微流变学研究钻井液静态黏弹性特征

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1、学兔兔www.xuetutu.com第32卷第1期钻井液与完井液V01．32No．12015年1月DRILLINGFLUID&COMPLET10NFLUIDJan．2015doi：10．3969~．issn．1001—5620．2015．01．002微流变学研究钻井液静态黏弹性特征赵雄虎2，韩教，徐同台(1．中国石油大学(北京)石油工程学院，北京；2．中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室，北京；3．北京石大胡杨石油科技发展有限公司，北京)赵雄虎等．微流变学研究钻井液静态黏弹性特征[J]_钻井液与完井液，2015，32(1)：7-9，

2、13．摘要钻井液在静止时微观结构和性能逐渐变化，通过微流变技术研究了钻井液在静止状态下黏弹性的变化过程。配制了6种不同配方的油基钻井液，在高速搅拌后使用Rheolaser流变仪测试了钻井液的黏弹性变化。实验发现油基钻井液的网络结构是悬浮重晶石的骨架，在高速搅拌后，钻井液的网络结构被打散，在静止时结构开始恢复，损耗因子随着时间延长越来越小，意味着重晶石沉降的速率越来越小；性能不好的钻井液静置一段时间后黏度因子和弛豫时间发生下降，其结构开始失稳，此时可能导致严重的重晶石沉降问题；有机土和提切剂对钻井液的微观结构有明显的加强作用，当这种可以形成结构的

3、材料达到一定浓度后，其结构恢复得更快。微流变学可以在微观角度来描述钻井液的结构变化过程，这对进一步研究和了解钻井液复杂的性能变化有重要的意义。关键词微流变；钻井液；结构恢复；稳定性中图分类号：TE254．3文献标识码：A文章编号：1001—5620(2015)01．0007—030引言找到了宏观流变与微观流变联系的起点。通常来说，以水或油为连续相的钻井液均是黏弹性流体。常规机黏弹性流体的流变行为已经用剪切流变仪进行了械流变仪必须搅动样品以施加应力，这对于结构脆弱广泛的研究[1-21，研究黏弹性流体在静止时微观结构的泡沫流体和凝胶性流体是一种破坏

4、。微流变技术则变化的光散射技术也在不断发展[3-6]o在刚过去的20可以在不接触钻井液的情况下研究钻井液的性能变年里，微流变学一直是流变学研究的热点，最前沿的化。因此用微流变学研究了钻井液的静态黏弹特征。研究人员对流变学表征这一技术也越来越感兴趣。不同于宏观流变学，微流变学从样品的微观结构出发，1钻井液粒子的运动特征通过追踪分散体系中胶体示踪粒子的运动情况来获得体系的黏弹性参数。微流变学的特点在于可以表征极微粒的布朗运动是无序运动，无法追踪其线性距低黏度样品(如聚合物溶液或蛋白质溶液)的黏弹离，只能研究其统计学分布规律，而微流变学中描述性，测量

5、范围和灵敏度远远超过现代最精密的机械流粒子的运动使用均方根位移，即单位时间内粒子运动变仪可达到的范围。微流变技术的一个最重要的优点的面积(MSD)，这样便可以消除粒子移动过程中产是可测量、表征弱结构流体高频率范围或短时间尺度生的不规则性。对于纯黏性非牛顿流体来说，粒子的下的黏弹性。另外，所需的样品量非常少，因此该运动是自由的，均方根位移随着粒子运动时间的增加技术适合于分析珍贵溶液的黏弹性。2007年FelixK．呈直线增加，见图1。而黏弹性非牛顿流体中的粒子Oppong和JohnR．deBruyn对比了微流变学中测量的在运动一段距离后会被大分子

6、骨架阻挡和缠绕，随着笼强度与宏观流变学的屈服应力，发现两者对浓度的时间继续增加，在弛豫时间时突破缠绕进入宏观依赖性是相似的，指出2者可能有更深层的对比关系，溶剂中，继续运动扩大均方根面积，所以均方根位移基金项目：国家重大科学仪器设备开发专项(2012YQ050242)资助。第一作者简介：赵雄虎，教授，1964年生，主要从事钻井液、完井液理论及技术研究，尤其是高温高压钻井液技术和废弃钻井液处理技术研究。地址：北京市昌平区府学路18号石油工程学院；邮政编码102249；电话13701327202；E．mail：epbzxh@cup．edu．cn。学

7、兔兔www.xuetutu.com8流体变化量羹品恢复了明显的结构。3菇淼茬：。样区勋靠黼3种普通油基钻井液配方及性能粒和i黧有明显的结构恢复过程颗量垂酚算羹筹甚茗蔷一半。3。55．。45：．二U／ID22。．0～兰竺l2．5她2．。霎鬻也许这是其钻器攀黧煮晶喜．．．．~r-q／4H曼鬻暑瓣蠢：蠢筹舞麓襄增横向上2只终比配方钻井液高I～州田升嘏驯黏度始。图，对应硎面3是3种不同配方的油基4h时的均比值’又被称为内耗或者阻比值损星(G”)与弹性模量(G，)的尼学兔兔www.xuetutu.com第32卷第1期赵雄虎等：微流变学研究钻井液静态黏弹性

8、特征9速搅拌后，l钻井液(红)的损耗因子随时间增加迅弹性不但是分散体系同时具有黏性和弹性的结果，并速降低，2钻井液、3钻井液的损耗因子始终比1且仅取决