泡沫钻井流体动切力和塑性粘度的温度压力关系

将粘土+处理剂总量与清水质量比分别为7.5%,9.0%,12.0%的钻井液在1200 r/min转速下搅拌5小时,制得初始密度为0.60,0.75,0.90 g/cm3,干度为37.75%,30.23%,18.92%,出液时间＞4 h,半衰期＞8 h的3种泡沫钻井液.给出了基本配方.用Fann50改进型流变仪在温度60℃,90℃,120℃,压力1.034,2.069,3.103,4.137,5.516 MPa,转速6,100,200,300,600 r/min条件下测定了3种泡沫钻井液的剪切应力.将每一温度压力组合下的剪切应力/剪切速率值按4种不同的流变模式进行线性化处理和回归分析,确定宾汉模式最适合这3种泡沫钻井液,相关系数最高(分别为0.8429,0.8382和0.8400).用钻井液常规方法计算3种泡沫钻井液在每一温度压力组合下的动切力τ0和塑性粘度ηp各45个值,讨论了τ0和ηp随密度、温度、压力的变化及其微观机理.将3种泡沫钻井液的τ0和ηp的多个温度压力关系式进行回归分析,得到相关系数最高(0.934～0.994)、形式不同的3组数学模型,每一组模型形式相同而常数值不同.表3参3.

旋转粘度计动切力测算值误差原因的分析

旋转粘度计目前广泛用于对地质岩心钻探泥浆流变性能的测定,其对泥浆动切力τ_d进行测算的结果存在一定的误差。本文从3个方面分析研究误差产生的原因,包括测试过程中的机械摩擦阻力和流态变化的影响、计算公式建立方法不当的影响等。运用定量观测统计、定性理论探讨和严格数学推导等方法进行研究分析,可以看出,对动切力测算值以及传统的计算公式应予以必要的修正。

泥浆的动塑比与其剪切稀释能力的关系──就“泥浆的动切力、塑性粘度、动塑比与剪切稀释作用的关系”（《西部探矿工程》1994年第1期）一文所持观点与鲁凡同志商榷

针对泥浆的动切力、塑性粘度、动塑比与剪切稀释作用的关系进行了分析，并对鲁凡论文中所持观点提出了不同看法，最后认为用动塑比来评价泥浆的剪切稀释能力是比较切合实际的。

泥浆的动切力、塑性粘度、动塑比与剪切稀释作用的关系

泥浆的动切力、塑性粘度、动塑比与剪切稀释作用的关系鲁凡（中南工业大学）在有的文献中，甚至教科书中，说动塑比表示泥浆的剪切稀释能力。这种说法欠妥。现证明如下：设有两种泥浆：甲种泥浆的动切力为τｄ１塑性粘度为ηｐ１动塑比为乙种泥浆的动切力为τｄ２＝τｄ１...

动切力为负值的启示及分析

一、引言泥浆工作人员测量流变性时,有时出现动切力τ_0为负值,其值相当于度盘偏转0.5～1格。这种现象多见于低固相泥浆及无粘土相冲洗液流变性测量。例如,某冲洗液Φ_(300)=7.5,Φ_(600)=15.5,按公式τ_0=C(2Φ_(300)-Φ_(600))计算,则τ_0=-0.5C(C为换τ算系数);另一种冲洗液Φ_(300)=6,Φ_(600)=13,则τ_0=C(2Φ_(200)-Φ_(600))=-C。究其原因,目前有三种分析(参见图1):

从相同的表观粘度出发比较泥浆的剪切稀释能力

对两种泥浆的剪切稀释能力究竟应该怎样比较，笔者提出了自己的看法，认为从相同的流速梯度出发比较两种泥浆的剪切稀释能力是没有可比性的。应从相同表观粘度出发进行比较、并且通过讨论证明了泥浆的剪切稀释能力与动切力、塑性粘度，流速梯度三者都有关系，而与动塑比不存在必然的关系。

