球形岩屑在赫—巴流体中的沉降速度

摘要

钻井时,井眼中的岩屑颗粒在其自重作用下会克服泥浆的阻力而以一定的速度沉降。为了及时有效地将岩屑从井眼中携出,必须使环空中泥浆上返速度大于岩屑的沉降速度。钻井实践及有关实验表明,泥浆的流变性是影响岩屑沉降速度的重要因素,而岩屑沉降速度又是合理确定钻井水力参数及调整泥浆性能不可缺少的依据。因此,深入研究岩屑在环空泥浆中的沉降规律是很重要的。本文将钻井泥浆当作赫—巴流体(Herschel-Bulkley fluid)来处理,应用等效粘度概念,在小雷诺数条件下,探讨了球形岩屑在赫—巴流体中的沉降问题,提出了沉降速度的计算公式,公式反映了泥浆密度、流变参数及岩屑粒径和岩屑密度与沉降速度的关系,得到了当沉降速度为零时的不沉粒径与泥浆性能参数之间的关系式,文中还给出了计算实例。经应用前人资料验证,证明文中理论与实验结果相符。本文的沉降速度公式可供现场计算时参考。