钻井液密度的确定培训教材
石油工程技术 钻井液密度计校准操作规程
钻井液密度计校准操作规程1范围本标准规定了钻井液密度计（以下简称密度计）自检检定程序。
本标准适用于新制造、使用中和修理后密度计的检定。
本标准所规定的密度计可用来检测泥浆、压井液、水泥浆等液体密度。
2规范性引用SY/T6676-2007中华人民共和国石油天然气行业标准——《钻井液密度计校准方法》。
3程序内容3.1外观检查3.1.1密度计应标明：名称、型号、分度值、制造厂名、制造编号和出厂日期等。
3.1.2液杯、杯盖、杠杆和底座应有统一的出厂编号或配套。
3.1.3密度计（含所有附件）表面应光洁，不得有剥落、碰伤及划痕，各紧固件不得有松动、损伤。
3.1.4杠杆上的刻度应清晰，刻线垂直于杠杆，间隔均匀，分度值为0.01g/cm³。
3.1.5刀口和刀承应光洁，不得有毛刺、裂纹和显见的砂眼。
刀口和刀承接触后，杠杆摆动应灵活。
3.1.6游码在杠杆上移动应平稳、灵活。
3.1.7杯盖与杯口配合适中，盖孔畅通。
3.1.8底座的底面平整。
3.2水准泡检查气泡在使用范围内应能均匀移动，无肉眼可察觉出的停滞和跳动现象，并与密度计杠杆安装时保持水平。
3.3液杯容量校准3.3.1将液杯及杯盖清洗晾干，向杯内缓慢注满蒸馏水，除去气泡，轻轻旋转，盖严杯盖，擦干杯及杯盖外表面，取下杯盖，将杯盖底面的蒸馏水刮入杯内，将杯内蒸馏水倒入烧杯内，用天平称量蒸馏水质量，再加上杯及杯盖内表面的残留量（一般胶木制杯取0.21g，金属制杯取0.32g），得出杯容纳蒸馏水的质量。
3.3.2用温度计测水温，查阅水密度值表（参见表1），按下式计算液杯容量。
V=(mz +mb)/ρV=液杯容量，ml;mz=液杯内蒸馏水的质量，g;mb=液杯和杯盖内的残留量，g;ρ=液杯内蒸馏水的密度值，g/cm³。
3.3.3计算得出的杯容量，应为（140±1）ml。
3.4灵敏限校准3.4.1将密度计清洗晾干。
在杯中放入替代物（校准专用替代砝码），移动游码至上限值附近，使杠杆平衡（气泡位于中线）。
钻井液基础知识讲座课件
2、粘土矿物带电量影响因素 粘土阳离子交换容量大小的因素有三：粘土矿物的本性， 粘土的分散度和分散介质的酸碱度。 （1）粘土矿物的本性． C.E.C实际上是粘土所带净负电荷的量度。
晶格取代的数量 影响粘土矿物所带净负电荷的因素为： 晶格取代的位置
吸附阳离子类型 分散介质的PH
•钻井液基础知识讲座
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粘土带电量通常用C.E.C表示， C.E.C越大，说明粘土所带电荷 越多， 三种常见粘土矿物的C.E.C大致如下。
矿物名称 高岭石 蒙脱石 伊利石
C.E.C 3-15 70-130 20-40
思考题：为什么伊利石单位晶胞所带负电荷比蒙脱石多，而 C.E.C却比蒙脱石小？
•钻井液基础知识讲座
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三、粘土矿物带电量及影响因素
Ｅ、造浆率高 ◆蒙脱石上下相临的层面皆为O面，晶层间引力以分子间力为主，层间引 力较弱，水分子易进入晶层，引起蒙脱石水化膨胀。 ◆蒙脱石由于晶格取代产生较多的负电荷，在它周围必然会吸附等电量的阳离
子，水化阳离子给粘土带来厚的水化膜，使蒙脱石水化膨胀。
因为蒙脱石具有很强的水化膨胀能力，造浆率高，所以它是钻井泥浆的主
关，蒙脱石的永久负电荷最高，约占负电荷总和的95％，伊利
石约占60％，高岭石•只钻井古液2基5础％知o识讲座
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二、电荷种类及产生原因
3、正电荷
很多研究结果证明，当粘土介质的pH值低于9时，粘土晶体端面上 带正电荷。兹逊(P．A．Thiessen)用电子显微镜照相观察到高岭石边角 上吸附了负电性金溶胶，由此证明了粘土端面上带有正电荷。
