2第2章 钻井工作流体性能测定-pH值、砂含、固含
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。
石油1001张宁钻井液ph值和碱度的测定
• pH＝－lg[H＋]，pOH＝－lg[OH－]， pH＋pOH＝14 • PH=7时 H+浓度10^(-7)mol/L；OH-浓度10^(-7)mol/L. • PH=8时 H+浓度10^(-8)mol/L；OH-浓度10^(-6)mol/L. • PH=11时 H+浓度10^(-11)mol/L；OH-浓度10^(-3)mol/L. • PH变化1，OH-浓度变化10倍，浓度变化小时不 宜描述准确。
2.钻井对钻井液pH值的要求 2.钻井对钻井液pH值的要求 钻井对钻井液pH
？碱性
a、 一般钻井液pH值控制在8.5～9.5范围内， Pf为1.3～1.5 mL； b、 饱和盐水Pf>1mL，海水钻井液Pf为 1.3～1.5mL； c、 深井抗高温钻井液应严格控制 含量， 一般应控制Mf/Pf小于3，至少应小5； d、 不分散型：pH=7.5～8.5； e、 分散型：pH>10； f、 钙处理钻井液pH>11.3为防止CO2腐蚀， pH值应控制在9.5以上。
• 按API推荐的试验方法，要求对Pm、Pf和Mf API推荐的试验方法，要求对Pm、Pf和 分别进行测定。并规定，以上三种碱度的 值，均以滴定1 mL样品（钻井液或其滤液） 值，均以滴定1 mL样品（钻井液或其滤液） 所需0.02N H2SO4的毫升数表示，毫升单位 所需0.02N H2SO4的毫升数表示，毫升单位 常可省略
不同的pH值，CO32-、HCO3-的存在情况不同。 pH=11.3，HCO3-的质量浓度可忽略；pH<8.3，只 有HCO3-存在；pH值在8.3～11.3之间为两离子共 存空间，称之为缓冲混合区。 一般用Mf(甲基橙碱度)／Pf(酚酞碱度)表示 CO32-的污染程度。当Mf／Pf=3时，有轻度CO32污染；当Mf/Pf≥5时，为严重的CO32-污染。故 测定滤液中的Mf及Pf就可以测定两种粒子的质量 浓度或含量，为钻井液处理提供可靠依据。
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）。
Chapter 2-钻井液流变性能
钻井液常用流型：
① 牛顿流体(Newtonian Fluids) ② 宾汉流体(Bingham Plastic Flow) ③ 幂律流体(Power law flow) ④ 卡森流体(Casson flow)
１、牛顿流体
①
这类流体有如下特点：当τ>O时，γ>0，因此只要对牛顿流体施 加一个外力，即使此力很小，也可以产生一定的剪切速率，即 开始流动。 其粘度不随剪切速率的增减而变化。
为了确定内摩擦力与哪些因素有关，牛顿通过大量实 验研究提出了液体内摩擦定律，通常称为牛顿内摩擦定律。 其内容为：液体流动时，液体层与层之间的内摩擦力(F)的 大小与液体的性质及温度有关，并与液层间的接触面积(S) . 和剪切速率( )成正比，即:
F S
μ –viscosity, the frictional resistance ;
典型牛顿流体流变图分析
不同物质有不同粘度。
牛顿流体流变图，其流变曲线均为通过原点O的一条直线，
但粘度越高(如甘油，在15℃时为2.33Pa· s)，其斜率越大，
即流变曲线与x轴的夹角越大。粘度越低(如空气，在 15℃时为0.0182╳10-3Pa· s)，其斜率越小。
水的动力粘度，15℃时为1.1405×10－3 Pa· s，20℃时为
是指在外力作用下，钻井液发生流动和变形的特性。
该特性通常用钻井液的流变公式、流变曲线和流变参数，如
塑性粘度（Plastic Viscosity）、动切力（Yield Point）、 静切力（Gel Strength）、表观粘度（Apparent Viscosity） 等来进行描述的。
流变参数是流变方程的常数。