赫-巴流体同心环空流动的数值模拟

运用fluent软件在三维笛卡尔直角坐标系下建立同心环空流动的物理模型。分别对同心环空圆管中赫-巴流体层流和紊流流动进行数值模拟。得到流体在出口处以及流场内部的速度等值图。通过改变流变指数和动切力,进而分析各流场中速度的变化规律,速度大小以及速度分布情况,并将其进行比较分析。计算结果很好的反映出了赫-巴流体同心环空流动的基本特征。

新拌固化淤泥的流动性和黏滞性试验研究

固化方法是当前处理大规模疏浚淤泥的重要方法,固化淤泥的流动性直接关系到能否进行大规模流动化浇筑施工,分别采用截锥圆模和旋转黏度计研究了两种淤泥和新搅拌固化淤泥的流动性和黏滞性。初始含水率对淤泥的流动性影响显著,并存在临界含水率w’≈2.0w_(L),高于此含水率时,流动性快速增大。淤泥固化后,流动性降低,水泥添加量越高,新拌固化淤泥流动性越小,且主要发生在水泥添加量ac≤50 kg/m^(3)。初始含水率对新拌固化淤泥流动性的影响也存在临界含水率w’_(s),w’_(s)和水泥添加量有关,当a_(c)=50 kg/m^(3),w’_(s)≈2.8w_(L),此时新拌固化淤泥的流动性约为未固化淤泥的2/3。黏滞性试验表明:含水率w>12.0w_(L),淤泥为牛顿流体;2.0w_(L)≤w≤12w_(L),为宾汉姆流体;w<2.0w_(L),为带屈服值的伪塑性流体。当淤泥的初始含水率w>2.8w_(L)时,新拌固化淤泥为宾汉姆流体;当w<2.8w_(L)时,新拌固化淤泥近似为带屈服值的幂律流体。新拌固化淤泥的黏滞系数μ和动切力τ_(0)都大于原泥的,且都随初始含水率增大而减小。水泥添加量对对黏滞系数的影响主要发生在ac≤50 kg/m^(3)。当淤泥或者固化淤泥满足宾汉姆流体方程时,根据浅水方程推导了屈服应力和流动度之间的关系。

一种油基钻井液提切剂的研制及评价

油基钻井液是大多数水平井、页岩气井等复杂井钻井过程中常用的钻井液体系,而钻井液切力不足则会严重影响其流变性、沉降稳定性、井下携岩效果等,易出现钻井液流变调控难、起下钻受阻等问题。本文采用脂肪酸、有机胺、多元醇、催化剂和酯类研制了一种油基提切剂GV-11,并对其进行了红外光谱表征,评价了该提切剂在油基钻井液中的流变参数、抗温性、不同油水比和不同基础油的适应性。结果表明:提切剂GV-11能有效提高钻井液动切力和动塑比,对表观粘度、塑性粘度影响较小,抗温达180℃;受油水比影响较小,当油水比为90∶10时,体系仍具有较好的动塑比和切力;且对基础油的适用性较广,在0#柴油、3#白油、5#白油基钻井液中均具有良好的表观粘度和动切力,提切效果好。其良好的提切效果,为解决页岩气井、长水平井钻井过程中油基钻井液切力不足,流变参数难调控等问题提供了技术保障。

聚丙烯酰胺改善流态固化处理效果的试验研究

为研究聚丙烯酰胺(PAM)对流态固化土的改善作用,针对长江中下游河漫区广泛分布的软土,研究了PAM掺量、液固比、灰土比对流态固化土的影响,结果表明:PAM可以快速降低含水泥流态固化土的流动度、提高黏滞性,减缓水泥土前期的固化速度,且可用净流动度定量描述PAM对流态固化土流动性的改善效果。由此得出,不同初始液固比的流态水泥土在添加一定比例的PAM后其净流动度降低比例处于相同水平;针对液固比为70%~80%的软土,PAM掺量建议控制在0.02%~0.03%,使得流动度满足回填要求,现场施工效果较佳;同时PAM有效地提高了施工流程的自由度;在此基础上,获得了该土体动切力和流动度的关系,可以较好地拟合实测数据。

