钻井液性能评价测试doc

1、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41、漏斗粘度的测定42、旋转粘度计测泥浆流变性能53、泥浆中压失水量及滤饼厚度的测定64、实验数据记录与分析75、泥浆高温高压滤失量及滤饼厚度的测定72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113.1 EP-B型极压润滑仪113.1.1、工作原理113.1.2、操作步骤123.1.3、注意事项143.2 Fann212型极压润滑仪143、钻井液抑制性及

2、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171、岩心回收率实验172、页岩膨胀率实验181 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

3、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。（二）药品膨润土粉、碳酸钠（Na2CO3）四、实验方法及步骤（一）泥浆比重的测定1、仪器：1002型泥浆比重秤(液体密度计)2、测定步骤校正比重秤：先在泥浆杯中装满清水，盖好杯盖，将盖上及周围溢出的清水擦干后，再将比重秤横梁置于支架上，移动游码至比重为1.00的刻度处。如水平泡位于中间，则仪器是准确的；否则应调整调重管内的铅屑，使水平泡处于正中位置。泥浆比重

4、的测定：将校准好的比重秤擦干，把待测泥浆注入泥浆杯中，加盖并将溢出的泥浆擦干，然后将其置于支架上。移动游码，使水平泡处于中间位置，此时读出横梁上的刻度值（精确到0.01）便是所测泥浆的比重（单位g/cm3）。测定结束后，将泥浆杯中的泥浆倒出，洗净，擦干放置，不应把横梁长期置于支架上。（二）泥浆粘度、切力的测定1、漏斗粘度的测定（1）仪器：马氏漏斗（2）测定步骤将漏斗垂直，用左手握紧漏斗，并用手指堵住漏斗下部的流出口，将新取的钻井液样品经筛网注入干净并直立的漏斗中，直到钻井液样品液面达到筛网底部为止。（倒入漏斗中的钻井液必须要有1500ml，否则会影响漏斗粘度）移开手指并同时启动秒表，测量钻井液

5、流至量杯中的946毫升（一夸脱）刻度线所需要的时间。以秒为单位记录马氏漏斗粘度。（3）仪器校正由于漏斗粘度是泥浆相对水的粘度，在使用前应对粘度进行校正。校正的方法是用漏斗粘度计测量清水的粘度。清水标准的漏斗粘度为26s。误差在±1秒内，泥浆的实际粘度应根据下列公式校正：如果误差超过±1秒，该漏斗粘度计应停止使用。2、旋转粘度计测泥浆流变性能（1）仪器：ZNND6六速旋转粘度计（2）工作原理 电机经传动装置带动外筒恒速旋转，借助于被测液体的粘滞性作用于内筒一定的矩，带动与扭力弹簧相连的内筒旋转一个角度。该转角的大小与液体的粘性成正比。于是，液体粘度的测量转换为内筒转角的测量。

6、（3）测定步骤将刚搅拌好的泥浆倒入样品杯刻度线处（350毫升）立即放置在托盘上，上升托盘使液面至外筒刻度线外，拧紧手轮，固定托盘。迅速从高速到低速进行测量，待刻度盘读数稳定后分别记录、的读数。上述测定完成后，用600转/分的转速将杯中泥浆搅拌10秒，静置10秒后，开始用3转/分测量，读出刻度盘的最大值。重新搅拌后，静置10分钟，同样以3转/分测量，小心的读出刻度盘的最大值。计算流变参数：表观粘度： (mPa.s)塑性粘度: (mPa.s)动切力: (Pa)流性指数: n= 3.322稠度系数： （Pa.sn）静切力（初切）： =0.511× （Pa） 静切力（终切）： =0.511&

7、#215; （Pa）3、泥浆中压失水量及滤饼厚度的测定（1）仪器：SD型多联中压滤失仪 （2）原理：泥浆失水量的测定是按美国石油学会标准（API）进行的，即在0.69MPa的气体压力下，记录30分钟时的失水量。（3）测定步骤a) 用左手拿住泥浆杯，用食指堵住泥浆杯的气接头小孔，倒入被测泥浆，高度以低于密封圈23毫米为最好，放好密封圈，铺平一张滤纸，拧紧泥浆杯盖，然后将泥浆杯连接在三通接头上，将20ml量筒放在泥浆杯下面，对准出液孔。b) 打开气源，使压力表指示保持在0.69MPa,打开氮气源，开始计时。c) 当测量时间在7.5分钟时，如果失水量小于8毫升，可继续测量至30分钟，如果失水量大于8

