钻井液中固相含量的测定
钻井液常规性能测试、盐侵、固相含量测定实验讲义
钻井液常规性能测试、盐侵、固相含量测定实验讲义实验四钻井液常规性能测试⼀、实验⽬的1、掌握六速旋转粘度计的使⽤⽅法以及钻井液表观粘度、塑性粘度和动切⼒的测定和计算⽅法；2、掌握静滤失仪的使⽤⽅法以及钻井液滤失量、pH值和泥饼厚度的测定⽅法；3、掌握钻井液固相含量的测定⽅法和实验原理；4、掌握钻井液密度的测定⽅法；5、掌握钻井液漏⽃粘度的测定⽅法。
⼆、实验原理及测定⽅法1、六速旋转粘度计的⼯作原理、使⽤⽅法及粘度和切⼒的计算（1）六速旋转粘度计的结构和⼯作原理六速旋转粘度计（图4-1）是以电动机为动⼒的旋转型仪器。
被测液体处于两个同⼼圆筒间的环形空间内。
通过变速传动外转筒以恒速旋转，外转筒通过被测液体作⽤于内筒产⽣⼀个转矩，使同扭簧连接的内筒旋转了⼀个相应⾓度，依据⽜顿定律，该转⾓的⼤⼩与液体的粘度成正⽐，于是液体粘度的测量转为内筒转⾓的测量。
记录刻度盘的表针读数，通过计算即为液体表观粘度、塑形粘度和动切⼒。
图4-1 六速旋转粘度计及变速拉杆（2）六速旋转粘度计的使⽤⽅法①接通电源，拨动三位开关⾄⾼速位置，待外筒转动后，将变速拉杆的红⾊球形⼿柄（⼿柄位置与转速的选择如图4-1）放置在最低位置，此时外筒转速即为600rpm。
观察刻度盘是否对零（若不对零，可松开固定螺钉调零后再拧紧）、外筒是否偏摆（若偏摆，应停机重新安装外筒）。
检查调速机构是否灵活可靠。
②将刚⾼速搅拌过的钻井液倒⼊泥浆杯中⾄刻度线（此处钻井液的体积为350ml），⽴即置于托盘限位孔上，上升托盘，使液⾯与外筒刻度线对齐，拧紧托盘⼿轮。
迅速从⾼速（600rpm）到低速（300rpm）依次测量。
待刻度盘读数稳定后，记录两个转速下的读数Ф。
③实验结束后，关闭电源，松开托盘⼿轮，移开泥浆杯，倒出泥浆。
左旋卸下外转筒，将外转桶和内筒清洗后擦⼲，将外转筒安装在仪器上。
（3）粘度和切⼒的计算⽅法表观粘度AV＝0.5*Ф600，单位：mPa.s；塑性粘度PV＝Ф600－Ф300，单位：mPa.s；动切⼒YP＝0.511*（2*Ф300－Ф600），单位：Pa。
钻井液固相的数学分析
钻井液固相的数学分析非加重钻井液的固相分析1．连续相全部是水时，有V l = 0.625（ρm －1）【V x (某种固相的百分数%)=(ρm-1)/(ρx-1)】2．连续相中混有部分油时，有V l = 0.625（ρm －1－ρo V o ）3．特殊情况下，当体系中的固相全部为重晶石时，有V h = 0.3125（ρm －1）式中：V l —低密度固相的体积百分数，%；V h —高密度固相的体积百分数，%；ρm —钻井液密度，g/cm 3；【ρx —某种固相或加重剂的密度】ρo —油的密度，一般取0.84 g/cm 3；V o —液相中油的体积百分数，%。
加重钻井液的固相分析1．在非含油的淡水体系中，各固相组份有如下关系：lh m s h s l V V V ρρρρρ--⋅+-=)1(水 lh s s l m h V V V ρρρρρ---⋅-=)1(水 V s = V l + V h式中：V s —体系中总固相的体积分数，%；ρ水—水的密度，取1g/cm 3；ρl —低密度固相的密度，一般取2.6g/cm 3；ρh —加重材料的密度，g/cm 3；其余同上。
2．加重钻井液体系中含有部分油相时的固相分析lh m o o s h o s l V V V V V ρρρρρρ--+⋅+--=)1(水 lh o s o o s l m h V V V V V ρρρρρρ----⋅-⋅-=)1(水 式中符号意义同上。
3．含有可溶性盐的加重钻井液体系固相分析lh m o o s h w w l V V V V ρρρρρρ--+⋅+⋅=lh w w o o s l m h V V V V ρρρρρρ-⋅-⋅-⋅-= 式中：ρw —含有可溶性盐的钻井液体系中液相（滤液）的比重，g/cm 3；一般采用下式计算：ρw = ρ水（1 + 1.94×10－6×〔Cl －〕0.95）〔Cl －〕—滤液中Cl －的浓度，mg/l ；V w —含有可溶性盐的钻井液体系中水相的体积分数，%；可由下式确定：V w = V 水（1 + 5.88×10－8×〔Cl －〕1.2）V 水—纯水的体积分数，现场采用蒸馏方式得到，%。
钻井液固相的数学分析
钻井液固相的数学分析非加重钻井液的固相分析1．连续相全部是水时，有V l = 0.625（ρm －1）【V x (某种固相的百分数%)=(ρm-1)/(ρx-1)】2．连续相中混有部分油时，有V l = 0.625（ρm －1－ρo V o ）3．特殊情况下，当体系中的固相全部为重晶石时，有V h = 0.3125（ρm －1）式中：V l —低密度固相的体积百分数，%；V h —高密度固相的体积百分数，%；ρm —钻井液密度，g/cm 3；【ρx —某种固相或加重剂的密度】ρo —油的密度，一般取0.84 g/cm 3；V o —液相中油的体积百分数，%。
