钻井液的流变性学习教案

1、会计学1第一页，共41页。等流变参数来进行描述的。第1页/共41页第二页，共41页。安全。第2页/共41页第三页，共41页。第3页/共41页第四页，共41页。动画演示动画演示(ynsh)1悬悬碴、护壁碴、护壁动画演示动画演示2提高钻速提高钻速第4页/共41页第五页，共41页。第5页/共41页第六页，共41页。第6页/共41页第七页，共41页。第7页/共41页第八页，共41页。第8页/共41页第九页，共41页。牛顿牛顿(ni dn)方程：方程：式中：单位面积上的内摩擦力，或称为剪切应力，Pa； 剪切速率或流速(li s)梯度，s-1； 牛顿粘度或称为动力粘度，Pas,(1Pas=1000cP=1

2、000mPas)。第9页/共41页第十页，共41页。水10010.10.0101.010,0.1 Pa10100甘油,-1空气1 00010 000图图1 1 典型典型(dinxng)(dinxng)牛顿流体流变图牛顿流体流变图 气体、水、甘油气体、水、甘油、 硅 油、 硅 油 ( u yu)、油、油(除高除高剪切速率下的高剪切速率下的高粘粘 度油外度油外)、低分子化合物溶低分子化合物溶液等均属于牛顿液等均属于牛顿流体。流体。第10页/共41页第十一页，共41页。第11页/共41页第十二页，共41页。s12A1CC2B0图图2 2 塑性塑性(sxng)(sxng)流体流体 理想的宾汉塑理想的宾

3、汉塑性流体，一般性流体，一般是一些含较高是一些含较高固 相 且 颗 粒固 相 且 颗 粒(kl)均匀的悬均匀的悬浮体，如一些浮体，如一些矿浆、油墨、矿浆、油墨、油漆等。油漆等。第12页/共41页第十三页，共41页。ps式中： 静切力， Pa；p 塑性(sxng)粘度，Pas。ssp塑性流体塑性流体(lit)有两个流变参数，即塑性粘度有两个流变参数，即塑性粘度p及静切力及静切力 s表观粘度表观粘度：sppsA第13页/共41页第十四页，共41页。第14页/共41页第十五页，共41页。不流0塞流层流0s紊流12图图3 3 粘塑流体粘塑流体(lit)(lit)流动图流动图 属于粘塑性流体的有泥浆(n

4、jing)、沥青、某些原油、水泥浆(njing)等，粘度高的牛顿流体也表现出粘塑性流体的性质。 第15页/共41页第十六页，共41页。第16页/共41页第十七页，共41页。 p0与式(2)比较，此式也是直线方程，截距为0，而不是s。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(zhn d)p，及动切力(或叫屈服值)0。第17页/共41页第十八页，共41页。00ppA 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

5、称为剪切稀释作用。泥浆(njing)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(njing)(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(njing)的动塑比。第18页/共41页第十九页，共41页。0假塑流体膨胀流体2341图图4 4 幂律流体流变幂律流体流变(li bin)(li bin)曲线曲线 l用高分子处理剂处理的低固相泥浆及聚合物钻井液，也多属于假塑流体，或介于(ji y)宾汉体与假塑体之间。l浓的淀粉糊、一些矿浆、高固相含量的涂料等属于膨胀流体。第19页/共41页第二十页，共4

6、1页。nK式中：K稠度系数，或称为幂律系数，Pasn；n流性指数，或称为幂律指数，无单位。K值是粘度的度量，但不等于粘度值，而粘度越高，K值也越高。在剪切速率一定范围内，n值可当作常数处理。n值是非牛顿性的度量，n值越低或越高曲线也越弯曲，非牛顿性也越强，泥浆n值一般在0.5以下(yxi)为好。上式中，当n1时为膨胀流体。因此，幂律流体又区分为假塑流体与膨胀流体两种，其中最常见的是假塑流体。第20页/共41页第二十一页，共41页。1nnAKK第21页/共41页第二十二页，共41页。第22页/共41页第二十三页，共41页。21212121c式中： 任意(rny)剪切速率或每分钟转数(rpm)下表

7、观粘度， Pas； 剪切速率为无穷大时的表观粘度，Pas； 剪切速率，s-1； 屈服值或卡森动切力，Pa。 c第23页/共41页第二十四页，共41页。21212121tgCs卡森斜率越高，表示卡森斜率越高，表示(biosh)泥浆的泥浆的剪切稀释作用越好，而值剪切稀释作用越好，而值等于截距等于截距(图图5)。 00.040.080.120.1612-170.3s864210-211 002s-11212-11/2c图图5 卡森模式图卡森模式图 l卡森流体的两个主要流变参数是卡森动切力卡森流体的两个主要流变参数是卡森动切力 和极限高剪粘度和极限高剪粘度 。c21第24页/共41页第二十五页，共41

8、页。第25页/共41页第二十六页，共41页。动画演示动画演示(ynsh)3流型形流型形成机理成机理第26页/共41页第二十七页，共41页。第27页/共41页第二十八页，共41页。第28页/共41页第二十九页，共41页。第29页/共41页第三十页，共41页。图图7 漏斗漏斗(ludu)粘度计粘度计第30页/共41页第三十一页，共41页。第31页/共41页第三十二页，共41页。 动力部分双速同步电机、电源 变速部分可变六速（转/分） 6 100 200 300 600 测量部分扭力弹簧、刻度盘与内外(niwi)筒组成测量系统。 图图8 旋转旋转(xunzhun)粘度计粘度计第32页/共41页第三十三页，共41页。局部局部(jb)放大图放大图实物实物(shw)全图全图图图9 旋转粘度计实物与局部放大图旋转粘度计实物与局部放大图第33页/共41页第三十四页，共41页。R2Rr2钢丝或扭力弹簧RR11图图10 旋转粘度计工作旋转粘度计工作(gngzu)原理原理第34页/共41页第三十五页，共41页。第35页/共41页第三十六页，共41页。第36页/共41页第三十七页，共41页。300第37页/共41页第三十八页，共41页。（Pa）n（10min）（）（Pa）30021A300600P)2(511. 0)(511. 0600300300pd3511.