钻井液性能及其测试
钻井液常规性能测试、盐侵、固相含量测定实验讲义方案
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。
钻井液测试操作规程完整
钻井液性能测试操作规程（一）钻井液马氏漏斗粘度的测定该仪器适应于测定钻井液的相对粘度(与水比较)。
由于测得数据在很大程度上受胶体和密度的影响，所测数据不能与旋转粘度计等有关仪器所测数据对比。
该仪器由漏斗、筛网及接收器组成，是被测钻井液在一定温度下流出946毫升时所用的时间。
一、主要技术参数1．筛底以下的漏斗容积 1500cm32．漏斗锥体直径 152mm3．漏斗锥体高度 305mm4．管口长度 50.8mm5．管口内径 4.7mm6．筛网 12目7．接收器 946mL二、仪器的校正在温度为(21℃±3℃)时，注入1500mL清水，从漏斗中流出946mL清水的时间为26±0.5s，其误差不得超过0。
5s。
三、测定1．测量钻井液的温度，用℃表示。
2．手握漏斗，用手指堵住流出口，将新取的钻井液通过筛网注入洁净、干燥直立的漏斗中，直到钻井液面与筛网底部平齐为止。
3．保持漏斗垂直，移开手指的同时按动秒表，测量钻井液注满946mL所需要时间。
4．以s为单位记录马氏漏斗粘度，并以℃为单位记录钻井液的温度.四、操作注意事项1．样品温度对测定结果有影响,测定时要记录样品温度。
2．大的分散颗粒和气泡干扰测定，应避免大颗粒进入漏斗，防止气泡产生,必要时加入消泡剂消泡。
3．液面的初始位置必须恰当，否则，由于液柱压力和惯性的影响可能会使测定结果错误.4．钻井液倒入漏斗后立即开始测定,如拖延时间过长，钻井液可能形成凝胶,使测定结果出现正误差。
5．测定过程中尽可能使漏斗保持垂直.（二)钻井液密度的测定钻井液密度是指单位体积钻井液的质量。
单位为g/cm3或kg/ m3.通过用钻井液密度计来测定钻井液的密度。
钻井液密度计通常设计成臂梁一端的钻井液杯和另一端的固定平衡锤及一个可沿刻度臂梁自由移动的游码来平衡.为使平衡准确,臂梁上装有水准泡（需要时可使用扩大量程的附件）。
一、仪器的校正1．量点的校正经常用淡水来校正仪器.在21℃，淡水的密度值应是1.00 g/cm3。
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:A V(cp)= Ф600/2 B塑性粘度:PV(cp)= Ф600-Ф300C屈服值:YP(lb/100ft2)= Ф300-PV D 初切力: G10” (lb/100ft2)E终切力: G10’.(lb/100ft2)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V o(%)=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+V o)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。
钻井液性能评价测试及设计
钻井液性能评价测试及设计 指导书
郑秀华主编
中国地质大学（北京） 2005 年 03 月编制
第 1 页 共 48 页
前
言
《钻井液性能评价测试及设计指导书》 主要是为勘查技术与工程专业和相关专业四年制 本科生编写的实践用教材，配合《Principles of Drilling Fluids》教材，为《钻井液工 艺原理》课程提供实验和钻井液设计指导。本教材也可作为相关的现场技术人员，尤其是岩 心钻探技术人员、管理人员的参考书。 目前，大学本科教学正在向素质教育转变，本教材理论联系实际，有助于学生掌握知识 和应用知识。本教材有四部分组成：第一部分介绍钻井液基本性能及其测试方法，第二部分 钻井液用膨润土性能评价，第三部分钻井液碱处理及钙、盐污染及处理，第四部分钻井液添 加剂及钻井液体系评价。 本教材从钻井液基本性能出发，针对岩心钻探向深部发展，钻遇地层更加复杂，对钻井 液性能要求更高等问题， 结合近年来的钻井液研究成果， 借鉴油气开发的一些先进钻井液技 术，进行岩心钻探技术钻井液设计，为学生提供实践经验，同时为岩心钻探提供一些成功的 钻井液技术。 