泥浆检测设备

① 泥浆护壁灌注桩监理该怎么检测

建筑泥浆护壁钻孔灌注桩施工监理要点

一、灌注桩工程质量预控
1、研究工程地质勘察报告、桩位平面布置图、桩基结构施工图，弄清设计要求和对影响灌注桩工程质量和安全因素进行预测分析。
研究建筑场地和邻近区域的地下管线、地下构筑物、地面建、构筑物的调查资料，确保周边不受影响。
2、资质审查
资质审查是任何工程开工前必不可少的工作，对钻孔灌注桩施工的资质审查应更加严格仔细，并要从两方面进行。一是施工队伍的承建资格及现场人员的素质及经验的审查。工程质量的把关很大程度上是靠现场工人的双手来完成的，特别是钻孔灌注桩这种对施工工艺有严格要求的工种，监理人员必须了解他们以往的施工经验，检查特殊工种的上岗证书等：施工过程中，往往由于现场工人一个错误的操作，就造成整根桩报废的严重后果，因而除了要具有相关的工作职责及制度外，还应进行责任心的教育。二是施工机械的审查。施工单位使用的成孔机械必须与现场土质、桩径、桩深等要求相适应，应注意审查其设备档案，保证其性能良好，不合格的机械不准进入现场；如果机具破旧，施工中打打停停，势必严重影响质量。同时应考虑供电情况，一般应有备用发电机。
3、组织设计交底及图纸会审
设计交底与图纸会审可同时进行，以设计交底为主，设计人员申明设计意图，重申质量标准，监理人员应提出必要的以求保证质量的一些工作要求。
4、核承包单位的灌注桩施工技术方案。
重点：
①施工程序安排是否合理；
②施工机械设备能否保证质量；
③施工方法是否符合现场条件和工艺要求，并满足国家施工规范和质量验评标准等。施工管理制度、岗位责任制、质检制度等。
5、核承包单位申报和进场的原材料——水泥、砂、石、外加剂、钢筋等的合格证或复试单。
6、砼搅拌厂或现场搅拌站机械设备的状况（包括生产能力、生产质量、管理水平等）。
7、查钻孔机、起吊、灌注、清渣与排浆以及加工和压浆等设备状况。
8、核砼配合比及检查施工配合比是否满足水下砼浇注要求
①砼配比应通过试验确定，坍落度宜为180～220㎜，水泥用量不少于360kg/m3；
②砂率宜为40～45%；
③选用中粗砂；
④粗骨料（碎石）最大粒径5～20㎜.来源：考试大
9、查现场排泥、排渣的安排是否合理。
10、督承包单位认真做好第一孔或试桩工作，以取得经验和根据实际情况修改工艺操作，保证施工质量。
二、灌注桩工程施工质量的控制要点
1、复查桩孔定位及标高。基桩轴线的控制点和水准基点应设在不受施工影响的地方，复核后妥善保护，施工中经常复测。
2、复查钻杆的垂直度，控制垂直偏差0.2%以内，钻头对孔位应正确，钻头中心与护筒中心偏差宜控制在15㎜以内。
3、监督承包单位做好清泥换浆工作，以减少孔底沉淀物。
4、对泥浆试验和调制进行质量控制。钻孔过程中检查所用泥浆能否及时调整适应穿过各种地层的需要。一般要求泥浆粘度10～25s，含砂率＜6%，密度1.15～1.2kg/m3，胶体率＞95%.
5、进行终孔验收，终孔的确定主要参照三个因素，即设计深度、钻速及浮渣取样，原则上应由地勘单位派出有经验的技术人员进行鉴定，监理工程师应检查孔深、孔径、沉渣厚度（摩擦桩沉渣厚度≤150㎜；端承桩沉渣厚≤50㎜）。来源：考试大
6、浇灌砼前，应检查孔底500㎜以内的泥浆比重应小于1.25，含砂率≤8%，粘度≤28s.
7、监督承包单位在1.5～3h内（最多不超过4h）完成砼浇筑的准备工作，就绪后监理工程师下达浇筑通知。
8、成孔后不能立即灌注砼的桩孔，应检查是否满水，以防塌孔。灌注前应进行第二次清孔，清孔后，再检查沉渣厚度，符合规范要求后允许浇灌砼。
9、检查钢筋笼的制作质量，对钢筋笼进行隐蔽验收。检查保障保护层的措施，注意起吊钢筋笼的情况，防备严重变形。
10、砼导管应拆装灵活，浇筑过程中应保持导管始终在孔洞中心，并随时测量浇筑深度，确定埋置深度（一般控制在3～6m最小不得小于2m），防止导管提拔过快、过多，造成断桩。
11、下导管后，浇灌砼前，要求再次清孔，并计算浇灌砼量，要保证浇倒首灌砼后导管埋入砼面下0.8 m以上。
12、控制最后一次灌注量，桩顶不得低于设计标高500mm，应考虑凿除的泛浆高度必须保证暴露的桩顶砼达到强度设计值。
13、核算砼浇筑量（浇灌量必须大于按孔径计算的体积，充盈系数一般土质为1）。
14、钻孔灌注桩施工受人为因素影响很大，要随时检查现场人员特别是质检人员的在岗情况及有无作钻进记录，监理人员要及时做好工序的检测验收工作。
15、督促施工单位按要求留置砼试块。每浇注50M3 必须有1组试件，小于的50M3桩，每根桩必须有一组试件。并根据需要留置同条件养护试件。
三、灌注桩工程施工质量的事后控制
1、桩顶钢筋注意不要任意弯折，复核实际桩位和标高。
2、审查混凝土强度统计表和计算表，
3、申报抽芯和小应变检测。详见《东莞市建筑地基检测管理规定》
4、各项资料经审查符合要求后，组织桩基验评。
四、应注意的质量问题和采取措施
1、首灌砼不成功时，应立即采用泵吸反循环清孔吸出孔内砼，然后重新首灌。
2、若发生堵管，则应拔出导管疏通后，重新下导管（离砼面30～40㎝），然后断续灌注，并分析发生堵管的原因。
2.1埋管过浅，导致井孔内的泥浆返到导管里，形成混浆，使管内砼流动性降低，石子呈团状，堵在管口而造成堵管。
2.2埋管过深，使导管内砼不能依靠自身的重力作用冲出导管形成堵管。
2.3砼搅拌不良或石料粒径过大，使砼的流动大大降低而堵管。
2.4为防堵管，必须保持导管埋入砼内不得过深过浅，一般以2～6m为宜；严格控制砼的搅拌质量，不合格的砼不能进入导管；砼灌注一定数量后，就必须拆管，防止埋管过深，每次拆管前应测定砼面的高度，并与理论值进行比较，按偏于保守的数值确定埋管深度，保证埋深不超过6m，且不小于1m.
3、钢筋笼上浮
3.1灌注过程中导管卡住钢筋笼，引起钢筋笼上浮。采取措施：
①当砼面未达到钢筋笼时，只需边转动导管边缓缓提升，至钢筋笼与导管脱开为止，钢筋笼会由于自重沉至原位。
②当砼面未达到钢筋笼后导管卡住钢筋笼时，移动导管使两者脱开，但由于有砼托着，钢筋笼不会复位，因此在砼进入钢筋笼后，应尽力避免导管与钢筋笼相卡。
3.2在砼接近钢筋笼底时，如操作不当，砼的冲击会托着钢筋笼上浮。采取措施：①当首灌砼浇筑时，钢筋笼应有定位钢筋，并放慢灌注速度，以减小管口砼对钢筋笼的冲击力；②当砼面在钢筋笼里灌至4m以上时，可一次性将导管提升到钢筋笼段，要求保持1～2m埋管深度，灌注速度仍要放缓；③待钢筋笼埋深达到10m以上后，一般不全上浮，可用正常速度灌注。
4、其它影响质量的问题来源：考试大
4.1砼灌注中如遇停水、停电或机械故障而不得不终止灌注时，须采取应急措施恢复灌注。①如预计1h可恢复灌注，应将导管尽量浅埋至1m左右，并每隔10min右左上下晃动导管，以免砼在导管内凝固。②如预计1h内无法恢复灌注，应启动应急措施，采用备用水源，电源和机械设备。
4.2如有混凝土试件或混凝土结构抽芯不合格，处理办法详见“东建字（2001）45号”文件。

