钻井液工艺原理

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1、《钻井液工艺原理》综合复习资料一、概念题1．粘土晶格取代粘土矿物晶体片中硅氧四面体和（或）铝氧八面体片中的硅原子和（或）铝原子被同号低价离子所取代，而晶体结构保持不变的现象。2．钻井液碱度滴定1mL样品（钻井液滤液）所需0.01mol/L（标准）H2SO4（硫酸）的毫升数。钻井液碱度又可分为酚酞碱度和甲基橙碱度。3．压差卡钻又称为泥饼粘附卡钻，是指钻具在钻井液与地层压力差的作用下，被挤入泥饼而不能活动的现象。4．聚结稳定性分散相粒子（粘土颗粒）是否自动聚结变大的性质（现象）。5．井喷地层流体失去控制，喷出井口或进入其他地层的现象。6．粘土水化作用

2、粘土颗粒（晶体片）由于表面水化力、渗透水化力和毛细管作用（各种原因）吸水膨胀（体积变大）的现象。7．井漏在钻井、固井、测试等各种井下作业中，各种工作液（包括钻井液、水泥浆、完井液及其它流体等）在压差作用下漏入地层的现象。8．滤失在压差作用下钻井液向地层中渗透的现象。9．剪切速率垂直于流速方向上单位距离流速的增量。10．钻井液剪切稀释特性钻井液静止变稠、流动变稀，且随剪切速率增大粘度变小的特性11．流变模式描述钻井液（流体）剪切应力与剪切速率之间关系的数学表达式，称为钻井液（流体）的流变方程，即流变模式。12．动力稳定性在重力作用下分散相粒子（粘土

3、颗粒）是否容易下沉的性质。13．钻井液滤失造壁性在滤失过程中，随着钻井液中的自由水进入岩层，钻井液中的固相颗粒便附着在井壁上形成泥饼，就是钻井液的滤失造壁性。二、填空题1．钻井液的主要功能有（1）、（2）、（3）、（4）等。携带和悬浮岩屑、传递水动力、平衡地层压力、稳定井壁、保护油气层、冷却和润滑钻头钻具。（写出其中4种即可）2．一般来说，钻井液处于（5）状态时，对携岩效果较好；动塑比τ0/ηp越（6）或流性指数n越（7），越有利于提高携岩效率。平板型层流，大，小3．粘土矿物基本构造单元有（8）和（9）。硅氧四面体和铝氧八面体4．常见粘土矿物有（

4、10）、（11）、（12）等。伊利石、重晶石、蒙脱石5．钻井过程可能遇到的复杂情况有（13）、（14）、（15）等。井漏、井喷和卡钻6．一般来说，要求钻井液滤失量要（16）、泥饼要（17）。小，薄7．钻井液的基本组成（18）、（19）、（20）。连续相、分散相、处理剂8．油气层敏感性评价包括（21）、（22）、（23）、（24）和（25）等。速敏、盐敏、酸敏、碱敏、水敏9．现场常用钻井液降滤失剂按原料来源分类有（26）、（27）、（28）、（29）。纤维素类、腐殖酸类、丙烯酸类聚合物、树脂类、淀粉类。（写出其中4种即可）10．钻井液常用流变模式有

5、（30）、（31）。宾汉模式（塑性流体）、指数模式（假塑性流体）三、简答题1．简述伊利石和蒙脱石的晶体构造、带电性及水化特性。答：①伊利石和蒙脱石的晶体构造均为2:1型。②晶格取代位置不同，伊利石主要发生在硅氧四面体上，且结合的补偿阳离子为K+，具有晶格固定作用，带电性强；蒙脱石晶格取代主要发生在铝氧八面体上，可结合各种补偿阳离子，带电性较强。③伊利石中的K+离子具有晶格固定作用，因此层间结合紧密，不易水化膨胀；而蒙脱石层间主要为分子间力，较弱，易水化膨胀。2．发生井喷的原因有哪些？应该怎样预防？答：①地层压力高于钻井液液柱压力；井漏造成钻井液液

6、面下降，液柱压力低于地层压力；起下钻抽吸压力太大，钻井液有效压力低于地层压力。②发现油气侵及时加重，提高钻井液密度；防止严重的井漏发生；防止起下太快，及时灌入泥浆，防止拔活塞。3．分析钻井液遇盐侵后粘度和滤失量如何变化及其原因。答：钻井液遇盐侵后粘度和滤失量均上升。钻井液中Na+浓度不断增大，必然会增加粘土颗粒扩散双电层中阳离子的数目，从而压缩双电层，使扩散层厚度减小，颗粒表面的ξ电位下降。在这种情况下，粘土颗粒间的静电斥力减小，水化膜变薄，颗粒的分散度降低，颗粒之间端-面和端-端连接的趋势增强。由于絮凝结构的产生，导致钻井液的粘度和滤失量均逐渐

7、上升。4．简述钻井液降粘剂的作用机理。答：①通过增加粘土颗粒电动电位（ζ电位）和水化膜厚度，增加颗粒间斥力，分散钻井液（非抑制性钻井液）中拆散粘土颗粒间网架结构；②聚合物钻井液中竞争参与粘土-聚合物吸附点，拆散粘土-聚合物网架结构。5．简述低固相聚合物钻井液能显著提高钻速的原因。答：低固相聚合物钻井液固相含量低，①亚微米粒子比例小，②剪切稀释性好，③卡森极限粘度低，④悬浮携带钻屑能力强，⑤洗井效果好，这些优良性能都有利于提高钻速。6．简述钻井液常用润滑剂的类型与作用机理答：钻井液常用润滑剂包括惰性固体润滑剂和液体类润滑剂。固体润滑剂能够在两接触面

8、之间产生物理分离，其作用是在摩擦表面上形成一种隔离润滑薄膜，从而达到减小摩擦、防止磨损的目的。矿物油、植物油、表面活性剂等液体润滑剂主要