1、實驗四 鉆井液常規性能測試一、實驗目的 1、掌握六速旋轉粘度計的使用方法以及鉆井液表觀粘度、塑性粘度和動切力的測定和計算方法； 2、掌握靜濾失儀的使用方法以及鉆井液濾失量、pH值和泥餅厚度的測定方法； 3、掌握鉆井液固相含量的測定方法和實驗原理；4、掌握鉆井液密度的測定方法；5、掌握鉆井液漏斗粘度的測定方法。二、實驗原理及測定方法1、六速旋轉粘度計的工作原理、使用方法及粘度和切力的計算 （1）六速旋轉粘度計的結構和工作原理六速旋轉粘度計（圖4-1）是以電動機為動力的旋轉型儀器。被測液體處于兩個同心圓筒間的環形空間內。通過變速傳動外轉筒以恒速旋轉，外轉筒通過被測液體作用于內筒產生一個轉矩，使同扭

2、簧連接的內筒旋轉了一個相應角度，依據牛頓定律，該轉角的大小與液體的粘度成正比，于是液體粘度的測量轉為內筒轉角的測量。記錄刻度盤的表針讀數，通過計算即為液體表觀粘度、塑形粘度和動切力。圖4-1 六速旋轉粘度計及變速拉桿 （2）六速旋轉粘度計的使用方法接通電源，撥動三位開關至高速位置，待外筒轉動后，將變速拉桿的紅色球形手柄（手柄位置與轉速的選擇如圖4-1）放置在最低位置，此時外筒轉速即為600rpm。觀察刻度盤是否對零（若不對零，可松開固定螺釘調零后再擰緊）、外筒是否偏擺（若偏擺，應停機重新安裝外筒）。檢查調速機構是否靈活可靠。將剛高速攪拌過的鉆井液倒入泥漿杯中至刻度線（此處鉆井液的體積為350m

3、l），立即置于托盤限位孔上，上升托盤，使液面與外筒刻度線對齊，擰緊托盤手輪。迅速從高速（600rpm）到低速（300rpm）依次測量。待刻度盤讀數穩定后，記錄兩個轉速下的讀數。實驗結束后，關閉電源，松開托盤手輪，移開泥漿杯，倒出泥漿。左旋卸下外轉筒，將外轉桶和內筒清洗后擦干，將外轉筒安裝在儀器上。（3）粘度和切力的計算方法表觀粘度AV0.5*600，單位：mPa.s；塑性粘度PV600300，單位：mPa.s；動切力YP0.511*（2*300600），單位：Pa。簡略計算時，可將0.511替換為0.5。2、靜濾失儀的工作原理、使用方法及濾失量、pH值和泥餅厚度的測定 （1）鉆井液濾失原理在濾

4、失介質兩端施加一定的壓力差，在壓力差的作用下，鉆井液通過濾失介質發生濾失。 （2）打氣筒靜濾失儀的結構和工作原理打氣筒靜濾失儀（如圖4-2）是將一定量的鉆井液，注入筒狀鉆井液杯中，上緊杯蓋，接通氣源，調節減壓閥將壓力調至0.69MPa，打開放氣閥，氣源進入鉆井液杯中。通過靜濾失儀可記下濾失時間、濾失量并可留取泥餅。 圖4-2 打氣筒靜濾失儀1-帶壓力表的打氣筒 2-減壓閥 3-底座 4-鉆井液杯 5-量筒圖4-3 減壓閥的操作示意圖圖4-4 放空閥的操作示意圖（左圖為進氣、右圖為關閉或排空）圖4-5 鉆井液杯的安裝示意圖（3）打氣筒靜濾失儀的使用方法松開減壓閥（逆著圖4-3箭頭方向旋轉減壓閥手

