中国石油大学—无机电解质对钻井液的污染及调整
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。
钻井液静滤失量及瞬时滤失量测定实验
中国石油大学（钻进液工艺原理）实验报告实验日期： x 成绩：班级： x 学号： x姓名： x 教师：x同组者： x实验二钻井液静滤失量及瞬时滤失量测定实验一.实验目的1.掌握常用API钻井液仪器的使用和校正方法。
2.掌握钻井液静滤失量及瞬时滤失量测定实验。
3.了解钻井液降滤失剂对钻井液滤失量的影响。
二.实验原理在滤失介质两端施加一定的压力差，在压力差的作用下，钻井液通过滤失介质发生滤失。
三.实验仪器1.ZNS型失水测定仪一台2.漏斗粘度计一个3.密度计一个4.秒表一只5.500ml、1000ml钻井液杯各一个6.PH试纸一盒7.20ml量筒2个，待测钻井液1000ml8.GJ—I高搅机一台四.仪器使用要点1.ZNB型钻井液密度计将搅拌均匀的钻井液注入杯中齐杯口为止，轻轻将盖旋转盖紧，擦去外溢钻井液，然后将杠杆主刀口置于底座的刀垫上，移动游码，是水平泡与中间两根红线相切，游码左侧边线所对刻度，即为该钻井液的密度（ρ/cm3）.校正方法：测量清水比重应为1.00，否则，须增减枰杆末端调节器中的铅粒。
注意：(1)每测完样品都要把刀口住置于刀架上，保护好刀刃。
(2)每测完样品都要洗净干钻井液杯。
2、ZNN型漏斗粘度计用清水刷净漏斗，用手指堵住漏斗管口，把充分搅拌的钻井液经筛网倒入漏斗，直至液面到达筛网底部（700ml），放开手指，记录流满量杯（500ml）所需的时间，即为钻井液的粘度（秒）。
校正方法：20℃左右时，清水粘度为15±0.5秒。
注意：(1)保护管嘴，不得用铁丝等硬物穿通。
(2)测量时，漏斗应垂直放好。
3.打气筒失水仪(1)松开减压阀，关死放空阀，打气使气筒压力答达10MPa 左右，然后顺时针转减压阀，直到压力表读数为0.7MPa。
(2)用食指堵住钻井液杯气接头小孔，倒入适量的钻井液，使液面与钻井液杯内槽相齐，放好密封圈（擦干），铺一张干滤纸，拧紧钻井液杯盖。
然后装入三通接头，并卡好挂架及量筒。
钻井液受碳酸根／碳酸氢根污染的探讨
钻井液受碳酸根／碳酸氢根污染的探讨钻井液受碳酸根/碳酸氢根污染的探讨钻井液是一种用于钻井过程中的液体，其主要作用是冷却钻头并减少钻孔的阻力。
碳酸根/碳酸氢根是常见的钻井液污染物，这些化学物质会对钻井液的性质和效果产生不利影响。
本文将对钻井液受碳酸根/碳酸氢根污染的影响进行探讨。
碳酸根/碳酸氢根对钻井液的影响主要包括以下几个方面：1. 酸化作用：碳酸根/碳酸氢根在含水环境中会分解产生二氧化碳，从而使pH值降低，造成钻井液的酸化。
这会导致钻井液的腐蚀性增强，可能会对设备和井壁造成损伤。
2. 段落性：碳酸根/碳酸氢根与钙离子结合形成碳酸钙沉淀，这会造成钻井液的段落性。
段落性会影响液相的流动性和稠度，从而导致钻井液在使用过程中流动性变差，造成钻井效果的降低。
3. 皂化作用：碳酸根/碳酸氢根与钻井液中的皂基反应产生皂化物，这会使得钻井液的粘度增加，从而影响钻井液的性能。
4. 降低盐度：碳酸根/碳酸氢根会降低钻井液的盐度。
钻井液的盐度与密度密切相关，降低盐度会导致钻井液的密度变低，导致加剧钻头经验的卡钻和井壁塌陷等问题。
为了解决以上问题，可以采取以下措施：1. 选择合适的钻井液：应根据具体的钻井环境和需要，选择不同类型的钻井液。
