流变参数计算
钻井液常规计算公式
钻井液常用计算一、水力参数计算：(p196-199)1、地面管汇压耗：Psur=C×MW×(Q/100)1.86×C1Psur---地面管汇压耗，Mpa（psi）；C----地面管汇的摩阻系数；MW----井内钻井液密度，g/cm3(ppg);Q----排量，l/s(gal/min);C1----与单位有关的系数，当采用法定法量单位时，C1＝9.818；当采用英制单位时，C1＝1；①钻具内钻井液的平均流速：V1=C2×Q/2.448×d2V1-------钻具内钻井液的平均流速，m/s(ft/s)；Q-------排量，l/s(gal/min);d-------钻具内径，mm(in)；C2------与单位有关的系数。
当采用法定计量单位时，C2＝3117采用英制单位时，C2＝1。
②钻具内钻井液的临界流速V1c=(1.08×PV＋1.08(PV2＋12.34×d2×YP×MW×C3)0.5)/MW×d×C4V1c -------钻具内钻井液的临界流速，m/s(ft/s)；PV----钻井液的塑性粘度，mPa.s(cps);d------钻具内径，mm(in)MW----钻井液密度，g/cm3(ppg);C3、C4------与单位有关的系数。
采用法定计量单位时，C3＝0.006193，C4＝1.078；采用英制单位时，C3＝1、C4＝1。
③如果≤V1c，则流态为层流，钻具内的循环压耗为P p=C5×L×YP/225×d＋C6×V1×L×PV/1500×d2④如果V1>V1c，则流态为紊流，钻具内的循环压耗为P p=0.0000765×PV0.18×MW0.82×Q1.82×L＋C7/d4.82P p---钻具内的循环压耗，Mpa(psi);L----某一相同内径的钻具的长度，m(ft)；V1-------钻具内钻井液的平均流速，m/s(ft/s)；d------钻具内径，mm(in)MW----钻井液密度，g/cm3(ppg);Q-------排量，l/s(gal/min);C3、C6------与单位有关的系数。
流变参数塑形指数计算公式
流变参数塑形指数计算公式流变学是研究物质在外力作用下的变形和流动规律的一门学科，它在化工、材料、食品等领域有着广泛的应用。
其中，流变参数塑性指数是描述物质在外力作用下的变形特性的重要参数之一。
本文将介绍流变参数塑性指数的计算公式及其在实际应用中的意义。
流变参数塑性指数是描述物质在外力作用下的变形特性的一个重要参数，它可以用来评价物质的流变性能。
在实际应用中，塑性指数可以帮助工程师和科研人员了解物质在不同应力下的变形特性，从而指导工程设计和材料选择。
流变参数塑性指数的计算公式如下：\[ N = \frac{\tau_{y}}{K} \]其中，N为塑性指数，τy为屈服应力，K为流变模量。
屈服应力是描述物质在外力作用下开始发生塑性变形的应力值，它是塑性变形发生的临界点。
流变模量是描述物质在外力作用下的变形特性的一个重要参数，它可以反映物质的变形硬度。
流变参数塑性指数的计算公式是通过屈服应力和流变模量的比值来描述物质的塑性变形特性的。
在实际应用中，流变参数塑性指数的计算可以通过实验测试得到。
首先，需要对物质进行流变学实验，通过施加不同的应力，测量物质的变形量和应力值，从而得到物质的屈服应力和流变模量。
然后，将这两个参数代入计算公式中，就可以得到物质的塑性指数。
流变参数塑性指数在实际应用中具有重要的意义。
首先，它可以帮助工程师和科研人员了解物质在不同应力下的变形特性，从而指导工程设计和材料选择。
其次，塑性指数还可以用来评价物质的加工性能和稳定性，对于材料加工和生产具有重要的指导意义。
此外，塑性指数还可以用来评价物质的性能变化和老化情况，对于材料的质量控制和品质评价具有重要的意义。
总之，流变参数塑性指数是描述物质在外力作用下的变形特性的重要参数，它可以通过实验测试得到。
在实际应用中，塑性指数可以帮助工程师和科研人员了解物质的变形特性，指导工程设计和材料选择，评价物质的加工性能和稳定性，评价物质的性能变化和老化情况。
钻井液常规计算公式
