准确测定三参数非牛顿液体的流变参数

Herschel—Bulkley流变模式是一个三参数的流变模式,它能较好地反映泥浆、水泥浆及高分子溶液等的流变性能,并具有适应范围广、精度较高的特点。本文从该流变模式的本构方程出发,应用幂级数的展开形式,推导出液体作水平旋转运动的流变规律及其精确的流变参数计算式,同时分析了用一般表达式计算流变参数所造成的误差和影响因素。幂级数的展开式虽是一个近似的式子,但其精确性已能满足工程上的要求。为了提高流变参数的精确性,文中还推证出某一剪切应力的计算公式。     

高渗透水泥浆高温高压流变性研究

随着油气开采难度的增大,对固井质量和固井水泥浆添加剂的要求越来越高,需要研制开发出新型高渗透水泥浆体系。借助美国产Fann50流变仪,研究了温度和压力对高渗透水泥浆流变性的影响,并与常规水泥浆进行了对比。分析结果表明,一定压力下,高渗透水泥浆的动切力、表观粘度随温度的升高而逐渐降低,流性指数减小;一定温度下,压力对高渗透水泥浆体系流变参数的影响不如温度明显。高渗透水泥浆比常规水泥浆体系具有更好的热稳定性。运用宾汉、幂律、卡森、赫切尔巴尔克莱(H B)、带剪切稀释系数等5种模式对实验数据进行了拟合分析,结果表明,H B模式是描述高渗透水泥浆高温高压流变性的最佳模式。     

高渗透水泥浆高温高压流变性研究

随着油气开采难度的增大，对固井质量和固井水泥浆添加剂的要求越来越高，需要研制开发出新型高渗透水泥浆体系。借助美国产Fann50流变仪，研究了温度和压力对高渗透水泥浆流变性的影响，并与常规水泥浆进行了对比。分析结果表明，一定压力下，高渗透水泥浆的动切力、表观粘度随温度的升高而逐渐降低，流性指数减小；一定温度下，压力对高渗透水泥浆体系流变参数的影响不如温度明显：高渗透水泥浆比常规水泥浆体系具有更好的热稳定性。运用宾汉、幂律、卡森、赫切尔-巴尔克莱(H-B)、带剪切稀释系数等5种模式对实验数据进行了拟合分析，结果表明，H-B模式是描述高渗透水泥浆高温高压流变性的最佳模式。     

环境温度和水化时间对纳米偏高岭土水泥浆流变性的影响

为研究环境温度和水化时间对纳米偏高岭土(NMK)水泥浆流变性的影响，利用流变性方法测量不同环境温度(8～45℃)和水化时间(10～90min)条件下NMK水泥浆流变性的变化规律.同时采用X-射线衍射仪和激光粒度仪分析新拌NMK水泥浆水化特性及絮凝结构.考虑环境温度、水化时间、NMK掺量和水胶比的影响，基于BP神经网络建立了流变参数预测模型.结果表明：水泥与水接触90min内水泥水化缓慢，NMK颗粒特性和絮凝结构是影响新拌水泥浆流变性的主要因素.NMK水泥浆流变特征符合修正Bingham模型，浆体呈现剪切稀化行为；随环境温度(8～45℃)升高，NMK水泥浆表观黏度降低，触变性先增大后减小，且水泥浆触变性在27℃左右达到最大值；环境温度对屈服应力和塑性黏度无显著影响.掺1%～10%NMK水泥浆表观黏度、屈服应力和塑性黏度随水化时间(10～90min)的变化幅度较普通水泥浆小.考虑环境温度、水化时间、NMK掺量等多因素影响的BP神经网络模型所预测流变参数与试验值吻合较好.     

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。     

矿渣对新拌水泥浆体流变性能的影响

通过对掺有矿渣的新拌水泥浆体流变曲线、流变参数、标准稠度需水量和胶砂流动度的测定,研究了矿渣的化学组成、掺加量和细度等对新拌水泥浆体流变性能的影响     

岩石节理流变力学特性及其本构模型

通过对锦屏二级水电站大理岩节理进行剪切流变试验,分析了当剪切应力恒定、不同法向应力作用下的节理蠕变变形特性;根据传统的老化理论及遗传蠕变理论,提出了能够考虑法向应力影响的岩石节理剪切流变本构模型.最后,采用大理岩节理剪切流变试验数据确定了剪切流变模型的参数.将流变模型曲线和试验结果进行比较,结果表明该模型能够较好地描述不同法向应力和剪切应力作用下节理蠕变的变形规律.     