加重钻井液的固相分析1．在非含油的淡水体系中，各固相组份有如下关系：lh m s h s l V V V ρρρρρ--⋅+-=)1(水 lh s s l m h V V V ρρρρρ---⋅-=)1(水 V s = V l + V h式中：V s —体系中总固相的体积分数，%；ρ水—水的密度，取1g/cm 3；ρl —低密度固相的密度，一般取2.6g/cm 3；ρh —加重材料的密度，g/cm 3；其余同上。
2．加重钻井液体系中含有部分油相时的固相分析lh m o o s h o s l V V V V V ρρρρρρ--+⋅+--=)1(水 lh o s o o s l m h V V V V V ρρρρρρ----⋅-⋅-=)1(水 式中符号意义同上。
3．含有可溶性盐的加重钻井液体系固相分析lh m o o s h w w l V V V V ρρρρρρ--+⋅+⋅=lh w w o o s l m h V V V V ρρρρρρ-⋅-⋅-⋅-= 式中：ρw —含有可溶性盐的钻井液体系中液相（滤液）的比重，g/cm 3；一般采用下式计算：ρw = ρ水（1 + 1.94×10－6×〔Cl －〕0.95） 〔Cl －〕—滤液中Cl －的浓度，mg/l ；V w —含有可溶性盐的钻井液体系中水相的体积分数，%；可由下式确定：V w = V 水（1 + 5.88×10－8×〔Cl －〕1.2） V 水—纯水的体积分数，现场采用蒸馏方式得到，%。
钻井液常规性能测定及常用钻井液计算公式
钻井液常规性能测定一.密度的测定1、按平安检查表内容检查仪器，确保仪器平安可靠。
2、将钻井液加热到所需温度。
3、在密度计的杯中注满钻井液，盖上杯盖慢慢拧动压紧。
4、用手指压住杯盖小孔，用清水冲洗并擦干样品杯。
5、把密度计的刀口放在底座的刀垫上，移动游码直到平衡，记录读值。
6、将密度计冼净擦干备用。
二.测定马氏漏斗粘度1、按平安检查表内容检查仪器，确保仪器平安可靠。
2、将漏斗悬挂在墙上，且保证垂直；量杯置于漏斗流出管下面。
3、用手指堵住漏斗流出管下口，将搅拌均匀的泥浆倒入漏斗至筛网底；放开手指，同时启动秒表，待泥浆流满量杯到达它的边缘时，按停秒表。
秒表所示时间即为泥浆粘度，单位为s。
4、使用完毕，将仪器洗净擦干。
三.流变的测定〔ZNN-D6六速旋转粘度计〕1、按平安检查表内容检查仪器，确保仪器平安可靠。
2、使用前检查读数指针是否对准刻度盘“0〞位，落下托盘，装配好内、外筒。
3、将搅拌均匀的泥浆倒入样品杯至刻度线、将样品杯置于托盘上，上升托盘使液面至外筒刻度线，拧紧托盘手轮。
4、调整变速手把和转速开关，迅速从高到低进行测量，待刻度盘稳定后，分别读取各转速下刻度盘的偏转格数。
5、测量完毕，落下托盘，卸下外筒，将内、外筒及样品杯洗净擦干。
四.钻井液失水的测定1、按平安检查表内容检查仪器，确保仪器平安可靠。
2、用手指堵住泥浆杯底部小孔，将搅拌均匀的泥浆倒入杯内至刻度线处，按顺序放入“O〞型密封圈、滤纸、杯盖和杯盖卡，将杯盖卡旋转90°并拧紧旋转手柄。
3、将组装好的泥浆杯组件倒置嵌入气源接头并旋转90°；将量筒置于失水仪下方并对准滤液流出孔。
4、调节气源压力至0.7MPa，翻开气源手柄并同时启动秒表，收集滤液于量筒之中。
5、当秒表指示为30min时，将悬于滤液流出孔的液滴收集于量筒之中并移开量筒，此量筒中液体体积即为滤失量。
6、关闭气源手柄，放出泥浆杯中余气；卸下泥浆杯组件，倒去泥浆并洗净擦干。
钻井液固含及其控制
五、固相控制方法
五、固相控制方法
（2）稀释法
稀释法既可用清水或其它较稀的流体直接稀释循环系 统中的钻井液 。
如果用机械方法清除有害固相仍达不到要求，可用 稀释的方进一步降低固相含量，有时是在固控设备缺乏 或出现故障的情况下不得不采用这种方法。
五、固相控制方法
优点：操作简便、见效快。
缺点：在稀释的同时必须补充足够的处理剂，如果是 加重钻井液还需补充大 的加重材料，因而使钻 井液成本显著增加。此外还有一部分被废弃旧 浆的排放问题需要考虑。
五、固相控制方法
为了尽可能降低稀释费用, 有以下几个般原则应该遵循： （１）钻井液总体积不宜保留过大。 （２）部分旧浆的排放应在加水稀释前进行，不要边稀释
吸附
膨润土 （负电）
不吸附
PAM 吸附
钻屑 （不带电或少量负电）
HPAM
吸附
钻井液工艺原理电子教案—第八章
絮凝过程：吸附→架桥→蜷曲→絮凝成团 CPAM含有阳离子链节和非离子链节，比 PAM、HPAM具有更好的絮凝作用。
钻井液工艺原理电子教案—第八章
4、影性絮凝作用的主要因素 （1）相对分子质量 分子量＞3×106 （2）水解度 α= 30% （3）浓度 饱和吸附量的一半 （4）pH HPAM作为絮凝剂的pH为7-8
钻井液工艺原理电子教案—第八章
（1）絮凝剂 定义：通过桥连吸附将一些细颗粒聚结在一起的化 学物质。
钻井液工艺原理电子教案—第八章
类型： 全絮凝剂：即絮凝有用固相又絮凝无用固相 选择性絮凝剂：只絮凝无用固相
钻井液工艺原理电子教案—第八章
全絮凝作用
选择性絮凝作用
钻井液工艺原理电子教案—第八章
钻井液的固相含量
主要指膨润土
惰性固相:凡不容易发生水化作用或易与液相中某些组分发生反应的
