钻井液性能测试方法

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1、第一篇 钻井液性能测试方法1 密度的测定1.1 符号及单位密度以来表示，单位为 g/cm3。1.2 仪器密度计：灵敏度为 0.01g/cm3；温度计：量程为0-100C，分读值为1C；量杯： 1000mL。1.3 试验步骤a. 将密度计底座放置在水平面上。b. 用量杯量取钻井液，测量并记录钻井液温度。c. 在密度计的样品杯中注满钻井液，盖上杯盖，慢慢拧动压紧，为使样品杯中无气泡， 必须使过量的钻井液从被盖的小空中流出。d. 用手指压住杯盖小孔，用清水冲洗并擦干样品杯外部。e. 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）。f. 记录读值。g. 倒掉钻井液，将仪器洗净，擦

2、干以备用。1.4 校正a. 用淡水注满洁净、干燥的样品杯。b. 盖上杯盖并擦干样品杯外部。c. 把密度计的刀口放在刀垫上，将游码在左侧边线对准刻度 1.00g/cm3 处，观察密度计 是否平衡（平衡时水平泡位于中央）。d. 如不平衡，在平衡圆柱上加上或取下一些铅粒，使之平衡。2 粘度和切力的测定2.1 符号及单位漏斗粘度：以 FV 表示，单位为 s；表观粘度：以AV表示，单位为mPa.s；塑性粘度：以 PV 表示，单位 mPa.s；动切力： 以 YP 表示，单位 Pa；静切力： 以 G10S（10s 切力）和 G10min（10min 切力）表示，单位为 Pa。2.2 漏斗粘度2.2.1 仪器

3、马氏漏斗：圆锥型漏斗长305mm，上口直径152m m,筛网下容量1500mL，金属或塑料制成；流出口长510.8mm,内径4.7mm；筛网孔径1.6mm,高度9.0mm；刻度杯：1000mL，金属或塑料制成；秒表：灵敏度为 0.1s；温度计：量程为0-100C，分度值为1C。2.2.2 试验步骤a. 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。b. 移去手指并同时计时，记录注满1000mL刻度杯的时间（单位为s）。c. 测量并记录钻井液的温度。2.2.3 校正按以上步骤测定淡水的马氏漏斗粘度，在（243）C下应为（280.

4、5）s。3 表观粘度、塑性粘度、切力的测定3.1 仪器直读式粘度计：范（Fann） 35型或同类产品；秒表：灵敏度为 0.1s；样品杯： 350-500mL；温度计：量程为（0-100） C，分读值1C。3.2 试验步骤a. 将待测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线处。在实验室测定时，钻井液在测定前应用高速搅拌器搅拌5min，测定温 度应在（243）C（或所需温度范围之内）；在井场，应在尽可能短（如5min之内）的时间内 进行，测定温度应与取样位置的钻井液温度接近（温度差值不应超过6C），并在记录中注明取样位置和钻井液温度。b. 将粘度计的转速

5、调至600r/min,待读值稳定后读取数值并记录。c. 将转速调至300r/min,待读值稳定后读取并记录。d. 如需要,按相同方法读取并记录 200, 100, 6, 3r/min 的读值。e. 在600r/min下搅拌10s,静置10s后在3r/min下读取并记录最大读值，再在600r/min搅拌10s，并静置10min后读值并记录3r/min下的最大读值。3.3 计算AV= 1/2 少 600PV=g 600 300YP=1/2 300- PV）=中 300/2 600G10s=1/2 3。1叽=1/2少3F式中：600 600r/min下的读值；300 300r/min 下的读值； 3

6、 一静止10s后3r/min下的读值； 3 F静止10min后3r/min下的读值。4 滤失量的测定4.1 符号及单位滤失量以FL表示，单位为mL。4.2 室温中压滤失量指在室温、压力为69035kPa （般近似为0.7MPa）条件下的滤失量。4.2.1 仪器一一室温中压滤失仪：包括压滤器、支架、垫圈等，并带有压力源；压力器容积为300-400mL，直径76.2mm,高度大于64.0mm，过滤面积为458060mm2，用耐腐蚀材料制 成；滤纸：瓦特曼（Whatman） 50型或相当的产品；一一秒表：灵敏度为 0.1s；刻度量筒：容量为10-25mL，分读值为0.2mL；一一钢板尺：刻度值为 1

7、mm。4.2.2 试验步骤不同厂家生产的滤失仪外观形状可能略有不同，但试验步骤大同小异，均可参照本步骤 执行。a. 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。b. 将已用高速搅拌器搅拌lmin后的钻井液倒入压滤器中，使钻井液液面距顶部为1cm, 盖好盖子，将其悬挂在滤失仪的支架上，并把刻度量筒放在滤失仪流出口下面。c. 迅速加压并计时，所加压力为69035kPa（近似为0.7MPa）。压力源可用氮气、二氧 化碳气或压缩空气，禁止用氧气。d. 但滤出时间到30min时，将滤失仪流出口上的液滴收集到量筒中，移去量筒，读取并 记录所收集的滤液的体积（单位：mL）,同时测定并记录钻

8、井液的温度。关闭压力源，放掉 压滤器中的压力，取下压滤器，倒出其中的钻井液，小心取出带有泥饼的滤纸，用水冲去泥 饼表面的浮泥，用钢板尺测量并记录泥饼厚度（单位： mm） ,观察并记录泥饼质量好坏（硬、 软、韧、松等）。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，通常情况下应进行30min滤失量的测定。e. 冲洗并擦净压滤器。4.3 高温高压滤失量目前通常是测定三种温度（150C、150-200，200-250）条件下，压差为3450kPa失 的滤失量。4.3.1 仪器高温高压滤失仪：主要组件是，一个可承受7092-10132kPa压力的钻井液压

