钻井液流变模式计算及优选

目前在计算钻井液流变参数时多采用线性最小二乘法方法进行求解,但是对于钻井液的非线性模式,线性最小二乘法改变了求解目标,使得计算结果不具有方差最小的特点。针对钻井液常用的三种非线性模式,分别提出了近似非线性最小二乘法的计算方法,该算法与非线性最小二乘法相比具有不需要设定初始计算值以及计算速度快的优点,同时与最小二乘法相比计算精度高。它可以应用到钻井液流变参数的确定、钻井液流变模式的优选等方面。     

钻井液流变参数计算新方法及流变模式优选

钻井液流变参数的准确计算和流变模式的优选是钻井液优化设计及钻井水力学计算的前提。针对常用的4种流变模式,分析了流变参数的常规算法及回归分析算法;利用0.618法非线性回归分析计算出了幂律模式和赫巴模式的流变参数,分析比较了钻井液流变模式的4种优选方法,得出拟合残差平方和方法为最有效的优选方法;开发了钻井液流变模式优选软件,可输出各流变模式的流变参数及最优流变模式,并结合实测数据进行了实例分析。     

钻井液流变模式的优选与评价

在现有主要流变模式的常规优选方法及参数确立的基础上,引入非线性回归,利用最小二乘原理,对现有主要流变模式进行回归与参数计算。利用残差平方和、残差方差以及确定系数三个指标来表征回归的效果,得出评价效果不能只简单依靠某一个指标来确定,需要综合不同指标从不同角度进行全面的对比分析,这样才能获得较合理的优选结果。同时经过计算、对比与分析,指出赫巴模式在较宽的适用范围内都能保持不错的回归精度,且参数的意义明确、形式简单、便于应用。     

纳米植物胶钻井液低温流变特性

钻井液的低温流变特性是冻土天然气水合物钻探研究中的关键问题之一。将纳米材料应用于植物胶无固相钻井液体系;并对其低温流变特性进行专门研究具有重要意义。以KL植物胶与瓜尔胶为研究对象,采用理论分析与试验研究相结合的方法,开展了纳米植物胶钻井液低温流变特性研究。首先,通过试验分别获得了两种纳米植物胶钻井液的优化配方。然后,试验绘制其剪切应力-剪切速率变化曲线;并应用回归分析法和最小二乘法,分别采用宾汉模式、冥律模式、卡森模式以及赫-巴模式对植物胶钻井液在不同温度条件下的试验结果进行回归拟合,对其流变模式进行探讨。分析结果表明,冥律模式是描述纳米植物胶钻井液低温流变性能的最佳模式。最后应用该模式对所研究的钻井液进行了低温流变性能表征。     

两性离子聚合物钻井液低温流变特性研究

两性离子聚合物钻井液在高原冻土钻探的成功应用对于实现钻井液的低温流变调控意义重大。以HT为主处理剂的两性离子聚合物钻井液作为研究对象,对钻井液在低温条件下的流变性能进行了测试。利用多元回归分析和最小二乘法对试验数据进行统计学分析。结果表明,宾汉模式可作为描述该两性离子聚合物钻井液低温流变特性的优选模式。基于此,计算出该钻井液配方在不同温度下的流变参数,以探究钻井液流变性能随温度降低的变化规律;并就该钻井液的低温流变特征进行了评价。进一步采用傅里叶红外光谱试验和扫描电镜试验就该两性离子聚合物对钻井液低温流变调控机理进行了探讨。     

深水合成基钻井液高温高压流变特性

合成基钻井液(synthetic-based mud,SBM)是用于海洋深水油气资源开发的重要工作流体,其高温高压流变特性直接影响着深水油气井建设及后续生产.以南海B气田群合成基钻井液为典型体系,检测了合成基钻井液高温高压流变参数,分析了体系高温高压(high temperature high pressure,HTH...     

