钻井液固含及其控制
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边排放。 （３）一次较大量的稀释比分多次少量稀释的费用小。
五、固相控制方法
（3）化学絮凝法
化学絮凝法是在钻井液中加入适量的絮凝剂，使固相 细颗粒聚集成较大颗粒，然后用机械方法排除或在沉砂池 中沉除，这种方法是机械方法清除固相的补充，两者相 辅 相成。
五、固相控制方法
化学方法还可用于清除钻井液中过量的膨润土。由于膨 润土的最大粒径在 5 μm 左右，而离心机一般只能清除粒径 6 μm 以上的颗粒，因此用机械方法无法降低钻井液中膨润 土的含量。显然，在这种情况下，化学絮凝应安排在钻井 液通过所有固控设备之后进行。
膨润土含量测定原理：使用亚甲基蓝法测出钻井液的阳 离子交换容量(CEC)，然后通过计算确定钻井液中膨润 土的含量。
1、试验步骤 （1）用不带针头的注射器量取1mL钻井液，放入适当
大小的锥形瓶中，加入10mL水稀释。为消除有机处理剂 的干扰，加入15mL3%的H2O2和0.5mL浓度为2.5M的 释H2S04，缓缓煮拂10min，然后用水稀释到50mL。
优点：操作简便、见效快。
缺点：在稀释的同时必须补充足够的处理剂，如果是 加重钻井液还需补充大 的加重材料，因而使钻 井液成本显著增加。此外还有一部分被废弃旧 浆的排放问题需要考虑。
五、固相控制方法
为了尽可能降低稀释费用, 有以下几个般原则应该遵循： （１）钻井液总体积不宜保留过大。 （２）部分旧浆的排放应在加水稀释前进行，不要边稀释
亚甲基蓝滴定终点的点滴试验
2、膨润土含量计算
fc 14.3 (CEC )m
式中：fc 钻井液中膨润土含量， g / L
(CEC)m 钻井液的阳离子交换容 量
本节完
第三节 钻井液固相含量
一、钻井液固相含量：钻井液中全部固相体积占钻井液总 体积的百分数。
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。因此，在钻井过程中必须对其进行 有效的控制。
二、钻井液中固相的类型
1、根据其性质不同分类 活性固相：容易发生水化作用的固相，如膨润土。 惰性固相：水化作用弱的固相，如钻屑和重晶石。
2、按用途分类 有用固相：配浆粘土、加重材料。 无用固相：钻屑。
3. 按固相粒度分类
根据美国石油学会( API)规定的标准，可将钻井液中的固 相按粒度大小分为三大类 ：
(1) 粘土（或称胶粒）：粒径 <2 μm (2) 泥: 粒径为2~74 μm (3) 砂（或称 API 砂）: 粒径 >74 μm
4. 按固相密度分类
（1）高密度固相
主要指密度为 4.2g/cm3 的重品石， 还有其它加 重材料。 （2）低密度固相 膨润土、 钻屑 、不溶性的处理剂 ，一般认为这部 分固相的平均密度为2.6g/cm3 。
优点：处理时间短、效果好、 而且本较低。
五、固相控制方法
五、固相控制方法
（2）稀释法
稀释法既可用清水或其它较稀的流体直接稀释循环系 统中的钻井液 。
如果用机械方法清除有害固相仍达不到要求，可用 稀释的方进一步降低固相含量，有时是在固控设备缺乏 或出现故障的情况下不得不采用这种方法。
五、固相控制方法
三、钻井液固相含量与钻井的关系
在钻井过程中，过高的固相含量往往对井下安全造成很大 的危害，其表现主要有以下几个方面：
1、使钻井液粘度、切力偏高，流动性和携岩效果变差。 2、使井壁上形成厚的泥饼，摩擦系敷大，容易造成起下 钻遇阻和粘附卡钻。 3、泥饼质量不好会使钻井液滤失量增大，造成井径缩小， 井壁剥落或坍塌。 4、对油气层损害加大，油井产能下降。
(2) 以每次0.5mL亚甲基蓝标准溶液（0.01M）加入到锥形 瓶中，然后旋摇30s，在固体悬浮的状态下，用搅拌棒取一滴 液体放在滤纸上，观察染色的钻井液固相周围有无兰色环出现， 若无兰色环出现，重复以上操作。一旦发现兰色环，摇荡锥形 瓶2min，再放1滴在滤纸上，如色圈仍不消失，即达到滴定终 点，如图1-5所示。此时，所消耗的亚甲基蓝标准溶液的毫升 数即为钻井液的阳离子交换容量(CEC)。