用前，应用清水进行校正。该仪器测量清水 的粘度为15±0.5秒。若误差在±1秒以内，可用下 式计算泥浆的实际粘度。
钻井液 实验报告 实验报告3 泥浆性能的测试(1)
本科生实验报告学号：姓名：课程：钻井液工艺原理课程号：0201171 成绩：实验二泥浆性能的测试一、实验目的通过实验掌握泥浆基本性能指标及其测定方法；掌握常规泥浆性能测定仪器使用方法。
二、实验内容1、泥浆比重、粘度、失水量、切力、含砂量、pH值等主要性能的测定仪器结构原理及操作方法。
2、泥浆流变参数、失水性能、比重、含砂量及pH值等性能测定。
三、实验仪器、设备及药品（一）仪器、设备D90-1型电动搅拌机、GJ-1型高速搅拌机、NN-D6型电动六速旋转粘度计、SD型多联中压滤失仪、1002泥浆比重秤、天平、量具、不锈钢尺、秒表、1006型泥浆粘度计（漏斗粘度计）。
（二）药品粘土粉、广泛pH试纸、定性滤纸四、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2、测定步骤a)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重物，使水平泡处于正中位置。
b)泥浆比重的测定：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。
c)测定结果后，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a)将漏斗垂直，用手握紧漏斗，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。
b)移开手指并同时启动秒表，测量钻井液流至量杯中的946毫升（一夸脱）刻度线所需要的时间。
c)以秒为单位记录马氏漏斗粘度。
2、旋转粘度计测泥浆流变性能（1）仪器：ZNN—D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。
第二章钻井液1
第二章 钻井液
第一节 钻井液的功用、组成和类型
科学发展时期 —— 聚合物不分散低固相钻井 液阶段
主要解决问题： 快速钻井 保护油气层
典型技术：
不分散低固相钻井液 气体钻井 保护油气层的完井液
第二章 钻井液
第一节 钻井液的功用、组成和类型
国内钻井液技术发展特点
同样经历了以上的阶段,但滞后一定时间; 水基体系的研究应用比油基体系多; 深井水基钻井液、防塌钻井液（钾基）、聚合物钻井
基底氧：四面体底面三个氧原子。 顶端氧：四面体顶点一个氧原子。 O~O距离：2.61埃=0.261nm Si~O距离：1.61埃=1.61nm。
—— 硅原子 —— 氧原子
0
1 A 108cm
第二章 钻井液
第二节 粘土胶体化学基础
单个四面体与若干个相邻四面 体通过底面氧相连，构成平面 连续的四面体晶格。
注：由于基本结构层、层间物质、层间电荷、补 偿阳离子不同、结晶的有序与无序—粘土的种 类繁多。
第二章 钻井液
第二节 粘土胶体化学基础
2、几种主要粘土矿物的晶体构造
（1） 高岭石（Kaolinite)
晶体结构 —— 1：1型
电中性
单元晶层由一层四面体片和一层
八面体片组成，所有硅氧四面体的尖 顶都朝向八面体，通过共用氧原子连 接成晶层。若干个晶层在C轴方向上 层层重叠，而在a、b轴方向上连续 延伸。
一口油气井钻井成功和钻井成本的减少在很大程 度上取决于钻井液的性能。
b
第二章 钻井液
第二章 钻井液
第一节 钻井液的功能、组成和类型
一、钻井液的功能
提供所钻地层的地质资 料（岩屑录井）
控制压力
携带、悬浮岩屑
第二章第四节钻井液固相控制的基本知识
钻井液的固控
一、固相控制的意义
1 2
3
4
固相控制的意义
5
6 7
8
二、钻井液固相控制的方法
