钻井液常规性能测试

第五章钻井液钻井液（Drilling fluids）是在旋转钻井时循环使用的流体，包括水基、油基、气基三种类型。

由于绝大多数使用的是液体，少量使用气体或泡沫，因此称之为“钻井液”，又由于最初的钻井液主要是由水和粘土组成，而且粘土一直是钻井液的主要配制材料，因此习惯称之为“泥浆”。

尽管目前钻井液的成本仅占钻井总成本的5～10％左右，但它却是影响钻井工程成败的主要因素之一，井愈深，其重要性愈突出，因此，人们形象地把泥浆比喻为“钻井的血液”。

第一节钻井液性能一．钻井液性能钻井液性能测试与计算的技术指标总共有40多项，但对一种钻井液体系，一般要求测定和相适应的指标常常只是几项或十几项。

测试钻井液性能的方法可参见1993年版API RP 13 B－l《水基钻井液现场测试程序推荐作法》和B－2《油基钻井液现场测试程序推荐作法》以及我国行业标准ZB／TE 13004《钻井液测试程序》。

各项性能的代号及单位见表5－1。

二．钻井液性能的控制1．密度（MW）（1）钻井液密度是单位体积钻井液所含物质的质量，法定计量单位为克／厘米3（g／cm3）或千克／米3（kg／m3），钻井现场也常用其他非法定计量单位，如磅／加仑（1b／gal）或磅／英尺3（fo／f t3），有时则用压力梯度表示，如磅／英寸2／英尺（1b／in2／f t）、磅／英寸2／1000英尺（1b／in2／1000f t）、千帕／米（kPa／m）或者是公斤／厘米2／米（kg／cm2／m）等。

它们之间的换算关系见单位换算表。

（2）钻井液密度的设计应控制在合适的数值上。

一般而言，钻井液密度提高有利于支承井壁，保证井眼的稳定，阻止地层流体流入井筒污染钻井液及引发井涌与井喷，但密度高不利于提高钻进速度。

（3）钻井液密度降低有利于避免井漏，提高钻进速度和减少压差卡钻机率，也有利于产层保护，但密度降低容易引发井涌或井喷。

（4）钻井液密度升高的可能因素是：①加入加重材料。

中国石油大学油田化学实验报告实验日期:成绩:班级:学号:姓名:教师:同组者:钻井液常规性能测试一、实验目的1、掌握六速旋转粘度计的使用方法以及钻井液表观粘度、塑性粘度和动切力的测定和计算方法；2、掌握静滤失仪的使用方法以及钻井液滤失量、pH值和泥饼厚度的测定方法；3、掌握钻井液膨润土含量的实验原理和测定方法；4、掌握钻井液密度的测定方法；5、掌握钻井液漏斗粘度的测定方法；6、掌握钻井液固相含量的测定方法和实验原理。

二、实验原理1、六速旋转粘度计的工作原理、使用方法及粘度和切力的计算（1）六速旋转粘度计的结构和工作原理六速旋转粘度计（图1）是以电动机为动力的旋转型仪器。

被测液体处于两个同心圆筒间的环形空间内。

通过变速传动外转筒以恒速旋转，外转筒通过被测液体作用于内筒产生一个转矩，使同扭簧连接的内筒旋转了一个相应角度，依据牛顿定律，该转角的大小与液体的粘度成正比，于是液体粘度的测量转为内筒转角的测量。

记录刻度盘的表针读数，通过计算即为液体表观粘度、塑形粘度和动切力。

图1 六速旋转粘度计及变速拉杆（2）六速旋转粘度计的使用方法①接通电源，拨动三位开关至高速位置，待外筒转动后，将变速拉杆的红色球形手柄（手柄位置与转速的选择如图1）放置在最低位置，此时外筒转速即为600rpm。

观察刻度盘是否对零（若不对零，可松开固定螺钉调零后再拧紧）、外筒是否偏摆（若偏摆，应停机重新安装外筒）。

检查调速机构是否灵活可靠。

②将刚高速搅拌过的钻井液倒入泥浆杯中至刻度线（此处钻井液的体积为350ml），立即置于托盘限位孔上，上升托盘，使液面与外筒刻度线对齐，拧紧托盘手轮。

迅速从高速（600rpm）到低速（3rpm）依次测量。

待刻度盘读数稳定后，记录各转速下的读数Ф。

③实验结束后，关闭电源，松开托盘手轮，移开泥浆杯，倒出泥浆。

左旋卸下外转筒，将外转桶和内筒清洗后擦干，将外转筒安装在仪器上。

（3）粘度和切力的计算方法表观粘度A V＝0.5×Ф600，单位：mPa.s；塑性粘度PV＝Ф600－Ф300，单位：mPa.s；动切力YP＝0.511×（2×Ф300－Ф600），单位：Pa。

