。但往往会增加处理剂用量和钻井液费用。混油。但有时会影响地质录井和测井解释；钻低压油气层时可选用充气钻井液等。3.钻井液密度的调整一钻井液密度钻井液的流变性(RheologicalProPertiesofDrillingF1uids)是指钻井液流动和变形的特性。该特性通常是由不同的流变模式及其参数来表征的，最常用的流变模式为宾汉和幂律模式。其中宾汉模式的参数为塑性粘度(P

6、lasticViscosity)和动切力(YieldPoint)；幂律模式的参数为流性指数(FLowBehaviorIndex)和稠度系数(ConsistencyIndex)。此外，漏斗粘度(FunnelViscosity、表观粘度(ApparentViscosity)和静切力(GelStrength)等也是钻井液的重要流变参数。二钻井液流变性由于钻井液的流变性与携岩、井壁稳定、提高机械钻速和环空水力参数计算等一系列钻井工作密切相关，因此它是钻井液最重要的性能之一。二钻井液流变性钻井液流变性的测量常用流变参数计算关于切力在600r/min下搅拌10s，静止10s

7、后在3r/min下读取并记录最大读数值再在600r/min下搅拌10s，静止10min后在3r/min下读取并记录最大读数值。二钻井液流变性钻井过程中，当钻头钻过渗透性地层时，由于钻井液的液柱压力一般总是大于地层孔隙压力，在压差作用下，钻井液的液体便会渗入地层，这种特性常称为钻井液的滤失性(FiltrationPropertiesofDrillingF1uids)。在液体发生渗滤的同时，钻井液中的固相颗粒会附着沉积在井壁上形成一层泥饼(Mudcake)。随着泥饼的逐渐加厚以及在压差作用下被压实，会对裸眼井壁有效地起到稳定和保护作用，这就是钻井液的所谓造壁性。由于

8、泥饼的渗透率远远小于地层