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1、 钻井液实验指南Zuanjinnyeshiyanzhinan整理：刘俊章中 原 石 油 勘 探 局 钻 井 三 公 司2002-10-25中原石油勘探局钻井三公司 第一章 钻井液测试程序第一节 钻井液性能测试方法1 密度的测定1.1 符号及单位密度以或表示，单位：克/厘米3（g/cm3）。1.2 仪器 a.密度计：灵敏度为0.01g/cm3，主要部件：带刻度臂梁、刀口、样品杯、杯盖、平衡圆柱、游码、底座、刀垫等； b温度计：量程为0100，分度值为1；c量杯：1000ml。1.3 试验步骤1.3.1 将密度计底座放置在水平面上。1.3.2 用量杯取钻井液或被测液体，测量并记录钻井液或被测液体的
2、温度。1.3.3 在密度计的样品杯中注满被测液体，盖上杯盖，慢慢柠紧，为使样品杯中无气泡，必须使过量的被测液体从杯盖的小孔中流出。1.3.4 用手指压住杯盖小孔，用清水冲洗并擦干样品杯外部。1.3.5 把密度计的刀口放在底座的刀垫上，移动游码，直到平衡（水平泡位于中央）。1.3.6 记录读值。1.3.7 倒掉被测液，将仪器洗净，擦干以备用。1.4 校正 校正1.00 g/cm3 a用清水校正：用淡水注满洁净、干燥的样品杯，盖上杯盖并擦干样品杯外部，把密度计的刀口放在刀垫上，将游码左侧边线对准刻度1.00 g/cm3处，观察密度计是否平衡（平衡时水平泡位于中央），如不平衡，在平衡圆柱上加上或取下
3、一些铅粒，使之平衡。B用铁砂（粒）校正：用天平称取140.00 g铁砂，注入洁净、干燥的样品杯，并用模具捣平（禁止使用砝码），盖上杯盖，把密度计的刀口放在刀垫上，将游码左侧边线对准刻度1.00 g/cm3处，观察密度计是否平衡（平衡时水平泡位于中央），如不平衡，在平衡圆柱上加上或取下一些铅粒，使之平衡。 校正2.00 g/cm3用天平称取280.00 g铁砂，注入洁净、干燥的样品杯，并用模具捣平（禁止使用砝码），盖上杯盖，把密度计的刀口放在刀垫上，将游码左侧边线对准刻度2.00 g/cm3处，观察密度计是否平衡（平衡时水平泡位于中央），如不平衡，打开游码底部的小螺钉加上或取下一些铅粒，使之平衡
4、。2 粘度和切力的测定2.1 符号及单位 a漏斗粘度：以FV或MT表示，单位：秒(S)； B表观粘度：以AV或表表示，单位：毫帕秒(mPas); C塑性粘度：以PV或塑表示，单位：毫帕秒(mPas); d动切力：以YP或0表示，单位：帕(Pa)；e静切力：以G10或1（10S切力）和G10或2（10min切力）表示，单位：帕(Pa)；f流性指数：以n值表示，（无因次）；g稠度系数：以K值表示，单位：帕秒n (PaSn);h卡森水眼粘度：以表示，单位：毫帕秒(mPas);i卡森动切力：以C表示，单位：帕(Pa);j剪切稀释常数：以Im表示，（无因次）。2.2 漏斗粘度2.2.1 仪器 a马氏漏斗
5、：圆锥形漏斗长305mm，上口直径152mm，筛网下容积1500ml，金属或塑料制成；流出口长50.8mm，内径4.7mm；筛网孔径1.6mm，高度19.0mm； b刻度杯：1000ml(API标准为946ml)； c秒表：灵敏度为0.1s； d温度计：量程为0100，分度值为1。2.2.2 试验步骤2.2.2.1 用手指堵住流出口，把新取的钻井液倒入洁净、干燥并垂直向上的漏斗中，直到刚好注满筛子底部为止。把刻度杯置于流出口下。2.2.2.2 移去手指同时计时，记录注满1000ml刻度杯的时间(单位：s)；2.2.2.3 测量并记录钻井液温度。2.2.3 校正按2.2.2条步骤测定淡水的马氏漏
