钻井液的固相含量
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。
钻井液固相含量测定仪原理
钻井液固相含量测定仪原理
钻井液固相含量测定仪采用不锈钢外壳，高精度蒸馏器，适合一般水基钻井液固相含量的测定。
实验中，将已知容积的液体放在蒸馏器中加热使其蒸发成气态，将这些水蒸气凝结并收集在一个带有刻度的接收器里，并用百分比容量标出。
固体的百分比含量可以由原始总的液体容积减去，后液体总容积计算出来。
由于钻井液成分复杂，对一些%性质钻井液的固相含量测定应选用%大容量蒸馏器的仪器。
，参数
电源：AC220V±5%;50 HZ
功率：100W
蒸馏器容积 20ml
外形尺寸：26*20*14cm
钻井液固相含量测定仪部件
主要部件
#165-14-01蒸馏器组件
#165-14-02固相加热棒
#165-14-03固相电源线
#165-14-21量筒20ml%
钻井液油水（固相）分离装置
钻井液油水（固相）分离装置是用来分离和测定钻井液样品中水、油和固相体积的仪器。
是了解固相浓度和组成水基钻井液粘度、滤失控制的基础。
由于，外钻井液新体系的不断推出，传统的采用20ml蒸馏器的固相含量测定仪已难以适用%钻井液测定的需要。
选用合适仪器，可以快速有效地进行试样的测定。
钻井液油水（固相）分离装置的特点为采用电子仪表电流控制，加热温度可调。
测量精度高、重复误差小，操作、携带方便，使用大容量蒸馏器，不锈钢外壳，冷凝效果好，液体回收率高。
钻井液固相含量测定仪校准方法
钻井液固相含量测定仪校准方法
1. 准备样品，首先，需要准备一定量的已知含固相浓度的钻井液样品作为校准样品。
2. 样品称重，将校准样品倒入测定仪器的容器中，并用精密天平称重，记录下样品的质量。
3. 测定仪器校准，将已知质量的校准样品放入钻井液固相含量测定仪中进行测定，根据测定仪器的显示结果进行校准。
4. 多次校准，为了确保准确性，建议进行多次校准，每次校准都使用不同的校准样品，并记录下每次的校准结果。
5. 统计分析，对多次校准的结果进行统计分析，计算平均值并评估测定仪器的准确性和稳定性。
6. 校准记录，最后，将所有的校准结果和统计分析记录在校准记录表中，作为日常使用时的参考依据。
除了上述步骤外，还需要注意以下几点：
在校准过程中，要确保测定仪器的准确性和稳定性，避免外界干扰因素对测定结果的影响。
校准样品的准备要求严格，需要确保样品的均匀性和稳定性。
在校准过程中，操作人员需要严格按照操作规程进行，确保操作的一致性和准确性。
总的来说，钻井液固相含量测定仪的校准方法是一个严谨的过程，需要严格遵循标准操作程序，以确保测定结果的准确性和可靠性。
希望以上回答能够满足你的需求。
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及常用钻井液计算公式钻井液是在钻井过程中用来冷却钻头、清理井孔并携带钻屑到地面的一种重要材料。
常规性能测定是评估钻井液性能和保证钻井活动的安全和高效进行的关键步骤。
本文将探讨钻井液常规性能测定及常用计算公式。
1.钻井液基本性能测定1.1密度测定钻井液的密度是指单位体积钻井液所含质量。
测定钻井液的密度可以通过常用的密度计来实现。
常用的密度计有密度计、密度测井仪和滴定法等。
常用密度计测量钻井液密度的计算公式如下：密度 = (wt / Vt) / (ws / Vs)其中，wt是钻井液质量，Vt是钻井液体积，ws是钻井液中饱和盐水的质量，Vs是饱和盐水体积。
1.2粘度测定粘度是指钻井液流动阻力的大小。
钻井液的粘度可以通过常用的转子粘度计等设备进行测定。
粘度的测量单位为帕斯卡秒（Pa·s）或者倍秒（cP）。
常用的粘度计算公式如下：动力粘度（cP）=测量粘度（帕斯卡秒）×10001.3悬浮性测定悬浮性是指钻井液携带钻屑的能力。
