泥浆工艺原理
泥浆工艺原理复习资料 (自动保存的)
《泥浆工艺原理》复习资料第一章——钻井液概论1.钻井液：指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。
钻井液功用：（1）携带和悬浮岩屑（2）稳定井壁和平衡地层压力（3）冷却和润滑钻头、钻具（4）传递水动力。
2.密度（1）低密度活性固相（粘土）：2.2g cm-3 2.3g cm-3（2）低密度惰性固相（钻屑）：2.5 g cm-3 2.7 g cm-3(平均：=2.6g cm-3)（3）钻井液密度低密度：g cm-3中高密度：1.8 g cm-3 2.5g cm-3高密度：2.5g cm-3 3.0 g cm-3超高密度： 3.0 g cm-3（4）加重材料API重晶石：=4.2 g cm-3石灰石粉：2.7g cm-3 2.9 g cm-3铁矿粉：4.9 g cm-3 5.3 g cm-3钛铁矿粉：4.5 g cm-3 5.1 g cm-3方铅矿：7.4 g cm-37.7 g cm-3（5）无机处理剂纯碱：2.5 g cm-3烧碱:2.0—2.2 g cm-33.钻井液密度作用（1）稳定井壁，防井塌。
（2）实现近平衡钻井技术，减少压持效应，提高机械钻速。
（3）平衡地层压力，防止井喷、井漏和钻井液受地层流体污染。
（4）钻开油气层，合理选择钻井液密度，减少钻井液对产层的伤害。
4.实际应用中，大多数钻井液pH控制在8—11之间，维持一个较弱的碱性环境。
酚酞变色点：pH=8.3左右；甲基橙变色点：pH=4.3左右。
常温下：10%Na2CO3(aq) pH=11.1；Ca(OH)2(饱和aq) pH=12.1 ；10%NaOH(aq) pH=12.9；5. 钻井液组成①分散介质+分散相+化学处理剂②连续相+不连续相③液相+固相+化学处理剂6.钻井液含砂量：钻井液中不能通过200目筛的砂粒体积占钻井液体积的百分数。
一般砂含. 【即粒径74的砂粒占钻井液总体积的百分数】第二章——粘土矿物和粘土胶体化学基础1.相：物质物理化学性质完全相同的均匀部分。
水泥土搅拌桩原理及施工工艺
水泥土搅拌桩原理及施工工艺1、概述水泥土搅拌法是用于加固饱和粘性土地基的一种新方法。
它是利用水泥(或石灰）等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂(浆液或粉体）强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列物理-化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。
根据施工方法的不同，水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌两种。
前者是用水泥浆和地基土搅拌，后者是用水泥粉或石灰粉和地基土搅拌。
水泥土搅拌法分为深层搅拌法(以下简称湿法)和粉体喷搅法(以下简称干法)。
水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。
当地基土的天然含水量小于30％(黄土含水量小于25％)、大于70％或地下水的pH值小于4时不宜采用干法。
冬期施工时，应注意负温对处理效果的影响。
湿法的加固深度不宜大于20m；干法不宜大于15m。
水泥土搅拌桩的桩径不应小于500mm。
水泥加固土的室内试验表明，有些软土的加固效果较好，而有的不够理想。
一般认为含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好，而含有伊里石、氯化物和水铝英石等矿物的粘性土以及有机质含量高、酸碱度(pH值)较低的粘性土的加固效果较差。
