泥漿的設(shè)計(jì)與配制（課堂PPT）

1、明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行1明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行2l確定泥漿的技術(shù)指標(biāo)與性能參數(shù)：確定泥漿的技術(shù)指標(biāo)與性能參數(shù)： 主要技術(shù)指標(biāo)：密度、流變性、濾失性等 重要參數(shù)：潤(rùn)滑性、膠體率、含砂量、固相 含量、pH值、泥皮質(zhì)量、滲透率等。l進(jìn)行泥漿配方設(shè)計(jì)；泥漿設(shè)計(jì)流程泥漿設(shè)計(jì)流程明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行3l計(jì)算泥漿材料用量；計(jì)算泥漿材料用量；l確定泥漿的制備方法；確定泥漿的制備方法；l擬定泥漿循環(huán)、凈化、管理措施。擬定泥漿循環(huán)、凈化、管理措施。泥漿設(shè)計(jì)流程泥漿設(shè)計(jì)流程明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行4l1.密度（安全密度窗口）密度（安全密度窗口）l在鉆井過(guò)程中，泥漿的重要作用之

2、一就是平衡在鉆井過(guò)程中，泥漿的重要作用之一就是平衡地層壓力，保證井壁穩(wěn)定。因此，泥漿壓力必地層壓力，保證井壁穩(wěn)定。因此，泥漿壓力必須保持在一個(gè)安全范圍之內(nèi)。須保持在一個(gè)安全范圍之內(nèi)。l泥漿壓力取決于泥漿密度。泥漿壓力取決于泥漿密度。一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行5.安全密度窗口（安全密度窗口（P）井漏井漏井噴井噴復(fù)雜情況復(fù)雜情況坍塌坍塌 鉆具鉆具厚泥餅厚泥餅卡鉆卡鉆安全密度窗口：安全密度窗口：安全鉆進(jìn)時(shí)的安全鉆進(jìn)時(shí)的 泥漿密度范圍泥漿密度范圍 1. 1. 鉆井液密度與安全密度窗口鉆井液密度與安全密度窗口一一 鉆井液密度鉆井液密度明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)

3、創(chuàng)新篤行6l合適的粘度l較好的剪切稀釋性l較好的觸變性一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行7l泥漿把巖屑從井底攜至地表或者在井中泥漿把巖屑從井底攜至地表或者在井中懸浮巖屑懸浮巖屑，主要，主要是靠泥漿的粘稠性；是靠泥漿的粘稠性；l對(duì)于破碎的不穩(wěn)定井壁，利用較粘稠的泥漿還可以起到對(duì)于破碎的不穩(wěn)定井壁，利用較粘稠的泥漿還可以起到較好的較好的粘結(jié)護(hù)壁粘結(jié)護(hù)壁作用。作用。l僅從這兩點(diǎn)考慮，泥漿的粘度和動(dòng)切力應(yīng)該取高值。這僅從這兩點(diǎn)考慮，泥漿的粘度和動(dòng)切力應(yīng)該取高值。這也是選擇泥漿做鉆井液的基本出發(fā)點(diǎn)。也是選擇泥漿做鉆井液的基本出發(fā)點(diǎn)。一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序一、泥漿基本設(shè)

4、計(jì)程序明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行8l泥漿的粘稠性大又有不利的方面，主要表現(xiàn)在：泥漿的粘稠性大又有不利的方面，主要表現(xiàn)在：使井底碎巖效率降低；使井底碎巖效率降低；增加泥漿循環(huán)的流動(dòng)阻力；增加泥漿循環(huán)的流動(dòng)阻力；增大對(duì)井壁的液壓力激動(dòng)破壞。增大對(duì)井壁的液壓力激動(dòng)破壞。l因此，不能盲目增大泥漿的粘稠性，而應(yīng)根據(jù)具體地層因此，不能盲目增大泥漿的粘稠性，而應(yīng)根據(jù)具體地層和鉆井工藝要求，綜合兼顧多方面的情況，確定合適的和鉆井工藝要求，綜合兼顧多方面的情況，確定合適的泥漿粘度和動(dòng)切力。泥漿粘度和動(dòng)切力。一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行9一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序一、泥

