鉆井液工(高級)技師考試題庫含答案(最新版)一、選擇題1.以下哪種處理劑主要用于提高鉆井液的黏度和切力？（）A.降濾失劑B.增黏劑C.消泡劑D.潤滑劑答案：B解析：增黏劑的主要作用是增加鉆井液的黏度和切力，以滿足攜帶巖屑等工藝要求。降濾失劑主要是降低鉆井液的濾失量；消泡劑用于消除鉆井液中的泡沫；潤滑劑則是降低鉆井液的摩阻。2.鉆井液的密度主要影響（）。A.攜砂能力B.井壁穩(wěn)定性C.鉆頭壽命D.泵的排量答案：B解析：合適的鉆井液密度可以平衡地層壓力，防止井壁坍塌，保證井壁穩(wěn)定性。攜砂能力主要與鉆井液的黏度和切力有關(guān)；鉆頭壽命受多種因素影響，但與鉆井液密度關(guān)系不大；泵的排量主要取決于泵的性能和工作參數(shù)，與鉆井液密度無直接關(guān)聯(lián)。3.下列哪種黏土礦物的陽離子交換容量最大？（）A.高嶺石B.蒙脫石C.伊利石D.綠泥石答案：B解析：蒙脫石的晶體結(jié)構(gòu)特點使其具有較大的比表面積和較多的可交換陽離子位置，因此陽離子交換容量最大。高嶺石的陽離子交換容量相對較??；伊利石和綠泥石的陽離子交換容量也不如蒙脫石大。4.鉆井液中加入純堿的主要目的是（）。A.調(diào)節(jié)pH值B.提供鈉離子C.改善黏土的水化分散性D.以上都是答案：D解析：純堿（碳酸鈉）在鉆井液中可以與水中的鈣離子等反應(yīng)，調(diào)節(jié)鉆井液的pH值，同時提供鈉離子，使黏土顆粒表面的陽離子發(fā)生交換，改善黏土的水化分散性，提高鉆井液的性能。5.當(dāng)鉆井液的pH值過高時，可能會導(dǎo)致（）。A.黏土顆粒分散過度B.處理劑失效C.腐蝕設(shè)備D.以上都是答案：D解析：過高的pH值會使黏土顆粒表面的負(fù)電荷增加，導(dǎo)致分散過度；一些處理劑在高pH值環(huán)境下可能會發(fā)生分解或失去活性，從而失效；同時，高pH值的鉆井液對金屬設(shè)備具有較強的腐蝕性。二、判斷題1.鉆井液的濾失量越小越好。（）答案：錯誤解析：雖然較小的濾失量可以減少鉆井液濾液對地層的損害，保證井壁穩(wěn)定，但濾失量過小可能會導(dǎo)致鉆井液的流變性變差，影響攜砂能力等性能。因此，鉆井液的濾失量應(yīng)控制在合適的范圍內(nèi)。2.提高鉆井液的黏度可以有效提高其攜砂能力。（）答案：正確解析：較高的黏度可以增加鉆井液對巖屑的懸浮和攜帶能力，使巖屑能夠及時被帶出井口，減少巖屑在井內(nèi)的沉積，保證鉆井的正常進行。3.陽離子聚合物鉆井液具有良好的抑制性。（）答案：正確解析：陽離子聚合物鉆井液中的陽離子可以通過靜電吸附等作用，抑制黏土顆粒的水化分散，防止地層造漿，對泥頁巖等易水化膨脹的地層具有良好的抑制性。4.鉆井液的密度只與所使用的加重材料有關(guān)。（）答案：錯誤解析：鉆井液的密度不僅與加重材料的種類和用量有關(guān)，還與鉆井液中其他成分的含量、溫度、壓力等因素有關(guān)。例如，鉆井液中固相含量的變化也會影響其密度。5.處理劑的加量越多，鉆井液的性能就越好。（）答案：錯誤解析：處理劑的加量需要根據(jù)鉆井液的具體情況和工藝要求進行合理控制。加量過多可能會導(dǎo)致鉆井液性能惡化，如出現(xiàn)過度增黏、絮凝等問題，同時還會增加成本。三、簡答題1.簡述鉆井液的主要功能。答案：鉆井液具有以下主要功能：（1）攜帶和懸浮巖屑：在鉆井過程中，鉆井液將鉆頭破碎的巖屑攜帶至地面，防止巖屑在井內(nèi)堆積，保證鉆井的正常進行。同時，在停泵時，鉆井液能夠懸浮巖屑，避免巖屑下沉造成卡鉆等事故。