钻井液常用计算一、水力参数计算：(p196-199)1、地面管汇压耗：Psur=C×MW×(Q/100)1.86×C1Psur---地面管汇压耗，Mpa（psi）；C----地面管汇的摩阻系数；MW----井内钻井液密度，g/cm3(ppg);Q----排量，l/s(gal/min);C1----与单位有关的系数，当采用法定法量单位时，C1＝9.818；当采用英制单位时，C1＝1；①钻具内钻井液的平均流速：V1=C2×Q/2.448×d2V1-------钻具内钻井液的平均流速，m/s(ft/s)；Q-------排量，l/s(gal/min);d-------钻具内径，mm(in)；C2------与单位有关的系数。
当采用法定计量单位时，C2＝3117采用英制单位时，C2＝1。
②钻具内钻井液的临界流速V1c=(1.08×PV＋1.08(PV2＋12.34×d2×YP×MW×C3)0.5)/MW×d×C4V1c -------钻具内钻井液的临界流速，m/s(ft/s)；PV----钻井液的塑性粘度，mPa.s(cps);d------钻具内径，mm(in)MW----钻井液密度，g/cm3(ppg);C3、C4------与单位有关的系数。
采用法定计量单位时，C3＝0.006193，C4＝1.078；采用英制单位时，C3＝1、C4＝1。
③如果≤V1c，则流态为层流，钻具内的循环压耗为P p=C5×L×YP/225×d＋C6×V1×L×PV/1500×d2④如果V1>V1c，则流态为紊流，钻具内的循环压耗为P p=0.0000765×PV0.18×MW0.82×Q1.82×L＋C7/d4.82P p---钻具内的循环压耗，Mpa(psi);L----某一相同内径的钻具的长度，m(ft)；V1-------钻具内钻井液的平均流速，m/s(ft/s)；d------钻具内径，mm(in)MW----钻井液密度，g/cm3(ppg);Q-------排量，l/s(gal/min);C3、C6------与单位有关的系数。
钻井液流变参数的计算及应用
钻井液流变参数(塑性粘度,动切力,静切力,n,k)的测量与计算钻井液的流变参数与钻井工程有着密切的关系，是钻井液重要性能之一。
因此，在钻井过程中必须对其流变性进行测量和调整，以满足钻井的需要。
钻井液的流变参数主要包括塑性粘度、漏斗粘度、表观粘度、动切力和静切力、流性指数、稠度系数等。
一、旋转粘度计的构造及工作原理旋转粘度计是目前现场中广泛使用的测量钻井液流变性的仪器。
它由电动机、恒速装置、变速装置、测量装置和支架箱体等五部分组成。
恒速装置和变速装置合称旋转部分。
在旋转部件上固定一个能旋转的外筒。
测量装置由测量弹簧、刻度盘和内筒组成。
内筒通过扭簧固定在机体上、扭簧上附有刻度盘，如图4—1所示。
通常将外筒称为转子，内筒称为悬锤。
测定时，内筒和外筒同时浸没在钻井液中，它们是同心圆筒，环隙1mm左右。
当外筒以某一恒速旋转时，它就带动环隙里的钻井液旋转。
由于钻井液的粘滞性，使与扭簧连接在一起的内筒转动一个角度。
根据牛顿内摩擦定律，转动角度的大小与钻井液的粘度成正比，于是，钻井液粘度的测量就转变为内筒转角的测量。
转角的大小可从刻度盘上直接读出，所以这种粘度计又称为直读式旋转粘度计。
转子和悬锤的特定几何结构决定了旋转粘度计转子的剪切速率与其转速之间的关系。
按照范氏仪器公司设计的转子、悬锤组合(两者的间隙为1．17mm)，转子转速与剪切速率的关系为：1 r/min＝1.703s-1（4－1）旋转粘度计的刻度盘读数θ (θ为圆周上的度数，不考虑单位)与剪切应力τ(单位为Pa)成正比。
当设计的扭簧系数为3.87×10-5时，两者之间的关系可表示为：τ＝0.511θ (４-2)旋转粘度计有两速型和多速型两种。
两速型旋转粘度计用600 r／min和300 r／min这两种固定的转速测量钻井液的剪切应力，它们分别相当于1022s-1和511s-1的剪切速率(由式4-1计算而得)。
但是，仅在以上两个剪切速率下测量剪切应力具有一定的局限性，因为所测得的参数不能反映钻井液在环形空间剪切速率范围内的流变性能。
