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钻井液专项测试
钻井液专项测试，分享了高温高压流体流变性、渗透性封堵实验、渗透率恢复值、LSM线性膨胀率、CST毛细管吸收时间等知识。
编辑于2023-07-05 20:25:54 四川省- 钻井液 专项实验 测试 钻井 石油
- 渗透性封堵实验
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钻井液专项测试
1. 高温高压流体流变性
20,000 psi和500°F下的流变性能
A: 仪器
FANN 50 高温高压粘度仪
Fann 50SL高温高压流变仪用于测量钻井液在深井钻井液各种温度和剪切速率条件下的剪切应力和剪切速率。测量的剪切应力和剪切速率之间的结果决定了哪种流变模式是合适的。根据相应的流变模型可以计算不同温度下的流变参数。
B: 程序
1. 每次测试前，应清洁和检查样品杯、内筒、膨胀接头和内筒轴是否有损坏。
2. 打开 RCO仪器前面的电源开关，启动控制计算机的 RCO 程序，建立连接，预热至少30分钟。
3. 将测试样品液倒入样品杯中约2英寸（5.08 厘米）的深度，拧紧样品杯并关闭安全门。
4. 用轴承油填充流变表头：首先，验证压力释放阀是否关闭，然后缓慢而稳定地拉出"轴承油"，直到轴承油泵充满机油，然后向前按下此按钮。泵的一次充电就足够了（切勿向泵中放入过多的机油，如果机油过多，润滑油会污染测试样品）。
5. 编辑测试程序并加热加热器浴。当测试样品的温度超过200°F（93°C）时，加压。操作原理是“先压，后热”。
6. 启动测试程序，打开冷却水闸门，将冷却水流量计调整为适当的流量值（0.3-0.5 GPM）。如果实验温度超过 300°F （149°C），应增加流量值，以达到保护性动态密封的效果（提升加热浴加热和压力：只有在加热浴处于最上面位置时才允许加热。每当执行加热测试时，都需要对测试头进行冷却。在测试期间，加热浴可以任意升高或降低，以控制样品温度）。
7. 测试结束时：在温度降至 200°F（93°C）以下之前不要释放压力。将 CUP 的速度保持在 100RMP 或更低，并保持加热浴在上部位置不变。当冷却温度低于 200°F（93°C）时，降低加热浴，继续旋转 CUP，让剩余的机油返回加热浴。关闭空气源，慢慢关闭压力调节器，慢慢打开减压阀，直到仪表读数为零。
8. 用专用工具固定膨胀接头，用左旋转拆下样品杯，用右旋转拆下内筒，用专用工具稳定主轴，用左旋转拆下膨胀接头。用溶剂清洁所有部件，以清除油污。擦拭内筒轴上的所有样品和污垢，确保内筒顺畅拧上。检查样品杯到膨胀接头的螺纹和膨胀接头到主轴的螺纹，如有零件损坏，应修理或更换。
30,000 psi和 600°F下的流变性能
A：仪器
FANN iX77 高温高压流变仪
iX77流变仪是同轴圆柱式流变仪，用于在高压高温下测量流体流变性能，是完全自动化的，并具有很高的安全性。配备用户友好的软件，可帮助操作员设置测试参数（"测试序列"）并指定输出类型和定时。
它在许多其他领域都有应用，允许在专为极端高温高压、特深井设计的流体进行流变测量。该仪器具有改进的嵌入式电子控制模块;数据采集和控制软件;压力、温度和速度控制器。该控制软件旨在最大限度地实现 iX77 Rheometer的操作、数据收集、报告和通知功能，从而最大限度地实现操作灵活性。
B：操作程序
B1: 软件方面
1. 运行软件
2. 校准压力
3. 校准扭矩和转速
4. 运行手动测试
5. 运行自动测试
B2：测试准备 - 机械
1. 准备测试杯筒
2. 确认机械零点
B3：测试程序 - 机械
1. 装样品至样品杯筒
2. 扭矩弹簧模块
3. 测试杯筒拆卸和清洁
4. 替换转子衬套
5. 齿形钻
B4：校准 - 机械
1. 设置机械零点
2. 校准扭矩弹簧
B5：冷却器操作
2. 渗透性封堵实验
设备仪器
Fann PPA，仪器编号206845
渗透性封堵试验仪（PPA）是一种高压、高温仪器，设计用于模拟井下静态过滤。通过采用不同规格的孔渗岩心介质来评价钻井液的封堵性能，它是国际钻井液行业常见的封堵性评价方法。
测试程序
A：检验和准备
