有关泥浆比重
泥浆比重标准 测试
泥浆比重标准测试泥浆比重标准测试。
泥浆比重是指泥浆中固体颗粒和液体所构成的混合物的密度。
在钻井工程中,泥浆比重的测试是非常重要的,因为它直接影响到钻井液的性能和钻井工艺的稳定性。
本文将介绍泥浆比重的标准测试方法,以及测试过程中需要注意的事项。
一、泥浆比重标准测试方法。
1. 传统法测量泥浆比重。
传统法测量泥浆比重的设备包括密度计和称量瓶。
首先,需要使用称量瓶称量一定量的泥浆样品,然后将泥浆样品倒入密度计中,测量泥浆的密度值。
通过测量得到的泥浆密度值,可以计算出泥浆的比重。
2. 气浮法测量泥浆比重。
气浮法是一种比较新颖的泥浆比重测试方法,它利用气泡在液体中的浮力来测量液体的密度。
通过气浮法可以快速、准确地测量泥浆的比重,且不需要使用化学试剂,操作简单方便。
二、泥浆比重测试注意事项。
1. 样品采集。
在进行泥浆比重测试时,需要注意样品的采集方法。
样品应该是充分搅拌均匀后的泥浆,避免出现固相和液相分层的情况。
2. 测量精度。
在进行泥浆比重测试时,需要注意测量精度。
传统法测量泥浆比重时,密度计的精度和称量瓶的精度都会影响测试结果的准确性。
因此,在进行测试时,需要选择精度高、稳定性好的设备。
3. 数据记录。
在进行泥浆比重测试时,需要及时记录测试数据,并进行核对。
确保测试数据的准确性和可靠性。
4. 检查设备。
在进行泥浆比重测试之前,需要检查测试设备是否正常,确保设备的正常使用。
5. 测试环境。
泥浆比重测试需要在恒温环境下进行,避免温度对测试结果产生影响。
三、总结。
泥浆比重是钻井工程中一个重要的参数,它直接影响到钻井液的性能和钻井工艺的稳定性。
通过本文介绍的泥浆比重标准测试方法和注意事项,可以确保泥浆比重测试的准确性和可靠性,为钻井工程提供可靠的数据支持。
以上就是关于泥浆比重标准测试的相关内容,希望对大家有所帮助。
【水泥浆比重计算】如何计算水泥浆比重
【水泥浆比重计算】如何计算水
泥浆比重
水泥浆是建筑装饰的必备材料之一,石材强度高,制浆方便。
但是很多人对水泥浆的比重不是很了解。
下面详细介绍一下水泥浆比重计的使用和计算方法。
【水泥浆比重计算】
水泥浆比重,是指水泥浆的重量与体积之比。
比如是水灰比是0.5,那么我们可以计算出水泥浆的比重如下:假如是水是1,那么水泥是2,水的体积是1,水泥的体积是
2/3.1(3.1是水泥的比重),这样计算出水泥浆的比重为:
(1+2)/(1+(2/3.1))=1.823。
泥浆比重计用于井场或实验室内测量泥浆的重量,单位为g/cm3。
该型泥浆比重计是一个不等臂的天平,它的杠杆刀口搁在可固定安装在工作台的座子上,杠杆左侧为有刻度的游码装置,移动游码可在标尺上直接读出泥浆重量。
杠杆的平衡可由杠杆顶部的水平泡指。
2天前。
泥浆比重计算公式是什么
泥浆比重计算公式是什么要了解一下水灰比,知道水泥的比重大概是多少,两者的数据相加得到的一个得数,通过水灰比,除以两者之和,就能够得到泥浆的比重。
也就是说是水灰比÷(水泥比重+水灰比),这就是泥浆的比重公式。
建造房屋或装修房屋时会用到水泥砂浆。
搅拌水泥砂浆时,要掌握好水泥和石灰的比例。
泥浆比重的计算公式是什么?一、泥浆比重计算公式是什么计算泥浆的比重需要了解一下水灰比,知道水泥的比重大概是多少,两者的数据相加得到的一个得数,通过水灰比,除以两者之和,就能够得到泥浆的比重。
也就是说是水灰比÷(水泥比重+水灰比),这就是泥浆的比重公式。
不同的泥浆带来不同的比例。
如果水灰比为0.45,水泥比重为每立方米3.0,则水泥比重为1.85。
如果每立方米比重为3.2g,水灰比为1.9,比重的数字会随着水灰比和水泥比重的变化而变化。
二、泥浆的主要功能1.泥浆可以携带或悬浮岩屑,这是它最基本的功能。
既要将钻头破碎的岩土带出孔外,又要保证孔内清洁。
