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适合钻井液及水泥浆的赫谢尔—巴尔克莱(Herschel—Bulkley)流变模式及其应用

引言 远在1926年,赫谢尔—巴尔克莱(Hersch户l一Bulkley)在研究橡胶溶液的流变性时,就提出了带屈服值的幂律流变模式〔1〕。 T=T,十k丫.·~·,····,.·····一(工) 式中:T—剪切应力,达因/厘米2; 丫—剪切速率,秒一’; :,—静切应力,达因/厘米念; k—稠度系数,达因一秒n/厘米.; n—流性指数,无因次。 凡符合这种流变模式规律的液体,统称为带屈服值的假塑性液休。 1977年左右,扎马洛—洛德(Zamar。一Lord)(2).(3)将此流变模式用于石油钻井界。这个模式不仅能够较好地反映钻井泥浆的流变特性,对水泥浆也是同样适用的。此外,它能够较精确地表示出各种剪切速率与剪切应力的关系,适应范围较广,特别在剪切速串较低的情况(丫1丫,等0一时,,下;二几下二二k丫ky“一碑体大傲顿终体:一液体为假塑性液体—液体为膨胀性液体愁屯当 n~IT二To+k丫—液体为塑性液体 扎马洛一一洛德(Zamar...  (本文共16页) 阅读全文>>

《钻井泥浆》1986年Z1期
钻井泥浆

泥浆流变模式评价程序

宾汉模式是使用最广泛的流变模式之一,它是一种两参数模式。当切剪应力超过屈服应力4后(如图1 a),剪切应力仍与剪速切率成正比,塑性粘度(X,为其比例常数。tty x=Xy+ilBy (1, A)y=U-"---(1, B)式中 T—?剪切应力IY—剪切速率。一、程序设计的目的为了对钻井过程中的水力学进行恰当的评价,需要一个与泥浆剪切应力、剪切速率相互联系的精确流变模式。估计循环系统内的摩擦压力损耗是钻井水力学的重要内容,为进行此项计算,流变模式的选择显得非常重要。泥浆在环形空间的流动状况是减小井下故障的关键问题。所以任何环形空间的水力计算的第一步,是确定泥浆剪切应力与剪切速率之间的关系。同时,选择合理的流变模式,为利用该模式的特征参数来描述和评价泥浆性能提供了依据。由此看来,对泥浆流变模式进行评价,必将对实际工作有着重要的指导意义。因此,我们对目前较为常用的五种泥浆流变模式进行分析、比较,用数学方法处理,发挥微型计算机的特长,寻...  (本文共7页) 阅读全文>>

《天然气工业》1982年03期
天然气工业

带屈服值的幂律流变模式在钻井泥浆中的应用

罗伯逊—斯特夫流变模式所反映的液体类型,实际上是一种带屈服值的假塑性液体。本文从该模式的基本形式出发,对模式的基本性质及各流变参数的含义作了深入的讨论,并对各流变参数的计算方法及该液体在各流道中的运动规律、流态的转变等作了必要的修正和补充。 文章最后通过试验数据,将最近几年来国内外常用于钻井泥浆的几种流变模式进行了分析与比协·说明了本文所介绍的流变模式比其它的更为优越。 描述泥浆流变规律的数学模式,常用的有宾汉方程和幂律方程。宾汉方程中,其剪切应力(汾)‘与剪切速率(Y)成直线关系,对泥浆在低剪切速率卞的流变规律是不适用的。幂律方程却未表尔出泥浆静止时的结构强度,使用时同样受到限制。为弥补上述方程的不足,不少学者提出了表征泥浆流变性能的新的致学模式,其中较有价值的有:‘’ 带属服值的幂律方程 T二T了+K Y n.一、(l) 卡森方程·次几草+:乡,万(2)双曲线方程T=丫。+aY这些模式通过稠度系数(K、月.、a),静切力(:...  (本文共10页) 阅读全文>>