测定钻井液的悬浮性可以通过悬浮度计来实现。
悬浮度是钻井液中所含固相物质的体积百分比。
1.4pH值测定pH值是衡量钻井液酸碱性的指标。
测定钻井液的pH值可以通过pH 电极测量仪来实现。
2.1钻井液的固相含量计算固相含量（%）=(Ws/Wt)×100其中，Ws是固相物质的质量，Wt是钻井液的总质量。
2.2钻井液的毛孔压力计算毛孔压力（psi）= (H × ρ × g) + P其中，H是钻井液的高度（英尺），ρ是钻井液的密度（磅/立方英尺），g是重力加速度（英尺/秒²），P是大气压力（psi）。
2.3钻井液的等效循环密度计算等效循环密度（ppg）= (H × ρ) / (Hf × ρf)其中，H是钻井液的高度（英尺），ρ是钻井液的密度（磅/立方英尺），Hf是液体段的高度（英尺），ρf是液体段的密度（磅/立方英尺）。
钻井液的固相及其含量的控制
钻井液的固相及其含量的控制舒儒宏(渤海钻探钻井技术服务公司泥浆公司)摘要钻井液的固相含量是指单位体积钻井液中固相物质的质量。
钻井液的固相控制，就是使用一切可以利用的手段，最经济地、最大限度的清除在钻井液中的钻屑，目的是维护钻井液性能，减少钻井事故，提高钻速，降低成本。
认识钻井液的固相类型、掌握它在钻井液中作用及对它的要求、控制方法等，对今后的工作意义重大。
关键词类型作用要求方法钻井液中的固相，包括人为加入的粘土和加重材料以及钻屑。
前两者是钻井液的主要成分，使钻井液具有所需要的性能，后者属于有害成分，使钻井液的性能变坏，如果钻井液中的钻屑过多，将会引起一系列问题。
例如：钻井液密度升高，粘切增大，泥饼变厚，会加剧设备的磨损，会影响固井质量，影响测井，损害油气层；也可能引起卡钻，、井漏等井下复杂情况；还会使钻速降低，钻井液维护处理费用增加和钻井总成本增加等。
可见，搞好钻井液固相含量的控制，维持有用的固相含量，清除钻屑，对于保证钻井工艺的顺利进行，对于提高钻速和降低成本都是至关重要的。
如果将钻井液中的有害固相控制在适当的范围，可以有以下几方面的好处：降低钻井的扭矩和摩阻；减小抽吸压力和压力激动；减小压差卡钻的可能性；减小测井工具的阻卡；可以改善下套管的条件；提高固井质量；延长钻头寿命；减轻设备磨损；增强井眼稳定性；提高钻速；降低钻井液和钻井成本等11方面。
一、钻井液中固相的类型1、按照作用可分为(1)有用固相：例如粘土和加重材料以及非水溶性或油溶性的化学处理剂。
(2)有害固相：例如钻屑、劣质土和砂粒等。
2、按照尺寸大小(1)砂：不能通过200目筛网，即大于74微米的固体。
(2)淤泥：即2--74微米的固体。
(3)粘土：即小于2微米的固体。
3、按照固体的密度可分为(1)低密度固体，即密度小于2.7的固体，如粘土和钻屑。
(2)高密度固体，即密度大于4.2的固体，也就是平时说的加重剂。
4、按照反应活性可分为(1)活性固体，即容易与水发生反应的或相互之间易发生反应的固体。
钻井液基本知识
钻井液基本知识钻井液就是用于钻井的流体,在钻井中的功用:1、清洗井底,悬浮携带岩屑,保持井眼清洁。
2、平衡地层压力,稳定井壁、防止井塌、井喷、井漏。
3、传递水功率、以帮助钻头破碎岩石。
4、为井下动力钻具传递动力,5、冷却钻头、钻具。
6、利用钻井液进行地质、气测录井。
钻井液常规性能对钻井工作有很大的影响。
一、钻井液密度1、钻井液密度概念:单位体积钻井液的质量称为钻井液的密度,其单位就是克/厘米3(g/cm3)常用符号表示。
现场一般用钻井液密度计测定钻井液的密度。
2、钻井液密度的计算公式P=(P地×102)÷H+PeP----钻井液密度g/cm3式中:P地----地层压力MPaH-----井深mPe-----附加密度、油层附加0、05—0、1气层附加0、07—0、15由于起钻时可能产生抽吸或液面下降,另外,气体进入井内,也会引起液柱压力降低,因此钻井液密度要有附加值。
