蓄能液气泡钻井液流变性能研究

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钻井液流变性测定

中国石油大学钻井液工艺原理实验报告实验日期：2011/4/26 成绩：班级：学号：姓名：教师：同组者：实验一钻井液流变性测定一 .实验目的1. 掌握六速旋转粘度计的应用方法。

2. 掌握如何判断钻井液的流型及对应流变参数的计算方法。

3. 比较各流变模式与实际流变曲线的吻合程度，弄清各种模式的特点。

4. 掌握钻井液增粘剂及降粘剂对钻井液流变性的影响。

二.实验原理1. 旋转粘度计工作原理电动机带动外筒旋转时，通过被测液体作用于内筒上的一个转矩，使与扭簧相连的内筒偏转一个角度。

根据牛顿内摩擦定律，一定剪功速率下偏转的角度与液体的粘度成正比。

于是，对液体粘度的测量就转换为内筒的角度测量。

2. 流变曲线类型、意义。

流变曲线是指流速梯度和剪切应力的关系曲线。

根据曲线的形式，它可以分为牛顿型、塑性流型、假塑性流型和膨胀性流型。

为了计算任何剪切速率下的剪切应力，常用的方法是使不同流变模式表示的理想曲线逼近实测流变曲线，这样，只需要确定两个流变参数，就可以绘出泥浆的流变曲线。

牛顿模式反映的牛顿液体，其数学表达式为：τ =η·D宾汉模式反映的是塑性液体，其数学表达式为：τ =τ 0 +ηp·D指数模式反映的是假塑性流体，其数学表达式为：τ =K·D n 或 Lgτ =lgK + n·lgD卡森模式反映的是一种理想液体，其数学表达式为：τ1/2 =τ1/2 c +η1/2∞ .D1/2实际流变曲线与那一种流变模式更吻合，就把实际液体看成那种流型的流体。

三. 实验仪器及药品实验仪器：ZNN-D6 型旋转粘度计；高速搅拌器。

实验仪器使用要点：1.检查好仪器，要求；①刻度盘对零。

若不对零，可松开固定螺钉调零后在拧紧。

②检查同心度。

高速旋转时，外筒不得有偏摆。

③内筒底与杯距不低于1.3cm。

2.校正旋转粘度计①倒350m1 水于泥浆杯中，置于托盘上，上升托盘，使液面与外筒刻度线对齐，拧紧托盘手轮。

Chapter 2-钻井液流变性能

钻井液常用流型：
① 牛顿流体(Newtonian Fluids) ② 宾汉流体(Bingham Plastic Flow) ③ 幂律流体(Power law flow) ④ 卡森流体(Casson flow)
１、牛顿流体
①
这类流体有如下特点：当τ>O时，γ>0，因此只要对牛顿流体施加一个外力，即使此力很小，也可以产生一定的剪切速率，即开始流动。其粘度不随剪切速率的增减而变化。
为了确定内摩擦力与哪些因素有关，牛顿通过大量实验研究提出了液体内摩擦定律，通常称为牛顿内摩擦定律。其内容为：液体流动时，液体层与层之间的内摩擦力(F)的大小与液体的性质及温度有关，并与液层间的接触面积(S) . 和剪切速率( )成正比，即:
F S
μ –viscosity, the frictional resistance ;
典型牛顿流体流变图分析
不同物质有不同粘度。
牛顿流体流变图，其流变曲线均为通过原点O的一条直线，
但粘度越高(如甘油，在15℃时为2.33Pa· s)，其斜率越大，
即流变曲线与x轴的夹角越大。粘度越低(如空气，在 15℃时为0.0182╳10-3Pa· s)，其斜率越小。
水的动力粘度，15℃时为1.1405×10－3 Pa· s，20℃时为
是指在外力作用下，钻井液发生流动和变形的特性。
该特性通常用钻井液的流变公式、流变曲线和流变参数，如
塑性粘度（Plastic Viscosity）、动切力（Yield Point）、静切力（Gel Strength）、表观粘度（Apparent Viscosity）等来进行描述的。
流变参数是流变方程的常数。
用前，应用清水进行校正。该仪器测量清水的粘度为15±0.5秒。若误差在±1秒以内，可用下式计算泥浆的实际粘度。