5、漿基本設(shè)計(jì)程序l泥漿表觀(guān)粘度隨剪切速率增加而減小的性質(zhì)稱(chēng)為泥漿泥漿表觀(guān)粘度隨剪切速率增加而減小的性質(zhì)稱(chēng)為泥漿的剪切稀釋作用。的剪切稀釋作用。l通常用通常用動(dòng)塑比動(dòng)塑比（動(dòng)切力（動(dòng)切力/塑性粘度，塑性粘度，YP/PV）和）和n值來(lái)值來(lái)表征鉆井液的剪切稀釋性能。若鉆井液的動(dòng)塑比較高表征鉆井液的剪切稀釋性能。若鉆井液的動(dòng)塑比較高或或n值較低，則其具有較強(qiáng)的剪切稀釋性。此時(shí)的鉆井值較低，則其具有較強(qiáng)的剪切稀釋性。此時(shí)的鉆井液液攜巖能力強(qiáng)攜巖能力強(qiáng)，能較好地保持井眼清潔，能避免因?yàn)?，能較好地保持井眼清潔，能避免因?yàn)楦鞣N鉆屑引起的粘度上升情況。各種鉆屑引起的粘度上升情況。明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行1

6、0鉆井液在環(huán)空中層流時(shí)的兩種基本形式鉆井液在環(huán)空中層流時(shí)的兩種基本形式一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行11l研究表明：就有效地?cái)y帶巖屑而言，將動(dòng)塑比保持在研究表明：就有效地?cái)y帶巖屑而言，將動(dòng)塑比保持在0.360.48 Pa/mPas或或n值保持在值保持在0.40.7是比較合適的。是比較合適的。l如果動(dòng)塑比過(guò)小會(huì)導(dǎo)致尖峰型層流；動(dòng)塑比過(guò)大的話(huà)，則如果動(dòng)塑比過(guò)小會(huì)導(dǎo)致尖峰型層流；動(dòng)塑比過(guò)大的話(huà)，則因?yàn)閯?dòng)切力的增大而引起泵壓的顯著升高。因?yàn)閯?dòng)切力的增大而引起泵壓的顯著升高。一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行12l定義：定義

7、：流體在剪切作用下網(wǎng)架結(jié)構(gòu)被破壞，粘度降低，當(dāng)流體在剪切作用下網(wǎng)架結(jié)構(gòu)被破壞，粘度降低，當(dāng)外力失去時(shí)，粘度上升外力失去時(shí)，粘度上升；l攪拌后，泥漿變??；靜置后，泥漿變稠攪拌后，泥漿變??；靜置后，泥漿變稠；l觸變性通常用泥漿初切力和終切力的差值來(lái)表示，觸變性通常用泥漿初切力和終切力的差值來(lái)表示， 即即G10minG10s。一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行13l鉆井液失水越小，而且井壁越穩(wěn)定，井下復(fù)雜事故越鉆井液失水越小，而且井壁越穩(wěn)定，井下復(fù)雜事故越少。少。l如果固相顆粒分散較粗，細(xì)顆粒少，形成的泥餅就會(huì)如果固相顆粒分散較粗，細(xì)顆粒少，形成的泥餅就會(huì)厚而發(fā)

