4、碳酸氢钠（NaHCO3)Fra bibliotek本节完
第三节
钻井液含砂量及其测定
一、钻井液含砂量 钻井液含砂量是指钻井液中不能通过200目筛网，即 粒径大于74μm的砂粒占钻井液总体积的百分数。
二、钻井要求：
钻井液含砂量越小越好，一般要求控制在0.5%以下。
含砂量过大会对钻井过程造成以下危害： （1）使钻井液密度增大，对提高钻速不利．
（2）形成的泥饼松软，滤失量大，不利于井壁稳定，影响
固井质量； （3）泥饼中粗砂粒含量过高会使泥饼的摩擦系数增大，容 易造成压差卡钻； （4）增加对钻头和钻具的磨损，缩短使用寿命。
三、含砂量控制方法
充分利用震动筛和除砂器等固控设备。
四、含砂量测量
1、测量仪器 钻井液含砂量用一种专门设计的含砂量测定仪进行测定。 该仪器由一个带刻度的类似于离心试管的玻璃容器和一个 带漏斗的筛网筒组成，所用筛网为200目。
m (V2 V1 )
(204.255 200) 4.2 1000
17871 kg
(2)最终体积有限制，V2=200m3
2 V1 V2 1
4.2 1.38 200 4.2 1.32
195.8m3
m (V2 V1 )
(200 195.8) 4.2 1000
原因如下：
可以使有机处理剂充分发挥其效能 对钻具腐蚀性低 可抑制钙、镁盐在体系中的溶解
（3）PH值法缺点 钻井液维持碱性的无机离子除了OH-外，还可能有 HCO3-和CO32-等离子，PH值不能反映钻井液中这些离子 的种类和类型。
2、碱度表示法
（1）碱度：指用0.02N的标准硫酸中和1ml样品至酸碱指示剂
色，记录消耗盐酸的体积为V2 （不包括滴定酚酞
碱度消耗的酸量），此时起如下反应：
HCO3 H CO2 H2O

③碱性来源判断(根据V1和V2的相对大小)。
在同一体系中,OH-和 HCO3 是不能共存的。
V1和V2的相对大小
碱性来源
2 OH 和CO3
V 1 V2
V V2 1
第三章 钻井液性能及其控制
第一节 钻井液密度及其调整
钻井液密度定义
钻井液密度测量
钻井液的调整
第一节 钻井液密度及其调整
一、钻井液密度
1、定义：单位体积钻井液的质量。
g/cm3, kg/m3 1 g/cm3 = 1000 kg/m3
2、钻井液密度对钻井的影响
（1）影响井下安全（井喷、井漏、井塌和卡钻等） （2）与油气层损害有关 （3）影响到钻井速度
解： 加重前后质量相等： 2V2 加重前后体积相等：
1V1 m (1) m V2 V1 (2)

联立（1）式和（2）式可得：
1 V2 V1 (3) 2
m (V2 V1 ) (4)
若泥浆罐有限制，加重前需排放掉部分钻井液， 可根据加重后体积V2，计算出应保留的原浆体积 V1，然后由（4）计算加重剂用量。
五、固相控制方法
1、沉降法：在钻井液粘切较高时，效率低。 2、稀释法：在降低固相含量的同时也降低了其它 有用成分的含量。 3、机械设备法：振动筛、除砂器、除泥器、离心机。 4、化学法：使用絮凝剂（把小颗粒絮凝成大颗粒， 以便被固控设备清除。 本节完
第六节 钻井液滤液分析
钻井液滤液分析就是测定钻井液滤液中各种离子的含量。
由于 AgCl 的溶度积常数远远小于 Ag2CrO4 ，只有等到上面的
反应进行完全后，少过量的Ag+才会和指示剂中的CrO42-发生 如下反应生成橘红色的 Ag2CrO4 沉淀。滴定过程中溶液颜色 由黄色变为橘红色，就是滴定终点。
2、计算
试验中用硝酸银浓度一般为0.0282M，若钻井液滤液中的Cl离子浓度用mg/L表示，可用下式计算其大小：
f c 14.3 (CEC) m
式中：f c 钻井液中膨润土含量， g/L
(CEC)m 钻井液的阳离子交换容 量
本节完
第五节
钻井液固相含量
一、钻井液固相含量：钻井液中全部固相体积占钻井液总 体积的百分数。 固相含量的高低以及这些固相颗粒的类型、尺寸和 性质均对钻井时的井下安全、钻井速度及油气层损害程
cCl
1000 VAgNO 3 V
式中：cCl 滤液中Cl含量，mg / L
VAgNO 3 滴定中消耗硝酸银溶液 的体积， mL
在滤纸上，观察染色的钻井液固相周围有无兰色环出现，若无
兰色环出现，重复以上操作。一旦发现兰色环，摇荡锥形瓶
2min，再放1滴在滤纸上，如色圈仍不消失，即达到滴定终点，
如图 1-5 所示。此时，所消耗的亚甲基蓝标准溶液的毫升数即
为钻井液的阳离子交换容量(CEC)。
图1-5
亚甲基蓝滴定终点的点滴试验
2、膨润土含量计算
二、钻井液密度测量
1、仪器：钻井液比重称
