内容发布更新时间 : 2025/1/10 17:05:11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