1、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、鉆井液工藝原理綜合復(fù)習(xí)資料、概念題 粘土晶格取代 鉆井液堿度 壓差卡鉆 聚結(jié)穩(wěn)定性 井噴 粘土水化作用 井漏 濾失 剪切速率 鉆井液剪切稀釋特性 流變模式 動力穩(wěn)定性 鉆井液濾失造壁性二、填空題 鉆井液的主要功能有( )、( )、( )、( 一般來說，鉆井液處于( )狀態(tài)時，對攜巖效果較好； 或流性指數(shù) n 越( )，越有利于提高攜巖效率。 粘土礦物基本構(gòu)造單元有( )和( )。 井壁不穩(wěn)定的三種基本類型是指( )、( )、(1、2、)等。動塑比T 0/ n P越(3、4、5、6、7、8、9、)。10、11、12、13、14、15、1

2、6、在鉆井液中，改性褐煤用做( )劑，磺化瀝青用做( )劑。 油氣層敏感性評價包括( )、( )、( )、( )和( 一般來說，要求鉆井液濾失量要( )、泥餅要( )。 現(xiàn)場鉆井液常用四級固相控制設(shè)備指( 影響鉆井液濾失量的主要因素有( 按 API 標(biāo)準(zhǔn)鉆井液常規(guī)性能測試包括()、( )。 聚合物鉆井液主要類型有( )、( 鉆井液常用流變模式有( )、( 常見粘土礦物有( )、( )、( 鉆井過程可能遇到的復(fù)雜情況有( 鉆井液的基本組成( )、( ) 鉆井液的流變參數(shù)包括( )、()。)。)。)、)。)等。)等。)。)和(等。在鉆井液中，鈉羧甲基纖維素用做（ 劑，氫氧化鈉用作（ ）劑?，F(xiàn)場常用

3、鉆井液降濾失劑按原料來源分類有（）、（ ）。三、簡答題 簡述伊利石和蒙脫石的晶體構(gòu)造、帶電性及水化特性。 發(fā)生井噴的原因有哪些？應(yīng)該怎樣預(yù)防？ 分析鉆井液遇鹽侵后粘度和濾失量如何變化及其原因。 簡述鉆井液降粘劑的作用機理。常見卡鉆類型有哪些，并簡述其發(fā)生機理。 簡述油基鉆井液相對于水基鉆井液的優(yōu)缺點。 鉆井液固相對鉆井速度的影響規(guī)律并舉例說明絮凝劑絮凝機理。 為什么鉆井作業(yè)要求鉆井液具有良好的剪切稀釋性？ 簡述低固相聚合物鉆井液能顯著提高鉆速的原因。簡述鉆井液常用潤滑劑的類型與作用機理 簡述鉆井液濾失量的影響因素及其調(diào)整。 井壁不穩(wěn)定的原因有哪些？應(yīng)該怎樣預(yù)防？ 簡述K、聚合物和聚合醇類處理劑

4、穩(wěn)定泥頁巖的作用機理。 簡述鉆井液塑性粘度的影響因素及其調(diào)整。 發(fā)生井漏的原因有哪些？應(yīng)該怎樣預(yù)防？ 舉例說明降粘劑的作用機理 簡述粘土顆粒帶電的原因。17、18、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、）劑，鐵鉻鹽（FCLS用做（）、四、計算題1、使用范氏六速粘度計，測得某鉆井液600rpm和300rpm時的讀數(shù)分別為：600=29, 300=1 9,且已知該鉆井液為賓漢流體。計算該鉆井液的流變參數(shù)及表觀粘度；計算流速梯度為3000S-1時鉆井液的表觀粘度。2、 用重晶石（P B=4.2g/cm3）把400 m3鉆井液由密度p i=1.20g/cm

