蓄能液气泡钻井液流变性能研究
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钻井液流变性测定
中国石油大学钻井液工艺原理实验报告实验日期：2011/4/26 成绩：班级：学号：姓名：教师：同组者：实验一钻井液流变性测定一 .实验目的1. 掌握六速旋转粘度计的应用方法。
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. 掌握钻井液增粘剂及降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，一定剪功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。
流变曲线是指流速梯度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：τ =η·D宾汉模式反映的是塑性液体，其数学表达式为：τ =τ 0 +ηp·D指数模式反映的是假塑性流体，其数学表达式为：τ =K·D n 或 Lgτ =lgK + n·lgD卡森模式反映的是一种理想液体，其数学表达式为：τ1/2 =τ1/2 c +η1/2∞ .D1/2实际流变曲线与那一种流变模式更吻合，就把实际液体看成那种流型的流体。
三. 实验仪器及药品实验仪器：ZNN-D6 型旋转粘度计；高速搅拌器。
实验仪器使用要点：1.检查好仪器，要求；①刻度盘对零。
若不对零，可松开固定螺钉调零后在拧紧。
②检查同心度。
高速旋转时，外筒不得有偏摆。
③内筒底与杯距不低于1.3cm。
2.校正旋转粘度计①倒350m1 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。
Chapter 2-钻井液流变性能
钻井液常用流型：
① 牛顿流体(Newtonian Fluids) ② 宾汉流体(Bingham Plastic Flow) ③ 幂律流体(Power law flow) ④ 卡森流体(Casson flow)
１、牛顿流体
①
这类流体有如下特点：当τ>O时，γ>0，因此只要对牛顿流体施 加一个外力，即使此力很小，也可以产生一定的剪切速率，即 开始流动。 其粘度不随剪切速率的增减而变化。
为了确定内摩擦力与哪些因素有关，牛顿通过大量实 验研究提出了液体内摩擦定律，通常称为牛顿内摩擦定律。 其内容为：液体流动时，液体层与层之间的内摩擦力(F)的 大小与液体的性质及温度有关，并与液层间的接触面积(S) . 和剪切速率( )成正比，即:
F S
μ –viscosity, the frictional resistance ;
典型牛顿流体流变图分析
不同物质有不同粘度。
牛顿流体流变图，其流变曲线均为通过原点O的一条直线，
但粘度越高(如甘油，在15℃时为2.33Pa· s)，其斜率越大，
即流变曲线与x轴的夹角越大。粘度越低(如空气，在 15℃时为0.0182╳10-3Pa· s)，其斜率越小。
水的动力粘度，15℃时为1.1405×10－3 Pa· s，20℃时为
是指在外力作用下，钻井液发生流动和变形的特性。
该特性通常用钻井液的流变公式、流变曲线和流变参数，如
塑性粘度（Plastic Viscosity）、动切力（Yield Point）、 静切力（Gel Strength）、表观粘度（Apparent Viscosity） 等来进行描述的。
流变参数是流变方程的常数。
用前，应用清水进行校正。该仪器测量清水 的粘度为15±0.5秒。若误差在±1秒以内，可用下 式计算泥浆的实际粘度。
钻井液密度与流变参数相关性研究