5、柄，將手柄退出），使減壓閥處于關死狀態，此時無壓力輸出和顯示，然后關閉放空閥（如圖4-4右圖）。用力打氣使氣筒壓力表達1MPa 左右，然后順時針旋轉減壓閥（如圖4-3箭頭方向），直到壓力表讀數為0.69MPa。用手指堵住鉆井液杯氣接頭小孔，倒入適量的泥漿，使液面與泥漿杯內刻度線平齊（高度以低于密封圈1-1.5cm最好），放好干燥的密封圈，鋪一張干燥的濾紙，將干燥的泥漿杯蓋蓋好旋緊。然后裝入三通接頭并卡好（如圖4-5），將量筒放在泥漿杯下面，對準出液孔。順著“進氣”箭頭方向推通氣閥桿（如圖4-4左圖），同時觀察壓力表指示。當壓力表稍有下降或聽到有進氣聲后，即停止操作通氣閥，開始計時并微調減壓閥手

6、柄，使壓力表指示保持為0.69MPa。記錄7.5min時收集的濾液量，取開量筒，逆著“進氣”箭頭方向推通氣閥桿（如圖4-4右圖），聽到放氣聲后表示泥漿杯中余氣放盡，取下泥漿杯。沖洗擦干泥漿杯、杯蓋和密封圈。（4）鉆井液濾失量、pH值和泥餅厚度的測定方法鉆井液濾失量的測定方法假設鉆井液的瞬時濾失量為0，7.5min時量筒中濾液體積的2倍即為靜濾失量。鉆井液pH值的測定方法將pH試紙放到濾液中浸濕后取出，待其顏色穩定后和標準色對照，估計出泥漿的pH值。注意：此方法只有在濾液顏色較淺的水基鉆井液中才可使用。鉆井液泥餅厚度的測定方法7.5min靜濾失實驗結束后，打開泥漿杯，取下濾紙，用緩慢的水流小心的

7、洗凈泥餅上的浮漿，把濾紙放置在平整的桌面上，用鋼板尺測量的平均厚度值的2倍即為泥餅厚度。3、鉆井液中固相含量的測定根據蒸餾原理，取一定量鉆井液用電熱器將其蒸干，收集并測出冷凝液的體積，用減差法即可求出鉆井液中固相的含量。也可通過稱重方法算出固相的含量。固相含量的測定步驟如下：拆開蒸餾器，稱出蒸餾杯質量W杯；用注射器取10ml均勻鉆井液，注入蒸餾杯中，稱重W杯+漿。將套筒及加熱棒擰緊在蒸餾杯上，再將蒸餾器引流管插入冷凝器出口端。將加熱棒插頭插入電線插頭，通電加熱蒸餾，并計時。通電約5分鐘后冷凝液即可滴入量筒，連續蒸餾至不再有液體滴出為止，切斷電源。用環架套住蒸餾器上部，使其與冷凝器分開，再用濕布

8、冷卻蒸餾器。記下量筒中餾出液的體積，若餾出物為水與油且分層不清時可加入13滴破乳劑。油、水體積分別以V油、V水表示。取出加熱棒，用刮刀刮凈套筒內壁及加熱棒上附著的固體，全部收集于蒸餾杯中，然后稱重W杯+固。測定過程中須注意：操作時蒸餾器必須豎直；注意用電安全，避免電源線與蒸餾器筒接觸，以防燙壞絕緣層；為了保護加熱棒，蒸餾時間一般為20分鐘左右，不應超過30分鐘；若鉆井液泡多，可加數滴消泡劑。對于淡水非加重鉆井液，計算固相質量體積百分含量和固相體積百分含量時，固相質量體積百分含量（W杯+固W杯）×10，單位為g/100ml；固相體積百分含量=固相質量體積百分含量÷土 ，單位為