复合地层中顶管施工注浆浆液改良试验研究

基于昆明市水体置换通道提升改造工程,针对上软下硬的复合地层中顶管注浆减阻施工时顶力及注浆量异常波动且不可控的问题,结合工程现场施工要求,采用室内试验的方法配制出适用于上软下硬复合地层中顶管施工要求的泥浆,分析提高泥浆黏度等流变性能参数对无水砂层中泥浆成套的影响。研究表明:在工程施工允许范围内提升泥浆的黏度等流变性能参数,能够有效地提升无水砂层地区顶管施工泥浆的护壁减阻效果。

气制油合成基钻井液流变性能影响评价

针对气制油合成基钻井液体系流变性的调控问题,研究了对其流变性影响的因素。实验结果表明:乳化剂应适量,不足或过量都会对体系流变性产生一定影响;有机土、增粘提切剂、油水比和温度是合成基钻井液流变性的主要影响因素。为了获得合适的流变性,一定要控制好有机土的加量,对于未加重体系,有机土加量可适当提高3%～4%(w);而对于加重体系,有机土加量应控制在1.5%～3%(w);随着合成基钻井液中含水量的增加,体系塑性粘度和动切力明显增大。增粘提切剂和温度对合成基钻井液粘切都有很大影响,增粘提切剂的加量应控制在1%以下,高温时可适当加入抗温剂。

高渗透水泥浆高温高压流变性研究

随着油气开采难度的增大,对固井质量和固井水泥浆添加剂的要求越来越高,需要研制开发出新型高渗透水泥浆体系。借助美国产Fann50流变仪,研究了温度和压力对高渗透水泥浆流变性的影响,并与常规水泥浆进行了对比。分析结果表明,一定压力下,高渗透水泥浆的动切力、表观粘度随温度的升高而逐渐降低,流性指数减小;一定温度下,压力对高渗透水泥浆体系流变参数的影响不如温度明显。高渗透水泥浆比常规水泥浆体系具有更好的热稳定性。运用宾汉、幂律、卡森、赫切尔巴尔克莱(H B)、带剪切稀释系数等5种模式对实验数据进行了拟合分析,结果表明,H B模式是描述高渗透水泥浆高温高压流变性的最佳模式。

一种深水用白油基恒流变钻井液体系的建立与评价

主要针对深海钻井作业设计了一种白油基恒流变钻井液。我们主要通过添加有机土和高分子聚合物来达到钻井液恒流变的目的。还评价了有机土的种类与含量、高分子聚合物的含量、油水比和钻井液密度对白油基钻井液流变性(动切力YP)的影响。

顶管工程润滑泥浆性质研究

顶管机在顶进过程中受到管节与土之间的摩擦力,泥浆性质直接影响管节表面的摩擦力。本文通过调整泥浆液中膨润土及增稠剂的掺量,采用流变仪分析计算了宾汉方程与幂律方程的4个参数及漏斗粘度。结果表明:当膨润土的掺量在8%~12%时,泥浆的流变性能较为适合;膨润土和CMC含量增加,泥浆变浓稠内摩擦增大,易形成网状结构,因此动切力增大,尤其当膨润土和CMC掺量在较高水平时,这一现象更为显著;流性指数随膨润土含量增高而降低;稠度系数会随膨润土含量提升而增大;膨润土及CMC掺量增加会使漏斗粘度上升。