2、加固机理水泥加固土的物理化学反应过程与混凝土的硬化机理不同，混凝土的硬化主要是在粗填充料(比表面不大、活性很弱的介质）中进行水解和水化作用，所以凝结速度较快。
而在水泥加固土中，由于水泥掺量很小，水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性的介质─土的围绕下进行，所以水泥加固土的强度增长过程比混凝土为缓慢。
1.水泥的水解和水化反应普通硅酸盐水泥主要是氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫等组成，由这些不同的氧化物分别组成了不同的水泥矿物：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙等. 用水泥加固软土时，水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙及含水铁酸钙等化合物。
泥浆护壁灌注桩
泥浆护壁灌注桩泥浆护壁灌注桩是一种常用的地基处理方法，广泛应用于建筑、桥梁、港口等工程中。
它是一种通过灌注特殊材料（泥浆）来加固土体的工艺，能够提高地基的稳定性和承载力。
本文将介绍泥浆护壁灌注桩的原理、施工工艺以及应用领域。
一、泥浆护壁灌注桩的原理泥浆护壁灌注桩的原理是利用泥浆的特殊性能将其固化成硬墙，并与周围土体紧密结合，形成一个整体。
泥浆通常采用水泥浆、高岭土浆等，具有良好的粘结性和可塑性。
在灌注过程中，泥浆从桩顶注入钢筒，同时钢筒逐渐向下插入土体中，泥浆在钢筒周围形成一个环形屏障。
当钢筒插入到设计深度后，泥浆在钢筒内不断灌注，使其在土体中形成一个连续的柱状体，起到加固土体的作用。
二、泥浆护壁灌注桩的施工工艺1. 基坑准备：施工前需对基坑进行准备，包括清理杂物、平整坑底和坑壁，保证施工环境的干净整洁。
2. 钢模具安装：根据设计要求，安装钢模具，并调整好模具的位置和角度。
3. 钢筒插入：将预制好的钢筒依次插入到钢模具中，确保插入深度和垂直度满足设计要求。
4. 泥浆灌注：在钢筒插入到位后，从顶部注入泥浆，同时从底部开始排泥浆，逐渐形成泥浆固化体。
5. 钢筒拔出：待泥浆固化后，拆除模具并从桩顶逐渐拔出钢筒，完成泥浆护壁灌注桩的施工。
三、泥浆护壁灌注桩的应用领域泥浆护壁灌注桩广泛应用于以下领域：1. 土地开发和地基处理：在土地开发和建设过程中，会遇到土壤条件较差的地区，通过泥浆护壁灌注桩可以提高地基的稳定性和承载力，确保建筑物的安全可靠。
2. 桥梁和隧道工程：桥梁和隧道是交通工程中的重要组成部分，泥浆护壁灌注桩可以加固土体，提高桥梁和隧道的承载能力，减少地基沉降。
3. 港口和航道工程：港口和航道工程需要处理大量的土壤和水工作，泥浆护壁灌注桩可以在土壤和水流作用下保持结构的稳定性和完整性。
通过以上介绍，我们对泥浆护壁灌注桩的原理、施工工艺和应用领域有了一定了解。
在实际工程中，我们需要根据具体情况选择合适的泥浆材料和施工方法，以确保工程质量和效果。
超深超厚地下连续墙成槽大容量泥浆循环利用施工工法
超深超厚地下连续墙成槽大容量泥浆循环利用施工工法超深超厚地下连续墙成槽大容量泥浆循环利用施工工法一、前言超深超厚地下连续墙施工是一项复杂的工程，对于深基坑工程来说，它起到了保障工程安全和稳定的关键作用。
而传统的施工方法往往存在着泥浆处理难、污染环境等问题，因此我们推出了超深超厚地下连续墙成槽大容量泥浆循环利用施工工法，旨在解决传统施工方法的难题。
二、工法特点该工法以泥浆护壁支护技术为基础，在连续墙开挖过程中利用大容量泥浆循环利用技术，实现泥浆的高效利用。
