鉆井液流變模式的確定

1、中國石油大學(xué)（鉆進(jìn)液工藝原理）實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)日期：x 成績：班級：x學(xué)號:x姓名:x教師：x同組者x實(shí)驗(yàn)一鉆井液流變模式確定實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .掌握六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)的應(yīng)用方法。2 .掌握如何判斷鉆井液的流型及對應(yīng)流變參數(shù)的計(jì)算方法。3 .比較各流變模式與實(shí)際流變曲線的吻合程度，弄清各種模式的特點(diǎn)4 .掌握鉆井液增粘劑及降粘劑對鉆井液流變性的影響。二.實(shí)驗(yàn)原理1 .旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)工作原理電動機(jī)帶動外筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過被測液體作用于內(nèi)筒上的一個(gè)轉(zhuǎn)矩，使與扭簧 相連的內(nèi)筒偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度。根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律，一定剪功速率下偏轉(zhuǎn)的角度與 液體的粘度成正比。于是，對液體粘度的測量就轉(zhuǎn)換為內(nèi)筒的角度測量。2 .流變曲線類

2、型、意義。流變曲線是指流速梯度和剪切應(yīng)力的關(guān)系曲線。根據(jù)曲線的形式，它可以分 為牛頓型、塑性流型、假塑性流型和膨脹性流型。為了計(jì)算任何剪切速率下的剪 切應(yīng)力，常用的方法是使不同流變模式表示的理想曲線逼近實(shí)測流變曲線，這樣,只需要確定兩個(gè)流變參數(shù)，就可以繪出鉆井液的流變曲線。牛頓模式反映的牛頓液體，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：t = rD賓漢模式反映的是塑性液體，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：指數(shù)模式反映的是假塑性流體，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：T = KXDn卡森模式反映的是一種理想液體，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：實(shí)際流變曲線與那一種流變模式更吻合，就把實(shí)際液體看成那種流型的流 體。三、實(shí)驗(yàn)儀器及藥品實(shí)驗(yàn)儀器：ZNN-D矍旋轉(zhuǎn)粘度；高速攪

3、拌器。實(shí)驗(yàn)藥品：增粘劑KPAM降粘劑XY-2減SD-202四儀器使用要點(diǎn)1. 檢查好儀器，要求；刻度盤對零。若不對零，可松開固定螺釘調(diào)零后在擰緊。檢查同心度。高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，外筒不得有偏擺。內(nèi)筒底與杯距不低于1.3cm。2. 校正旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)倒350m休于鉆井液杯中，置于托盤上，上升托盤，使液面與外筒刻度線對齊，擰緊托盤手輪。迅速從高速到低速依次測量。待刻度盤讀數(shù)穩(wěn)定后，分別記錄各轉(zhuǎn)速下的 穩(wěn)定讀數(shù)0.要求： ? 600=2.0 格 ,? 300=1.0 格。3. 把水換成待測鉆井液，重復(fù)2。4. 在鉆井液中加入增粘劑攪拌10min,重復(fù)2。5. 在加入增粘劑的鉆井液中加入降粘劑攪拌10min,重復(fù)

4、2。6. 實(shí)驗(yàn)后，關(guān)閉電源，倒出鉆井液，洗凈內(nèi)、外筒，擦干裝好。注意：停轉(zhuǎn)后，由于靜切力作用，刻度盤可能不回零，此時(shí)不需要再調(diào)零。五 . 實(shí)驗(yàn)步驟1. 熟悉旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)的使用方法。2. 檢查和校正旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)。3. 測量鉆井液在各剪率下的剪切應(yīng)力。六.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理剪切速率 叫粘度計(jì)轉(zhuǎn)速n對應(yīng)關(guān)系：D=1.703X n鉆井液剪切應(yīng)力 與砧度計(jì)讀數(shù)對應(yīng)關(guān)系：r =0.511?.利用剪切速率D和嵬切應(yīng)力 畫圖，判斷鉆井液流變模式，計(jì)算相應(yīng)的流變 參數(shù)，了解鉆井液增粘劑和降粘劑對鉆井液流變模式和流變參數(shù)的影響。實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄見下表，表表一鉆井液流變曲線測定原始數(shù)據(jù)匯總表項(xiàng)目60030020010063r

