《钻井液性能在线监测系统技术要求》

T/CPCIF0XXX—20XX

钻井液性能在线监测系统技术要求

1范围

本文件规定了石油石化行业钻井液性能在线监测系统的技术要求，包含设备模块、采集模块、数据

采集传输存储和应用管理的要求。

本文件适用石油石化行业及所属单位钻井工程钻井液性能在线监测系统的建设及应用。也适用于其他生

产钻井液性能在线监测系统的装备企业。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

ISO10411-1:2001直读式旋转粘度计测定钻井液的流变性有关参数

GB/T15357-2014旋转粘度计测定液体产品的粘度和流动性质

GB/T2794-2013单圆筒旋转粘度计法

GB/T15357-1994旋转粘度计测定液体产品的粘度

Q/SY1341-2010信息系统安全管理规范

Q/SY1345-2015信息安全事件与应急响应管理规范

3术语与定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1钻井液：是指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。钻井液在

钻井过程中主要起到携带和悬浮岩屑、稳定井壁与平衡压力、冷却钻头和润滑钻具、传输动力的作用。

钻井液性能不但会影响钻井质量和钻井效率，而且还影响到生产和环境等。钻井液的流变性、漏斗粘度、

密度和离子含量等是钻井液的重要监测指标。

3.2直读式旋转粘度计：是以电动机为动力的旋转型仪器。被测液体处于两个同心圆筒间的环形空间

内。通过变速传动外转筒以恒速旋转，外转筒通过被测液体作用于内筒产生一个转矩，使同扭簧连接的

内筒旋转了一个相应角度，依据牛顿定律，该转角的大小与液体的粘度成正比，因此液体粘度的测量转

为内筒转角的测量。反映在刻度盘的表针读数，通过计算即为液体粘度、切应力。

3.3表观粘度：也称视粘度，将直读式旋转粘度计转速调整为600r/min，待刻度盘上的读数恒定后，

其读数的1/2即为表观粘度。η视=0.5×600r/min(读数)mPa·s。

3.4塑性粘度：将直读式旋转粘度计转速调整为300r/min，待刻度盘上的读数恒定后，其读数与

600r/min读数之差为塑性粘度。η塑=600r/min(读数)－300r/min（读数）mPa·s。

3.5动切力：τ0=0.511（300r/min读数－η塑）Pa。

3.6初切力：将钻井液在直读式旋转粘度计转速为600r/min下搅拌1分钟，静止10秒钟或1分钟，

以3r/min转速开始旋转后的最大读数值即为初切力。τ初=0.511×3r/min(读数)Pa(静置10秒钟或

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1分钟)

3.7终切力：将钻井液在直读式旋转粘度计转速为600r/min下搅拌1分钟，静止10分钟，以3r/min

转速开始旋转后的最大读数值即为终切力。τ终=0.511×3r/min(读数)Pa(静置10分钟)