包括石英、长石、重晶石以及造浆率极低的粘土等
有害固相：除重晶石外其余的惰性固相（须尽可能加以清除）
2、钻井液固相含量对与井下安全的关系（过高的固相含量往往对井下安全造成很大危害）
②将蒸馏器的引流管插入冷凝器的孔中，然后将量筒放在引流嘴下方，以接收冷凝成液体的油和水
③接通电源，使蒸馏器开始工作，直至冷凝器引流嘴中不再有液体流出时为止（这段时间一般需20～30min）
④待蒸馏器和加热棒完全冷却后，将其卸开。用铲刀刮去蒸馏器内和加热棒上被烘干的固体。用天平称取固体的质量，并分别读取量简中水、油的体积。
使钻井液流变性能不稳定，粘度、切力偏高，流动性和携岩效果变差
使井壁上形成厚的泥饼，而且质地松散，摩擦系数大，从而导致起下钻遏阻，容易造成粘附卡钻
泥饼质量不好会使钻井液滤失量增大，常造成井壁泥页岩水化膨胀、井径缩小、井壁剥落或坍塌
钻井液易发生盐钙侵和粘土侵，抗温性能变差，维护其性能的难度明显增大
3、钻井液固相含量对钻速的影响
钻井液的固相含量
含义：钻井液中全部固相的体积占钻井液总体积的百分数
重要性：固相含量的高低以及这些固相颗粒的类型、尺寸和性质均对钻井时的井下安全、钻井速度及油气层损害程度等有直接的影响
1、钻井液中固相的类型
根据性质不同，可将钻井液中的固相分为两种类型，活性固相(Active Solids)和惰性固相(Inert So1ids)
固相含量为零（即清水钻进）时，钻速最高
固相含量增大，钻速显著下降；尤其较低固相含量范围时下降更快
固相含量超过10%（体积分数）后，固相含量对钻速影响就相对小了
钻井液固相分析计算
液相和固相含量的测定与分析1 符号和单位钻井液的含水量以V W表示；钻井液的含油量以V O表示；钻井液的固相含量以V S表示，数值均以百分数表示。
2 仪器与试剂a．固相含量测定仪：范氏(Fann)固相含量测定仪或同类产品；b．量筒：容量等于固相含量测定仪所取钻井液体积的用量；c．消泡剂；d．润湿剂；e．耐高温硅酮润滑油。
3 试验步骤3.1 将样品杯内部和螺纹处用耐高温硅酮润滑油涂敷一层，以便于清洗和减少样品蒸馏时的蒸汽损失。
3.2 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)。
3.3 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。
注满不要堵住盖子上的小孔，安装好蒸馏器。
3.4 把洁净、干燥的量筒放在蒸馏器冷凝器的排出口下，加入两滴润湿剂以便油水分离。
3.5 接通电源，开始加入蒸馏，直至量筒内的液面不再增加后再继续加热10min，记录收集到的油水体积(单位：ml)。
3.6 待冷却后，拆开样品杯并彻底洗净。
4 计算4.1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；式中：V样－样品体积，ml；V水－蒸馏得到的水体积，ml；V油－蒸馏得到的油体积，ml注：固相体积百分数为样品总体积与油水体积的差值，包括了悬浮固相（加重材料和低密度固相）和一些可溶性物质，如盐等。
蒸馏器固体体积分数注：上面的蒸馏器固体体积分数仅仅是水加上油的体积与试样总体积之差占试样总体积的分数。
这样差值是悬浮固体（加重物质和低密度固相）与溶解了的固体（如：盐）体积之和。
只有在钻井液是未处理过的淡水钻井液时，这一蒸馏器固体体积分数才是悬浮固体体积分数。
4.2 需要进行另外的计算来求出悬浮固相的体积分数，并使之与低密度固相和加重物质的相对体积相联系。
为了进行这些计算，需要知道钻井液的精确质量和氯化物浓度。
式中：Vss－悬浮固体的体积分数；P氯化物－氯化物质量浓度，mg/l。
钻井液的固相含量
对于含盐量＜1％的淡水钻井液，很容易由实验结果求出钻井液中固相的体积分数
但对于含盐量较高的盐水钻并液，被蒸干的盐和固相会共存于蒸馏器中
此时需扣除由于盐析出引起体积增加的部分，才能确定钻井液中的实际固相含量
该钻井液固相含量计算式：fs=1-fwCf-fo
fs、fw、fo——分别为钻井液中固相、水和油的体积分数；
钻井液的固相含量
含义：钻井液中全部固相的体积占钻井液总体积的百分数
重要性：固相含量的高低以及这些固相颗粒的类型、尺寸和性质均对钻井时的井下安全、钻井速度及油气层损害程度等有直接的影响
1、钻井液中固相的类型
根据性质不同，可将钻井液中的固相分为两种类型，活性固相(Active Solids)和惰性固相(Inert So1ids)
②将蒸馏器的引流管插入冷凝器的孔中，然后将量筒放在引流嘴下方，以接收冷凝成液体的油和水
③接通电源，使蒸馏器开始工作，直至冷凝器引流嘴中不再有液体流出时为止（这段时间一般需20～30min）
④待蒸馏器和加热棒完全冷却后，将其卸开。用铲刀刮去蒸馏器内和加热棒上被烘干的固体。用天平称取固体的质量，并分别读取量简中水、油的体积。
固相含量为零（即清水钻进）时，钻速最高
固相含量增大，钻速显著下降；尤其较低固相含量范围时下降更快
固相含量超过10%（体积分数）后，固相含量对钻速影响就相对小了
关于固相类型对钻速的影响，一般认为．重晶石、砂粒等惰性固相对钻速的影响较小，钻屑、低造浆率劣土的影响居中，高造浆率膨润土对钻速的影响最大