还能稳定孔壁,这是一个重要的基础条件。
2.钻头可以被冷却或清洗以防止坍塌。
而且在钻进时,要结合当地的地质变化,包括结构和相应的措施,正确选择泥浆的类型,以达到快速钻进的效果。
三、泥浆类型的选择1.有不同类型的泥浆。
比如一种是水性的,主要以水为介质,其他成分包括粘土和一些处理剂。
如果选择油基泥浆,主要成分是沥青和柴油,包括处理剂。
2、有一种粘土泥,它的来源是由气体、液体或固体组成的。
边肖总结:泥浆比重的计算公式是什么?我们需要得到两个数字,一个是水泥的比重,需要知道水灰比。
通过计算,我们可以得到近似的比重。
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泥浆比重规范要求
泥浆比重规范要求
泥浆比重是指泥浆单位体积的重量,通常用吨/立方米(t/m^3)表示。
泥浆比重的规范要求主要由国际标准化组织(ISO)制定,下面将详细介绍泥浆比重规范的要求。
首先是泥浆比重的定义,根据ISO 10414-1《石油和天然气工
业中的泥浆-第1部分:规范》,泥浆比重是指在规定温度下,沉降仪测定得到的泥浆相对密度数值。
根据规范,泥浆比重的测量应在规定的温度范围内进行,一般常用的温度为20℃,需要使用精确的测量设备,如沉降仪等。
泥浆比重的测量应按照规定的程序进行,包括样品的预处理、测量装置的校准等。
对于泥浆比重的要求,规范要求其值在一定范围内,并且应满足特定的工程要求。
常见的泥浆比重要求包括:钻井液的泥浆比重应在1.2~2.6 t/m^3之间;水泥浆的泥浆比重应为1.0~2.6
t/m^3之间;用于地质勘探的浆液比重应根据具体情况进行调整。
此外,规范还要求对泥浆比重进行监测和控制。
泥浆比重的监测可以通过实验室测试或现场测量来进行,以确保泥浆比重符合规定的范围。
对于控制泥浆比重,可以通过添加或调整化学药剂、调整泥浆配方等方法来实现。
最后,规范还要求对泥浆比重进行记录和报告。
对于每批泥浆,应记录其比重测试结果,并在必要时向相关方报告。
这些记录
和报告可以用于事后分析和判断,以改进泥浆配方和工程操作。
总之,泥浆比重规范要求在一定的温度范围内测量、控制和记录泥浆比重,以满足特定的工程要求。
这些要求有助于保证泥浆的性能和质量,确保钻井和地质勘探作业的顺利进行。
泥浆三大指标规范
注意事项:避免过度调节导致 泥浆性能不稳定,影响钻井效
率
含砂率
定义及测量方法
含砂率定义:泥浆 中大于74μm的颗 粒所占的质量百分 比
含砂率测量方法:取 一定量的泥浆,通过 筛分试验,称量筛上 物质量,计算含砂率
含砂率标准:根据 不同钻探工程的要 求,含砂率的标准 也有所不同
含砂率对钻探的影响 :含砂率过高会导致 钻头磨损加剧,降低 钻速,同时也会影响 钻孔质量
如果泥浆比重过高 或过低,都可能导 致钻孔的不稳定, 甚至发生坍塌事故。
在调整泥浆比重时,应 综合考虑其他泥浆指标, 如粘度、含砂量等,以 保持泥浆性能的平衡。
比重测量工具及注意事项
比重计:用于 测量泥浆比重,
需定期校准
电子比重计: 精度高,操作 简便,但价格
较高
使用前需检查 比重计是否清 洁干净,以免 影响测量结果
黏度范围及体范 围取决于泥浆的成分和 浓度。
影响因素:黏土含量、 固体颗粒大小和形状、 离子类型和浓度、温度 和压力等。
黏度控制标准
黏度范围:根据不 同泥浆类型和地层 条件,黏度范围应 在10\~60秒之间。
黏度测量方法:采用旋 转黏度计进行测量,将 泥浆倒入测量杯中,记 录下旋转黏度计的读数。
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泥浆三大指标规范
汇报人:风
目录
CONTENTS
01 泥浆比重 02 黏度 03 含砂率
泥浆比重
定义及计算方法
定义:泥浆中固相与液相体 积之比