8、毫升，则用7.5分钟的失水量乘以2作为泥浆30分钟的失水量。大多说情况下，都测定7.5min后钻井液的滤失量，其结果乘2。d) 当测量时间到时，随意取下量筒，关闭气源，放出余气。待泥浆杯中的空气放尽后，取下泥浆杯并倒转后拧开杯盖，取出滤纸，洗掉泥饼上的浮层，用不锈钢尺测量其厚度，并观察泥饼的特征，记录结果。4、实验数据记录与分析（1）设计表格，记录原始数据 常温性能测定结果配方密度g/cm3漏斗粘度旋转粘度计读值AVmPa.sPVmPa.s YPPa FLAPImL泥饼mmR600R300R200R100R6R31#2#（2）绘制所测泥浆的流变曲线（3）描述泥饼的特征（4）讨论钻井液性能与钻井

9、作业的关系，分析各种性能对实现安全快速钻进所起的作用及影响，怎样调控钻井液性能？当钻井液常温性能测定完之后，我们需要测定钻井液的高温高压性能。这时我们需要把浆液根据所要测定的温度及时间，放进XGRL-4A型高温滚子加热炉进行滚动。滚动过后测其六速及高温高压滤失。5、泥浆高温高压滤失量及滤饼厚度的测定（1）仪器：GGS71-B型高温高压滤失仪高温高压滤失仪是一种摸拟深井（高温高压）下钻井液和水泥浆的滤失量，并同时可制取在高温高压状态下，滤失后形成的滤饼。是按照美国石油协会（API）规范制造,具有精度高，重复误差小，操作简单，测试数据准确等特点。广泛使用于各油田、科研院所、实验室等部门。（2）仪器

10、结构a、主体：由底座、立柱、加热系统等组成，是仪器的主体组件。b、三通组件：用来连接输气管和连通阀杆。可放掉管汇系统内余气。c、浆杯：容量为500ml，耐腐蚀的不锈钢容器。d、回压接收器组件：是用来接收滤液，调节接收器内压力用。上下浆杯结构图上下杯盖的区别：下杯盖是带有密封圈和滤网，而上杯盖则是没有滤网的。下杯盖示意图：装入浆液后浆杯示意图：使用结构图（3）仪器的操作a、预热。将加热套和相应电压电源接通，将温度计插入温度计孔。将加温套加热至比选定的测量温度高10ºF（6），在整个测试过程中用恒温器保持温度恒定。b、装入样品前，先检查两连通阀杆是否通畅，“O”型圈是否受损c、先将上杯盖

11、放入浆杯，六个螺丝对角上紧，将阀杆上紧。否则，倒入钻井液后会漏液。d、将样品搅拌10min装入浆杯，注意样品液面不要超过离杯上端1.5in(3.81mm)处，不能超过刻度线。放上“O”型圈及滤纸，上好下杯盖及连通阀杆。然后将浆杯倒立，放入高温高压滤失仪加热套内，用扳手将浆杯转一圈，固定好，将温度计插入温度计孔中。e、将加压管汇与上、下两连通阀杆连接，并将其销住。在气阀关闭状态下将上、下管汇施加0.7MPa的压力,将回压接受器通气排水。然后逆时针旋转90打开上端连通阀杆，通入气压，大概10s后关闭上端气阀，并加温至选定的温度。样品在杯中加热的时间不应超过1h。f、当温度达到设定的温度时，将上端气

12、压加至4.2MPa，打开上、下端连通阀杆，计时开始测量30min的滤失量。在30 min的整个测量过程中，保持预先设定的温度（±3），收集滤液。在测量过程中使下端压力保持在0.7MPa的压力，若下端回压超过0.7MPa，泄放回压接收器中的一些滤液，以放掉一些回压。记下测量温度和压力下的滤液体积的毫升数。g、在测量结束后，先关电源，再关闭总氮气阀，然后关闭上下两连通阀杆，放掉管线和压力调节器中的气压，拔掉“T”型销。h、以毫米或1/32in为记录单位，量测泥饼厚度，并描述泥饼质量。注意：拆卸浆杯时，液杯中将仍有4.2MPa的气压。要使液杯保持在垂直状态，直至冷却至室温。所以拆卸前一定先

