哈克流變儀在石油開采領(lǐng)域的應(yīng)用

石油石化是流變學(xué)研究的主要領(lǐng)域之一，從鉆井采油一直到下游化工制品都涉及到流變學(xué)的應(yīng)用。在石油工程應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)用十分廣泛。比如篩選和研制工作液，確定采油過程中的工藝條件和范圍，計(jì)算管路阻力，調(diào)整原有運(yùn)輸?shù)臏囟群蛪毫Φ取?/span>本文分別介紹鉆井和采油、井下原油和儲(chǔ)運(yùn)、煉化和石油制品中的流變學(xué)應(yīng)用情況。

一、鉆井液的流變特性測量

鉆井液常常比作鉆井的血液。鉆井液稱為鉆井泥漿，是指油氣鉆井過程中滿足鉆井工作各種循環(huán)流體的總稱，起到的主要作用包括：攜帶和懸浮巖屑，穩(wěn)定井壁和平衡地層壓力，冷卻和潤滑鉆頭、工具，傳遞水動(dòng)力。利用流變學(xué)可以評(píng)估和分析：

1、鉆井液攜沙、凈化井眼和懸浮能力；

2、確定井底循環(huán)當(dāng)量密度，為鉆井施工提供工藝優(yōu)化；

3、判斷井下鉆井液的污染情況；

4、指導(dǎo)鉆井液工藝的處理和優(yōu)化。

影響鉆井液流變特性的因素很多，這里特別強(qiáng)調(diào)溫度和壓力。黏度過大，流動(dòng)阻力增大。鉆速收到影響，出現(xiàn)泥包鉆頭，脫氣困難以及設(shè)備效能低等；黏度過小，剪切力太低，井眼凈化不良，容易出現(xiàn)卡鉆、井塌等復(fù)雜情況。對于非加重鉆井液，黏度合理的范圍在5~12mpa.s之間，屈服應(yīng)力在1.4~14.4PA之間。

鉆井液流變特性的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有《SY/T 6613-2005鉆井液流變學(xué)與水力計(jì)算程序推薦作法》等，在高溫高壓條件下，根據(jù)需求測量或計(jì)算：剪切應(yīng)力、剪切速率參數(shù)，再根據(jù)上述主要模型擬合，得到相關(guān)的水力參數(shù)。而為了模擬使用環(huán)境，需要配套高溫高壓系統(tǒng)。此時(shí)推薦哈克的VISCOTESTER IQ 系列或者MARS40/60配置高溫高壓單元。

二、壓力液的流變特性測量

壓力液是水力壓裂改造油氣層過程中的工作液，對水力壓裂的效果以及作業(yè)成本有著直接的影響。由于壓裂工藝的影響，壓力液的熱穩(wěn)定性和剪切穩(wěn)定性對施工成敗起關(guān)鍵性作用。

溫度對羧甲基瓜爾膠壓力液的影響（剪切速率@170s-1）

壓力液的檢測一般不超多300C,推薦哈克的MARS40高溫高壓流變儀，配置密閉單元。其中，酸化壓力液需要配置哈氏合金的密閉單元。

三、驅(qū)油聚合物的流變特性測量

聚合物驅(qū)油，是提高石油開采率的方法之一。聚合物有天然聚合物，合成聚合物和改性聚合物。常見的有聚丙烯酰胺、黃原膠、交聯(lián)聚合物、梳型聚合物等。聚合物的流變學(xué)特性主要集中在：黏度的剪切性能，黏彈性以及黏溫變化以及拉伸黏度。根據(jù)石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6296-2013，凍膠需要進(jìn)行儲(chǔ)能模量和屈服應(yīng)力測試來進(jìn)行凍膠強(qiáng)度的評(píng)價(jià)。

因此，針對聚合物驅(qū)油劑的測試，推薦HAAKE的MARS40/60流變儀。如果是酸性凍膠，測試轉(zhuǎn)子需要選擇耐酸材質(zhì)。考慮聚合物溶液的測試，推薦選擇35和60椎板，鈦合金材質(zhì)最為合適。

四、小結(jié)

考慮到壓力液、鉆井液和驅(qū)油聚合物的不同流變學(xué)測量數(shù)據(jù)和表征方法的不同，推薦一套哈克的配置，滿足三者的流變學(xué)測試。

MARS40/60流變儀

高溫高壓密閉單元，不銹鋼材質(zhì)或者哈氏合金

半導(dǎo)體圓通溫度測量系統(tǒng)（或者平錐板測量系統(tǒng)）

35/60椎板轉(zhuǎn)子

25同軸圓筒轉(zhuǎn)子

38/39高溫高壓測量轉(zhuǎn)子