计算方法:泥浆比重=泥浆 质量/泥浆体积
泥浆比重范围:通常在1.02-1.06 之间,具体范围取决于地层和施工 条件。
比重范围及影响因素
作用:保持泥浆的悬浮性和稳定性, 防止井壁坍塌,携带岩屑。
泥浆性能指标
一、泥浆性能指标1、泥浆比重:正循环旋转钻机、冲击钻机使用管形钻头钻孔时,入孔泥浆比重为1.1~1.3;正循环冲击钻机使用实心钻头钻孔时,孔底泥浆比重砂黏土不宜大于1.3,大漂石、卵石层不宜大于1.4,岩石不宜大于1.2;反循环旋转钻机入孔泥浆比重可为1.05~1.15。
2、黏度:一般地层16~22s,松散易坍地层19~28s。
3、含砂率:新制泥浆不大于4%。
4、胶体率:不小于95%。
5、PH值:应大于6.5。
二、清孔1、终孔后第一次清孔:孔内排出或抽出的泥浆手摸无2~3mm颗粒,泥浆比重介于1.1~1.2之间。
2、安装钢筋笼后第二次清孔:孔内排出或抽出的泥浆手摸无2~3mm颗粒,泥浆比重不大于1.1,含砂率小于2%,粘度17~20s;浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度应满足设计要求,设计无要求时,柱桩不大于5cm,摩擦桩不大于20cm。
三、钢筋笼1、加工质量:钢筋骨架在承台底以下长度允许偏差±100mm;钢筋骨架直径允许偏差±10mm;主钢筋间距允许偏差±10mm;加强筋间距允许偏差±20mm;箍筋间距或螺旋筋间距允许偏差±20mm;钢筋骨架垂直度允许偏差骨架长度1%。
2、安装质量:平面位置偏差不大于5cm,底面高程偏差不大于±10cm。
四、钻机安装及钻孔1、钻头或钻杆中心与护筒中心偏差不得大于2cm。
2、成孔检验与记录:钻孔到达设计深度后,应对孔位、孔径、孔深和孔形进行检验,并填写钻孔记录表。
3、孔径:允许偏差不小于设计孔径。
孔深:摩擦桩允许偏差不小于设计孔深;柱桩允许偏差不小于设计孔深,并进入设计土层。
孔位中心偏心群桩允许偏差≤50 mm。
倾斜度允许偏差≤1%孔深。
泥浆比重计算公式
泥浆比重计算公式
泥浆比重是石油工程中应用最为广泛的测试指标,它是描述泥浆物理性质的重要参数。
它可以反映泥浆的密度、粘度和质量,也可以用于评估油井和水井爆破剂的密度、流动性和抗压能力。
泥浆比重的计算公式为:比重=混合物的实际重量/混合物的容量。
比重的测定,一般采用的仪器有比重计、浮力秤、比重瓶等仪器。
比重计是测量比重最常用的仪器,它采用了静质计的原理。
比重计的原理是:混合物的容量=混合物的体积+混合物的实际重量-水的实际重量。
浮力秤是一种新型的比重测量仪器,它采用水的浮力原理,可以测量比重更高的物体。
比重瓶是测量比重最简单的仪器,它采用的是浮力原理,可以测量比重比较低的物体。
泥浆比重的测定非常重要,因为它直接决定了油井的密度、流动性和抗压能力,也可以反映泥浆的物理性质。
正确的比重测量也可以帮助石油工程师们更好地了解油井的运行情况,从而更好地控制油井的运行状况。
总之,泥浆比重是石油工程中一个重要的参数,它可以反映油井的密度、流动性和抗压能力,也可以反映泥浆的物理性质。
正确的比重测量可以帮助石油工程师们更好地控制油井的运行状况。
泥浆正常比重计算公式
泥浆正常比重计算公式泥浆正常比重是指泥浆中固体颗粒和液体的重量比。
在石油钻井中,泥浆的正常比重是一个非常重要的参数,它直接影响着钻井液的性能和钻井工艺的稳定性。
因此,准确计算泥浆正常比重是非常重要的。
泥浆正常比重的计算公式如下:\[ SG = \frac{W_n}{W_{w} W_{s}} \]其中,SG为泥浆正常比重,Wn为泥浆中固相的重量,Ww为泥浆总重量,Ws为泥浆中液相的重量。
在钻井过程中,泥浆正常比重的计算是非常重要的。
它直接影响着泥浆的性能和稳定性。
如果泥浆正常比重过高或者过低,都会导致钻井液的性能下降,甚至影响到整个钻井工艺的进行。