室内模拟实验表明：
不分散聚合物钻井液中的亚微米颗粒仅占全部固相颗粒总数的13%
表明：使用分散性过强的钻井液对提高钻速十分不利
钻井液固相含量的波动：是由于钻井液中岩屑含量的变化及其分散程度造成的
浅谈钻井液固相含量测定方法
一 ） （ ） ５
的和不溶的任何 固体将留在蒸馏器内， 经过计算确定悬浮
［ 收稿 日期］２ １ —ｌ —１ ＯＯ ２ ２ ［ 第－Ｏ 者 简介］陈光 星（９ ５ ， 现在 中国石化江汉油田分公 司采油工艺研 究院泥浆监测站主要从 事钻 井泥浆的研 究工作． ｒ １ ６ 一） 男， 助理 工程
钻井液固相控制是 在保存适 量有 用固相的前提下 ， 尽可能的清除无用固相 ， 是实现优化钻井 的重要手段之
一
根据所测得 的油和水体 积及钻 井液样 品 的原始体
积含量。 Ｖ ＝ ｌｏ ／ ｗ ｏ ｖ＂ｖ
Ｖ ｏ＝ ｌ Ｏ ｏ／， Ｏ Ｖ 、 ｒ
一 ｌ０一 （ ｕ Ｖ ） Ｏ ＋ ｏ
进 行 固相 含 量测 定 过程 中。所 测 数值 与 真 实值 存在 一 定
Ｖ 一固相体积含量 ， 。 ｓ
上述蒸馏 固相体积含量仅为样品总体积与油、 水体积
误差 ， 对该方法进行改进 ， 需要 以使实验结果更加准确可 靠， 对现场的指导更具有针对性 。
和的差值 。此差值包括悬浮 固相 （ 加重材料 和低密度 固
ห้องสมุดไป่ตู้
积 （０ ）计算钻井液中的水 、 、 ２ｍ１ ， 油 总固相 占钻井液 的体
（） １
（） ２
。
正确、 有效地进行固控可降低钻井扭矩和摩 阻， 减小
（） ３
环空抽吸的压力波动 ， 减少压差卡钻 的可能性 ， 提高钻井
式中： Ｖ一水体积含量 ， ； Ｖ一样品体积 ， ｌ ｍ； Ｖ一蒸馏所得水体积 ， ｌ ｍ， Ｖ ｏ一蒸馏所得油体积 ， ｌ ｍ， Ｖ。一油体积含量 ， ；
使之冷却并搜集在带 刻度 的接收器内。液相体积直接从 接收器中的油相和水相的读值确定。总固相体积（ 悬浮的
钻井液性能现场测试方法
钻井液性能现场测试方法一.钻井液密度仪器:钻井液密度计操作步骤 1将底座放在水平面上2将样品注入洁净的样品杯中,盖上杯盖并确保有钻井液从小孔冒出,压紧杯盖.3冲洗或擦干净杯外部4将臂梁上的刀口放在底座的刀垫上,移动游码使之平衡5从样品杯一侧读取刻度值6记录7清洗密度计样品杯二.马氏漏斗粘度仪器: 马氏漏斗带刻度泥浆杯秒表操作步骤 1清洁漏斗和泥浆杯2用手指堵住漏斗的出口管,将样品注入直立的漏斗内,达到筛网底部为止(应有1500毫升)3移开手指并按下秒表,测量钻井液流入杯中达到1夸脱或1升的刻度线所用时间4记录以秒为单位的马氏漏斗粘度三.钻井液的表观粘度,塑性粘度,屈服值和静切力仪器:直读式旋转粘度计秒表操作步骤 1将泥浆样品注入样品杯中,使粘度计的转筒侵入到钻井液中时液面刚好达到外筒刻度线2使外筒以600RPM的转速旋转,读取记录表盘上恒定的刻度值,记为Ф600.3将转速该为300RPM,读取记录为Ф300.4将转速改为600转,转动10秒以上,后静止10秒,立即开启仪器使其以3转速转动,读取开始转动时的最大值,记为G10” .5再以600转速转动10秒以上,后静止10分钟,立即开启仪器使外筒以3转速旋转,读取开始旋转时指针最大值,记为G10’.6测量完毕后及时清洗内外转筒并擦干净.计算 A表观粘度:AV(cp)= Ф600/2 B塑性粘度:PV(cp)= Ф600-Ф300 22C屈服值:YP(lb/100ft)= Ф300-PV D 初切力: G (lb/100ft) 10”2 E终切力:G(lb/100ft) 10’.四.钻井液室温中压滤失量(API失量量)仪器:API失水仪滤纸秒表带刻度量筒钢板尺压力源操作步骤 1确保各部件清洁干燥,密封垫圈未变形或损坏2 将样品注入过滤杯中,液面距杯子密封端约1厘米,放好滤纸,盖上过滤盖压紧.3 在过滤杯排出管下面放好量筒以便接收滤液4 迅速加压,并释放压力到杯中,当第一滴滤液开始出现时,按动秒表记录时间,在7.5分钟或30分钟记录滤液体积(2倍7.5分的体积也为此次滤液体积)5 保留所得滤液,以备后用6 释放杯中压力,小心拆开杯盖,倒掉泥浆,取出滤纸,小心用缓慢的水流冲去滤饼表面泥浆,用钢板尺测量滤饼厚度,精确到1毫米.五.钻井液高温高压滤失量仪器:高温高压失水仪滤液接收器压力源过滤介质计时器温度计量筒高速搅拌器钢板尺(一) 实验温度低于150度的操作步骤1将温度计插入加热套,预热到所需实验温度高6度,保持恒温;2将高速搅拌10分钟后的钻井液注入过滤杯中,液面距顶部13毫米,装上滤纸; 3安装好过滤杯并关紧上下阀杆,放入加热套内,插上温度计;4将滤液接收器连接到过滤杯底部阀杆上并锁好.将可调节压力的调压器连接压力源并安装到上部阀杆上,锁好.4 在上下阀杆关紧后分别调节上下压力调节器到100PSI(690 千帕).打开上部阀杆,将压力释放到过滤杯内.维持此压力到达所需温度,保持此温度恒定;5温度达到后,将顶部压力增加到600PSI,并同时打开底部阀杆开始收集滤液,计时开始,在保持实验温度在正负3度范围内,收集滤液30分钟.