含砂量过大会对钻井过程造成以下危害：
（1）使钻井液密度增大，对提高钻速不利。 （2）形成的泥饼松软，滤失量大，不利于井壁稳定，影 响固井质量。 （3）泥饼中粗砂粒含量过高会使泥饼的摩擦系数增大， 容易造成压差卡钻。 （4）增加对钻头和钻具的磨损，缩短使用寿命。
三、含砂量控制方法 充分利用震动筛和除砂器பைடு நூலகம்固控设备。
钻井液工艺原理电子教案
钻井液固含及其控制
本章要点：
掌握钻井液固相控制的重要性、基本原理与工艺。
第一节 钻井液含砂量及其测定
一、钻井液含砂量 钻井液含砂量是指钻井液中不能通过200目筛网，即粒
径大于74μm的砂粒占钻井液总体积的百分数。 二、钻井要求：
钻井液含砂量越小越好，一般要求控制在0.5%以下。
四、钻井液固相含量测定
1、测定仪器： 钻井液固相含量测定仪
2、测量原理 采用蒸馏的方法使钻井液固液分离，液相体积可由带刻
度的接收器直接读出，固相体积为钻井液体积和液相体积的 差值。
五、固相控制方法
（1）机械方法
固控应首先考虑机械方法。振动筛、除砂器、除泥器、 清洁器和离心机。
五、固相控制方法
原理：通过振动筛、除砂器、除泥器、清洁器和离心机等机 械设备，利用筛分和强制沉降的原理，将钻井液中的固相 按密颗粒大小不同而分离开，并根据需要决定取舍，以达 到控制固咀的。
四、含砂量测量 1、测量仪器
钻井液含砂量用一种专门设计的含砂量测定仪进行测定。 该仪器由一个带刻度的类似于离心试管的玻璃容器和一个 带漏斗的筛网筒组成，所用筛网为200目。
2、测量方法
（1）将一定体积的钻井液注入玻璃容器中，然后注入清水 至刻度线。
（2）用力振荡后将容器中的流体倒入筛网筒过筛．然后将 漏斗套在筛网筒上反转，漏斗嘴插入玻璃容器。
（3）将不能通过筛网的砂粒用清水冲入玻璃容器中，待砂 粒全部沉淀后读出体积刻度，由下式求出钻井液含砂量N：
N V砂粒 100% V钻井液
本节完
第二节 钻井液中膨润土含量
膨润土作为钻井液造浆材料，在提粘切、降滤失等 方面起着重要作用，但其用量又不易过大，因此，在钻 井液中必须保持适宜的膨润土含量。
五、固相控制方法
（3）化学絮凝法
化学絮凝法是在钻井液中加入适量的絮凝剂，使固相 细颗粒聚集成较大颗粒，然后用机械方法排除或在沉砂池 中沉除，这种方法是机械方法清除固相的补充，两者相 辅 相成。
五、固相控制方法
化学方法还可用于清除钻井液中过量的膨润土。由于膨 润土的最大粒径在 5 μm 左右，而离心机一般只能清除粒径 6 μm 以上的颗粒，因此用机械方法无法降低钻井液中膨润 土的含量。显然，在这种情况下，化学絮凝应安排在钻井 液通过所有固控设备之后进行。
膨润土含量测定原理：使用亚甲基蓝法测出钻井液的阳 离子交换容量(CEC)，然后通过计算确定钻井液中膨润 土的含量。
1、试验步骤 （1）用不带针头的注射器量取1mL钻井液，放入适当
大小的锥形瓶中，加入10mL水稀释。为消除有机处理剂 的干扰，加入15mL3%的H2O2和0.5mL浓度为2.5M的 释H2S04，缓缓煮拂10min，然后用水稀释到50mL。
优点：操作简便、见效快。
缺点：在稀释的同时必须补充足够的处理剂，如果是 加重钻井液还需补充大 的加重材料，因而使钻 井液成本显著增加。此外还有一部分被废弃旧 浆的排放问题需要考虑。
五、固相控制方法
为了尽可能降低稀释费用, 有以下几个般原则应该遵循： （１）钻井液总体积不宜保留过大。 （２）部分旧浆的排放应在加水稀释前进行，不要边稀释
亚甲基蓝滴定终点的点滴试验
2、膨润土含量计算
fc 14.3 (CEC )m
式中：fc 钻井液中膨润土含量， g / L
(CEC)m 钻井液的阳离子交换容 量
本节完
第三节 钻井液固相含量
一、钻井液固相含量：钻井液中全部固相体积占钻井液总 体积的百分数。
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。因此，在钻井过程中必须对其进行 有效的控制。
二、钻井液中固相的类型
