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钻井液技术手册钻井液技术手册 中海石油技术服务公司中海石油技术服务公司 钻井液技术手册钻井液技术手册 （（第一版第一版）） 中海石油技术服务公司中海石油技术服务公司 一九九八年十一月一九九八年十一月 前前言言 钻井液技术服务工作，是整个石油勘探开发作业中钻 井工程的重要组成部分及关键环节之一，钻井液技术也随着 油气田的勘探与开发作业的难度和复杂显得愈加重要。 随着石油勘探开发工作的发展，钻井深度的增加和难 度的增大，钻遇的地层也日益复杂，如高温高压油气层、严 重垮塌地层，以及钻大斜度井、长延伸井和水平井等等；同 时，钻井液工艺技术也进入了迅速发展的阶段，产品、体系 层出不穷，先进技术和产品在钻井和完井工程中得到越来越 多的应用。 为了适应海洋石油勘探开发的形势需要，促进和加强 钻井液技术管理工作，加强人员技术培训和提高人员素质， 我们组织了以莫成孝、刘自明、周冠波等七位泥浆专家为主 的编写组，根据多年来公司在中国海域各作业区和陆地钻井 技术服务所取得的成功作业经验，结合近年来我们科研所取 得的应用成果，参考国外泥浆公司的先进技术资料，历时约 两年，编制了本技术手册。 本手册涉及了钻井及完井工程中的钻井液和完井液 体系、钻井液性能测试与仪器、钻井液的固相控制、复杂情 况的钻井液维护和处理、油气层保护和海洋环境的保护、钻 井液水力学、常用泥浆处理剂以及钻井液工程计算等各个方 面共十七个章节的内容。可作为我公司钻井液技术服务的指 导性手册及人员培训教材。 中海石油技术服务公司中海石油技术服务公司 19981998年年1111月月1 1日日 编写说明编写说明 本手册编写的主要目的是，为了将公司技术人员历年 作业所获得的经验进行总结提高，故内容涉及作业的各个方 面，对某些部分做了重点介绍，并准备将它作为我公司钻井 液技术服务的指导性手册及人员培训教材。在编写时，着重 对我们自己常用的泥浆体系进行介绍，故未能包容业界所有 的钻井液和完井液体系。今后，我们计划要吸收国内外先进 技术，定期对本手册的内容逐步补充和完善。 本手册由莫成孝主编，第一章由温力为执笔，第二、 四、十、十五章由莫成孝执笔，第三、六、八、十一、十三 章由周冠波执笔，第五、七章由刘自明执笔，第九、十二章 由扬彬执笔，第十四章由徐绍成、莫成孝共同执笔，第十 六、十七章由陈志忠执笔。 陈志忠同志负责校阅和排版工作，李自立和周健同志 参加了审核工作，李春生同志为手册设计了封面，经中海石 油技术服务公司金晓剑总工程师全面审查并提出了宝贵的意 见。本手册得到中海石油技术服务公司科技部的大力支持得 以早日出版，在此对各位有关专家和领导一并致谢。 由于本手册涉及内容较广，且作者水平有限，如有错 误和不妥之处，恳请大家批评指正，帮助我们不断完善本手 册。 钻井液技术手册钻井液技术手册编写组编写组 19981998年年1111月月 手册目录手册目录 章节章节章节名称章节名称页数页数 一钻井液性能测试钻井液性能测试方法方法31 二水基钻井液水基钻井液10 三油基钻井液油基钻井液21 四水平井钻井液水平井钻井液6 五完井液完井液9 六水力学水力学20 七固相控制固相控制10 八井井璧稳定璧稳定3 九井井漏漏5 十卡钻卡钻7 十一钻井液钻井液污染物污染物及及处理处理5 十二腐蚀腐蚀5 十三压力控制压力控制4 十四储层保护储层保护11 十五环境保护环境保护5 十六工程计算与工程计算与常用常用数据数据4 十七钻井液钻井液产品介绍产品介绍3 第一章钻井液性能测试方法 钻井液技术手册第一版1 -1 第一章第一章 钻井液性能测试方法钻井液性能测试方法 1.1.1 1 钻井液密度钻井液密度 1.1.1仪器 a. 钻井液密度计 精确度达到足以测量 0.01g/cm 3或 0.1lb/gal。 b. 加压式钻井液密度计精确度达到足以测量 0.01g/cm 3或 0.1 lb/gal。可 用于测定含有一些气泡的泥浆。 c. 温度计 量程0～105 oC，分度值1oC。 1.1.2操作步骤 a. 将底座放置在水平平面上； b. 测量并记录钻井液样品的温度； c. 将钻井液样品注入洁净的样品杯中，盖上杯盖并确保有一些钻井液从杯盖小 孔冒出，压紧杯盖。 