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1、钻井液基本参数测定实验一、实验目的L钻井液的漏斗粘度测量；2 .钻井液的流变性能分析；3钻井液的滤失量、泥饼厚度的测定;4 钻井液静切力的测定；5 .钻井液中固相含量的测定。二、实验内容1.钻井液的漏斗粘度测量在现场，钻井液的粘度习惯上常用马氏漏斗粘度计来测量。它是测量钻井液流动时的时 间变率。所得结果为表观粘度。通常以S为单位。1 .测量仪器(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)马氏漏斗粘度计，如图5-1所示;秒表；搅拌器；钻井液杯。2 .测量步骤（1）一手持漏斗，并用手指堵住管口，将充分搅拌的钻井液过筛网注入漏斗700cm3 （用量杯两端各量一次）。（2）将量杯500cm3的一端
2、朝上，置于漏斗管口下，另一手持秒表，准备测量。（3）放开堵住管口的手指，同时开动秒表，记下流满500cm3量杯时所有的时间，即为 钻井液的粘度。3 .考前须知（1）使用前要用清水标定，方法同上，用清水标定时，水值为150.5s方可使用。(2)(3)手持漏斗测粘度时，要保持漏斗中心线垂直。 保护好漏斗管，不可用铁丝等硬物去通。过渡泥桨带网W号（6孔英寸）200ml500ml 9*图5-1 ZNN型漏斗粘度计注：1 漏斗；2.量杯;3-筛2.钻井液的流变性能分析通常使用六速旋转粘度计（如图5.2所示）来分析钻井液的流变性能。它有两个同轴直 立圆筒（内筒和外筒），当外筒旋转时，由于液体的粘滞性，把运
3、动传给内筒。如果设半径 为G的外筒以恒定角速度3旋转，半径为八的内筒旋转一定的角度后不再转动。位于两圆 筒之间液体那么呈同心圆筒层的形式旋转。紧贴外筒的液层，具有和外筒相等的角速度3；紧 贴内筒的液层的角速度为零。公式推导请参阅有关书籍。夕图5-2流速旋转粘度计注：1-总开关；2-托盘；3-开关；4-指示灯；5-外筒；6-外筒刻线；7.刻度指示；8-弹簧罩;9-变速杆；10-挡位牌；11-变速箱；12-传动杆；13-电机；14-保险丝；15-电源插座1 .测量仪器（1）电动六速旋转粘度计采用双速同步电机，仪器有六个转速，每个转速相应的速梯如下 表。表5-1粘度计转数与速梯关系转速6003002
4、0010063r/min速梯1022511340170105S-1测量范围：粘度：对牛顿流体：0300mPas对非牛顿流体：。150mpas剪切应力：0153.3Pa（2）变速局部:由变速箱、变速杆及变速电路组成，按动低速键钮，如图（B）所示浅 绿灯亮，变速杆的三个位置如图（C）所示，从上而下分别表示100、3、300r/min,扭动高 速键钮，兰灯亮，变速杆的三个位置从上到下分别表示200、6、600r / mino变速杆可以连 续换挡，不须停机。(3)测量局部：由扭力弹簧，刻度盘，内筒，外筒组成，内筒与轴为锥度配合，外筒 是卡口连接。(4)支架，箱体局部。包括底座，支掌轴托盘等。2 .测量
5、步骤(1)接通电源以300r/min和600r/min试运转，外筒不得有偏摆，掌握好六个挡的操作方 法。(2)检查指针是否正对刻度盘0位，如果不对,那么须调0位。(3)将刚搅拌过的钻井液(约350ml)倒入样品杯，立即置于托盘上，上升托盘使液 面至外筒刻度线处，固定好托盘，注意样品杯底与外筒底之间的距离不应小于1.3cm。(4)从高速到低速进行测量，待刻度盘平稳后，记下各转速下的刻度盘读数。(5)静切力测量先将流体用600r/min搅拌Imin,然后静止Imin,用3r/min测量，读得的刻度盘最大值 乘以0.511,即为初切力伍。再将流体用600r/min下搅拌Imin,静止lOmin,用上