钻井液基本性能包括：钻井液密度、钻井液流变性能、钻井液失水造壁性、钻井液固相 含量、钻井液含砂量、钻井液的润滑性。 膨润土性能评价包括：钻井液中膨润土含量、泥浆用膨润土品质评价。 钻井液处理包括：泥浆碱处理，钙、盐侵污染和处理 钻井液添加剂及钻井液体系评价包括:水解聚丙烯酰胺的性能应用、钻井液的抑制性评 价以及各种添加剂在相应体系中作用原理的分析与评价。 本教材第一部分由郑秀华与杨浩编写， 第二部分由郑秀华与李国民编写。 全书由郑秀华 负责统稿。在编写过程中，得到刘选朋、陈立敏、詹美萍、张天笑、刘翠娜等研究生的大力 支持和帮助，在此向他们及其他未提及的研究生们表示衷心的感谢。 限于编者的水平，书中错误和不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。
钻井液参数测定及维护
流变参数的调整
1、调整粘度的方法 （1）条件。当井壁出现垮塌或沉砂过 多，造成起钻遇卡、下钻不到底，井下有 较多的堆积物时，要考虑适当地提高粘度； 堵漏有时也要提高粘度。 钻进泥页岩层；配加重钻井液；钻井 液受可溶性盐类的侵污会使钻井液粘度、 切力上升，导致钻井液流动性变差，洗井 效果差，钻头易泥包，影响钻速，需要降 粘度。
3．动切力
• 钻井液的动切应力反映的是钻井液在层流
时，粘土颗粒之间及高聚物分子之间相互
作用力的大小，即钻井液内部形成的网状 结构能力的强弱。用YP或者τ 0表示，单位 是Pa（帕）。
4．表观粘度
• 钻井液的表观粘度又称有效粘度或视粘度，
是钻井液在某一速度梯度下，剪切应力与
速度梯度的比值，用AV表示，单位是 mPa·S（毫帕·秒）。
• 测定方法
• 参数计算
1 600 (m Pa S ) 2 PV 600 300 (m Pa S ) AV
0 0.511 ( 300 s )
( Pa)
稠度系数(K值) (Consistency index) 流性指数(n值) (Flow behavior index) • 检测仪器 • 测定方法 • 参数计算 600 n 3.322lg( ) 300 0.511 300 n K ( Pa S ) n 511
可见，钻井液粘度、切力低，机械钻 速高，但钻井液的悬浮、携带岩屑的能力 下降，井内沉砂快，同时钻井液对井壁的 冲刷严重，易造成井壁剥落坍塌、井漏等 严重后果。钻井液的粘度、切力大，有利 于悬浮、携带岩屑，但粘度、切力过大， 给钻井工作带来下列后果：
（1）钻井液流动阻力大，开泵困难，泵压易升高， 发生蹩泵甚至蹩漏地层，严重影响钻井速度。 （2）钻头易泥包，起下钻易产生抽吸作用或压力激 动以至于引起井漏、井喷、井塌等复杂情况。 （3）岩屑、砂子沉降困难，净化不良，井底洗井效 果差，同时密度上升很快，钻速下降，并摩损钻 具设备和钻井液泵配件。 （4）除气困难，气侵严重时，钻井液密度下降，易 引起井下复杂情况。 （5）岩屑易在井壁形成假泥饼，引起井下遇阻遇卡。 （6）固井时水泥易窜槽，影响固井质量。
钻井液测试操作规程
钻井液性能测试操作规程（一）钻井液马氏漏斗粘度的测定该仪器适应于测定钻井液的相对粘度(与水比较)。
由于测得数据在很大程度上受胶体和密度的影响，所测数据不能与旋转粘度计等有关仪器所测数据对比。
该仪器由漏斗、筛网及接收器组成，是被测钻井液在一定温度下流出946毫升时所用的时间。
一、主要技术参数1．筛底以下的漏斗容积1500cm32．漏斗锥体直径152mm3．漏斗锥体高度305mm4．管口长度50.8mm5．管口内径 4.7mm6．筛网12目7．接收器946mL二、仪器的校正在温度为(21℃±3℃)时，注入1500mL清水，从漏斗中流出946mL清水的时间为26±0.5s，其误差不得超过0.5s。
三、测定1．测量钻井液的温度，用℃表示。
2．手握漏斗，用手指堵住流出口，将新取的钻井液通过筛网注入洁净、干燥直立的漏斗中，直到钻井液面与筛网底部平齐为止。
3．保持漏斗垂直，移开手指的同时按动秒表，测量钻井液注满946mL所需要时间。
4．以s为单位记录马氏漏斗粘度，并以℃为单位记录钻井液的温度。
四、操作注意事项1．样品温度对测定结果有影响，测定时要记录样品温度。
2．大的分散颗粒和气泡干扰测定，应避免大颗粒进入漏斗，防止气泡产生，必要时加入消泡剂消泡。
