鉆井液常用處理劑的流變特性研究

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1、維普資訊http://www.cqvip.com鉆井液常用處理劑的流變特性研究嚴(yán)新新肖平(勝葶I石油局鉆井研究院袖化所)精要利用RV20旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)研究了有代表性的鉆井液常用處理荊的流變特性，揭示了不同類型鉆井澶處理荊的流變規(guī)律皿廈所適用的流吏模式．對合理地使用不同類型的鉆井液處理荊．準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)鉆井液流變特性具有指導(dǎo)恚又．擅詞鉆確，前吉鉆井液流變學(xué)是研究流速和流動壓力問的關(guān)系及其對流體流動特性影響的科學(xué)．鉆井液流變性的精確描述能夠成功地預(yù)測和解決井限凈化與沖蝕問題、鉆屑的懸浮問題，水力學(xué)計(jì)算及鉆井液處理問題．在目前廣泛使用的鉆井液處理劑中．如何根據(jù)其不同特性

2、臺理、恰當(dāng)?shù)厥褂勉@井液處理劑是鉆井液工作者所關(guān)b的問題．如果清晰地了解了各種不同處理劑的流變特性及其所適宜的流變模式，那么對于鉆井液流變性能的調(diào)整和鉆井液處理劑的正確選擇．使用可以提供相應(yīng)的依據(jù)．通常．我們在研究鉆井液或鉆井液處理劑的流變特性時．習(xí)慣做法是用六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)檢測其在600．300，200、100，6、3r／rain時的讀數(shù)．然后繪制流變特性睦線，分析其流變特性，這樣得出的流變規(guī)律精度不高，而且難以定性定量地表達(dá)其與各種流變模式的擬臺程度．藐們于9O年代引進(jìn)了德國HAAKE公司RV20旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)．對幾種具有代表性的鉆井液處理劑的流變特性進(jìn)行了研

3、究，揭示了不同類型鉆井液處理劑的流變規(guī)律及其所適用的流變模式．為合理地選用不同類型的鉆井液處理劑及鉆井液的流變控制技術(shù)提供了可靠的理論依據(jù)．儀器設(shè)備及測量原理所有試驗(yàn)均用RV20旋轉(zhuǎn)牯度計(jì)完成．該儀器可測定各種流體的剪切應(yīng)力隨剪切速率，溫度及時問的變化規(guī)律，然后根據(jù)不同的流變模式進(jìn)行回歸分析．可優(yōu)選出最適宜的流變模式．樣品的粘度與剪切應(yīng)力成正比，也是在確定的速度或剪切速率下的流動阻力．RV20旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)由充滿樣品的固定測量筒和其中的旋轉(zhuǎn)圓筒組成，DC馬達(dá)驅(qū)動轉(zhuǎn)子井利用控制速度非常精確的反饋線路將轉(zhuǎn)子控制在需要的速度上，樣品對流動的阻力導(dǎo)致扭力桿產(chǎn)維普資訊h

4、ttp://www.cqvip.com3O嚴(yán)新新肖平：鉆井液常用處理劑的流變特性研究一——————●——————————————————————————————————————’—————————————————————————————————————————一生很小的移動，電子傳惑器測定出這個移動或偏轉(zhuǎn)度，將正比：j--速度和扭矩的信號送到控制部分．然后處理成數(shù)據(jù)井顯示出來，從砸完成測量過程。試驗(yàn)結(jié)果與討論分別配制u．j％、1．O％、1．5％、20％的80A5](丙烯酰胺與丙烯酸鈉共帛物)、HPAM(水解聚麗烯酰胺)、HPAN(承解聚丙烯腈)溶液及1—0

5、％、2O％、3O％、5O％的FCLS【鐵鉻術(shù)質(zhì)素磺酸鹽)溶液，在2．0℃FIfiRV20旋轉(zhuǎn)粘度{‘分別洳定其流變陸，測得流變曲鼓見圖l、圖2、圖3和圖4。圈2HPAM溶液曲流變曲線圖180A51溶液的流變曲線嗣3HPAN溶液的流變曲線固4FCLS溶液曲流變曲線將圖l一4中的各條流變曲線加回歸分析后可以看出，這些常用的鉆井液處理劑分別代表了不同類型，具有一定的典型性與代表性。下面將按其流變特性分別予以討論。1．80A51與HPAM溶液的菠變特性維普資訊http://www.cqvip.com第4畚第l婀l997年3HJ云油錨并工程-3I將圖l廈圖2中的流變

6、曲線加以同歸分析可發(fā)現(xiàn)，不同濃度的80A5l溶液與}tPAM溶渣的流變性均符合冪律模式，隧濃度升高，更加偏離賓漢模式．這是因?yàn)?0A51和HPAM均為高分：F化臺物，分子量較大，分子鏈較長，研1在水溶液中主要呈現(xiàn)卷曲構(gòu)象．當(dāng)這種水溶性長璉高聚物在水中的濃度達(dá)到一定時，卷曲的商分子相互糾纏，鏈與鏈之間相互聯(lián)結(jié)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)很容易受剪切作用破坷、．一旦停止剪切，牯度迅速回升，表現(xiàn)出較強(qiáng)的觸變性．隨著8OA51及t]PAM溶液濃度的坩續(xù)升高，分子問力繼續(xù)增強(qiáng)，分子間距離繼續(xù)縮短，使卷曲的鬲分子問越摩越多地相互糾纏，相互聯(lián)結(jié)，從而受剪切作用影響更大，電即

7、80A51和HPAM溶液的濃度越高其剪t玎稀釋性越強(qiáng)．此外，從圖1及圖2中還可以看出，隨80A5l和HPAM溶液濃度升高，它們的牯度也有較大的增加．這是因?yàn)?0A51和ItPAM的高分子問有較強(qiáng)的分子問力，隨著濃度增大，分子間距離縮短，分子間力增大，使高分子溶液易于形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而且它們的高分子在溶液中主要采取卷曲構(gòu)象，隨著高分子濃度的增加，彼此靠近而發(fā)生卷曲分子的互相糾纏，促進(jìn)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使其粘度太犬增加．2．HPAN溶液的液變特性特圖3中的流變曲線進(jìn)行回歸分析后發(fā)現(xiàn)，HPAN溶液的流變性符合賓漢模式，隨濃度增大，與冪律模式的擬臺程度提高．這是因?yàn)?/p>

8、HPAN是線性高聚物，它的分子量比80A51和HPAM要小得多，而