实用钻井液计算公式
石油钻井液计算公式1.粘土量的计算：W土=γ土V泥（γ泥-γ水）/（γ土-γ水）2.水量的计算:Q水= V泥- W土/γ土式中：W土——所需粘土的重量, kgV泥——所需泥浆量，m3;γ水——水的密度kg/ m3 ,γ土——粘土的密度kg/ m3 ,γ泥——泥浆的密kg/ m3 ,Q水——所需水量m33.加重计算:W加=γ加V原（γ重-γ原）/（γ加-γ重）式中：W加——所需加重剂的重量γ原——加重前的泥浆密度γ重——加重后的泥浆密度γ加——加重剂的密度V原——加重前的泥浆体积4.稀释计算Q= V原（γ原-γ稀）γ水/（γ稀-γ水）式中：Q——所需水量V原——原泥浆体积γ原——原泥浆密度γ稀——稀释后的泥浆密度γ水——所加水的密度5.循环周计算T=（V井-V柱）/60Q泵式中：T——泥浆循环一周的时间minV井——井眼容积lV柱——钻柱体积lQ泵——泥浆泵排量，l/s6.泥浆上返速度计算V返=12.7 Q泵/(D井2-D柱2)式中：V返——泥浆上返速度, m/sQ泵——泥浆泵排量l/sD井——井径, cmD柱——钻柱外径, cm7.井漏速度计算V漏=Q漏/t时式中；V漏——漏失速度, m3/hQ漏——在某段时间里的漏失量, m3t时——漏失时间h8.流变参数计算(1) 表观粘度：A V=1/2Ø600 (mpa.s)(2) 塑性粘度: PV= Ø600- Ø300 (mpa.s)(3) 动切力: YP=0.478(Ø300-PV) (pa)(4) 流性指数: n=3.322lg(Ø600/ Ø300)(5)稠度系数: K=0.478 Ø300/(511n) (pa.s n) 9. 油气上窜速度(迟到时间法)的计算V=(H油-H钻头t/t迟)/t静式中：V: 油气上窜速度,m/s;H油:油气层深度,m;H钻头:循环钻井液时钻头所在深度,m;t迟:井深(H钻头)米时的迟到时间,min;t:从开泵循环至见油气显示的时间,min;t静:静止时间,即上次起钻停泵至本次开泵的时间,min。
基于遗传算法的钻井液流变模式参数计算
第１ 期
天 然 气 勘 探 与 开 发
的繁殖、 变异 、 竞争等方法进行 的信息交换优胜劣汰 ， 从 而一步步逼近问题最优解 的一种方 法 Ｊ 。通过模
可随机产生 ， 称为进化第一代。 （ ３ ） 遗传操作
拟 自然进化过程搜索最 优解 的方法可广泛应用于参
数的最优化拟合 。 假设实测数据为（ ｙ ， ， ． ｒ ） ， （ ｙ ： ， ： ） …， （ ， ． 『 ） ，
遗传算法是对群体的反复迭代操作 ， 因此需要建 立一个初始 的迭代群 体 ， 群体 的大小视具体 问题而 定， 对较小 的优化问题可选择 １ ０— ２ ０个个体 ， 而复杂
一
使用 Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ中的 Ｇ Ａ Ｔ Ｏ Ｏ Ｌ 工具箱 进行遗传 算法迭代计算 。Ｇ Ａ Ｔ Ｏ Ｏ Ｌ工具箱中的参数选择为： 以 最小二乘 目 标 函数 （ ６ ） 、 （ ７ ） 、 （ ８ ） 为适应度 函数 ； 各模
其中 ｍ为实测数据个数 。为找到适合的参数使得拟 合 出的模式曲线与实测数据的误差最小 ， 可对三个流
变模式分别构造最ｄ ＂ －乘 目 标 函数 ：
（ １ ） 幂律 模 式 ：
ｋ ， ｎ ） ＝ｌ ∑（ 一 ）
（ ２ ） 宾汉 模式 ：
ｍ ，
（ ６ ）
两个个体的部分结构加 以替换 ， 重组而产生新个体 。 交叉操作一般要求既不要太多地破坏种群 中的优 良 个体模式 ， 又要能够有效地产生一些较好 的新个体模 式 。变异操作的主要 目的是改善算法的局部搜索能 力， 并维持群体的多样性 ， 防止出现早熟现象 。
对优 化 问题解 空 问进行 编 码 ， 也就 是将 解空 间 的
使用（ ２ ） 、 （ ４ ） 、 （ ５ ） 三式分别对聚合物、 聚合醇、 正 电胶和油基 的流变模式进行线性拟合 ， 得到它们相对
第二章 第5节流变性及其调整