其特点如下：1. 采用泥浆护壁支护技术，确保墙体的稳定性；2. 通过循环系统，对泥浆进行净化处理，实现泥浆的循环利用；3. 大容量泥浆循环利用系统，提高施工效率，降低成本；4. 减少泥浆对周边环境的污染，减少环境风险。
三、适应范围该工法适用于超深超厚地下连续墙的施工，尤其适用于复杂地质条件下的工程。
适用范围包括但不限于地铁站、地下商场、大型基础设施工程等。
四、工艺原理超深超厚地下连续墙成槽大容量泥浆循环利用施工工法的原理如下：1. 技术措施：通过循环系统，将开挖过程中产生的泥浆进行净化处理，并循环利用；2. 工法与工程联系：通过采用泥浆护壁支护技术，保证在开挖过程中墙体的稳定性；3. 实际应用：该工法已经在多个工程项目中得到了应用，在工程实践中取得了良好的效果。
五、施工工艺施工工法分为以下几个阶段：1. 准备阶段：包括施工图纸编制、材料准备、机具设备的检查和调试等；2. 墙体开挖阶段：采用连续墙开挖机进行开挖，同时泥浆循环系统启动，将产生的泥浆进行收集、处理和循环利用；3. 泥浆处理阶段：采用沉淀、过滤、搅拌等处理方式，将泥浆中的固体颗粒和杂质进行分离和清除；4. 施工周期链式推进：采用链式推进方式，循环进行墙体开挖、泥浆处理和墙体支护，直至达到设计要求。
六、劳动组织根据工程规模和施工进度，合理安排劳动组织，确保施工的高效率和质量。
七、机具设备该工法所需的机具设备包括连续墙开挖机、泥浆循环系统、泥浆处理设备等。
钻孔灌注桩泥浆固化施工工法
钻孔灌注桩泥浆固化施工工法钻孔灌注桩泥浆固化施工工法是一种常用的地基处理工法，本文将从前言、工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例等方面，对该工法进行详细介绍。
一、前言钻孔灌注桩泥浆固化施工工法是目前常用的地基处理方法之一，通过将水泥和其他添加剂掺入泥浆中，形成一定强度的固化体，以提高地基的承载力和稳定性。
二、工法特点钻孔灌注桩泥浆固化施工工法具有施工方便、无振动、环保节能、施工周期短等特点。
同时，该工法对土质适应性广泛，适用于各种土层，尤其对于软土地基效果显著。
三、适应范围钻孔灌注桩泥浆固化施工工法适用于各种建筑工程中的地基处理，如房屋、桥梁、码头等项目。
尤其对于软土地基、淤泥地基等非坚硬地层具有良好的适应性。
四、工艺原理钻孔灌注桩泥浆固化施工工法基于泥浆的流动性和水泥的固化特性，通过在地下进行钻孔，然后将泥浆注入钻孔中，将其与周围土层混合，形成强度较高的固化体，从而增加地基的承载力。
五、施工工艺施工工艺包括预处理土壤、钻孔、泥浆注入、固化过程等。
首先对土壤进行预处理，清除杂质和松散土层，并确保基坑的干燥。
然后在合适的位置进行钻孔，形成孔洞。
接下来，将泥浆以一定流量注入到钻孔中，同时进行搅拌以确保泥浆与土层的充分混合。
最后，泥浆在固化过程中逐渐形成固化体。
六、劳动组织劳动组织是保证施工工艺顺利进行的关键。
需要合理安排工人的工作职责，确保每个环节的操作正确有效。
同时，需要具备一定的技术人员进行现场指导和监控。
七、机具设备钻孔灌注桩泥浆固化施工工法主要需要的机具设备包括钻孔机、搅拌器、泥浆搅拌车等。
这些设备需要具备稳定性和高效性，以确保施工的顺利进行。
八、质量控制质量控制是工程的关键环节。
在施工过程中，需要对泥浆的成分、流量、注入速度等参数进行控制，以确保固化体具有一定的强度和均匀性。
同时，需要进行取样和检测，以监控固化体的质量。
九、安全措施钻孔灌注桩泥浆固化施工工法需要注意一些危险因素，如钻孔时的坍塌、泥浆溢出等。
超声波油基泥浆处理原理
超声波油基泥浆处理原理1. 超声波的空化效应超声波在液体中传播时，由于其振动能量足够大，会在液体中产生微小的气泡。