因此,准确计算泥浆正常比重是非常重要的。
在实际操作中,泥浆正常比重的计算需要根据实际情况进行。
首先需要测量泥浆中固相和液相的重量,然后根据上述公式进行计算。
在实际操作中,通常会使用一些特殊的仪器来进行测量,以确保计算的准确性。
在钻井工程中,泥浆正常比重的控制是非常重要的。
通过准确计算泥浆正常比重,可以有效地控制钻井液的性能,保证钻井工艺的稳定性。
因此,钻井工程人员需要对泥浆正常比重的计算方法有一定的了解,并且在实际操作中严格按照相关规定进行操作。
除了泥浆正常比重的计算,钻井工程中还有许多其他参数需要进行计算和控制。
例如,钻井液的粘度、密度、过滤性能等,都是需要进行严格控制的参数。
只有通过准确的计算和严格的控制,才能保证钻井工程的顺利进行。
总之,泥浆正常比重的计算是钻井工程中非常重要的一部分。
通过准确计算泥浆正常比重,可以有效地控制钻井液的性能,保证钻井工艺的稳定性。
因此,钻井工程人员需要对泥浆正常比重的计算方法有一定的了解,并且在实际操作中严格按照相关规定进行操作。
有关泥浆比重
泥浆的性能是泥浆的组成以及其各组分间相互物理化学作用的宏观反映,它是反映泥浆质量的具体参数。
泥浆性能及其变化,直接影响着机械钻速、钻头寿命、孔壁稳定、孔内净化和预防孔内问题等一系列钻井工艺问题。
泥浆的主要性能有泥浆的比重和固相含量、泥浆的流变特性(粘度和切力)、泥浆的滤失性能(泥浆的失水量和泥饼厚度)、以及泥浆的含砂量、润滑性、胶体率和pH 值等。
下面分别讨论之。
一、比重、固相含量与含砂量泥浆的比重是指泥浆的重量与同体积水的重量之比。
泥浆比重的大小主要取决于泥浆中固相的重量,而泥浆中固相的重量则是造浆粘土重量和钻屑重量之和。
在有加重剂等其他固相物质加入的时候,加重剂等物质的重量也须计入。
泥浆的固相含量指泥浆中固体颗粒占的重量或体积百分数。
泥浆中的固相包括有用固相和无用固相,前者如粘土、重晶石等,后者为钻屑。
泥浆中的固相,按固相比重来划分,可分为重固相(重晶石比重为,赤铁矿为,方铅矿为等)和轻固相(粘土比重一般为 ~ ,岩屑比重一般在 ~ 之间)。
泥浆的含砂量指泥浆中砂粒占的重量或体积百分数。
采用造浆率高的膨润土配制泥浆,粘土含量(重量 / 体积)在 4~6% 以下便可达到要求的粘度,此时泥浆比重在 ~ 左右。
相反,若用造浆率低的粘土配浆,要达到同样的粘度,粘土用量要达 20~30% 以上,此时泥浆比重高达以上。
目前对优质轻泥浆,在粘度符合要求时,泥浆中的固相含量应控制在 4% 左右(体积含量),此时泥浆比重在 ~ 左右。
泥浆的比重和固相含量对钻井有重要意义和影响。
1. 地层压力的控制钻井中防止漏失,涌水和维持孔壁的稳定,重要的一点是要维持钻孔—地层间的物理力平衡。
而孔内静液柱压力的大小决定于孔内液柱的单位重量或比重以及垂直深度,即:( 4-6)式中P s——静液柱压力, N ;γ——单位体积的重量或比重, Kg/m 3 ;H——液柱垂直高度, m 。
若把每单位高度(或深度)增加的压力值叫压力梯度。
泥浆比重规范要求
泥浆比重规范要求
泥浆比重是考察泥浆品质的一个重要指标,根据不同的工程要求,泥浆比重的规范要求也会有所区别,通常可分为以下几种:
1. 拌合砂浆比重:砂浆比重一般介于
2.2-2.4之间,拌合的时候要控制好比重的批质量,不宜过大或过小;
2. 膨胀剂砂浆比重:膨胀剂砂浆比重一般介于2.4-2.6之间,在拌合时砂浆比重要求比普通砂浆更加严格,加入膨胀剂后会影响比重,必须要拌合出较好的均匀性;
3. 石膏浆比重:石膏浆比重一般介于2.4-2.6之间,石膏的比重也要求比普通砂浆更严格,石膏浆比重水泥浆优势更多,而且对施工有很大的便利性;
4. 水泥浆比重:水泥浆比重一般介于2.4-2.6之间,水泥浆比重比砂浆早期承载力更好,不易受湿,承载力强,固定性好,但施工精度要求较高;