3.8流性指数：钻井液的流性指数n=3.322•lg(600r/min(读数)/300r/min（读数）)。

3.9稠度系数：钻井液的稠度系数K=（0.511•300r/min（读数））/511n。

3.10漏斗粘度：以一定规格的漏斗,流出一定体积(946毫升)的泥浆所经历的时间(秒)来衡量粘度的大

小,称漏斗粘度。是与水对比的相对粘度，不仅与钻井液粘度相关，还与重力加速度、钻井液密度和漏

斗材质等因素有关。

3.11钻井液密度：钻井液密度是指单位体积钻井液的质量。它根据平衡地层压力和地层构造应力的需

要而调整。合理的钻井液密度可以防止井喷或钻井液漏进地层，也可以抑制或减缓井壁坍塌。

3.12加压密度：钻井液在井下处于高压环境，返回到地面后经常混有大量气泡，对测试样品排除钻井

液中的气泡影响后测量的密度为加压密度，该测试结果更接近钻井液的实际密度。

3.13钻井液pH值：钻井液通常为浑浊混合物，通常测量钻井液滤液的pH值表示钻井液的酸碱性。

3.14氯离子：钻井液中氯离子含量。

3.15钙离子：钻井液中钙离子含量。

4要求

钻井液性能在线监测系统的技术要求应符合下表1的规定。

表1技术要求

项目要求

系统（设备）中的电气元件设计应满足油田钻井防爆电气系统设计

防爆要求

规范。

采用直读式旋转粘度计测量结构，测量并记录六个转速下的读值，

分别记为φ600、φ300、φ200、φ100、φ6和φ3。计算获得钻井

钻井液流变性的在线测量液的表观粘度、塑性粘度、动切力、流性指数、稠度系数。钻井液

流变性受温度变化影响较大，因此在测量流变性的同时，应记录钻

井液的温度。

将钻井液在转速为600r/min下搅拌1分钟，静止10秒钟或1分钟，

钻井液初切的在线测量

以3r/min转速开始旋转后的最大读数值。

将钻井液在转速为600r/min下搅拌1分钟，静止10分钟，以3r/min

钻井液终切的在线测量

转速开始旋转后的最大读数值。

以一定规格的漏斗,流出一定体积(946毫升)的泥浆所经历的时间

钻井液漏斗粘度的在线测量

(秒)来测量漏斗粘度。

钻井液密度的在线测量常压下测量钻井液的密度。

钻井液加压密度的在线测量排除钻井液中的气泡影响后测量钻井液的密度。

钻井液pH值、钙离子和氯离子的在线测量直接测量钻井液或者滤液的pH值、钙离子和氯离子含量。

测量结果比对和校准与手工测量值直接比对，可以根据比对结果进行校准和调优。

进样口过滤器防止堵塞。

自动清洗装置系统（设备）具有自动清洗功能，以满足连续测量的需要。

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（1）可控制钻井液性能在线监测系统各个模块的正常运行，显示