钻井液密度与流变参数相关性研究

ＳＮＨ＋．％ＤＲ— Ｕ＋％ＳＰ０５３ＭＰ＋％ＲＳＦ＋％Ｃ１２２Ｔ５Ｊ— ＋
０２Ｄ１２配得基浆，．％Ｓ一０同样方法测定其性能，２表是聚磺钻井液性能测定结果。
表２不同密度聚磺钻井液性能
的关系，立密度与流变参数的数学模式。根据钻建
井现场要求，由数学模式初步确定不同密度钻井液的流变参数值。因而，建立密度与流变参数的关系，
对于钻井液参数的初步设计、力参数设计时循环水
中图分类号：Ｅ１２Ｔ２
文献标识码：Ａ
文章编号：６３１８（０）ｌ０８一３１７ — ９０２１０一０５ｏ１
钻井液流变参数和密度的确定是钻井工程中一
项十分重要的工作．直接关系到钻井工作的成败Ｉ它 ” 。流变参数主要是通过实验和理论计算得出。度主密
动加热１ｈ出，高速搅拌器下搅拌５ｉ，热至６取在ｍｎ加
５￣测其钻井液的密度、变参数和滤失量。１５Ｃ，流表是

磺化聚合醇钻井液性能测定结果。
表１不同密度磺化聚合醇钻井液性能
要是通过地层的孔隙压力和破裂压力来确定Ｉ１２。研，３究流变参数和密度的相关性，是在已知地层条件就和钻井液体系的前提下。出密度与流变参数之问找

可循环泡沫钻井液性能及应用现状

携砂悬浮性能好，机械钻速快，缩短了建井周期，提高了
经济效益。．
可循环泡沫钻井液在胜利油田的滨６４区块、７滨３８区块、４临盘、草桥、家、家、邵郑车镇等油田应用成功，效的开发了低压古潜山裂缝性油藏。胜利油田潜有山地层压力系数为１０～１１＿，．７．１３但在后期钻进中下］部地层压力很低，０４Ｅ井壁坍塌和井漏现象严仅．４，重，如商７一斜６井。完井井深３７ｍ，中３５～５６５其５９３７ｍ为三开长裸眼井段，６５使用可循环泡沫钻井液密度０８～０９ｇｃ，度８￣１０，出岩屑正常，．Ｏ．５／ｍ３粘５２ｓ返保 ຫໍສະໝຸດ ２１００年第１期１
西部探矿工程
４７
们经多方研究，现了另一种效果更好的固相添加剂。发
２可循环泡沫钻井液在国内油田的应用现状２１在裂缝性地层中的应用．
解决了井漏。现场应用表明：循环泡沫钻井液能防漏堵漏，可且
４６
西部探矿工程
２１年第１期００１
可循环泡沫钻井液性能及应用现状
崔文青
（中国石油大学＜北京＞石油工程教育部重点实验室，北京１２４）０２９摘要：９６可循环泡沫钻井液在胜利油田成功应用，１９年至今除了在胜利、吐哈油田较大规模的应用