如果测定中,接受器的回压器超过100PSI,可小心地从滤液接受器中排除一部分滤液,使压力降到100PSI.; 6记录滤液体积,实验温度,压力和时间;7 实验完后,关紧上下阀杆,压力调节器释放压力;8 在确保上下阀杆关闭的情况下,拆除滤液接收器和压力调节器,设法使过滤器杯冷却至室温,保持过滤杯垂直向上,小心打开阀杆,释放出杯内的压力(不能对身体),然后打开杯盖,倒掉钻井液,取出滤饼,用缓慢水流冲洗滤饼表面疏松物质,用钢板尺测量滤饼厚度.最后清洗过滤杯各个部件.计算和记录: 滤失量:HTHP FL(毫升)=2*(滤液体积/30分钟)滤饼厚度(毫米)=钢板尺测量值六.钻井液的PH值试剂: PH广泛试纸和精密PH试纸操作步骤 1 取一条PH试纸放进待测样品表面,当液体侵透PH试纸时(30秒内)取出试纸;2 与色标进行比较,确定颜色相同的色标,读取其代表的PH值;3 如果广泛PH试纸颜色不好识别,可用近似范围的精密PH试纸进行测定.七.钻井液水,油和固相含量仪器:蒸馏仪带刻度量筒钢丝毛试管刷专用刮刀操作步骤 1 将除去了堵漏材料和大的钻屑的样品注入蒸馏杯;2 在蒸馏杯上部蒸馏室里填充适量钢丝毛;3 小心盖上蒸馏杯盖,后按装到蒸馏器上,进行加热,并在下部排出管下面放置接收冷凝器的量筒,直到无冷凝液滴出后10分钟停止加热;4 冷却到室温后,读取水和油的体积,最后清洁蒸馏仪.计算钻井液含水量Vw(%)=100*(蒸馏出水体积,毫升)/样品体积,毫升钻井液含油量 Vo(%)=100*(蒸馏出油体积,毫升)/样品体积,毫升钻井液固相含量Vs (%)=100-(Vw+Vo)八.钻井液含砂量仪器含砂量测定仪操作步骤 1 将样品注入玻璃测定管内到”泥浆”标记处,再加水到另一标记处;2 用拇指堵住管口激烈震荡,将上层稀液倒入200目小筛上,滤出液体,再给玻璃管里加水,冲洗出管里固体颗粒并倒入小筛里,反复直到管内干净为止;3 用水冲洗筛里砂子以出去残留的钻井液;4 将筛子反转套在漏斗上,用小流水冲洗筛子使砂子冲入玻璃测量管中;5 静置测量管,使砂子沉降,从玻璃测量管刻度读出砂子的体积百分数.九.钻井液搬土含量仪器烧杯移液管电炉玻璃棒滤纸操作步骤 1 取一毫升钻井液加10毫升蒸馏水+10毫升3%的双氧水+0.5毫升5N硫酸;2 微沸10分钟(不要蒸干) ,视烧杯大小加适量蒸馏水;3 用亚甲基蓝溶液滴定,每次加0.5毫升摇荡30秒;4 用玻璃棒点滴直到发现边缘出现蓝色环,再加0.5毫升点滴检验,仍然出现蓝色环为止;5 记录检验前所用亚甲基蓝溶液体积.计算搬土含量=14.25*所用亚甲基蓝溶液体积十.氯离子含量操作步骤 1 取一毫升滤液,加5~10毫升蒸馏水;2滴加4~6滴铬酸钾试剂3 滴加几滴酚酞;(有时不加)4 用移液管取硝酸银进行滴定,直到黄色刚好变为橙红色并在30秒不消失为止.计算氯离子含量=10000X(所用硝酸银体积,毫升)十一.钙离子含量操作步骤 1取一毫升滤液,加5~10毫升蒸馏水;2 滴加几滴缓释剂,加一毫升NaOH溶液;3 加适量钙试剂;4 用EDTA溶液滴定至到红色刚变为蓝色，并不在消失。
钻井液固相含量及搬土含量测定03
实验3 钻井液固相含量及搬土含量测定一、实验目的1．掌握钻井液固相含量的测量方法，能正确使用ZNG型固相含量测定仪；2．熟悉用亚甲基兰法测定钻井液搬土含量的原理，掌握钻井液搬土含量的测量方法。
二、实验内容1．钻井液固相含量测定2．钻井液搬土含量测定三、实验原理亚甲基兰的分子式为C16H18N3Scl·3H20在水溶液中电离出一价的有机阳离子，与土发生阳离子交换。
式中：M+—金属阳离子；B-—带负电荷的搬土离子。
在溶液中，有机阳离子呈兰色，与粘土晶片亲合力更大，能够将原来吸咐在粘土晶片上的交换性阳离子全部交换下来。
在吸咐达到饱和之前，溶液中不存在游离的染色离子，滴在滤纸上的渗液无色，只有当粘土离子吸咐亚甲基兰达到饱和状态时，溶液中才有游离的亚甲基兰，滴在滤纸上的渗液由于存在有染色离子，故呈绿-兰色圈。
四、实验仪器及药品1．钻井液固相含量测定钻井液固相含量测定仪，搅拌器，电子天平，秒表，量筒，钻井液。
2．钻井液搬土含量测定铁架台，碱式滴定管，锥形瓶，不带针头注射器5ml和50ml各一个，细玻璃棒，洗瓶，50ml量筒，滤纸，亚甲基兰溶液(3.748g/ｌ)，H2O2(3%)，稀H2SO4(5N)，刻度吸管，电炉，秒表。
五、实验步骤1．固相含量测定1.蒸镏器(由加热棒、套筒、钻井液杯组成)2.加热棒3.电线接头4.冷凝体5.量筒图9 ZNG型钻井液固相含量测定仪装置简图取样：1）折开蒸镏器，在药物天平上，准确称量干的空钻井液杯重量(W杯)记下数据，计算时用。
放平钻井液杯，将充分搅拌好的钻井液，慢慢倒入杯内，直至接近满杯。
2）轻轻地盖上钻井液杯盖，让多出的钻井液从杯口溢掉，将从盖子边及螺孔处溢出的钻井液擦净。
此时杯内钻井液为20毫升。
3）轻轻地取下杯盖，用刮刀(图中未绘出)将粘附在盖底面上的钻井液(滑动盖子)刮回到钻井液杯中。
称重量记下来W(杯+浆)。
4）如果测现场复杂的钻井液，应向钻井液杯中滴入2～5滴抗泡沫剂，以防止蒸镏过程中钻井液沸溢。
钻井液固相含量及其测定方法