8、虛，鉆井液失水量大，容易造成井壁不穩(wěn)定，厚而發(fā)虛，鉆井液失水量大，容易造成井壁不穩(wěn)定，泥包鉆頭、起鉆遇阻等現(xiàn)象。泥包鉆頭、起鉆遇阻等現(xiàn)象。l一般要求失水量不大于一般要求失水量不大于15ml/30min，特殊情況下可作，特殊情況下可作適當(dāng)調(diào)整。適當(dāng)調(diào)整。一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行14降低失水量的途徑降低失水量的途徑l平衡或減小泥漿與地層孔隙流體之間的壓差；平衡或減小泥漿與地層孔隙流體之間的壓差；l選用優(yōu)質(zhì)造漿粘土和各種降濾失劑；選用優(yōu)質(zhì)造漿粘土和各種降濾失劑；l增加泥漿中的粘土含量；增加泥漿中的粘土含量；l選用能提高水溶液粘度的處理劑，增加泥漿濾液粘

9、度；選用能提高水溶液粘度的處理劑，增加泥漿濾液粘度；l選用造壁性能優(yōu)越的添加劑，降低泥餅厚度及泥餅的滲透率；選用造壁性能優(yōu)越的添加劑，降低泥餅厚度及泥餅的滲透率；l加快在復(fù)雜地層段的鉆進(jìn)速度，減少井壁裸露時(shí)間；加快在復(fù)雜地層段的鉆進(jìn)速度，減少井壁裸露時(shí)間；l減少泥漿循環(huán)對(duì)井壁的沖刷。減少泥漿循環(huán)對(duì)井壁的沖刷。一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行15l泥漿的潤(rùn)滑性與鉆具磨損、循環(huán)流動(dòng)阻力、設(shè)備功率消耗泥漿的潤(rùn)滑性與鉆具磨損、循環(huán)流動(dòng)阻力、設(shè)備功率消耗等有密切關(guān)系。等有密切關(guān)系。l為提高泥漿的潤(rùn)滑性，可以使用油包水乳化泥漿、油基泥為提高泥漿的潤(rùn)滑性，可以使用油包

10、水乳化泥漿、油基泥漿漿等，也可以在一般泥漿中加入有機(jī)潤(rùn)滑劑如漿漿等，也可以在一般泥漿中加入有機(jī)潤(rùn)滑劑如RH3或或無(wú)機(jī)潤(rùn)滑劑如石墨粉等。無(wú)機(jī)潤(rùn)滑劑如石墨粉等。一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行16l含砂量不大于含砂量不大于8%；l膠體率不小于膠體率不小于90%；lpH值視不同泥漿在值視不同泥漿在611之間變化；之間變化；一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行17l各種鉆進(jìn)情況下的鉆進(jìn)目的、地層特點(diǎn)、鉆進(jìn)工藝方法等各種鉆進(jìn)情況下的鉆進(jìn)目的、地層特點(diǎn)、鉆進(jìn)工藝方法等差異甚大，因而對(duì)鉆井泥漿性能等有明顯的不同的要求，差異甚大，因而對(duì)鉆井泥漿性能等有明

11、顯的不同的要求，設(shè)計(jì)重點(diǎn)也因此而不同。設(shè)計(jì)重點(diǎn)也因此而不同。l在鉆碴粗大及井壁松散的地層中，泥漿的粘度和切力等流在鉆碴粗大及井壁松散的地層中，泥漿的粘度和切力等流變性指標(biāo)成為設(shè)計(jì)重點(diǎn)；變性指標(biāo)成為設(shè)計(jì)重點(diǎn)；一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行18l在遇水膨脹塌孔的地層中鉆進(jìn)，泥漿的設(shè)計(jì)重點(diǎn)則應(yīng)放在降失水護(hù)壁上；一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行19l在穩(wěn)定的堅(jiān)硬巖中鉆進(jìn)，泥漿在穩(wěn)定的堅(jiān)硬巖中鉆進(jìn)，泥漿設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是針對(duì)鉆頭的冷卻設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是針對(duì)鉆頭的冷卻和鉆具的潤(rùn)滑，而此時(shí)護(hù)壁和和鉆具的潤(rùn)滑，而此時(shí)護(hù)壁和排粉等則處于次要位