Ｓ ＮＨ ＋ ．％ ＤＲ— Ｕ ＋ ％ Ｓ Ｐ ０５ ３ ＭＰ＋ ％ ＲＳ Ｆ＋ ％ Ｃ １ ２ ２ Ｔ ５ Ｊ— ＋
０２ Ｄ １ ２配 得 基 浆 ， ．％Ｓ 一 ０ 同样 方 法 测 定 其 性 能 ， ２ 表 是 聚磺 钻井 液 性能 测定 结果 。
表２ 不 同密 度 聚 磺 钻 井液 性 能
的 关 系 ， 立 密 度 与 流 变 参 数 的 数 学 模 式 。 根 据 钻 建
井 现场 要求 ， 由数学 模 式 初 步 确定 不 同密 度 钻 井 液 的流 变参 数值 。因而 ， 建立 密 度 与流 变参 数 的关 系 ，
对 于 钻 井 液 参 数 的 初 步 设 计 、 力 参 数 设 计 时 循 环 水
中 图分 类 号 ： Ｅ１ ２ Ｔ ２
文 献 标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ： ６ ３ １ ８ （ ０ ） ｌ ０ ８ 一 ３ １７ — ９ ０ ２ １ ０ 一 ０ ５ ｏ １
钻 井液 流 变参数 和 密度 的确 定 是钻 井 工程 中一
项 十 分 重 要 的 工 作 ． 直 接 关 系 到 钻 井 工 作 的 成 败 Ｉ 它 ” 。 流 变 参 数 主 要 是 通 过 实 验 和 理 论 计 算 得 出 。 度 主 密
动 加 热 １ ｈ 出 ， 高 速搅 拌 器 下 搅 拌５ ｉ ， 热 至 ６取 在 ｍｎ 加
５￣ 测 其钻 井 液 的密度 、 变参 数 和滤失 量 。 １ ５Ｃ， 流 表 是
磺化 聚 合醇 钻井 液性 能 测定 结果 。
表 １ 不 同 密度 磺 化 聚合 醇 钻 井液 性 能
要是 通过 地 层 的孔 隙压力 和 破裂 压力 来 确定Ｉ １ ２ 。研 ， ３ 究 流变 参 数 和 密度 的相 关 性 ， 是在 已 知地 层 条 件 就 和钻 井 液 体 系 的前 提 下 。 出密 度 与流 变 参 数 之 问 找
０２ Ｄ １ ２配 得 基 浆 ， ．％Ｓ 一 ０ 同样 方 法 测 定 其 性 能 ， ２ 表 是 聚磺 钻井 液 性能 测定 结果 。
表２ 不 同密 度 聚 磺 钻 井液 性 能
的 关 系 ， 立 密 度 与 流 变 参 数 的 数 学 模 式 。 根 据 钻 建
井 现场 要求 ， 由数学 模 式 初 步 确定 不 同密 度 钻 井 液 的流 变参 数值 。因而 ， 建立 密 度 与流 变参 数 的关 系 ，
对 于 钻 井 液 参 数 的 初 步 设 计 、 力 参 数 设 计 时 循 环 水
中 图分 类 号 ： Ｅ１ ２ Ｔ ２
文 献 标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ： ６ ３ １ ８ （ ０ ） ｌ ０ ８ 一 ３ １７ — ９ ０ ２ １ ０ 一 ０ ５ ｏ １
钻 井液 流 变参数 和 密度 的确 定 是钻 井 工程 中一
项 十 分 重 要 的 工 作 ． 直 接 关 系 到 钻 井 工 作 的 成 败 Ｉ 它 ” 。 流 变 参 数 主 要 是 通 过 实 验 和 理 论 计 算 得 出 。 度 主 密
动 加 热 １ ｈ 出 ， 高 速搅 拌 器 下 搅 拌５ ｉ ， 热 至 ６取 在 ｍｎ 加
５￣ 测 其钻 井 液 的密度 、 变参 数 和滤失 量 。 １ ５Ｃ， 流 表 是
磺化 聚 合醇 钻井 液性 能 测定 结果 。
表 １ 不 同 密度 磺 化 聚合 醇 钻 井液 性 能
要是 通过 地 层 的孔 隙压力 和 破裂 压力 来 确定Ｉ １ ２ 。研 ， ３ 究 流变 参 数 和 密度 的相 关 性 ， 是在 已 知地 层 条 件 就 和钻 井 液 体 系 的前 提 下 。 出密 度 与流 变 参 数 之 问 找