的处理剂
固相
无用固相（有害固相）： 劣质土、钻屑、沙粒等
化学处理剂
无机、有机及高分子化合物
TUHA
DRILLING
固相含量的概念
固相
钻井液中加重剂、岩屑及黏 土等固体颗粒所组成的体系
固相含量
钻井液中全部固相的体积占 钻井液总体积的百分数，用% 表示
固相含量的影响
TUHA
固相含量高对井下安全的影响
TUHA
DRILLING
操作注意事项
注意 事项
样品通过马氏漏斗的筛网（12目）
1
以清除堵漏材料、较大的钻屑或岩 块。
若钻井液气泡较多，可加数滴消
2 泡剂。
3 操作时蒸馏器必须竖直。
4 注意保护加热棒和用电安全。 5 蒸馏时须留意时间，一般约20-
30分钟。
TUHA
DRILLING
实验数据计算
公式：V固=100%-（V油+V水）
V固——钻井液总固相含量，% V水——测得的钻井液中水的体积含量，% V油——测得的钻井液中油的体积含量，%
示例：通过蒸馏，量筒收集到的冷凝液的体积分数 如下图所示，V油=2%，V水=85%，求V固。
解：V固=100%-(2%+85%)=13% 答：该钻井液样品固相含量为13%。
V油=2% V水=85%
颗粒 大小
钻井液所含的细颗粒含量越高，对钻速影响越大。
固相含量的测定
TUHA
固相含量测定仪（ZNG-A型号）
DRILLING
冷凝器
液体接收器 样品杯杯盖
加热棒
蒸
套筒
馏
器
样品杯
TUHA
固相含量的测定程序
DRILLING
钻井液性能及其测试
一 钻井液密度
1. 钻井液密度与安全密度窗口
泥浆压力P泥和破裂压力P破 除了P塌之外，裸眼井段还有地层流体压力（P地）和地
层破裂压力P破（P漏）等两个地层压力。钻进过程中， 我们人为施加的是泥浆压力P泥。
当P泥＞P破（P漏）则发生井漏；P泥＜P地时，则发生井涌 或井喷。
一 钻井液密度
安全密度窗口问题分析
1、钻井液中固相的类型
一般情况下，钻井液中存在着各种不同组分、不同性质和 不同颗粒尺寸的固相。根据其性质的不同，可将钻井液中 的固相分为两种类型，即活性固相(Active So1ids)和惰性 固相(Inert So1ids)。凡是容易发生水化作用或易与液相 中某些组分发生反应的称为活性固相，反之则称为惰性固 相。前者主要指膨润土，后者包括石英、长石、重晶石以 及造浆率极低的粘土等。除重晶石外，其余的惰性固相均 被认为是有害固相，是需要尽可能加以清除的物质。
➢ 可减轻对钻具的腐蚀； ➢ 可预防因氢脆而引起的钻具和套管的损坏； ➢ 可抑制钻井液中钙、镁盐的溶解； ➢ 有相当多的处理剂需要在碱性介质个才能充分发挥其效
能。如丹宁类、褐煤类和木质素磺酸盐类处理剂。
四、 钻井液的pH值和碱度
烧碱（即工业用NaOH）是调节钻井液pH值的主要添加剂，有 时也使用纯碱和石灰。
三、钻井液的滤失造壁性
钻井过程中，当钻头钻过渗透性地层时，由于钻井液的液柱 压力一般总是大于地层孔隙压力，在压差作用下，钻井液的 液体便会渗入地层，这种特性常称为钻井液的滤失性 (Filtration Properties of Drilling F1uids)。在液体 发生渗滤的同时，钻井液中的固相颗粒会附着沉积在井壁上 形成一层泥饼(Mud cake)。随着泥饼的逐渐加厚以及在压差 作用下被压实，会对裸眼井壁有效地起到稳定和保护作用， 这就是钻井液的所谓造壁性。由于泥饼的渗透率远远小于地 层的渗透宰，因而形成的泥饼还可有效地阻止钻井液中的固 相和滤液继续侵入地层。
钻井液固相分析计算
液相和固相含量的测定与分析1 符号和单位钻井液的含水量以V W 表示；钻井液的含油量以V O 表示；钻井液的固相含量以V S 表示，数值均以百分数表示。
2 仪器与试剂a ． 固相含量测定仪：范氏(Fann)固相含量测定仪或同类产品；b ．量筒：容量等于固相含量测定仪所取钻井液体积的用量；c ．消泡剂；d ．润湿剂；e ．耐高温硅酮润滑油。
3 试验步骤3.1 将样品杯内部和螺纹处用耐高温硅酮润滑油涂敷一层，以便于清洗和减少样品蒸馏时的蒸汽损失。
3.2 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)。
3.3 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。
注满不要堵住盖子上的小孔，安装好蒸馏器。
3.4 把洁净、干燥的量筒放在蒸馏器冷凝器的排出口下，加入两滴润湿剂以便油水分离。
3.5 接通电源，开始加入蒸馏，直至量筒内的液面不再增加后再继续加热10min ，记录收集到的油水体积(单位：ml)。
3.6 待冷却后，拆开样品杯并彻底洗净。
4 计算4.1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；样水V V Ww =样油V V Vo =()Vo Vw Vs -=100 式中：V 样－样品体积，ml ；V 水－蒸馏得到的水体积，ml ；V 油－蒸馏得到的油体积，ml注：固相体积百分数为样品总体积与油水体积的差值，包括了悬浮固相（加重材料和低密度固相）和一些可溶性物质，如盐等。