5、 s1/Par s2/Pa基漿13976447X0.51112X0.511基漿+增粘劑3022201612934X0.51150X0.511由D=1.703Xn以及r =0.511帶入表一數(shù)據(jù)，處理表一得到表二如下表二鉆井液流變曲線測定原始數(shù)據(jù)處理?:總表項(xiàng)目1021.8510.9340.6170.310.2185.109rs1/Par s2/Pa基漿6.6434.5993.5773.0662.0442.0443.5776.132基漿+增粘齊J 15.3311.24210.228.1766.1324.59917.37425.55、計(jì)算“基漿”和“基漿+增粘劑”的不同流變模式參數(shù)以備畫圖(1)牛

6、頓模式”t = rD。%。1 1其=彳0砂0 =彳 X 13 = 6.5(mPa -s)11“蹣=5黑30= 15(mPar)ii對應(yīng)曲線方程為：T# = 6.5D震(2)賓漢模式T0 ,4pi = T0+npDI。= O.511(203oo 8的)t0 = 0,511(2% - 9S00) = 0.511(2 X 9 -13) = 2.555(MPa) = 2555(mPa) st0 , = 2% - 06M = 0511(2 X 22- 30)= 7454(MPa)=7154(阿 彷 二*一/ 13-9 = 4(陽Pt)p3I 二%-%廣 30- 22 二8Hpeis) 如對應(yīng)曲線方程為：

7、ts=2555140Sl=71N+S9幕律模式K ,nt = KX1Fr rrnl 600 n = 33221g-_ OSHSgQQK =511口基=33221g- = 3.3221g= 0.5310.511%皿 0.511X95113sir=0168240030= 3.3 221g= 3.3221g= 0447一善即力22511nO.5116300 0.511X22 -=0.690對應(yīng)曲線方程為:卡森模式Pc,Tl/i=T(?l/2 + rij/2DVi日郎癡-隔y(。叫,嬴一%FM = (L195 佩-廂獷=(1.195(加- 6)2 = 1909 觸 a s)q其二493 Q。%。- v

8、t)/ = (0.493(v16X6 - V13)a = 1393S(MPa) Er=13935 (mPa)口喇=(“95(%-瓦甘=(1.195(標(biāo)-阿廣3崢西 $)工,=(。493(曲弧- M就=(0493x6x 22-30)2 = 4,5374(MPa)=4S37,4(inPa)對應(yīng)曲線方程為：t/= 1393M1909啊的均產(chǎn)=4537/+ 3.116胸山、對各個(gè)方程曲線畫圖，完成對比，確定基漿和處理后泥漿流變模式 首先將基漿實(shí)測曲線和計(jì)算所得的4條理論曲線繪于同一坐標(biāo)系內(nèi)氣=6.5DTfl = 2555+4D15 = 0,1682X00St產(chǎn) 1393Ml909咿可得下圖圖1圖i基漿

9、流變模式確定圖然后將基漿+增粘劑實(shí)測曲線和計(jì)算所得的4條理論曲線繪于同一坐標(biāo)系內(nèi),L恥二 15Dt緯二 7154+冊收0.69XD.2二4537/ + 3.116 啊?墟-20002004006008001000 1200剪切速率D圖可得下圖圖2-一基漿+增粘劑牛頓模式賓漢模式吊律模式1卡森模式圖2基3+ +增粘劑流變模式確定圖觀察圖1圖2課容易觀察得，基漿滿足賓漢模式，基漿 +增粘劑同樣滿足賓 漢模式。以下將采用方差分析法進(jìn)行準(zhǔn)確識別(1)對基漿曲線進(jìn)行方差分析計(jì)算理論曲線上的各數(shù)據(jù)點(diǎn)值，以備方差分析使用，數(shù)據(jù)匯總?cè)缦乱姳砣砣?基漿流變曲線方差分析數(shù)據(jù)匯總表項(xiàng)目1021.8510.9340