（2）平衡地層壓力：通過調(diào)整鉆井液的密度，使其液柱壓力與地層壓力相平衡，防止地層流體（如油、氣、水）進入井內(nèi)，避免井噴等事故的發(fā)生，同時也防止井壁坍塌。（3）冷卻和潤滑鉆頭及鉆具：鉆井液可以帶走鉆頭在鉆進過程中產(chǎn)生的熱量，降低鉆頭溫度，延長鉆頭使用壽命。同時，鉆井液在鉆具與井壁之間形成潤滑膜，減少鉆具與井壁之間的摩擦阻力，降低能耗，提高鉆進效率。（4）穩(wěn)定井壁：鉆井液中的固相顆粒和濾液可以在井壁上形成泥餅，阻止鉆井液濾液進一步滲入地層，防止地層巖石因水化膨脹而坍塌，保持井壁的穩(wěn)定性。（5）傳遞水功率：鉆井液通過鉆頭噴嘴時，將能量傳遞給鉆頭，增強鉆頭的破巖能力。2.如何控制鉆井液的濾失量？答案：控制鉆井液濾失量可以從以下幾個方面入手：（1）使用降濾失劑：選擇合適的降濾失劑，如淀粉類、纖維素類、腐殖酸類等處理劑，它們可以在井壁上形成致密的泥餅，降低濾失量。降濾失劑的加量應(yīng)根據(jù)鉆井液的具體情況和工藝要求進行調(diào)整。（2）調(diào)整鉆井液的固相含量：適當(dāng)降低鉆井液中的無用固相含量，如劣質(zhì)黏土等，可以減少濾失通道，降低濾失量?？梢酝ㄟ^機械除砂、除泥等方法去除固相。（3）優(yōu)化鉆井液的流變性：保持合適的黏度和切力，使鉆井液能夠在井壁上形成良好的泥餅。過高或過低的黏度和切力都可能影響泥餅的質(zhì)量和濾失量。（4）控制鉆井液的pH值：合適的pH值有助于降濾失劑發(fā)揮作用。一般來說，大多數(shù)降濾失劑在一定的pH值范圍內(nèi)效果最佳，因此需要將鉆井液的pH值控制在合適的區(qū)間。（5）改善泥餅質(zhì)量：可以通過加入一些改善泥餅質(zhì)量的處理劑，如潤滑劑、封堵劑等，使泥餅更加致密、堅韌，降低濾失量。3.簡述陽離子聚合物鉆井液的特點。答案：陽離子聚合物鉆井液具有以下特點：（1）良好的抑制性：陽離子聚合物中的陽離子可以通過靜電吸附作用，吸附在黏土顆粒表面，中和黏土顆粒表面的負(fù)電荷，抑制黏土顆粒的水化分散，防止地層造漿，對泥頁巖等易水化膨脹的地層具有很強的抑制能力，能夠有效保持井壁穩(wěn)定。（2）強包被性：陽離子聚合物能夠在鉆屑和黏土顆粒表面形成一層包被膜，阻止鉆屑的分散和再水化，使鉆屑保持較大的顆粒狀態(tài)，便于攜帶和清除，減少了鉆井液中細(xì)顆粒的含量，有利于提高鉆井速度和鉆井液的性能。（3）良好的流變性：陽離子聚合物鉆井液通常具有較好的流變性，能夠在較低的黏度下具有較高的切力，有利于攜帶巖屑，同時在循環(huán)過程中具有較低的流動阻力，降低泵壓，提高鉆進效率。（4）抗污染能力強：對鈣、鎂等離子以及鹽類等污染物具有較強的抵抗能力，能夠在一定程度的污染環(huán)境下保持較好的性能，減少了因污染而導(dǎo)致的鉆井液性能惡化的情況。（5）有利于保護油氣層：由于其良好的抑制性和較低的濾失量，能夠減少鉆井液濾液對油氣層的損害，提高油氣層的滲透率，有利于油氣的開采。四、計算題1.已知某鉆井液的體積為$V=200m^3$，初始密度為$\rho_1=1.10g/cm^3$，現(xiàn)要將其密度提高到$\rho_2=1.30g/cm^3$，使用的加重材料為重晶石，重晶石的密度為$\rho_b=4.20g/cm^3$，求需要加入重晶石的質(zhì)量$m$。答案：根據(jù)密度計算公式$\rho=\frac{m}{V}$，設(shè)需要加入重晶石的質(zhì)量為$m$（單位：kg），加入重晶石后鉆井液的總體積變化忽略不計。