泥浆材料检测与应用：非牛顿流体及流变参数.docx

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1、教学目标与要求知识目标：掌握流体的流变参数了解非牛顿流体的流变模式能力目标：能够调整流变参数素质目标：培养学生爱岗敬业、认真负责的职业素质教学重点与难点重点：流体的流变参数难点：流变参数的调整方式处理方法：讲授、举例、讨论教学资源教材、多媒体教室、课件、图片等教学过程主题/任务/活动教学方法/教具时间分配导入新课讲授、举例非牛顿流体的流变模式讲授流变参数的调控讲授小结讲授作业/技能训练教学评估授课内容非牛顿流体及流变参数计划课时教学设计【导入新课】上节课我们介绍了钻井液流变性相关的几个基本概念，那么这节课，我们来学习钻井液流变性相关的几个参数。钻井液一般为非牛顿流体，而非牛顿流体一般分为塑性流

2、体、假塑性流体和膨胀性流体。下面我们详细介绍这几种流体的相关知识。【授课内容】一、 塑性流体一般的钻井液属于这种流型。图24四种基本流暇的曲线TH.体-你.性糠体港_熨性假体宴窿悔体塑性流体的剪切速率为零时，剪切应力不为零。也就是说，施加的力超过一定值得时候才开始流动，这种使流体开始流动的最低剪切应力s称为静切力。钻井液的静切应力又称凝胶强度。其物理意义是钻井液静止时破坏其内部单位面积上的网架结构所需要的剪切力，单位是Pa。剪切力超过s时，在初始阶段剪切速率随剪切应力增大不成直线，此时塑性流体不被均匀剪切，黏度逐渐降低。剪切应力继续增加，当数值大到一定程度，黏度将保持不变，此时流变曲线成直线。

3、而直线斜率称为塑性粘度p（或PV）,这是塑性流体的性质，表明在层流情况下，钻井液中网架结构的破坏与恢复处于动平衡时，流体中各种质子之间的内摩擦作用强弱。 （或YP）称为动切力（或称屈服值），它是钻井液在层流流动时形成结构的能力，其大小是塑性流体流变曲线中的直线段在轴上的截距。由于动切力的引入，塑性流体流变曲线中直线段可用直线方程进行描述。即为t0动切力，Pa；p塑性粘度，Pa-So此式为塑性流体的流变模式，称宾汉公式；塑性流体也叫宾汉塑性流体。塑性流体流动特性与其内部结构有关。一般情况下，钻井液中黏土颗粒处于一定的絮凝状态；因此，要使钻井液开始流动，就必须施加一定剪切应力,破坏絮凝时形成的连续

4、网架结构。这个力即静切应力，它反映了所形成结构的强弱，也叫作凝胶强度。二、假塑性流体某些钻井液、高分子化合物的水溶液以及乳状液等均属于假塑性流体。从假塑性流变曲线可以看出，这条曲线是通过原点并凸向剪切应力轴的曲线。符合该特性的流体，它的流动特点是施加极小的剪切应力就能产生流动，不存在静切应力，它的粘度随剪切应力的增大而降低。假塑性流体的流动服从幕律公式，如下： 二 KnK稠度系数，Pasn；n流性指数，n Na+浓度来提高动切力。一般，非加重钻井液的塑性粘度应控制在5-12mPa.s,动切力应控制在1.4-14.4Pa03、为有好的剪切稀释性，应控制op在0.36-0.48 Pa/mPa.s范

5、围，可选XC生物聚合物、HEC （羟乙基纤维素）和PHP （水解聚丙烯酰胺）等聚合物作主处理剂，保持足够的浓度；通过使用固控设备，降低无用固相颗粒浓度，以达到降低p提高op的目的；在保证钻井液性能稳定的情况下，适量加入石灰、石膏、氯化钙和食盐等电解质，可增强体系中固体颗粒形成网架结构的能力，达到提高o1p的目的。那么流行指数和稠度系数的调控又如何呢？4、钻井液的流行指数反映构成粘度的方式，反映液体非牛顿性的强弱，降低n值有利于携带岩屑、清洁井眼，通常要求n值控制在0.4-0.7范围。常用方法如下：1.加入XC生物聚合物等流型改进剂；2.添加预水化膨润土； 3.增加无机盐的含量（此法会影响钻井液稳定性）。三种方法中，优先考虑选用适合于所用体系的聚合物处理剂来降低n值。调控稠度系数的方法与钻井液粘度的调控相似。课后小结