可循环泡沫钻井液性能及应用现状
携砂悬浮性能好 ， 机械钻速快 ， 缩短 了建井周期 ， 提高了
经 济效 益 。 ．
可循 环 泡 沫 钻 井 液 在 胜 利 油 田的 滨 ６４区 块 、 ７ 滨 ３８区块 、 ４ 临盘 、 草桥 、 家 、 家 、 邵 郑 车镇 等 油 田应 用 成 功 ， 效 的开 发 了低 压古 潜 山裂缝性 油藏 。胜利 油 田潜 有 山地层 压力 系 数 为 １０ ～ １ １＿ ， ． ７ ． １３ 但在 后 期 钻 进 中下 ］ 部地 层 压 力 很 低 ， ０ ４Ｅ 井 壁 坍 塌 和 井 漏 现 象 严 仅 ．４ ， 重， 如商 ７ 一斜 ６井 。完 井 井 深 ３７ｍ， 中 ３５ ～ ５ ６５ 其 ５９ ３７ｍ 为三 开 长 裸 眼井 段 ， ６５ 使用 可 循 环 泡 沫 钻 井 液 密 度 ０８ ～０９ ｇｃ ， 度 ８￣ １０ ， 出岩 屑正 常 ， ．Ｏ ． ５／ｍ３粘 ５ ２ｓ返 保 ຫໍສະໝຸດ ２１ ０ ０年第 １ 期 １
西 部探 矿工 程
４ ７
们经 多方研 究 ， 现 了另一种 效果更 好 的 固相 添加剂 。 发
２ 可循环 泡沫钻 井液在 国内油 田的应 用现状 ２ １ 在 裂缝 性地 层 中的应用 ．
解决 了井漏 。 现 场应 用表 明 ： 循 环 泡沫 钻 井 液 能 防漏堵 漏 ， 可 且
４ ６
西部探矿工程
２１ 年第 １ 期 ００ １
可 循环 泡 沫钻 井液 性 能及 应 用 现 状
崔 文 青
（ 中国石 油大学＜ 北京＞ 石油 工程教 育部 重点 实验 室，北 京 １２４ ） ０ ２９ 摘 要 ：９ ６ 可循环 泡 沫钻 井液在 胜利 油 田成功 应用 ， １９ 年 至今 除 了在 胜利 、 吐哈 油 田较 大规 模 的应 用
钻井液和完井液化学—第三章 钻井液的流变性
τ0
τs
γ
第一节 钻井液的流动状态和基本概念
塑性流体流变模式与流变曲线
0 p
此式即是塑性流体 的流变模式，该式常称 τ 为宾汉模式，并将塑性 流体称为宾汉塑性流体。
0
τ
τs
γ
塑性流体机理分析
塑性流体表现上述流动特性是与它的内部结 构分不开的。例如．水基钻井液粘土颗粒表面的 性质(带电性和水化膜)极不均匀，可能出现如图 3—5所描述的三种不同连接方式，即面—面、 端—面和端—端连接，从而形成空间网架结构。
塑性流体机理分析
τ
随着结构拆散程度增大，拆散速度逐渐减小， 结构恢复速度相应增加。因此，当剪切速率增至一 定程度，结构破坏的速度和恢复的速度保持相等 τ0 (即达到动态平衡)时，结构拆散的程度将不再随剪 τs 切速率增加而发生变化，相应地粘度也不发生变化。 该粘度即钻井液的塑性粘度。因为该参数不随剪切 γ 应力和剪切速率而改变，所以对钻井液的水力计算 是很重要的。
假塑性流体
某些钻井液、高分子化 合物的水溶液以及乳状液等 均屑于假塑性流体。其流变 曲线是通过原点并凸向剪切 应力轴的曲线。 这类流体的流动特点：施 加极小的剪切应力就能产生 流动，不存在静切应力，它 的粘度随剪切应力的增大而 降低。
切应力继续增大，并超过τs时，塑性流体不能均 匀剪切，粘度随切应力的增加而 降低，即图中曲线段；继续增加 τ 切应力，粘度不随切应力的增加 而降低，图中直线段； 塑性粘度（ p 或PV）：不 随切力或流速梯度改变的粘度。 动切力（YP）：直线段延长 线与切应力的交点（τ0）为动 切应力或叫屈服值。
钻井液与完井液化学
第三章 钻井液的流变性
第三章 钻井液的流变性
钻井液的流变性是指钻井液流动和变形的特性。
τs
γ
第一节 钻井液的流动状态和基本概念
