《鉆井液工藝原理》綜合復(fù)習(xí)資料

1、鉆井液工藝原理綜合復(fù)習(xí)資料一、概念題二、填空題1、鉆井液的主要功能有（ ）、（ ）、（ ）、（ ）等。2、一般來(lái)說(shuō)，鉆井液處于（ ）狀態(tài)時(shí)，對(duì)攜巖效果較好；動(dòng)塑比0/p越（ ）或流性指數(shù)n越（ ），越有利于提高攜巖效率。3、粘土礦物基本構(gòu)造單元有（ ）和（ ）。4、井壁不穩(wěn)定的三種基本類(lèi)型是指（ ）、（ ）、（ ）。5、在鉆井液中，改性褐煤用做（ ）劑，磺化瀝青用做（ ）劑。6、油氣層敏感性評(píng)價(jià)包括（ ）、（ ）、（ ）、（ ）和（ ）等。7、一般來(lái)說(shuō)，要求鉆井液濾失量要（ ）、泥餅要（ ）。8、現(xiàn)場(chǎng)鉆井液常用四級(jí)固相控制設(shè)備指（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。9、影響鉆井液濾失量的主要因素有（

2、 ）、（ ）、（ ）、（ ）。10、按API標(biāo)準(zhǔn)鉆井液常規(guī)性能測(cè)試包括（ ）、（ ）、（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。11、聚合物鉆井液主要類(lèi)型有（ ）、（ ）、（ ）。12、鉆井液常用流變模式有（ ）、（ ）。13、常見(jiàn)粘土礦物有（ ）、（ ）、（ ）等。14、鉆井過(guò)程可能遇到的復(fù)雜情況有（ ）、（ ）、（ ）等。15、鉆井液的基本組成（ ）、（ ）、（ ）。16、鉆井液的流變參數(shù)包括（ ）、（ ）、（ ）、（ ）和（ ）等。17、在鉆井液中，鈉羧甲基纖維素用做（ ）劑，鐵鉻鹽（FCLS）用做（ ）劑，氫氧化鈉用作（ ）劑。18、現(xiàn)場(chǎng)常用鉆井液降濾失劑按原料來(lái)源分類(lèi)有（ ）、（ ）、（ ）、

3、（ ）。三、簡(jiǎn)答題四、計(jì)算題1、使用范氏六速粘度計(jì)，測(cè)得某鉆井液600rpm和300rpm時(shí)的讀數(shù)分別為：600=29，300=19，且已知該鉆井液為賓漢流體。計(jì)算該鉆井液的流變參數(shù)及表觀粘度；計(jì)算流速梯度為3000S-1時(shí)鉆井液的表觀粘度。2、用重晶石（B=4.2g/cm3）把400 m3鉆井液由密度1=1.20g/cm3加重到2=1.60g/cm3，并且每100kg重晶石需同時(shí)加入9L水以防止鉆井液過(guò)度增稠，試求：若最終體積無(wú)限制，需加入重晶石多少?lài)?？若最終體積為400 m3，需加入重晶石多少?lài)?，放掉鉆井液多少方？3、用重晶石（B=4.2g/cm3）把200 m3鉆井液由密度1=1.10g

4、/cm3加重到2=1.50g/cm3，并且每100kg重晶石需同時(shí)加入9L水以防止鉆井液過(guò)度增稠，試求：若最終體積無(wú)限制，需加入重晶石多少?lài)?？若最終體積為200 m3，需加入重晶石多少?lài)?，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(diǎn)，并試述鉆井液的發(fā)展趨勢(shì)。參考答案一、概念題1、 粘土晶格取代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(hào)低價(jià)離子所取代，而晶體結(jié)構(gòu)保持不變的現(xiàn)象。2、 鉆井液堿度滴定1mL樣品（鉆井液濾液）所需0.01mol/L（標(biāo)準(zhǔn)）H2SO4（硫酸）的毫升數(shù)。3、 壓差卡鉆又稱(chēng)為泥餅粘附卡鉆，是指鉆具在鉆井液與地層壓力差的

5、作用下，被擠入泥餅而不能活動(dòng)的現(xiàn)象。4、 聚結(jié)穩(wěn)定性 分散相粒子（粘土顆粒）是否自動(dòng)聚結(jié)變大的性質(zhì)（現(xiàn)象）。5、 井噴地層流體失去控制，噴出井口或進(jìn)入其他地層的現(xiàn)象。6、 粘土水化作用粘土顆粒（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）吸水膨脹（體積變大）的現(xiàn)象。7、 井漏在鉆井、固井、測(cè)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、 濾失在壓差作用下鉆井液向地層中滲透的現(xiàn)象。9、 剪切速率垂直于流速方向上單位距離流速的增量。10、 鉆井液剪切稀釋特性鉆井液靜止變稠、流動(dòng)變稀，且隨剪切速率增大粘度變小的特性11、 流變模