如果是加压式密度计，注入钻井液到样品杯时应使液面略低于杯的上边 缘为止，盖上杯盖，同时将加压阀开启，压紧杯盖使之与杯的上边缘接触，杯 中过量的钻井液会从加压阀排出，关闭加压阀，擦干净杯外部并给螺纹抹点 油，然后拧紧螺帽。用加压器抽取钻井液样品，第一次抽取的样品应排掉，第 二次抽取的样品才干净可用。将加压器出口套入带有 O型密封垫圈的样品杯加 压阀上面，用力下压加压器的活塞柄，以压迫钻井液通过压动式加压阀进入样 品杯，并使杯内具有压力。下压加压器活塞柄的力应达到50磅22.68kg或更 大些，然后逐渐减小下压压力，使加压阀自动关闭，最后释放掉全部下压压力 取下加压器。 d. 冲洗或擦干净样品杯外部； e. 将臂梁上的刀口放在底座的刀垫上，移动游码使之平衡； f. 从靠样品杯一侧的游码边缘读取刻度值； g. 记录读数及相应单位。如果使用了一些扩大密度计量程的附件，还应做相应 的校正； h. 清洗密度计样品杯。对于加压式密度计，应再将加压器接回加压阀上，下压 加压器的活塞柄，放出样品杯中的压力，然后才能打开杯盖进行清洗。 1.21.2 马氏漏斗粘度马氏漏斗粘度 1.2.1仪器 a.马氏漏斗 漏斗上面带有12目的筛网，漏斗内容积1500cm 3，流出1夸脱 946cm 3 21 3oC的淡水所需时间为26 0.5秒； b.带刻度泥浆杯 有1夸脱和1000cm 3的刻度线； c.秒表； d.温度计 量程0105 oC。 1.2.2操作步骤 a.清洁漏斗和带刻度的泥浆杯； 第一章钻井液性能测试方法 钻井液技术手册第一版1 -2 b.用手指堵住漏斗的出口管，将经过充分搅拌的钻井液样品通过漏斗上面的筛 网注入直立状态的漏斗内，直至钻井液液面达到筛网底部为止应有 1500cm 3； c.移开堵住出口管的手指同时按动秒表，测量钻井液从出口管流入带刻度的泥 浆杯达到1夸脱或1升的刻度线位置时所需时间； d.测量并记录钻井液的温度； e.以秒为单位记录马氏漏斗粘度。 1.31.3钻井液的表观粘度钻井液的表观粘度、、塑性粘度塑性粘度、、屈服值和静切力屈服值和静切力 1.3.1仪器 a.直读式旋转粘度计 目前通用的有手摇式、12V电动式、115V电动式6速 型、115V或220V电动式无级变速型； b.秒表； c.温度计 量程0105 oC； d.可加热恒温的泥浆样品杯备用。 1.3.2操作步骤 a.将钻井液样品注入泥浆样品杯中必要时用可加热恒温的泥浆样品杯，使粘 度计的转筒浸入到钻井液样品中时液面刚好达到外筒的刻度线。应尽量减少 钻井液样品搅拌后的耽误时间小于5分钟，且测量时钻井液的温度与取样 处钻井液的温度不应相差大于6 oC。记录取样地点和测量时钻井液的温度； b.使外筒以600rpm的转速旋转，读取粘度计表盘上已恒定的指针所指示的刻度 值，记为φ600； c.将转速改为300rpm，再读取表盘指针所指示的刻度值，记为φ300； d.将转速改为600rpm，转动10秒钟以上，然后静止10秒钟，立即开动仪器使外 筒以 3rpm的转速转动，读取开始旋转时表盘指针所指示的最大值，记为 G10”； e.再以600rpm的转速转动10秒钟以上，然后静止10分钟，立即开动仪器，使外 筒以 3rpm的转速转动，读取开始旋转后表盘指针所指示的最大刻度值，记 为G10’； f.测定完毕后，及时清洗内外转筒并擦干。 1.3.3计算 a.表观粘度AVcpφ600/2 b.塑性粘度PVcpφ600－φ300 c.屈服值YP lb/100ft 2 φ 300－ PV d.初切力G10”lb/100ft 2 e.终切力G10’lb/100ft 2 第一章钻井液性能测试方法 钻井液技术手册第一版1 -3 1.41.4钻井液的室温中压滤失量钻井液的室温中压滤失量APIAPI滤失量滤失量 1.4.1仪器 a.API失水仪过滤面积为7.1 0.1 in 2 4580 60 mm 2； b.滤纸Whatman No.50 型或相当的产品，直径9cm； c.秒表； d.带刻度量筒 容量1025cm 3，分度值为0.2cm3； e.钢板尺 刻度精确至1mm； f.压力源 用无危险的流体施压。若带有加压器及压力调节器，可使用二氧化 碳小型气弹提供压力。 1.4.2操作步骤 a.确保失水仪过滤杯各部件清洁干燥，密封垫圈未变形或损坏； b.