3．液面的初始位置必须恰当，否则，由于液柱压力和惯性的影响可能会使测定结果错误。
4．钻井液倒入漏斗后立即开始测定，如拖延时间过长，钻井液可能形成凝胶，使测定结果出现正误差。
5．测定过程中尽可能使漏斗保持垂直。
（二）钻井液密度的测定钻井液密度是指单位体积钻井液的质量。
单位为g/cm3或kg/ m3。
通过用钻井液密度计来测定钻井液的密度。
钻井液密度计通常设计成臂梁一端的钻井液杯和另一端的固定平衡锤及一个可沿刻度臂梁自由移动的游码来平衡。
为使平衡准确，臂梁上装有水准泡（需要时可使用扩大量程的附件）。
一、仪器的校正1．量点的校正经常用淡水来校正仪器。
在21℃，淡水的密度值应是1.00 g/cm3。
钻井液常规性能测试
中国石油大学（华东）油田化学基础实验报告班级：石工1412 学号：姓名：教师：范鹏同组者：实验日期：实验一、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、掌握钻井液膨润土含量的实验原理和测定方法；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、实验装置钻井液：400ml 高速搅拌机六速旋转粘度计打气筒失水仪滤纸量筒秒表钢板尺 PH试纸亚甲基兰溶液酸式滴定管玻璃棒三、实验步骤1、用高速搅拌器高速搅拌钻井液10min。
2、使用六速旋转粘度计测定并计算钻井液表观粘度、塑性粘度和动切力；3、使用打气筒滤失仪测定钻井液滤失量、泥饼厚度和pH值；4、测定并计算钻井液膨润土含量；5、学习并掌握测定钻井液密度的方法；6、学习并掌握测定钻井液漏斗粘度的方法。
四、实验数据记录与处理1.数据记录实验一钻井液的常规性能测试数据记录处理表实验二无机电解质对钻井液的污染及调整污染实验数据班级汇总表2.数据处理本组实验所得数据处理结果:表面粘度AV=0.5 x Ф600=0.5x12=6 mPa.s 塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=12-7=5 mPa.s动切力YP=0.511 x （2 x Ф300-Ф600）=1.022 Pa钻井液膨润土含量=泥甲V 01.0V ⨯×70100×1000=14.3×泥甲V V =14.3×265⋅=40.04 g/l （1）基浆：表面粘度AV=0.5 x Ф600=0.5x11=5.5 mPa.s塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=11-7=4 mPa.s动切力YP=0.511 x（2 xФ300-Ф600）=1.533 Pa泥浆：（2）加量0.25g/100ml CaCl2表面粘度AV=0.5 xФ600=0.5x16=8 mPa.s塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=16-12=4 mPa.s动切力YP=0.511 x（2 xФ300-Ф600）=4.088 Pa （3）加量0.50g/100ml CaCl泥浆：2表面粘度 AV=0.5 xФ600=0.5x18=9 mPa.s塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=18-15=3 mPa.s动切力YP=0.511 x（2 xФ300-Ф600）=6.132 Pa泥浆：（4）加量0.75g/100ml CaCl2表面粘度 AV=0.5 xФ600=0.5x19=9.5 mPa.s塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=19-14=5 mPa.s动切力YP=0.511 x（2 xФ300-Ф600）=4.599 Pa泥浆：（5）加量1.00g/100ml CaCl2表面粘度 AV=0.5 xФ600=0.5x16=8 mPa.s塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=16-12=4 mPa.s动切力YP=0.511 x（2 xФ300-Ф600）=4.088 Pa泥浆：（6）加量1.25g/100ml CaCl2表面粘度 AV=0.5 xФ600=0.5x14=7 mPa.s塑性粘度 PV=Ф600-Ф300=14-10=4 mPa.s动切力YP=0.511 x（2 xФ300-Ф600）=3.066 Pa由以上所得数据整理成表如下：作图如下：1.AV—CaCl2加量关系曲线：2.YP—CaCl2加量关系曲线：3.FL—CaCl2加量关系曲线：将AV—CaCl2加量关系曲线，YP—CaCl2加量关系曲线，FL—CaCl2加量关系曲线放在一起表示趋势变化关系，如下：3.现象解释：CaCl2能够大量溶于水中，且其溶解度随着温度的增加而增加。
