钻井液粘度测试方法

钻井液流变参数的测定

钻井液流变参数包括表观粘度、塑性粘度、动切应力（屈服值）、初切、终切、流性指数（反应钻井液非牛顿性质的强弱，一般钻井液的n值小于1，n越小则非牛顿性越强，触变性越大，钻井液的n值范围一般在0.70~0.45之间）、稠度系数（反应钻井液的稀稠程度）、水眼粘度(极限高剪切粘度)、卡森动切力等。以上参数可用范氏六速旋转粘度计测定。

ZNN-D6型六速旋转粘度计：钻井液处于两个同心圆筒间的环形空间内，通过变速传动外转筒以恒速旋转，外筒转通过被测液体作用于内筒上产生一个转矩，使同扭簧连接的内筒旋转了一个相应角度，依据牛顿定律，该转角的大小与液体的粘度成正比，于是液体粘度的测量转为内筒转角的测量。反应在刻度盘的表针读数，通过计算即为钻井液粘度、切力。测量部分由扭力弹簧组件、刻度盘组件、内外筒组成，支架部分采用托架升降，不须停机即可换档，

技术规格：六速旋转粘度计粘度测量范围：对牛顿流体0~300mPa.s

                                                                    对非牛顿流体0~150mPa.s

一、六速旋转粘度计开机前的检查和校验

1．接通电源，指示灯亮，检查仪器是否漏电。

2．检查仪器是否水平。

3．用手轻轻转动内筒5小格，检查仪器转动是否灵敏。转动一小格来回摆动5次以上则为灵敏，不摆动则仪器不能使用，需检查修理。

4．夏日将仪器用3r/min或6r/min转动3min，冬天转动5min，同时检查仪器运转是否正常，转速是否恒定。

5．用600r/min检查仪器是否摆动，外筒发生明显摆动时，可改变外筒卡口方向和拧紧外筒。

6．以300r/min转动，检查刻度盘指针零位是否摆动，如指针不在零位，应根据仪器说明书进行校检合格。

二、测定

1．仪器校验检查好后，将被测钻井液用漏斗粘度计筛网过滤，然后加温至所需温度略高，加温同时进行搅拌10min以上。在井场测量时，应尽可能减少取样所耽搁的时间（如有可能应在5min内），且测量时的钻井液温度应尽可能接近取样处的钻井液温度(温度差不要超过6℃)。在报表上应注明取样位置。 

2．将样品注入到样品杯内至刻度线处（350mL），立即置于托盘上，上升托盘使杯内液面刚好达到转筒刻度线处。

3．测量并记录钻井液的温度。

4．使转筒在600r/min转速下旋转，待表盘上的读数值恒定（所需时间取决于钻井液的性能）后，读取并记录600r/min时表盘读值。按相同方法分别测定并记录300r/min、200r/min、100r/min、6r/min、3r/min时在表盘上的读值。

5．将钻井液样品在600r/min下搅拌10s钟。停止搅拌后将钻井液样品静置10s钟，测定3r/min转速开始旋转后的最大读值，以Pa为单位计算初切力（10s切力）。

6．将钻井液样品在600r/min下搅拌10s，而后使其静置10min，测定3r/min转速开始旋转后的最大读值，以Pa为单位计算终切力（10min切力）。

7．测试完毕，关闭电源，松开托盘，移走样品杯。

8．轻轻左旋卸下外转筒，逆时针方向旋转垂直向下用力取下内转筒（一般不用取下内转筒，直接用清水毛刷清洗）。

9．清洗仪器并擦干，上好内外筒。

三、计算

初切（G10 s）=0.5Φ3                           (Pa)

终切（G10 min）=0.5Φ3                         (Pa)

表观粘度(AV)＝1/2（Φ600）                    (mPa.s)

塑性粘度(PV)＝Φ600－Φ300                    (mPa.s)

动切应力(YP)＝ (Φ300－PV) /2                    (Pa)

假塑性流体：流性指数(n) ＝3.322lg（Φ600/Φ300）

稠度系数(K) ＝0.511[Φ300/(511)ⁿ]                 (Pa.sn )

    水眼粘度(η∞)＝｛1.20(Φ600^1/2-Φ100^1/2)｝²       (mPa.s)

     卡森动切力(τc)＝｛15.6(Φ100^1/2－Φ600^1/2)｝²×10^-3   (Pa)

四、注意事项

1．测量时旋转筒的刻线一定刚好被被测钻井液淹完。切力测定是3r/min转动时的最大值。

2．注入样品量与测头浸泡深度必须严格控制，否则由于测头的“边界效应”会使测定结果错误。

3．需卸内外筒时，应轻轻卸下，切忌碰撞或用力过猛。清洁内筒时用手指堵住锥孔，以免赃物和液体进入腔内。

4．由于内外筒的间距很小，大的固相颗粒和较大的气泡会干扰测定，大量小气泡的存在会使测定结果失真。因此，在测定前要进行消泡，必要时可加入消泡剂。

5．测定时必须是从高速到低速依次进行，不能颠倒。对多数钻井液，特别是触变性较大的钻井液，按不同次序测定的结果是不重复的。