钻井液固相分析计算

液相和固相含量的测定与分析

1 符号和单位

钻井液的含水量以V W 表示；钻井液的含油量以V O 表示；钻井液的固相含量以V S 表示，数值均以百分数表示。 2 仪器与试剂

a ．固相含量测定仪：范氏(Fann)固相含量测定仪或同类产品；

b ．量筒：容量等于固相含量测定仪所取钻井液体积的用量； c ．消泡剂； d ．润湿剂；

e ．耐高温硅酮润滑油。 3 试验步骤

3.1 将样品杯内部和螺纹处用耐高温硅酮润滑油涂敷一层，以便于清洗和减少样品蒸馏时的蒸汽损失。

3.2 在样品杯内注满钻井液(为了除泡，可加入2～3滴消泡剂，并缓慢搅拌) 。

3.3 再向样品杯中加入一滴消泡剂并把盖子盖好，轻轻转动盖子直至完全封住为止。注满不要堵住盖子上的小孔，安装好蒸馏器。

3.4 把洁净、干燥的量筒放在蒸馏器冷凝器的排出口下，加入两滴润湿剂以便油水分离。 3.5 接通电源，开始加入蒸馏，直至量筒内的液面不再增加后再继续加热10min ，记录收集到的油水体积(单位：ml) 。

3.6 待冷却后，拆开样品杯并彻底洗净。 4 计算

4.1根据收集到的油、水体积和所用钻井液体积，按下式计算出钻井液中油和水的体积百分数；

Ww =

V 水V 样

Vo =

V 油V 样

Vs =100(Vw -Vo ) 式中：V 样－样品体积，ml ；

V 水－蒸馏得到的水体积，ml ；

V 油－蒸馏得到的油体积，ml

注：固相体积百分数为样品总体积与油水体积的差值，包括了悬浮固相（加重材料和低密度固相）和一些可溶性物质，如盐等。

蒸馏器固体体积分数 V s =1-V w -V o

注：上面的蒸馏器固体体积分数仅仅是水加上油的体积与试样总体积之差占试样总体积的分

数。这样差值是悬浮固体（加重物质和低密度固相）与溶解了的固体（如：盐）体积之和。只有在钻井液是未处理过的淡水钻井液时，这一蒸馏器固体体积分数才是悬浮固体体积分数。

4.2 需要进行另外的计算来求出悬浮固相的体积分数，并使之与低密度固相和加重物质的相对体积相联系。为了进行这些计算，需要知道钻井液的精确质量和氯化物浓度。

V ss =V s -V wP 氯化物/(1680000-1. 21P 氯化物)

式中：Vss －悬浮固体的体积分数； P 氯化物－氯化物质量浓度，mg/l。

4.3 固相分析计算

⑴钻井液低密度固相体积百分比

[(Vw)( ρf )+( Vss )( ρb )+( Vo )( ρo )]-100(ρm ) V 1g (ρb -ρ1g ) 式中:

Vw -------对溶解的盐校正过的含水体积百分比, %.

ρf -------对溶解的盐校正过的的密度, 克/厘米3(g/cm3) （1.00＋0.00000109 P氯化物）, 可溶物按

氯化钠计算

V 1g -------低密度固相的体积百分比, %. V ss -------悬浮固相的体积百分比, %.

ρb -------所用加重材料的密度, 克/厘米(g/cm) V o -------油的体积百分比, %.

ρo -------油的密度, 克/厘米(g/cm) （若未知则用0.84） ρm -------钻井液的密度, 克/厘米3(g/cm3) ρ

------低密度固相的密度, 克/厘米3(g/cm3),(2.2～2.9, 平均2.6)

氯化物

P f －滤液密度，g/cm3，（1.00＋0.00000109 P

）, 可溶物按氯化钠计算；

⑵钻井液高密度固相体积百分比

100(ρm ) -[(Vw)( ρf )+( Vss )( ρ1g )+( Vo )( ρo )] V b (ρb -ρ1g ) 式中:

V b -------加重材料的体积百分比, %. 其余各项符号的说明同上一个公式一样.

⑶搬土含量的校正

7.69×MBT ×C 2

CEC 平均 V1g

V1g (CEC平均-CEC 钻屑) V 搬土 CEC搬土-CEC 钻屑

V 钻屑=V1g -V 搬土式中：

CEC 平均-----钻井液中全部低密度固相的平均阳离子交换容量，毫克当量/100克； V 搬土-------钻井液中校正后搬土的体积百分比， %； V 1g -------钻井液中低密度固相体积百分比， %； V 钻屑-------钻井液中钻屑体积百分比， %；

MBT--------钻井液亚甲基蓝试验测定的当量搬土含量，

C 2 --------与MBT 采用单位有关的系数。当采用法定计量单位时，C 2=0.3505,当采用英制单位时,C 2=1。

CEC 钻屑-----钻屑的阳离子交换容量，毫克当量/100克；

CEC 搬土-----般土的阳离子交换容量，毫克当量/100克(若未知, 一般可为60) 。

⑷加重后钻井液的最佳固相体积百分比（经验公式）

V 固=（MW*C3-6）*3.2 式中：

V 固------加重钻井液固相体积百分比的最佳值， % MW------钻井液的密度，克/厘米3（磅/加仑）；

C 3 -----与MW 采用单位有关的系数，当采用法定计量单位时，C 3=8.3454；当采用英制单位时,C 3=1。

⑸高密度钻井液的固相体积百分比近似值：

V 固≈MW*2*C3

式中：

V 固-------高密度钻井液的固相体积百分比近似值， % MW-------高密度钻井液的密度，克/厘米3（磅/加仑）；

C 3 ------与MW 采用单位有关的系数，当采用法定计量单位时，C 3=8.3454；当采用英制单位时,C 3=1。

⑹钻井液中钻屑浓度近似值

LGS-MBT

D 屑 0.85 式中:

D 屑 -------钻井液中钻屑的浓度近似值, 千克/米3(磅/桶) LGS-------低密度固相浓度, 千克/米(磅/桶)

MBT-------亚甲基蓝试验测定的当量搬土含量, 千克/米3(磅/桶)

⑺由低密度固相体积百分比计算低密度固相浓度

LGS=V1gs *9.1*C4

式中:

LGS-------低密度固相浓度, 千克/米3(磅/桶) V 1gs -------低密度固相体积百分比, %;

C 4 -------与LGS 采用单位有关的系数. 当采用法定计量单位时,C 4=2.853;当采用括号内的英制单位时,C 4=1。

⑻低密度固相体积百分含量的最佳值可由下式进行估算：

0.61*Cl*C5

V LDS (%)=[(7.5*MW*C3)+(0.1*VO 10000 式中：

V LDS -------低密度固相最佳体积百分含量， %

MW -------钻井液密度，克/厘米3（ppg ） V O --------钻井液中含油量，%（体积） Cl--------钻井液滤液的氯根含量，mg/l(ppm)

C 3--------与MW 采用单位有关的系数。当采用所列法定计量单位时，C 3=8.3454；当采用括号内英制单位时,C 3=1

C 5-------与Cl 采用单位有关的系数。当采用所列法定计量单位时，C 5=ρf , ρf 为钻井液滤液的密度；当采用括号内单位时，C 5=1

⑼可用如下办法估算钻井液的钻屑与当量搬土含量的比值：

钻屑含量 LDS-MBT

当量搬土含量 MBT 式中：

LDS ———钻井液中低密度固相浓度， kg/m3(ppb)； MBT ———亚甲基蓝试验测定的当量搬土含量，kg/m(ppb)；

备注：附海参1井部分井段固相分析计算表。