② 一般建筑工地上常用的工程试验检测设备有哪些，求高人指点，最好能提供设备型号/数量/产地。谢谢！

序号 设备名称 规格型号
1 多功能电动击实仪 DTY-Ⅲ
2 标准恒温恒湿养护箱 YH-40B
3 行星式水泥胶砂强度搅拌机 JJ-5
4 水泥净浆搅拌机 NJ-160A
5 水泥胶砂试件振实台 ZS-15
6 沸煮箱 F2-31
7 灌砂筒 标准
8 压碎仪 标准
9 砼振动台 ZT 1x1
10 养护室全自动控制器 BYS-Ⅲ
11 雷氏夹测定仪 LD-50
12 单卧轴强制砼搅拌机 HJW-15-30-60
13 土壤密度计 TM-85
14 泥浆粘度计 1006
15 新标准法维卡仪 标准
16 砂浆稠度仪 SC-145
17 泥浆比重计 NB-I
18 泥浆含砂量计 NA-I
19 砼回弹仪 HT-225(A、B型）
20 电子天平 ACS-A
21 比表面积测定仪 FBT-5
22 电动抗折试验机 K2J-500
23 电热鼓风干燥箱 101-0-4
24 电子天平 HX-T
25 光电液塑限测定仪 FG-3
26 电动脱模器 LD141
27 路面材料强度试验仪主机 TL127-Ⅱ
28 压力试验机 SYZ-2000
29 水泥抗压夹具 40mm×40mm
30 容重筒 1-30L
31 坍落度筒 标准
32 标准筛（方孔、圆孔） 300mm
33 针片状规准仪 新标准
34 游标卡尺 0-150mm
35 台秤 100kg/50g
36 浸水天平 LD50001
37 水泥砂浆稠度仪 SZ-145
38 李氏比重瓶 220-250ml
39 容量瓶 1000ml、500ml
40 温度计 50、200
41 含砂率计 NA-1
42 养生室空调 窗式
43 砼试模（塑料） 150×150×150mm
44 秒表 电子
45 EDTA滴定设备 标准
46 自动砂当量试验装置 SD-2S
47 水泥胶砂成型试模 40×40×160mm

③ 泥浆含沙仪如何使用

第一、水的比重就是1.0
第二、粘土的比重是2.0

泥浆的比重必须大于1.1甚至大于1.1才能保证孔壁安全，否则会出现塌孔事故。
泥浆比重不是唯一的指标，还有含沙量，还有单位时间的沉渣量，都要控制好才能保证钻孔灌注桩的质量。
想要制备好的泥浆
第一、有一个体积足够的泥浆池
第二、有财力购买红土或硅藻土
第三、有搅浆泵
第四、机台的责任心

