钻井液与岩土工程浆液

岩土工程浆材 总结 2019.01.12

钻井液与岩土工程浆液

基本内容目录 1、绪论

2、力学与化学基础 3、性能分析与评价

4、钻井液类型，应用与完井液 5、岩土工程注浆

第一章：绪论

一、注浆、钻井液概述

二、岩土工程浆液、钻井液发展史 三、注浆发展趋势

四、浆液、钻井液的分类 五、工程应用

1、概念：岩土工程注浆，灌浆，它是将一定材科配制成浆液，用压送设备将其灌入地层或缝隙内使其扩散、胶凝或固化，以达到加固地层或防渗堵漏的目的。

2、加固：浆液在地层中的运动规律受到地层孔隙特性、浆液压力的控制，从而形成 渗透

流动、缝隙流动、劈裂流动等形式。浆体分布与地质构造相关，具有 不确定性，概率分布。 3、应用：基础工程施工、地质灾害防治、钻井工程技术领域。 4、发展阶段：原始、初级阶段、中级、现代注浆。 5、钻井液类型：

1. 水基泥浆，以水位分散介质，基本组分是黏土，水，化学处理剂。分为淡水泥浆、盐水泥浆、钙处理泥浆、低固相泥浆

2. 油基泥浆，分为油包水乳化泥浆和油基泥浆 3. 合成基泥浆，全部由人工合成，与水不混溶。 6、工程应用： （ 1 ）堵水防渗 （ 2 ）地层加固 （ 3 ）地基加固 （ 4 ）地质灾害治理 （ 5 ）能源采掘 （ 6 ）科学考察

第二章： 注钻井液和工程浆液力学基础和化学基础

1. 流体介质的基本性质 2. 流体静力学的基本方程 3. 流体动力学的基本方程

4. 液体流动时的压力损失与流量计算 5. 液体流经孔口及缝隙的流量

一、基本性质 1. 物理性质：

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1. 密度与重度

2. 压缩性：体积弹性模量K

3. 粘性：分子内聚力阻止分子间相对运动产生的内摩擦力

相关性质：流动的液体才出现粘性，使流动液体内部各处的速度不等。 4. 粘度：液体在单位速度梯度下流动时单位面积上产生的内摩擦力。

? 动力粘度：在流体中取两面积各为1平方米，相距1m，相对移动速度为1m/s时所产生的阻力称为动力粘度。此时动力粘度等于单位面积上的内摩擦力。 动力粘度，又叫绝对粘度。量纲： Pa? S=1N?S/m 2cP 1Pa.s=1N.s/m 2 =10P 泊 =103cP

运动粘度：动力粘度除以密度

物理意义：无，只是计算中常出现。油的牌号用 50 度时油的运动粘度表示。量纲： m 2 /s。st （斯）， cst （厘斯）

1 m 2 /s=10 的4次方 st= 10 的6次方 cst

? 相对粘度：是以流体的粘度相对于水的粘度大小程度来表 示该液体的粘度。如恩氏黏度、雷氏粘度等

粘温特性：温度影响液体粘性，温度高分子之间的运动越剧烈，内聚力小，则粘度低。压力大则粘度大。

二、动力学基本方程 1、流体，流动：

? 理想流体：既无粘性又不可压缩的液体； ? 实际流体：既有粘性又有压缩性的液体；

? 稳定（恒定）流动：液体流动时，液体中任何一点处的压力、速度和密度都不随时间变化的液体；

?

