钻井液性能参数测定试验指导

《钻井液性能参数测定》实验指导

实验类型：验证实验学时：2实验要求：必修

一、实验目的

（一）相对密度

泥浆中粘土量的多少有重要的意义，在条件允许下，应尽可能采用低固相（低粘土量）泥浆，使用造浆率高的膨润土配制泥浆，粘土含量（重量比）可在4﹪~6﹪以下，此时泥浆相对密度1.03~1.05左右。相反，采用造浆率低的高岭土或伊利水云母配制泥浆，达到同样的泥浆粘度，粘土用量达30﹪以上，即泥浆相对密度达1.25以上。

该实验过程熟悉ANB-1比重秤的测量范围及分度值，学会比重秤的校正，掌握用比重秤测定泥浆密度的方法，熟悉该型号比重秤的计数方法，测出并记录所给泥浆试样的相对密度值。

（二）粘度

泥浆粘度是指泥浆流动时的内摩擦阻力，以一定体积的泥浆通过给定孔径时所需的时间（s）来表示。内摩擦阻力来自流体中液体分子之间、固体颗粒之间、液体分子和固体颗粒之间的内摩擦力。泥浆粘度的测量是为了保证钻进时泥浆具有合适的粘度。在保证能将孔底岩粉全部携带到地面的前提下，不希望泥浆粘度过高，如泥浆粘度过高，会造成泵压过高、净化岩粉困难、泥包钻头、影响钻速；起下钻易造成抽吸作用和具有较大的激动压力等问题。

该实验过程掌握泥浆粘度的表示方法，熟练掌握粘度计的校正原理和测试方法，测出并记录所给泥浆试样的粘度值。

（三）含砂量

泥浆中含砂量高时，对泵、钻具和钻头的磨损就严重；大量砂子沉淀还易造成埋钻事故；并使孔壁上形成的泥皮松散，易发生泥皮脱落而埋钻。因此，泥浆的含砂量一般不应大于4%。为了控制泥浆中的含砂量，在钻进过程中必须经常测试泥浆的含砂量。

该实验过程掌握含沙量测定仪的原理和测管的分度值，利用含沙量测定仪测出并记录所给泥浆试样的含沙量。

（四）失水量

在松散和易膨胀的岩层中钻进，如使用失水量大的泥浆会造成孔壁坍塌、掉块、缩径，或因泥皮厚而松散发生泥皮脱落等不良现象，因此，现场一般要求泥浆的失水量不超过30ml/30min。为了正确选配泥浆，必须要对泥浆的失水量进行测试。

该实验过程掌握泥浆静失水量的测量原理，利用失水量测定仪测出并记录（或换算出）所给泥浆试样的静失水量。

二、实验内容

测定泥浆试样四个参数：相对密度、粘度、含沙量及静失水量，对泥浆试样性能进行评定。

三、仪器设备

（一）小烧杯、比重秤（图2-1）、镊子、砂粒

图2-1ANB-1比重秤示意图

1-杠杆刻度尺；2-刀口；3-泥浆杯；4-杯盖；5-平衡圆柱；6-游码；7-底座；8刀承；9-挡臂；10-平衡重锤；11-平衡圆柱盖。

（二）粘度计（图2-2）、1000mL的量筒

图2-21006型泥浆粘度计示意图

1-盛液杯2-筛网3-粘度计4-量杯

（三）含砂量测定仪（图2-3）、小软刷、洗瓶

图2-3ANA-1含沙量测定仪1-过滤筒2-漏斗3-玻璃量筒

（四）泥浆失水量测定仪（图2-4）、空气压缩机。

图2-4泥浆失水量测定仪

1-减压阀2-压力表3-放气阀4-泥浆杯5-支架

四、所需耗材

泥浆、自来水、电、擦泥浆纸、9CM的滤纸

五、实验原理、方法和手段

（一）相对密度是指某一物体的重量与40C时的同体积的纯水重量之比，泥浆相对密度的大小，取决于泥浆中固相的含量以及液相中可溶盐的数量。

ANB-1比重秤是用于测定泥浆比重的器具，单位为g/cm3,测量范围从（0.96~3.00）

g/cm 3测量先用清水校正仪器，直接将泥浆灌在泥浆杯中，移动游码，平衡后读出游码左侧的刻度，即为泥浆的相对密度值。

（二）将泥浆看成是塑性流体，一般可以用塑性粘度p η、表观粘度A η来表示，同时考虑动切力d τ的影响。塑性粘度p η和动切力的关系为：

d p dx

dv τητ+=仿照牛顿型粘度表示法，表观粘度用下式表示为，单位为（泊或厘泊）

dx

dv

a

p A τηη+=可见表观粘度等于塑性粘度p η和动切力与流速梯度的比值之和。目前钻场采用的野外漏斗粘度计来测量泥浆的粘度，它属于表观粘度的一种表示方法，它相对地反映出泥浆稠度的变化，随剪切速率而变化。