中国石油大学-钻井液常规性能测试
中国石油大学油田化学实验报告实验日期: 成绩:班级: 学号: 姓名: 教师:同组者: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、掌握钻井液膨润土含量的实验原理和测定方法；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；6、掌握钻井液固相含量的测定方法和实验原理。
二、实验原理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（3rpm）依次测量。
待刻度盘读数稳定后，记录各转速下的读数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A V＝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。
钻井液实验报告
本科生实验报告2. 钻井液中膨润土含量一、实验目的通过实验掌握：1）用亚甲基蓝(Methylene Blue)测定钻井液的阳离子交换容量（Cation Exchange Capacity--CEC ）的方法；2）确定钻井液中膨润土含量（Bentonite Content of Mud ）；3）进一步加深对粘土矿物吸附特性的认识。
二、实验内容亚甲基蓝测试、阳离子交换容量和钻井液中膨润土含量测定。
三、实验原理亚甲基蓝分子式为O H SCl N H C 2318163 ，是一种常见染料，在水溶液中电离出有机阳离子和氯离子，其中的有机阳离子很容易与膨润土发生离子交换。
四、仪器和试剂1. 亚甲基蓝溶液(Methylene blue solution)：1mL=0.01毫克当量（3.20克试剂级亚甲基蓝溶成1L 溶液）2. 双氧水(Hydrogen peroxide)：3％溶液3. 稀硫酸(Dilute sulfuric acid)：约2.5mol/L4. 250mL 带胶塞烧瓶(250mL Erlenmeyer flask with rubber stopper)5. 移液管(Serological pipettes)：1mL 一只，5mL 一只6. 滴定管(Burette)：10mL7. 量筒(Graduated cylinder)：50mL 8. 电炉(Hot plate)9. 玻璃棒(Stirring rod) 10. 滤纸(Filter paper) 五、实验方法及步骤 a) 将2mL 钻井液（或需使用2～10mL 亚甲基蓝的对应的体积）加入已加入10mL 水的250mL烧瓶中，加入15mL 3％的双氧水和0.5mL 稀硫酸。
缓缓煮沸10min ，然后用水稀释至50mL 。
b) 用移液管向烧瓶中加入亚甲基蓝溶液（1mL=0.01毫克当量），待滴入0.5mL 亚甲基蓝溶液后，摇动烧瓶约30s 。
钻井液性能评价测试doc
钻井液基本性能评价测试方法目录1 钻井液基本性能及其测试 (3)一、实验目的 (3)二、实验内容 (3)三、实验仪器、设备及药品 (3)（一）仪器、设备 (3)（二）药品 (3)四、实验方法及步骤 (3)（一）泥浆比重的测定 (3)（二）泥浆粘度、切力的测定 (4)1、漏斗粘度的测定 (4)2、旋转粘度计测泥浆流变性能 (5)3、泥浆中压失水量及滤饼厚度的测定 (6)4、实验数据记录与分析 (7)5、泥浆高温高压滤失量及滤饼厚度的测定 (7)2钻井液的润滑性 (11)一、实验目的 (11)二、实验内容 (11)三、实验仪器及测试原理 (11)3.1 EP-B型极压润滑仪 (11)3.1.1、工作原理 (11)3.1.2、操作步骤 (12)3.1.3、注意事项 (14)3.2 Fann212型极压润滑仪 (14)3、钻井液抑制性及抑制剂评价实验 (17)一、实验目的 (17)二、实验内容 (17)三、实验仪器及材料 (17)（1）实验仪器 (17)（2）试验材料 (17)四、实验操作步骤 (17)1、岩心回收率实验 (17)2、页岩膨胀率实验 (18)1 钻井液基本性能及其测试一、实验目的通过实验：1）掌握钻井液基本性能指标及其测定方法；2）掌握常规钻井液性能测定仪器使用方法；理解钻井液性能对钻井作业的影响。
