动切力(屈服值)是塑性流体流变曲线中的直线段在τ轴上的截距,用τ₀表示。它反映了钻井液在层流流动时,粘土颗粒之间及高分子聚合物分子之间相互作用力的大小,即形成空间网架结构能力的强弱。动切力值越大,钻井液的网状结构越强,悬浮和携带岩屑的能力也越强.
动切力对钻井液性能的影响
l 悬浮和携带岩屑能力:动切力越大,钻井液悬浮和携带岩屑的能力越强,井眼的净化效果越好。反之,动切力降低,钻井液悬浮和携带岩屑的能力变差,井眼的净化效果差。
l 剪切稀释性:动切力与塑性粘度的比值(动塑比)表示剪切稀释性的强弱。动塑比越大,剪切稀释性越强。一般情况下,将动塑比控制在0.36~0.48 (Pa/mPa·s)是比较适宜的。
动切力在井眼清洁中的作用
l 增强携岩能力:动切力能够提供足够的悬浮力,使岩屑在钻井液中保持悬浮状态,防止岩屑沉降形成岩屑床。在大井眼钻井中,动切力≥0.3 Pa可以有效满足井眼清洁需求。
l 优化钻井液配方:通过添加增粘剂等处理剂,可以提高钻井液的动切力。例如,加入0.2%的CQZN后,基浆的动切力可达8 Pa,提切效果好,对表观粘度影响小,有利于增强钻井液的携砂能力。
动切力的调整方法
l 增加增粘剂:如CQZN等增粘剂可以提高钻井液的动切力,同时对表观粘度影响较小。
l 控制电解质含量:无机电解质的侵入会增加钻井液的絮凝程度,从而增加动切力。
l 使用降粘剂:大多数降粘剂吸附在粘土端面,使粘土带负电荷,拆散网架结构,降低动切力。
实际应用中的建议
l 动切力控制范围:在实际钻井中,建议动切力控制在10~12 Pa,动塑比保持在0.36~0.48 (Pa/mPa·s),既能保证有效携岩,又不会造成泵压过高、ECD过高等问题。
l 现场监测与调整:在钻井过程中,应定期监测钻井液的动切力,根据实际情况调整钻井液配方,确保动切力在适宜范围内,以保证井眼清洁和钻井效率。