高密度水基钻井液流变性调控技术思路

       能够反映高密度钻井液黏度原理的表达式。根据悬浮液黏度理论[6]

 

  可知，悬浮液的黏度与能量消散的速度有关，单位体积悬浮液中非有效流动相体积分数越大，能量消散的速度就越慢，悬浮液的黏度就越大。因此，悬浮液的黏度与体系中非有效流动相体积分率成正比 ：

 

  ηs=f（1–φeff）=f（φs+φδ+φE+φc） （2）式中，φeff为有效流动相体积分率 ；φs为固相体积分率 ；φδ为溶剂化层体积分率 ；φE为束缚水体积分率 ；φc为沉积液体积分率。

 

  根据钻井液流变参数的胶体化学意义，可令Binhanm 模型中的塑性黏度等于式（2）的黏度，则钻井液悬浮体系的总黏度可以写作 ：

 

  η=ηs+ηG=f（φs+φδ+φE+φc）+ηG（3）式中，ηG为悬浮液结构黏度。该式可以作为高密度水基钻井液的黏度模型。公式（3）比较清楚地反映出高密度水基钻井液黏度产生的原因。根据该匡韶华等：高密度钻井液稳定性和流变性控制技术 7表达式可以确定高密度水基钻井液流变性调控的思路如下 ：①降低膨润土的含量，从而减小 φs、φδ、φE、φc和 ηG；②采用高密度的加重剂减少总固相含量，从而减小 φs、φδ、φE、φc和 ηG；③采用粒度级配技术，从而减小 φc；④用铁矿粉与重晶石复配加重，不但可减少加重剂的加量，又起到了颗粒级配的作用，从而减小 φs、φδ和 φc；⑤使用高效处理剂以减少处理剂的种类和加量，从而减小 φδ；⑥避免使用分子量很高的聚合物处理剂，从而减小 φE和 ηG；⑦增大颗粒的表面斥力，减小颗粒聚集程度，从而减小 φE、φc和 ηG。

 

  3 稳定性、流变性控制室内实验优选出了一种润湿分散剂 GR。该处理剂可通过化学吸附和化学螯合作用吸附在加重剂颗粒表面上，改变颗粒表面性质，增大加重剂颗粒间的排斥力，从而改善高密度水基钻井液的悬浮稳定性和流变性。