钻井液电稳定性测试方法

1.概述

   油基钻井液的电稳定性(ES) 是与其乳状液稳定性及油润湿性相关联的一个参数。 ES 的测 定，是向浸入在钻井液中的一对平行板电极，施加一个电压逐渐上升的正弦电信号。所产生的电流一直 很微弱，直至到达一个临界电压，此后电流强度急剧上升。这个临界电压称为油基钻井液的 ES 值，定 义为在电流强度达到61μA 时所测得的峰值电压，单位为伏特。

   钻井液的化学成分和剪切历史对ES 绝对数值的影响甚为复杂。因此，根据 ES 的单次测量对 钻井液的油润湿状态进行解释是不可取的。在决定钻井液的处理方案时，只能基于ES 的变化趋势。

2、 仪器

  电稳定性测定仪，性能参数如下：

a)    波形：       正弦波，总谐波失真率<5%;

b) AC 频率：    340 Hz±10 Hz;

c) 输出单位：    峰值电压，伏特；

d) 升压速度：   150 V/s±10 V/s,自动升压；

e) 量程：        3 V～2000 V(峰值);

f)  击穿电流：     61μA±5μA (峰值)。

2.2  电极，性能参数如下：

a) 外壳：       其制造材料至105℃,均可承受油基钻井液中的各种组分；

b)  材料：       防腐金属；

c)  直径：        3.18    mm±0.03    mm;

d)  电极间距    在22℃时为1.55 mm±0.03   mm。

2.3  校正用电阻/二极管，性能参数如下：

a) 数量：       两只(一只低压， 一只高压);

b) 类型：       标准电阻或齐纳二极管；

c) 量程：        可给出如下电压(ES) 读值： 低压：500 V～1000  V;高压：>1900 V;

d) 准确度：     预期电压的土2%,可用制造商的表格进行温度校准(如果需要且制造商提供了 这种表格的话)。

注：用标准电阻检查电压读值与击穿电流之比。齐纳二极管可直接检查电压读值。同时使用电阻和二极管进行试 验，可以获得 ES 测定仪性能的最佳置信度。

2.4     温度计：量程0℃~105℃。

2.5      马氏漏斗。

2.6     黏度计恒温杯。

2.5      异丙醇(CAS 号67-63-0)。

3  仪器校正/性能检验

3.1      检查电极和电缆线，看是否有损伤的迹象。

3.2    保证整个电极间距内没有沉积物，电极与主机的接头清洁而干燥。

3.3    将电极的探头取下(如果可能的话),按照 ES 测定仪使用说明书，进行一次升压试验。如果仪 器工作正常，ES 读值应该达到仪器所允许的最高电压。

3.4    将电极探头重新接到 ES 测定仪上，在空气中重复上述升压试验。同样，ES 读值应该达到所 允许的高电压。否则，电极探头和接头就可能需要清洗或替换。

3.5    在自来水中重复上述升压试验，ES 读值不应超过3 V 。如果超过了3V, 重新清洗电极或替

换之。

3.6    用标准电阻和/或齐纳二极管(见10.2.3的“注”)检查ES 测定仪的准确度。 ES 读值与预期  值相差应在2.5%以内(测定仪和电阻/二极管的不确定性均包括在内)。如果 ES 读值超出了这个范 围，应把仪器退还给供应商以便进行调整和维修。

这些步骤(10.3)不检验波形、AC 频率和升压速率。所以，要请合格的技师定期对 ES 测定仪和电 极探头进行检查，以保证二者均符合所有规范。

4  电稳定性测定步骤

4.1     对仪器进行校正/性能检验(见10.3)。

4.2     用马氏漏斗将油基钻井液样品过滤。

4.3  将钻井液样品倒入恒温在50℃±2℃的黏度计恒温杯中，记录下样品温度。

4.4  用一洁净的纸巾，将电极探头彻底擦干净，使纸巾反复若干次穿过电极的间距。将电极在用来 配制钻井液的基油中搅动。如果无法获得基油，也可以用其他油或温和的溶剂(如异丙醇)代替。按照 前述同样方法清洗和擦干电极探头。

不得使用清洁液或芳烃溶剂，比如二甲苯，来清洗电极探头和电缆线。

4.5      手持电极探头将50℃的样品搅拌大约10s,  以保证钻井液的成分和温度均一。将电极放在合 适的位置，使它不得接触容器的底和壁，并且保证电极的表面完全被样品覆盖。

4.6      按 照 ES 测定仪使用说明书中介绍的步骤开始升压操作。在升压过程中不要移动电极。

4.7      升压结束后，记录显示屏上的 ES 读值。

4.8      用同样的钻井液样品重复上述步骤。两次ES 读值之差不得超过5%。否则，检查 ES 测定仪 和电极探头，看是否有故障。

4.9      记录两次ES  测量的平均值。