高密度水基鉆井液流變性調控技術(shù)思路

       能夠反映高密度鉆井液黏度原理的表達式。根據懸浮液黏度理論[6]

 

  可知，懸浮液的黏度與能量消散的速度有關(guān)，單位體積懸浮液中非有效流動(dòng)相體積分數越大，能量消散的速度就越慢，懸浮液的黏度就越大。因此，懸浮液的黏度與體系中非有效流動(dòng)相體積分率成正比 ：

 

  ηs=f（1–φeff）=f（φs+φδ+φE+φc） （2）式中，φeff為有效流動(dòng)相體積分率 ；φs為固相體積分率 ；φδ為溶劑化層體積分率 ；φE為束縛水體積分率 ；φc為沉積液體積分率。

 

  根據鉆井液流變參數的膠體化學(xué)意義，可令Binhanm 模型中的塑性黏度等于式（2）的黏度，則鉆井液懸浮體系的總黏度可以寫(xiě)作 ：

 

  η=ηs+ηG=f（φs+φδ+φE+φc）+ηG（3）式中，ηG為懸浮液結構黏度。該式可以作為高密度水基鉆井液的黏度模型。公式（3）比較清楚地反映出高密度水基鉆井液黏度產(chǎn)生的原因。根據該匡韶華等：高密度鉆井液穩定性和流變性控制技術(shù) 7表達式可以確定高密度水基鉆井液流變性調控的思路如下 ：①降低膨潤土的含量，從而減小 φs、φδ、φE、φc和 ηG；②采用高密度的加重劑減少總固相含量，從而減小 φs、φδ、φE、φc和 ηG；③采用粒度級配技術(shù)，從而減小 φc；④用鐵礦粉與重晶石復配加重，不但可減少加重劑的加量，又起到了顆粒級配的作用，從而減小 φs、φδ和 φc；⑤使用高效處理劑以減少處理劑的種類(lèi)和加量，從而減小 φδ；⑥避免使用分子量很高的聚合物處理劑，從而減小 φE和 ηG；⑦增大顆粒的表面斥力，減小顆粒聚集程度，從而減小 φE、φc和 ηG。

 

  3 穩定性、流變性控制室內實(shí)驗優(yōu)選出了一種潤濕分散劑 GR。該處理劑可通過(guò)化學(xué)吸附和化學(xué)螯合作用吸附在加重劑顆粒表面上，改變顆粒表面性質(zhì)，增大加重劑顆粒間的排斥力，從而改善高密度水基鉆井液的懸浮穩定性和流變性。