二、实验内容1、比重、流变参数（漏斗粘度、表观粘度、塑性粘度、动切力、静切力、流行指数和稠度系数）、失水造壁（失水量、泥饼）等主要性能的测定仪器结构原理及操作方法。
2、比重、粘度、切力、失水量等性能测定。
三、实验仪器、设备及药品（一）仪器、设备天平、D90-1型电动搅拌机、GJ-1型高速搅拌机、量具、不锈钢尺、秒表、1002泥浆比重秤、1006型泥浆粘度计（漏斗粘度计）、ZNN-D6型电动六速旋转粘度计、SD型多联中压滤失仪、GGS71-B型高温高压滤失仪、XGRL-4A型高温滚子加热炉、定性滤纸等。
钻井液性能参数测定试验指导
《钻井液性能参数测定》实验指导实验类型：验证实验学时：2实验要求：必修一、实验目的（一）相对密度泥浆中粘土量的多少有重要的意义，在条件允许下，应尽可能采用低固相（低粘土量）泥浆，使用造浆率高的膨润土配制泥浆，粘土含量（重量比）可在4﹪~6﹪以下，此时泥浆相对密度1.03~1.05左右。
相反，采用造浆率低的高岭土或伊利水云母配制泥浆，达到同样的泥浆粘度，粘土用量达30﹪以上，即泥浆相对密度达1.25以上。
该实验过程熟悉ANB-1比重秤的测量范围及分度值，学会比重秤的校正，掌握用比重秤测定泥浆密度的方法，熟悉该型号比重秤的计数方法，测出并记录所给泥浆试样的相对密度值。
（二）粘度泥浆粘度是指泥浆流动时的内摩擦阻力，以一定体积的泥浆通过给定孔径时所需的时间（s）来表示。
内摩擦阻力来自流体中液体分子之间、固体颗粒之间、液体分子和固体颗粒之间的内摩擦力。
泥浆粘度的测量是为了保证钻进时泥浆具有合适的粘度。
在保证能将孔底岩粉全部携带到地面的前提下，不希望泥浆粘度过高，如泥浆粘度过高，会造成泵压过高、净化岩粉困难、泥包钻头、影响钻速；起下钻易造成抽吸作用和具有较大的激动压力等问题。
该实验过程掌握泥浆粘度的表示方法，熟练掌握粘度计的校正原理和测试方法，测出并记录所给泥浆试样的粘度值。
（三）含砂量泥浆中含砂量高时，对泵、钻具和钻头的磨损就严重；大量砂子沉淀还易造成埋钻事故；并使孔壁上形成的泥皮松散，易发生泥皮脱落而埋钻。
因此，泥浆的含砂量一般不应大于4%。
为了控制泥浆中的含砂量，在钻进过程中必须经常测试泥浆的含砂量。
该实验过程掌握含沙量测定仪的原理和测管的分度值，利用含沙量测定仪测出并记录所给泥浆试样的含沙量。
（四）失水量在松散和易膨胀的岩层中钻进，如使用失水量大的泥浆会造成孔壁坍塌、掉块、缩径，或因泥皮厚而松散发生泥皮脱落等不良现象，因此，现场一般要求泥浆的失水量不超过30ml/30min。
为了正确选配泥浆，必须要对泥浆的失水量进行测试。
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。
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。
第四章 钻井液的性能及测量
1第四章 钻井液的性能及测量钻井液性能是在衡量钻井液质量的指标，只有具备合理性能的钻井液才能满足钻井工程的要求，才能实现安全、快速、优质钻井。
按照API 推荐的钻井液性能测试标准，需检测的钻井液常规性能包括密度、漏斗粘度、塑性粘度、动切力、静切力、API 滤失量、HTHP 滤失量、pH 值、碱度、含砂量、固相含量、膨润土含量和滤液中各种离子的质量浓度等。
第一节 钻井液流变参数的测量与计算钻井液的流变参数与钻井工程有着密切的关系，是钻井液重要性能之一。
因此，在钻井过程中必须对其流变性进行测量和调整，以满足钻井的需要。
钻井液的流变参数主要包括塑性粘度、漏斗粘度、表观粘度、动切力和静切力、流性指数、稠度系数等。