1、根据其性质不同分类 活性固相：容易发生水化作用的固相，如膨润土。 惰性固相：水化作用弱的固相，如钻屑和重晶石。
2、按用途分类 有用固相：配浆粘土、加重材料。 无用固相：钻屑。
3. 按固相粒度分类
根据美国石油学会( API)规定的标准，可将钻井液中的固 相按粒度大小分为三大类 ：
(1) 粘土（或称胶粒）：粒径 <2 μm (2) 泥: 粒径为2~74 μm (3) 砂（或称 API 砂）: 粒径 >74 μm
4. 按固相密度分类
（1）高密度固相
主要指密度为 4.2g/cm3 的重品石， 还有其它加 重材料。 （2）低密度固相 膨润土、 钻屑 、不溶性的处理剂 ，一般认为这部 分固相的平均密度为2.6g/cm3 。
优点：处理时间短、效果好、 而且本较低。
五、固相控制方法
五、固相控制方法
（2）稀释法
稀释法既可用清水或其它较稀的流体直接稀释循环系 统中的钻井液 。
如果用机械方法清除有害固相仍达不到要求，可用 稀释的方进一步降低固相含量，有时是在固控设备缺乏 或出现故障的情况下不得不采用这种方法。
五、固相控制方法
三、钻井液固相含量与钻井的关系
在钻井过程中，过高的固相含量往往对井下安全造成很大 的危害，其表现主要有以下几个方面：
1、使钻井液粘度、切力偏高，流动性和携岩效果变差。 2、使井壁上形成厚的泥饼，摩擦系敷大，容易造成起下 钻遇阻和粘附卡钻。 3、泥饼质量不好会使钻井液滤失量增大，造成井径缩小， 井壁剥落或坍塌。 4、对油气层损害加大，油井产能下降。
(2) 以每次0.5mL亚甲基蓝标准溶液（0.01M）加入到锥形 瓶中，然后旋摇30s，在固体悬浮的状态下，用搅拌棒取一滴 液体放在滤纸上，观察染色的钻井液固相周围有无兰色环出现， 若无兰色环出现，重复以上操作。一旦发现兰色环，摇荡锥形 瓶2min，再放1滴在滤纸上，如色圈仍不消失，即达到滴定终 点，如图1-5所示。此时，所消耗的亚甲基蓝标准溶液的毫升 数即为钻井液的阳离子交换容量(CEC)。
含砂量过大会对钻井过程造成以下危害：
（1）使钻井液密度增大，对提高钻速不利。 （2）形成的泥饼松软，滤失量大，不利于井壁稳定，影 响固井质量。 （3）泥饼中粗砂粒含量过高会使泥饼的摩擦系数增大， 容易造成压差卡钻。 （4）增加对钻头和钻具的磨损，缩短使用寿命。
三、含砂量控制方法 充分利用震动筛和除砂器பைடு நூலகம்固控设备。
钻井液工艺原理电子教案
钻井液固含及其控制
本章要点：
掌握钻井液固相控制的重要性、基本原理与工艺。
第一节 钻井液含砂量及其测定
一、钻井液含砂量 钻井液含砂量是指钻井液中不能通过200目筛网，即粒
径大于74μm的砂粒占钻井液总体积的百分数。 二、钻井要求：
钻井液含砂量越小越好，一般要求控制在0.5%以下。
四、钻井液固相含量测定
1、测定仪器： 钻井液固相含量测定仪
2、测量原理 采用蒸馏的方法使钻井液固液分离，液相体积可由带刻
度的接收器直接读出，固相体积为钻井液体积和液相体积的 差值。
五、固相控制方法
（1）机械方法
固控应首先考虑机械方法。振动筛、除砂器、除泥器、 清洁器和离心机。
五、固相控制方法
原理：通过振动筛、除砂器、除泥器、清洁器和离心机等机 械设备，利用筛分和强制沉降的原理，将钻井液中的固相 按密颗粒大小不同而分离开，并根据需要决定取舍，以达 到控制固咀的。
四、含砂量测量 1、测量仪器
钻井液含砂量用一种专门设计的含砂量测定仪进行测定。 该仪器由一个带刻度的类似于离心试管的玻璃容器和一个 带漏斗的筛网筒组成，所用筛网为200目。
2、测量方法
（1）将一定体积的钻井液注入玻璃容器中，然后注入清水 至刻度线。
（2）用力振荡后将容器中的流体倒入筛网筒过筛．然后将 漏斗套在筛网筒上反转，漏斗嘴插入玻璃容器。
（3）将不能通过筛网的砂粒用清水冲入玻璃容器中，待砂 粒全部沉淀后读出体积刻度，由下式求出钻井液含砂量N：
N V砂粒 100% V钻井液
本节完
第二节 钻井液中膨润土含量
膨润土作为钻井液造浆材料，在提粘切、降滤失等 方面起着重要作用，但其用量又不易过大，因此，在钻 井液中必须保持适宜的膨润土含量。