13、将上杯盖的压力卸掉，然后再拧开螺丝。（4）故障原因及维修故障原因维修方法回压接收器溢出泥浆滤网受损滤纸破碎更换滤网更换滤纸杯盖漏浆杯盖安装不当杯内“”型圈老化或破损重新安装杯盖更换“”型圈升温太慢加热棒有烧坏现象更换加热棒如何鉴别连通阀杆的好坏1.设计表格记录原始数据热滚后性能测定结果配方旋转粘度计读值AVmPa.sPVmPa.s YPPa FLHTHPmL泥饼mmR600R300R200R100R6R31#2#2.描述滤饼泥饼的特征2钻井液的润滑性一、实验目的通过实验掌握：1）测试钻井液润滑性的测试方法及原理；2）理解钻井液润滑特性对安全快速钻进的影响作用及润滑剂所起的作用原理。二、实验内容

14、测试泥浆的润滑系数三、实验仪器及测试原理3.1 EP-B型极压润滑仪 图一 仪器结构图1、托板 2、测试杯 3、摩擦块托架 4、主轴 5、皮带护罩 6、电机开关 7、调速旋钮8、调零旋钮 9、扭矩扳手 10、主机体 11、加压手把 12、数显转速表 13、数显摩阻系数表3.1.1、工作原理 当一个物体在另一个物体的表面做平行滑动时，就会产生一个摩擦力，其大小与作用在摩擦面上的作用力成正比。 即： 式中：F摩擦力摩阻系数P摩擦面上的垂直作用力摩阻系数，不但与接触物体的质料及表面状况有关，而且与相对运动速度的大小有关。为了减小摩阻系数，可以在两个接触面之间涂复一层“液膜”，即“润滑膜”。摩阻系数的

15、降低幅度，决定于这层液膜的质量，而润滑剂就是改善液膜质量的化学剂。在一定的压力下，润滑膜可能破裂，使两表面直接接触，因而摩擦力猛增。这个刚好使润滑膜破裂的最小压力，就称为“膜强度”。膜强度是表征润滑剂质量的重要参数。3.1.2、操作步骤（1）校正仪器每一次使用仪器时，必须先校正，如果读数达到要求时，即可正常测试。（达不到要求时必须进行磨合工作即标准化）。a、将摩擦块、摩擦环及仪器上所有接触样品的部位用洗涤剂或肥皂清洗并用蒸馏水彻底洗净擦干，不得有油污，正确安装摩擦块（见图二）月牙面朝向主轴方向，否则会损坏摩擦块。摩擦块和摩擦环先不要接触（即扭力扳手不加压力）。b、开动仪器，使其在300转/分下

16、运转15分钟，然后调节转速为60转/分的转速空转5分钟，转速偏差±5转/分。待转速稳定后（可以不停机），把扭矩扳手卡在机器上，调整扭力扳手为零。c、将蒸馏水注满样品杯，并使块和环浸没其中，迅速加压至150英寸磅，观察转速，若高于或低于60转/分，调整至60转/分，然后释放扭矩，调整摩阻系数为零。d、在标准转速下，迅速调节扭力扳手的表盘读值为16.95N·m（150ln.lb），让仪器运转5分钟。摩阻系数表读值应在3336，转速60 转/分这个范围内，记录仪表读数。若所测读数不在此范围内，可以继续在水中研磨。若仍达不到要求，可以在实验块与实验环接触表面上加凡尔砂研磨，直到二者

17、的表面完全接触，表面磨光，然后用去离子水清洗干净。再测水的润滑系数使摩阻系数表的读数在3336之间。（2）仪器操作1.将摩擦块、摩擦环及仪器上所有接触样品的部位用洗涤剂或肥皂清洗并用蒸馏水彻底洗净擦干，不得有油污，按（图二）正确安装摩擦块。 图二 摩擦块安装图2.将摩擦环（14）和锁紧螺母（15）安装在主轴（4）上，由制动轴（16）固定主轴（4），用扳手宁紧锁紧螺母（15）（图三）。4、主轴 14、摩擦环 15、锁紧螺母 16、制动轴 图三 摩擦环安装图3.将扭矩扳手（9）置于扭矩孔内，使扭矩扳手手柄置于加压器上（11），但摩擦块和摩擦环先不要接触（即扭力扳手不加压力）。4.开启仪器，使其在3