6、述方法测量和计算，即得终切力加。(6)数据处理：r0 =5.11(300 仍mPas叱 0.511x300K 二 Pasn51 U4=0.511x 3(Imin)Pa%)= 0.511 x a(lOmin)Pa塑性粘度 1P = 6600 -3()0mPas表观粘度r/a =，6()()mPasWVJ流性指数 = 3.32Lg色丝3003.实验要求(1)按下表记录数据油高分子溶液钻井液（2）计算/、叶、前、n、K、4、4,绝对粘度绝、极限高剪粘度8,卡森动 切应力屋。（3）在同一张座标纸上绘制三种流体的实际流变曲线并指出它们各属何种流体。（4）对钻井液按宾汉、塞律、卡森模式进行计算，并分别绘制
7、流变曲线。对绘制的理 论曲线与实际流变曲线相比拟，所测钻井液的实际曲线与哪种模式相近。3 .钻井液的滤失量、泥饼厚度的测定钻井液滤失量的测定，对钻井液的控制及处理将起到重要作用。该性能不仅受到钻井液 中固相含量以及一些物理及化学方面的影响。同时也将受到温度及压力变化的影响，因此, 通常需要测量室温低压下滤失量及高温高压下的滤失量。这里我们只介绍测量室温低压下的 滤失量，假设在生产实际中需要测高温高压下的滤失量。可参阅有关资料。1 .测量仪器六联（或ZNS）型气压失水仪，如图5-3所示：泥浆杯泥浆杯位置1减压阀输出 位置2图5-3失水仪注：1-盖；2-气瓶；3-通气体；4-手柄；5-减压阀；6-
8、压力表；7-支架；8-输出部件；9-放空阀；10-三通头；11-泥浆杯；12-量筒ZNS型气压失水仪的结构及工作原理：如图5-3所示。仪器主要有气源输入部件、输出部件和钻井液杯等局部组成。气源输入部件由盖、气瓶和通气组成（六联失水仪用钢瓶供气）。把装有CO2气 体的气瓶装入气源输入部件。把盖拧紧，气瓶即翻开。CO2气体进入减压阀（5）,拧紧手柄， 可使输出的气体压力到达要求值。减压阀上装有压力表，指示此压力。输出部件上装有 放空阀和三通接头。三通接头与钻井液杯（ID接通。放空阀把剩余压力放空。其工作原理 见图5-l-3o当放空阀关死时，即处于位置1,减压阀输出被密封圈堵死，气体无法进入钻 井液
9、杯。而钻井液杯与大气相通。当放空阀退出时，即处于位置2,钻井液杯与大气隔绝而 与减压阀输出相通。C02气体由减压阀输出进入钻井液杯。当放空阀恢复到位置1时，这时 钻井液杯内气体放空，便可平安卸下钻井液杯。2 .测量步骤（1）翻开气瓶，调整减压阀，使之准确为0.7Mpa。（2）取下钻井液杯，在底部扁密封圈下放一张9滤纸，旋紧钻井液杯卡口，倒入钻 井液至杯内刻度线，小心放到支撑架上，放好上部密封圈（大小要合适，必要时用手摸一下， 以防止密封不严），旋紧钻井液杯盖顶部螺丝。取一支量筒；放到支撑架托盘上，上移托盘 至合适位置，用螺丝固定好。拿好秒表，准备测量。（3）逆时针旋转放空阀手柄至一定程度，气体
10、进入钻井液杯，按动秒表，开始计时。 此时不可继续旋转手柄，以防止将放空阀完全旋出，将气源气体完全放出。观察气体是否进 入钻井液杯，基本有两种方法：第一种，当钻井液杯排放管有滤液出现时，说明已进气；第 二种，当压力表指针往回偏摆，以后又慢慢恢复到0.7Mpa时，说明气体已进入钻井液杯, 当钻井液初失水很小时，不宜采用第一种方法。（4） 30min后，取下量筒。顺时针旋转放空阀（注意方向不要弄错），到一定程度， 听到丝噬”的声音，同时可感到气体从手柄上的气眼中放出，声音消失时，旋紧手柄，即可 平安卸下钻井液杯。读取量筒中滤液的体积（ml）,即得钻井液的失水量；用pH试纸测滤液的pH值，即 得钻井液
