(水溶性有机盐加重剂高密度水溶液高温流变性实验研究.docVIP

水溶性有机盐加重剂高密度水溶液高温流变性实验研究 摘要 水溶性加重剂高密度水溶液作为一种性能良好的钻、完井液基液，现今已被广泛应用于深井、超深井、以及某些复杂地层的钻井和完井作业。因此研究其在高温环境下的流变性与温度和密度的关系，有利于室内研究和现场应用。室内测定了Weigh2的不同高密度水溶液在5个高温点的流变性，并与其常温流变性作了对比，得出了含温度和密度因子的Weigh2高密度水溶液的本构方程。 关键词 有机盐；水溶液；高温；流变性 水溶性有机盐加重剂Weigh2的水溶液以其具有抑制性强、润滑性好、腐蚀性极低、流变性优良等特点，已经被广泛应用于现今的钻、完井作业中，随着Weigh2应用的不断扩大，对其水溶液特性的研究也在不断深入，但在流变性的研究方面，目前还仅局限于常温，这已经不能满足现场的需要，比如深井、超深井、以及某些异常高温地层，因此研究Weigh2水溶液的高温流变性有利于室内认识和现场的应用。 室内研究 测定Weigh2水溶液高温流变性主要是测定其在高温下的切力、以及所测剪切速率下的剪切应力，由此分析出其流变模式，并根据该流变模式下的塑性粘度与温度和密度的关系，得出其含有温度和密度因子的本构方程。本实验利用RS-150高温流变仪，分别测定了不同高密度下的Weigh2水溶液在65℃、80℃、95℃、110℃、125℃的流变性，同时为了与其水溶液的常温流变性进行对比，也测定了25℃下Weigh2水溶液的流变性。 测定方法如下：配制质量体积分数即加量为60%的Weigh2水溶液240 mL；用14支组密度计测定该水溶液在室温下的密度，并做好记录；按照RS-150高温流变仪的操作方法，设定剪切速率测定范围为5.1~1000 s-1，剪切速率测定的对数步长相等，共测17个剪切速率点，分别测定Weigh2水溶液温度依次为25℃、65℃、80℃、95℃、110℃、125℃时，该17个剪切速率所对应的剪切应力，高温流变仪利用数据传输系统自动在电脑里做好数据记录。重复测量步骤，依次测定加量为65%、75%、80%、90%的Weigh2水溶液的高温流变性。记录数据见表1～表6。 表1 所测加量对应的Weigh2水溶液密度 加量 （f） 水溶液密度 （g/cm3） 60% 1.249 65% 1.260 75% 1.286 80% 1.295 90% 1.318 从表1可以看出Weigh2水溶液的密度随着加量的增大而增大。 表2 密度为1.249 g/cm3的Weigh2水溶液各种温度下的流变数据 25℃ 65℃ 80℃ 95℃ 110℃ 125℃ λ /s-1 τ/Pa λ /s-1 τ/Pa λ /s-1 τ/Pa λ /s-1 τ/Pa λ /s-1 τ/Pa λ /s-1 τ/Pa 5.253 0.492 5.262 1.228 5.269 0.636 5.227 0.922 5.288 0.961 5.359 1.416 6.556 0.491 6.593 0.698 6.553 0.649 6.487 0.618 6.522 0.829 6.664 1.232 8.158 0.472 8.181 0.604 8.225 0.626 8.125 0.971 8.11 1.474 8.253 1.152 10.35 0.597 10.34 0.604 10.48 0.565 10.38 0.535 10.5 1.16 10.53 0.632 13.27 0.549 13.35 0.596 13.38 0.581 13.34 0.54 13.28 1.1 13.47 1.221 17.3 0.652 17.47 0.615 17.44 0.553 17.43 0.516 17.38 0.828 17.46 0.804 22.96 0.677 22.95 0.681 23.16 0.656 22.96 0.578 23.04 0.853 23.24 0.907 30.67 0.723 30.79 0.714 31.03 0.618 30.71 0.605 30.89 0.668 31.01 1.01 40.85 0.782 41.84 0.669 42.23 0.705 41.91 0.882 42.32 1.03 42.48 0.697 58.56 0.932 58.07 0.898 58.37 0.816 58.13 0.897 58.28 0.719 58.88 0.94 81.75 1.043 82.32 0.986 82.22 0.945 82.09 0.988 82.46 0.967 83.3 1.005 117.5 1.406 117.4 1.286 118.5 1.091