中国石油大学（华东）油田化学基础实验报告班级：石工1412 学号：姓名：教师：范鹏同组者：实验日期：实验一、钻井液常规性能测试一、实验目的1、掌握六速旋转粘度计的使用方法以及钻井液表观粘度、塑性粘度和动切力的测定和计算方法；2、掌握静滤失仪的使用方法以及钻井液滤失量、pH值和泥饼厚度的测定方法；3、掌握钻井液膨润土含量的实验原理和测定方法；4、掌握钻井液密度的测定方法；5、掌握钻井液漏斗粘度的测定方法；二、实验装置钻井液：400ml 高速搅拌机六速旋转粘度计打气筒失水仪滤纸量筒秒表钢板尺 PH试纸亚甲基兰溶液酸式滴定管玻璃棒三、实验步骤1、用高速搅拌器高速搅拌钻井液10min。

2、使用六速旋转粘度计测定并计算钻井液表观粘度、塑性粘度和动切力；3、使用打气筒滤失仪测定钻井液滤失量、泥饼厚度和pH值；4、测定并计算钻井液膨润土含量；5、学习并掌握测定钻井液密度的方法；6、学习并掌握测定钻井液漏斗粘度的方法。

四、实验数据记录与处理1.数据记录实验一钻井液的常规性能测试数据记录处理表实验二无机电解质对钻井液的污染及调整污染实验数据班级汇总表2.数据处理本组实验所得数据处理结果:表面粘度AV=0.5 x Ф600=0.5x12=6 mPa.s 塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=12-7=5 mPa.s动切力YP=0.511 x （2 x Ф300-Ф600）=1.022 Pa钻井液膨润土含量=泥甲V 01.0V ⨯×70100×1000=14.3×泥甲V V =14.3×265⋅=40.04 g/l （1）基浆：表面粘度AV=0.5 x Ф600=0.5x11=5.5 mPa.s塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=11-7=4 mPa.s动切力YP=0.511 x（2 xФ300-Ф600）=1.533 Pa泥浆：（2）加量0.25g/100ml CaCl2表面粘度AV=0.5 xФ600=0.5x16=8 mPa.s塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=16-12=4 mPa.s动切力YP=0.511 x（2 xФ300-Ф600）=4.088 Pa （3）加量0.50g/100ml CaCl泥浆：2表面粘度 AV=0.5 xФ600=0.5x18=9 mPa.s塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=18-15=3 mPa.s动切力YP=0.511 x（2 xФ300-Ф600）=6.132 Pa泥浆：（4）加量0.75g/100ml CaCl2表面粘度 AV=0.5 xФ600=0.5x19=9.5 mPa.s塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=19-14=5 mPa.s动切力YP=0.511 x（2 xФ300-Ф600）=4.599 Pa泥浆：（5）加量1.00g/100ml CaCl2表面粘度 AV=0.5 xФ600=0.5x16=8 mPa.s塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=16-12=4 mPa.s动切力YP=0.511 x（2 xФ300-Ф600）=4.088 Pa泥浆：（6）加量1.25g/100ml CaCl2表面粘度 AV=0.5 xФ600=0.5x14=7 mPa.s塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=14-10=4 mPa.s动切力YP=0.511 x（2 xФ300-Ф600）=3.066 Pa由以上所得数据整理成表如下：作图如下：1.AV—CaCl2加量关系曲线：2.YP—CaCl2加量关系曲线：3.FL—CaCl2加量关系曲线：将AV—CaCl2加量关系曲线，YP—CaCl2加量关系曲线，FL—CaCl2加量关系曲线放在一起表示趋势变化关系，如下：3.现象解释：CaCl2能够大量溶于水中，且其溶解度随着温度的增加而增加。

中国石油大学油田化学实验报告实验日期: 成绩:班级: 学号: 姓名: 教师:同组者:钻井液常规性能测试一、实验目的1、掌握六速旋转粘度计的使用方法以及钻井液表观粘度、塑性粘度和动切力的测定和计算方法；2、掌握静滤失仪的使用方法以及钻井液滤失量、pH值和泥饼厚度的测定方法；3、掌握钻井液膨润土含量的实验原理和测定方法；4、掌握钻井液密度的测定方法；5、掌握钻井液漏斗粘度的测定方法；6、掌握钻井液固相含量的测定方法和实验原理。