④ 市政工程中常用的常规检测仪器和设备有哪些

市政工程常规检测仪器和设备：
水泥恒应力压力试验机，水泥抗折抗压试验机 ，电子万能试验机 ，全自动电脑水泥恒应力压力试验机 ，抗折抗压试验机 压力试验机 万能试验机 。
路面平整度测定仪 动态应变仪 动弹仪 静态电阻应变仪 路面材料强度试验仪 室内承载比试验仪 野外承载板测定仪 新式路面水分渗透仪摆式摩擦系数测定仪 混凝土钻孔取芯机 混凝土切片机 混凝土磨平机 加速磨光机 锚杆拉力计 电动铺砂仪 电动液压成型脱模机 振动压实成型机 路面深度构造仪 EVD动态变形模量测试仪，EV2静态变形模量测试仪 。
水泥净浆搅拌机、水泥胶砂搅拌机、水泥胶砂振实台、40*40mm水泥抗压夹具、雷式沸煮箱、D水泥电动抗折机、水泥胶砂流动度测定仪、负压筛析仪、雷氏夹测定仪、鄂式破碎机、水泥试验磨、Ф175盘式研磨机、水泥净浆标准稠度及凝结时间测定仪(维卡仪)、水泥比长仪、水泥胶砂试体养护箱、水泥标准养护箱、恒温恒湿养护室控制仪、水泥留样桶、全自动勃氏透气比表面测定仪、水泥组分测定仪、水泥游离氧化钙测定仪、氯离子分析仪、水泥浆体Marsh时间自动测定仪、三氧化硫测定仪、水泥水化热测定仪、水泥安定性试验用压蒸釜。
土壤密度计、 铝土盒 、轻型触探仪、重型触探仪 、 灌砂法容重测定仪、 亚甲蓝试验搅拌装置、土壤相对密度仪、 取土环刀、多功能电动击实仪、 含水量快速测定仪、土壤含水率测定仪、 泥浆粘度计、 泥浆比重计、 泥浆含砂量测量器、 三轴仪、 沙浴电炉、 回弹模量测定仪、 光电液塑限联合测定仪、 弯沉仪、 手动马歇尔击实仪、 反力框架 、灌砂桶、 脱模器、 渗透仪、 液压推土器、 等应变直剪仪、 直剪仪、 单杠杆固结仪高压 、单杠杆固结仪中压、 杠杆固结仪低压、 单杠杆固结仪、 土壤贯入阻力仪、 土壤收缩仪、 土壤膨胀仪、 重型击实仪、轻型击实仪 、石灰土无侧限压力仪、碟式液限仪、 表面振动压实仪、 静力触探仪 、石粉含量测定仪
测量学实验系列：TDS-303数据采集仪、INV306D(F)采集系统、CANIN钢筋锈蚀测试仪、TICO超声波混凝土检测仪、桥梁结构分析与设计软件、PXI-1052结构动态数据采集系统、PIT-V低应变桩身完整性测试仪。

⑤ 桩基施工泥浆池处理用什么设备

钻孔桩施工泥浆弃浆处理方案： 施工现场修建沉淀池，先将污水排入沉淀池，除去悬浮物、油类物质并进行中和处理，检测达到排放标准后排入河流。 在钻孔灌注的过程中采用筛网，泥浆中的小碎石、砂等固体颗粒物进行分离

⑥ 泥浆比重怎么测

制作泥浆需要注意其比重，泥浆比重计算公式

泥浆比重并没有固定的计算公式，但一般会有测定泥浆的仪器来测量其泥浆比重。将泥浆灌入标准容器里，放到测量仪器上。后滑动游标，游标滑动杆上是有刻度的（就像磅秤刻度一样），刻度1表示是水，大于1的刻度就是泥浆的比重。而一般测量所得比重1为标准，如不符合可调整平衡筒中的重物。

注意，测量仪器的读数砝码左测边线所对的刻线就是所测钻井液的比重。泥浆比重计的检验与注意事项泥浆比重计出厂前需进行检测。另外，按正确的使用方法进行每次用后要彻底洗净、擦干、重新放于盒内。

一、钻孔桩泥浆性能
正循环泥浆比重1.1～1.3，冲击钻1.2～1.4，反循环1.05～1.15

黏度一般16～22s，松散易坍19～28s

含砂率<4%

二、清孔后泥浆性能指标
比重：1.03-1.10，黏度：17-20，含沙量：＜2%，胶体率：＞98%

三、泥浆比重试验
1．试验仪器：泥浆比重计

现场技术员必备技能——泥浆三大指标测定（桩基施工）
2．试验方法：将要测定的泥浆装满泥浆杯，加盖并洗净从小孔溢出的泥浆，再置于支架上，移动游码，使杠杆水平，读出游码左侧的刻度即为泥浆的相对密度。

NB-1型泥浆比重计是一个不等臂的天平，它的杠杆刀口搁在可固定安装在工作台的座子上，杠杆左侧为盛泥浆的杯，容积固定不变，杠杆右侧为有刻度的游码装置，移动游码可在标尺上直接读出泥浆重量。杠杆的平衡可由杠杆顶部的水平泡指标。该仪器测试使用前要用清水对仪器进行校正，如读数不在1.0处，可通过增减杠杆右端的金属颗粒来调节。

四、泥浆粘度试验：
1．试验仪器：标准漏斗粘度计

现场技术员必备技能——泥浆三大指标测定（桩基施工）
2．试验方法：用两端开口杯分别量取200mL和500mL的泥浆，用筛网滤去大的砂粒，再将泥浆倒入漏斗，使泥浆从漏斗流出，流满500mL量杯所需的时间即为泥浆的粘度。（校正方法：漏斗中加满700mL的清水，流出500mL的时间应为15s，如偏差超过±1s，则测定的结果应进行修正。方法：泥浆粘度=测得的泥浆粘度（s）×15s/测得的清水粘度数（s））

五、泥浆的含砂率试验：
1．试验仪器：含砂率计

现场技术员必备技能——泥浆三大指标测定（桩基施工）
2．操作程序：

把泥浆充至测管上标有“泥浆”字样的刻线处，加清水至标有“水”的刻线处，堵死管口并摇振。

倾倒该混合物于滤筒中，丢掉已通过滤筛的液体，再加清水于测管中，摇振后再倒入滤筒中。反复之，直至测管内清洁为止。

用清水冲洗筛网上所得的砂子，剔除残留泥浆。

把漏斗套进滤筒，然后慢慢翻转过来，并把漏斗插入测管内。用清水把附在筛网上的砂子全部冲入管内。

待砂子沉淀后，读出砂子的百分含量（垂直静置一分钟，记录沉淀物体积的毫升数，即为含砂率）。 将仪器清洗并擦干，收入箱内。

⑦ 泥浆比重计的校验方法

泥浆比重计的校验方法：

检验仪器是否准确，可在泥浆杯中注满蒸馏水，用同样力法测量所测得比重如为1，则表明比重计是准确的。如果测得结果不为1，则可将泥浆比重计的平衡圆柱盖拧开，增减圆柱内的金属颗粒，使所测量的比重为1即可。