初始鉆井液的質(zhì)量$m_1=\rho_1V\times1000=1.10\times200\times1000=220000kg$加入重晶石后鉆井液的總質(zhì)量$m_2=m_1+m$加入重晶石后鉆井液的總體積仍近似為$V=200m^3$根據(jù)$\rho_2=\frac{m_1+m}{V\times1000}$可得$1.30=\frac{220000+m}{200\times1000}$$1.30\times200\times1000=220000+m$$260000=220000+m$$m=260000220000=40000kg=40t$所以需要加入重晶石的質(zhì)量為$40t$。2.某鉆井液在常壓下的濾失量$V_{API}=10mL$，濾失時間$t=30min$，求該鉆井液的濾失系數(shù)$K$。答案：根據(jù)API濾失實驗的濾失量計算公式$V=K\sqrt{t}$（其中$V$為濾失量，$K$為濾失系數(shù)，$t$為濾失時間）可得$K=\frac{V}{\sqrt{t}}$已知$V=10mL$，$t=30min$$K=\frac{10}{\sqrt{30}}\approx1.83mL/min^{0.5}$所以該鉆井液的濾失系數(shù)約為$1.83mL/min^{0.5}$。五、論述題1.論述鉆井液流變性對鉆井作業(yè)的影響及如何調(diào)整鉆井液的流變性。答案：鉆井液流變性對鉆井作業(yè)的影響（1）對攜砂能力的影響：鉆井液的流變性直接影響其攜砂能力。合適的黏度和切力可以使鉆井液在環(huán)空中形成良好的流態(tài)，有效地攜帶和懸浮巖屑。當(dāng)鉆井液的黏度和切力過低時，巖屑容易下沉，導(dǎo)致巖屑在井內(nèi)堆積，增加卡鉆的風(fēng)險；而黏度和切力過高時，雖然攜砂能力增強，但會增加循環(huán)壓力，導(dǎo)致泵壓升高，甚至可能引起井漏等問題。（2）對井眼凈化的影響：良好的流變性有助于提高井眼凈化效果。鉆井液在環(huán)空中的流態(tài)（如層流、紊流）與流變性有關(guān)。層流狀態(tài)下，鉆井液對井壁的沖刷作用較小，但巖屑的懸浮和攜帶效果相對較差；紊流狀態(tài)下，鉆井液對井壁的沖刷作用較強，能夠更好地清除井壁上的巖屑和泥餅，但會增加循環(huán)阻力。因此，需要根據(jù)具體情況調(diào)整鉆井液的流變性，以達到最佳的井眼凈化效果。（3）對鉆頭破巖效率的影響：鉆井液的流變性會影響鉆頭的破巖效率。合適的流變性可以使鉆井液通過鉆頭噴嘴時產(chǎn)生較高的噴射速度和沖擊力，增強鉆頭的破巖能力。如果鉆井液的黏度和切力過高，會導(dǎo)致鉆頭噴嘴處的壓力損失增大，降低噴射速度，從而影響鉆頭的破巖效率；反之，如果黏度和切力過低，鉆頭噴嘴處的噴射能量不足，也會影響破巖效果。（4）對井壁穩(wěn)定性的影響：鉆井液的流變性對井壁穩(wěn)定性也有一定的影響。在鉆井過程中，鉆井液的流動會對井壁產(chǎn)生一定的沖刷作用。如果鉆井液的流變性不合適，可能會導(dǎo)致井壁泥餅被沖刷破壞，使鉆井液濾液更容易滲入地層，引起地層巖石的水化膨脹，從而降低井壁的穩(wěn)定性，增加井壁坍塌的風(fēng)險。調(diào)整鉆井液流變性的方法（1）使用增黏劑和降黏劑：增黏劑如膨潤土、聚合物等可以增加鉆井液的黏度和切力，提高其攜砂能力和懸浮性能。降黏劑如鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽等可以降低鉆井液的黏度和切力，改善其流動性，降低循環(huán)壓力。根據(jù)鉆井液的具體情況和工藝要求，合理選擇和添加增黏劑或降黏劑。（2）調(diào)整固相含量：鉆井液中的固相含量對其流變性有重要影響。增加固相含量一般會使鉆井液的黏度和切力升高；降低固相含量則會使黏度和切力降低。