钻井液及滤液分析
浅谈油田钻井液技术及其废弃液的处理
浅谈油田钻井液技术及其废弃液的处理随着石油工业的发展，油田钻井液技术作为石油钻探工程中的重要环节，发挥着不可替代的作用。
油田钻井液技术主要用于油、气田的探井开发，在钻井过程中兼具冷却钻头、悬浮岩屑、控制井底压力、防止井壁塌陷等多种功能，为整个钻井作业提供了重要的保障。
而随着油田开采的不断深入，对钻井液技术及废弃液的处理要求也越来越高。
本文将就油田钻井液技术及其废弃液的处理进行深入探讨。
一、浅谈油田钻井液技术1. 液相包裹体技术液相包裹体技术是一种通过分析地层中包裹体中的相态和成分，来获取地层中原油的成因、及其成岩、成藏史的一种技术。
利用液相包裹体技术可以对油田中的油气资源进行准确评价，指导钻井的精确定位，提高勘探钻井的成功概率。
2. 钻井液的种类与用途钻井液是钻井作业中不可或缺的重要工艺，它的主要功能是清洁钻井井壁，协助冷却钻头，控制井底压力，悬浮岩屑，防止井壁塌陷等。
根据不同地质条件和钻井目的，钻井液可以分为水基钻井液、油基钻井液和气体钻井液三大类。
水基钻井液具有水溶性好，环境友好等优点，适用于陆上和浅海水域的钻井作业；油基钻井液在高温、高压、高硫化氢环境下具有更好的稳定性和润滑性，适用于复杂地质条件和特殊工况下的钻井作业；气体钻井液是一种低密度液体，特点是不含润滑剂、分散剂和悬浮剂，适用于高度敏感的地质层和油气层。
3. 钻井液的性能要求钻井液技术的核心是设计出性能优良的钻井液，在满足钻井作业需求的同时减少对环境的污染。
优质的钻井液要具有以下特点：稳定性好，能够在高温、高压条件下保持良好的性能；分散性好，能够有效悬浮岩屑和井壁碎屑，保护井壁；膨润土含量适中，能够形成良好的井壁铜膜，保护井壁稳定；低毒低污染，不对环境和井下设备造成危害。
二、油田钻井液废弃液的处理油田钻井液废弃液是指钻井作业中产生的废弃液体，主要包括泥浆、污水、废油、废渣等。
这些废弃液体含有大量的油脂、钻井液添加剂、重金属离子等有机和无机物质，具有一定的毒性和腐蚀性。
浅谈油田钻井液技术及其废弃液的处理
浅谈油田钻井液技术及其废弃液的处理钻井液是指在油田钻井过程中用来冷却、保护钻头、悬浮钻屑、平衡地层压力等作用的一种特殊的工业液体。
随着油田钻井技术的进步，越来越多的新型钻井液技术出现，这些新技术对油田的开采和生产具有重要的推动作用。
一、常见的钻井液技术1.泥浆钻井液泥浆钻井液又称作淤泥钻井液，是一种含有粘土、饱和盐水、油饼等添加物的水基液体体系。
其主要功能是悬浮和输送钻屑、冷却钻头、润滑钢管及井壁，防止井壁塌陷，稳定地层。
泥浆钻井液不仅可以用于油井的钻探，也可以用于天然气井和水井的钻探。
2.油基钻井液油基钻井液指的是以石油为基础的一种环保型钻井液。
它采用石油混合材料作为基质，再通过添加助剂和添加剂等，形成一种稳定的液体体系。
油基钻井液具有良好的稳定性和流动性，可以有效地减少井眼沉积物和钻探液的污染，对钻头有很好的润滑和冷却效果，因此它成为越来越多油井的首选钻井液。
水基钻井液是以水为基础的一种钻井液，它的选择取决于井深，井径和地层特性等方面因素。
水基钻井液通常使用清水、海水和矿化水等原材料，其中加入多种助剂和添加剂来调整液体性质和性能。
钻井过程中产生的钻井液，除局部散失外，剩余大部分含固、液、气三相。
其中，固相主要由钻井固废、钻屑等组成；液相是钻井液和地下水等；气相包括钻井液挥发物和井壁气等。
这些废弃液如果不及时处理，会对环境和人类健康构成威胁。
1.压滤处理法钻井液废弃液中的悬浮物可以通过压滤处理法去除。
该技术在实践中得到了广泛推广。
该过程需要用到压滤机，在压滤机内夹入钻井液，然后将其通过压滤机的压缩作用下，使其内部水分迅速被压缩和排出，实现水分和固态物质的分离。
2.离子交换法离子交换法是钻井废液处理的一种权威技术，有着很高的处理效率。
其基本原理是利用具有特殊化学结构的高分子化合物，通过吸附和交换小分子物质之间的离子交换过程而提取有害物质。
3.过滤膜分离法过滤膜法可以有效去除废液中钻屑、沉淀物等杂质，同时保留钻井液中的有用成分。
钻井液参数测定及维护
钻井液流变模式
钻井液流变性与钻井的关系
1、流变性与悬浮携带岩屑和净化井眼的关 系。钻井液粘度的作用是将井底的钻屑有 效地携带到地面，这是关系到能否安全快 速钻井的问题。实践表明：钻井液粘度、 切力越大，钻井液悬浮和携带岩屑的能力 越强，井眼的净化效果越好。反之钻井液 粘度、切力降低，钻井液悬浮和携带岩屑 的能力变差，井眼的净化效果差。
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τ0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）。
2、钻井液流变性与机械钻速的关系。实践 表明：在钻井过程中，钻井液粘度、切力 升高，钻速下降。原因是：一钻井液粘度、 切力大，流动阻力大，消耗的功率也大， 在泵功率一定的情况下，钻井液泵的排量 相应降低，降低了钻井速度。二是钻井液 粘度大，钻头在破碎岩石时，高粘度钻井 液在井底形成一个粘性垫层，粘性垫层缓 和了钻头牙齿对井底岩石的冲击切削作用， 使机械钻速降低。
