哈克流变仪在石油开采领域的应用

石油石化是流变学研究的主要领域之一，从钻井采油一直到下游化工制品都涉及到流变学的应用。在石油工程应用领域，应用十分广泛。比如筛选和研制工作液，确定采油过程中的工艺条件和范围，计算管路阻力，调整原有运输的温度和压力等。本文分别介绍钻井和采油、井下原油和储运、炼化和石油制品中的流变学应用情况。

一、钻井液的流变特性测量

钻井液常常比作钻井的血液。钻井液称为钻井泥浆，是指油气钻井过程中满足钻井工作各种循环流体的总称，起到的主要作用包括：携带和悬浮岩屑，稳定井壁和平衡地层压力，冷却和润滑钻头、工具，传递水动力。利用流变学可以评估和分析：

1、钻井液携沙、净化井眼和悬浮能力；

2、确定井底循环当量密度，为钻井施工提供工艺优化；

3、判断井下钻井液的污染情况；

4、指导钻井液工艺的处理和优化。

影响钻井液流变特性的因素很多，这里特别强调温度和压力。黏度过大，流动阻力增大。钻速收到影响，出现泥包钻头，脱气困难以及设备效能低等；黏度过小，剪切力太低，井眼净化不良，容易出现卡钻、井塌等复杂情况。对于非加重钻井液，黏度合理的范围在5~12mpa.s之间，屈服应力在1.4~14.4PA之间。

钻井液流变特性的相关标准有《SY/T 6613-2005钻井液流变学与水力计算程序推荐作法》等，在高温高压条件下，根据需求测量或计算：剪切应力、剪切速率参数，再根据上述主要模型拟合，得到相关的水力参数。而为了模拟使用环境，需要配套高温高压系统。此时推荐哈克的VISCOTESTER IQ 系列或者MARS40/60配置高温高压单元。

二、压力液的流变特性测量

压力液是水力压裂改造油气层过程中的工作液，对水力压裂的效果以及作业成本有着直接的影响。由于压裂工艺的影响，压力液的热稳定性和剪切稳定性对施工成败起关键性作用。

温度对羧甲基瓜尔胶压力液的影响（剪切速率@170s-1）

压力液的检测一般不超多300C,推荐哈克的MARS40高温高压流变仪，配置密闭单元。其中，酸化压力液需要配置哈氏合金的密闭单元。

三、驱油聚合物的流变特性测量

聚合物驱油，是提高石油开采率的方法之一。聚合物有天然聚合物，合成聚合物和改性聚合物。常见的有聚丙烯酰胺、黄原胶、交联聚合物、梳型聚合物等。聚合物的流变学特性主要集中在：黏度的剪切性能，黏弹性以及黏温变化以及拉伸黏度。根据石油行业标准SY/T 6296-2013，冻胶需要进行储能模量和屈服应力测试来进行冻胶强度的评价。

因此，针对聚合物驱油剂的测试，推荐HAAKE的MARS40/60流变仪。如果是酸性冻胶，测试转子需要选择耐酸材质。考虑聚合物溶液的测试，推荐选择35和60椎板，钛合金材质合适。

四、小结

考虑到压力液、钻井液和驱油聚合物的不同流变学测量数据和表征方法的不同，推荐一套哈克的配置，满足三者的流变学测试。

MARS40/60流变仪

高温高压密闭单元，不锈钢材质或者哈氏合金

半导体圆通温度测量系统（或者平锥板测量系统）

35/60椎板转子

25同轴圆筒转子

38/39高温高压测量转子