1. 将温度计插入液压滤失仪外加热套管中，连接电源，将加热套管预热至略高于所需温度10°F （5-6°C）。
2. 高速搅拌液体样品10分钟，将陶瓷滤盘浸泡到基础液体中，直到其完全饱和。
3. 检查阀杆、浮动活塞、杯筒和顶盖的O型圈，在单元顶部的凹槽中安装O型圈。
4. 将底部出口组件连接到泵软管，并泵出足够的液压油以排出出口的所有空气，。断开泵软管。安装底部出口组件并拧紧到底端盖中。
5. 将杯筒直立放在合适的支架上，将 275 ml的样品液倒入其中（不要超过此量）。
6. 将泵软管重新连接到底部出口组件，关闭泵上的压力释放阀，将样品液位用泵调节至O型圈槽下方，避免将样品溅到O型圈上，关泵。
7. 将提前浸泡的陶瓷滤盘放在杯筒的O型圈顶部，打开过滤阀，将带滤气阀组件的顶盖安装到杯筒中。用高温润滑脂润滑螺纹将弹簧卡环拧入杯罐顶部。如有必要，使用扳手拧紧，直到固定环的外紧法兰对着杯罐主体的顶部，确保滤液组件已完全组装并拧紧到顶盖中，关闭过滤阀。
8. 将量杯放在管线下，断开管线，开泵，顺时针或逆时针转动T手柄（调节阀上），增大或减小压力，调节至测试的压力（+/- 200 psi）。确保拉出红色旋钮以移动杯筒支持，将杯筒安装到加热护套中，降低杯筒组件并旋转，使加热护套底部的锁销固定在杯筒中的一个孔中。
9. 快速将泵连接到杯筒底部，将回压接收器放在过滤阀组件的顶部，通过安装固定销将回压接收器锁定到位。连接排放软管和量筒。
B：API滤失测试
1. 将供气组件连接到回压接收器的顶部，用固定销将其锁定，确保调节器T形螺钉已退出（逆时针），以释放隔膜压力，施加适当量的回压，顺时针转动压力调节器上的 T 螺钉，直到仪表上显示所需压力。开泵给杯筒加压，其压力大约等于回压设置的值，但低于调节阀压力设置。
2. 加热杯筒到测试温度，加热过程中，调节阀门使杯筒压力保持在压力设置或低于压力设置（样品加热时间不超过1小时）。
3. 当达到测试温度时，杯筒中的压力停止上升，调整杯筒压力至测定值，可以开始测试。
4. 确认压力调节器仪表上显示的回压是否达到最小回压。逆时针转动阀 1~2 圈以开始测试，打开滤气阀。使用量筒接收1分钟、2.5分钟、5分钟、7.5分钟、15分钟、25分钟和30分钟的滤液，并准确记录采集时间和体积。在测试期间，保持杯筒和回压接收器上保持所需的测试压力。
5. 30 分钟后，关闭阀，收集回压接收器的所有滤液，记录总滤失量。
分析与计算
总滤失(ml) = V喷溅损失+ 2 x V30分钟滤失
3. 渗透率恢复值
说明
石油储层渗透性是决定储层生产能力的最有影响力的参数之一，渗透性是液体在承受差压时流经多孔介质能力的度量，在数学上与达西定律等同。
设备仪器
OFI 渗透率测试仪
用于评估流体如何影响岩心试样的渗透性。
操作步骤
A: 准备工作
放置岩心
1. RPT 设计用于测试直径为 1 英寸（2.5 厘米）或 11×2 英寸（3.8 厘米）且长度在 2 英寸（9.5 厘米）至 6 英寸（15.2 厘米）之间的岩心样。岩心试样应使用 1.5 英寸（3.8 厘米）取芯钻头进行准备，两端应进行锯切或铣削，以便其平行且尽可能垂直于两侧。
2. 岩心样本应在合成或自然地层盐水中饱和，以模拟地层里的状态。
3. 将岩心样品放入橡胶套中。使用随附的不锈钢垫片填充橡胶套岩芯末端的间隙。在岩心试样的每一端最多允许 1/2" 的暴露橡胶。
4. 紧固岩心。
5. 将热电偶插入热电偶端口，但请勿将其拧紧到位。
旋转内筒
哈氏合金材料的内筒能够旋转并锁定到 90° 角位置，以模拟水平钻孔。
1. 逆时针转动红色旋钮，解锁内筒。
2. 顺时针旋转内丹，直到达 90° 停止点。
3. 将红色旋钮顺时针锁定。
处理流体
1. 确保流体清洁且不含任何固体。
2. 不要长时间在系统中留下酸。
3. 在进行第一次测试之前，为要测试的每种类型的液体（盐水、碳氢化合物等）指定一个蓄能器。这将防止不同的液体混合，并对结果产生不利影响。
4. 在加载蓄能器之前，请确保蓄能器为空且系统没有压力。
5. 泵送，充满储能器。
B：操作
1. 打开开关。
2. 根据测试要求，将“液体/气体”阀设置为适当的位置。
3. 打开氮气阀。
4. 将回压阀打到“B.P.开”.
