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： 2015.03.23 成绩：

班 级： 石工12-1 学号 姓名： 教师： 范鹏

同组者：

实验一 钻井液流变模式确定实验

一.实验目的

1. 掌握六速旋转粘度计的使用方法。

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NaCl 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，一定剪切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。

流变曲线是指剪切速率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=τ0 +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 Lg τ=lgK + n ·lgD

卡森模式反映的是一种理想液体，其数学表达式为：

2

121212

1

.D c

∞

+=ηττ

实际流变曲线与哪一种流变模式更吻合，就把实际液体看成哪种流型的流体。

三、实验仪器及药品

1．仪器

ZNN-D6型旋转粘度计、高速搅拌器；

2. 药品

350ml水、500ml泥浆、NaCl。

四．仪器使用要点

1.检查好仪器，要求；

①粘度计刻度盘是否对零。若不对零，可松开固定螺钉调零后再拧紧。

②检查粘度计的同心度。高速旋转时，外筒不得有偏摆。

③检查高速搅拌机的搅拌轴是否偏摆。若偏摆，则停止使用。

2.校正旋转粘度计

①倒350ml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。

②迅速从高速到低速依次测量。待刻度盘读数（基本）稳定后，分别记录各转速下的读数Ø.

要求：Ø 600=2.0格,Ø 300=1.0格。

五.实验步骤

1.熟悉旋转粘度计的使用方法。

2.检查和校正旋转粘度计。

3.测量泥浆加入NaCl前后在各剪切速率下的剪切应力。

将待测泥浆高速搅拌10min后，把水换成待测泥浆，按四-2的方法操作，分别记录各转速下的读数。

泥浆剪切应力τ与粘度计读数Ø对应关系：τ=0.511 Ø，单位：Pa。

4. 实验后，关闭电源，倒出泥浆，洗净内、外筒，擦干装好。

注意：停转后，由于静切力作用，刻度盘可能不回零，此时不需要再调零。

六．实验数据处理

剪切速率D 与粘度计转速n 对应关系：D=1.703×n 钻井液剪切应力τ与粘度计读数对应关系：τ=0.511 Ø.

计算钻井液的流变参数、绘制流变曲线并确定泥浆的流变模式，了解钻井液NaCl 对钻井液流变模式和流变参数的影响。

1 计算钻井液的流变参数

表6-1数据处理表 项目

Φ600

Φ300

Φ200

Φ100

Φ6

Φ3

基浆 19 11 8 6 2 1 基浆+增粘剂NaCl

（1%） 27

20

17

15

11

10

剪切速率D/1

s - 1022 511 340.6 170.3 10.22 5.11

(基浆)剪切应力

τ/Pa

9.709 5.621 4.088 3.066 1.022 0.511

(基浆+增粘剂)剪切应力τ/Pa

13.80 10.22 8.69 7.67 5.62 5.11

以第一组数据为例：

剪切应力τ与粘度计读数对应关系：τ=0.511 Ø.

a 709.9190.511Φ6000.511

600P =⨯=⨯=τ 剪切速率值剪切速率D 与粘度计转速n 对应关系：D=1.703×n

s /1022600703.1D 600=⨯=

同理可得其他各组数据，如表6-1所示。

2 绘制流变曲线并确定泥浆的流变模式

结论：由图可以看出，该流变曲线与宾汉模式流变曲线相符较好，可确定该泥浆流变模式应为宾汉模式。

增粘剂增加了基浆的粘度和切力，没有改变基浆的流变模式（仍然是宾汉模式），但改变了基浆的流变参数。

七实验总结

在六速旋转粘度计测泥浆的流变曲线实验中，我掌握六速旋转粘度计的使用方法，通过做流变曲线图以宾汉模式、指数模式及卡森模式比较，得出该曲线符合宾汉流体流变曲线，同时也加深了对宾汉模式、指数模式及卡森模式的理解。最后谢谢老师的耐心指导！