5. 石灰砂浆比重:石灰砂浆比重一般介于2.2-2.4之间,在施工时要注意比重的控制,石灰浆施工时可以避免空鼓,可用于抹灰表面的整平和具有良好的材料流利性。
6. 微珠比重混凝土:微珠比重混凝土一般介于2.2-2.3之间,施工时要严格控制微珠含量,比重若过低则容易起裂,比重若过高则使施工单价昂贵。
泥浆比重规范要求由以上几种材料所限定,确定后即可开展施工。
要注重施工过程的控制,根据尺寸的不同,掌握住比重的控制范围,使泥浆找和稳定,否则容易造成施工空鼓,甚至出现钢筋抗拉、钢筋腐蚀的问题,从而影响施工的效果。
泥浆比重规范要求
泥浆比重规范要求泥浆比重在钻井工程中是一个非常关键的参数,它直接影响着钻井液的性能和作用。
为了保证钻井液的稳定性和钻井安全,钻井工程中对泥浆比重有一定的规范要求。
以下是关于泥浆比重规范的一些要求,总共约1000字:一、泥浆比重的定义和测量方法泥浆比重指的是钻井液中固相颗粒和液相之间的相对重量。
一般情况下,钻井液的比重是通过使用密度计或浮力仪等仪器来测量的。
其中,密度计是一种利用毕氏原理测量液体密度的仪器,而浮力仪则是利用物体在液体中受到的上浮力与其重力相平衡的原理来测量液体密度的。
二、泥浆比重的控制范围泥浆比重的控制范围是根据具体的钻井工作条件和井漏情况来确定的。
一般情况下,泥浆比重的控制范围为1.1~1.7g/cm³。
在控制泥浆比重时,需要根据深度、井壁稳定性、井液输送能力等因素来合理调整,保证钻井液的稳定性和安全性。
三、泥浆比重的调整方法为了调整泥浆比重,可以使用重晶石、铁红石等高密度物质进行加重,也可以使用石灰、盐等低密度物质进行降低。
调整泥浆比重的过程中,需要注意加重剂和降低剂的加入量,控制浓度和均匀悬浮。
四、泥浆比重的影响因素泥浆比重的大小会受到多个因素的影响。
首先是钻井液的配方,包括钻井液的基础液体、加重剂和降低剂等物质的组合和比例。
其次是钻井液中可溶性盐含量的影响,高盐度的钻井液会使泥浆比重增大。
此外,还有钻井液温度、井深、井漏情况等因素也会对泥浆比重产生影响。
五、泥浆比重的控制注意事项在控制泥浆比重时,需要注意以下几个方面:首先是控制加重剂和降低剂的加入量,及时调整比例和浓度;其次是加重剂和降低剂的均匀悬浮,避免出现沉淀和堵塞的情况;同时需要注意钻井液的循环和排泥,及时排出废浆和井漏的泥浆,保持钻井液的稳定性和性能。
在实际的钻井工程中,根据不同的情况和要求,泥浆比重的规范也可能会有所偏差和调整。
因此,在进行钻井液的配方和控制过程中,需要根据实际情况进行合理的调整和控制。
泥浆比重规范要求多少
泥浆比重规范要求多少泥浆比重是指泥浆中的固体颗粒与液体相比的比重,常用于工程施工和地质勘探中的土壤力学和岩土工程学方面。
根据不同的实际需求和应用场景,泥浆比重规范有一定的要求。
下面我将详细介绍泥浆比重规范的相关信息,帮助您更好地了解泥浆比重规范的要求。
1. 泥浆比重的定义泥浆比重是指单位体积泥浆中固体颗粒的重量与单位体积的纯水或显性重量相比的比值,通常用来衡量泥浆中固体颗粒的浓度。
2. 泥浆比重的测量方法泥浆比重通常使用密度计或称重法来测量。
密度计可以直接读出泥浆的比重值,而称重法则是通过称量一定容量的泥浆样品和纯水或显性重量来计算泥浆比重。
3. 泥浆比重的要求根据不同的工程要求和应用场景,泥浆比重的要求也会有所不同。
以下是一些常见的泥浆比重要求:3.1 钻井泥浆在钻井工程中,泥浆比重常用于控制钻井液的密度,以平衡地层压力,防止井喷事故的发生。
常见的泥浆比重要求为:井口泥浆比重应该大于地层压力,但又不能太大以致压裂地层。
一般情况下,泥浆比重要求在1.05-2.30之间。
3.2 工程施工在工程施工中,泥浆比重常用于搅拌土壤或混凝土,以控制流动性和固化特性。
泥浆比重的要求通常与混凝土或土壤的性质有关,并且会根据所需的施工工艺和材料来确定。