塑性流体流变模式与流变曲线
0 p
此式即是塑性流体 的流变模式，该式常称 τ 为宾汉模式，并将塑性 流体称为宾汉塑性流体。
0
τ
τs
γ
塑性流体机理分析
塑性流体表现上述流动特性是与它的内部结 构分不开的。例如．水基钻井液粘土颗粒表面的 性质(带电性和水化膜)极不均匀，可能出现如图 3—5所描述的三种不同连接方式，即面—面、 端—面和端—端连接，从而形成空间网架结构。
塑性流体机理分析
τ
随着结构拆散程度增大，拆散速度逐渐减小， 结构恢复速度相应增加。因此，当剪切速率增至一 定程度，结构破坏的速度和恢复的速度保持相等 τ0 (即达到动态平衡)时，结构拆散的程度将不再随剪 τs 切速率增加而发生变化，相应地粘度也不发生变化。 该粘度即钻井液的塑性粘度。因为该参数不随剪切 γ 应力和剪切速率而改变，所以对钻井液的水力计算 是很重要的。
假塑性流体
某些钻井液、高分子化 合物的水溶液以及乳状液等 均屑于假塑性流体。其流变 曲线是通过原点并凸向剪切 应力轴的曲线。 这类流体的流动特点：施 加极小的剪切应力就能产生 流动，不存在静切应力，它 的粘度随剪切应力的增大而 降低。
切应力继续增大，并超过τs时，塑性流体不能均 匀剪切，粘度随切应力的增加而 降低，即图中曲线段；继续增加 τ 切应力，粘度不随切应力的增加 而降低，图中直线段； 塑性粘度（ p 或PV）：不 随切力或流速梯度改变的粘度。 动切力（YP）：直线段延长 线与切应力的交点（τ0）为动 切应力或叫屈服值。
钻井液与完井液化学
第三章 钻井液的流变性
第三章 钻井液的流变性
钻井液的流变性是指钻井液流动和变形的特性。
@钻井液性能解析
• 幂律流体
– n=0.4-0.7
34
钻井液流变性与钻井的关系
• 钻井液的流变性与井眼净化的关系
– 实现平板型层流的方法
• 加适量的电解质，提高0
• 加入大分子量的聚合物，提高0、塑
• 强化泥浆固相控制措施，以降低塑
d0
0 /塑 (D d)2 24v 3 0 /塑 (D d)
35
钻井液流变性与钻井的关系
当量循环密度和环空密度 当量循环密度：考虑了由于泥浆流动而增加的附加压耗 环空密度：在当量循环密度基础上考虑了由于井筒内岩
屑产生的附加压耗
4
密度和压力平衡
• 钻井液密度的作用
– 平衡地层压力，防止井喷、井漏和钻井液受地 层流体的污染；
– 平衡地层压力，保持井壁稳定，防止井塌； – 实现近平衡钻井技术，减少压持效应，提高机
– 流体静止状态下的静切力悬浮
• 悬浮球形岩屑或加重材料所需要的静切力为：
s (Pa) 5ds (s m ) / 3
• ρs——岩石密度,g/cm3; • ρm——钻井液密度,g/cm3; • ds——球形岩屑颗粒直径，mm
– 如岩• 果屑V—岩的—屑当岩颗量屑粒直体不径积,呈予cm球以3. 形修，正可：根据d体p积相3 等6V的关系计算
– 钻井液的切力是指静切力，其胶体化学的实质是凝胶强 度，凝胶强度取决于单位体积中结构链环的数目和单个
链环的强度。
– 钻井液的动切力：反映层流流动时，粘土颗粒之间及高 聚物分子之间的相互作用力（形成空间网架结构的能
力）。
• 触变性(thixotropy)
– 定义:搅拌后泥浆变稀（切力降低），静置后变性
• 流变参数的调整
– 降低PV：通过合理使用固控设备、加水稀释 或化学絮凝等方法，尽量减小固相含量。
– n=0.4-0.7
34
钻井液流变性与钻井的关系
• 钻井液的流变性与井眼净化的关系
– 实现平板型层流的方法
• 加适量的电解质，提高0
• 加入大分子量的聚合物，提高0、塑
• 强化泥浆固相控制措施，以降低塑
d0
0 /塑 (D d)2 24v 3 0 /塑 (D d)
35
钻井液流变性与钻井的关系