3、钻井液密度与钻井工作的关系:在钻井作业中,钻井液密度的作用就是通过钻井液柱对井底与井壁产生压力,以平衡地层中油、气压力与岩石侧压力、防止井喷、保护井壁,同时防止高压油气水侵入钻井液,以免破坏钻井液的性能引起井下复杂情况,在实际工作中,应根据具体情况,选择恰当的钻井液密度,若钻井液密度过小,则不能平衡地层流体压力,与稳定井壁,可能引起井喷、井塌、卡钻等事故,若钻井液密度过大则压漏地层,并易损害油气层。
钻井液对钻速有很大的影响,密度大液柱压力也大,钻速变慢,因钻井液柱压力与地层压力之间的正压差使岩屑的清除受到阻碍。
造成重复破碎,降低钻头破碎岩石的效率,使钻速下降,通常在保证井下情况正常的前提下,为了提高钻速,应尽量使用低密度钻井液。
二、钻井液粘度1、钻井液的粘度概念:钻井液粘度就是指钻井液流动时,固体棵粒之间,固体颗粒与液体分子之间,以及液体分子之间内摩擦的总反映,钻井液粘度可用漏斗粘度计与旋转粘度计进行测定,由于测定的方法不同,有不同的粘度值,现场常采用漏斗粘度计测量钻井液的粘度,单位就是秒。
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。
本文档版权归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所有。
未经书面许可，任何单位和个人不得将此文档中的任何部分公开、转载或以其他方式散发给第三方，否则，将追究其法律责任。
海通达® ®是青岛海通远达专用仪器有限公司的注册商标。
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。
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 。
(问答)钻井液常规性能参数
钻井液常规性能参数问答1．什么是钻井液的密度?答∶钻井液的密度是指单位体积钻井液的质量，一般用符号p 表示，常用单位是g/cm³或kg/m²。
2．钻井液的粘度有哪两类?答∶钻井液的粘度分为塑性粘度和表观粘度（也称为有效粘度、视粘度）。
3．什么是塑性粘度?答∶塑性粘度是指钻井液在层流时，钻井液中的固体颗粒与固体颗粒之间、固体颗粒与液体分子之间、液体分子与液体分子之间内摩擦力（剪切力）的总和，符号PV，常用单位是mPa·s （或）cP。
4．什么是钻井液的表观粘度和漏斗粘度?答∶钻井液的表观粘度就是钻井液内所有颗粒的内摩擦力的总和。
用漏斗粘度计测得的漏斗黏度就是一种表观粘度。
表观粘度也可以用旋转粘度计测得，单位是mPa·s。
漏斗粘度是指一定量的钻井液从规定的漏斗粘度计中流出所需的时间，用马氏（或范式）漏斗测定，用FV 表示，单位是s。
5．什么是钻井液的切力?答∶钻井液的切力是指钻井液中的粘土颗粒，由于其形状不规则，表面带电性和亲水性不均匀，形成网状结构。
当钻井液静止时，破坏其内部单位面积上的网状结构所需的最小切应力，称为钻井液的极限静切力，用符号θ表示，单位是mg/cm³。
钻井液静止10s 后测得的切力称为初切力，用θ1，表示;静止10min 后测得的切力称为终切力，用θ10表示。
6．什么是钻井液的触变性?答∶钻井液的触变性是指搅拌后钻井液变稀（切力降低），静置后又变稠的性质。
终切力与初切力的差值表示了钻井液的触变性，差值越大，触变性越强;反之，触变性越弱。
7．什么是钻井液的滤失?答∶在压差作用下，钻井液中的部分水向井壁岩石的裂隙或孔隙中渗透，这种现象称为滤失。
滤失的多少称为滤失量（失水量）。
在井内静止条件下的滤失称为静滤失，在井内循环条件下，即滤饼形成和破坏达到动态平衡时的滤失称为动滤失。
在滤饼未形成之前，钻井液中的大量水分在短时间内迅速渗入地层，称为瞬时滤失。
钻井液固液相分析
偏低
NaCl含量
g/l ％
NaCl体积
％
30.00 2.10 96.00 15.84 5.76
固液相分析
施工单位 井号
井深(米) 钻井液体系