18、00转/分下运转15分钟，然后调节转速为（605）转/分。5.待转速稳定后（可以不停机），调整扭力扳手示数为零，摩阻系数显示也为零。6.待测样品注满样品杯(2)置于托板上，升起托板(1)并固定，使摩擦块和摩擦环完全浸没待测样品中。7.再次检查转速表调好的状态，摩阻系数表是否处于零位。然后迅速旋转加压手把（11）调节扭矩扳手值为16.95N.m（150ln.lb），用秒表记录时间。8.仪器转5分钟时，读出摩阻系数表显示值，并记录样品的摩阻系数。（1）转速为60转/分，加100磅的压力。即 （磅）（2）（3）（4）扭矩减少百分比（润滑系数降低率）是加入润滑添加剂和未经处理的原液体样品的读数之比，计

19、算公式如下：9.松开加压手把（11）, 摩擦块和摩擦环完全脱离。关闭电源，取出样品杯，将调速旋扭旋转到停止位置。10.清洗擦干摩擦块、摩擦环和摩擦块托架，存放在无腐蚀气体，干燥环境内。3.1.3、注意事项 （1) 进行测试工作时手、衣服和其他物品一定要远离旋转部件。（2) 仪器测试前先用水校正所得仪器的数据后,不要用手触摸摩擦环和摩擦块工作表面。（3) 摩擦块、摩擦环两者是配套的，不能轻易更换其中一者。如更换其中一件应进行摩擦块和摩擦环的标准化和仪器校正。（4) 仪器应保持清洁干燥不能受潮，要定期检查。维修时不得用金属铁器敲打。严禁将腐蚀性化学药品与本机同存放3.2 Fann212型极压润滑仪

20、（1）校正仪器： 测试环及测试块标准化校验如果测试环和测试块的金相结构相同，在水中，测试环以60转/分旋转，测试块以150英寸磅（16.95Nm）的压力作用在测试环上，此时得出的摩擦系数为34。然而测试环和测试块的金相结构并不完全相同，需要一个修正34的修正系数。1用清洗剂清洗润滑性测试环和润滑性测试块，再用去离子水清洗。在开始实验前必须清洗不锈钢样品杯、轴套的外露部分、测试环锁紧螺母、测试块托架和主轴的下部。在清洗过程中请不要损伤测试环表面。注意：外界污染会引起不正确的测试结果，因此请勿接触测试环圆柱面。2把润滑性测试环安装到主轴上，按下仪器后面的主轴止动销用扳手拧紧测试环锁紧螺母。安装过程

21、中确保测试环的锥形面和主轴的锥形面配合精准。3把润滑性测试块放到测试块托架上，月牙面朝着主轴方向。4将转换开关拨到RPM（转速）位置，打开电源开关，让机器空转运行大约15分钟。5逆时针旋转速度控制钮，扭矩/转速表的指针指向60转/分。6将转换开关拨到TORQUE（扭矩）位置，旋转torque/zero（扭矩/调零）钮，进行扭矩调零。然后关闭仪器。7向不锈钢样品杯中注入蒸馏水，然后将不锈钢样品杯放在样品杯托盘上，抬升托盘直至测试环完全没入蒸馏水中，拧紧碟形锁紧螺栓。8逆时针摇扭矩调节手柄，把扭矩扳手放入扭矩扳手卡的凹槽中。9开机运行大约5分钟，然后按照步骤5和步骤6再次校准转速和扭矩。10将转换

22、开关拨到TORQUE（扭矩）位置，顺时针摇扭矩调节手柄，施加150英寸磅（16.95Nm）的力，在这个状态下让仪器运行45分钟。11在新仪器出厂时都给出了润滑性测试环和测试块校准表，表内的值都是在水中测得的。比较力矩读数，平均应在28到48之间的范围，而且稳定在内。如果测试环和测试块工作面平滑且读数稳定，可以进行C-“样品的润滑性测试”和D-“样品的润滑性计算”，否则，测试环和测试块必须按B-“研磨测试环和测试块”的程序校验。（2）润滑性测试步骤1搅拌液体10分钟，确认仪器的实验部位是否清洁，将样品杯装入测试液体，把样品杯放在样品杯托盘上，升起样品杯直至测试环和测试块完全浸没在测试液体中。2确