蒸馏器固体体积分数 o w s V V 1V --=注：上面的蒸馏器固体体积分数仅仅是水加上油的体积与试样总体积之差占试样总体积的分数。
这样差值是悬浮固体（加重物质和低密度固相）与溶解了的固体（如：盐）体积之和。
只有在钻井液是未处理过的淡水钻井液时，这一蒸馏器固体体积分数才是悬浮固体体积分数。
4.2 需要进行另外的计算来求出悬浮固相的体积分数，并使之与低密度固相和加重物质的相对体积相联系。
钻井液中的固相物质
钻井液中的固相物质
②根据油水体积和钻井液样品体积数据，计算 出钻井液中油、水和固相（包括可溶的和悬浮 的）的体积百分数。
③由于溶解盐类在钻井液样品蒸干后仍然存留 于蒸馏器中，因此，对于含可溶盐较多的钻井 液应该进行计算值校正（用滤液分析结果校 正），否则悬浮固相含量的计算将有较大的误 差。
校正时，可以根据滤液的氯离子分析结果，用 下表中盐的体积百分数来乘以钻井液中水相的 体积含量（严格的说，应乘以滤液体积含量）。
钻井液中的固相物质
低密度固相又可进一步分成两类，它们是惰性 固相和活性固相；所谓的惰性固相就是该固相 对其周围环境变化没有任何反应。钻井液中的 惰性固相包括砂子、石灰石、白云岩、某些页 岩和许多矿物的混合物。这类固相在钻井液中 是无用的，所以亦称无用固相。无用固相颗粒 的尺寸大于15um时循环设备有磨蚀作用，所以 又称为有害固相。钻井液中的活性固相是指粘 土颗粒或胶体颗粒。这些颗粒在水中的作用以 调节钻井液性能，所以亦称为有用固相。
钻井液中的固相物质
钻井液中的固相物质
亚 甲 基 蓝 （ C16H18N3SCl·3H2O ） 的 水 分 含量可能与分子式不符，故每次配制溶 液时必须烘干（在93±3℃下干燥1000克 亚甲基蓝至恒重）。配制1升溶液使用的 亚甲基蓝样品的重量可按下式计算：
钻井液中的固相物质
③按下式计算钻井液的阳离子交换容量：
钻井液中的固相物质
测定步骤
①量取一定体积（一般为20ml）的均匀钻井液 样品注入蒸馏器，加2～3滴消泡剂，同时缓慢 搅拌，除去可能混入样品中的空气。再拧紧加 热棒，装在冷凝器的进口端。置一干净的玻璃 量筒于冷凝器的出口端。加热蒸馏，直到量筒 内的液面不再增加时，再继续加热10分钟，在 冷凝液中滴加1～2滴润湿剂使油、水分离，记 录所收集的油、水的体积。
钻井液固相含量测定仪使用说明书
钻井液固相含量测定仪使用说明书版权所有2019青岛海通达专用仪器有限公司 青岛海通远达专用仪器有限公司部件号：16101修订版：19.1.0青岛海通达专用仪器有限公司青岛海通远达专用仪器有限公司本企业通过ISO9001质量管理体系认证、ISO14001环境管理体系认证和OHSAS18001职业健康安全管理体系认证。
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重要安全提示仪器使用前，请认真阅读以下安全指导，以保障人员和设备安全！◆要求仪器操作人员熟悉全部操作过程和操作时可能出现的意外情况，严格按说明书要求操作。
◆仪器使用前要检查各联接部位是否牢固。
◆严格按仪器技术要求配备电源和水源。
◆仪器使用过程中要有人值守，一旦出现意外，必须迅速切断电源和水源。
目录一、概述 (1)二、规格及型号 (1)三、技术参数 (1)四、仪器结构与工作原理 (1)五、操作说明 (3)六、维护与保养 (4)七、运输与储存 (5)八、故障判定与排除 (5)九、随机配件、工具一览表 (6)十、保修 (6)一、概述钻井液固相含量测定仪是用蒸馏器来分离和测定水基钻井液样品所含水、油和固相的体积。
二、规格及型号序号名称型号配置1 钻井液固相含量测定仪ZNG-A 采用内加热蒸馏方式三、技术参数序号名称技术参数1 电源AC（220±11）V 50Hz2 功率100W3 样品杯容量20±0.2mL四、仪器结构与工作原理（一）仪器结构仪器主要由箱体、蒸馏器、量筒、刮刀、电源线、试管刷、取杯夹、高温脂等组成。
详见（图一）。
（图一）固相含量测定仪结构图1、箱体：采用不锈钢材料制成，用来固定和盛装其他部件。
2、蒸馏器：由蒸馏装置（蒸馏器主体、样品杯、计量盖）、冷凝器、加热棒组成。
中国石油大学油田化学-钻井液中固相含量的测定
中国石油大学油田化学实验报告实验日期：成绩：姓名：班级：学号：教师：同组者：实验四钻井液中固相含量的测定一．实验目的1．掌握固相含量测定仪的操作方法。
2．学会钻井液中固相含量的计算方法。
二．实验原理根据蒸馏原理，取一定量钻井液用电热器将其蒸干，收集并测出冷凝液的体积，用减差法即可求出钻井液中固相含量。
也可通过称重方法算出其固相含量。
三．实验仪器ZNC型固相含量测定仪；20ml注射器一次；电子天平。
四．实验步骤1．拆开蒸馏器，称出蒸馏杯重量：W杯（克）2．用注射器取10毫升均匀钻井液样，注入蒸馏杯中，称重W杯+浆（克）。
3．将套筒及加热棒拧紧在蒸馏杯上，再将蒸馏器引流管插入冷凝器出口端。
4．将加热棒插头插入电线插头，通电加热蒸馏，并计时间。
通电约3~5分钟后冷凝液即可滴入量筒，连续蒸馏至不再有液体滴出为止，切断电源。
5．用环架套住蒸馏器上部，使其与冷凝器分开，再用湿布冷却蒸馏器。