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4. 一维流动：线性流动 -封闭容器中液体的流动；二维流动：平面流动； 三维流动：三维流动

2、流线、流体、流通截面、流速

1. 流线：某一瞬时液流中一条条标志其各处质点运动状态的曲线。特点：不相交、不转折，光滑曲线

2. 流束：如果通过某截面上所有各点画出流线，这些流线的集合为流束。微小流束截面上各处的运动速度相等。

3. 通流截面：流束中与所有流线正交的截面。 4. 流量：单位时间内通过某通流截面的液体的体积

5. 平均流速：流过某通流截面的流量与通流截面积的比值。

3、连续性方程 1. 方程：Q=AV=C

2. 方程意义：在恒定流动中，流过各截面的不可压缩液体的流量时相等的，而A与V成反比。（质量守恒定律的体现）

4、伯努利方程（能量平衡方程） 1. 方程：

2. 方程意义：在密封管道内理想液体作稳定流动时，在任意截面处均具有压力能、动能和势能。三者可以相互转换，但总和不变。（能量守恒定律）

3. 实际流体的伯努利方程：考虑粘性，与内摩擦耗能，考虑动能修正系数。实际为

液体的比压能—单位重量液体所具有的压力能----压力水头比动能

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5、动量方程

四、压力损失 1、损失类型

1. 沿程损失：是由粘性摩擦引起的压力损失。

2. 局部损失：是液流流经局部障碍（如阀口、弯管等），使液流速度大小和方向发生改变引起的压力损失。

2、流态及雷诺数

1. 层流：液体质点互不干扰，流体的流动呈线性或层状。粘性力起主要作用。 2. 紊流：液体质点的运动杂乱无章，流速较高。惯性力起主要作用。能量损失大。

3、压力损失计算

圆管层流与紊流（略）

4、液体流经孔口及缝隙的流量 （略）

5、液压冲击与空穴现象

1. 定义：在液压系统中，由于某种原因引起液压力在瞬间的突然急剧上升，形成一个压力的高峰，这种现象称为液压冲击或称水锤现象。

2. 原因：通路突然截断，动能 --- 挤压能；高速运动部件的惯性力；某些元件动作不灵敏。

3. 影响：瞬间压力峰值高，引起机械振动；使密封装置或元件损坏。

4. 冲击与非完全冲击：设通道关闭的时间为 t ，冲击波从起始点到反射到起始点的时间为 T ，则 T=2L/c

a 、若 t 〈 T ，为瞬时关闭，动能完全转化为液压能， 这种液压冲击为完全冲击；

b 、若 t 〉 T ，为逐渐关闭，动能部分转化为液压能， 这种液压冲击为非完全冲击。（参考完全碰撞)

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5. 空穴现象：流体中含有一定量的空气，如果某一处的压力低于空气分离压力时，溶解于流体中的空气大量从流体中分离出来形成气泡，当压力继续降至当时温度下流体的饱和蒸汽压力以下时，流体就会沸腾而产生大量气泡，这些气泡混杂在流体中，使得原来充满导管和元件容腔的流体成为不连续状态，这种现象为孔穴现象。

第三章 钻井液基本性能分析与评价

1. 冲洗液的功用及要求

2. 冲洗介质种类及其使用条件 3. 钻孔冲洗方式 4. 乳状冲洗液 5. 造浆粘土及水

6. 黏土-水分散体系的基本胶体化学性质 7. 钻井液性能与测定 8. 钻井液的配置与净化

1、冲洗液功能及要求

1. 冲洗液量：在保证冲洗孔底和冷却钻头的前提下，冲洗液量主要依据所需携带岩屑的数量和颗粒大小，即主要依携带岩屑所需的上返速度来确定冲洗液量。

水力损失：冲洗液在钻杆内部的水力损失、钻杆接头的水力损失、环空压力降、循环压降、压力激动。有总体的水力损失确定泥浆泵消耗的功率。

2、钻孔冲洗液的功用

实质：冲洗介质在孔内连续的或定期的循环。 1. 清洗孔底、携带和悬浮岩屑 2. 冷却钻头

3. 润滑钻具和钻头 4. 保护孔壁

5. 其他功用 帮助破岩、传递孔底信息

3、钻孔冲洗液的要求

1）冲洗液的性能应在较大范围内进行调节。 2）应有良好的冷却散热能力和润滑性能。 3）应能抗各种外界干扰，其性能基本稳定。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/3sdv.html