将钻井液样品注入过滤杯中，液面距杯子顶端约1cm。放上滤纸，盖上过滤 盖； c.在过滤杯排出管下面放好量筒以便接收滤液； d.迅速加压，要求在30秒内使压力达到100 5psi 690 35 kPa。在加压的同 时开始记时； e.时间达到30分钟时，测量滤液体积，关闭压力。若测定时间不是30分钟，应 加以注明； f.以cm 3 为单位记录滤液的体积精确到0.1cm 3，同时记录钻井液药品的初始 温度。保留滤液以便用于化学分析； g.释放掉过滤杯内的压力，小心拆开杯盖，倒掉钻井液，取出滤纸时应避免损 坏滤纸上的滤饼，小心地用缓慢的水流冲去滤饼表面的钻井液，用钢板尺测 量滤饼的厚度，精确到 1mm或1/32 in 。以mm或1/32 in 为单位记录滤饼厚 度并注明其软、硬、韧、致密、疏松或坚硬情况。 1.4.3注意 a.当钻井液样品的滤失量大于8cm 3时，过滤进行到7.5分钟时的滤液体积乘以2 可近似等于实测30分钟时的滤失量。 b.使用小型失水仪通常其过滤面积是标准失水仪过滤面积的一半时，测定的 结果与用标准失水仪测定的结果没有严格的互换性，当滤失量较低时，用小 型失水仪测定7.5分钟所得滤液体积乘以4作为API滤失量将存在较大误差。 1.51.5钻井液的高温高压滤失量钻井液的高温高压滤失量 1.5.1仪器 a.高温高压失水仪 失水仪的过滤杯容积为300400cm 3，过滤面积为2258mm2， 用于150 oC以下的试验时，过滤杯的设计耐压强度应为7092kPa，而用于150oC 以上的试验时，过滤杯耐压强度则应为10132 kPa以上； b.滤液接收器 应能承受3546kPa的压力； c.压力源 可用氮气或二氧化碳气体； 第一章钻井液性能测试方法 钻井液技术手册第一版1 -4 d.过滤介质 当测试温度低于200 oC时，用Whatman No.50型滤纸或相当的产 品，如果测试温度高于200 oC，则需用Dynalloy X-5型滤纸或相当的多孔介质 圆盘，一片只能使用一次； e.计时器 时间间隔为30分钟； f.温度计 量程可达260 oC ，可采用金属温度计； g.量筒 25cm 3或50cm3； h.高速搅拌器； i.钢板尺 刻度分度值为1mm。 1.5.2操作步骤 （1）试验温度低于150 oC时的操作步骤 a. 将温度计插入加热套，预热直至比所需试验温度高10 oF6oC为止，保持恒 温。 b. 将用高速搅拌器搅拌10分钟之后的钻井液样品注入过滤杯中，液面距顶部 13mm，装上滤纸。 c. 安装好过滤杯并关紧上下阀杆，放入加热套内，插上温度计。 d. 将滤液接受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，同样锁好。 e. 在上下阀杆关紧的情况下分别调节上下压力调节器至100psi690kPa。打开 上部阀杆，将100psi压力施加到过滤杯内。维持此压力直至达到试验所需温 度，保持此温度恒定。过滤杯内的钻井液从预热达到试验温度的过程不应超过 1小时。 f. 当温度达到后，将顶部压力增加到600psi4140kPa，并同时打开底部阀杆开 始收集滤液，记时开始，在保持试验温度在 5 oF 3oC的范围内，收集滤液30 分钟。如果在测定过程中，接受器的回压超过100psi，可以小心地从滤液接受 器中排出一部分滤液，使压力降至100psi。 g. 记录滤液体积、试验温度、压力和时间。 h. 试验完后，关紧过滤杯的上下阀杆，压力调节器释放掉压力。过滤杯内仍有 500psi的高压 i. 在确保上下阀杆关闭的情况下并且压力调节器已释放压力拆除滤液接收器 和压力调节器，设法使过滤杯冷却至室温，保持过滤杯垂直向上，小心打开上 阀杆，释放出杯内的压力不要对着身体，然后打开杯盖，倒掉钻井液，取 出滤饼，用缓慢水流冲去滤饼表面疏松的物质，用钢板尺测量滤饼厚度，精确 到1/32in或1mm。最后清洗过滤杯各个部件。 计算和记录 a.钻井液HTHP FLcm 3 2 滤液体积cm3/30min b.钻井液滤饼厚度mm ＝ 钢板尺测量值 （2） 温度高于300 oC时的测定步骤 a.首先了解所用仪器的生产厂家对仪器使用的说明，必须严格遵守厂家对钻井 液样品体积、测试温度及压力等方面的规定。 b.