钻井液和完井液化学—第三章钻井液的流变性

τ0
τs
γ
第一节钻井液的流动状态和基本概念
塑性流体流变模式与流变曲线
0 p
此式即是塑性流体的流变模式，该式常称 τ 为宾汉模式，并将塑性流体称为宾汉塑性流体。
0
τ
τs
γ
塑性流体机理分析
塑性流体表现上述流动特性是与它的内部结构分不开的。例如．水基钻井液粘土颗粒表面的性质(带电性和水化膜)极不均匀，可能出现如图 3—5所描述的三种不同连接方式，即面—面、端—面和端—端连接，从而形成空间网架结构。
塑性流体机理分析
τ
随着结构拆散程度增大，拆散速度逐渐减小，结构恢复速度相应增加。因此，当剪切速率增至一定程度，结构破坏的速度和恢复的速度保持相等 τ0 (即达到动态平衡)时，结构拆散的程度将不再随剪 τs 切速率增加而发生变化，相应地粘度也不发生变化。该粘度即钻井液的塑性粘度。因为该参数不随剪切 γ 应力和剪切速率而改变，所以对钻井液的水力计算是很重要的。
假塑性流体
某些钻井液、高分子化合物的水溶液以及乳状液等均屑于假塑性流体。其流变曲线是通过原点并凸向剪切应力轴的曲线。这类流体的流动特点：施加极小的剪切应力就能产生流动，不存在静切应力，它的粘度随剪切应力的增大而降低。
切应力继续增大，并超过τs时，塑性流体不能均匀剪切，粘度随切应力的增加而降低，即图中曲线段；继续增加 τ 切应力，粘度不随切应力的增加而降低，图中直线段；塑性粘度（ p 或PV）：不随切力或流速梯度改变的粘度。动切力（YP）：直线段延长线与切应力的交点（τ0）为动切应力或叫屈服值。
钻井液与完井液化学
第三章钻井液的流变性
第三章钻井液的流变性
钻井液的流变性是指钻井液流动和变形的特性。

@钻井液性能解析

• 幂律流体
– n=0.4-0.7
34
钻井液流变性与钻井的关系
• 钻井液的流变性与井眼净化的关系
– 实现平板型层流的方法
• 加适量的电解质，提高0
• 加入大分子量的聚合物，提高0、塑
• 强化泥浆固相控制措施，以降低塑
d0
0 /塑 (D d)2 24v 3 0 /塑 (D d)
35
钻井液流变性与钻井的关系
当量循环密度和环空密度当量循环密度：考虑了由于泥浆流动而增加的附加压耗环空密度：在当量循环密度基础上考虑了由于井筒内岩
屑产生的附加压耗
4
密度和压力平衡
• 钻井液密度的作用
– 平衡地层压力，防止井喷、井漏和钻井液受地层流体的污染；
– 平衡地层压力，保持井壁稳定，防止井塌； – 实现近平衡钻井技术，减少压持效应，提高机
– 流体静止状态下的静切力悬浮
• 悬浮球形岩屑或加重材料所需要的静切力为：
s (Pa) 5ds (s m ) / 3
• ρs——岩石密度,g/cm3; • ρm——钻井液密度,g/cm3; • ds——球形岩屑颗粒直径，mm
– 如岩• 果屑V—岩的—屑当岩颗量屑粒直体不径积,呈予cm球以3. 形修，正可：根据d体p积相3 等6V的关系计算
– 钻井液的切力是指静切力，其胶体化学的实质是凝胶强度，凝胶强度取决于单位体积中结构链环的数目和单个
链环的强度。
– 钻井液的动切力：反映层流流动时，粘土颗粒之间及高聚物分子之间的相互作用力（形成空间网架结构的能
力）。
• 触变性(thixotropy)
– 定义:搅拌后泥浆变稀（切力降低），静置后变性
• 流变参数的调整
– 降低PV：通过合理使用固控设备、加水稀释或化学絮凝等方法，尽量减小固相含量。