无固相/低固相聚合物钻井液低温流变特性

研究低温条件对钻井液流变性的影响,对保证在冻土地区天然气水合物钻探安全顺利的开展有着重要的意义。通过对实验室研制出的无固相聚合物钻井液与低固相聚合物钻井液流变性进行对比研究,分析两种不同类型的钻井液低温流变性的变化规律。采用赫-巴模式中的参数对无固相与低固相聚合物钻井液的流变性能进行分析比较。对无固相聚合物钻井液与低固相聚合物钻井液建立了预测黏度与温度关系的数学模型。实测数据验证表明,数学模型拟合度高,可在现场根据不同类型的钻井液采用不同的模型进行分析研究。最后采用扫描电镜对两种体系钻井液的低温流变性进行了微观机理分析。     

磁流变脂在剪切模式下的流变特性

磁流变脂材料无沉降、密封结构简单、制备容易,因而具有巨大工程应用前景,在剪切模式下的流变特性是磁流变脂缓冲器件设计和应用的基础.采用商业润滑脂为基体,制备了羟基铁粉质量分数分别为30%、50%和70%的磁流变脂.利用稳态剪切测试分析了不同铁粉质量分数的磁流变脂的黏度、剪切应力、屈服应力随剪切速率和磁场变化情况,结果表明:磁流变脂的本构关系可用Bingham模型进行描述,且在一定范围内,羟基铁粉质量分数越高,磁流变脂的黏度和剪切应力可调范围越广.以铁粉质量分数为70%的磁流变脂为例,运用大振幅振荡剪切的方法,确定线性黏弹性区间和非线性黏弹性区间的临界应变幅值为0.02%;计算该型磁流变脂在磁感应强度为0.96T时的屈服应力为24.7 kPa,磁致储能模量为1.17 MPa,相对磁流变效应高达3 814%.     

磁场对泡沫钻井液流变性能的影响

泡沫钻井液是一种适用于欠平衡钻井的新型低密度钻井液。采用试验方法研究了磁场对泡沫钻井液流变性能的影响程度 ,对磁处理前后泡沫钻井液的流变参数进行了对比。结果表明 ,磁处理能明显改变泡沫钻井液的性能 ,可以使塑性粘度和视粘度减小。磁处理能影响切应力的大小 ,动切力和静切力随磁处理条件的不同而有增有减 ,但它的流体性质并未改变     

磁场对泡沫钻井液流变性能的影响

泡沫钻井液是一种适用于欠平衡钻井的新型低密度钻井液。采用试验方法研究了磁场对泡沫钻井液流变性能的影响程度，对磁处理前后泡沫钻井液的流变参数进行了对比。结果表明，磁处理能明显改变泡沫钻井液的性能，可以使塑性粘度和视粘度减小。磁处理能影响切应力的大小，动切力和静切力随磁处理条件的不同而有增有减，但它的流体性质并未改变。     

适用于钻井液的罗伯逊一斯蒂夫模式

罗伯逊—斯蒂夫模式的主要优点是适应性强、准确性高。它包括了牛顿、宾汉和指数模式,因而能较好地反映各类钻井液在不同剪切速率下的流变特性。本文推导了管流和环空流动的压降公式和雷诺数,提出了精确确定流变参数的计算方法。     

钻井液振动筛的筛分模型研究

根据振动筛动力学的基本原理和固液两相流理论，对振动筛筛面上钻井液的流动特点和固相颗粒运动规律进行了研究，建立了钻井液振动筛的筛分模型，并对影响筛分效率和处理量的因素进行了分析．结果表明，对于具有不同流变特性的钻井液，在粒度分布相同时，合理调整激振参数和选用筛布，可提高钻井液振动筛的综合性能．     

适用于钻并液的流变模式的初步评价

本文对钻井液常用的几个流变模式进行了初步的理论分析,并根据旋转粘度计和管式粘度计的实验资料作了分析对比,说明了罗伯逊—斯蒂夫模式和卡森模式是理论上较完善、适用范围较宽广的模式,而宾汉模式和指数模式对某些钻井液在一定范围内也有良好的吻合性。     

