[發明專利]異型管式鉆井液流變性測量方法

有效

• 申請號: 201210052687.4
• 申請日: 2012-02-22
• 公開（公告）號: CN103076263B
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發明（設計）人: 劉保雙;王中杰;李公讓;喬軍
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院
• 主分類號: G01N11/08
• 分類號: G01N11/08
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯華頌

1.異型管式鉆井液流變性測量方法，其特征是：把鉆井液以不同的流量通過斷面為平 橢圓環的異型毛細管，用平面膜壓力傳感器測量離異型管兩端一段距離的兩測壓點之間的 壓力損耗，根據不同流量和損耗壓力計算n值，根據流量、異型管的平橢圓環流動斷面面 積和平橢圓環隙厚度以及n值計算不同流量時的剪切速率，根據測量點之間的管長、平橢 圓環面積和平橢圓環隙的側面積以及兩測壓點之間的壓力損耗計算不同流量時的動切力值， 用不同流量下的剪切速率和切應力值計算鉆井液的流變參數；具體步驟包括：

構建異型管，測量異型管幾何參數，初定鉆井液流量，測量實際流量及壓耗，計算n 值，校正速度梯度，計算切應力值，判斷流型，計算流變參數，記錄試驗結果；其中： 構建異型管：由平橢圓管和平橢圓柱插接后之間形成一個平橢圓環隙；在平橢圓管壁上安 裝兩個齊平膜壓力傳感器，齊平膜壓力傳感器分別距離平橢圓管兩端10倍水力直徑以上的 距離；

測量異型管幾何參數：首先測量平橢圓管內壁形成的平橢圓斷面的兩個半圓半徑r₁和公切 線長度b；其次測定平橢圓柱外壁形成平橢圓斷面的兩個半圓的半徑r₂；第三測量異型管 壁上兩個齊平膜壓力傳感器的中心距離L；然后根據這些參數計算平橢圓環隙間距δ和平 橢圓環的面積a；最后根據平橢圓環隙的幾何尺寸計算平橢圓環隙的側面積s；

δ＝r₁-r₂

a＝π(r₁²-r₂²)+2b(r₁-r₂)

s＝2πr₁L+2πr₂L

初定鉆井液流量：按照要求的速度梯度γ初步確定至少三個實驗流量Q，然后根據確定的 流量，將鉆井液泵入異型管中；

Q=γδa6]]>

測量實際流量及壓耗：用流量計準確測量泵排量為每個初定鉆井液流量時的實際流量q， 并用齊平膜壓力傳感器測量每個實際流量q下的壓力損耗△p；

計算n值：作壓力損耗的對數值與測量流量的對數值的關系曲線，lgΔp--lgq，線性回歸， 求取斜率n值；

校正速度梯度：用流量和異型管幾何參數δ和a計算速度梯度，并用n值校正；

γ=6qaδ(2n+13n)]]>

計算切應力值：根據沿程壓力損耗Δp和平橢圓環隙橫截面積a計算出流量下流體對管壁的 切力，然后根據管壁的切力和管壁側面積s計算各流量下的切應力值；

τ=Δp·sa]]>

判斷流型：根據不少于3個速度梯度下的剪切應力值，在切應力—速度梯度座標上，對賓 漢模式和冪律模式進行曲線擬合，求出關聯系數，根據關聯系數判斷鉆井液更接近于何種 流型；

計算流變參數：如果符合賓漢模式，則計算出塑性粘度和動切力，如果流型更接近于冪律 流體，則計算出流型指數和稠度系數。