泥浆比重计用于井场或实验室内测量泥浆的重量，单位为g/cm3。该型泥浆比重计是一个不等臂的天平，它的杠杆刀口搁在可固定安装在工作台的座子上，杠杆左侧为有刻度的游码装置，移动游码可在标尺上直接读出泥浆重量。杠杆的平衡可由杠杆顶部的水平泡指标。

(7)泥浆检测设备扩展阅读

操作规程：

1、须将泥浆注入泥浆杯中，齐平杯口，不要留有气泡，将杯盖轻轻盖上，多余泥浆和空气即从杯盖中间小孔中排出，再将溢出的泥浆揩刷干净。

2、然后把杠杆的主刀口放到底座的主刀垫上去，将砝码缓缓移动，当水泡位于中央时，杠杆呈水平状态，砝码左侧所示刻度，即为泥浆比重。

3、如需测得泥浆比重在2-3克/厘米3范围时，需将平衡圆柱盖旋开，然后将平衡重锤放入，旋上螺纹盖即可测得。（测量方法及步骤同上）仪器使用后应冲洗揩刷干净。

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土密实度检测设备
土含水率检测设备

⑨ 泥浆参数检测与监测

8.2.1 泥浆性能检测

超深井钻探由于井深、温度高、压力大，对钻井液要求严格。特别是在深井段，随着深度的增加，泥浆温度、压力也逐渐升高，对高温高压条件下钻井液性能的实时检测尤为重要，现场泥浆工程师将根据检测结果实时对钻井液进行调整和完善。因此，除了API标准要求的常规检测外，需要增加高温检测项目，因此需要在现场建立泥浆实验室，并配备高温高压方面的检测仪器。

需要配备的高温钻井液检测仪器：高温滚子炉、高温高压滤失仪（动态及静态）、高温流变仪等。

8.2.2 钻井液泥浆监测系统

钻井泥浆监测就是在钻井过程中，对泥浆性能参数进行实时监测，存储和间接计算，并利用这些基础数据实时分析泥浆性能，指导钻井施工。经过长时间的数据积累，可以为钻井方案设计和施工提供参考依据。

在钻井施工过程中，钻井泥浆监测系统可对泥浆各项性能参数进行实时监测、处理和动态显示，并结合其他钻井参数，建立起各个参数间的数学模型。

（1）现场泥浆检测的主要参数

钻井液的黏度、密度、温度、流量及泥浆罐液面高度等。

（2）钻井泥浆监测系统组成

钻井泥浆监测系统由现场测量仪表、通信线和计算机组成，如图8.1 所示。现场测量仪表包括电磁流量计、液位监测计、泥浆密度监测计和泥浆黏度监测计等。下面主要就电磁流量计和密度计这两项最主要的监测设备作介绍。

图8.1 钻井泥浆监测系统组成

1）电磁流量计。为了测得泥浆管道中的泥浆流量，采用电磁式流量传感器测量流量。流量计的测量管是一内衬绝缘材料的非导磁合金短管。2只电极沿管径方向固定在测量管上，电极头与衬里内表面基本齐平。励磁线圈以双向方波励磁时，将在与测量管轴线垂直的方向上产生一工作磁场。此时，如果具有一定电导率的流体流经测量管，将切割磁力线，感应出电动势E。电动势E正比于工作磁场的磁通量密度B、测量管内径d与平均流速v的乘积，即E=kBdv（k为比例常数）。电动势E（流量信号）由电极检出，经过信号调理、AD（模拟数字转换器）转换，变成数字信号传送给单片机，最后通过通信总线传送给工业控制计算机。电磁流量计结构如图8.2 所示。

2）密度计。密度计采用放射源产生的伽马射线穿过管道中的被测介质，其中一部分射线被介质散射和吸收，剩余部分被安装在管道另一边的探测器所接收。介质吸收了多少射线，与被测介质密度成指数关系；通过相应的计算，就可得到管道中泥浆的密度。密度计采用单片机控制，通过通信总线与工业控制计算机相连。用户可在上位机中设定参数；测量到的实时数据，也可通过通信总线传送给上位机进行显示、存储。密度计结构如图8.3所示。

（3）泥浆监测数据处理

根据现场测得的泥浆数据，采用综合加权评分法进行编程，对泥浆多项性能指标（流动指数、塑性黏度、悬浮能力及钻头水眼黏度等）进行分析，以判断泥浆质量的好坏。根据经验和钻井技术要求，给各项指标确定权值。流动指数对流型和洗井质量影响很大，是指标中最重要的一个；塑性黏度不但决定了泥浆携带岩屑的能力，而且影响钻进速度；泥浆凝胶强度和结构影响泥浆悬浮能力；失水量是钻井液性能的重要参数，也是衡量泥浆护壁效果的指标之一；钻头水眼黏度既影响泥浆的抗剪能力和稀释能力，又影响钻进速度。根据相应的权值进行计算，并考虑泥浆配比中的各种成分，可得到最优泥浆配方。另外，在影响钻进速度的许多变量中，泥浆的性能参数是比较独立的，只受井筒地质条件影响；但泥浆类型及其性能变化却对钻压、转速和水力因素的配合有很大影响。所以对采集到的实时泥浆数据要进行相应的处理。最优泥浆密度由下式求得：

图8.2 电磁流量计结构

图8.3 密度计结构

科学超深井钻探技术方案预研究专题成果报告（中册）

式中：ρ_m为最优泥浆密度，kg/L；P_k为地层孔隙压力，MPa；H为井深，m；Δρ为附加泥浆密度，常取0.03～0.05kg/L。

钻头钻速和泥浆的运动黏度有一定的关系。可根据泥浆黏度、密度和泥浆流量反算出钻头的机械钻速与实际钻速（通过测量得到）的相对比。

8.2.3 仪器控制及分析软件初步编制

基于计算机平台，利用VB计算机语言和相应的数据库，编写高温高压泥浆分析软件，以高效科学地管理室内和现场泥浆数据、便捷直观地显示泥浆各项性能随温度压力的变化图表、科学精确地预测较高温高压时的泥浆性能。

