当孩子们在土里挖洞的时候，他们学到的最基本的一课就是要在地上挖一个洞，就必须把土挖掉。孩子们可能会用棍子、徒手、甚至从妈妈的厨房里偷来的餐具等临时工具来清除污垢，但清除污垢在地上挖一个洞的概念和目标变得清晰和简洁。水平定向钻井(HDD)承包商在钻孔安装地下生产线时必须牢记这一基本概念。钻井液不仅是我们用来冷却和润滑钻头和钻柱以及稳定井眼的工具。它也是一种将污垢或钻屑从地下输送出来的工具，以便使钻孔开口足够大，可以将生产线拉过。凝胶强度是HDD钻井液最重要的特性之一，了解如何测试凝胶强度，并根据不同的土壤条件调整钻井液，可以大大提高HDD承包商的成功率。

钻井液是非牛顿流体，因为粘度随剪切/运动而变化，而牛顿流体，如水或油，粘度随温度而变化。钻井液流动越快，粘度越低，当钻井液是静态的时候，它会形成凝胶，使钻屑保持悬浮状态。凝胶强度是钻井液静态状态下电化学力的测量指标，正是这些电化学力使钻井液能够悬浮钻井岩屑并将岩屑输送到地面。膨润土血小板在血小板表面有负电荷，在血小板末端有负电荷，这就产生了凝胶强度和粘度。合成聚合物——就像通常用来控制/抑制活性粘土的聚合物——几乎没有凝胶强度/悬浮，这就是为什么即使在钻穿粘土地层时也推荐使用膨润土。

许多人把凝胶强度和粘度混淆了，粘度可以定义为钻井液的流动阻力。实际上，适用于任何应用的理想钻井液都应具有所需的所有功能，如悬浮和运输钻屑到地面，以最低的粘度，以降低可能导致压裂的环空压力。两种流体可能具有相同的粘度，但它们悬浮和输送钻屑到地面的能力却完全不同。

在垂直钻井应用中，钻井液的流动方向与重力试图带岩屑的方向相反，因此更容易将岩屑送出井眼。基本上，通过钻屑移动速度快于沉降速度，可以保持井眼清洁。环空上升速度在85 ~ 125英尺/分钟之间，而在HDD应用中，回流流垂直于重力，流速要低得多。在HDD钻井应用中，钻屑在到达钻孔底部之前只有几英寸的距离。大多数HDD特种膨润土钻井液产品的凝胶强度比高产率膨润土高得多。

最常见的测试凝胶强度的方法是使用风扇流变仪，当钻井液静置10秒，然后静置10分钟时测试凝胶强度。测试凝胶强度的一种更便宜的替代方法是使用剪切仪，它基本上是一个金属储层，中间有一根测量棒。一个加重的套筒被放置在测量棒上直到液体，并在秒表启动的同时释放。

对于钻井承包商来说，要确定钻井液是否具有足够的凝胶强度，以清除水平定向井眼中的钻屑，最简单的方法是使用透明容器(顶部被切断的水瓶是最好的方法)。倒入钻井液，走到入口或出口坑，抓一把要钻进的材料/土壤，搅拌到钻井液样品上。让它静置一段时间(至少一个小时甚至一夜)，然后检查它是否稳定。记住，如果它停留在样品中，它就会停留在钻孔中，承包商将试图将产品从充满钻屑的孔中拉出。这个简单的测试应该在所有HDD项目中进行，因为它是准确的，可以揭穿许多关于钻井液的神话和误解。在尝试其他钻井液产品(如无膨润土产品)时，这也是一个很好的测试。

使用膨润土基钻井液时，有两种调节凝胶强度的方法。可以通过添加更多的膨润土来增加，但这也会增加粘度和环空压力。另一种选择是使用凝胶强度增强产品，将显著提高凝胶强度，而粘度的增加极小。在这一应用中使用的最常见的产品是黄原胶，这是一种生物可降解的天然聚合物(多糖)，通常在食品和饮料工业中用作增稠剂。大多数钻井液生产商都有这种干粉形式的产品，可以在膨润土完全屈服后添加到膨润土钻井液中。另一种替代方案是混合金属氧化物(MMO)产品，该产品将钻井液的剪切稀释原理发挥到了极致，可以提供大量的凝胶强度/悬浮，同时大幅降低泥浆泵/环空压力。MMO产品适用于砾石和鹅卵石等极端土壤条件，但使用方法截然不同，可能需要其他测试方法。

记住，为了在地面上钻孔，必须清除土壤，而钻井液回流是将钻屑带到地面的手段。凝胶强度是HDD钻井液最重要的质量之一，如前所述，通过杯状测试，可以很容易地确定钻井液混合物是否满足挑战。