1、粘土吸附阳离子的多少决定于其所带负电荷的数量； 2、钻井液中的无机＼ 有机处理剂的作用； 3、钻井液胶体的分散＼絮凝等性质，也都受到粘土电荷的影响。 粘土晶体因环境的不同或环境的变化，可能带有不同的电性，或 者说带有不 同的电荷。粘土晶体的电荷可分为永久负电荷＼可变负 电荷＼正电荷三种。
钻井液基本解析ppt课件
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二、钻井液的滤失造壁性
在钻井过程中，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人地层，这种 特性常称为钻井液的滤失性。在液体发生渗滤的同时，钻井液中的固相颗 粒会附着并沉积在井壁上形成一层泥饼。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， 通常用一个重要参数——滤失量来表征钻井液的渗滤速率。
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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）。
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加重剂
SDMC 重晶石 英文：Barite powder SL—BAR 加重剂 产品描述：重晶石是一种以BaSO4为主要成分的天然矿石，经过机械加工 而成的灰白色粉末产品。主要用于提高密度不超过2.30g/cm3的水基钻井 液和油基钻井液的密度。 SL—BAR技术要求 性能 指标 密度，g/cm3 ≥4.20 水溶性碱金属（以钙计），mg/kg ≤250 大于75μm的筛余物质量分数，%（m/m） ≤3.0
钻井培训教材
• 二）、降滤失剂 • 1、羧甲基纤维素钠盐 • 代号为Na－CMC，简称CMC，目前常用的 有低粘CMC、中粘CMC、高粘CMC三种。为 白色纤维状粉末，具有吸湿性，不溶于 酸和醇等有机溶剂，易分散于水中形成 胶状液，抗温达90～140℃，有一定抗盐、 抗钙能力。 • 主要用于各种水基钻井液的降滤失剂， 还具有抑制页岩水化膨胀作用、增稠作 用等。
4、发挥水力效能，传递动力，冲击井底， 帮助钻头破碎井底岩石，提高钻井速度。 5、悬浮岩屑和加重剂，降低岩屑沉降速度， 避免沉砂卡钻。另外承受钻杆和套管的 部分重力。 6、润滑并冷却钻头，钻具。 7、防止地层中盐水、盐岩、石膏、芒硝等 对钻井液的化学污染，防止硫化氢污染 和损害。 8、利用钻井液，准确获得井下资料。
3、岩心录井 概念：利用取心工具，将井下一定深度 地层的岩石以柱状形式取上来，并对其 进行分析、研究而取得各项资料的过程。
• 4、荧光录井 概念：石油中的油质、沥青等在紫外 光的照射下，能发出一种特殊光亮，就 是荧光。根据荧光显示的亮度及颜色的 差别，测定出石油的含量和组成成分， 对油气层进行定性和定量解释，就是荧 光录井。 荧光录井的方法 • ⑴ 岩屑干照法。 • ⑵ 点滴分析法。
⑶ 记录方法 就是将钻时、接单根、停钻、停泵、 变泵等一些情况详细记录在钻时记录表 上。钻时的变化能反映地层的坚硬或松 散程度。根据钻时的大小可以粗略地判 断岩性和进行地层对比。根据钻时记录 绘制钻时曲线，并结和有关地质资料， 对地层、岩性、含油气等情况进行综合 分析。
2、岩屑录井 概念： 在井深不断加深过程中，按 照一定的取样间距和迟到时间，将岩屑 连续收集起来，进行观察、分析，并综 合运用各种录井资料进行岩屑归位，以 恢复地下原始剖面的过程。
• 二）、钻井液粘度、切力与钻井的关系 • 1、粘度、切力过大有以下害处。 • ⑴流动阻力大，能量消耗多，功率低， 钻速慢； • ⑵净化不良（固控设备不易充分发挥效 力），易引起井下复杂情况； • ⑶易泥包钻头，压力波动大，易引起卡、 喷、漏和井塌等事故； • ⑷脱气较难，影响气测并易造成气侵。
二钻井液密度的测定
