高温高压滤失量的测定

2011-03-18 13:41阅读：

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高温高压滤失量的测定
l API标准的测定条件是，使用API HTHP 滤失仪，通常是在149℃（300℉）和3450kPa（500psi）压差下测定
l 采用其他测定条件时，要注意高温高压失水仪制造厂的适用许可说明，以免损坏仪器和造成人员伤害
l 高温高压滤失量的变化能反映温度对滤失作用的影响和滤饼的可压缩性能；
对于高温深井作业，要求测定高温高压滤失性能l
l 在油气层钻进时，建议将高温高压（HTHP）滤失量控制在10至15ml为宜。
高温高压滤失量的测定
l 高温高压滤失测定的特别告诫
1）如果用过滤面积为3.5平方英寸（2258mm2。是API标准面积的一半）的滤失仪，试验结果的滤失量务必乘以2。
2）报告试验结果时，一定要同时注明温度、压力和测定时间
3）在拆除泥浆浆杯前，应先冷却至室温并排出过滤杯内压力
4）对于在300℉（149℃）以下试验时，泥浆杯内钻井液面以上要留有1/2英寸（13mm）高的空间以便钻井液膨胀
5）对于在高于300℉（149℃）试验时，泥浆杯内钻井液面以上要留有至少高1.5英寸（38mm）的空间以便钻井液膨胀。在拆除泥浆杯之前，应当保持泥浆杯直立状态并冷却至室温。
6）高于400 ℉（204℃）试验时，每一次试验都要用一个新的带有孔隙的不锈钢圆盘。
高温高压滤失量的测定
7）API失水和HTHP失水之间没有直接的相关性。
8) HTHP滤失试验的滤液不能用于化学分析。试验样品浆液在过滤杯内加热的总时间不应超过1小时。
9）要注意高温高

压失水仪制造厂的使用许可说明，特别是要遵守对压力和温度的使用限制。
高温高压滤失仪可在北京路业通达科技有限公司买到。用于150℃以下的试验时，过滤杯的设计耐压强度应为7092kPa，而用于150℃以上的试验时，过滤杯的设计耐压强度应为10132kPa以上
10）压力源应使用氮气或二氧化碳气体。
11）高于300 ℉（149.5℃）试验时，应使用过滤杯容积为500ml的高温高压失水仪。
12）试验温度超过200℉（94℃）时，必须使用回压滤液接收器，以防滤液蒸发。回压滤液接收器应能最高承受3546kPa的压力。
1)仪器
高温高压失水仪:l 失水仪的过滤杯容积为300～400cm3，过滤面积为2258mm2，用于150℃以下的试验时，过滤杯的设计耐压强度应为7092kPa，而用于150℃以上的试验时，过滤杯耐压强度则应为10132 kPa以上；
滤液接收器: 应能承受3546kPa的压力；l
压力源: 用氮气或二氧化碳气体；l
l 过滤介质: 当测试温度低于200℃时，用Whatman No.50型滤纸或相当的产品，如果测试温度高于200℃，则需用一种新型的不锈钢过滤板或相当产品，一片只能使用一次；
计时器:l 时间间隔为30min；
温度计: 量程可达260℃ ，可采用金属温度计；l
量筒:l 25ml或50ml；
高速搅拌器；l
钢板尺:l 刻度分度值为1mm。
试验温度低于150℃时的操作步骤:
将温度计插入加热套，预热，直至比所需试验温度高10℉(6℃)l 为止，保持恒温。
将钻井液样品用高速搅拌器搅拌10min 之后，注入过滤杯中，液面距顶部13mm ，装上滤纸。l
l 安装好过滤杯并拧紧上下阀杆，放入加热套内，插上温度计。
l 将滤液接受器连接到过滤杯底部阀杆上并锁好。将可调节压力的调压器连接压力源并安装到上部阀杆上，同样锁好。
l 在上下阀杆关紧的情况下分别调节上下压力调节器至100psi(690kPa)。打开上部阀杆，将100psi压力施加到过滤杯内。维持此压力直至达到试验所需温度，保持此温度恒定。过滤杯内的钻井液从预热达到试验温度的过程不应超过1h。
