应用马氏漏斗测定钻井液流变参数

马氏漏斗通常仅仅能表征钻井液的平均黏度,无法表征钻井液的其他流变参数。为此,基于马氏漏斗测定原理,测量不同体积钻井液流出马氏漏斗所需的时间,建立马氏漏斗中钻井液的剪切应力随剪切速率的变化关系,并最终给出了钻井液流变参数(表观黏度、塑性黏度、动切力)的关系式。最后应用具体实例,通过测量2种组分不同的钻井液体系的流变参数,进一步阐述了应用马氏漏斗测量和计算钻井液流变参数的步骤和过程。

基于马氏漏斗黏度的油基钻井液表观黏度预测方法

为了研究油基钻井液漏斗黏度与表观黏度之间存在的联系,从马氏漏斗黏度计的结构出发,在水基钻井液研究成果的基础上,分析了油基钻井液在马氏漏斗黏度计中的流动规律,研究了利用油基钻井液马氏漏斗黏度预测表观黏度的可行性,推导了流体漏斗黏度计算公式,建立了油基钻井液马氏漏斗黏度与表观黏度函数之间的数学模型,并对该模型分别进行了室内试验和现场试验的验证。试验结果显示,室内和现场计算的表观黏度与实测表观黏度的最大相对误差分别为6.8%和8.2%,均在合理范围内;现场试验中,油水比从70∶30增大到91∶9,预测结果没有受到影响。研究结果表明,基于马氏漏斗黏度的表观黏度预测模型能够较准确地估测油基钻井液的表观黏度,钻井现场可以利用油基钻井液的马氏漏斗黏度估算其表观黏度,这为现场预测油基钻井液的表观黏度提供了方便。

基于压力的马氏漏斗黏度在线检测方法

针对马氏漏斗黏度手动测量方法存在的工作量大、测量精度低、监测不连续等问题,从马氏漏斗黏度检测的原理、结构、算法等方面研究钻井液的在线检测过程,基于液位高度与液柱压力的关系,提出了一种钻井液马氏漏斗黏度的在线检测方法,并研制了一套实验装置。通过仿真模拟和中原油田钻井现场试验,验证了测试系统的准确性,系统精度达到±1 s。综合分析钻井液马氏漏斗黏度的影响因素,从溢流口形状、漏斗改造工艺和液位检测精度等方面优化在线检测方法,实验装置的钻井液密度测量误差低于3%,黏度测量误差低于2%。提出的马氏漏斗黏度在线检测方法及其实验装置可较好完成对常规钻井液的密度和马氏漏斗黏度的在线检测,具有较好的适应性和较高的自动化程度。在满足检测精度的前提下,在线检测方法和实验样机可较好代替现场人工检测,提高了油田的智能化水平。

马氏漏斗黏度计测定钻井流体流变参数新方法的建立

目前使用马氏漏斗黏度计作为流变仪使用,所得到的数学模型计算过程繁琐、精度不足,无法满足现场测定钻井流体流变参数的需求。笔者针对牛顿型与非牛顿型钻井流体,优化了流量系数、壁面剪切速率、壁面剪切应力及流变曲线的数学模型,得到了测定牛顿黏度、表观黏度、塑性黏度以及动切力的新数学模型。结果表明,模型下矿物油、合成油、燃料油、绒囊冲洗液及甲酸盐钻井液的流变曲线与HAAKE MARSⅢ流变仪所测得的流变曲线之间存在很强的正相关性,相似度很高;模型下5种钻井流体的牛顿黏度、表观黏度、塑性黏度以及动切力的测量值与ZNN-6旋转黏度计的测量值之间的误差分别为1.40%、4.29%、2.78%与10.13%;说明了,建立的新方法可准确、简便地求得钻井流体的流变参数,计算准确度与ZNN-6旋转黏度计相符,可满足现场钻井流体流变学设计的需求。

马氏漏斗黏度计校准结果测量不确定度评定

马氏漏斗黏度计校准结果测量不确定度主要从秒表计时重复性引入的不确定度、温度变化引入的不确定度、接收量杯容积误差引入的不确定度三个方面进行分析。

马氏漏斗及钻井液粘度:油田应用的新方程

将马氏漏斗流体流动特性数字模拟为幂律流体，发现它与实验室测量很一致。结果，这种模拟提供了代表马氏漏斗时间意义上的普遍图形，并能够把它校正转化成非牛顿流体有效粘度值。为了油田上的应用，下面的方程把有效粘度μｅ与马氏漏斗时间ｔ和流体密度ρ相关联：μｅ＝ρ（ｔ－２５）。

非牛顿流体漏斗粘度与塑性粘度的实验研究

在现场测量非牛顿流体粘度简便、快捷的工具是马氏漏斗粘度计 ,但马氏漏斗测量粘度的方法存在一定的缺陷。在实验的基础上 ,分析了马氏漏斗粘度 (出流时间 )与非牛顿流体密度和粘度之间的关系 ,最后用实验数据回归了出流 5 0 0mL和 10 0 0mL的时间和流体有效粘度与密度比的相关关系式 ,两式均高度显著 ,并与实测值进行了比较 ,误差满足工程要求。

铁路桥梁钻孔桩泥浆黏度及流变特性研究

通过试验研究了铁路桥梁钻孔护壁泥浆的黏度及流变特性。结果表明,泥浆的黏度随密度的增加呈增加趋势;500 mL马氏漏斗黏度和946 mL马氏漏斗黏度与塑性黏度和屈服值之间均呈线性相关关系;黏土泥浆的流变特性与密度有关,密度为1.15 g/cm3以上的黏土泥浆属于带屈服值的假塑型流体,密度为1.10 g/cm3的泥浆属于假塑型流体,密度为1.05 g/cm3的泥浆则属于牛顿流体。膨润土泥浆系属于带屈服值的假塑型流体,而且屈服应力随着密度的增加而增加。

新型聚合物钻孔泥浆的性能研究

针对厦漳大桥所处环境和施工特点，试验对比了新型聚合物钻孔泥浆XN、SM和增稠剂PAC的各项性能。结果表明，相同掺量下，泥浆XN的马氏漏斗粘度高于其它泥浆；泥浆的马氏漏斗粘度随搅拌速度的增加而降低；在室内试验时的聚合物钻孔泥浆最佳搅拌工艺是低速搅拌20分钟；适量的加碱量有利于改善泥浆的马氏漏斗粘度；泥浆XN护壁性和沉渣自净化性能较好。

基于宾汉模式的桥梁桩基钻孔泥浆流变特性初步研究

通过试验及数值计算探讨了桥梁桩基钻孔泥浆不同黏度下的流变特性。结果表明,泥浆的黏度随密度的增加呈增加趋势;马氏黏度、有效黏度和有效黏度与泥浆密度的比值呈线性关系;泥浆属于宾汉流体,泥浆的流变特性与其密度有关,泥浆的黏度和静剪切力以及流变曲线的斜率均随着密度的增加而增加。

新型聚合物泥浆性能试验研究

本文研究对比新型聚合物泥浆XN、SM泥浆和目前杭州湾使用的增稠剂（PAC）的各项性能，结果表明：在相同条件下，聚合物泥浆XN的马氏漏斗粘度均高于SM泥浆，而且XN泥浆的性能也优于目前杭州湾使用的增稠剂（PAC）；与SM泥浆相比。XN泥浆具有更好护壁稳定性和更强的浆液沉渣净化性能。