· 加入大量清水，增加总体积，是固相含量相对减少 · 缺点：增加储备设备，浪费，性能波动，造成事故 •用清水或符合要求的低固相钻井液替换掉一定体积 高固相含量的钻井液，达到降低固相含量的方法。 •流入大循环池，岩屑、砂粒在重力作用下从钻井液中 沉降分离出来的方法。该法在现场使用较普遍。 •①加入絮凝剂用200~400m3大沉砂池沉淀 •②通过絮凝剂罐，在清除固相。用于不分散体系 •利用筛分、离心分离原理，将钻井液中的固相 按粒度和密度不同而分离，控制中固相含量的方法
5、机械设备清除法
机械分离 设备 旋流分离 器 离心分离 机 超级旋流 器
粒度：
振动筛
粒度：
除砂器
除泥器
5、机械设备清除法
＞250μm 32~80μm
10~52μm 10~60μm 2~7μm 5~10低密度
三、固相控制设备
1、振动筛 固控的一级设备
固相控制设备
2、除砂器（旋流分离器） 进口压力：0.2MPa 处理能力：20~120m3/h 作用：除去95%的大于74μm和 50%的大于40μm的岩屑 选用：处理量为钻井泵最大排量 的125%
固相控制设备
3、除泥器（旋流分离器） 进口压力：0.2MPa 处理能力：10m3/h或15m3/h 作用：除去95%的大于40μm和 50%的大于15μm的岩屑 选用：处理量为钻井泵最大排量 的125%~150%
小结
固控意义：8方面 固控方法：清水稀释法、替换部分钻井液法、 大池子沉淀法、化学絮凝法、机械设备清除法④ 固控设备：振动筛、除砂器、除泥器、 清洁器、离心分离机
第二章钻井液化学1-4节
c.某些分散钻井液，如以磺化栲胶﹑磺化褐煤和磺化酚醛树脂作为主处理 剂的三磺钻井液具有较强的抗温能力，适于在深井和超深井中使用。但与其 它钻井液类型相比，它也有一些缺点。除抑制性和抗污染能力较差外，还因 体系中固相含量高，对提高钻速和保护油气层均有不利的影响。
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第四节 钻井液滤失造壁性及其调整
一、钻井液滤失、造壁性概念
一1、滤失及分类 ①在压差作用下钻井液中自由液相向地层孔隙内滤失的作用。 （形成失水，与漏失不同） Filtation Loss
评价指标 滤失量多少：一般要求“适当”（根据岩样成分等）
滤液性质：pH值↓矿化度↑有助于井稳、油保
稠油油层。
特点：密度低，钻速快，可有效保护油气层，并能有效防止井漏等复 杂情况的发生。
第8页，共49页。
4种类型： a.空气或天然气钻井流体（Air/Natural Gas Drilling Fluids）
一即够大钻的井注中入使压用力干，燥以的保空证气能或达天到然将气全作部为钻循屑环从流井体底。携其至技地术面关的键环在空于流必速须。有足 b.雾状钻井流体（Mist Gas Drilling Fluids）
在一定程度上控制页岩坍塌和井径扩大，同时能减轻对油气层的损害。
③ 盐水钻井液（Saltwater Drilling Fluids）
盐水钻井液是用盐水（或海水）配制而成的。在含盐量从1%（Cl– 浓度为
6000 mg/L）直至饱和（Cl– 浓度为189000 mg/L）之前的整个范围内都
属于此种类型。盐水钻井液也是一类对粘土水化有较强抑制作用的钻井 液。
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②钙处理钻井液（Calcium-Treated Drilling Fluids）
钻井液固含及其控制
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。
钻井液性能现场测试方法