选择防止酸化、段落和皂化的钻井液配方，以及适当的添加剂可以使钻井液更加适合特定的环境和需要。
2. 定期检测钻井液：应定期对钻井液进行检测，及时发现污染物，并采取措施进行处理。
碳酸根/碳酸氢根污染应采取相应的中和措施，以确保钻井液的稳定性和性能。
3. 采取措施防止酸化和段落：可以采用添加碱性物质和悬浮剂的方法来防止钻井液的酸化和段落。
例如，可添加氢氧化钠、碳酸钠和亲水性胶体等。
4. 环保用液处理：当钻井液污染处理不当时，对环境带来的污染也不容忽视。
因此，应与氧化剂和还原剂分离污染物并对其适当处理，以确保环境保护。
总结碳酸根/碳酸氢根是钻井液中的常见污染物。
通过选择合适的钻井液，定期检测钻井液，采取措施防止酸化和段落以及环保用液处理，可以有效解决碳酸根/碳酸氢根污染问题，从而保证钻井液的性能和使用效果。
钻井液常见污染问题分析及处理措施
钻井液常见污染问题分析及处理措施
钻井液是在钻井作业中使用的重要化学产品，常见的污染问题有：
1. 钻井液中的重金属污染：钻井液中添加的一些化学品中含有重金属元素，如铜、铋、镉、铅等，容易被土壤和水体吸收，对人体和环境造成潜在影响。
2. 钻井液中的石油污染：钻井液中含有石油成分，可能会因为不当操作造成泄漏和
散发到环境中，对环境造成污染，可能影响附近居民的健康。
3. 钻井液中的有机气体污染：钻井作业中可能产生一些有机气体，如硫化氢、甲烷、苯等，这些气体有毒性，对作业人员和环境都会造成影响。
针对这些污染问题，可以采取以下处理措施：
1. 选择合适的钻井液：选择无重金属成分的钻井液，或者是低含石油成分的钻井液，减少污染风险。
2. 进行污染物的回收处理：将环境中散发的石油和有机气体及时处理，防止污染物
进一步扩散。
3. 环保技术的应用：利用环保技术进行钻井液处理，如膜分离技术、吸附技术等，
将污染物去除或降低其浓度。
4. 防范设计：在钻井过程中，采取相应的防范措施，如控制泥浆流量和压力，保持
井内稳定，减少泄漏的可能性。
总之，钻井液污染问题应引起重视，钻井作业应遵循国家环保法规，采取相应的环保
措施和技术，保障环境安全，减少对人类健康和生态环境的损害。
钻井液的受侵及处理
腐蚀电池产生的氢聚集在阴极，一部分吸收
电子变成分子状态，以气体逸出。但是有一部分
氢原子可能渗入到钢的内部。进入钢材内部的氢
原子遇到非金属杂质、微裂纹、空隙、晶格错断
或其他缺陷时，就集合氢分子，，体积比氢原子
膨胀20倍，氢浓度达到临界浓度时，钢材内压力
升高达几十兆帕，于是钢材内部的微裂缝增多并
扩展，使钢材强度下降，钢材变脆而发生断裂，
（2）加入海绵铁 即磁铁粉Fe3O4，表 面积很大，每克的表面积大于10m2，与硫 反应生成，反应式随PH值变化。
PH值>7 : Fe3O4+4 H2S→3Fe S↓+4 H2O+ S↓
S+ Fe S→Fe S2↓
PH值<7 : Fe3O4+6 H2S→3Fe S2↓+4 H2O+2 H2↓
内。
CO2污染的现象
钻井液中气泡增多；
钻井液pH值下降，加烧碱提高PH值时， 速度慢，加量大。
钻井液粘度、切力上升，流动性能变 差。
CO2污染的处理方法：
若pH值适中加CaSO4，加量为
0.00285mg/L；
若pH值过低加Ca(OH)2，加量为
0.00123mg/L。
使用有内涂层的钻具，防止钻具的腐 蚀。
2、电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质 溶液接触时，会发生原电池反应，比较活 泼的金属失电子被氧化而引起的腐蚀。