按照流体流动时剪切速率与剪切应力之间的关系，流体可以划分为不同的 类型，即所谓流型。除牛顿流型外，根据所测出的流变曲线形状的不同，又可 将非牛顿流体归纳为塑性流型、假塑性流型和膨胀流型。以上四种基本流型的
流变曲线如图所示。符合这四种流型的流体分别叫做牛顿流体、塑性流体、 假塑性流体和膨胀性流体。
性和水化膜）极不均匀引起的。片状的粘土颗粒有两种不同的表面，即带永久负电荷的板 面和既可能带正电荷也可能带负电荷的端面，这样粘土表面在溶液中就可能形成两种不同 的双电层。一般说来，粘土胶体颗粒的相互作用受三种力的支配，即双电层斥力、静电吸 引力和范德华引力。粘土颗粒间净的相互作用力是斥力和吸力的代数和，因此在不同条件 下，会产生以上三种不同的连结方式。
③牛顿内摩擦定律：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 （g）成正比，而与接触面上的压力无关，即 F = m S g 。 ④剪切应力 τ：内摩擦力F除以接触面积S即得液体内的剪切应力τ ，剪切 应力可理解为单位面积上的剪切力，即τ = F/S 。
①曲线过原点 原因：无网架结构；有脆弱不连续的网架结构，一经拆散不易恢复，故 一触即动。
②无直线段：γ ↑，dτ/dγ ↓，即剪切应力与剪切速率之比总是变化的。
（4）假塑性流体的流变模式： = K g n （0<n <1）
又称幂律模式（Power Low Model）。n 为流性指数和K 为稠度系数，是假塑 性流体的两个重要流变参数。
共七十六页
塑性(sùxìng)流体
一、钻井液的基本(jīběn)流型及其特点
（1）塑性流体：如高粘土含量的钻井液、 油漆和高含蜡原油等。 （2）静切应力s ：塑性流体当g = 0时， 0。 也就是说，它不是加很小的剪切应力就 开始流动，而是必须加一定的力才开始 流动，这种使流体开始流动的最低剪切 应 力 （ s） 称 为 静 切 应 力 （ 又 称 静 切 力 、
钻井液常规性能测定及常用钻井液计算公式
钻井液常规性能测定一.密度的测定1、按平安检查表内容检查仪器，确保仪器平安可靠。
2、将钻井液加热到所需温度。
3、在密度计的杯中注满钻井液，盖上杯盖慢慢拧动压紧。
4、用手指压住杯盖小孔，用清水冲洗并擦干样品杯。
5、把密度计的刀口放在底座的刀垫上，移动游码直到平衡，记录读值。
6、将密度计冼净擦干备用。
二.测定马氏漏斗粘度1、按平安检查表内容检查仪器，确保仪器平安可靠。
2、将漏斗悬挂在墙上，且保证垂直；量杯置于漏斗流出管下面。
3、用手指堵住漏斗流出管下口，将搅拌均匀的泥浆倒入漏斗至筛网底；放开手指，同时启动秒表，待泥浆流满量杯到达它的边缘时，按停秒表。
秒表所示时间即为泥浆粘度，单位为s。
4、使用完毕，将仪器洗净擦干。
三.流变的测定〔ZNN-D6六速旋转粘度计〕1、按平安检查表内容检查仪器，确保仪器平安可靠。
2、使用前检查读数指针是否对准刻度盘“0〞位，落下托盘，装配好内、外筒。
3、将搅拌均匀的泥浆倒入样品杯至刻度线、将样品杯置于托盘上，上升托盘使液面至外筒刻度线，拧紧托盘手轮。
4、调整变速手把和转速开关，迅速从高到低进行测量，待刻度盘稳定后，分别读取各转速下刻度盘的偏转格数。
5、测量完毕，落下托盘，卸下外筒，将内、外筒及样品杯洗净擦干。
四.钻井液失水的测定1、按平安检查表内容检查仪器，确保仪器平安可靠。
2、用手指堵住泥浆杯底部小孔，将搅拌均匀的泥浆倒入杯内至刻度线处，按顺序放入“O〞型密封圈、滤纸、杯盖和杯盖卡，将杯盖卡旋转90°并拧紧旋转手柄。
3、将组装好的泥浆杯组件倒置嵌入气源接头并旋转90°；将量筒置于失水仪下方并对准滤液流出孔。
4、调节气源压力至0.7MPa，翻开气源手柄并同时启动秒表，收集滤液于量筒之中。
5、当秒表指示为30min时，将悬于滤液流出孔的液滴收集于量筒之中并移开量筒，此量筒中液体体积即为滤失量。
6、关闭气源手柄，放出泥浆杯中余气；卸下泥浆杯组件，倒去泥浆并洗净擦干。
钻井液流变参数计算方法及现场应用软件开发
钻 井 液流 变 参 数计 算 方法 及 现 场应 用 软 件 开发
张 辉 ， 樊洪海 ， 逢淑君