可以通過機械除砂、除泥等方法去除鉆井液中的無用固相，或者添加適量的加重材料來調(diào)整固相含量，從而達到調(diào)整流變性的目的。（3）控制pH值：鉆井液的pH值會影響?zhàn)ね令w粒的表面性質(zhì)和處理劑的性能，進而影響流變性。合適的pH值有助于保持黏土顆粒的分散狀態(tài)和處理劑的有效性。一般來說，大多數(shù)鉆井液體系需要將pH值控制在一定的范圍內(nèi)，通過加入酸或堿來調(diào)整pH值。（4）添加稀釋劑和絮凝劑：稀釋劑可以使鉆井液中的黏土顆粒分散，降低黏度和切力；絮凝劑則可以使黏土顆粒發(fā)生絮凝，增加黏度和切力。根據(jù)鉆井液的流變性要求，選擇合適的稀釋劑或絮凝劑進行調(diào)整。（5）優(yōu)化處理劑配方：不同的處理劑對鉆井液流變性的影響不同。通過優(yōu)化處理劑的配方，合理搭配各種處理劑，可以使鉆井液的流變性滿足鉆井作業(yè)的要求。例如，同時使用增黏劑和降濾失劑，在提高攜砂能力的同時，保證濾失量在合適的范圍內(nèi)。2.論述如何預(yù)防和處理鉆井液的污染問題。答案：鉆井液污染的類型及預(yù)防措施（1）固相污染：固相污染主要來自地層中的巖屑、黏土等。預(yù)防措施包括：使用有效的固控設(shè)備，如振動篩、除砂器、除泥器、離心機等，及時清除鉆井液中的無用固相，控制固相含量在合適的范圍內(nèi)。合理調(diào)整鉆井液的流變性，提高其攜砂能力，使巖屑能夠及時被帶出井口，減少巖屑在鉆井液中的停留時間。（2）化學(xué)污染：鈣、鎂離子污染：地層水中的鈣、鎂離子進入鉆井液會導(dǎo)致黏土顆粒絮凝，使鉆井液的流變性變差。預(yù)防措施是在鉆井液中加入適量的純堿（碳酸鈉）等處理劑，與鈣、鎂離子反應(yīng)生成沉淀，降低其濃度。同時，選擇抗鈣、鎂離子污染能力強的處理劑。鹽污染：鹽類（如氯化鈉、氯化鈣等）進入鉆井液會使黏土顆粒聚結(jié)，影響鉆井液的性能。預(yù)防鹽污染可以使用抗鹽的處理劑，如抗鹽降濾失劑、抗鹽增黏劑等。在含鹽地層鉆井時，提前調(diào)整鉆井液的配方，使其具有一定的抗鹽能力。二氧化碳和硫化氫污染：二氧化碳和硫化氫氣體進入鉆井液會使鉆井液的pH值降低，腐蝕設(shè)備，同時影響處理劑的性能。預(yù)防措施是加強對地層流體的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)氣體侵入的跡象。在鉆井液中加入適量的除硫劑和緩沖劑，以中和酸性氣體，保持鉆井液的pH值穩(wěn)定。（3）微生物污染：微生物在鉆井液中繁殖會消耗處理劑，產(chǎn)生有機酸等物質(zhì)，導(dǎo)致鉆井液的性能惡化。預(yù)防微生物污染可以在鉆井液中加入殺菌劑，定期檢測鉆井液中的微生物含量，保持鉆井液的清潔。同時，注意鉆井液儲存和循環(huán)系統(tǒng)的衛(wèi)生，避免微生物的滋生。鉆井液污染的處理方法（1）固相污染處理：當(dāng)鉆井液受到固相污染時，首先使用固控設(shè)備進行處理，去除大顆粒的巖屑和無用固相。如果固相污染嚴(yán)重，可以采用稀釋法，加入清水或新的鉆井液基液來降低固相含量。但稀釋法會增加成本，且可能需要重新調(diào)整鉆井液的性能。也可以采用化學(xué)絮凝法，加入絮凝劑使細(xì)小的固相顆粒聚結(jié)，然后通過固控設(shè)備去除。（2）化學(xué)污染處理：鈣、鎂離子污染處理：當(dāng)鉆井液受到鈣、鎂離子污染時，加入適量的純堿或其他沉淀劑，使鈣、鎂離子形成沉淀，然后通過過濾或離心等方法去除沉淀。如果污染嚴(yán)重，可能需要部分或全部更換鉆井液。鹽污染處理：對于輕度鹽污染，可以通過補充抗鹽處理劑來調(diào)整鉆井液