Visual Basic是Microsoft公司推出的可视化的开发环境，是Windows下最优秀的程序开发工具之一。利用Visual Basic可以开发出具有良好交互功能、良好的兼容性和扩展性的应用程序。

VB的特点：①可视化编程；②事件驱动机制；③面向对象的程序设计语言；④支持多种数据库访问机制。我们可以想到的程序90%都可以用VB来开发和实现。从设计新兴的用户界面到利用其他应用程序的对象，从处理文字图像到使用数据库，从开发小工具到大型企业应用系统，甚至通过Internet的编辑全球分布式应用程序，都可以利用VB来实现。因此，我们选用VB来进行该软件的设计。

软件主要功能包括：室内数据导入、现场数据导入；泥浆各项性能随温度压力变化曲线，包括综合图和分组图；井下具体位置的泥浆性能查询，具体包括温度、pH值、润滑性、失水量、黏度、胶体率、密度，地层膨胀量，乳化效果；较高温高压条件下的泥浆性能预测；泥浆性能数据修改、导出、打印。

软件结构图：见图8.4。

图8.4 软件功能结构图

软件数据流见图8.5。

软件系统包括的数据流有技术员对数据的录入；室内实验员对数据的录入；软件将泥浆数据以图表的形式可视化显示；管理人员对泥浆数据的查询；管理人员对泥浆数据的修改；软件对较高温高压条件下的泥浆性能进行预测；泥浆性能数据打印输出。数据流图如下：

图8.5 软件数据流程图

可视化效果见图8.6至图8.11。

图8.6 泥浆分析软件模拟界面图

图8.7 温度随井深变化曲线

图8.8 pH值随温度变化曲线

图8.9 黏度随温度变化曲线

图8.10 失水量随温度变化曲线

图8.11 泥浆摩阻系数随温度变化曲线

⑩ 高温钻井液检测仪器国内外发展现状

3.3.1 高温高压流变仪

高温流变性是高温钻井液的重要参数之一，直接影响钻速、泵压、排量、悬浮及携带岩屑、井眼清洁、井壁稳定、压力波动及固井质量等，因此国内外非常重视高温流变仪的研发。典型生产商为美国Fan公司、OFI公司、Grace公司等。其典型产品有如下。

3.3.1.1 OFITE1100高温加压流变仪

美国OFI公司研制生产的OFITE1100高温加压流变仪是一个全自动测试系统，能够根据剪切力、剪切速率、时间、压力、温度等参数来准确测试压裂液、完井液、钻井液、水泥浆的流变特性，并实时显示和同步记录剪切应力、剪切率、转速、压力、容池和样品温度。可以在实验室使用也可以在野外使用，可选择防水移动箱，带轮子，移动方便。OFITE高温高压流变仪压力可达到18MPa，温度可到260℃，最低0℃。另外还有冷却系统，冷却样品（图3.1）。

图3.1 OFITE 1100高温加压流变仪

独特的ORCADA（OFITE R（流变仪）C（控制）and D（数据）A（采集）），软件简单。全新的KlikLockTM快速链接技术与重新设计的样品杯相结合，便于拆卸和维修。全新的SAFEHEATTM系统是一个安全、精确、环境友好、高效的空气传输加热系统，使得操作更安全简单，清洗更快速。

3.3.1.2 OFITE高温高压流变仪

根据剪切力、剪切速率、时间和压力直到207MPa和温度最高至260℃条件，全自动系统准确测定完井液、钻井液、水泥浆的流变特性。选配冷水系统后，可使测试系统适应于需要冷却的测试样品，进一步增加了仪器的应用范围（图3.2）。

图3.2 OFITE高温高压流变仪

使用罗盘来测定扭矩附件顶部磁铁的转动。如果没有对仪器进行补偿，防护罩内动力驱动磁铁的影响。地球磁场的影响、防护罩磁性的影响、弹簧非线性的影响、实验室磁场和材料的影响、非理想流体流动的影响、产品结构微小变化的影响等综合结果使测定角度显示非线性关系。计算机可以容易地完成这些影响的补偿。

3.3.1.3 Ceast毛细管流变仪

毛细管流变仪分为单孔型和双孔型，应用于热塑性聚合物材料的质量控制和研发工作。在CeastVIEW平台下，通过VisualRHEO软件控制仪器。可实现以任意恒剪切速率或活塞杆速度测量。双孔料筒结构独立采集分析每个孔所测得的试验数据。可选各种专用的软件。可选配多种测量单元：熔体拉伸试验、口模膨胀、狭缝口模。PVT、半自动清洗等。Rheologic系列：最大力50kN；速度比1∶500000；活塞速度0.0024～1200mm/min。工作温度50℃～450℃（选配500℃），有两个PT100传感器控制。可快速更换的载荷传感器（范围：1～50KN），压力传感器范围3.5～200MPa（图3.3）。

图3.3 毛细管流变仪

3.3.1.4 Haake RV20/D100高温高压黏度仪

Haake RV20/D100该高温加压旋转黏度计的使用上限为203kPa（1400psi）和300℃，它由两个固定在加热器上的同轴圆筒组成。外筒用螺栓固定在加热器（高压釜）的顶部，内筒支承在滚珠轴承上（外筒通过轴承将内筒托住）。内筒或转筒靠磁耦合与一个Rotovisco RV 20相连接。内筒作为转子，釜外的驱动机构通过电磁耦合带动内筒转动；内筒通过电磁耦合将其所受的转矩传递给釜外的驱动机构，使其转过一个角度（图3.4）。