粉末，是从淡水到不同浓度的盐水钻井液体系的有效降粘剂， 抗温170～180℃。 • (2)磺甲基单宁(SMT) • 磺甲基单宁是深褐色自由流动粉末，是抗温可达160～ 180℃，并具有降滤失效应的降粘剂。 • (3)磺甲基栲胶(SMK) • 磺甲基栲胶是一种单宁含量较低的磺化单宁提取物。
• 答：需要混入50 m3储备钻井液。
任务2 钻井液漏斗粘度的测定
学习目标
1.会进行马氏漏斗粘度计的校正； 2.用马氏漏斗粘度计测定钻井液粘度； 3.钻井液粘度的调整。
基础知识
1.钻井液粘度的概念
钻井液粘度是钻井液常规性能之一。因反映钻井液粘
度的角度不一样，测量粘度的仪器设备的原理不一样，
钻井液的粘度有3类：
(3)在游码的左边缘读出所示刻度，就是所测钻井 液的密度值。
问题探究
1.钻井对钻井液密度有哪些基本要求？
钻井液密度的大小决定着钻井液质量的大小， 从而也决定了钻井液液柱压力的大小，即密度大， 质量就大，液柱压力就大，反之就小。 钻井液功用：稳定井壁、平衡地层压力。 基本要求：“压而不死，活而不喷”。
垫，游码左边对准刻度线1.00 g/cm3。 (2)水平泡必须居中，使之水平。
二.钻井液密度的测定
(1)取下杯盖，装满钻井液，盖好杯盖，并缓慢拧 动压紧，使多余的钻井液从杯盖的小孔中慢慢 溢出。
(2)用手指压住杯盖孔，清洗杯盖及横梁上的钻井 液，并用棉纱擦干净。将密度计刀口放于支架 的主刀垫上，移动游码至平衡。
商业产品分为两种：PAC-R和PAC-S • (7)羟乙基纤维素(HEC) • 羟乙基纤维素是一种非离子型聚合物，为白色或略带微
钻井液密度确定
：以裸露井段的最高地层压力为依据，确定钻井液密度，油层附加0.05—0.10克／厘米3，气层附加0.07—0.15克／厘米3。
合理确定钻井液密度，是实现平衡钻井的关键。
确定钻井液密度应考虑的问题很多，如地层压力、地层破裂压力、波动压力、井眼的稳定性、地面井控能力等。
我们通常以最小井底压力等于地层压力的原则确定钻井液密度。
我国现场多采用附加当量钻井液密度的方法，对于油井，附加系数为0.05～0.10；对于气井，附加系数为0.07～0.15。
在实际工作中应根据灌钻井液的措施、抽汲压力值的大小、地层压力预报的精度、地层压力的大小等因素，合理确定钻井液密度。
在钻井过程中，作用在井底的压力是随钻井作业的不同而变化的。
停钻时的井底压力为：pb=pm起钻时的井底压力为：pb=pm- psb -pdp下钻时的井底压力为：pb=pm + psw钻进时的井底压力为：pb=pm + pbp+ pd划眼时的井底压力为：pb=pm+ psw+ pbp显然，在各种作业中，起钻时作用于井底的压力最小，因此有：pbmin= pm-psb-pdp=pppm =pp+psd+pdp根据所需钻井液静液压力即可求得钻井液密度：ρm = pm/9.8Hρm =0.102(pp+psb+pdp)/H式中pb——井底压力,Mpa；pm——钻井液静液压力,Mpa；psb——抽汲压力,Mpa；psw——激动压力,Mpa；pbp——起钻液面下降而减小的压力,Mpa；pd——岩屑进入钻井液后增加的压力,Mpa；pbp——环空流动阻力,Mpa。
psb——抽汲压力,Mpa；pdp——起钻液面下降而减小的压力,Mpa；pp——地层压力,Mpa；ρm——钻井液密度；H——井深，m。
压力系数压力系数----指原始地层压力与静水柱压力的比值。
等于1时，属于正常地层压力；大于1时，称为高异常地层压力，或称为高压异常；小于1时，称为低异常地层压力，或称低压异常。
主要是用它来判别地层压力是否异常的一个主要参数。
钻井液监督培训教材
