钻井液流变模式的确定

1、中国石油大学（钻进液工艺原理）实验报告实验日期： x 成绩： 班级： x学号： x姓名： x教师：x同组者： x 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

2、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，就可以绘出钻井液的流变曲线。牛顿模式反映的牛顿液体，其数学表达式为： t宾汉模式反映的是塑性液体，其数学表达式为： 指数模式反映的是假塑性流体，其数学表达式为： 卡森模式反映的是一种理想液体，其数学表达式为： 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

3、；高速搅拌器。 实验药品：增粘剂KPAM；降粘剂XY-27或SD-202。 四仪器使用要点 1.检查好仪器，要求； 刻度盘对零。若不对零，可松开固定螺钉调零后在拧紧。 检查同心度。高速旋转时，外筒不得有偏摆。 内筒底与杯距不低于1.3cm。 2.校正旋转粘度计 倒350m1水于钻井液杯中，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。 迅速从高速到低速依次测量。待刻度盘读数稳定后，分别记录各转速下的稳定读数. 要求： 600=2.0格, 300=1.0格。 3.把水换成待测钻井液，重复2。 4.在钻井液中加入增粘剂搅拌10min，重复2。 5.在加入增粘剂的钻井液中加入降粘剂搅拌

4、10min，重复2。 6.实验后，关闭电源，倒出钻井液，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。 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.测量钻井液在各剪率下的剪切应力。 六实验数据处理 剪切速率D与粘度计转速n对应关系：D=1.703n 钻井液剪切应力t与粘度计读数对应关系：t=0.511. 利用剪切速率D和剪切应力t画图，判断钻井液流变模式，计算相应的流变参数，了解钻井液增粘剂和降粘剂对钻井液流变模式和流变参数的影响。 实验原始数据记录见下表，表一由D=1.703n 以及=0.511 带入表一数据，

5、处理表一得到表二如下。一、计算“基浆”和“基浆增粘剂”的不同流变模式参数以备画图(1)牛顿模式对应曲线方程为：(2)宾汉模式0 ，p对应曲线方程为：(3)幂律模式 K ,n对应曲线方程为：(4)卡森模式c，对应曲线方程为：二、对各个方程曲线画图，完成对比，确定基浆和处理后泥浆流变模式首先将基浆实测曲线和计算所得的4条理论曲线绘于同一坐标系内可得下图图1图1 基浆流变模式确定图然后将基浆+增粘剂实测曲线和计算所得的4条理论曲线绘于同一坐标系内，可得下图图2图2 基浆+增粘剂流变模式确定图观察图1图2课容易观察得，基浆满足宾汉模式，基浆+增粘剂同样满足宾汉模式。以下将采用方差分析法进行准确识别(1

6、)对基浆曲线进行方差分析计算理论曲线上的各数据点值，以备方差分析使用，数据汇总如下见表三对以上数据进行方差分析，计算各个曲线与实测曲线的方差，可得结果见表四 由表四数据可知，卡森模式理论曲线与实测曲线方差为635.9，最小，所以基浆流变模式为卡森模式。(2)对基浆+增粘剂曲线进行方差分析计算理论曲线上的各数据点值，以备方差分析使用，数据汇总如下见表五 对以上数据进行方差分析，计算各个曲线与实测曲线的方差，可得结果见表六 由表六数据可知，卡森模式理论曲线与实测曲线方差为1004.54，最小，所以基浆+增粘剂流变模式为卡森模式。三、钻井液增粘剂对钻井液流变模式和流变参数的影响1、由此实验现象可知，增粘剂对流