测量结果，设置测量参数，存储测量数据，显示数据曲线，通过

网络上传测量数据。

（2）可控制的硬件包含电机控制器、采集卡、离子控制盒等。用

户可选测试步骤（如部分参数），也可开展手动测试。

（3）具备系统管理员界面。

（4）采样频率设置，静切测量周期设置，手动控制，实验状态显

示，更新状态显示，图表的设置与显示和相关参数曲线的设置与

软件主要功能显示，密度数据显示，流变性数据显示，样品温度显示，管内压

力显示，仪器已运行时间，图表时间坐标轴、转速坐标轴、压力

坐标轴、粘度坐标轴和温度坐标轴的显示与自动调整；游标时间

的显示、设置和更新。

（5）电磁阀手动/自动控制方式切换功能；各电磁阀状态显示功能，

包括：隔膜泵、过热使能、电子狗、进样阀、出样阀、清洗水入

口、高压泵，进气阀等。

（6）仪器校准功能，包括温度传感器标定、流变性测量模块校准、

密度测量模块校准、pH值电极校准。

5试验方法及测量精度

5.1一般规定

使用直读式旋转粘度计测量结构，测量钻井液的流变性，计算获得表观粘度、塑性粘度、动切力、

初切力、终切力、流性指数、稠度系数。使用漏斗粘度计测量钻井液的漏斗粘度，借助液位传感器和计

时器，测量流出一定体积（946毫升）的钻井液所需的时间。

5.2连续运行

钻井液性能在线监测系统可以连续自动运行，应具备自动清洗、运行状态监测、故障检测及报警功

能等。

5.3直接测量参数及精度要求

钻井液性能在线监测系统的测量参数及精度要求应符合下表2的规定。

表2直接测量参数及精度要求

测量参数量程精度

φ3000-300mPa·s2mPa·s

φ6000-300mPa·s3mPa·s

Φ3（初切、终切）0-300Pa1Pa

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漏斗粘度15s-300s1s

密度0.5-3g/cm30.02g/cm3

钻井液温度0℃-80℃0.2℃

pH值1-140.5pH

钙离子0～40000mg/L±10%

氯离子0～35000mg/L±10%

环境温度-20℃～60℃

连续运行时间无故障自动连续运行时间＞300小时

6标志、包装、运输、贮存

标志：设备防爆等级标志清晰，电源电压和功率标识，气源、水源、钻井液入口、钻井液出口标志

清晰。

包装：木质包装或托盘包装，支持撬装拖装，吊装。

运输：搬运和运输时防止碰撞和剧烈震动。

贮存：妥善保存，防止雨雪天气和腐蚀性气体液体侵蚀，允许露天存放。

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ICSXX.XX.XX

XXX

CCSCPCIF

中国石油和化学工业联合会团体标准

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钻井液性能在线监测系统技术要求

Technicalrequirementsforonlinemonitoringsystemofdrillingfluid

performance

（征求意见稿）

202X-XX-XX发布202X-XX-XX实施

中国石油和化学工业联合会发布

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钻井液性能在线监测系统技术要求

1范围

本文件规定了石油石化行业钻井液性能在线监测系统的技术要求，包含设备模块、采集模块、数据

采集传输存储和应用管理的要求。

本文件适用石油石化行业及所属单位钻井工程钻井液性能在线监测系统的建设及应用。也适用于其他生

产钻井液性能在线监测系统的装备企业。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

ISO10411-1:2001直读式旋转粘度计测定钻井液的流变性有关参数

GB/T15357-2014旋转粘度计测定液体产品的粘度和流动性质

GB/T2794-2013单圆筒旋转粘度计法

GB/T15357-1994旋转粘度计测定液体产品的粘度

Q/SY1341-2010信息系统安全管理规范

Q/SY1345-2015信息安全事件与应急响应管理规范

3术语与定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1钻井液：是指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。钻井液在

钻井过程中主要起到携带和悬浮岩屑、稳定井壁与平衡压力、冷却钻头和润滑钻具、传输动力的作用。

钻井液性能不但会影响钻井质量和钻井效率，而且还影响到生产和环境等。钻井液的流变性、漏斗粘度、

密度和离子含量等是钻井液的重要监测指标。

3.2直读式旋转粘度计：是以电动机为动力的旋转型仪器。被测液体处于两个同心圆筒间的环形空间

内。通过变速传动外转筒以恒速旋转，外转筒通过被测液体作用于内筒产生一个转矩，使同扭簧连接的

内筒旋转了一个相应角度，依据牛顿定律，该转角的大小与液体的粘度成正比，因此液体粘度的测量转

为内筒转角的测量。反映在刻度盘的表针读数，通过计算即为液体粘度、切应力。

3.3表观粘度：也称视粘度，将直读式旋转粘度计转速调整为600r/min，待刻度盘上的读数恒定后，

其读数的1/2即为表观粘度。η视=0.5×600r/min(读数)mPa·s。

3.4塑性粘度：将直读式旋转粘度计转速调整为300r/min，待刻度盘上的读数恒定后，其读数与

600r/min读数之差为塑性粘度。η塑=600r/min(读数)－300r/min（读数）mPa·s。

3.5动切力：τ0=0.511（300r/min读数－η塑）Pa。

3.6初切力：将钻井液在直读式旋转粘度计转速为600r/min下搅拌1分钟，静止10秒钟或1分钟，

以3r/min转速开始旋转后的最大读数值即为初切力。τ初=0.511×3r/min(读数)Pa(静置10秒钟或

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1分钟)

3.7终切力：将钻井液在直读式旋转粘度计转速为600r/min下搅拌1分钟，静止10分钟，以3r/min

转速开始旋转后的最大读数值即为终切力。τ终=0.511×3r/min(读数)Pa(静置10分钟)

3.8流性指数：钻井液的流性指数n=3.322•lg(600r/min(读数)/300r/min（读数）)。

3.9稠度系数：钻井液的稠度系数K=（0.511•300r/min（读数））/511n。

3.10漏斗粘度：以一定规格的漏斗,流出一定体积(946毫升)的泥浆所经历的时间(秒)来衡量粘度的大

小,称漏斗粘度。是与水对比的相对粘度，不仅与钻井液粘度相关，还与重力加速度、钻井液密度和漏

斗材质等因素有关。

3.11钻井液密度：钻井液密度是指单位体积钻井液的质量。它根据平衡地层压力和地层构造应力的需

要而调整。合理的钻井液密度可以防止井喷或钻井液漏进地层，也可以抑制或减缓井壁坍塌。

3.12加压密度：钻井液在井下处于高压环境，返回到地面后经常混有大量气泡，对测试样品排除钻井

液中的气泡影响后测量的密度为加压密度，该测试结果更接近钻井液的实际密度。

3.13钻井液pH值：钻井液通常为浑浊混合物，通常测量钻井液滤液的pH值表示钻井液的酸碱性。

3.14氯离子：钻井液中氯离子含量。

3.15钙离子：钻井液中钙离子含量。

4要求

钻井液性能在线监测系统的技术要求应符合下表1的规定。

表1技术要求

项目要求

系统（设备）中的电气元件设计应满足油田钻井防爆电气系统设计

防爆要求

规范。

采用直读式旋转粘度计测量结构，测量