6．记下量筒中馏出液体体积（ml），若馏出物为水与油且分层不清时可加入1~3滴破乳剂。
油、水体积分别以V油、V水表示。
7．取出加热棒，用刮刀刮净套筒内壁及加热棒上附着的固体，全部收集于蒸馏杯中，然后称重W杯+固（克）。
注意事项：1．操作时蒸馏器必须竖直。
2．蒸馏时间一般为20分钟，不应超过30分钟。
3．注意保护加热棒和用电安全。
4．若钻井液泡多，可加数滴消泡剂。
五．实验数据处理1.实验原始记录数据如表一2.设为淡水非加重钻井液：固相含量体积百分含量（W杯+固-W杯）×10=（105.30-104.78）×10=5.2 g/100mL固相体积百分含量= 固相质量体积百分含量÷γ土=5.2÷2.5=2.08(ml/100ml）注：粘土比重γ土=2.4~2.63，数据处理时以2.5计。
六．实验总结实验五钻井液中膨润土含量的测定一．实验目的学会用亚甲基兰测定钻井液中膨润土含量的方法，并了解其测定原理。
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中国石油大学油田化学实验报告
实验日期：2015.4.9 成绩：
班级：学号：姓名：教师：
同组者：
实验四钻井液中固相含量的测定
一．实验目的
1．掌握固相含量测定仪的操作方法。
2．学会钻井液中固相含量的计算方法。
二．实验原理
根据蒸馏原理，取一定量钻井液用电热器将其蒸干，收集并测出冷凝液的体积，用减差法即可求出钻井液中固相含量。
也可通过称重方法算出其固相含量。
三．实验仪器
1.ZNC型固相含量测定仪一台
2.电子天平一台；
3.10ml注射器一支；
4.经充分搅拌的泥浆100ml。
四．实验步骤
1．拆开蒸馏器，称出蒸馏杯重量：W杯（克）
2．用注射器取10毫升均匀钻井液样，注入蒸馏杯中，称重W杯+浆（克）。
3．将套筒及加热棒拧紧在蒸馏杯上，再将蒸馏器引流管插入冷凝器出口端。
4．将加热棒插头插入电线插头，通电加热蒸馏，并计时间。
通电约3~5分钟后冷凝液即可滴入量筒，连续蒸馏至不再有液体滴出为止，切断电源。
5．用环架套住蒸馏器上部，使其与冷凝器分开，再用湿布冷却蒸馏器。
6．记下量筒中馏出液体体积（ml），若馏出物为水与油且分层不清时可加入1~3滴破乳剂。
油、水体积分别以V油、V水表示。
7．取出加热棒，用刮刀刮净套筒内壁及加热棒上附着的固体，全部收集于蒸馏杯中，
然后称重W杯+固（克）。
注意事项：
1．操作时蒸馏器必须竖直。
2．蒸馏时间一般为20分钟，不应超过30分钟。
3．注意保护加热棒和用电安全。
4．若钻井液泡多，可加数滴消泡剂。
五．实验数据处理：
实验数据记录如下：
对于淡水非加重钻井液：
固相质量体积百分含量=（W杯+浆－W杯）×10（克/100ml）
=（106.12-105.02）×10
=11（克/100ml）
固相体积百分含量= 固相质量体积百分含量÷ρ土（ml/100ml）
=11÷2.5
=4.4（ml/100ml）
实验五钻井液中膨润土含量的测定
一. 实验目的
学会用亚甲基兰测定钻井液中膨润土含量的方法，并了解其测定原理。
二．实验原理
亚甲基兰是一种阳离子材料，在溶液中离解。
当粘土中可交换阳离子水化时，带负电荷粘土晶片便与带正电荷的染色离子结合生成兰色水不溶物，此时亚甲基兰褪色，只有当溶液中有游离的亚甲基兰时才呈绿兰色。
三．实验仪器及药品
仪器：酸式滴定管一支；
250ml三角瓶2个；
2ml注射器一支；
洗瓶一个；
玻璃棒、滤纸等。
药品：0.01mol/l亚甲基兰水溶液。
四．实验步骤
1．用不带针头的注射器准确吸取2ml钻井液置入三角瓶中，加10ml蒸馏水。
2．用0.01mol/l亚甲基兰溶液滴定，在本次实验中开始时先滴加5ml亚甲基兰溶液后，为了减少误差，然后每滴入1ml（或更少）亚甲基兰后，旋摇30秒钟，用玻璃棒沾一滴液体至滤纸上，观察在染色固体斑点外是否出现绿兰色圈，若无色圈继续滴加。
3．若发现绿兰色圈，但旋摇2分钟后又消失，说明终点快到，小心加入0.5ml（或更少）
亚甲基兰溶液，直至旋摇2分钟后色圈仍不褪色，则达到终点，纪录所耗的亚甲基兰溶液的体积V 亚。
注：若所测浆中有有机处理剂，需要H 2SO 4和H 2O 2并加热。
五．结果处理
实验数据记录如下：
钻井液膨润土含量=泥
甲V 01.0V ×70100×100=1.43×泥甲V V =1.43×218=12.87（g/100ml 钻井液）
六．思考题
1．为什么要加入H 2O 2溶液和H 2SO 4?
答：22O H 和42SO H 是因为他们都具有强氧化性，可以消除有机物对亚甲基蓝的影响，使实验结果更加精确。
2．为何当绿兰色圈出现后再搅拌两分钟色圈可能消失?
答：出现绿蓝色色圈说明溶液中还有没与粘土结合的亚甲基蓝。
两分钟后，由于分子的运动，粘土颗粒会与亚甲基蓝充分结合，溶液中没有游离的亚甲基蓝，所以颜色褪去。
七．实验总结
通过这两个实验我掌握了固相含量测定仪的操作方法，学会了钻井液中固相含量的计算方法。
学会用亚甲基兰测定钻井液中膨润土含量的方法，并了解了其测定原理。
这两个实验做起来也比较简单，细心认真就行。
最后谢谢老师的悉心指导!。