泥漿性能的測試方法

1、泥漿性能的測試方法 一、實驗目的1. 了解測定泥漿基本性能所用儀器結構及原理。2. 掌握泥漿性能常用測定儀的使用與操作方法。二、實驗內(nèi)容1. 了解泥漿比重、流變特性（粘度和切力）、濾失性能（失水量和泥餅厚度）、固相含量、含砂量、膠體率、pH值、潤滑性等主要性能測定所用儀器的結構。2. 測定上述性能的方法。三、方法及步驟、（一）1002型比重稱1. 儀器1002型比重稱由泥漿杯1、橫梁8、游動砝碼6和支架5組成，在橫梁上有調(diào)重管9和水平泡3，其結構如圖1。圖1 泥漿比重稱1. 泥漿杯；2.杯蓋；3. 水平泡；4.刀架；5.支座；6. 游動砝碼；7.擋臂；8. 橫梁；9. 調(diào)重管2. 測定步驟 校

2、正比重稱先在泥漿杯中裝滿清水，蓋好杯蓋，使多余清水從蓋上小孔溢出，擦干泥漿杯周圍的水珠，把游碼移到刻度1，如水平泡位于中間，則儀器是準確的；如水平泡不在中間，則可在調(diào)重管內(nèi)取出或加入重物來調(diào)整。倒出清水，擦干，將待測泥漿注入杯中，蓋好杯蓋，讓多余泥漿溢出，擦凈泥漿杯周圍的泥漿，移動游碼使橫梁成水平狀態(tài)（水平泡位于中間）。游碼左側所示刻度即為泥漿比重。（二）漏斗粘度計1. ZMN型馬式漏斗粘度計 儀器結構ZMN型馬式漏斗粘度計由錐體馬式漏斗、六孔/cm（16目）濾網(wǎng)和1000ml量杯組成，如圖2。錐體上口直徑152mm，錐體下口直徑與導流管直徑4.76mm，錐體長度305mm，漏斗總長356mm

3、，篩底以下的漏斗容積1500ml。用手握住漏斗呈直立位置，食指堵住導流管出口。取被測泥漿試樣，經(jīng)濾網(wǎng)注于漏斗錐體內(nèi)直到泥漿的水平面至達篩網(wǎng)底面止（此刻剛好是1500ml）。放開食指，同時啟動秒表記時，直到觀察標準946ml量杯刻線時止，記錄流出泥漿的秒數(shù)，以秒數(shù)記錄漏斗粘度結果。校驗馬式漏斗使用一段時間后，必須進行必要的校驗，其校驗方法按使用方法步驟進行。在21±3條件下將清水1500ml注于漏斗內(nèi)，若流出946ml（1夸脫）的清水為26±0.5秒，或流出1000ml的清水為28±0.5秒，即為合格。2. 蘇式野外漏斗粘度計 儀器結構該粘度計由漏斗和量筒組成。構造

4、如圖3。量筒由隔板分成兩部分，大頭為500ml，小頭為200ml，漏斗下端是直徑為5mm，長為100mm的管子。圖2 馬式漏斗粘度計圖3 蘇式野外漏斗粘度計1. 漏斗；2. 管子；3. 量杯；4.篩網(wǎng)；5.泥漿杯 測定步驟將漏斗呈垂直，用手握緊并用食指堵住管口。然后用量筒兩端，分別裝200ml和500mlN泥漿倒入漏斗。將量筒500ml一端朝上放在漏斗下面，放開食指，同時啟動秒表記時，記錄流滿500ml泥漿所需的時間，即為所測泥漿的粘度。儀器使用前，應用清水進行校正。該儀器測量清水的粘度為15±0.5秒。若誤差在±1秒以內(nèi)，可用下式計算泥漿的實際粘度。（三）ZNN型旋轉粘度

5、計ZNN型旋轉粘度計有手搖兩速、電動兩速和電動六速三種。主要用于測量泥漿的流變參數(shù)。電動六速旋轉粘度計儀器結構如圖4所示。1. 儀器結構 動力部分雙速同步電機轉速 750轉/分 1500轉/分電機功率 7.5 瓦、15瓦電源 220伏±10% 50Hz 變速部分可變六速，轉速分別為3 6 100 200 300 600轉/分 測量部分扭力彈簧、刻度盤與內(nèi)外筒組成測量系統(tǒng)。內(nèi)筒與軸錐度配合，外筒卡口聯(lián)接。 支架部分采用托盤升降被測容器。2. 工作原理液體放置在兩個同心圓筒的環(huán)隙空間內(nèi)，電機經(jīng)過傳動裝置帶動外筒恒速旋轉，借助于被測液體的粘滯性作用于內(nèi)筒一定的轉矩，帶動與扭力彈簧相連的內(nèi)筒