（ 中国石油大 学＜北 京＞ 石油 工程教 育部 重点实 验 室， 京 １２４ ） 北 ０２ ９ 摘 要 ： 井液流 变模 式 的合理 选择 和流 变参数 的 准确计 算是 钻 井液优 化设 计 的 前提 。针 对 目前 比 钻 较常用的 ４ 种钻井液流变模式， 分析 了流变参数的常规计算方法及回归分析计算流变参数的方法； 利
中图分类号 ： Ｅ ５ 文 献标 识 码 ： 文章 编号 ：Ｏ ４ ７ ６ ２ Ｏ ） ２ Ｏ ７ 一 Ｏ Ｔ ２４ Ｂ １ Ｏ —５ １ （Ｏ ８ Ｏ 一 Ｏ ２ ３
钻 井液是 钻井工 程 的 血液 ， 钻 井 过 程 中 ， 在 钻井 液 的流变性 影响钻 速 、 压 、 量 、 屑 的携 带 与悬 浮 及 固 泵 排 岩 井质量 等 ， 直接关 系到 钻井安 全 和成本 ， 因此 ， 制 钻井 控
一
编制了计算钻井液各种流变模式的流变参数程序 ， 具体 框图如图 １ 所示 。只要输人实际测得的一组参数 ， 程序 会 自动地依次对 四种参数方程 回归计算 ， 并求得各方程 的相关系数 ， 通过比较相关 系数 ， 就能优选出合适的流
变方 程 。
采用实际测量 的泥浆的流变参数作为参照标准 ， 可 比较 各种 流变 模式 的模 拟 效果 。取粘 度 计 的所 有 六 种
用回归分析 的数学方法， ４ 对 种流变模式下流变参数进行 了数据处理并开发 了计算机软件， 通过计算 机软件计算流变参数及其相关 系 ， 出各流变模式的流变曲线， 而实现流变模式优选， 数 输 从 最后应用 Ｄ ０ Ｎ２４井钻 井液数 据进 行 了实例验 证 。 关键词： 钻井液； 流变模式； 流变参数 ； 回归分析 ； 计算软件
钻井液流变参数计算新方法及流变模式优选
钻井液流变参数计算新方法及流变模式优选李琪;王涛;滕藤;李二洋;白磊【摘要】钻井液流变参数的准确计算和流变模式的优选是钻井液优化设计及钻井水力学计算的前提.针对常用的4种流变模式,分析了流变参数的常规算法及回归分析算法;利用0.618法非线性回归分析计算出了幂律模式和赫巴模式的流变参数,分析比较了钻井液流变模式的4种优选方法,得出拟合残差平方和方法为最有效的优选方法;开发了钻井液流变模式优选软件,可输出各流变模式的流变参数及最优流变模式,并结合实测数据进行了实例分析.【期刊名称】《西安石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(030)002【总页数】5页(P84-87,92)【关键词】钻井液;流变模式;流变参数;回归分析;软件开发【作者】李琪;王涛;滕藤;李二洋;白磊【作者单位】西安石油大学石油工程学院,陕西西安710065;西安石油大学石油工程学院,陕西西安710065;西安石油大学石油工程学院,陕西西安710065;西安石油大学石油工程学院,陕西西安710065;长庆油田采油一厂,陕西延安716029【正文语种】中文【中图分类】TE28钻井液是钻井工程的血液，在钻井过程中，钻井液的流变性可影响钻速、泵压、排量、钻井液的当量密度、岩屑的携带与悬浮以及固井质量等，直接关系到钻井安全和成本[1]。
因此，控制钻井液的流变性非常重要。
国内外学者先后提出了多种流变模式来描述钻井液的流变性，如幂律模式、宾汉模式、卡森模式及赫巴模式等。
不同流变模式的提出也带来了一个问题：对于某一给定的钻井液体系和配方，如何选择一种最适合的流变模式来描述其实际流变性。
虽然在常规井眼，钻井液的近似模拟对水力计算不会造成太大误差，但对一些特殊井眼，如小井眼，随着环空间隙的减小，环空压降对流变模式的选择变得相当敏感[2]。
另外，随着工程技术理论实践和计算机技术的发展，高效、科学、安全的钻探必须依托精确的流变参数。
因此，钻井液流变模式的优选及流变参数的计算就显得极为重要，其对评价钻井液性能、优选钻井水力参数及安全钻井等均具有重要意义。
8.流变性参数的测定
(103)
du lg i n lg dr i i 1 i 1 lg K N
N N
(104)
7 非牛顿流体流变性参数的测定
利用广义牛顿内摩擦定律，近似考虑非牛顿流体的切应 力。对于旋转流动而言，其柱坐标下的切应力为：