5、 3加重到P 2=1.60g/cm3，并且每100kg重晶石需同時加入9L水以防止鉆井液過度增稠， 試求：（ 1）若最終體積無限制，需加入重晶石多少噸？（2）若最終體積為400 m3，需加入重晶石多少噸，放掉鉆井液多少方？ 五、論述題 你認(rèn)為理想的鉆井液應(yīng)具有哪些功能或特點，并試述鉆井液的發(fā)展趨勢。 參考答案一、概念題1、粘土礦物晶體片中硅氧四面體和（或）鋁氧八面體片中的硅原子和（或）鋁原子被同號低價離子所取代，而晶體結(jié)構(gòu)保持不變的現(xiàn)象。2、滴定1mL樣品（鉆井液濾液）所需 L （標(biāo)準(zhǔn)）HSO （硫酸）的毫升數(shù)。3、又稱為泥餅粘附卡鉆，是指鉆具在鉆井液與地層壓力差的作用下，被擠入泥餅而不能活動

6、的現(xiàn)象。4、分散相粒子（粘土顆粒）是否自動聚結(jié)變大的性質(zhì)（現(xiàn)象）5、地層流體失去控制，噴出井口或進入其他地層的現(xiàn)象。6、粘土顆粒（晶體片）由于表面水化力、滲透水化力和毛細(xì)管作用（各種原因）7、吸水膨脹（體積變大）的現(xiàn)象。在鉆井、固井、測試等各種井下作業(yè)中，各種工作液（包括鉆井液、水泥漿、完井液及其它流體等）在壓差作用下漏入地層的現(xiàn)象。8、在壓差作用下鉆井液向地層中滲透的現(xiàn)象。9、10 、11、液12 、13 、1、攜帶和懸浮巖屑、傳遞水動力、平衡地層壓力、穩(wěn)定井壁、保護油氣層、冷卻2、3、4、5、和潤滑鉆頭鉆具。平板型層流，大，寫出其中 4 種即可）硅氧四面體和鋁氧八面體井壁坍塌、縮徑、地層壓

7、裂降濾失劑，頁巖抑制劑垂直于流速方向上單位距離流速的增量。 鉆井液靜止變稠、流動變稀，且隨剪切速率增大粘度變小的特性。 描述鉆井液（流體）剪切應(yīng)力與剪切速率之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，稱為鉆井 流體）的流變方程，即流變模式。 在重力作用下分散相粒子（粘土顆粒）是否容易下沉的性質(zhì)。在濾失過程中， 隨著鉆井液中的自由水進入巖層， 鉆井液中的固相顆粒便附著在井壁上形成泥餅，就是鉆井液的濾失造壁性。、填空題6、7、小，薄8、振動篩、旋流器（除砂器、除泥器） 、鉆井液清潔器、離心機（寫出其中 4 種即可）9、濾失）時間、壓差、濾液的粘度和溫度、固相含量、泥餅的壓實性和滲透性寫出其中 4 種即可）10、密度、粘

8、度（表觀粘度、塑性粘度） 、切力（動切力、靜切力） 、 pH 值、濾失量（API濾失量、高溫高壓濾失量）、含砂量（固相含量）、膨潤土含量、濾液中各種離子含量（寫出其中 6 種即可）11、陰離子型、陽離子型、兩性離子型12、賓漢模式（塑性流體） 、冪律模式（假塑性流體）13、伊利石、重晶石、蒙脫石14、井漏、井噴和卡鉆15、連續(xù)相、分散相、處理劑16、塑性粘度、 動切力、 靜切力、 流性指數(shù)和稠度系數(shù)、 漏斗粘度、 表觀粘度等。寫出其中 5 種即可）17、降濾失劑、降粘劑、pH值調(diào)節(jié)劑18、纖維素類、腐殖酸類、丙烯酸類聚合物、樹脂類、淀粉類。寫出其中 4 種即可） 三、簡答題 1、答： 伊利石和

9、蒙脫石的晶體構(gòu)造均為 2:1 型。 晶格取代位置不同，伊利石主要發(fā)生在硅氧四面體上，且結(jié)合的補償陽離子為K,具有晶格固定作用，帶電性強；蒙脫石晶格取代主要發(fā)生在鋁氧八面體上,可結(jié)合各種補償陽離子，帶電性較強。 伊利石中的K+離子具有晶格固定作用，因此層間結(jié)合緊密，不易水化膨脹;而蒙脫石層間主要為分子間力，較弱，易水化膨脹。2、答：地層壓力高于鉆井液液柱壓力；井漏造成鉆井液液面下降，液柱壓力低于地層壓力；起下鉆抽吸壓力太大，鉆井液有效壓力低于地層壓力。 發(fā)現(xiàn)油氣侵及時加重，提高鉆井液密度；防止嚴(yán)重的井漏發(fā)生；防止起下太快，及時灌入泥漿，防止拔活塞。3、答：鉆井液遇鹽侵后粘度和濾失量均上升。鉆井液