将温度计插入加热套，将加热套预热升温至比所需试验温度高出6℃并使之 恒温。 第一章钻井液性能测试方法 钻井液技术手册第一版1 -5 c.用高速搅拌器搅拌钻井液样品10分钟后，将样品注入过滤杯中并使液面距顶 部38mm。 放好过滤介质。 d.安装好过滤杯并关紧上下阀杆，把过滤杯放入加热套内，并插上一支温度 计。 e.将滤液接收器连接到底部阀杆上并锁好。 f.将可调节的压力源连接到顶部上阀杆上并锁好。 g.在上下阀杆关紧的情况下，对顶部和底部施加试验温度下所推荐的回压压力 见下表。样品加热升温期间，打开顶部的阀杆，使压力施加到过滤杯内。 h.确保在1小时左右，使过滤杯达到试验所要求的温度，接着将顶部的压力增 加到获得500psi的压差（或根据井下实际压差规定试验的压差，但必须在仪 器所能承受的范围内），同时打开底部阀杆，收集滤液并开始记时，在保持 试验温度在 3 oC的波动范围内 及保持合适回压和压差情况下，收集30分钟滤 液。如果回压上升，可小心地排出一些滤液以降低回压到规定值。 i.试验结束后，关紧顶部和底部上下两个阀杆，从压力调节器放掉压力，拆除 压力源。等温度下降后，从滤液接收器中放出全部滤液，记录30分钟所收到 的全部滤液体积，同时记录试验温度，压力和时间。 j.从底部阀杆上除去滤液接收器，从顶部阀杆上除去压力调节器。这时过滤杯 内仍有极高压力。保持过滤杯直立状态并使之冷却到室温，然后小心打开上 阀杆（不要对着人），放出过滤杯中的压力，再打开过滤杯，倒掉钻井 液，取出滤饼，用缓慢水流冲去滤饼表面松散物质，用钢板尺测量滤饼厚 度， 精确到1/32英寸或1mm。 不同测试温度的推荐回压值不同测试温度的推荐回压值 测定温度测定温度蒸气压蒸气压最低回压最低回压 0 0F F ℃℃psipsik kPaPapsipsiK KPaPa 12110014.7101100690 25012130207100690 30014967462100690 以上是现场测试常用的温度及回压 * 3501771359321601104 * 40020424717042751898 * 45023242229124503105 *不要超过仪器生产厂家所推荐的最高温度、压力和最大体积。 1.61.6钻井液的钻井液的pHpH值值 1.6.1仪器 a.pH计便携式，pH范围0～14，固态电极，工作温度0～66℃，分辨率0.1， 准确度0.1，附带有三种溶液（pH＝4.0、7.0和10.0）； b.蒸馏水或去离子水； c.温度计量程为0～105℃； d.pH广泛试纸和精密pH试纸； 第一章钻井液性能测试方法 钻井液技术手册第一版1 -6 1.6.2操作步骤 （1） 使用pH计的操作步骤 a.使待测样品和缓冲溶液的温度达到24 3 oC。 b.用蒸馏水冲洗电极并擦干，将电极放入到pH为7.0的缓冲溶液中，起动仪 器，等60秒钟以便使读值稳定。 c.测定pH为7.0的缓冲溶液的温度，将pH计温度旋钮调至此温度上，再将校正 旋钮转至读值为7.0的位置上。 d.用蒸馏水冲洗电极并擦干。 e.如果待测样品是酸性的，用pH为4.0的缓冲溶液，如果待测样品是碱性的， 则用pH为10的缓冲溶液，再进行电极的检测，然后又用pH为7的缓冲溶液试 验，如果读值发生变化并反复调校均不能满意，说明电极需要进行修复或更 换。 f.校正好仪器后，用蒸馏水冲洗电极并擦干。 g.将电极浸入待测样品中并缓慢搅拌，经过6090秒钟以便读数稳定。记录样 品的pH值精确到0.1pH单位，同时记录样品的温度。小心清洗电极并存放在 pH为4的缓冲溶液中，绝对不能让电极顶端变干。pH计只能存放在温度049 oC 的环境中。 （2） 用pH试纸的测定步骤 a.取一小条pH试纸放进待测样品表面，当液体浸透pH试纸时30秒内取出试 纸； b.将变色的试纸条与色标进行比较，确定颜色相同的色标，读取其代表的pH 值； c.如果用广泛pH试纸时颜色不好识别，可用近似范围的精密pH试纸进行测定。 精密pH试纸可读至0.2pH值单位。 1.71.7钻井液水钻井液水、、油和固相含量油和固相含量 1.7.1仪器 a.蒸馏仪 蒸馏杯的容积为10cm 3精度 0.05cm3或20cm3精度 0.1cm3； b.带刻度量筒 与蒸馏杯容积相对应，10cm 3或20cm3，刻度分度值为0.1cm3，精 度为 0.1cm 3； c.