钻井液流变性是钻井液的一项基本性能， 它在解决下列钻井问题是起着十分重要的作用： （1）携带岩屑，保证井底和井眼的清洁； （2）悬浮岩屑； （3）提高机械钻速； （4）保持井眼的规则和保证井下安全。
钻井液的流变性对钻井工作的影响主要体 现在悬浮岩屑、护壁、减阻、提高钻速和冷却钻 具5个方面。
液体的基本流型通过实验研究，归纳 为四种基本流型：牛顿流型、塑性流型、 假塑性流型和膨胀流型。一般钻井液属于 塑性流型。
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。
《钻井液的滤失性》课件
3
同时，加强与其他领域的合作与交流，促进钻井 液技术的不断创新和发展，为石油工业的可持续 发展做出更大的贡献。
THANKS
05 案例分析
案例一：某油田的钻井液滤失性问题
背景
某油田在钻井过程中遇到了钻 井液滤失性过高的问题，导致 钻井效率低下，增加了钻井成
本。
问题分析
通过分析，发现该油田地层复 杂，存在大量微裂缝和孔隙， 导致钻井液滤失性过高。
解决措施
采用低滤失钻井液，优化钻井 液配方，降低滤失性。同时， 加强钻井液维护，定期检测滤 失性。
04 如何降低钻井液的滤失性
选择合适的钻井液
总结词
选择低滤失量的钻井液是降低滤失性 的关键。
详细描述
根据地层特性和钻井工程要求，选择 具有低滤失量、良好抑制性和优良润 滑性的钻井液，可以有效降低滤失性 。
控制钻井液的粘度
总结词
适中的粘度可以降低滤失性。
详细描述
粘度过高会导致滤失量增大，粘度过低则不利于携带岩屑和稳定井壁。通过调整钻井液的粘度，可以降低滤失性 。
调整钻井液的pH值
总结词
适当的pH值可以降低滤失性。
详细描述
在一定范围内，提高钻井液的pH值可以降低滤失量，但过高的pH值可能导致钻井液性能不稳定。因 此，需要根据实际情况调整pH值。
控制钻井液的密度
总结词
合理的密度可以降低滤失性。
详细描述
密度过高可能导致滤失量增大，密度 过低则不利于控制压力和稳定井壁。 通过合理控制钻井液的密度，可以降 低滤失性。
效果评估
经过改进，该油田钻井液滤失 性明显降低，提高了钻：某钻井液滤失性的成功降低
背景
某油田在钻井过程中遇到了钻井液滤 失性过高的问题，导致钻井效率低下 。
现场钻井液滤液碱度测定方法探索
现 场 钻 井 液 滤 液 碱 度 测 定 方 法 探 索
王 娟 何素娟 李 磊 卢栎羽 许 红川
广汉 ６ ８０ ； １３ ０ （． １ 中国石油川庆钻探 工程 有限公司钻采工艺技术研究 院，四川
２ 中国石油川庆钻探工程有 限公 司川东 钻探 公司 ，重庆 ． ３ 中国石油西南油气 田公 司天然气经 济研 究所 ，四Ｊ 成都 ． ｉ Ｉ
文献 标 识 码 ：Ａ
中 图分 类 号 ：Ｔ ２ ４１ Ｅ５．
Ｏ 引 言
一
测定 的主要程 序 为 ： １ ）取 １ Ｌ或 多些 滤 液于 滴 定瓶 中 ，加 入 ２ 或 ｍ 滴
更多 的酚酞指示剂溶液 。如果指示剂 变成粉红色 ，
般 认 为 ，由氢 氧 根 离 子 （ Ｈ ） 引起 的碱 度 Ｏ 一所
Ｏ 一 Ｏ 一 Ｈ ｏ－ Ｈ 、ｃ 和 ｃ３ 的质量浓度可按表 １ 估算 。
表 １ Ｏ 一、Ｃ ３和 Ｈ Ｏ－ Ｈ Ｏ２ － Ｃ ３ 的质量浓度表 ｍ ・『 ｇ Ｉ
ｌ 钻井液滤液碱度测试主要程序 与难 点
１１ Ｐ和 Ｍｆ 定程 序 ． ｆ 测
Ｇ Ｔ ６ ８． ２ ０ Ｂ／ １７ ３１ ｏ６中规 定 的钻 井 液 滤 液 碱 度 —
收稿 日期 ：２ ｌ ０ ０—０ ２一！） （ 修 订 日期 ：２ ｌ ０ ０—０ —０ ５ ５
作者 简 介 ： ｝ｆ（９ ２一） 『 １８ ｆ ｊ ，
Ｊ川 １ 圳ｉ ¨ 』 ．从 ∞销 Ｊ液 技 术 ｔ ｆ Ｉ ： 宠 作
天然气技术 ／ ３３
第４ 卷
王娟 ，等 ：现场钻井液滤液碱度测定方法探索
４ 中国石 油西南油气 田公司生产运行处 ，四川 ． 摘 成都
４０２ ； ０ ０ １ ６０５ ； １０ １
钻井液分析操作
钻井液分析操作规程一．HTHP失水操作步骤：1．把温度计插入钻井液压滤器外套加热套的温度计插孔中，接通电源，预热至略高于所需温度（高5－6度）；2．将待测钻井液高搅一分钟，倒入压滤器中，使钻井液液面距顶部13mm,放好滤纸，盖好杯盖，用螺丝顶紧固定；3．将上下两个阀杆关紧，放进加热套中，把另一温度计放入压滤器上部温度计插孔中；4．连接气源管线，把顶部和底部压力调节至690Kpa(6.18atm),打开顶部阀杆，继续加热至所需温度（样品加热时间不超过一小时）；5．待温度恒定后，将顶部压力调至4140Kpa(40.86atm)，打开底部阀杆并计时，收集30分钟的滤液。
在实验过程中，温度应在所需温度的正负3度以内，如滤液接收器内的压力超过690Kpa（6.18atm）,记录30分钟收集的滤液体积。
