第四章
钻井液的性能及测量
钻井液性能是在衡量钻井液质量的指标，只有具备合理性能的钻井液才能满足钻井工程的要求，才能实现安全、快速、优质钻井。按照API推荐的钻井液性能测试标准，需检测的钻井液常规性能包括密度、漏斗粘度、塑性粘度、动切力、静切力、API滤失量、HTHP滤失量、pH值、碱度、含砂量、固相含量、膨润土含量和滤液中各种离子的质量浓度等。
第一节
钻井液流变参数的测量与计算
钻井液的流变参数与钻井工程有着密切的关系，是钻井液重要性能之一。因此，在钻井过程中必须对其流变性进行测量和调整，以满足钻井的需要。钻井液的流变参数主要包括塑性粘度、漏斗粘度、表观粘度、动切力和静切力、流性指数、稠度系数等。
一、旋转粘度计的构造及工作原理
旋转粘度计是目前现场中广泛使用的测量钻井液流变性的仪器。由电动机、速装置、它恒变速装置、测量装置和支架箱体等五部分组成。恒速装置和变速装置合称旋转部分。在旋转部件上固定一个能旋转的外筒。测量装置由测量弹簧、刻度盘和内筒组成。内筒通过扭簧固定在机体上、扭簧上附有刻度盘，如图41所示。通常将外筒称为转子，内筒称为悬锤。测定时，内筒和外筒同时浸没在钻井液中，它们是同心圆筒，环隙1mm左右。当外筒以某一恒速旋转时，它就带动环隙里的钻井液旋转。由于钻井液的粘滞性，使与扭簧连接在一起的内筒转动一个角度。根据牛顿内摩擦定律，转动角度的大小与钻井液的粘度成正比，于是，钻井液粘度的测量就转变为内筒转角的测量。转角的大小可从刻度盘上直接读出，所以这种粘度计又称为直读式旋转粘度计。转子和悬锤的特定几何结构决定了旋转粘度计转子的剪切速率与其转速之间的关系。按照范氏仪器公司设计的转子、悬锤组合两者的间隙为1．17mm，转子转速与剪切速率的关系为：1rmi
＝1703s
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图４－１旋转粘度计测量装示意图（4－1）
旋转粘度计的刻度盘读数为圆周上的度数，不考虑单位与剪切应力单位为Pa成正比。当设计的扭簧系数为38710时，两者之间的关系可表示为：
＝0511
４2
1
f旋转粘度计有两速型和多速型两种。两速型旋转粘度计用600r／mi
和300r／mi
这两种固定的转速测量钻井液的剪切应力，它们分别相当于r