钢丝毛； d.高温密封润滑脂； e.试管刷； f.专用刮刀。 1.7.2操作步骤 a.用高温密封脂薄薄涂敷蒸馏杯的丝扣。 b.将不含气泡的钻井液样品注入蒸馏杯，样品应先通过20目筛以除去堵漏材料 和大的钻屑。 第一章钻井液性能测试方法 钻井液技术手册第一版1 -7 c.在蒸馏杯上部的蒸馏室中填充钢丝毛，数量要适中，太少时会使钻井液中的 固相随 蒸汽蒸馏出来，造成试验误差。 d.小心地盖上蒸馏杯盖，应有过量样品从杯盖中间的小孔中溢出。擦掉蒸馏杯 外部和杯盖上面的钻井液，将蒸馏杯安装到蒸馏器上并拧紧。 e.将安装好的蒸馏器放入加热套，并在下部排出管下面放置接收冷凝器的量 筒。 f.加热蒸馏器，收集冷凝液，直到无冷凝液滴出后10分钟可停止加热。 g.冷却至室温后，读取量筒内水和油的体积。最后清洁蒸馏器和蒸馏杯。 1.7.3计算 100 （蒸馏出水体积，cm 3〕 钻井液含水量Vw（％〕 样品体积，cm 3 100 （蒸馏出油体积，cm 3 钻井液含油量Vo（％〕 样品体积，cm 3 钻井液固相含量Vs 100 －（Vw Vo 对于非淡水钻井液，可利用钻井液的氯离子浓度计算悬浮固相体积百分数 Cl - Vss（％〕＝ Vs-Vw 1680000-1.21 Cl - 式中， Vss ___ 悬浮固相体积百分数； Cl -_____ 氯离子浓度，毫克/升。 再利用钻井液密度，可计算低密度固相体积百分数 1 Vlg 100pfpb-pfVss-12MW-PF-P0VO pb- plg 式中，Vlg ____ 低密度固相体积百分数（％）； MW____ 钻井液密度，磅/加仑； p0____油的密度，g/cm 3通常0.84 plg____低密度固相平均密度，g/cm 3通常2.6 pb________加重材料的密度，g/cm 3； pf____滤液密度，g/cm 3对于氯化钠水溶液，p f10.00000109 Cl － 加重材料体积百分数可由如下计算 Vb％ Vss – Vlg 按下式计算低密度固相，加重材料及悬浮固相的浓度 Clg3.49plgVlg Cb 3.49PbVb 第一章钻井液性能测试方法 钻井液技术手册第一版1 -8 CssClgCb 式中，Vb─ 加重材料体积百分数； Clg ─ 低密度固相浓度，磅/桶； Cb─ 加重材料浓度，磅/桶； Css ─ 悬浮固相浓度，磅/桶。 1.81.8钻井液含砂量钻井液含砂量 1.8.1仪器 含砂量测定仪 由直径2.5英寸的200目筛子、与筛子配套的漏斗及有刻度的玻璃 测量管组成。 1.8.2测定步骤 a.将钻井液样品注入玻璃测定管内达到“泥浆”标记处，再加水至另一个标记 处。 b.用拇指堵住管口激烈振荡。将上层稀液倒到清洁的200目小筛上，弃掉液 体。再给玻璃管内加水，冲洗出黏附在管内的固体颗粒并倒入小筛中，重复 冲洗直至玻璃管内干净为止。 c.用水冲洗筛子上的砂子以除去残留的钻井液。 d.将漏斗套在筛子上，并使漏斗的出口管套入玻璃测量管中，翻转筛子以便砂 子能掉入玻璃测量管内，用小股水流冲洗筛子以便使砂子冲入玻璃测量管 中。 e.静置玻璃测量管，使砂子沉降，从玻璃测量管刻度读出砂子的体积百分数。 1 1.9.9钻井液亚甲基蓝容量钻井液亚甲基蓝容量 1.9.1仪器和试剂 a.亚甲基蓝溶液 用标准试剂级亚甲基蓝配制，浓度是3.20g/l1cm 3 0.01毫克 当量。每次配制时，必须先测定亚甲基蓝的含水量。可将1.000g亚甲基蓝在 93 3℃温度下干燥至恒重，用下式对样品重量进行校正 3.20 取样重量g 亚甲基蓝干燥恒重重量g b.过氧化氢 3的溶液； c.稀硫酸约5N； d.注射器2.5cm 3或3cm3； e.锥形瓶250cm 3； f.滴定管10cm 3； g.微型移液管0.5cm 3； h.带刻度移液管1cm 3； i.量筒30cm 3； j.搅拌棒； k.加热板； 第一章钻井液性能测试方法 钻井液技术手册第一版1 -9 l.滤纸或亚甲基蓝试验纸。 1.9.2测定步骤 a.用注射器极准确地将2毫升钻井液样品不含有气泡加入到装有10cm 3水的锥 形瓶中，加入3的过氧化氢溶液15cm 3和5N的硫酸0.5cm3，然后缓慢地煮沸10 分钟，再加入蒸馏水稀释至约50cm 3。 