6．实验结束后，关紧底部和顶部阀杆，关闭气源、电源，取下压滤器，并使之保持直立状态冷却至室温，放掉压力器内压力，取出滤纸，用水冲洗泥饼表面的浮泥，测量并计录泥饼厚度和滤失量；7．计算公式：7.5分钟收集的滤液体积×2＝30分钟的滤失量（ml）二．亚甲基兰含量的测试步骤及坂土含量的计算：1．取2ml钻井液加入三角烧瓶中，加入10ml蒸馏水，15ml 的3％双氧水，0.5ml的5N(2.5mol/L)硫酸溶液，缓慢煮沸10分钟，但不能蒸干，然后用水稀释至50ml.2．以每次0.5ml的量将亚甲基兰溶液（3.74g/L）加入三角烧瓶中，并旋摇30秒，在固体悬浮的状态下，用搅棒取一滴液体在滤纸上，当染料在染色固体周围显出绿----兰色环时，摇荡三角瓶2分钟，再用搅拌棒取一滴在滤纸上，若色环仍不消失，则表明已到滴定终点；若色环消失，则继续上述操作，记录所耗亚甲基兰溶液的毫升数；3．坂土含量的计算（MBT）：MBC（ml）=消耗的亚甲基兰溶液体积/钻井液体积MBT(g/L) =14.3*MBC注：MBC----亚甲基兰容量MBT----坂土含量三．滤液分析：1．CL-含量的测定：a、量取1ml或更多的滤液注入锥形瓶中，加入2―3滴酚酞指试剂，如果溶液显粉红色即用移液管逐滴加酸（硫酸或硝酸），直至颜色消失，如果溶液颜色很深，可另加2毫升0.02N硫酸或硝酸搅拌，然后加入1克CaCO3搅匀；b、加入25―50毫升蒸馏水及5－10滴K2CrO4指试剂，用移液管逐滴加入AgNO3标准溶液并连续搅拌，直至溶液颜色从黄色变为橙红色30秒不消失，记下AgNO3标准溶液的毫升数；c、计算：CL-含量=（mg/L）AgNO3溶液的浓渡*AgNO3的体积×35.45×1000/所取滤液的体积2、Ca++含量的测定a、量取1毫升滤液放入三角烧瓶中，加入20ML蒸馏水和1:2的三乙醇胺溶液2ML,再用2mol/LNaOH溶液调节PH值在12－14，加入约30mg的钙指示剂，用0.01mol/L的EDTA标准溶液滴定至紫红色变为纯兰色为终点，记录消耗的EDTA标准溶液的体积；b、计算:Ca++含量（mg/L）＝EDTA的浓度*EDTA消耗的体积*40.08*1000/所取滤液的体积3、Mg++含量的测定:a、用移液管量取1ML滤液至三角烧瓶中，加入蒸馏水20ML和1:2的三乙醇胺溶液2ML，摇动，再加入氨缓冲溶液5ML，加入0.5％的铬黑T指示剂6滴，用0.01mol/L的EDTA标准溶液滴定至紫红色变为纯兰色为终点，记录消耗的EDTA标准溶液的体积（V1）;b、计算Mg++含量（mg/L）＝EDTA的浓度*（EDTA消耗的体积－测定钙离子时消耗的EDTA的体积）×24.30×1000/所取滤液的体积4、SO4－－含量的测定:a、用移液管量取1ML滤液至三角烧瓶中，加入蒸馏水20ML和1:2的三乙醇胺溶液2ML，摇动，再加入氨缓冲溶液5ML，加入0.5％的铬黑T指示剂6滴，用0.01mol/L的EDTA标准溶液滴定至紫红色变为纯兰色为终点，记录消耗的EDTA标准溶液的体积（V2）;b、用移液管吸取0.02mol/L的臂－镁混合液10ML放入三角瓶中，加入蒸馏水20ML和1:2的三乙醇胺溶液2ML，摇动，再加入氨缓冲溶液5ML，加入0.5％的铬黑T指示剂6滴，用0.01mol/L的EDTA标准溶液滴定至紫红色变为纯兰色为终点，记录消耗的EDTA标准溶液的体积（V3）;c、计算:SO4－－含量（mg/L）＝C×（V3－V2＋V1）×96.06×1000/所取滤液的体积注:C——EDTA标准溶液的浓度V1——测定镁离子消耗的EDTA标准溶液的体积V2——测定SO4－－(4－a)消耗的EDTA标准溶液的体积V3——测定SO4－－(4－b)消耗的EDTA标准溶液的体积5、碳酸根的测定:a、用移液管吸取1ML滤液放入三角烧瓶中，加入蒸馏水20ML，加入0.05％的酚酞指示剂2－3滴，用0.1mol/L的盐酸标准溶液滴定至红色刚刚消失，记录消耗的盐酸标准溶液的体积（V1）;b、在上述溶液中再加入0.1％甲基橙指示剂2－3滴，继续用0.1mol/L的盐酸标准溶液滴定至溶液显橙色即为终点，记录消耗的盐酸标准溶液的体积（V2）;c、计算:㈠当V1＞V2时，碳酸根的含量＝C*V2*6.001*10000氢氧根的含量＝C*（V1－V2）*1.701*10000㈡当V1＜V2时，碳酸根的含量＝C*V1*6.001*10000重碳酸根的含量＝C*（V2－V1）*1.701*10000㈢当V1＝V2时，重碳酸根的含量＝C*V1*6.001*10000㈣当V1＝0，V2≠0时，重碳酸根的含量＝C*V2*6.102*10000㈤当V2＝0，V1≠0时，氢氧根的含量＝C*V1*1.701*10000注:C——盐酸标准溶液的浓度V1——酚酞变色时消耗盐酸标准溶液的体积V2——从酚酞变色到甲基橙变色消耗盐酸标准溶液的体积6、钠离子含量的测定:钠离子含量＝（阴离子总和－阳离子总和）*22.99阴离子总和＝氯离子含量/35.45+（2*硫酸根含量）/17.01+重碳酸根含量/61.02阳离子总和＝（2*钙离子含量）/40.08+（2*镁离子含量）/24.03+钾离子含量/39.107、总矿化度:总矿化度＝氯离子含量+钙离子含量+镁离子含量+钾离子含量+钠离子含量+硫酸根离子含量+碳酸根离子含量+氢氧根离子含量+重碳酸根离子含量/28、滤液酚酞碱度Pf、甲基橙碱度Mf的测定:a、用移液管吸取1ML滤液放入三角烧瓶中，加入蒸馏水20ML，加入0.5％的酚酞指示剂2－3滴，如无颜色显示，则Pf为零，如显粉红色用0.02N的标准酸（盐酸或硫酸）溶液滴定到粉红色刚刚消失，记录消耗的标准酸溶液的体积为Pf;b、在上述溶液中再加入0.1％甲基橙指示剂2－3滴，继续用0.02N的标准酸（盐酸或硫酸）溶液滴定至溶液从黄色变为橙色，记录消耗的标准酸溶液的总体积为Mf（包括分酚酞终点时消耗的体积）;9、钻井液碱度PM的测定:a、用注射器量取1ML钻井液放入三角烧瓶中，用25－50ML蒸馏水稀释钻井液，加入4－5滴酚酞指示剂，搅拌后迅速用0.02N(或0.1N)的酸溶液进行滴定，直至粉红色消失为止。