西北油田分公司钻井液监督培训教材工程监督中心钻井工程监督部编制编制时间：2008年2月目录第一部分钻井液现场监督 (4)第一章钻井液监督岗位职责 (4)一、钻井液监督管理岗工作职责 (4)二、钻井液监督工作职责 (4)第二章钻井液监督工作运行程序 (5)一、钻井液监督巡回路线流程图 (5)二、钻井液监督质量控制点 (6)三、钻井液监督岗位工作细则 (8)第三章钻井液监督管理制度 (10)一、项目开工验收检查制度 (10)二、循回检查制度 (10)三、钻井液监督日志制度 (11)四、监督会议制度 (11)五、监督汇报制度 (11)六、监督交接班制度 (11)七、质量控制点申报验收制度 (12)八、设计变更管理程序 (12)九、完井资料提交制度 (12)十、项目评定制度 (12)十一、监督签证认证制度 (13)十二、承包商业绩考核制度 (13)十三、监督培训与考核制度 (13)第四章钻井液监督现场管理中的注意事项 (14)一、在监督权限内工作 (14)二、坚持原则与听取建议相结合 (14)三、树立良好的监督形象 (14)四、站在公正立场上处理问题 (14)五、搞好监督项目组内部团结 (15)六、适时转变自身角色 (15)七、及时收集资料 (15)八、及时准确填写备忘录 (15)九、注意发挥钻井平台经理的作用 (15)第五章钻井液性能测试程序及配套仪器试剂 (16)一、钻井液密度 (16)二、马氏漏斗粘度 (16)三、钻井液的表观粘度、塑性粘度、屈服值和静切力 (17)四、室温中压滤失量 (18)五、高温高压滤失量 (18)六、钻井液的PH值 (20)七、钻井液水、油和固相含量 (21)八、钻井液含砂量 (23)九、钻井液亚甲基蓝容量 (23)十、氯离子含量 (24)十一、钻井液碱度与石灰含量 (25)十二、水或滤液的总硬度 (26)十三、钙离子含量与镁离子含量 (27)十四、现场钻井液测试仪器配套标准表 (28)十五、现场钻井液测试试剂及溶液配套标准表 (28)第六章保护油气层的钻井完井液要求 (29)一、钻井液应具有不同的密度系列及密度可调 (30)二、尽量降低钻井液固相对油气层的损害 (30)三、钻井液与油气层岩石必须配伍 (30)四、钻井液滤液与油气层流体必须配伍 (30)五、钻井液的常规性能应有利于保护油气层 (31)第二部分塔河油田常用钻井液工艺技术 (31)第一章塔河油田三叠系水平井工艺技术 (31)一、地质工程概况 (31)二、钻井液技术 (32)三、针对水平段采取的技术措施 (34)四、结论与认识 (34)第二章塔河油田简化井身结构（长裸眼）井钻井液技术 (35)一、井身结构简化方案 (35)二、简化井身结构需要特别重视如下技术难点 (35)三、钻井液技术 (36)第三章塔河油田深井盐膏层钻井液技术 (39)一、前言 (39)二、塔河油田深井盐膏层地质特征与复杂分析 (39)三、塔河油田深井盐膏层钻井液技术难点 (40)四、盐上长裸眼井段先期承压堵漏工艺 (41)五、欠饱和盐水钻井液转换技术 (43)六、盐膏层钻井液维护与处理 (43)七、结论与认识 (45)第一部分钻井液现场监督钻井液是钻井工程的血液，质量的好坏直接关系到对油气层的保护程度，关系到钻井井下的安全。
石油钻井液性能基础
钻井液性能 4) 钻井液滤液碱度两种测定方法对比
缺 点
优 点
方 法
a) Mf 滴定中有干扰 b) 通常碳酸氢根测定结果偏高
a) 传统的方法 b) 用一个样品滴定二次
Pf/Mf
a) 用三个样品滴定三次 b) 碱的测定很关键 c) 使用有毒物质(BaCl2)
a)消除Mf滴定中的干扰
P1/P2
钻井液性能 15、氯离子浓度(Chloride Concentration) 测定方法：以铬酸钾溶液为指示剂，用硝酸银标准溶液(0.0282mol/l)滴定一定量的滤液至溶液颜色由黄色变为橙红色并能保持30s即为滴定终点。 计算： CCl-＝ CNaCl＝1.65 CCl- 式中： CCl- －滤液中的Cl-浓度，mg/l； CNaCl －滤液中的NaCl含量，mg/l； VAgNO －滴定所消耗的硝酸银溶液体积，ml； V －滤液样品体积，ml。 注：若滤液中的氯离子浓度超过10,000mg/l，可使用每毫升相当于0.01g氯离子的硝酸银溶液(0.282mol/l)，此时，把上式中的系数1000改为10000。
