钻井液常用处理剂的流变特性研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com钻井液常用处理剂的流变特性研究严新新肖平(胜葶I石油局钻井研究院袖化所)精要利用RV20旋转粘度计研究了有代表性的钻井液常用处理荆的流变特性，揭示了不同类型钻井澶处理荆的流变规律皿厦所适用的流吏模式．对合理地使用不同类型的钻井液处理荆．准确地调节钻井液流变特性具有指导恚又．擅词钻确，前吉钻井液流变学是研究流速和流动压力问的关系及其对流体流动特性影响的科学．钻井液流变性的精确描述能够成功地预测和解决井限净化与冲蚀问题、钻屑的悬浮问题，水力学计算及钻井液处理问题．在目前广泛使用的钻井液处理剂中．如何根据其不同特性

2、台理、恰当地使用钻井液处理剂是钻井液工作者所关b的问题．如果清晰地了解了各种不同处理剂的流变特性及其所适宜的流变模式，那么对于钻井液流变性能的调整和钻井液处理剂的正确选择．使用可以提供相应的依据．通常．我们在研究钻井液或钻井液处理剂的流变特性时．习惯做法是用六速旋转粘度计检测其在600．300，200、100，6、3r／rain时的读数．然后绘制流变特性睦线，分析其流变特性，这样得出的流变规律精度不高，而且难以定性定量地表达其与各种流变模式的拟台程度．藐们于9O年代引进了德国HAAKE公司RV20旋转粘度计．对几种具有代表性的钻井液处理剂的流变特性进行了研

3、究，揭示了不同类型钻井液处理剂的流变规律及其所适用的流变模式．为合理地选用不同类型的钻井液处理剂及钻井液的流变控制技术提供了可靠的理论依据．仪器设备及测量原理所有试验均用RV20旋转牯度计完成．该仪器可测定各种流体的剪切应力随剪切速率，温度及时问的变化规律，然后根据不同的流变模式进行回归分析．可优选出最适宜的流变模式．样品的粘度与剪切应力成正比，也是在确定的速度或剪切速率下的流动阻力．RV20旋转粘度计由充满样品的固定测量筒和其中的旋转圆筒组成，DC马达驱动转子井利用控制速度非常精确的反馈线路将转子控制在需要的速度上，样品对流动的阻力导致扭力杆产维普资讯h

4、ttp://www.cqvip.com3O严新新肖平：钻井液常用处理剂的流变特性研究一——————●——————————————————————————————————————’—————————————————————————————————————————一生很小的移动，电子传惑器测定出这个移动或偏转度，将正比：j--速度和扭矩的信号送到控制部分．然后处理成数据井显示出来，从砸完成测量过程。试验结果与讨论分别配制u．j％、1．O％、1．5％、20％的80A5](丙烯酰胺与丙烯酸钠共帛物)、HPAM(水解聚丽烯酰胺)、HPAN(承解聚丙烯腈)溶液及1—0

5、％、2O％、3O％、5O％的FCLS【铁铬术质素磺酸盐)溶液，在2．0℃FIfiRV20旋转粘度{‘分别洳定其流变陆，测得流变曲鼓见图l、图2、图3和图4。圈2HPAM溶液曲流变曲线图180A51溶液的流变曲线嗣3HPAN溶液的流变曲线固4FCLS溶液曲流变曲线将图l一4中的各条流变曲线加回归分析后可以看出，这些常用的钻井液处理剂分别代表了不同类型，具有一定的典型性与代表性。下面将按其流变特性分别予以讨论。1．80A51与HPAM溶液的菠变特性维普资讯http://www.cqvip.com第4畚第l婀l997年3HJ云油锚并工程-3I将图l厦图2中的流变

6、曲线加以同归分析可发现，不同浓度的80A5l溶液与}tPAM溶渣的流变性均符合幂律模式，隧浓度升高，更加偏离宾汉模式．这是因为80A51和HPAM均为高分：F化台物，分子量较大，分子链较长，研1在水溶液中主要呈现卷曲构象．当这种水溶性长琏高聚物在水中的浓度达到一定时，卷曲的商分子相互纠缠，链与链之间相互联结，形成网状结构，这种结构很容易受剪切作用破坷、．一旦停止剪切，牯度迅速回升，表现出较强的触变性．随着8OA51及t]PAM溶液浓度的坩续升高，分子问力继续增强，分子间距离继续缩短，使卷曲的鬲分子问越摩越多地相互纠缠，相互联结，从而受剪切作用影响更大，电即

7、80A51和HPAM溶液的浓度越高其剪t玎稀释性越强．此外，从图1及图2中还可以看出，随80A5l和HPAM溶液浓度升高，它们的牯度也有较大的增加．这是因为80A51和ItPAM的高分子问有较强的分子问力，随着浓度增大，分子间距离缩短，分子间力增大，使高分子溶液易于形成网状结构，而且它们的高分子在溶液中主要采取卷曲构象，随着高分子浓度的增加，彼此靠近而发生卷曲分子的互相纠缠，促进形成网状结构，从而使其粘度太犬增加．2．HPAN溶液的液变特性特图3中的流变曲线进行回归分析后发现，HPAN溶液的流变性符合宾汉模式，随浓度增大，与幂律模式的拟台程度提高．这是因为

8、HPAN是线性高聚物，它的分子量比80A51和HPAM要小得多，而