du u dr r 将圆周速度公式u = rω 代入上式，整理得： d (86) r dr 考虑表观粘度的定义式(1)，流速梯度(或称剪切速率)为： du d r (8于一定的粘度计而言，r1、r2和h为定值，故当测得Ω1、 Ω2和相应的M1、M2后，根据式(100)和式(101)即可计算出ηp 和τ0。
7 非牛顿流体流变性参数的测定
(5) 幂律流体流变性的测定
在旋转粘度计中，幂律流体的流变方程为 n d u K dr 两边取对数，得: du (102) lg n lg lg K dr 以 lg(du/dr) 为横坐标，以 lgτ 为纵坐标时，上式是一直
由于假定了整个间隙的切应力和流速梯度都是常数，表 观粘度的计算会有一定的误差，误差值可根据两个圆筒间隙 的大小进行估算。
7 非牛顿流体流变性参数的测定
(4) 塑性流体流变性的测定 考虑塑性流体的流变方程：
du 0 p dr 此时的流速梯度函数为 0 du f ( ) dr p
根据幂律流体结构流的Q与Δp关系 pR4 4 r0 Q 1 8L p 3 R 考虑到流核半径 2 L 0
r0 p
Q～Δp关系可写成
R 4 Q 8 L p
L 0 8 p 3 R
(81)
分别将Q1、Δp1及Q2、Δp2代入上式，并将两式相减后，得 R 4 Q 2 Q1 ( p 2 p 1 ) 8 L p
钻井液流变参数的计算及应用
钻井液流变参数(塑性粘度,动切力,静切力,n,k)的测量与计算钻井液的流变参数与钻井工程有着密切的关系，是钻井液重要性能之一。
因此，在钻井过程中必须对其流变性进行测量和调整，以满足钻井的需要。
钻井液的流变参数主要包括塑性粘度、漏斗粘度、表观粘度、动切力和静切力、流性指数、稠度系数等。
一、旋转粘度计的构造及工作原理旋转粘度计是目前现场中广泛使用的测量钻井液流变性的仪器。
它由电动机、恒速装置、变速装置、测量装置和支架箱体等五部分组成。
恒速装置和变速装置合称旋转部分。
在旋转部件上固定一个能旋转的外筒。
测量装置由测量弹簧、刻度盘和内筒组成。
内筒通过扭簧固定在机体上、扭簧上附有刻度盘，如图4—1所示。
通常将外筒称为转子，内筒称为悬锤。
测定时，内筒和外筒同时浸没在钻井液中，它们是同心圆筒，环隙1mm左右。
当外筒以某一恒速旋转时，它就带动环隙里的钻井液旋转。
由于钻井液的粘滞性，使与扭簧连接在一起的内筒转动一个角度。
根据牛顿内摩擦定律，转动角度的大小与钻井液的粘度成正比，于是，钻井液粘度的测量就转变为内筒转角的测量。
转角的大小可从刻度盘上直接读出，所以这种粘度计又称为直读式旋转粘度计。
转子和悬锤的特定几何结构决定了旋转粘度计转子的剪切速率与其转速之间的关系。
按照范氏仪器公司设计的转子、悬锤组合(两者的间隙为1．17mm)，转子转速与剪切速率的关系为：1 r/min＝1.703s-1（4－1）旋转粘度计的刻度盘读数θ (θ为圆周上的度数，不考虑单位)与剪切应力τ(单位为Pa)成正比。
当设计的扭簧系数为3.87×10-5时，两者之间的关系可表示为：τ＝0.511θ (４-2)旋转粘度计有两速型和多速型两种。
两速型旋转粘度计用600 r／min和300 r／min这两种固定的转速测量钻井液的剪切应力，它们分别相当于1022s-1和511s-1的剪切速率(由式4-1计算而得)。
但是，仅在以上两个剪切速率下测量剪切应力具有一定的局限性，因为所测得的参数不能反映钻井液在环形空间剪切速率范围内的流变性能。
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
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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
钻井液常规计算公式