6、式描述鉆井液（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(chēng)為鉆井液（流體）的流變方程，即流變模式。12、 動(dòng)力穩(wěn)定性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)。13、 壓差卡鉆 壓差卡鉆是鉆具在井中靜止時(shí)，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。14、 鉆井液濾失造壁性在濾失過(guò)程中，隨著鉆井液中的自由水進(jìn)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。二、填空題1、攜帶和懸浮巖屑、傳遞水動(dòng)力、平衡地層壓力、穩(wěn)定井壁、保護(hù)油氣層、冷卻和潤(rùn)滑鉆頭鉆具。（寫(xiě)出其中4種即可）2、平板型層流，大，小3、硅氧四面體和鋁氧八面體4、井壁坍

7、塌、縮徑、地層壓裂5、降濾失劑，頁(yè)巖抑制劑6、速敏、鹽敏、酸敏、堿敏、水敏7、小，薄8、振動(dòng)篩、旋流器（除砂器、除泥器）、鉆井液清潔器、離心機(jī)（寫(xiě)出其中4種即可）9、（濾失）時(shí)間、壓差、濾液的粘度和溫度、固相含量、泥餅的壓實(shí)性和滲透性（寫(xiě)出其中4種即可）10、密度、粘度（表觀粘度、塑性粘度）、切力（動(dòng)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(rùn)土含量、濾液中各種離子含量（寫(xiě)出其中6種即可）11、陰離子型、陽(yáng)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

8、16、塑性粘度、動(dòng)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(xiě)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(lèi)、腐殖酸類(lèi)、丙烯酸類(lèi)聚合物、樹(shù)脂類(lèi)、淀粉類(lèi)。（寫(xiě)出其中4種即可）三、簡(jiǎn)答題1、 簡(jiǎn)述伊利石和蒙脫石的晶體構(gòu)造、帶電性及水化特性。答：伊利石和蒙脫石的晶體構(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(bǔ)償陽(yáng)離子為K+，具有晶格固定作用，帶電性強(qiáng)；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(bǔ)償陽(yáng)離子，帶電性較強(qiáng)。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

9、。2、發(fā)生井噴的原因有哪些？應(yīng)該怎樣預(yù)防？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(shí)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(shí)灌入泥漿，防止拔活塞。3、分析鉆井液遇鹽侵后粘度和濾失量如何變化及其原因。 答：鉆井液遇鹽侵后粘度和濾失量均上升。鉆井液中Na+濃度不斷增大，必然會(huì)增加粘土顆粒擴(kuò)散雙電層中陽(yáng)離子的數(shù)目，從而壓縮雙電層，使擴(kuò)散層厚度減小，顆粒表面的電位下降。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-面和端-端連接的趨勢(shì)增強(qiáng)。由于絮凝

10、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分）4、簡(jiǎn)述鉆井液降粘劑的作用機(jī)理。答：通過(guò)增加粘土顆粒電動(dòng)電位（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(jìng)爭(zhēng)參與粘土-聚合物吸附點(diǎn)，拆散粘土-聚合物網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。5、常見(jiàn)卡鉆類(lèi)型有哪些，并簡(jiǎn)述其發(fā)生機(jī)理。答：常見(jiàn)卡鉆類(lèi)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。（2分，列舉其中34種即可） 簡(jiǎn)單敘述相應(yīng)卡鉆類(lèi)型發(fā)生原因即可。壓差卡鉆是鉆具在井中靜止時(shí)，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

11、液懸浮性能不好，或處理鉆井液過(guò)程中由于粘度和切力下降幅度過(guò)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、簡(jiǎn)述油基鉆井液相對(duì)于水基鉆井液的優(yōu)缺點(diǎn)。答：優(yōu)點(diǎn)：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(rùn)滑性好和對(duì)油氣層損害程度較小等多種優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：油基鉆井液的配制成本比水基鉆井液高得多，使用時(shí)往往會(huì)對(duì)井場(chǎng)周?chē)浇纳鷳B(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，而且與使用水基鉆井液相比機(jī)械鉆速一般比較低。7、簡(jiǎn)述低固相聚合物鉆井液能顯著提高鉆速的原因。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，懸浮攜帶鉆屑能力強(qiáng)，洗井效果好，這

12、些優(yōu)良性能都有利于提高鉆速。8、簡(jiǎn)述鉆井液常用潤(rùn)滑劑的類(lèi)型與作用機(jī)理答：鉆井液常用潤(rùn)滑劑包括惰性固體潤(rùn)滑劑和液體類(lèi)潤(rùn)滑劑。 固體潤(rùn)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(rùn)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(rùn)滑劑主要是通過(guò)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-固摩擦，改變?yōu)榛钚詣┓菢O性端之間或油膜之間的摩擦，或者通過(guò)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。 9、簡(jiǎn)述鉆井液濾失量的影響因素及其調(diào)整。答：影響因素（濾失）時(shí)間、壓差、濾液的粘度和溫度、