10、.6170.310.2185.109基漿MmPa664345993577306620442044牛頓模式r /mPa6641.73320.852213.91106.9566.41733.2085賓漢模式r /mPa6642.24598.6P 3917.43236.22595.872575.44嘉律模式r /mPa6664.994612.673719.192573.96577.829399.901卡森模式r /mPa6641.54700.413947.453064.751742.741636.41對以上數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，計(jì)算各個(gè)曲線與實(shí)測曲線的方差，可得結(jié)果見表 四表叫鉆井液;笠曲線測定原始數(shù)才

11、否處理匯總表項(xiàng)目1021.8510.9340.6170.310.2185.109與實(shí)際數(shù)據(jù)方差基漿MmPaF 6643459935773066204420440牛頓粳式r /mPa1 6641.73320.852213.91106.9566.41733.20853909.437888賓漢模式r /mP1 6642.24598.63917.413236.22595.872575.44P 855.4694188：累律模式r /mPa16664.994612.673719.192573.96577.829399.9012261.794603-三森模式 /mPe1 6641.54700.413947.

12、453064.751742.741636.41635.9269666由表四數(shù)據(jù)可知，卡森模式理論曲線與實(shí)測曲線方差為635.9,最小，所以基漿流變模式為卡森模式。(2)對基漿+增粘劑曲線進(jìn)行方差分析計(jì)算理論曲線上的各數(shù)據(jù)點(diǎn)值，以備方差分析使用，數(shù)據(jù)匯總?cè)缦乱姳砦?表五鉆井液流變曲線測定原始數(shù)據(jù)處理匯總表項(xiàng)目1021.8510.9340.6170.310.2185.109基漿+增粘劑r /mPa153301124210220817661324599牛頓模式r /mPa153277663.551092554.5153.2776.635賓漢模式r /mPa 15328.411241.29878.8:

13、8516.47235.747194.87累律模式r /mPa15276.911206.69348.946858.0719501430.46卡森模式r /mPa15323.111504.69987.68171.475329.425090.85 1對以上數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，計(jì)算各個(gè)曲線與實(shí)測曲線的方差，可得結(jié)果見表八表六鉆井液流變曲線測定原始數(shù)據(jù)處理匯總表項(xiàng)目1021.8510.9340.6170.310.2185.109與實(shí)際數(shù)據(jù)方差基漿+增粘劑忑/mPa1533011242102208176613245990牛頓模式r /mPa153277663.551092554.5153.2776.6351

14、1257.27552賓漢模式r /mPa 115328.411241.2P 9878.88516.47235.747194.872861.659494累律，英式r /mPa15276.911206.69348.946858.0719501430.465479.825417卡森模式r /mPa15323.111504.69987.68171.475329.425090.851004.543269由表六數(shù)據(jù)可知，卡森模式理論曲線與實(shí)測曲線方差為1004.54,最小，所以基漿+增粘劑流變模式為卡森模式。三、鉆井液增粘劑對鉆井液流變模式和流變參數(shù)的影響1、由此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，增粘劑對流變模式?jīng)]有造成影響

15、，添加處理劑前后 流變模式?jīng)]有變化。2、添加增粘劑對流變參數(shù)有很大影響，流變參數(shù)化對比列舉如下：1 1“其二彳0砂0 = J X 13 = 6.5(mPa -s)1 1柳廣0制=-X30= 15(mPa*s)t0 = 0.511(217-%) = 0.511(2 X 9T3)= 25 *(MPa) = 2555(砒) a“口 二龜他一%加二 13一9 二4(加2口.。嘰=2即 - %。= 0-511(2 X 22 - 30) = 7454(MPa = 7154(mPa)Q= 8硼一 %/ 3。一 22 二 8(用Pa s)p翱%g13ng = 33221g 產(chǎn)=33221g y = 03310,511%?？?0.511X9sir5113-=01682fl0030n 室玷=3.322lg 著=3,3221g = 0.4