6、一個角度。該轉角的大小與液體的粘性成正比，于是液體的粘度測量轉換為內(nèi)筒轉角的測量。3. 操作程序A.準備 將儀器與電源相接，啟動馬達，變更調(diào)速桿位置。檢查傳動部分運轉是否良好，有無晃動與雜音，以及調(diào)速機構是否靈活可靠。 卸下外筒，檢查內(nèi)筒是否上緊，內(nèi)外筒表面有無雜務，是否清潔。檢查無誤后，再將外筒裝好。 按下鍵鈕，以300轉/分和600轉/分觀察外筒的偏擺量，如偏擺量大于0.5mm，則取下外筒，三卡口調(diào)換重裝。 檢查刻度盤0位，如刻度盤0位不對指針，松開固定螺釘，調(diào)0后將螺絲固緊。B.操作 將剛攪拌好的泥漿倒入樣品杯刻度線處（350毫升），立即放置于托盤上，上升托盤使液面至外筒刻度線處。擰緊手

7、輪，固定托盤。如用其它樣品杯，筒底部與杯底之間不應低于1.3mm。 迅速從高速到低速進行測量，待刻度盤讀數(shù)穩(wěn)定后，分別記錄各轉速下的讀數(shù)。 測靜切力時，應先用600轉/分攪拌10秒，靜置10秒鐘后將變速手把置于3轉/分，讀出刻度盤上最大讀數(shù)，即為初切力。再用600轉/分攪拌10秒，靜置10分鐘后將變速手把置于3轉/分，讀出刻度盤上最大讀數(shù)，即為終切力。 試驗結束后，關閉電源，松開托盤，移開量杯。 輕輕卸下內(nèi)外筒，清洗內(nèi)外筒并且擦干，再將內(nèi)外筒裝好。4. 數(shù)據(jù)處理 符號：在給定轉速下所測得儀器內(nèi)筒轉角，即儀器刻度盤上讀到的格數(shù)。600、300、3代表外筒轉600轉/分、300轉/分、3轉/分從儀

8、器刻度盤上讀到的格數(shù)。其余依此類推。 牛頓流體絕對粘度 （mpa.s） 塑性流體視粘度 （mpa.s）塑性粘度 （mpa.s）動切力 （pa）靜切力 （pa） （pa） 假塑性流體流性指數(shù) （無因次）稠度指數(shù) （Pa秒n） 粘塑性流體極限高剪粘度 卡森動切力 5. 注意事項 外筒裝卸 一手握住外轉筒，另一手握住外筒順時針轉動，使外筒的卡口對準外轉筒內(nèi)的銷子后取下外筒。裝上外筒時，應使外筒的槽口對準外轉筒內(nèi)的銷子后，在逆時針旋轉外筒即可，切忌碰撞內(nèi)筒。 內(nèi)筒裝卸 一手緊握內(nèi)筒軸，一手內(nèi)旋內(nèi)筒裝卸，切勿弄彎內(nèi)筒軸。 長途搬運時 一定要卸下內(nèi)筒，裝好外筒，以防止內(nèi)筒軸被撞彎。 扭力彈簧剛度的調(diào)整不準

9、隨意進行。（四）ZNS型泥漿失水量儀該儀器是將泥漿用惰性氣體（二氧化碳、氮氣或壓縮空氣）加壓的情況下，測量泥漿的失水量。當泥漿在0.69Mpa壓力的作用下，30分鐘內(nèi)通過截面為45.6±0.52過濾面滲透出的水量，以毫升表示。同時，可以測得泥漿失水后泥餅的厚度，以毫米表示。1.儀器結構ZNS失水量測定儀主要由氣源10、減壓閥8、放空閥6、泥漿杯4、量筒1、支架等組成，其結構如圖5所示。圖5 氣壓式失水儀原理圖1. 量杯；2.放水閥；3.過濾板；4.泥漿杯；5.放空閥旋鈕；6.放空閥；7.壓力表；8.減壓閥；9.氣瓶；10.氣源總體端蓋2.測定步驟 先將支架放在平穩(wěn)的臺面上。 將減壓手

10、柄退出，使減壓閥處于關死狀態(tài)，此時無輸出，然后關死放空閥。 裝好氣瓶并擰緊蓋，順時針旋轉減壓閥手柄，使壓力表指示0.50.6Mpa。 以左手拿住泥漿杯，用食指堵住泥漿杯氣接頭小孔，倒入被測泥漿，高度以低于密封圈23毫米最好，放好密封圈，鋪平一張濾紙，擰緊泥漿杯蓋，然后將泥漿杯連接在三通接頭上，將20毫升量筒放在泥漿杯下面，對準出液孔。 按逆時針方向緩緩旋轉放空閥手柄，同時觀察壓力表指示。當壓力表稍有下降或聽見泥漿杯有進氣聲響時，即停止旋轉放空閥手柄，微調(diào)減壓閥手柄，使壓力表指示為0.69Mpa，泥漿杯內(nèi)保持0.69Mpa的恒定狀態(tài)，當見到第一滴濾液開始記時，30分鐘時取下量筒，退出減壓閥手柄，