3.3 地质勘探在地质勘探中,泥浆比重的要求通常用于解释地层的性质和筛选取样样品。
根据不同的勘探目的和取样需求,泥浆比重的要求会有所不同。
常见的泥浆比重要求为:对于含有水溶性盐类或其他溶质的地层,泥浆比重应当小于地层的密度。
需要注意的是,泥浆比重的要求不仅仅包括比重的数值范围,还包括各种实验方法、设备要求、标准规范等方面的详细内容。
根据具体的工程要求和应用场景,需要参考相关的行业标准和规范来确定合适的泥浆比重要求。
总结起来,泥浆比重的规范要求因应用场景和工程要求的不同而有所差异。
钻井泥浆、工程施工以及地质勘探等不同领域对泥浆比重都有不同的要求。
如需详细了解泥浆比重规范的具体要求,请参考相关的行业标准和规范文件或咨询专业的岩土工程师。
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泥浆性能及其测试方法泥浆的性能是泥浆的组成以及其各组分间相互物理化学作用的宏观反映,它是反映泥浆质量的具体参数。
泥浆性能及其变化,直接影响着机械钻速、钻头寿命、孔壁稳定、孔内净化和预防孔内问题等一系列钻井工艺问题。
泥浆的主要性能有泥浆的比重和固相含量、泥浆的流变特性(粘度和切力)、泥浆的滤失性能(泥浆的失水量和泥饼厚度)、以及泥浆的含砂量、润滑性、胶体率和pH 值等。
下面分别讨论之。
一、比重、固相含量与含砂量泥浆的比重是指泥浆的重量与同体积水的重量之比。
泥浆比重的大小主要取决于泥浆中固相的重量,而泥浆中固相的重量则是造浆粘土重量和钻屑重量之和。
在有加重剂等其他固相物质加入的时候,加重剂等物质的重量也须计入。
泥浆的固相含量指泥浆中固体颗粒占的重量或体积百分数。
泥浆中的固相包括有用固相和无用固相,前者如粘土、重晶石等,后者为钻屑。
泥浆中的固相,按固相比重来划分,可分为重固相(重晶石比重为4.5 ,赤铁矿为 6.0 ,方铅矿为6.9 等)和轻固相(粘土比重一般为 2.3~2.6 ,岩屑比重一般在2.2~2.8 之间)。
泥浆的含砂量指泥浆中砂粒占的重量或体积百分数。
采用造浆率高的膨润土配制泥浆,粘土含量(重量/ 体积)在4~6% 以下便可达到要求的粘度,此时泥浆比重在1.03~1.05 左右。
相反,若用造浆率低的粘土配浆,要达到同样的粘度,粘土用量要达20~30% 以上,此时泥浆比重高达1.15 以上。
目前对优质轻泥浆,在粘度符合要求时,泥浆中的固相含量应控制在4% 左右(体积含量),此时泥浆比重在1.05~1.08 左右。
泥浆的比重和固相含量对钻井有重要意义和影响。
1. 地层压力的控制钻井中防止漏失,涌水和维持孔壁的稳定,重要的一点是要维持钻孔—地层间的物理力平衡。
而孔内静液柱压力的大小决定于孔内液柱的单位重量或比重以及垂直深度,即:(4-6 )式中P s——静液柱压力,N ;γ——单位体积的重量或比重,Kg/m 3 ;H——液柱垂直高度,m 。
若把每单位高度(或深度)增加的压力值叫压力梯度。
用G s表示静液压力梯度,则:(4-7 )因此静液柱压力梯度Gs决定于泥浆的比重,可以调节泥浆的比重使Gs与地层压力梯度Gp相适应以求得钻孔—地层间的物理力的平衡。
2. 对钻速的影响近年来进行的泥浆比重、固相含量对钻速影响的研究得出如下的结论:(1)随着泥浆比重的增加,钻速下降,特别是泥浆比重大于1.06~1.08时,钻速下降尤为明显。
(2)泥浆的比重相同,固相含量愈高则钻速愈低。
由此泥浆比重相同时,加重泥浆的钻速要比普通泥浆高,因为加重泥浆的固相含量低。
(3)泥浆的比重和固相含量相同,但固相的分散度不同,则固相颗粒分散得愈细的泥浆钻速愈低。
由此,不分散体系的泥浆其钻速要比分散体系的泥浆高,如图4-9所示。
甚至有些研究者得出小于1μm的颗粒对钻速的影响比大于1μm颗粒的影响大12倍。
因此,为提高钻进效率,不仅应降低泥浆的比重和固相含量,而且应降低固相的分散度,即应采用不分散低固相泥浆。