当这些气泡受到超声波的压缩时，它们会迅速缩小并在瞬间破裂，从而在局部产生高达几千大气压的冲击波。
这种空化效应能够破坏油基泥浆中的有机物结构，使其分解为更小的颗粒，有利于后续的处理。
2. 声波的振动与搅拌作用超声波在油基泥浆中的传播也会引起泥浆的振动和搅拌。
这种振动和搅拌有助于打碎泥浆中的大块物质，使其分解为更易于处理的细小颗粒。
同时，超声波的振动还能使油和水更好地混合，有助于提高油水分离的效果。
3. 超声波的乳化作用超声波在油基泥浆中传播时，能够使油和水形成稳定的乳化液。
这种乳化液能够降低油和水的界面张力，使油和水更好地混合。
乳化液的形成有助于提高油水分离的效率，使油基泥浆的处理更加彻底。
4. 声波的热效应与化学效应超声波在油基泥浆中传播时，能够产生热效应和化学效应。
这种热效应能够提高油基泥浆的温度，降低其粘度，有助于提高油水分离的效果。
同时，超声波产生的化学效应能够使油基泥浆中的有机物发生氧化、还原等反应，使其分解为更易于处理的物质。
5. 物理过滤与分离经过超声波处理的油基泥浆，其中的有机物已经得到了一定程度的降解。
接下来，通过物理过滤和分离的方法，可以将泥浆中的固体物质和液体物质分开。
常用的物理过滤和分离方法包括重力沉降、离心分离、过滤等。
这些方法能够将泥浆中的大块物质和颗粒物去除，得到较为纯净的液体。
6. 生物降解与处理经过物理过滤和分离后，油基泥浆中的有机物和颗粒物得到了初步的处理。
为了进一步去除泥浆中的有机物和有害物质，可以采用生物降解与处理的方法。
通过向泥浆中添加微生物或促进微生物的生长繁殖，利用微生物对有机物的降解作用，将其转化为无害的物质。
生物降解与处理的方法具有处理效果好、能耗低、无二次污染等优点。
7. 微生物的激活与繁殖为了提高生物降解与处理的效率，需要对微生物进行激活和繁殖。
泥浆平衡顶管
泥浆平衡顶管泥浆平衡顶管技术是一种现代化的非开挖管道施工方法，以其独特的技术优势和广泛的应用领域，在城市建设和基础设施改造中发挥着越来越重要的作用。
该技术通过泥浆压力来平衡土压力和地下水压力，从而实现管道的非开挖铺设。
本文将对泥浆平衡顶管技术的原理、特点、应用以及发展趋势进行详细阐述。
一、泥浆平衡顶管技术的原理泥浆平衡顶管技术是利用泥浆作为支护介质，通过调整泥浆压力来平衡开挖面的土压力和地下水压力，保证开挖面的稳定。
同时，借助顶进设备将管道顶入土层，实现管道的非开挖铺设。
在施工过程中，泥浆不仅起到支护作用，还能有效携带开挖产生的土渣，通过泥浆循环系统将土渣排出，保证施工的顺利进行。
二、泥浆平衡顶管技术的特点1. 环保性：泥浆平衡顶管技术无需大面积开挖，减少了对环境的破坏和污染，符合绿色施工的理念。
2. 高效性：该技术施工速度快，工期短，能够迅速完成管道铺设任务，提高工程效率。
3. 安全性：泥浆平衡作用能够有效控制开挖面的变形和坍塌风险，保证施工的安全进行。
4. 适用性广：泥浆平衡顶管技术适用于各种地质条件和管道直径，具有广泛的应用前景。
三、泥浆平衡顶管技术的应用泥浆平衡顶管技术在城市建设和基础设施改造中得到了广泛应用，主要涉及以下几个方面：1. 市政排水管道：城市排水系统是城市基础设施的重要组成部分，泥浆平衡顶管技术能够高效、安全地完成排水管道的铺设任务。
2. 燃气管道：随着城市燃气化进程的加快，燃气管道铺设需求不断增加。
泥浆平衡顶管技术能够满足燃气管道的高标准施工要求。
3. 电力隧道：电力隧道是城市电力输送的重要通道，泥浆平衡顶管技术为电力隧道的建设提供了有力支持。
4. 其他领域：此外，泥浆平衡顶管技术还广泛应用于通讯、热力、自来水等领域，为城市基础设施建设提供了有力保障。