9、滤器、 一套加热系统、一个可承受3546kPa压力的滤液接受器，并带有压力源、调压器等；过滤介质：当测试温度在200C以下时，用瓦特曼50型滤纸或同类产品；当测试温 度在200C以上时，用戴纳劳依X-5型不锈钢多孔圆盘或同类产品；秒表：灵敏度为 0.1s；金属温度计：量程为 0-250C；刻度量筒：容量为25mL或50mL，分读值为0.2mL；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20.5cm,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；钢板尺：刻度值为 1mm。4.3.2

10、150CHTHP滤失量的试验步骤a. 把温度计插入钻井液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（一般高 5-6C）。b. 将待测钻井液高速搅拌lmin后，倒入压滤器中，使钻井液液面距顶部约13mm,放 好滤纸，盖好杯盖，用螺丝固定。c. 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。d. 连接气源管线，把顶部和底部压力调节至690kPa（约0.7MPa）,打开顶部阀杆，继续 加热至所需温度（样品加热时间不要超过 1 小时）。e. 待温度恒定后，将顶部压力调节至4140KPa（约4.2MPa）。打开底部阀杆并计时，收集 30min的滤液

11、。在试验过程中温度应在所需温度的3C之内。如滤液接收器内的压力超过 690kPa（0.7MPa）,则小心放出一部分滤液以降低压力至690kPa（0.7MPa）。记录30min的滤液 体积（单位：mL）、压力（单位：kPa）、温度和时间。f. 滤液体积应校正成过滤面积为4580mm2时的滤液体积。如果所使用的的滤失仪的过滤 面积为2258mm2，则将所得结果乘以2即得高温高压滤失量。g. 试验结束后，关紧顶部和底部阀杆，关闭电源 、气源、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，用水冲去泥饼表面的浮泥，用 钢板尺测量并记录泥饼厚度（单位： mm） ,观察并记

12、录泥饼质量好坏（硬、软、韧、松等）。 冲洗并擦净压滤器。4.3.3 150C以上HTHP滤失量的试验步骤试验步骤与4.2.3 所述基本相同，不同点有：a. 钻井液液面距顶部距离至少为 38mm。b. 底部 回压 及顶 部压 力应 根据所 需温 度选定（见 表 1），顶 部和 底部压 力差为 3450kPa（3.5MPa）。表 1 不同测试温度下的推荐回压值测试温度，C水蒸气压，kPa (MPa)推荐最小回压，kPa (MPa)100101 (0.1)690 (0.7)121207 (0.20)690 (0.7)149462 (0.46)690 (0.7)177932 (0.92)1104 (1

13、.09)2041704 (1.68)1998 (1.87)23229.12 (2.87)3105 (3.06)注：(1)测试条件不能超过所用仪器生产厂推荐的最高温度、压力和体积。(2)不同厂家生产的高温高压滤失仪外观形状可能略有不同，但试验步骤大同小 异，均可参照本步骤执行。(3)测定温度在200C以上时，滤纸下面应垫上戴纳劳依X-5型不锈钢多孔圆盘或同 类产品。5 pH 值的测定51用酸度计测pH值5.1.1 仪器酸度计：pH值范围为0-14；缓冲液： pH 分别为 4.0、7.0、10.0；蒸馏水或去离子水；软纱布；温度计：量程0-100C，分读值为1C。512 试验步骤按所用仪器操作说明

14、进行。5.2用pH试纸测pH值a. 取一条约 25mm 长的 pH 试纸缓慢地放在待测样品表面。b. 使滤液充分浸透并使之变色（时间不要超过 30s）。c. 将变色后的滤纸与色标进行对比，读取并记录pH值。d. 如果试纸变色不好对比，则取较接近的的精密pH试纸重复以上试验。注：用 pH 试纸测定水基钻井液的 pH 值，通常只能测到 0.5pH 单位，如须精确测定， 应使用酸度计。6 液相和固含量的测定6.1 符号和单位钻井液的含水量以vw表示；钻井液的含油量以vo表示；钻井液的固相含量以V表示, 数值均以百分数表示。6.2 仪器与试剂固相含量测定仪：范氏固相含量测定仪或同类产品；量筒：25mL

15、 或 50mL；消泡剂；润湿剂；耐高温硅酮润滑剂。6.3 试验步骤a. 将样品杯内部和螺纹出用耐高温硅酮润滑剂涂敷一层，以便于清洗和减少样品蒸馏时 的蒸汽损失。b. 在样品杯内注满钻井液（为了除泡，可加入2-3 滴消泡剂，并缓慢搅拌）。c. 再向样品杯中加入一滴消泡剂并把盖子盖好，轻轻转动盖子直至完全封住为止。注意 不要堵住盖子上的小孔，安装好蒸馏器。d. 把洁净、干燥的量筒放在冷凝器的排出口下，加入两滴润湿剂以便油水分离。e. 接通电源，开始加热蒸馏，直至量筒内的液面不再增加后再继续加热lOmin,记录收 集到的油水体积（单位： mL）。f. 待冷却后，拆开样品杯并彻底洗净。6.4 计算根据收集到的油、水体积和所用钻井液体积，按下式计算出钻井液中油和水的体积百分 数：VW=（V 水样）X100Vo=（V 油