2、测量程序 （1）在泥浆杯中盛满钻井液，盖上计量盖，檫净从计量 盖小孔溢出的钻井液。 （2）将比重称刀口放置在底座的刀垫上，不断移动游码， 直到水平泡位居两条线的中央。 （3）读出秤杆游码左测的刻度，即钻井液密度，单位 为g/cm3 。
三、钻井液密度调整
B 、随着固相含量增大钻速
显著下降，特用是在较低固
相含量范围内钻速下降更快，
在固相含量超过 10%( 体积 分数 ) 之后，对钻速的影响
就相对较小了。
固相颗粒大小：室内模拟实验结果还表明，钻井中小于
1μm的亚微米颗粒要比大于1 μm的颗粒对钻速的影响大
12倍。因此，如果钻井液中小于1 μm的亚微米颗粒越多，
的危害，其表现主要有以下几个方面：
1、使钻井液粘度、切力偏高，流动性和携岩效果变差． 2 、使井壁上形成厚的泥饼，摩擦系敷大，容易造成起下 钻遇阻和粘附卡钻． 3 、泥饼质量不好会使钻井液滤失量增大，造成井径缩小， 井壁剥落或坍塌． 4、对油气层损害加大，油井产能下降．
5、固相含量越大，钻速越低
A、当固相含量为零(即清水 钻进)时钻速为最高。
2、测量方法 （1）将一定体积的钻井液注入玻璃容器中，然后注入清水至 刻度线。
（2）用力振荡后将容器中的流体倒入筛网筒过筛．然后将漏 斗套在筛网筒上反转，漏斗嘴插入玻璃容器。
（3）将不能通过筛网的砂粒用清水冲入玻璃容器中，待砂粒 全部沉淀后读出体积刻度，由下式求出钻井液含砂量N：
V砂粒 N 100 % V钻井液
表2
可溶性盐类加重材料
饱和盐水密度 g/cm3 1.16(20℃) 1.20 (20℃) 1.40 (60℃) 1.80 (10℃) 2.3 0(40℃)
水溶性盐 KCl NaCl CaCl2 CaBr2 ZnBr2
（3）加重材料用量计算
例: 设某钻井液加重前密度为ρ1 ，体积为V1，加重后
密度为ρ2 ，体积为V2，试求密度为ρ的加重剂用量？
2 HCO3 和CO3
2 CO3
V 1 V2
V 1 0, V2 0
HCO3
V1 0,V2 0
OH
三、钻井液酸碱性调整
1、烧碱（NaOH）
2、氢氧化钾（KOH）
3、纯碱（Na2CO3)
2 NaCO3 2Na CO3 2 CO3 H 2O HCO3 OH HCO3 H 2O H 2CO3 OH
变色时所需要的毫升数。表示样品中和酸的能力。
①酚酞碱度：以酚酞为指示剂，滴定样品使其PH值降至8.3所
需要的酸量（酚酞变色点为PH=8.3, 颜色由红色变为无色）。
钻井液的酚酞碱度：Pm
钻井液滤液的酚酞碱度：Pf
②甲基橙碱度：以甲基橙为指示剂，滴定样品使其PH值降 至4.3所需要的酸量（甲基橙变色点为PH=4.3, 颜色黄色变
一些不溶性的处理剂，一般认为这部分固相的平均密度为2.6g/cm3。
4、按固相粒度分类 按照美国石油学会制定的标准，钻井液中的固相可按照其颗粒的大小分 为三类： （1）粘土（或称胶粒） 粒径<2um
（2）泥
（3）砂（或称API砂）
粒径2~73um
粒径>74um
三、钻井液固相含量与钻井的关系
在钻井过程中，过高的固相含量往往对井下安全造成很大
2、钻井液处理剂使用效果
3、钻井液流变性和滤失造壁性
4、井眼稳定
5、钻具的腐蚀
二、钻井液酸碱性表示法
1、PH值表示法 （1）PH值测量
测量PH值有两种方法，一种是PH试纸，另一种
是使用PH计，后者测量精度高。
（2）钻井对钻井液PH值要求
要求： 一般控制在（8-11）范围，即维持在一个较弱的碱性环境。
当大小的锥形瓶中，加入 10mL 水稀释。为消除有机处
理剂的干扰，加入15mL3%的H2O2和0.5mL浓度为2.5M
的释H2S04，缓缓煮拂10min，然后用水稀释到50mL。
(2) 以每次0.5mL亚甲基蓝标准溶液（0.01M）加入到锥形瓶中，
然后旋摇 30s ，在固体悬浮的状态下，用搅拌棒取一滴液体放
1、提高钻井液密度 （1）提高方法：加入高密度材料 （2）钻井液加重材料 高密度不溶性矿物或矿石粉末 高密度的可溶性盐类
表1 高密度不溶性矿物或矿石
名称 重晶石 石灰石 铁矿粉 钛铁矿粉 方铅矿 分子式 BaSO4 CaCO3 Fe2O3 TiO2.Fe2O3 PbS 密度 g/cm3 4.2-4.6 2.7-2.9 4.9-5.3 4.5-5.1 7.4-7.7 酸溶 酸溶 酸溶 酸溶 酸溶性
17500 kg
2、降低钻井液密度
降低密度的方法： 降低钻井液固相含量（机械+化学絮凝） 加水稀释（增加处理剂用量和钻井液费用） 混油（影响地质录井和测井解释）