13、固相含量、泥餅的壓實(shí)性和滲透性。鉆井液靜濾失方程： 調(diào)整：濾失量太大時(shí)加入降濾失劑或高聚物提高濾液粘度、護(hù)膠。 10、井壁不穩(wěn)定的原因有哪些？應(yīng)該怎樣預(yù)防？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(gè)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(lèi)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。11、簡(jiǎn)述鉆井液降粘劑作用機(jī)理。答：降粘機(jī)理：通過(guò)增加粘土顆粒電動(dòng)電位（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(jìng)爭(zhēng)參與粘土-聚合物吸附點(diǎn)，拆散粘土-聚合物網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。12、簡(jiǎn)述

14、鉆井液塑性粘度的影響因素及其調(diào)整。答：影響因素a. 鉆井液塑性粘度是指鉆井液內(nèi)部由于機(jī)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、有機(jī)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(jī)增粘劑含量越高，鉆井液粘度也越大；溫度升高，粘度下降。(寫(xiě)出a、b之一者均可得2分)調(diào)整：塑性粘度太高： 塑性粘度太低：增加膨潤(rùn)土含量，增加高聚物含量。 13、簡(jiǎn)述鉆井液常用潤(rùn)滑劑的類(lèi)型與作用機(jī)理。答：鉆井液常用潤(rùn)滑劑包括惰性固體潤(rùn)滑劑和液體類(lèi)潤(rùn)滑劑。 固體潤(rùn)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(rùn)滑

15、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(rùn)滑劑主要是通過(guò)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-固摩擦，改變?yōu)榛钚詣┓菢O性端之間或油膜之間的摩擦，或者通過(guò)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。 14、簡(jiǎn)述K+、聚合物和聚合醇類(lèi)處理劑穩(wěn)定泥頁(yè)巖的作用機(jī)理。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(guò)氫鍵或靜電引力吸附在粘土顆粒上，通過(guò)橋接作用阻止頁(yè)巖分散。聚合醇類(lèi)處理劑通過(guò)濁點(diǎn)效應(yīng)和吸附阻止頁(yè)巖水化膨脹分散。15、發(fā)生井漏的原因有哪些？應(yīng)該怎樣預(yù)防？答

16、：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(shí)發(fā)現(xiàn)漏失地層，進(jìn)行堵漏；鉆井液密度低于地層破裂壓力，防止壓裂地層。16、為什么鉆井作業(yè)要求鉆井液具有良好的剪切稀釋性？答： 鉆井作業(yè)要求鉆井液具有良好的剪切稀釋性是因?yàn)殂@井液高速流動(dòng)變稀可以大大減小在鉆具內(nèi)和鉆頭水眼處高速流動(dòng)時(shí)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(dòng)時(shí)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。17、舉例說(shuō)明降粘劑的作用機(jī)理。答：降濾失機(jī)理：a. 增粘；b. 吸附；c. 捕集。 一般鉆井液降濾失劑都含有吸附

17、基團(tuán)和水化基團(tuán)，吸附于粘土表面具有護(hù)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(lèi)、腐植酸類(lèi)、丙烯酸類(lèi)聚合物、樹(shù)脂類(lèi)、淀粉類(lèi)（寫(xiě)出其中一種即可，1分）18、鉆井液固相對(duì)鉆井速度的影響規(guī)律并舉例說(shuō)明絮凝劑絮凝機(jī)理。要點(diǎn)：隨鉆井液固相含量增加，鉆井速度下降。特別是1um的亞微米顆粒增加，鉆井速度明顯下降。絮凝機(jī)理: a. 無(wú)機(jī)絮凝劑：通過(guò)離子交換壓縮雙電層。 b. 有機(jī)絮凝劑：又可分為非選擇性絮凝劑和選擇性絮凝劑，機(jī)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。19、常見(jiàn)卡鉆類(lèi)型有哪些，并簡(jiǎn)述其發(fā)生機(jī)理 。答：常見(jiàn)卡鉆類(lèi)型主要有壓差卡鉆、沉砂卡鉆、井塌（砂橋、

18、掉塊）卡鉆、縮徑卡鉆、泥包鉆頭卡鉆、鍵槽卡鉆等。（2分，列舉其中34種即可） 簡(jiǎn)單敘述相應(yīng)卡鉆類(lèi)型發(fā)生原因即可。壓差卡鉆是鉆具在井中靜止時(shí)，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(guò)程中由于粘度和切力下降幅度過(guò)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。20、簡(jiǎn)述粘土顆粒帶電的原因。答：永久負(fù)電荷是由于粘土在自然界形成時(shí)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OH基中的H在堿性或中性條件下解離；粘土晶體的端面上吸附了OH-、SiO32-等無(wú)機(jī)陰離子或吸附了有機(jī)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-。