5. 将"回压"阀转动为"B.P.锁定"。
6. 用 5/8" 扳手打开"水"阀。
7. 顺时针转动"泵调节器"以设置压力。
8. 设定温度。
9. 打开“空气” 阀。
10. 如果要进行液体测试，将泵设置为所需的流量
11. 如果运行气体测试，请使用"氮调节器"设置驱动压力。
12. 在蓄能器上，将顶部阀转向"输送"，将底部阀转向"泵"。两个阀应指向右侧。
13. 按下"运行/停止"按钮打开泵。
14. 等待处理液从装置右侧的回压出口排出。关闭旁通阀。"差压"指示灯将开始显示压差。
15. 在 RPT软件中启动测试过程。
C：反转流体方向
对于模拟油藏处理，操作者可能希望将处理液注入岩心试样的一个面，然后将流向反转到相反面。可以根据需要重复此过程。
1. 关闭泵。
2. 打开"旁路"阀以平衡压力。
3. 将转换阀转向"反向"。
4. 关闭"旁路"阀。
5. 重新打开泵。
D: 按顺序运行流体
RPT 配备三个蓄能器，可处理多达三种不同的处理液。可以在测试期间根据需要经常切换处理液液。
1. 停止泵。
2. 在 RPT 软件中，单击"停止运行"按钮。
3. 将有源蓄能器上的两个阀设置为"关闭"。
4. 将新蓄能器上的上部阀设置为"输送"。将下部阀设置为"泵"。
5. 在 RPT 软件中，选择新液体并单击"开始运行"按钮。
6. 重新打开泵。
E：停止操作程序
1. 关闭泵。
2. 将温度设定点降低至 0。等待系统冷却。
3. 慢慢将"回压"阀转动为"B.P. 打开"。
4. 关闭两个"隔离"阀。
5. 打开"旁路"阀。
6. 将蓄能器上的顶部和底部阀转动为"关闭"。
7. 缓慢打开和关闭测试中使用的任何其他蓄能器的顶部和底部阀。
8. 关闭"水"，"氮气"和"空气"阀。
9. 缓慢打开"释放压力释放"阀
10. 在继续之前，确保所有仪表读数为 0 psi。
11. 缓慢拧下压力管路和 VCO 夹具之间的连接。
12. 从岩心架上拆下热电偶。
13. 打开岩心架。
14. 转动岩心架后面的红色旋钮。
15. 从岩心架上拆下岩心。
4. LSM线性膨胀率
说明
测量暴露于钻井液中的页岩水化或脱水程度，工程师依靠测试结果设计泥浆体系，以最大限度地降低钻井风险和成本。
设备仪器
Fann 2100 线性膨胀仪
操作步骤
A: 样品准备
1. 将岩屑或原始岩心存放在含有饱和氯化钙盐水溶液的真空干燥器中，保持 29.5%的恒定湿度。
2. 从干燥器中取大约 25 克的岩屑，用于每个测试。
3. 用配备 0.080 滤网的研磨机，高速（18，000 转速/分钟）研磨岩屑。
4. 从干燥器中去除20克剩余的样品。
5. 将样品与水彻底混合。
6. 将混合物转移到研磨器中，轻轻研磨，直到均匀。
7. 混合物转移到带盖子的容器中。
8. 用含有2%硬脂酸的甲醇溶液将纸巾弄湿，擦拭仪器柱塞和内部表面，这有助于防止页岩粘在金属表面。
9. 安装底盖，将亚克力间隔盘放入内筒中，让其滑到组件的底部。
10. 将20.0克准备好的页岩样品加入内筒，将第二个亚克力间隔盘放在样品顶部，然后用力按压。
11. 将内筒组件连接到液压单元，底盖和组件只需 1/4 圈就完全接合。
12. 逐渐施加压力，直到达到 10,000 psi。
13. 保持压力1.5小时。
14. 释放压力，从内筒中拆下底盖，然后使用液压机将芯从内筒里中排出。
15. 称重芯样品，并立即将岩心样品放回真空干燥器（特定湿度为 29.5% 饱和氯化钙盐水溶液）。