l 当温度达到后，将顶部压力增加到600psi(4140kPa)，并同时打开底部阀杆开始收集滤液，记时开始，在保持试验温度在±5℉(±3℃)的范围内，收集滤液30min。如果在测定过程中，接受器的回压超过100psi，可以小心地从滤液接受器中排出一部分滤液，使压力降至100psi。
l 记录滤液体积、试验温度、压力和时间。
l 试验完后，关紧过滤杯的上下阀杆，压力调节器释放掉压力。(过滤杯内仍有500psi的高压！)
l 在确保上下阀杆关闭的情况下(并且压力调节器已释放压力)拆除滤液接收器和压力调节器，设法使过滤杯冷却至室温，保持过滤杯垂直向上，小心打开上阀杆，释放出杯内的压力(不要对着身体！)，然后打开杯盖，倒掉钻井液，取出滤饼，用缓慢水流冲去滤饼表面疏松的物质，用钢板尺测量滤饼厚度，精确到1/32in或1mm。最后清洗过滤杯各个部件。
温度高于150℃时的测定步骤:
l 首先了解所用仪器的生产厂家对仪器使用的说明，必须严格遵守厂家对钻井液样品体积、测试温度及压力等方面的规定。
l 将温度计插入加热套，将加热套预热升温至比所需试验温度高出6℃并使之恒温。
l 用高速搅拌器搅拌钻井液样品10min后，将样品注入过滤杯中并使液面距顶部38mm。放好过滤介质。
l 安装好过滤杯并关紧上下阀杆，把过滤杯放入加热套内，并插上一支温度计。
将滤液接收器连接到底部阀杆上并锁好l
l 将可调节的压力源连接到顶部上阀杆上并锁好
在上下阀杆关紧的情况下，对顶部和底部施加试验温度下所推荐的回压压力l (见下表)。样品加热升温期间，打开顶部的阀杆，使压力施加到过滤杯内。
l 确保在1h左右，使过滤杯达到试验所要求的温度，接着将顶部的压力增加到获得500psi的压差（或根据井下实际压差规定试验的压差，但必须在仪器所能承受的范围内），同时打开底部阀杆，收集滤液并开始记时，在保持试验温度在±3℃的波动范围内及保持合适回压和压差情况下，收集30min滤液。如果回压上升，可小心地排出一些滤液以降低回压到规定值。
l 试验结束后，关紧顶部和底部上下两个阀杆，从压力调节器放掉压力，拆除压力源。等温度下降后，从滤液接收器中放出全部滤液，记录30min所收到的全部滤液体积，同时记录试验温度，压力和时间
l 从底部阀杆上除去滤液接收器，从顶部阀杆上除去压力调节器。这时过滤杯内仍有极高压力。保持过滤杯直立状态并使之冷却到室温，然后小心打开上阀杆（不要对着人！），放出过滤杯中的压力，再打开过滤杯，倒掉钻井液，取出滤饼，用缓慢水流冲去滤饼表面松散物质，用钢板尺测量滤饼厚度，精确到1/32in或1mm。
结果计算l
HTHP FL(cm3) =l 2×(滤液体积cm3/30min)
钻井液滤饼厚度(mm) ＝钢板尺测量值l
安全注意事项：l
l 不要超过仪器生产厂家所推荐的最高温度、压力和最大体积。
l 试验结束，先关掉上下进气阀杆，再关掉供气阀，打开放压阀放掉管线内余压，方可取出钻井液杯。
l 钻井液杯内仍有3450KPa，在拆开钻井液杯之前，应保持其直立并冷却至室温，在拆开以前放掉杯内压力。将钻井液杯直立，打开阀杆，放掉杯内压力，方可进行后续处理。
低剪切速率粘度LSRV的测定
1、基本概念
钻井液的低剪切速率粘度是指在0.6rpm或l 0.3rpm的剪切速率下测定的旋转粘度。它反映流体在低速流动状态下形成凝胶结构的能力。这一特性对井下钻井液携带钻屑和悬浮固相有关，对在大斜度井和水平井减少和清除沉砂床有实际意义。
l 使用Brookfield LVDV-ll+粘度计，测定0.3rpm的读值，即为低剪切速率粘度，单位是mPa.s或cp。对于水平井用的PRD钻井液，一般要求LSRV＞40000mPa.s。
l 温度对钻井液粘度有影响，特别是油基钻井液的粘度随温度的变化比水基钻井液大得多，应记录测定时钻井液样品的温度。
l LVDV-II+必须接地。应谨慎小心避免电源波动和频率差异。不用时切断电源。