图3.4 Haake RV20/D100剪应力测试原理

可用计算机控制来自动描绘流变曲线。该仪器在0s^-1～1200s^-1范围内可连续变化，并且自动进行数据分析。施加在转轴上的扭矩可被反应灵敏的电扭力杆测得。测量电扭力杆扭转的角度即为所施加的扭矩值。剪切应力可由扭矩值通过合适的剪切应力常数来计算得出。

3.3.1.5 美国Grace公司专利产品MODEL 7400/M7500

M7400流变仪包含250mL的浆杯总成，安装在仪器加压的测试釜体内，浆杯易于取出，方便浆杯装样和清洗。流变仪可配备不同的内筒/转子（外筒）组合，提供了不同的测量间隙尺寸。转子（外筒）按需要的速度围绕内筒转动，由于内筒和转子（外筒）之间的环型区域内的液体被剪切，传导到内筒上的扭矩用一个应力表类型的扭矩传感器测量（图3.5）。

图3.5 M7400流变仪

仪器加压用一个空气驱动液压泵，矿物油作为压力介质，连接到高压泵上的可编程压力控制器控制压力的升压和保压，浆杯下的叶轮循环流动压力油改善温度控制效果，叶轮也用于提供均匀的样品加热效果，温度控制采用一个连接到内部4000W加热器和热电偶的温度控制器控制，浆杯中心内筒顶部的热电偶用于测量实际样品温度，马达驱动转子（外筒）在一定速度范围内转动，样品黏度根据测量出来的剪切应力和剪切速率计算出来。

M7500是专为复杂样品进行简单测试而设计的高温、超高压、低剪切、自动、数字流变仪。该仪器专利的测量机构设计消除了昂贵和易损的宝石轴承，可以进行大范围的测量。由于它独特的设计，使其便于维护并大大简化了操作流程。基于微软数据库作为支持友好的用户界面，测试结果自动化的压力，速度和温度控制，使实验结果更加精确和一致，标准的API实验可由触摸式LCD屏幕或者在计算机上单击鼠标来实现（表3.5）。

表3.5 M7500技术参数

M7500与其他同类产品相比，测试时间短且更容易操作；它不含有易碎和昂贵的精密轴承，维修成本低；最先进的速度控制使得低剪切率测试成为可能，自动剪切应力校准在很大程度上简化了操作程序。

3.3.1.6 Fann流变仪

（1）Fann稠度仪

Fann稠度仪是一种高温高压仪器，试验的泥浆在套筒内承受剪切，其最高工作压力和温度分别为140MPa和260℃，其测量原理见图3.6。它通过安装在样品釜两端的两个交替充电的电磁铁产生的电磁力，使软铁芯作轴向往复运动。存在于运动铁芯与样品釜釜壁之间的环形间隙内的泥浆受到剪切，泥浆黏度越高，铁芯运动越缓慢，从一端运行到另一端所用的时间也就越长，泥浆的相对黏度就用铁芯的运行时间来衡量。Fann稠度仪不能测量绝对黏度，通常将其结果作为相对黏度。这是因为电磁铁施加给铁芯的是一个不变的力，使铁芯在被测泥浆中从速度为零加速至终速度，在常用的泥浆中铁芯不能总是匀速运动，因此不能按不变的或确定的环空剪率进行分析。在实际使用中，常用于测量水泥浆的稠度。

图3.6 Fann稠度仪原理图

（2）Fann 50C高温高压流变仪

Fann50C高温高压流变仪是高温高压同轴旋转式黏度计，其最高工作压力和温度为7MPa和260℃，其剪应力测量原理如图3.6。泥浆装在两个圆筒的环状间隙里，外筒可用不同转速旋转。外同在泥浆中旋转所形成的扭矩，施加在内筒上，使内筒转过一个角度。测量这一角度，即可确定其剪应力值。测量数据用X-Y记录仪以曲线形式输出。其转速可在1～625r/min范围内无级调速。

Fann 50C早期产品由压力油提供压力，适合于作水基泥浆的高温高压流变性测试，压力油对油基泥浆试验结果影响较大。Fann 50C中期产品有两种形式，既可由压力油提供压力，也可由高压氮气或空气提供压力。近期产品则只有由高压气源提供压力一种形式。采用气压形式后，就不存在压力油对泥浆污染和对测试结果的影响。

（3）Fann 50SL高温流变仪

50SL是Fann 50C的改进型产品，它在Fann50C原有结构基础上，新增加了压力传感器，冷却水电磁阀和远程控制器（RCO），是一款高精度的同轴旋转型黏度计，该仪器具有广泛的通用性，可解决多种黏度测试问题或完成许多程序测试，Fann 50SL（图3.7）可以测试特殊剪切速率下的流体的流变特性，如宾汉塑性流体和假塑性流体（包括幂律流体）和膨胀性流体，触变性和胶凝时间也可以测试出来，实验可以在剪切率、温度和压力精确控制的状态下进行。

该黏度计可以测试出剪切力-剪切率值，也可得到在流变状态下的剪率特性，通过选择合适的扭簧、内筒和外筒可得到很宽的黏度测量范围（量程从50到64000dyn/cm²之间的剪力范围）。

最高温度260℃，压力7MPa（1000psi）条件下的测试。使用该仪器必须在连接远程控制器和一台合适的电脑的条件下，其控制操作由仪器将传感器信号通过接口传送到计算机，计算机再把正确的控制信号输出给Fann 50SL。加热、施压和转子速度的控制由专门软件的输入来控制。在各种剪切速率下的表观黏度、时间依赖性、连续剪切和温度效应引起的变化等可快速而准确地测定。50SL是一般流变特性，包括钻井液高温稳定性测定的理想仪器。唯一不足的是该控制软件中不具备将曲线在打印机上输出的功能。

（4）Fann 75流变仪

主要用来测量不同温度、压力和剪切速率下钻井液的剪切应力、黏度。最高测量温度为260℃，最高测量压力为138MPa，仪器如图3.8所示。

该仪器同其他“旋转”式流变仪工作原理一样，转子/浮子组合如图所示。

（5）Fann IX77流变仪

范氏IX77型全自动泥浆流变仪（图3.9）是第一台在高压（30000Psi）和高温（316℃）的极端条件下测量流体流变性的全自动流变仪。另外，如果配上一个软件控制的制冷器可以使实验在室温以下的温度进行。