一种新的流变模式及其应用性评价

在评价现有流变模式的适应性和优缺点的基础上,提出一种新的4参数流变模式,利用回归分析的数学方法对各流变模式的流变参数进行数据处理,并对各流变模式的参数确立和评价进行研究,应用不同类型的钻井液测量数据对各流变模式进行回归计算与分析.结果表明:在试验用的6种钻井液中,4参数流变模式能较好地反映各剪切速率下的钻井液流变性,最为精确,拟合效果最好,适用于各种钻井流体;拟合效果由好到差依次为4参数、赫-巴、卡森.幂律、宾汉模式.     

新拌纳米偏高岭土水泥浆流变性

为了探明纳米偏高岭土(NMK)对新拌水泥浆流变性能的影响,采用流变仪开展了水胶质量比(0.40、0.45、0.50)和减水剂(SP)影响下,掺加不同质量分数(1％、3％、5％、10％、15％)NMK水泥浆流变试验,得到了表观黏度、屈服应力、塑性黏度等流变参数,探讨了NMK掺量对水泥浆流变性的影响规律;基于修正Krieg...     

CO2泡沫压裂液两相流流动特性的试验研究

通过大型高参数泡沫压裂液试验回路首次详细研究了实际压裂条件下CO2泡沫压裂液的流变特性,得出了实际压裂条件下CO2泡沫压裂液流变参数的计算关联式,从而为低渗油气藏泡沫压裂技术的有效实施提供了试验依据.研究表明:在实际施工条件下,CO2泡沫压裂液具有剪切稀化性质,可用幂律模型来描述;其有效粘度随剪切速率、温度的增高而减小,随压力、泡沫质量的增大而增大;相对而言,温度和泡沫质量对流变参数的影响比压力的影响明显,在该试验范围内,温度和泡沫质量对流变参数的影响呈指数规律变化.     

一种新的高温高压流变性分析模型

钻井液流变性的准确分析与流变参数的准确计算一直是钻井水力分析与计算的基础,是提高井底压力计算精度的重要研究内容。基于高温高压流变实验数据,分析了旋转黏度计300 r/min和600 r/min下测量剪切应力随温度、压力的变化规律;进而建立了适用于各转速下高温高压(HTHP)剪切应力的通用预测模型,并给出了HTHP剪切速率预测模型系数的通用求解步骤。最后采用HTHP剪切应力预测模型对墨西哥湾一口实验井的合成基钻井液(屈服假塑性钻井液)进行了分析,同样具有很好的预测效果,表明该模型具有较广泛的适用性,可为高温高压井井底压力计算提供较为准确的HTHP流变参数。     

不同流变模式钻井流体圆管层流压耗的通用精确算法

钻井工程常用的管流压耗分析方法计算精度低,且不能适应一些相对复杂的流变模式。在已知流变方程的条件下,利用通用圆管流量方程建立流量与管壁切应力或管壁剪切速率的精确关系式,通过该关系式由给定的流量求解管壁切应力,进而获得圆管层流压耗精确值。这种方法适用于所有流变模式的钻井流体圆管层流,具有普适性好、建模过程简单、模型精度高等特点;室内试验表明该算法相对于传统算法是一种更加精确的圆管层流压耗计算方法;该方法的提出为一些复杂的流变模式在钻井工程及其他工程领域的推广应用提供了良好的基础。     

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。     

混凝土的流变特征及Burgers,Hansen模型的本构关系解析

本文分析了流动化混凝土和凝固混凝土的流变变模型点。采用与拉式变换解答相容的求特解的方式对形象表达混凝土流变持征的Burgers模型和Hansen模型的本构关系进行了数学解析,分析了弹性流变行为。为实测确定混凝土的流变参数,定量描述混凝土的流变特征提供了依据。     