l 将测试液体倒入加温杯离顶部半英寸处，加热至需要的温度。液体样品的流变性应该在同样的温度条件下测定。
l 加热时搅动样品使温度均匀。避免过热，过热可能导致聚合物的降解。避免搅动时混入空气会引起读数的偏差。
③ 启动
l 当加热样品时，除去固定在粘度计上的橡胶带，粘度计有一个高精度的轴承和校准弹簧，应避免冲击和扭曲旋转轴杆，当不用时始终将橡胶固定带绑好。
l 打开粘度计的电源开关，随着粘度计自动归零，数字显示屏将会显示操作的情况。以下屏幕显示说明适用于广泛应用的LVD-II+粘度计。
l 当电源打开后，屏幕将闪烁Brookfield DV-II+ LV Viscometer，然后Version 3.0。
l 屏幕自动改变为Remove Spindle Press Any Key，按任何一个黄键，显示变为Autozeroing Viscometer。
l 在自动归零以后，屏幕将显示Replace Spindle Press Any Key。
l 选择适合的针，大多数时候用2号针。注意针的号数标注在针的颈部。
l 将针上扣到轴杆上，注意是反扣。上扣时一手握住轴杆防止损坏轴承和弹簧。针上紧后，按面板上的任一个黄键，默认的显示将出现在屏幕上。
④ 粘度计显示
屏幕将如下显示
使用厘泊来测量粘度。要选择适当的单位，按Selectl Display键直到单位显示cP，法定单位mPa等于cP。（40000厘泊等于40000mPa）
l 右上角的值是针的编号。此编号让粘度计在给定针的几何条件下正确地计算粘度。2号针的编号是S62，3号针的编号是S63。如果正确的编号没有显示在屏幕上，按动Select Spindle键，屏幕上的S将闪烁，按动橙黄色的上下箭头键搜寻正确的编号，当正确的编号出现时，按动Select Spindle键，此编号将成为默认编号。
此粘度计可以在如下范围（RPMl 转/分）测定粘度：0.3，0.5，0.6，1.0，1.5，2.0，2.5，3，6，10，12，20，30，50，60及100。要选择速度，按动橙黄色的上下箭头键直到需要的速度出现，（MI用0.3rpm做所有的试验，）然后按动Set Speed键。
注意：此时的粘度计在转动，当所需要的转速保留在记忆中时，按动Motorl On/Off键停止粘度计的转动。在右下角的数值时温度计测出的温度值。
到此粘度计就可以开始试验了。l
l 注意：为了将SI法定单位显示出来，当转动粘度计时，按住Auto Range键。要得到以℃显示的温度，当打开开关时，按住Select Display键。
⑤ 试验l
在将粘度计设定好及样品加热到试验温度以后，你就可以开始测定了。l
l 将粘度计下的加热杯居中，靠偏引起的边界效应可能影响低剪切速率的粘度读值。确保粘度计的防护腿稳固以避免损坏针、轴杆和轴承。下放粘度计直到针杆的凹陷处位于液体的顶端。当下放粘度计时，要防止粘度计过度震动。
l 将一个定时器定为3min，按下Motor On/Off键启动粘度计。随着粘度计转动，记录1min、2min和3min的读值。这些读值应该分别标注为LSRV1，LSRV2和LSRV3。
l 初始的一分钟会引起弹簧的扭矩，一般来讲，液体会在3min之内达到最大值。3min的读值也许会小于2min的读值。如果3min的值小于2min的值，则针可能象“在液体中钻洞”那样滑动。
l 测定完以后，关闭粘度计，将粘度计提起来。
⑥ 清洁l
l 关闭粘度计，取下针及防护腿，彻底洗净。重新上好防护腿，在轴杆上固定好橡胶带。使粘度计远离水和灰尘。不用时取下电源避免电源波动。
⑦l 校正
粘度计应该经常校正。校正步骤参照与仪器配套的使用说明。该说明还包括了一些更详细的信息。

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