11、的pH;倒出钻井液杯中的钻井液，用水轻轻冲洗泥饼外表，用钢板尺即可测量泥饼 的厚度（mm） o通常，应测量30min的失水量。但对于API试验来说，如失水量大于8mL用7.5min 所得的失水量乘以2,即得API失水量的近似值；泥饼厚度也乘以2o.考前须知（1）熟练使用三通阀，以免实验失败或出现危险；（2）往钻井液杯放滤纸时，不要打湿滤纸，以免影响测量结果准确性；（3）密封圈要放好。4 .钻井液静切力的测定钻井液的静切应力指的是钻井液的凝胶强度。其大小是指使钻井液开始流动的最低切应 力，单位为Pa。切力计（如图5-4所示）是测定钻井液静切力的一种辅助仪器（在本节第三段中已介绍 了用六速旋转粘度
12、计测静切力的方法）。它是由一个长89mm，内径为36mm,重5g的硬铝筒 和标有静切力单位的刻度尺及试样杯组成。读数可由刻度尺上直接读出。但此读数不能与直 读式粘度计所测得的结果相比。1 .测量仪器ZNQ型浮筒切力计，如图5-4所示；（2）电动搅拌器等。2 .测量步骤（1）将500cm3搅拌好的钻井液倒入试样中（钻井液面对齐刻度的零线），静止lmin, 把浮筒沿刻度尺垂直向下送至与钻井液面接触时，轻轻松手，浮筒下降。待静止时，读出浮筒上端所指刻度值，即为初切刀用。（2）取出浮筒，洗净凉干，重新搅拌试样杯中的钻井液，将钻井液倒入试样杯中静放lOmin,测切力，即为终切力.考前须知（1）测量时要防
13、止振动，勿使浮筒和刻度尺接触。图5-4切力计注：1-刻度尺；2.浮筒；3-泥浆杯5 .钻井液中固相含量的测定钻井液的许多性能，例如：密度、粘度、切力在很大程度上取决于固相的类型和含量; 固相的类型和含量还是影响钻井速度的主要因素，因此固相控制在钻井液工艺中占有突出的 地位。钻井液中各种固相（土、钻屑、重晶石等）的含量数据是固相控制的依据，因此钻井 液固相含量的测定无疑是十分重要的。钻井液的固相含量和液相含量可以用蒸储器来测量。把一定体积的钻井液试样放在一个 耐腐蚀的容器中，加热使其液相成分完全蒸发。蒸汽经过冷凝器，用一个带有刻度的量筒收 集蒸偏出的液体，从而测定出液相的体积。悬浮的、溶解的固相
14、总含量，可以从钻井液体积 与液相体积的差值而得到。图5-5固相含量测定仪注：1-电源接头；2-加热棒插头；3-套筒；4-加热棒；5-钻井液;6.引流管;7-冷凝器；8-量筒1 .测定仪器钻井液固相含量测定仪（如图55）。2 .测量步骤（1）拆开蒸储器，放平钻井液杯，将搅拌好的钻井液倒入杯中倒至差点将满。（2）轻轻地将钻井液杯盖放置杯口，让多余的钻井液从螺孔溢出，将溢出的钻井液揩 净，此时杯内的钻井液为20ml。（3）轻轻地抬起杯盖，滑动盖子，将粘附在盖底面上的钻井液刮回到钻井液杯中。（4）向钻井液杯中加入35滴抗泡沫剂，以防止蒸储过程中钻井液溢出，然后拧上套 筒。（5）将加热棒旋紧在套筒上部（
15、注意竖直，勿使钻井液从引流管处溢出）。（6）将加热棒插头插入电源接头（注意蒸储器必须竖直）。（7）在仪器箱后，将蒸镭器引流管插入冷凝器侧端孔内，且紧抵导流管，放置稳定， 将一清洗干净的量筒夹在冷凝器导流管口处收集冷凝液。（8）将电源插头上电源（220V,交流），进行蒸储，且记时间。（9）通电35min,第一滴储出液储出，其后连续蒸储，直至钻井液被蒸干，不再有 储出，拔下电源插头，切断电源。蒸储时间大约需2040min。（10）记下量筒内储出液（水或油与水）的体积数，假设储出液为水与油，且分层不甚清 晰，可向内加入13滴破乳剂。（11）用环架套住套筒上部，将蒸储器与冷凝器分开，拔下电源接头，将蒸储器淋水冷却（注意勿使水淋在加热棒上）。(12)大局部固相成分残留在钻井液杯内，很少量附着在加热棒上和套筒内壁上，取下 加热棒，用刮刀刮净钻井液杯，加热棒及套筒上固相成分，勿使有失，然后以精确天平称重， 算出固相重量百分含量或体积百分含量。(13)冲冼蒸馈器和冷凝器孔，揩净加热棒，然后将其风干，放好。3 .考前须知(1)蒸储时要严格控制时间，蒸干即可，不宜过长，以利延长加热棒使用寿命，一般 蒸储30min即达最高温度(约600C左右)。(2)加热棒内的电烙铁易坏，拿时应轻取轻放，不可碰击硬物或摔掉地上，以免电阻 丝断掉。