10、中Na+濃度不斷增大，必然會增加粘土顆粒擴散雙電層中陽離子的數(shù)目,- 面和端 -從而壓縮雙電層，使擴散層厚度減小，顆粒表面的E電位下降。在這種情況下，粘土顆粒間的靜電斥力減小，水化膜變薄，顆粒的分散度降低，顆粒之間端端連接的趨勢增強。 由于絮凝結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生， 導(dǎo)致鉆井液的粘度和濾失量均逐漸上升。4、答：通過增加粘土顆粒電動電位（Z電位）和水化膜厚度，增加顆粒間斥力，分散鉆井液（非抑制性鉆井液）中拆散粘土顆粒間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；聚合物鉆井液中競爭參與粘土- 聚合物吸附點，拆散粘土 - 聚合物網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。5、答：常見卡鉆類型主要有壓差卡鉆、沉砂卡鉆、井塌（砂橋、掉塊）卡鉆、縮徑卡鉆、泥包鉆頭卡鉆、鍵槽卡鉆等。

11、列舉其中 34 種即可）簡單敘述相應(yīng)卡鉆類型發(fā)生原因即可。壓差卡鉆是鉆具在井中靜止時，在鉆井液與地層孔隙壓力之間的壓差作用下， 緊壓在井壁泥餅上而導(dǎo)致的卡鉆。沉砂卡鉆是由于鉆井液懸浮性能不好，或處理鉆井液過程中由于粘度和切力下 降幅度過大，導(dǎo)致鉆井液中所懸浮的鉆屑和重晶石沉淀，埋在井底一段井眼而造成 的卡鉆。6、答：優(yōu)點：與水基鉆井液比較，油基鉆井液具有能抗高溫、抗鹽鈣侵、有利于井壁 穩(wěn)定性、潤滑性好和對油氣層損害程度較小等多種優(yōu)點。缺點：油基鉆井液的配制成本比水基鉆井液高得多，使用時往往會對井場周圍 附近的生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，而且與使用水基鉆井液相比機械鉆速一般比較低。7、答：要點：隨鉆井

12、液固相含量增加，鉆井速度下降。特別是冬1um的亞微米顆粒 增加，鉆井速度明顯下降。絮凝機理 :a. 無機絮凝劑：通過離子交換壓縮雙電層。b. 有機絮凝劑：又可分為非選擇性絮凝劑和選擇性絮凝劑，機理：吸附- 橋聯(lián)、 蜷曲、聚結(jié)等使鉆屑、粘土顆粒聚結(jié)下沉，除去固相。8、答：鉆井作業(yè)要求鉆井液具有良好的剪切稀釋性是因為鉆井液高速流動變稀可 以大大減小在鉆具內(nèi)和鉆頭水眼處高速流動時的能量損失，提高水力破巖效率，清 洗井底；在環(huán)空內(nèi)低速流動時粘度變大有利于鉆井液攜帶巖屑，防止鉆屑下沉發(fā)生井 下復(fù)雜事故。9、答：低固相聚合物鉆井液固相含量低，亞微米粒子比例小，剪切稀釋性好， 卡森極限粘度低，懸浮攜帶鉆屑能