抗温可循环微泡沫钻井液的研究进展与应用现状

ZHU Wen-xi, ZHENG Xia-dua
( ShhooeotEn.nneeenn.andTehhnoeo.d，ChnnaUnneeesnidotGeoshnenhes( Beninn.)， Beninn.100033， Chnna)
Abteaaae： Th ns papeesummaenoes ihe eeseaehh peo.ee s otCGA denenn.teu nd nn ee hen i deaes teom ihe toue aspehisotapheonssieuhiueeandsnoe， siabnenid， bend.nn.peu..nn.mehhannsm， eheoeo.nhaepeopeeid， andeeN
口井使用微泡钻井液体系顺利施工，国内如彩南油
田、四川玉皇1井、中原油田文26气田等使用微泡
钻井液体系成功解决了低压低渗透储层的严重漏
、
、
、井大等 [1，3N4]。
泡沫是热力学不稳定体系，这限制了在微泡钻井液在\ 井中的应用，满足现 <
益增长的钻井深度和储层温度的需求，近年来开发抗温微泡钻井液体系成为研究的热点。本文从微泡
720CP36MPa) 泡体的
，出类;的
结论,\律模式及赫-巴流变模式均能较真实地反映
泡沫的流动特性,\律模式简单、使用方便,拟合效果与赫-巴模式相当。2216年，KHAMEHCHI Ehsan 等［-5］分别测试了微泡钻井液在42 C (API流变性
准 )、77C( J 中动的井液
度)、93 C (油田常用的低温常压黏度计进行流变性
b，: :#的研究
，‘ 泡井液体
系的-发，其
了大大的［高，在｛中

钻井液的流变性—流体流动的基本流型

知识点2：非牛顿流体的基本流型
假塑性流体
某些钻井液、高分子化合物的水溶液以及乳状液均属于假塑性流体。其流变曲线通过原点凸向剪切应力轴的曲线。流动特点是施加极小的剪切应力就能产生流动，不存在静切力，黏度随剪切应力增大而降低。
K n
K——稠度系数， Pa·sn； n——流性指数，n<1。
上式为假塑性流体的流变模式，也成为幂律公式。
μ——粘滞系数，黏度，Pa·s。
dx
知识点1：流体流动的基本概念
在实际应用中一般用mPa·s表示液体黏度， 1Pa·s=1000 mPa·s，例如20℃，水的黏度是 1.0087mPa·s。
上式为牛顿内摩擦力数学表达式；遵循牛顿内摩擦定律的流体为牛顿流体；不遵守牛顿内摩擦定律流体为非牛顿流体。大多数钻井液属于非牛顿流体。
知识点3：钻井液流变参数
3、塑性粘度和动切力的控制影响塑性粘度的因素主要有钻井液固相含量，钻井
液中粘土的分散程度，高分子处理剂的使用等。可通过降低钻井液的固相含量、加水稀释或化学絮凝等方法降低塑性粘度；可以加入粘土、重晶石、混入原油或适当提高pH值提高塑性粘度；也可以通过增加聚合物处理剂的浓度提高塑性粘度，同时可以提高动切。
（2）塑性粘度（ηp或PV）
钻井液的塑性粘度是塑性流体的性质，不随剪切速率变化，反映了在层流情况下，钻井液中网架结构的破坏与恢复处于动态平衡时，悬浮颗粒之间、固相颗粒与液相之间以及连续相内部的摩擦作用的强弱。在钻井的过程中合理控制好塑性粘度，利于安全、优质、快速、低耗地进行钻井。
知识点3：钻井液流变参数
知识点3：钻井液流变参数
2、钻井液的黏度和剪切稀释性
1）钻井液的粘度（1）漏斗黏度

