钻井液流变性测定

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1、中国石油大学钻井液工艺原理实验报告实验日期：2011/4/26成绩：班级：学号：姓名：教师：同组者：实验一钻井液流变性测定一.实验目的1.掌握六速旋转粘度计的应用方法。2.掌握如何判断钻井液的流型及对应流变参数的计算方法。3.比较各流变模式与实际流变曲线的吻合程度，弄清各种模式的特点。4.掌握钻井液增粘剂及降粘剂对钻井液流变性的影响。二.实验原理1.旋转粘度计工作原理电动机带动外筒旋转时，通过被测液体作用于内筒上的一个转矩，使与扭簧相连的内筒偏转一个角度。根据牛顿内摩擦定律，一定剪功速率下偏转的

2、角度与液体的粘度成正比。于是，对液体粘度的测量就转换为内筒的角度测量。2.流变曲线类型、意义。流变曲线是指流速梯度和剪切应力的关系曲线。根据曲线的形式，它可以分为牛顿型、塑性流型、假塑性流型和膨胀性流型。为了计算任何剪切速率下的剪切应力，常用的方法是使不同流变模式表示的理想曲线逼近实测流变曲线，这样，只需要确定两个流变参数，就可以绘出泥浆的流变曲线。牛顿模式反映的牛顿液体，其数学表达式为：τ=η·D宾汉模式反映的是塑性液体，其数学表达式为：τ=τ0+ηp·D指数模式反映的是假塑性流体，其数学表达

3、式为：τ=K·Dn或Lgτ=lgK+n·lgD卡森模式反映的是一种理想液体，其数学表达式为：τ1/2=τ1/2c+η1/2∞.D1/2实际流变曲线与那一种流变模式更吻合，就把实际液体看成那种流型的流体。三.实验仪器及药品实验仪器：ZNN-D6型旋转粘度计；高速搅拌器。实验仪器使用要点：1.检查好仪器，要求；①刻度盘对零。若不对零，可松开固定螺钉调零后在拧紧。②检查同心度。高速旋转时，外筒不得有偏摆。③内筒底与杯距不低于1.3cm。2.校正旋转粘度计①倒350m1水于泥浆杯中，置于托盘上，上升托盘

4、，使液面与外筒刻度线对齐，拧紧托盘手轮。②迅速从高速到低速依次测量。待刻度盘读数稳定后，分别记录各转速下的稳定读数￠.要求：Ø600=2.0格,Ø300=1.0格。3.把水换成待测泥浆，重复2.4.继续测量静切力，方法是在600ｒｐｍ下搅1分钟，然后将旋钮转到3ｒｐｍ位置，把电源关上，静等1分钟后启动之，注意读取刻盘的最大值。再重新在600ｒｐｍ下搅1分钟，用同样的方法读取静置10分钟3ｒｐｍ下的最大值。τs=0.5×Ø3Pa.5.实验后，关闭电源，倒出泥浆，洗净内、外筒，擦干装好。注意：停转后

5、，由于静切力作用，刻度盘可能不回零，此时不需要再调零。实验药品：增粘剂KPAM；降粘剂XY-27或SD-202。五.实验步骤1.熟悉旋转粘度计的使用方法。2.检查和校正旋转粘度计。3.测量泥浆在各剪切速率下的剪切应力和1分钟、10分钟的切力（τs1和τs10）。六.实验数据处理剪切速率D与粘度计转速n对应关系：D=1.703×n泥浆剪切应力τ与粘度计读数Ø对应关系：τ=0.511Ø.利用剪切速率D和剪切应力τ画图，判断钻井液流变模式，计算相应的流变参数，了解钻井液增粘剂和降粘剂对钻井液流变模式和

6、流变参数的影响。粘度计转速n（rpm）60030020010063τs1τs10剪切速率D（ｓ－１）1022511340170105基浆1411108653.5776.132剪切应力7.1545.6215.114.0883.0662.555基浆+增粘剂25181512658.17615.33剪切应力12.7759.1987.6656.1323.0662.5551.计算流变参数，确定流变模式：基浆：ηp=Φ600-Φ300=3（mPs）τo=0.511（2Φ300-Φ600）=4.088Pa静切力

7、：τs1=7×0.511=3.577Paτs10=12×0.511=6.132Pa流变曲线如上图，基浆流变模式为宾汉模式基浆+增粘剂：ηp=Φ600-Φ300=7（mPs）τo=0.511（2Φ300-Φ600）=6.132Pa静切力：τs1=16×0.511=8.176Paτs10=30×0.511=15.330Pa流变模式如上图，加入增粘剂的基浆流变模式为宾汉模式2.分析增粘剂对流变模式、流变参数的影响：增粘剂增加了基浆的粘度和切力，没有改变基浆的流变模式（仍然是宾汉模式），但改变了基浆的流

8、变参数，流体流动的最低剪切应力即屈服值基本没有变化，但塑性粘度（流变曲线斜率的倒数）增大了