哈克流變儀在石油開采領域的應用

石油石化是流變學研究的主要領域之一，從鉆井采油一直到下游化工制品都涉及到流變學的應用。在石油工程應用領域，應用十分廣泛。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，計算管路阻力，調整原有運輸的溫度和壓力等。本文分別介紹鉆井和采油、井下原油和儲運、煉化和石油制品中的流變學應用情況。

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流體的總稱，起到的主要作用包括：攜帶和懸浮巖屑，穩定井壁和平衡地層壓力，冷卻和潤滑鉆頭、工具，傳遞水動力。利用流變學可以評估和分析：

1、鉆井液攜沙、凈化井眼和懸浮能力；

2、確定井底循環當量密度，為鉆井施工提供工藝優化；

3、判斷井下鉆井液的污染情況；

4、指導鉆井液工藝的處理和優化。

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

鉆井液流變特性的相關標準有《SY/T 6613-2005鉆井液流變學與水力計算程序推薦作法》等，在高溫高壓條件下，根據需求測量或計算：剪切應力、剪切速率參數，再根據上述主要模型擬合，得到相關的水力參數。而為了模擬使用環境，需要配套高溫高壓系統。此時推薦哈克的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成本有著直接的影響。由于壓裂工藝的影響，壓力液的熱穩定性和剪切穩定性對施工成敗起關鍵性作用。

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、驅油聚合物的流變特性測量

聚合物驅油，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、交聯聚合物、梳型聚合物等。聚合物的流變學特性主要集中在：黏度的剪切性能，黏彈性以及黏溫變化以及拉伸黏度。根據石油行業標準SY/T 6296-2013，凍膠需要進行儲能模量和屈服應力測試來進行凍膠強度的評價。

因此，針對聚合物驅油劑的測試，推薦HAAKE的MARS40/60流變儀。如果是酸性凍膠，測試轉子需要選擇耐酸材質?？紤]聚合物溶液的測試，推薦選擇35和60椎板，鈦合金材質最為合適。

四、小結

考慮到壓力液、鉆井液和驅油聚合物的不同流變學測量數據和表征方法的不同，推薦一套哈克的配置，滿足三者的流變學測試。

MARS40/60流變儀

高溫高壓密閉單元，不銹鋼材質或者哈氏合金

半導體圓通溫度測量系統（或者平錐板測量系統）

35/60椎板轉子

25同軸圓筒轉子

38/39高溫高壓測量轉子