钻井液流变性

定义： γ= dv/dr = 垂直于流动方向上单位距离内的流速增量。
意义： dv/dr 增大，液流各层间的速度变化大；反之则小。单位： γ = 速度/距离 = cm/s/cm = 1/s = s-1 钻井液循环系统中各部位剪切速率范围为: 沉砂罐处：10~20s-1 环形空间：50~250s-1 钻杆内部：100~1000s-1 钻头水眼：1000~7000s-1
第三章
Chapter 3
重点：
钻井液的流变性
The Rheology of Drilling Fluids
1. 流变性概念、钻井液流变模型、流变性计算
2. 流变参数及实际调整
3. 流变性与钻井关系
1
1
第一节
钻井液的流动类型和基本概念
1. 流动类型
塞流层流紊流
Plug Flow Laminar Flow Turbulent Flow
1
0
τc
τ
卡森流体流变曲线
17
宾汉模式的局限性：
适合在中剪切速率范围描述钻井液的流变性。
幂律模式的局限性：适合在低、中剪切速率范围描述钻井液的流变性.
卡森模式：
卡森(Casson)模式是1959年由卡森首先提出的，最初主要用于油漆、颜料和塑料等工业中。1979年，美国人劳增 (Lauzon)和里德(Reid)首次将卡森模式用于钻井液流变性的研究中。卡森模式不但在低剪切区和中剪切区有较好的精确度，还可以利用低、中剪切区的测定结果预测高剪切速率下的流变特性。
流变曲线： γ1/2-τ1/2 作图，为一条直线。
r1/2
γ -τ作图，为直线与曲线之和。
模式讨论 τ1/2 = τc1/2 + η1/2 γ1/2

钻井液流变性实时测量方法及系统研究

测量仪器ꎬ 它能够简单快速得到结果ꎮ 但是其所得
的流变参数只是粗略值ꎬ 且无法实现测量的实时
性ꎬ 存在人工操作的误差ꎮ 旋转黏度计是目前井场
用于钻井液黏度测量最常用的仪器ꎬ 但其为手动操
作仪器ꎬ 缺乏测量的及时性ꎬ 存在操作的误差及需
图１工作原理示意图
要一定的人工参与ꎬ 不具备自动化测量的条件 [４] ꎮ
ｉｎｇａｎｄｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎａｕｔｏｍａｔｉｏｎꎬ ａｎｄｈａｖｅｏｂｖｉｏｕｓｓｏｃｉａｌａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｆｉｔｓ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: ｄｒｉｌｌｉｎｇｆｌｕｉｄꎻ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓꎻ ｒｅａｌ￣ｔｉｍｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔꎻ ｍｅａｓｕｒｉｎｇｐｉｐｅꎻ ｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓꎻ ａｐ￣
３ＺｈａｎｊｉａｎｇＣｏｍｐａｎｙꎬ ＣｈｉｎａＦｒａｎｃｅＢｏｈａｉＧｅｏｓｅｒｖｉｃｅｓＣｏ ꎬ Ｌｔｄ )
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ａｉｍｉｎｇａｔｓｏｍｅｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈａｓｕｎａｂｌｅｔｏｒｅａｌｉｚｅｏｎｌｉｎｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔꎬ ｈｅａｖｙｗｏｒｋｌｏａｄａｎｄｏｐｅｒａ￣
存在的多重相关性上回归建模ꎬ 同时也将信息综合
分析、多元线性回归方法融为一体的分析方法ꎬ 其
建模过程如下ꎮ
在自变量Ｘ和因变量Ｙ中分别提取出第一个
成分ａ１、ｂ１ ꎬ ａ１和ｂ１包含着原数据中最大的变异
信息ꎬ 即有:
合质量流量计所测得的数据ꎬ 上传到上位机进行处
理ꎬ 从而得到钻井液的各项流变性能参数ꎮ 该钻井
２００８年ꎬ ＡＳＡＡＳＥＮ等 [５] 为解决目前钻井液无法