钻井液性能现场测试方法一.钻井液密度仪器:钻井液密度计操作步骤 1将底座放在水平面上2将样品注入洁净的样品杯中,盖上杯盖并确保有钻井液从小孔冒出,压紧杯盖.3冲洗或擦干净杯外部4将臂梁上的刀口放在底座的刀垫上,移动游码使之平衡5从样品杯一侧读取刻度值6记录7清洗密度计样品杯二.马氏漏斗粘度仪器: 马氏漏斗带刻度泥浆杯秒表操作步骤 1清洁漏斗和泥浆杯2用手指堵住漏斗的出口管,将样品注入直立的漏斗内,达到筛网底部为止(应有1500毫升)3移开手指并按下秒表,测量钻井液流入杯中达到1夸脱或1升的刻度线所用时间4记录以秒为单位的马氏漏斗粘度三.钻井液的表观粘度,塑性粘度,屈服值和静切力仪器:直读式旋转粘度计秒表操作步骤 1将泥浆样品注入样品杯中,使粘度计的转筒侵入到钻井液中时液面刚好达到外筒刻度线2使外筒以600RPM的转速旋转,读取记录表盘上恒定的刻度值,记为Ф600.3将转速该为300RPM,读取记录为Ф300.4将转速改为600转,转动10秒以上,后静止10秒,立即开启仪器使其以3转速转动,读取开始转动时的最大值,记为G10” .5再以600转速转动10秒以上,后静止10分钟,立即开启仪器使外筒以3转速旋转,读取开始旋转时指针最大值,记为G10’.6测量完毕后及时清洗内外转筒并擦干净.计算 A表观粘度:AV(cp)= Ф600/2 B塑性粘度:PV(cp)= Ф600-Ф300 22C屈服值:YP(lb/100ft)= Ф300-PV D 初切力: G (lb/100ft) 10”2 E终切力:G(lb/100ft) 10’.四.钻井液室温中压滤失量(API失量量)仪器:API失水仪滤纸秒表带刻度量筒钢板尺压力源操作步骤 1确保各部件清洁干燥,密封垫圈未变形或损坏2 将样品注入过滤杯中,液面距杯子密封端约1厘米,放好滤纸,盖上过滤盖压紧.3 在过滤杯排出管下面放好量筒以便接收滤液4 迅速加压,并释放压力到杯中,当第一滴滤液开始出现时,按动秒表记录时间,在7.5分钟或30分钟记录滤液体积(2倍7.5分的体积也为此次滤液体积)5 保留所得滤液,以备后用6 释放杯中压力,小心拆开杯盖,倒掉泥浆,取出滤纸,小心用缓慢的水流冲去滤饼表面泥浆,用钢板尺测量滤饼厚度,精确到1毫米.五.钻井液高温高压滤失量仪器:高温高压失水仪滤液接收器压力源过滤介质计时器温度计量筒高速搅拌器钢板尺(一) 实验温度低于150度的操作步骤1将温度计插入加热套,预热到所需实验温度高6度,保持恒温;2将高速搅拌10分钟后的钻井液注入过滤杯中,液面距顶部13毫米,装上滤纸; 3安装好过滤杯并关紧上下阀杆,放入加热套内,插上温度计;4将滤液接收器连接到过滤杯底部阀杆上并锁好.将可调节压力的调压器连接压力源并安装到上部阀杆上,锁好.4 在上下阀杆关紧后分别调节上下压力调节器到100PSI(690 千帕).打开上部阀杆,将压力释放到过滤杯内.维持此压力到达所需温度,保持此温度恒定;5温度达到后,将顶部压力增加到600PSI,并同时打开底部阀杆开始收集滤液,计时开始,在保持实验温度在正负3度范围内,收集滤液30分钟.如果测定中,接受器的回压器超过100PSI,可小心地从滤液接受器中排除一部分滤液,使压力降到100PSI.; 6记录滤液体积,实验温度,压力和时间;7 实验完后,关紧上下阀杆,压力调节器释放压力;8 在确保上下阀杆关闭的情况下,拆除滤液接收器和压力调节器,设法使过滤器杯冷却至室温,保持过滤杯垂直向上,小心打开阀杆,释放出杯内的压力(不能对身体),然后打开杯盖,倒掉钻井液,取出滤饼,用缓慢水流冲洗滤饼表面疏松物质,用钢板尺测量滤饼厚度.最后清洗过滤杯各个部件.计算和记录: 滤失量:HTHP FL(毫升)=2*(滤液体积/30分钟)滤饼厚度(毫米)=钢板尺测量值六.钻井液的PH值试剂: PH广泛试纸和精密PH试纸操作步骤 1 取一条PH试纸放进待测样品表面,当液体侵透PH试纸时(30秒内)取出试纸;2 与色标进行比较,确定颜色相同的色标,读取其代表的PH值;3 如果广泛PH试纸颜色不好识别,可用近似范围的精密PH试纸进行测定.七.钻井液水,油和固相含量仪器:蒸馏仪带刻度量筒钢丝毛试管刷专用刮刀操作步骤 1 将除去了堵漏材料和大的钻屑的样品注入蒸馏杯;2 在蒸馏杯上部蒸馏室里填充适量钢丝毛;3 小心盖上蒸馏杯盖,后按装到蒸馏器上,进行加热,并在下部排出管下面放置接收冷凝器的量筒,直到无冷凝液滴出后10分钟停止加热;4 冷却到室温后,读取水和油的体积,最后清洁蒸馏仪.计算钻井液含水量Vw(%)=100*(蒸馏出水体积,毫升)/样品体积,毫升钻井液含油量 Vo(%)=100*(蒸馏出油体积,毫升)/样品体积,毫升钻井液固相含量Vs (%)=100-(Vw+Vo)八.