钻井液流变模式的确定

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1、中国石油大学（钻进液工艺原理）实验报告实验日期：x成绩：班级：x学号：x姓名：x教师：x同组者：x实验一钻井液流变模式确定实验一.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.

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，就可以绘出钻井液的流变曲线。牛顿模式反映的牛顿液体，其数学表达式为：t宾汉模式反映的是塑性液体，其数学表达式为：指数模式反映的是假塑性流体，其数学表达式为：卡森模式反映的是一种理想液体，其数学表达式为：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；高速

3、搅拌器。实验药品：增粘剂KPAM；降粘剂XY-27或SD-202。四．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水于钻井液杯中，置于托盘上，上升托盘，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.把水换成待测钻井液，重复2。4.在钻井液中加入增粘剂搅拌10min，重复2。5.在加入增粘剂的钻井液中加入降粘剂

4、搅拌10min，重复2。6.实验后，关闭电源，倒出钻井液，洗净内、外筒，擦干装好。注意：停转后，由于静切力作用，刻度盘可能不回零，此时不需要再调零。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.测量钻井液在各剪率下的剪切应力。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钻井液剪切应力t与粘度计读数对应关系：tτ=0.511Ø.利用剪切速率D和剪切应力t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流变参数的影响。实验原始数据记录见下表，表一由D=1.703×n以及τ=0.511Φ带

5、入表一数据，处理表一得到表二如下。一、计算“基浆”和“基浆＋增粘剂”的不同流变模式参数以备画图(1)牛顿模式η对应曲线方程为：(2)宾汉模式τ0，ηp对应曲线方程为：(3)幂律模式K,n对应曲线方程为：(4)卡森模式τc，η∞对应曲线方程为：二、对各个方程曲线画图，完成对比，确定基浆和处理后泥浆流变模式首先将基浆实测曲线和计算所得的4条理论曲线绘于同一坐标系内可得下图图1图1基浆流变模式确定图然后将基浆+增粘剂实测曲线和计算所得的4条理论曲线绘于同一坐标系内，可得下图图2图2基浆+增粘剂流变模式确定图观察图1图2课容易观察得，基浆满足宾汉模式，基浆+增粘剂同样满足宾汉模式

6、。以下将采用方差分析法进行准确识别(1)对基浆曲线进行方差分析计算理论曲线上的各数据点值，以备方差分析使用，数据汇总如下见表三对以上数据进行方差分析，计算各个曲线与实测曲线的方差，可得结果见表四由表四数据可知，卡森模式理论曲线与实测曲线方差为635.9，最小，所以基浆流变模式为卡森模式。(2)对基浆+增粘剂曲线进行方差分析计算理论曲线上的各数据点值，以备方差分析使用，数据汇总如下见表五对以上数据进行方差分析，计算各个曲线与实测曲线的方差，可得结果见表六由表六数据可知，卡森模式理论曲线与实测曲线方差为1004.54，最小，所以基浆+增粘剂流变模式为卡森模式。三、钻井液增粘剂

7、对钻井液流变模式和流变参数的影响1、由此实验现象可知，增粘剂对流变模式没有造成影响，添加处理剂前后流变模式没有变化。2、添加增粘剂对流变参数有很大影响，流变参数化对比列举如下：观察可知，加入增粘剂后，各项流变参数数值都有大幅提升,与黏度相关参数大幅提升。