石油钻井中钻井液流变性

石油钻井中钻井液流变性
钻井液流变性是指钻井液流动和变形的性质，这些性质主要通过剪切应力和剪切速率表征。

钻井液流变性与钻井液对井底的冲洗能力、对岩屑的携带和悬浮能力，对功率的传递能力和井壁稳定等直接相关。

1.流态
流体的流态可分为层流、紊流和塞流三种类型。

层流是指流体质点呈层状流动，流动的每一层的流速不等，但都与流动方向平行。

紊流是指流体质点完全呈不规则流动。

在整个流体体积内充满小漩涡，质点的宏观速度基本相同。

塞流是指流体的流动像塞状物一样移动，各质点流速相等。

2.剪切应力
当流体的流态处在层流时，相邻流动层的流速是不等的，因此它们之间存在内摩擦力即剪切力，若将剪切力除以相邻流动层的接触面积。

3.剪切速率
当流体的流态处在层流时，相邻流动层之间的速度差除以它们之间的垂直距离称为剪切速率。

4.牛顿粘度与表现粘度
钻井液的表现粘度随剪切速率变化，所以在评价钻井液性能时，
表观粘度通常指剪切速率为1020s-1时的表观粘度。

5.触变性
一些非牛顿流体在机械作用下变稀或者变稠的性质称为触变性。

石油钻井液流变特性的数值模拟研究

石油钻井液流变特性的数值模拟研究一、引言石油是当今世界最重要的能源之一，而石油勘探开采中使用的钻井液是保证石油勘探开采顺利进行的关键因素之一。

目前，石油勘探开采中使用的钻井液质量越来越高，其中一个重要的目标就是要降低液体的黏度，这样才能保证由于黏度引起的流动阻力小，使得钻井液在井下工作时具有更好的流动性。

因此，本文将从钻井液流变特性的角度出发，通过数值模拟研究探讨如何降低钻井液黏度，提高其流动性。

二、流变学基础2.1 流变学定义流变学是研究物质对应力作用下产生形变的规律和性质的科学，主要关注于物质的形变行为及其中所涉及到的物理量，比如应力、应变、黏度、弹性模量等。