四、泥浆平衡顶管技术的发展趋势随着科技的不断进步和施工工艺的不断完善，泥浆平衡顶管技术将呈现出以下发展趋势：1. 自动化和智能化：未来泥浆平衡顶管设备将向自动化和智能化方向发展，提高施工精度和效率，降低人工成本。
泥浆护壁和干作业成孔单方价差
泥浆护壁和干作业成孔单方价差泥浆护壁和干作业成孔是在建筑行业中常用的两种成孔方法，它们在施工过程中具有各自的优势和适用场景。
本文将深入探讨泥浆护壁和干作业成孔的工艺原理、施工流程、成本差异以及相关的观点和理解。
一、泥浆护壁成孔泥浆护壁成孔是一种常见而传统的成孔方法，适用于含水量较高的地层或软土地质条件。
其原理是在钻孔过程中使用泥浆来稳定孔壁，并防止孔壁塌方或失稳。
以下是泥浆护壁成孔的施工流程：1. 钻孔准备：确定钻孔的位置和孔径，并清理孔口。
2. 泥浆搅拌：将水和泥浆搅拌机中的混合物加入到钻孔中，以形成泥浆。
3. 泥浆注入：使用泵或其他工具将泥浆注入钻孔，同时维持一定的注入速度和压力。
4. 钻孔过程：在泥浆注入的同时进行钻孔作业，当达到设计孔深后停止钻孔。
5. 真空抽吸：利用真空泵将孔中的泥浆抽出，并清理孔内泥浆残留物。
6. 完善孔壁：根据需要，可以采用其他方法如注浆或支护来进一步完善孔壁。
泥浆护壁成孔的优势在于它能在孔壁周围形成一层较为稳定的泥浆膜，有效地防止孔壁的塌方和孔口的变形。
泥浆护壁还可以提供一定的润滑和冷却作用，从而减小钻头与地层之间的摩擦力，延长钻头的使用寿命。
二、干作业成孔干作业成孔，即在无水条件下进行成孔作业，适用于地层稳定、含水量较低的情况。
与泥浆护壁成孔相比，干作业成孔的施工流程更为简单，步骤如下：1. 钻孔准备：确定钻孔位置和孔径，并清理孔口。
2. 干作业钻孔：使用干式钻头进行成孔作业，主要依靠旋转力和下压力。
3. 钻孔过程：根据需要调整钻头的旋转速度和下压力，完成钻孔工作。
4. 清理孔内：使用风管或其他工具将孔内的灰尘和碎屑清理出来。
干作业成孔的优势在于作业过程简单快捷，并且不需要使用和处理泥浆等辅助材料，从而减少了成本和施工时间。
干作业成孔还能够避免地层中水分的干扰，提高成孔的准确性和效率。
三、成本差异和观点理解泥浆护壁成孔相比于干作业成孔，施工过程更为复杂且需要使用大量的泥浆材料。
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分散体系的分类
类型 颗粒大小
>0.1m 粗分散体系 (1X10-5cm) （悬浮体、乳状液） 0.1m~1mm 胶体分散体系 -5 -7 1X10 -1X10 cm （溶胶） <1mm 分子与离子 -7 1X10 cm 分散体系
高岭石结构
高岭石的晶体构造由一个硅氧四面体和一个 铝氧8面体组成，硅氧四面体和铝氧八面体由 共用的氧原子联结在一起。高岭石的片状结 构中，一面为OH层，另一面为氧层，而OH 键具有强的极性，片与片之间容易形成氢键 ，因而晶胞之间连接紧密，晶格底面距仅为 7.2Ａ（1A=10-8 cm），故高岭石的分散度较 低。这种粘土矿物是比较稳定的，晶格中的 离子取代现象几乎是不存在的。水分不易进 入晶层中间，为非膨胀类型的粘土矿物，水 化性能差，造浆性能不好，不是配制泥浆的 好材料。
可容性盐类，减低电位 有机处理剂的亲水基团，被粘土吸附后形成 较 大 的 水 化 膜 。
粘土－水胶质悬浮体的聚结作 用（凝胶）
聚 结 （ Aggregation ） 面－面：颗粒变大，分散度降低，不利于 网架的形成，粘度下降。 凝 胶 （ Flocculation ） 边－边／边－面：形成网架结构，网架结 构增强，引起粘度切力增加。 形成胶凝的强度，主要取决于单位体积中 网架结构的数目和每个网架结构的强度。
流变参数的调整
伊利石