当量循环密度和环空密度 当量循环密度：考虑了由于泥浆流动而增加的附加压耗 环空密度：在当量循环密度基础上考虑了由于井筒内岩
屑产生的附加压耗
4
密度和压力平衡
• 钻井液密度的作用
– 平衡地层压力，防止井喷、井漏和钻井液受地 层流体的污染；
– 平衡地层压力，保持井壁稳定，防止井塌； – 实现近平衡钻井技术，减少压持效应，提高机
– 流体静止状态下的静切力悬浮
• 悬浮球形岩屑或加重材料所需要的静切力为：
s (Pa) 5ds (s m ) / 3
• ρs——岩石密度,g/cm3; • ρm——钻井液密度,g/cm3; • ds——球形岩屑颗粒直径，mm
– 如岩• 果屑V—岩的—屑当岩颗量屑粒直体不径积,呈予cm球以3. 形修，正可：根据d体p积相3 等6V的关系计算
– 钻井液的切力是指静切力，其胶体化学的实质是凝胶强 度，凝胶强度取决于单位体积中结构链环的数目和单个
链环的强度。
– 钻井液的动切力：反映层流流动时，粘土颗粒之间及高 聚物分子之间的相互作用力（形成空间网架结构的能
力）。
• 触变性(thixotropy)
– 定义:搅拌后泥浆变稀（切力降低），静置后变性
• 流变参数的调整
– 降低PV：通过合理使用固控设备、加水稀释 或化学絮凝等方法，尽量减小固相含量。
抗温可循环微泡沫钻井液的研究进展与应用现状
ZHU Wen-xi, ZHENG Xia-dua
( ShhooeotEn.nneeenn.andTehhnoeo.d，ChnnaUnneeesnidotGeoshnenhes( Beninn.)， Beninn.100033， Chnna)
Abteaaae： Th ns papeesummaenoes ihe eeseaehh peo.ee s otCGA denenn.teu nd nn ee hen i deaes teom ihe toue aspehisotapheonssieuhiueeandsnoe， siabnenid， bend.nn.peu..nn.mehhannsm， eheoeo.nhaepeopeeid， andeeN
口井使用微泡钻井液体系顺利施工，国内如彩南油
田、四川玉皇1井、中原油田文26气田等使用微泡
钻井液体系成功解决了低压低渗透储层的严重漏
、
、
、 井 大等 [1，3N4]。
泡沫是热力学不稳定体系，这限制了在微泡钻 井液在\ 井 中的应用， 满足 现 <
益增长的钻井深度和储层温度的需求，近年来开发 抗温微泡钻井液体系成为研究的热点。本文从微泡
720CP36MPa) 泡 体的
， 出类;的
结论,\律模式及赫-巴流变模式均能较真实地反映
泡沫的流动特性,\律模式简单、使用方便,拟合效 果与赫-巴模式相当。2216年，KHAMEHCHI Ehsan 等［-5］分别测试了微泡钻井液在42 C (API流变性
准 )、77C( J 中 动的 井液
度)、93 C (油田常用的低温常压黏度计进行流变性
b，: :#的研究
，‘ 泡 井液体
系的-发，其
了大大的［高， 在｛ 中
钻井液的流变性—流体流动的基本流型
知识点2：非牛顿流体的基本流型
假塑性流体
某些钻井液、高分子化合物的水溶液以及乳状液均属 于假塑性流体。其流变曲线通过原点凸向剪切应力轴的曲线。 流动特点是施加极小的剪切应力就能产生流动，不存在静切 力，黏度随剪切应力增大而降低。
K n
K——稠度系数， Pa·sn； n——流性指数，n<1。
上式为假塑性流体的流变模式，也成为幂律公式。
μ——粘滞系数，黏度，Pa·s。
dx
知识点1：流体流动的基本概念
在实际应用中一般用mPa·s表示液体黏度， 1Pa·s=1000 mPa·s，例如20℃，水的黏度是 1.0087mPa·s。