16. 对干燥器中抽出真空 5 分钟。
17. 在将样品用于膨胀测试之前，将岩心样品静置至少72小时。
18. 输入膨胀测试数据表上的信息。
B：线性膨胀率测试
1. 如果要使用加热杯进行测试，请加注水并预热至所需的温度，监控和调节温度至少两个小时，清空和干燥热杯，然后将页岩心组件装入热杯中。
2. 校准计划使用的每个通道。
3. 从干燥器中拿出岩心样品。
4. 称量岩心芯，用卡钳精确测量岩心长度（英寸）。
5. 将页岩芯放置在金属端板上（直径为 1.125 英寸，厚度 0.25 英寸），将 60目滤网环绕在金属端板上，固定滤网。
6. 将组件从步骤 5 连接到位移传感器。
7. 如果需要，在线性膨胀仪上放置额外的载重以获取所需的负载，传感器的重量没有额外的重量是650克。
8. 在数据表上记录岩心长度、平衡后的岩心重量、滤网格大小和载重信息。
9. 打开计算机，并在A >或C >提示符位置输入 LOG。
10. 选择计算机上的适当通道并输入岩心长度。
11. 降低替换传感器和岩心样，直到显示器上的红色条移动到中心线或达到所需的膨胀范围。
12. 输入测试信息。
5. CST毛细管吸收时间
说明
毛细管吸气时间 （CST） 测试是一种用于评估页岩层对各种流体分散和/或絮凝趋势的反应的特殊筛选方法，它用于评估钻井液的抑制性离子对页岩的抑制分散作用。CST通常与线性膨胀计（LSM） 测试结合使用，用来确认盐的合适加量。
设备仪器
Fann CST毛细管吸收时间测试仪
操作步骤
1. 清洁和干燥传感器托盘和测试板。
2. 将一张纸放在传感器纸盒的顶部，将传感器板（探针侧向下）放在滤纸顶部，连接两个对齐销。
3. 选择用于"快速"过滤水系统的1厘米直径漏斗开口，或选择"慢速"过滤系统的1.8 厘米直径漏斗开口，并将漏斗的这一端插入测试头，在就位时旋转漏斗，施加轻向下压力，以确保与滤纸均匀接触。
4. 打开仪器，按 RESET 开关，注意计数器读取所有零，完成指示灯不亮，该仪器现已准备就绪，可供使用。
5. 使用注射器将大约5 ml样品放入漏斗中，样品中的液体被滤纸以增加直径的圆形图案吸收。
6. 当液体前部到达第一对触点时，计数器启动，START 灯亮起，计时开始。
7. 当液体前部到达第三个接触时，计时停止，计数器停止，完成灯亮起，并发出短暂的声音信号。
8. 注意计数器读数，即"C.S.T."。（毛细管吸收时间）以秒和十分之一秒为单位，漏斗开口使用1.0厘米或1.8厘米。
9. 拆下漏斗和滤纸，清洁和干燥测试头和漏斗。
10. 关闭电源。
6. 页岩滚动回收率和页岩磨蚀测试
说明
这两个测试非常相似，仅在使用的页岩数量和大小上有所不同。将一定重量及大小的干燥页岩加入测试液中热滚几个小时，然后过筛。将留在筛网上的剩余页岩冲洗、干燥、称重，留在筛网的页岩重量除以热滚前的页岩重量，即为页岩回收率。泥浆或者盐水的抑制性越强，回收率越高。
设备和试剂
1. 研磨器
2. 5号美标测试筛网
3. 10号美标测试筛网
4. 电子天平
5. 烘箱（设定105°C）
6. 带盖玻璃容器
7. 热滚炉
8. 称量盘
9. 淡水、配制海水、2% NaCl 水溶液、0号柴油或异丙醇
操作步骤
1. 研磨页岩，并通过5号和10号筛子。
2. 在105°C下将页岩干燥过夜，确定页岩的水分含量。
3. 称出 30 克（± 10 g）一定颗粒大小的页岩。
4. 将大约 350 ml钻井液倒入玻璃轧制罐中。
5. 将页岩样品加入钻井液中，拧上盖，摇动样品，确保均匀分布。