伊利石的晶体构造和蒙脱石相类似，不同 之点在于伊利石中硅氧四面体中有较多的 硅被铝取代，因取代所缺的正电荷由处在 相邻两个硅氧层之间的K+ 补偿，因K+ 存在 于晶层之间并进入相邻氧送层的孔穴中， 使各晶胞间拉得较紧，水分不易进入层间 ，因此它是不易膨胀的粘土矿物。
海泡石
是铝和镁的水硅酸盐，其晶体构造常为纤 维状。颗粒形状不是片状而是棒状，含 有较多的吸附水，内有较高的热稳定性 ，它在淡水和饱和盐水中的水化膨胀情 况几乎一样（良好的抗盐性）。因此， 它是配制深井泥浆的好材料。
剪切稀释特性 表 0 / 塑
定义：表现粘度随剪切速率增大而降低的现象 塑越低，0越高，即0／塑比值越大，剪切稀 释能力越高。 在实际钻井井眼的各个部位处（如钻杆内、钻 头水眼处、环空等），其剪切速率各不相同， 导致各处的有效粘度各不相同。 0 / 塑 比值大者，剪切稀释能力强，有利于高 压喷射钻井；同时在低剪切速率下会显著增稠 ，有利于带砂。
阳离子交换容量
在PH值为7的条件下，粘土所能吸附的阳 离子总量。 通过测定粘土的阳离子交换容量，可以 了解粘土表面所带的负电荷
粘土的水化作用
粘土的水化作用：粘土表面吸附水分子 ，使粘土表面形成水化膜，粘土晶格层 面间的距离扩大，产生膨胀以至分散的 作用。它是影响水基泥浆性能和井壁稳 定的重要因素。
n
( Pas )
n
卡森流型
１／２
c:卡森动切力 ：极限高剪粘度
1 2
1 2 c
1 2
1 2
c１／２
１／２
卡森流型的参数计算
c
1/ 2
1.570 6 100 ) [( 1.195(
1/ 2 100
1/ 2 1/ 2 600
600
1/ 2
高岭石
晶格表面有裸露的Al-OH，在碱性介质里
H+部分电离使粘土表面带负电。 吸附ＯＨ,含阳离子基团的有机处理剂。 高岭石无晶格取代。
粘土颗粒（片体）端部表面的 双电层
晶格中铝氧八面体和硅氧四面体原来的 键断开，在酸性介质里铝氧八面体端部 表面是以铝离子作为定势离子，带正电 。在碱性环境里，以氢氧离子作为定势 离 子 ， 带 负 电 。
cp
幂律流型(Power law Model)
基本方程：=n k ：稠度系数 n：流型指数
流动特性分析
施加极小的切应力就发生流动，没有静切应
力，而且粘度随切应力的增加而降低。
幂律流型的参数计算
600 n 3.32log 300 0.511 600
k 1022
粘土含量（含量大，粘度大） 土粒的分散度（增加塑性粘度） 土粒的聚结稳定状况或絮凝强度（结构粘度） 高分子处理剂的性质、分子量和浓度
表现粘度：在某一流速梯度下，其剪切 应力与剪切速率的比值。
e /
对于宾汉流型
e ( 0 塑 ) / 0 / 塑
对于幂律流型
e / K
n1
表观粘度
剪 切 速 率
c
b
a a / a b b / b c c / c
a
切应力
结构粘度
由表观粘度的定义
e ( 0 塑 ) / 0 / 塑
塑 结构
结构粘度：分散相颗粒之间的相互作用 或空间网架结构给流动增加的摩擦力， 与泥浆的屈服值（0）紧密相关。
泥浆工艺原理
复杂情况处理(1学时) 油基钻井液(0.5学时)
钻井液的功用
清除井底钻屑并将其携带至地面 控制地层压力 冷却和润滑钻头、钻柱 提供低渗透、韧性好的泥饼保护井壁 停止循环时悬浮环空中的钻屑及加重材 料 给钻头传递水力能量
钻井液不应具有：
既不能伤害钻井人员，又不能损害或污 染环境 对所设计的地层评估有不利的性能 对产层产生伤害 对钻井设备和管材造成任何腐蚀
泥浆的流变性
泥浆流变性是泥浆流动和变形的特性。 如泥浆的塑性粘度、动切力、表现粘度 、切力和触变性等性能都属流变性。 泥浆的流变性影响钻速、泵压、排量， 岩屑的携带与悬浮、水泥浆的流变性影 响固井质量。