2.2 流变学的基本模型1. 线性模型线性流变学模型假设应力和应变成线性关系，适用于大多数流体的流变性质。

2. 非线性模型非线性模型适用于非牛顿性流体，可以更准确地预测流体的流变特性。

三、石油钻井液流变特性的数值模拟研究3.1 数值模拟方法采用有限元数值模拟方法，通过计算流体的流动速度、应力、应变和粘性等参数，来预测钻井液的流变特性。

同时，还需对其几何形状、物理性质和边界条件等进行仿真。

3.2 流变特性影响因素分析1. 温度温度是影响钻井液黏度最显著的因素之一。

随着温度升高，钻井液的黏度将会减小，而流动性则会增加。

2. 压力增加压力会导致液体黏度的增加。

因此在钻井过程中，如果液体黏度太大，就会对到井底或进行旋转等步骤带来很大的阻力。

3. 构成材料钻井液的构成材料不同，其流变特性也不同。

比如粘土类钻井液的弹性模量更高，而高分子类钻井液的平均黏度较高。

4. 剪切速率当液体施加于固体表面时，其黏度会随着剪切速率的增加而逐渐的下降。

3.3 流变特性的数值模拟结果根据数值模拟可以得到，当加入适量的聚合物或添加剂，可以大量减小钻井液的黏度，达到提高流动性的目的。

四、结论钻井液的黏度对钻井过程的稳定性直接有影响，所以对于提高其流动性具有十分重要的意义。

第六章钻井液的流变性

第六章钻井液的流变性钻井液的流变性是钻井液的一项最基本性能，它是指在外力作用下，钻井液发生流动变形的特性。

该特性通常用钻井液的流变曲线、表观粘度、塑性粘度、动切力、静切力等流变参数来进行描述的。

它在解决1、岩屑携带，保证井底和井眼清洁；2、悬浮岩屑和加重材料；3、保持井眼规则和保障井下安全；4、提高机械钻速等钻井问题时起着十分重要的作用。

另外，钻井液的某些流变参数还直接用于钻井环空水力学的有关计算。

对钻井液流变性的深入研究有利于对油气井钻井液流变参数的优化设计和合理调控。

一、流体流变性的概念1、流体流动的特点流体流动实际上是流体随时间连续变形的过程。

液体的流动变形是因为液体受到剪切作用引起的剪切变形。

既液体在大小相等、方向相反、而作用线相距很近的两个力作用下，液体内部指点发生相对错动。

以河水流动的速度分布为例，可以看到，越靠近河岸，流速越小，河中心处流速最大。

水在管道中流速分布与河水相似，管道中心流速最大，靠近管壁处速度为零。

可以想象，如果把管道内流动的水沿着管道半径的方向由内向外分成若干层，每一层流速是不同的。

如图6 —1所示。

液流中各层的流速不同这个现象，通常用剪切速率（或称速度梯度）这个物理量来描述。

图6-1在圆形管道中水的流速分布a —流速分布示意图b —流速分布曲线2、剪切速率和剪切应力如前所述，液体在管内流动时，在垂直于流速方向上，由内向外流速逐渐减小。

若液体液层之间的距离为dx，各液层的速度差为dv,则垂直于流速方向不同液层流速的变化可以表示为dv/dx，那么dv/dx叫速度梯度即剪切速率。

其物理意义是在垂直于流速方向上，单位距离流速的增量。

物理单位为S1钻井液在循环系统的不同位置剪切速率值如下：1沉砂池：10 —20 S -环形空间：50 —250 S -1钻杆内：100 —1000 S钻头喷嘴处：10 4—105S -1液体流动时表现出的速度梯度，是液体内存在内摩擦作用的结果。

石油钻井液流变学研究

石油钻井液流变学研究石油钻井液是一种用于钻井过程的重要溶液，其性质通常由其流变学特性所决定。

因此，石油钻井液的流变学研究对于钻井工程的进展与开展至关重要。

几十年来，石油钻井液流变学研究已成为了石油工业的一个重要领域，不断推动着石油工业的发展与进步。

石油钻井液的基本组成和类型石油钻井液通常由黏土、钡或铋等化合物的微细颗粒、有机聚合物、钻井液添加剂等材料组成。

根据情况不同，石油钻井液可分为水基钻井液、油基钻井液和气基钻井液三种基本类型。

流变学基本概念流变学是应用力学及物理学原理来研究物质流动、变形和应力的学科。

其重要原理主要是显性粘滞流动：所涉及物质的粘度与所作用的外界力之间的关系式往往包含不同类型的复杂度系数，并在粘度表达式中显示。

石油钻井液的流变学参数石油钻井液的流变学参数主要包括动力粘度、静力粘度、剪切应力、剪切速率、剪切应力指数等。

流变学测试技术流变学测试技术是石油钻井液流变学研究的核心内容之一。

流变性能测试通常由动态和静态两个方面组成。

动态测试指实验过程中材料的变形和应力的变化，剪切速率和剪切应力之间的关系，而静止测试则是通过应用永久型应力来评估材料的应力–应变行为，在每个特定的剪切速率下测试材料的变形。

石油钻井液流变学研究在钻井领域的应用石油钻井液流变学研究在钻井领域有着非常广泛的应用。

首先，流变学参数是评估石油钻井液性能的关键因素，因此在油气开采中广泛运用。

其次，合适的石油钻井液流变学特性能有效帮助泥浆在极端环境下获得最佳钻井效果。

石油钻井液流变学研究的发展趋势石油钻井液流变学研究的发展趋势主要体现在以下几个方面：一是应用流体力学数学模型，对石油钻井液流变学做出更为精准的预测。

二是石油钻井液流变学研究的快速高效化，以及对流变学监测和控制的进一步深入研究。

三是对石油钻井液组成及结构性质的研究，进一步细化液体体系，进一步探索新型钻井液体系的开发创新。

结语通过对石油钻井液流变学的研究，可以有效地优化油气开采过程中钻井泥浆的浆体组成和结构特征，提高钻井泥浆的性能，促进钻井工作效率的提高，这对于石油工业的未来发展具有十分重要的意义。