酯基钻井液物性及应用研究

酯基钻井液是最早应用于现场的合成基钻井液。大量调研结果表明 ,在组成上 ,国外酯基钻井液的配方中大多含有一种低剪切速率流变性调节剂 ;在基液性能上 ,与柴油相比 ,酯基液的闪点较高 ,倾点较低 ,这表明酯不易燃 ,流动性好 ;在环保性能上 ,无论是毒性、生物降解还是蒸气测试结果 ,酯基钻井液均表现出了优良的性能。此外 ,酯基钻井液还具有优良的清洁井眼能力和润滑性能以及特殊的页岩抑制性。使用这种钻井液可以提高钻速 ,节约钻井成本 ,具有较好的应用效果     

加速型钻井液离心机内部流场研究

随着钻井工艺与新技术的发展,以及各种系列振动筛研发的成功,对固控系统中离心机的工作能力以及处理范围提出了更高的要求;传统的离心机受工艺水平和结构特点的约束,处理量提高的前景并不乐观;分析了目前国内、外钻井液离心机处理量无法进一步提高的制约因素;讨论了某新型钻井液离心机的工作原理和特点,认为分散加料、二次加速、从卸料端进料、框架式的螺旋结构等都是提高离心机处理量的革新技术;并对该型离心机的内部流场进行了分析和讨论,基于N-S方程以及该型号离心机的结构特点,重新定义边界条件,求解了离心机内部流场的数学模型并得出了该型离心机处理量的计算方法;经过计算和现场试验数据的对比,证明了模型的可行性。     

钻井液滤饼强度实验方法的建立

在理论推导的基础上.研制了一种钻井液滤饼强度测试仪,并确定了评价钻井液滤饼强度的两个指标.实验初步证实了理论推导的正确性和实验方法的可行性.     

裂缝-孔隙型储层保护钻完井液体系研究

针对裂缝－孔隙型储层特征和钻井施工要求，从储层潜在损害因素分析入手，确定了裂缝暂堵剂，即以超细碳酸钙和改性石棉纤维为主复配而成的纤维状暂堵剂LF－1，以及以油溶性树脂和液体石蜡为主复配而成的油溶性软化封堵剂EP－1，并优选出了钻完井配方。现场试验表明，该钻完井液体系基本满足钻井施工要求，储层保护效果明显，可使表皮系数下降54．4％。     

钻柱纵向振动模型的建立及求解方法

在牙轮钻头与井底岩石互作用模型的基础之上,将钻头在井底作纵向往复运动的位移作为钻柱纵向振动的下端边界条件,在适当简化的条件下,利用弹性杆理论和单元法建立了钻柱在钻井过程中由于钻头与岩石互作用及钻柱的弹性变形而导致钻柱产生纵向振动的动力学模型在给定初始条件和边界条件的情况下,采用数值计算方法求解了钻柱纵振模型。为进一步弄清钻头、钻柱在钻井过程中的实际运动规律和动力学性能,改进钻头、钻柱的设计方法,预防钻头、钻柱早期失效奠定了基础。     

钻柱振动失稳突变模型的研究

根据Ｍ．Ｍ．Ｋｈａｓａｎｏｗ所建立的涡轮枢轴非线性震动的数学模型，利用当前非线性科学领域的研究成果，进一步给出了钻柱振动失稳尖点的突变模型。并求得了发生失稳的临界点和条件，对揭示钻井过程中动力失稳的现象具有一定的参考价值。     

磁化钻井液应用性试验研究

在较大的场强范围内．对钻井液应用性磁化参数进行了试验研究．结果表明，磁处理技术在降粘、降切和抑制粘土造浆方面，具有其它处理工艺不可替代的良性作用．文中介绍了关于磁记忆时间、磁化级数和次序、钻井液密度及磁化强度等方面的试验与结论，认为选用磁场强度为５００ｍＴ的磁化器，效果较好；如同时考虑使用效果和价格性能比，则以设置２００ｍＴ和５００ｍＴ的磁化器各一台为宜