钻井液工艺原理讲义.docVIP

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使用方法。 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，一定剪切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. 流变曲线类型、意义。 流变曲线是指剪切速率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： =η·D 宾汉模式反映的是塑性液体，其数学表达式为： =0 +ηp·D 指数模式反映的是假塑性流体，其数学表达式为： =K·D n 或 Lg=lgK + n·lgD 卡森模式反映的是一种理想液体，其数学表达式为： 实际流变曲线与哪一种流变模式更吻合，就把实际液体看成哪种流型的流体。 三、 实验仪器及药品 仪器 ZNN-D6型旋转粘度计、高速搅拌器； 2. 药品 350ml水、500ml泥浆、增粘剂。 四．仪器使用要点 1.检查好仪器，要求； ①粘度计刻度盘是否对零。若不对零，可松开固定螺钉调零后再拧紧。 ②检查粘度计的同心度。高速旋转时，外筒不得有偏摆。 ③检查高速搅拌机的搅拌轴是否偏摆。若偏摆，则停止使用。 2.校正旋转粘度计 ①倒350ml水于泥浆杯中，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（基本）稳定后，分别记录各转速下的读数?. 要求：? 600=2.0格,? 300=1.0格。 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.测量泥浆加入增粘剂前后在各剪切速率下的剪切应力。 将待测泥浆高速搅拌10min后，把水换成待测泥浆，按四-2的方法操作，分别记录各转速下的读数。 泥浆剪切应力与粘度计读数?对应关系：=0.511 ?，单位：Pa。 4. 测量泥浆在1分钟和10分钟的静切力 将上一步骤结束后的泥浆继续在600 rpm下旋转搅拌1分钟，然后将旋钮上提到3/6 rpm位置，并同时关闭电源，静置1分钟后启动之，注意读取刻度盘的最大值，通过下面的公式计算初切力s1。再重新在600 rpm下旋转搅拌1分钟，用同样的方法读取静置10分钟后3 rpm下的最大值，通过下面的公式计算终切力s10。 静切力计算公式：s=0.511×?3 ，单位：Pa。 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，由于静切力作用，刻度盘可能不回零，此时不需要再调零。 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 钻井液剪切应力与粘度计读数对应关系：=0.511 ?. 计算钻井液的流变参数、绘制流变曲线并确定泥浆的流变模式，了解钻井液增粘剂对钻井液流变模式和流变参数的影响。 实验二 钻井液静滤失量及瞬时滤失量测定实验 一．实验目的 1.掌握常用API钻井液仪器的使用和校正方法。 2.掌握钻井液静滤失量及瞬时滤失量测定实验。 3.了解钻井液降滤失剂对钻井液滤失量的影响。 二．钻井液滤失原理 在滤失介质两端施加一定的压力差，在压力差的作用下，泥浆通过滤失介质发生滤失。 三．实验仪器及药品 1.ZNS型打气筒失水仪一台 2.马氏漏斗粘度计一个 3.ZNB型泥浆密度计一个 4. 高搅机一台 5. 秒表一只 6. 钢板尺一个 7. PH试纸一盒 8. 20ml量筒1个 9. 滤纸 10.待测泥浆约2000ml 11.降滤失剂500g 四．打气筒失水仪使用方法 ①松开减压阀，关死放空阀，打气使气筒压力达1MPa 左右，然后顺时针旋转减压阀，直到压力表读数为0.7MPa。 ②用手指堵住泥浆杯气接头小孔，倒入适量的泥浆，使液面与泥浆杯内刻度线平齐，放好干燥的密封圈，铺一张干燥的滤纸，将干燥的泥浆杯盖盖好旋紧。然后装入三通接头并卡好，放好量筒。 逆时针旋转放空阀，当压力表指针开始下降或有进气声时，开始计时并及时打气使压力保持为0.7MPa。 分别记录7.5分钟和15分钟后（或其它时间点）的滤失量，取开量筒，顺时针转放空阀，把泥浆杯中余气放尽后，取下泥浆杯。打开泥浆杯，取下滤纸，放置在平整的桌面上，用钢板尺测量滤纸上泥饼的厚度。 ⑤假设瞬时滤失量为零，量筒中滤液体积的2倍即为API