图3.7 Fann 50SL高温流变仪

图3.8 Fann 75流变仪

该仪器是同轴圆筒测量系统，它使用一个精密的磁敏角度传感器来检测内嵌宝石轴承的弹簧组合的角度，传感器系统可以校准到±1℃。电机转速实现了0～640r/min无级调速的全自动控制。

仪器的特点在于借助内嵌微电脑和巧妙的机械及电路设计而带来的非常安全的传动机构。它的软件使仪器的操作、数据采集、输出报告和报警功能自动进行，最大限度的扩展其应用范围，给操作带来较大的灵活性。

IX77禁止用于测试具有赤铁矿、钛铁矿、碳酸铁成分的或者含有磁性的活亚铁成分的混合物、溶液、悬浮液和试剂的样品。

其他高温高压流变仪如Chandler 7400（工作极限条件：140MPa和205℃）和Huxley Burtram（105MPa和260℃）与以上类型工作原理相似。

图3.9 Fann IX77 流变仪

3.3.2 高温高压滤失仪

泥浆在钻井时向地层渗滤是一个复杂的过程，影响因素较多，它包括在泥浆液柱压力和储层压力之间的压差作用下，发生的静止滤失。包括在该压差下，泥浆在流动状态下的动滤失，这种流动是由泥浆循环时的返流和钻柱旋转时的旋流所引起，它对井壁过滤面产生冲刷作用，影响了渗滤的过程。

高温高压滤失仪是一种在模拟深井条件下，测定钻井液滤失量，并同时可制取高温高压状态下滤失后形成的滤饼的专用仪器。温度和压力在滤出液控制中起着很大的作用。

3.3.2.1 海通达高温高压滤失仪

（1）GGS系列（图3.10；表3.6）

图3.10 GGS-71型高温高压滤失仪

表3.6 GGS系列仪器参数

其中GGS42-选用单孔单层活网钻井液杯，滤网目数50。

GGS42-2和GGS71-A使用不锈钢外壳，添加特殊保温层，热传递效率高，选用通孔单层活网钻井液杯，滤网目数50；GGS42-2A和 GGS71-B使用不锈钢外壳，添加特殊保温层，热传递效率高，选用通孔单层活网钻井液杯，滤网目数60，有独立温度控制系统，采用国外先进的电子温控器。

（2）HDF-1型高温高压动态滤失仪

HDF-1型高温高压动态滤失仪克服了静态滤失仪的不足，使测试结果更加接近井下实际情况。该仪器由电机驱动的主轴带动杯体内的螺旋叶片对钻井液进行搅拌。通过SCR控制器控制变速电机，数字显示主轴转速（表3.7；图3.11）。

表3.7 仪器的主要技术参数

图3.11 HDF-1型滤失仪

3.3.2.2 OFI公司高温高压动态全自动失水仪

OFITE高温高压动态失水仪在动态钻井条件下测量滤失特性。马达驱动装配有桨叶的主轴在标准500mL HTHP泥浆池中旋转，转速设置范围为1～1600r/min，模拟钻井液高温高压池中以层流或紊流形式流动。测试方式完全和标准的高温高压滤失仪一样，唯一的差异为滤出物收集时钻井液在高温高压池中流动循环。由于滤失介质为普通的圆盘（disk）材质，因此测定结果跟别的或以往的有充分的可比性，该仪器能够和电脑相连，并自动画出曲线。最高压力8.6MPa，最高温度260℃（图3.12）。

图3.12 OFI高温高压动态滤失仪

技术特征：①一款分析转动中钻井液的真正循环滤失仪；②变速马达，1/2Hp永久磁铁，直流；③池顶带盖得以辅助管路连接，移去堵头，可以添加额外的钻井液添加剂；④安全校正的防爆片，保证过压安全；⑤马达和转动主轴转动转速操作保证1∶1；⑥可调螺旋桨改变到滤失介质距离；⑦可调热电偶温度38～260℃；⑧可选的滤失渗透性滤片；⑨500mL容积的不锈钢高压池。

3.3.2.3 美国Fann高温高压动态全自动失水仪

Fann90高温高压动态失水仪使用人造岩心滤筒，滤液从岩心滤筒侧壁滤出，能很好地模拟钻进过程中钻井液从井壁滤失的过程，不但能测试在一段时间内累积的滤液量，而且可以绘制滤液随时间变化的滤失曲线。Fann90的最高工作压力可达17.2MPa，最高工作温度260℃。该仪器可与电脑和打印机连接，自动化程度高，操作方便，是当前最先进的高温高压动态失水仪（图3.13）。

图3.13 Fann90 高温高压动失水仪

3.3.2.4 LH-1型钻井液高温高压多功能动态评价实验仪

“抗高温高密度水基钻井液作用机理及性能研究”的多功能动态评价实验仪，是一种钻井液用智能型多功能动态综合评价实验仪。该仪器能模拟钻井过程中的井下情况评价钻井液性能，并将钻井液多项高温高压性能评价实验集于一体，达到一仪多用的目的（图3.14）。

图3.14 钻井液多功能动态综合测试仪实物图

该仪器可以进行高温高压静/动态滤失、高温高压钻屑分散、高温高压动态老化等若干项实验，采用电脑工控机控制实验过程，实时显示实验状态、自动采集、处理、显示实验数据，实现智能化实验操作。