6. 将样品放入烘箱，在指定温度（通常为 150°F）下热滚16 小时。
7. 热滚16个小时后，冷却，然后倒入10号筛子上，用海水或 KCl 溶液小心地冲洗罐子，然后倒入 10 号筛子上。重复，直到所有页岩都从罐子里转移。
8. 用配制海水或5% KCl溶液小心地清洗筛子上保留的页岩，以去除任何粘附的泥浆固体，然后用清水轻轻短暂冲洗，去除多余的盐分，确保样品没有溢出筛子。
9. 将一张干净的吸水纸放在平坦的表面上。将筛子倒置在吸水纸上，转移筛子中留下的任何页岩。
10. 将页岩放入预称重的培养皿中，并将其转移到烘箱（温度为 105°C）过夜。
11. 称量页岩的干样品，并记录重量损失。
分析和计算
7. 耐崩解持久性试验
说明
耐崩解持久性实验的结果通常与页岩滚动回收率有相同的趋势。然而，页岩样品在本测试中特别容易受到机械磨损，因此耐崩解持久性数值将小于页岩滚动回收率。因此，两种测试方法的数据都能提供钻井液体系对页岩水化/分散/磨损的影响结果。
操作步骤
1. 将一定尺寸大小的页岩样品放入网状覆盖的筒式滚笼里
2. 将滚笼浸入钻井液中，以20 转/分的转速恒速旋转
3. 在室温下运行四小时，当然也可以调整选择时长及测试温度。
4. 回收的页岩重量与原始页岩重量的百分比，反应了钻井液的抑制性强弱。
8. 润滑性测试
说明
测量钻井液的润滑性能，数据可以用来评估所需润滑剂的类型和加量，预测机械部件在已知钻井液体系中的磨损率。
设备仪器
Fann 212 极压润滑仪
操作步骤
A：测试环及测试块标准化校验
通过调节偏心轴衬使得测试块在合适的位置，如果使用的是新的测试环和测试块在进行测试前必须在蒸馏水中研磨测试环和测试块至少15分钟。
测试环和测试块是否报废取决于磨损程度，测试环表面硬度层厚度是0.05英寸，测量测试环的外径，当磨损掉0.025英寸（0.635mm）时，测试环就不能保证硬度，这时读数就不准确了，测试块的磨损程度不允许超过0.1英寸（2.54mm），测试环和测试块在需要的时候用表1校正。
B：润滑性测试
B1：测试环及测试块标准化校验
如果测试环和测试块的金相结构相同，在水中，测试环以60转/分旋转，测试块以150英寸·磅（16.95 N·m）的压力作用在测试环上，此时得出的摩擦系数为34。然而测试环和测试块的金相结构并不完全相同，需要一个修正34的修正系数。求修正系数可以用到表1。
1．用清洗剂清洗润滑性测试环和润滑性测试块，再用去离子水清洗。在开始实验前必须清洗不锈钢样品杯、轴套的外露部分、测试环锁紧螺母、测试块托架和主轴的下部，在清洗过程中不要损伤测试环表面。
注意：外界污染会引起不正确的测试结果，因此请勿接触测试环圆柱面。
2．把润滑性测试环安装到主轴上，按下仪器后面的主轴止动销用扳手拧紧测试环锁紧螺母，安装过程中确保测试环的锥形面和主轴的锥形面配合精准。
3．把润滑性测试块放到测试块托架上，月牙面朝着主轴方向。
4．将转换开关拨到RPM（转速）位置，打开电源开关，让机器空转运行大约15分钟。
5．逆时针旋转速度控制钮，扭矩/转速表的指针指向60转/分。
6．将转换开关拨到TORQUE（扭矩）位置，旋转torque/zero（扭矩/调零）钮，进行扭矩调零，然后关闭仪器。
7．向不锈钢样品杯中注入蒸馏水，然后将不锈钢样品杯放在样品杯托盘上，抬升托盘直至测试环完全没入蒸馏水中，拧紧碟形锁紧螺栓。
8．逆时针摇扭矩调节手柄，把扭矩扳手放入扭矩扳手卡的凹槽中。
9．开机运行大约5分钟，然后按照步骤5和步骤6再次校准转速和扭矩。
