油气井流体力学思考题答案.doc

【油气井流体力学】是石油工程领域的重要学科，它主要研究钻井、完井以及生产阶段中流体在井筒内外的流动规律。在钻井过程中，钻井液起着至关重要的作用，被称为钻井的“血液”。下面将详细讨论相关知识点。 1. **钻井液的主要功能**： - **携带岩屑**：钻井液通过环空将井底产生的岩屑带到地面，防止其堵塞钻井通道。 - **平衡地层压力**：钻井液的压力需与地层压力相匹配，以防止地层流体侵入井筒，保持井眼稳定。 - **悬浮钻屑**：在停止循环时，钻井液能保持钻屑不沉降，减少对井壁的磨损。 - **冷却和润滑**：钻井液冷却钻头，降低其温度，同时润滑钻具，减少磨损。 - **传递水力功率**：通过钻井液的流动，向钻头提供动力，帮助破碎岩石。 - **保护油气层**：钻井液与地层物质相容，防止对储层造成损害。 - **信息传递**：钻井液的性能变化可反映井下情况，便于录井监测和地层评估。 2. **钻井循环系统组件**： - **地面管汇**：包括各种控制设备、立管、水龙带和水龙头，构成从钻井泵到钻柱顶部的流体通道。 - **钻柱**：由方钻杆、钻杆、井下钻具等组成，其中的流道用于输送钻井液。 - **钻头**：其流道、水眼和喷嘴设计用于切割岩石并排出岩屑。 - **环空**：钻柱与套管或裸眼之间的空间，是流体流动的重要区域。 3. **非牛顿流体的分类**： - **与时间无关的非牛顿流体**：剪切应力与剪切速率相关，但不受时间影响。包括假塑性流体（黏度随剪切速率减小）和黏塑性流体（具有屈服应力）。 - **与时间有关的非牛顿流体**：如触变性流体（黏度随剪切时间减小）和震凝性流体（黏度随剪切时间增大）。 - **黏弹性非牛顿流体**：既有黏性又有弹性，形变可以随时间恢复。 4. **实际钻井液的流变曲线**： - 宾汉模式、幂律模式、卡森模式、赫-巴模式、罗-斯模式和Sisko模式等，它们描述了不同条件下钻井液的流动特性。 5. **流变参数**： - 屈服应力：流体开始流动所需的最小剪切应力。 - 静切力：流体在静止状态下的剪切应力。 6. **粘度计**： - 漏斗粘度计的单位通常是秒。 - 旋转粘度计有多种类型，如2速、6速、无级变速等，用于测量不同工况下的流体黏度。 7. **旋转粘度计的基本方程**： - 描述了切应力与扭矩的关系，对于测量流体的流变参数至关重要，可用于计算流体的黏度和剪切率。 这些知识点是油气井流体力学的基础，理解和掌握它们对于优化钻井操作、保障井下安全以及提高钻井效率具有重要意义。