11、關死減壓閥，順時針旋轉放空閥，泥漿杯內(nèi)余氣放出。取下泥漿杯，打開泥漿杯蓋取出濾紙，洗凈泥餅上的浮漿，測量泥餅厚度。 沖洗擦干泥漿杯、杯蓋、密封圈（涼干或烘干杯蓋濾網(wǎng)）。 記錄下量筒內(nèi)失水量。為縮短時間一般可測7.5分鐘失水量成乘以2，必要時即需測30分鐘失水量。（五）ZNG型泥漿固相含量測定儀1. 結構和工作原理該儀器根據(jù)蒸餾原理，取一定量（20毫升）泥漿，用高溫（電加熱）將其蒸干，然后固相稱重，算出固相成分之重量或體積的百分含量。儀器主要由蒸餾器1、加熱棒2、電線接頭3、冷凝器4、量筒5等部分組成（見圖6）。2. 操作步驟 拆開蒸餾器，放開泥漿杯，將充分攪拌過的泥漿倒入泥漿杯，蓋上杯蓋，讓多

12、余泥漿溢出，擦干溢出的泥漿，再輕輕取下杯蓋，然后將粘附在杯蓋底面的泥漿刮回泥漿杯中（此時泥漿杯中的泥漿為20±1%毫升），為防止蒸餾過程中泥漿沸溢，向泥漿杯中加入35滴消泡劑，然后扭上套筒。 將加熱棒旋緊在套筒上部（應直立放置），將蒸餾器插入泥漿箱后面的小孔內(nèi)，并將20毫升百分刻度量筒夾在冷凝器導流管口處，以收集冷凝液。 連接電路進行蒸餾，同時記時，通電35分鐘，第一滴冷凝液流出，直到泥漿被蒸干不在有冷凝液流出（大約需2040分鐘）。 拔除電線插頭，切斷電源，用環(huán)架取下蒸餾器淋水冷卻，拆開蒸餾器，用刮刀刮下泥漿杯及加熱棒、套筒上的固相成分，然后稱重，計算出固相百分含量。 記下量筒冷凝

13、液的體積，用于計算和參考。若冷凝液水與油分層不清，可加入23滴破乳劑。3. 注意事項 用完后清洗蒸餾器和冷凝器孔，擦干加熱棒，將其風干。 電源電壓為220伏交流，波動范圍在180230伏，注意不能超壓。 通電時間不要太長，一般30分鐘左右，蒸干即可。 使用一段時間后，要檢查一下電線接頭和電源插頭，防止短路和斷路。（六）LNH型泥漿含砂量測定器1. 泥漿含砂量是指泥漿中不能通過200號篩網(wǎng)（相當于直徑大于0.74mm）砂子體積的百分比。2. 儀器由過濾筒，漏斗和玻璃量筒組成，如圖7所示。3. 測定方法 在玻璃量筒內(nèi)加入泥漿（20毫升或40毫升），再加入適量水不超過160毫升，用手指蓋住筒口，搖勻

14、，倒入過濾筒內(nèi)，邊倒邊用水沖洗，直到泥漿沖洗干凈，網(wǎng)上僅有砂子為止。 將漏斗放在玻璃量筒上，過濾筒倒置在漏斗上，用水把砂子沖入玻璃量筒內(nèi)，等砂子沉淀到底部細管后，讀出含砂量體積，計算出砂子體積的百分含量。（七）膠體率測定瓶1. 膠體率表示泥漿中粘土顆粒分散和水化的程度。2. 儀器：膠體率測定瓶（也可以用100毫升量筒代替）。3. 測定步驟 將100毫升泥漿裝入膠體率測定瓶中，將瓶塞塞緊，靜止24小時后，觀察量筒上部澄清液的體積（毫升數(shù)）。 膠體率以百分數(shù)表示（八）PH值的測定方法1.比色法用廣泛試紙。撕下一小條PH試紙，浸入泥漿濾液或泥漿中，觀察其顏色變化，并與比色板顏色相比，相一致即為泥漿的