钻井液常用计算一、水力参数计算：(p196-199)1、地面管汇压耗：Psur=C×MW×(Q/100)1.86×C1Psur---地面管汇压耗，Mpa（psi）；C----地面管汇的摩阻系数；MW----井内钻井液密度，g/cm3(ppg);Q----排量，l/s(gal/min);C1----与单位有关的系数，当采用法定法量单位时，C1＝9.818；当采用英制单位时，C1＝1；①钻具内钻井液的平均流速：V1=C2×Q/2.448×d2V1-------钻具内钻井液的平均流速，m/s(ft/s)；Q-------排量，l/s(gal/min);d-------钻具内径，mm(in)；C2------与单位有关的系数。
当采用法定计量单位时，C2＝3117采用英制单位时，C2＝1。
②钻具内钻井液的临界流速V1c=(1.08×PV＋1.08(PV2＋12.34×d2×YP×MW×C3)0.5)/MW×d×C4V1c -------钻具内钻井液的临界流速，m/s(ft/s)；PV----钻井液的塑性粘度，mPa.s(cps);d------钻具内径，mm(in)MW----钻井液密度，g/cm3(ppg);C3、C4------与单位有关的系数。
采用法定计量单位时，C3＝0.006193，C4＝1.078；采用英制单位时，C3＝1、C4＝1。
③如果≤V1c，则流态为层流，钻具内的循环压耗为P p=C5×L×YP/225×d＋C6×V1×L×PV/1500×d2④如果V1>V1c，则流态为紊流，钻具内的循环压耗为P p=0.0000765×PV0.18×MW0.82×Q1.82×L＋C7/d4.82P p---钻具内的循环压耗，Mpa(psi);L----某一相同内径的钻具的长度，m(ft)；V1-------钻具内钻井液的平均流速，m/s(ft/s)；d------钻具内径，mm(in)MW----钻井液密度，g/cm3(ppg);Q-------排量，l/s(gal/min);C3、C6------与单位有关的系数。
常用泥浆计算公式
常用泥浆计算公式泥浆计算是钻井工程中的重要环节，用于确定泥浆的密度、流变性质和化学性质等参数，以保证钻井作业的正常进行。
常用的泥浆计算公式主要包括密度计算公式、流变性计算公式和化学性计算公式等。
1.密度计算公式密度是泥浆中固相颗粒与液相介质的重量比，常用公式有：（1）泥浆密度计算公式泥浆密度=(水相比重×水的百分含量+固相比重×固相百分含量)/100（2）离心泥浆密度计算公式密度=(干燥样品的重量-烘箱前重量)/烘箱前体积2.流变性计算公式流变性是泥浆的黏度、剪切力和流变指数等参数，常用公式有：（1）剪切强度计算公式剪切强度=钻柱压力/(2πr)（2）剪切率计算公式剪切率=温力计读数/(1+r/h)×(Δt×指数)3.化学性计算公式化学性质包括泥浆中的盐度、pH值和饱和度等，常用公式有：（1）盐度计算公式（2）pH值计算公式pH = -Log10[H+]，其中H+为氢离子浓度（3）饱和度计算公式饱和度=(回收氡测量电压正弦波幅值×补偿峰-峰值×100)/峰-峰量程mV除了上述常用的泥浆计算公式外，还有一些其他常用的泥浆计算公式，如：（1）流量计算公式流量=π×r²×速度（2）压力计算公式压力=密度×重力加速度×高度（3）绝对黏度计算公式绝对黏度=μ×G/群体流变指数（4）动力黏度计算公式动力黏度=μ×G/干细胞流变指数以上是常用的泥浆计算公式，通过这些公式可以计算各种泥浆参数的数值，并指导钻井作业的实施。
当然，除了公式的应用，还需要结合实际情况和实验数据进行分析和判断，以确保计算结果的准确性和可靠性。
混凝土的流动速率计算公式
混凝土的流动速率计算公式混凝土是建筑工程中常用的一种材料，其流动性能对于工程质量和施工效率有着重要的影响。
因此，对混凝土的流动速率进行准确的计算是非常重要的。
本文将介绍混凝土的流动速率计算公式及其相关知识。
一、混凝土的流动性能。
混凝土的流动性能是指混凝土在施工过程中的流动性能，包括流动性、可塑性和坍落度等指标。
流动性能好的混凝土能够在施工过程中保持良好的流动性，有利于混凝土的浇筑和成型，提高工程质量和施工效率。
二、混凝土的流动速率。
混凝土的流动速率是指混凝土在单位时间内通过管道或其他输送设备的流动速度。
流动速率的大小直接影响着混凝土的施工效率和成型质量。