恒流变合成基钻井液关键机理研究

以FLAT-PRO恒流变体系核心处理剂流型调节剂酰胺化二聚酸衍生物和有机蒙脱土为研究对象,通过宏观、微观和流变分析相结合,深入研究了恒流变合成基钻井液的恒流变性机理。控温流变实验和静置实验表明,低温下,油相体积压缩,有机土在油中的分散性变差,体系黏度切力大幅提高。随着温度升高,油相体积膨胀,有机土扩散性增强,体系黏度切力减小。加入流型调节剂后,钻井液的黏度切力随温度变化减缓,表现出了恒流变特性。显微镜观察,X射线衍射分析、扫描电镜观察结果表明,流型调节剂分子可以插入有机蒙脱土层间,扩大层间距并促进其片层在油中高度分散。最终在钻井液体系中由高度分散的有机土片层、流型调节剂分子和乳液滴共同构成了具备温度响应性的致密网络结构。流型调节剂分子链随温度升高而舒展,导致与2℃相比,体系黏度切力在65℃下增幅更大,从而使流变性在2~65℃范围内随温度变化更加平缓,形成恒流变性能。

聚合物类钻井液用处理剂的性能研究与对比

聚合物类钻井液处理剂由于具有诸多优良性能而一直被广泛的使用着。但对其作用规律还没有充分的研究,为此文中对多种常用的聚合物类钻井液用处理剂进行了综合的系统性研究,主要从温度和盐类对其性能的影响着手进行试验,将其滤失量和流变性数据进行归纳对比,找出它们在钻井液中的作用规律,这些规律对今后聚合物类钻井液处理剂的开发及在现场的合理高效使用具有重要的指导作用。

卡森模式流变参数的合理表达及公式推导分析

钻井液卡森模式中流变参数ηc^(1/2)、τc^(1/2)的计算公式在各类资料中不尽相同,给卡森模式的推广应用带来困扰。现从卡森模式的两个基本经验公式出发对流变参数ηc^(1/2)、τc^(1/2)进行推导,对比分析并找出公式差异的原因:除个别因采用基本经验公式的细微差异造成不同外,其余均为使用单位的不统一和^(1/2)次方共同作用的结果。其中,流变参数τc^(1/2)因基本经验公式差异而得出两种不同表达,进一步将两种τc^(1/2)用于24种钻井液不同速梯下的切力推算,并与实测钻井液切力数据进行精度对比分析,评估更为合理的经验公式。根据验算结果并参照常用钻井液单位习惯,推荐卡森模式流变参数的合理表达为:ηc^(1/2)=1.195(θ600^(1/2)-θ100^(1/2)),mPa·S;τc^(1/2)=0.493[(6θ100)^(1/2)-θ600^(1/2)],Pa。结尾对卡森模式应用于钻井液流变学的优势特点及下部需要深入研究的方向进行了展望。

川渝地区固井顶替效率影响因素分析

固井顶替效率是影响固井质量的重要因素,已有的研究成果主要基于两相流,对川渝地区高压气井的适应性需要进一步验证。基于此,采用固井顶替模拟软件,分析套管居中度、环空返速、钻井液动切力、前置液浆柱结构4种主要因素对顶替效率的影响。结果表明:为保证95%以上的固井顶替效率,套管平均居中度不应低于60%;套管居中度为50%时,环空返速不应低于1.2 m·s^(-1),套管居中度为60%时,环空返速不应低于1.0 m·s^(-1);钻井液动切力不应超过8 Pa;采用冲洗型隔离液+后冲洗液的前置液浆柱结构有利于提高顶替效率,有助于改善界面冲刷效果。

钻进松散易溶蚀地层用泥浆的初步研究

为了研究出适合钻进松散易溶蚀地层用的泥浆,在基浆中添加GTQ、Na Cl、KHm对其进行改性,并采用正交实验的方法研究这三种添加剂的加量对泥浆的失水量、胶体率、动切力以及动塑比的影响。实验结果表明:最佳的添加剂加量组合为GTQ、Na Cl、KHm的加量分别为0.15%、10%、1.5%。