10．将转换开关拨到TORQUE（扭矩）位置，顺时针摇扭矩调节手柄，施加150英寸·磅（16.95N·m）的力，在这个状态下让仪器运行4～5分钟。
11．在新仪器出厂时都给出了润滑性测试环和测试块校准表（表1），表内的值都是在水中测得的，比较力矩读数，平均应在28到48之间的范围，而且稳定± 3在内。如果测试环和测试块工作面平滑且读数稳定，可以进行“样品的润滑性测试”程序和“样品的润滑性计算”程序。否则，测试环和测试块必须按“标准化测试环和测试块”的程序校验。
B2：标准化测试环和测试块
如果测得水的摩擦系数不在合理范围内，或读数过度漂移，或者样品中有砂砾已经划伤工作面测试环必须进行标准化校正。
1．检查确保所有的表面干净，如图4C所示测试块划痕在中间或仅仅偏离一点，如果需要调整，按照图4的步骤调整。
2．在水中加入细的研磨料，并持续施加150英寸·磅（16.95N·m）的力，以100到200转/分的转速运行5分钟，这个过程需要重复3到4次。
3．使用清洗剂来清除杂质和油脂，然后用向蒸馏水中加两勺氧化铝粉末的浆体清洗测试块和测试环。
4．在50英寸·磅（5.65N·m）的载荷下，以700-1000转/分的转速运行5分钟，然后把载荷减小到25英寸·磅（2.83N·m）运行5分钟。
5．松开扭矩扳手，倒掉清洗液，擦拭测试块及其组件、测试环及其组件、样品杯。
6．检查擦净的测试环和测试块，应该几乎没有划痕。如果检查合格，可按“测试环及测试块标准化校验”进行测试环和测试块的标准化测试。
用3/16的内六角扳手拧松润滑块调节锁紧螺拴（32），逆时针旋转轴套（29），就可以解决如例A所示磨得靠前的问题；如果顺时针旋转轴套就可以解决如例B所示磨得靠后的问题。拧紧润滑块调节锁紧螺拴（32），试磨一下看是否在中间，如果划痕在中间附近（如例C所示），仪器就调试好了。
B3：润滑性测试
1. 搅拌液体10分钟，确认仪器的实验部位是否清洁，将样品杯装入测试液体，把样品杯放在样品杯托盘，升起样品杯直至测试环和测试块完全浸没在测试液体中。
2. 确认扭矩扳手上的表盘在未加载时指针指向零，如果进行标准测试，设置转速为60转/分。
3. 施加150英寸·磅（16.95N.m）的载荷，让仪器运行3～5分钟。
4. 3～5分钟之后，记录扭矩扳手表盘上的读数，松开扭矩扳手。
5. 加入有望改善润滑性的添加剂，重复步骤1-4。
6. 关闭电源，放下样品杯托盘，松开力矩扳手，取下测试块。
7．测试完毕后，用清水彻底清洗测试块，用清洗剂清洗测试环和测试块，再用去离子水清洗所有被实验液体浸泡的部件。
B4：润滑性计算
极压测试
极压润滑仪用极压测试环和极压测试块来测钻井液的极压润滑性。
C1：准备
在测试前为了测量准确，仪器必须进行必要的调整。做标准测试的实验的步骤如下。
1．用清洗剂清洗极压测试环和极压测试块，再用去离子水清洗。开始实验前所有部件必须清洗，包括不锈钢样品杯、可调节偏心轴套、测试环锁紧螺母、测试块托架、主轴的下部。
2．把积压测试环安装在主轴的锥形部位，用扳手拧紧测试环锁紧螺母。请勿用手接触测试环测试部位，因为手上有油会引起测量误差。
3．把测试块放到测试块托架上。
4．把转换开关拨至RPM（转速）位置，打开电源开关，调节速度调节钮，使得转速为1000±100转/分。
5．把转换开关拨至TORQUE（扭矩）位置，调节扭矩调零旋钮进行扭矩调零。