15、PH值。2.用PHS-2型酸度計 工作原理PHS-2型酸度計是利用玻璃電極和甘汞電極對被測溶液中不同酸度產(chǎn)生的直流電勢，輸入到一臺用參量振動深度負反饋的直流放大器，以達到PH值指示的目的。 主要技術性能a. 測量范圍PH：014PHMv：01400毫伏，0-1400毫伏b. 最小分度PH：0.02PHMv：2mvc. 儀器使用環(huán)境條件環(huán)境溫度：040電源電壓：220±10%d. 被測溶液溫度范圍：060 儀器調(diào)節(jié)器示意圖，見8。 測定PH值的操作方法a. 電極安裝先將電極夾子夾到電極桿上，在將玻璃電極夾在夾子上，電極插在插口內(nèi)，并用小螺絲扭緊，甘汞電極夾在中央夾子上，其引線連接在接線

16、柱上，玻璃電極下端玻璃球泡應比甘汞電極陶瓷芯端稍高一些。b. 校正測量PH值時，先按下按鍵7，讀數(shù)開關5保持不按下狀態(tài)，左上角指示燈應亮，預熱數(shù)分鐘。調(diào)節(jié)溫度調(diào)節(jié)器11在被測溶液溫度值上。將分檔開關2放在“6”，調(diào)節(jié)零點調(diào)節(jié)器10，使其指示在PH“1”。將分檔開關2放在校正位置，調(diào)整校正調(diào)節(jié)器3，使其指針在滿度。將放在“6”，重復檢查PH“1”位置。c. 定位將中性標準緩沖液置于試杯中，查出該溫度下的PH值。按下讀數(shù)開關5。調(diào)節(jié)定位調(diào)節(jié)器4，使其指示在該標準緩沖溶液的PH值（即分檔開關2的指示數(shù)加表面上指示值），并搖動試杯使指示穩(wěn)定為止，重復以上操作進行調(diào)節(jié)。d. 測量將讀數(shù)開關5放開。用蒸餾

17、水清洗電極頭部，并用濾紙吸干，移下電極至被測溶液中，并不斷搖動溶液杯。將讀數(shù)開關5按下，調(diào)節(jié)分檔開關2讀出指示值。 注意事項a. 新的或長期不用的玻璃電極球泡在使用前，應放在蒸餾水中浸泡48小時，每次用完應浸泡在蒸餾水中，玻璃電極球泡壁薄易碎，操作時應小心。b. 應保證甘汞電極下端毛細管暢通。使用時電極應充滿KCL溶液，里面應無氣泡，防止斷路。為讓極少量的KCL溶液從毛細管中流出，使測得結果可靠，應把電極上面的小橡皮塞及下端小橡皮套拔去。（九）NR-1型鉆井液潤滑性測定儀1.主要技術參數(shù) 潤滑系數(shù)量程：00.5 磨合后用蒸餾水校正的潤滑系數(shù)為：0.330.37 扭力扳手讀數(shù)范圍±15

18、0英鎊.英寸 電源電壓 交流220伏 電機電壓 直流110伏 主軸轉數(shù) 60轉/分2.儀器結構及工作原理儀器由試環(huán)、試塊、扭力扳手、電極、測試電路等組成。如圖9所示。圖9 NR-1型鉆井液潤滑性測定儀用試塊和試環(huán)分別模擬鉆桿和孔壁，使兩者浸沒在被測試的鉆井液中，電極帶動主軸上的試環(huán)回轉，扭力扳手給試環(huán)和試塊施加正壓力。根據(jù)扭矩公式式中：MK扭力扳手的扭矩的讀數(shù)；N作用在試環(huán)上的正壓力L杠桿的力臂電極的扭矩為 式中：R試環(huán)的半徑F試塊與試塊間摩擦阻力根據(jù)摩擦定律，則，即電極扭矩與外加扭矩成正比。因為L、R、MK都是已知的，而電極的扭矩又與電流存在函數(shù)關系，因此，只要知道電極的扭轉特性曲線就可以求

19、出潤滑系數(shù)。表頭的滿量程為50毫安，表頭的滿量程的潤滑系數(shù)值為0.5。按=0.1I（I為電流表指示讀數(shù)），即可計算出潤滑系數(shù)。3.操作步驟（1） 儀器的標定儀器出廠時已經(jīng)標定但在使用過程中應定期標定，其步驟如下： 使儀器側倒放置，卸下扭力扳手，使試塊脫離試環(huán)。 開動電機，運轉5分鐘以上，使電機及主軸承潤滑油溫度穩(wěn)定，以確保電機空載電流穩(wěn)定。 在主軸上裝好量稱桿，用螺釘固定，使其處于平衡臨界狀態(tài)（即主軸的轉矩與平衡桿自重所產(chǎn)生的轉矩平衡）。調(diào)節(jié)零旋鈕，使電表指針指零。 在量稱桿的一端加一定砝碼，電表的讀數(shù)應符合下列規(guī)律，如表：懸掛砝碼重（克）102170204255328426電表讀數(shù)0.120.200.240.300.3850.5如果電表讀數(shù)不符合上述數(shù)值，可調(diào)節(jié)33K電位器，然后反