用于评价深水条件下钻井液流变特性的FannIX77全自动流变仪

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1、石油仪器2011年第25卷第1期PETt／OLEUMINSTRUMENTS·仪器设备·用于评价深水条件下钻井液流变特性的FannlX77全自动流变仪王楠李怀科田荣剑魏红梅李松(中海油田服务股份有限公司油田化学事业部技术发展中心河北燕郊)摘要：通过对深水钴并过程中钻井液面临的挑战和现有钻井液流变仪的分析，指出目前钴井液流变性测试仪器对评价深水性能存在的不足，重点介绍了用于评价深水条件下钻井液流变特性的新仪器——FannIx77全自动钻井液流变仪，详细阐述了该仪器的结构原理、组成、特点、技术指标及操作模式等。该仪器模拟温度范围在一10℃3l6℃之间、最高压力可达30000psi，不

2、仅适用于高温高压井的评价测定，尤其对深水作业时钻井液性能的评价更显示其独有的优势。文章以比重为1．2SG的水基钻井液和合成基钻井液体系为研究对象，介绍了该流_变仪在深水钻井液流变实验中的应用。关键词：深水钻井；FannlX77全自动流变仪；低温高压；应用中图法分类号：TE254．1文献标识码：B文章编号：1004—9134(2011)01—0049．020引言1FannlX77全自动钻井液流变仪_2J1．1测量原理与浅水作业相比，深水钻井时低温对钻井液的流FanlX77型全自动钻井液流变仪采用同轴圆筒测变性影响很大，特别是动切力和低剪切速率下的粘度量系统，与ZNN一6型六速旋转

3、粘度计的测量原理相难以控制，使得井控难度加大等一系列问题已成为深似，当外简以某一速度旋转时，它将带动内外筒间隙里水钻井技术所面临的巨大挑战。同时，较高的上覆海的钻井液旋转。由于泥浆具有粘滞性，在内筒产生旋水静液柱压力也是深水钻井面临的一大挑战，钻井液转扭矩使与弹簧连接的内筒转动一定角度。根据牛顿在高压条件下体积减小，密度增大，流变性也会发生变内摩擦定律，流体粘度与转动角度成正比，因此，钻井化⋯。液粘度的测量就转化为内筒转角的测量。不同的是，目前，室内和现场用于评价钻井液流变特性的流FanlX77型全自动钻井液流变仪采用特殊的磁敏传感变仪较多，但都存在一定的局限性。比如：广泛应用

4、器测量扭矩组合的磁转角来实现数据的采集，大大提的ZNN一6型六速旋转粘度计只适用于室温常压条件高了数据的精确性。图l为系统组成图，图2为测试下流变性的测定；OFiTe900流变仪可以测定室温到高体的分解图。温下钻井液的流变性，但该仪器不能加压，无法满足高压钻井的评价要求；Fann50高温高压流变仪可用于测定高温高压条件下钻井液的流变参数，满足高温高压井钻井的需求，但无法实现低温条件钻井液流变性的测定。可见，现有的钻井液流变仪只能适用于特定的实验条件，不能完全涵盖钻井中面临的各种温度和压图1系统组成图力条件。因此，开发适用于模拟深水钻井条件下测定1．2仪器特点和主要技术指标钻井液

5、流变特性的新型流变仪，利用其开展深水钻井1．2．1仪器特点液体系研究，优选适用于深水钻井的钻井液体系对解1)低温功能决深水钻井作业意义重大。使用外接冷凝装置，通过向测试体和加热套之间第一作者简介：王楠，男，1984年生，助理工程师，2008年毕业于西南石油大学油田应用化学专业，现在中海油田服务股份有限公司从事油田化学方面的研究。邮编：065201石油仪器·50·PETROLEUMINSTRUMENTS2011年02月图2测试体分解图图3手动模式操作界面的间隙均匀喷射毛细管状的冷凝液，并由加热套底部软件会自动按照测试序列进行实验并将测试结果保存返回冷凝装置。整个冷凝过程在密闭空间

6、内进行，确在指定目录中。实验开始后，仪器自动在300转下升保温度不随时间波动或者波动小(±0．5~C)。该装置(降)温和加(减)压，待达到设定温度±2~C和设定压力能够模拟深水钻井中的低温条件，增强实验的真实性±200psi范围时，仪器会自动开始测试，每一步序列和数据的可靠性。在同一转速下测试两次。操作者可以提前结束或跳过2)高压功能某一步测试，也可以停止全部测试。同时实时观察仪实验压力由气动的液压泵提供，通过液压泵活塞器自动运行曲线和结果曲线。向密封的测试体泵入液压油，使其与测试体中的钻井液液面直接接触实现加压，泵压由SMC电控阀控制，确保了很小的压力波动(±200psi)。

7、压力释放通过耐高压的气动阀来实现，具有很高的安全性。3)安全保障一旦实验过程中出现异常情况，按下仪器右上角的红色紧急按钮，仪器会自动关闭，确保人员和设备安全。4)仪器采用台式一体化设计，不仅适用于室内使用，同时也能在现场使用。图4自动模式测试界面1．2．2主要技术指标①工作温度范围：一10~C～316~C；2应用实例②最高工作压力：30000psi(1psi：6．895kPa)；室内测定密度为1．2g／cm的四种水基钻井液体③粘度测量范围：0～360cp(1cp=1mPa·S)；系(PEC、