井况
完井
取样人 化验人 取样日期
固液相分析示意图
油相体积 3%
非悬浮固相 2%
悬浮固相水相体积 19% 油相体积
74.00 2
悬浮固相
18.24
非悬浮固相
5.76
96,000.00 4.20 2.60 0.85 1.50
计算项目
液相体积 油相体积 水相体积
水相密度 液 相
计算值
钻井液材料重量含量 加重材料体积含量
低密度固相体积含量 低密度 低密度固相重量含量
固 相 悬浮固相
悬浮固相平均密度 悬浮固相含量 悬浮固相体积 修正固相体积
％ ％ ％ g/cm3 lb/gal g/cm3 lb/gal lb/ft3 g/cm3 g/cm3 kg/m3
水相体积
油水相相体体积积
76%
悬浮固相
非悬浮固 相
74.00 2
18.24
5.76
技术判断
仅供参考(水基淡水钻井液）
项目
数值
判断
D/B值
计算值
17.11
偏高
D/B值
理想值
〈4
悬浮固相体 修正值 积（％） 参考值
19.46 13.95 ～ 19.96
合适
MBT(g/l)
实际值 参考值
30.00 33.97 ～ 45.97
钻井液固液相分
录入项目
固相含量 固相体积 含油量 膨润土含量 氯离子[Cl-] 加重材料相对密度 低密度固相密度（2.4~2.7） 油密度（一般取0.85） 实测钻井液密度
油田化学实验-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：班级：学号：姓名：教师：同组者：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注射器一支；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：对于淡水非加重钻井液：固相质量体积百分含量=（W杯+固－W杯）×10（克/100ml）固相体积百分含量 = 固相质量体积百分含量÷ρ土（ml/100ml）注：粘土密度ρ土=2.4-2.6 g/cm3，数据处理时以2.5 g/cm3计。
表一泥浆中固相含量的测定原始数据表由表一相关数据计算：固相质量体积百分量=（W杯+固－W杯）×10=（106.85-104.90）×10=19.50(g/100ml)固相体积百分含量=固相质量体积百分含量÷ρ土=19.50÷2.5=7.80（ml/100ml）六、实验总结通过本实验，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，同时意识到当油与水分层不清时,可以加入破乳剂,从而使油水分层。
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。
钻井液固相含量的要求
钻井液固相含量的要求
钻井液中的固相含量，主要包括膨润土、加重剂和钻屑。
膨润土含量的要求：
钻井液的膨润土含量，主要取决于钻井液的流变性、造壁性和悬浮能力的要求。
如果膨润土含量太低，不能使钻井液具有一定的粘度、切力，而且不易形成泥饼，因而不能满足携岩、悬浮加重材料和稳定井壁的要求；如果膨润土含量过高，则会导致泥饼过厚、粘度、切力过大，容易引起井下复杂情况。
所以，膨润土含量不能过高，也不能过低，优质膨润土的最佳含量应在0.5-3.5%之间。
下面介绍下影响钻井液膨润土含量的因素：
1）膨润土的质量：
膨润土的造浆率越高，需要越少。
2）钻井液的密度：
当钻井液的密度高时，总固相含量大，钻井液的粘切高、为保证井下安全，膨润土含量应低点，只要有足够悬浮加重材料的膨润土含量即可；当密度低时，应保持适当高点的膨润土含量。
3）钻井液的矿化度：
钻井液的矿化度高时，膨润土容易聚结，不易水化造浆，此时膨润土含量应适当高点；当矿化度低时，膨润土含量应适当低点。
4）钻井液的使用温度：
由于高温有助于膨润土的水化分散。
因此，在深井高温条件下使用的钻井液，膨润土含量应低点，而在浅井低温条件下应高点。