钻井液含砂量仪器含砂量测定仪操作步骤 1 将样品注入玻璃测定管内到”泥浆”标记处,再加水到另一标记处;2 用拇指堵住管口激烈震荡,将上层稀液倒入200目小筛上,滤出液体,再给玻璃管里加水,冲洗出管里固体颗粒并倒入小筛里,反复直到管内干净为止;3 用水冲洗筛里砂子以出去残留的钻井液;4 将筛子反转套在漏斗上,用小流水冲洗筛子使砂子冲入玻璃测量管中;5 静置测量管,使砂子沉降,从玻璃测量管刻度读出砂子的体积百分数.九.钻井液搬土含量仪器烧杯移液管电炉玻璃棒滤纸操作步骤 1 取一毫升钻井液加10毫升蒸馏水+10毫升3%的双氧水+0.5毫升5N硫酸;2 微沸10分钟(不要蒸干) ,视烧杯大小加适量蒸馏水;3 用亚甲基蓝溶液滴定,每次加0.5毫升摇荡30秒;4 用玻璃棒点滴直到发现边缘出现蓝色环,再加0.5毫升点滴检验,仍然出现蓝色环为止;5 记录检验前所用亚甲基蓝溶液体积.计算搬土含量=14.25*所用亚甲基蓝溶液体积十.氯离子含量操作步骤 1 取一毫升滤液,加5~10毫升蒸馏水;2滴加4~6滴铬酸钾试剂3 滴加几滴酚酞;(有时不加)4 用移液管取硝酸银进行滴定,直到黄色刚好变为橙红色并在30秒不消失为止.计算氯离子含量=10000X(所用硝酸银体积,毫升)十一.钙离子含量操作步骤 1取一毫升滤液,加5~10毫升蒸馏水;2 滴加几滴缓释剂,加一毫升NaOH溶液;3 加适量钙试剂;4 用EDTA溶液滴定至到红色刚变为蓝色，并不在消失。
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4 pH值和碱度 pH值和碱度
在一般情况下，钻井液滤液中这三种离子的浓度可按表2.11中的有 在一般情况下，钻井液滤液中这三种离子的浓度可按表2.11中的有 关公式进行计算。但需注意，有时钻井液滤液中存在着某些易与H 关公式进行计算。但需注意，有时钻井液滤液中存在着某些易与H+起反 应的其它无机离子（如SiO32-、PO43+等）和有机处理剂，这样会使Pf和 和有机处理剂，这样会使P 应的其它无机离子（ Mf的测定结果产生一定误差
由储备碱度( kg/m3 ) = 0.742 ( Pm − f w ⋅ Pf ) 得
Pf = 1.0，M f = 1.1，Pm = 7.0，f w = 1.0 − 0.10 = 0.90
悬浮Ca ( OH )2 的量 = 0.742 7.0 − ( 0.90)(1.0) = 4.526kg / m3
4 pH值和碱度 pH值和碱度
根据现场经验，钙处理钻井液中悬浮石灰的量一般保持在3～6kg/m3 根据现场经验，钙处理钻井液中悬浮石灰的量一般保持在3 范围内较为适宜， 范围内较为适宜，可见该钻井液中所保持的量合乎要求 由于该例中测得的P 由于该例中测得的Pf和Mf值十分接近，表明滤液中HCO3- 和CO32值十分接近，表明滤液中HCO 几乎不存在，滤液的碱性主要是由于OH - 的存在而引起的。在钻井液 几乎不存在，滤液的碱性主要是由于OH 的存在而引起的。 中 HCO3- 和CO32-均为有害离子，它们会破坏钻井液的流变和降滤失 均为有害离子， 性能，因此应尽量予以清除 性能， 用Pf与Mf的比值可相对表示它们的污染程度：当 Mf/Pf=3时，表 的比值可相对表示它们的污染程度： =3时 明CO32-浓度较高，即已出现CO32-污染；如果Mf/Pf≧5 ，则为严重的 浓度较高，即已出现CO 污染；如果M 污染。根据其污染程度， CO32-污染。根据其污染程度，可采取相应的处理措施 pH值与这两种离子的关系是：当 pH＞11.3时， HCO3-几乎不会 pH值与这两种离子的关系是 值与这两种离子的关系是： pH＞11.3时 存在；当pH＜8.3时，则只存在 HCO3- 。因此，在pH=8.3~11.3时，这 因此， pH=8.3~11.3时 存在； pH＜8.3时 两种离子可以共存
储备碱度 ( kg/m 3 ) = 0.742 ( Pm − f w ⋅ Pf
