非牛顿钻井液剪切速率计算公式的推导及验证

第 3 1 卷 第 4 期 2 0 1 4年 7月 钴 井 液 与 完 井 液 DRI LL I NG F LUI D & CoM P LET I ON F L UI D Vo 1 ． 3 1 No ． 4 J u l y 2 0 1 4 d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 ~ ． i s s n ． 1 0 0 1 — 5 6 2 0 ． 2 0 1 4 ． 0 4 ． 0 1 0 非牛顿钻井液剪切速率计算公式的推导及验证 刘扣其 ， 邱 正松 ， 曹杰 ， 罗洋 ， 崔 明磊 ( 1 ． 中国石油大学石油工程学 院，山东青 岛 ； 2 ． 山东胜利职业学 院 ，山东东 营 ) 刘扣其等 ． 非牛顿钻井液剪切速率计算公式 的推导及验证 [ J 】 ． 钻 井液 与完 井液 ，2 0 1 4 ，3 1( 4 ) ： 3 3 ． 3 5 ，3 9 ． 摘要 范式旋转黏度计 由于具 有使用 简单 、便于携 带等特 点 ，而被广 泛运用 于现场 和室 内实验 中。为 了能够 较准 确地 计算范 式旋 转黏度计 剪切 非牛顿钻井液 时的剪切速 率 ，在理论模 型的基础上推导 出了新 的剪切速 率求解公式 ，并 通 过室 内实验进 行 了验证。实验验证结果表 明， 剪切非牛顿钻井液 时， 相对于 目前常用的剪切速 率计算公式的求解结果 ， 采用 新推导 的计算公 式求得的剪切速率 与采用 高准确度 、高精度 的安东 帕流变仪测得 的实验结果 更加 接近，准确度更 高 ； 而且被测液体 的非牛顿性越 强，2 种计算方 式得到 的结果差值越 大。 关键词 非牛顿钻 井液 ； 剪切速 率 ； 计算公式 ； 范式旋 转黏度 计 中图分类号 ：T E 2 5 4 ． 2 文献标 识码 ： A 文章编号 范式旋转黏度计是现场和室 内广泛用来测量钻井 液流变性能的装置。范式旋转黏度计的外筒和 内筒有 一 定的同轴度 ，当测量钻井液的流变性能时 ，被测液 体充满外筒和 内筒形成的环形空间 ，外筒旋转会引起 被测液体黏性拉力 ，拉力会在内筒上形成扭矩 ，该扭 矩使得装有精密弹簧的表盘转动一定的角度 ，从而能 获得该转速下被测钻井液的剪切应力。准确掌握钻井 液的流变性能除了需要了解钻井液 的剪切应力还需准 确 了解该剪切应力下对应的剪切速率 ，目前在现场和 室 内预测剪切速率时，主要是假设环空中液体的剪切 速率分布均匀 ，但是这种假设实际上并不能准确描述 非牛顿钻井液。本文主要对非牛顿钻井液的剪切速率 公式进行了推导，......