钻井液流变性ppt课件.ppt

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1、第三章钻井液的流变性Chapter3TheRheologyofDrillingFluids重点：1.流变性概念、钻井液流变模型、流变性计算2.流变参数及实际调整3.流变性与钻井关系11第一节钻井液的流动类型和基本概念1.流动类型塞流PlugFlow层流LaminarFlow紊流TurbulentFlow21塞流层流紊流稳定流动类型的变化塞流：流体象塞子一样流动，流速为常数。层流：流体分层运动。任意流层与相邻流层方向相同，流速不同。紊流：流体内形成无数小旋涡。任一定点的流速，其大小、方向都在进行着不规则的、连续的变化。312.基本概念剪切速率Shea

2、rRate统一名称：速梯、剪率、切变率。常用符号：γ、D、dv/dx、dv/dr定义：γ=dv/dr=垂直于流动方向上单位距离内的流速增量。意义：dv/dr增大，液流各层间的速度变化大；反之则小。单位：γ=速度/距离=cm/s/cm=1/s=s-1钻井液循环系统中各部位剪切速率范围为:沉砂罐处：10~20s-1环形空间：50~250s-1钻杆内部：100~1000s-1钻头水眼：1000~7000s-141剪切应力ShearStress统一名称：剪应力、切应力。常用符号：τ定义：τ=F/A=液层单位面积上的剪切力。意义：τ越大，液流各层所受的作用力

3、越大；反之，越小。单位：τ=F/A=dyn/cm2；Pa。1Pa=10dyn/cm251流变曲线ConsistencyCurve定义：速梯与切应力关系曲线。表示方法：三种表示法。000ττγγγ；Q；V；nτ；P；P；流变曲线表示法61粘度Viscosity统一名称：有效粘度、视粘度。常用符号：η定义：η=τ/γ=单位剪切速率的剪切应力。单位：η=τ/γ=dyn/cm2/s-1=dyn.s/cm2=泊1泊=100mPa.s=100cp=1dyn.s/cm271漏斗粘度FunnelViscosity定义：定体积泄流时间。单位：秒；s。类型：

4、马氏漏斗粘度MarshFunnelViscosity定义：1500ml流出946ml的时间。标准：清水测量值：26±0.5s中国漏斗粘度定义：700ml流出500ml的时间。标准：清水测量值：15±0.5s漏斗粘度计示意图81第二节基本流型及其分析一、流体分类根据“τ-γ”关系，将流体分为：钻井液大多属塑性或假塑性流型91二、流体分析基本假设：连续介质均质性不可压缩性层流1011、牛顿内摩擦定律与牛顿流体牛顿内摩擦定律τ=F/A=η(dv/dr)η—表征流体粘性的比例系数，简称牛顿粘度。F—内摩擦力。牛顿流体流变性符合牛顿内摩擦定律的流

5、体。类型举例：水、甘油、单相液体等。流变曲线：通过原点的直线。特点：η=τ/γ=C（常数）1112.非牛顿流体塑性流体PlasticFluids数学模型：τ-τ0=ηpγ流变曲线：有截距的直线。流变参数：τ0——动切应力YieldStress统一名称：屈服值、屈服点。定义：流体开始呈现层流流动时所需要的剪切应力。常用符号：τ0；YP单位：dyn/cm2、Pa几何意义：直线截距的切应力值。γττ0τs0真实泥浆塑性体流型图121ηp——塑性粘度PlasticViscosity定义：产生单位剪切速率所需要的剪切应力。常用的其它符号：ηs、PV单位：公制

6、：dyn.s/cm2、泊、厘泊。国际：Pa.s、mPa.s模式讨论τ-τ0=ηpγ或者η=ηp+τ0/γγ0，ττ0能够反映多数钻井液具有内部结构情况。γ，η能够反映多数钻井液的剪切稀释性。γ，ηηp能够反映出钻井液的极限粘度。低剪切速率下：τ实>τ宾表明模型拟合实际曲线有较大偏差.131真实泥浆与不同流型的比较r0真实泥浆与不同流型的比较141假塑性流体PseudoplasticFluids流变模式：τ=Kγn流变曲线：过原点凸向切应力轴的曲线。为什么过原点？曲线无直线段？原因：随γ增大，体系中形状不规则的粒子沿流动方向转向和

7、变形，流动阻力减小。151流变参数：K——稠度系数意义：反映流体的粘滞性。越大，流体越难流动。单位：dyn.sn/cm2n——流型指数意义：偏离牛顿流体的程度。模式讨论τ=Kγn或者η=Kγn-1γ0，τ0不符合大多数钻井液具有屈服应力的特点。γ，η能够反映钻井液的剪切稀释性。γ，η0无极限粘度，不符合钻井液情况。τ0r161卡森流体流变模型：τ1/2=τc1/2+η1/2γ1/2流变曲线：γ1/2-τ1/2作图，为一条直线。γ-τ作图，为直线与曲线之和。模式讨论τ1/2=τc1/2+η1/2γ1/2γ0，ττc能够反

8、映多数钻井液具有内部结构情况。γ，η能够反映多数钻井液的剪切稀释性。γ，ηη能够反映出钻井液