腐蚀机理为：
管材中的铁作为阳极被腐蚀，阳极放 出氢气，其化学反应式如下：
Fe+ H2CO3→Fe CO3+ H2↑ 阴极反应：
2H+ + 2e- → H2
中国石油大学—无机电解质对钻井液的污染及调整
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:无机电解质对钻井液的污染及调整一、实验目的1、认识并掌握NaCl对钻井液污染后性能的变化规律。
2、了解NaCl对钻井液污染后性能的调整方法。
二、实验原理1、钻井液盐侵后，压缩粘土的扩散双电层，其电位降低，水化膜变薄，粘土颗粒间形成网架结构，导致钻井液粘度、切力上升，失水增大。
当盐侵到一定程度后，粘土颗粒面-面联结，粘土分散度明显降低，使粘度、切力转而下降，失水继续增大，见图1。
图1 钻井液性能随氯化钠加量的变化曲线2、盐侵钻井液加入适量处理剂后，一是拆散较强的粘土网架结构，使钻井液处于适度絮凝状态，二是保护粘土颗粒使它保持适度尺寸，不至于结合变的过大，从而使钻井液滤失性能得到改善。
三、仪器与药品高速搅拌机一台；六速旋转粘度计一台；打气筒失水仪一台；电子天平一台；秒表一只；吸管一支；牛角勺两把；量筒两支；pH试纸、泥浆500ml、NaCl、降失水剂、降粘剂等。
四、实验步骤1、取泥浆450ml高搅5分钟后，测其六速粘度、滤失量、泥饼厚度和pH值。
2、向步骤1完成后的泥浆中加入一定量的NaCl，高速搅拌15分钟后测六速粘度、滤失量、泥饼厚度和pH值。
3、根据步骤2完成后的泥浆性能，加入适量的降粘剂和降失水剂，高速搅拌30分钟后测六速粘度、滤失量、泥饼厚度和pH值，使其性能得到恢复五、数据处理1、将所得数据及计算结果整理列表。
表1 数据记录表1表2 污染实验数据班级汇总表表3 计算结果整理列表计算举例，以加量1.0%NaCl时的数据为例计算：表观粘度A V=0.5×φ600=0.5×16=8.0mPa·s动切力YP=0.511×(2×φ300-φ600)=0.511×(2×12-16)=4.088Pa 失水量等于实验中的滤失量。
2、绘出钻井液粘度、动切力以及失水量随NaCl加量的变化曲线，并简要解释。
钻井液常见污染问题分析及处理措施
钻井液常见污染问题分析及处理措施钻井液是在钻井过程中使用的一种特殊液体，它具有降低钻井涡流、稳定钻井井壁、清洁井壁、将钻屑带出井面、平衡井内压力等功能，是钻井工程中不可或缺的重要物质。
在使用过程中，钻井液往往会受到各种污染物的影响，产生污染问题，严重影响钻井作业的进展和安全。
对钻井液常见污染问题进行分析，并提出相应的处理措施，对于保障钻井作业的顺利进行具有重要意义。
一、钻井液常见污染问题分析1. 钻井液中的钻井泥浆钻井泥浆是最常见的污染问题之一，它主要来源于地层开采过程中的岩屑、泥浆和粉尘等杂质。
这些杂质进入到钻井液中后，会使得钻井液的性能受到影响，导致其无法正常使用，甚至对井下设备造成损坏。
钻井作业中，地层中的油污往往会随着岩屑一起进入到钻井液中，造成油污污染。
这种污染会使得钻井液的性能大大降低，因为油污会使得泡沫稳定性变差，粘性增大，密度增加等，从而影响到钻井液的使用。
在一些地下水层或咸水层开采过程中，可能会受到盐分的影响。
盐分会通过各种方式进入到钻井液中，造成盐污染。
盐污染会使得钻井液的密度增加，粘度增加，从而影响到其使用性能。