b.以每次0.5cm 3的量将亚甲基蓝溶液逐次加入到锥形瓶中，旋转30秒钟，在粘 土颗粒仍悬浮的情况下，用搅拌棒取一滴悬浮液滴在滤纸上，当滤纸上的固 体颗粒周围显现出 蓝色或绿蓝色时，表明已达到滴定终点。 c.再旋转锥形瓶2分钟，又取一滴悬浮液滴在滤纸上，如果蓝色环明显显示， 证明终点的确已达到。如果蓝色环不再出现，则再加0.5cm 3亚甲基蓝溶液继 续试验，直到摇2分钟后取一滴滴在滤纸上能显示蓝色环为止。 1.9.3计算 亚甲基蓝溶液用量cm 3 亚甲基蓝容量MBTcm 3/cm3 钻井液样品量cm 3 假定般土的阳离子交换容量为70meg/100g，则可用下式计算钻井液的等效般土 含量 5 亚甲基蓝溶液用量cm 3 等效般土含量lb/bbl 钻井液样品量cm 3 1.101.10浮筒切力计试验浮筒切力计试验 1.10.1用于测定钻井液的初、终切力 1 仪器 a.浮筒切力计 刻度值单位为lb/100ft 2或mg/cm2，两种切力单位的换算关系 是mg/cm 2 lb/100ft 2 0.05； b.秒表。 2 测定步骤 a.将刚刚经过充分搅拌的钻井液立即注入样品杯中并达到所标明的刻度线位 置，迅速将铝筒沿刻度尺垂直下移至与钻井液面接触，然后轻轻放开铝筒并 同时用秒表计时。铝筒自由下降浸入到钻井液中，经过1分钟，读取铝筒顶 部边缘所对正的刻度值即为初切力。如果铝筒不能浸入钻井液中，表明钻井 液太稠而无法测定，如果铝筒在60秒内沉入到达样品杯底，表明钻井液的初 切力为零，注明铝筒沉到底所需时间。 b.取出铝筒，洗净并擦干，用搅拌棒搅拌样品杯中的钻井液，静止10分钟，再 用上述方法测定，所得读值为终切力。 第一章钻井液性能测试方法 钻井液技术手册第一版1 -10 1.10.2用于测定钻井液长时间或高温老化后的静切力 1仪器 a.不锈钢浮筒切力计 长89mm，外径36mm，壁厚0.2mm。 b.用于放砝码的平板； c.一套砝码以克为单位； d.钢板尺 以英寸为单位，精确到0.1英寸。 2测定步骤 a.小心取得高温静置老化后冷却至室温的钻井液样品，将浮筒及平板小心地 放置在钻井液样品表面上并使之平衡。如果高温老化后钻井液表面生成了 一层表皮，应先把表皮轻轻弄破。 b.在平板上小心地加上砝码以使浮筒开始向下移动，最好所加砝码能使浮筒 沉入钻井液超过浮筒一半的深度。 c.记录包括平板和砝码的总重量W，以克为单位。测量浮筒沉入钻井液的深 度L，单位为英寸。 3计算 3.61 Z W 静切力Slb/100ft 2 － 0.256A L 式中S──静切力，lb/100ft 2； Z ── 浮筒重量，g； W ── 平板和砝码的总重量，g； L ── 浮筒沉入的深度，in； A ── 钻井液的密度，lb/gal 1.111.11氯离子含量氯离子含量 1.11.1仪器和试剂 a.硝酸银溶液浓度为0.0282N和0.2820N； b.铬酸钾溶液5g/100cm 3水； c.硫酸或硝酸溶液0.02N 标准溶液； d.酚酞指示剂将1g酚酞溶于100cm 3 浓度为50的酒精水溶液中配制而成； e.沉淀碳酸钙化学纯； f.蒸馏水； g.带刻度的移液管1cm 3和10cm3 的各一支； h.滴定瓶100150cm 3，白色。 i.搅拌棒。 第一章钻井液性能测试方法 钻井液技术手册第一版1 -11 1.11.2测定步骤 a.取1cm 3或几cm3滤液于滴定瓶中，加2～3滴酚酞溶液。如果显示粉红色，则边 搅拌边用移液管逐滴加入酸，直至粉红色消失。如果滤液的颜色较深，则先 加入2cm 3 0.2N硫酸或硝酸并搅拌，然后再加入1g碳酸钙并搅拌。 b.加入25～50cm 3蒸馏水和5～10滴铬酸钾指示剂。在不断搅拌下，用移液管逐 滴加入硝酸银标准溶液，直至颜色由黄色变为橙红色并能保持30秒为止。记 录达到终点所消耗的硝酸银的cm 3数。如果硝酸银溶液用量超过10cm3，则取 少一些滤液进行重复测定。 如果滤液中的氯离子浓度超过1000mg/l，应使用1cm 30.01g氯离子的硝 酸银溶液（即0.2820N的浓度）。 