6．不要加负载，使仪器在1000±100转/分的转速下运转大约3分钟，直至扭矩零点稳定，不发生零点漂移。如果不稳定或零点漂移请用扭矩调零旋钮重新调零。
7．将扭矩扳手放在扭矩扳手卡的凹槽内，此时不要加载。
8．将样品杯中注入蒸馏水，把测试部位（测试环、测试块等）浸没在蒸馏水中。
9．顺时针旋转扭矩调节手柄让扭矩以5英寸·磅/秒（0.565N·m/s）增长，直到扭矩盘读数为150英寸·磅（16.95N·m）。持续4～5分钟或出 现卡住现象，一但出现卡住现象立即快速释放所加负载。
10．逆时针旋转扭矩调节手柄使得扭矩扳手完全松开，卸下测试块，并清洗。
11. 观察测试块左边产生的划痕，如图例C所示，所得比较理想的环痕应该大概为均匀矩形。如果划痕是三角形或梯形（如图例A、B所示）如果得到的划痕不理想必须重新调整测试块托架的位置。
C2：极压测试步骤
极压测试是用来确定润滑剂极压膜还没有完全破裂时的强度，术语叫“通过（PASS）”。极压膜破裂，这时金属与金属之间咬住，术语称之为“卡住（SEIZ -URE）”。
1．把新的极压测试环安装到主轴的锥形部位，然后将主轴止动销插入主轴的孔中以防止在拧紧螺母的过程中主轴转动，用扳手拧紧测试环锁紧螺母。注意在操作过程中不要接触测试环表面，因为皮肤上的油脂会污染测试环表面，从而引起测量的不准确。
2．将极压测试块放到测试块托架上，确保工作面为新的面。
3．将转换开关拨到转速（RPM）位置，将电源开关拨到“ON”位置，调节转速调节钮直到扭矩/转速表（TORQUE /RPM表）指示1000±100RPM。
4．将转换开关拨到扭矩（TORQUE），调节扭矩/零点调节钮进行扭矩调零。
5．这时不要加负载，让仪器在1000±50RPM的转速下空转大约3分钟或者扭矩零点稳定（或者零点略微有些漂移）。如果零点漂移较大重新调节扭矩/零点调节钮进行扭矩调零。关闭仪器。
6．将扭矩扳手按到仪器上，把扭矩扳手的把放到扭矩扳手卡的弯月面里，这时仍然不要加载。
7．将测试液体注入不锈钢样品杯，将其放到样品杯托盘上，托起样品杯托盘让测试环、测试块和测试块托架完全浸没在液体中，拧紧碟形锁紧螺栓，起动仪器。
8．顺时针旋转扭矩调节手柄，以每秒5inch·pounds（0.565N·m）的速率施加扭矩负载，直到达到样品所能承受的比较合理的数值，运行4到5分钟。如果最大的膜强度能够被确定下来，继续加载直到卡住现象出现，记录最大扭矩负载（扭矩扳手上表盘读数）。当卡住现象发生时，立刻卸掉扭矩负载。
9．把测试块换一个新的测试面，再测一遍，限定扭矩负载为50inch·pouds（5.65N·m），能否通过。
10．如果必要重复上面的第9步骤，来获得通过（Pass）。
C3：极压计算和测量
1．用精度为0.005inch（0.13mm）的放大镜来测量极压测试块上的划痕宽度。在测试之前首先要把测试块擦洗干净，然后把放大镜放到测试块划痕的中心位置，将放大镜的基准与测试块的边平行这样能够获得划痕的平均宽度。划痕的宽度要换算成10-2inch，例如测得划痕宽度为0.095inch，记录9.5X10-2inch。
2．通过计算划痕的面积（划痕的宽度乘以长度）来求得测试块所受的压力，如果划痕的长度是0.125inch（3.18mm），面积=宽度（W) X 0.125。这样作用在滑痕面积上的力就可以通过除以扭矩表盘上的读数求得。求力需要用到水平力臂的长度（1.5英寸）。作用在测试块划痕面积上的压强为所求的力除以划痕面积，求得的这个压强就是样品的膜强度，计算公式如下所示。
C4: 记录测试结果