因此，准确计算混凝土的流动速率是非常重要的。
三、混凝土的流动速率计算公式。
混凝土的流动速率计算公式通常采用流变学原理进行推导，其公式如下：V = k (P^n)。
其中，V表示混凝土的流动速率，k为流动系数，P为混凝土的应力，n为流变指数。
流动系数k是一个与混凝土材料特性相关的常数，通常由实验测定得出。
应力P是混凝土在输送管道内的应力状态，可以通过流变学实验或计算得出。
流变指数n是一个与混凝土流变性能相关的常数，也可以通过实验测定或计算得出。
通过上述公式，可以准确计算出混凝土的流动速率，为工程施工提供重要的参考数据。
四、影响混凝土流动速率的因素。
混凝土的流动速率受到多种因素的影响，主要包括混凝土的配合比、水灰比、粘度和温度等因素。
1. 配合比，混凝土的配合比直接影响着混凝土的流动性能，合理的配合比可以提高混凝土的流动速率。
2. 水灰比，水灰比是混凝土中水泥和砂的比例，水灰比越大，混凝土的流动速率越高。
3. 粘度，混凝土的粘度是指混凝土的内部摩擦阻力，粘度越小，混凝土的流动速率越大。
4. 温度，温度对混凝土的流动速率有着重要的影响，一般来说，温度越高，混凝土的流动速率越大。
五、混凝土流动速率的应用。
混凝土的流动速率是工程施工中的重要参数，它直接影响着混凝土的浇筑和成型质量。
流变参数[精华]
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流变参数
功能与说明:
流变参数的控制对于钻井液工作是一个非常重要的工作。
此程序对于我国现场常用流变仪(仪器常数为 1.078, ｒ=n*1.703,τ=θ*0.511 (n 为转/分,θ为应力读数)测定结果进行流变参数计算。
对于仪器常数不同的流变仪, 请将程序中的有关常数进行改正。
此程序将利用二点法计算宾汉、幂律、卡森流体的流变参数, 可计算其中之一, 也可计算其全部。
在计算宾汉、卡森流体时, 同时给出动塑比和剪切稀释常数, 供钻井液工作者考察钻井液的携屑能力。
基本公式 宾汉流体
γηττb b +=067.1 (1)
b
b
D ητ=
(2)
幂律流体
n C K γτ)/(= (3)
)8772.01(133.81
n n C -= (4)
卡森流体
21
212121
033.1γηττ⨯+=b c (5)
2))(1(Im 21
c c ητ+= (6)
屈服幂律流体
n C K γττ)/(3=- (7)
参数：
γ 剪切速率， s -1
；
η b 宾汉塑性粘度，Pa.s ；
ηc 卡森塑性粘度，Pa.s ；
τ 剪切应力，Pa ；
τb 宾汉屈服值，Pa ；
τ
c
卡森屈服值，Pa ；
τ3 三转下剪切应力，Pa ；
C 与仪器有关的常数；
D 动塑比，s -1；
Im 剪切稀释常数，s -1；
K 稠度系数，Pa.s n ；
N 流型指数。
泥浆常用计算公式
钻井液常用计算公式一、钻井液流变参数计算公式：
PV=θ600-θ300，mPa﹒s，
YP=2θ300-θ600, Pa，
AV=1/2θ600, mPa﹒s，
式中：P V—塑性粘度，mPa﹒s，
YP—动切力，Pa，
A V—表观粘度，mPa﹒s，
θ600—600r/min读值，
θ300—300r/min读值，
二、井眼容积的计算理论公式：
式中D——井径，m
H——井深，m
三、钻柱外环形容积的计算公式：
式中V——环形容积，m3；
D——井眼直径，cm；
d——钻柱外径，cm；
H——井深，m。
四、泵排量的计算公式：
Q＝nK
式中Q——钻井泵排量，L/s；
n——冲数，冲／min；
K——排量系数，各类泵K值可查表。
五、循环周的计算公式：
式中V＝V井＋V地－V柱；
T——钻井液循环一周所需时间，min；
V井——是井眼容积，L；
V柱——钻柱体积，L；
Q——泵排量，L/s；
V地——地面循环钻井液容积，L。
六、加重计算
公式：
式中W加——加重剂量，t；
V加——加重钻井液体积，m3；
V原——原钻井液体积，m3；
ρ重——加重剂的密度，g/cm3；
ρ加——加重钻井液密度，g/cm3；
ρ原——原钻井液密度，g/cm3。