6钻井液的滤失性
明德大爱 创新笃行
第二节 钻井液滤失量的测定 及其影响因素
二、钻井液静滤失量的影响因素
另外，我们认为在渗滤期间，在任何时间t 内，渗滤体积Vm 的钻井液中被过滤的固相体积等于沉积在泥饼上的固相体积 （与动滤失的区别）：
所以： fsm VmfschmA c （1）
明德大爱 创新笃行
第二节 钻井液滤失量的测定 及其影响因素
二、钻井液静滤失量的影响因素
在滤失过程中，钻井液中的固体 颗粒在井壁岩层中的堆积一般形 成三个过滤层，
A
ffssm c 1
代入（1）式，有
KA2( fsc 1)P
dVf
笃行
第二节 钻井液滤失量的测定 及其影响因素
二、钻井液静滤失量的影响因素
KA2( fsc 1)P
Vf dVf
fsm
dt
Vf
2
K A2 ( Cc Cm
1)Pt
明德大爱 创新笃行
第二节 钻井液滤失量的测定 及其影响因素
二、钻井液静滤失量的影响因素
但钻井液实验结果表明，绘出的直线并不通过原点， 而相交于纵轴上某一点，形成一定的截距。从下图可以 看出，在泥饼形成之前，存在一瞬时滤失量Vsp。如果瞬 时滤失量大到可以测量的话，就应根据下式确定API标 准滤失量。
明德大爱 创新笃行
第二节 钻井液滤失量的测定 及其影响因素
二、钻井液静滤失量的影响因素
实验结果表明，一般钻井液的泥饼渗透率为10-5 μm2 ；未 处理的淡水钻井液的泥饼渗透率为10-6 μm2 ：用分散性处 理剂处理的钻井液，泥饼的渗透率为10-7 μm2级。一般情 况下，泥饼的渗透率均至少比地层渗透率小个数量级。
钻井液基本解析
提高钻井液密度的方法是加入各种加重材料。在加重之前，应调整好 钻井液的各种性能，特别是要严格控制低密度固相的含量。所需密度 值越高，加重前钻井液的固相含量应越低，粘度、切力亦应越低。此 外,加入可溶性无机盐也是提高密度较常用的方法，如NaCl可将钻井液 密度提高到1.20 g/cm3左右。
降低钻井液密度的方法有以下几种: 1、用机械和化学絮凝的方法清除固相，降低钻井液固相含量； 2、加水稀释； 3、钻井液充气（钻低压油层时可选用）。
钻井液工艺是以基础理论和工程原理相结合的一门应用技术，具体来 说，钻井液工艺包括地质、化学和物理的基础理论与基本知识，同时 也包括技艺与工程的应用。运用各种物料、原材料处理剂的科学配伍， 合理的使用各种设备，以最经济的成本满足钻井工程的目的。钻井液 工艺不但是设计和配制最理想的的钻井液，而且要以最经济的投资， 成功地完成每口井的钻井任务。
四、钻井液的PH值
钻井液的pH值测定和调整是控制钻井液的性能的基本手段。
由于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、切力和其它性能参数。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：（1）可减轻对钻具的 腐蚀；（2）可预防因氢脆而引起的钻具和套管的损坏；（3）可抑制 钻井液中钙、镁盐的溶解；（4）有相当多的处理剂需在碱性介质中 才能充分发挥其效能，如褐煤类和木质素磺酸盐类处理剂等。
注：详见第四章
钻井液工艺技术是油气钻井工程的重要组成部分。随着钻井难度的逐 渐增大，该项技术在确保安全、优质、快速钻井中起着越来越重要的 作用。钻井液最基本的功用有以下几点： 1、携带和悬浮岩屑 。 2、稳定井壁和平衡地层压力。 3、冷却和润滑钻头、钻具。 4、传递水动力。 5、保护油气层。 6、形成一层簿的泥饼从而封住所钻开地层的孔隙和裂缝。 7、帮助收集与解释从钻屑、岩芯与测井所得到的信息。
钻井液滤液分析操作方法
钻井液滤液分析操作方法（一）亚甲基蓝容量测定1、在已加有10mL 水的锥形瓶中加入2.0mL 钻井液样品。
所用注射器的容量应大于2.0 mL ，通常为2.5mL 或3.0mL 。
使用较大的注射器则可不必除去进入注射器内的空气。
为保证准确加入2.0mL 样品，采取下列步骤：⑴ 通过搅拌或来回倾倒几次或加入几滴适当的消泡剂并缓慢搅拌清除混入钻井液样品中的空气或天然气。
搅拌钻井液以破坏其凝胶，并迅速将样品吸入注射器内。
保持注射器口浸没在钻井液中，缓慢地把注射器内的钻井液排出。
⑵ 再次将钻井液样品吸入注射器内，直至柱塞的顶端到达注射器上的最后刻度线为止（如3.0mL 注射器上的3.0mL 刻度线）。
2、加入3%过氧化氢溶液15mL 和2.5mol/L 硫酸0.5mL 。
缓慢煮沸10min ，但不要蒸干。
加水稀释至约50mL 。
3、以每次0.5mL 的量将亚甲基蓝溶液逐次加入到锥形瓶中。
每次加入亚甲基蓝溶液后，将锥形瓶摇动30s 。