《内蒙古石油化工》2014年12期
内蒙古石油化工

泥浆流变模式优选方法对循环压耗计算结果的影响研究

泥浆的流变特性是泥浆的重要性质之一,流变参数的计算是钻井液水力参数计算和设计的前提。目前钻井液流变模式优选和流变参数计算的主要方法,一种是工程法[1],即选两组由旋转粘度计测出的钻井液剪切应力和剪切速率关系,代入不同流变方程,求出流变参数,该方法仅能进行变流参数计算,不能进行流变模式优选;另一种就是各种数学回归法,包括线性回归法[2],线性最小二乘法[3],非线性最小二乘法[4],静态灰色系统理论法[5]和黄金分割搜索法[6]等,其中,黄金分割搜索法无需将非线性方程转化为线性方程,同时适用于两参数和三参数流变模型,且原理简单,精度高,易于编程实现,值得进一步推广应用。同一种泥浆,不同方法优选出的最优流变模式和计算出的流变参数不同;采用不同流变模式和流变参数计算,其循环压耗结果也会不同,但其影响程度大小有待研究。因此本文拟选用工程法和黄金分割搜索法进行泥浆流变模式优选和流变参数计算,通过对比,分析不同方法对循环压耗计算结果的影响程...  (本文共3页) 阅读全文>>

《钻井液与完井液》1993年02期
钻井液与完井液

用曲线回归确定钻井液的流变模式

问题的提出钻井液的流变特性是用流变模式来播述?b确定非牛顿钻井液的准确流变模式,对于优选钻井参数、精确计算钻柱内和环空循环压降及钻井液携岩能力均具有重要意义。确定钻井液的流变模式,目前主要有:①文献〔1〕已解决的流变模式的评价问题,即在几种已确定了流变参数的流变模式中,选择相关性好的一种流变模式;②如何确定准确的流变参数,从而选择更符合钻井液流变特性的一种流变模式。后者主要有两种做法:一是用两组测量值代入公式解方程的方法,二是用线性回归的方法。为确定3参数模式中的流变参数,本文采用了曲线回归的方法。常用的3参数模式1. Herchel-Bulkley (赫切尔一巴尔克菜)模式该模式的基本方程为T=T,+^y (1).式中,t为剪切应力,Pa;T,为静切应力,Pa;X为稠度系数,Pa·sn;y为剪切速率,为流性指数。用3组测量数据(7_,3/_)、(^?,^)和(^,]〇代入基本方程求解。前两组数据相应为测量仪器中最大值和最小值。...  (本文共5页) 阅读全文>>

《钻井液与完井液》1993年02期
钻井液与完井液

流变模式的优化和修正幂律模式参数的确定

修正幂律模式或称之为带屈服值的幂律模式,即Herschel—Bulkley模式是应用范围广且精度高的描述钻井液流变规律的流变模式r它是一种带动切力的三参数模式。在高剪切速率下用幂律模式和宾汉模式能较准确地描述钻井液的流变规律,而在低剪切速率下用修正幂律模式更适合。目前我国钻井界进行水力计算和钻井液流变参数计算时,还没有广泛采用修正幂律模式,有的人对修正幂律模式的特征参数(稠度系数、流性指数、剪切速率、动切力)的确定方法还认识不清,主要有以下几个原因。1·凭经验来确定流变模式幂律模式和宾汉模式是目前应用最广泛的流变模式。作为评价钻井液定量指标的流变参数:流性指数〃,稠度系数X,动切力〗塑性粘度#、视粘度和动塑比FP//V,已成为现场工作人员评价钻井液流变特性的重要数据。在进行水力计算时,判别流态和计算压耗都关系到选用哪种流变模式最能符合实际情况的问题,而确定流变模式最可靠的方法是对流变数据进行理论上的评价和计算,最后选出适用的流变...  (本文共6页) 阅读全文>>