6、斗粘度，在243下应为280.5s(API规范946ml刻度杯应为260.5s)。2.3 流变参数(AV、PV、YP、n、K、1、2、C、Im) a直读式粘度计：范(Fann)35型或同类产品； b秒表：灵敏度为0.1s； c样品杯：350500ml； d温度计：量程为0100，分度值为1。2.3.2 试验步骤2.3.2.1 将待测定钻井液倒入样品杯后放置在仪器的样品杯托架上，调节高度使钻井液的液面正好在转筒的测量液面线处。在实验室，钻井液在测定前应用高速搅拌器搅拌5分钟(min)，测定温度应在243(或所需温度范围之内)；在井场，测定应在取样后尽可能短(如5min之内)的时间内进行，测定温度
7、应与取样位置的钻井液温度接近(温度差值不应超过6 )，并在报告(报表)中注明取样位置，记录钻井液温度。2.3.2.2 将粘度计的转速调至600转/分(r/min)，待读值稳定后读取并记录。2.3.2.3 将转速调至300r/min，待读值稳定后读取并记录。2.3.2.4 如需要，按相同方法读取并记录200、100、6、3r/min的读值。2.3.2.5 在600r/min下搅拌10s，静止10s后在3r/min下读取并记录最大读数值，再在600r/min下搅拌10s，静止10min后在3r/min下读取并记录最大读数值。2.3.3 计算 式中：600600r/min下的读数值； 300300r
8、/min下的读数值； 3，I静止10s后3r/min下的读数值； 3，F静止10min后3r/min下的读数值3 滤失量的测定3.1 符号及单位 滤失量以FL或B表示，单位为ml。3.2 常温(室温)中压滤失量 指在室温、压力为69035kPa条件下的滤失量。3.2.1 仪器a室温中压滤失仪：包括压滤器、支架、垫圈等，并带有压力源；压滤器容积为300400ml，直径76.2mm，高度大于64.0mm，过滤面积为458060mm2，用耐腐蚀材料制成；b滤纸：瓦特曼(Whatman)50型或相当的产品；c秒表：灵敏度为0.1s；d刻度量筒：容量为1025ml，分度值为0.2ml；e钢板尺：刻度值为
9、1mm。3.2.2 试验步骤 不同厂家生产的滤失仪形状略有不同，试验步骤大同小异，可参照本步骤执行。3.2.2.1 在洁净、干燥的压滤器内放一张干燥的滤纸，将垫圈等按顺序装配好。3.2.2.2 将已用高速搅拌器搅拌1min后的钻井液倒入压滤器中，使钻井液液面距顶部为1cm，盖好盖并把刻度量筒放在滤失仪流出口下面。3.2.2.3 迅速加压并计时(如果滤失量较小，可从见到第一滴滤液计时)，所加压力为69035kPa (6.810.34atm)。压力源可用氮气、二氧化碳气体或压缩空气，禁用氧气。3.2.2.4 当滤出时间到30min时，将滤失仪流出口上的残余液滴收集到量筒中，移去量筒，读取并记录所采
10、集的滤液的体积(单位：ml)，同时测定并记录钻井液的温度。关闭压力源，放掉压滤器中的压力，取下压滤器，倾去其中的钻井液，小心取出带有滤饼的滤纸，用水冲去滤饼表面上的浮泥，用钢板尺测量并记录滤饼厚度(单位：mm)，观察并记录滤饼质量的好坏(光滑性、韧性、坚实性等)。注：如滤失量大于8ml，可测定7.5min的滤失量，其值乘2可得到30min滤失量的近似值，但通常应进行30min滤失量的测定。滤饼质量现场一般采取以下方法：光滑性：将滤饼放在一平面上，用手指触摸，如果滤饼薄而光滑，并无有砂子的感觉则光滑性好，否则，光滑性不好。坚实性：将滤饼放在一容器里，并装入水或柴油，放置24小时，观察其破坏滤饼的
