钻井液性能要求及处理剂类型和作用
一般而言，煤田地质勘探采用金刚石绳索取芯钻进在稳定岩层可使用清水作钻井液。而对各种不稳定岩层,如各种水敏岩层、破碎岩层、特别是对于深孔、长孔段的不稳定岩层,则必须采用泥浆作钻井液。由于金刚石岩心钻探内外管间隙小、钻头转速高、钻头价格贵,因此对泥浆提出了一些特殊要求。
金刚石绳索取芯钻进用钻井液 ，主要要求润滑性、流变性、滤失性、固相含量等项指标。并据此来选择钻井液类型、添加剂种类和工艺措施。
金刚石钻进要求钻井液有好的润滑性是不言而喻的。为发挥钻头的破岩效率，特别是使用孕镶钻头，要求高转速，只有泥浆润滑性能好，才能减少钻头磨损，提高钻头进尺；减少钻杆磨损和钻杆折断事故，降低功率消耗。不管用清水还是用泥浆作钻井液，都要重视其润滑性指标。
为保护孔壁和有效排除钻屑，要求钻井液有较好的流变性。以前用漏斗粘度来衡量流动性能是不够的。金刚石钻探的特点，要求钻井液通过小间隙处流动阻力小，即粘度小；而在大断面处粘度高，对孔壁冲刷小。
我们在金刚石绳索取芯钻探中应用流变学的理论解决生产实际问题，选择流变性能好的泥浆，取得较好满意的效果 。
要使泥浆有较好的护壁能力，必须注意其滤失性能。失水量过大是造成泥页岩，盐类地层、破碎地层的膨胀、溶蚀、剥蚀、坍塌的主要根源。
在这些地层要求失水量低,金刚石钻进环空间隙很小，泥饼厚度过大是很不利的。此外，滤液的成分对护壁有重要影响。滤液中含有盐类离子、高分子材料等抑制性成分，即使失水量大一些，护壁能力也很好。因此，对滤失性能要注意失水量、泥饼厚度及滤液成分三个方面。为控制失水常加入多种降失水剂。
固相含量过高，尤其是钻屑含量过高，给钻进工作带来很多问题，如钻速下降、钻头寿命降低，设备磨损加快、孔内事故多。固相含量的多少和类型，直接影响到钻井液的流变性、滤失性和润滑性。
1 钻井液常规性能测定
一.密度的测定
1、按平安检查表内容检查仪器，确保仪器平安可靠。
2、将钻井液加热到所需温度。
3、在密度计的杯中注满钻井液，盖上杯盖慢慢拧动压紧。
4、用手指压住杯盖小孔，用清水冲洗并擦干样品杯。
5、把密度计的刀口放在底座的刀垫上，移动游码直到平衡，记录读值。
6、将密度计冼净擦干备用。
二.测定马氏漏斗粘度
1、按平安检查表内容检查仪器，确保仪器平安可靠。
2、将漏斗悬挂在墙上，且保证垂直；量杯置于漏斗流出管下面。
3、用手指堵住漏斗流出管下口，将搅拌均匀的泥浆倒入漏斗至筛网底；放开手指，同时启动秒表，待泥浆流满量杯到达它的边缘时，按停秒表。秒表所示时间即为泥浆粘度，单位为s。
4、使用完毕，将仪器洗净擦干。
三.流变的测定〔ZNN-D6六速旋转粘度计〕
1、按平安检查表内容检查仪器，确保仪器平安可靠。
2、使用前检查读数指针是否对准刻度盘“0〞位，落下托盘，装配好内、外筒。
3、将搅拌均匀的泥浆倒入样品杯至刻度线、将样品杯置于托盘上，上升托盘使液面至外筒刻度线，拧紧托盘手轮。
4、调整变速手把和转速开关，迅速从高到低进行测量，待刻度盘稳定后，分别读取各转速下刻度盘的偏转格数。
5、测量完毕，落下托盘，卸下外筒，将内、外筒及样品杯洗净擦干。
四.钻井液失水的测定
1、按平安检查表内容检查仪器，确保仪器平安可靠。
2、用手指堵住泥浆杯底部小孔，将搅拌均匀的泥浆倒入杯内至刻度线处，按顺序放入“O〞型密封圈、滤纸、杯盖和杯盖卡，将杯盖卡旋转90°并拧紧旋转手柄。
3、将组装好的泥浆杯组件倒置嵌入气源接头并旋转90°；将量筒置于失水仪下方并对准滤液流出孔。
4、调节气源压力至0.7MPa，翻开气源手柄并同时启动秒表，收集滤液于量筒之中。
5、当秒表指示为30min时，将悬于滤液流出孔的液滴收集于量筒之中并移开量筒，此量筒中液体体积即为滤失量。
6、关闭气源手柄，放出泥浆杯中余气；卸下泥浆杯组件，倒去泥浆并洗净擦干。
1 / 5 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。
钻井液性能与钻井工作的关系
1、 钻井液密度与钻井工作的关系
钻井作业中，钻井液密度的作用是通过钻井液液柱对井底和井壁产生的压力，以平衡地层中油气水压力和岩石侧压力，防止井喷、保护井壁、防止高压油气水侵入钻井液（即侵入井内），以免破坏钻井液性能，引起井下复杂情况。
钻井液密度过小时，钻井液液柱压力不能平衡地层中油气水压力和岩石侧压力（保持井壁稳定），可能引起井喷、井塌、卡钻等钻井事故；
钻井液密度过大时，导致钻井液液柱压力增大，易压漏地层（同时滤失量增加，滤饼加厚），甚至压死油气层。
钻井液密度对机械钻速（单位时间内向下钻进的速度）有很大影响。钻井液密度增大其液柱压力也增大，机械钻速减小。因钻井液液柱压力与地层压力之间的压差使岩屑的（上返困难）清除受到阻碍，造成重复破碎，降低了钻头破岩效率，从而使机械钻速下降。通常在满足井下需要保证安全的前提下，为了提高机械钻速，应尽量使用低密度钻井液。
钻井液液柱压力计算公式： ▽
Pm=0.0098ρmH
Pm——钻井液静液柱压力，单位：MPa
ρm—钻井液密度，单位：g/cm3 ρm H——钻井液液柱高度，单位：m
Pm
0．0098换算系数 Ｈ
△ P= Pm-Pp PP
△ P——钻井液液柱压力与地层压力之间的压差，
单位：MPa
Pp——地层压力，单位：MPa
△ Pm——钻井液液柱压力，单位：MPa
2、 钻井液粘度与钻井工作的关系
钻井液粘度的大小，对钻井液携带岩屑的能力有很大影响。一般说来，
钻井液粘度大，携带岩屑的能力强。
钻井液粘度过低时，不利于携带岩屑，井内岩屑下沉快，井壁冲刷严重，
易造成井壁剥落、井漏等。
钻井液粘度过高时，可能造成下列危害：