式中，fw为钻井液中水的体积分数，小数 式中， 为钻井液中水的体积分数，
)
储备碱度： 储备碱度：Reserve Alkalinity
4 pH值和碱度 pH值和碱度
例2-4 根据对某种钙处理钻井液的碱度测定结果，用0.02 N（0.01M） 根据对某种钙处理钻井液的碱度测定结果， N（0.01M） H2SO4滴定1.0 mL钻井液滤液，需1.0 mLH2SO4达到酚酞终点，1.1 mL 滴定1.0 mL钻井液滤液 钻井液滤液， 达到酚酞终点， H2SO4达到甲基橙终点。再取钻井液样品，用蒸馏水稀释至50 mL，使悬 达到甲基橙终点。再取钻井液样品，用蒸馏水稀释至50 mL， 浮的石灰全部溶解。然后用0.02N H2SO4进行滴定，达到酚酞终点所消耗 进行滴定， 浮的石灰全部溶解。然后用0.02N 的H2SO4为7.0 mL。已知钻井液的总固相含量为10%，油的含量为零，试 mL。已知钻井液的总固相含量为10%，油的含量为零， 计算钻井液中悬浮 Ca(OH)2的量 解：悬浮Ca(OH)2的量即钻井液的储备碱度。根据碱度测定结果可知 悬浮Ca(OH) 的量即钻井液的储备碱度。
OH
−
+H
+ +
= H 2O = H C O 3−
C O 32 − + H
而存在于溶液中的HCO 不参加反应。当继续用溶液H 而存在于溶液中的HCO3-不参加反应。当继续用溶液H2SO4滴定 至pH为4.3时， HCO3-与H+的反应也已基本上进行完全，即 pH为4.3时 的反应也已基本上进行完全，
第2章 钻井工作流体性能测定
1 钻井液密度 2 钻井液流变性 3 滤失造壁性 4 pH值和碱度 pH值和碱度 5 含砂量 6 固相含量 7 膨润土含量
8 滤液分析 9 抑制性 10 润滑性 11 抗温性 12 荧光度 13 毒性 14 腐蚀性
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4 pH值和碱度 pH值和碱度
4.1 钻井液的pH值 钻井液的pH值
− HCO3 + H+ = CO2 + H2O
若测得的结果为P 若测得的结果为Pf＝Mf ，表示滤液的碱性完全由OH -所引起；若 表示滤液的碱性完全由OH 所引起； 测得的 Pf＝0，表示碱性完全由HCO3-引起；如果 Mf ＝2 Pf，则表示滤 表示碱性完全由HCO 引起； 液中只含有CO 液中只含有CO32- 。显然，以上情况是比较特殊的 显然，
4 pH值和碱度 pH值和碱度
4.2 钻井液的碱度
由于使钻井液维持碱性的无机离子除了OH 由于使钻井液维持碱性的无机离子除了OH -外，还可能有 HCO3和CO32-等离子，而pH值并不能反映钻井液中这些离子的种类和浓度。 等离子， pH值并不能反映钻井液中这些离子的种类和浓度 值并不能反映钻井液中这些离子的种类和浓度。 因此在实际应用中，除使用pH值外，还常使用碱度来表示钻井液的酸 值外， 因此在实际应用中，除使用pH值外 碱性。碱度是指溶液或悬浮体对酸的中和能力。引入碱度参数主要有 碱性。碱度是指溶液或悬浮体对酸的中和能力。 两点好处 一是由碱度测定值可以较方便地确定钻井液滤液中 OH - 、HCO3和CO32-等三种离子的含量，从而可判断钻井液碱性的来源 等三种离子的含量， 二是可以确定钻井液体系中悬浮石灰的量， 二是可以确定钻井液体系中悬浮石灰的量，即储备碱度
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4 pH值和碱度 pH值和碱度
测定碱度的另一目的，是根据测得的Pf和Mf值，确定钻井液中悬 测定碱度的另一目的，是根据测得的P 浮固相的储备碱度。所谓储备碱度，主要是指未溶石灰构成的碱度。 浮固相的储备碱度。所谓储备碱度，主要是指未溶石灰构成的碱度。 当pH值降低时，石灰会不断溶解，这样一方面可为钙处理钻井液不断 pH值降低时 石灰会不断溶解， 值降低时， 地提供Ca 地提供Ca2+ ，另一方面有利于使钻井液的pH值保持稳定。钻井液的储 另一方面有利于使钻井液的pH值保持稳定 值保持稳定。 备碱度通常用体系中未溶 Ca(OH)2的含量表示，其计算式为： 的含量表示，其计算式为：