1．当卡住（SEIZURE）现象发生时最低负载（扭矩表读数）和平均扭矩；
2．当出现通过（PASS）现象或测试五分钟后没有出现卡住（SEIZURE）现象记录如下参数：
a．负载（扭矩表读数），单位inch.pounds
b．划痕宽度，单位1% inch
c．膜强度，单位psi
d．平均扭矩表读数，单位inch.pounds
9. 粒径分布
说明
分析仪测量流体或粉末中颗粒大小的分布，结果以表格和图形显示。表格可以列出了按大小（微米）分类的粒子数量，图表列出特定范围内的固体体积百分比浓度，仪器确定的有用值是 D50，即样品中粒子的中位数大小。
设备仪器
LS 13 320 XR 激光衍射粒度分析仪
操作步骤
1. 初始化
设备开始初始化设置。
2. 冲洗
在此步骤中，系统将在使用 ULM 模块时完成冲洗循环。该仪器具有使用自成一体的内部泵自动加注和自动冲洗的功能。
3. 去泡
在此步骤中，系统将经历去泡循环。仪器将运行自成一体的内部泵，使速度从慢速提升至快速超过100秒，然后将泵交替打开和关闭状态，使气泡消散。
4. 对准
在此步骤中，激光束自动对齐在探测器阵列的中心，为了准确测量光强作为散射角的函数，必须精确定位激光束。
5. 测量背景
探测器接收的光强度水平在系统中没有样本时进行测量，然后减去光路，在向系统添加样品之前，始终测量背景。
6. 加载样品
此功能测量粒子散射的光量，以确定样品的适当浓度。需要足够的样本来在探测器通道中提供可接受的信噪比，但如果存在太多粒子，则从一个粒子中散射的光可能会从另一个粒子中散射，模糊光强模式。
7. 测量
在此步骤中，当材料流经仪器时，系统将收集激光衍射和/或 PIDS 数据，然后工作站软件将分析此数据，以生成样本的粒子分布。
8. 配置统计信息
使用“配置统计信息”部分修改与测量一起显示的统计信息，统计信息配置与方法一起存储。
10. 动态高角沉降测试
说明
动态高角度稳定测试使用广泛的剪切速率、温度和压力选项来模拟井下条件，用来分析钻井液中的动态和静态重晶石沉降趋势，为钻井液设计、预防和解决沉降问题提供新的方法。
设备仪器
GRACE M8500 高温高压动态沉降仪
在高温高压情况下剪切样品之后，少量沉积到测试腔底部的样品可以被取出。测量取出的样品密度，由此可计算出试样的固体沉降。可以在0°- 80°角度范围内调节仪器的倾角，能够模拟实际的井斜情况。
操作步骤
1. 将350mL钻井液转移到老化罐中。
2. 正确封紧老化罐，用氮气加压至 100 psi，并检查有无泄漏。
3. 在指定温度和角度静置老化一定时间。
4. 老化时间完成后，将老化罐冷却至室温，小心移动老化罐，保持与老化时的角度相同。
5. 在拆卸老化罐之前，小心地排掉罐内压力。
6. 使用注射器和量筒测量在钻井液顶部分离的液体量，将此记录为顶部自由液体（mL）。
7. 小心收集泥浆顶层液体，转移到提前去皮称重的100mL量杯，每隔一段时间敲击杯子，以清除夹杂的气体。称重并确定密度。
8. 降量杯中的泥浆转移至一个干净的搅拌杯，并清理此量杯。
9. 继续从老化罐中取出至量杯，只留下罐底部的最后 100mL（使用标记确定底部 100mL）。
10. 小心挤压底层泥浆，观察是否有分层或整体状态，在老化罐内搅拌底层泥浆。
11. 将底部混合的 100mL 泥浆转移到量杯中并确定密度。
12. 按下式计算沉降因子。
13. 清空量杯，将泥浆转移到搅拌杯中，加入顶部分出的油，混合10 分钟（如有必要，保留样品以确定其他泥浆性能）。
分析与计算