钻井液常规性能测试

1中国石油大学（华东）油田化学基础实验报告班级：石工1412学号：姓名：教师：范鹏同组者：实验日期：2016.9.28实验一、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、掌握钻井液膨润土含量的实验原理和测定方法；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、实验装置钻井液：400ml高速搅拌机六速旋转粘度计打气筒失水仪滤纸量筒秒表钢板尺PH试纸亚甲基兰溶液酸式滴定管玻璃棒三、实验步骤1、用高速搅拌器高速搅拌钻井液10min。2、使用六速旋转粘度计测定并计算钻井液表观粘度、塑性粘度和动切力；3、使用打气筒滤失仪测定钻井液滤失量、泥饼厚度和pH值；4、测定并计算钻井液膨润土含量；5、学习并掌握测定钻井液密度的方法；6、学习并掌握测定钻井液漏斗粘度的方法。2四、实验数据记录与处理1.数据记录实验一钻井液的常规性能测试数据记录处理表项目Ф600Ф300滤失量ml泥饼厚度mmPHV浆mlV亚ml数据12714.5x22.0x292.05.6实验二无机电解质对钻井液的污染及调整项目Ф600Ф300滤失量ml泥饼厚度mmPH基浆12714.5x22.0x29基浆+0.75g/400mlCaCl2161241.0x24.5x28污染实验数据班级汇总表加量组别Ф600Ф300滤失量ml0.251/2161240.00.503/4181562.00.755/6191482.01.007/8161290.01.259/10141096.0基浆—11732.032.数据处理本组实验所得数据处理结果:表面粘度AV=0.5xФ600=0.5x12=6mPa.s塑性粘度PV=Ф600-Ф300=12-7=5mPa.s动切力YP=0.511x（2xФ300-Ф600）=1.022Pa钻井液膨润土含量=泥甲V01.0V×70100×1000=14.3×泥甲VV=14.3×265=40.04g/l（1）基浆：表面粘度AV=0.5xФ600=0.5x11=5.5mPa.s塑性粘度PV=Ф600-Ф300=11-7=4mPa.s动切力YP=0.511x（2xФ300-Ф600）=1.533Pa（2）加量0.25g/100mlCaCl2泥浆：表面粘度AV=0.5xФ600=0.5x16=8mPa.s塑性粘度PV=Ф600-Ф300=16-12=4mPa.s动切力YP=0.511x（2xФ300-Ф600）=4.088Pa（3）加量0.50g/100mlCaCl2泥浆：表面粘度AV=0.5xФ600=0.5x18=9mPa.s塑性粘度PV=Ф600-Ф300=18-15=3mPa.s动切力YP=0.511x（2xФ300-Ф600）=6.132Pa（4）加量0.75g/100mlCaCl2泥浆：表面粘度AV=0.5xФ600=0.5x19=9.5mPa.s4塑性粘度PV=Ф600-Ф300=19-14=5mPa.s动切力YP=0.511x（2xФ300-Ф600）=4.599Pa（5）加量1.00g/100mlCaCl2泥浆：表面粘度AV=0.5xФ600=0.5x16=8mPa.s塑性粘度PV=Ф600-Ф300=16-12=4mPa.s动切力YP=0.511x（2xФ300-Ф600）=4.088Pa（6）加量1.25g/100mlCaCl2泥浆：表面粘度AV=0.5xФ600=0.5x14=7mPa.s塑性粘度PV=Ф600-Ф300=14-10=4mPa.s动切力YP=0.511x（2xФ300-Ф600）=3.066Pa由以上所得数据整理成表如下：加量/g/mlAV/mPa.sYP/PaFL/ml05.51.53332.00.2584.08840.00.5096.13262.00.759.54.59982.01.0084.08890.01.2573.06696.0作图如下：1.AV—CaCl2加量关系曲线：2.YP—CaCl2加量关系曲线：024681000.20.40.60.811.21.4AVCaCl2/%53.FL—CaCl2加量关系曲线：将AV—CaCl2加量关系曲线，YP—CaCl2加量关系曲线，FL—CaCl2加量关系曲线放在一起表示趋势变化关系，如下：3.现象解释：CaCl2能够大量溶于水中，且其溶解度随着温度的增加而增加。从整个实验现象可以看出，随着CaCl2加入量的逐渐增大，泥浆的表面粘度AV，动切力PY，都呈现先增加后减少的趋势，而滤失量FL则呈现逐渐增加的趋势。钻井液钙侵后，原来的钠质土变成了钙质土，其临界电位降低，水化膜变薄，粘土颗粒间形成或增强絮凝结构。从而导致钻井液粘度、切力上升、失水增大。当钙侵到一定程度后，粘土颗粒继续变粗而沉淀，0123456700.20.40.60.811.21.4YPCaCl2/%02040608010012000.20.40.60.811.21.4FLCaCl2/%00.20.40.60.811.21.4YPAVFL6此时粘土分散度明显降低，使粘度、切力转而下降，失水继续增大。从而钻井液性能的变化趋势就如上图所示。五、思考题1.钻井液的粘度测定前，为什么通常都需要使用高速搅拌机进行搅拌？答：保证钻井液在实验过程中的均匀性，防止产生沉淀，稳定钻井液性能。2.使用六速旋转粘度仪测得的表观粘度和马氏漏斗粘度有没有对应关系？为什么？答：六速旋转粘度计通过测量内筒转角测量粘度，而马氏漏斗粘度计是通过在重力作用下从一个固定的型漏斗中自由流出所需时间来测量粘度，两者从不同角度测量了粘度，存在一定的关系。3、静滤失量测定时，要求先准备好工作压力，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。答：从静虑失方程：qFL=A[2𝑘∆𝑃(𝜑𝑠𝑐𝜑𝑠𝑚−1)𝑡𝜇]1/2可以看出，实验过程中如果压差改变，会影响实验最终结果。所以需要事先准备好工作压力，再倒入钻井液加压测量，有利于使虑失压力保持不变。以防止实验造成误差。4、未知成分的钻井液，测定膨润土含量时，需要使用氧化剂以减少实验误差，为什么？答：未知成分的钻井液中可能有一些有机处理剂，这样做可以防止这些有机处理剂与亚甲基兰发生反应对实验造成误差，使用氧化剂可以减少有机处理剂对亚甲基兰的影响。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，指出该公式可能产生误差的主要原因。答：钻井液膨润土含量=泥甲V01.0V×70100×1000=14.3×泥甲VV，实验中加入亚甲基兰过快，导致记录的亚甲基兰的体积比实际大，出现误差；或者钻井液中有一些物质与亚甲基兰反应，导致使用的亚甲基蓝的体积与实际不同，出现误差。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？答：因为泥浆体系可能分布不均匀，粘土中水化后带负电的可交换阳离子没有完全消耗带正电荷的染色离子，所以出现绿兰色圈，而再搅拌两分钟后由于进一步与粘土离子结合使7溶液中没有游离的亚甲基兰，绿兰色圈就会消失。7、漏斗粘度计为了保护管嘴的内径，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？答：不影响，因为漏斗粘度计使用过后需要进行校验，只要在误差之内，且异物不与钻井液发生化学反应就不会影响液体粘度的测量。