钻井液中的钻井泥浆污染问题可以通过物理方法进行处理，即采用过滤器、离心机等设备对钻井液进行过滤，将其中的固体颗粒去除，以恢复钻井液的使用性能。
也可以采用化学方法对钻井泥浆进行清洁和去除，通过添加分散剂、去泥剂等化学剂来实现。
钻井液中的盐污染一般可以采用离子交换法进行处理。
即通过添加离子交换剂，使得盐分离子和其他离子发生交换反应，并最终将盐分离出来，从而恢复钻井液的使用性能。
也可以采用膜分离法，即通过特殊的膜材料将盐分和其他物质分离。
钻井液在钻井作业中发生污染问题是不可避免的，但是通过合理的处理措施，可以有效地将这些污染问题解决，从而保障钻井作业的顺利进行。
我们也可以通过加强对钻井液的监测和管理，并在钻井液使用过程中加强对污染源的控制，来减少污染问题的发生，从而更好地保护环境和人类健康。
钻井液常见污染问题分析及处理措施
钻井液常见污染问题分析及处理措施【摘要】钻井液是钻井作业中至关重要的液体，但在使用过程中常常遭受各种污染。
本文从钻井液污染的来源、分类及影响、处理技术、预防措施和实践案例等方面进行了深入探讨。
钻井液的污染来源主要包括地层气体、地层水、钻井环境等，不同来源的污染对钻井液具有不同的危害。
钻井液的污染分类包括物理性污染、化学性污染和微生物性污染，这些污染会影响钻井作业的效率和安全性。
钻井液污染的处理技术有物理方法、化学方法和生物方法等，每种方法都有其独特的优缺点。
钻井液污染的预防措施主要包括选用合适的钻井液、严格的操作规程等。
最后通过实践案例，展示了钻井液污染处理的具体操作过程和效果。
加强钻井液污染管理是十分重要的，需要不断改进技术和加强监管。
【关键词】钻井液、污染问题、来源、分类、影响、处理技术、预防措施、实践案例、重要性、管理建议。
1. 引言1.1 钻井液常见污染问题分析及处理措施钻井液是钻井作业中必不可少的液体，它承担着冷却钻头、减小摩阻、防止井壁塌陷等重要功能。
在钻井过程中，钻井液很容易受到各种污染，导致钻井效果下降甚至出现事故。
钻井液常见的污染问题及处理措施显得尤为重要。
钻井液污染主要分为机械、化学、生物和放射性等四大类。
机械污染包括固体颗粒、砂石等颗粒物质的混入；化学污染主要是指有机物、无机盐类等化学物质的混入；生物污染主要是指细菌、藻类等微生物的生长和繁殖；放射性污染则是指含有放射性物质的混入。
钻井液污染会对钻井作业产生严重影响，如导致井眼不稳定、固井失效、设备损坏等后果。
为了解决钻井液污染问题，可以采用物理、化学、生物等多种处理技术，如过滤、沉淀、离子交换、生物降解等方法。
在实际钻井作业中，预防钻井液污染显得尤为重要。
可以通过加强设备维护、严格操作规程、定期检测等手段进行预防。
积极进行钻井液污染处理的实践案例也能为日后的钻井作业提供借鉴和经验。
钻井液常见污染问题分析及处理措施对于保障钻井作业的顺利进行具有重要意义，需要引起相关单位和个人的高度重视和关注。
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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:
无机电解质对钻井液的污染及调整
一、实验目的
1、认识并掌握NaCl对钻井液污染后性能的变化规律。
2、了解NaCl对钻井液污染后性能的调整方法。
二、实验原理
1、钻井液盐侵后，压缩粘土的扩散双电层，其电位降低，水化膜变薄，粘土颗粒间形成网架结构，导致钻井液粘度、切力上升，失水增大。