1006型泥浆粘度计用于测量泥浆粘度的计量器，泥浆的粘度是由粘度计中流出500立方厘米的泥浆所需的时间来表示：单位为秒。

用秒表测出通过漏斗500ml 清水的时间（用于校正），用秒表测出通过漏斗500ml 泥浆的时间；然后可按下式换算，即

）

清水留出的时间（泥浆流出的时间（泥浆粘度s ml s ml 500)

50015×=（三）泥浆含砂量是指泥浆中大于0.02mm 的砂粒占泥浆总体积的百分数。在过滤筒上装有200目的小筛网，小于0.02mm 的颗粒通过筛网，大于0.02mm 的颗粒就留在筛网上。

ANA-1型含沙量测定器由一只装有200目筛网的滤筒和与滤筒直径相应的漏斗及一只具有0~100%计量刻度的玻璃测管组成，可以直接读出结果。

将100mL 泥浆装入量杯中；用水冲洗；剩余的砂粒转移入干净的量杯中，读出数据。

（四）泥浆在孔内压力差的作用下，泥浆中的自由水会透过孔壁岩石小裂隙或孔隙而失去，留在孔壁上的是一层泥皮，这就是泥浆的失水。从孔内泥浆情况看，泥浆失水可分为三种情况：孔底失水、动失水和静失水。实验室内测量的泥浆失水量是静失水量，是在一定压力差、一定过滤面积和一定时间内从泥浆中滤出水量的多少。

ANS-1型气压式失水仪由打气筒（或空气压缩机）提供的压缩空气，经减压阀后可调

整为所需要的压力值送往泥浆杯，（进入泥浆杯的通道由放气阀控制）杯内的泥浆因压差失水。当压力表指针稳定在7公斤/厘米2时，计时30分钟，所流出的滤液即为该泥浆的失水量。（当测量7.5分钟时失水量已大于8毫升，此时的失水量乘以2，即为该泥浆的近似失水量，但需在记录中注明测定时间为7.5分钟）

六、实验步骤

（一）相对密度

1、校正仪器

泥浆杯中装满清水，注意齐平杯口，不要留有气泡，将杯盖轻轻盖上，擦拭多余的水擦净。然后把标尺的刀口防盗底座的刀承上去，将游码缓缓移动，当水泡位于中央时，标尺呈水平状态，游码左侧所示刻度，若为1，则可以测量；若不为1，则可将比重秤的平衡圆柱盖旋开，增减圆柱内的砂粒，使测得的比重为1即可。

2、测量

将泥浆灌在泥浆杯中（方法同1），移动游码，使杠杆成水平状态（水平泡位于中央）；读出游码左侧的刻度，即为泥浆的相对密度值。

如需测得泥浆比重（2~3）克/厘米3范围时，须将平衡圆柱旋开，然后将平衡重锤放入，旋上螺旋盖即测得（测量方法及步骤同上）。

3、清洗并擦干泥浆杯及盖等，收入箱内。

（二）粘度

1、校正

先将粘度计冲洗干净，用手堵住漏斗下端口，向漏斗中注入700ml清水；将秒表归位，记录清水流出500ml的时间；测试粘度计流过500ml清水的时间如不是15s，说明仪器不标准。（允许误差为±0.5s，误差过大时，仪器不能使用）

2、测量

（1）将泥浆搅拌1分钟，然后用量杯将500及200毫升的泥浆通过筛网注入粘度计，其流出口用手堵住不使流出。

(2)将500mL的量杯置于流出口下，放开堵口，同时启动秒表，待泥浆流满500量杯，达到它的边缘时，停表，记下泥浆流出时间，即为该泥浆的粘度水值。

3、清洗并擦干仪器（防止生锈），收入箱内。

（三）含沙量

1、把泥浆充至测管上标有“泥浆”字样的刻线处，加清水至标有“水”的刻线处，堵