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钻井液性能测量

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表观粘度(Apparent Viscosity)
钻井液在一定剪切速率下的剪切应力与剪切速率比值，用直读式粘度计测定，用A V表示，单位为mPa·s。

表观粘度的计算：
A V = 1/2 ×Φ600
式中：Φ600－直读式粘度计600r/min读值。

常用习惯单位为厘泊(cp)，mPa·s与cp数值相等。

塑性粘度(Plastic Viscosity)
钻井液在层流条件下，剪切应力与剪切速率成线性关系时的斜率值，用直读式粘度计测定，用PV表示，单位为mPa·s。

塑性粘度的计算：
PV = Φ600－Φ300
式中：Φ300－直读式粘度计300r/min读值。

常用习惯单位为厘泊(cp)，mPa·s与cp数值相等。

动切力(Yield Point)
钻井液在层流条件下，剪切应力与剪切速率成线性关系时的结构强度，用直读式粘度计测定，用YP表示，单位为Pa。

动切力的计算：
YP = A V－PV
或YP = (Φ300 －PV)
英制单位为lb/100ft2，Pa = 0.5 lb/100ft2。

静切力(Gel Strength)
钻井液在静止时的胶凝强度，用初切和终切来描述，用直读式粘度计测定，初切和终切分别用G10s和G10min表示，单位为Pa。

静切力的计算：
G10s =1/2 Φ310s
G10min =1/2 Φ310min
式中：Φ310s－静止10s后，直读式粘度计3r/min读值；
Φ310min －静止10min后，直读式粘度计3r/min 读值。

动切力的英制单位为lb/100ft2，Pa = 0.5lb/100ft2。

滤失量(Fluid Loss或Filtration)
在规定的试验条件下，钻井液通过过滤介质在30min内滤出的滤液量，用滤失仪测定，用FL表示，单位为ml/30min。

API FL：室温，压力为690kPa。

HTHP FL：测试温度取决于井底温度，压差为3.45MPa。

滤饼(Filtrate Cake)
测定钻井液滤失量时过滤介质上的沉积物称为滤饼。

滤饼厚度：用缓慢水流冲洗后的滤饼厚度，单位为mm。

滤饼质量：用“硬、软、韧、致密、坚固、疏松”等描述。

pH值(pH Value)
钻井液(或滤液)中氢离子浓度(mol/l)的负对数值。

pH=7为中性，pH＜7为酸性，pH＞7为碱性。

用比色法(pH试纸)或pH计测定。

固相含量和液相含量(Solids and Liquid Content) 钻井液中溶解的和悬浮的固体总量称为固相含量，液体(包括水和油)总量称为液相含量，用蒸馏法测定，分别用Vs、Vw、Vo 表示，单位均为体积百分数。

(1) 固相含量和液相含量的计算：
Vw ＝100 V’ w
V
Vo ＝100 V’ o
V
Vs = 100－(Vw + Vo)
固相的分类
按作用分：
●有用固相
粘土
重晶石
●无用固相
钻屑
按性质分：
活性固相
惰性固相
按粒度分：
粘土：d<2μm
泥：2μm< d<74μm
砂：d>74 μm
有害固相对钻井所带来的不利影响
●使钻速降低，钻头进尺减小
●钻井设备磨损加剧
●泥饼比重粘度升高
●泥饼加厚
●伤害油气层
清除泥浆固相的方法
●加水稀释
●化学方法:使用絮凝剂使钻屑呈团簇絮凝状，加快固体下沉
速度。

●机械方法
振动筛
旋流除砂器
旋流除泥器
离心机
含砂量(Sands Content)
钻井液中粒径大于74 m(200目)的固相颗粒含量，用含砂量测定仪测定，用体积百分数表示
●钻井液的含砂量
定义:钻井液中不能通过200目筛的固相的体积占钻
井液体积的百分数。

一般要求小于0.5％。

含砂量过高带来的危害：
●钻井液密度升高，降低机械钻速；
●泥饼中含砂量升高，泥饼渗透率增大，失水增
大；
●泥饼表面摩擦系数增加；
●钻头、钻柱、泵等机械设备磨损严重。

氯离子浓度(Chloride Concentration)
测定方法：以铬酸钾溶液为指示剂，用硝酸银标准溶液(0.0282mol/l)滴定一定量的滤液至溶液颜色由黄色变为橙红色并能保持30s即为滴定终点。

计算：
CCl-
CNaCl＝1.65 CCl-
式中：CCl- －滤液中的Cl-浓度，mg/l；
CNaCl －滤液中的NaCl含量，mg/l；
V AgNO3 －滴定所消耗的硝酸银溶液体积，ml；
V －滤液样品体积，ml。

注：若滤液中的氯离子浓度超过10,000mg/l，可使用每毫升相当于0.01g氯离子的硝酸银溶液(0.282mol/l)，此时，把上式中的系数1000改为10000。

