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如何使用加压密度计测定钻井液密度?

如何使用加压密度计测定钻井液密度?

2023-07-13

1  概述

对于夹带空气或其他气体的钻井液来说,加压密度计可以给出较常规密度计更为准确的测定结果。 加压密度计的操作与常规密度计相似,所不同的是在加压下将钻井液样品注入到固定体积的样品杯中。

在加压下注入样品的目的是把夹带的空气或其他气体对密度测量的影响降到最低程度。对样品杯 加压后,可将任何夹带气体的体积压缩到可以忽略不计的程度,这样测得的密度更接近于井底条件下的 数值。

  2  仪器

2.1  密度计:准确度可达士0.01g/cm? (或±10 kg/m?) 的任何一种仪器均可使用。

 通常用加压钻井液密度计来测定含气钻井液的密度。钻井液杯位于臂梁的一端,由臂梁另一端的 一个固定平衡重物和一个可沿刻度梁自由移动的游码来平衡。臂梁上装有一水准气泡以保证准确的 平衡。

                                       SI制与USC 单位制密度换算

g/cm?

kg/m?

1b/gal

lb/ft?

0.70

700

5.8

43.6

0.80

800

6.7

49.8

0.90

900

7.5

56.1

1.00

1000

8.3456

62.3

1.10

1100

9.2

68.5

1.20

1200

10.0

74.8

1.30

1300

10.9

81.0

1.40

1400

11.7

87.2

1.50

1500

12.5

93.5

1.60

1600

13.4

99.7

1.70

1700

14.2

105.9

1.80

1800

15.0

112.1

1.90

1900

15.9

118.4

2.00

2000

16.7

124.6

2.10

2100

17.5

130.8

2.20

2200

18.4

137.1

2.30

2300

19.2

143.3

2.40

2400

20.0

149.5

2.50

2500

20.9

155.8

2.60

2600

21.7

162.0

2.70

2700

22.5

168.2

2.80

2800

23.4

174.4

2.90

2900

24.2

180.7

   使用淡水对仪器进行常规性校正。在21℃时,用淡水获得的读值应为1.00g/cm? (或1000 kg/m?)。 否则,应根据需要调节刻度梁末端的平衡螺丝或增减刻度梁末端小孔内的铅粒数。

2.2 温度计:量程为0℃~105 ℃。

3 测定程序

3.1      测量并记录钻井液的温度。

3.2      将搅拌均匀的样品注入样品杯中至液面略低于杯的上缘(约差6 mm)。

3.3      盖上杯盖,同时将盖上的单向阀置于下位(开启位)。向下压紧杯盖直至杯盖外缘与样品杯上的 缘面接触。过量的钻井液会通过单向阀排出。将单向阀上提至关闭位置。用基油洗净样品杯和螺纹, 然后拧紧带螺纹的样品杯盖。

3.4      加压器的操作与注射器相似。使活塞杆位于完全向内的位置,将加压器的下端浸入钻井液中。 上拉活塞杆将钻井液吸入加压器缸筒内。为保证钻井液样品不被上次清洗加压器时残留的液体所稀   释,应将第一次吸入的钻井液排掉,再另抽一次新鲜钻井液。

3.5      将加压器喷嘴套入带有 O 形圈的杯盖加压阀上。下压加压器缸筒迫使单向阀处于下位(开启 位),同时内推活塞杆,以便对样品杯加压,活塞杆上的压力应维持在大约225 N 或更大一些。

3.6      杯盖上的单向阀是由压力驱动的;当样品杯内有压力时,单向阀就会被上推至关闭位置。为使 阀逐渐关闭,在保持活塞杆压力的情况下,减缓缸筒的下压力,单向阀关闭后,先释放活塞杆的压力再取 下加压器。

3.7      加压后的钻井液样品即可用来测定密度。将样品杯外部洗净并擦干,并将仪器臂梁放在底座 上,左右移动游码使臂梁达到平衡。当水准泡位于两条黑色标线的正中间时,臂梁即达到了平衡。从游 码箭头记号一侧读取密度值。

3.8      为放掉样品杯内的压力,再次连接上空的加压器,将其缸筒下压。

3.9     用基油彻底清洗样品杯。

 

4  计算

4.1  记录钻井液密度值,精确到±0.01 g/cm?。

4.2  使用式(1)~式(3)可将密度转换为其他单位。


    1g/cm?=1000     kg/m?                 .....................  (1)

    1g/cm?=62.31b/ft?                      ....................  (2)

   1g/cm?=8.345   lb/gal                .....................  (3)

表中给出了SI 制与USC 制之间密度单位换算。

压力梯度的单位换算如式(4)、式(5)所示:

△ps=9.81×g/cm?                             ......  (4)

△p?=0.0226×psi/1000          ft                .......  (5)

式中:

△p,——钻井液,单位为 kPa/m


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