二、实验原理1、六速旋转粘度计的工作原理、使用方法及粘度和切力的计算（1）六速旋转粘度计的结构和工作原理六速旋转粘度计（图1）是以电动机为动力的旋转型仪器。

被测液体处于两个同心圆筒间的环形空间内。

通过变速传动外转筒以恒速旋转，外转筒通过被测液体作用于内筒产生一个转矩，使同扭簧连接的内筒旋转了一个相应角度，依据牛顿定律，该转角的大小与液体的粘度成正比，于是液体粘度的测量转为内筒转角的测量。

记录刻度盘的表针读数，通过计算即为液体表观粘度、塑形粘度和动切力。

图1 六速旋转粘度计及变速拉杆（2）六速旋转粘度计的使用方法①接通电源，拨动三位开关至高速位置，待外筒转动后，将变速拉杆的红色球形手柄（手柄位置与转速的选择如图1）放置在最低位置，此时外筒转速即为600rpm。

观察刻度盘是否对零（若不对零，可松开固定螺钉调零后再拧紧）、外筒是否偏摆（若偏摆，应停机重新安装外筒）。

检查调速机构是否灵活可靠。

②将刚高速搅拌过的钻井液倒入泥浆杯中至刻度线（此处钻井液的体积为350ml），立即置于托盘限位孔上，上升托盘，使液面与外筒刻度线对齐，拧紧托盘手轮。

迅速从高速（600rpm）到低速（3rpm）依次测量。

待刻度盘读数稳定后，记录各转速下的读数Ф。

③实验结束后，关闭电源，松开托盘手轮，移开泥浆杯，倒出泥浆。

左旋卸下外转筒，将外转桶和内筒清洗后擦干，将外转筒安装在仪器上。

（3）粘度和切力的计算方法表观粘度A V＝0.5×Ф600，单位：mPa.s；塑性粘度PV＝Ф600－Ф300，单位：mPa.s；动切力YP＝0.511×（2×Ф300－Ф600），单位：Pa。

实验四钻井液常规性能测试一、实验目的1、掌握六速旋转粘度计的使用方法以及钻井液表观粘度、塑性粘度和动切力的测定和计算方法；2、掌握静滤失仪的使用方法以及钻井液滤失量、pH值和泥饼厚度的测定方法；3、掌握钻井液膨润土含量的实验原理和测定方法；4、掌握钻井液密度的测定方法；5、掌握钻井液漏斗粘度的测定方法；二、实验原理及测定方法1、六速旋转粘度计的工作原理、使用方法及粘度和切力的计算（1）六速旋转粘度计的结构和工作原理六速旋转粘度计（图4-1）是以电动机为动力的旋转型仪器。

被测液体处于两个同心圆筒间的环形空间内。

通过变速传动外转筒以恒速旋转，外转筒通过被测液体作用于内筒产生一个转矩，使同扭簧连接的内筒旋转了一个相应角度，依据牛顿定律，该转角的大小与液体的粘度成正比，于是液体粘度的测量转为内筒转角的测量。

记录刻度盘的表针读数，通过计算即为液体表观粘度、塑形粘度和动切力。

图4-1 六速旋转粘度计及变速拉杆（2）六速旋转粘度计的使用方法①接通电源，拨动三位开关至高速位置，待外筒转动后，将变速拉杆的红色球形手柄（手柄位置与转速的选择如图4-1）放置在最低位置，此时外筒转速即为600rpm。

观察刻度盘是否对零（若不对零，可松开固定螺钉调零后再拧紧）、外筒是否偏摆（若偏摆，应停机重新安装外筒）。

检查调速机构是否灵活可靠。

②将刚高速搅拌过的钻井液倒入泥浆杯中至刻度线（此处钻井液的体积为350ml），立即置于托盘限位孔上，上升托盘，使液面与外筒刻度线对齐，拧紧托盘手轮。

迅速从高速（600rpm）到低速（3rpm）依次测量。

待刻度盘读数稳定后，记录各转速下的读数Ф。

③实验结束后，关闭电源，松开托盘手轮，移开泥浆杯，倒出泥浆。

左旋卸下外转筒，将外转桶和内筒清洗后擦干，将外转筒安装在仪器上。

（3）粘度和切力的计算方法表观粘度AV＝0.5*Ф600，单位：mPa.s；塑性粘度PV＝Ф600－Ф300，单位：mPa.s；动切力YP＝0.511*（2*Ф300－Ф600），单位：Pa。