泥浆性能测定

泥浆性能测定

一、泥浆相对密度

1、泥浆相对密度采用1002型泥浆相对密度称测定。其测量范围为0.96～2.00，刻度分度值为0.01，泥浆容积约140mL，结构如下图所示。

2、泥浆密度测量

①校准仪器。先在泥浆杯中灌满清水，盖好杯盖1并擦干，把游码7放在杠杆8的刻度标志1.00处，调节调重管9内的铅粒量，使水平泡9处于水平位置。

②密度测量。在泥浆杯中灌满泥浆，盖好杯盖并擦干，然后把密度称杠杆的刀刃放在支架上，移动游码使水平泡处于水平位置，由游码位置刻度读出泥浆相对密度。

③测完后应将杠杆自支架上取下，以免磨损刀刃，影响测量的准确度；并应洗净擦干，以免生锈或粘上固体物。

二、粘度与切力

1、视粘度（相对粘度）

①采用1002型漏斗式泥浆粘度计测量，其结构如下图所示

②使用漏斗粘度计前，应用清水对粘度计进行校正，标准漏斗粘度计注入700mL清水流出500mL清水的时间为15s。若误差在±1s以内，可按下式校正：

泥浆的实际粘度＝测得的泥浆粘度×15/测得的清水粘度（s）

③视粘度测量。测量时，一手拿漏斗，使之垂直，以食指堵住出口管，把经充分搅拌的泥浆用量杯500mL，经筛网（筛孔为每英寸16孔）倒入漏斗，然后将量杯翻过来再量200mL，仍经筛网倒入漏斗。再倒转量杯将500mL杯置于漏斗之下，放开食指，同时按秒表，记录泥浆注满500mL所需时间（单位为s），此时间即表示泥浆的视粘度。

2、表观粘度、塑性粘度与结构粘度

①旋转粘度计工作原理如下图所示，在两个同轴直立圆筒（内筒和外筒）之间装有一定量的被测泥浆，以恒定的转速旋转外筒，由于泥浆的内摩擦和结构作用，带动内筒、转轴、扭力弹簧、刻度盘旋转一个角度，直到摩擦力矩和扭力弹簧力矩平衡时，可读出指针所指刻度盘上的

读数，并以下列公式计算出动力粘度、剪切应力和流速梯度。

动力粘度

剪切应力

流速梯度

式中：φ——扭转格数； m ——每扭转一格所代表的转矩值（N ·cm/格）

r 1——内筒外半径（cm ）；r 2——外筒内半径（cm ）

h ——内筒高度（cm ）； n ——外筒每分钟转速（r/min ）

②D 6－ZNN 旋转粘度计采用快速两点法（600r/min 与300r/min ）测量粘度与切力，计算公式如下：

塑性粘度

））－（φs n r hr r r 212122∙=a P m n (215222π）（πφτ＝Pa h

r m 122）（）－（π－121222215s r r n r =

r

ηρ＝10－3×（φ600－φ300） （Pa ·s ）

动切力

τ0＝0.5（φ300－ηρ） (Pa)

表观粘度

ηA ＝10－3×φ600/2 （Pa ·s ）

牛顿型流体粘度

η600＝φ600/2或η300＝φ300/2 （Pa ·s ）

假塑性流体流变参数

③静切力

初切力：先用600r/min 转速搅拌泥浆，使其结构充分破坏，然后静止1min ，改用3r/min 转速旋转，得最大读数乘0.5即为初切力，单位Pa 。 终切力：方法同上，只是搅拌后静止10min ，再用3r/min 测量。

三、泥浆的滤失性

1、失水量与泥皮

①1009型泥浆失水量测定仪结构如图4所示。

②失水量测量 拔出加压重锤1，拧下柱塞套筒2，卸下泥浆罐4，从泥浆罐中取出滤板5，将与筛板一样大小的中速滤纸两层贴在筛板上，并压紧在下壳7上，将顶杆8上紧，然后向泥浆罐内注入泥浆至离孔口3～4mm （约100mL ）；上紧针阀3，将加压筒2拧紧在泥浆罐上，再向加压筒内灌入粘性小的机油(距筒口10mm)；将加重锤的活塞插入加压筒内，调整针阀使重锤自由下降，当刻度板上的“O ”点对准加压筒上端的标志线时，旋紧针阀，然后旋松顶丝并同时计时，待30min 后，加压筒300600lg 3221.3φφ=n )(51151.0102251.0300600n s Pa k ∙⨯=⨯=n n φφ

上端标志线对应于刻度板上的读数即为失水量。

为缩短测量时间，可测7.5min的失水量再乘以2即为30min的失水量。

③失水量测出后，先打开针阀，放出机油，再拧下加压筒，将泥浆罐内的泥浆倒掉，然后小心地向泥浆罐内倒入一些清水，轻轻晃几下，使泥皮上的浮泥唰掉并倒出，再拧下泥浆罐，取出筛板，揭下滤纸，稍停片刻后，用刀片将泥皮（连同滤纸）一切两半，测取泥皮厚度。

若测失水量的时间是7.5min，所测泥皮厚度也要乘2。

2、泥饼粘附系数

①NF型泥饼粘附系数测定仪结构入下图所示

②泥饼粘附系数测定向泥浆罐内灌入待测泥浆并加压（CO2加压，压力3.5Mpa），当泥饼厚度或虑液溶积达到要求后，下压粘附盘于泥饼上，粘酌时间5min或更长，然后置扭矩扳手和六方套筒于粘附盘连杆顶上的六方，转动扭矩扳手测量最大扭矩（开始转动的扭矩），以下列公式计算粘附系数：

式中：扭矩单位——N ·m ，用直径为2英寸的粘附盘将扭矩换算成

滑动力（磅）时要乘以1.5的系数。

四、泥浆的润滑性

采用NR －1型钻井液润滑性测定仪测量。测量时，圆环和钢块浸泡在泥浆中，钢块压向转动的圆环上，利用圆环和钢块进行摩擦，用扭力扳手加压和测力，并记录压力和电流的对应变化。接触压力扭矩0、50、100、150英寸－磅等，圆环转速60r/min 。钢块与钢环间待测流体的摩擦系数μ依据下列公式计算：

当N 、r 、n 、C 为常数时，先用试验方法确定α值，即可根据电流读

数算出μ。 粘附盘面积

所给压力扭矩粘附系数＝

⨯⨯5.1I I r N C αμ=∙∙

=