4 pH值和碱度 pH值和碱度
对不同类型的钻井液，所要求的pH值范围也有所不同。例如，一 值范围也有所不同。 对不同类型的钻井液，所要求的pH值范围也有所不同 例如， 般要求分散钻井液的pH值在 以上 含石灰的钙处理钻井液的pH值大 般要求分散钻井液的pH值在10以上，含石灰的钙处理钻井液的pH值大 值在10以上， 多控制在11～12，含石膏的钙处理钻井液的pH值多控制在 ～10.5， 多控制在11～12，含石膏的钙处理钻井液的pH值多控制在9.5～10.5， 值多控制在9.5 而在许多情况下聚合物钻井液的pH值只要求控制在 ～ 而在许多情况下聚合物钻井液的pH值只要求控制在7.5～8.5 值只要求控制在7.5 烧碱， 烧碱，即工业用 NaOH是调节钻井液pH值的主要添加剂，有时也 NaOH是调节钻井液 值的主要添加剂 是调节钻井液pH值的主要添加剂， 使用纯碱（ NaCO3）和石灰。在常温下它们的pH值如下： 和石灰。在常温下它们的pH值如下 值如下： 使用纯碱（ 10% NaOH溶液，pH为12.9 NaOH溶液 pH为 溶液， 10% NaCO3溶液， pH为11.1 溶液， pH为 Ca(OH)2饱和溶液，pH为12.1 饱和溶液，pH为 通常使用pH试纸测量钻井液的 值 如要求的精度较高时， 通常使用pH试纸测量钻井液的pH值。如要求的精度较高时，可使 试纸测量钻井液的pH 用pH计 pH计
通常用钻井液滤液的pH 通常用钻井液滤液的pH 值表示钻井液的酸碱性。 值表示钻井液的酸碱性。由 于酸碱性的强弱直接与钻井 液中粘土颗粒的分散程度有 关，因此会在很大程度上影 响钻井液的粘度、 响钻井液的粘度、切力和其 它性能参数 图2.36是57.1 kg/m3经预 2.36是 水化的膨润土基浆表观粘度 随pH值的变化 pH值的变化
4 pH值和碱度 pH值和碱度
为了建立统一的标准，API选用酚酞和甲基橙两种指示剂来评价钻 为了建立统一的标准，API选用酚酞和甲基橙两种指示剂来评价钻 井液及其滤液碱性的强弱 酚酞的变色点为pH为8.3。在进行滴定的过程中， pH值降至该值 酚酞的变色点为pH为8.3。在进行滴定的过程中，当pH值降至该值 时，酚酞即由红色变为无色。因此，能够使pH值降至8.3所需的酸量被 酚酞即由红色变为无色。因此，能够使pH值降至 所需的酸量被 值降至8.3 称作酚酞碱度。钻井液及其滤液的酚酞碱度分别用符号Pm和Pf表示 称作酚酞碱度。钻井液及其滤液的酚酞碱度分别用符号P 甲基橙的变色点为pH为4.3。 pH值降至该值时 甲基橙的变色点为pH为4.3。当pH值降至该值时，甲基橙由黄色转 值降至该值时， 变为橙红色。能使pH值降至4.3所需的酸量，则被称作甲基橙碱度。钻 值降至4.3所需的酸量， 变为橙红色。能使pH值降至 所需的酸量 则被称作甲基橙碱度。 井液及其滤液的甲基橙碱度分别用符号 Mm 和Mf表示 按API推荐的试验方法，要求对Pm、Pf和Mf分别进行测定。并规定， API推荐的试验方法 要求对P 推荐的试验方法， 分别进行测定。并规定， 以上三种碱度的值，均以滴定1 mL样品（钻井液或其滤液）所需0.02N 样品（ 以上三种碱度的值，均以滴定1 mL样品 钻井液或其滤液）所需0.02N H2SO4的毫升数表示，毫升单位常可省略 的毫升数表示，
表2.11 Pf 、Mf 值与离子浓度之间的关系
条 件 Pf = 0 2 Pf ＜Mf 2 Pf = Mf 2 Pf ＞Mf Pf = Mf [OH–] mg/L 0 0 0 340（2 Pf – Mf） （ 340 Mf [CO32–] mg/L 0 1220 Pf 1220 Pf 1220（Mf – Pf） （ 0 [HCO3- ] mg/L 1220 Mf 1220（Mf – 2Pf） （ 0 0 0