12、置。排粉等則處于次要位置。一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行20l在對(duì)壓力敏感的地層中，泥漿的密度設(shè)計(jì)又顯得尤為在對(duì)壓力敏感的地層中，泥漿的密度設(shè)計(jì)又顯得尤為重要。重要。 如韋如韋5井井8號(hào)油層，號(hào)油層，P地地0.97g/cm3，P破破1.036 g/cm3， P 0.066 g/cm3l針對(duì)特定的鉆進(jìn)情況，在全面設(shè)計(jì)中找出相應(yīng)的設(shè)計(jì)針對(duì)特定的鉆進(jìn)情況，在全面設(shè)計(jì)中找出相應(yīng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，是做好泥漿設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。要點(diǎn)，是做好泥漿設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行21l在泥漿性能設(shè)計(jì)中可能會(huì)遇到一些相互矛盾

13、的情況，滿(mǎn)在泥漿性能設(shè)計(jì)中可能會(huì)遇到一些相互矛盾的情況，滿(mǎn)足一些設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，另一些指標(biāo)則得不到滿(mǎn)足。足一些設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，另一些指標(biāo)則得不到滿(mǎn)足。l對(duì)此，應(yīng)該抓住主要問(wèn)題，兼顧次要問(wèn)題，綜合照顧全對(duì)此，應(yīng)該抓住主要問(wèn)題，兼顧次要問(wèn)題，綜合照顧全面性能。面性能。l在一些要求不高的場(chǎng)合，可以酌情精簡(jiǎn)對(duì)泥漿性能的設(shè)在一些要求不高的場(chǎng)合，可以酌情精簡(jiǎn)對(duì)泥漿性能的設(shè)計(jì)，適當(dāng)放寬對(duì)一些相對(duì)次要指標(biāo)的要求，以求得最終計(jì)，適當(dāng)放寬對(duì)一些相對(duì)次要指標(biāo)的要求，以求得最終的低成本和高效率。的低成本和高效率。一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序一、泥漿基本設(shè)計(jì)程序明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行22l泥漿總體積的計(jì)算泥漿總體積的計(jì)算l粘

14、土粉用量計(jì)算粘土粉用量計(jì)算l配漿用水計(jì)算配漿用水計(jì)算l增加比重加土（或重晶石）量的計(jì)算增加比重加土（或重晶石）量的計(jì)算l降低比重所需加水量的降低比重所需加水量的l泥漿處理劑的用量計(jì)算泥漿處理劑的用量計(jì)算二、泥漿材料用量計(jì)算二、泥漿材料用量計(jì)算明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行23l所需泥漿總量所需泥漿總量V是鉆孔內(nèi)泥漿量是鉆孔內(nèi)泥漿量V1、地表循環(huán)凈化系統(tǒng)泥漿、地表循環(huán)凈化系統(tǒng)泥漿量量V2、漏失及其它損耗量、漏失及其它損耗量V3的總和：的總和： V=V1+V2+V3 120mm井眼1780m120mm井眼1780m深度根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整165.1mm(6-1/2in)井眼139.7mm(5-1/2

15、in)活動(dòng)套管215.9mm(8-1/2in)井眼220m244.5mm(9-5/8in)井眼220m139.7mm(5-1/2in)140（152）mm井眼1780m140(152)mm井眼1780m深度根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整215.9mm(8-1/2in)井眼311.1mm(12-1/2in)井眼240m177.8mm(7in)311.1mm(12-1/2in)井眼240m177.8mm(7in)活動(dòng)套管89鉆桿通不過(guò)89鉆桿通不過(guò)193.7mm(7-5/8in)193.7mm(7-5/8in)244.5mm(9-5/8in)導(dǎo)管導(dǎo)管井口導(dǎo)管244.57.93mm(9-5/8in)井口導(dǎo)管244