上式为牛顿内摩擦力数学表达式；遵循牛顿内摩 擦定律的流体为牛顿流体；不遵守牛顿内摩擦定律流 体为非牛顿流体。大多数钻井液属于非牛顿流体。
知识点3：钻井液流变参数
3、塑性粘度和动切力的控制 影响塑性粘度的因素主要有钻井液固相含量，钻井
液中粘土的分散程度，高分子处理剂的使用等。可通过 降低钻井液的固相含量、加水稀释或化学絮凝等方法降 低塑性粘度；可以加入粘土、重晶石、混入原油或适当 提高pH值提高塑性粘度；也可以通过增加聚合物处理 剂的浓度提高塑性粘度，同时可以提高动切。
（2）塑性粘度（ηp或PV）
钻井液的塑性粘度是塑性流体的性质，不随剪切速率变化，反映 了在层流情况下，钻井液中网架结构的破坏与恢复处于动态平衡时， 悬浮颗粒之间、固相颗粒与液相之间以及连续相内部的摩擦作用的强 弱。在钻井的过程中合理控制好塑性粘度，利于安全、优质、快速、 低耗地进行钻井。
知识点3：钻井液流变参数
知识点3：钻井液流变参数
2、 钻井液的黏度和剪切稀释性
1）钻井液的粘度 （1）漏斗黏度
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ｎ＇ ｒ ｒ Ｄ
（ ４）
式 中 ， △Ｐ为 压 差 ，Ｐ ａ； Ｄ 为 管 径 ，ｍｍ ； Ｌ为 有 效
基 金项 目 ：国家 ８ ６ ３计划项 目 “ 低压易漏地层钻 井关键技 术及装备 ”（ ２ ０ １ ２ ＡＡ０ ９ １ ６ ０ １ ｏ
第一作者简 介 ：郭保 雨 ，教授级高级 工程 师 ，１ ９ ６ ３年 生，现在 主要从事钻井液技术研 究工作 。地址 ：山东 省东营市东营 区
一
能液气 泡 钻井 液 的流 变性 能 ［ ６ － １ ０ ］ 。
＝
— — — — — —
ｄ （ １ ｎ ７ － ） ｄ （ １ ｎ － ｙ ）
（ ３ ）
１ 测 试 装 置 的研 制
蓄 能 液 气 泡 钻 井 液 流 变 性 能 测 试 装 了蓄能液 气泡钻 井液流 专性 能测试 装置 ，谚 装置 能馍 拟 井下 １ ０ ０ ： 、２ ０ ＭＰ ａ 环境 ，建立 了高
温 （ １ ０ ０ １ ： ） 、高 压 （ ２ ０ ＭＰ ａ ）条件 下 蓄 能 液 气 泡 钻 斗 液 流 性 能 的评 价 方 法 研 究表 明 ，研 制 的 蓄 能 液 气 泡 钻 井 液 丧
中 国海 洋石 油资 源大 部 分属 于 碎屑 岩和 古潜 山碳 酸盐 ，胜 利 油 田已探 明储 量 大部 分 也 属 于这 类 地 层 ， 地层 岩 性 为灰岩 风 化壳 ，连 通性 好 ，孔 隙度 高 ，属 于
式 流变 仪为基 础进 行设 计 的 ，通 过 流体在 细 管 内的恒 定 剪切 流动 ，实 测压 降和 流量 ，推算 剪切 应 力与剪 切 速 率 的关 系 ，以确定 泡沫 钻井液 流体 的密度 以及流 变
特性 。
低压 、高孔 隙度 、高渗透率地层 ｌ ｌ ］ 。对于该类储层 的开发 ，现在主要使用气体钻井技术 、充气及泡沫钻
井 技术 。这 些 技术 的应 用虽 然 解决 了部分难 题 ，但 还 存 在一 些 问题 。将 气体 钻井 技 术 、充 气及 泡沫 钻井 技 术 相结 合 ，产 生一 种 蓄能 液气 泡钻 井 液 。该体 系是 在 高压 环 境下 通过 机 械扰 动并 通 过设定 的连续 篦 板进 行 气 泡整 形 ，得 到高 度 均匀 膜结 构 的蓄 能液 气泡 ，再 将 其 与钻 井 液混 合 而形成 。 由于制 备方 法 和常规 泡 沫及 微 泡沫 钻 井液 不 同 ，因此 ，常规 的泡 沫评 价方 法 不适 应 蓄能 液 气 泡 钻 井 液 ｐ 】 。前 期 研 制 了蓄 能液 气 泡 钻 井 液 发生 装置 ，在 此 基础 上研 制 开发 了蓄能液 气 泡钻 井 液 流变 性 能测试 装 置 ，并 建立 高温 高 压环境 下 蓄 能 液 气 泡钻 井液 流 变性 能 的评 价方 法 。利用 该装 置 在模
