《《钻井液工艺原理实验钻井液工艺原理实验》》ExperimentsDrillingFluidsTechnologyExperimentsDrillingFluidsTechnology主讲：范实验一实验一钻井液流变模式确定实验钻井液流变模式确定实验主讲：范鹏实验目的实验目的(TheExperimentPurpose)掌握钻井液增粘剂对钻井液流变性的影响。实验原理实验原理(TheExperimentalPrinciple)旋转粘度计工作原理旋转粘度计工作原理电动机带动外筒旋转时，通过被测液体作用于内筒上的一个转矩，使与扭簧相电动机带动外筒旋转时，通过被测液体作用于内筒上的一个转矩，使与扭簧相连的内筒偏转一个角度。根据牛顿内摩擦定律，一定剪切速率下偏转的角度与液连的内筒偏转一个角度。根据牛顿内摩擦定律，一定剪切速率下偏转的角度与液体的粘度成正比。于是，对液体粘度的测量就转换为内筒的角度测量。体的粘度成正比。于是，对液体粘度的测量就转换为内筒的角度测量。流变曲线类型、意义。流变曲线类型、意义。流变曲线是指剪切速率和剪切应力的关系曲线。根据曲线的形式，它可大致分为流变曲线是指剪切速率和剪切应力的关系曲线。根据曲线的形式，它可大致分为牛顿型、塑性流型、假塑性流型和膨胀性流型。为了计算任何剪切速率下的剪切牛顿型、塑性流型、假塑性流型和膨胀性流型。为了计算任何剪切速率下的剪切应力，常用的方法是使不同流变模式表示的理想曲线逼近实测流变曲线，这样，应力，常用的方法是使不同流变模式表示的理想曲线逼近实测流变曲线，这样，只需要确定两个流变参数，就可以绘出泥浆的流变曲线。只需要确定两个流变参数，就可以绘出泥浆的流变曲线。实验原理实验原理(TheExperimentalPrinciple)牛顿模式反映的牛顿液体，其数学表达式为：牛顿模式反映的牛顿液体，其数学表达式为：宾汉模式反映的是塑性液体，其数学表达式为：宾汉模式反映的是塑性液体，其数学表达式为：指数模式反映的是假塑性流体，其数学表达式为：指数模式反映的是假塑性流体，其数学表达式为：nn或或LgLg=lgKnlgD=lgKnlgD卡森模式反映的是一种理想液体，其数学表达式为：卡森模式反映的是一种理想液体，其数学表达式为：实际流变曲线与哪一种流变模式更吻合，就把实际液体看成哪种流型的流体。实际流变曲线与哪一种流变模式更吻合，就把实际液体看成哪种流型的流体。仪器与材料仪器与材料(TheApparatusMetearials)11．仪器．仪器高速搅拌机；六速旋转粘度计；秒表。高速搅拌机；六速旋转粘度计；秒表。2.材料材料钻井液：钻井液：5500ml00ml；；增粘剂。增粘剂。实验步骤实验步骤(TheExperimentalProcess)1.熟悉旋转粘度计的使用方法。2.检查和校正旋转粘度计。3.测量泥浆加入增粘剂前后在各剪切速率下的剪切应力。将待测泥浆高速搅拌10min后，把水换成待测泥浆，按四-2的方法操作，分别记录各转速下的读数。泥浆剪切应力与粘度计读数对应关系：=0.511，单位：Pa。实验步骤实验步骤(TheExperimentalProcess)测量泥浆在1分钟和10分钟的静切力将上一步骤结束后的泥浆继续在600rpm下旋转搅拌1分钟，然后将旋钮上提到3/6rpm位置，并同时关闭电源，静置1分钟后启动之，注意读取刻度盘的最大值，通过下面的公式计算初切力s。再重新在600rpm下旋转搅拌1分钟，用同样的方法读取静置10分钟后3rpm下的最大值，通过下面的公式计算终切力s10静切力计算公式：s=0.5113，单位：Pa。5.实验后，关闭电源，倒出泥浆，洗净内、外筒，擦干装好。注意：停转后，由于静切力作用，刻度盘可能不回零，此时不需要再调零。实验报告实验报告(LabReports)计算钻井液的流变参数、绘制流变曲线并确定泥浆的流变模式，了解钻井计算钻井液的流变参数、绘制流变曲线并确定泥浆的流变模式，了解钻井液增粘剂对钻井液流变模式和流变参数的影响。并将实验记录、数据处理结果以液增粘剂对钻井液流变模式和流变参数的影响。并将实验记录、数据处理结果以表格或图的形式表达，写出实验报告。表格或图的形式表达，写出实验报告。实验二实验二钻井液静滤失量及瞬时滤失量钻井液静滤失量及瞬时滤失量测定实验测定实验主讲：范鹏实验目的实验目的(TheExperimentPurpose)1.掌握常用掌握常用APIAPI钻井液仪器的使用和校正方法。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。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。了解钻井液降滤失剂对钻井液滤失量的影响。实验原理实验原理(TheExperimentalPrinciple)在滤失介质两端施加一定的压力差，在压力差的作用下，泥浆通过滤失介质在滤失介质两端施加一定的压力差，在压力差的作用下，泥浆通过滤失介质发生滤失。发生滤失。仪器与材料仪器与材料(TheApparatus1．仪器．仪器高速搅拌机；打气筒失水仪；量筒：高速搅拌机；打气筒失水仪；量筒：20ml20ml；秒表；钢板尺：精度；秒表；钢板尺：精度1mm1mm。。2.材料材料钻井液：钻井液：400ml400ml；滤纸：；滤纸：9090；；pHpH广泛试纸广泛试纸。。实验步骤实验步骤(TheExperimentalProcess)1.用高速搅拌器高速搅拌泥浆10分钟。2.测量泥浆滤失7.5分钟和15分钟后（或其它时间点）的滤失量及泥饼厚度和pH值。3.在钻井液中加入降滤失剂，重新按步骤1和2测定钻井液的性能。4.