加重剂含量的要求：
加入加重材料，主要为了满足井下对钻井液密度的要求，所以，加重材料的含量是由所需钻井液密度确定的。
钻屑含量的要求：
钻屑被认为是有害固相，过多会影响钻井液性能。
因此，钻井液中钻屑应越少越好，但考虑到现场实际工艺，钻屑不可能被彻底清除，同时，作为低固相钻井液，如果含有少量钻屑作架桥离子，对钻井液的造壁性是有利的，所以，现场允许钻井液含有少量钻屑，但其含量不能超过膨润土含量的两倍。
泥浆材料检测与应用：钻井液固相含量对钻井作业的影响及其控制
指钻井液循环至地面时，通过一个面积较大 的尺子，使较大的固相颗粒沉降下来的方法。 在上部地层钻井时，常用此方法控制固相含 量。
2.稀释法：
指向钻井液加入分散介质（如水、油），使 钻井液固相含量降低的方法。由于分散介质 的加入还会影响钻井液的其他性能，所以很 少使用此法。
5.化学控制法：
指加入絮凝剂使钻井液中的固相颗粒聚集变大而有利于沉降法或者机械设 备法出去固相的方法。此方法可以除去5μm以下的固相颗粒，而单纯的沉 降法和机械设备法则只能除去5μm以上的固相颗粒。
化学控制法（钻井液中的絮凝剂）
8
钻井液絮凝剂是指能使钻井液中的固相颗粒聚集变大的化学剂。
根据聚合物絮凝剂与泥浆中固相作用的情况，聚合物絮凝剂的类型分 为下列两种：
结语
钻井液固相控制是实现优化钻井的重要手段之一。 正确、有效地进行固控可以降低钻井扭矩和摩阻，减小 环空抽吸的压力波动，减少压差卡钻的可能性，提高钻 井速度，延长钻头寿命，减轻设备磨损，改善下套管件， 增强井壁稳定性，保护油气层，降低钻井费用，从而为 科学钻井的必要条件。钻井液固控是现场钻井液维护和 管理工作中最重要的环节之一。
钻井液固相含量对钻井作业 的影响及其控制
钻井液中的固相及固相的分类
• 钻井液中加重剂、岩屑及黏土等固体颗粒所组成的体系称 为固相。
• 按其作用可分为有用固相和无用固相（也叫有害固相）。 有用固相是指有助于改善钻井液性能的固相，如膨润土、 加重剂（青石粉、重晶石及钛铁矿）等；无用固相是指不 能改善钻井液性能，甚至影响钻井液性能，危害钻井正常 进行的固相。
钻井液固相含量对钻井作业的影响
1.高固相含量的危害
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
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：
钻井液中小于1μm的亚微米颗粒要比大于1μm的颗粒对钻速影响大12倍
↓
若钻井液中小于1μm的亚微米颗粒越多，所造成的钻速下降幅度越大
相同的钻井液固相含量条件下，使用不分散聚合物钻井液比分散钻井液时的机械钻速大得多
Lummus等的实验
结果：经过充分的剪切作用后，在木质素磺酸盐处理的分散钻井液中，亚微米颗粒约占全部固相颗粒总数的80%
Cf——考虑盐析出面引入的体积校正系数（显然Cf总是大于l的无因是引起钻速下降的一个重要原因
钻井液对钻速的影响还与固相的类型、固相颗粒尺寸和钻井液类型等因素有关
固相含量与钻井液密度密切相关，在满足密度要求的情况下，固相含量应降至尽可能低的程度
根据100口井统计资料做出的钻井进尺、钻头使用数量及钻井天数与钻井液固相含量的关系曲线如下左图所示。虽然这些曲线不能用来预计某口井的钻速，但是可以表明固相含量对钻速影响的大概趋势
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
4、钻井液固相含量的测定
测定仪器：钻井液固相含量测定仪
测定方法：采用蒸馏的方法快速测定钻井液中固相、油、水的含量
测试步骤：
①在蒸馏器内注入20 m1钻井液，将插有加热棒的套简连接到蒸馏器上。
注意事项：
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；