钻井液膨润土含量（MBT）
钻井液中活性粘土的数量。

水基钻井液都有一个合适的膨润土含量，
MBT过高，钻井液的粘度、切力增大，泥饼增厚，容易造成井下事故。

MBT过小，钻井液的粘度、切力急剧下降，失水增大。

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钻井液技术介绍

钻井液技术介绍

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6．钾基聚合物钻井液 钾基聚合物钻井液是一类以各种聚合物的钾（或铵、钙）盐和KCI为主处理剂的防塌钻井液。在各种常见无机盐中，以KCI抑制粘土水化分散的效果为最好；而聚合物处理剂的存在使该类钻井液具有聚合物钻井液的各种优良特性。因此，在钻遇泥页岩地层时，使用它可以取得比较理想的防塌效果。
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8．合成基钻井液 合成基钻井液是以合成的有机化合物作为连续相，盐水作为分散相，并含有乳化剂、降滤失剂、流型改进剂的一类新型钻井液。由于使用无毒并且能够生物降解的非水溶性有机物取代了油基钻井液中通常使用的柴油，因此这类钻井液既保持了油基钻井液的各种优良特性，同时又能大大减轻钻井液排放时对环境造成的不良影响，尤其适用于海上钻井。
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1．分散钻井液 分散钻井液是指用淡水、膨润土和各种对粘土与钻屑起分散作用的处理剂（简称为分散剂）配制而成的水基钻井液。其主要特点是： （1）可容纳较多的固相，较适于配制高密度钻井液。 （2）容易在井壁上形成较致密的泥饼，故其滤失量一般较低。 （3）某些分散钻井液，如以磺化栲胶、磺化褐煤和磺化酚醛树脂作为主处理剂的三磺钻井液具有较强的抗温能力，适于在深井和超深井中使用。缺点：除抑制性和抗污染能力较差外，还因体系中固相含量高，对提高钻速和保护油气层均有不利的影响。
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1．合成聚合物类处理剂 合成聚合物主要用作钻井液降滤失剂、降粘剂、页岩抑制剂等。 2．天然改性高分子类处理剂 改性天然材料来源丰富，价格低廉，在石油工业中有广泛的用途。可生物降解的天然大分子如淀粉纤维素作为主链结构可赋予材料以生物降解特性，使材料具有环保功能。 3．利用工业废料制备的钻井液处理剂 利用工业下脚料制备钻井液处理剂技术性较强，油田化学工作者在这方面进行了一些研究工作。
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（二）国内外钻井液处理剂开发应用 一、国外发展情况 二、国内发展情况
石油1001张宁钻井液ph值和碱度的测定

石油1001张宁钻井液ph值和碱度的测定


• pH＝－lg[H＋]，pOH＝－lg[OH－]， pH＋pOH＝14 • PH=7时 H+浓度10^(-7)mol/L；OH-浓度10^(-7)mol/L. • PH=8时 H+浓度10^(-8)mol/L；OH-浓度10^(-6)mol/L. • PH=11时 H+浓度10^(-11)mol/L；OH-浓度10^(-3)mol/L. • PH变化1，OH-浓度变化10倍，浓度变化小时不 宜描述准确。
2.钻井对钻井液pH值的要求 2.钻井对钻井液pH值的要求 钻井对钻井液pH
？碱性
a、 一般钻井液pH值控制在8.5～9.5范围内， Pf为1.3～1.5 mL； b、 饱和盐水Pf>1mL，海水钻井液Pf为 1.3～1.5mL； c、 深井抗高温钻井液应严格控制 含量， 一般应控制Mf/Pf小于3，至少应小5； d、 不分散型：pH=7.5～8.5； e、 分散型：pH>10； f、 钙处理钻井液pH>11.3为防止CO2腐蚀， pH值应控制在9.5以上。
• 按API推荐的试验方法，要求对Pm、Pf和Mf API推荐的试验方法，要求对Pm、Pf和 分别进行测定。并规定，以上三种碱度的 值，均以滴定1 mL样品（钻井液或其滤液） 值，均以滴定1 mL样品（钻井液或其滤液） 所需0.02N H2SO4的毫升数表示，毫升单位 所需0.02N H2SO4的毫升数表示，毫升单位 常可省略
不同的pH值，CO32-、HCO3-的存在情况不同。 pH=11.3，HCO3-的质量浓度可忽略；pH<8.3，只 有HCO3-存在；pH值在8.3～11.3之间为两离子共 存空间，称之为缓冲混合区。 一般用Mf(甲基橙碱度)／Pf(酚酞碱度)表示 CO32-的污染程度。当Mf／Pf=3时，有轻度CO32污染；当Mf/Pf≥5时，为严重的CO32-污染。故 测定滤液中的Mf及Pf就可以测定两种粒子的质量 浓度或含量，为钻井液处理提供可靠依据。
钻井液膨润土含量的测定