9、g/100ml（土取 g/cm3）。4、鉆井液密度的測定方法凡精度可達±0.01g/cm3的密度測量儀器均可用來測定鉆井液的密度。通常使用鉆井液密度計（如圖4-6）測定鉆井液的密度。 圖4-6 鉆井液密度的結構示意圖鉆井液密度計的使用方法如下：將清水注入杯中齊杯口為止，輕輕將蓋旋轉蓋緊，使多余清水從蓋上小孔溢出，擦去外溢清水，然后將刀口置于刀承上，把游碼左側邊線移到刻度1.00g/cm3位置，如水平泡位于中間，則儀器是準確的；否則，可在平衡柱內取出或加入重物來調整。倒出清水，擦干，將待測泥漿注入杯中，蓋好杯蓋，讓多余泥漿溢出，擦凈泥漿杯周圍的泥漿，移動游碼使橫梁成水平狀態（水平泡位于

10、中間），游碼左側邊線所對應刻度，即為該泥漿的密度。 注意：對于混有空氣或天然氣的鉆井液不能使用該儀器測定。5、鉆井液漏斗粘度的測定方法通常使用馬氏漏斗粘度計（圖4-7）測定鉆井液的漏斗粘度。馬氏漏斗被標定為：21±3時，從漏斗中流出946ml（1quart）淡水的時間為26±0.5s。圖4-7 馬氏漏斗粘度計馬氏漏斗粘度計的使用方法如下： 將用清水刷凈的漏斗粘度計掛好，用手指堵住漏斗管口，將泥漿經濾網注入漏斗錐體內直到泥漿的水平面至篩網底面止（此刻剛好是1500ml）。放開手指，同時記時，直到流滿946ml量杯時止，記錄消耗的時間，單位為s。 馬式漏斗使用一段時間后，必須進

11、行必要的校驗。按照測定鉆井液漏斗粘度的方法，在21±3條件下將1500ml清潔淡水注于漏斗內，若流出946ml淡水為26±0.5s（或流出1000ml淡水為28±0.5s），即為合格。 注意：為了保護漏斗的管嘴，不得用鐵絲等硬物穿通；測量時，漏斗應垂直放好。三、儀器、器皿和材料 （1）鉆井液：400ml；（2）高速攪拌機；（3）六速旋轉粘度計；（4）打氣筒失水儀；（5）濾紙：90；（6）量筒：20ml；（7）秒表；（8）鋼板尺：精度1mm；（9）pH廣泛試紙；（10）注射器：10ml；（11）ZNC型固相含量測定儀；（12）電子天平；（13）馬氏漏斗粘度計；（14

12、）鉆井液用密度計。四、實驗步驟 1、用高速攪拌器高速攪拌鉆井液10min。 2、使用六速旋轉粘度計測定并計算鉆井液表觀粘度、塑性粘度和動切力； 3、使用打氣筒濾失儀測定鉆井液濾失量、泥餅厚度和pH值； 4、測定并計算鉆井液的固相含量；5、學習并掌握測定鉆井液密度的方法；6、學習并掌握測定鉆井液漏斗粘度的方法。五、數據處理項目濾失量 ml泥餅厚度cmPHM杯gV漿mlM杯+漿 gM杯+固gV液ml數據10.05.020.02.09100.1410.0110.56101.098.5計算：1. 表現粘度AV=0.5*=5m.Pas 塑性粘度 PV=-=5m.Pas 動切力YP=0.511*（2*-）

13、=02. 濾失量 泥餅厚度 pH均如表格所示3. M漿=M杯+漿-M杯=10.42g M固=M杯+固-M杯=101.09-100.14=0.95固相質量體積=0.95*10=9.5g/100ml固相體積百分含量=10.42/2.5=4.168ml/100ml六、思考題1、鉆井液的粘度測定前，為什么通常都需要使用高速攪拌機進行攪拌？使液體均勻混合便于測量，防止產生沉淀，穩定鉆井液性能2、 使用六速旋轉粘度計測得的表觀粘度和馬氏漏斗粘度有沒有對應關系？為什么？ 旋轉粘度計通過測量內筒轉角測量粘度，馬氏漏斗粘度計通過在重力作用下從一個固定型漏斗中自由流出所需的時間來測量粘度，兩者從不同角度測量了粘度，存在一定關系3、 靜濾失量測定時，要求先準備好工作壓力，然后再倒入鉆井液后迅速加壓測量，