不同因素下钻井液流变特性研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com3卷l期1996年3月石油钻井工程21t，，—、l，／、一不同因素下钻井液流变特性研究，Il—(胜利石诎局钻井研究院油化所)第一作誊篱卉，l985年毕业于西甫石沽学院应用化学系t1-程．搴钻井蕞研究工作．午摘要利用RV20旋转粘度计对不同拈土含量的帖井液的泣变特性进行了研’究．发现随粘土台量增加，其最拟夸的流变蠖武有所变化I对不同剪切时间文温度对钻井液流变特性的影响方面进行了探讨，寻找其所适应的泣变模式．研兜结果对帖井液的漉变控制技术具有指导意义．．主题词苎兰!堂温度塑苎丛专占廿力1前丁／／流变学是研究变形和流动的学科．在钻井过程中，

2、钻井液的流动性直接影响着钻井的全过程，影响着井眼规则和能否在最短的时间内安全完钻．控制好钻井液的沆变特性可以很好解决井眼净化与冲蚀问题、钻屑的悬浮问题、水力学计算问题，井可利用力学关系来评价分析钻井液处理『可题．随着钻井技术的发展，钻井藏流变性能的研究越来越受到钻井界的重枧，因为从钻头水马力的设计、循环压降的计算、压力激动的产生、岩屑的携带和井壁的稳定以及如何有效地发挥钻头水马力，都与钻井液的藏变性能密切相关．通常我们在研究钻井藏的流变特性时，习惯做j击是测量钻井液在地面条件下的剪切流动特性．井通过某些方式用这些地面测量值外推到井下条件，这就需要一种可靠的模式来表述钻井液在井眼内循

3、环期间的流变性是怎样随温度、剪切时间和剪切条件而变化的．我们于g0年代引进了HAAKERV20旋转牯度计，进行了钻井藏流变性方面的探讨．研究了粘土古量，剪切时间、温度等因素对钻井液流变性的髟响，寻控在诸因素髟响下能够袁征钻井藏在井眼内循环的栽变模式．为钻井液的栽变控制技术提供了相应的理论依据．2仪器设备所有试验都是用KkAKERV20旋转粘度计测试的．谖仪器可以测量各种流体的剪切应力随剪切速率、时间爰温度的变化曲线．然后进行回归分析，并优选出最适宜的院变模式．其测量范田为．t温度；一30℃～3oo℃}压力0～l0胁I剪切速率t0．5～10000日1维普资讯http://www.cq

4、vip.com·22产．}．}：不同目素下钻井渣漉变特性斜窆粘度：1～4×10mPa·g．3试验结果与讨论3．1粘土含量对钻井液流变性的影响分别配制粘土古量为3．0．4．56．0％、7．5、9．0的坂土浆，水化2{h后，用R、20粘度计在20℃下分别测其漉变性，测得藏变曲线见圈1．囤1不同拈土音量牯井液井的泣变由城将图】中的各条瘟变衄线加以回归分析，可得蛆下结粜：在常温下，不同牯土台量的基浆与Casson模式的报合性最好，与Bingh蛐模式的担台性也较好，随粘土古量增加．与Bingham模式的拟合速度有所提高，而与Ostwald模式的担台程度降低．可以推断．随粘土古量增加，粘土囊牲

5、浓度增大，颗粒间粘结形成的絮凝罔状结梅增强·结构被切应力拆散后的恢复速度增大，教粘度随剪切速率增加而降低的程度娥少，使钻井藏更趋于塑性巍受．从图1中还可看出，随粘土含量增加，钻井液的粘度和屈服值也相应增加，这是因为随粘土古量增加，单位体积内的粘土囊粒增多，粘土黑粒间的静电作用力和范甚华力增强，颗粒问出现更多的培一面、端一端连接，形成更多的罔絮结梅，从而使悬浮藏的屈服值和粘度均有所增加．维普资讯http://www.cqvip.com革3毫i期1996丰，一石油钻井工程·23s．剪切时间对钻井液流变性影响图2为钻井赦藏变性随时间变化的曲线．测量温度为13c．剪切速率为10Ocs～。钻

6、井藏组分为，7基袋+lCPD+0．3HPAN．(注：CPD为一种探井高温降失水剂)．．1c·0)圜2钻井液流变性蓝时间变化曲线从图2中可以看出，钻井藏具有触变性．将测得的牯度一时闻曲线加￡l回归分析。可知符台Logarithmic模式．在钻井藏体系中。除粘土颗粒闻的静电吸引力和分于阿力而形成的絮凝网状结构外，高景物CPD和HPAN分于链上的吸酣水化基团能将许多牯土颗粒吸酣于高聚物分于链上0】，形成更多的二维和三维网状结构．由于剪切作用，这些网状结构被破坏，因而使钻井藏牯切下降．在剪切相始阶段，钻井赦体系中的网状结构较多．受剪切作用而被搅散的结构也多。从而使钻井藏粘切茂小较快待剪切一

7、定时间后，钻井藏体系内的网状结构被剪切破坏到一定程度，处于搅敬一恢复平衡状态，因此其粘切瞳剪切时间延长而基本不再变化．以上结果说明．钻井液体系具有一定的剪切稀释性．3．3温度对钻井液漉变性影响圈3为钻井藏流变性随温度变化曲线．测量压力为1O唧且．剪切速率为10OO3_。。钻井藏组分为，7基装+1cPD-FO．3“HPAN．国3钻井液瓶变性随置度变化曲城维普资讯http://www.cqvip.com24·严衙新，千同因素下帖井蔽漶变特性研宅从图3中可以看出，随着温度升