仪器主要技术指标：工作温度0～300℃；工作压力0～40MPa；转速0～1200r/min，无级调速；釜体容积800mL；冷却速率200℃～室温/10min。

3.3.3 高温滚子炉

温度的影响对钻井液在钻井内的循环是非常重要的。热滚炉的作用是评定钻井液循环与井内时温度对钻进的影响。

高温滚子炉包括炉体、滚筒及滚筒带动的陈化釜。陈化釜设有一釜体，釜体上部设有釜盖，釜体与釜盖之间设有密封盖，釜盖上垂直于釜盖设有压紧螺栓，将密封盖与釜体压紧。密封盖与釜体之间设有密封环，所述的密封环为四氟乙烯材质。覆盖上设有排气阀，排气阀穿过密封盖与釜腔相通，排气阀两端设有O型密封圈，密封圈为四氟乙烯材质。釜盖与釜体上设有支撑环，支撑环为四氟乙烯材质，炉门边缘设有密封垫，密封垫为四氟乙烯材质。该滚子炉耐高温、密封效果好，而且体积小、安全系数高，便于使用。

3.3.3.1 青岛海通达XGRL-4高温滚子炉

滚子炉是一种加热、老化装置。采用微处理器智能控制技术，直接设定，数字面板显示，并可进行偏差指示。适用范围为50～240℃，滚子转速为50r/min（图3.15）。

图3.15 XGRL-4型高温滚子炉

该滚子炉采用钢架结构、硅酸铝保温层、不锈钢外壳；滚筒采用优质金属材料滚筒和框架、四氟石墨轴承，重量轻、转动平稳；其加热系统采用两根700W加热管加热；动力系统由大功率调速电机链带动滚子转动，传动平稳可靠、噪音低；温控部分采用智能仪表设定、显示和读出，恒温准确，温度超限自动断开加热电源，并发出声光报警。定时部分定时关机。

3.3.3.2 OFFIE 滚子炉

美国OFI公司，五轴高温滚子炉。适用范围为50～300℃，滚子转速为50r/min（图3.16，图3.17）。

图3.16 OFFIE滚子炉

图3.17 老化罐

3.3.3.3 Fann 701滚子炉

美国Fann公司的Fann 701型五轴高温滚子炉，适用范围为50～300℃，滚子转速为50r/min（图3.18）。

图3.18 Fann滚子炉

3.3.4 其他高温高压评价仪器现状

3.3.4.1 高温高压堵漏仪

高温高压堵漏仪主要是用来模拟高温高压条件下进行堵漏材料实验，对一套泥浆系统既可以做填砂床实验又可以做缝板实验，还可以做岩心静态污染实验以及测量堵漏层形成后抗反排压力的大小。如：JHB高温高压堵漏仪由加压部分、加温部分、缝板模拟部分等组成。参看图3.19～图3.22。

图3.19 高温高压堵漏仪实物图

图3.20 高温高压堵漏仪结构图

图3.21 实验缝板实物图

图3.22 实验用滚珠及套筒实物图

3.3.4.2 高温高压膨胀仪现状

膨胀仪是评价黏土矿物膨胀性能的重要试验仪器，主要用于防塌泥浆及处理剂的研究方面。通过电脑回执曲线可准确测定泥页岩试样在不同条件下的膨胀量和膨胀率。用以评价不同的防塌处理对页岩泥水化的抑制能力，并针对不同的地层及不同组分的泥页岩选择适用的处理剂，以控制、削弱泥页岩的水化膨胀进而防止可能出现的坍塌、卡钻等事故的发生。

常温常压膨胀仪不能模拟井下条件下黏土的膨胀情况和加入黏土抑制剂后对黏土的防膨胀效果。

（1）HTP-C4高温高压双通道膨胀仪

HTP-C4型高温高压单通道膨胀量仪，能较好模拟井下温度（≤260℃）和压力（≤7MPa）条件下，测试页岩的水化膨胀特性，为石油钻井井壁稳定性研究、评价和优选防塌钻井液配方提供了一种先进的测试手段。HTP-C4型页岩膨胀仪采用非接触式高精度传感器，电脑监控记录，性能稳定，测试范围大，无漂移，通电即可使用，两个样品可同时测量（表3.8；图3.23）。

表3.8 仪器的主要技术参数

图3.23 HTP-4型高温高压单通道膨胀仪

（2）JHTP非接触式高温高压智能膨胀仪

高温高压膨胀仪虽然能模拟井下温度和压力条件，但其使用的是接触式线性位移传感器，这种接触式传感器受膨胀腔结构的影响，在高压密封和位移之间产生矛盾，使黏土的线性膨胀量不能得到真实的反映，因为增大了试验误差。

图3.24是一种非接触式高温高压智能膨胀仪结构图。它由加热体、实验腔体、腔盖、腔体、腔身、圆铁饼、非接触式位移传感器、试验液体加入口、加压孔、前置器、数据采集器及输出设备组成。它是利用非接触式位移传感器与圆铁饼之间的距离随黏土饼膨胀时提高变化而变短，而改变传感器的输出电压，使数据采集器得到实验参数，达到在室内评价黏土矿物的膨胀性能。克服了现有膨胀仪不能真实和准确地描述井下条件黏土的膨胀情况、实验误差大、加入抑制剂后对黏土的防膨胀效果不能预计的问题。结构简单，操作方便，实验数据准确。

图3.24 JHTP非接触式智能膨胀仪结构

3.3.4.3 高温高压黏附仪

该仪器可测定钻井液在常温中压（0.7MPa）及在常温高压（3.5MPa）条件下滤失后形成滤饼的黏附性能，同时还可测试钻井液样品在高温（～170℃）高压（3.5MPa）条件下滤失后形成滤饼的黏附性能。黏附盘加压方式为气动（图3.25）。

3.3.4.4 高温高压腐蚀测定仪

OFI高温高压腐蚀测试仪是用于测试金属试样在高温高压动态条件下对各种腐蚀液体的反应速率。该系统主要由压力釜、控制仪表及阀门、样品支架和试样玻璃器皿组成。

压力釜采用特制的合金钢材料，最大工作压力34.5MPa，最高温度可达204.4℃。压力釜及内部样品由热电偶加温。加热速率范围为2.5℉/min到3℉/min。机箱内包括一个马达用以摇动测量支架，一台高压泵用于提供系统压力。系统设有安全装置，包括安全警报等。

图3.25 GNF-1型黏附仪