1.11.3计算 1000硝酸银溶液用量，cm 3 氯离子浓度Cl －mg/l 滤液样品体积，cm 3 如果所用的硝酸银溶液1cm 30.01Cl－（即0.2820N的浓度） 1000硝酸银溶液用量，cm 3 氯离子浓度Cl －mg/l 滤液样品体积，cm 3 滤液NaCl含量mg/l 1.65氯离子浓度，mg/l 若用ppm为单位表示氯离子 浓度，则 氯离子浓度，mg/l 氯离子浓度Cl －ppm 滤液密度g/cm 3 式中，滤液密度可由Cl －mg/l浓度通过查表而得到，如果滤液的盐较复 杂，不是单纯的NaCl，CaCl2或KCl等，则滤液密度难于从表中查到，只能实际测 定。对于淡水钻井液，由于滤液密度近似1g/cm 3，因此，用mg/l表示的氯离子浓度 近似等于用ppm表示的数值。 1.121.12钻井液碱度与石灰含量钻井液碱度与石灰含量 1.12.1仪器与试剂 a.硫酸溶液0.02N标准溶液； b.酚酞指示剂溶液 将1g酚酞溶于100cm 3浓度为50的酒精水溶液中配制而成； c.甲基橙指示剂溶液 将0.1g甲基橙溶于100cm 3水中配制而成； d.pH计； e.滴定瓶100150cm 3，最好白色； f.带刻度移液管1cm 3和10cm3各一支； 第一章钻井液性能测试方法 钻井液技术手册第一版1 -12 g.搅拌棒。 1.12.2测定步骤 （1） 测定Pf和Mf a.用注射器或移液管取1cm 3或更多一些滤液于滴定瓶中，加入2滴或更多一些酚 酞指示剂溶液。如果显示粉红色，则用移液管逐滴加入0.02N 的硫酸并不断 搅拌，至粉红色恰好消失为止。如果样品颜色较深不能判断颜色变化，则可 用pH计测定试样的变化，当pH值降至8.3时即为滴定终点。 b.记录所消耗的0.02N硫酸溶液的体积V1cm 3。 c.在上述试样中再加入23滴甲基橙指示剂溶液，用移液管逐滴加入0.02N硫酸 溶液并不断搅拌，直到颜色从黄色变为粉红色为止如果用pH计，则pH值降 到4.3时即达到滴定终点。 d.记录加入甲基橙指示剂后所滴加的0.02N硫酸溶液的体积V2cm 3。 计算 V1 滤液酚酞碱度Pf cm 3 滤液试样体积cm 3 V1V2 滤液甲基橙碱度Mf cm 3 滤液试样体积cm 3 （2） 测定Pm a.用注射器或移液管取1cm 3或更多一些泥浆于滴定瓶中，加入2550cm3蒸馏 水，再加入45滴酚酞指示剂溶液。边搅拌边用0.02N 的硫酸溶液迅速滴定 到粉红色消失若用pH计测定试样的变化，则当pH值降至8.3时即为滴定终 点。 b.记录所消耗的0.02N硫酸溶液的体积V3cm 3。 计算 V3 钻井液酚酞碱度Pm cm 3 钻井液试样体积cm 3 1.131.13水或滤液的总硬度水或滤液的总硬度 以钙离子浓度表示以钙离子浓度表示 1.13.1仪器和试剂 a.EDTA标准溶液0.01mol/l 的二水合乙二胺四乙酸二钠盐溶液， 1cm 3 1000mg/l 的CaCO3或 1cm 3 400 mg/l 的Ca 2； b.缓冲溶液 67.5g NH4Cl加570cm 3NH 4OH15N，然后用蒸馏水稀释至1000cm 3； c.硬度指示剂溶液1g/l 的〔1- 1-羟基-4-甲基-2-苯偶氮-2-萘酚-4-磺 酸 〕水溶液或相当的药品； d.冰醋酸； e.滴定瓶150cm 3 烧杯； f.带刻度移液管5cm 3和10cm3的各一支； 第一章钻井液性能测试方法 钻井液技术手册第一版1 -13 g.移液管1cm 3、2cm3和5cm3的各一支； h.加热板； i.掩蔽剂 体积比为1 1 2的三乙醇胺、四乙烯基戊胺和水混合液备 用； j.pH试纸； k.次氯酸钠溶液5.25的次氯酸钠去离子水溶液Clorox或相当的试剂，要 确保新鲜且不含次氯酸钙或草酸； l.蒸馏水或去离子水 如果有一定的硬度，则测定结果应进行校正。 1.13.2测定步骤 a.取1.0cm 3或更多一些试样于150cm3烧杯中。如果试样颜色较深，可加入10cm3 次氯酸钠溶液并混匀，再加入1cm 3冰醋酸混匀，后煮沸试样以除去氯气。为 了保持试样体积不减少，应适时补充蒸馏水或去离子水。将pH试纸浸入到试 样中，如果试纸被漂白，表明氯气已被除净，否则要继续煮沸。氯气除净 后，冷却试样并用蒸馏水或去离子水冲洗烧杯内壁； b.用蒸馏水或去离子水稀释试样至50cm 3，加入2cm3硬度缓冲溶液并混匀。如果 试样中存在可溶性铁，则滴加1cm 3掩蔽剂； c.加入足够的硬度指示剂26滴并混匀。