一、旋转粘度计的构造及工作原理旋转粘度计是目前现场中广泛使用的测量钻井液流变性的仪器。
它由电动机、恒速装置、变速装置、测量装置和支架箱体等五部分组成。
恒速装置和变速装置合称旋转部分。
在旋转部件上固定一个能旋转的外筒。
测量装置由测量弹簧、刻度盘和内筒组成。
内筒通过扭簧固定在机体上、扭簧上附有刻度盘，如图4—1所示。
通常将外筒称为转子，内筒称为悬锤。
测定时，内筒和外筒同时浸没在钻井液中，它们是同心圆筒，环隙1mm 左右。
当外筒以某一恒速旋转时，它就带动环隙里的钻井液旋转。
由于钻井液的粘滞性，使与扭簧连接在一起的内筒转动一个角度。
根据牛顿内摩擦定律，转动角度的大小与钻井液的粘度成正比，于是，钻井液粘度的测量就转变为内筒转角的测量。
转角的大小可从刻度盘上直接读出，所以这种粘度计又称为直读式旋转粘度计。
转子和悬锤的特定几何结构决定了旋转粘度计转子的剪切速率与其转速之间的关系。
按照范氏仪器公司设计的转子、悬锤组合(两者的间隙为1．17mm)，转子转速与剪切速率的关系为：1 r/min ＝1.703s -1（4－1）旋转粘度计的刻度盘读数θ(θ为圆周上的度数，不考虑单位)与剪切应力τ(单位为Pa)成正比。
当设计的扭簧系数为3.87³10-5时，两者之间的关系可表示为：τ＝0.511θ (４-2)旋转粘度计有两速型和多速型两种。
钻井液性能测量
表观粘度(Apparent Viscosity)钻井液在一定剪切速率下的剪切应力与剪切速率比值，用直读式粘度计测定，用A V表示，单位为mPa·s。
表观粘度的计算：A V = 1/2 ×Φ600式中：Φ600－直读式粘度计600r/min读值。
常用习惯单位为厘泊(cp)，mPa·s与cp数值相等。
塑性粘度(Plastic Viscosity)钻井液在层流条件下，剪切应力与剪切速率成线性关系时的斜率值，用直读式粘度计测定，用PV表示，单位为mPa·s。
塑性粘度的计算：PV = Φ600－Φ300式中：Φ300－直读式粘度计300r/min读值。
常用习惯单位为厘泊(cp)，mPa·s与cp数值相等。
动切力(Yield Point)钻井液在层流条件下，剪切应力与剪切速率成线性关系时的结构强度，用直读式粘度计测定，用YP表示，单位为Pa。
动切力的计算：YP = A V－PV或YP = (Φ300 －PV)英制单位为lb/100ft2，Pa = 0.5 lb/100ft2。
静切力(Gel Strength)钻井液在静止时的胶凝强度，用初切和终切来描述，用直读式粘度计测定，初切和终切分别用G10s和G10min表示，单位为Pa。
静切力的计算：G10s =1/2 Φ310sG10min =1/2 Φ310min式中：Φ310s－静止10s后，直读式粘度计3r/min读值；Φ310min －静止10min后，直读式粘度计3r/min 读值。
动切力的英制单位为lb/100ft2，Pa = 0.5lb/100ft2。
滤失量(Fluid Loss或Filtration)在规定的试验条件下，钻井液通过过滤介质在30min内滤出的滤液量，用滤失仪测定，用FL表示，单位为ml/30min。
API FL：室温，压力为690kPa。
HTHP FL：测试温度取决于井底温度，压差为3.45MPa。
钻井液综合性能评价实验
三、实验步骤
2．测定钻井液流变性能
（1）测量步骤
②将刚搅拌过的钻井液倒入样品杯刻线处 （350ml）并立即放在托盘上。上升托盘使 液面恰到外筒刻线处，拧紧托盘手轮。
③、从600rpm、300rpm、200rpm，100rpm、 6rpm、3rpm依次测定
注意换档,并应在指针稳定时读数。
三、实验步骤
2、塑性流体
视粘度： 视0.560r0/mi（ n 读数） mP•as 塑性粘度 塑： 60r0/mi（ n 读数3） 0r0/mi（ n 读数m）P•as
动切力： 0 0.51130r0/mi读 n 数塑Pa
静切力： 初0.51130r0/mi（ n 读数P） a（静置一分钟） 终0.51130r0/mi（ n 读数P） a （静置十分钟）
测量步骤
(1) 测定前，标定密度计。将密度计浆杯中盛满水， 盖好杯盖， 擦净溢出的水，然后将其放在刀架上；
(2) 移动游码至1.0处。这时秤臂应呈水平状态；如 不准确应进行调整；