11、程度，如果滤饼经过浸泡而松散或消失，证明坚实性较差，否则，则好。韧 性：将滤饼放在一立方形物品(桌面)边缘，向下折90，如果滤饼无明显断裂，证明韧性较 好，否则较 差。3.2.2.5 冲洗并擦净压滤器。3.3 高温高压滤失量 目前是测定三种温度(150、150200、200250)条件下，压差为3450kPa时的滤失量。3.3.1 仪器a高温高压滤失仪：主要组件有，一个承受709210132kPa压力的压滤器、一套加热系统、一个能承受3546kPa压力的滤液接收器，并备有压力源调压器等；b过滤介质：当测试温度在200以下时用瓦特曼(Whatman)50型滤纸或同类产品；当测试温度在200以上，
12、用戴纳劳依(Dynalloy)X-5型不锈钢多孔圆盘或同类产品；c秒表：灵敏度为0.1s；d金属温度计：量程0250，两支；e高速搅拌器：在负载情况下转速为11000300r/min，搅拌轴装有单个波形叶片，叶片直径为2.5cm，质量为5.5g；带有样品杯，其高18cm，上端直径9.7cm，下端直径7.0cm，用不锈钢或耐腐蚀材料制成；f量筒：25或50ml；g钢板尺：刻度值1mm。3.3.2 150滤失量的试验步骤3.3.2.1 把温度计插入压滤器外加热套的温度计插孔中，接通电源，预热至略高于所需温度(高56)。3.3.2.2 将待测钻井液高速搅拌1min后，倒入压滤器中，使钻井液液面距顶部
13、约13mm，放好滤纸，盖好杯盖，用螺丝固定。3.3.2.3 将上、下两个阀杆关紧，放进加热套中，把另一支温度计插入压滤器上部温度计的插孔中。3.3.2.4 连接气源管线，把顶部和底部压力调节至690kPa(6.81atm)，打开顶部阀杆，继续加热至所需温度(样品加热时间不超过1小时)。3.3.2.5 待温度恒定后，将顶部压力调节至4140kPa(40.86atm)，打开底部阀杆并记时，收集30min的滤出液。在试验过程中温度应在所需温度的3之内。如滤液接收器内的压力超过690kPa(6.81atm)，则小心放出一部分滤液以降低压力至690kPa(6.81atm)。记录30min收集的滤液体积(
14、单位：ml)、压力(单位：kPa)、温度和时间。3.3.2.6 滤液体积应被校正成过滤面积为4589mm2时的滤液体积。如果所用滤失仪的过滤面积为2258mm2，则将所得结果乘以2即得高温高压滤失量。3.3.2.7 试验结束后，关紧顶部和底部阀杆，关闭气源、电源、取下压滤器，并使之保持直立的状态冷却至室温，放掉压滤器内的压力，小心取出滤纸，用水冲洗滤饼表面上的浮泥，测量并记录滤饼厚度(单位：mm)及质量好坏(硬、软、韧、松等)。洗净并擦干压滤器。3.3.3 150以上高温高压滤失量的试验步骤 与3.3.2条件所述基本相同，不同点有： a钻井液液面至压滤器顶部距离至少应为38mm。b底部回压及顶部压力应为根据所需温度选定(见下表)，顶部和底部压差为3540kPa(34.05atm)。不同测试温度下的推荐回压值测试温度水蒸气压kPa(atm)推荐最小回压kPa(atm)100121149177204232101(1.00)207(2.04)246(4.56)932(9.20)1704(16.82)2912(28.74)69