假设瞬时滤失量为零，量筒中滤液体积的2倍即为API滤失量。若瞬时滤失量不为零，应先按下列方程组求出瞬时滤失量，然后按下式计算API滤失量。1515spsp实验报告实验报告(LabReports)整理并计算所测得的数据。将实验记录、数据处理结果以表格或图的形式整理并计算所测得的数据。将实验记录、数据处理结果以表格或图的形式表达，写出实验报告。表达，写出实验报告。思考题思考题(Questions)1、钻井液的粘度测定前，为什么通常都需要用高速搅拌机进行搅拌？2、使用六速旋转粘度计测得的表观粘度和马氏漏斗粘度有没有对应关系？为什3、静滤失量测定时，要求先准备好工作所承受的压力，然后再倒入钻井液后迅速加压测量，请结合静滤失方程进行解释。4、未知成分的钻井液，测定膨润土含量时，需要用氧化剂以减少试验误差，为什么？思考题思考题(Questions)5、分析膨润土含量的计算公式，在不考虑测量误差的前提下，指出该公式可能会产生误差的根本原因。6、测定钻井液膨润土含量时，首次出现绿兰色圈后，继续旋摇色圈可能会消失，为什么？7、漏斗粘度计为保护管嘴的内径，即使出现堵塞也不允许使用铁丝等硬物穿通，假如密度计的钻井液杯附着水泥等难以溶解去除的异物，对测量结果的有无 影响？为什么？ 实验三 实验三 钻井液的盐侵及处理 钻井液的盐侵及处理 主讲：范鹏 实验目的 实验目的(The Experiment Purpose) 11、认识并掌握 、认识并掌握NaCl NaCl对钻井液污染后性能的变化规律。 对钻井液污染后性能的变化规律。 22、了解 、了解NaCl NaCl对钻井液污染后性能的调整方法。 对钻井液污染后性能的调整方法。 实验原理 实验原理(The Experimental Principle) 11、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 、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 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 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 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。 水继续增大。 实验原理 实验原理(The Experimental Principle) 22、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 、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 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一定的改善。 ，从而使钻井液滤失性能得到一定的改善。 仪器与材料 仪器与材料(The Apparatus Metearials)11．仪器 ．仪器 高速搅拌机；六速旋转粘度计；打气筒失水仪； 高速搅拌机；六速旋转粘度计；打气筒失水仪；电子天平； 电子天平；量筒： 量筒：20ml 20ml；秒表；钢板尺：精度 ；秒表；钢板尺：精度 1mm 1mm；；牛角勺 牛角勺。。 2.材料材料 钻井液： 钻井液：400ml 400ml；滤纸： ；滤纸：90 90；；pH pH广泛试纸； 广泛试纸；NaCl NaCl；降粘剂；降滤失剂。 实验步骤实验步骤(The Experimental Process) NaCl,%0.1 0.5 0.75 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 2、各组按表5-1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。 氯化钠分组加量表 实验步骤 实验步骤(The Experimental Process) 降粘剂和降失水剂加量参考下表： 钻井液处理剂分组加量表 降粘剂,%0.1 0.2 0.4 0.3 0.1 降失水剂,% 0.1 0.2 0.3 0.5 0.6 实验报告 实验报告(Lab Reports) 11、将所得数据及计算结果整理列表。 、将所得数据及计算结果整理列表。 22、绘出钻井液粘度、动切力以及失水量随 、绘出钻井液粘度、动切力以及失水量随NaCl NaCl加量的变化曲线，并简要解释。 加量的变化曲线，并简要解释。 实验四 实验四 钻井液润滑性测定 钻井液润滑性测定 主讲：范鹏 实验目的 实验目的(The Experiment Purpose) 掌握钻井液润滑性测定仪器的使用和校正方法；掌握钻井液润滑性测定仪器的使用和校正方法； 掌握钻井液润滑性的调整方法及常见润滑剂对钻井液润掌握钻井液润滑性的调整方法及常见润滑剂对钻井液润 滑性能的影响。 滑性能的影响。 实验原理 实验原理(The Experimental Principle) 查阅课本或其它相关书籍等文献资料，确定液体类润滑剂、固体润滑剂（如 查阅课本或其它相关书籍等文献资料，确定液体类润滑剂、固体润滑剂（如 玻璃微珠、塑料小球、石墨类等）的润滑机理。 玻璃微珠、塑料小球、石墨类等）的润滑机理。 仪器与材料 仪器与材料(The Apparatus Metearials)11．仪器 ．仪器 高速搅拌机；粘滞系数测定仪；打气筒失水仪； 高速搅拌机；粘滞系数测定仪；打气筒失水仪；电子天平； 电子天平；量筒： 量筒：20ml 20ml；秒表；钢板尺：精度 ；秒表；钢板尺：精度