(3) 标定之后将钻井液倒入密度计内，盖好杯盖后擦 去溢出的浆液。放置于刀架上并调整游码，使秤臂呈 水平状态。读出秤臂上的数值，即钻井液的密度。单 位为g/cm3。
三、实验步骤
2．测定钻井液流变性能
（1）测量步骤
①校正旋转粘度计。
打开旋转粘度计的开关，指示灯亮。 将调速旋扭钮调到低速档（电机转数为750rpm）。 变换变速手把，将转筒转速调至300rpm。 用浆杯盛清水进行测试，此时旋转粘度计刻度盘
上的读值应为1毫帕秒（即旋转一格）。 若有误差，应进行调整；
一、实验目的
钻井液的基本性能：
密度、流变性
实验目的
（1）了解钻井液常规性能（密度、流变性能） 的测试方法。
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二、钻井液的流变性
钻井液的流变性是指钻井液流动和变形的特性。 该特性通常是由不同的流变模式及其参数来表征的，最 常用的流变模式为宾汉模式和幂律模式 宾汉模式的参数： 塑性粘度(Plastic Viscosity)和动切力(Yield Point) 幂律模式的参数： 流性指数(FLow Behavior Index)和稠度系数 (Consistency Index)
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降低钻井液含砂量量有效的方法：
充分利用振动筛、除砂器、除泥器等设备 ，对钻井液的固相含量进行有效的控制
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六、钻井液的固相含量
钻井液中全部固相的体积占钻井液总体积 的百分数
固相的组成： 膨润土，石英、长石、重品石，造浆率极 低的粘土 固相含量的高低以及这些因相颗粒的类型 、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
钻井液性能及其测试
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钻井液常规性能包括： 密度、pH值、含砂量、固相含量 流变性（漏斗粘度、表观粘度、塑性粘度、动切 力、静切力等） 滤失造壁性（滤失量、滤饼厚度、滤饼性能等） ……
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一、钻井液密度 1.钻井液密度及其在钻井作业中的重要性
1.1 密度（Density） 单位体积钻井液的质量 最常用符号：ρ 最常用单位：g/cm3 1.2 泥浆比重(Mud Weight) 在钻井工程上，钻井液密度 = 泥浆比重
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钻井液流变性的测量
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三、钻井液的滤失造壁性
1 钻井液的滤失性 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…… 2 钻井液的造壁性 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……
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二、钻井液的流变性
此外，漏斗粘度(Funnel Viscosity、表观粘度 (Apparent Viscosity)和静切力(Gel Strength)等也是钻 井液的重要流变参数
由于钻井液的流变性与携岩、井壁稳定、提高机械钻速 和环空水力参数计算等一系列钻井工作密切相关，因此它 是钻井液最重要的性能之一。有关内容将在后面的教学工 作中重点阐述。
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由于泥饼的渗透率远远小于地层的渗透率， 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。
在钻井液工艺中，通常用滤失量(Water loss 或Filtration Rate)来表征钻井液的渗滤 速率