在保持固相颗粒悬浮的情况下，用搅拌棒取一滴悬浮液滴在滤纸上。
当滤纸上的已被染色的固体颗粒周围出现如图2-62所示的蓝色或绿蓝色环时，即已达到最初的滴定终点。
4、当观察到固体颗粒斑点周围的蓝色环后，继续摇动锥形瓶2min ，并再取一滴悬浮液于滤纸上。
如果蓝色环仍很明显，则已达到滴定终点。
如果不出现蓝色环，则按上述操作方法，继续加入亚甲基蓝溶液，直至2min 后所取悬浮液滴显示蓝色环为止。
5、计算按下式计算并记录钻井液的亚甲基蓝容量（MBT ）：dfmbV V MBT式中：MBT ──亚甲基蓝容量；V mb ──滴定消耗亚甲基蓝溶液的体积，mL ； V df ──钻井液样品的体积，mL ；另外，亚甲基蓝容量还可以g/L 或 kg/m 3膨润土当量表示（BE ，膨润土的阳离子交换容量为 70mol/100g ），按下式计算：BE ＝14.25×MBT式中：BE ──膨润土当量，g/L 或kg/m 3。
钻井液滤液分析操作方法
钻井液滤液分析操作方法（一）亚甲基蓝容量测定1、在已加有10mL 水的锥形瓶中加入2.0mL 钻井液样品。
所用注射器的容量应大于2.0 mL ，通常为2.5mL 或3.0mL 。
使用较大的注射器则可不必除去进入注射器内的空气。
为保证准确加入2.0mL 样品，采取下列步骤：⑴ 通过搅拌或来回倾倒几次或加入几滴适当的消泡剂并缓慢搅拌清除混入钻井液样品中的空气或天然气。
搅拌钻井液以破坏其凝胶，并迅速将样品吸入注射器内。
保持注射器口浸没在钻井液中，缓慢地把注射器内的钻井液排出。
⑵ 再次将钻井液样品吸入注射器内，直至柱塞的顶端到达注射器上的最后刻度线为止（如3.0mL 注射器上的3.0mL 刻度线）。
2、加入3%过氧化氢溶液15mL 和2.5mol/L 硫酸0.5mL 。
缓慢煮沸10min ，但不要蒸干。
加水稀释至约50mL 。
3、以每次0.5mL 的量将亚甲基蓝溶液逐次加入到锥形瓶中。
每次加入亚甲基蓝溶液后，将锥形瓶摇动30s 。
在保持固相颗粒悬浮的情况下，用搅拌棒取一滴悬浮液滴在滤纸上。
当滤纸上的已被染色的固体颗粒周围出现如图2-62所示的蓝色或绿蓝色环时，即已达到最初的滴定终点。
4、当观察到固体颗粒斑点周围的蓝色环后，继续摇动锥形瓶2min ，并再取一滴悬浮液于滤纸上。
如果蓝色环仍很明显，则已达到滴定终点。
如果不出现蓝色环，则按上述操作方法，继续加入亚甲基蓝溶液，直至2min 后所取悬浮液滴显示蓝色环为止。
5、计算按下式计算并记录钻井液的亚甲基蓝容量（MBT ）：dfmbV V MBT式中：MBT ──亚甲基蓝容量；V mb ──滴定消耗亚甲基蓝溶液的体积，mL ； V df ──钻井液样品的体积，mL ；另外，亚甲基蓝容量还可以g/L 或 kg/m 3膨润土当量表示（BE ，膨润土的阳离子交换容量为 70mol/100g ），按下式计算：BE ＝14.25×MBT式中：BE ──膨润土当量，g/L 或kg/m 3。
石油钻井行业钻井液滤液分析
石油钻井液滤液分析第一节滤液分析的有关知识一、溶液1、溶质与溶剂凡是几种物质均匀混合的体系都称为溶液。
所谓水溶液，就是以水为溶剂，其它物质为溶质组成的溶液。
如盐水、糖水、海水、水基钻井液等都属于水溶液。
一般来讲，溶质和溶剂没有绝对的划分界限。
一般由水和其它物质组成的溶液，都把水看成溶剂，而把其它物质看成溶质，如糖水溶液、盐水溶液、酒精水溶液，其中水是溶剂，糖、盐、酒精均是溶质。
如果是其它物质（无水情况下）组成的溶液，则把液态物质看作溶剂，而把其它固态或气态物质看成溶质。
如医用碘酒，把酒精看成溶剂，把碘（I2）看成溶质。
如果都是由液态物质组成的溶液（如酒精与苯、各种油料、汽油、柴油等），则把成分比例大者称为溶剂，量少者称为溶质。
2、真溶液与胶体溶液真溶液是指溶剂以分子或离子状态均匀地分散到溶剂之中。
如酒精溶液就是以酒精分子均匀地分散到水中形成的真溶液。
真溶液属于单相分散体系，溶质和溶剂之间不存在界面。
胶体溶液，是分散相（相当于溶质）以颗粒或粒珠、气泡等形式分散于分散介质（相当于溶剂）之中。
分散相与分散介质之间有明显的界面。
胶体溶液为多相不稳定体系。
如粘土颗粒分散到水中形成的钻井液，粘土是分散相，水是分散介质。
粘土颗粒是不连续相，水是连续相，这种胶体溶液称为“悬浮液”。
凡是分散相为固体颗粒者，一般都称为“悬浮液”。
如果是油珠分散在水中，油珠为分散相（不连续相），而水为分散介质（连续相），这种溶液称为“乳状液”。
3、溶解度把在一定温度下100g水中能溶解某物质的质量数（g 数），称为该物质的溶解度。
通常把溶解度在10g以上的物质称为易溶物质，把溶解度在1～10g的物质称为能溶物质，把溶解度在0.1～1g的物质称为微溶物质，把溶解度在0.1g 以下的物质称为难溶物质。
温度对物质的溶解度有显著的影响。
一般情况下，随着温度的升高，固体物质在水中的溶解度都有所增加。
但也有极个别的例外，随温度的升高溶解度反而降低，如熟石灰〔Ca （OH）2〕。
第八章 水基钻井液滤液化学分析
第八章水基钻井液滤液化学分析一、氯离子含量的测定钻遇岩盐层或盐水层时，NaCl等无机盐会进入钻井液造成污染，使其性能变坏，因此需要检测钻井液滤液中Cl-浓度。