钻井液性能 5、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 = AV－PV 或 YP = (300 －PV) 英制单位为lb/100ft2，Pa = 0.5 lb/100ft2。
1 b━ lg
钻井液性能 (5) 低密度固相、加重材料和悬浮固相浓度的计算： Clg = 9.96lgVlg Cb = 9.96bVb Css = Clg + Cb 式中：Clg －低密度固相浓度，kg/m3； Cb －加重材料浓度， kg/m3 ； Css－悬浮固相浓度， kg/m3 。
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钻井液密度的确定培训教材
1.1安全钻井时钻井液密度确定的基本原理
一级井控的目的是防止地层液体进入井内，为此需保持井底压力略大于地层压力。
要实现近平衡，需研究怎样最合理地确定压井液密度。
井眼的裸眼井段存在着地层孔隙压力、压井液柱压力和地层破裂压力。
三个压力体系必须满足以下条件：
P≥P≥P 2-16
pmf式中：P—地层孔隙压力；P—压井液柱压力；P—地层fpm
破裂压力。
所确定的压井液密度还要考虑保护油气层、防止粘卡满足井眼稳定的要求。
为确保一级井控成功，在各种作业中，均应使井底压力略大于地层压力，这样可达到近平衡钻井和保护油气层的目的。
如果在钻井过程中所采用的钻井液密度只有在井内钻井液
处于静止状态时才能平衡地层压力，那么，在起钻时，
由于抽汲压力的存在和起出钻柱液面下降等原因，井底压力就会小于地层压力，从而造成井侵与溢流。
1.2钻井液密度的计算
通常确定压井液密度的原则是最小井底压力等于地层压力。
确定方法如下：
（1）公式计算法
压井液密度的确定可用以下公式计算
ρ=[102(P-P-P)]/H dppsbm 2-17
3——抽吸压力，Pg/cm；——压井液密度，式中：ρsbm——；P；MPaP——起钻液面下降压井液柱压力减小值，MPa pdp。
—
—产层埋藏深度，mH地层压力，MPa； 2）附加当量密度（为
了预防溢流，就必须在平衡地层压力所需的钻井液密度的基
础上再增加一个附加压力，这个附加压力应能平衡抽汲压
力等。
因此，确定钻井过程中钻井液密度的公式是：
2-18
+ρ=ρρecm
式中：ρ—钻井过程中的钻井液密度；ρ—地层压力cm当量
钻井液密度；ρ—附加压力当量钻井液密度。
e我们可以采
用自动灌钻井液等方法，使起钻时液面下降高度减小或不下
降。
因此起钻时液面下降而减少的压力不大，有时可忽略不
计。
而抽汲压力是不可忽视的，只要钻柱上提，就会有抽汲
压力，减小上提钻柱的速度，只能减小抽汲压力、但不能消
除抽汲压力。
影响抽汲压力的因素很多，其值变化范围较大。
根据计算可知，抽汲压力一般为33左，国外要求把抽汲压力
减小到0.036g/cm0.03-0.13g/cm右，考虑到气侵对钻井液
密度的影响，地层压力预报的误差等因素，附加压力应比抽
汲压力略高。
只有这样，才能在整个钻井过程中保证井底压
力大于地层压力，以防止井侵与溢流。
中国石油天然气总
公司对附加当量压井液密度值的规定如下：3；或=0.05油
井：ρ～0.10g/cm1.5～3.5MPa e3。
5.0MPa气井：ρ～3.0
或0.15 g/cm～=0.07e
在实际工作中应根据灌钻井液的措施、钻井液粘切等性能、
地层压力预报精度等条件在规定范围内合理确定ρ值；e P=
因为：ρc c H.00098所以：P+ρρ= c em H00980.2-19
[例题]某井井深为3200m时气层压力预报为50MPa，试确定
钻开该气层所需的钻井液密度。
3；ρ取0.10g/cm解：附加压力当量钻井液密度e P3。
3200）+0.10=1.69g/cm（=ρ+ρ=50/0.0098×c em H.009803答：钻开气
层时钻井液密度为1.69g/cm。
（3）根据井眼施工工况适当调整压井液的密度
由于在钻井中（特别是钻探井）对地层压力值了解得不确切，
因此在施工中，应根据井的工况适时调整压井液密度，以免
发生溢流或其他复杂问题。