钻井液膨润土含量的测定


二 操作步骤
1 准确量取1 mL钻井液注入250 mL锥形瓶中。
2 加入40 mL水稀释，再加入3％的双氧水l0 mL和 (5 mol／L) 的稀硫酸5 mL。
3 把锥形瓶放在电炉上，缓慢煮沸l0min，取下后 水冷至室温，加水约50 mL。 4 用0.01 mol／L的亚甲基蓝溶液滴定，每滴入 0.5mL亚甲基蓝溶液后，旋摇30 s。
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例如，钻井液中的粘土吸附了钠离子，当遇到钙侵时， 钙与粘土表面吸附的钠进行等当量交换，使性能变坏，这 时加入纯碱，即增加溶液中的钠离子浓度，同时钙离子与 纯碱生成碳酸钙沉淀，减少了钙的浓度，钠又把粘土表面 吸附的钙离子交换下来，使钻井液的性能又得到改善。 • 以上情况说明，粘土分散得越细，比表面也越大，吸附 能力就越大，消耗处理剂一般也越多，阳离子交换容量也 越大。吸附量的大小取决于比表面的大小：比表面越大， 吸附的离子就越多；比表面越小，吸附的离子就越少。
三技术要求
1 煮沸时切勿蒸干。
2 每次加量0.5 mL，旋摇锥形瓶30 s，当固体仍被悬浮时 ，用搅拌棒取一滴液体滴在滤纸上，当染色固体斑点周围 出现绿蓝色圈时即达到滴定终点。 3 若出现绿蓝色圈，但随即消失，说明终点快到，应小心 滴定，直至旋摇2 min后再取一滴液体滴在滤纸上，若出 现蓝绿色圈并不再消失，则说明达到终点。
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一 工作原理
钻井液的阳离子交换容量通常又称为亚甲基蓝容量，
其含义是每100mL钻井液所能吸附亚甲基蓝的毫摩尔数。 由于1mL标准溶液中含有0.01mmol亚甲基蓝，因此试验中 消耗标准溶液的毫升数在数值上恰好等于钻井液的亚甲基 蓝容量。为了便于计算，一般情况下假定膨润土的阳离子
交换容量等于70mmol/(100g)。
水基钻井液配制及API失水的测定

水基钻井液配制及API失水的测定

实训一水基钻井液配制及API失水的测定一、实训目的要求1、了解和掌握钻井液的配制过程及方法，学会按所需比重配制一定量的水基钻井液。

2、了解测定钻井液常规性能的各种仪器的测定原理，正确掌握测定钻井液常规性能的仪器设备的使用方法。

3、正确掌握API失水仪的测定。

二、实训仪器及药品高速搅拌机一台、高搅杯、API失水试验仪、秒表、天平、膨润土等。

三、实训内容与测定方法1、水基钻井液的配制钻井液(泥浆)的种类很多，通常分为两种基本类型：即水基钻井液和油基钻井液。

油基钻井液是以柴油(或原油)作分散介质，水及有机土或其他的亲油粉末物质作分散相，加乳化剂等处理剂配制而成；水基钻井液是以水为分散介质，其基本组分是粘土(搬土)、水、和化学处理剂，这类钻井液发展最早，使用最广泛。

我们这里所要配制的钻井液只是其中一种最基本、最简单的水基钻井液，即般土原浆。

它的配制要点是在选定粘土的基础上，加入适量纯碱或其它处理剂，以提高粘土的造浆率。

纯碱的加量依粘土中钙的含量而异，可通过小型实验求得，一般不超过泥浆体积的1%。

加入纯碱的目的是除去粘土中的部分钙离子，使钙质膨润土转化为钠质膨润土，从而提高它的水化分散能力，使粘土颗粒分散得更细。

Ca(土)＋Ｎa２CO３=Na(土)＋CaCO３。

因此，原浆加纯碱一般呈现粘度增大，失水量减小；如果随着纯碱加入失水量反而增大，就说明纯碱加过量了。

有的粘土只加纯碱还不行，需要加少量烧碱，其作用是把粘土中氢质土转化为钠质土。

计算出配制密度为1.05的水基钻井液500ml 所需膨润土重量(密度约为2.20g/cm ３），用天平称取所需膨润土。

其计算公式如下： 1)1(--=c m m c c V m ρρρ c m ——配浆所需的膨润土粉重量 g ；m V ——所配钻井液的密度 g/cm ３；m ρ——膨润土粉的密度 g/cm ３；w V ——需配制的钻井液体积 ml 。

所需水量：cm m w m V V -=ρ 2、钻井液配制（配制1杯）用量筒量500ml 自来水放入高搅杯，将高搅杯放于高搅器下高速搅拌（11000转/分钟），一边搅拌一边缓慢加入已称好的膨润土粉(注意防止土粉在杯底堆积)，待土粉全部加完后，继续搅拌3～5分钟，按土粉重量的2～5％称取所需的纯碱粉边搅边加入钻井液中，继续搅拌30分钟，直到钻井液的温度基本接近室温即可。