检测方法，取1毫升钻井液滤液，用0.0282M 标准AgNO3溶液滴定，指示剂为K2CrO4，当试样中出现橘红色Ag2CrO4沉淀时为终点。
1、仪器和试剂（1）硝酸银溶液 : 浓度为0.0282N和0.2820N ；（2）铬酸钾溶液 : 5g/100 ml水；（3）硫酸或硝酸溶液: 0.02N 标准溶液；（4）酚酞指示剂：将1g酚酞溶于100 ml浓度为50%的酒精水溶液中配制而成；（5）沉淀碳酸钙：化学纯；（6）蒸馏水；（7）带刻度的移液管: 1 ml和10 ml的各一支；（8）锥形瓶: 100-150 ml，白色。
（9）搅拌棒。
2、测定步骤（1）取1ml或几ml滤液于滴定瓶中，加2～3滴酚酞溶液。
如果显示粉红色，则边搅拌边用移液管逐滴加入酸，直至粉红色消失。
如果滤液的颜色较深，则先加入2 ml 0.2N硫酸或硝酸并搅拌，然后再加入1g碳酸钙并搅拌。
（现场实际操作中此步意义不大，粗略测定情况下此步可省略）（2）加入25-50 ml蒸馏水和5-10滴铬酸钾指示剂。
在不断搅拌下，用滴定管或移液管逐滴加入硝酸银标准溶液，直至颜色由黄色变为橙红色并能保持30s为止。
记录达到终点所消耗的硝酸银的ml数。
如果硝酸银溶液用量超过10ml，则取少一些滤液进行重复测定。
如果滤液中的氯离子浓度超过1000mg/l，应使用0.2820N的浓度的硝酸银溶液。
3、计算AgNO3 + CL-→ AgCL↓ + NO3-如果取样1ml滤液，用0.282N当量浓度的AgNO3的标准溶液滴定，0.282N当量浓度的AgNO3摩尔浓度为0.282 mol/L，硝酸银和氯离子反应的关系是1：1，假如滴定时消耗Xml的硝酸银，就消耗了0.282*X mol的硝酸银，就说明有0.282X mol的CL-，在把它转换成自量浓度mg/L，就成了0.282*X*35.45*1000mg/L。
必看！钻井液技术详解
必看！钻井液技术详解钻井液概述钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。
钻井液是钻井的血液，又称钻孔冲洗液。
钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。
清水是使用最早的钻井液，无需处理，使用方便，适用于完整岩层和水源充足的地区。
泥浆是广泛使用的钻井液，主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。
旋转钻井初期，钻井液的主要作用是把岩屑从井底携带至地面。
目前，钻井液被公认为至少有以下十种作用：1）清洁井底，携带岩屑。
保持井底清洁，避免钻头重复切削，减少磨损，提高效率。
2）冷却和润滑钻头及钻柱。
降低钻头温度，减少钻具磨损，提高钻具的使用寿命。
3）平衡井壁岩石侧压力，在井壁形成滤饼，封闭和稳定井壁。
防止对油气层的污染和井壁坍塌。
4）平衡（控制）地层压力。
防止井喷，井漏，防止地层流体对钻井液的污染。
5）悬浮岩屑和加重剂。
降低岩屑沉降速度，避免沉沙卡钻。
6）在地面能沉除砂子和岩屑。
7）有效传递水力功率。
传递井下动力钻具所需动力和钻头水力功率。
8）承受钻杆和套管的部分重力。
钻井液对钻具和套管的浮力，可减小起下钻时起升系统的载荷。
9）提供所钻地层的大量资料。
利用钻井液可进行电法测井，岩屑录井等获取井下资料。
10）水力破碎岩石。
钻井液通过喷嘴所形成的高速射流能够直接破碎或辅助破碎岩石。
钻井液的运用历史很久以前，人们钻井通常是为了寻找水源，而不是石油。
实际上，他们偶然间发现石油时很懊恼，因为它把水污染了！最初，钻井是为了获得淡水和海水，前者用于饮用、洗涤和灌溉；后者用作制盐的原料。
直到 19 世纪早期，由于工业化增加了对石油产品的需求，钻井采油才逐渐普及。
有记载的最早的钻井要追溯到公元前三世纪的中国。
他们使用一种叫做绳式顿钻钻井的技术，实现方式是先使巨大的金属钻具下落，然后用一种管状容器收集岩石的碎片。
中国人在这项技术上比较领先，中国也被公认为是第一个在钻探过程中有意使用流体的国家。
钻井液及滤液分析
钻井液性能测试步骤一、高温高压滤失量测试方法：1、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(5-6℃)。
2、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。
3、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。
4、连接气源管线，把顶部和底部压力调节至690kPa,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1h）。
5、待温度恒定后，将顶部压力调节至4140kPa,打开底部阀杆并记时，收集30min的滤出液。
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，则小心放出一部分滤液以降低压力至690kPa，记录30min收集的滤液体积（单位:ml）。