3. 含砂量的影响泥浆中的无用固相(主要为岩屑)含量会给钻进造成很大的危害。
首先,无用固相含量高,泥浆的流变特性(见下节)变坏,流态变差。
不仅使孔内净化不好而引起下钻阻卡,而且可能引起抽吸,压力激动等,造成漏失或井塌。
其次,泥浆中无用固相含量高,泥饼质量变坏(泥饼疏松,韧性低),泥饼厚。
这样,不仅失水量大,引起孔壁水化崩塌,而且易引起泥皮脱落造成孔内事故。
第三,泥浆无用固相含量高,对管材、钻头、水泵缸套、活塞拉杆磨损大,使用寿命短。
因此,在保证地层压力平衡的前提下,应尽量降低泥浆比重和固相含量,特别是无用固相的含量。
图4-9 泥浆固相含量对钻速的影响图4-10泥浆比重秤1-杯盖;2-泥浆杯;3-水平泡;4-主刃口;5-主刀垫;6-支架;7-游码;8-杠杆;9-金属颗粒测量泥浆比重的仪器目前用得最多的是比重秤,其结构如图4-10所示。
测量时,将泥浆装满于泥浆杯中,加盖后使多余的泥浆从杯盖中心孔溢出。
擦干泥浆杯表面后,将杠杆放在支架上(主刀口坐在主刀垫上)。
移动游码,使杠杆成水平状态(水平泡位于中央)。
读出游码左侧的刻度,即为泥浆的比重值。
可以把这种方法的原理形象地归结为“杠杆原理”。
测量泥浆比重前,要用清水对仪器进行校正。
如读数不在1.0处,可用增减装在杠杆右端小盒中的金属颗粒来调节。
对泥浆中固相含量的测定,一般采用“蒸馏原理”。
如图4-11所示。
取一定量(20ml)泥浆,置于蒸馏管内,用电加热高温将其蒸干,水蒸气则进入冷凝器,用量筒收集冷凝的液相,然后称出干涸在蒸馏器中的固相的重量,读出量筒中液相的体积,计算泥浆中的固相含量,其单位为重量或体积百分比。
对泥浆的含砂量的测定,采用筛析原理,如图4-12所示。
图4-11 钻井液固相含量测定仪图4-12 泥浆含砂量测定1-蒸馏器;2-加热棒;3-电线接头;1-过滤筒;2-漏斗;3-玻璃量杯4-冷凝器;5-量筒。
二、泥浆的流变特性泥浆的流变性是指泥浆的流动和变形性质,它以泥浆的粘稠性为主要研究对象。
在第二章中,对工程浆液流变性的理论基础和参数测试方法已做了详细阐述。
在此,结合钻井工程实际,对泥浆流变性做进一步的讨论。
(一)泥浆流型的不同形成机理泥浆流动时的剪切应力与剪切速率之间的关系用流变方程和流变曲线来表达。
如第二章所述,不同泥浆的流变关系大体上可以分为四种理论流型,即牛顿流型、宾汉流型、幂律流型和卡森流型(图??)。
一种具体泥浆的实际流型与哪一种理论流型较相近,就认为它属于该理论流型。
泥浆的流型主要取决于构成泥浆的材料组成及其它们的含量。
粘土含量较少的细分散泥浆比较接近于牛顿流型,其剪切应力主要由相互无连接力的粘土微粒及水分子之间的摩擦力构成。
由牛顿流型关系式(2-34)可知,反映该类泥浆粘稠性的流变参数是牛顿粘度η。
由于一般泥浆(在未加稀释剂和高聚物加量很少的情况下)存在粘土颗粒之间的结合力,具有一定程度的网架结构。
因此,泥浆在发生流动之前需要克服一定的结构力。
其流型用宾汉流型来反映较为合适。
由宾汉流型关系式(2-41)可知,反映该类泥浆粘稠性的流变参数是动切力τo和塑性粘度ηp。
当泥浆中的线形高聚物或类似油微粒的可变形物质含量较高,并且泥浆结构力很低时,可以用幂律关系来描述泥浆流型。
这种流型的切应力随剪切速率的变化不是线性关系,而是由快到慢呈幂指数关系,也就是说流动慢时切力增加得快,流动快时切力增加得慢。
其原因是线形高聚物等在流动中具有顺流方向性。
流速越大,顺流方向性越强,阻力增加得越慢。
由幂律流型关系式(2-44)可知,反映该类泥浆粘稠性的流变参数是稠度系数K和流型指数n。
对于许多泥浆而言,既存在着粘土颗粒的空间网架,又有线形高聚物或类似的物质,也就是说既存在结构力,又有剪切稀释作用。
因此,用卡森流型来反映其流变关系更为合适。