钻井液综合性能评价实验

三、实验步骤
2．测定钻井液流变性能
（1）测量步骤
②将刚搅拌过的钻井液倒入样品杯刻线处（350ml）并立即放在托盘上。上升托盘使液面恰到外筒刻线处，拧紧托盘手轮。
③、从600rpm、300rpm、200rpm，100rpm、 6rpm、3rpm依次测定
注意换档,并应在指针稳定时读数。
三、实验步骤
2、塑性流体
视粘度：视0.560r0/mi（ n 读数） mP•as 塑性粘度塑： 60r0/mi（ n 读数3） 0r0/mi（ n 读数m）P•as
动切力： 0 0.51130r0/mi读 n 数塑Pa
静切力：初0.51130r0/mi（ n 读数P） a（静置一分钟）终0.51130r0/mi（ n 读数P） a （静置十分钟）
测量步骤
(1) 测定前，标定密度计。将密度计浆杯中盛满水，盖好杯盖，擦净溢出的水，然后将其放在刀架上；
(2) 移动游码至1.0处。这时秤臂应呈水平状态；如不准确应进行调整；
(3) 标定之后将钻井液倒入密度计内，盖好杯盖后擦去溢出的浆液。放置于刀架上并调整游码，使秤臂呈水平状态。读出秤臂上的数值，即钻井液的密度。单位为g/cm3。
三、实验步骤
2．测定钻井液流变性能
（1）测量步骤
①校正旋转粘度计。
打开旋转粘度计的开关，指示灯亮。将调速旋扭钮调到低速档（电机转数为750rpm）。变换变速手把，将转筒转速调至300rpm。用浆杯盛清水进行测试，此时旋转粘度计刻度盘
上的读值应为1毫帕秒（即旋转一格）。若有误差，应进行调整；
一、实验目的
钻井液的基本性能：
密度、流变性
实验目的
（1）了解钻井液常规性能（密度、流变性能）的测试方法。

钻井液的流变性

卡森流体

卡森斜率：
1 2
1 2
12 10
1/2 c
C s tg

1
2

1
2

1
2
8 6 4
170.3s-1
θ
1 002s-1
卡森斜率越高，表示泥浆的剪切稀释作用越好，而值
2 η∞
1
2 0 0.04 0.08 0.12 0.16
·
1 2
等于截距(图5)。
图5 卡森模式图
0 0 p A p 图3中，在ABD线上任何一点F1、F2……与原点O的连线 OF1、OF2……斜率的倒数均表示表观粘度值。剪切速率越高，表观粘度越低。这种表观粘度随剪切速率升高而降低的现象，可称为剪切稀释作用。
泥浆剪切稀释作用的好坏可用动塑比 ( 动切力 / 塑性粘度 ) 来表示，动塑比越大，表示剪切稀释作用越好。加入高分子处理剂的低固相泥浆 ( 特别是加入 XC 生物聚合物 ) ，可使塑性粘度增加慢而动切力增加快，能提高泥浆的动塑比。

粘塑性流体
0 p
与式(2)比较，此式也是直线方程，截距为τ0，而不是τs。即此宾汉方程只能代表流变曲线的层流直线段，而不能代表低剪切速率下的塞流曲线段。粘塑性流变参数有两个，即塑性粘度 ηp，及动切力(或叫屈服值)τ0。
粘塑性流体

仿牛顿粘度表示法，求粘塑流体的表观粘度值：
不同钻井液流型的形成机理分析

对于许多泥浆而言，既存在着粘土颗粒的空间网架，又有线形高聚物或类似的物质，也就是说既存在结构力，又有剪切稀释作用。因此，用卡森流型来反映其流变关系更为合适。由卡森流型关系式(10) 可知，反映该类泥浆粘稠性的流变参数是卡森动切力τc和卡森高剪粘度η∞。