路用红砂岩粗粒土的流变特性试验研究

为了研究红砂岩粗粒土高速公路路堤填料的流变工程性质,利用大型三轴流变试验仪对路用的90区和93区红砂岩粗粒土进行低应力状态(σ3=100,200和300 kPa)的三轴流变试验,研究红砂岩粗粒土在低应力下的流变规律以及应力状态对体积流变分量和剪切流变分量的影响。引入Morgan-Mercer-Florin核函数,建立描述红砂岩粗粒土的体积流变分量-时间的关系和剪切流变分量-时间关系模型,提出红砂岩粗粒土最终体积流变量和最终剪切流变量公式。最后,建立一个基于Morgan-Mercer-Florin函数新的红砂岩粗粒土流变本构模型,确定压实度为90％和93％的红砂岩粗粒土的流变模型参数,并将Morgan-Mercer-Florin模型嵌入椭圆-抛物线双屈服面弹塑性本构模型,用于描述红砂岩粗粒土的粘弹塑性性质。流变试验结果表明:球应力(p)对最终体积流变分量影响很大,应力水平(S)对最终剪切流变分量影响显著,最终体积流变量和最终剪切流变分量可以分别用p和S表示。     

考虑黏聚力与内摩擦系数的岩石黏弹塑性流变模型

基于在岩石剪切流变仪上得到的泥板岩剪切流变试验结果,采用库仑强度准则获得了岩石长期强度参数(长期黏聚力和长期内摩擦系数),与瞬时强度参数进行对比,结果表明,岩石黏聚力对时间的敏感程度高于内摩擦系数对时间的敏感程度.提出了一个考虑黏聚力和内摩擦系数随时间变化的塑性元件,将其与线性黏性元件并联起来,得到一个新的考虑黏聚力和内摩擦系数的非线性黏塑性体(CF-NVPB),同时将CF-NVPB模型与三元件线性黏弹性流变模型串联起来,建立了一个新的考虑黏聚力和内摩擦系数的岩石非线性黏弹塑性流变模型,并推导了该非线性流变模型的蠕变方程与松弛方程.     

二滩水电站右坝肩纤闪石化玄武岩软弱岩带流变特性的研究

通过对二滩水电站右坝肩纤闪石化玄武岩软弱岩带的实地调查,并结合室内及现场流变试验结果,建立了该软弱岩带的流变模型——三参数固体模型。应用曲线求参及有限元反演方法获得两组流变参数,并在此基础上对现场岩体的流变参数进行预测,从而确立了该软弱岩带的本构方程。随后,引进金属材料研究领域的成果,利用“转换法”求得各级正应力下的长期抗剪强度,并对现场岩体的长期抗剪强度参数进行了预测。     

软土流变特性的室内试验与改进的西原模型

详尽描述了软土流变特性的室内直剪实验方法,探讨了实验中需特别注意的加载方法、试样保存以及试验数据读取等一些重要问题,通过对现有流变模型的分析及结合室内直剪蠕变试验结果,用非线性牛顿体替代线性牛顿体,从而对西原正夫模型进行了改进,并导出了改进后模型的本构方程．最后,采用本文改进模型对实验结果进行了非线性分析,获得了相应的实验拟合曲线及模型的参数值,结果表明,理论计算与实测结果吻合良好．     

不同浓度料浆流变特性与混合骨料级配相关性试验

为了探究混合骨料配比及粒径级配对料浆流变特性的影响,首先对矿山充填常用的废石和棒磨砂及其混合骨料进行粒径分析,并得到相应的特征粒径.其次采用流变仪对不同骨料配比、不同质量分数条件下的料浆进行测定,采用H-B流变模型拟合出相应的流变参数.然后对流变参数和流变特性进行分析,并基于最小二乘法研究骨料粒径级配与料浆流变特性的相关性.最后对料浆稳定性进行讨论,并通过建立力学模型确定了混合骨料不沉降离析的临界粒径范围为13.8~21.6mm.试验结果表明:料浆屈服应力和表观黏度均随料浆质量分数的增大而增大;随着剪切速率的增大,料浆流变特性表现出不同的模型特性;料浆流变特性参数与骨料粒径级配的相关性随着特征粒径值的增大而增大.随着质量分数的提高,料浆屈服应力与骨料粒径级配相关性逐渐减弱,而表观黏度与之相反,质量分数和骨料粒径级配对料浆稳定性有很大影响.