6、试验结束后，关紧顶部和底部阀杆，关闭气源、电源、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，用水冲洗滤饼表面上的浮泥，测量并记录滤饼厚度及质量好坏。
洗净并擦干压滤器。
二、坂含的测定：1、把2ml的钻井液加到盛有10ml水的锥形瓶中。
2、加入15mlH2O2溶液和0.5mlH2SO4溶液，缓慢煮沸10min，但不能蒸干，用水稀释至50ml。
3、以每次0.5ml的量把亚甲基蓝溶液加入锥形瓶中，并旋摇30S。
在固体悬浮的状态下，用搅拌棒取一滴液体在滤纸上，当染料在染色固体周围显出蓝色环时，即以达到滴定终点，当蓝色环从斑点向外扩展时，再旋摇2min，再取一滴滴在滤纸上，如果蓝色环仍然是明显的，则以达到终点。
如果色环不出现，则继续滴定，直至摇2min后显出蓝色环为止。
4、计算公式:MBT=1000V1/70VV1—滴定时所用亚甲基蓝溶液体积（ml）。
V—钻井液体积（ml）。
滤液分析一、氯离子的测定：1、用移液管移取2ml钻井液滤液于锥形瓶中，加入蒸馏水10ml和酚酞指示液（5g/l）1滴（用0.1mol/LnaOH或0.1mol/L硝酸溶液调至粉红色刚刚消失），加入铬酸钾溶液（50g/L）1-2滴（约0.5mL），用0.1mol/L硝酸银标准溶液滴定至刚刚有砖红色沉淀出现为终点，记录消耗硝酸银标准溶液的体积。
浅谈油田钻井液技术及其废弃液的处理
浅谈油田钻井液技术及其废弃液的处理随着石油行业的不断发展，油田钻井液技术及其废弃液的处理已成为石油勘探开发的重要环节。
钻井液在油田勘探开发中扮演着重要的角色，它不仅用于降低钻头的磨损，提高钻井效率，还可以维持井眼稳定，减轻地层压力，避免井眼坍塌等。
在钻井过程中产生的废弃液也成为了一个不可忽视的问题。
如何处理废弃液，是油田开发中一个重要的环保问题。
本文将就油田钻井液技术及其废弃液的处理做一些简要的介绍和分析。
一、油田钻井液技术1. 钻井液的分类钻井液按其成分可分为水基钻井液和油基钻井液两种类型。
水基钻井液是以水为基础的，其中还包含了各种添加剂，如膨润土、聚合物、悬浮剂、乳化剂等，主要用于岩屑稳定、冷却钻头、输送岩屑、平衡井压等作用。
油基钻井液则是以原油或矿物油为基础，其中还包含了乳化剂、饱和盐、表面活性剂等，主要用于海上或高温高压井的钻探。
根据不同的地质条件和井下作业要求，选择不同种类的钻井液是十分重要的。
2. 钻井液的性能要求在油田钻井过程中，钻井液需要具备一定的性能要求，例如良好的润滑性能、足够的强度和粘度、高的造浆能力、稳定的密度、对地层岩心不具有侵蚀性等。
这些性能的要求在一定程度上直接影响着钻井的效率和地层的保护。
科学合理地调配和及时地改进钻井液技术是提高钻井效率和保护地层的关键。
3. 钻井液的添加剂及功能钻井液中添加的各种化学剂和添加剂，在钻井过程中起到了各种不同的作用。
膨润土是钻井液中最常见的添加剂之一，可以起到增加润滑、提高密度、稳定井壁、减小孔隙度等作用。
聚合物和控制剂的添加可以提高润滑性和降低黏度；乳化剂用于水基和油基钻井液的乳化；悬浮剂可以使固相颗粒悬浮在液体中，起到冷却钻头和输送岩屑的作用。
各种添加剂的选择和比例的合理搭配是科学调配钻井液的前提。
二、废弃钻井液的处理在钻井作业中，一部分钻井液不可避免地会成为废弃物，比如已经使用过的、受到严重污染的钻井液，还有钻井液中的岩屑碎屑等。
04-钻井液的滤失及其他性能
Behavior 5. Thixotropic
Bahavior 6. Pseudoplastic 7. Flow-behavior index 8. Penetration Rate 9. Hole Cleaning 10. transport ratio
钻井液中膨润土分散状态图
Dispersion：分散 Flocculation：絮凝 Aggregati
1. An external filter cake（外泥饼）Process
on the walls of the borehole.
2. An internal filter cake（内泥饼）,
Lower porosities: 1. Mixtures with a wide range of
particle sizes（较大范围颗粒尺寸） 2. An excess of small particles
Fig. 4-5. Permeabilities and porosoties of fil
cakes of glass spheres. k=permeability in
darcies
ρ=porosity
10. Effect of Flocculation and Aggregation on Cake Permeability （絮凝与聚结对泥饼渗透的影响）
Flocculation of muds causes the particles to associate in the form of a loose, open network. This structure persists to a limited extent in filter cakes, causing considerable increases in permeability.