如果存在钙和/或镁离子，试样将显 示酒红色； d.边搅拌边用EDTA溶液滴定，当试样由红色变成蓝色时，继续加入EDTA溶液而 不再有由红到蓝的颜色变化即为终点。记录所用EDTA溶液的体积。 1.13.3计算 400 EDTA溶液体积，cm 3 以钙离子表示的总硬度THmg/l 试样体积，cm 3 1.141.14钙离子含量与镁离子含量钙离子含量与镁离子含量 1.14.1仪器和试剂 a.EDTA标准溶液0.01mol/l 的二水合乙二胺四乙酸二钠盐溶液， 1cm 3 1000mg/l 的CaCO3或 1cm 3 400 mg/l 的Ca 2； b.缓冲溶液1N的氢氧化钠溶液； c.钙指示剂羟基萘酚蓝或Calver Ⅱ； d.冰醋酸； e.滴定瓶150cm 3 烧杯； f.带刻度移液管1cm 3一支和10cm3的二支； g.移液管1cm 3、2cm3和5cm3的各一支； h.加热板； i.掩蔽剂 体积比为1 1 2的三乙醇胺、四乙烯基戊胺和水混合液备 用； j.pH试纸； k.次氯酸钠溶液5.25的次氯酸钠去离子水溶液Clorox或相当的试剂，要 确保新鲜且不含次氯酸钙或草酸。应测定其钙离子含量； 第一章钻井液性能测试方法 钻井液技术手册第一版1 -14 l.蒸馏水或去离子水应测定其钙离子含量； m.量筒50cm 3 。 1.14.2测定步骤 a.取1.0cm 3或更多一些试样于150cm3烧杯中。如果试样颜色较深，可加入10cm3 次氯酸钠溶液并混匀，再加入1cm 3冰醋酸混匀，然后煮沸试样以除去氯气。 为了保持试样体积不减少，应适时补充蒸馏水或去离子水。将pH试纸浸入到 试样中，如果试纸不被漂白，表明氯气已被除净，否则要继续煮沸。氯气除 净后，冷却试样并用蒸馏水或去离子水冲洗烧杯内壁； b.用蒸馏水或去离子水稀释试样至约50cm 3，加入2cm3硬度缓冲溶液并混匀。如 果试样中存在可溶性铁，则滴加1cm 3掩蔽剂。加入10～15cm3NaOH缓冲溶液使 试样pH值达到12～13； c.加入适量的钙指示剂0.10.2g并混匀。如果存在钙离子，试样将显示粉红 色至酒红色。指示剂加得太多时，终点将会不明显，可同时加入几滴甲基橙 指示剂以改善终点的判断； d.边搅拌边用EDTA溶液滴定至红色变成蓝色时，再继续加入EDTA溶液而不再有 由红到蓝的颜色变化即为终点。记录所用EDTA溶液的体积。 1.14.3计算 400 EDTA溶液体积，cm 3 A.钙离子含量Ca 2mg/l 试样体积，cm 3 注意如果所用的次氯酸钠溶液和蒸馏水中含有钙离子，测定结果应校 正。 B.镁离子含量Mg 2mg/l 0.6 〔 以钙离子表示的总硬度mg/l - 钙 离子含量mg/l 〕 1.151.15硫酸钙总含量和未溶解的硫酸钙含量硫酸钙总含量和未溶解的硫酸钙含量 1.15.1仪器和试剂 a.EDTA标准溶液0.01mol/l 的二水合乙二胺四乙酸二钠盐溶液， 1cm 3 1000mg/l 的CaCO3或 1cm 3 400 mg/l 的Ca 2； b.缓冲溶液1N的氢氧化钠溶液； c.钙指示剂 羟基萘酚蓝或Calver Ⅱ； d.冰醋酸； e.滴定瓶150cm 3 烧杯； f.带刻度移液管1cm 3一支和10cm3的二支； g.移液管1cm 3、2cm3、5cm3和10cm3的各一支； h.加热板； i.掩蔽剂 体积比为1 1 2的三乙醇胺、四乙烯基戊胺和去离子水的混合 液备用； j.pH试纸； 第一章钻井液性能测试方法 钻井液技术手册第一版1 -15 k.次氯酸钠溶液5.25的次氯酸钠去离子水溶液Clorox或相当的试剂，要 确保新鲜且不含次氯酸钙或草酸钙； l.蒸馏水或去离子水 不应含有钙离子，否则应对其进行测定并用于校正试验 的结果； m.量筒50cm 3； n.钻井液蒸馏器； o.API失水仪。 1.15.2测定步骤 a.将5cm 3钻井液样品加入到245cm3蒸馏水或去离子水中，搅拌15分钟，然后用 API失水仪过滤收集澄清的滤液； b.用移液管取10cm 3澄清的滤液于150cm3烧杯中，然后按测定钙离子含量的步 骤，用 EDTA标准溶液滴定至终点，记录所消耗EDTA的体积Vt，单位为 cm 3； c.用API失水仪取得钻井液样品的滤液，以测定钙离子含量的步骤，用EDTA标 准溶液滴定1c