16、.57.93mm(9-5/8in)120mm215.9mm220m228m215.9mm164m177.8mm120mm215.9mm164m177.8mm228m139.7mm1780m311.1mm240m245m311.1mm162m244.5mm311.1mm162m244.5mm245m177.8mm1780m140mm140mm二、泥漿材料用量計(jì)算二、泥漿材料用量計(jì)算明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行24l配制配制1m3體積的泥漿所需粘土重量體積的泥漿所需粘土重量q按以下過(guò)程推導(dǎo)計(jì)算：按以下過(guò)程推導(dǎo)計(jì)算：l式中：式中： 1粘土的比重，粘土的比重，2.62.8； 2 泥漿的比重；泥漿的

17、比重； 3 水的比重。水的比重。1000)(31321q二、泥漿材料用量計(jì)算二、泥漿材料用量計(jì)算明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行25l配制配制1m3體積的泥漿所需水量體積的泥漿所需水量Vw為：為：11000qVw二、泥漿材料用量計(jì)算二、泥漿材料用量計(jì)算明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行26l配制加重泥漿時(shí)，加重配制加重泥漿時(shí)，加重1 m3泥漿所需加重劑的重量泥漿所需加重劑的重量W(Kg)為：為：l式中：式中： B加重劑的比重；加重劑的比重； 2 加重泥漿的比重；加重泥漿的比重； 0 原漿的比重。原漿的比重。1000)(202BBW二、泥漿材料用量計(jì)算二、泥漿材料用量計(jì)算明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)

18、新篤行27l式中：式中：V原漿體積，原漿體積，(m3)； 1 原漿比重；原漿比重； 2 加水稀釋后的泥漿比重；加水稀釋后的泥漿比重； 3 水的比重。水的比重。3221)(Vx二、泥漿材料用量計(jì)算二、泥漿材料用量計(jì)算明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行28l處理劑在泥漿中的加量較少，按體積含量計(jì)一般只占泥處理劑在泥漿中的加量較少，按體積含量計(jì)一般只占泥漿總體積的漿總體積的0.1%1%。l粉劑粉劑一般是以單位體積泥漿中加入的重量來(lái)計(jì)；一般是以單位體積泥漿中加入的重量來(lái)計(jì)；l液劑液劑則是以單位體積泥漿中加入的體積量來(lái)計(jì)；則是以單位體積泥漿中加入的體積量來(lái)計(jì)；l在一些特殊情況下，還有以單位粘土粉重量中加入

19、多少在一些特殊情況下，還有以單位粘土粉重量中加入多少處理劑來(lái)計(jì)算（如純堿）。處理劑來(lái)計(jì)算（如純堿）。二、泥漿材料用量計(jì)算二、泥漿材料用量計(jì)算明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行29l無(wú)論是井場(chǎng)制備或泥漿站集中制備供應(yīng)各井場(chǎng)，制備泥漿無(wú)論是井場(chǎng)制備或泥漿站集中制備供應(yīng)各井場(chǎng)，制備泥漿的設(shè)備有兩種：一是用泥漿攪拌機(jī)；一是用水力攪拌機(jī)。的設(shè)備有兩種：一是用泥漿攪拌機(jī)；一是用水力攪拌機(jī)。l泥漿攪拌機(jī)的體積一般為泥漿攪拌機(jī)的體積一般為0.52m3，水力攪拌機(jī)的體積一，水力攪拌機(jī)的體積一般為般為2m3，攪拌機(jī)速度一般為，攪拌機(jī)速度一般為80100r/min。三、泥漿的配制三、泥漿的配制明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行30立式攪拌機(jī)立式攪拌機(jī)三、泥漿的配制三、泥漿的配制明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行31水力攪拌機(jī)水力攪拌機(jī)三、泥漿的配制三、泥漿的配制明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行明德大愛(ài)創(chuàng)新篤行32l1.降低泥漿中固相含量的方法降低泥漿中固相含量的方法l稀釋法用清水或堿水稀釋?zhuān)幌♂尫ㄓ们逅驂A水稀釋?zhuān)籰替換法用固相含量