内容发布更新时间 : 2024/9/12 15:10:40星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
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CMC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:
1212c12?12?????.D
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
1.仪器
ZNN-D6型旋转粘度计、高速搅拌器; 2.药品
350ml水、500ml泥浆、CMC。
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CMC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. 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CMC对
钻井液流变模式和流变参数的影响。
表1钻井液流变性测定
项目 基浆 基浆+增粘剂 Φ600 13 19 Φ300 8 12 Φ200 7 9 Φ100 5 7 Φ6 3 4 Φ3 1 2 1、流变参数: (1)基浆
11表观粘度?a??600??13=6.5?mPa?s?
22机械粘度动切力
?p=?600??300=13?8=5?mPa?s?
?0=0.511??300??p?=0.511??8?5?=1.533Pa(2)基浆+增粘剂
11表观粘度?a??600??19=9.5?mPa?s?
22机械粘度动切力
?p=?600??300=19?12=7?mPa?s?
?0=0.511??300??p?=0.511??12?7?=2.555Pa2、由剪切速率D与粘度计转速n对应关系:D=1.703×n 泥浆剪切应力?与粘度计读数Φ对应关系:?=0.511 ?。 计算得如下表格
表2 基浆数据处理表
粘度计转速n600 (rpm) 剪切速率D 1021.8 (s) 粘度计读数? 13 (格) 切应力/Pa 6.643 4.088 3.577 2.555 1.533 0.511 8 7 5 3 1 510.9 340.6 170.3 10.218 5.109 300 200 100 6 3 表3 基浆+增粘剂数据处理表