油基钻井液流变参数影响因素探讨

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1、2014年3月西安石油大学学报(自然科学版)Mar．2014第29卷第2期JournalofXianShiyouUniversity(NaturalScienceEdition)Vo1．29No．2文章编号：1673-064X(2014)02-0078-06油基钻井液流变参数影响因素探讨刘扣其，邱正松，曹杰，罗洋(中国石油大学(华东)石油工程学院，山东青岛266580)摘要：测试不同油基钻井液体系不同温度下的流变参数，并对其在不同温度下的流变模式进行拟合。实验结果表明，以5号白油为基础油配制的不

2、同油基钻井液体系在4—65oC内都属于赫巴流变模式。采用正交设计和极差分析的方法研究了钻井液各组分对钻井液赫巴模式3参数的影响程度。结果表明，相对于其他因素，油水比对赫巴模式3参数的影响幅度最大，相同测试温度下，油水比越低，体系的动切力越大，流性指数越小，稠度指数越大。油水比对体系动切力的影响幅度随温度增加而降低，对流性指数的影响幅度随温度升高而增加，而对体系稠度系数的影响随温度升高变化不大。温度越高，钻井液体系的动切力和稠度指数越小。关键词：油基钻井液；赫巴流变模式；流变参数；影响因素中图分类

3、号：TE254文献标识码：A确定钻井液流变模式是对钻井液流变性进行定剂，降滤失剂(沥青类)，有机土，润湿剂，提切剂，白量表征的前提，对于评价处理剂性能、优选钻井水力油(工业级)。参数、研究井内净化和井壁稳定等均具有重要作实验仪器：Fann35六速旋转黏度计(青岛海通用¨。在过去的几十年时间里，众多学者对钻井达)；DC一1006低温恒温槽(上海精密科学仪器有液的流变模式进行了研究，得出了两参数、三参数和限公司)。四参数等多种流变模式，并对所得出的模式进行了实验步骤：①设计(4)正交试验，5因子4分

4、析和评价，但上述文献仅仅是分析了钻井液水平，考虑因子之间的交互作用；②根据设计的正交的流变模式，并没有对影响钻井液流变参数的因素实验配制钻井液体系，测量不同温度下各钻井液体进行分析，且绝大多数文献主要是针对某一特定温系的流变性能。度下的钻井液的流变模式，没有考虑温度对钻井液流变模式的影响，深水钻井过程中，油基钻井液的温2实验结果及分析度波动范围较大，性能会发生变化。了解影响油基钻井液流变参数的因素有利于实时掌握钻井过程中2．1钻井液流变模式的确定钻井液的流变性能，进而能及时调控钻井液体系组以5号

5、白油为基础油配制3种不同油基钻井液分，满足现场钻井需求。本文在分析油基钻井液的体系(密度均为1．5g／cm)，150oC条件下老化16流变模式的基础上，实验考察了钻井液温度和组分h，老化后高速搅拌30min，测试4℃、30℃、50℃、对钻井液流变参数的影响。65cc下的六速黏度计的读数，实验数据见表1。根据表1测量数据，计算不同配方、不同温度、1实验材料、仪器和步骤不同剪切速率下的剪切应力，采用典型的宾汉、幂实验材料：氧化钙，无水氯化钙(分析纯)，乳化律、卡森、赫巴4种流变模式对不同温度下剪切应

6、力收稿日期：2013-09—26基金项目：国家科技重大专项(编号：2011ZX05030—005—07)；教育部创新团队资助项目(编号：IRT1086)作者简介：刘扣其(1989一)，男，在读研究生，主要从事油基钻井液体系研究。E—mail：Liukouqi@126．corn刘扣其等：油基钻井液流变参数影响因素探讨．．——79．．——表1油基钻井液流变数据Tab．1Rheologydataofoil·baseddrillingfluidsystems与剪切速率的关系进行回归，这4种典型流变模式计

7、算公式如表2所示。表2各流变模型计算公式Tab．2Calculationformulasofdifferentrheologicalmodels流变模型名称表达式宾汉模型fTO+叩y幂律模型r=赫巴模型ff"l-n温度／℃卡森模型r=rc+叼?n76655443322l(a】钻井液动切力随温度的变化05O5O505O505采用拟合优度表征这4种流变模式各自的拟合效果，结果如表3所示。表3不同温度下钻井液流变模式分析结果Tab．3A哪lysisresultsofrheologicalmodelso

8、foil-baseddrillingfluidsystemsatdiferenttemperatures温度／℃(b)钻井液流性指数随温度的变化温度／℃表3表明，虽然油基钻井液体系不同，但是具有(c)钻井液稠度指数随温度的变化相同的流变模式，相同温度下，赫巴模式相对其他流图1钻井液流变参数随温度的变化Fig．1Variationofrheologicalparametersof变模式拟合优度最高，油基钻井液体系黏度等参数drillingfluids、vitIIte】mperature会随着温度升