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滤饼质量评价
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四、钻井液的pH值
通常用钻井液滤液的pH值表示钻井液的酸碱性 酸碱性的强弱直接与钻井液中粘土颗粒的分散程度有关，因此会 在很大程度上影响钻井液的粘度、切力等
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常用的加重剂
重晶石（BaSO4）(ρ=4.2～4.6) 石灰石（CaCO3）(ρ=2.7～2.9) 菱铁矿（Fe CO3） (ρ=3.7～3.9) 方铅矿（PbS）(ρ=7.5～7.6) 钛铁矿（FeTiO3）或[TiO2·Fe2 O3] (ρ>3.0) 铁矿粉（Fe2 O3）(ρ=4.9～5.3)
某泥浆比重为1.3，即密度为1.3 g/cm3
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一、钻井液密度
1.3 作用 通过调节钻井液的密度，可改变钻井液在井筒内的静 液柱压力 P = ρgh 1.4 重要性 平衡地层孔隙压力 → 防止井涌（井喷） 平衡地层构造应力 → 避免井塌 因此钻井液密度不能过低，但钻井液密度过高会导致 ： 井漏；钻速下降；损害油气层等 1.5 意义 钻井液密度是确保安全、快4 速钻井和保护油气层的一 .
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调节钻井液pH值的方法： 加入烧碱 有时也使用纯碱或石灰
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五、钻井液含砂量
钻井液中不能通过200目筛网，即粒径大于74微米的砂 粒占钻井液总体积的百分数
在现场应用中，该数值越小越好，一般要求控制在0.5 ％以下
含砂量过高的危害： ➢ 使钻井液密度增大，对提高钻速不利； ➢ 使形成的泥饼松软，导致滤失量增大，不利于井壁稳定 ，并影响固井质量 ➢ 增加对钻头和钻具的磨损，缩短其使用寿命 ➢ ……
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固含高的不利响
➢ 降低钻速 ➢ 改变钻井液流变性（如粘度），影响钻井
液的携岩效果 ➢ 引起钻井复杂事故，如粘附卡钻，井壁坍
塌
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除以上钻井液的基本性能外，钻井液的其它 性能还包括抑制性、润滑性、抗温性、荧光度 以及对生物的毒性等，这些性能将在以后有关 章节中进行讨论。
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在实际应用中，大多数钻井液的pH值要求控制在 8～11之间，即维持一个较弱的碱性环境。这主要 是由于有以下几方面的原因：
➢ 铁可减人轻王对进钻喜具跳的入腐泥蚀浆；池（碱性）搅拌泥浆
➢ 可预防因氢脆而引起的钻具和套管的损坏；
➢ 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
井漏
厚泥饼 钻具
复杂情况
卡钻
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井喷
坍塌
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2.钻井液密度的测量
用一种专门设计的钻井液比重秤(Mud Balancer）测得
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3.钻井液密度的调整
3.1 增加ρ的方法 = 加重 加入重晶石等不溶性加重材料 加入可溶性无机盐 如在保护油气层的清洁盐水钻井完井液中，通过加 入NaCl，可将钻开液密度提高至1.20 g/cm3左右 3.2 减小ρ的方法 清除钻井液中的无用固相（机械方法，化学絮凝） 加水稀释 混油 充气