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固相物质对钻井液及钻速的影响

2012-11-09

一、固相物质对钻井液性能的影响

固相的类型、颗粒的大小和形状及含量对钻井液性能都有影响。
1、钻井液的密度和固相含量有关。固相含量越高,钻井液的密度越大。
2、钻井液的粘度与固相含量、固相颗粒的尺寸和固相的性质有关。对同一钻井液来说,固相含量增大,钻井液的粘度升高;颗粒分散的越细,钻井液的粘度越高;固相的吸水性越强,钻井液的粘度也越高,钻井液的流动性变差。
3、钻井液中固相含量高,泥饼虚厚,滤失量增大,易造成地层的膨胀、缩径、剥落坍塌,导致起下钻遇阻遇卡,固井质量不好。
4、钻井液中固相含量高,摩擦系数高,易发生粘附卡钻和井塌卡钻事故。

二、固相物质对钻速的影响

钻井实践证明:水是钻速最快的钻井液。当水中加入固相物质之后中将导致钻速降低。钻井液中固相物质的类型、固相的含量和固相颗粒的大小与性质等与钻井速度息息相关。

钻井工作者通过大量的研究工作总结出钻井液固相含量对钻井速度的影响的三条规律:
1、钻速随固相含量升高而降低,如设清水的钻速为100,固相含量升高至7%时钻速降低了50%,即降为原来的一半。从大量的统计资料得出,固相含量每降低1%,钻速至少可降低10%。
2、在不同的固相范围内,钻速随固相含量降低而升高的幅度不同。钻井液固相含量在7%(密度约为1.08 g/cm3)以下时,钻速提高得很快;而当固相含量超过7%时,降低固相含量以提高钻井速度的效果却不明显。
3、钻井液中的固相含量相同,若粘度不同,对钻速的影响也不同。这主要是由于钻井中固相颗粒的粒度分布特性不同造成的。钻井液中细颗粒的含量越高,对钻速的影响越大。实验表明:小于1μm的亚微米颗粒对钻速的影响比1μm以上的粗颗粒对钻速的影响大12倍还要多。亚微米颗粒对钻速的影响在硬地层中更为明显。钻井液中的固相含量、类型和颗粒大小的变化都将导致其粘度的变化,进而影响钻速。通过实验研究提出:在所有其它条件等同的情况下,钻速的变化主要取决于液体流动的雷诺数。对钻井液来说,塑性粘度在一定程度上能够代表高剪切速率下的粘度,因此可用塑性粘度作用钻头卡森极限粘度。钻井实践已早已证明:钻井液粘度越高,钻井速度越低。