由卡森流型关系式(2-53)可知,反映该类泥浆粘稠性的流变参数是卡森动切力τc和卡森高剪粘度η∞。
(二) 泥浆粘稠性对钻井工作的影响泥浆把钻碴从井底携至地表或者在井中悬浮钻碴,主要是靠泥浆的粘稠性;对于破碎的不稳定井壁,利用较粘稠的泥浆还可以起到较好的粘结护壁作用。
仅从这两点考虑,泥浆的粘度和动切力应该取高值。
这也是选择泥浆做钻井液的基本出发点。
但是,泥浆的粘稠性大又有不利的方面,主要表现在:使井底碎岩效率降低;增加泥浆循环的流动阻力;增大对井壁的液压力激动破坏。
因此,不能盲目增大泥浆的粘稠性,而应根据具体地层和钻井工艺要求,综合兼顾多方面的情况,确定合适的泥浆粘度和动切力。
(三) 泥浆的表观粘度与剪切稀释作用如果把泥浆分为四种流型的流体,则具体衡量这四种泥浆粘稠性的参数是互不相同的。
可以用一个统一的指标参数来反映各种泥浆的相对粘稠性,这就是表观粘度ηA它等于泥浆流动时的剪切应力τ与剪切速率的比值,如式(2-45)所示。
对于牛顿流体,表观粘度就是牛顿粘度,是常量;而对于其他三种流型的流体,表观粘度不是常量,而是随剪切速率增加而减小的变量(这一点,无论从流变方程还是流变曲线上都能被很好地说明)。
如果取剪切速率比较中间的某一定值作为对象,用该点对应的表观粘度作为平均表观粘度,则不同流型泥浆的粘稠性就有了相对统一的比较标准。
泥浆表观粘度随剪切速率增加而减小的性质称为泥浆的剪切稀释作用。
剪切稀释作用对钻井工作十分有意义:在钻头部位,泥浆流速大,表观粘度低,有利于井底碎岩;而在环空中,由于泥浆流速减小,表观粘度提高,有利于悬携钻碴。
(四) 泥浆的凝胶强度和触变性一旦泥浆停止流动即静止,便有或多或少的结构逐渐形成,直至趋于稳定。
把泥浆静置时的结构力称为泥浆的凝胶强度,用静切力表示。
凝胶强度是随泥浆静置时间的增长而增大的,即静切力是时间的函数。
反过来看,当外加一定的切力使泥浆流动时,结构拆散,流动性增长。
这就是泥浆的触变性。
图?给出了膨润土泥浆触变性的一些不同情况。
凝胶强度的大小和增长的快慢,对悬浮钻碴和开泵时的循环阻力有直接影响。
为使停泵后井内钻碴悬浮而不下沉,希望泥浆有快速强凝的触变性;但这又会导致重新开泵时的循环阻力过大。
因此,应该使泥浆具有快速中等强度的触变性。
三、泥浆的失水造壁性(一)失水造壁性的概念在井中液体压力差的作用下,泥浆中的自由水通过井壁孔隙或裂隙向地层中渗透,称为泥浆的失水。
失水的同时,泥浆中的固相颗粒附着在井壁上形成泥皮(泥饼),称为造壁(图4-13)。
图4-13 泥浆失水造壁性示意图井中的压力差是造成泥浆失水的动力,它是由于井中泥浆的液压力与地层孔、裂隙中流体的液压力不等而形成的。
井壁地层的孔隙、裂隙是泥浆失水的通道条件,它的大小和密集情况是由地层岩土性质客观决定的。
泥浆中自由水的概念在前面已经叙及,除了较大的裂隙和空隙外,一般地层的孔、裂隙较小,只允许自由水通过,而粘土颗粒周围的吸附水随着粘土颗粒及其他固相附着在井壁上构成泥皮,不再渗入地层。
井壁上形成泥皮后,渗透性减小,减慢泥浆的继续失水。
若泥浆中的细粒粘土多而且水化效果好,则形成的泥皮致密而且薄,泥浆失水便小。
反之,泥浆中的粗颗粒多且水化效果差,则形成的泥皮疏松而且厚,泥浆的失水便大。
很明显,泥皮厚度(更严格地说应是滤余物质)是随失水量增大而增加的。
泥浆在井内的失水处在两种不同的背景条件下。
一种是水泵停止循环,泥皮不受液流冲刷,井内的液压力只是泥浆柱静水压力,这时的失水称为静失水;另一种是水泵循环,泥皮受到冲刷,井内的液压力是泥浆静水柱压力与流动阻力损失之和,这时的失水称为动失水。
根据实际钻井工序,这两种失水是交替进行的。
另外,在钻头破碎孔底岩石,形成新的自由面的瞬间,泥浆接触新的自由面,还未形成或很少形成泥皮,泥浆中的自由水以很高的速率向新鲜岩面失水,这时的失水称为瞬时失水或初失水。