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泥浆的一般方法
  发布日期:2012/6/25 | 点击次数:2352
 

一、泥浆的一般设计方法

 

        较全面的泥浆设计的基本流程是:设计泥浆的重度、流变性、降失水性等主要技术指标;确定泥浆的胶体率、允许含砂量、固相含量、pH值、润滑性、渗透率、泥皮质量等重要参数;选择造浆粘土和处理剂;进行泥浆处理剂配方设计;泥浆材料用量计算;确定泥浆的制备方法;拟订泥浆循环、净化、管理措施。
        (1)
.按平衡地层压力的要求计算泥浆的重度ν。即νh=PCνh=P0PCP0分别为井深H处的地层侧压力或地层空隙流体压力,它们的确定方法见第三节。那么,究竟是按PC还是按P0计算,要视实际情况下平衡哪那一种压力更为重要来定。如果两者都需要平衡,就应该分别计算出两种结果,权衡出介于两者之间的某值。一般钻井泥浆的重度在1.02~1.40之间。
        (2)
.考虑悬排钻碴、护壁堵漏的要求确定泥浆的流变性。流变性的指标主要是粘度η和切力τητ的调整范围很宽,一般η的范围在10cP100cP τ的范围在 ~,应视不同钻井情况具体确定,详见第二章和本章第六节至第十节的介绍。另外,在一些情况下,还要考虑泥浆的剪切稀释作用和触变性。
        (3)
.泥浆的其他设计指标的参考范围为:失水量一般应不大于15ml/30min,含砂量不大于8%,胶体率不小于90%pH值视不同泥浆在611之间变化,润滑性必要时应控制在 。
        
各种钻进情况下的钻进目的、地层特点、钻进工艺方法等差异甚大,因而对钻井泥浆性能等有明显的不同的要求,设计重点也因此而不同。例如,在钻碴粗大及井壁松散的地层中,泥浆的粘度和切力等流变性指标成为设计重点;在稳定的坚硬岩中钻进,泥浆设计的重点是针对钻头的冷却和钻具的润滑,而此时护壁和排粉等则处于次要位置。又如在遇水膨胀塌孔的地层中钻进,泥浆的设计重点则应放在降失水护壁上;在对压力敏感的地层中,泥浆的重度设计又显得尤为重要。似此,针对特定的钻进情况,在全面设计中找出相应的设计要点,是做好泥浆设计的关键所在。
       
在泥浆性能设计中可能会遇到一些相互矛盾的情况,满足一些设计指标时,另一些指标则得不到满足。对此,应该抓住主要问题,兼顾次要问题,综合照顾全面性能。

        在一些要求不高的场合,可以酌情精简对泥浆性能的设计,适当放宽对一些相对次要指标的要求,以求得最终的低成本和高效率。

 

二、泥浆材料用量计算


1)泥浆总体积的计算

         所需泥浆总量V是钻孔内泥浆量V1、地表循环净化系统泥浆量V2、漏失及其它损耗量V3的总和:

 

                                                  V=V1+V2+V3                                        4-13

 

         其中钻孔内泥浆量为:

         地表循环净化系统泥浆量为泥浆池、沉淀池、循环槽和地面管汇的体积之和。漏失及其它损耗量,应根据实际情况确定。

 

2)粘土粉用量计算
        
配制1m3体积的泥浆所需粘土重量q按以下过程推导计算:

 

                                                         4-14

        式中: ――粘土的比重,2.62.8 ――泥浆的比重; ――水的比重

 

3)配浆用水量计算
       
配制1m3体积的泥浆所需水量Vw为:

 

                                                                  4-15

 

4)增加比重加土(或重晶石)量的计算
       
配制加重泥浆时,加重1 m3泥浆所需加重剂的重量W(Kg)为:

 

                                                     4-16

式中: ――加重剂的比重; ――加重泥浆的比重; ――原浆的比重

 

5)降低泥浆比重所需加水量xm2

 

                                                                     4-17

式中:V――原浆体积,(m3);: ――原浆比重; ――加水稀释后的泥浆比重; ――水的比重.

 

6)泥浆处理剂的用量计算

         总的来看,处理剂在泥浆中的加量较少,按体积含量计一般只占泥浆总体积的0.1%~%。具体数值由不同的配方决定。值得注意的是要澄清处理剂的加量单位,粉剂一般是以单位体积泥浆中加入的重量来计,而液剂则是以单位体积泥浆中加入的体积量来计。在一些特殊情况下,还有以单位粘土粉重量中加入多少处理剂来计算。

 

三、泥浆的配制

 

       无论是井场制备或泥浆站集中制备供应各井场,制备泥浆的设备有两种:一是用泥浆搅拌机(卧式或立式的);一是用水力搅拌。
      
勘探岩心钻探用的泥浆搅拌机,卧式的容量一般为0.3~0.5m3;立式的一般为0.5~1m3(图4-19)。搅拌机速度一般为80~100r/min
      
使用粘土粉造浆时,最好采用水力搅拌器(图4-20)。粘土粉加入漏斗中,并利用水泵排出管的液流与粘土粉在混合器中混合,混合液在混合器中沿螺旋线上升至容器上部,输出泥浆。反复循环几次后,便可配得所需性能的泥浆。

       为使泥浆有较好的性能,用粘土粉配得的泥浆最好在储浆池中陈化一天,然后放入循环系统中,由水泵送入孔内使用。

 

        

 

       1-输水管;2-工作轮;3-齿轮箱;4-轴承;              1-漏斗;2-三通管;3-喷嘴;4-容器;5-钢板
       5-
传动轴;6-伞齿轮;7-机架;8-搅拌轴;

       9-搅叶;10-搅拌桶

 

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