23、认扭矩扳手上的表盘在未加载时指针指向零。如果进行标准测试，设置转速为60转/分。3施加150英寸磅（16.95Nm）的载荷，让仪器运行35分钟。435分钟之后，记录扭矩扳手表盘上的读数，松开扭矩扳手。5加入有望改善润滑性的添加剂，重复步骤1-4。6关闭电源，放下样品杯托盘，松开力矩扳手，取下测试块。7测试完毕后，用清水彻底清洗测试块，用清洗剂清洗测试环和测试块，再用去离子水清洗所有被实验液体浸泡的部件。（3）润滑性计算1 转速为60转/分，加100磅的压力。即 （磅）234扭矩减少百分比是加入润滑添加剂和未经处理的原液体样品的读数之比，计算公式如下：思考题 分析钻井液的润滑性对钻井作业的影响，

24、以及如何提高钻井液的润滑特性。3、钻井液抑制性及抑制剂评价实验一、实验目的熟练掌握测试评价泥浆抑制性的实验方法及原理，理解泥浆抑制性在安全钻井中所起的作用及原理及抑制剂的作用原理。二、实验内容1、岩心回收率实验2、页岩膨胀率实验三、实验仪器及材料 （1）实验仪器1、泥浆磙子炉，老化罐2、40目分样筛，及40目以上分样筛3.、真空恒温干燥箱4.、天平、秒表（2）试验材料1、岩心2、待测钻井液3、待测抑制剂四、实验操作步骤1、岩心回收率实验a、量取50.0g（准确至0.1g）小于6目，大于10目的岩心样品，放入（105±3）的恒温干燥箱中烘干至恒重，降至室温。装入盛有350ml待测泥浆的

25、泥浆品脱罐中，加盖旋紧。b、将装好试样的泥浆老化罐罐放入所需温度的泥浆磙子炉中，滚动16h，开始滚动10min后，应检查老化罐是否漏浆，若发现漏浆，应取出盖拧紧或更换垫圈。c、恒温滚动16h后，取出泥浆老化罐，冷却至室温，将罐内的液体和岩样全部倾倒在40目分样筛上，在盛有自来水的水槽中湿式筛洗1min。d、将40目筛余岩屑质量放入（105±3）的恒温干燥箱中烘干4h。取出冷却，并在空气中静放24h，然后称量（准确至0.1g）。e、结果计算按下式计算16h回收率：R40=（m/50）×100%式中：R4040目岩心回收率；m40目筛余的岩屑，g。2、页岩膨胀率实验（1）实验仪

26、器：HTP-2A型高温高压页岩膨胀仪高温高压智能页岩膨胀仪能在较好模拟井下温度和压差条件下，测试页岩的水化膨胀特性。为石油钻井壁稳定性研究、评价和优选防塌钻井液配方提供了一种先进的测试手段。HTP-2A型页岩膨胀仪利用计算机采集数据，提高了数据精度，性能更加稳定，测量范围增大，无漂移，即可用于高温、高压, 也可用于常温、常压。用于采油防膨胀剂评价、地质和土壤学等领域，该仪器设计合理、自动化程度高、性能稳定。（2）仪器结构及工作原理（一）结构仪器组成部分：加热主体、主测试杯、高压减压装置、计算机、软件、打印机、主测试杯座。注液阀液杯盖液杯连通阀杆三通阀传感器室辅助手柄连通阀杆托垫岩芯套岩芯杯三通

27、阀密封圈（二）工作原理将压制好的岩芯装入主测试杯内（试样厚度由计算机直接显示），经加热主体将主测试杯加热至所需温度，通过气压驱动将试液压入主测试杯内并输入所需压力，运行测试软件，此时，被测试样产生膨胀，其膨胀量数据被计算机系统采集并绘制出膨胀曲线。(3）仪器的操作（一）试验条件a、10克经105烘干的页岩样粉；b、小型手动压力机；c、电子天平；d、1英寸滤纸；（二）操作步骤1、将托垫放入岩芯套内，然后放入一张1英寸滤纸。2、将烘干的被测样土10g置入岩芯套内轻拍使其平整，再取一张1英寸滤纸放在样土上面，将岩芯压棒轻轻旋入岩芯套内用手轻压至实，然后置入压力机上用14MPa（2000PSi）压置5分钟以上取下。3、