第四章钻井液的滤失和润滑性能
影响钻井液滤失量的因素
瞬时滤失 瞬时滤失时间很短。其滤失量—般占总滤失量 的比例不大。但对于固相含量低、分散和水化很好 的不分散低固相钻井液，瞬时滤失占的比例则较大。 对于相同的钻井液，如果渗滤介质不同，其瞬时滤 失量也是不同的。 影响瞬时滤失的因素主要有压差，岩层的渗透 性，滤液的粘度，钻井液中固相颗粒的含量、尺寸 和分布，水化程度以及钻井液在地层孔隙人口处能 否迅速形成“桥点” 。
影响钻井液滤失量的因素
动滤失的影响因素 (1)钻井液流动的影响 钻井液在循环流动中的滤失过程称为动滤失。影响 动滤失的因素与静滤失类似。不同之处是动滤失还与钻 井液流动有关，表现为剪切速率和钻井液流态对动滤失 的影响。在动滤失条件下、泥饼的增长受到钻井液冲蚀 作用的限制。当岩层的表面最初暴露时，滤失速率较高、 此时泥饼增长较快，但随着时间的推移，泥饼的增长速 率减小了，直到最终等于冲蚀影响的速率。此后、泥饼 厚度将不再发生变化。根据达西定律得到的滤失率表达 式积分，得到如下动滤失方程：
钻井液的滤失与造壁性
若钻井液中细粘土颗粒多，
而粗颗粒少，则形成的泥饼薄
而致密，钻井液滤失量则小。 反之粗多而细颗粒少，则形成 的泥饼厚而疏松，钻井液的滤 失量则大。 钻井液的滤失量以及泥饼 的厚度还和压差、井下温度以
及岩石的性质有关。
井内钻井液滤失的全过程
钻井液在井内发生滤失的全过程由三个阶段组成， 与此相对应的三种滤失量分别称为瞬时滤失量、动滤 失量和静滤失量。 瞬时滤失(Spurt loss) 从钻头破碎井底岩石，形成新的自由面的瞬间开始， 钻井液开始接触新的自由面，钻井液中的自由水便向 岩石孔隙中渗透，直到钻井液中的固相颗粒及高聚物 在井壁上开始出现泥饼，这段时间的滤失称为瞬时滤 失。 瞬时滤失特点：时间短、井底岩石表面尚无泥饼， 滤失速率很高，亦称初滤失。
04-钻井液的滤失及其他性能
P = differential pressure in atmospheres, (105Pa);
viscosity of the filtrate in centipoises
t = time seconds
Vf=Filtration Volume
（损害） to, potentially productive horizons（生产 层）.
泥浆的失水造壁性
在井中液体压力差的作用下，泥浆中的自由水通过井壁孔隙或裂 隙向地层中渗透，称为泥浆的失水。失水的同时，泥浆中的固相 颗粒附着在井壁上形成泥皮（泥饼），称为造壁。
➢ 水，作为水基钻井液的分散介质，在钻井液中以三种形态存 在，即化学结合水、吸附水和自由水。
钻井液中膨润土分散状态图
Dispersion：分散 Flocculation：絮凝 Aggregation：聚结
11. The Bridging
1. An external filter cake（外泥饼）Process
on the walls of the borehole.
2. An internal filter cake（内泥饼）,
Mud solids are filtered out onto the walls of the hole, forming a cake of relatively low permeability（渗透
率）, through which only filtrate（滤液） can pass.
the formation.
Fig.4-6 Invasion of a permeable formation by mud solids.
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钻井液性能测试步骤
一、高温高压滤失量测试方法：
1、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(5-
6℃)。
2、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。
3、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。
4、连接气源管线，把顶部和底部压力调节至690kPa,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1h）。
5、待温度恒定后，将顶部压力调节至4140kPa,打开底部阀杆并记时，收集30min的滤出液。
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，则小心放出一部分滤液以降低压力至690kPa，记录30min收集的滤液体积（单位:ml）。
6、试验结束后，关紧顶部和底部阀杆，关闭气源、电源、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，用水冲洗滤饼表面上的浮泥，测量并记录滤饼厚度及质量好坏。
洗净并擦干压滤器。
二、坂含的测定：
1、把2ml的钻井液加到盛有10ml水的锥形瓶中。
2、加入15mlH2O2溶液和0.5mlH2SO4溶液，缓慢煮沸10min，但不能蒸干，用水稀释至50ml。
3、以每次0.5ml的量把亚甲基蓝溶液加入锥形瓶中，并旋摇30S。
在固体悬浮的状态下，用搅拌
棒取一滴液体在滤纸上，当染料在染色固体周围显出蓝色环时，即以达到滴定终点，当蓝色环从斑点向外扩展时，再旋摇2min，再取一滴滴在滤纸上，如果蓝色环仍然是明显的，则以达到终点。
如果色环不出现，则继续滴定，直至摇2min后显出蓝色环为止。
4、计算公式:MBT=1000V1/70V
V1—滴定时所用亚甲基蓝溶液体积（ml）。
V—钻井液体积（ml）。
滤液分析
一、氯离子的测定：
1、用移液管移取2ml钻井液滤液于锥形瓶中，加入蒸馏水10ml和酚酞指示液（5g/l）1滴（用
0.1mol/LnaOH或0.1mol/L硝酸溶液调至粉红色刚刚消失），加入铬酸钾溶液（50g/L）1-2滴
（约0.5mL），用0.1mol/L硝酸银标准溶液滴定至刚刚有砖红色沉淀出现为终点，记录消耗硝酸银标准溶液的体积。
2、计算：
cl-=3550V/2
V—消耗硝酸银标准溶液的体积，mL。
cl-—滤液中氯离子的含量，ppm。
二、钙离子的测定：
1、用移液管移取2ml钻井液滤液于锥形瓶中，加入1:2三乙醇胺溶液2ml，摇匀，再用
2mol/LnaOH调节至pH值12-14，加入约30mg钙指示剂，用0.01mol/LEDTA标准溶液滴定至由紫红色变为纯蓝色为终点,记录消耗EDTA标准溶液的体积。
2、计算：
ca2+=400V/2
V—消耗EDTA标准溶液的体积，ml。
Ca2+—滤液中钙离子的含量，ppm。