剪切应力与剪切速率
剪切应力：液体流动过程中，单位面积 上抵抗流动的内摩力。 剪切速率：在垂直于流动方向上单位距 离内流速的增量对于牛顿流体。 对于牛顿流体，剪切应力与剪切速率成 正比。
切应力：
宾汉塑性流型（Bingham plastic model）
模型：
=0+塑
0 ：动切力（屈服值）Yield point (YP) Pa
塑：塑性粘度(PV) Plastic viscosity (cp)
：剪切速率(s-1)
宾汉塑性流型（Bingham plastic model）
漏斗粘度
用漏斗粘度计测得的一定体积流体500ml 泥浆所经历的时间。单位为秒。漏斗粘 度与泥浆的塑性粘度、屈服值、以及仪 器的尺寸和形状有关。
静切力、动切力
泥浆的切力是指静切力，其胶体化学的 实质是凝胶强度，凝胶强度取决于单位 体积中结构链下的数目和单个链环的强 度。 动切力：层流流动时，粘土颗粒之间及 高聚物分子之间的相互作用力（形成空 间网架结构的能力）。
触变性
泥浆的触变性：搅拌后泥浆变稀（切力降 低），静置后泥浆变稠（切力升高）的特 性。 触变性的表示：10秒钟切力（初切）、10 分钟切力（终切） 钻井工艺要求泥浆具有良好的触变性，在 泥浆停止循环时，切力能较快地增大到某 个适当的数值，即有利于钻屑的悬浮，又 不致于静置后开泵泵压过高。
对钻井液流变性的一般要求
粘土水化作用产生的原因及其 方式
粘土表面直接吸引水分子而水化
体系表面能的降低 粘土表面带负电而吸附水分子 晶格里的氧和氢氧层，均可以与水分子形成 氢键而吸引水分子。
粘土表面的吸附溶剂化层里，紧密地连 接若干阳离子，这些阳离子的水化给粘 土颗粒带来水化膜。
影响水化作用的因素
不同的交换性阳离子对粘土水化的影响 Ca2+ max17A, Na+ max40A 粘 土 矿 物 本 性 对 水 化 的 影 响 蒙脱石、伊利石、高岭石 泥浆中可容性盐类及泥浆处理剂的影响
粘土胶体化学
典型粘土结构简介
高岭土、蒙脱石、伊利石、海泡石
粘土颗粒（片体）的双电层 粘土的水化作用
分散体系
分散体系：一种或几种物质分散在另一 种物质中的混合体系。 分散相：在分散体系中被分散的物质。 分散介质：分散相颗粒所在的连续介质 按分散相颗粒的分散程度不同，分散体 系可分为三类：
钻井液的分类
液 体 气体
气－液混合物 混
水基泥浆
油基泥浆
泡沫
充气泥浆
空气
天然气
钻井液的组成
水基泥浆：固相颗粒悬浮在水中或盐水 中，油可以乳化到水中，此时，水是连 续相。(粘土+水+化学处理剂) 油基泥浆：固相颗粒悬浮在油中，水或 盐水乳化在油中，即油是连续相。 (柴油+沥青/有机搬土+处理剂) 气体：用高速气体或天然气清除钻屑
对于非加重钻井液 塑性粘度（PV):5-12mPa.s 动切力（YP):1.4-14.4Pa YP/PV=0.48Pa/mPa.s 流型指数：0.4-0.7 卡森动切力c:0.6-3Pa 极限高剪粘度： :2-6mPa.s
流变参数的调整
降低PV：通过合理使用固相设备、加水 稀释或化学絮凝等方法，尽量减小固相含 量。 提高PV：加入低造浆率的粘土、混入原 油；增加聚合物的浓度使钻井液的滤液粘 度提高。 降低YP：加入适合于本体系的降粘剂， 以拆散钻井液中已形成的网架结构。如果 是因为Ca2+、Mg2+，可使其沉淀。
牛顿流体
剪切速率 Dv/dx
dv dx
：剪切应力dynes/cm2 dv/dx:剪切速率:s-1 :粘度（Poise、泊)
1dyn/cm2=1x10-5N/10-4m2=0.1Pa 1 poise=1 dynes.s/cm2=0.1 Pa.s 1cp=0.01p=0.001Pa.s=1mPa.s