钻井液性能测试方法.docx

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钻井液性能测试方法

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0-100℃，分读值为1℃；

——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；

—1—

——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

——马氏漏斗：

圆锥型漏斗长305mm，上口直径152mm，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0-100℃，分度值为1℃。

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（24±3）℃下应为（28±0.5）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）℃，分读值1℃。

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（24±3）℃（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6℃），并在记录中注明—2—

取样位置和钻井液温度。

b.将粘度计的转速调至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=1/2ф600

PV=ф600-ф300

YP=1/2（ф300-PV）=ф300—1/2ф600

G10s=1/2ф3。

I

G10min=1/2ф3。

F

式中：

ф600—600r/min下的读值；

ф300—300r/min下的读值；

ф3。

I—静止10s后3r/min下的读值；

ф3。

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690±35kPa（一般近似为0.7MPa）条件下的滤失量。

4.2.1仪器

——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4580±60mm2，用耐腐蚀材料制成；

——滤纸：

瓦特曼（Whatman）50型或相当的产品；

——秒表：

灵敏度为0.1s；

——刻度量筒：

容量为10-25mL，分读值为0.2mL；

——钢板尺：

刻度值为1mm。

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690±35kPa（  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（150℃、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200℃以下时，用瓦特曼50型滤纸或同类产品；当测试温度在200℃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0-250℃；

——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11000±300r/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，

—3—

用不锈钢或耐腐蚀材料制成；

——钢板尺：

刻度值为1mm。

4.3.2 150℃HTHP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5-6℃）。

b.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。

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（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）,观察并记录泥饼质量好坏（硬、软、韧、松等）。

冲洗并擦净压滤器。

4.3.3 150℃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）。

—4—

表1不同测试温度下的推荐回压值

测试温度，℃

水蒸气压，kPa（MPa）

推荐最小回压，kPa（MPa）

100

101（0.1）

690（0.7）

121

207（0.20）

690（0.7）

149

462（0.46）

690（0.7）

177

932（0.92）

1104（1.09）

204

1704（1.68）

1998（1.87）

232

29.12（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200℃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

5.1 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0-100℃，分读值为1℃。

5.1.2 试验步骤

按所用仪器操作说明进行。

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VS表示，数值均以百分数表示。