13、力強，洗井效果好，這些優(yōu)良性能都有利于 提高鉆速。10、答:鉆井液常用潤滑劑包括惰性固體潤滑劑和液體類潤滑劑。固體潤滑劑能夠在兩接觸面之間產(chǎn)生物理分離，其作用是在摩擦表面上形成一 種隔離潤滑薄膜，從而達(dá)到減小摩擦、防止磨損的目的。礦物油、植物油、表面活性劑等液體潤滑劑主要是通過在金屬、巖石和粘土薄 膜形成吸附膜，使鉆柱與井壁巖石接觸（或水膜接觸）產(chǎn)生的固 活性劑非極性端之間或油膜之間的摩擦，或者通過表面活性劑的非極性端還可以再 吸附一層油膜。從而使鉆柱與巖石之間的摩阻力大大降低。11、答:影響因素（濾失）時間、壓差、濾液的粘度和溫度、固相含量、泥餅的壓實性和滲透性。鉆井液靜濾失方程：Vffsc

14、sm調(diào)整：濾失量太大時加入降濾失劑或咼聚物提咼濾液粘度、護膠。12、答:井壁不穩(wěn)定的原因包括力學(xué)因素、物理化學(xué)因素和工程技術(shù)措施等三個方面。穩(wěn)定井壁的技術(shù)措施包括:選用合理的鉆井液密度，保持井壁力學(xué)穩(wěn)定。優(yōu)選防塌鉆井液類型與配方，采用物理化學(xué)方法阻止或抑制地層的水化作 用。13、答：K的水化能低，并且具有晶格固定作用，因此能有效抑制粘土水化。聚合物通過氫鍵或靜電引力吸附在粘土顆粒上，通過橋接作用阻止頁巖分散。聚合醇類處理劑通過濁點效應(yīng)和吸附阻止頁巖水化膨脹分散。14、答：影響因素a. 鉆井液塑性粘度是指鉆井液內(nèi)部由于機械內(nèi)摩擦引起的那部分粘度，它的主 要影響因素有鉆井液總固相含量、固相分散度、

15、有機增粘劑以及溫度等。b. 影響規(guī)律為：固相含量增加，鉆井液塑性粘度升高；固相分散度越大，塑性 粘度越大；有機增粘劑含量越高，鉆井液粘度也越大；溫度升高，粘度下降。加水稀釋振動篩調(diào)整：塑性粘度太高:除去固相除砂器 機械法 除泥器離心機化學(xué)絮凝劑塑性粘度太低：增加膨潤土含量，增加高聚物含量。15、答：發(fā)生井漏的原因：地層存在較大的孔隙或裂縫，形成了鉆井液向地層漏失的通 道；鉆井液壓力太高，大于地層的破裂壓力，造成地層產(chǎn)生裂縫。預(yù)防：及時發(fā)現(xiàn)漏失地層，進行堵漏；鉆井液密度低于地層破裂壓力，防止壓 裂地層。16、答：降濾失機理：a.增粘；b.吸附；C.捕集。一般鉆井液降濾失劑都含有吸附基團和水化基團

16、，吸附于粘土表面具有護膠作用，還可參與形成泥餅，降低鉆井液濾失量。 降濾失劑舉例：纖維素類、腐植酸類、丙烯酸類聚合物、樹脂類、淀粉類(寫 出其中一種即可，) 17、答:0H基中的H在堿性永久負(fù)電荷是由于粘土在自然界形成時發(fā)生晶格取代作用所產(chǎn)生的。產(chǎn)生可變負(fù)電荷的原因：在粘土晶體端面上有與鋁連接的或中性條件下解離；粘土晶體的端面上吸附了OH、SiO32-等無機陰離子或吸附了有 機陰離子聚電解質(zhì)等。正電荷的產(chǎn)生是由于裸露在邊緣上的鋁氧八面體在酸性條件下從介質(zhì)中解離 出OH。四、計算題 1、解:1 29 14.5mPa s2答：該鉆井液的表觀粘度為 mPa S，塑性粘度為10mPa s，動切力為Pa。j 厘 P 益 103 10 11.5mPa S答：該鉆井液在流速梯度為 3000S1時的表觀粘度為mPa S。2、解:(1)設(shè)需要加入重晶石 m公斤，則解此式可得：m 2.832 105kg 283.2T 答：最終體積無限制，需加入重晶石噸。(2)設(shè)需要先放掉鉆井液 y方，加入重晶石x公斤，則求解此式可得:x 2.298 105kg 229.8T y 75.4m3答：最終體積為400 m3，需加入重晶石噸，放掉鉆井液方。五、