钻井液马氏漏斗黏度与表观黏度的关系

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1、学兔兔www.xuetutu.com第29卷第1期钻井液与完井液Vl01．29No．12012年1月DRILLINGFLUID&COMPLETIONFLUIDJan．2012【理论研究与应用技术】钻井液马氏漏斗黏度与表观黏度的关系杨莉，李家学，刘会锋(1．西南石油大学石油工程学院，成都；2．中国石油塔里木油田公司油气工程研究院，新疆库尔勒)杨莉等．钻井液马氏漏斗黏度与表观黏度的关系[J]．钻井液与完井液，2012，29(1)：12—14．摘要马氏漏斗黏度和表观黏度在钻井流体性能表征上均有其重要作用，但对于它们的相互关系目前尚

2、未有明确的结论。为此，基于漏斗黏度测定原理，探讨钻井流体在漏斗中流出的全过程，建立马氏漏斗黏度和表观黏度之间的关系式，采用室内配制钻井流体的测定结果，证实所建关系式的可靠性。结果表明，钻井流体的漏斗黏度反映了随漏斗剪切速率变化的表观黏度；当已知钻井流体的马氏漏斗黏度时。可用漏斗黏度与表观黏度的关系式估算其表观黏度，计算结果可靠，为钻井流体表观黏度和漏斗黏度的应用提供了方便。关键词漏斗黏度；表观黏度；关系式；钻井液；流动性中图分类号：TE254．1文献标识码：A文章编号：1001．5620(2012)01—0012030引言度

3、依赖于钻井液体系。刘崇建与刘孝良等人【7应用非牛顿流体力学等相关知识，采用理论推导方法，马氏漏斗黏度由于使用方便和结果直观，在油建立了漏斗黏度和表观黏度之间的联系，利用该式气田钻井现场应用非常广泛[1-31o但随着旋转黏度可由漏斗黏度计算出宾汉流体、幂律流体的流变参计的发展与运用，钻井液流动性能评价开始采用另数。在此研究基础上，从漏斗黏度测定的物理过程一个重要参数——表观黏度。马氏漏斗黏度与表观出发，揭示了漏斗黏度与表观黏度之间的物理和数黏度有着不同的物理意义，其测定值和测定过程也值关系。各不相同，但2个参数从不同角度反映了

4、钻井流体的流动性能，因而2者之间可能存在某种关系，这漏斗黏度的物理意义引起了一些钻井液研究人员的关注。为此，采用理论推导和实验验证的方法，研究了漏斗黏度和表观测定黏度的漏斗是由一个倒置的圆椎体连接一黏度之间的关系，旨在揭示2者之间的物理和数值个直径很小的喷嘴组合而成的，图1为API标准规关系，为表观黏度和漏斗黏度的应用提供方便。定的马氏漏斗结构及几何参数。Pitt[4-5]最早开始了钻井液马氏漏斗黏度和表观黏度的关系研究，他通过丙三醇、HEC、XC等溶液体系的漏斗黏度和表观黏度研究，提出了表观黏度与漏斗黏度t以及溶液密度P之

5、间的数值关系式(t-25)，该式使用很方便，但该式没有揭示出两者之间的物理关系，且计算值与实测钻井液黏度值误差较大。此后，业金权等人【6】通过实验方法测定了一系列钻井液的漏斗黏度和表观黏度的数值，使用曲线拟合的方法给出了2者之间的数值计算模型，但曲线拟合中的参数与计算结果的精确程图1马氏漏斗结构及尺寸特征第一作者简介：杨莉，现在主要从事油田工作液实验研究与管理工作。地址：成都市新都区新都大道8号；邮政编码610500；电话13558821357；E-mail：ylswpu@126．corn。学兔兔www.xuetutu.co

6、m第29卷第1期杨莉等：钻井液马氏漏斗黏度与表观黏度的关系l3漏斗黏度的测定是在漏斗中装人规定体积的钻另有：井液，打开漏斗喷嘴，记录流出一定体积(通常为=kt一∈(9)1L)钻井流体的时间。漏斗黏度是一个时间的概念，将式(9)代人式(7)与式(3)，可得到流体其单位为秒，是表征流体综合流动性的一个参数。在漏斗中流动的剪切速率为：通过漏斗中钻井液的流动特性研究发现，钻井液的4u4~／2gh(10)：一：——流动是在由自重产生的变水头下流动，其流动特性ddt4k、可用微积分方法分析。式(10)是漏斗黏度为t的流体在漏斗中流动在如

7、图1所示的容器截面上建立如图所示的计的剪切速率表达式。从中可以看出，在一定漏斗黏算体系，在某一高度h处，其液面面积为：度值下(t一定)，流体出流过程中的剪切速率正比r1：兀，：兀tg0(1)液面高度的二分之一次方，即漏斗黏度反映流体从式中，为液面面积，m；为高h处液面半径，m；高度变化到高度过程中的剪切速率下流体的为漏斗半锥角。表观黏度。在时间内，从容器中流出了dQ的钻井流体，液面下降了，则有：2漏斗黏度和表观黏度的关系dQ=A(h)dh=7thtgOdh(2)根据以上分析，清水和钻井流体的漏斗黏度分由变水头出流问题可知：别

8、为t与，即钻井流体通过漏斗的时间为清水通=qo42gh(3)过漏斗的时间t和因钻井流体黏度引起的流动阻力dQ=UAodt=~Ao42ghdt(4)增加的部分时间，即tv=t广。通过Pitt根据漏斗由式(2)与式(4)可得：形状提出的模拟计算公式[4可知：rthtgOdh=√2df(5)tv