蓄 能液气 泡钻 井液流变性 能研 究
郭保 雨 ， 王 旭东 ， 王群 力 ， 蒋莉 ， 严波
（ １ ． 中石化胜利石油工程有 限公 司钻井 工程技术公司 ，山东东营 ； ２ ． 西安理工大学水利水 电学院 ，两安 ）
保雨 等 ． 蓄 能 敢 气泡 钻 斗 液 流 变 性 能研 究 ］ ． 钻 井液 与 完 寸 ｔ 液 ，２ ０ １ ５ ，３ ２（ ４） ： １ — ４ ．
钻 井 路 ７号 ； 邮政编码 ２ ５ ７ ０ ６ ４；电 话 （ ０ ５ ４ ６ ）８ ７ ２ ５ ８ ２ ４； Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｇ ｕ ｏ ｂ ａ ｏ ｙ ｕ ７ １ ９ ． ｓ ｌ ｙ ｔ ＠ｓ ｉ ｎ ｏ ｐ ｅ ｃ ． ｃ ｏ ｎ ｌ 。
拟井下 １ ０ ０℃ 、２ ０ ＭＰ ａ 条 件 下 ，针 对性 地 研 究 了蓄
１ ． １ 制造原理 根 据纯 黏性 流体 管壁 剪切 速率 的一般 表 达式 ，即 罗 宾诺 维 奇 ． 莫纳 方程 式 ，通 过 流体在 细 管 内 的恒 定 剪 切 流 动 和采 集 系 统 实 测 压 降 和 流 量 ，推 算 剪 切 应 力 与 剪切 速 率 的关 系 ，以确 定 流体 的 流 变 特 性 。均 匀 流 态 、非 时变 黏 性 流 体 的管 壁 切 应 力 与压 差 的关
观 出良 晌剪切 憎怿特性 ，携 幅能力强 ； 泡 沭质 量对蓄能液 气泡 钻外液的流变性能影响很 大 ；由于蓄能液 气泡钻 井撅
抗 压 北 力 强 ， 因 此 压 力对 典 流 变性 影 响 不 大 ； 温眨对 『 本糸的 流 变 性 能 是 通 过 影 响液 相 拈度 求 赛 现 的 ；气体 类 型 对 蓄 能 敢 气泡的流蛮性能影响下 六 ； 此 卟 ，现 场 应 时 可通 过 改 变发 泡 剂 加 量 （ 影 响 泡 沫 质 量 ）和搅 拌速 率 （ 影 响 泡 沫 粒 ） 调 节 体 糸 的氚 受性 能 ． 关 键 词 蔷能 液 气 泡 ； 流 变性能测试装置 ； 高温 ； 高 压 ；泡｜ 牝 质 量 中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｅ ２ ５ ４ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ 【 ） （ 】 卜５ ６ ２ ０（ ２ ０ １ ５） ０ ４ — ０ ０ ０ ｌ 一 ０ ４
系为 ：
＝
ＡＰ Ｄ／ （ ４ Ｌ ）
（ １ ）
对 于牛顿 流体 ，其 管壁 剪切 速率 为 ：
＝
３ ２ Ｑ ／ （ ７ ｒ Ｄ）
（ ２）
根据式 （ １ ）与 式 （ ２） ，建 立 了管 壁 切 应 力 与管
壁剪 切速 率 的关 系 ， 得 出罗宾诺 维奇 一 莫纳 方程 式为 ：
第３ ２卷 第 ４期
２ ０ １ ５年 ７月
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与 完 井 液
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ＤＲＩ ＬＬＩ ＮＧ ＦＬＵＩ Ｄ ＆ ＣＯＭ Ｐ ＬＥＴＩ ＯＮ ＦＬＵＩ Ｄ
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