当盐侵到一定程度后，粘土颗粒面-面联结，粘土分散度明显降低，使粘度、切力转而下降，失水继续增大，见图1。
图1 钻井液性能随氯化钠加量的变化曲线
2、盐侵钻井液加入适量处理剂后，一是拆散较强的粘土网架结构，使钻井液处于适度絮凝状态，二是保护粘土颗粒使它保持适度尺寸，不至于结合变的过大，从而使钻井液滤失性能得到改善。
三、仪器与药品
高速搅拌机一台；六速旋转粘度计一台；打气筒失水仪一台；电子天平一台；秒表一只；吸管一支；牛角勺两把；量筒两支；pH试纸、泥浆500ml、NaCl、降失水剂、降粘剂等。
四、实验步骤
1、取泥浆450ml高搅5分钟后，测其六速粘度、滤失量、泥饼厚度和pH值。
2、向步骤1完成后的泥浆中加入一定量的NaCl，高速搅拌15分钟后测六速粘度、滤失量、泥饼厚度和pH值。
3、根据步骤2完成后的泥浆性能，加入适量的降粘剂和降失水剂，高速搅拌30分钟后测六速粘度、滤失量、泥饼厚度和pH值，使其性能得到恢复
五、数据处理
1、将所得数据及计算结果整理列表。
表1 数据记录表1
表2 污染实验数据班级汇总表
表3 计算结果整理列表
计算举例，以加量1.0%NaCl时的数据为例计算：
表观粘度
A V=0.5×φ600=0.5×16=8.0mPa·s
动切力
YP=0.511×(2×φ300-φ600)=0.511×(2×12-16)=4.088Pa 失水量等于实验中的滤失量。
2、绘出钻井液粘度、动切力以及失水量随NaCl加量的变化曲线，并简要解释。
图2 钻井液粘度随NaCl加量的变化曲线
图3 动切力随NaCl加量的变化曲线
图4 失水量随NaCl加量的变化曲线
分析：钻井液盐侵压缩粘土的扩散双电层，使其ε电位降低，水化膜变薄，粘土颗粒间形成网架结构，导致表观粘度与动切力增大，滤失增加。
但当盐侵程度达到一定值后，粘土颗粒便出现面面联结，粘土分散度明显降低，导致表观粘与动切力开始下降，而滤失量继续增加。
六、思考题
1、有同学实验时发现，加量比氯化钠少得多的氯化钙就会对钻井液的粘度和滤失量产生很大的影响，为什么？
答：氯化钙比氯化钠降低粘土 电位的能力更强，粘土颗粒更易形成网架结构，且钙离子能够与碳酸根离子形成沉淀，所以能够对钻井液的粘度和滤失量产生很大的影响。
2、如果钻井液受到氯化钙的影响，需要调整钻井液的性能，如果采用直接加入降粘剂和降滤失剂的处理方法，你认为是否合理？有否更合理的处理方法？
答：不合理。
应先消除钙离子的影响，再加入降粘剂和降滤失剂。
3、现场钻井液施工时，可以使用碳酸钠来提高粘土的造浆率，为什么？如果碳酸钠的加量过多，会出现什么危害？
答：碳酸钠可以和配浆水、膨润土中的钙离子产生沉淀，由钙土变为钠土，可使配出的膨润土浆粘度提高，能够提高粘土的造浆率。
4、随着氯化钠加量的增加，钻井液的表观粘度会出现先增大后减少的现象，为什么？
答：钻井液盐侵压缩粘土的扩散双电层，使其ε电位降低，水化膜变薄，粘土颗粒间形成网架结构，导致表观粘度增加。
但当盐侵程度达到一定值后，粘土颗粒便出现面面联结，粘土分散度明显降低，导致表观粘开始下降。
5、随着氯化钠加量的增加，钻井液的滤失量一直在增加，而不象表观粘度那样先增大后减少，为什么？
答：影响滤失量的因素包括粘度、渗透率等，在整个氯化钠加量的过程中氯化钠综合影响这些指标，在粘度增大的同时黏土的粒度很大，导致滤饼的渗透率很大，这增大了滤失量；在粘度减小时，滤饼的渗透率依然比较大；故整个过程中钻井液的滤失量一直在增加。